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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für
einen Kompressor mit variabler Verdrängung, und spezifischer
auf ein Steuerventil für einen Kompressor mit variabler
Verdrängung, welches Steuerventil zweckmäßig
ist zum Steuern der Kältemittelverdrängung eines
Kompressors mit variabler Verdrängung für eine
Automobil-Klimaanlage.
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Stand der Technik
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Ein
in einem Kühlkreis einer Automobil-Klimaanlage verwendeter
Kompressor wird durch einen Motor angetrieben, dessen Drehzahl abhängig
von einer Fahrkondition des Fahrzeugs variiert wird, so dass es
für den Kompressor nicht möglich ist, eine Steuerung
der Drehzahl durchzuführen. Aus diesem Grund wird ein Kompressor
mit variabler Verdrängung eingesetzt, der in der Lage ist,
seine Kältemittelverdrängung zu verändern,
um eine adäquate Kühlungskapazität zu
erzielen, ohne durch die Drehzahl des Motors beeinträchtigt
zu sein.
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In
dem Kompressor mit variabler Verdrängung ist allgemein
eine Taumelscheibe in einem gasdicht ausgebildeten Kurbelgehäuse
angeordnet, derart, dass deren Neigungswinkel verändert
werden kann. Die Taumelscheibe wird durch die Drehbewegung einer
rotierenden Welle angetrieben, um eine taumelnde Bewegung auszuführen.
Kolben, die zum Ausführen einer hin- und hergehenden Bewegung
in einer Richtung parallel zu der rotierenden Welle durch die taumelnde
Bewegung der Taumelscheibe veranlasst werden, saugen Kältemittel
aus einer Ansaugkammer in zugeordnete Zylinder, komprimieren das
Kältemittel, und geben dann das Kältemittel in eine
Abgabekammer ab. Während dies durchgeführt wird,
kann der Neigungswinkel der Taumelscheibe durch Ändern
des Drucks im Kurbelgehäuse variiert werden, wodurch der
Hub der Kolben zum Ändern der Abgabemenge des Kältemittels
geändert wird. Das Steuerventil für einen Kompressor
mit variabler Verdrängung ermöglicht die Steuerung
zum Ändern des Drucks in dem Kurbelgehäuse.
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Allgemein
führt ein solches Steuerventil für einen Kompressor
mit variabler Verdrängung einen Teil des Kältemittels
unter Abgabedruck Pd, wie aus der Abgabekammer abgegeben, in das
gasdicht ausgebildete Kurbelgehäuse ein, und steuert es
den Druck Pc in dem Kur belgehäuse durch eine Steuerung
der Menge des so eingeführten Kältemittels entsprechend
dem Ansaugdruck Ps in der Ansaugkammer, zum Beispiel. Das heißt,
das Steuerventil ermittelt den Ansaugdruck Ps, und steuert die Strömungsrate
des Kältemittels, das von der Abgabekammer in das Kurbelgehäuse
eingeführt wird, so, dass der Ansaugdruck Ps auf einem
konstanten Niveau gehalten wird (siehe zum Beispiel Patentliteratur
1).
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Diesbezüglich
ist das Steuerventil für einen Kompressor mit variabler
Verdrängung mit einer Druckermittlungssektion ausgestattet,
die den Ansaugdruck Ps abgreift, und einer Ventilsektion, die bewirkt, dass
eine von der Abgabekammer zu dem Kurbelgehäuse führende
Passage entsprechend des durch die druckfühlende Sektion
ermittelten Ansaugdrucks Ps öffnet und schließt.
Weiterhin ist das Steuerventil für einen Kompressor mit
variabler Verdrängung mit einem Magneten ausgestattet,
welcher eine Konfiguration von Einstellungen der druckermittelnden
Sektion durch externen elektrischen Strom ermöglicht, derart,
dass sich ein Wert des Ansaugdrucks Ps frei extern einstellen lässt,
der am Beginn der Operation mit Variabler Verdrängung erhalten
werden soll.
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3 ist
eine Teilquerschnittsansicht und zeigt ein Beispiel der Anordnung
eines konventionellen Steuerventils für einen Kompressor
mit variabler Verdrängung. Die 4(A) und 4(B) sind vergrößerte
Ansichten einer Sektion B in 3. 4(A) zeigt einen Zustand mit geschlossenem
Ventil, und 4(B) zeigt einen Zustand
mit offenem Ventil.
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Wie
in 3 gezeigt, umfasst das Steuerventil für
einen Kompressor mit variabler Verdrängung eine Ventilhaupteinheit
und einen Magneten, der über eine druckermittelnde Sektion
mit der Ventilhaupteinheit verbunden ist.
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Die
Ventilhaupteinheit besitzt einen Körper 101, der
an einem Ende mit einem Anschluss 102 ausgebildet ist,
welcher mit einem Kurbelgehäuse kommuniziert. An einer
Seite ist ein Anschluss 103 ausgebildet, der mit einer
Abgabekammer kommuniziert. Ferner ist dort ein Anschluss 104 vorgesehen, der
mit einer Ansaugkammer kommuniziert. Die Anschlüsse sind
ausgehend vom Anschluss 102 in dieser Reihenfolge angeordnet.
Der Anschluss 102 und der Anschluss 103 kommunizieren
miteinander über eine Ventilöffnung 105,
die entlang der Achse des Körpers 101 ausgebildet
ist. Der Körper 101 enthält einen damit
integral ausgebildeten Ventilsitz 106 an einem Ende der
Ventilöffnung 105, das zum Anschluss 102 weist.
Weiterhin ist in dem Körper 101 eine Führungsbohrung 107 axial
auf eine Weise angeordnet, dass sie der Ventilöffnung 105 gegenüberliegt.
Ein Schaft 109 mit einem an einem Ende davon angeformten
Ventilelement 108 ist in die Führungsbohrung 107 verschiebbar eingesetzt.
Das andere Ende des Schafts 109 wird durch einen Plunger 110 des
Magneten gehalten.
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Das
Ventilelement 108 wird mit dem Ventilsitz 106 von
der Seite des Anschlusses 102 in Kontakt oder außer
Kontakt gebracht, um den Anschluss 102 zu öffnen
oder zu schließen. Vom Anschluss 103 eingeführter
Abgabedruck Pd wird beim Durchgehen durch die Ventilsektion einer
Dekompressionssteuerung unterworfen, um den Kurbelgehäusedruck
Pc zu erzeugen, der über den Anschluss 102 in
das Kurbelgehäuse eingeführt wird.
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Ein
Durchmesser eines Verbindungsabschnittes zwischen dem Ventilelement 108 und
dem Schaft 109 ist reduziert, um eine Kältemittelpassage sicherzustellen,
in welche von der Abgabekammer Abgabedruck Pd eingeführt
wird. Der Schaft 109 besitzt einen Außendurchmesser,
der im wesentlichen gleich einem Innendurchmesser der Ventilöffnung 105 eingestellt
ist, so dass der druckaufnehmende Bereich des Ventilelements 108 im
wesentlichen gleich groß ist wie ein druckaufnehmender
Bereich des Schafts 109. Mit dieser Konfiguration wird
die Kraft des Abgabedrucks Pd, die auf das Ventilelement 108 in 3 in
einer Aufwärtsrichtung einwirkt, durch die Kraft des Abgabedrucks
Pd ausgeglichen, die auf den Schaft 109 in einer Richtung
nach unten einwirkt, so dass die Steuerung der Ventilhaupteinheit
von dem Einfluss des auf einem hohen Druckniveau liegenden Abgabedrucks
Pd frei ist. Das andere Ende des Schafts 109 ist in einer
Druckkammer exponiert, in welche von dem Anschluss 104 der
Ansaugdruck Ps eingeführt wird. Ein Plunger 110,
der den Schaft 109 hält, ist ebenfalls dort angeordnet.
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Der
Plunger 110 des Magneten wird entsprechend dem Ansaugdruck
Ps angetrieben, den die druckermittelnde Sektion abgreift. Diese
antreibende Kraft wird über den Schaft 109 auf
das Ventilelement 108 übertragen. Das heißt,
das Steuerventil für einen Kompressor mit variabler Verdrängung
greift den Ansaugdruck Ps ab und steuert eine Strömungsrate
des Kältemittels unter dem Abgabedruck Pd, wie von der Abgabekammer
in das Kurbelgehäuse eingeführt, derart, dass
der Ansaugdruck Ps auf einem fixierten Niveau gehalten wird.
- Patentliteratur
1: ungeprüfte japanische
Patentpublikation Nr. 2005-214059 (8).
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Offenbarung der Erfindung
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Durch
die Erfindung zu lösendes Problem.
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Übrigens
wird in einem solchen Steuerventil für einen Kompressor
mit variabler Verdrängung eine Passung zwischen der Führungsbohrung 107 und dem
Schaft 109 klein gewählt, um zu verhindem, dass
von dem Anschluss 103 eingeführtes Abgabekältemittel
durch die Führungsbohrung 107 hindurchgeht, und
zu dem Anschluss 104 strömt, das heißt,
zu der druckermittelnden Sektion. Da jedoch der Abgabedruck höher
ist als der Ansaugdruck, geht dennoch Abgabekältemittel
durch, und leckt dieses sozusagen leicht entsprechend der Differenz
zwischen den zwei Drücken durch. Obwohl das Ausmaß dieser
Leckage des Abgabekältemittels nicht so groß ist,
dass es die Funktion des Kühlkreises beeinflusst, kann
dennoch Fremdmaterial (z. B. Aluminiumpulver, das bei der Operation
des Kühlkreises generiert wird, etc.), das in dem Abgabekältemittel
enthalten ist, in den Passungs-Spalt gelangen, so dass dieses Fremdmaterial einen
Widerstand gegen das Gleiten des Schafts erzeugt und eine gleichförmige
Bewegung des Schafts 109 unterbricht.
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Andererseits,
wie in 4(A) gezeigt, ist das oben
beschriebene Steuerventil so konfiguriert, dass beim Ventilschließen
der Schaft 109 entlang der inneren Gleiffläche
tiefer in die Führungsbohrung 107 hineingleitet.
Dies erfolgt auch deswegen, damit ein ausreichender Strom an Kältemittel
unter dem Abgabedruck Pd sichergestellt wird, und zwar durch anordnen
des Abschnitts 111 mit reduziertem Durchmesser als den
Verbindungsabschnitt zwischen dem Ventilelement 108 und
dem Schaft 109 in einem Bereich, der zwischen dem Anschluss 103 und
der Ventilöffnung 105 kommuniziert.
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Jedoch
trägt die Konfiguration, mit der der Schaft 109 dann
entlang der Gleitfläche tiefer in die Führungsbohrung 107 hineingleitet,
dazu bei, dass bewirkt wird, dass Fremdmaterial in dem Spalt der Passung
zwischen der Führungsbohrung 107 und dem Schaft 109 gefangen
wird. Das heißt, wie in 4(A) gezeigt,
und unter der Annahme, dass sich Fremdmaterial 120 in der
Nähe des Eingangs des Spalts ablagert, wenn das Ventil
geöffnet ist, wie in 4(B) gezeigt,
die gleitende Bewegung so agiert, dass das Fremdmaterial 120 dann
in dem Spalt gefangen wird. Kurz gesagt, tritt ein Phänomen
auf, bei welchem als Folge der Bewegung des Schafts 109 in Ventilöffnungsrichtung
(siehe dem Pfeil) das Fremdmaterial 120 relativ an einer
Seite gefangen wird, die dem Schaft 109 gegenüberliegt.
Insbesondere, wie in den 4(A) und 4(B) gezeigt, falls das Ende des Schafts 109 wie üblich
konisch ist, dann ist das Fremdmaterial 120 in der Lage,
sich gerade in der Nachbarschaft des Eingangs zu dem Spalt zu sammeln,
so dass als Folge ein solches Phänomen nachdrücklich
auftritt. Falls Fremdmaterial auf diese Weise in dem Spalt gefangen
ist, entsteht eine Möglichkeit, dass der Schaft 109 blockiert
wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf dieses Problem gemacht
worden. Es ist ein Gegenstand der Erfindung, ein Steuerventil für
einen Kompressor mit variabler Verdrängung anzugeben, das frei
ist von einer Behinderung der Operation einer Ventilsektion als
Folge des Vorliegens von Fremdmaterial.
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Mittel
zum Lösen des Problems.
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Um
das oben genannte Problem zu lösen gibt die vorliegende
Erfindung ein Steuerventil für einen Kompressor mit variabler
Verdrängung an, welches die Verdrängung des Kompressors
zur Abgabe von Kältemittel durch Steuern des Drucks in
einem Kurbelgehäuse des Kompressors verändert.
Das Steuerventil weist einen Körper auf, in welchem eine Kältemittelpassage
ausgebildet ist. Ein Ventilelement wird mit einem Ventilsitz in
Kontakt gebracht oder aus dem Kontakt damit gelöst, der
im Inneren des Körpers ausgebildet ist, um eine Strömungsrate
des Kältemittels einzustellen, wenn veranlasst wird, dass
ein Teil des Kältemittels von dem Kompressor zum Strömen
in das Kurbelgehäuse gebracht wird. Ein Schaft ist verschiebbar
in eine Führungsbohrung eingesetzt, die in dem Körper
ausgebildet ist, um darin entlang deren Achse abgestützt
zu sein. Der Schaft stützt das Ventilelement an einem Ende über
einen Abschnitt mit reduziertem Durchmesser und ist so konfiguriert, dass
bei geschlossenem Ventil ein Schaft-Ende aus einem offenen Ende
der Führungsbohrung vorsteht. Ein Magnet mit einem Kern
ist an dem Körper fixiert. Zum Übertragen einer
Antriebskraft auf das Ventilelement über den Schaft ist
ein Plunger vorgesehen. Ferner ist eine elektromagnetische Spule
vorgesehen, welche bei Bestromung einen magnetischen Kreis bildet,
der den Plunger und den Kern enthält..
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In
dem Steuerventil für einen Kompressor mit variabler Verdrängung
ist, wenn sich das Ventil in einem geschlossenen Zustand befindet,
ein Ende des Schafts nicht in der Führungsbohrung versenkt,
sondern steht dieses Ende nach wie vor über das offene Führungsbohrungsende
vor. Weiterhin, und wenn das Steuerventil geöffnet ist,
bewegt sich dieses eine Ende des Schaftes in einer Richtung, in
welcher dieses eine Ende des Schafts noch weiter aus der Führungsbohrung
heraustritt. Mit dieser Anordnung operiert der Schaft in einer Richtung
zum Entfernen des Fremdmaterials, wenn das Steuerventil geöffnet
wird, sogar dann, wenn sich Fremdmaterial während des geschlossenen
Ventilzustandes an dem offenen Ende der Führungsbohrung
sammeln konnte. Als Resultat wird das Einklemmen des Fremdmaterials zwischen
dem Schaft und der Führungsbohrung verhindert oder unterdrückt.
Weiterhin ist zwischen dem einen Ende des Schaftes und dem Ventilelement
der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser vorgesehen, so dass die
Strömung des Kältemittels nicht unterbrochen wird.
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Steuerventil für einen
Kompressor mit variabler Verdrängung ist so konfiguriert,
dass ein Ende eines Schafts so konfiguriert ist, dass dieses eine
Ende aus dem offenen Ende einer Führungsbohrung vorsteht,
wenn das Steuerventil geschlossen ist, und sich beim Öffnen des
Ventils in einer derartigen Richtung bewegt, dass dadurch Fremdmaterial
entfernt wird. Als Resultat ermöglicht es diese Konfiguration,
zu verhindern oder zu unterdrücken, dass die Operation
der Ventilsektion durch die Existenz des Fremdmaterials behindert wird.
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich deutlich
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese in
Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen genommen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung eines Steuerventils für
einen Kompressor mit variabler Verdrängung, entsprechend
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine vergrößerte
Ansicht einer Sektion A in 1.
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3 ist
eine Teilquerschnittsansicht, die ein Beispiel der Anordnung eines
konventionellen Steuerventils für einen Kompressor mit
variabler Verdrängung zeigt.
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4 ist eine vergrößerte
Ansicht einer Sektion B in 3.
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Bester Modus zum Ausführen der
Erfindung:
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Nachfolgend
wird unter Bezug zu den Zeichnungen eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
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1 ist
eine Querschnittsansicht der Anordnung eines Steuerventils für
einen Kompressor mit variabler Verdrängung entsprechend
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es ist
anzumerken, dass Ausdrücke wie „obere", „aufwärts", „untere", „abwärts",
und der gleichen zum besseren Verständnis der nachfolgenden
Beschreibung verwendet werden, unter Bezug auf einen Zustand, der in
der jeweiligen Figur gezeigt ist.
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Dieses
Steuerventil für einen Kompressor mit variabler Verdrängung
umfasst eine Ventilhaupteinheit 1, die eine Kältemittelströmungspassage öffnet
und schließt, um zu bewirken, dass ein Teil abgegebenen
Kältemittels eines Kompressors mit variabler Verdrängung,
der nicht gezeigt ist, in ein Kurbelgehäuse des Kompressors
strömt. Ferner umfasst das Steuerventil einen Magneten 2 zum
Einstellen eines Ventilöffnungsausmaßes der Ventilhaupteinheit, um
dadurch die Strömungsrate des Kältemittels zu steuern,
das durch eine Ventilsektion des Steuerventils hindurchgeht. Die
Ventilhaupteinheit 1 und der Magnet 2 sind in
einer einstückigen Einheit zusammengesetzt. Ein Griff 3,
der zum Bestromen daran angeordnete Verbindungsanschlüsse
aufweist, ist an dem unteren Ende des Magneten 2 vorgesehen.
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Die
Ventilhaupteinheit 1 umfasst einen Körper 11,
der eine Seite besitzt, die mit einem Anschluss 12 ausgebildet
ist, der mit einer Abgabekammer des Kompressors mit variabler Verdrängung kommuniziert,
um Abgabedruck Pd zu empfangen. Ein Sieb 13 ist so vorgesehen,
dass es den Anschluss 12 umgibt. Der Anschluss 12 kommuniziert intern
mit einem Anschluss 14, der sich in einem oberen Ende des
Körpers 11 öffnet. Der Anschluss 14 kommuniziert
mit dem Kurbelgehäuse des Kompressors mit variabler Verdrängung,
um in das Kurbelgehäuse gesteuerten Druck (Kurbelgehäusedruck)
Pc einzuführen.
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In
einer zwischen dem Anschluss 12 und dem Anschluss 14 kommunizierenden
Kältemittelpassage ist integral mit dem Körper 11 ein
Ventilsitz 15 ausgebildet. Ein Ventilelement 16 ist
so vorgesehen, dass es an einer Seite, an der der Kurbelgehäusedruck
Pc abgeleitet wird, mit dem Ventilsitz 15 in oder außer
Kontakt gebracht werden kann. Das Ventilelement 16 ist
integral mit einem Schaft 19 über einen Abschnitt 18 mit
reduziertem Durchmesser ausgebildet, der durch eine Ventilöffnung 17 eingesetzt ist.
Der Schaft 19 ist in eine Führungsbohrung 20 eingesetzt,
die gegenüberliegend zu der Ventilöffnung 17 axial
in dem Körper 11 ausgebildet ist. Der Schaft 19 wird
darin so gehalten, dass er axial vorwärts und rückwärts
bewegbar ist. Abgabedruck Pd von der Abgabekammer wird in die Kältemittelpassage
dort eingeführt, wo der Abschnitt 18 mit reduziertem
Durchmesser angeordnet ist. Ein Außendurchmesser des Schafts 19 ist
annähernd gleich einem Innendurchmesser der Ventilöffnung 17 eingestellt,
so dass ein druckaufnehmender Bereich des Ventilelements 16 annähernd
gleich mit einem druckaufnehmenden Bereich des Schafts 19 ist.
Mit dieser Konfiguration ist die Kraft des Abgabedrucks Pd, die
auf das Ventilelement 16 in einer Aufwärtsrichtung
einwirkt im wesentlichen ausgeglichen durch die Kraft des Abgabedrucks
Pd, der auf den Schaft 19 in einer Richtung nach unten
einwirkt. Dies macht es für die Steuerung der Ventilsektion
schwierig, durch den Abgabedruck Pd bei hohem Druck beeinflusst
zu werden.
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Weiterhin
ist ein axialer Zwischenteil des Schafts 19 mit abgestuften
Abschnitten ausgebildet, um einen größeren Spalt
zwischen der Führungsbohrung 20 und dem Schaft 19 zu
bilden, als ein Passungsspalt zwischen den ineinander gleitenden
Sektionen. Das heißt, der Schaft 19 umfasst einen
ersten Gleitbereich 21 und einen zweiten Gleitbereich 22, welche
jeweils in der Nachbarschaft voneinander abgewandten offenen Enden
der Führungsbohrung 20 gleiten, und einen Abschnitt 23 mit
reduziertem Durchmesser zwischen dem ersten Gleitbereich 21 und
dem zweiten Gleitbereich 22, wobei der Abschnitt 23 im
Durchmesser bis zu einer vorbestimmten Tiefe reduziert ist, um die
abgestuften Abschnitte zu bilden. Dies ist eine Konfiguration einer
Gegenmaßnahme gegen das Festbeißen von Fremdmaterial,
wobei hierfür nachfolgend eine detaillierte Beschreibung
gegeben wird.
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Das
Ventilelement 16 wird durch eine Feder 24 in einer
Ventilschließrichtung beaufschlagt. Eine Last der Feder 24 wird
durch eine Einstellschraube 25 eingestellt, die in den
Anschluss 14 eingeschraubt ist.
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Ferner
besitzt der Körper 11 einen Anschluss 26,
der in einem unteren Bereich des Körpers 11 ausgebildet
ist zur Kommunikation mit der Ansaugkammer des Kompressors mit variabler
Verdrängung, und um den Ansaugdruck Ps zu empfangen.
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Ein
unteres Ende des Körpers 11 ist an einem Körper 30 aus
magnetischem Material als eine Komponente des Magneten 2 durch
eine Presseinpassung fixiert. Ein zweiter Plunger 32 als
ein Plunger von unterteilten Plungern des Magneten 2 ist
in dem Körper 30 angeordnet. Ein unteres Ende
des Schafts 19 ist in einer Vertiefung 33 aufgenommen, die
in einem zentralen Teil einer oberen Fläche des Plungers 32 ausgebildet
ist und einen vorbestimmten Leerlaufraum bildet. Eine zwischen der
Vertiefung 33 und einer Außenseite kommunizierende
Kommunikationsöffnung 34 ist durch eine Seite
des zweiten Plungers 32 geformt. Der zweite Plunger 32 ist
so geformt, dass er einen T-förmigen Querschnitt hat. Eine untere
Fläche eines Flansches 35 des Plungers 32 liegt
einer oberen Fläche des Körpers 30 gegenüber. Mit
dieser Anordnung wird, beim Start der Bestromung des Magneten 2,
in der axialen Richtung zwischen den gegenüberliegenden
Flächen des Flansches 35 und des Körpers 30 eine
Attraktionskraft generiert, um dadurch dem Ventilelement 16 beim
raschen Bewegen in Ventilschließrichtung zu assistieren.
Der zweite Plunger 32 wird nach oben durch eine Feder 36 beaufschlagt,
die zwischen einem abgestuften Abschnitt, der im Inneren des Körpers 30 geformt
ist, und dem Plunger 32 angeordnet ist. Die Feder 33 besitzt
eine größere Federkraft als die der Feder 24,
die das Ventilelement 16 in der Ventilschließrichtung
beaufschlagt.
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Eine
einen Polyimidfilm oder in einer geschichteten Struktur eine Vielzahl
Polyimidfilme umfassende Membrane 37 und die verbleibenden
Komponenten des Magneten 2 sind unterhalb des zweiten Plungers 32 angeordnet.
Das heißt, es liegt unterhalb des zweiten Plungers 32 eine
Einrichtung mit einer einen Boden aufweisenden Hülse 38 vor,
die einen Vakuumbehälter bildet, in welchem ein erster
Plunger 39 als der andere Plunger der unterteilten Plunger des
Magneten 2, ein Kern 40 und eine Feder 50 untergebracht
sind, wobei die Membrane 37 eine Öffnung der mit
dem Boden versehenen Hülse 38 versiegelt. Eine
Magnetspule 42 und ein Gehäuse 43 aus
einem magnetischen Material zum Ausbilden eines Joches zum Formen
eines Magnetkreises sind außerhalb der mit dem Boden versehenen
Hülse 38 angeordnet.
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Die
mit dem Boden versehene Hülse 38 hat zylindrische
Gestalt mit einem Boden und umfasst einen Flanschabschnitt, der
sich vom oberen Ende radial erstreckt. Die Hülse 38 ist
gebildet durch Verschweißen eines Oberhälften-Teils 44,
der aus nicht magnetischem Material zusammengesetzt ist, und eines
Unterhälften-Teils 45, der aus magnetischem Material
zusammengesetzt ist. In der mit dem Boden versehenen Hülse 38 ist
der Kern 40 in dem Unterhälften-Teil 45 durch
Presseinpassung fixiert. Der erste Plunger 39 ist in dem
Oberhälften-Teil 44 so angeordnet, dass er axial
rückwärts und vorwärts bewegbar ist.
Der erste Plunger 39 ist an einem Ende eines Schafts 46 durch
Presseinpassen fixiert, der sich im Zentrum des Kerns 40 axial
erstreckt. Das andere Ende des Schafts 46 wird durch ein
Lager 47 gehalten, das in dem Kern 40 verschiebbar
angeordnet ist. In einem Zwischenabschnitt des Schafts 46 ist ein
Anschlagring 48 eingepasst. Ein Federschuh 49 ist
so angeordnet, dass durch den Anschlagring 48 an einer
Bewegung nach oben gehindert wird, wie in 1 zu sehen
ist. Zwischen dem Federschuh 49 und dem Lager 47 ist
eine Feder 50 angeordnet. Der erste Plunger 39 wird
durch die Feder 50 über den Schaft 46 in
einer Richtung weg von dem Kern 40 beaufschlagt. Es ist
anzumerken, dass die Feder 50 in der Lage ist, ihre Last
zu verändern, und zwar durch externes Einstellen der axialen
Position des Lagers 47. Spezifisch wird dann, wenn das
Steuerventil zusammengebaut und finale Einstellungen gemacht werden,
der Boden der mit dem Boden versehenen Hülse 38 durch
Pressen einwärts deformiert, wodurch die Position des Lagers 47,
die axial an dem Boden anliegt, geändert wird, um die Last
der Feder 50 einzustellen. Dies legt einen Einstellwert
des Steuerventils fest.
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Als
nächstes wird eine Beschreibung einer Struktur zum Verhindern
des Festbeißens von Fremdmaterial angegeben. Die 2(A) und 2(B) sind
vergrößerte Ansichten zu 1. 2(A) zeigt einen geschlossenen Ventilzustand,
und die 2(B) zeigt einen offenen Ventilzustand.
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Wie
in 2(A) gezeigt, ist der Schaft 19 verschiebbar
in die Führungsbohrung 20 eingesetzt und entlang
deren Achse abgestützt. Der Abschnitt 18 mit reduziertem
Durchmesser ist von dem zentralen Teil einer oberen Fläche
des ersten Gleitbereichs 21 des Schaftes 19 verlängert.
Der obere Endrand des ersten Gleitbereichs 21 ist mit einem
verjüngten Abschnitt 21a ausgebildet, dessen Durchmesser
sich in Richtung zu der oberen Endfläche des ersten Gleitbereichs 21 vermindert.
Insbesondere, ist das Steuerventil so konfiguriert, dass in dem
in 2(A) gezeigten geschlossenen Ventilzustand
das obere Ende des ersten Gleitbereiches 21 aus dem offenen Ende
der Führungsbohrung 20 vorsteht. Es ist zu dem
illustrierten Beispiel anzumerken, dass zum bequemeren Einbau des
Schafts 19 in die Führungsbohrung 20 die Öffnung
der Führungsbohrung 20 mit einem Abschnitt 51 mit
vergrößertem Durchmesser ausgebildet sein kann,
so dass letztendlich das offene Ende der Führungsbohrung 20 ein
extremes Ende des Abschnitts 51 mit vergrößertem
Durchmesser ist. Deshalb, und um dies genauer auszudrücken,
steht, wie illustriert, zumindest der Basisbereich des verjüngten
Abschnitts 21a des ersten Gleitbereichs 21 über
das offene Ende der Führungsbohrung 20 über eine
Länge L vor. Es könnte jedoch auch eine Konfiguration
verwendet werden, in welcher die Führungsbohrung 20 nicht
mit dem Abschnitt 51 mit vergrößertem
Durchmesser versehen ist. In diesem Fall stünde der verjüngte
Abschnitt 21a zu dem Ventilelement 16 in Bezug
auf das offene Ende der Führungsbohrung 20 vor.
Es könnte auch eine Konfiguration eingesetzt werden, bei
welcher an dem ersten Gleitbereich 21 der verjüngte
Abschnitt 21a nicht vorgesehen ist. In diesem Fall steht
das stumpfe Ende des ersten Gleitbereiches 21 gegenüber
dem offenen Ende der Führungsbohrung 20 vor.
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Falls
in einer solchen Konfiguration Fremdmaterial, wie Aluminiumpulver,
das in dem Kühlkreis zirkuliert, durch das Sieb 13 hindurchgeht,
um von dem Anschluss 12 eingeführt zu werden,
dann ist das Fremdmaterial gerade dabei, zusammen mit dem Abgabekältemittel
in den ersten Gleitbereich 21 zu strömen, und
zwar als Folge des Differentialdrucks zwischen dem Abgabedruck Pd
und dem Ansaugdruck Ps. Zu dieser Zeit sammelt sich Fremdmaterial 61,
dessen Abmessungen größer sind als der Spalt der
Passung zwischen dem ersten Gleitbereich 21 und der Führungsbohrung 20 in
der Nähe des Öffnungsendes der Führungsbohrung 20,
wie in 2(A) gezeigt.
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Wenn
dann die Ventilsektion öffnet, wie in 2(B) durch
einen Pfeil angedeutet, und da dann der erste Gleitbereich (21)
einen Hub nach oben ausführt, wird das Fremdmaterial 61 in
der Nähe der Öffnung der Führungsbohrung 20 nach
außen geschoben, und geht dieses dann durch die Ventilöffnung 17 durch,
zusammen mit Abgabekältemittel, das von dem Anschluss 12 eingeführt
wird, um auf diese Weise nach stromab weggetragen zu werden. Jedoch gibt
es eine Möglichkeit, dass Fremdmaterial 62, das kleiner
ist als der Spalt der Passung zwischen dem ersten Gleitbereich 21 und
der Führungsbohrung 20 von der Seite des ersten
Gleitbereiches 21 eintreten kann. Jedoch bleibt dieses
Fremdmaterial 62 an dem gestuften Abschnitt hängen,
der durch den Abschnitt 23 mit reduziertem Durchmesser
gebildet wird, oder geht dieses nach stromab auch durch den zweiten Gleitbereich 22 durch,
um dann nach außen aus der Führungsbohrung 20 abgegeben
zu werden. Es gibt deshalb keine Möglichkeit, dass der
Schaft 19 als Folge von Fremdmaterial blockiert wird, das
zwischen dem Schaft 19 und der Führungsbohrung 20 gefangen
wird.
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Der
Grund, warum bei der vorliegenden Ausführungsform kein
Festbeißen von Fremdmaterial auftritt, ist vermutlich der,
dass die Anordnung der vorliegenden Ausführungsform verschieden
ist von der Anordnung, die in 4 gezeigt
ist, in Bezug auf die Richtung des Festbeißens von Fremdmaterial.
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Spezifischer
wird in der Anordnung, die in 4 gezeigt
ist, der Spalt zwischen der sich verjüngenden Fläche
des extremen Endes des Schafts 109 und der Führungsbohrung 107 zur
Innenseite der Führungsbohrung 107 kleiner. Sogar
in der Anordnung, wenn der Schaft 109 beim Ventilöffnen
einen Hub nach oben ausführt, versucht der Schaft 109, das
Fremdmaterial 120 nach außen zu schieben. Wenn
dann jedoch das Fremdmaterial 120 die Tendenz zeigt, als
Folge von Reibung in der Führungsbohrung 107 dort
zu verbleiben, dann setzt der Schaft 109 seine Hubbewegung
fort, während er über das Fremdmaterial gleitet.
Deshalb, und wenn der Schaft 109 die weitere Hubbewegung
ausführt, wird die Region, in welcher das Fremdmaterial 120 zwischen
dem Schaft 109 und der Führungsbohrung 107 sandwichartig
eingeschlossen ist, sogar noch enger, was bewirkt, dass das Fremdmaterial
einwärts festgebissen wird. Im Gegensatz dazu ist in der
vorliegenden Ausführungsform, die in 2 gezeigt
ist, die verjüngte Fläche an dem Ende des Schafts 19 in
einer Position, in der sie über das offene Ende der Führungsbohrung 20 vorsteht.
Deshalb sammelt im geschlossenem Ventilzustand Fremdmaterial 61 so, dass
es an der Seitenfläche des Schafts 19 anhaf tet. Dies
verhindert, sogar wenn der Schaft 19 eine weitere Hubbewegung
in der Ventilöffnungsrichtung ausführt (siehe
den Pfeil), dass die Region, in welcher das Fremdmaterial 120 zwischen
dem Schaft 109 und der Führungsbohrung 107 sandwichartig
eingeschlossen ist, enger wird. In anderen Worten reibt das Fremdmaterial 61 an
dem Schaft 19, der sich dann weiter in Ausschieberichtung
bewegt. Deshalb tritt in der Anordnung, die in 2 gezeigt
ist, kein Festbeißen des Fremdmaterials 61 auf,
sondern das Fremdmaterial 61 wird aus der Führungsbohrung 20 entfernt.
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Als
nächstes wird die Operation des Steuerventils entsprechend
der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Wenn
der Magnet 2 nicht bestromt und der Ansaugdruck Ps hoch
ist, das heißt, eine Automobil-Klimaanlage nicht betrieben
wird, befindet sich das Steuerventil in einer Kondition für
minimale Abgabeverdrängung.
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Das
heißt, in diesem Fall, da der Ansaugdruck Ps hoch ist,
wird der an der Membrane 37 anliegende erste Plunger 39 gegen
die Last der Feder 50 nach unten verlagert und in Kontakt
mit dem Kern 40 gebracht. Da andererseits der zweite Plunger 32 in
einer Richtung weg von dem ersten Plunger 39 durch die
Feder 36 beaufschlagt wird, beaufschlagt der zweite Plunger 32 das
Ventilelement 16 über den Schaft 19 zu
einem voll geöffneten Zustand. Deshalb, und sogar dann,
wenn die rotierende Welle des Kompressors durch den Motor rotierend
angetrieben ist, wird der Kompressor mit der minimalen Verdrängung betrieben.
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Wenn
nun die Automobil-Klimaanlage gestartet wird, wird der magnetischen
Spule 42 des Magneten 2, wie in 1 gezeigt,
der maximale Steuerstrom zugeführt. Der erste Plunger 39 zieht
den zweiten Plunger 32 gegen die Beaufschlagungskraft der Feder 36 über
die Membrane 37 an. Der zweite Plunger 32 bewegt
sich nach unten, in dem er angezogen wird, um in Kontakt mit der
Membrane 37 gebracht zu werden. Mit dieser Operation wird
das Ventilelement 16 nach unten geschoben, um über
die Feder 24 auf den Ventilsitz 15 aufzusetzen,
was die Ventilsektion vollständig schließt. Da
die Passage von der Abgabekammer zum Kurbelgehäuse dann
blockiert ist, verstellt dies den Kompressor prompt zum Betrieb
mit maximaler Verdrängung.
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Wenn
der Kompressor fortsetzt, mit der maximalen Verdrängung
betrieben zu werden, und der Ansaugdruck Ps in der Ansaugkammer
niedrig genug wird, dann ermittelt die Membrane 37 den
verringerten Ansaugdruck Ps, so dass sie gerade dabei ist, nach
oben verlagert zu werden. Zu dieser Zeit, falls der der magnetischen
Spule 42 des Magneten 2 zugeführte Steuerstrom
auf einen Wert reduziert ist, der mit der voreingestellten Temperaturen
der Luftkonditionierung korrespondiert, bewegen sich der zweite Plunger 32 und
der erste Plunger 39 in einem Zustand, in welchem sie zueinander
gezogen sind, zusammen nach oben zu einer Position, an welcher der Ansaugdruck
Ps, die Lasten der Federn 24, 36 und 50,
und die Anzugskraft des Magneten 2 ausgeglichen sind. Durch
diese Operation wird das Ventilelement 16 durch den zweiten
Plunger 32 nach oben geschoben und von dem Ventilsitz 15 wegbewegt,
um auf den vorbestimmten Öffnungsgrad eingestellt zu sein.
Deshalb wird Kältemittel unter Abgabedruck Pd in das Kurbelgehäuse
eingeführt, während es jedoch in der Strömungsrate
gesteuert wird, die mit dem Öffnungsgrad korrespondiert,
wodurch der Kompressor zu einem Betrieb mit einer Verdrängung
verstellt wird, die mit dem Steuerstrom korrespondiert.
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Falls
der der magnetischen Spule 42 des Magneten 2 zugeführte
Steuerstrom auf einem konstanten Niveau gehalten wird, ermittelt
die Membrane 37 zum Steuern der Ventilöffnung
den Ansaugdruck Ps. Falls beispielsweise die Kühllast zunimmt, um
den Ansaugdruck Ps zu erhöhen, wird das Ventilelement 16 zusammen
mit dem Schaft 19 nach unten verlagert, und auch mit dem
zweiten Plunger 32, der Membrane 37, und dem ersten
Plunger 39, um den Ventilöffnungsgrad zu verringem,
so dass der Kompressor mit variabler Verdrängung so betrieben wird,
dass er seine Verdrängung erhöht. Umgekehrt, falls
die Kühllast abnimmt, um den Ansaugdruck Ps zu verringern,
wird das Ventilelement 16 nach oben verlagert, um den Ventilöffnungsgrad
zu vergrößem, so dass der Kompressor mit variabler
Verdrängung so betrieben wird, dass er seine Verdrängung
reduziert. Auf diese Weise steuert das Steuerventil die Abgabeverdrängung
des Kompressors mit variabler Verdrängung derart, dass
der Ansaugdruck Ps einem Wert gleich wird, der durch den Magneten 2 eingestellt
ist. Wie oben beschrieben, ist in dem Steuerventil für
einen Kompressor mit variabler Verdrängung, entsprechend
der vorliegenden Ausführungsform ein Ende des Schafts 19 nicht
in der Führungsbohrung 20 versenkt, wenn das Steuerventil
geschlossen ist, sondern steht dieses über das offene Ende
der Führungsbohrung 20 vor. Sobald das Steuerventil
geöffnet ist, bewegt sich ein Ende des Schafts 19 in
der Richtung, in welcher es sogar noch weiter aus der Führungsbohrung 20 vorsteht.
Deshalb, sogar dann, falls sich Fremdmaterial 61 an dem offenen
Ende der Führungsbohrung 20 sammeln sollte, wenn
das Steuerventil in dem geschlossenen Zustand ist, bewegt sich der
Schaft 19, sobald das Steuerventil geöffnet wird,
in der Richtung, in der das Fremdmaterial 61 entfernt oder
mitgenommen wird. Als Resultat wird das Fremdmaterial 61 daran
gehindert oder unterdrückt, in dem Spalt zwischen dem Schaft 19 und
der Führungsbohrung 20 gefangen zu werden. Dies
ermöglicht es, zu verhindern oder zu unterdrücken,
dass die Operation der Ventilsektion durch die Existenz des Fremdmaterials 61 behindert wird.
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Da
weiterhin der Abschnitt 18 mit dem reduzierten Durchmesser
zwischen einem Ende des Schafts 19 und dem Ventilelement 16 angeordnet
ist, wird der Strom des Abgabekältemittels nicht unterbrochen,
wenn das Steuerventil offen ist.
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Zudem
ist zwischen dem Schaft 19 und der Führungsbohrung 20 durch
Ausbilden des Abschnitts 23 mit reduziertem Durchmesser
in dem Schaft 19 der abgestufte Abschnitt vorgesehen. Dieser
reduziert die Länge des Gleitbereiches zwischen dem Schaft 19 und
der Führungsbohrung 20. Deshalb, und sogar falls
kleines Fremdmaterial zwischen dem Schaft 19 und der Führungsbohrung 20 zusammen mit
dem Abgabekältemittel gefangen worden sein sollte, dann
geht das kleine Fremdmaterial an dem ersten Gleitbereich 21 stromauf
vorbei, um an dem abgestuften Abschnitt zu verweilen, oder wird
dieses sogar nach außen aus der Führungsbohrung 20 abgegeben,
nachdem es an dem zweiten Gleitbereich 22 vorbei weiter
nach stromab durchgegangen ist. Dies ermöglicht es, eine
gleichmäßige Operation des Schafts 19 aufrechtzuerhalten.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung unter Bezug auf eine beispielsweise Ausführungsform
beschrieben worden ist, ist anzumerken, dass die Erfindung nicht
auf das offenbarte beispielsweise Ausführungsbeispiel beschränkt
ist. Es ist weiterhin anzumerken, dass daran unterschiedliche Abänderungen und
Modifikationen ausgeführt werden können, ohne aus
dem Sinngehalt und Schutzumfang der Erfindung herauszufallen. Beispielsweise,
obwohl das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ein Beispiel zeigt,
bei welchem der abgestufte Abschnitt an der Seite des Schafts 19 vorgesehen
ist, könnte abändernd der abgestufte Abschnitt
an der Seite der Führungsbohrung 20 vorgesehen
sein, oder könnte ein abgestufter Abschnitt sogar an beiden
Seiten vorgesehen sein. Weiterhin, obwohl die oben beschriebene
Ausführung die Anordnung zeigt, bei der die Membrane als
das druckermittelnde Glied verwendet ist, könnte an deren
Stelle ein Balg oder könnten andere druckermittelnde Glieder
verwendet werden.
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Die
obige Beschreibung zeigt ein Prinzipal der vorliegenden Erfindung.
Es ist weiterhin anzumerken, für Fachleute auf diesem Gebiet,
dass die vorstehenden Beispiele die bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind, und dass daran unterschiedliche
Abänderungen und Modifikationen ausgeführt werden
können. Der Schutzumfang der nach folgenden Patentansprüche
ist mit der breitesten Interpretation auszulegen, um auch alle Modifikationen, äquivalente
Strukturen und Funktionen mit zu umfassen.
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Zusammenfassung
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Um
ein Steuerventil für einen Kompressor mit variabler Verdrängung
frei von einer Behinderung im Betrieb einer Ventilsektion durch
die Existenz von Fremdmaterial zu machen, ist in dem Steuerventil
für einen Kompressor mit variabler Verdrängung,
wenn sich das Ventil in einem geschlossenen Zustand befindet, ein
Ende eines Schafts (19) nicht in einer Führungsbohrung
(20) versenkt, sondern steht dieses Ende von dem offenen
Ende der Führungsbohrung vor. Wenn weiterhin das Steuerventil
geöffnet ist, bewegt sich das eine Ende des Schafts (19)
in einer Richtung, in welcher das eine Ende des Schafts (19) noch
weiter gegenüber der Führungsbohrung (20) vorstehen
wird. Mit dieser Anordnung, und sogar falls Fremdmaterial (61)
an dem offenen Ende der Führungsbohrung (20) in
dem geschlossenen Ventilzustand gesammelt worden sein sollte, operiert
der Schaft (19), wenn das Ventil geöffnet wird,
in einer Richtung, in welcher er das Fremdmaterial (61)
entfernt. Als ein Resultat wird das Festbeißen des Fremdmaterials
(61) zwischen dem Schaft (19) und der Führungsbohrung
(20) verhindert oder unterdrückt. Dies ermöglicht
es, zu verhindern oder zu unterdrücken, dass die Operation
einer Ventilsektion durch die Existenz von Fremdmaterial behindert
wird.
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- 1
- Ventilhaupteinheit
- 2
- Magnet
- 11
- Körper
- 15
- Ventilsitz
- 16
- Ventilelement
- 17
- Ventilöffnung
- 18
- Abschnitt
mit reduziertem Durchmesser
- 19
- Schaft
- 20
- Führungsbohrung
- 21
- erster
Gleitbereich
- 22
- zweiter
Gleitbereich
- 23
- Abschnitt
mit reduziertem Durchmesser
- 31
- Plunger
- 37
- Membrane
- 40
- Kern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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