用于阀的阀主体和阀的制作方法

1.本发明涉及用于阀的阀主体，其具有在阀主体的纵向方向上包括钟形横截面轮廓的包封表面，该包封表面包括用于引导阀座中的阀主体的引导区域和用于在阀座处流体密封接触的密封区域。
2.此外，本发明涉及具有被设置在阀外壳内的根据本发明的阀座和阀主体的阀。
3.最后，本发明涉及具有至少一个根据本发明的阀的曲轴箱通风装置。


背景技术：

4.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。
5.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在此是相反的。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
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ccv）中执行。
6.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。
7.这些不同阀在构造方面通常不同地实施。因此，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。


技术实现要素：

8.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，特别是优化曲轴箱通风阀关于小切换压力的打开和/或闭合行为。
9.这个目标是通过根据本发明的阀主体来解决的，其中其在纵向方向上从引导区域到密封区域的横截面轮廓被构造成在一侧处开口并且严格地单调增加。阀主体包括加厚包封表面，其基本形成阀主体并提供结构。在该背景下，密封区域被实现成在纵向方向上邻接引导区域，其中邻接能够是直接或间接邻接，即例如插入一个或多个进一步的区域。
10.因此阀主体包括三维几何构型，其表现为开口且严格单调的（基本）钟形横截面轮廓。因此，根据本发明的阀主体不同于通常用于内燃往复式活塞发动机的示例中的具有橡胶密封件和塑料球的阀主体。
11.根据本发明的阀主体也包括在其几何构造上提供的至少两个功能区域。
12.一方面，提供引导区域。这个引导区域用于在阀座中引导和居中阀主体。能够省去将影响在阀座中对阀主体的引导的附加部件（例如弹簧元件等）。简单且廉价地制造相关联的阀的相应的阀主体成为可能。
13.另一方面，提供密封区域。该密封区域用于接触阀座。当与阀主体相关联的阀处于闭合状态中时，这个接触被实现为流体密封的。同样地，能够省去将提供阀主体紧靠阀座的密封动作的附加部件。简单且廉价地制造阀主体或相关联的阀的阀主体成为可能。
14.横截面轮廓在阀主体的纵向方向上在从引导区域到密封区域的方向上严格地单调增加。这意味着，在阀主体的纵向方向上在包封表面上不存在距阀主体的纵向中心轴线距离相同的相邻点。在阀主体中不提供圆柱形区域；包封表面距阀主体的纵向中心轴线的距离从引导区域向密封区域严格地单调增加。
15.横截面轮廓的严格地单调增加和阀主体的在一侧处开口的几何构型使得其制造简单且廉价。作为起始材料，能够使用膜（例如聚四氟乙烯）。后者例如通过拉深或热成型被制成所需的严格单调的（基本）钟形几何构型且其在一侧处开口。
16.根据本发明的阀主体能够以有利的方式被用于曲轴箱通风系统中的多个阀中，例如作为单向止回阀（用于部分负载、满负载和/或新鲜空气）和/或作为油回流止回阀。
17.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展现良好的耐化学性，并且特别适合在内燃发动机的润滑油环境中使用。
18.本文中，有利的是，引导区域被实现成在纵向方向上延伸的锥形轴并且密封区域包括锥形密封区段。
19.在优选实施例中，能够使得在纵向方向上观察时，钟形横截面轮廓被实现为在引导区域的背离密封区域的一侧处闭合，这进一步有利于借助于深拉的之前描述的优选制造。
20.承担阀主体的引导区域的功能的锥形轴至少部分延伸通过阀座的开口。这是在阀的闭合状态以及其打开状态中的情况。以此方式，实现了阀主体在阀座上的居中。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，其也使得阀主体能够针对包括阀主体的阀的所有可想到安装位置居中；能够针对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。因为阀主体的横截面轮廓在阀主体的面向密封区域的一侧处的一端处开口，所以锥形轴在其轴向端处具有闭合构造。
21.密封区域包括锥形密封区段。当阀闭合时由于真空将阀主体吸靠于阀座时，锥形密封区段在与阀主体相关联的阀的阀座处流体密封地接触。之后，锥形密封区段紧靠阀座的对应的密封线密封。在该背景下，在阀主体的径向方向上的锥形密封区段的直径被构造成使得其匹配在对应密封线处的阀座的直径（例如稍大）以便保持阀中的压力差尽可能小。
22.轴在阀主体的径向方向上的直径与密封区段在阀主体的径向方向上的直径的比能够在2/5和2/100之间的范围内。在该背景下特别优选的是在2/10和2/25之间的范围。
23.原则上，密封区段（包括优选地环状形状）的直径或者其宽度将被选择成尽可能小，以便保持在打开方向上的流阻力且因此在打开阀状态中的流上的压力损失尽可能小。
24.也优选的是，为了适应阀主体的流阻力，引导区域借助于流引导区域与密封区域一起构造，该流引导区域连接将引导区域连接到密封区域，至少在其区段中而没有材料中
断。
25.流引导区域提供阀主体的第三功能区域。在该背景下，其提供在阀的闭合方向上的入流表面（尽可能大）。由流引导区域的几何构造的原因，可以针对相应所需阀，调整或优化阀主体的流阻力。在低真空值下，已经能够提前闭合与阀主体相关联的阀。同样地，即使在低油位的情况下，也能够调整有效油排放。即使在最小油量质量的情况下，阀也会提前打开，以用于排放目的。
26.在该背景下，有利的是，流引导区域包括至少一个压力补偿开口，其将包封表面的内侧连接于包封表面的外侧并且穿透横截面轮廓。
27.一个或多个压力补偿开口能够被提供在流引导区域中。这些压力补偿开口“穿透”阀主体的包封表面并且因此打开从包封表面的外侧（阀主体的面向阀座的侧面）向包封表面的内侧（阀主体的背离阀座的侧面）的一个或多个通道。这些通道一方面用于在与阀主体相关联的阀的打开状态中减小压力差。不过，另一方面，它们也用于排放油的目的。优选地，所述多个压力补偿开口能够存在于共同的半径上。
28.在径向方向上观察时，流引导区域具体地被定位在引导区域和密封区域之间。在轴向方向上，流引导区域也被定位在引导区域和密封区域之间，这是因为在纵向方向上的阀主体的钟形横截面轮廓被实现为严格地单调增加。
29.而且，作为整体，有利的是，锥形密封区段包括在25度和65度之间的范围内、优选地在35度和55度之间的范围内且特别优选45度的锥角。
30.对于锥角的这些值，能够实现密封区段紧靠阀座的特别有效的密封行为。
31.此外，在所有这些中，优选的是，横截面轮廓的厚度被实现在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。
32.在相关联的阀中，阀主体即使在非常小的真空的情况下也能闭合。为此目的，阀主体的重量必须以目标方式被设计和调整。这能够通过确定横截面轮廓的厚度（“阀主体的壁厚”）来完成。在该背景下，阀主体的重力必须针对阀主体的刚性被调整。当阀主体被实现为过厚时，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，其会过重。当阀主体被实现为过薄时，其将由于极小重量而在非常小的真空下闭合。然而，阀主体的小厚度会降低其刚性。在这种情况下，对于高真空，由于极小的材料厚度，在闭合阀时将必须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。
33.同样地，作为整体，有利的是，钟形横截面轮廓在阀主体的径向方向上的最大直径与在引导区域的轴向端和密封区域的轴向端的周向线所处的平面之间的垂直距离的比被实现为在16/24至16/4的范围内，特别优选的是16/12。
34.在相关联的阀中，阀主体即使在真空非常小的情况下也能闭合。为此目的，能够改善阀主体的浮力。同样地，阀主体在任何安装位置中均应该保持相对于阀座可靠地居中。这两个性质能够在所描述的“阀主体的直径与高度”的比的目标调试中被提升或优化。在该背景下，所指示的值对于此目的被证明是特别优选的。
35.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。
36.在相关联的阀中，阀主体即使在真空非常小的情况下也能闭合。为此目的，阀主体
的重量必须以目标方式被设计和调整。这能够通过确定阀主体的材料（～密度）以及初始厚度来完成。在该背景下，阀主体的重力必须匹配阀主体的刚性。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，由于材料的小密度而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
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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。
37.上述目标也通过具有被设置在阀外壳中的阀座和根据本发明的阀主体的阀来解决，其中在阀的打开状态中密封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。
38.阀主体保持件满足阀中的三个功能。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，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。
39.另一方面，阀主体被固定以防丢失且被可靠地保持在阀内。
40.最后，通过阀主体在阀主体保持件处的接触位置距阀座的距离，还调整或确定了阀主体的冲程。以此方式，能够影响阀的打开和闭合行为。
41.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。
42.在该背景下，有利的是，在阀的打开状态中，引导区域的轴向端在背离阀主体保持件的方向上至少部分突出经过居中栅格，该居中栅格从阀座径向突出。在阀的打开状态中，轴向引导区域的端部至少部分突出经过居中栅格。以此方式，由于阀主体的几何构型的原因，在阀的闭合状态中，轴向端也突出经过居中栅格。以此方式，实现了阀主体在阀座上的居中。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，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。
43.也优选的是，在阀的闭合状态中，流引导区域至少部分接触居中栅格，并且其中阀主体保持件包括至少一个阀主体保持臂，其借助于焊接、压入配合和/或形配合连接被连接到阀外壳。
44.此外，除了居中动作之外，居中栅格还具有其它功能。其保护阀主体。如果阀中的真空过高，则必须避免阀主体由于塑性变形而通过阀座的“拉穿”。居中栅格用于此目的，其中在阀的闭合状态中其（至少部分）接触阀主体的流引导区域。防止了阀主体的塑性变形。居中栅格在阀的阻挡方向上支撑阀主体。
45.阀主体保持臂代表阀主体保持件在阀外壳处的至少一个紧固点。阀主体保持件能够借助于摩擦焊接或超声波焊接被连接于阀外壳。
46.尤其有利的是，形配合连接被设计成在阀主体保持件臂和阀外壳之间的卡扣连接，优选地其中阀主体保持臂的至少一个突起接合阀外壳的至少一个对应凹槽且/或阀主体保持臂被支撑在径向突出到阀外壳中的至少一个突起上。
47.当将阀主体保持件安装在阀外壳中时，其借助于卡扣连接（“卡扣配合”）被安装。阀主体保持件被推入到阀外壳中。在该背景下，阀主体保持臂的至少一个突起卡扣到阀外壳的所述至少一个对应凹槽中且/或阀主体保持臂抓住阀外壳中的至少一个突出突起。阀主体保持件因此被定位在阀外壳中。优选地，卡扣连接通过两个以上的点，即两个以上的阀主体保持臂来实现。优选地，提供三个阀主体保持臂。
48.在特别优选实施例中，阀主体保持件包括至少部分周向延伸的轴向凸起，其中在阀的打开状态中，阀主体的一个区段、具体地流引导区域被轴向支撑在阀主体保持件的轴向凸起处。由于轴向凸起的原因，在阀主体保持件处提供了用于阀主体的进一步接触表面，其在打开阀状态（抵抗压力负载）中能够更好地耗散掉作用力。以此方式最小化了阀主体的内部变形，以致实现了改进的疲劳行为，特别是改进的抗振性，例如，在数百万次负载循环之后。轴向凸起能够具有朝向自由端的渐缩形状，具体地其能够被实现成基本圆锥形。优选地，轴向凸起包括能够具体地被居中定位的用于介质流的至少一个贯通开口。
49.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解决。
50.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。
附图说明
51.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是根据本发明的阀主体的截面图；图2是根据本发明的阀主体的立体图；图3是根据本发明的阀的第一实施例的截面图；图4是根据本发明的阀的第一实施例的立体图；图5是根据本发明的阀的第二实施例的截面图；图6是根据本发明的阀的第二实施例的立体图；图7是根据本发明的阀的第三实施例的截面图；图8是根据本发明的阀的第三实施例的立体图；图9是根据本发明的阀的第四实施例的截面图；图10是根据本发明的阀的第四实施例的立体图；图11是阀主体的立体图；图12是进一步阀主体的立体图。
具体实施方式
52.附图仅示出示例并且不应该被理解为是限制性的。
53.图1示出了根据本发明的阀主体1。阀主体1包括包封表面2并且被分成三个不同的功能区域。提供引导区域3、流引导区域4和密封区域5。在该背景下阀主体1被实现为具有旋
转对称。它被实现为，就其从引导区域3到密封区域5的横截面轮廓而言，在一侧处开口；横截面轮廓在阀主体1的纵向方向上严格地单调增加。因此阀主体1包括（基本）钟形横截面轮廓。在该背景下还能够看到，在所示实施例中，引导区域3被实现成锥形轴；密封区域5包括锥形密封区段6。在所示实施例中，这三个功能区域3、4、5彼此邻接而没有材料中断，其中流引导区域4将引导区域3连接于密封区域5。在引导区域3的背离流引导区域4的轴向端处，横截面轮廓具有闭合构造。当在径向方向上观察时，流引导区域4被具体地定位在引导区域3和密封区域5之间。在轴向方向上，流引导区域4也被定位在引导区域3和密封区域5之间，这是因为在纵向方向上的阀主体的钟形横截面轮廓实际上被实现为严格地单调增加。
54.图2示出根据本发明的阀主体1的立体图。
55.图3示出具有阀主体1的根据本发明的阀7的第一实施例。除了阀主体1之外，阀7还包括阀外壳8，阀主体1被设置在阀外壳8内、邻近阀座9。阀7被示为处于闭合状态中。
56.在这个闭合状态中，（锥形轴形式的）引导区域3一方面以其轴向端至少部分地突出经过阀座9。另一方面，引导区域3也以轴向端至少部分地突出经过居中栅格10。居中栅格10被实现成在阀外壳8的径向方向上从阀座9朝向其纵向中心轴线突出。它围绕引导区域3并且遵循其包封表面2。因此，实现了阀主体1在阀座9上的居中。阀主体1包括相对于阀座9的限定的初始位置。这一方面使得阀主体1相对于阀座9能够永久居中。另一方面，它也使得阀主体1能够针对包括阀主体1的阀7的所有可想到的安装位置居中；能够针对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。而且，除了居中之外，居中栅格10还有其它功能。它保护阀主体1。在阀7中的真空变得过大的情况下，必须避免在闭合阀7时阀主体1由于塑性变形通过阀座9“拉穿”。居中栅格10用于此目的，其中在阀7的闭合状态中，其（至少部分）接触阀主体1的流引导区域4。防止了阀主体1的塑性变形。居中栅格10在阀7的阻挡方向上支撑阀主体1。因此，阀主体1在阀7中的引导和居中由引导区域3实现。
57.在闭合状态中，而且密封区域5接触阀座9。在这个接触位置中，密封区域5借助于锥形密封区段6紧靠阀座9的对应密封线密封。
58.在图3中也能够看到，阀主体保持件11被提供在阀7中。该阀主体保持件11包括至少一个流体可渗透的流开口12和至少一个阀主体保持臂13。
59.阀主体保持件11用于阀主体1的居中和冲程限制。在阀7的打开状态中，密封区域5的轴向端接触阀主体保持件11。阀主体1被固定以防损失，并居中并保持在限定的初始位置中。同时，由于在阀座9和阀主体保持件11之间的距离，确定了阀主体1的冲程。在该背景下，阀主体1在其面向阀主体保持件11的轴向端处的直径被实现为稍大于阀座9的直径。以此方式，阀7中的压力差异能够是被保持低的。
60.流体可渗透的流开口12用于排放油。
61.图3中所示的阀主体保持件11借助于在阀外壳8中的卡扣连接被紧固。在安装期间，阀主体保持件11被推入阀外壳8中直到阀主体保持臂13的突起14锁定在阀外壳8的对应凹槽15中。
62.在图4中，示出了图3的实施例的立体图。
63.图5
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10分别示出了阀主体保持件11的不同实施例。
64.在图5中，类似于图3，阀主体保持臂13被示为具有接合阀外壳8的凹槽15的突起14。不过在此凹槽15被实现为在阀外壳8中的贯通凹槽15。
65.在图6中，示出了图5的实施例的立体图。
66.在图7中，示出了阀主体保持臂13也能够通过在阀主体外壳8处焊接而被紧固。在此，例如可以想到摩擦焊接和超声波焊接。
67.在图8中，示出了图7的实施例的立体图。
68.在图9中，在周向方向上周向延伸的突起16被形成在阀外壳8中，阀主体保持臂13被支撑在该突起16上且因此形成卡扣连接。
69.在图10中，示出了图9的实施例的立体图。
70.在图11中，示出了稍修改的阀主体保持件11，其适用于阀的在此描述的实施例。除了用于附接在阀外壳中的阀主体保持臂13之外，阀主体保持件11还包括中央凸起17，其完全围绕圆周延伸并且在打开阀状态中提供用于阀主体的接触表面，其中阀主体具体地使用其流引导区域来接触凸起17。由于轴向凸起17的原因，因此在阀主体保持件处产生了用于阀主体的进一步接触表面，这在打开阀状态（抵抗压力负载）中能够更好地耗散掉作用力。以此方式最小化了阀主体的内部变形，以致实现了改进的疲劳行为，特别是改进的抗振性，例如，在数百万次负载循环之后。轴向凸起17包括朝向其自由端渐缩的形状。而且，轴向凸起17包括被居中设置的用于介质流的至少一个流开口。
71.在图12的进一步实施例中，除了轴向凸起17之外，还提供支撑腹板18，这里是三件，所述腹板被设置成绕阀主体保持件11的圆周分布。支撑腹板18从阀主体保持件11的外圆周轴向延伸并且在径向方向上被定位在轴向凸起17外侧。支撑腹板18被构造成在其冲程期间在径向方向上引导阀主体并且防止其倾斜。