專利名稱：用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥，更具體地涉及這樣一種用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥，其適于控制用于汽車空調(diào)的可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的制冷劑排量。
背景技術(shù)：
用在汽車空調(diào)的制冷循環(huán)中的壓縮機(jī)由這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)車輛的行駛狀況而變化，因此不能進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。為了消除這個(gè)不便之處，通常采用一種可改變制冷劑排量的可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)，以便獲得足夠的制冷容積，而又不會(huì)受到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的限制。
在通常的可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)中，將搖擺板布置在氣密形成的曲軸箱內(nèi)，從而使其傾角可以改變，并通過旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)以進(jìn)行搖擺運(yùn)動(dòng)，并且通過搖擺板的搖擺運(yùn)動(dòng)在平行于旋轉(zhuǎn)軸的方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞將制冷劑從吸入室吸入相應(yīng)的缸中，壓縮該制冷劑，然后將其排放到排放室中。這樣，可通過改變曲軸箱內(nèi)的壓力來改變搖擺板的傾角，從而改變活塞的沖程，以改變制冷劑的排量。該用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥為改變曲軸箱內(nèi)的壓力提供了控制。
通常，用于可變地控制壓縮機(jī)排量的控制閥將從排放室以排放壓力Pd排出的部分制冷劑引入氣密形成的曲軸箱中，并通過控制這樣引入的制冷劑量來控制曲軸箱內(nèi)的壓力Pc。根據(jù)吸入室中的吸入壓力Ps來控制所引入的制冷劑量。即，控制閥感測(cè)出吸入壓力Ps，并控制從排放室以排放壓力Pd引入曲軸箱內(nèi)的制冷劑的流速，以便將吸入壓力Ps保持為恒定的水平。
為此，該控制閥裝配有用于感測(cè)吸入壓力Ps的壓力感測(cè)部分以及閥門部分，該閥門部分用于根據(jù)由壓力感測(cè)部分感測(cè)到的吸入壓力Ps來使從排放室通向曲軸箱的通道打開和關(guān)閉。另外，一種用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥裝配有螺線管，該控制閥可自由地從外部設(shè)定在可變?nèi)莘e操作開始時(shí)所形成的吸入壓力Ps數(shù)值，該螺線管可通過外部電流來改變壓力感測(cè)部分的設(shè)置值。該壓力感測(cè)部分通常由膜盒(bellow)來實(shí)現(xiàn)，但也已經(jīng)提出使用膜片的控制閥。
在具有由膜片實(shí)現(xiàn)壓力感測(cè)部分的控制閥中，感測(cè)出吸入壓力Ps和大氣壓力之間的相對(duì)壓力，并且因此，由于車輛在高海拔道路上行駛時(shí)與車輛在低海拔道路上行駛時(shí)大氣壓之間的變化，而會(huì)出現(xiàn)控制誤差。為了解決這個(gè)問題，已經(jīng)提出了一種控制閥，其中，感測(cè)出吸入壓力作為絕對(duì)壓力，從而消除了由于海拔不同而引起的控制誤差(參見日本未審專利公開特開No.2004-36596)。
通過將由膜片密封的真空室、閥門部分以及螺線管以該順序布置來形成這種控制閥，該閥門部分用于控制從排放室引入曲軸箱中的制冷劑的流速，而該螺線管用于設(shè)定待由膜片接收的吸入壓力Ps的值。
然而，傳統(tǒng)的控制閥構(gòu)造成這樣，即，使制冷劑流過閥門部分和螺線管，并因此，包含于通過制冷循環(huán)而流通的制冷劑中的金屬粉塵趨于影響螺線管，特別是其可移動(dòng)部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這個(gè)問題而做出的，并且其目的是防止用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥的螺線管的可移動(dòng)部分受到包含于制冷劑中的金屬粉塵的負(fù)面影響，其中使用膜片作為壓力感測(cè)部分。
為了解決上面的問題，本發(fā)明提供了一種用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥，其安裝在可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)上，用來通過由膜片感測(cè)到的吸入壓力來控制氣密形成的曲軸箱內(nèi)的壓力，其中，螺線管的芯部和沿遠(yuǎn)離該芯部方向受到推壓的柱塞容納在帶底套筒中，且將該帶底套筒的開口端通過膜片來密封，以使帶底套筒的內(nèi)部保持氣密。
通過如下結(jié)合附圖的描述將了解本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)，其中附圖以示例的方式說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥的結(jié)構(gòu)的中央縱向剖視圖。
圖2為表示膜片的焊接部分的局部放大剖視圖。
圖3為表示帶底套筒的壓配部分的局部放大剖視圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥的結(jié)構(gòu)的中央縱向剖視圖。
圖5為表示膜片和帶底套筒的放大分解剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥結(jié)構(gòu)的中央縱向剖視圖。圖2為表示膜片的焊接部分的局部放大剖視圖。圖3為表示帶底套筒的壓配部分的局部放大剖視圖。
如圖1所示，該用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥具有設(shè)置在上面位置處的閥門部分。該閥門部分具有主體11，該主體11的側(cè)部形成有端口12，該端口用于當(dāng)控制閥安裝于壓縮機(jī)中時(shí)與可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的排放室連通，以接收來自排放室的排放壓力Pd。該端口12具有固定于其周邊上的過濾器13。用于接收排放壓力Pd的端口12通過貫穿主體11內(nèi)部的制冷劑通道與在主體11頂部中央開口的端口14連通。端口14與可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的曲軸箱連通，以將受控壓力Pc引入曲軸箱中。
在貫穿主體11的制冷劑通道中，端口12和端口14通過該制冷劑通道連通，閥座15與主體11形成為一體。閥門元件16與壓力Pc從中引入的閥座15的一側(cè)成相對(duì)關(guān)系，且以可移向和遠(yuǎn)離閥座15的方式軸向設(shè)置。閥門元件16與軸17一體形成，該軸17如圖所示向下延伸經(jīng)過閥孔，從而使其可由主體11軸向可移動(dòng)地保持。來自排放室的排放壓力Pd被引入到連接閥門元件16和軸17之間的小直徑部分中。將軸17的外徑設(shè)置為等于形成閥座15的閥孔的內(nèi)徑，從而使閥門元件16的壓力接收面積等于軸17的壓力接收面積。這使得沿圖中所示向上的方向作用在閥門元件16上的排放壓力Pd的力，被沿圖中所示向下的方向作用在軸17上的力抵消，從而可防止對(duì)閥門部分的控制受到壓力水平較高的排放壓力Pd的負(fù)面影響。
通過彈簧18沿閥門閉合方向推壓閥門元件16，并且通過擰入端口14中的調(diào)節(jié)螺釘19來調(diào)節(jié)彈簧18的負(fù)載。
此外，如圖中所示，在主體11的下部中形成有端口20，其與可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的吸入室連通以接收吸入壓力Ps。
如圖所示，壓力感測(cè)部分和螺線管布置在主體11的下面。更具體地，在主體11的下端上設(shè)有一組件，該組件這樣形成，即，將作為螺線管組成元件的柱塞22、芯部23以及彈簧24容納在形成為真空容器的帶底套筒21中，并通過金屬膜片25密封該帶底套筒21的開口，并且在帶底套筒21的外部設(shè)有線圈26、環(huán)形件27、殼體28以及把手29，它們由磁性物質(zhì)制成，并且構(gòu)成了用于建立磁路的磁軛。
在帶底套筒21中，芯部23被剛性地壓配，并且柱塞22軸向可移動(dòng)地設(shè)置在芯部23朝著閥門部分的一側(cè)。柱塞22剛性地壓配在沿著芯部23的中央軸向延伸的軸30的一端上，并且軸30的另一端由可滑動(dòng)地設(shè)置在芯部23中的軸承31支撐。止動(dòng)環(huán)32裝配在軸30的中間部分上，并且彈簧容納構(gòu)件33形成為通過止動(dòng)環(huán)32來限制其如圖所示向上的運(yùn)動(dòng)。彈簧24插設(shè)在彈簧容納構(gòu)件33和軸承31之間。柱塞22由彈簧24通過軸30沿著遠(yuǎn)離芯部23的方向推壓。應(yīng)該指出的是，可通過在外部調(diào)節(jié)軸承31的軸向位置來改變彈簧24的負(fù)載。更具體地，在裝配完用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥之后的最后調(diào)節(jié)中，帶底套筒21的底部被推壓以使其向內(nèi)變形，從而改變軸承31與該底部抵靠的軸向位置，以調(diào)節(jié)彈簧24的負(fù)載。這樣，調(diào)節(jié)了控制閥的設(shè)定點(diǎn)。
通過將膜片25焊接在形成于帶底套筒21開口端上的凸緣部分上，來密封如上所述容納柱塞22和芯部23的帶底套筒21。例如，如圖2詳細(xì)所示，將膜片25放置在帶底套筒21的凸緣部分上，并且通過激光焊接、電阻焊接等在真空環(huán)境下通過環(huán)形蓋板34沿其整個(gè)周邊將膜片25圓周焊接在凸緣部分上，從而形成氣密組件，以將其內(nèi)部保持在真空下。
通過將帶底套筒21的凸緣部分定位在形成于主體11的下端處的凹槽中，并且將該凹槽的周壁斂縫，從而借助于加強(qiáng)環(huán)35將該組件固定在主體11上。然后，通過斂縫殼體28的上端36，將容納線圈26的殼體28固定在主體11上。
另外，在將該組件安裝在主體11上時(shí)，將O形環(huán)37插設(shè)在蓋板34與主體11之間，以便將接收吸入壓力Ps的腔室與大氣之間密封，這樣，O形環(huán)37的實(shí)心部分的中心就定位在焊接線38徑向向內(nèi)的位置處。因此，防止了由膜片的移動(dòng)而產(chǎn)生的應(yīng)力到達(dá)焊接線38，該焊接線38由于焊接引起的材料變化而變脆。
通過深沖壓不銹鋼材料(例如，SUS304)來形成帶底套筒21。帶底套筒21要求由非磁性材料形成，以防止在螺線管通電過程中帶底套筒21吸引柱塞22，從而增加滑動(dòng)阻力。然而，已知SUS304具有這樣的特性，即，當(dāng)經(jīng)受強(qiáng)冷加工時(shí)，由于其金屬晶體結(jié)構(gòu)的局部變化而導(dǎo)致它獲得磁性。在這種情況下，通過對(duì)該帶底套筒21進(jìn)行退火而使其再次制成非磁性。
另一方面，考慮到磁路，帶底套筒21也包括期望具有磁性的部分。該部分處于這樣的區(qū)域中，其中設(shè)有磁性連接在芯部23和殼體28之間的把手29。因此，將通過深沖壓而形成為筆直延伸的帶底套筒21的底側(cè)部分的一部分如圖3詳細(xì)所示進(jìn)一步拉伸。更具體地，帶底套筒21的底側(cè)部分的該部分經(jīng)受強(qiáng)冷加工以使其直徑減小，從而可以使底側(cè)部分的該部分獲得磁性，以增加磁導(dǎo)率。該帶底套筒21的底側(cè)部分的拉伸部分，其直徑減小以形成壓配部分39，用來將芯部23剛性地壓配在該帶底套筒21中。在該壓配部分39中，調(diào)節(jié)芯部23的壓配量，以調(diào)節(jié)在芯部23和柱塞22之間的磁隙的大小。
應(yīng)該指出的是，當(dāng)該帶底套筒21由不銹鋼制成時(shí)，考慮到焊接，膜片25也由用于彈簧的不銹鋼材料(稱為SUS304CSP)制成。當(dāng)然，帶底套筒21和膜片25的材料并不限于該不銹鋼材料，而也可以將銅用于帶底套筒21，而將鈹青銅用于膜片25。
在上述結(jié)構(gòu)中，環(huán)形件27、殼體28以及把手29由磁性材料形成，以作為該螺線管的磁路的磁軛。由線圈26產(chǎn)生的磁力線穿過由殼體28、環(huán)形件27、柱塞22、芯部23以及把手29所形成的磁路。
圖1示出了用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥的狀態(tài)，其中螺線管未通電且吸入壓力Ps較高，即該空調(diào)未工作的狀態(tài)。由于吸入壓力Ps較高，因此膜片25克服彈簧24的負(fù)載如圖所示向下移動(dòng)，以使柱塞22與芯部23接觸。結(jié)果，借助于軸17與膜片25保持接觸的閥門元件16通過彈簧18沿著閥閉合方向的推壓而抵靠在閥座15上，并因此使閥門部分處于其完全閉合狀態(tài)。
現(xiàn)在假定啟動(dòng)汽車空調(diào)，并且通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)，則控制閥處于其完全閉合狀態(tài)的可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)以最大排量工作。
當(dāng)可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)繼續(xù)以最大排量工作，以使來自吸入室的吸入壓力Ps足夠低時(shí)，感測(cè)出吸入壓力Ps的膜片25如圖所示向上移動(dòng)。隨著膜片25的該向上運(yùn)動(dòng)，柱塞22以與膜片25抵靠的狀態(tài)移離芯部23。此時(shí)，如果供給螺線管線圈26的控制電流設(shè)置為與空調(diào)設(shè)定溫度相對(duì)應(yīng)的制冷容積的值，則柱塞22就在吸入壓力Ps、彈簧18和24的負(fù)載以及螺線管的吸引力平衡的位置處停止。這使得借助于軸17與膜片25保持接觸的閥門元件16被膜片25向上推動(dòng)以移離閥座15，從而使其設(shè)置為預(yù)定的閥門升程。因此，制冷劑在排出壓力Pd下以一流速被引入曲軸箱中，該流速被控制為其數(shù)值取決于閥門升程，從而控制可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)以與控制電流相對(duì)應(yīng)的排量進(jìn)行操作。
當(dāng)供給螺線管的線圈26的控制電流不變時(shí)，膜片25感測(cè)出吸入壓力Ps作為絕對(duì)壓力，從而控制閥門部分的閥門升程。例如，當(dāng)制冷負(fù)載增加以使吸入壓力Ps較高時(shí)，膜片25如圖所示向下移動(dòng)，從而閥門元件16也向下移動(dòng)，以減少閥門部分的閥門升程，從而使可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)以增大排量的方向工作。另一方面，當(dāng)制冷負(fù)載減少以使吸入壓力Ps較低時(shí)，膜片25如圖所示向上移動(dòng)，以增加閥門部分的閥門升程，從而使可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)以減少排量的方向工作。這樣，控制閥控制可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的排量，從而使吸入壓力Ps變得與由螺線管設(shè)定的值相等。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥結(jié)構(gòu)的中央縱向剖視圖。圖5為表示膜片和帶底套筒的放大分解剖視圖。應(yīng)該指出的是，圖4中與圖1中在功能上相同或相似的部件由相同的附圖標(biāo)記表示，并且省略了對(duì)其的詳細(xì)說明。
第二實(shí)施例的用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥與第一實(shí)施例的用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥的不同之處在于，改變了膜片25的形狀。如圖5詳細(xì)所示，該膜片25包括三個(gè)組成部分。首先，具有最大直徑的基底部分40在其中央部分形成有一孔，并且焊接在帶底套筒21的凸緣部分上。漏斗形式的中間連接部分41布置在該基底部分40上，并且圓盤42以覆蓋中間連接部分41的上部開口的方式布置在中間連接部分41上?；撞糠?0、中間連接部分41以及圓盤42例如由鈹青銅形成。通過例如沿著基底部分40的內(nèi)周邊緣形成突起并將基底部分40和中間連接部分41的兩個(gè)內(nèi)周部分凸出焊接在一起，而使基底部分40和中間連接部分41的內(nèi)周部分沿著其整個(gè)周邊相互焊接，并且例如通過激光焊接使中間連接部分41和圓盤42的外周部分沿其整個(gè)周邊相互焊接。由此形成膜片25。在這種情況下，帶底套筒21由與膜片25相同的銅材料形成，并且在真空環(huán)境下，例如通過激光焊接將膜片25的基底部分40沿其整個(gè)周邊焊接在帶底套筒21的凸緣部分上。
與由單塊薄金屬板形成壓力感測(cè)部分的第一實(shí)施例的控制閥相比，該膜片25可以具有沿著移動(dòng)方向更大的行程，因此可擴(kuò)大閥門部分的控制范圍。
根據(jù)本發(fā)明的可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥構(gòu)造成這樣，即，用膜片密封其中容納有螺線管的可移動(dòng)部分的帶底套筒以使組件具有真空內(nèi)部來獨(dú)立形成該組件，并將該組件固定在閥門部分的主體上。另外，該組件固定在閥門部分的主體上，并且螺線管線圈圍繞它布置。因此，該控制閥在其構(gòu)造簡(jiǎn)易性方面是有利的。
前面的內(nèi)容被認(rèn)為只是對(duì)本發(fā)明的原理進(jìn)行舉例說明。另外，由于許多改變和變化對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是顯而易見的，因此不希望將本發(fā)明局限于所示和所述的確切結(jié)構(gòu)和用途上，因此，所有合適的改變和等價(jià)物都可以被認(rèn)為落入在由所附權(quán)利要求及其等同物所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥，該控制閥安裝在可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)上，用來通過膜片感測(cè)出吸入壓力來控制氣密形成的曲軸箱內(nèi)的壓力，其特征在于在帶底套筒中容納有螺線管的芯部和沿著遠(yuǎn)離所述芯部的方向受到推壓的柱塞，且所述帶底套筒的開口端由所述膜片密封，從而保持帶底套筒內(nèi)部的氣密性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，所述芯部壓配在所述帶底套筒中，并且通過所述芯部壓配到所述帶底套筒中的量來調(diào)節(jié)在所述芯部與所述柱塞之間的磁隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制閥，其特征在于，所述帶底套筒具有一底側(cè)部分，其通過減少該底側(cè)部分的直徑來形成用于壓配所述芯部的部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，包括軸，其沿軸向穿過所述芯部延伸，并且其一端固定在所述柱塞上；軸承，其設(shè)置為與所述帶底套筒的底部接觸，并且支撐所述軸的另一端；以及彈簧，其一端與所述軸接合，而其另一端抵靠所述軸承，并且沿遠(yuǎn)離所述芯部的方向推壓所述柱塞，并且其中通過從外部使帶底套筒的底部變形以使該底部?jī)?nèi)凹來改變軸承容納彈簧的位置，從而調(diào)節(jié)彈簧的負(fù)載。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，所述帶底套筒具有形成在其開口端上的凸緣部分，該膜片沿著其整個(gè)周邊圓周地焊接在該凸緣部分上，以密封所述帶底套筒，并將用來在膜片從中接收吸入壓力的空間和大氣之間進(jìn)行密封的一密封構(gòu)件設(shè)置在焊接膜片位置的徑向內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制閥，其特征在于，所述膜片包括基底部分，在其中央部分形成有一孔，并且該基底部分焊接在形成于所述帶底套筒開口端上的凸緣部分上；漏斗形中間連接部分，其內(nèi)周邊焊接在該基底部分的內(nèi)周邊上；以及圓盤，其外周邊焊接在該中間連接部分的外周邊上。
全文摘要
為了防止用于可變?nèi)莘e式壓縮機(jī)的控制閥的螺線管的可移動(dòng)部分受到包含在制冷劑中的金屬粉塵的影響，在該控制閥中使用膜片作為壓力感測(cè)部分，在帶底套筒中容納有螺線管的芯部、柱塞以及彈簧。在真空環(huán)境下將膜片焊接在所述帶底套筒的開口端上，從而形成具有真空內(nèi)部的組件。因此，可感測(cè)出吸入壓力(Ps)作為相對(duì)于真空的絕對(duì)壓力。將螺線管的可移動(dòng)部分容納在真空容器中，從而使它們不會(huì)受到包含于通過制冷循環(huán)流通的制冷劑中的金屬粉塵的影響。
文檔編號(hào)F04B49/00GK1676927SQ20051005577
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2005年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者廣田久壽 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Tgk