DE69819048T2

DE69819048T2 - Regelventil für einen Verdichter mit veränderlicher Förderleistung und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69819048T2
Application number: DE69819048T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kariya-shi Kawaguchi; Ken Kariya-shi Suitou; Masakazu Kariya-shi Murase; Hiroshi Kariya-shi Kubo
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: EP0854288B1; KR19980070655A; EP0854288A3; DE69819048D1; KR100302821B1; EP0854288A2; JPH10205444A; JP3585150B2; US6200105B1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verdrängungssteuerventil, das in Verdichtern mit variabler Verdrängung eingebaut ist, welche bei Fahrzeugklimaanlagen verwendet werden, und auf ein Herstellungsverfahren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verdrängungssteuerventil, das. die Differenz zwischen dem Druck in einer Kurbelkammer und dem Druck in Zylinderbohrungen steuert, und es hat einen Mechanismus zum Ändern eines Soll-Saugdruckes des Verdichters.
ZUGEHÖRIGER STAND DER TECHNIK
Ein üblicher Verdichter mit variabler Verdrängung hat einen Zuführungskanal zum Verbinden einer Auslasskammer mit einer Kurbelkammer, und ein Verdrängungssteuerventil, das sich in dem Zuführungskanal befindet. Das Verdrängungssteuerventil steuert den Öffnungsbetrag des Zuführungskanals zum Einstellen der mit hohem Druck beaufschlagten Kühlgasmenge, die der Kurbelkammer von der Auslasskammer zugeführt wird; siehe US-A-5 531 572. Der Druck in der Kurbelkammer wird dementsprechend geändert. Dadurch ändert sich die Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in Zylinderbohrungen. Änderungen der Druckdifferenz stellen die Neigung einer Taumelscheibe des Verdichters ein und ändern schließlich die Verdrängung des Verdichters.
Die japanische ungeprüfte Patentoffenlegungsschrift JP-03-23385 offenbart ein derartiges Verdrängungssteuerventil 101, wie dies in der 7 dargestellt ist. Das Steuerventil 101 hat ein Gehäuse 102 und einen Solenoid 111, der an dem Boden des Gehäuses 102 gesichert ist. Das Gehäuse 102 definiert zusammen mit einer Innenwand des Verdichters eine Hochdruckkammer 109. Das Gehäuse 102 hat außerdem eine Niedrigdruckkammer 107, die an seinem unteren Abschnitt definiert ist, sowie eine Zwischendruckkammer 110, die sich zwischen den Kammern 109 und 107 befindet. Die Niedrigdruckkammer 107 nimmt einen Balg 108 auf. Ein Ventilsitz 103 befindet sich zwischen der Hochdruckkammer 109 und der Zwischendruckkammer 110. Der Ventilsitz 103 hat ein Ventilloch 104. Das obere Ende des Balges 108 ist an eine Stange 106 gekoppelt, die sich durch das Ventilloch 104 erstreckt. Das entfernte Ende der Stange 106 ist an einen Ventilkörper 105 gekoppelt, der dem Ventilsitz 103 zugewandt ist, um das Ventilloch 104 zu öffnen und zu schließen. Anders gesagt verbindet die Stange 106 den Ventilkörper 105 mit dem Balg 108. Die Niedrigdruckkammer 107 ist mit einem Saugdruck Ps des Verdichters in Verbindung. Der Saugdruck Ps dehnt den Balg 108 daher aus oder zieht diesen zusammen. Die Hochdruckkammer 109 ist mit einer Auslasskammer des Verdichters durch den stromaufwärtigen Abschnitt des Zuführungskanals in Verbindung. Daher wird der ausgelassene Druck Pd in die Hochdruckkammer 109 eingelassen. Die Zwischendruckkammer 110 ist mit der Hochdruckkammer 109 durch das Ventilloch 104 in Verbindung und sie ist mit der Kurbelkammer durch den stromabwärtigen Abschnitt des Zuführungskanals verbunden.
Ein Solenoid 111 ist an dem Boden des Gehäuses 102 gesichert. Ein fester Stahlkern 113 ist an dem oberen Abschnitt des Solenoids 111 vorgesehen. Ein Stahltauchkolben 112 ist in dem Solenoid 111 angeordnet, und er bewegt sich entlang der Achse des Tauchkolbens 112. Eine Stange 112a ist an den Tauchkolben 112 gekoppelt und erstreckt sich durch den Kern 113. Eine Spule 114 ist um den Tauchkolben 112 und den festen Kern 113 gewickelt. Das obere Ende der Stange 112a ist an der Innenwand des Balges 108 angebracht. Eine Feder 115 erstreckt sich zwischen dem Bodenende des Tauchkolbens 112 und dem Boden des Solenoids 111. Die Feder 115 drückt den Tauchkolben 112 nach oben. Und zwar drückt die Feder 115 den Ventilkörper 105 in jener Richtung, in der der Ventilkörper 105 von dem Ventilsitz 103 getrennt wird, um das Ventilloch 104 zu öffnen.
Eine externe Steuereinheit (nicht gezeigt) sendet einen elektrischen Strom zu der Spule 114. Die magnetische Anziehungskraft, die zwischen dem Tauchkolben 112 und dem festen Kern 113 erzeugt wird, ändert sich mit der Größe der Stromstärke von der Steuereinheit. Die Größe der Kraft, die den Tauchkolben 112 nach oben drückt, oder die Kraft zum Trennen des Ventilkörpers 105 von dem Ventilsitz 103 entspricht der Größe der Anziehungskraft. Wenn der Solenoid 111 erregt ist, dann wird der Balg 108 durch das Erhöhen des Saugdruckes Ps zusammen gezogen, und der Tauchkolben 112 wird abgesenkt. Dies betätigt den Ventilkörper 105 und schließt schließlich das Ventilloch 104. Umgekehrt wird der Balg 108 durch das Absenken des Saugdruckes Ps ausgedehnt und hebt den Ventilkörper 105 an. Dadurch wird das Ventilloch 104 geöffnet. Auf diese Art und Weise wird die Öffnungsfläche zwischen dem Ventilkörper 105 und dem Ventilloch 104 gemäß dem Saugdruck Ps eingestellt. Das Niveau des Saugdruckes Ps, das zum Absenken des Ventilkörpers 105 erforderlich ist, nämlich zum Bewegen des Ventilkörpers 105 zu dem Ventilsitz 103, wird gemäß der Anziehungskraft geändert, die zwischen dem Anker 112 und dem Halter 113 erzeugt wird.
Das vorstehend beschriebene Steuerventil 101 gemäß dem Stand der Technik hat die folgenden Nachteile.
Wenn ein Fahrzeug mit dem vorstehend beschriebenen Verdichter, der mit einem externen Kühlkreis verbunden ist, im Sommer in einen Stau gelangt, dann wird die Wärmeaustauschkapazität des Kondensators in der Schaltung beträchtlich verringert. In diesem Fall schließt der Ventilkörper 105 das Ventilloch 104, und der Verdichter arbeitet mit der maximalen Verdrängung. Dies führt zu einem äußerst hohen Auslassdruck Pd und bewirkt, dass sich der Druck Pc in der Kurbelkammer dem unteren Saugdruck Ps annähert.
In diesem Zustand nimmt die obere Fläche des Ventilkörpers 105 den hohen Auslassdruck Pd auf, und die untere Fläche des Ventilkörpers 105 nimmt den Druck in der Zwischendruckkammer 110 bzw. den Druck Pc in der Kurbelkammer auf. Eine Kraft auf der Grundlage der Differenz zwischen den Drücken Pd und Pc drückt den Ventilkörper 105 stark gegen den Ventilsitz 103. Der Ventilkörper 105 wird daher nicht einfach in einer Richtung zum Öffnen des Ventillochs 104 bewegt, und das Ansprechverhalten des Ventilkörpers 105 auf den Saugdruck Ps ist verschlechtert. Anders gesagt, zeigt der Ventilkörper 105 keine Reaktion auf geringe Änderungen des Saugdruckes Ps.
Falls die Kühllast abfällt, wenn der Verdichter mit der maximalen Verdrängung arbeitet, dann muss die Verdrängung verringert werden. Um die Verdrängung zu verringern, muss die Öffnungsfläche zwischen dem Ventilkörper 105 und dem Ventilloch 104 vergrößert werden. Der Ventilkörper 105 muss somit durch jene Kraft bewegt werden, die größer ist als die Kraft, die aus der Differenz zwischen dem Auslassdruck Pd und dem Kurbelkammerdruck Pc resultiert. Und zwar muss die Anziehungskraft zwischen dem Tauchkolben 112 und dem festen Kern 113 zum Vergrößern der Öffnungsfläche zwischen dem Ventilkörper 105 und dem Ventilloch 104 erhöht werden. Um die Anziehungskraft zu erhöhen, muss der Solenoid 111 größer sein. Ein großer Solenoid 111 verbraucht eine relativ große elektrische Leistung, und somit erhöht sich die Last an der Lichtmaschine.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Es ist dementsprechend die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerventil eines Verdichters mit variabler Verdrängung vorzusehen, das die Öffnung eines Ventilloches durch einen Ventilkörper genau steuert, sowie ein Verfahren zur Herstellung.
Es gehört auch zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerventil eines Verdichters mit variabler Verdrängung vorzusehen, das einen kompakten Solenoiden aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung.
Um die vorstehend genannte Aufgabe im Sinne der vorliegenden Erfindung zu lösen, wird ein Steuerventil zum Einstellen der in einem Gaskanal strömenden Gasmenge gemäß einem auf das Steuerventil aufgebrachten Betriebsdruck vorgeschlagen. Das Steuerventil hat ein Gehäuse, einen bewegbaren Ventilkörper, ein Reaktionselement, eine erste Stange, ein Solenoid und eine zweite Stange. Das Gehäuse hat ein Ventilloch und eine Ventilkammer, die sich in dem Gaskanal befindet. Das Ventilloch ist mit der Ventilkammer in Verbindung. Der bewegbare Ventilkörper befindet sich in der Ventilkammer sehr nahe an dem Ventilloch. Der Ventilkörper begrenzt das Ventilloch. Das Reaktionselement reagiert auf den Betriebsdruck. Die erste Stange befindet sich zwischen dem Reaktionselement und dem Ventilkörper, um die Reaktion von dem Reaktionselement zu dem Ventilkörper zu übertragen. Der Solenoid befindet sich an der entgegen gesetzten Seite des Ventilkörpers von dem Reaktionselement. Der Solenoid hat eine Tauchkolbenkammer und einen Tauchkolben, der in der Tauchkolbenkammer bewegbar untergebracht ist. Ein bestimmtes Niveau einer elektrischen Stromstärke wird in den Solenoid eingespeist. Die zweite Stange befindet sich zwischen dem Tauchkolben und dem Ventilkörper. Der Tauchkolben bringt eine Kraft auf den Ventilkörper durch die zweite Stange auf. Die durch den Tauchkolben aufgebrachte Kraft beruht auf dem Niveau der elektrischen Stromstärke, die in den Solenoid eingespeist wird. Der Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange ist nicht kleiner als der Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches.
Das Steuerventil ist für einen Verdichter mit variabler Verdrängung geeignet, der die Auslassverdrängung gemäß der Neigung einer Antriebsplatte einstellt, die sich in einer Kurbelkammer befindet.
Außerdem sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des Steuerventils vor. Das Verfahren hat folgende Schritte: Festlegen eines Nenn-Querschnittsflächeninhalts der zweiten Stange größer als ein Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventillochs derart, dass der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange nicht kleiner als der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches ist.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die anhand von Beispielen die Prinzipien der Erfindung darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird zusammen mit ihren Vorteilen aus der folgenden Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Steuerventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Verdichters mit variabler Verdrängung, der das Steuerventil gemäß der 1 aufweist;
3 zeigt eine vergrößerte ausschnittartige Querschnittsansicht des Verdichters gemäß der 2, wenn die Neigung der Taumelscheibe maximal ist;
4 zeigt eine vergrößerte ausschnittartige Querschnittsansicht des Verdichters gemäß der 2, wenn die Neigung der Taumelscheibe minimal ist;
5 zeigt eine Ansicht der auf den Ventilkörper wirkenden Kräfte;
6 zeigt eine Querschnittsansicht eines Steuerventils gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
7 zeigt eine Querschnittsansicht eines Steuerventils gemäß dem Stand der Technik.
BESCHREIBUNG DER SPEZIFISCHEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Steuerventil eines Verdichters mit variabler Verdrängung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
Zunächst wird der Aufbau des Verdichters mit variabler Verdrängung beschrieben. Wie dies in der 2 gezeigt ist, ist ein vorderes Gehäuse 12 an der vorderen Endseite eines Zylinderblockes 11 gesichert. Ein hinteres Gehäuse 13 ist an der hinteren Endseite des Zylinderblockes 11 mit einer Ventilplatte 14 gesichert. Eine Kurbelkammer 15 ist durch die Innenwände des vorderen Gehäuses 12 und die vordere Endseite des Zylinderblockes 11 definiert.
Eine Antriebswelle 16 ist in dem vorderen Gehäuse 12 und dem Zylinderblock 11 drehbar gestützt. Das vordere Ende der Antriebswelle 16 ragt aus der Kurbelkammer 15 und ist an eine Riemenscheibe 17 gesichert. Die Riemenscheibe 17 ist direkt mit einer externen Antriebsquelle (eine Fahrzeugkraftmaschine E bei diesem Ausführungsbeispiel) durch einen Riemen 18 gekoppelt. Der Verdichter bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein kupplungsloser Verdichter mit variabler Verdrängung, das heißt es ist keine Kupplung zwischen der Antriebswelle 16 und der externen Antriebsquelle vorhanden. Die Riemenscheibe 17 ist durch das vordere Gehäuse 12 mit einem Schräglager 19 gestützt. Das Schräglager 19 überträgt axiale und radiale Lasten, die auf der Riemenscheibe 17 wirken, zu dem Gehäuse 12.
Eine Lippendichtung 20 befindet sich zwischen der Antriebswelle 16 und dem vorderen Gehäuse 12 zum Abdichten der Kurbelkammer 15. Und zwar verhindert die Lippendichtung 20 das Austreten von Kühlgas in der Kurbelkammer 15 zur Außenseite.
Eine scheibenartige Taumelscheibe 22 ist durch die Antriebswelle 16 in der Kurbelkammer 15 so gestützt, dass sie entlang der Achse der Welle 16 gleitbar ist und hinsichtlich dieser neigbar ist. Die Taumelscheibe 22 ist mit einem Paar Führungsstiften 23 versehen, die jeweils eine Führungskugel an dem entfernten Ende aufweisen. Die Führungsstifte 23 sind an der Taumelscheibe 22 befestigt. Ein Rotor 21 ist an der Antriebswelle 16 in der Kurbelkammer 15 befestigt. Der Rotor 21 dreht sich einstückig mit der Antriebswelle 16. Der Rotor 21 hat einen Stützarm 24, der zu der Taumelscheibe 22 vorsteht. Ein Paar Führungslöcher 25 sind in dem Stützarm 24 ausgebildet. Jeder Führungsstift 23 ist gleitbar in das entsprechende Führungsloch 25 gepasst. Das Zusammenwirken des Armes 24 und der Führungsstifte 23 erlaubt eine gemeinsame Drehung der Taumelscheibe 22 mit der Antriebswelle 16. Das Zusammenwirken führt darüber hinaus die Neigung der Taumelscheibe 22 und die Bewegung der Taumelscheibe 22 entlang der Achse der Antriebswelle 16. Wenn die Taumelscheibe 22 rückwärts zu dem Zylinderblock 11 gleitet, dann verringert sich die Neigung der Taumelscheibe 22.
Eine Schraubenfeder 26 befindet sich zwischen dem Rotor 21 und der Taumelscheibe 22. Die Feder 26 drückt die Taumelscheibe 22 nach hinten oder in eine Richtung zum Verringern der Neigung der Taumelscheibe 22. Der Rotor 21 ist mit einem Vorsprung 21a an seiner hinteren Endseite versehen. Das Anschlagen der Taumelscheibe 22 gegen den Vorsprung 21a verhindert die Neigung der Taumelscheibe 22 über die vorbestimmte maximale Neigung hinaus.
Wie dies in den 2 bis 4 gezeigt ist, ist eine Unterbrechungskammer 27 an dem mittleren Abschnitt des Zylinderblockes 11 definiert, die sich entlang der Achse der Antriebswelle 16 erstreckt. Ein hohler zylindrischer Unterbrecher 28 mit einem geschlossenen Ende ist in der Unterbrecherkammer 27 untergebracht. Der Unterbrecher 28 gleitet entlang der Achse der Antriebswelle 16. Der Unterbrecher 28 hat einen Abschnitt 28a mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 28b mit kleinem Durchmesser. Eine Schraubenfeder 29 befindet sich zwischen einem Absatz 27a, der zwischen dem Abschnitt 28a mit großem Durchmesser und dem Abschnitt 28b mit kleinem Durchmesser definiert ist, und einer Wand der Unterbrecherkammer 27. Die Schraubenfeder 29 drückt den Unterbrecher 28 zu der Taumelscheibe 22.
Das hintere Ende der Antriebswelle 16 ist in den Unterbrecher 28 eingefügt. Das Radiallager 30 ist an der Innenwand des Abschnittes 28a mit großem Durchmesser des Unterbrechers 30 durch einen Schnappring 31 befestigt. Daher bewegt sich das Radiallager 31 mit dem Unterbrecher 28 entlang der Achse der Antriebswelle 16. Das hintere Ende der Antriebswelle 16 ist durch die Innenwand der Unterbrecherkammer 27 gestützt, wobei sich das Radiallager 30 und der Unterbrecher 28 dazwischen befinden.
Ein Saugkanal 32 ist an dem mittleren Abschnitt des hinteren Gehäuses 13 und der Ventilplatte 14 definiert. Der Kanal 32 erstreckt sich entlang der Achse der Antriebswelle 16 und ist mit der Unterbrecherkammer 27 in Verbindung. Eine Positionierfläche 33 ist an der Ventilplatte 14 um die innere Öffnung des Saugkanals 32 ausgebildet. Das hintere Ende des Unterbrechers 28 schlägt an der Positionierfläche 33 an. Das Anschlagen des Unterbrechers 28 gegen die Positionierfläche 33 verhindert eine weitere Bewegung des Unterbrechers 28 von dem Rotor 21 weg nach hinten. Das Anschlagen unterbricht außerdem den Saugkanal 32 von der Llnterbrecherkammer 27.
Ein Axiallager 34 ist an der Antriebswelle 16 gestützt und befindet sich zwischen der Taumelscheibe 22 und dem Unterbrecher 28. Das Axiallager 34 gleitet entlang der Achse der Antriebswelle 16. Die Kraft der Schraubenfeder 29 hält das Axiallager 34 konstant zwischen der Taumelscheibe 22 und dem Unterbrecher 28. Das Axiallager 34 verhindert, dass die Drehung der Taumelscheibe 22 zu dem Unterbrecher 28 übertragen wird.
Die Taumelscheibe 22 bewegt sich nach hinten, wenn sich deren Neigung verringert. Wenn sie sich nach hinten bewegt, dann drückt die Taumelscheibe 22 den Unterbrecher 28 nach hinten mit dem Axiallager 34. Dementsprechend bewegt sich der Unterbrecher 28 zu der Positionierfläche 33 gegen die Kraft der Schraubenfeder 29. Wie dies in der 4 gezeigt ist, wenn die Taumelscheibe 22 die minimale Neigung erreicht, schlägt das hintere Ende des Unterbrechers 28 gegen die Positionierfläche 33. In diesem Zustand befindet sich der Unterbrecher 28 an der nächsten Position zum Unterbrechen der Unterbrecherkammer 27 von dem Saugkanal 32.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, erstrecken sich Zylinderbohrungen 11a durch den Zylinderblock 11, und sie sind um die Achse der Antriebswelle 16 angeordnet. Ein einköpfiger Kolben 35 ist in der jeweiligen Zylinderbohrung 11a untergebracht. Jeder Kolben 35 ist wirksam mit der Taumelscheibe 22 durch ein Paar Gleitstücke 36 gekoppelt. Die Taumelscheibe 22 wird durch die Antriebswelle 16 über den Rotor 21 gedreht. Die Drehbewegung der Taumelscheibe 22 wird zu dem jeweiligen Kolben 35 durch die Gleitstücke 36 übertragen und zu einer geradlinigen Hin- und Herbewegung des jeweiligen Kolbens 35 in der dazugehörigen Zylinderbohrung 11a umgewandelt.
Eine ringartige Saugkammer 37 ist in dem hinteren Gehäuse 13 um den Saugkanal 32 definiert. Die Saugkammer 37 ist mit der Unterbrecherkammer 27 über ein Verbindungsloch 45 in Verbindung. Eine ringartige Auslasskammer 38 ist um die Saugkammer 37 in dem hinteren Gehäuse 13 definiert. Sauganschlüsse 39 und Auslassanschlüsse 40 sind in der Ventilplatte 14 ausgebildet. Jeder Sauganschluss 39 und jeder Auslassanschluss 40 entsprechen einer Zylinderbohrung 11a. Saugventilklappen 41 sind an der Ventilplatte 14 ausgebildet. Jede Saugventilplatte 41 entspricht einem Sauganschluss 39. Auslassventilklappen 42 sind an der Ventilplatte 14 ausgebildet. Jede Auslassventilklappe 42 entspricht einem Auslassanschluss 40.
Wenn sich der jeweilige Kolben 35 von dem oberen Totpunkt zu dem unteren Totpunkt in der dazugehörigen Zylinderbohrung 11a bewegt, dann tritt Kühlgas in der Saugkammer 37 in die jeweilige Kolbenbohrung 11a durch den dazugehörigen Sauganschluss 39 ein, während die dazugehörige Saugventilklappe 41 zu einer offenen Position gebogen wird. Wenn sich der jeweilige Kolben 35 von dem unteren Totpunkt zu dem oberen Totpunkt in der dazugehörigen Zylinderbohrung 11a bewegt, dann wird Kühlgas in der Zylinderbohrung 11a komprimiert und zu der Auslasskammer 38 durch den dazugehörigen Auslassanschluss 40 ausgelassen, während die dazugehörige Auslassventilklappe 42 zu einer offenen Position gebogen wird. Halter 43 sind an der Ventilplatte 14 ausgebildet. Jeder Halter 43 entspricht einer Auslassventilklappe 42. Der Öffnungsbetrag der jeweiligen Auslassventilklappe 42 ist durch einen Kontakt zwischen der Ventilklappe 42 und dem dazugehörigen Halter 43 definiert.
Ein Axiallager ist zwischen dem vorderen Gehäuse 12 und dem Rotor 21 angeordnet. Das Axiallager 44 nimmt eine Reaktionskraft einer auf den Rotor 21 wirkenden Gasverdichtung durch die Kolben 35 und die Taumelscheibe 22 auf.
Wie dies in den 2 bis 4 gezeigt ist, ist ein Druckentlastungskanal 46 an dem mittleren Abschnitt der Antriebswelle 16 definiert. Der Druckentlastungskanal 46 hat einen Einlass 46a, der zu der Kurbelkammer 15 in der Nähe der Lippendichtung 20 mündet, und einen Auslass 46b, der zu dem Inneren des Unterbrechers 28 mündet. Ein Druckentlastungsloch 47 ist in der Umfangswand nahe dem hinteren Ende des Unterbrechers 28 ausgebildet. Das Loch 47 ist mit dem Inneren des Unterbrechers 28 mit der Unterbrecherkammer 27 in Verbindung.
Ein Zuführungskanal 48 ist in dem hinteren Gehäuse 13, der Ventilplatte 14 und dem Zylinderblock 11 definiert. Der Zuführungskanal 48 ist mit der Auslasskammer 38 durch die Kurbelkammer 15 in Verbindung. Ein Verdrängungssteuerventil 49 ist in dem hinteren Gehäuse 13 untergebracht, um den Zuführungskanal 48 zu regulieren. Ein Druckeinführungskanal 50 ist in dem hinteren Gehäuse 13 definiert. Der Kanal 50 ist mit dem Steuerventil 49 mit dem Saugkanal 32 in Verbindung, wodurch ein Saugdruck Ps in das Steuerventil 49 eingeführt wird.
Ein Auslassanschluss 51 ist in dem Zylinderblock 11 definiert und mit der Auslasskammer 38 in Verbindung. Der Auslassanschluss 51 ist mit dem Saugkanal 32 durch einen externen Kühlkreis in Verbindung. Der externe Kühlkreis 52 hat einen Kondensator 53, ein Expansionsventil 54 und einen Verdampfer 55. Ein Temperatursensor 56 befindet sich in der Nähe des Verdampfers 55. Der Temperatursensor 56 erfasst die Temperatur des Verdampfers 55 und gibt Signale bezüglich der erfassten Temperatur zu einem Steuercomputer 57 ab. Der Computer 57 ist mit verschiedenen Vorrichtungen einschließlich einer Temperatureinstellvorrichtung 58, einem Fahrgastzellentemperatursensor 58a und einem Klimaanlagenstartschalter 59 verbunden. Ein Fahrgast bestimmt eine gewünschte Fahrgastzellentemperatur oder eine Solltemperatur durch die Temperatureinstellvorrichtung 58.
Der Computer 57 nimmt Signale bezüglich einer Solltemperatur von der Temperatureinstellvorrichtung 58, einer erfassten Verdampfertemperatur von dem Temperatursensor 56 und der erfassten Fahrgastzellentemperatur von dem Temperatursensor 58a auf. Auf der Grundlage der eingegebenen Signale befiehlt der Computer 57 einer Antriebsschaltung 60 das Einspeisen eines elektrischen Stromes mit einer bestimmten Stromstärke in die Spule 86 eines Solenoiden 62, der später beschrieben wird, und zwar in dem Steuerventil 49. Zusätzlich zu den vorstehend genannten Daten kann der Computer 57 andere Daten wie zum Beispiel die Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle und die Kraftmaschinendrehzahl E zum Bestimmen der Stromstärke des elektrischen Stromes verwenden, der in das Steuerventil 49 eingespeist wird.
Der Aufbau des Steuerventils 49 wird nun beschrieben.
Wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, hat das Steuerventil 49 ein Gehäuse 61 und den Solenoid 62, die aneinander gesichert sind. Eine Ventilkammer 63 ist zwischen dem Gehäuse 61 und dem Solenoid 62 definiert. Die Ventilkammer 63 ist mit der Auslasskammer 38 durch einen ersten Anschluss 67 und den Zuführungskanal 48 verbunden. Ein Ventilkörper 64 ist in der Ventilkammer 63 angeordnet. Ein Ventilloch 66 ist so definiert, dass es sich axial in dem Gehäuse 61 erstreckt und in die Ventilkammer 63 mündet. Die Fläche um das Ventilloch 66 dient als ein Ventilsitz, mit dem ein oberes Ende 64a des Ventilkörpers 64 in Kontakt gelangt. Eine erste Schraubenfeder 65 erstreckt sich zwischen einem Absatz 64b, der an dem Ventilkörper 64 definiert ist, und einer Wand der Ventilkammer 63 zum Drücken des Ventilkörpers 64 in einer Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66.
Eine Druckfühlerkammer 68 ist an dem oberen Abschnitt des Gehäuses 61 definiert. Die Druckfühlerkammer 68 nimmt einen Balg 70 auf, und sie ist mit dem Saugkanal 32 durch einen zweiten Anschluss 69 und den Druckeinführungskanal 50 verbunden. Der zweite Anschluss 69 und der Kanal 50 sind somit mit einem Saugdruck Ps in dem Saugkanal 32 mit der Kammer 68 in Verbindung. Der Balg 70 dient als ein Druckreaktionselement, das auf den Saugdruck Ps reagiert. Eine Balgfeder 70a erstreckt sich zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Balges 70, um den Balg 70 auszudehnen. Ein erstes Führungsloch 71 ist in dem Gehäuse 61 zwischen der Druckfühlerkammer 68 und dem Ventilloch 66 definiert. Die Achse des ersten Führungsloches 61 ist mit der Achse des Ventilloches 66 ausgerichtet. Das erste Führungsloch 71 hat einen Abschnitt 71a mit großem Durchmesser. Der Abschnitt 71a hat einen Durchmesser, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Ventilloches 66 ist, und er ist mit dem Loch 66 in Verbindung. Der Abschnitt 71a mit großem Durchmesser wird gleichzeitig mit dem Ventilloch 66 ausgebildet.
Der Balg 70 ist mit dem Ventilkörper 64 durch eine erste Stange 72 gekoppelt, die einstückig mit dem Ventilkörper 64 ausgebildet ist. Die erste Stange 72 hat einen Abschnitt 72a mit großem Durchmesser und einen Abschnitt 72b mit kleinem Durchmesser. Der Abschnitt 72a mit großem Durchmesser erstreckt sich durch das erste Führungsloch 71, und er ist hinsichtlich diesem gleitbar. Der Durchmesser des Abschnittes 72a ist kleiner als jener des Ventilloches 66 und jener des Abschnittes 71a mit großem Durchmesser des ersten Führungsloches 71. Anders gesagt ist der Querschnittsflächeninhalt des Abschnittes 72a kleiner als der Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches 66. Der Abschnitt 72b mit kleinem Durchmesser der Stange 72 erstreckt sich durch das Ventilloch 66 zwischen dem Abschnitt 72a mit großem Durchmesser und dem Ventilkörper 64. Ein Zwischenraum zwischen dem Abschnitt 72b mit kleinem Durchmesser und dem Ventilloch 66 ermöglicht eine Strömung des Kühlgases.
Ein dritter Anschluss 74 ist in dem Gehäuse 61 zwischen der Ventilkammer 63 und der Druckfühlerkammer 68 definiert. Der Anschluss 74 erstreckt sich senkrecht zu dem Ventilloch 66. Das Ventilloch 66 ist mit der Kurbelkammer 15 durch den dritten Anschluss 74 und den Zuführungskanal 48 verbunden.
Der Solenoid 62 hat einen Aufnahmezylinder 75 mit einem offenen oberen Ende. Ein fester Stahlkern 76 ist mittels einer Presspassung in die obere Öffnung des Zylinders 75 gepasst. Eine Tauchkolbenkammer 77 ist durch den festen Kern 76 und Innenwände des Zylinders 75 definiert. Ein zylindrischer Stahltauchkolben 78 mit einem geschlossenen Ende ist in der Tauchkolbenkammer 77 untergebracht. Der Tauchkolben 78 gleitet hinsichtlich der Kammer 77. Eine zweite Schraubenfeder 79 erstreckt sich zwischen dem Tauchkolben 78 und dem Boden des Aufnahmezylinders 75. Die Druckkraft von der zweiten Schraubenfeder 79 ist kleiner als jene der ersten Schraubenfeder 65.
Ein zweites Führungsloch 80 ist in dem festen Kern 76 zwischen der Tauchkolbenkammer 77 und der Ventilkammer 63 ausgebildet. Eine zweite Stange 81 ist einstückig mit dem Ventilkörper 64 ausgebildet und ragt von dem Boden des Ventilkörpers 64 nach unten. Die zweite Stange 81 ist in dem zweiten Führungsloch 80 untergebracht und hinsichtlich diesem gleitbar. Die erste Feder 65 drückt den Ventilkörper 64 nach unten, während die zweite Feder 79 den Tauchkolben 78 nach oben drückt. Dadurch wird das untere Ende der zweiten Stange 81 in einen Kontakt mit dem Tauchkolben 78 gehalten. Anders gesagt bewegt sich der Ventilkörper 64 einstückig mit dem Tauchkolben 78, wobei die zweite Stange 81 dazwischen ist.
Der Nenn-Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange 81 ist geringfügig größer als der Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches 66. Wenn die zweite Stange 81 und das Ventilloch 66 ausgebildet werden, dann haben die Querschnittsflächeninhalte der zweiten Stange 81 und des Ventilloches 66 vorbestimmte Toleranzen. Die Differenz zwischen dem Nenn-Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange 81 und dem Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches 66 ist angesichts derartiger Toleranzen bestimmt. Insbesondere wird die Differenz so bestimmt, dass der tatsächliche Querschnittflächeninhalt der angefertigten zweiten Stange 81 gleich dem tatsächlichen Querschnittsflächeninhalt des angefertigten Ventilloches 66 ist, wenn der Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange 81 das minimale Maß des Toleranzbereiches und der Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches 66 das maximale Maß des Toleranzbereiches aufweisen. Der Nenn-Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange 81 ist größer als der Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches 66, und zwar vorzugsweise 1 bis 8%, und weiter bevorzugt 1,5 bis 6%, und weiter bevorzugt 2 bis 5%. Das Bestimmen der Nenn-Querschnittsflächeninhalte der zweiten Stange 81 und des Ventilloches 66 in dieser Art und Weise verhindert, dass der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt der angefertigten zweiten Stange 81 kleiner ist als der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt des angefertigten Ventilloches 66.
Eine kleine Kammer 84 ist durch die Innenwand des hinteren Gehäuses 13 und die Fläche des Ventils 49 an einer Position entsprechend dem dritten Anschluss 74 definiert. Die kleine Kammer 84 ist mit dem Ventilloch 66 durch den dritten Anschluss 74 verbunden. Eine Verbindungsnut 82 ist an einer Seite des festen Kerns 76 ausgebildet und mündet in die Tauchkolbenkammer 77. Ein Verbindungskanal 83 ist in dem mittleren Abschnitt des Gehäuses 61 ausgebildet, damit die Nut 82 mit der kleinen Kammer 84 in Verbindung ist. Dementsprechend ist die Tauchkolbenkammer 77 mit dem Ventilloch 66 durch die Nut 82, den Verbindungskanal 83, die kleine Kammer 84 und den dritten Anschluss 74 verbunden. Dadurch wird der Druck in der Tauchkolbenkammer 77 mit dem Druck in dem Ventilloch 66 ausgeglichen (Druck Pc in der Kurbelkammer 15). Der Tauchkolben 78 ist mit einem Durchgangsloch 85 versehen, das den oberen Abschnitt der Tauchkolbenkammer 77 mit dem unteren Abschnitt der Kammer 77 verbindet.
Eine zylindrische Spule 86 ist um den festen Kern 76 und den Tauchkolben 78 gewickelt. Die Antriebsschaltung 60 versorgt die Spule 86 mit einem elektrischen Strom auf der Grundlage von Befehlen von dem Computer 57. Der Computer 57 bestimmt die Stromstärke des in die Spule 86 eingespeisten Stromes.
Der Betrieb des vorstehend beschriebenen Verdichters wird nun beschrieben.
Wenn der Klimaanlagenstartschalter 59 eingeschaltet wird, wenn die durch den Fahrgastzellentemperatursensor 58a erfasste Temperatur größer ist als eine Solltemperatur, die durch die Temperatureinstellvorrichtung 58 festgelegt ist, dann befiehlt der Computer 57 der Antriebsschaltung 60 das Erregen des Solenoides 62. Dementsprechend wird ein elektrischer Strom mit einer bestimmten Stromstärke in die Spule 86 von der Antriebsschaltung 60 eingespeist. Dieses erzeugt eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 76 und dem Tauchkolben 78, wie dies in den 2 und 3 dargestellt ist, und zwar gemäß der elektrischen Stromstärke. Die Anziehungskraft wird zu dem Ventilkörper 64 durch die zweite Stange 81 übertragen, und sie drückt somit den Ventilkörper 64 gegen die Kraft der ersten Feder 65 in einer Richtung zum Schließen des Ventilloches 66. Andererseits ändert sich die Länge des Balgs 70 gemäß dem Saugdruck Ps in dem Saugkanal 32, der in die Druckfühlerkammer 68 über den Druckeinführungskanal 50 eingeführt ist. Die Änderungen der Länge des Balges 70 werden zu dem Ventilkörper 64 durch die erste Stange 72 übertragen. Je größer der Saugdruck Ps ist, desto kürzer wird der Balg 70. Wenn der Balg 70 kürzer wird, dann bewegt der Balg 70 den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Schließen des Ventilloches 66.
Die Öffnungsfläche zwischen dem Ventilkörper 64 und dem Ventilloch 66 ist durch das Gleichgewicht der Kräfte bestimmt, die an dem Ventilkörper 64 wirken. Insbesondere ist die Öffnungsfläche durch die Gleichgewichtsposition des Körpers 64 bestimmt, die durch die Kraft des Solenoids 62, die Kraft des Balgs 70, die Kraft der ersten Feder 65 und die Kraft der zweiten Feder 79 beeinflusst wird.
Wenn die Kühllast groß ist, dann ist der Saugdruck Ps hoch, und die Temperatur in der Fahrgastzelle, die durch den Sensor 58a erfasst wird, ist größer als eine Solltemperatur, die durch die Temperatureinstellvorrichtüng 58 festgelegt ist. Der Computer 57 befiehlt der Antriebsschaltung 60 das Erhöhen der Stromstärke des in die Spule 86 eingespeisten Stromes, wenn die Differenz zwischen der Fahrgastzellentemperatur und der Solltemperatur ansteigt. Dieses erhöht die Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 76 und dem Tauchkolben 78, wodurch die resultierende Kraft erhöht wird, die das Schließen des Ventilloches 66 durch den Ventilkörper 64 bewirkt. Dementsprechend wird der Druck Ps abgesenkt, der zum Bewegen des Ventilkörpers 64 in eine Richtung zum Schließen des Ventilloches 66 erforderlich ist. In diesem Zustand ändert der Ventilkörper 64 die Öffnung des Ventilloches 66 gemäß einem relativ niedrigen Saugdruck Ps. Anders gesagt bewirkt die Erhöhung der Stromstärke des Stromes in dem Steuerventil 49, dass das Ventil 49 den Druck Ps (den Soll-Saugdruck) auf einem niedrigen Niveau aufrechterhält.
Ein kleiner Spalt zwischen dem Ventilkörper 64 und dem Ventilloch 66 verringert die aus der Auslasskammer 38 zu der Kurbelkammer 15 durch den Zuführungskanal 48 strömenden Kühlgasmenge. Andererseits strömt Kühlgas in der Kurbelkammer 15 in die Saugkammer 37 durch den Druckentlastungskanal 46 und das Druckentlastungsloch 47, was den Druck Pc in der Kurbelkammer 15 absenkt. Da des weiteren der Saugdruck Ps hoch ist, wenn die Kühllast groß ist, dann ist der Druck in jeder Zylinderbohrung 11a hoch. Daher ist die Differenz zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 15 und dem Druck in der jeweiligen Zylinderbohrung 11a klein, und somit vergrößert sich die Neigung der Taumelscheibe 22. Dementsprechend arbeitet der Verdichter mit einer großen Verdrängung.
Wenn das Ventilloch 66 des Steuerventils 49 durch den Ventilkörper 64 vollständig geschlossen wird, dann ist der Zuführungskanal 48 geschlossen. Dies stoppt die Zufuhr des mit hohem Druck beaufschlagten Kühlgases in der Auslasskammer 38 zu der Kurbelkammer 15. Daher wird der Druck Pc in der Kurbelkammer 15 im Wesentlichen gleich dem niedrigen Druck Ps in der Saugkammer 37. Die Neigung der Taumelscheibe 22 wird somit maximal, wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, und der Verdichter arbeitet mit der maximalen Verdrängung. Das Anschlagen der Taumelscheibe 22 an dem Vorsprung 21a des Rotors 21 verhindert eine Neigung der Taumelscheibe 22 über die vorbestimmte maximale Neigung hinaus.
Wenn die Kühllast klein ist, dann ist der Saugdruck Ps niedrig, und die Differenz zwischen der durch den Sensor 58a erfassten Fahrgastzellentemperatur und einer durch die Temperatureinstellvorrichtung 58 festgelegten Solltemperatur ist klein. Der Computer 57 befiehlt der Antriebsschaltung 60 die Verringerung der Stromstärke des in die Spule 87 eingespeisten Stromes, wenn die Differenz zwischen der Fahrgastzellentemperatur und der Solltemperatur kleiner wird. Dies verringert die Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 76 und dem Tauchkolben 78, wodurch sich die resultierende Kraft verringert, die den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Schließen des Ventilloches 66 bewegt. Dementsprechend wird der Wert des Druckes Ps erhöht, der zum Bewegen des Ventilkörpers 64 in eine Richtung zum Schließen des Ventilloches 66 erforderlich ist. In diesem Zustand ändert der Ventilkörper 64 die Öffnungsgröße des Ventilloches 66 gemäß einem relativ hohen Saugdruck Ps. Anders gesagt bewirkt das Verringern der Stromstärke des Stromes des Steuerventils 49, dass das Ventil 49 den Druck Ps (Soll-Saugdruck) auf einem höheren Niveau aufrechterhält.
Das Vergrößern der Öffnung zwischen dem Ventilkörper 64 und dem Ventilloch 66 vergrößert die Menge des aus der Auslasskammer 38 zu der Kurbelkammer 15 strömenden Kühlgases. Die vergrößerte Gasströmungsmenge erhöht den Druck Pc in der Kurbelkammer 15. Da des weiteren der Saugdruck Pc niedrig ist, wenn die Kühllast klein ist, ist der Druck in den Zylinderbohrungen 11a niedrig. Daher ist die Differenz zwischen dem Kurbelkammerdruck Pc und dem Druck in den Zylinderbohrungen 11a groß und verringert somit die Neigung der Taumelscheibe 22. Dementsprechend arbeitet der Verdichter mit einer kleinen Verdrängung.
Wenn die Kühllast annähernd Null beträgt, dann fällt die Temperatur des Verdampfers 55 des externen Kühlkreises 52 auf eine Gefriertemperatur. Wenn der Temperatursensor 56 eine Temperatur erfasst, die gleich oder kleiner als die Gefriertemperatur ist, dann befiehlt der Computer 57 der Antriebsschaltung 60 die Entregung des Solenoids 62. Die Antriebsschaltung 60 beendet das Einspeisen des Stromes in die Spule 86 dementsprechend. Dieses stoppt die magnetische Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 76 und dem Tauchkolben 78. Der Ventilkörper 64 wird dann durch die Kraft der ersten Feder 65 gegen die schwächere Kraft der zweiten Feder 81 bewegt, die durch den Tauchkolben 78 und die zweite Stange 81 übertragen wird, wie dies in der 4 dargestellt ist. Anders gesagt wird der Ventilkörper 64 in eine Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66 bewegt. Dies maximiert die Größe der Öffnung zwischen dem Ventilkörper 64 und dem Ventilloch 66. Dementsprechend wird die Gasströmung aus der Auslasskammer 38 zu der Kurbelkammer 15 vergrößert. Dies hebt den Druck Pc in der Kurbelkammer 15 weiter an, wodurch die Neigung der Taumelscheibe 22 minimiert wird. Der Verdichter arbeitet somit mit der minimalen Verdrängung.
Wenn der Schalter 59 ausgeschaltet wird, dann befiehlt der Computer 57 der Antriebsschaltung 60 die Entregung des Solenoids 62. Dementsprechend wird die Neigung der Taumelscheibe 22 minimiert.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wenn die Stromstärke des Stromes in der Spule 86 vergrößert wird, arbeitet der Ventilkörper 64 derart, dass das Ventilloch 66 durch einen niedrigeren Saugdruck Ps geschlossen wird. Wenn die Stromstärke des Stromes in der Spule 86 verringert wird, dann arbeitet der Ventilkörper 64 andererseits derart, dass das Ventilloch 66 durch einen höheren Saugdruck Ps geschlossen wird. Der Verdichter ändert die Neigung der Taumelscheibe 22, um deren Verdrängung einzustellen, wodurch der Saugdruck Ps auf einen Sollwert aufrechterhalten wird. Dementsprechend beinhalten die Funktionen des Steuerventils 49 das Ändern des Sollwertes des Saugdruckes Ps gemäß der Stromstärke des eingespeisten Stromes und Ermöglichen eines Betriebs des Verdichters mit der minimalen Verdrängung bei irgendeinem vorgegebenen Saugdruck Ps durch Maximieren der Öffnungsfläche des Ventilloches 66. Ein Verdichter, der mit jenem Steuerventil 49 mit diesen Funktionen ausgestattet ist, ändert das Kühlvermögen der Klimaanlage.
Wenn die Neigung der Taumelscheibe 22 minimal ist, wie dies in der 4 dargestellt ist, dann schlägt der Unterbrecher 28 gegen die Positionierfläche 33. Dadurch wird verhindert, dass die Neigung der Taumelscheibe 22 kleiner wird als die vorbestimmte minimale Neigung. Das Anschlagen unterbricht außerdem den Saugkanal 32 von der Saugkammer 37. Dadurch wird die Gasströmung von dem externen Kühlkreis 52 zu der Saugkammer 37 gestoppt, wodurch die Zirkulation des Kühlgases zwischen dem Kreis 52 und dem Verdichter gestoppt wird.
Die minimale Neigung der Taumelscheibe 22 ist geringfügig größer als 0°. 0° bedeutet der Winkel der Neigung der Taumelscheibe, wenn diese senkrecht zu der Achse der Antriebswelle 16 steht. Daher wird Kühlgas in den Zylinderbohrungen 11a zu der Auslasskammer 38 ausgelassen, und der Verdichter arbeitet mit der minimalen Verdrängung, auch wenn die Neigung der Taumelscheibe 22 minimal ist. Das zu der Auslasskammer 38 von den Zylinderbohrungen 11a ausgelassene Kühlgas tritt in die Kurbelkammer 15 durch den Zuführungskanal 48 ein. Das Kühlgas in der Kurbelkammer 15 wird zurück in die Zylinderbohrungen 11a durch den Druckentlastungskanal 46, das Druckentlastungsloch 47 und die Saugkammer 37 eingezogen. Und zwar zirkuliert das Kühlgas innerhalb. des Verdichters, indem es durch die Auslasskammer 38, den Zuführungskanal 48, die Kurbelkammer 15, den Druckentlastungskanal 46, das Druckentlastungsloch 47, die Saugkammer 37 und die Zylinderbohrungen 11a wandert, wenn die Neigung der Taumelscheibe 22 minimal ist. Diese Zirkulation des Kühlgases ermöglicht das Schmieren der beweglichen Teile des Verdichters durch ein Schmieröl, das in dem Gas enthalten ist.
Wenn der Schaltier 59 eingeschaltet ist und die Neigung der Taumelscheibe 22 minimal ist, dann erhöht eine Erhöhung der Fahrgastzellentemperatur die Kühllast. In diesem Fall ist die durch den Fahrgastzellentemperatursensor 58a erfasste Temperatur größer als eine Solltemperatur, die durch die Fahrgastzellentemperatureinstellvorrichtung 58 festgelegt ist. Der Computer 57 befiehlt der Antriebsschaltung 60 die Erregung des Solenoids 62 auf der Grundlage des erfassten Temperaturanstiegs. Wenn der Solenoid 62 erregt wird, dann wird der Zuführungskanal 48 geschlossen. Dies stoppt die Strömung des Kühlgases aus der Auslasskammer 38 in die Kurbelkammer 15. Das Kühlgas in der Kurbelkammer 15 strömt in die Saugkammer 37 durch den Druckentlastungskanal 46 und das Druckentlastungsloch 47. Dadurch wird der Druck Pc in der Kurbelkammer 15 allmählich abgesenkt, wodurch sich die Taumelscheibe 22 von der minimalen Neigung zu der maximalen Neigung bewegt.
Wenn sich die Neigung der Taumelscheibe 22 erhöht, dann drückt die Kraft der Feder 29 den Unterbrecher 28 allmählich von der Positionierfläche 33 weg. Dadurch vergrößert sich der Querschnittsflächeninhalt des Kanals zwischen dem Saugkanal 32 und der Saugkammer 37 allmählich. Dementsprechend erhöht sich die aus dem Saugkanal 32 in die Saugkammer 37 strömende Kühlgasmenge allmählich. Daher vermehrt sich die Kühlgasmenge allmählich, die aus der Saugkammer 37 in die Zylinderbohrungen 11a eintritt. Die Verdrängung des Verdichters erhöht sich dementsprechend allmählich. Der Auslassdruck Pd des Verdichters erhöht sich allmählich, und das Moment zum Betätigen des Verdichters erhöht sich ebenfalls allmählich. Auf diese Art und Weise ändert sich das Moment des Verdichters nicht dramatisch in einem kurzen Zeitraum, wenn sich die Verdrängung von dem Minimum zu dem Maximum ändert. Dies reduziert den Stoß, der die Schwankungen des Lastmoments begleitet.
Wenn die Kraftmaschine E gestoppt wird, dann wird der Verdichter ebenfalls gestoppt, das heißt die Drehung der Taumelscheibe 22 wird gestoppt und die Zufuhr des Stroms in die Spule 86 des Steuerventils 49 wird gestoppt. Dies entregt den Solenoid 62, wodurch der Zuführungskanal 48 geöffnet wird. In diesem Zustand ist die Neigung der Taumelscheibe 22 minimal. Wenn der Nicht-Betriebszustand des Verdichters andauert, dann gleichen sich die Drücke in den Kammern des Verdichters an, und die Taumelscheibe 22 wird in der minimalen Neigung durch die Kraft der Feder 26 gehalten. Wenn die Kraftmaschine E erneut gestartet wird, dann startet der Verdichter daher den Betrieb mit der Taumelscheibe 22 mit der minimalen Neigung. Dies erfordert das minimale Moment. Der beim Starten des Verdichters hervorgerufene Stoß wird somit reduziert.
Die auf den Ventilkörper 64 des Steuerventils 49 wirkenden Kräfte werden unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben. Das Gleichgewicht der Kräfte, die auf den Ventilkörper 64 wirken, ist durch die folgende Gleichung (1) dargestellt. Die linke Seite der Gleichung (1) stellt die resultierende Kraft dar, die gegen den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66 drückt, wohingegen die rechte Seite die resultierende Kraft darstellt, die gegen den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Schließen des Ventilloches 66 drückt. f0 – (A – B3)Ps + (B1 – B3)Pc + (C – B1)Pd + f2 = (C – B2) Pd + F + f1 + B2·Pc (1)wobei
A ist der Druckaufnahmeflächeninhalt des Balges 70;
B1 ist der Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches 66;
B2 ist der Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange 81;
B3 ist der Querschnittsflächeninhalt der ersten Stange 72;
C ist der Druckaufnahmeflächeninhalt des Ventilkörpers 64 in dessen Bewegungsrichtung;
F ist die Größe der elektromagnetischen Kraft, die durch das Erregen der Spule 86 erzeugt wird;
f0 ist die Druckkraft der Balgfeder 70a;
f1 ist die Druckkraft der zweiten Feder 79; und
f2 ist die Druckkraft der ersten Feder 65.
Die Gleichung (1) kann zu der folgenden Gleichung (2) umgeformt werden. (f0 – A·Ps) + f2 = (B1 – B2)(Pd – Pc) + F + f1 + B3 (Pc – Ps) (2)
Wenn der Verdichter mit der maximalen Verdrängung arbeitet und der Auslassdruck Pd hoch ist, dann ist die Differenz zwischen dem Auslassdruck Pd und dem Kurbelkammerdruck Pc groß. Und zwar ist die Ungleichung Pd – Pc >> 0 erfüllt. Andererseits ist eine Ungleichung B1 – B2 > 0 erfüllt, wenn der Querschnittsflächeninhalt B1 des Ventilloches 66 größer ist als der Querschnittsflächeninhalt B2 der zweiten Stange 81. Daher stellt das Element (B1 – B2)(Pd – Pc) in der Gleichung (2) eine große Kraft dar, die gegen den Ventilkörper 64 in eine Richtung zum Schließen des Ventilloches 66 drückt.
Wenn die Kühllast in diesem Zustand klein wird, dann entregt der Computer 57 die Spule 86, wodurch die elektromagnetische Anziehungskraft F beseitigt wird. Der Saugdruck Ps wird abgesenkt und wird im Wesentlichen gleich dem Kurbelkammerdruck Pc. Daher wird das Element B3(Pc – Ps) in der Gleichung (2) als 0 angenommen. Wenn der Wert des Elementes (B1 – B2)(Pd – Pc) groß ist, dann ist der Wert der rechten Seite (B1 – B2)(Pd – Pc) + f1 größer als der Wert der linken Seite (f0 – A·Ps) + f2. Anders gesagt ist die Kraft, die den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Schließen des Ventilloches 66 drückt, größer als jene Kraft, die den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66 drückt. Somit bleibt das Ventilloch 66 durch den Ventilkörper 64 verschlossen, auch wenn der Computer 57 die Spule 86 entregt, um die Öffnung zwischen dem Ventilloch 66 und dem Ventilkörper 64 zu vergrößern.
Umgekehrt ist der Nenn-Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange 81 geringfügig größer als der Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches 66 bei dem Steuerventil 49 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist die Differenz so bestimmt, dass der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt B2 der angefertigten zweiten Stange 81 gleich dem tatsächlichen Querschnittsflächeninhalt B1 des angefertigten Ventilloches 66 ist, wenn der Querschnittsflächeninhalt B2 der zweiten Stange 81 an der minimalen Grenze des Toleranzbereiches ist und der Querschnittsflächeninhalt B1 des Ventilloches 66 an der maximalen Grenze des Toleranzbereiches ist.
Daher ist der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt B2 der zweiten Stange 81 stets gleich oder größer als der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt B1 des Ventilloches 66, und eine Gleichung (B1 – B2 ≤ 0) ist stets in der Gleichung (2) erfüllt. Das Element (B1 – B2)(Pd – Pc) in der Gleichung (2) beträgt 0 oder stellt eine Kraft dar, die den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66 drückt. In diesem Fall wird der Ventilkörper 64 nicht stark gegen das Ventilloch 66 gedrückt, auch wenn der Auslassdruck Pd sich stark von dem Kurbelkammerdruck Pc unterscheidet. Wenn der Computer 57 die Spule 86 entregt, um den Ventilkörper 64 zum Vergrößern der Öffnung des Ventilloches 66 zu veranlassen, öffnet der Ventilkörper 64 somit zwangsläufig das Ventilloch 66.
Der Druck Pd in der Auslasskammer 38, der auf den Ventilkörper 64 wirkt, wird nun beschrieben. Der Druck Pd in der Auslasskammer 38 wirkt an der Ventilkammer 66, die den Ventilkörper 64 aufnimmt, über den Zuführungskanal 48 und den ersten Anschluss 67. Der Ventilkörper 64 befindet sich daher in Kühlgas mit dem Auslassdruck Pd. Der Druck Pd erzeugt eine Kraft, die den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66 bewegt, sowie eine Kraft, die den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Schließen des Ventilloches 66 bewegt. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der Querschnittsflächeninhalt B2 der zweiten Stange 81 außerdem gleich wie oder geringfügig größer innerhalb der Toleranz als der Querschnittsflächeninhalt B1 des Ventilloches 66, das dem Ventilkörper 64 zugewandt ist. Wenn daher jener Teil, mit dem die zweite Stange 81 gekoppelt ist, und jener Teil, der dem ersten Ventilloch 66 zugewandt ist, nicht berücksichtigt werden, dann ist die Kraft auf der Grundlage des Druckes Pd, der den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Schließen des Ventilloches 66 drückt, im Wesentlichen gleich der Kraft auf der Grundlage des Druckes Pd, der den Ventilkörper 64 in einer Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66 drückt. Somit hat der Auslassdruck Pd insgesamt keine Wirkung. Der Auslassdruck Pd beeinflusst nicht die Bewegung des ersten Ventilkörpers 90.
Der Kurbelkammerdruck Pc, der auf den Ventilkörper 64 wirkt, wird nun beschrieben. Der Druck Pc in der Kurbelkammer Pc wird dem Ventilloch 66 durch den Zuführungskanal 48 und den dritten Anschluss 74 zugeführt. Der Druck Pc in dem Ventilloch 66 ist mit der Tauchkolbenkammer 77 durch die kleine Kammer 84, dem Verbindungskanal 83 und die Verbindungsnut 82 in Verbindung. Daher ist der Druck in dem Ventilloch 66 gleich dem Druck in der Tauchkolbenkammer 77.
Der Querschnittsflächeninhalt B3 des Abschnittes 72a mit großem Durchmesser der ersten Stange ist kleiner als der Querschnittsflächeninhalt B1 des Ventilloches 66. Daher drückt der Druck Pc in dem Ventilloch 66 den Ventilkörper 64 in eine Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66 durch eine Kraft auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Querschnittsflächeninhalt B3 des Abschnittes 72a und dem Querschnittsflächeninhalt B1 des Ventilloches 66. Andererseits wirkt der Druck Pc in der Tauchkolbenkammer 77 an dem entfernten Ende der zweiten Stange 81, deren Querschnittsflächeninhalt B2 im Wesentlichen gleich oder geringfügig größer als der Querschnittsflächeninhalt B1 des Ventilloches 66 ist. Der Druck Pc in der Kammer 77 drückt den Ventilkörper 64 in eine Richtung zum Schließen des Ventilloches 66. Daher stellt ein kleiner Querschnittsflächeninhalt B3 des Abschnittes 72a eine kleine Differenz dar zwischen einer Kraft auf der Grundlage des Druckes Pc, der den Ventilkörper 64 in eine Richtung zum Schließen des Loches 66 drückt, und einer Kraft auf der Grundlage des Druckes Pc, der den Ventilkörper 64 in eine Richtung zum Öffnen des Loches 66 drückt. Dementsprechend löschen sich die Kräfte auf der Grundlage des Kurbelkammerdruckes Pc, der auf den Ventilkörper 64 wirkt, nahezu einander aus. Und zwar ist der Querschnittsflächeninhalt des Abschnittes 72a so klein wie möglich, um die Differenz zwischen den gegeneinander wirkenden Kräften zu verringern.
Somit besteht kein Bedarf an einer Erhöhung der Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 76 und dem Tauchkolben 78 zum Bewegen des Ventilkörpers 64 gegen die Kräfte auf der Grundlage des Auslassdruckes Pd und des Kurbelkammerdruckes Pc. Des weiteren hat der Ventilkörper 64 ein schnelles Reaktionsverhalten auf das Ausdehnen und Zusammenziehen des Balgs 70, das auf Änderungen des Saugdruckes Ps reagiert. Somit steuert der Ventilkörper 64 die Öffnung des Ventilloches 66 auf der Grundlage der Betätigung des Solenoids 62 und des Balgs 70 genau, auch wenn der Wert der in die Spule 86 eingespeisten Stromstärke klein ist oder wenn Änderungen des Saugdruckes Ps gering sind.
Des weiteren wird der Ventilkörper 64 nicht zwangsläufig gegen das Ventilloch 66 gedrückt, auch wenn der Druck Pd hoch ist. Daher wird der Ventilkörper 64 zwangsläufig in eine Richtung zum Öffnen des Ventilloches 66 gedrückt, wenn die in die Spule 86 eingespeiste Stromstärke reduziert oder gestoppt wird, wenn das Ventilloch 66 durch den Ventilkörper 66 verschlossen wird. Somit wird der Ventilkörper 64 anders als bei dem Steuerventil gemäß dem Stand der Technik zum Öffnen des Ventilloches 66 bewegt, ohne dass die Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 76 und dem Tauchkolben 78 erhöht wird. Dies reduziert die Größe des Solenoids 62 und die Leistungsaufnahme des Verdichters. Das Steuerventil 49 ist für einen kupplungslosen Verdichter mit variabler Verdrängung geeignet, der direkt mit einer externen Antriebskraft E verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung kann alternativ folgendermaßen ausgeführt werden:
Wie dies in der 6 gezeigt ist, kann der dritte Anschluss 74 mit der Auslasskammer 38 durch den stromaufwärtigen Abschnitt des Saugkanals 48 zum Einführen des Auslassdruckes Pd in das Ventilloch 66 und zu der Tauchkolbenkammer 77 verbunden sein. In diesem Fall kann der erste Anschluss 67 mit der Kurbelkammer 15 durch den stromabwärtigen Abschnitt des Zuführungskanals 48 zum Einführen des Kurbelkammerdruckes Pc in die Ventilkammer 63 verbunden sein. Dieser Aufbau bewirkt außerdem, dass sich die Kraft auf der Grundlage des Auslassdruckes Pd, der auf den Ventilkörper 64 wirkt, und die Kraft auf der Grundlage des Kurbelkammerdruckes Pc, der auf den Ventilkörper 64 wirkt, nahezu einander auslöschen.
Das Steuerventil 49 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann in einen Verdichter mit variabler Verdrängung eingebaut werden, bei dem die Antriebswelle 16 mit der externen Antriebsquelle E über eine dazwischen liegende Kupplung gekoppelt ist. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Kupplung nur dann ausgerückt wird, wenn der Klimaanlagenstartschalter 59 ausgeschaltet ist, und dass die Kupplung nur dann eingerückt wird, wenn der Schalter 59 eingeschaltet ist. Dies ermöglicht den Betrieb des Kupplungsverdichters in der gleichen Art und Weise wie der in der 2 dargestellte kupplungslose Verdichter. Dementsprechend ist die Anzahl, in der die Kupplung eingerückt wird, beträchtlich reduziert, und der Fahrkomfort des Fahrzeugs ist somit verbessert.
Der Verdichter gemäß der 2 stellt den Druck in der Kurbelkammer 15 zum Steuern der Verdrängung des Verdichters ein. Jedoch kann die Verdrängung in anderer Art und Weise gesteuert werden. Zum Beispiel kann die Menge des Kühlgases, die der Saugkammer 37 von dem externen Kühlkreis 52 zugeführt wird, zum Steuern des Druckes in den Zylinderbohrungen 11a zum Ändern der Verdrängung des Verdichters geändert werden.
Ein Kanal zum Einführen des Druckes Pc in der Kurbelkammer 15 zu der Tauchkolbenkammer 77 kann getrennt von dem Zuführungskanal 48 ausgebildet sein.
Somit dienen die gegenwärtigen Beispiele und Ausführungsbeispiele der Darstellung und sollen nicht einschränkend sein, und die Erfindung ist nicht auf die hierin gegebenen Einzelheiten beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Umfanges im Rahmen der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.
Ein Steuerventil (49) für einen Verdichter mit variabler Verdrängung ist offenbart. Das Steuerventil (49) hat einen Ventilkörper (64) zum Regulieren einer Gasströmung. Ein Balg (70) betätigt den Ventilkörper (64) durch eine erste Stange (72) gemäß einem Arbeitsdruck, der zu einer Druckfühlerkammer (6R) eingeführt wird. Ein Solenoid (62) spannt den Ventilkörper (64) durch eine zweite Stange (81) mit einer Kraft auf der Grundlage des Niveaus einer in den Solenoid (62) eingespeisten elektrischen Stromstärke vor. Der Querschnittsflächeninhalt (B2) der zweiten Stange (81) ist nicht kleiner als der Querschnittsflächeninhalt (B1) eines Ventilloches (66) des Steuerventils (49).

Claims

Steuerventil zum Einstellen einer in einem Gaskanal (48) strömenden Gasmenge gemäß einem Arbeitsdruck, der auf das Steuerventil aufgebracht wird, wobei das Steuerventil folgendes aufweist: ein Gehäuse (61), wobei das Gehäuse (62) ein Ventilloch (66) und eine Ventilkammer (63) aufweist, die in dem Gaskanal (48) angeordnet ist, wobei das Ventilloch (66) mit der Ventilkammer (63) in Verbindung ist; einen bewegbaren Ventilkörper (64), der in der Ventilkammer (63) nahe an dem Ventilloch (66) angeordnet ist, wobei der Ventilkörper (64) das Ventilloch (66) begrenzt; ein Reaktionselement (70) zum Reagieren auf den Arbeitsdruck; eine erste Stange (72), die zwischen dem Reaktionselement (70) und dem Ventilkörper (64) angeordnet ist, um die Reaktion des Reaktionselementes (70) zu dem Ventilkörper (64) zu übertragen; ein Solenoid (62) zum Betätigen des Ventilkörpers (64), wobei der Solenoid (62) eine Tauchkolbenkammer (77) sowie einen Tauchkolben (78) aufweist, der bewegbar in der Tauchkolbenkammer (77) untergebracht ist, wobei ein bestimmtes Niveau einer elektrischen Stromstärke in den Solenoid (62) eingespeist wird; und eine zweite Stange (81), die zwischen dem Tauchkolben (78) und dem Ventilkörper (64) angeordnet ist, wobei der Tauchkolben (78) eine Kraft auf den Ventilkörper (64) über die zweite Stange (81) aufbringt, und wobei die durch den Tauchkolben (78) aufgebrachte Kraft auf das Niveau der elektrischen Stromstärke beruht, die in den Solenoid (62) eingespeist wird, und das Steuerventil ist dadurch gekennzeichnet, dass der Solenoid (62) an der entgegengesetzten Seite des Ventilkörpers (64) bezüglich des Reaktionselements (70) angeordnet ist, und wobei der Querschnittsflächeninhalt (B2) der zweiten Stange (81) nicht kleiner als der Querschnittsflächeninhalt (B1) des Ventilloches (66) ist.
Steuerventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (48) einen stromaufwärtigen Abschnitt aufweist, der sich stromaufwärts von dem Steuerventil befindet, sowie einen stromabwärtigen Abschnitt, der sich stromabwärts von dem Steuerventil befindet, wobei der stromaufwärtige Abschnitt oder der stromabwärtige Abschnitt mit der Ventilkammer (63) in Verbindung ist, und wobei der jeweils andere mit dem Ventilloch (66) und der Tauchkolbenkammer (77) in Verbindung ist.
Steuerventil gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz zwischen einem Nenn-Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange (81) und einem Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches (66) sowie ihre Fertigungstoleranzen derart bestimmt sind, dass der Querschnittflächeninhalt der fertigen zweiten Stange (81) gleich dem Querschnittsflächeninhalt des fertigen Ventilloches (66) ist, wenn der Querschnittsflächeninhalt der fertigen zweiten Stange (81) an der minimal tolerierten Grenze und der Querschnittsflächeninhalt des fertigen Ventilloches (66) an der maximal tolerierten Grenze liegt.
Steuerventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nenn-Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange (81) um 1 bis 8% größer ist als ein Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches (66).
Steuerventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Kanal (82, 83, 84) zum Verbinden der Tauchkolbenkammer (77) mit dem Ventilloch (66) zum Angleichen der Drücke zwischen der Tauchkolbenkammer (77) und dem Ventilloch (66).
Steuerventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionselement (70) und der Ventilkörper (64) so angeordnet sind, dass das Reaktionselement (70) den Ventilkörper (64) zu dem Ventilloch (66) über die erste Stange (72) bewegt, um das Ventilloch (66) gemäß einem Anstieg des Arbeitsdrucks weiter zu begrenzen.
Steuerventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Tauchkolben (78) den Ventilkörper (64) zu dem Ventilloch (66) mit der zweiten Stange (81) gemäß dem Niveau der elektrischen Stromstärke vorspannt, die in den Solenoid (62) eingespeist wird.
Steuerventil gemäß Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vorspanneinrichtung (65) zum Vorspannen des Ventilkörpers (64) weg von dem Ventilloch (66), wobei die Vorspanneinrichtung (65) die Begrenzung des Ventilloches (66) minimiert, wenn der Solenoid (62) entregt ist.
Steuerventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil in einem Verdichter mit variabler Verdrängung eingebaut ist und die Auslassverdrängung gemäß der Neigung einer Antriebsplatte (22) einstellt, die sich in einer Kurbelkammer (15) befindet, wobei der Verdichter einen Kolben (35) aufweist, der wirksam an die Antriebsplatte (22) gekoppelt ist, wobei sich der Kolben (35) in einer Zylinderbohrung (11a) befindet, wobei der Kolben (35) ein Gas verdichtet, das der Zylinderbohrung (11a) aus einer Saugkammer (37) zugeführt wird, und wobei er das verdichtete Gas zu einer Auslasskammer (38) aus der Zylinderbohrung (11a) auslässt, wobei die Neigung der Antriebsplatte (22) gemäß der Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer (15) und dem Druck in der Zylinderbohrung (11a) verändert wird, wobei der Verdichter des weiteren eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer (15) und dem Druck in der Zylinderbohrung (11a) aufweist, wobei die Einstellvorrichtung das Steuerventil (49) und einen Gaskanal (48) zum Führen von Gas aufweist.
Steuerventil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (48) einen stromaufwärtigen Abschnitt aufweist, der sich stromaufwärts von dem Steuerventil befindet, sowie einen stromabwärtigen Abschnitt, der sich stromabwärts von dem Steuerventil befindet, und wobei die Ventilkammer (63) mit der Auslasskammer (38) durch den stromaufwärtigen Abschnitt des Gaskanals (48) verbunden ist, und wobei das Ventilloch (66) und die Tauchkolbenkammer (77) mit der Kurbelkammer (15) durch den stromabwärtigen Abschnitt des Gaskanals (48) in Verbindung sind.
Steuerventil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (48) einen stromaufwärtigen Abschnitt aufweist, der sich stromaufwärts von dem Steuerventil befindet, sowie einen stromabwärtigen Abschnitt, der sich stromabwärts von dem Steuerventil befindet, und wobei die Ventilkammer (63) mit der Kurbelkammer (15) durch den stromabwärtigen Abschnitt des Gaskanals (48) verbunden ist, und wobei das Ventilloch (66) und die Tauchkolbenkammer (77) mit der Auslasskammer (38) durch den stromaufwärtigen Abschnitt des Gaskanals (48) in Verbindung sind.
Steuerventil gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal ein Zuführungskanal (48) ist, der die Auslasskammer (38) mit der Kurbelkammer (15) zum Zuführen von Gas aus der Auslasskammer (38) zu der Kurbelkammer (15) verbindet, und wobei das Steuerventil in dem Zuführungskanal (48) zum Einstellen der Gasmenge angeordnet ist, die der Kurbelkammer (15) aus der Auslasskammer (38) durch den Zuführungskanal (48) zugeführt wird, um den Druck in der Kurbelkammer (15) zu steuern.
Verfahren zum Gestalten eines Steuerventils zum Einstellen einer in einem Gaskanal (48) strömenden Gasmenge gemäß einem Arbeitsdruck, der auf das Steuerventil aufgebracht wird, wobei das Steuerventil folgendes aufweist: ein Gehäuse (61), wobei das Gehäuse (61) ein Ventilloch (66) und eine Ventilkammer (63) aufweist, die in dem Gaskanal (48) angeordnet ist, wobei das Ventilloch (66) mit der Ventilkammer (63) in Verbindung ist; einen bewegbaren Ventilkörper (64), der in der Ventilkammer (63) nahe an dem Ventilloch (66) angeordnet ist, wobei der Ventilkörper (64) das Ventilloch (66) begrenzt; ein Reaktionselement (70) zum Reagieren auf den Arbeitsdruck; eine erste Stange (72), die zwischen dem Reaktionselement (70) und dem Ventilkörper (64) angeordnet ist, um die Reaktion von dem Reaktionselement (70) zu dem Ventilkörper (64) zu übertragen; ein Solenoid (62) zum Betätigen des Ventilkörpers (64), wobei der Solenoid (64) eine Tauchkolbenkammer (77) und einen Tauchkolben (78) aufweist, der bewegbar in der Tauchkolbenkammer (77) untergebracht ist; und eine zweite Stange (81), die zwischen dem Tauchkolben (78) und dem Ventilkörper (64) angeordnet ist, wobei der Tauchkolben (78) eine Kraft auf den Ventilkörper (64) über die zweite Stange (81) aufbringt, wobei die durch den Tauchkolben (78) aufgebrachte Kraft auf dem Niveau einer elektrischen Stromstärke beruht, die in den Solenoid (62) eingespeist wird, und das Verfahren ist gekennzeichnet durch Festlegen eines Nenn-Querschnittsflächeninhalts der zweiten Stange (81) größer als ein Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches (66), so dass der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt (2) der zweiten Stange (81) nicht kleiner ist der tatsächliche Querschnittsflächeninhalt (B1) des Ventilloches (66).
Verfahren gemäß Anspruch 13, gekennzeichnet durch Festlegen der Differenz zwischen dem Nenn-Querschnittsflächeninhalt der zweiten Stange (81) und dem Nenn-Querschnittsflächeninhalt des Ventilloches (66) derart, dass der Querschnittsflächeninhalt (B2) der fertigen zweiten Stange (81) gleich dem Querschnittsflächeninhalt (B1) des fertigen Ventilloches (66) ist, wenn der Querschnittsflächeninhalt (B2) der fertigen zweiten Stange (81) an der minimal tolerierten Grenze und der Querschnittsflächeninhalt (B1) des fertigen Ventilloches (66) an der maximal tolerierten Grenze ist.