CN113366195A - 具有阀主体的阀和曲轴箱通风装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀（9），具体地曲轴箱通风装置的阀，其包括阀座（11）和由聚卤烯烃制成的阀主体（1），所述阀座和阀主体被设置在阀外壳（10）内。整个阀主体（1）在阀（9）的打开状态和阀（9）的闭合状态之间可轴向移动。阀主体（1）具有加厚包封表面（2），其具有用于以流体密封的方式接触阀座（11）的密封区域（4）和在纵向方向上邻接密封区域（4）的基部区域（7）。包封表面（2）的横截面轮廓从密封区域（4）向基部区域（7）单调增加。在密封区域（4）借助于弱化区域（5）连接到基部区域（7），弱化区域（5）相对于纵向方向具有减小的刚性。本发明还涉及曲轴箱通风装置。

Description

具有阀主体的阀和曲轴箱通风装置

技术领域

本发明涉及阀，具体地用于曲轴箱通风装置的阀，其具有包封表面，该包封表面包括用于在阀座处流体密封地接触的密封区域和邻接密封区域的基部区域，其中包封表面从密封区域向基部区域单调增加。而且，本发明涉及曲轴箱通风装置本身。

背景技术

基于本发明在内燃往复活塞发动机中的使用的示例，将在下文中公开本发明。

在这样的内燃发动机中，不可能在活塞和缸壁之间的活塞环处实现完整密封动作。这些部件之间的低摩擦要求和它们之间尽可能完全的密封动作要求是相反的。在这两个要求之间必须做出折中。这意味着不能够实现完整密封。因此含油泄漏气体（所谓的“窜气”）会绕过活塞并到达曲轴箱。在该背景下，原则上能够区分泄漏气体逸出的三种不同路径：一方面，泄漏气体能够通过活塞环中的间隙逸出，另一方面，它可以在活塞环和缸壁之间逸出，且最后在活塞环和活塞之间逸出。现在以此方式逸出到曲轴箱中的含油泄漏气体必须被再次供给到燃烧过程。这在闭合的曲轴箱通风装置（闭合的曲轴箱通风-CCV）中执行。

根据应用领域，这样的曲轴箱通风装置会被不同地构造。在这种曲轴箱通风装置的示例性实施例中，含油泄漏气体首先被引导到油分离器中，在其返回管线内能够设置有油回流止回阀。该油回流止回阀防止该油被意外地吸入（这会导致内燃发动机中的损坏）。此外，能够在油分离器下游提供调节曲轴箱中的压力所需的进一步压力调节阀（用于净化的泄漏气体）或者其它止回阀。

这些不同阀在构造方面通常不同地实施。它们通常也相应地包括不同的闭合行为。在该背景下，为了有效的曲轴箱通风动作，必须已经为了非常小的真空值尽可能早地闭合阀，并在非常低的油量重量下已经进行油排放。

发明内容

因此本发明的目标是以通用且简单的方式有效地设计曲轴箱的通风动作。

这个目标是通过具有独立权利要求1的特征的阀来解决的。

根据本发明，该目标是通过具有被设置在阀外壳内的阀座和阀主体的阀来解决的。在该背景下，整个阀主体在阀的打开状态和阀的闭合状态之间可轴向位移。在阀的打开状态中，基部区域的轴向端接触包括至少一个流体可渗透流开口的阀主体保持件。

阀主体保持件满足阀中的三重功能。一方面，其用于使得阀主体相对于阀座居中。这一方面实现了阀主体相对于阀座的永久居中。另一方面，其使得阀主体能够针对包括阀主体的阀的所有可想到的安装位置居中；能够针对相对于相对于重力方向的竖直或水平或者其它安装位置实现居中。另一方面，阀主体被固定以防丢失且被可靠地保持在阀内。

最后，由于在阀主体保持件处的阀主体的接触位置相对于阀座的距离，也调整或确定了阀主体在阀中的冲程。以此方式，能够影响阀的打开和闭合行为。

阀主体保持件的所述至少一个流体可渗透流开口有利于油排放和通过阀的流体流。

根据本发明的阀能够针对多个功能被用于曲轴箱通风装置中。优选地，其能够普遍用于曲轴箱通风装置中提供的所有阀。这些功能具体地包括用作用于部分负载的单向止回阀、用于满负载的单向止回阀、用于新鲜空气的单向止回阀（PCV）和油回流止回阀。曲轴箱的通风能够以通用且简单的方式被有效设计。

在根据本发明的阀中使用的阀主体不同于通常用于往复式活塞内燃发动机的示例中使用的具有橡胶密封件和塑料球的阀主体。

根据本发明的阀主体包括其几何构造上提供的三个功能区域。其具体地适用于曲轴箱通风装置的阀。

阀主体包括加厚包封表面，其基本形成阀主体并提供结构。

密封区域用于在阀座处接触。当与阀主体相关联的阀处于闭合状态时，这个接触被流体密封地构造。影响阀主体抵靠阀座的密封动作的附加部件被淘汰。简单且廉价地制造阀主体以及相关联的阀成为可能。

基部区域被设置在密封区域的背离阀座的侧面上。例如，其也能够用于使得阀主体居中在阀中。

最后，弱化区域将密封区域连接于基部区域。在这个弱化区域中，阀主体的材料以目标方式弱化，即其关于纵向方向呈现减小的刚性。

根据本发明，阀主体由热塑性材料，即聚卤烯烃形成。诸如聚四氟乙烯的聚卤烯烃包括良好的耐化学性，并且特别适合在内燃发动机的润滑油环境中使用。

优选地，所述阀主体由聚四氟乙烯、包含氟和/或碳和/或氧混合物的聚四氟乙烯或热塑性处理的聚四氟乙烯形成。

弱化区域的刚性减小能够至少部分通过阀主体材料的至少一个材料参数、具体地通过阀主体材料的在弱化区域中减小的弹性模数来影响或确定。

这能够例如通过热成型或通过拉深工艺来实现。由于在密封区域和基部区域之间的目标弱化，能够在密封区域和基部区域之间实现阀主体中的固有弹性性质，这具体意味着与密封区域和基部区域相比，使用减小的力消耗能够实现弱化区域中的在纵向方向上的变形。通过利用由弱化区域获得的这些固有弹性性质，已经能够在非常小的真空下实现阀的闭合。因此阀将在最低真空时尽可能早地闭合，并在最低油量重量时尽可能早地打开以用于排放目的。

减小的切换压力的实现细节在于：为了打开或闭合阀，必须抵靠阀座“吸入”（闭合方向）或从阀座“推开”（打开方向）的不是整个阀主体，而最初仅是密封区域；由于其与基部区域的柔性连接的原因，这会是特别有利的，特别是还对于在重力方向上或与重力方向相反的预期流。这种现象在另外文件中被称为“第二固有冲程”。

在从属权利要求中分别公开了本发明的进一步实施例。

在该背景下，有利的是弱化区域至少在其区段中与密封区域和基部区域一起实现为没有材料中断并且在密封区域的周向方向上周向实施。

阀主体的没有材料中断的构造使得其能够简单且廉价地被制造。作为阀主体的起始材料，能够使用膜（例如聚四氟乙烯的膜）。后者能够例如通过拉深或热成型成为所需形状。在该背景下，在同一制造步骤中还可以形成弱化区域，其中在弱化区域中以目标方式实现增加的热输入和/或实现相对较高的成型程度。

弱化区域的成型能够完全绕密封区域的圆周实现。以此方式，提供了阀主体中的固有弹性区域，其使得能够实现密封区域相对于基部区域在阀主体的轴向方向上的相对运动。以此方式，由于阀主体的原因，实质上为阀提供了“第二固有冲程”。阀的闭合已经能够在非常小的真空下实现，并且相反，阀的打开已经可以在非常小的油量重量下实现以用于排放目的。

还有利的是，在密封区域的背离弱化区域的侧面处的阀主体包括第一平台区域，其被设置成平行于在弱化区域和基部区域之间的第二平台区域。

在阀的闭合状态中，密封区域相对于阀座流体密封。第一平台区域在这种情况下阻挡穿过阀座的流体通路。然而，密封区域也能够同时承担该背景下的第二功能。例如，在阀的打开状态中，其能够在其轴向方向上突出且轴向端（第一平台区域）至少部分地进入阀座的开口中。以此方式，密封区域同时也承担使得阀主体在阀中居中的功能。因此阀主体包括相对于阀座的限定的初始位置。这一方面实现了阀主体相对于阀座的永久居中。另一方面，它也使得阀主体能够针对包括阀主体的阀的所有可想到的安装位置居中；能够对于相对于重力方向的竖直或水平或者其它安装位置实现居中。

第二平台区域在闭合状态中形成用于阀座的接触表面。以此方式，即使对于高真空，也能够防止阀主体“拉穿”阀座。但是，因为弱化区域被设置在第一和第二平台区域之间，所以阀主体的“第二固有冲程”保持可能。

在该背景下，优选的是，阀主体至少包括第一压力补偿开口，其将阀主体的内侧连接于阀主体的外侧并且在阀主体的径向方向上从弱化区域延伸跨过第二平台区域并至少部分到基部区域中。

第一压力补偿开口（“孔”）用于阀主体对流体（例如油）的渗透。它们改善油排放。但是，同时，阀主体的重量也能够由于第一压力补偿开口的形状和数量而受到控制。以此方式，能够调整已经用于非常小的真空的阀主体在朝向阀座的方向上吸入并且因此闭合阀。相反地，因此阀也针对非常小的油量重量打开以用于排放目的。第一压力补偿开口改善排放并且减少与阻挡方向相反的打开状态中的流的压力损失，这是因为以此方式可以获得更大的流横截面。压力补偿开口完全穿透阀主体的较厚的包封表面，以致在打开阀状态中能够提供通过它们的第二流路径。

而且，有利的是，在此方面，阀主体至少包括第二压力补偿开口，其将内侧连接于外侧并且被设置在两个相邻的第一压力补偿开口之间并且在径向方向上从基部区域的轴向端在朝向第二平台区域的方向上延伸。

第二压力补偿开口（“孔”）用于阀主体对流体（例如油）的渗透。它们改善油排放。但是，同时，阀主体的重量也能够由于第二压力补偿开口的形状和数量而受到控制。以此方式，能够调整已经用于非常小的真空的阀主体在朝向阀座的方向上吸入并且因此闭合阀。相反地，因此阀也针对非常小的油量重量打开用于排放目的。由于第一压力补偿开口和第二压力补偿开口的“交替设置”，一方面能够确保第二平台的令人满意的材料覆盖，并且同时能够实现流的改善和渗透性质。改善了排放。

阀主体将使得相关联的阀即使在非常小的真空下仍能闭合。为此目的，阀主体的重量必须以目标方式被设计和调试。在此这能够通过确定阀主体的材料来实现。在这方面，阀主体的重力必须与阀主体的刚性相匹配。当阀主体由过度致密的材料形成时，为了确保即使在非常小的真空下也能提早且因此有效地闭合阀，其重量会过大。当阀主体由具有过小密度的材料制成时，其将由于极小重量而在非常小的真空下闭合。然而，阀主体的材料的极小密度会降低其刚性。在这种情况下，对于高真空，由于材料的极小密度必须在闭合阀时提供阀主体在阀座处的塑性变形。阀主体将被损坏，而这是要被避免的。上述材料适用于在所需温度范围（通常为-40 ℃至+150 ℃）内的内燃发动机处的汽车应用的阀主体的几何构型。

此外，在所有这些中，优选的是，横截面轮廓的厚度被实施在1/10毫米至1毫米的范围内，优选地在1/10毫米至5/10毫米的范围内，特别优选在3/10毫米至5/10毫米的范围内。

最后，目标也通过包括根据本发明的至少一个阀的曲轴箱通风装置来实现。

根据本发明的阀能够针对多个功能被用于曲轴箱通风装置中。优选地，其能够普遍用于曲轴箱通风装置中提供的所有阀。这些功能具体地包括用作用于部分负载的单向止回阀、用于满负载的单向止回阀、用于新鲜空气的单向止回阀（PCV）和油回流止回阀。曲轴箱外壳的通风能够以通用且简单的方式被有效设计。

附图说明

从下述附图说明得到进一步优点。在附图中，示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求相组合地包含大量特征。本领域技术人员也将适宜地单独考虑这些特征，并将它们组合成适应的进一步的组合。其以示例性方式被示出：

图1是根据本发明的阀的阀主体的等轴视图；

图2是图1的阀主体的截面图；

图3是具有阀主体的阀的等轴视图；

图4是具有阀主体的阀的截面图。

具体实施方式

附图仅示出示例并且不应该被理解为是限制性的。

图1示出了根据第一实施例的具有包封表面2的阀主体1。阀主体1被划分成不同区域。

其包括被设置在阀主体1的轴向端处的第一平台区域3。这个第一平台区域3在阀主体1的轴向方向上由密封区域4邻接，该密封区域4在没有材料中断的情况下进入到弱化区域5。弱化区域5进而进入到第二平台区域6。第二平台区域6被设置成平行于第一平台区域3。其在阀主体1的轴向方向上继续到基部区域7中。包封表面2在轴向方向从第一平台区域3向基部区域7单调减小。此外，能够看到，多个第一压力补偿开口8被设置在阀主体1处。在该背景下，第一压力补偿开口8在阀主体1的径向方向上从弱化区域5延伸跨过第二平台区域6并至少部分地到基部区域7中。第一压力补偿开口8将阀主体1的外侧连接于阀主体1的内侧。

在图2中，示出阀主体1的截面图。在此能够看到具体地包封表面2从第一平台区域3到基部区域7的单调减小。也能够看到阀主体1的几何构造基本上没有材料中断，使得借助于由膜热成型或（例如聚四氟乙烯）拉深的方式进行简单且廉价的制造成为可能。在制造过程期间，弱化区域5也能够在阀主体1处作为目标材料弱化区域产生。

在图3中，根据第一实施例的阀主体1之后被示于根据本发明的阀9中。阀9包括阀外壳10和阀座11。阀主体1通过基部区域7的轴向端定位在阀主体保持件12上。阀9被示出为处于打开状态。阀主体保持件12一方面用于使得阀主体1居中在阀9中。这一方面使得阀主体1相对于阀座11能够永久居中。另一方面，也使得阀主体1能够针对包括阀主体1的阀9的所有可想到的安装位置均居中；对于相对于重力方向的竖直或水平或者其它安装位置能够实现居中。另一方面，阀主体1被固定以防丢失且被可靠地保持在阀9内。

在阀主体保持件12和阀座11之间的距离代表了阀9或者阀主体1的冲程。在阀9的闭合状态中，密封区域4流体密封地接触阀座11。然后，第一平台区域3闭合阀座11的开口。第二平台区域6接触阀座11。以此方式，即使针对相对较大的真空值，也能够避免阀主体1通过阀座11的“拉穿”。弱化区域5完全围绕密封区域4的圆周实现。以此方式，在阀主体1中提供一个固有的弹性区域，这允许密封区域4在阀主体1的轴向方向上相对移动到基部区域7。因此，借助于阀主体1，实质上为阀9提供了“第二固有冲程”。阀9的闭合能够在非常小的真空下实现，并且相反，阀的打开可以在非常小的油量重量下实现以针对排放目的。在阀主体保持件12中的流开口13也用于改善排放。

在图4中，阀9以截面图示出。在此能够看到具体地阀主体保持件12能够例如通过焊接被连接到阀外壳10，例如通过超声波焊接。

Claims (8)

1.一种阀（9），具体地用于曲轴箱通风装置的阀，所述阀（9）具有被设置在阀外壳（10）内的阀座（11）和阀主体（1），其中整个阀主体（1）在所述阀（9）的打开状态和所述阀（9）的闭合状态之间可轴向位移，其中所述阀主体（1）包括加厚包封表面（2），所述加厚包封表面（2）包括用于在所述阀座（11）处流体密封接触的密封区域（4）和在纵向方向上邻接所述密封区域（4）的基部区域（7），其中所述包封表面（2）的横截面轮廓从所述密封区域（4）向所述基部区域（7）单调增加，

其中在所述阀（9）的所述打开状态中，所述基部区域（7）的轴向端接触包括至少一个流体可渗透流开口（13）的阀主体保持件（12），

其特征在于，所述密封区域（4）借助于弱化区域（5）被连接到所述基部区域（7），其中所述弱化区域（5）包括相对于所述纵向方向减小的刚性并且所述阀主体（1）由热塑性塑料材料、即聚卤烯烃形成。

2.根据权利要求1所述的阀（9），其特征在于，所述聚卤烯烃是聚四氟乙烯、包含氟和/或碳和/或氧混合物的聚四氟乙烯或热塑性处理的聚四氟乙烯。

3.根据权利要求1或2所述的阀（9），其特征在于，所述弱化区域（5）至少在其区段中与所述密封区域（4）和所述基部区域（7）一起实施为没有材料中断并且在所述密封区域（4）的周向方向上周向实施，并且/或者其中所述弱化区域（5）的所述减小的刚性至少部分受到阀主体材料的至少一个材料参数、具体地受到所述阀主体材料在所述弱化区域（5）中的减小的弹性模数的影响。

4.根据权利要求1-3中的一项所述的阀（9），其特征在于，所述阀主体（1）在所述密封区域（4）的背离所述弱化区域（5）的侧面上包括第一平台区域（3），其被设置成平行于在所述弱化区域（5）和所述基部区域（7）之间的第二平台区域（6）。

5.根据权利要求4所述的阀（9），其特征在于，所述阀主体（1）包括至少一个第一压力补偿开口（8），所述至少一个第一压力补偿开口（8）将所述阀主体（1）的内侧与所述阀主体（1）的外侧连接并且在所述阀主体（1）的径向方向上从所述弱化区域（5）跨过所述第二平台区域（6）至少部分延伸到所述基部区域（7）中。

6.根据权利要求5所述的阀（9），其特征在于，所述阀主体（1）包括至少一个第二压力补偿开口，所述至少一个第二压力补偿开口将所述内侧与所述外侧连接并且被设置在两个相邻的第一压力补偿开口（8）之间并且在所述径向方向上从所述基部区域（7）的轴向端在朝向所述第二平台区域（6）的方向上延伸。

7.根据前述权利要求1-6中的一项所述的阀（9），其特征在于，所述横截面轮廓的厚度被实施在1/10毫米至1毫米的范围内，优选地在1/10毫米至5/10毫米的范围内，特别优选在3/10毫米至5/10毫米的范围内。

8.一种曲轴箱通风装置，具有至少一个根据权利要求1-7中的一项所述的阀（7）。

Images