专利名称：用于无离合器式的可变排量压缩机的排量控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆空调装置的无离合器式可变排量压缩机的排量控制阀，该排量控制阀以可变方式控制压缩机的排量。
背景技术：
通常，已知的是可变排量压缩机(以下简称为“压缩机”)用作车辆空调装置中的压缩机，该压缩机可以以可变的方式控制其排量。在这种压缩机中，斜盘容纳在控制压力腔内并且可相对于驱动轴倾斜。当该控制压力腔内的压力升高时，斜盘出现趋向于垂直驱动轴的轴线的状态的倾斜(即斜盘的倾斜度变小)。另一方面，当该控制压力腔内的压力下降时，斜盘出现趋向于驱动轴的轴线的倾斜(即斜盘的倾斜度变大)。该压缩机具有行程依据斜盘的倾斜度而改变的活塞。例如，当该控制压力腔内的压力高并且斜盘的倾斜度小时，活塞的行程较小。当该控制压力腔内的压力低并且斜盘的倾斜度大时，活塞的行程较大。当活塞的行程减小时，压缩机的排量降低。当活塞的行程增大时，压缩机的排量增加。
公开号为No.2000-18420的未审查的日本专利申请披露了一种用于可变排量压缩机的排量控制阀。图9示出了用于该压缩机的排量控制阀100，其可控制从排气腔供应给控制压力腔的制冷剂的量。该排量控制阀100包括阀壳体101，其具有与排气压力区域连通的第一端口102和与控制压力腔连通的第二端口103。第一端口102暴露于排气压力区域的压力Pd，第二端口103暴露于控制压力腔的压力Pc。阀壳体101具有使得第一端口102与第二端口103连通的制冷剂通道。该制冷剂通道包括形成在阀壳体101内以便与第二端口103连通的阀腔104，还包括形成在阀腔104与第一端口102之间的阀孔105。该排量控制阀100在阀壳体101的一端处具有压力感测腔106，在其中容纳有具有波纹管108的压力感测机构107。压力感测腔106经形成在阀壳体101中的压力检测端口109与吸气压力区域连通。压力感测腔106暴露于吸气压力区域的压力Ps。
螺线管110设置在阀壳体101的远离压力感测腔106的部分中(即处于阀壳体101的另一端部处)。螺线管110具有固定在阀壳体101上的固定芯111、可相对于固定芯111移动的可动芯112、和包围固定芯111和可动芯112的电磁线圈113。固定芯111具有形成在其中的孔111a，用作往复主体的杆114插入该孔。杆114还延伸穿过阀孔105。杆114的一端与可动芯112接触，其另一端与压力感测腔106内的压力感测机构107连接。
杆114包括第一轴部115，其具有用于封闭阀孔105的阀体116；插入到孔101a内的第二轴部117，压力感测腔106经由该孔与制冷剂通道连通；以及使得第一轴部115与第二轴部117连接的小直径部118。突出部119形成在第一轴部115与小直径部118之间，以便朝向小直径部118渐缩。突出部119大致呈截头锥形并且具有基于该渐缩形状的渐缩表面。突出部119的最小直径(即，其与连接小直径部118连接处的部分的直径)相当于小直径部118的直径。第一轴部115的阀体116是用于打开和封闭阀孔105的阀体。当该阀体116打开阀孔105时，制冷剂从排气压力区域经第一端口102、制冷剂通道、和第二端口103流入控制压力腔。当该阀体116封闭阀孔105时，阻止制冷剂从排气压力区域流入控制压力腔。
当该排量控制阀100的螺线管110受激励以便沿使得阀孔105如图10A所示地封闭的方向使杆114移动时，从排气压力区域流入控制压力腔的制冷剂的量降低，这使得斜盘的倾斜度随控制压力腔中的压力下降而增大。另一方面，当该螺线管110不受激励时，阀体116如图10B所示地远离阀孔105移动，以便使得从排气压力区域流入控制压力腔的制冷剂的量增大，这使得斜盘的倾斜度随控制压力腔中的压力升高而降低。应当注意，当阀体116打开和封闭阀孔105时，设置在杆114上的突出部119逐渐地改变阀孔105的截面面积。这阻止了供应到该控制压力腔内的高压制冷剂出现快速地开始和终止，由此稳定了压缩机的排量控制。
在无离合器式的压缩机中，该压缩机恒定地从外部驱动源(例如车辆发动机)获得动力以便以最小排量运行，所需的是足够量的制冷剂从排气压力区域经该排量控制阀流入控制压力腔，以便确保以最小排量运行的压缩机的足够润滑。因此，杆的周向表面与阀孔的内周表面之间的间隙作为制冷剂通道的一部分需要在压缩机最小排量运行时增大。
同时，在压缩机排量变化的控制区域中，如果从排气压力区域流入控制压力腔的制冷剂的流率较大，则当杆打开该阀孔时制冷剂的流率的变化程度非常大。这使得控制压力腔内的压力快速改变，其结果为，导致排量的可控制性恶化。
常规的排量控制阀的杆具有朝向小直径部渐缩的突出部。因此，阀孔的截面面积由该突出部逐渐地改变，由此逐渐改变在阀孔内的制冷剂的流率。就这方面而言，常规的排量控制阀是有利的。然而，为了逐渐地改变在阀孔内的制冷剂的流率，突出部的渐缩表面相对于该杆的轴线的角度需要设定在特定范围内。突出部沿杆的轴向的长度依据渐缩表面的角度来设定。由于加工的原因，所需的是突出部沿杆的轴向具有足够的长度以便在突出部上形成渐缩表面。更具体地说，由于突出部形成为杆，由于螺线管受激励而使得杆的移动距离需要被设定成大于突出部沿杆的轴向的长度，以便确保对于最小排量运行的压缩机的润滑所需足够量的制冷剂。当用作往复主体的杆的移动距离设定成较大时，所需的螺线管的磁性力较大，这不利于减小排量控制阀的尺寸和节省电力。
顺便提及，为了缩短杆的移动距离，渐缩表面相对于移动方向的角度需要增大。所存在的风险在于，由于渐缩表面的角度增大，当杆打开阀孔时制冷剂的流率可能非常快速地改变。这样，控制压力腔内的压力可能快速地改变，由此导致排量的可控制性恶化。尽管可以增加小直径部的直径，但是小直径部的直径增大使得小直径部与阀孔之间的间隙减小，这使得当阀体打开阀孔时不能确保足够的制冷剂流率。
当压缩机的制冷剂为二氧化碳时，制冷剂压力的升高差与其它制冷剂的升高差相比明显不同。这使得可通过将阀体与阀孔稍微间隔开来提供用于控制压缩机的足够流率的制冷剂。也就是说，当制冷剂为二氧化碳时，排量控制阀的杆的移动距离设定成较小。然而，如果在杆上设置有渐缩的突出部，则沿突出部轴向的长度使得杆的移动距离增加。此外，由于从排气压力区域经阀孔流入控制压力腔的制冷剂的流动和中断是借助基本上微小的杆移动距离来实现的，因此当制冷剂为二氧化碳时由常规的突出部不能适当地实现制冷剂流率逐渐改变的功能。另外，当制冷剂为二氧化碳时，除了杆的移动距离缩短之外，从排气压力区域流入控制压力腔以便沿使得阀孔封闭的方向移动该杆的制冷剂的量需要可靠地降低，以便可靠地抑制流经阀孔的制冷剂的流率。
本发明涉及这样一种排量控制阀，通过确保在压缩机以最小排量运行时流经阀孔的制冷剂流率，其可缩短具有阀体的往复主体的移动距离，并且可以可靠地抑制流经控制区域中的阀孔的制冷剂的流率，并且可以确保在压缩机中获得足够的润滑。
发明内容
本发明提供了一种用于与外部制冷剂回路连接的无离合器式可变排量压缩机的排量控制阀。该压缩机具有控制压力腔。该压缩机和该外部制冷剂回路具有排气压力区域。该排量控制阀包括第一端口、第二端口、制冷剂通道、阀孔、往复主体、压力感测机构、和螺线管。第一端口与该排气压力区域连通。第二端口与该控制压力腔连通。制冷剂通道使得该第一端口与该第二端口连接。阀孔设置该制冷剂通道内。该往复主体包括具有阀体的第一轴部和与该第一轴部同轴且插入到该阀孔中的第二轴部。阀体用于打开或封闭该阀孔。压力感测机构依据该排气压力区域内的压力沿使得该阀孔打开的方向移动该往复主体。螺线管沿使得该阀孔封闭的方向推动该往复主体。该第一轴部定位成靠近该螺线管。该第二轴部与该压力感测机构连接。该第二轴部和该阀孔限定制冷剂自由流动的流动路径。节流部形成在该第一轴部和该第二轴部之间并且与该第一轴部和该第二轴部同轴。该节流部的靠近该第二轴部的端部的直径设定成大于该第二轴部的靠近该节流部的端部的直径。该制冷剂在该流动路径内的流率由该节流部来抑制。
参照对当前优选实施例的下列描述并结合附图，可以更好地理解本发明以及本发明的目的和优点
本发明的区别技术特征在后附的权利要求中限定。参照对当前优选实施例的下列描述并结合附图，可以更好地理解本发明以及本发明的目的和优点，在附图中图1是依据本发明第一实施例的压缩机壳体的纵向截面示意图；图2示出了依据第一实施例的排量控制阀的纵向截面示意图；图3示出了依据第一实施例的排量控制阀的节流部分的局部截面图；图4A示出了依据第一实施例的节流部分的形状的详细曲线图；图4B示出了依据第一实施例的节流部分的截面图；图4C示出了现有技术的节流部分的截面图；图4D示出了现有技术的节流部分的截面图；图5A是解释依据第一实施例的排量控制阀的工作的局部截面图；图5B是解释依据第一实施例的排量控制阀的工作的局部截面图；图6是依据第二实施例的排量控制阀的节流部分的局部截面图；图7A是解释依据第二实施例的排量控制阀的工作的局部截面图；图7B是解释依据第二实施例的排量控制阀的工作的局部截面图；图8是依据第三实施例的排量控制阀的节流部分的局部截面图；图9示出了现有技术的排量控制阀的纵向截面示意图；图10A是解释现有技术的排量控制阀的工作的局部截面图；和图10B是解释现有技术的排量控制阀的工作的局部截面图。
具体实施例方式
以下参照附图1-3、4A-4D、5A和5B来描述依据本发明的第一实施例的用于无离合器式可变排量压缩机的排量控制阀(以下简称为“排量控制阀”)。首先，描述依据实施例的无离合器式可变排量压缩机(以下简称为“压缩机”)的结构。参照图1，压缩机10包括壳体11，其形成压缩机的外形。该壳体11包括缸体12，其具有形成在其中的多个缸孔12a；与缸体12的前端连接的前壳体13；以及与缸体12的后端连接的后壳体14。螺栓15穿过前壳体13、缸体12、和后壳体14以便沿螺栓15的轴向将这些部件紧固在一起，以便这些部件成一整体地固定从而形成壳体11。
前壳体13具有形成在其中的控制压力腔16，其后端由缸体12封闭。驱动轴17由设置在前壳体13中的径向轴承18和设置在缸体12内的径向轴承19以可自由旋转地方式来支承，以便延伸穿过该控制压力腔16的中心附近。密封机构20设置在支承驱动轴17的前部的径向轴承18之前，以便保持与驱动轴17的周向表面的滑动接触。密封机构20具有唇形密封件等，以便防止控制压力腔16中的制冷剂经前壳体13与驱动轴17之间的间隙泄漏。
驱动轴17的前端经由动力传递机构连接到(未示出的)外部驱动源。该动力传递机构是由带和带轮的组件提供的无离合器式机构，其使得动力可连续地传递。
突耳盘21固定地安装在控制压力腔16内位于驱动轴17上，这使得突耳盘21与驱动轴17一体地旋转。形成为排量改变机构的斜盘23由驱动轴17支承在突耳盘21之后，以便可沿驱动轴17的轴向滑动并且可相对于驱动轴17的轴向倾斜。铰接机构24设置在斜盘23与突耳盘21之间，借助该铰接机构，斜盘23与突耳盘21和驱动轴17连接以便可与突耳盘21和驱动轴17同步旋转并且相对于突耳盘21和驱动轴17倾斜。
螺旋弹簧25围绕驱动轴17的在突耳盘21和斜盘23之间的部分盘绕，并且该弹簧的推力迫使管状体26以可自由滑动的方式朝后地装配在驱动轴17上。借助由螺旋弹簧25施加力的管状体26，斜盘23被连续地向后推压，或者沿使得斜盘23的倾斜度下降的方向推压斜盘。应当注意，斜盘23的倾斜度意味着垂直驱动轴17的平面与斜盘23的平面所夹的角度。止动部分23a从斜盘23的前表面突出。当止动部分23a如图1所示地与突耳盘21接触时，可调节成斜盘23的最大倾斜度。保持环27装配在驱动轴17的位于斜盘23之后的部分上，并且螺旋弹簧28盘绕在驱动轴17的位于保持环27之前的部分上。当斜盘23与螺旋弹簧28的前端接触时，调节成斜盘23的最小倾斜度。
缸体12的每一缸孔12a具有设置在其中以便在其中往复移动的单头活塞29。每一活塞29的颈部借助一对滑履30与斜盘23的外周部接合。当斜盘随驱动轴17的旋转而旋转时，借助相应成对的滑履30使得每一活塞29往复运动。
另一方面，如图1所示，后壳体14的前端连接到缸体12的后端。阀板32、阀体形成板33、34、以及保持器35设置在后壳体14与缸体12之间。后壳体14是由两个连接到缸体12上的壳体部件形成的后部件，并且吸气腔38形成在后壳体14的中心处。吸气腔38经设置在阀板32内的吸气端口36与缸孔12a内的压缩腔31连通。另外，排气腔39形成在后壳体14中围绕吸气腔38。排气腔39借助分隔壁14a与吸气腔38分开。
阀板32与活塞29一起相应地形成在缸孔12a内的压缩腔31。阀板32还具有与后壳体14中的吸气腔38连通的吸气端口36以及与后壳体14中的排气腔39连通的排气端口37。阀体形成板33是形成(未示出的)吸气阀的吸气阀形成板，器设置在压缩腔31与吸气腔38之间。另一方面，阀体形成板34是形成簧片式排气阀34a的排气阀形成板，其设置排气端口37与排气腔39之间。保持器35调节每一排气阀34a的最大开口。
而且，当活塞29从其上死点移动到下死点时，在吸气腔38中的制冷剂经其吸气端口36和其吸气阀引入到其压缩腔31内。当活塞29从其下死点移动到其上死点时，引入到压缩腔31内的制冷剂被压缩到预定的压力并且随后经其排气端口37和其排气阀34a排放到排气腔39。斜盘23的倾斜度基于力矩之间的平衡来确定，力矩例如为由斜盘23的离心力产生的旋转运动力矩、由每一活塞29的往复惯性力产生的力矩、以及由制冷剂压力产生的力矩等等。由制冷剂压力产生的力矩是基于在每一压缩腔31内的压力与控制压力腔16内的压力之间的关系产生的力矩，控制压力腔16内的压力作用在每一活塞29的背面上，并且基于控制压力腔16内的压力波动沿增加或降低倾斜度的方向施加到斜盘23上。
以下描述外部制冷剂回路。吸气腔38经形成在后壳体14中的入口40连接到外部制冷剂回路，并且在外部制冷剂回路中的制冷剂经入口40供应到吸气腔38。在该实施例中，吸气腔38和入口40包含在吸气压力区域中。另外，排气腔39经形成在后壳体14中的出口41连接到外部制冷剂回路42，并且在排气腔39内的制冷剂经出口41供应到外部制冷剂回路42。该外部制冷剂回路42包括从制冷剂吸收热量的冷凝器43、膨胀阀44、和将热量传递给制冷剂的蒸发器45。
膨胀阀44是感测温度式的自动膨胀阀以便依据蒸发器45下游的制冷剂温度波动来控制制冷剂的流率。节流器46设置在外部制冷剂回路的出口41下游且冷凝器43的上游的部分中。在该实施例中，为了简明，外部制冷剂回路的在出口41和节流器46之间的部分是处于外部制冷剂回路42的排气侧上的上游回路42a，并且外部制冷剂回路的在节流器46与冷凝器43之间的部分是处于外部制冷剂回路42的排气侧上的下游回路42b。在该实施例中，排气腔39、上游回路42a、下游回路42b包含在排气压力区域中。
在第一实施例中，压缩机10利用排量控制阀50来调节控制压力腔16内的压力，由此适当地改变由制冷剂压力产生的力矩。这使得斜盘23的倾斜度可设定为最小倾斜度与最大倾斜度之间的任选角度。
如图1所示，在后壳体14中具有排量控制阀50以便将排气压力区域中的制冷剂供应到控制压力腔16。如图2所示，排量控制阀50主要包括大致管状的阀壳体51，在其中具有多个腔；连接到阀壳体51上的螺线管66；作为往复主体的杆70，其具有阀体72；以及压力感测机构62，其使得杆70沿与当激励该螺线管66时杆70移动方向相反的方向移动。
阀壳体51具有形成在其中的压力感测腔52和阀腔53。压力感测腔52位于阀壳体51的一端，阀腔53与压力感测腔52相邻。分隔壁51a形成在压力感测腔52与阀腔53之间以便使得压力感测腔52与阀腔53分隔开，分隔壁51a具有穿过其形成的阀孔54。阀壳体51还具有用作第一端口的第一压力感测腔端口55以及用作形成在其中的第二端口的阀腔端口57。压力感测腔52经第一压力感测腔端口55与下游回路42b连通。阀腔53经阀腔端口57与控制压力腔16连通。此外，如图2所示，端壁件58形成在压力感测腔52的上端，该端壁件具有穿过其形成的第二压力感测腔端口56，并且上游回路42a经第二压力感测腔端口56与压力感测腔52连通。
阀壳体51具有形成在其中的从第一压力感测腔端口55经阀孔54到阀腔端口57的供应通道。该供应通道用作制冷剂通道。也就是说，形成在第一压力感测腔端口55与阀腔端口57之间的供应通道包括低压腔52a、阀腔53、和阀孔54，低压腔是压力感测腔52的一部分。第一压力感测腔端口55经通道59与下游回路42b连通并且暴露于下游回路42b的压力PdL。第二压力感测腔端口56经通道60与上游回路42a连通并且暴露于上游回路42a的压力PdH。阀腔端口57经通道61与控制压力腔16连通并且暴露于控制压力腔16的压力Pc。另外，尽管排气腔39和上游回路42a中的制冷剂压力较高，但是下游回路42b、控制压力腔16、和吸气腔38中的制冷剂压力依次降低。应当注意，当压缩机10以最大排量运行时，吸气腔38具有与控制压力腔16相同的压力。
在压力感测腔52中容纳有压力感测机构62。压力感测机构62具有波纹管63，其将压力感测腔52分成低压腔52a和高压腔52b。波纹管63的固定端固定在端壁件58上。压力感测腔52具有形成在波纹管63内侧的高压腔52b，并且高压腔52b与第二压力感测腔端口56连通。压力感测腔52还具有形成在波纹管63外侧的低压腔52a，并且低压腔52a与第一压力感测腔端口55连通。可动件64安装在波纹管63的可动端。低压腔52a和高压腔52b之间的压力差沿波纹管63的延伸方向向可动件64施加一力。因此，当低压腔52a和高压腔52b之间的压力差出现时，该沿波纹管63的延伸方向的力施加到可动件64上。
螺线管66连接到阀壳体51与阀腔53相邻的端部上或阀壳体51的另一端上。螺线管66具有面对阀腔53的固定芯67，并且固定芯67密封阀壳体51的另一端。螺线管66还具有面对固定芯67的可动芯68以及形成为包围固定芯67和可动芯68的电磁芯69。固定芯67具有形成为穿过其中心的孔67a，该孔67a的直径大于阀孔54。孔67a的轴向中心与阀孔54的轴向中心同轴。固定芯67在电流供应给电磁芯69时受到激励从而吸引可动芯68。螺线管66由基于(未示出的)控制单元的负荷比的电流供应控制(工作循环控制)来控制。
以下描述杆70。在第一实施例中，杆70主要包括第一轴部71和第二轴部75，并且设置阀壳体51中。第一轴部71是圆形杆，并且相当于杆70的从螺线管66到阀腔53的部分。第一轴部71的直径大于阀孔54。在该实施例中，第一轴部71的绝大部分位于固定芯67的孔67a中以便沿孔67a滑动。第一轴部71靠近螺线管66的一端连接到可动芯68上。由于第一轴部71的直径设定成大于阀孔54的直径，因此第一轴部71的靠近阀孔54的一端包括阀体72，其用作打开和封闭阀孔54的阀。也就是说，当包括阀体72的第一轴部71与分隔壁51a接触时，阀孔54被封闭。另外，当第一轴部71与分隔壁51a的接触松释开时，阀孔54被打开。
具有凸缘形状的弹簧接纳器73安装在第一轴部71上位于阀腔53内，并且螺旋弹簧74设置第一轴部71的弹簧接纳器73与分隔壁51a之间。当可动芯68不受到电磁线圈69的激励而动作时，螺旋弹簧74可使得杆70朝向螺线管66移动。也就是说，螺旋弹簧74沿使得可动芯68离开固定芯67的方向经由弹簧接纳器73对第一轴部71施加推力。第一轴部71的面对阀孔54的端部经由节流部76连接到第二轴部75上。第二轴部75是圆形杆并且与第一轴部71同轴。第二轴部75的直径明显小于阀孔54，并且第二轴部75延伸穿过阀孔54以便连接到压力感测机构62。因此，阀孔54与第二轴部75之间的间隙具有环形截面以便形成当阀体72打开阀孔54时的流动路径。该流动路径形成制冷剂通道的一部分。
以下描述节流部76。如图3所示，节流部76形成在第一轴部71与第二轴部75之间。节流部76与第一轴部71和第二轴部75形成一体，以便形成为杆70的一部分。节流部76具有截头锥形的形状。节流部76的靠近第一轴部71的端部直径设定成小于第一轴部71的靠近节流部76的端部直径，并且设定成稍微小于阀孔54的内径。另外，节流部76的靠近第二轴部75的端部直径设定成大于第二轴部75的直径，并且设定成明显小于阀孔54的内径。也就是说，节流部76从第一轴部71朝向第二轴部75是渐缩的，并且节流部76的周向表面是渐缩表面76a，其相对于杆70的移动方向是倾斜的。此外，径向台阶部形成在节流部76和第二轴部75的边界处。因此，渐缩表面76a相对于杆70的移动方向的倾斜度设定成平缓角度，这与第二轴部75的直径无关。当节流部76插入到阀孔54中时，流经阀孔54的制冷剂流率被调节。由节流部76提供的对于流经制冷剂通道的制冷剂流率的节流效果可依据渐缩表面76a相对于阀孔54的位置来改变。
图4A示出了第一实施例的节流部76的形状。如果杆70的移动距离由水平轴线来表示，并且流动路径的截面面积由垂直轴线来表示，节流部76的形状(见图4B)由图4A中的连接A、B、C、D、E点的实线来表示。也就是说，如果阀体72封闭阀孔54的状态由坐标原点(点A)来表示，当阀体72打开阀孔54时，依据由实线AB来表示的阀体72与分隔壁51a之间的间隙的截面面积，流动路径的截面面积快速增大。当阀体72与分隔壁51a之间的间隙的截面面积超过节流部76的渐缩表面76a与阀孔54的周向表面之间的间隙的截面面积时，流动路径的截面面积取决于节流部76的渐缩表面76a与阀孔54的周向表面之间的间隙的截面面积，由此依据由实线BC表示的渐缩表面76a的形状来逐渐地增大流动路径的截面面积。当从坐标原点(点A)的移动距离增加到如实线CD表示的使得节流部76离开阀孔54时，流动路径的截面面积变为由阀孔54的内径和第二轴部75的直径提供的如实线DE表示的最大数值。应当注意，由实线DE表示的流动路径的截面面积的最大数值如此设定，即，当压缩机10以最小排量运行时可确保足以实现对压缩机10进行润滑的制冷剂流率。也就是说，图4A所示的实线曲线图意味着，当具有渐缩表面76a的节流部76依据杆70的移动距离超过杆70的特定移动距离从而逐渐增大流动路径的截面面积时，由阀孔54和第二轴部75提供的流动路径的截面面积变为恒定数值。而且，图4A所示的连接A、B、C、F点的线段表示具有常规渐缩表面(参见图4C)的突出部120的形状。另外，图4A所示的连接A、B、D、E点的线段表示具有常规渐缩表面(参见图4D)的突出部“9的形状。在图4A所示的连接A、B、C、F点的线段中，尽管突出部120具有逐渐的渐缩表面，但是突出部120延长了杆70的移动距离。在图4A所示的连接A、B、D、E点的线段中，尽管突出部119具有倾斜度大的渐缩表面并且缩短了杆70的移动距离，但是由于渐缩表面的倾斜度大，突出部119容易导致制冷剂流率出现快速改变。
同时，如图5B所示，在节流部76插入阀孔54中的状态下，微小的间隙形成在节流部76的渐缩表面76a与阀孔54的内表面之间。节流部76的轴向长度设定成小于杆70的最大移动距离。应当注意，杆70的最大移动距离是由当螺线管66不受激励且可动芯68与固定芯67间隔开时杆70的位置以及当负荷比为100％的电流供应给螺线管66并且可动芯68最大程度地靠近固定芯67时杆70的位置(即，当阀体72与分隔壁51a接触以便封闭阀孔54时杆70的位置)来提供的。当杆70往复运动时，节流部76插入到阀孔54中或从阀孔中移出。当杆70插入到阀孔54中时，流经流动路径的一部分的制冷剂流率借助节流部76来进行节流。也就是说，节流部76在流动路径中起节流作用以便抑制制冷剂流率。此外，由于节流部76的直径从第一轴部71减小到第二轴部75，可通过使得节流部76插入到阀孔54中或节流部76从阀孔54中移出，从而在保持节流部提供的对流率的可变抑制与解除该抑制作用之间切换。
以下将参照图5A、5B来描述该实施例的排量控制阀的工作。图5A示出了当可动芯68最大程度地与固定芯67间隔开时排量控制阀50的状态。在这种状态下，螺线管66不受激励并且杆70借助螺旋弹簧74和压力感测机构62的推力从而朝向螺线管66移动。杆70的阀体72与分隔壁51a间隔开且位于阀腔53内，并且阀孔54完全打开。此刻，在下游回路42b中的高压制冷剂的一部分经通道59和第一压力感测腔端口55引入到压力感测腔52中的低压腔52a内，并且基于阀孔54的打开状态，在低压腔52a内的制冷剂流经由阀孔54和第二轴部75提供的流动路径。流经该流动路径的制冷剂经阀腔端口57和通道61从阀腔53引入到控制压力腔16内。由于高压制冷剂供应到控制压力腔16内，因此斜盘23的倾斜度变为最小状态，由此压缩机以最小排量运行。
另一方面，图5B示出了排量控制阀50改变压缩机10的排量的状态。由于例如车厢内的温度升高的热负荷增加，电流供应给螺线管66以便激励螺线管66。可动芯68借助螺线管66的激励从而靠近固定芯67，由此使得杆70朝向压力感测机构62移动。同时，依据上游回路42a和下游回路42b之间的压力差，推力施加给压力感测机构62的波纹管63。依据波纹管63的推力、螺旋弹簧74的推力、以及螺线管的激励力的合力，使得杆70朝向压力感测机构62移动。由于杆70的移动，第一轴部71的阀体72接近分隔壁51a并且同时节流部76接近阀孔54。
如图5B所示，当沿封闭阀孔54以便使得节流部的一部分插入到阀孔54中的方向移动杆70时，流动路径的截面面积的一部分依据节流部76的渐缩表面76a的位置而减小。在这种状态下，经阀孔54从第一压力感测腔端口55流向阀腔端口57的制冷剂流率受到阀孔54中的节流部76的节流作用，由此足够地抑制制冷剂流率。例如，尽管在节流部76浅插入到阀孔54中的状态下节流部76对该制冷剂流率施加节流作用，但是由于流动路径的截面面积处于较大的状态，一定量的制冷剂流入到流动路径。由于当节流部76深插入到阀孔54中的状态时流动路径的截面面积变为较小的状态，因此节流部76对该制冷剂流率提供足够的节流作用，由此降低流经该流动路径的制冷剂的量。如上所述，经流动路径从低压腔52a流向阀腔53的制冷剂流率依据渐缩表面76a的位置而减小，由此使得从排量控制阀50引入到控制压力腔16内的制冷剂的量减小。也就是说，当经排量控制阀50引入到控制压力腔16内的制冷剂的量逐渐减小时，控制压力腔16内的压力降低，以便增大斜盘23的倾斜度，由此增加压缩机的排量。
以下将描述当杆70从阀孔54由阀体72封闭的状态移动时从而使得阀孔打开的情况。当杆70沿使得阀孔54打开的方向移动时，阀体72与阀孔54间隔开，由此逐渐打开阀孔54。当阀体72开始打开阀孔54时，由于节流部76深插入在阀孔54中，流动路径的截面面积处于较小的状态。此刻，节流部76对该制冷剂流率提供足够的节流作用，并且少量的制冷剂流经该流动路径。由阀孔54和渐缩表面76a提供的流动路径的截面面积随杆70的移动而逐渐增大。由于渐缩表面76a相对于杆70的移动方向的倾斜度是与第二轴部75无关的平缓角度，因此在增加流动路径的截面面积的过程中制冷剂流率不会快速改变。当杆70进一步移动使得节流部76从阀孔54中移出时，流动路径的截面面积变为由阀孔54和第二轴部75提供的最大数值，由此使得足够量的制冷剂流经阀孔54。应当注意，由阀体72确定的阀孔54的打开状态或封闭状态主要是基于螺线管66的激励力、螺旋弹簧74的推力、和压力感测机构62的推力之间的平衡而确定的。
该实施例的排量控制阀50具有以下的优点。
(1)由于节流部76具有从第一轴部71朝向第二轴部75渐缩的渐缩表面76a，因此当杆70沿使得阀孔54封闭的方向移动以便将节流部76的一部分插入到阀孔54中时，流动路径的截面面积的一部分由节流部76逐渐地减小。因此，依据渐缩表面76a在阀孔54中的位置来对经阀孔54从第一压力感测腔端口55流向阀腔端口57的制冷剂流率提供节流作用，由此可稳定地实现对制冷剂流率的足够抑制。因此，即使节流部76具有渐缩表面76a，也可抑制杆70的移动距离的增大，并且同时可在压缩机10排量变化的控制区域内可靠地保持可控制性。
(2)由于第一轴部71、第二轴部75、和节流部76整体地制成一单元从而形成该杆70，因此与它们分别制造从而形成往复主体的情况相比，本发明的往复主体的加工和制造更容易。此外，可降低部件的数量。
(3)由于节流部76的轴向长度设定成小于杆70的移动距离，因此不需要依据节流部76的轴向长度来设定杆70的移动距离。这样，可减小使得杆70移动的螺线管激励力，从而例如节省螺线管66的电能和减小螺线管66的尺寸。
(4)当制冷剂为二氧化碳时，制冷剂压力的升高差与其它制冷剂的升高差相比明显不同。这使得可通过将阀体72与阀孔54稍微间隔开来提供流入阀孔54的足够流率的制冷剂。在阀体72封闭阀孔54的状态下，当阀体72与分隔壁51a间隔开以便打开阀孔54时，可足够地减小渐缩表面76a与阀孔54之间的间隙，由此抑制制冷剂流率的快速变化。同时，当阀体72打开阀孔54时，节流部76使得从排气压力区域流入控制压力腔16的制冷剂流率依据渐缩表面76a在阀孔54中的位置而逐渐增大，这样可稳定地改变流经阀孔54的制冷剂流率。
(5)当压缩机10以其最小排量运行时，由于节流部76从阀孔54中移出，因此没有抑制制冷剂流率。也就是说，由于第二轴部75的外周表面与阀孔54的内周表面之间的大间隙确保了该制冷剂流率，因此足以实现对于压缩机10的润滑。
以下参照图6、7A、7B来描述本发明的第二实施例的排量控制阀。由于第二实施例的排量控制阀的绝大部分与第一实施例的排量控制阀50相同，因此相同或相似的附图标记用于第二实施例的附图标记，以便第二实施例的描述可参照第一实施例的相同或相应的描述。如图6所示，第二实施例的排量控制阀80与第一实施例的排量控制阀50不同之处在于杆81的节流部86。该实施例的节流部86具有柱形表面，其具有与杆81的移动方向平行的周向表面86a。节流部86与第一轴部82和第二轴部85整体地形成，以便形成杆81的一部分。节流部86与第一轴部82和第二轴部85同轴，并且设置在第一轴部82和第二轴部85之间。节流部86的靠近第二轴部85的端部直径设定成大于第二轴部85的直径。
节流部86的直径设定成小于阀孔54的内径。如图7B所示，在节流部86插入到阀孔54中的状态下，在作为节流部86的外表面的周向表面86a与阀孔54的内表面之间形成有一微小间隙。另一方面，如图7A所示，在节流部86从阀孔54中移出的状态下，在阀孔54与第二轴部85之间形成流动路径，由此使得足够量的制冷剂流入该流动路径，这与第一实施例的情况相同。节流部86的轴向长度设定成小于杆81的最大移动距离。应当注意，杆81的最大移动距离是由可动芯68与固定芯67间隔开时杆70的位置以及可动芯68最大程度地靠近固定芯67时杆70的位置来确定的，这与第一实施例的情况相同。节流部86在流动路径中起节流作用，以便抑制流动路径中的制冷剂流率。此外，由于节流部86的直径保持为恒定长度，可通过使得节流部86插入到阀孔54中或节流部86从阀孔54中移出，从而在保持节流部提供的对流率的抑制与解除该抑制作用之间切换。
除了第一实施例提供的有益效果(3)-(5)之外，该第二实施例的排量控制阀具有以下的优点。
(6)当杆81沿使得阀孔54封闭的方向移动以便将节流部86的一部分插入到阀孔54中时，节流部76使得流动路径的截面面积的一部分立刻减小。因此，阀孔54中的节流部86对经阀孔54从第一压力感测腔端口55流向阀腔端口57的制冷剂流率提供节流作用，由此足以实现对制冷剂流率的抑制。因此，可在压缩机10排量变化的控制区域内可靠地保持可控制性。
(7)由于第一轴部82、第二轴部85、和节流部86整体地制成一单元从而形成该杆81，因此与它们分别制造从而形成包括突出部的往复主体的情况相比，(在这种情况下突出部具有常规的渐缩表面)，本发明的往复主体的加工和制造更容易。
(8)当制冷剂为二氧化碳时，制冷剂压力的升高差与其它制冷剂的升高差相比明显不同。这使得可通过将阀体83与阀孔54稍微间隔开来提供流入阀孔54的足够流率的制冷剂。当杆81沿使得阀孔54封闭的方向移动以便将节流部86的一部分或整体插入到阀孔54中时，从排气压力区域流入流入控制压力腔16的制冷剂的量借助节流部86可靠地减小，这样可靠地抑制流经阀孔54的制冷剂流率。
以下参照图8来描述本发明的第三实施例的排量控制阀。由于第三实施例的排量控制阀的绝大部分与第一实施例的排量控制阀50相同，因此相同或相似的附图标记用于第三实施例的附图标记，以便第三实施例的描述可参照第一实施例的相同或相应的描述。如图8所示，第三实施例的排量控制阀90具有节流部95，其与第一实施例的节流部76和第二实施例的节流部86不同。第三实施例的节流部95具有靠近第一轴部92的截头锥形的第一节流部96以及靠近第二轴部94的柱形的第二节流部97。第二节流部97具有平行杆91的移动方向的周向表面97a。该节流部95具有由第一节流部96和第二节流部97组合成的复合形状。
节流部95与第一轴部92和第二轴部94同轴，并且设置在第一轴部92和第二轴部94之间。第一节流部96从第一轴部92朝向第二轴部94渐缩。因此，第一节流部96具有从第一轴部92朝向第二轴部94渐缩的渐缩表面96a。第二节流部97从第一节流部96朝向第二轴部94以相同的直径延伸。第二节流部97的直径设定成大于第二轴部94的直径。节流部95与第一轴部92和第二轴部94整体地形成为杆91的一部分。
在该实施例的排量控制阀90中，由节流部95提供的流率控制是在仅第二节流部97插入到阀孔54中的状态下由第二节流部97的周向表面97a的动作所提供的流率的固定控制。由节流部95提供的流率控制是在第一节流部96插入到阀孔54中的状态下由第一节流部96的渐缩表面96a的动作所提供的可动控制。也就是说，由节流部95提供的流率控制是可依据第一节流部96和第二节流部97在阀孔54中的插入位置来切换。除了第一实施例所提供的有益效果(1)、(3)、(4)之外，该实施例具有第二实施例提供的有益效果(6)、(8)。
本发明不限于第一至第三实施例，而且可以在本发明的范围内进行各种变型。例如，以上的实施例可进行如下的变型。
在任一实施例中，排量控制阀具有由排气压力区域的排气侧上的上游回路与下游回路之间的压力差来操作的压力感测机构。然而，本发明可应用于具有由排气压力区域与吸气压力区域之间的压力差来操作的压力感测机构的排量控制阀。另外，本发明还可应用于具有由排气压力区域与控制压力区域之间的压力差来操作的压力感测机构的排量控制阀。在这些情况下，优选的是，依据压力感测机构和阀腔的布置，在排量控制阀中设置制冷剂通道或所需的腔。
在任一实施例中，尽管在外部制冷剂回路中设置有节流器以便将上游回路与下游回路分开，但是节流器可以设置在出口以便将排气腔或出口中的节流器上游的制冷剂引入到控制阀的高压腔内，或者将出口中的节流器下游或在外部制冷剂回路中的排气压力区域中的制冷剂引入到控制阀的低压腔内。
在任一实施例中，尽管排量控制阀允许排气压力区域中的制冷剂流入控制压力腔或者防止排气压力区域中的制冷剂流入控制压力腔，但是本发明可应用于包括至少一个使得排气压力区域中的制冷剂流入控制压力腔的通道的排量控制阀。例如，该排量控制阀可以是包括一个使得排气压力区域中的制冷剂流入控制压力腔的通道的三通阀。
在任一实施例中，尽管没有指定制冷剂的类型，但是本发明不限于特定的制冷剂。例如，可优选地使用碳氟化合物基的气体或二氧化碳。制冷剂可以是气态或液态的。
因此，本发明的示例和实施例仅仅是说明性的而非限制性的，并且本发明不限于在此所给出的详细描述，本发明可在后附的权利要求的等同范围内进行变型。
权利要求
1.一种用于与外部制冷剂回路连接的无离合器式可变排量压缩机的排量控制阀，该压缩机具有控制压力腔，该压缩机和该外部制冷剂回路具有排气压力区域，该排量控制阀包括与该排气压力区域连通的第一端口、与该控制压力腔连通的第二端口、使得该第一端口与该第二端口连接的制冷剂通道、设置该制冷剂通道内的阀孔、具有用于打开或封闭该阀孔的阀体的往复主体、依据该排气压力区域内的压力沿使得该阀孔打开的方向移动该往复主体的压力感测机构、以及沿使得该阀孔封闭的方向推动该往复主体的螺线管，其特征在于，该往复主体包括具有阀体的第一轴部和与该第一轴部同轴且插入到该阀孔中的第二轴部，该第一轴部定位成靠近该螺线管，该第二轴部与该压力感测机构连接，该第二轴部和该阀孔限定制冷剂自由流动的流动路径，节流部形成在该第一轴部和该第二轴部之间并且与该第一轴部和该第二轴部同轴，该节流部的靠近该第二轴部的端部的直径设定成大于该第二轴部的靠近该节流部的端部的直径，并且该制冷剂在该流动路径内的流率由该节流部来抑制。
2.如权利要求1所述的排量控制阀，其特征在于，该节流部具有从第一轴部朝向第二轴部渐缩的渐缩表面。
3.如权利要求1所述的排量控制阀，其特征在于，该节流部具有与往复主体的移动方向平行的周向表面。
4.如权利要求1所述的排量控制阀，其特征在于，该第一轴部和该第二轴部以及该节流部彼此成一体地形成。
5.如权利要求1所述的排量控制阀，其特征在于，该节流部的轴向长度设定成小于往复主体的最大移动距离。
6.如权利要求1所述的排量控制阀，其特征在于，该制冷剂是二氧化碳。
7.如权利要求1所述的排量控制阀，其特征在于，该制冷剂是碳氟化合物基的气体。
全文摘要
一种排量控制阀，其包括具有阀体的往复主体。该往复主体包括具有阀体的第一轴部和与该第一轴部同轴且插入到该阀孔中的第二轴部。该第一轴部定位成靠近该螺线管。该第二轴部与该压力感测机构连接。该第二轴部和该阀孔限定制冷剂自由流动的流动路径。节流部形成在该第一轴部和该第二轴部之间并且与该第一轴部和该第二轴部同轴。该节流部的靠近该第二轴部的端部的直径设定成大于该第二轴部的靠近该节流部的端部的直径。该制冷剂在该流动路径内的流率由该节流部来抑制。
文档编号F16K31/06GK1854513SQ20061007486
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月25日 优先权日2005年4月26日
发明者梅村聪, 太田雅树, 深沼哲彦, 桥本友次, 奥田元章 申请人:株式会社丰田自动织机