DE102019102724A1

DE102019102724A1 - Ventilkörper für ein Ventil und Ventil

Info

Publication number: DE102019102724A1
Application number: DE102019102724.1A
Authority: DE
Inventors: Gelase Mbadinga-Mouanda; Thomas Jessberger; Coskun Evlekli; Claus Fischer; Dennis Viellieber
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2019-02-04
Filing date: 2019-02-04
Publication date: 2020-08-06
Also published as: BR112021013562A2; CN113383150B; DE112020000667A5; US11536382B2; WO2020160966A1; US20220025979A1; CN113383150A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventilkörper (1) für ein Ventil (7), insbesondere für ein Ventil einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung, mit einer aufgedickten Hüllfläche (2), die eine in einer Längsrichtung des Ventilkörpers (1) glockenförmige Querschnittskontur aufweist, die einen Führungsbereich (3) zur Führung des Ventilkörpers (1) in einem Ventilsitz (9) und einen Dichtungsbereich (5) zur fluiddichten Anlage an dem Ventilsitz (9) aufweist.Es soll die Entlüftung eines Kurbelgehäuses auf universelle und einfache Art effizient gestaltet werden.Hierzu ist die Querschnittskontur in der Längsrichtung von dem Führungsbereich (3) zu dem Dichtungsbereich (5) einseitig offen ausgebildet und nimmt streng monoton zu.Ferner betrifft die Erfindung ein Ventil (7) mit einem Ventilsitz (9) und einem derartigen Ventilkörper (1), die in einem Ventilgehäuse (8) angeordnet sind, und eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilkörper für ein Ventil mit einer Hüllfläche, die eine in einer Längsrichtung des Ventilkörpers glockenförmige Querschnittskontur aufweist, die einen Führungsbereich zur Führung des Ventilkörpers in einem Ventilsitz und einen Dichtungsbereich zur fluiddichten Anlage an dem Ventilsitz aufweist.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Ventil mit einem Ventilsitz und einem erfindungsgemäßen Ventilkörper, die in einem Ventilgehäuse angeordnet sind.
Schließlich bezieht sich die Erfindung auf eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung mit mindestens einem erfindungsgemäßen Ventil.
Stand der Technik
Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel ihres Einsatzes in einem Hubkolben-Verbrennungsmotor beschrieben.
In derartigen Verbrennungsmotoren ist es nicht möglich, eine vollständige Abdichtung an den Kolbenringen zwischen dem Kolben und der Zylinderwand zu erreichen. Das Erfordernis einer niedrigen Reibung zwischen diesen Komponenten und das Erfordernis einer möglichst vollständigen Abdichtung zwischen ihnen sind hier gegenläufig. Es muss ein Kompromiss zwischen diesen beiden Erfordernissen gefunden werden. Dies bedeutet, dass keine vollständige Abdichtung erreicht werden kann. Ölhaltiges Leckagegas (sog. „blowby“) kann somit an dem Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse gelangen. Dabei können grundsätzlich drei verschiedene Pfade für das Entweichen des Leckagegases unterschieden werden: zum einen kann das Leckagegas durch Lücken in den Kolbenringen entweichen, zum anderen kann es zwischen dem Kolbenring und der Zylinderwand und schließlich zwischen dem Kolbenring und dem Kolben entweichen. Das derartig in das Kurbelgehäuse entwichene ölhaltige Leckagegas muss nun dem Verbrennungsprozess wieder zugeführt werden. Dies wird in geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtungen (closed crankcase ventilation - CCV) durchgeführt.
Derartige Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtungen können je nach Anwendungsgebiet unterschiedlich aufgebaut sein. In einer beispielhaften Ausführungsform einer derartigen Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung wird das ölhaltige Leckagegas zunächst in einen Ölabscheider geleitet, in dessen Rückführleitung ein Öl-Rücklaufsperrventil angeordnet sein kann. Dieses Öl-Rücklaufsperrventil verhindert, dass Öl ungewollt angesaugt wird (was zu Schäden in dem Verbrennungsmotor führen kann). Weiter können nach dem Ölabscheider weitere Druckregelventile (für gereinigtes Leckagegas) oder andere Rückschlagsperrventile vorgesehen sein, die für die Regulierung des Drucks in dem Kurbelgehäuse benötigt werden.
Diese verschiedenen Ventile sind typischerweise konstruktiv unterschiedlich ausgeführt. Sie weisen daher auch typischerweise jeweils ein unterschiedliches Schließverhalten auf. Es muss dabei für eine effiziente Kurbelgehäuseentlüftung ein möglichst frühes Schließen der Ventile schon bei sehr geringen Unterdruckwerten erfolgen und eine Öl-Drainage schon bei sehr niedrigen Ölmengengewichten.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Entlüftung eines Kurbelgehäuses auf universelle und einfache Art effizient zu gestalten, insbesondere das Öffnungs- und/oder Schließverhalten eines Kurbelgehäuseentlüftungsventils hinsichtlich niedrigerer Schaltdrücke zu optimieren.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Ventilkörper gelöst, dadurch dass dessen Querschnittskontur in der Längsrichtung von dem Führungsbereich zu dem Dichtungsbereich einseitig offen ausgebildet ist und streng monoton zunimmt. Der Ventilkörper weist eine aufgedickte Hüllfläche auf, die den Ventilkörper im Wesentlichen bildet und Struktur bereitstellt. Der Dichtungsbereich ist dabei in der Längsrichtung an den Führungsbereich angrenzend ausgebildet, wobei angrenzend ein unmittelbares oder mittelbares Angrenzen sein kann, d. h. beispielsweise unter Zwischenschaltung eines oder mehrerer weiterer Bereiche.
Der Ventilkörper weist damit eine dreidimensionale Geometrie auf, die sich in einer offenen und streng monoton (im Wesentlichen) glockenförmigen Querschnittskontur manifestiert. Der erfindungsgemäße Ventilkörper unterscheidet sich damit von den typischerweise im Beispiel der Hubkolben-Verbrennungsmotoren eingesetzten Ventilkörpern mit einer Gummidichtung und einer Kunststoffkugel.
Der erfindungsgemäße Ventilkörper weist auch mindestens zwei Funktionsbereiche auf, die in seiner geometrischen Ausformung angelegt sind.
Zum einen ist ein Führungsbereich vorgesehen. Dieser Führungsbereich dient der Führung und Zentrierung des Ventilkörpers in einem Ventilsitz. Es können zusätzliche Bauelemente, wie beispielsweise Federelemente oder ähnliches, die eine Führung des Ventilkörpers in dem Ventilsitz bewirken sollen, entfallen. Es wird eine einfache und kostengünstige Herstellung des Ventilkörpers beziehungsweise des assoziierten Ventils möglich.
Zum anderen ist ein Dichtungsbereich vorgesehen. Dieser Dichtungsbereich dient der Anlage an dem Ventilsitz. Diese Anlage ist fluiddicht ausgebildet, wenn sich das mit dem Ventilkörper assoziierte Ventil in einem geschlossenen Zustand befindet. Es können wiederum zusätzliche Bauelemente, die die Dichtung des Ventilkörpers gegen den Ventilsitz bewirken sollen, entfallen. Es wird eine einfache und kostengünstige Herstellung des Ventilkörpers beziehungsweise auch des assoziierten Ventils möglich.
Die Querschnittskontur nimmt in einer Richtung von dem Führungsbereich zu dem Dichtungsbereich in Längsrichtung des Ventilkörpers streng monoton zu. Dies bedeutet, es existieren keine in Längsrichtung des Ventilkörpers benachbarten Punkte auf der Hüllfläche, bei denen ein Abstand von einer Längsmittelachse des Ventilkörpers identisch ist. Es sind keine zylindrischen Bereiche in dem Ventilkörper vorgesehen; der Abstand der Hüllfläche von der Längsmittelachse des Ventilkörpers nimmt von dem Führungsbereich zu dem Dichtungsbereich streng monoton zu.
Diese streng monotone Zunahme der Querschnittskontur und die einseitig offene Geometrie des Ventilkörpers erlauben dessen einfache und kostengünstige Herstellung. Als Ausgangsmaterial kann eine Folie (z. B. aus Polytetrafluorethylen) verwendet werden. Diese wird dann zum Beispiel durch Tiefziehen oder Thermoformen in die gewünschte einseitig offene und streng monotone (im Wesentlichen) glockenförmige Geometrie gebracht.
Der erfindungsgemäße Ventilkörper kann vorteilhafter Weise in einer Vielzahl von Ventilen eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems eingesetzt werden, so als Rückschlagsperrventil (für Teillast, Volllast und/oder Frischluft) und/oder als Öl-Rücklaufsperrventil.
Dabei ist vorteilhaft, dass der Führungsbereich als ein sich in der Längsrichtung erstreckender konusförmiger Schaft ausgebildet ist und der Dichtungsbereich einen konusförmigen Dichtungsabschnitt aufweist.
In einer bevorzugten Ausführung kann vorgesehen sein, dass die glockenförmige Querschnittskontur in Längsrichtung gesehen an einer dem Dichtungsbereich abgewandten Seite des Führungsbereichs geschlossen ausgebildet ist, was der vorbeschriebenen bevorzugten Herstellung mittels Tiefziehen weiter entgegen kommt.
Der konusförmige Schaft, der die Funktion des Führungsbereichs des Ventilkörpers übernimmt, erstreckt sich mindestens teilweise durch die Öffnung des Ventilsitzes. Dies ist sowohl in dem geschlossenen Zustand des Ventils als auch in dessen geöffnetem Zustand der Fall. Damit wird eine Zentrierung des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz erreicht. Der Ventilkörper weist eine definierte Ausgangslage in Bezug auf den Ventilsitz auf. Dies ermöglicht zum einen eine permanente Zentrierung des Ventilkörpers in Bezug auf den Ventilsitz. Zum anderen ermöglicht es ebenso eine Zentrierung des Ventilkörpers für alle denkbaren Einbaulagen des Ventils, das den Ventilkörper aufweist; eine Zentrierung kann für in Bezug auf die Schwerkraftrichtung vertikale oder horizontale oder anderweitige Einbaulagen erreicht werden. Da die Querschnittskontur des Ventilkörpers einseitig an der dem Dichtungsbereich zugewandten Seite des Ventilkörpers offen ist, ist der konusförmige Schaft an seinem axialen Ende geschlossen ausgebildet.
Der Dichtungsbereich weist einen konusförmigen Dichtungsabschnitt auf. Dieser konusförmige Dichtungsabschnitt kommt in eine fluiddichte Anlage mit dem Ventilsitz des mit dem Ventilkörper assoziierten Ventils, wenn bei einem Schließen des Ventils der Ventilkörper durch einen Unterdruck gegen den Ventilsitz gesaugt wird. Der konusförmige Dichtungsabschnitt dichtet dann gegen die entsprechende Dichtlinie des Ventilsitzes ab. Dabei ist der Durchmesser des konusförmigen Dichtungsabschnitts in einer Radialrichtung des Ventilkörpers so ausgebildet, dass er auf einen Durchmesser des Ventilsitzes an der entsprechenden Dichtlinie abgestimmt (z. B. etwas größer) ist, um die Druckdifferenzen in dem Ventil niedrig zu halten.
Das Verhältnis eines Durchmessers des Schafts in der Radialrichtung des Ventilkörpers zu einem Durchmesser des Dichtungsabschnitts in der Radialrichtung des Ventilkörpers kann in einem Bereich zwischen 2 / 5 und 2 / 100 liegen. Besonders bevorzugt ist dabei der Bereich zwischen 2 / 10 und 2 / 25.
Grundsätzlich wird der Durchmesser des Dichtungsabschnitts bzw. dessen Breite, der bevorzugt eine Ringform aufweist, möglichst klein gewählt, um den Strömungswiderstand in Öffnungsrichtung und damit den Druckverlust bei Durchströmung in einem geöffneten Ventilzustand möglichst klein zu halten.
Auch ist bevorzugt, dass der Führungsbereich mit dem Dichtungsbereich mittels eines Strömungsleitbereichs, der den Führungsbereich mit dem Dichtungsbereich verbindet, zur Anpassung eines Strömungswiderstands des Ventilkörpers mindestens abschnittsweise materialunterbrechungsfrei ausgebildet ist.
Der Strömungsleitbereich stellt den dritten Funktionsbereich des Ventilkörpers dar. Er stellt dabei eine (möglichst große) Anströmfläche in einer Schließrichtung des Ventils bereit. Es lässt sich durch die geometrische Ausgestaltung des Strömungsleitbereichs der Strömungswiderstand des Ventilkörpers an die jeweils benötigten Werte anpassen beziehungsweise optimieren. Es wird ein frühes Schließen des mit dem Ventilkörper assoziierten Ventils schon bei niederigen Unterdruckwerten ermöglicht. Ebenso kann eine effiziente Öl-Drainage auch bei niedrigem Öl-Niveau eingestellt werden. Das Ventil wird auch bei geringen Ölmengengewichten zu Drainagezwecken früh öffnen.
Darin ist vorteilhaft, dass der Strömungsleitbereich mindestens eine Druckausgleichsöffnung aufweist, die eine Innenseite der Hüllfläche mit einer Außenseite der Hüllfläche verbindet und die die Querschnittskontur durchbricht.
Es können eine oder mehrere Druckausgleichsöffnungen in dem Strömungsleitbereich vorgesehen sein. Diese Druckausgleichsöffnungen „durchbrechen“ die Hüllfläche des Ventilkörpers und geben somit einen Kanal beziehungsweise Kanäle von der Außenseite der Hüllfläche (die dem Ventilsitz zugewandte Seite des Ventilkörpers) zu der Innenseite der Hüllfläche (die dem Ventilsitz abgewandte Seite des Ventilkörpers) frei. Diese Kanäle dienen einerseits der Reduzierung der Druckdifferenz in einem geöffneten Zustand des mit dem Ventilkörper assoziierten Ventils. Zum anderen dienen sie jedoch ebenso Drainagezwecken für Öl. Bevorzugt können die mehreren Druckausgleichsöffnungen auf einem gemeinsamen Radius vorliegen.
Der Strömungsleitbereich liegt insbesondere in Radialrichtung gesehen zwischen dem Führungsbereich und dem Dichtungsbereich vor. Auch in Axialrichtung liegt der Strömungsleitbereich zwischen dem Führungsbereich und dem Dichtungsbereich, da die glockenförmige Querschnittskontur des Ventilkörpers in der Längsrichtung streng monoton zunehmend ausgebildet ist.
Auch ist insgesamt vorteilhaft, dass der konusförmige Dichtungsabschnitt einen Konuswinkel in einem Bereich zwischen 25 Grad und 65 Grad, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 35 Grad und 55 Grad, und besonders bevorzugt von 45 Grad aufweist.
Es lässt sich für diese Werte des Konuswinkels ein besonders effizientes Abdichtverhalten des Dichtungsabschnitts gegen den Ventilsitz erreichen.
Weiter ist bei all dem bevorzugt, dass eine Dicke der Querschnittskontur in einem Bereich von 1/10 mm bis 1 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 1/10 mm bis 5/10 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 3/10 mm bis 5/10 mm, ausgebildet ist.
Der Ventilkörper soll in dem assoziierten Ventil ermöglichen, auch bei geringstem Unterdruck zu schließen. Zu diesem Zweck muss das Gewicht des Ventilkörpers gezielt ausgelegt und angepasst werden. Dies kann hier durch die Festelegung der Dicke der Querschnittskontur („Wanddicke des Ventilkörpers“) erfolgen. Dabei muss die Gewichtskraft des Ventilkörpers gegen die Steifigkeit des Ventilkörpers abgestimmt werden. Ist der Ventilkörper zu dick ausgebildet, ist er zu schwer, um ein frühes und damit effizientes Schließen des Ventils auch bei geringsten Unterdrücken zu gewährleisten. Ist der Ventilkörper zu dünn ausgebildet, schließt er zwar aufgrund des geringen Gewichts bei geringsten Unterdrücken. Allerdings geht die geringe Dicke des Ventilkörpers zu Lasten seiner Steifigkeit. In diesem Fall wäre dann bei großen Unterdrücken aufgrund der geringen Materialdicke und -steifigkeit eine plastische Verformung des Ventilkörpers an dem Ventilsitz beim Schließen des Ventils zu besorgen. Der Ventilkörper würde beschädigt, was vermieden werden soll.
Ebenso ist insgesamt von Vorteil, dass ein Verhältnis eines maximalen Durchmessers der glockenförmigen Querschnittskontur in einer Radialrichtung des Ventilkörpers zu einem senkrechten Abstand zwischen einem axialen Ende des Führungsbereichs und einer Ebene, in der eine Umfangslinie eines axialen Endes des Dichtungsbereichs angeordnet ist, in einem Bereich von 16 / 24 bis 16 / 4, besonders bevorzugt als 16 / 12 ausgebildet ist.
Der Ventilkörper soll in dem assoziierten Ventil ermöglichen, auch bei geringstem Unterdruck zu schließen. Zu diesem Zweck kann der Auftrieb des Ventilkörpers verbessert werden. Auch soll der Ventilkörper in jeder Einbaulage zuverlässig in dem Ventilsitz zentriert bleiben. Diese beiden Eigenschaften können durch gezielte Anpassung des beschriebenen Verhältnisses aus „Durchmesser zu Höhe des Ventilkörpers“ begünstigt beziehungsweise optimiert werden. Dabei stellen sich die angegebenen Werte als besonders bevorzugt zu den genannten Zwecken dar.
Es ist bevorzugt, dass der Ventilkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist, vorzugsweise aus Polyamid, Polypropylen, Polyethylen, Polytetrafluorethylen, einem Fluor- und/oder Kohlenstoff- und/oder Sauerstoffzumischungen aufweisenden Polytetrafluorethylen, oder einem thermoplastisch verarbeiteten Polytetrafluorethylen.
Der Ventilkörper soll in dem assoziierten Ventil ermöglichen, auch bei geringstem Unterdruck zu schließen. Zu diesem Zweck muss das Gewicht des Ventilkörpers gezielt ausgelegt und angepasst werden. Dies kann hier durch die Festelegung des Materials (~Dichte) sowie der Ausgangsdicke des Ventilkörpers erfolgen. Dabei muss die Gewichtskraft des Ventilkörpers gegen die Steifigkeit des Ventilkörpers abgestimmt werden. Ist der Ventilkörper aus einem zu dichten Material ausgebildet, ist er zu schwer, um ein frühes und damit effizientes Schließen des Ventils auch bei geringsten Unterdrücken zu gewährleisten. Ist der Ventilkörper aus einem Material mit zu geringer Dichte ausgebildet, schließt er zwar aufgrund des geringen Gewichts bei geringsten Unterdrücken. Allerdings geht die geringe Dichte des Materials des Ventilkörpers zu Lasten seiner Steifigkeit. In diesem Fall wäre dann bei großen Unterdrücken aufgrund der geringe Dichte des Materials eine plastische Verformung des Ventilkörpers an dem Ventilsitz beim Schließen des Ventils zu besorgen. Der Ventilkörper würde beschädigt, was vermieden werden soll. Die genannten Materialien sind bei der Geometrie des Ventilkörpers für Automobilanwendungen an einem Verbrennungsmotor in dem geforderten Temperaturbereich von typischwerweise -40 °C bis +150 °C geeignet.
Die genannte Aufgabe wird auch durch ein Ventil mit einem Ventilsitz und einem erfindungsgemäßen Ventilkörper, die in einem Ventilgehäuse angeordnet sind, dadurch gelöst, dass in einem geöffneten Zustand des Ventils ein axiales Ende des Dichtungsbereichs in Anlage mit einem Ventilkörperhalter ist, der mindestens eine fluiddurchlässige Durchströmungsöffnung aufweist.
Der Ventilkörperhalter erfüllt in dem Ventil eine dreifache Funktion: Zum einen dient er der Zentrierung des Ventilkörpers in Bezug auf den Ventilsitz. Dies ermöglicht zum einen eine permanente Zentrierung des Ventilkörpers in Bezug auf den Ventilsitz. Zum anderen ermöglicht er ebenso eine Zentrierung des Ventilkörpers für alle denkbaren Einbaulagen des Ventils, das den Ventilkörper aufweist; eine Zentrierung kann für in Bezug auf die Schwerkraftrichtung vertikale oder horizontale oder anderweitige Einbaulagen erreicht werden.
Zum anderen ist der Ventilkörper innerhalb des Ventils gegen Verlieren gesichert und zuverlässig gehalten.
Schließlich wird durch den Abstand der Anlage des Ventilkörpers an dem Ventilkörperhalter zu dem Ventilsitz auch der Hub des Ventilkörpers in dem Ventil eingestellt beziehungsweise festgelegt. Hierdurch kann das Öffnungs- und Schließverhalten des Ventils beeinflusst werden.
Die mindestens eine fluiddurchlässige Durchströmungsöffnung des Ventilkörperhalters begünstigt die Öldrainage und den Durchfluss von Fluid durch das Ventil.
Darin ist vorteilhaft, dass in dem geöffneten Zustand des Ventils ein axiales Ende des Führungsbereichs mindestens teilweise über ein radial von dem Ventilsitz auskragendes Zentrierungsgitter in einer dem Ventilkörperhalter abgewandten Richtung hinausragt. Das Ende des axialen Führungsbereichs ragt in dem geöffneten Zustand des Ventils mindestens teilweise über das Zentrierungsgitter hinaus. Damit ragt das axiale Ende aufgrund der Geometrie des Ventilkörpers ebenso in einem geschlossenen Zustand des Ventils über das Zentrierungsgitter hinaus. Damit wird eine Zentrierung des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz erreicht. Der Ventilkörper weist eine definierte Ausgangslage in Bezug auf den Ventilsitz auf. Dies ermöglicht zum einen eine permanente Zentrierung des Ventilkörpers in Bezug auf den Ventilsitz. Zum anderen ermöglicht es ebenso eine Zentrierung des Ventilkörpers für alle denkbaren Einbaulagen des Ventils, das den Ventilkörper aufweist; eine Zentrierung kann für in Bezug auf die Schwerkraftrichtung vertikale oder horizontale oder anderweitige Einbaulagen erreicht werden.
Es ist auch bevorzugt, dass in einem geschlossenen Zustand des Ventils der Strömungsleitbereich mindestens teilweise in einer Anlage mit dem Zentrierungsgitter ist und wobei der Ventilkörperhalter mindestens einen Ventilkörperhalterarm aufweist, der mittels Verschweißens, einer Presspassung und/oder einer formschlüssigen Verbindung mit dem Ventilgehäuse verbunden ist.
Weiterhin dient das Zentrierungsgitter neben der Zentrierung noch einer anderen Funktion. Es schützt den Ventilkörper. Falls der Unterdruck in dem Ventil zu groß wird, muss ein „Durchziehen“ des Ventilkörpers durch den Ventilsitz durch plastische Verformung vermieden werden. Hierzu dient das Zentrierungsgitter, indem es in einem geschlossenen Zustand des Ventils mit dem Strömungsleitbereich des Ventilkörpers (zumindest teilweise) in Anlage kommt. Eine plastische Verformung des Ventilkörpers wird verhindert. Das Zentrierungsgitter stützt den Ventilkörper in der Sperrrichtung des Ventils.
Der Ventilkörperhalterarm stellt den mindestens einen Befestigungspunkt des Ventilkörperhalters an dem Ventilgehäuse dar. Der Ventilkörperhalter kann mit dem Ventilgehäuse mittels Reibschweißens oder Ultraschallschweißens verbunden sein.
Nicht zuletzt ist vorteilhaft, dass die formschlüssige Verbindung als eine Schnappverbindung zwischen dem Ventilkörperhalterarm und dem Ventilgehäuse ausgebildet ist, vorzugsweise wobei mindestens eine Auskragung des Ventilkörperhalterarms mit mindestens einer korrespondierenden Aussparung des Ventilgehäuses in Eingriff ist und/oder der Ventilkörperhalterarm auf mindestens einem radial in das Ventilgehäuse auskragenden Vorsprung lagert.
Bei der Montage des Ventilkörperhalters in dem Ventilgehäuse wird dieser über eine Schnappverbindung („Snap-Fit“) installiert. Der Ventilkörperhalter wird in das Ventilgehäuse gedrückt. Dabei schnappt dann die mindestens eine Auskragung des Ventilkörperhalterarms mit der mindestens einen korrespondierenden Aussparung des Ventilgehäuses ein und/oder der Ventilkörperhalterarm schnappt mit dem mindestens einen auskragenden Vorsprung in dem Ventilgehäuse ein. Der Ventilkörperhalter ist damit in dem Ventilgehäuse positioniert. Vorzugsweise wird die Schnappverbindung über mehr als zwei Punkte, das heißt Ventilkörperhalterarme, realisiert. Vorzugsweise sind drei Ventilkörperhalterarme vorgesehen.
Schließlich wird die Aufgabe auch durch eine Kurbelgehäusenentlüftungsvorrichtung gelöst, die mindestens ein erfindungsgemäßes Ventil aufweist.
Das erfindungsgemäße Ventil kann in der Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung für mehrere Funktionen eingesetzt werden. Vorzugsweise kann es universell für alle in der Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung vorgesehenen Ventile eingesetzt werden. Zu diesen Funktionen rechnen insbesondere die Verwendung als Rückschlagsperrventil für Teillast, Rückschlagsperrventil für Volllast, Rückschlagsperrventil für frische Luft (PCV) und Öl-Rücklaufsperrventil. Die Entlüftung eines Kurbelgehäuses kann auf universelle und einfache Art effizient gestaltet werden.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, Beschreibung und Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen beispielhaft:

1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Ventilkörpers;
2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Ventilkörpers;
3 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;
4 eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;
5 eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;
6 eine perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;
7 eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;
8 eine perspektivische Ansicht der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;
9 eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils;
10 eine perspektivische Ansicht der vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils.

Ausführungsformen der Erfindung
Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und ist nicht beschränkend zu verstehen.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Ventilkörper 1. Der Ventilkörper 1 weist eine Hüllfläche 2 auf und untergliedert sich in drei unterschiedliche Funktionsbereiche. Es ist ein Führungsbereich 3, ein Strömungsleitbereich 4 und ein Dichtungsbereich 5 vorgesehen. Der Ventilkörper 1 ist dabei rotationssymmetrisch ausgeführt. Er ist in seiner Querschnittskontur von dem Führungsbereich 3 zu dem Dichtungsbereich 5 einseitig offen ausgebildet; die Querschnittskontur nimmt in dieser Längsrichtung des Ventilkörpers 1 streng monoton zu. Der Ventilkörper 1 weist damit (im Wesentlichen) eine glockenförmige Querschnittskontur auf. Dabei ist ebenso zu erkennen, dass in der gezeigten Ausführungsform der Führungsbereich 3 als ein konusförmiger Schaft ausgebildet ist; der Dichtungsbereich 5 weist einen konusförmigen Dichtungsabschnitt 6 auf. In der gezeigten Ausführungsform schließen die drei Funktionsbereiche 3, 4, 5 materialunterbrechungsfrei aneinander an, wobei der Strömungsleitbereich 4 den Führungsbereich 3 mit dem Dichtungsbereich 5 verbindet. An einem dem Strömungsleitbereich 4 abgewandten axialen Ende des Führungsbereichs 3 ist die Querschnittskontur geschlossen ausgebildet. Der Strömungsleitbereich 4 liegt insbesondere in Radialrichtung gesehen zwischen dem Führungsbereich 3 und dem Dichtungsbereich 5 vor. Auch in Axialrichtung liegt der Strömungsleitbereich 4 zwischen dem Führungsbereich 3 und dem Dichtungsbereich 5, da die glockenförmige Querschnittskontur des Ventilkörpers in der Längsrichtung eben streng monoton zunehmend ausgebildet ist.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Ventilkörpers 1.
3 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils 7 mit dem Ventilkörper 1. Das Ventil 7 weist neben dem Ventilkörper 1 ein Ventilgehäuse 8 auf, in dem der Ventilkörper 1 benachbart zu einem Ventilsitz 9 angeordnet ist. Das Ventil 7 ist in einem geschlossenen Zustand gezeigt.
In diesem geschlossenen Zustand ragt der Führungsbereich 3 (in Form des konusförmigen Schafts) zum einen über den Ventilsitz 9 mindestens teilweise mit einem axialen Ende hinaus. Zum anderen ragt der Führungsbereich 3 aber auch mit dem axialen Ende mindestens teilweise über ein Zentrierungsgitter 10 hinaus. Das Zentrierungsgitter 10 ist als in einer Radialrichtung des Ventilgehäuses 8 auf dessen Längsmittelachse hin von dem Ventilsitz 9 auskragend ausgeführt. Es umgibt den Führungsbereich 3 und folgt dessen Hüllfläche 2. Damit wird eine Zentrierung des Ventilkörpers 1 auf dem Ventilsitz 9 erreicht. Der Ventilkörper 1 weist eine definierte Ausgangslage in Bezug auf den Ventilsitz 9 auf. Dies ermöglicht zum einen eine permanente Zentrierung des Ventilkörpers 1 in Bezug auf den Ventilsitz 9. Zum anderen ermöglicht es ebenso eine Zentrierung des Ventilkörpers 1 für alle denkbaren Einbaulagen des Ventils 7, das den Ventilkörper 1 aufweist; eine Zentrierung kann für in Bezug auf die Schwerkraftrichtung vertikale oder horizontale oder anderweitige Einbaulagen erreicht werden. Weiterhin dient das Zentrierungsgitter 10 neben der Zentrierung noch einer anderen Funktion. Es schützt den Ventilkörper 1. Falls der Unterdruck in dem Ventil 7 zu groß wird, muss ein „Durchziehen“ des Ventilkörpers 1 durch den Ventilsitz 9 durch plastische Verformung beim Schließen des Ventils 7 vermieden werden. Hierzu dient das Zentrierungsgitter 10, indem es in einem geschlossenen Zustand des Ventils 7 mit dem Strömungsleitbereich 4 des Ventilkörpers 1 (zumindest teilweise) in Anlage kommt. Eine plastische Verformung des Ventilkörpers 1 wird verhindert. Das Zentrierungsgitter 10 stützt den Ventilkörper 1 in der Sperrrichtung des Ventils 7. Es wird mithin durch den Führungsbereich 3 eine Führung und Zentrierung des Ventilkörpers 1 in dem Ventil 7 erreicht.
Im den geschlossenen Zustand liegt weiterhin der Dichtungsbereich 5 an dem Ventilsitz 9 an. In dieser Anlage dichtet der Dichtungsbereich 5 mittels des konusförmigen Dichtungsabschnitts 6 gegen die entsprechende Dichtlinie des Ventilsitzes 9.
Es ist weiterhin in 3 zu erkennen, dass ein Ventilkörperhalter 11 in dem Ventil 7 vorgesehen ist. Dieser Ventilkörperhalter 11 weist mindestens eine fluiddurchlässige Durchströmungsöffnung 12 und mindestens einen Ventilkörperhalterarm 13 auf.
Der Ventilkörperhalter 11 dient der Zentrierung und Hubbegrenzung des Ventilkörpers 1. In einem geöffneten Zustand des Ventils 7 liegt ein axiales Ende des Dichtungsbereichs 5 an dem Ventilkörperhalter 11 an. Der Ventilkörper 1 wird gegen Verlieren gesichert und in einer definierten Ausgangsposition zentriert und gehalten. Zugleich wird durch den Abstand zwischen dem Ventilsitz 9 und dem Ventilkörperhalter 11 der Hub des Ventilkörpers 1 festgelegt. Dabei ist der Durchmesser des Ventilkörpers 1 an seinem dem Ventilkörperhalter 11 zugewandten axialen Ende geringfügig größer ausgeführt als der Durchmesser des Ventilsitzes 9. Hierdurch lässt sich die Druckdifferenz in dem Ventil 7 gering halten.
Die fluiddurchlässige Durchströmungsöffnung 12 dient der Drainage von Öl.
Der in 3 gezeigte Ventilkörperhalter 11 ist mittels einer Schnappverbindung in dem Ventilgehäuse 8 befestigt. Bei der Montage wird dabei der Ventilkörperhalter 11 in das Ventilgehäuse 8 eingeschoben, bis eine Auskragung 14 des Ventilkörperhalterarms 13 in eine entsprechende Aussparung 15 des Ventilgehäuses 8 einrastet.
In 4 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der 3 gezeigt.
Die 5 - 10 zeigen jeweils verschiedene Ausführungsformen für den Ventilkörperhalter 11.
In der 5 ist ähnlich zu 3 der Ventilkörperhalterarm 13 mit der Auskragung 14 gezeigt, die in die Aussparung 15 des Ventilgehäuses 8 eingreift. Die Aussparung 15 ist hier jedoch als durchgehende Aussparung 15 in dem Ventilgehäuse 8 ausgeführt.
In 6 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der 5 gezeigt.
In der 7 ist gezeigt, dass der Ventilkörperhalterarm 13 auch durch Schweißen an dem Ventilkörpergehäuse 8 befestigt sein kann. Hier kommen beispielsweise Reibschweißen und Ultraschallschweißen in Betracht.
In 8 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der 7 gezeigt.
In der 9 ist in dem Ventilgehäuse 8 ein in Umfangsrichtung umlaufender Vorsprung 16 ausgebildet, auf dem der Ventilkörperhalterarm 13 lagert und somit die Schnappverbindung bildet.
In 10 ist eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der 9 gezeigt.

Claims

Ventilkörper (1) für ein Ventil (7), insbesondere für ein Ventil einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung, mit einer aufgedickten Hüllfläche (2), die eine in einer Längsrichtung des Ventilkörpers (1) glockenförmige Querschnittskontur aufweist, die einen Führungsbereich (3) zur Führung des Ventilkörpers (1) in einem Ventilsitz (9) und einen Dichtungsbereich (5) zur fluiddichten Anlage an dem Ventilsitz (9) aufweist, der in der Längsrichtung an den Führungsbereich (3) angrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittskontur in der Längsrichtung von dem Führungsbereich (3) zu dem Dichtungsbereich (5) einseitig offen ausgebildet ist und streng monoton zunimmt.
Ventilkörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (3) als ein sich in der Längsrichtung erstreckender konusförmiger Schaft ausgebildet ist und der Dichtungsbereich (5) einen konusförmigen Dichtungsabschnitt (6) aufweist, wobei bevorzugt die glockenförmige Querschnittskontur in Längsrichtung gesehen an einer dem Dichtungsbereich (5) abgewandten Seite des Führungsbereichs (3) geschlossen ausgebildet ist.
Ventilkörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbereich (3) mit dem Dichtungsbereich (5) mittels eines Strömungsleitbereichs (4), der den Führungsbereich (3) mit dem Dichtungsbereich (5) verbindet, zur Anpassung eines Strömungswiderstands des Ventilkörpers (1) mindestens abschnittsweise materialunterbrechungsfrei ausgebildet ist.
Ventilkörper (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitbereich (4) mindestens eine Druckausgleichsöffnung aufweist, die eine Innenseite der Hüllfläche (2) mit einer Außenseite der Hüllfläche (2) verbindet und die Querschnittskontur durchbricht.
Ventilkörper (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsleitbereich (4) in Radialrichtung gesehen zwischen dem Führungsbereich (3) und dem Dichtungsbereich (5) vorliegt.
Ventilkörper (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der konusförmige Dichtungsabschnitt (5) einen Konuswinkel in einem Bereich zwischen 25 Grad und 65 Grad, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 35 Grad und 55 Grad, und besonders bevorzugt von 45 Grad aufweist.
Ventilkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke der Querschnittskontur in einem Bereich von 1/10 mm bis 1 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 1/10 mm bis 5/10 mm, besonders bevorzugt in einem Bereich von 3/10 mm bis 5/10 mm ausgebildet ist.
Ventilkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis eines maximalen Durchmessers der glockenförmigen Querschnittskontur in einer Radialrichtung des Ventilkörpers (1) zu einem senkrechten Abstand zwischen einem axialen Ende des Führungsbereichs (3) und einer Ebene, in der eine Umfangslinie eines axialen Endes des Dichtungsbereichs (5) angeordnet ist, in einem Bereich von 16 / 24 bis 16 / 4, besonders bevorzugt als 16 / 12 ausgebildet ist.
Ventilkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (1) aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist, vorzugsweise aus Polyamid, Polypropylen, Polyethylen, Polytetrafluorethylen, einem Fluor- und/oder Kohlenstoff- und/oder Sauerstoffzumischungen aufweisenden Polytetrafluorethylen, oder einem thermoplastisch verarbeiteten Polytetrafluorethylen.
Ventil (7) mit einem Ventilsitz (9) und einem Ventilkörper (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die in einem Ventilgehäuse (8) angeordnet sind, wobei das Ventil durch längsaxiale Verlagerung des Ventilkörpers (1) von einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einem geöffneten Zustand des Ventils (7) ein axiales Ende des Dichtungsbereichs (5) in Anlage mit einem Ventilkörperhalter (11) ist, der mindestens eine fluiddurchlässige Durchströmungsöffnung (12) aufweist.
Ventil (7) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein radial von dem Ventilsitz (9) auskragendes Zentrierungsgitter (10) aufweist, über das in dem geöffneten Zustand des Ventils (7) ein axiales Ende des Führungsbereichs (3) mindestens teilweise in einer dem Ventilkörperhalter (11) abgewandten Richtung hinausragt.
Ventil (7) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem geschlossenen Zustand des Ventils (7) der Strömungsleitbereich (4) mindestens teilweise in einer Anlage mit dem Zentrierungsgitter (10) ist und wobei der Ventilkörperhalter (11) mindestens einen Ventilkörperhalterarm (13) aufweist, der mittels Verschweißens, einer Presspassung oder einer formschlüssigen Verbindung mit dem Ventilgehäuse (8) verbunden ist.
Ventil (7) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung als eine Schnappverbindung zwischen dem Ventilkörperhalterarm (13) und dem Ventilgehäuse (8) ausgebildet ist, vorzugsweise wobei mindestens eine Auskragung (14) des Ventilkörperhalterarms (13) mit mindestens einer korrespondierenden Aussparung (15) des Ventilgehäuses (8) in Eingriff ist und/oder der Ventilkörperhalterarm (13) auf mindestens einem radial in das Ventilgehäuse (8) auskragenden Vorsprung (16) lagert.
Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung mit mindestens einem Ventil (7) nach einem der Ansprüche 10 bis 13.