JPWO2005047698A1 - 容量制御弁 - Google Patents

Abstract

容量制御弁のソレノイドロッド部と作動ロッドとの連結部の摩耗を防止すると共に、可動鉄心と作動ロッドとの摩擦係数を低減して容量制御弁の制御流体の制御精度を向上することにある。そして、容量制御弁（１）は、ソレノイド部（３０）に有するチューブ（３３）と、チューブ（３３）に嵌合する外周面（３２Ａ）に摺動面（３２Ａ１）と摺動面（３２Ａ１）より小径の非接触周面（３２Ａ２）を有すると共に、摺動面（３２Ａ１）の軸方向長さ（Ｌ２）が非接触周面（３２Ａ２）の軸方向長（Ｌ１−Ｌ２）さより短く形成された可動鉄心と、可動鉄心と結合して端部に連結面（２Ｄ１）を有するソレノイドロッド部（２Ｄ）と、ソレノイドロッド部（２Ｄ）の連結面（２Ｄ１）と係合する接合部（２Ｅ）を有すると共に、制御流体通孔（１４）が開閉される弁体（３）を有する作動ロッド（２）とを具備し、ソレノイドロッド部（２Ｄ）の連結面（２Ｄ１）と作動ロッド（２）の接合部（２Ｅ）とは一方が底面（２Ｄ１Ａ）を有する凹状円錐面（２Ｄ１Ｂ）に形成されていると共に、他方が裁頭面（２Ｅ１）を有する凸状円錐部（２Ｅ２）に形成されているものである。

Description

本発明は、可動心とソレノイドロッドと弁体とを摺動させ、制御室内の作動流体の容量又は圧力を弁体の開弁・閉弁により可変可能に制御する容量制御弁に関する。更に詳しくは、弁体に連結したソレノイドロッドと可鉄芯との摺動抵抗を改善した容量制御弁に係わるものである。

本発明の関連技術として可変容量型圧縮機用の容量制御弁が知られている。この容量制御弁は作動ロッドに弁体が設けてあり、この弁体はソレノイド部のソレノイドロッドの作動により開弁・閉弁する。そして、このソレノイドロッドは可動鉄心に連結して一対の固定鉄心に設けられた孔に摺動自在に嵌合している（例えば、特開２００１−３４２９４６公報の図１を参照）。

図６の容量制御弁１００は、特許文献１の図１に開示された容量制御弁と類似する。図６において、バルブハウジング１０５には軸方向に貫通する貫通孔が設けられている。この貫通孔には、吐出弁孔１１０Ｃと吸入弁孔１１０Ｄと第１案内孔１１０Ｅと第２案内孔１１０Ｆが設けられている。叉、吐出弁孔１１０Ｃと吸入弁孔１１０Ｄとの間には弁室１１１が設けている。更に、吸入弁孔１１０Ｄに連通する第１吸入圧力通路１１０Ｂ１が設けられている。又、吐出弁孔１１０Ｃに連通する吐出圧力通路１１０Ａが形成されている。そして、図示下部には貫通孔に連通する第２吸入圧力通路１１０Ｂ２が設けられている。

バルブハウジング１０５は、第１バブルハウジング１０５Ａと第２バブルハウジング１０５Ｂとの両端部が螺合して一体に形成されている。この第１バブルハウジング１０５Ａの端部には、ばね室１２０が形成されている。このばね室１２０の開口一端には、ばね座部１２２が螺合されている。このばね座部１２２と作動ロッド１０１との間には、ばね１２１が配置されている。そして、ばね座部１２２のねじをねじ込んで、ばね１２１のばね力を調整する。このばね１２１は図示上方へ作動ロッド１０１を弾発に押圧している。

バルブハウジング１０５の貫通孔には、作動ロッド１０１が配置されている。この作動ロッド１０１は、第１案内孔１１０Ｅと摺動する第１ストッパ１０１Ｅと、弁室１１１内に配置された弁体１０１Ａと、第２ストッパ１０１Ｆと摺動自在に嵌合する第２案内孔１１０Ｆとが一体に形成されている。叉、固定鉄心１３２のロッド用孔１３２Ａと摺動自在に嵌合するソレノイドロッド１０１Ｃの端面が作動ロッド１０１の端面に平面状態で接合している。又、弁体１０１Ａには両端面に弁面が形成されており、この弁体１０１Ａの両弁面がバルブハウジング１０５の弁室１１１に設けた両弁座と互いに離接して吐出弁孔１１０Ｃと、吸入弁孔１１０Ｄとの弁開度を交互に開閉する。この弁体１０１Ａが吐出弁孔１１０Ｃを開く方向へ移動することにより、吐出圧力通路１１０Ａの吐出圧力流体がクランク室圧力通路１１０Ｇへ盛んに流入する。同時に、この弁体１０１Ａが吸入弁孔１１０Ｄを閉じる方向へ移動することになるので、吸入圧力通路１１０Ｂ１から流入する吸入圧力流体がクランク室圧力通路１１０Ｇへ流出するのをしぼることになる。

この弁体１０１Ａと一体の作動ロッド１０１は、第１ストッパ１０１Ｅが第１案内孔１１０Ｅと摺動する。叉、第２ストッパ１０１Ｆが第２案内孔１１０Ｆと摺動する。更に、弁体１０１Ａの弁面が弁座と離接する。この為に、第１ストッパ１０１Ｅと、第２ストッパ１０１Ｆと、弁体１０１Ａとの各摺動面の摩擦・摩耗を防止するために、摺動面の摺動抵抗を低減しなければならない。

バルブハウジング１０５の他端にはソレノイド部１３０が設けられている。ソレノイド部１３０は可動鉄心１３１と固定鉄心１３２と電磁コイル１３５から構成されている。この電磁コイル１３５の磁励により可動鉄心１３１が作動してソレノイドロッド１０１Ｃを移動させる。このソレノイドロッド１０１Ｃは固定鉄心１３２のロッド用孔１３２Ａに案内されて摺動する。叉、吸入圧力通路１１０Ｂ１からの吸入圧力Ｐｓの流体の一部は、ソレノイドロッド１０１Ｃの外周面の間隙を通過して可動鉄心室１３６内に流入する。そして、可動鉄心室１３６内の圧力とばね室１２０内の圧力を均等にさせて両側に作用する力を釣り合わせる。

この容量制御弁１００は、ソレノイド部１３０に通電される電流の大きさによる作動力と、ばね１２１の反力とにより作動ロッド１０１を作動させて弁体１０１Ａにより吐出弁孔１１０Ｃと吸入弁孔１１０Ｄを交互に開閉する。この吐出弁孔１１０Ｃと、吸入弁孔１１０Ｄの相反する弁体１０１Ａの開閉度の制御により、吐出圧力Ｐｄの流体と吸入圧力Ｐｓの流体が、図示省略の圧縮機のクランク室に流入して斜板を制御する。

この容量制御弁１００の作動ロッド１０１は、両端側にある第１ストッパ１０１Ｅと第２ストッパ１０１Ｆの軸芯が同一に形成されて、バルブハウジング１０５の第１案内孔１１０Ｅと第２案内孔１１０Ｆとに嵌合して摺動する。更に、各弁面は作動ロッド１０１の軸芯に対して直角に形成されて各弁座と接面する。しかし、作動ロッド１０１は、長いために軸芯が曲がることがある。更に、作動ロッド１０１は小径でもある。叉、可動鉄心１３１はチューブ１３４の内周面と嵌合して摺動する。更に、この可動鉄心１３１に結合しているソレノイドロッド１０１Ｃも固定鉄芯３２のロッド用孔１３２Ａと摺動する。この為に、作動時に、可動鉄心１３１と作動ロッド１０１の摺動抵抗が増大する。そして、ばね１２１により作動ロッド１０１を作動させるとき、更に、電流の強さによりソレノイド部１３０を作動させるとき、可動鉄心１３１及び作動ロッド１０１の作動する応答が、ばね１２１のばね力やソレノイド部１３０の電流の大きさに対応しなくなるおそれがある。そして、容量制御弁１００の制御で圧縮機等の作動を制御する性能にも影響する。

叉、ソレノイドロッド１０１Ｃの平らな端面と、作動ロッド１０１の平らな端面を接合させるためには、ソレノイドロッド１０１Ｃの軸芯と作動ロッド１０１の軸芯を同一にして接合させなければならない。しかし、この部品組立の為の加工精度は加工コストを上昇させる。叉、ソレノイドロッド１０１Ｃは、実際には、ソレノイドロッド１０１Ｃの外周面と固定鉄芯１３２のロッド用孔１３２Ａとの間隙から吸入圧力Ｐの流体を可動鉄心室１３６へ流入できるようにするために、この両部品間が間隙を設けた状態で摺動できるように形成されている。この為に、ソレノイドロッド１０１Ｃと作動ロッド１０１とを同一平面で接合させていても、ソレノイドロッド１０１Ｃは、ソレノイドロッド１０１Ｃの外周面とロッド用孔１３２Ａとの間隙の寸法に応じて揺動しながら摺動を繰り返すと、ソレノイドロッド１０１Ｃの端面が不規則に摩耗する。特に、ソレノイドロッド１０１Ｃは、材質的に硬質材にできない問題があり、このソレノイドロッド１０１Ｃの端面が不具合に摩耗すると、弁体１０１Ａによる制御流体の制御の精度も低下する。

特開２００１−３４２９４６公報

本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、容量制御弁において可動心（以下、特定して可動鉄心とも言う）の摺動面の面積を小さくしてソレノイド部の電流の大きさに対する可動鉄心の作動時の摺動抵抗を小さくすることにある。叉、ソレノイドロッドを固定心（以下、特定して固定鉄芯とも言う）に対し非接触状態にして摺動抵抗を低減すると共に、可動鉄心とソレノイドロッドとを固定鉄芯に対して組立を容易にすることにある。更に、ソレノイドロッドを固定鉄芯と遊嵌合にして可動鉄心とソレノイドロッドとの摺動のための嵌合精度を下げて加工を容易にし、全体の加工コストを低減することにある。叉、作動中のソレノイドロッドの連結する端部の摩耗を防止すると共に、作動ロッドとの連結を強固にすることにある。

本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものである。その課題を解決するための技術的手段は以下のように構成されている。

本発明に係わる容量制御弁は、ソレノイド部を有する容量制御弁であって、ソレノイド部に有するチューブと、チューブと嵌合する外周面に摺動面と摺動面より小径の非接触周面を有すると共に、摺動面の軸方向長さが非接触周面の軸方向長さより短く形成された可動心と、可動心と結合して可動心と反対の自由端部に連結面を有するソレノイドロッド部と、ソレノイドロッド部と遊嵌合する内部孔を有して可動心と対向に配置された固定芯と、ソレノイドロッド部の連結面と係合する接合部を有すると共に制御流体通孔が開閉される弁体を有する作動ロッドとを具備し、ソレノイドロッド部の連結面と作動ロッドの接合部との係合面が一方は凹状円錐面に形成されていると共に、他方は凸状円錐部に形成されているものである。

この本発明の容量制御弁では、ソレノイド部に設けたチューブの内周面と摺動する可動心の外周面に於ける摺動面の長さが非接触周面の長さより短く形成されているので、摺動時に、可動心とソレノイドロッド部との摺動面積を小さくして可動心の摺動抵抗が小さくなる効果を奏する。更に、ソレノイドロッド部は固定心の内部孔に非接触状態に構成されているから、ソレノイドロッド部の移動に伴う摺動抵抗が小さくできる効果を奏する。叉、ソレノイドロッド部と作動ロッドとは、凹状円錐面と凸状円錐部とが連結しているから、可動心に結合したソレノイドロッド部の自由端が作動ロッドにより揺動しないように保持される。この為に、可動心の摺動面のみの接触は、摺動時の摺動抵抗が低減できる効果を奏する。叉、作動ロッドの凸状円錐状部は、ソレノイドロッド部の凹状円錐状面と連結しているから、作動時に、ソレノイドロッド部の自由端部を支持し、可動心の動きにより摩擦抵抗が増大するのを防止する。この為に、作動ロッドはスムーズに作動する効果を奏する。その結果、ソレノイド部の電流の大きさに対して弁体の開閉時の応答性が向上し、正確な制御が可能になる効果を奏する。

図１は本発明の第１実施の態様に係わる容量制御弁の断面図である。

本発明の第２実施の態様に係わるソレノイドロッド部と作動ロッドとの連結構造を示す正面図である。

本発明の第３実施の態様に係わる可動鉄心とソレノイドロッド部の断面図である。

本発明の第４実施の態様に係わるチューブと可動鉄心と固定鉄芯の断面図である。

本発明に係わる可変容量型圧縮機に容量制御弁を取り付けた状態を示す断面図である。

本発明に類似する関連技術の可変容量型圧縮機用制御弁の断面図である。

符号の説明

１ 容量制御弁
２ 作動ロッド
２Ａ 弁体ロッド部
２Ａ１ 摺動面
２Ｂ 感圧ロッド部
２Ｂ１ スライド面
２Ｃ 連結ロッド部
２Ｄ ソレノイドロッド部
２Ｄ１ 連結面
２Ｄ１Ａ 底面
２Ｄ１Ｂ 凹状円錐状面
２Ｅ 接合部
２Ｅ１ 裁頭面
２Ｅ２ 凸状円錐状面
２Ｆ 結合部
３ 弁体
３Ａ 弁部面
４ 弁室
１０ バブルハウジング
１１ 軸受
１１Ａ 案内孔
１２ スライド孔
１３ 弁座
１４ 制御流体通孔
１５ 第３連通路
１６ 第２連通路
１７ 感圧室
１７Ａ 導入孔
１８ 第１連通路
１９ 取付孔
２０ 感圧装置
２１ ベローズ
２４ 仕切調整部
３０ ソレノイド部
３１ 固定心（固定鉄心）
３１Ｂ 内部孔
３１Ｃ フランジ部
３２ 可動心（可動鉄心）
３２Ａ 外周面
３２Ａ１ 摺動面
３２Ａ２ 非接触周面
３３ チューブ
３４ 電磁コイル
３６Ａ 第２ばね
α 接合部の円錐角度
β 連結面の円錐角度
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｄ 吐出圧力(制御圧力)
Ｐｃ 制御室圧力（クランク室圧力）

以下、本発明に係わる実施の形態の容量制御弁を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、設計図を基にした正確な図面である。

図１は、本発明に係わる実施の形態を示す容量制御弁である。図１に於いて、１は容量制御弁である。容量制御弁１には、本体を成すバルブハウジング１０を設ける。このバルブハウジング１０は、内部に各部を設けた径の異なる貫通孔が形成されている。そして、バルブハウジング１０は真鍮、アルミニウム、ステンレス等の金属、合成樹脂材等で製作する。

バルブハウジング１０には、貫通孔の一端に大きな穴を形成する。この穴に仕切調整部２４が嵌着して内部に感圧室１７を形成する。又、バルブハウジング１０の他端の外周には、ソレノイド部３０を結合させるための外周結合部を形成する。又、仕切調整部２４は、バルブハウジング１０に対し一定位置に嵌着しているが、ねじ込み可能にすれば、感圧装置２０のばね力に合わせて軸方向へ移動調整できるようになる。このようにすれば、感圧装置２０のばね力の設定値を変更することが可能になる。

バルブハウジング１０の貫通孔の各部には、感圧室１７に連通して感圧室１７の径より小径のスライド孔１２を連設する。更に、貫通孔にはスライド孔１２に連通する制御流体通孔１４を設ける。又、この貫通孔の制御流体通孔１４に連通して制御流体通孔１４より大径の弁室４を形成する。更に、貫通孔の他端には弁室４に連通して固定鉄芯３１のフランジ部３１Ｃと嵌合可能で弁室４より大径の取付孔１９を２段差に連設する。更に、弁室４と制御流体通孔１４との境には平面の弁座１３を設ける。この弁座１３は制御流体通孔１４に向かってテーパー面に形成しても良い。そして、平面の弁部面３Ａの角部と接触幅を小さく接触するように構成することもできる。

バルブハウジング１０には、弁室４に連通する第１連通路１８を形成する。この第１連通路１８は、制御圧力Ｐｄの流体、例えば、可変容量型圧縮機では吐出圧力（制御圧力）Ｐｄの流体通路に連通可能にする。この第１連通路１８は、バルブハウジング１０の周面に４等配に形成している。この第１連通路１８は、４等配とは限らず、周面に２等配、３等配、５等配等の必要数を設けることができる。

更に、制御流体通孔１４には、流入した制御圧力Ｐｄの流体を図示省略の制御室（図５のクランク室５５）へ流出させる第２連通路１６を形成する。尚、第２連通路１６もバルブハウジング１０の周面に沿って４等配に設けられているが、必要に応じて２等配、３等配、５等配の個所に外周面から制御流体通孔１４へ貫通状態に設けることができる。又、バルブハウジング１０には、感圧室１７に連通する第３連通路１５を形成する。この第３連通路１５を通して外部（圧縮機）の吸入圧力Ｐｓの流体を感圧室１７へ導入する。尚、吸入圧力Ｐｓの流体にはオイル等の液体滴が含む場合がある。更に又、バルブハウジング１０の外周面は、外周面にＯリング用の取付溝を２カ所に設ける。そして、各取付溝には、バルブハウジング１０を嵌合する図示省略（図５に示す）のケーシングの装着孔との間をシールするＯリングが取り付けられる。

感圧室１７内には感圧装置２０を設けている。この感圧装置２０は、金属製の弾発可能なベローズ２１を設けている。又、ベローズ２１の他端は取付板に一体に結合する。更に、ベローズ２１の内部には、図示省略の弾発可能な第１ばねを配置すると共に、室内は真空状態にする。このベローズ２１はリン青銅等により製作されているが、そのばね定数は所定の値に設計されている。又、ベローズ２１のばね力が不十分の場合には、更に、他のばねを設けてばね力により作動ロッド２を弾発に押圧する。

この感圧装置２０は、感圧室１７内で感圧装置２０全体に有する伸び力と吸入圧力Ｐｓで圧縮される力との相関関係で伸縮するように設計されている。そして、この圧縮力は、感圧装置２０の有効受圧面積に対し、吸入圧力Ｐｓが作用する力である。バブルハウジング１０の一端の取付孔１９の大径部は、固定心３１のフランジ部３１Ｃを取り付けることができるように形成する。叉、取付部１９の小径部には軸受１１を嵌着する。この軸受１１には案内孔１１Ａが設けられている。この案内孔１１Ａに作動ロッド２が移動自在に嵌合して偏芯せずに移動できるように案内する。このバルブハウジング１０の連通孔の各摺動面には、図示省略のシール膜を設けることもできる。このシール膜は低摩擦係数の材料により形成する。例えば、このシール膜としては、摺動面にフッ素樹脂膜を付着させる。このシート膜により作動ロッド２全体の作動の応答性を良好にすることが可能である。

感圧装置２０の一端の取付板の凹部には、作動ロッド２の端部が連結する。作動ロッド２には、スライド孔１２と摺動する感圧ロッド部２Ｂを設ける。又、作動ロッド２には、感圧ロッド２Ｂに一体の連結ロッド部２Ｃを設ける。この連結ロッド部２Ｃは制御流体通孔１４の径より小径に形成されており、弁体３が開弁したときに、制御流体が制御流体通孔１４と連結ロッド部２Ｃとの間から流通できるように形成する。更に、作動ロッド２は、連結ロッド部２Ｃの端部に弁体３を設ける。この弁体３には、弁座１３と開閉する弁部面３Ａを設ける。

又、弁体３には弁体ロッド部２Ａを設ける。この弁体ロッド部２Ａの直径は制御流体通孔１４の直径より僅かに大径に形成する。以下は、図２も含めて参照しながら説明する。弁体ロッド部２Ａの端部には、接合部２Ｅを設ける。この接合部２Ｅは、先端に裁頭面２Ｅ１を設けた凸状円錐状部（以下、凸状円錐部ともいう）２Ｅ２に形成する。叉、裁頭面２Ｅ１は、先端の尖った部分がなく、連結面２Ｄ１との接合面積を増大する形状であれば、例えば、半球面等の他の形状も含む。この弁体ロッド部２Ａの接合部２Ｅは、ソレノイドロッド部２Ｄに設けられた連結面２Ｄ１と結合して連結できるように成されている。この作動ロッド２はステンレス鋼で製作されている。又、その他の非磁性材で製作してもよい。なお、接合部２Ｅの先端部は、図２に示す形状よりもさらに尖った形状にすることもできる。

ソレノイドロッド部２Ｄは丸棒状に形成されており、ソレノイドロッド部２Ｄの一端部に作動ロッド２の接合部２Ｅと係合する連結面２Ｄ１を設ける。この連結面２Ｄ１は、凹状円錐状面（以下、凹状円錐面とも言う）２Ｄ１Ｂの底に底面２Ｄ１Ａを設けた構成である。又、凹状円錐面２Ｄ１Ｂの底面２Ｄ１Ａは、作動ロッド２に於ける凸状円錐部２Ｅ２の裁頭面２Ｅ１と平面（叉は球面等）で接合できるように形成する。この底面２Ｄ１Ａは接触面積を大きく形成されているので、同じ接合面の裁頭面２Ｅ１と連結できるから作動中に摩耗を少なくすることができる。一方、連結面２Ｄ１と反対の端部の結合部２Ｆは、可動心（可動鉄心とも言う）３２の嵌着孔に結合している。このソレノイドロッド部２Ｄはステンレス鋼で製作している。

可動鉄心３２は、固定鉄芯３１側を円錐面に形成する。又、可動鉄心３２の固定鉄芯３１側と反対側は凹部に形成する。更に、可動鉄心３２の外周面３２Ａは、摺動面３２Ａ１と非接触周面３２Ａ２とに形成する。この非接触周面３２Ａ２の外径Ｄ２（図３を参照）は、摺動面３２Ａ１の外径Ｄ１より０．１mm〜１mm位小径に形成する。叉、摺動面３２Ａ１の軸方向長さＬ２は非接触周面３２Ａ２の軸方向長さ（Ｌ１−Ｌ２）より短く形成する。特に、摺動面３２Ａ１の軸方向長さＬ２は、外周面３２Ａの軸方向長さＬ１より１／４を越えない範囲内に形成するとよい。そして、この可動鉄心３２の摺動面３２Ａ１は有底円筒状のチューブ３３の内周面と移動自在に嵌合している。又、非接触周面３２Ａ２はチューブ３３の内周面に接触しない外径に形成する。可動鉄心３２の端部に設けられた凹部には第２ばね３６Ａを配置する。この第２ばね３６Ａは、常に可動鉄心３２を弁体３側へ弾発に押圧している。尚、摺動面32A１は、可動鉄心３２において図示上端部に形成するとよい。

チューブ３３に嵌着して可動鉄心３２と対向する固定鉄芯３１は、一端面を可動鉄心３２の円錐面と係合する円錐状凹部に形成する。又、固定鉄芯３１の弁体３側には、電磁コイル３４の電磁回路の電流の流れる位置にフランジ部３１Ｃを設ける。そして、固定鉄芯３１の内部は、ソレノイドロッド部２Ｄの外径寸法より大径に形成された非接触の内部孔３１Ｂに形成する。この作動ロッド２の接合部２Ｅとソレノイドロッド部２Ｄの連結面２Ｄ１とは、弁体ロッド部２Ａが案内孔１１Ａを突き抜けて内部室１９Ａ内で結合する。この為に、弁体ロッド部２Ａの接合部２Ｅの全外面に作動流体圧力が作用できるようになる。

又、作動ロッド２の接合部２Ｅは、凸状円錐部２Ｅ２に形成されている。この凸状円錐部２Ｅ２の先端は、裁頭面２Ｅ１に形成する。この裁頭面２Ｅ１は、接合平面に形成する。尚、裁頭面２Ｅ１は半球面状に形成して半球面状の底面２Ｄ１Ａと接合するようにしても良い。一方、ソレノイドロッド部２Ｄの連結面２Ｄ１は、端面に凹状円錐面２Ｄ１Ｂを形成する。この凹状円錐面２Ｄ１Ｂの底面２Ｄ１Ａは、連結平面に形成する。この底面２Ｄ１Ａは、点接触ではなく、裁頭面２Ｅ１と大きな面積の平面同士で接合するから、作動時の摩耗が少なく、耐久能力を有する。裁頭面２Ｅ１の直径Ａ（図２参照）に対して底面２Ｄ１Ａの直径Ｂ（図２参照）は０．1mmから０．５mmの範囲に大きくすると良い。この底面２Ｄ１Ａと裁頭面２Ｅ１は摩耗を防止するために、焼き入れして硬度を高くしても良い。尚、接合部２Eと連結面２D１との接触は、点接触でなければ、小さな接触でもよい。

チューブ３３の外周には電磁コイル３４が設けられている。ソレノイド部３０は、この電磁コイル３４と可動鉄心３２と固定鉄芯３１が主要な構成である。ソレノイド部３０は、電磁コイル３４に流れる電流の大きさにより可動鉄心３２を作動させて弁体３の開度を制御する。このときに、感圧装置２０に吸入圧力Ｐｓも同時に作用して弁体３の開閉度を制御する。この容量制御弁１は、電流の大きさによりソレノイド部３０を作動させると共に、吸入圧力Ｐｓにより感圧装置２０を作動させて弁体３を弁座１３から開閉し、吐出圧力Ｐｄの流量を調整して制御室（例えば、図５では、クランク室５５）内へ導入し、制御室内の圧力を制御する。

図２は、本発明に係わる作動ロッド２とソレノイドロッド部２Ｄとを連結した構造の第２実施の態様である。図２において、作動ロッド２は接合部２Ｅがソレノイドロッド部２Ｄの接合面２Ｄ１に連結して作動する。この作動ロッド２の接合部２Ｅは、弁体ロッド部２Ａの先端に裁頭面２Ｅ１を設けた凸状円錐部２Ｅ２に形成する。この裁頭面２Ｅ１は直径Ａの円形面に形成された接合平面である。叉、ソレノイドロッド部２Ｄの連結面２Ｄ１は、端面に凹状円錐面２Ｄ１Ｂを形成する。この凹状円錐面２Ｄ１Ｂの底面２Ｄ１Ａは直径Ｂの円形面に形成された連結平面である。叉、凹状円錐面２Ｄ１Ｂの深さＨは、例えば、底面２Ｄ１Ａの直径Ｂと略同じ寸法に形成する。更に好ましくは、深さＨは底面２Ｄ１Ａの直径Ｂより少し小さくすると良い。この底面２Ｄ１Ａの直径Ｂは、裁頭面２Ｅ１の直径Ａより０．１mmから０．４mmくらい大きい寸法にして余裕をもたせると良い。この深さＨは、作動ロッド２とソレノイドロッド部２Ｄとの連結力により決められるが、底面２Ｄ１Ａの直径Ｂより小さくすると良い。叉、凹状円錐面２Ｄ１Ｂの円錐角度βは、図１とは相違し、凸状円錐部２Ｅ２の円錐角度αより０．５°から３°位大きく形成する。

弁体ロッド部２Ａの摺動面２Ａ１は軸受１１の案内孔１１Ａと摺動する。又、感圧ロッド部２Ｂのスライド面２Ｂ１がスライド孔１２と摺動する。しかし、作動ロッド２の接合部２Ｅがソレノイドロッド部２Ｄの連結面２Ｄ１と一部遊合した連結は、作動ロッド２の摺動をこの一部遊合により連結しないから、摺動面２Ａ１とスライド面２Ｂ１の摩擦による摩耗を防止する。更に又、作動ロッド２の作動時の摩擦抵抗を低減できる。この作動ロッド２はステンレス鋼である。ステンレス鋼製の丸棒を加工して図２に示すような形状に加工する。

図３は、本発明に係わる第３実施の態様の可動鉄心３２とソレノイドロッド部２Ｄを示す。可動鉄心３２は、固定鉄芯３１側が円錐面に形成されている。尚、この円錐面は、円錐面と限らず、同様な機能を有する種々の面に設計することができる。又、可動鉄心３２の固定鉄芯３１側と反対側は凹部に形成する。更に、可動鉄心３２の外周面３２Ａは、摺動面３２Ａ１と非接触周面３２Ａ２とに形成する。この非接触周面３２Ａ２の外径Ｄ２は摺動面３２Ａ１の外径Ｄ１より０．１mm〜１．２mm位小径に形成する。叉、摺動面３２Ａ１は、断面状態で湾曲に形成する。摺動面３２Ａ１の軸方向長さＬ２は、外周面３２Ａの軸方向長さＬ１に対し約１／１０に形成されているが、Ｌ２対Ｌ１の関係は、１／４の長さを越えない範囲内に形成するとよい。

そして、この可動鉄心３２の摺動面３２Ａ１は有底円筒状のチューブ３３の内周面に移動自在に嵌合する。叉、非接触周面３２Ａ２はチューブ３３の内周面に接触しない外径寸法に形成する。可動鉄心３２の背面の一端部に設けられた凹部には、第２ばね３６Ａを配置する。この第２ばね３６Ａは、常に可動鉄心３２を弁体３側へ弾発に押圧する。叉、ソレノイドロッド部２Ｄの自由端部の連結面２Ｄ１は、凹状円錐面２Ｄ１Ｂと半球状の底面２Ｄ１Ａとを連面した形状である。この底面２Ｄ１Ａの直径Ｂより凹状円錐面２Ｄ１Ｂの深さＨを小さくしている。叉、作動ロッド２の接合部２Ｅは、凸状円錐部２Ｅ２と半球状の裁頭面２Ｅ１とを連面した形状である。この裁頭面２Ｅ１の直径Ａは略底面２Ｄ１Ａの直径Ｂと略同一である。尚、裁頭面２Ｅ１の直径Ａは底面２Ｄ１Ａの直径Ｂよりやや小さくしても良い。つまり、凸状円錐部２Ｅ２の円錐角度αが凹状円錐面２Ｄ１Ｂの円錐角度βより小さく形成されているので、底面２Ｄ１Ａに対して裁頭面２Ｅ１が回動する余裕があれば良いからである。その他の構成は図１と略同様である。

図４は本発明に係わる第４実施の態様の容量制御弁１の可動鉄心３２側を示すものである。この可動鉄心３２の摺動面３２Ａ１は、長さＬ２の円周面に形成する。そして、摺動面３２Ａ１の両端はなめらかに他の面へ連面している。叉、摺動面３２Ａ１の長さＬ２は、外周面３２Ａの長さＬ１に対して約１／５に形成すると良い。更に、ソレノイドロッド部２Ｄの外周面の寸法は、固定鉄芯３１の内部孔３１Ｂの寸法に対して隙間を有する小径に形成する。この為に、ソレノイドロッド部２Ｄは摺動中に内部孔３１Ｂに接触しないように構成する。そして、ソレノイドロッド部２Ｄの連結面２Ｄ１と作動ロッド２の接合部２Ｅは円錐面の角度間に間隙を有して連結すると共に、作動ロッド２の接合部２Ｅがソレノイドロッド部２Ｄの連結面２Ｄ１と係合してソレノイドロッド部２Ｄの揺動を保持する。反対に、作動中には、作動ロッド２はソレノイドロッド部２Ｄから無理な作用力を受けることなく作動することが可能になる。その他の構成は図１の符号と略同様である。この接合部２Ｅと連結面２Ｄ１は、図３に示すように互いに凹凸面の半球状に形成しても良い。

叉、符号１７Ａは、導入孔である。この導入孔１７Ａは、図示省略のバブルハウジングに設けた感圧室１７（図１参照）と連通した通路である。そして、感圧室１７に導入した吸入圧力Ｐｓの流体は導入孔１７Ａから可動鉄心３２側の背面のチューブ３３内に流入する。この吸入圧力Ｐｓの流体にはオイル等の液体が含まれる。この液体が摺動面３２Ａ１に付着するが、摺動面３２Ａ１の長さＬ２が外周面３２Ａの長さＬ１に対して短いので、摺動抵抗を低減できる。

図５は本発明の容量制御弁１を取り付ける圧縮機の断面図である。図４において、圧縮機５０は、複数のシリンダボア５１Ａを設けたシリンダブロック５１を設けている。このシリンダブロック５１の一端には、フロントハウジング５２が設けられている。又、シリンダブロック５１には、弁板装置５４を介してリアハウジング５３が取付けられている。シリンダブロック５１とフロントハウジング５２とによって区画されたクランク室５５内を横断した駆動軸５６が設けられている。この駆動軸５６の中心部の周囲には斜板５７が配置されている。この斜板５７は、駆動軸５６に固着されたロータ５８と連結部を介して結合し、駆動軸５６の軸芯に対して斜板５７の傾斜角度を変化可能に構成されている。

駆動軸５６の一端には、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部５２Ａ内を貫通して外部まで延在する。駆動軸５６の先端部には、ねじが設けられており、このねじにナット７４が螺合されて駆動伝達板７２が固定されている。又、ボス部５２Ａの周囲にはベアリング６０を介してベルト車７１が設けられている。ベルト車７１は固定ボルト７３により駆動伝達板７２と連結されている。この為に、ベルト車７１の回動は駆動軸５６を回動する。駆動軸５６とボス部５２Ａの間には、オイルシール５２Ｂが装着されており、このオイルシール５２Ｂによりフロントハウジング５２内と外部とをシールする。駆動軸５６の他端は、シリンダブロック５１内に配置されており、支持部７８により支持されている。駆動軸５６に並列に配置されたベアリング７５、ベアリング７６、ベアリング７７は駆動軸５６を回動可能に支持している。

シリンダボア５１Ａ内には、ピストン６２が配置されている。ピストン６２の内側の一端の窪み６２Ａ内には、斜板５７の外周部の周囲が収容され、シュー６３を介してピストン６２と斜板５７とが互いに連動する構成となっている。リアハウジング５３には、吸入室６５及び吐出室６４が区画されている。シリンダボア５１の吸入室６５は、弁板装置５４に設けた吸入ポート８１及び図示省略の吸入弁を介して連通する。吐出室６４は、シリンダボア５１Ａに図示省略の吐出弁及び弁板装置５４に設けられた吐出ポート８２を介して連通する。

又、リアハウジング５３の後壁の窪み内に容量制御弁１が取り付けられている。容量制御弁１は、吐出室６４と、クランク室５５に接続するクランク室圧力Ｐｃの流体連通路６６及び吐出圧力Ｐｄの流体連通路６９の開度を調整しクランク室５５への吐出圧力Ｐｄ流体を制御する。叉、クランク室５５内のクランク室圧力Ｐｃ流体は駆動軸５６の他端とベアリング７７との間隙、気室８４及び固定オリフィス８３を介して吸入室６５に流れる。その結果、容量制御弁１は、クランク室圧力Ｐｃ用の流体連通路６６及び吐出圧力Ｐｄ用の流体連通路６９の開度を調整してクランク室圧力Ｐｃの変化により、ピストン６２のストロークを制御することが可能になる。

以下に、本発明に係わる他の実施例の発明についてその構成と効果とを説明する。

本発明に係る第２発明の容量制御弁１は、ソレノイドロッド部２Ｄの連結面２Ｄ１と作動ロッド２の接合部２Ｅとは、一方の凹状円錐状面２Ｄ１Ｂの底面２Ｄ１Ａが平状面または断面円弧状面の広い面に形成されているとともに、他方の凸状円錐状部２Ｅ２の頭部が先端を切った凹状円錐状面２Ｄ１Ｂの底面に対応する裁頭状面に形成されているものである。

この第２発明の容量制御弁では、ソレノイドロッド部と作動ロッドとの連結は、互いの底面と裁頭面が接触面積を大きくして接合しているので、底面と裁頭面との摩耗が防止できる。また、ソレノイドロッド部の連結面と作動ロッドの接合部とは広い面積で接合しているので、作動時の連結の接合が強くなる。

本発明に係る第３発明の容量制御弁１は、ソレノイドロッド部２Ｄの凹状円錐面２Ｄ１Ｂの円錐角度βが作動ロッド２の凸状円錐状部２Ｅ２の円錐角度αより０．５°から６°大きく形成されているものである。

この第３発明の容量制御弁では、作動ロッドの接合部に於ける凸状円錐部の円錐角度αより凹状円錐面の円錐角度βが０．５°から６°と大きく形成されている。この為に、ソレノイドロッド部の作動ロッドとの連結する連結面が作動ロッドの作動に対応して無理な方向へ押圧されるのを防止する。この為に、作動ロッドはスムーズに摺動するので、作動ロッドの摺動面の摩耗が防止できる効果を奏する。叉、凹状連結面と凸状接合部とが両円錐面同士で接合できるので、可動心の組立が極めて容易になる。

本発明に係る第４発明の容量制御弁１は、ソレノイドロッド部２Ｄが固定芯３１の内部孔３１Ｂに接触する前に凹状円錐面２Ｄ１Ｂが凸状円錐部２Ｅ２に接触するように構成されているものである。

この第４発明の容量制御弁では、凹状連結面と凸状接合部とが円錐面同士で接合していると共に、凹状連結面と凸状接合部との係合面がソレノイドロッド部を内部孔に接触摺動しないように規制されているから、摺動時に可動心の摺動抵抗が極めて小さくできる効果を奏する。

本発明に係る第５発明の容量制御弁１は、可動心３２の外周面３２Ａの端部側周面に摺動面３２Ａ１を有して摺動面３２Ａ１の軸方向の長さが外周面３２Ａの全長の４分の１を越えない長さに構成されているものである。

この第５発明の容量制御弁では、可動心の外周面の端部側に摺動面が設けられていると共に、摺動面の軸方向長さが外周面の全長に対して４分の１を越えない範囲に形成されているから、可動鉄心の摺動抵抗が極めて小さくできる効果を奏する。特に、摺動面には作動流体に含むオイル等の液体が付着するが、摺動面の長さが外周面の全長に対して４分の１以下に形成されていると、液体が付着しても直ぐに流出し、摺動抵抗が小さくできる効果を奏する。

本発明に係る第６発明の容量制御弁１は、摺動面３２Ａ１が断面を湾曲状に形成されているものである。

この第６発明の容量制御弁では、摺動面が断面を湾曲に形成しているから、摺動面が線接触に近くなるので、摺動抵抗が大きく低減できる効果を奏する。しかも、可動鉄心とソレノイドロッド部の全接触面は、線接蝕に近い摺動面のみで摺動接触すると共に、凹状連結面が自由に揺動できる連結構造となるから、可動心の摺動抵抗が極めて小さくなり、可動心はソレノイド部の電流の大きさに対応して正確に作動することが可能になる。

以上のように、本発明の容量制御弁は、空気機械、圧縮機等の制御室の圧力制御に用いて有用である。特に、容量制御弁の作動ロッドの作動時の応答性に優れると共に、作動ロッドとソレノイドロッド部とを連結した連結構造に於ける接合面の摩耗を防止できる有用な容量制御弁である。

Claims (6)

1. ソレノイド部を有する容量制御弁であって、前記ソレノイド部に有するチューブと、前記チューブに嵌合する外周面に摺動面と前記摺動面より小径の非接触周面を有すると共に、前記摺動面の軸方向長さが前記非接触周面の軸方向長さより短く形成された可動心と、前記可動心と結合して前記可動心と反対側の自由端部に連結面を有するソレノイドロッド部と、前記ソレノイドロッド部と遊嵌合する内部孔を有して前記可動心と対向に配置された固定芯と、前記ソレノイドロッド部の前記連結面と係合する接合部を有すると共に制御流体通孔が開閉される弁体を有する作動ロッドとを具備し、前記ソレノイドロッド部の前記連結面と前記作動ロッドの前記接合部とは一方が凹状円錐状面に形成されていると共に、他方が凸状円錐状部に形成されていることを特徴とする容量制御弁。
2. 前記凹状円錐状面の底面は平状面または断面が円弧状面の広い面に形成されているとともに、前記凸状円錐状部の頭部は先端が切られて前記凹状円錐状面の底面に対応する裁頭状面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
3. 前記ソレノイドロッド部の前記凹状円錐状面の円錐角度βが前記作動ロッドの前記凸状円錐状部の円錐角度αより０．５°から６°に大きく形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の容量制御弁。
4. 前記ソレノイドロッド部が前記固定芯の内部孔に接触する前に前記凹状円錐状面と前記作動ロッドの凸状円錐状部が接触するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
5. 前記可動心の前記外周面の端部側周面に摺動面を有して摺動面の軸方向の長さが外周面の全長の４分の１を越えない長さに構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
6. 摺動面が断面を湾曲状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。

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