WO2020160964A1 - Ventil mit ventilkörper und kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung - Google Patents

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Lukas Bock
Gelase MBADINGA MOUANDA
Claus Fischer
Tobias WARTH
Matthias Teschner
Thomas Schleiden
Volker Kümmerling
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Mann and Hummel GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a valve, in particular for a crankcase ventilation device, with an enveloping surface which has a sealing area for fluid-tight contact with a valve seat and a base area adjoining the sealing area, the enveloping surface increasing monotonously from the sealing area to the base area.
  • the invention also relates to the crankcase ventilation device per se.
  • the invention is described below using the example of its use in a reciprocating internal combustion engine.
  • crankcase ventilation devices can be constructed differently depending on the field of application.
  • the oil-containing leakage gas is first fed into an oil separator, in whose return line an oil non-return valve can be arranged.
  • This oil non-return valve prevents oil from being sucked in unintentionally (which can lead to damage in the internal combustion engine).
  • Further pressure control valves (for purified leakage gas) or other non-return valves can be provided after the oil separator, which are required for regulating the pressure in the crank case.
  • valves are typically designed differently. They also typically each have a different closing behavior. For efficient crankcase ventilation, the valves must be closed as early as possible at very low negative pressure values and oil drainage must take place at very low oil volume weights.
  • the invention is therefore based on the object of making the ventilation of a crankcase efficient in a universal and simple manner.
  • the object is achieved by a valve with a valve seat and a valve body which are arranged in a valve housing.
  • the entire valve body can be axially displaced between an open state of the valve and a closed state of the valve.
  • an axial end of the base region is in contact with a valve body holder which has at least one fluid-permeable through-flow opening.
  • the valve body holder fulfills a threefold function in the valve. On the one hand, it serves to center the valve body in relation to the valve seat. On the one hand, this enables permanent centering of the valve body in relation to the valve seat. On the other hand, it enables the valve body to be centered for all conceivable installation positions of the valve which has the valve body; centering can be achieved for vertical or horizontal or other mounting positions with respect to the direction of gravity. On the other hand, the valve body is secured against loss within the valve and held reliably. Finally, the stroke of the valve body in the valve is set or determined by the distance between the contact of the valve body on the valve body holder and the valve seat. This can influence the opening and closing behavior of the valve.
  • the at least one fluid-permeable flow opening of the valve body holder promotes oil drainage and the flow of fluid through the valve.
  • the valve according to the invention can be used in a crankcase ventilation device for several functions. It can preferably be used universally for all valves provided in the crankcase ventilation device. These functions include, in particular, use as a non-return valve for partial load, non-return valve for full load, non-return valve for fresh air (PCV) and oil non-return valve.
  • the ventilation of a crankcase can be designed efficiently in a universal and simple way.
  • valve body used in the valve according to the invention differs from the valve body typically used in the example of reciprocating internal combustion engines, with a rubber seal and a plastic ball.
  • the valve body according to the invention has three functional areas that are created in its geo metric shape. This is particularly suitable for a valve of a cure ventilation device.
  • the valve body has a thickened envelope surface which essentially forms the valve body and provides structure.
  • the sealing area is used to rest against the valve seat. This system is made fluid-tight when the valve associated with the valve body is in a closed state. Additional components that are supposed to seal the Ventilkör pers against the valve seat can be omitted. A simple and inexpensive manufacture of the valve body or the associated valve becomes possible.
  • the base area is arranged on a side of the sealing area facing away from the valve seat. For example, it can also be used to center the valve body in the valve.
  • the weakened area connects the sealing area with the base area.
  • the material of the valve body is deliberately weakened, i.e. In relation to the longitudinal direction, this has a reduced rigidity.
  • the valve body is formed from a thermoplastic material, namely a polyhalogenolefin.
  • a polyhalogenolefin such as polytetrafluoroethylene have good chemical resistance and are particularly suitable for use in the lubricating oil environment of internal combustion engines.
  • valve body described is formed from a polytetrafluoroethylene, fluorine and / or carbon and / or oxygen admixtures having polytetrafluoroethylene, or a thermoplastically processed polytetrafluoroethylene.
  • the reduced stiffness of the weakened area can at least be influenced or determined by at least one material parameter of a valve body material, in particular by a reduced modulus of elasticity of the valve body material in the weakened area.
  • the targeted weakening of the area between the sealing area and the base area enables intrinsic spring properties to be achieved within the valve body between the sealing area and the base area, which means in particular that a deformation in the longitudinal direction in the weakening area is rich compared to the sealing area and the base area less effort is possible.
  • the valve can be closed even at very low negative pressures. The valve will close as early as possible against the lowest negative pressures or open against the lowest oil volume weights for drainage purposes.
  • the reduced switching pressures are achieved in detail in that, in order to open or close the valve, the entire valve body does not have to be “sucked in” (closing direction) or “pushed” off the valve seat (opening direction), but only the sealing area, which is particularly advantageously possible due to its flexible connection to the base area, especially with an intended flow in or against the direction of gravity.
  • This phenomenon is referred to as the "second intrinsic hub" in the rest of the document.
  • the weakened area with the sealing area and the base area is at least partially free of material interruptions and is formed circumferentially in a circumferential direction of the sealing area.
  • valve body allows its simple and inexpensive production.
  • a foil e.g. made of polytetrafluoroethylene
  • This can then e.g. be brought into the desired shape by deep drawing or thermoforming.
  • the weakened area can also be formed in the same production step, in that an increased heat input is specifically made in the weakened area and / or a comparatively high degree of deformation takes place.
  • the weakened area can be formed completely over the circumference of the sealing area.
  • an intrinsically resilient area is provided in the valve body, which allows a relative movement from the sealing area to the base area in an axial direction of the valve body.
  • a “second intrinsic stroke” is provided for the valve by the valve body.
  • the valve can be closed at the slightest negative pressures and, conversely, the valve can be opened for drainage purposes even at the lowest oil volume weights.
  • the valve body has a first plateau area on a side of the sealing area facing away from the weakened area, which is arranged parallel to a second plateau area between the weakened area and the base area.
  • the sealing area In a closed state of the valve, the sealing area seals against the valve seat in a fluid-tight manner.
  • the first plateau area blocks the fluid passage through the valve seat.
  • the sealing area can, however, also take on a second function.
  • the sealing area also simultaneously takes on a centering function for the valve body in the valve.
  • the Ventilkör thus has a defined starting position in relation to the valve seat. On the one hand, this enables permanent centering of the valve body in relation to the valve seat. On the other hand, it also enables the valve body to be centered for all conceivable installation positions of the valve that has the valve body; centering can be achieved for installation positions that are vertical or horizontal or otherwise with respect to the direction of gravity.
  • the second plateau area forms a contact surface for the valve seat in a closed state. This can prevent the valve body from being “pulled through” the valve seat even at high pressures. However, since the weakened area is arranged between the first and the second plateau area, the “second intrinsic stroke” of the valve body remains possible.
  • valve body has at least one first pressure equalization opening which connects an inside of the valve body to an outside of the valve body and extends in a radial direction of the valve body from the weakened area via the second plateau area at least partially into the base area.
  • the first pressure equalization openings are used to make the valve body permeable to fluid, such as oil. They improve the oil drainage.
  • the weight of the valve body can also be controlled by the shape and the number of the first pressure compensation openings. In this way it can be set that the valve body is sucked in in the direction of the valve seat even at the slightest negative pressure and the valve thus closes.
  • the valve opens again for drainage purposes, even with the smallest quantities of oil.
  • the first pressure equalization openings improve the drainage and reduce the pressure loss for a flow in the open state against the blocking direction, as this allows a larger flow cross-section to be made available.
  • the pressure compensation openings completely break through the thickened enveloping surface of the valve body, so that a secondary flow path can be provided through them in an open valve state.
  • valve body has at least one second pressure compensation opening which connects the inside with the outside, and is arranged between two adjacent first pressure compensation openings and extends in the radial direction from one axial end of the base region in the direction of the second plate region extends.
  • the second pressure compensation openings are used to allow the valve body to pass fluid, for example oil. They improve the oil drainage. At the same time, however, the weight of the valve body can also be controlled by the shape and the number of the second pressure compensation openings. In this way it can be set that the valve body is sucked in in the direction of the valve seat even at the slightest negative pressure and the valve thus closes. Conversely, the valve opens again for drainage purposes, even with the smallest quantities of oil.
  • an "alternating arrangement" of the first pressure compensation openings and the second pressure compensation openings on the one hand, sufficient material coverage of the second plateau can be ensured and, at the same time, an improvement in the flow and permeability properties can be achieved. The drainage is improved.
  • the valve body should enable the associated valve to close even with the slightest negative pressure.
  • the weight of the valve body must be specifically designed and adapted. This can be done here by defining the material of the valve body. The weight of the valve body must be matched to the rigidity of the valve body. If the valve body is made of a material that is too dense, it is too heavy to ensure an early and thus efficient closing of the valve even with the slightest negative pressure. If the valve body is made of a material with too low a density, it closes due to its low weight at the lowest possible negative pressures. However, the low density of the material goes of the valve body at the expense of its rigidity.
  • valve body With the geometry of the valve body, the materials mentioned are suitable for automotive applications on an internal combustion engine in the required temperature range of typically -40 ° C to + 150 ° C.
  • the cross-sectional contour has a thickness in a range from 1/10 mm to 1 mm, preferably in a range from 1/10 mm to 5/10 mm, particularly preferably in a range from 3/10 mm up to 5/10 mm.
  • crankcase ventilation device which has at least one valve according to the invention.
  • the valve according to the invention can be used in the crankcase ventilation device for several functions. Preferably, it can be used universally for all valves provided in the cure-type ventilation device. These functions include, in particular, use as a non-return valve for partial load, non-return valve for full load, non-return valve for fresh air (PCV) and oil non-return valve.
  • the ventilation of a crankcase can be designed efficiently in a universal and simple way.
  • FIG. 1 shows an isometric representation of a valve body of a valve according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional illustration of the valve body from FIG. 1;
  • FIG. 3 is an isometric illustration of a valve with the valve body
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of the valve with the valve body
  • Figure 1 shows a valve body 1 with an enveloping surface 2 according to a first embodiment.
  • the valve body 1 is divided into different areas.
  • first plateau region 3 which is arranged at an axial end of the valve body 1.
  • a sealing area 4 adjoins this first plateau area 3 in the axial direction of the valve body 1 and merges into a weakened area 5 without material interruption.
  • the weakened area 5 in turn opens into a second plateau area 6.
  • the second plateau area 6 is arranged parallel to the first plateau area 3. It continues in the axial direction of the valve body 1 into a base region 7.
  • the envelope surface 2 decreases monotonically in the axial direction from the first plateau region 3 towards the base region 7. It can also be seen that a plurality of first pressure compensation openings 8 are arranged on the valve body 1.
  • the first pressure equalization openings 8 extend in a radial direction of the valve body 1 from the weakened area 5 over the second plateau area 6 at least partially into the base area 7.
  • the first pressure equalization openings 8 connect an outside of the valve body 1 to an inside of the valve body 1.
  • Fig. 2 a sectional view of the valve body 1 is shown.
  • the monotonous decrease of the envelope surface 2 from the first plateau area 3 to the base area 7 can be seen here. e.g. polytetrafluoroethylene) allowed.
  • the weakened area 5 can also be made as a material weakened area in the valve body 1.
  • valve body 1 is then shown according to the first embodiment in a valve 9 according to the invention.
  • the valve 9 has a valve housing 10 and a valve seat 1 1 Ven.
  • the valve body 1 rests on a valve body holder 12 with one axial end of the base region 7.
  • the valve 9 is shown in an open state.
  • ok the ok
  • Valve body holder 12 is used on the one hand to center the valve body 1 in the valve 9. On the one hand, this enables permanent centering of the valve body 1 in relation to the valve seat 11. On the other hand, it also enables the valve body 1 to be centered for all conceivable installation positions of the valve 9 comprising the valve body 1; centering can be achieved for installation positions that are vertical or horizontal or other installation positions with respect to the direction of gravity. On the other hand, the valve body 1 is secured against loss within the valve 9 and is held reliably.
  • the distance between the valve body holder 12 and the valve seat 11 represents the stroke of the valve 9 or of the valve body 1.
  • the sealing area 4 comes into fluid-tight contact with the valve seat 11.
  • the first plateau area 3 then closes the opening of the valve seat 11.
  • the second plateau area 6 comes into contact with the valve seat 11.
  • the weakened area 5 is completely formed over the circumference of the sealing area 4.
  • This provides an intrinsically resilient area in the valve body 1, which allows a relative movement of the sealing area 4 to the base area 7 in the axial direction of the valve body 1.
  • a “second intrinsic stroke” for the valve 9 is thus provided by the valve body 1.
  • the valve 9 can be closed even at the slightest negative pressures and, conversely, the valve can be opened for drainage purposes at the slightest weight of oil.
  • a throughflow opening 13 in the valve body holder 12 also serves to improve the drainage.
  • valve 9 is shown in a sectional view.
  • the valve body holder 12 can be connected to the valve housing 10, for example by welding, for example by ultrasonic welding.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil (9), insbesondere ein Ventil einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung, mit einem Ventilsitz (11) und einem Ventilkörper (1) aus einem Polyhalogenolefin, die in einem Ventilgehäuse (10) angeordnet sind, wobei der gesamte Ventilkörper (1) zwischen einem geöffneten Zustand des Ventils (9) und einem geschlossenen Zustand des Ventils (9) axial verlagerbar ist. Der Ventilkörper (1) hat eine aufgedickte Hüllfläche (2), die einen Dichtungsbereich (4) zur fluiddichten Anlage an einem Ventilsitz (11) und einen in einer Längsrichtung an den Dichtungsbereich (4) anschließenden Basisbereich (7) aufweist, wobei eine Querschnittskontur der Hüllfläche (2) von dem Dichtungsbereich (4) zu dem Basisbereich (7) monoton zunimmt. Der Dichtungsbereich (4) ist mit dem Basisbereich (7) mittels eines Verschwächungsbereichs (5) verbunden, der eine bezogen auf die Längsrichtung reduzierte Steifigkeit aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung.

Description

Ventil mit Ventilkörper und Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere für eine Kurbelgehäuseentlüf tungsvorrichtung, mit einer Hüllfläche, die einen Dichtungsbereich zur fluiddichten Anlage an einem Ventilsitz und einen an den Dichtungsbereich anschließenden Basisbereich aufweist, wobei die Hüllfläche von dem Dichtungsbereich zum Basisbereich monoton zu nimmt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf die Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung an sich.
Stand der Technik
Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel ihres Einsatzes in einem Hubkolben-Ver- brennungsmotor beschrieben.
In derartigen Verbrennungsmotoren ist es nicht möglich, eine vollständige Abdichtung an den Kolbenringen zwischen dem Kolben und der Zylinderwand zu erreichen. Das Erfor dernis 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. "blow-by") kann somit an dem Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse gelangen. Dabei kön nen grundsätzlich drei verschiedene Pfade für das Entweichen des Leckagegases unter schieden 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 Kurbelgehäuseentlüftungsvorrich tungen (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 Rück schlagsperrventile vorgesehen sein, die für die Regulierung des Drucks in dem Kurbel gehäuse benötigt werden.
Diese verschiedenen Ventile sind typischerweise konstruktiv unterschiedlich ausgeführt. Sie weisen 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.
Diese Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Ventil mit einem Ventilsitz und einem Ven tilkörper, die in einem Ventilgehäuse angeordnet sind, gelöst. Der gesamte Ventilkörper ist hierbei zwischen einem geöffneten Zustand des Ventils und einem geschlossenen Zustand des Ventils axial verlagerbar. In dem geöffneten Zustand des Ventils ist ein axi ales Ende des Basisbereichs in Anlage mit einem Ventilkörperhalter, 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 es eine Zentrierung des Ventilkörpers für alle denkbaren Einbaulagen des Ventils, das den Ventilkörper aufweist; eine Zentrierung kann für in Bezug auf die Schwer kraftrichtung 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 Ventilkörper halter zu dem Ventilsitz auch der Hub des Ventilkörpers in dem Ventil eingestellt bzw. 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.
Das erfindungsgemäße Ventil kann in einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung für mehrere Funktionen eingesetzt werden. Vorzugsweise kann es universell für alle in der Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung vorgesehenen Ventile eingesetzt werden. Zu die sen 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.
Der in dem erfindungsgemäßen Ventil eingesetzte Ventilkörper unterscheidet sich von den typischerweise im Beispiel der Hubkolben-Verbrennungsmotoren eingesetzten Ven tilkörper mit einer Gummidichtung und einer Kunststoffkugel.
Der erfindungsgemäße Ventilkörper weist drei Funktionsbereiche auf, die in seiner geo metrischen Ausformung angelegt sind. Dieser ist insbesondere für ein Ventil einer Kur belgehäuseentlüftungsvorrichtung geeignet.
Der Ventilkörper weist eine aufgedickte Hüllfläche auf, die den Ventilkörper im Wesentli chen bildet und Struktur bereitstellt.
Der Dichtungsbereich dient der Anlage an dem Ventilsitz. Diese Anlage ist fluiddicht aus gebildet, wenn sich das mit dem Ventilkörper assoziierte Ventil in einem geschlossenen Zustand befindet. Es können zusätzliche Bauelemente, die die Dichtung des Ventilkör pers gegen den Ventilsitz bewirken sollen, entfallen. Es wird eine einfache und kosten günstige Herstellung des Ventilkörpers bzw. auch des assoziierten Ventils möglich. Der Basisbereich ist auf einer dem Ventilsitz abgewandten Seite des Dichtungsbereichs angeordnet. Er kann beispielsweise auch der Zentrierung des Ventilkörpers in dem Ventil dienen.
Schließlich verbindet der Verschwächungsbereich den Dichtungsbereich mit dem Basis bereich. In diesem Verschwächungsbereich ist das Material des Ventilkörpers gezielt ge schwächt, d.h. bezogen auf die Längsrichtung weist dieser eine reduzierte Steifigkeit auf.
Erfindungsgemäß ist der Ventilkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff, nämlich einem Polyhalogenolefin, gebildet. Polyhalogenolefine wie Polytetrafluorethylen weisen eine gute chemische Beständigkeit auf und eignen sich insbesondere für den Einsatz in Schmierölumgebungen von Brennkraftmaschinen.
Es ist bevorzugt, dass der beschriebene Ventilkörper aus einem Polytetrafluorethylen, Fluor- und/oder Kohlenstoff- und/oder Sauerstoffzumischungen aufweisenden Polytetra fluorethylen, oder einem thermoplastisch verarbeiteten Polytetrafluorethylen, gebildet ist.
Die reduzierte Steifigkeit des Verschwächungsbereichs kann durch zumindest einen Werkstoffparameter eines Ventilkörperwerkstoffs zumindest mit beeinflusst bzw. bestim mt werden, insbesondere durch einen in dem Verschwächungsbereich verringerten Elas tizitätsmodul des Ventilkörperwerkstoffs.
Dies kann beispielsweise durch Thermoverformung oder einen Tiefziehprozess gesche hen. Durch die gezielte Verschwächung des Bereichs zwischen dem Dichtungsbereich und dem Basisbereich lassen sich intrinsische Federeigenschaften innerhalb des Ventil körpers zwischen dem Dichtungsbereich und dem Basisbereich erreichen, was insbe sondere bedeutet, dass eine Verformung in Längsrichtung in dem Verschwächungsbe reich verglichen mit dem Dichtungsbereich und dem Basisbereich mit geringerem Kraft aufwand möglich ist. Unter Ausnutzung dieser mittels des Verschwächungsbereichs er zielten intrinsischen Federeigenschaften kann ein Schließen des Ventils schon bei sehr geringen Unterdrücken erreicht werden. Das Ventil wird so früh wie möglich gegen nied rigste Unterdrücke schließen bzw. gegen niedrigste Ölmengengewichte zu Drainagezwe cken öffnen. Die reduzierten Schaltdrücke werden im Detail dadurch erreicht, dass zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils jeweils nicht der ganze Ventilkörper an einen Ventilsitz "angesaugt" (Schließrichtung) oder von dem Ventilsitz "abgestoßen" (Öffenrichtung) werden muss, sondern zunächst lediglich der Dichtungsbereich, was aufgrund dessen flexibler Anbin dung an den Basisbereich, gerade auch bei einer bestimmungsgemäßen Durchströmung in oder entgegen der Schwererichtung, besonders vorteilhaft möglich ist. Dieses Phäno men wird im weiteren Dokument als "zweiter intrinsischer Hub" bezeichnet.
Weiterbildungen der Erfindung sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Dabei ist vorteilhaft, dass der Verschwächungsbereich mit dem Dichtungsbereich und dem Basisbereich mindestens abschnittsweise materialunterbrechungsfrei und in einer Umfangsrichtung des Dichtungsbereichs umlaufend ausgebildet ist.
Die materialunterbrechungsfreie Ausbildung des Ventilkörpers erlaubt dessen einfache und kostengünstige Herstellung. Als Ausgangsmaterial für den Ventilkörper kann eine Folie (z.B. aus Polytetrafluorethylen) verwendet werden. Diese kann dann z.B. durch Tief ziehen oder Thermoformen in die gewünschte Form gebracht werden. Dabei kann zu gleich in demselben Fertigungsschritt auch der Verschwächungsbereich ausgebildet wer den, indem in dem Verschwächungsbereich gezielt ein erhöhter Wärmeeintrag vorge nommen wird und/oder eine vergleichsweise hohe Umformung erfolgt.
Die Ausbildung des Verschwächungsbereichs kann vollständig über den Umfang des Dichtungsbereichs erfolgen. Damit wird ein intrinsisch federnder Bereich in dem Ventil körper bereitgestellt, der eine relative Bewegung von Dichtungsbereich zu Basisbereich in einer Axialrichtung des Ventilkörpers erlaubt. Somit wird durch den Ventilkörper gleich sam ein "zweiter intrinsischer Hub" für das Ventil bereitgestellt. Es kann ein Schließen des Ventils schon bei geringsten Unterdrücken erfolgen und umgekehrt ein Öffnen des Ventils schon bei geringsten Ölmengengewichten zu Drainagezwecken.
Auch ist vorteilhaft, dass der Ventilkörper auf einer dem Verschwächungsbereich abge wandten Seite des Dichtungsbereichs einen ersten Plateaubereich aufweist, der parallel zu einem zweiten Plateaubereich zwischen dem Verschwächungsbereich und dem Ba sisbereich angeordnet ist. In einem geschlossenen Zustand des Ventils dichtet der Dichtungsbereich gegen den Ventilsitz fluiddicht ab. Der erste Plateaubereich versperrt in diesem Fall die Fluidpassage durch den Ventilsitz. Der Dichtungsbereich kann dabei jedoch zugleich eine zweite Funk tion übernehmen. So kann er in seiner Axialrichtung auch in einem geöffneten Zustand des Ventils mit einem axialen Ende - dem ersten Plateaubereich - zumindest teilweise in die Öffnung des Ventilsitzes hineinragen. Flierdurch übernimmt der Dichtungsbereich auch zugleich eine Zentrierungsfunktion für den Ventilkörper in dem Ventil. Der Ventilkör per weist damit eine definierte Ausgangslage in Bezug auf den Ventilsitz auf. Dies er möglicht 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 anderwei tige Einbaulagen erreicht werden.
Der zweite Plateaubereich bildet in einem geschlossenen Zustand eine Anlagefläche für den Ventilsitz. Damit kann verhindert werden, dass der Ventilkörper auch bei großen Un terdrücken durch den Ventilsitz "hindurchgezogen" wird. Da der Verschwächungsbereich jedoch zwischen dem ersten und dem zweiten Plateaubereich angeordnet ist, bleibt der "zweite intrinsische Hub" des Ventilkörpers möglich.
Darin ist bevorzugt, dass der Ventilkörper mindestens eine erste Druckausgleichsöffnung aufweist, die eine Innenseite des Ventilkörpers mit einer Außenseite des Ventilkörpers verbindet und sich in einer Radialrichtung des Ventilkörpers von dem Verschwächungs bereich über den zweiten Plateaubereich zumindest teilweise in den Basisbereich er streckt.
Die ersten Druckausgleichsöffnungen ("Löcher") dienen der Durchlässigkeit des Ventil körpers für Fluid, beispielsweise Öl. Sie verbessern die Öldrainage. Zugleich lässt sich jedoch durch die Form und die Anzahl der ersten Druckausgleichsöffnungen auch das Gewicht des Ventilkörpers steuern. Hierdurch kann eingestellt werden, dass der Ventil körper bereits bei geringsten Unterdrücken in Richtung des Ventilsitzes angesaugt wird und das Ventil damit schließt. Umgekehrt öffnet das Ventil damit auch bei geringsten Ölmengengewichten zu Drainagezwecken wieder. Die ersten Druckausgleichsöffnungen verbessern die Drainage und mindern den Druckverlust für eine Durchströmung in ge öffnetem Zustand entgegen der Sperrrichtung, da hierdurch ein größerer Strömungsquer schnitt zur Verfügung gestellt werden kann. Die Druckausgleichsöffnungen durchbrechen die aufgedickte Hüllfläche des Ventilkörpers vollständig, so dass durch diese in einem geöffneten Ventilzustand ein Sekundärströmungsweg bereitgestellt werden kann.
Auch ist insoweit vorteilhaft, dass der Ventilkörper mindestens eine zweite Druckaus gleichsöffnung aufweist, die die Innenseite mit der Außenseite verbindet, und zwischen zwei benachbarten ersten Druckausgleichsöffnungen angeordnet ist und sich in der Ra dialrichtung von einem axialen Ende des Basisbereichs in Richtung auf den zweiten Pla teaubereich erstreckt.
Die zweiten Druckausgleichsöffnungen ("Löcher") dienen der Durchlässigkeit des Ventil körpers für Fluid, beispielsweise Öl. Sie verbessern die Öldrainage. Zugleich lässt sich jedoch durch die Form und die Anzahl der zweiten Druckausgleichsöffnungen auch das Gewicht des Ventilkörpers steuern. Hierdurch kann eingestellt werden, dass der Ventil körper bereits bei geringsten Unterdrücken in Richtung des Ventilsitzes angesaugt wird und das Ventil damit schließt. Umgekehrt öffnet das Ventil damit auch bei geringsten Ölmengengewichten zu Drainagezwecken wieder. Durch eine "alternierende Anordnung" der ersten Druckausgleichsöffnungen und der zweiten Druckausgleichsöffnungen kann zum einen eine ausreichende Materialbelegung des zweiten Plateaus sichergestellt und zugleich eine Verbesserung der Strömungs- und Durchlässigkeitseigenschaften erreicht werden. Die Drainage wird verbessert.
Der Ventilkörper soll in dem assoziierten Ventil ermöglichen, auch bei geringstem Unter drück zu schließen. Zu diesem Zweck muss das Gewicht des Ventilkörpers gezielt aus gelegt und angepasst werden. Dies kann hier durch die Festlegung des Materials des Ventilkörpers erfolgen. Dabei muss die Gewichtskraft des Ventilkörpers gegen die Steifig keit des Ventilkörpers abgestimmt werden. Ist der Ventilkörper aus einem zu dichten Ma terial 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 Unter drücken aufgrund der geringen Dichte des Materials eine plastische Verformung des Ven tilkörpers 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.
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, be sonders bevorzugt in einem Bereich von 3/10 mm bis 5/10 mm, ausgebildet ist.
Schließlich wird die Aufgabe auch durch eine Kurbelgehäusenentlüftungsvorrichtung ge löst, die mindestens ein erfindungsgemäßes Ventil aufweist.
Das erfindungsgemäße Ventil kann in der Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung für meh rere Funktionen eingesetzt werden. Vorzugsweise kann es universell für alle in der Kur belgehäuseentlüftungsvorrichtung 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 ein fache Art effizient gestaltet werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeich nungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, Beschrei bung 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:
Figur 1 eine isometrische Darstellung eines Ventilkörpers eines erfindungsgemä ßen Ventils;
Figur 2 eine Schnittdarstellung des Ventilkörpers aus Figur 1 ;
Figur 3 eine isometrische Darstellung eines Ventils mit dem Ventilkörper;
Figur 4 eine Schnittdarstellung des Ventils mit dem Ventilkörper; Ausführungsformen der Erfindung
Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Figur 1 zeigt einen Ventilkörper 1 mit einer Hüllfläche 2 nach einer ersten Ausführungs form. Der Ventilkörper 1 gliedert sich in verschiedene Bereiche.
Er weist einen ersten Plateaubereich 3 auf, der an einem axialen Ende des Ventilkörpers 1 angeordnet ist. An diesen ersten Plateaubereich 3 schließt sich in der Axialrichtung des Ventilkörpers 1 ein Dichtungsbereich 4 an, der materialunterbrechungsfrei in einen Ver- schwächungsbereich 5 übergeht. Der Verschwächungsbereich 5 wiederum mündet in ei nen zweiten Plateaubereich 6. Der zweite Plateaubereich 6 ist parallel zu dem ersten Plateaubereich 3 angeordnet. Er setzt sich in der Axialrichtung des Ventilkörpers 1 in einen Basisbereich 7 fort. Die Hüllfläche 2 nimmt in der Axialrichtung von dem ersten Plateaubereich 3 hin zu dem Basisbereich 7 monoton ab. Weiterhin ist zu erkennen, dass auf dem Ventilkörper 1 eine Vielzahl von ersten Druckausgleichsöffnungen 8 angeordnet ist. Die ersten Druckausgleichsöffnungen 8 erstrecken sich in einer Radialrichtung des Ventilkörpers 1 dabei von dem Verschwächungsbereich 5 über den zweiten Plateaube reich 6 zumindest teilweise in den Basisbereich 7 hinein. Die ersten Druckausgleichsöff nungen 8 verbinden eine Außenseite des Ventilkörpers 1 mit einer Innenseite des Ventil körpers 1 .
In Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung des Ventilkörpers 1 gezeigt. Zu erkennen ist hier ins besondere die monotone Abnahme der Hüllfläche 2 von dem ersten Plateaubereich 3 zu dem Basisbereich 7. Ebenso ist erkennbar, dass die geometrische Ausgestaltung des Ventilkörpers 1 als im Wesentlichen materialunterbrechungsfrei dessen einfache und kostengünstige Fierstellung mittels Thermoformung oder Tiefziehens aus einer Folie (z.B. Polytetrafluorethylen) erlaubt. Im Zuge dieser Fierstellung kann auch der Verschwä chungsbereich 5 als ein in dem Ventilkörper 1 gezielt materialverschwächter Bereich her gestellt werden.
In Fig. 3 ist sodann der Ventilkörper 1 nach der ersten Ausführungsform in einem erfin dungsgemäßen Ventil 9 gezeigt. Das Ventil 9 weist ein Ventilgehäuse 10 und einen Ven tilsitz 1 1 auf. Der Ventilkörper 1 liegt auf einem Ventilkörperhalter 12 mit einem axialen Ende des Basisbereichs 7 auf. Das Ventil 9 ist in einem geöffneten Zustand gezeigt. Der io
Ventilkörperhalter 12 dient zum einen der Zentrierung des Ventilkörpers 1 in dem Ventil 9. Dies ermöglicht zum einen eine permanente Zentrierung des Ventilkörpers 1 in Bezug auf den Ventilsitz 1 1. Zum anderen ermöglicht es ebenso eine Zentrierung des Ventilkör pers 1 für alle denkbaren Einbaulagen des Ventils 9, das den Ventilkörper 1 aufweist; eine Zentrierung kann für in Bezug auf die Schwerkraftrichtung vertikale oder horizontale oder anderweitige Einbaulagen erreicht werden. Zum anderen ist der Ventilkörper 1 innerhalb des Ventils 9 gegen Verlieren gesichert und zuverlässig gehalten.
Die Entfernung zwischen dem Ventilkörperhalter 12 und dem Ventilsitz 1 1 stellt den Hub des Ventils 9 bzw. des Ventilkörpers 1 dar. In einem geschlossenen Zustand des Ventils 9 kommt der Dichtungsbereich 4 in eine fluiddichte Anlage mit dem Ventilsitz 1 1 . Dann verschließt der erste Plateaubereich 3 die Öffnung des Ventilsitzes 1 1. Der zweite Plateaubereich 6 kommt in eine Anlage mit dem Ventilsitz 1 1 . Hierdurch kann ein "Durch ziehen" des Ventilkörpers 1 durch den Ventilsitz 1 1 auch bei relativ großen Unterdruck werten vermieden werden. Der Verschwächungsbereich 5 ist vollständig über den Um fang des Dichtungsbereichs 4 ausgebildet. Damit wird ein intrinsisch federnder Bereich in dem Ventilkörper 1 bereitgestellt, der eine relative Bewegung von Dichtungsbereich 4 zu Basisbereich 7 in der Axialrichtung des Ventilkörpers 1 erlaubt. Somit wird durch den Ventilkörper 1 gleichsam ein "zweiter intrinsischer Hub" für das Ventil 9 bereitgestellt. Es kann ein Schließen des Ventils 9 schon bei geringsten Unterdrücken erfolgen und umge kehrt ein Öffnen des Ventils schon bei geringsten Ölmengengewichten zu Drainagezwe cken. Der Verbesserung der Drainage dient auch eine Durchströmungsöffnung 13 in dem Ventilkörperhalter 12.
In Fig. 4 ist das Ventil 9 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Hier ist insbesondere zu er kennen, dass der Ventilkörperhalter 12 beispielsweise durch Verschweißen mit dem Ven tilgehäuse 10 - beispielsweise durch Ultraschallschweißen - verbunden werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Ventil (9), insbesondere Ventil einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung, mit einem Ventilsitz (11 ) und einem Ventilkörper (1 ), die in einem Ventilgehäuse (10) angeord net sind, wobei der gesamte Ventilkörper (1 ) zwischen einem geöffneten Zustand des Ventils (9) und einem geschlossenen Zustand des Ventils (9) axial verlagerbar ist, wobei der Ventilkörper (1 ) eine aufgedickte Hüllfläche (2) aufweist, die einen Dich tungsbereich (4) zur fluiddichten Anlage an dem Ventilsitz (11 ) und einen in einer Längsrichtung an den Dichtungsbereich (4) anschließenden Basisbereich (7) auf weist, wobei eine Querschnittskontur der Hüllfläche (2) von dem Dichtungsbereich (4) zu dem Basisbereich (7) monoton zunimmt,
wobei in dem geöffneten Zustand des Ventils (9) ein axiales Ende des Basisbereichs (7) in Anlage mit einem Ventilkörperhalter (12) ist, der mindestens eine fluiddurchläs sige Durchströmungsöffnung (13) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungsbereich (4) mit dem Basisbereich (7) mittels eines Verschwächungsbereichs (5) verbunden ist, wobei der Verschwä- chungsbereich (5) eine bezogen auf die Längsrichtung reduzierte Steifigkeit aufweist und der Ventilkörper (1 ) aus einem thermoplastischen Kunststoff, nämlich einem Po lyhalogenolefin, gebildet ist.
2. Ventil (9) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polyhalogenolefin ein Polytetrafluorethylen, ein Fluor- und/oder Kohlenstoff- und/oder Sauerstoffzumi- schungen aufweisendes Polytetrafluorethylen, oder ein thermoplastisch verarbeitetes Polytetrafluorethylen ist.
3. Ventil (9) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschwä- chungsbereich (5) mit dem Dichtungsbereich (4) und dem Basisbereich (7) mindes tens abschnittsweise materialunterbrechungsfrei und in einer Umfangsrichtung des Dichtungsbereichs (4) umlaufend ausgebildet ist und/oder wobei die reduzierte Stei figkeit des Verschwächungsbereichs (5) durch zumindest einen Werkstoffparameter eines Ventilkörperwerkstoffs zumindest mit beeinflusst wird, insbesondere durch ei nen in dem Verschwächungsbereich (5) verringerten Elastizitätsmodul des Ventilkör perwerkstoffs.
4. Ventil (9) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (1 ) auf einer dem Verschwächungsbereich (5) abgewandten Seite des Dichtungsbereichs (4) einen ersten Plateaubereich (3) aufweist, der parallel zu einem zweiten Plateaubereich (6) zwischen dem Verschwächungsbereich (5) und dem Ba sisbereich (7) angeordnet ist.
5. Ventil (9) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (1 ) min destens eine erste Druckausgleichsöffnung (8) aufweist, die eine Innenseite des Ven tilkörpers (1 ) mit einer Außenseite des Ventilkörpers (1 ) verbindet und sich in einer Radialrichtung des Ventilkörpers (1 ) von dem Verschwächungsbereich (5) über den zweiten Plateaubereich (6) zumindest teilweise in den Basisbereich (7) erstreckt.
6. Ventil (9) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (1 ) min destens eine zweite Druckausgleichsöffnung aufweist, die die Innenseite mit der Au ßenseite verbindet, und zwischen zwei benachbarten ersten Druckausgleichsöffnun gen (8) angeordnet ist und sich in der Radialrichtung von einem axialen Ende des Basisbereichs (7) in Richtung auf den zweiten Plateaubereich (6) erstreckt.
7. Ventil (9) 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.
8. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung mit mindestens einem Ventil (7) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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