JP2007046786A

JP2007046786A - 制御弁及び制御弁を作製する方法

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Publication number: JP2007046786A
Application number: JP2006214822A
Authority: JP
Inventors: Jens Hoppe; ホッペイェンス; Andreas Roehr; レーアアンドレアス
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2007-02-22
Also published as: US20070056540A1; DE102005037480A1; EP1752691B1; DE502006001806D1; EP1752691A1

Abstract

【課題】内燃機関のカムシャフト調整器への圧力手段の負荷を制御するための制御弁であって、弁ケーシング７２とばねエレメント圧縮ばね７６の負荷下に軸線方向に摺動可能な制御ピストン７１と圧力手段接続部Ｐとタンク接続部Ｔと２つの作業接続部Ａ，Ｂとが設けられており、制御ピストンの軸線方向の１つの位置では第１の作業接続部Ａがタンク接続部Ｔ２に、かつ第２の作業接続部Ｂが圧力手段接続部Ｐに接続可能であり、制御ピストン７１の軸線方向の別の位置では第２の作業接続部Ｂがタンク接続部Ｔ１に、かつ第１の作業接続部Ａが圧力手段接続部Ｐに接続可能な制御弁の機能をさらに保証するか、又は改良して、制御弁の作製を簡易化する。
【解決手段】ばねエレメント（圧縮ばね７６）の、制御ピストン７１に向かい合った脚部７８が、ケーシングインサート７９で支持されるようにした。
【選択図】図７

Description

本発明は、特に請求項１の上位概念部に記載の、内燃機関のカムシャフト調整器への圧力手段の負荷を制御するための制御弁に関する。さらに本発明は、特に請求項１０の上位概念部に記載の、制御弁を作製する方法に関する。

出願人の未公開のドイツ連邦共和国特許出願第１０２００４０３６０９６．０号明細書により、内燃機関のカムシャフト調整器への圧力手段の負荷を制御するための制御弁が公知である。この明細書では、弁ケーシングの止まり孔内で制御ピストンが軸線方向に摺動可能であり、この場合に制御ピストンの摺動によりばねエレメントの負荷が変更される。このばねエレメントは一方の脚部により制御ピストンの端面で支持され、かつ向かい合った脚部により弁ケーシングの止まり孔の底部で支持される。制御弁は圧力手段接続部、２つのタンク接続部及び２つの作業接続部を有しており、これらの作業接続部は、液圧式のカムシャフト調整器の逆向きに作用する作業チャンバに対応配置されている。制御ピストンの軸線方向の所定の位置では、制御弁内で第１の作業接続部がタンク接続部に接続されており、かつ第２の作業接続部が圧力手段接続部に接続されており、これにより、カムシャフト調整器の調整運動をもたらすことができる。この調整運動時には、第２の作業接続部に対応配置された作業室が容積を拡大する。制御ピストンの別の軸線方向の位置では、第２の作業接続部がタンク接続部に接続されており、第１の作業接続部が圧力手段接続部に接続されており、これにより、調整運動をもたらすことができる。この調整運動時には、第１の作業接続部に対応配置された作業チャンバが容量を拡大する。
ドイツ連邦共和国特許第１０２００４０３６０９６．０号明細書

本発明の根底にある課題は、冒頭で述べた制御弁の機能をさらに保証するか、又は改良して、制御弁の作製を簡易化することである。

本発明によれば、この課題は、独立した特許請求項１の特徴部に対応した制御弁により解決される。本発明による制御弁の有利な構成が、従属的な特許請求項２〜特許請求項９までの特徴部に対応して生じる。本発明の根底にある課題の別の解決手段が、独立した特許請求項１０による方法により付与されている。本発明による方法の構成が、従属的な特許請求項１１〜特許請求項１３までか生じる。

本発明の根底には、制御ピストンを収容するための止まり孔を備えた弁ケーシングの作製が最適可能性を有しているという認識がある。従来技術に対応した止まり孔の底部の位置の不正確な作製が、場合によっては制御弁の機能、例えばばねエレメントの脚部、制御ピストンの最終位置及び／又は液圧比に影響を及ぼす。それ故、高い精度を有する止まり孔の作製を要請する必要がある。付加的に、止まり孔の底部が、接続部、例えばタンク接続部を形成する付加的な開口を有していることが必要であり得る。この開口の作製のためには別の孔を弁ケーシング内の止まり孔の底部の領域内に設ける必要がある。この場合には、止まり孔を有する構成の場合には一方側のみが完全に開放されている弁ケーシングの内部では、不純物及びばりが入念に阻止される必要がある。なぜならば、これらの不純物及びばりは制御弁の運転中に機械的な損傷、制御弁又は制御弁に液圧により接続された構成部分の故障にまでつながる高められた摩耗をもたらす恐れがあるからである。さらに止まり孔の作製は、特別な工具、特にリーマの使用を必要にする。このリーマは、止まり孔の底部の領域内に付加的な自由路を必要にする。このことにより、場合によっては制御弁の高められた構成長さが必要とされている。

さらに工具の端面の形状により、止まり孔の達成可能な底部の形状が規定されており、これにより、止まり孔の底部内への別の機能の組込が、状況によっては極めて難しい可能性がある。例えば止まり孔の底部により制御ピストンの調整運動の制限を行うことができない。しかしながら、制御ピストンの調整運動のこのような制限は極めて有意義である。なぜならば、例えば制御ピストンの規定された終端位置が超過された場合には、例えば制御弁の構成エレメントの許容差に基づき、接続部に対して液圧接続部が不十分にしか開閉されないからである。公知の解決手段は次のことにより間に合わせている、すなわち、制御ピストンの端部ストッパが、端部ストッパを得るためにばねエレメントが「ブロック状になる」ことにより間に合わせている。しかしながら、この場合に端部位置は依然として止まり孔を作製する場合にも生じる許容差に関係している。

上に述べた認識は、本発明によれば次のことにより実施されている、すなわち、ばねエレメントが止まり孔の底部で支持されているのではなく、むしろ制御ピストンに向かい合った脚部によりケーシングインサートで支持されることにより実施されている。このことは、弁ケーシングとケーシングインサートとを別個に作製することができることを意味しており、これにより、
別の作製可能性を利用することができ、
規定された許容差を有するケーシングインサートを作製することができ、
ケーシングインサートの機械的な特性を意図的に構成することができ、
ケーシングインサートにジオメトリが、止まり孔の底部よりも広幅な構成遊びを有している。

ケーシングインサートを有する本発明による構成は、例えば、制御ピストンを収容するための弁ケーシングの孔が貫通孔の形で形成されており、これにより、この孔を簡単かつ高い精度をもって作製することができ、ばりの発生も信頼性良く阻止されていることを可能にする。ばねエレメントの脚部の正確な規定が、この場合には弁ケーシング内へケーシングインサートを挿入することにより得られ、これにより、脚部の位置を高い精度により規定することができる。さらに種々異なった制御弁のためには、場合によっては種々異なったケーシングインサート、弁ケーシングに対して相対的なケーシングインサートの種々異なった位置、かつ／又は挿入されたケーシングインサートの種々異なったジオメトリに基づくばねエレメントの種々異なった支持場所に関連して、同じ弁ケーシングを使用することができる。

本発明による制御弁の特別な構成によれば、ケーシングインサートは次のことにより多機能性に形成されている、すなわち、ケーシングインサートはばねエレメントのための脚部の支持部と並んで切欠きを有しており、これらの切欠きにより、圧力手段が接続、特にタンク接続を形成するために制御弁から流出することができる。ケーシングインサート内の切欠きの作製は、止まり孔を有する構成のためのこのような作製に対して簡易化されており、この場合に切欠き、切欠きの数及びケーシングインサートにわたる切欠きの分配のための付加的な構成可能性も付与されている。例えば、切欠きはケーシングインサートの外側の縁部から内側方向に延びていてよく、これにより、切欠きの間には半径方向外側に位置するウェブ又はばねリブが形成されており、これらのウェブ又ばねリブは、有利にはケーシングインサートと弁ケーシングとの間の結合のために使用することができ、半径方向内側には、状況に応じてケーシングインサートの閉じられた中央領域が付与されている。

ケーシングインサートと弁ケーシングとの間の結合のためには、多種多様な可能性がある。例えば、形状接続的、摩擦接続的又は材料接続的な結合を行うことができる。ケーシングインサートは弁ケーシング内へ圧入されているか、又はねじ込まれていてよい。簡単に組み付けることができ、場合によっては取り外しもできる、ケーシングインサートと弁ケーシングとの結合部の簡単な構成のための特別な提案によれば、本発明は弁ケーシング内へケーシングインサートを嵌め込むことを提案している。

本発明の１改良形に対応して、ケーシングインサートが長手方向断面図で見て、ほぼ帽子又はポットの長手方向断面図に基づき形成されている。帽子の「つば」又はポットの縁部を、ハウジングインサートの弾性的な変形下に半径方向に圧縮又は拡張することができ、これにより、縁部又はつばは、弁ケーシングの内側の周面の適宜な溝内に嵌め込まれている。したがって、作製のためには、場合によっては少なくとも１つの導入斜面を有する適宜に成形された唯一の溝のみが弁ケーシングの周面内に設けられればよく、ケーシングインサートは安価に、例えば、薄板部分又は変形部分の形で作製することができる。縁部又はつばの半径方向の弾性的な圧縮及び拡張を促進するためには、上に述べたように半径方向に弾性的なウェブ又はばねリブを形成する上に述べた切欠きが有利であり得る。

本発明の別の提案によれば、縁部又はつばに隣接する、帽子の中間領域が円錐状の形成されている。ケーシングインサートを嵌め込むための望ましい変形を、この場合には円錐状の中間領域の弾性的な変形及び／又は中間領域の円錐角の変更を介してもたらすことができる。さらに中間領域の円錐状の構成が、弁ケーシング内へのケーシングインサートの組付けのための改善された可能性を提供する。このことについては、以下に詳しく説明する。

本発明の１改良形によれば、ケーシングインサートは、ばねエレメントの脚部を支持する機能並びに接続部のための切欠きを形成する機能のほかに、制御ピストンの軸線方向の終端位置を規定するために制御ピストンのためのストッパを提供する機能を果たす。これにより、制御ピストンの規定された終端位置がもたらされ、これにより、いずれか１つの接続部に対する不十分な開放位置が阻止されている。同時に、制御ピストンのためのストッパが、ばねエレメントが「ブロック状になる」によってのみ提供されることが阻止される。別個に作製され、弁ケーシング内へ挿入されるケーシングインサートにより、ストッパの位置を正確に規定することができる。ケーシングインサートの機械的な特性及び／又はケーシングインサートの領域内の液圧特性の適宜な構成により、ストッパに制御ピストンが「当接する」ためのばね作用及び／又は緩衝作用を達成することができる。

制御弁がカムシャフト内へ組み込むために適宜に形成されている場合には特にコンパクトな構成が生じる。さらにこの場合には、状況に応じて制御弁と、カムシャフト調整器の対応配置された作業チャンバとの間には短い液圧伝達距離が生じる。

制御弁を作製するためには、まず少なくとも制御ピストンもケーシングインサートも収容する長さを有する弁ケーシング内に孔が設けられる。最も簡単な場合には、孔は一定不変の横断面を有する貫通孔である。しかしながら、この場合に孔の長さにわたって種々異なった横断面形状を設けることも可能である。次の作業工程では、溝が弁ケーシングの孔内へ設けられる。この溝内には、のちにケーシングインサートを嵌め込むことができる。これに続いてケーシングインサートが半径方向に圧縮される。このような圧縮は、有利には次の形で得られる。すなわち、ケーシングインサートの外径が、このケーシングインサートが弁ケーシング内へ挿入される領域の孔の直径よりもわずかになっている形で得られる。この状態で、次いでケーシングインサートは弁ケーシングの孔内へほぼ溝の領域内にまで挿入され、そこで次いでケーシングインサートは、特にケーシングインサートの弾性的な力により半径方向に拡大される。「嵌め込まれた位置」では、最後にケーシングインサートの外側の縁部が弁ケーシングの溝内に収容される。半径方向の圧縮及び／又は溝内へのケーシングインサートの挿入は、弁ケーシングの領域内に設けられた適宜な導入斜面により支援することができる。択一的又は付加的に、圧縮及び拡大は適宜な工具により行うことができる。

本発明の１改良形によれば、ケーシングインサートは円錐状の中間領域を有しており、この場合にケーシングインサートは円錐状の中間領域の開度の変更下に半径方向に弾性的に拡大され、かつ圧縮される。

ケーシングインサートが圧縮された状態で工具により保持され、この工具が、円錐の上記減じられた開度を、ケーシングインサートが弁ケーシング内で拡大のために適宜な箇所に配置されるまで「維持する」場合には、特に簡単な組付けが生じる。

本発明の有利な改良形が、従属特許請求項及び詳細な説明全般に明らかである。さらなる特徴が図面、特に説明したジオメトリ、複数の構成部分の互いの相対的な寸法並びにこれらの構成部分の相対的な配置及び作用結合から判る。本発明の種々異なった構成の特徴、又は選択された従属関係とは異なる特許請求の特徴の組合せも同様に可能であり、これに関して提案される。このことは独立した図面に示された、又これらの図面の説明において挙げられた特徴にも関する。これらの特徴は、種々異なった特許請求項の特徴とも組み合わせることができる。

図１及び図２は、内燃機関の制御時間を変更するための装置１を示している。この装置１は、主にステータ２とこのステータ２に対して同心的に配置されたロータ３とから成っている。駆動車４がステータ２に回動不能に結合されており、図示の実施例ではスプロケットの形で構成されている。同様にベルト又は歯車の形の駆動車４の構成も可能である。ステータ２はロータ３で回動可能に支承されており、この場合にステータ２の内周面には、図示の実施例では周方向に離隔された５つの切欠き５が設けられている。これらの切欠き５は、半径方向にはステータ２とロータ３とにより制限されており、周方向にはステータ２の２つの側壁６により制限されており、軸線方向では第１の側方カバー７及び第２の側方カバー８により制限されている。それぞれの切欠き５はこのようにして圧力密に閉鎖されている。第１及び第２の側方カバー７，８はステータ２に結合エレメント９、例えば、ねじにより結合されている。

ロータ３の外周面には、軸線方向に延びる翼溝１０が形成されており、この場合にそれぞれの翼溝１０内には半径方向に延びる翼１１が配置されている。それぞれの切欠き５内には翼１１が延びており、この場合にこの翼１１は半径方向にステータ２に接触しており、かつ軸線方向に側方カバー７，８に接触している。それぞれの翼１１は切欠き５を、互いに作用し合う２つの圧力チャンバ１２，１３に分割している。翼１１がステータ２に圧力密に接触していることを保証するためには、翼溝１０の溝底部１４と翼１１との間に板ばねエレメント１５が取り付けられており、この板ばねエレメント１５は翼１１に半径方向に力を負荷する。

第１の圧力手段導管１６及び第２の圧力手段導管１７により、第１及び第２の圧力チャンバ１２，１３は制御弁１８を介して圧力手段ポンプ１９又はタンク２０に接続することができる。これにより、調整駆動装置が形成され、この調整駆動装置はロータ３に対してステータ２の相対回動を可能にする。この場合に、全ての第１の圧力チャンバ１２が圧力手段ポンプ１９に接続されており、全ての第２の圧力チャンバ１３がタンク２０に接続されているか、若しくはこれとはちょうど反対の構成になっている。第１の圧力チャンバ１２が圧力手段ポンプ１９に接続されており、かつ第２の圧力チャンバ１３がタンク２０に接続されている場合には、第１の圧力チャンバ１２は第２の圧力チャンバ１３を犠牲にして拡大する。これにより、周方向、すなわち矢印２１により示した方向に、翼１１の摺動がもたらされる。翼１１の摺動によりロータ３がステータ２に対して相対的に回動される。

ステータ２は図示の構成では、駆動車４に係合する、クランクシャフトのチェーン駆動装置（図示していない）により駆動される。同様にベルト駆動装置又は歯車駆動装置によるステータ２の駆動装置も可能である。ロータ３は、摩擦接続的(kraftschluessig)、形状接続的(stoffschluessig)又は材料接続的(formschluessig)に、例えば、プレスばめ又はセンタスクリュによるねじ込み結合により、カムシャフト（図示していない）に結合されている。ステータ２に対して相対的なロータ３の相対回動からは、圧力チャンバ１２，１３への圧力手段の導入若しくは圧力チャンバ１２，１３からの圧力手段の導出の結果として、カムシャフトとクランクシャフトとの間の位相ずれが生じる。これにより、圧力チャンバ１２，１３内への圧力手段の意図的な導入若しくは導出により、内燃機関のガス交換弁の制御時間を意図的に変化させることができる。

図示の構成では、圧力手段導管１６，１７はほぼ半径方向に配置された孔の形で構成されており、これらの孔はロータ３の中央孔２２からロータの外周面へ延びている。中央孔２２の内部には中央弁（図示していない）が配置されていてよい。この中央弁を介して、圧力チャンバ１２，１３は圧力手段ポンプ１９若しくはタンク２０に意図的に接続することができる。別の可能性が中央孔２２の内部に圧力手段分配機を配置することであり、この圧力手段分配機は圧力手段導管１６，１７を、圧力手段通路及びリング溝を介して、外部に取り付けられた制御弁１８の接続部に接続する。

切欠き５のほぼ半径方向に延びる側壁６には成形部２３が設けられており、これらの成形部２３は周方向に切欠き５内へ到達している。成形部２３は翼１１のためのストッパとして働き、ロータ３がステータ２に対して相対的に、翼１１が側壁６に接触する１つの極端位置を取っている場合でさえも圧力チャンバ１２，１３に圧力手段を供給することができることを保証する。

例えば内燃機関の始動段階の間に装置１の圧力手段供給が不十分な場合には、カムシャフトがロータ３に加える変動-及び引きずりモーメント(Wechsel-und Schleppmoment)に基づき、ロータ３がステータ２に対して相対的に無制御に運動せしめられる。第１の段階では、カムシャフトの引きずりモーメントが、ロータをステータに対して相対的に、ステータの回動方向に対して逆向きの周方向に、ロータが側壁６に当接するまで押しのける。結果として、カムシャフトがロータ３に加える切換モーメントは、少なくともいずれか一方の圧力チャンバ１２，１３が完全に圧力手段により充填されるまで、ロータ３、ひいては切欠き５内の翼１１の往復揺動をもたらす。

このことは装置１のより高い摩耗及び騒音発生をもたらす。このことを阻止するためには、装置１内にはロックエレメント２４が設けられている。このためにはロータ３の軸線方向孔２５内にポット状のピストン２６が配置されており、このピストン２６はばね２７により軸線方向に力を加えられる。ばね２７は軸線方向の一方の側では通気エレメント２８で支持されており、この通気エレメント２８に向いていない方の軸線方向のばね端部は、ポット状に構成されたピストン２６の内部に配置されている。第１の側方カバー７内にはリンク機構２９が次のように形成されている、すなわち、ロータ３をステータ２に対して相対的に、内燃機関の始動の間の位置に相当する位置でロックすることができるように形成されている。この位置では、装置１の圧力手段供給が不十分な場合にはピストン２６がばね２７によりリンク機構２９内へ押し込まれる。さらに装置１に圧力手段が十分に供給された場合にピストン２６を軸線方向孔２５内へ押し戻し、ひいてはロックを解除するための手段が設けられている。このことは通常は圧力手段により引き起こされる。この圧力手段は圧力手段導管（図示していない）を介して、ピストン２６のカバー側の端部に形成された切欠き３０内へ案内される。軸線方向孔２５のばね室から漏出油を導出することができるためには、通気エレメント２８に軸線方向に延びる溝が設けられており、これらの溝に沿って圧力手段を第２の側方カバー８内に設けられた孔へ案内することができる。

図１には付加的に圧力手段循環回路３１が示されている。タンク２０からは圧力手段ポンプ１９により制御弁１８の圧力手段接続部Ｐに圧力手段が供給される。同時にタンク接続部Ｔを介して圧力手段が制御弁１８からタンク２０内へ案内される。さらに制御弁１８は２つの作業接続部Ａ，Ｂを有している。第１のばねエレメント３３のばね力に抗して作用する電磁的な調整器３２により、制御弁１８を３つの位置へもたらすことができる。制御弁１８の、調整器３２が通電されていない状態に対応する第１の位置では、作業接続部Ａがタンク接続部Ｔに接続されており、圧力手段接続部Ｐが作業接続部Ｂに、ひいては第２の圧力チャンバ１３に接続されている。中間位置では、作業接続部Ａも作業接続部Ｂも圧力手段接続部Ｐからもタンク接続部Ｔからも分離されている。制御弁１８の第３の位置では、圧力手段接続部Ｐは作業接続部Ａに、ひいては第１の圧力室１２に接続されており、第２の圧力室１３は作業接続部Ｂを介してタンク接続部Ｔに接続されている。

図３には、制御弁１８の長手方向断面図が示されている。ほぼ中空円筒形に構成された弁ケーシング３４には、半径方向の圧力手段接続部Ｐと半径方向のタンク接続部Ｔ_１と２つの作業接続部Ａ，Ｂと軸線方向のタンク接続部Ｔ_２とが設けられている。半径方向の接続部Ｐ，Ｔ１，Ａ，Ｂは、軸線方向に互いに離隔された第１のリング溝３５の形で形成されており、これらのリング溝３５は、弁ケーシング３４の外周面内に設けられている。第１のリング溝３５には複数の第１の開口３６が設けられており、これらの開口３６は弁ケーシング３４の内部へ開口している。

弁ケーシング３４の内部には同様にほぼ中空円筒形に構成された制御ピストン３７が軸線方向に摺動可能に配置されている。制御ピストンの軸線方向の一方の端部が壁区分３７ａにより圧力密に制限されている。この壁区分３７ａは制御ピストンと一体的に構成されているか、又は制御ピストンとは別個に構成されていてよい。調整器（図示していない）３２により、制御ピストン３７を第１のばねエレメント３３のばね力に抗して２つの極値内の任意の位置へもたらし、保持することができる。

制御ピストン３７の外周面には第２、第３及び第４のリング溝３８，３９，４０が設けられている。第２及び第３のリング溝３８，３９は第２及び第３の開口４１，４２を介して制御ピストン３７の内部と連絡している。第２のリング溝３８は次のように形成されている、すなわち、弁ケーシング３４に対して相対的な制御ピストン３７のそれぞれの位置で、圧力手段接続部Ｐの第１のリング溝３５の第１の開口３６と連絡するように形成されている。

内燃機関の運転の間には、圧力手段が圧力手段接続部Ｐから第２のリング溝３８及び第２の開口４１を介して制御ピストン３７の内部へ到達する。図３に示した、制御ピストン３７の第１の位置では圧力手段が第３の開口４２及び第３のリング溝３９を介して作業接続部Ｂへ到達する。作業接続部Ｂを介して第２の圧力チャンバ１３に圧力手段が負荷されることにより、圧力手段が第２の圧力チャンバ１２から作業接続部Ａへ押しのけられ、第１の開口３６を介して軸線方向に配置されたタンク接続部Ｔ_２へ到達する。

電磁式の調整器３２が通電された場合には、制御ピストン３７が第１のばねエレメント３３のばね力に抗して摺動される。その結果、第３のリング溝３９の第１の制御エッジ４３による作業接続部Ｂの第１の開口３６のオーバラップが増大する。同様に制御ピストン３７の第２の制御エッジ４４による作業接続部Ａの第１の開口３６のオーバラップも増大する。制御ピストン３７が中間位置（図示していない）に達した場合には、作業接続部Ａは第２の制御エッジ４４の完全なオーバラップに基づき軸線方向のタンク接続部Ｔ２にはもはや接続されていない。さらに作業接続部Ａも作業接続部Ｂも第３のリング溝３９とは連絡しない。択一的には制御ピストン３７は次のように、すなわち、中間位置では両方の作業接続部Ａ，Ｂが第３のリング溝３９と連絡するように構成されていてよい。

さらに制御ピストン３７が第１のばねエレメント３３のばね力に抗して摺動された場合には、第３の制御エッジ４５が作業接続部Ａの第１の開口３６を第３のリング溝３９に対して解放する。圧力手段接続部Ｐから流入した圧力手段は、いまもっぱら作業接続部Ａにのみ到達する。同時に第４のリング溝４０は作業接続部Ｂとも半径方向のタンク接続部Ｔ_１とも連絡する。このようにして圧力手段は圧力手段ポンプ１９から第１の圧力チャンバ１２内へ到達し、このことは、ステータ２に対するロータ３の相対的な回動をもたらす。第２の圧力チャンバ１３から押しのけられた圧力手段は、作業接続部Ｂ及び第４のリング溝４０を介して半径方向のタンク接続部Ｔ_１に到達する。第３の制御エッジ４５及び第４のリング溝４０は次のように構成されていてよい、すなわち、制御ピストン３７の摺動の間にまず作業接続部Ａが圧力手段ポンプ１９に接続され、次いで作業接続部Ｂがタンク２０に接続されるように構成されていてよい。択一的には両方の接続は同時に形成されてもよい。

制御ピストン３７の内部には、基本的に円筒状に構成されたフィルタ４６が配置されている。このフィルタ４６は、有利にはプラスチックから成るフレーム４７と、少なくとも１つのフィルタ区分４８とから成っている。このフィルタ区分４８は、有利にはプラスチック又は金属による網状組織から成っており、この場合にフレーム４７はフィルタ区分４８に解除不能に結合されている。フレーム４７はフィルタ４６の軸線方向の端部にそれぞれ１つの基本的に円形のセグメント４９を有しており、この場合にこの円形のセグメント４９は複数の長手方向支柱５０を介して互いに結合されている。円形のセグメント４９によりフィルタ４６は制御ピストン３７の内部に摩擦接続的に固定されている。この場合に、有利には制御ピストン３７の内部に軸線方向ストッパ５１を形成することが有利である。この軸線方向ストッパ５１は、制御ピストン３７内へフィルタ４６を圧入する場合に距離制限部として働く。択一的には、フィルタ４６を距離制御された形で圧入することができる。

フィルタ４６は第２の開口４１の領域内に配置されており、これらの開口４１を完全に覆っている。フィルタ４６の軸線方向の端部ではフィルタ４６は軸線方向ストッパ５１に接触している。別の軸線方向の端部はポット状のスリーブ５２で支持されており、このスリーブ５２は制御ピストン３７の内部に摩擦接続的に固定されている。このようにしてフィルタ４６が内燃機関の運転の間に位置を保持することが保証される。さらにスリーブ５２は制御ピストン３７を軸線方向に閉鎖し、調整器３２のプッシュロッド（図示していない）の作用点として働くことができる。

フィルタ４６の円形のセグメント４９が半径方向に圧力密に、制御ピストン３７の内側の周面５３に結合されおり、長手方向支柱５０と内側の周面５３との間にはギャップ５４が設けられている。

圧力接続部Ｐから流入した圧力手段は、第２の開口４１を介して、フィルタ区分４８と内側の周面５３との間に形成された、フィルタ４６の周囲に環状に延びるリング溝内へ到達する。圧力手段はフィルタ区分４８を介して制御ピストン３７の内部へ進入し、これにより、場合によっては圧力手段内に提供された不純物が制御エッジ４３，４４，４５から効果的に遮断される。

図４には、制御弁１８の別の構成が示されている。この変化態様の構成と機能は第１の構成とほぼ同一である。第１の構成とは異なり、ここでは制御ピストン３７の内側の周面５３に軸線方向ストッパ５１が形成されていない。フィルタ４６は制御弁１８の組付けの間に距離制御されて制御ピストン３７内へ圧入される。この構成ではフィルタ４６と作業接続部Ａ，Ｂとの間には逆止弁５５が配置されている。この逆止弁５５はケーシング５６から成っており、このケーシング５６は制御ピストン３７の内部に摩擦接続的に配置されている。ケーシング５６の内部には遮断体５７が位置しており、この遮断体５７は第２のばねエレメント５８により逆止弁５５の座５９内へ圧入される。ここに示したボール逆止弁の代わりに、別の構成、例えばプレート逆止弁を使用することもできる。

制御弁１８内へ流入した圧力手段は、フィルタ４６を通過した後に逆止弁５５に到達する。圧力接続部Ｐの直接の後方にフィルタ４６が配置されていることにより、制御エッジ４３，４４，４５及び逆止弁５５が圧力手段内の汚染粒子による損傷から効果的に保護される。制御ピストン３７の内部で所定の圧力が超過されると遮断体５７が第２のばねエレメント５８のばね力に抗して摺動され、圧力手段は、ケーシング５６内に設けられた第４の開口６０及び第３の開口４２を介して作業接続部Ａ，Ｂへ到達する。

内燃機関の運転の間には、カムシャフトの切換モーメントに基づき装置１の内部に圧力脈動が引き起こされる。この場合に圧力ピークが生じ、これらの圧力ピークは液圧システムに伝達され、ほかの消費装置を損傷する恐れがある。圧力チャンバ１２，１３と圧力手段接続部Ｐとの間の逆止弁５５の配置は、液圧システム内への前記圧力ピークの伝達を阻止する。これにより、圧力手段ポンプ１９も圧力手段循環回路に接続された別の消費装置も保護される。有利には、この構成では逆止弁５５は制御ピストン３７の内部に配置されており、それ故、付加的な構成スペースを必要としない。別の利点が、特に制御弁１８を中心弁として使用する場合に圧力脈動が生じる場所と逆止弁５５との間の距離が最小になることである。圧力変動は実質的に発生場所で阻まれる。

図５には、制御弁１８の別の構成が示されている。この制御弁１８の構成及び機能は図４に示した変化態様とほぼ同一である。有利にはこの構成ではフィルタ４６が逆止弁５５のケーシング５６の内部に配置されている。ケーシング５６は安価なプラスチック成形部分の形で構成されていてよい。逆止弁５５のケーシング５６内へのフィルタ４６の組込により、制御弁１８の組立て時の組付け手間が著しく減じられる。あとは制御ピストン３７の内部に１つの構成部分が位置決めされ、固定されるだけでよい。

この構成では、制御ピストン３７の、タンク接続部Ｔ２に向いていない方の端面側の終端部が閉じられて構成されている。ケーシング５６は長手方向断面図で見てＨ字形に構成されており、この場合にＨの一方のチャンバ内にはフィルタ４６が配置されており、かつ他方のチャンバ内には第２のばねエレメント５８を有する遮断体５７が配置されている。第２のばねエレメント５８は閉鎖体６１で支持される。ケーシング５６の半径方向に延びる部分には、遮断体５７に適合された開口が設けられており、座５９として働く。

図６は制御弁１８の第４の変化態様を示している。この変化態様では、基本的に中空円筒形に構成された弁ケーシング３４の内部に制御ピストン３７が軸線方向に摺動可能に配置されている。この制御ピストン３７は同様に基本的に中空円筒形に構成されており、この場合に軸線方向に向けられた圧力手段接続部Ｐに向いている方の端面が開かれて構成されている。制御ピストン３７の外周面には、第１のリング溝３５と、第１の開口３６のグループが設けられている。

内燃機関の運転の間には、軸線方向に向けられた圧力手段接続部Ｐを介して圧力手段が弁ケーシング３４の内部へ流入する。弁ケーシング３４の内部の制御ピストン３７の位置に関連して、圧力手段は第２の開口４１を介して作業接続部Ｂへ到達するか、又は第３の開口４２を介して作業接続部Ａへ到達する。同時にそれぞれ圧力手段を負荷されていない作業接続部Ａ，Ｂが第１のリング溝３５を介してタンク接続部Ｔに接続されている。

圧力手段接続部Ｐと作業接続部Ａ，Ｂとの間にはフィルタ４６が配置されている。このフィルタ４６はポット状に構成されており、フレーム４７とフィルタ区分４８とから成っている。フレーム４７は圧力接続部Ｐに向いている方の側に半径方向に延びるカラーを設けられており、このカラーはフィルタ４６の軸線方向ストッパとして働く。さらにフィルタ４６を形状、摩擦又は材料接続的に弁ケーシング３４に固定することが可能である。前に述べた構成の場合のように、ここでも逆止弁５５を圧力手段接続部Ｐと作業接続部Ａ，Ｂとの間に配置することができる。

本発明による制御弁７０は制御ピストン７１を有しており、この制御ピストン７１は弁ケーシング７２内で軸線方向に摺動可能に配置されている。例えば制御弁７０、制御ピストン７１は、図１〜図６までに示した実施例のいずれか１つに対応して形成されている。しかしながら図７による弁ケーシング７２の孔７３は、外側方向に拡開する端部側の斜面７４，７５を備えた、一定不変の直径を有する貫通孔の形で形成されている。図１〜図６までの実施例の、基本的にばねエレメント３３に対応する圧縮ばね７６が脚部７７を有しており、この脚部７７は制御ピストン７１の端面で支持されており、かつ脚部７８を有しており、この脚部７８はケーシングインサート７９で支持される。ケーシングインサート７９は弁ケーシング７２の内側の周面８１の溝８０内へ嵌め込まれている。脚部７７に接触している、制御ピストン７１の端面の領域内では、制御ピストン７１の環状突出部８２が圧縮ばね７６を半径方向に取り囲んでおり、これにより、状況に応じて圧縮ばね７６が案内されている。さらにリングショルダ８２からはケーシングインサート７９の方向に、ここではリング状のストッパ面を有するストッパ８３が突出しており、このストッパ８３は図８に示した、制御弁７０の最終位置ではケーシングインサート７９に接触する。

図９はケーシングインサート７９の前面を示しており、図１０はケーシングインサー７９の長手方向断面図を示している。ケーシングインサート７９は基本的にポット又は帽子の形状に形成されており、このケーシングインサート７９には、
溝８０内に収容部を有する、半径方向外側に位置する縁部８５を備えた円形リング状のつば８４、
円錐状の中間領域８６、
及びほぼ円形の中央領域８７、
が設けられている。

図７に示したように、前記中間領域８６内には圧縮ばね７８が収容されており、これにより、場合によってはケーシングインサート７９が圧縮ばね７６を半径方向に案内することができる。図９によれば、縁部８５から半径方向内側へ３つの切込み又切欠き８８が延びており、これらの切込み又切欠き８８は、
図９に示した実施例のためにはほぼ四角形になっており、
ほぼ中央領域７８若しくはこの中央領域７８の縁部で終了しており、
周にわたって一様に分配されている。

切欠き８８と縁部８５との間の移行領域内には、リングコーナ８９又は面取り部が設けられている。これらのリングコーナ８９又は面取り部は、ケーシングインサート７９の残りの形状と共に、組付け時に弁ケーシング内にケーシングインサート７９が引っかかることを阻止するためのものである。円錐状の中間領域８６は開度９０を有している。ケーシングインサート７９の弾性的な半径方向の圧縮のためには、開度９０が減じられ、かつ／又は中間領域８６が弾性的に変形される。溝８０内へケーシングインサート７９を嵌め込むために半径方向に拡大された場合には、開度９０は再び拡大される。

有利には、ケーシングインサート７９は、図１１による工具９１により、弁ケーシング７２内へ挿入される。工具９１は、長手方向軸線９５−９５に対して回転対称的に形成されている。工具９１は中央の止まり孔を有している。この止まり孔は円筒状又は円錐状に形成されていてよい。それぞれの場合に、止まり孔９２の開度９０は、拡大された状態のケーシングインサート７９の開度９０よりも小さい。その結果、円錐状の中間領域は止まり孔の内面に対して半径方向に外側で押しつけられ、この内面に摩擦接続的に保持される。これにより、ケーシングインサート７９は半径方向に圧縮された状態で止まり孔９２内へ挿入することができる。この場合にケーシングインサート７９の外径は、孔７３の直径にほぼ対応しているか、又はこれよりも小さい。図１１に示したように、この状態でケーシングインサート７９は工具９１を介して弁ケーシング７２内へ挿入することができる。この場合に工具９１の段部が９３、ケーシングインサート７９を有する工具９１をどの程度まで弁ケーシング７２内へ押し込むことができるかを規定する。ケーシングインサート７９がほぼ溝８０の領域内に位置した場合にはケーシングインサート７９を工具９１から押し出す、又は取り外すことができる。この場合には止まり孔９２内へ開口する長手方向孔９４を介して押し込まれた補助装置により押出し力をケーシングインサート７９に加えることができる。止まり孔９２が円筒状にではなく、円錐状に形成されている場合には、摺動に伴いケーシングインサート７９の半径方向の外径が連続的に増大することができる。

切欠き８８は、例えばタンクの方向に、接続部に向かう流れ横断面を形成する。この場合、制御弁７０内のポートＢの流れ横断面と切欠き８８との間の比率の適宜な選択が重要である。切欠き８８により規定された流出横断面が、別の関与する接続部の流れ横断面に比べて小さすぎる場合には、弁内には不都合な滞留圧が形成され得る。

組付けプロセスのためのケーシングインサート７９の供給は、連続的に、例えば振動コンベヤを介して行うことができる。ケーシングインサートのジオメトリ、薄板厚さ、丸みの規定、開度９０、材料及び適宜な材料処理の適宜な選択により、ケーシングインサート７９を変形するために不可欠な力及び溝８９内へケーシングインサート７９を嵌め込むことにより達成可能な固定作用を構造的に規定することができる。有利には、ケーシングインサート７９の機械的な強さ及び／又は特に圧縮ばね７６の載置領域内の表面硬さが、インサート硬化及び焼戻しにより増大される。

内燃機関の制御時間を変更するための、圧力手段循環回路を有する装置の長手方向断面図及びである。図１の装置のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。制御弁の第１の構成の長手方向断面図である。制御弁の第２の構成の長手方向断面図である。制御弁の第３の構成の長手方向断面図である。制御弁の第４の構成の長手方向断面図である。制御弁の別の構成の長手方向断面図である。ケーシングインサートにより規定された終端位置にある図７による制御弁の長手方向断面図である。ケーシングインサートの前面図である。ケーシングインサートの長手方向断面図である。圧縮状態でケーシングインサートを保持するための工具により弁ケーシング内へケーシングインサートを挿入する組付け段階を示す長手方向断面図である。

符号の説明

１装置、２ステータ、３ロータ、４駆動車、５切欠き、６側壁、７第１の側方カバー、８第２の側方カバー、９結合エレメント、１０翼溝、１１翼、１２第１の圧力チャンバ、１３第２の圧力チャンバ、１４溝底、１５板ばねエレメント、１６第１の圧力手段導管、１７第２の圧力手段導管、１８制御弁、１９圧力手段ポンプ、２０タンク、２１矢印、２２中央孔、２３切欠き、２４ロックエレメント、２５軸線方向孔、２６ピストン、２７ばね、２８通気エレメント、２９リンク機構、３０切欠き、３１圧力循環回路、３２調整器、３３第１のばねエレメント、３４弁ケーシング、３５第１のリング溝、３６第１の開口、３７制御ピストン、３７ａ壁区分、３８第２のリング溝、３９第３のリング溝、４０第４のリング溝、４１第２の開口、４２第３の開口、４３第１の制御エッジ、４４第２の制御エッジ、４５第３の制御エッジ、４６フィルタ、４７フレーム、４８フィルタ区分、４９セグメント、５０長手方向支柱、５１軸線方向ストッパ、５２スリーブ、５３周面、５４ギャップ、５５逆止弁、５６ケーシング、５７遮断弁、５８第２のばねエレメント、５９座、６０第４の開口、６１閉鎖体、７０制御弁、７１制御ピストン、７２弁ケーシング、７３孔、７４，７５斜面、７６圧縮ばね、７７，７８脚部、７９ケーシングインサート、８０溝、８１周面、８２リングショルダ、８３ストッパ、８４つば、８５縁部、８６中間領域、８７中央領域、８８切欠き、８９リングコーナ、９０開度、９１工具、９２止まり孔、９３段部、９４孔、９５長手方向孔、Ｐ圧力手段接続部、Ｔタンク接続部、Ｔ_１半径方向のタンク接続部、Ｔ_２軸線方向のタンク接続部、Ａ第１の作業接続部、Ｂ第２の作業接続部

Claims

内燃機関のカムシャフト調整器への圧力手段の負荷を制御するための制御弁であって、該制御弁に、
弁ケーシング（７２）と、
該弁ケーシング（７２）内に配置された、ばねエレメント（圧縮ばね７６）の負荷下に軸線方向に摺動可能な制御ピストン（７１）と、
圧力手段接続部（Ｐ）と、タンク接続部（Ｔ）と、２つの作業接続部（Ａ，Ｂ）とが設けられており、
制御ピストン（７１）の軸線方向の１つの位置では第１の作業接続部（Ａ）がタンク接続部（Ｔ２）に接続可能であり、かつ第２の作業接続部（Ｂ）が圧力手段接続部（Ｐ）に接続可能であり、制御ピストン（７１）の軸線方向の別の位置では第２の作業接続部（Ｂ）がタンク接続部（Ｔ１）に接続可能であり、かつ第１の作業接続部（Ａ）が圧力手段接続部（Ｐ）に接続可能である形式のものにおいて、
ばねエレメント（圧縮ばね７６）の、制御ピストン（７１）に向かい合った脚部（７８）が、ケーシングインサート（７９）で支持されることを特徴とする、制御弁。
ケーシングインサート（７９）が、切欠き（８８）を有しており、該切欠き（８８）を介して、圧力手段が接続（Ｔ２）を形成するために制御弁（７０）から流出することができる、請求項１記載の制御弁。
切欠き（８８）が、ケーシングインサート（７９）の外側の縁部（８５）から内側方向へ延びている、請求項２記載の制御弁。
ケーシーングインサート（７９）が、弁ケーシング（７２）内へ嵌め込まれている、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御弁。
ケーシングインサート（７９）が、長手方向断面図で見て、ほぼ帽子又はポットの長手方向断面図に従って形成されており、帽子の「つば（８４）」又はポットの縁部（８５）が、弁ケーシング（７２）の内側の周面（８１）の溝（８０）内へ嵌め込まれている、請求項４記載の制御弁。
帽子状のケーシングインサート（７９）の、つば（８４）に隣接した中間領域（８６）が、円錐状に形成されている、請求項５記載の制御弁。
ケーシングインサート（７９）を収容するための孔（７３）の直径が、制御ピストン（７１）を軸線方向に摺動可能に収容するための領域の直径にほぼ対応している、請求項１から６までのいずれか１項記載の制御弁。
ケーシングインサート（７９）が、制御ピストン（７１）の軸線方向の端部位置を規定するために、制御ピストン（７１）のためのストッパ（８３）を形成している、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御弁。
制御弁（７０）が、カムシャフト内へ組み込むために適宜に形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の制御弁。
内燃機関のカムシャフト調整器、特に請求項１から請求項９までのいずれか１項記載の制御弁の負荷を制御するための制御弁を作製する方法であって、次の方法ステップ、すなわち、
ａ）少なくとも、制御ピストン（７１）の収容もケーシングインサート（７９）の収容も可能にする長さを備えた弁ケーシング（７２）内に孔（７３）を設け、
ｂ）弁ケーシング（７２）の孔（７３）内に溝（８０）を設け、
ｃ）ケーシングインサート（７９）を半径方向に圧縮し、
ｄ）半径方向に圧縮された状態のケーシングインサート（７９）を弁ケーシング（７２）の孔（７３）内へ挿入し、
ｅ）ケーシングインサート（７９）を次のように、すなわち、ケーシングインサート（７９）の半径方向外側の縁部（８５）が、弁ケーシング（７２）の溝（８０）内に収容されるように半径方向に拡大する、
方法ステップが設けられていることを特徴とする、内燃機関のカムシャフト調整器、特に請求項１から請求項９までのいずれか１項記載の制御弁の負荷を制御するための、制御弁を作製する方法。
貫通孔の形の孔（７３）を弁ケーシング（７２）内に設ける、請求項１０記載の方法。
ケーシングインサート（７９）を、円錐状の中間領域（８６）を有する「帽子」の形に作製し、前記ケーシングインサート（７９）を、円錐状の中間領域（８６）の開度の変更下に半径方向に弾性的に拡大し、圧縮する、請求項１０又は１１記載の方法。
弁ケーシング（７２）内へケーシングインサート（７９）を挿入するために、ケーシングインサート（７９）を、円錐状の中間領域（８６）の減じられた開度（９０）をもって工具（９１）内に保持する、請求項１２記載の方法。