(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体圧力を調節又は制御する装置（１０）であって、
流体の流入口（２８）及び流出口（３０）を含むバルブハウジング（１２）と、
前記流入口（２８）及び前記流出口（３０）の間の流体の流れを調節、解放、又は遮断するため、１ｍｂａｒ以上２５０ｍｂａｒ以下の圧力差で切り換えを行う切換フィルム（２２）と、
を備え、
前記切換フィルム（２２）は、フッ素及び炭素を含有する高分子材料から形成され、中央閉鎖領域（２４）を囲む屈曲領域（１８）を有する板状の平板体（１６）を含み、
前記屈曲領域（１８）は、前記切換フィルム（２２）を切り換える際に、屈曲動作により、前記閉鎖領域（２４）を弁座（３２）に対して軸方向（Ｌ）に、前記弁座（３２）に向かって、又は、前記弁座（３２）から離れるように、動かすものであり、
前記フッ素及び炭素を含有する高分子材料は、ポリテトラフルオロエチレン、混合物を含むポリテトラフルオロエチレン、又は熱可塑的に加工可能なポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする装置。
【請求項２】
流体圧力を調節又は制御する装置（１０）であって、
流体の流入口（２８）及び流出口（３０）を含むバルブハウジング（１２）と、
前記流入口（２８）及び前記流出口（３０）の間の流体の流れを調節、解放、又は遮断するため、１ｍｂａｒ以上２５０ｍｂａｒ以下の圧力差で切り換えを行う切換フィルム（２２）と、
を備え、
前記切換フィルム（２２）は、フッ素及び炭素を含有する高分子材料から形成され、中央閉鎖領域（２４）を囲む屈曲領域（１８）を有する板状の平板体（１６）を含み、
前記屈曲領域（１８）は、前記切換フィルム（２２）を切り換える際に、屈曲動作により、前記閉鎖領域（２４）を弁座（３２）に対して軸方向（Ｌ）に、前記弁座（３２）に向かって、又は、前記弁座（３２）から離れるように、動かすものであり、
少なくとも前記屈曲領域（１８）は、０．５ｍｍ以下の厚さ（５２）を有し、及び／又は、前記平板体（１６）は、１５０ｍｍ未満の直径（５４）を有するものであることを特徴とする装置。
【請求項３】
流体圧力を調節又は制御する装置（１０）であって、
流体の流入口（２８）及び流出口（３０）を含むバルブハウジング（１２）と、
前記流入口（２８）及び前記流出口（３０）の間の流体の流れを調節、解放、又は遮断するため、１ｍｂａｒ以上２５０ｍｂａｒ以下の圧力差で切り換えを行う切換フィルム（２２）と、
を備え、
前記切換フィルム（２２）は、フッ素及び炭素を含有する高分子材料から形成され、
前記バルブハウジング（１２）に支持され、前記切換フィルム（２２）に力を加えるバネ要素（２６）が設けられ、前記バネ要素（２６）が前記切換フィルム（２２）上の板（３４）に支持されたことを特徴とする装置。
【請求項４】
前記屈曲領域（１８）は、前記閉鎖領域（２４）の周りに径方向に波形状に延びることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記切換フィルム（２２）は、全長にわたって、最大５０％変化する厚さを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記閉鎖領域（２４）は、カップ型膨出部（２０）を含むことを特徴とする請求項１、２、４及び５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記バネ要素（２６）は、カップ型膨出部（２０）の周りに配置されたことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記切換フィルム（２２）は、前記切換フィルム（２２）の一方の側に、制御圧力として大気圧が加えられることにより、開閉状態の最大位置間で移動可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記切換フィルム（２２）は、前記切換フィルム（２２）の一方の側に、大気圧とは異なる制御圧力が加えられることにより、及び／又は、前記切換フィルム（２２）を切り換える機械的作動手段が設けられることにより、開閉状態の最大位置間で移動可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記切換フィルム（２２）は、少なくとも前記屈曲領域（１８）で、０．５ｍｍ以下の厚さ（５２）を有し、及び／又は、前記切換フィルム（２２）は、１５０ｍｍ未満の直径（５４）を有するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の流体圧力を調節又は制御する装置（１０）用の切換フィルム（２２）であって、フッ素及び炭素を含有する高分子材料から形成され、中央閉鎖領域（２４）を囲む屈曲領域（１８）を有する板状の平板体（１６）を含み、前記閉鎖領域（２４）は、前記切換フィルム（２２）を切り換えるために、低延伸の、特には延伸なしの前記屈曲領域（１８）屈曲動作により、軸方向（Ｌ）に前後に移動可能であることを特徴とする切換フィルム。
【請求項１２】
前記屈曲領域（１８）は、前記閉鎖領域（２４）の周りに径方向に波形状に延びるものであることを特徴とする請求項１１に記載の切換フィルム。
【請求項１３】
前記閉鎖領域（２４）は、カップ型膨出部であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の切換フィルム。
【請求項１４】
内燃機関の圧力調節及び／又は内燃機関のクランクケースの圧力調節のための、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置（１０）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に自動車の内燃機関の圧力調節、及び／又は、内燃機関のクランクケースの圧力調節のために、流体圧力を調節又は制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力調節弁は、例えば内燃機関のクランクケースとインテークマニホールドの間の通気ラインに使用される。その目的は、換気される容器内の圧力又は真空度が所定値を超えて上昇するのを防止することである。
【０００３】
内燃機関では、シリンダー内の燃焼ガスがシリンダーピストンを通過してクランクケースに達することでブローバイガスが発生する。これらのブローバイガスは、クランクケース内の圧力を上昇させ、オイルの漏れや逃げを引き起こし得る。圧力上昇を回避し、環境負荷の少ない方法でブローバイガスを排出するため、これらはクランクケースから内燃機関のインテークマニホールドに戻される。一方、漏れによって意図せず浸透した空気がクランクケースに吸入される可能性があるため、所定の真空値を著しく低下させるべきではない。
【０００４】
現在使用されている圧力調節弁の場合、通常、「切換メンブレン（ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）」という用語で当業者に知られる、エラストマー、しばしばフルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）からなる切換フィルムが使用される。これらの切換フィルムは、エラストマー特有の特性により非常に柔軟である。切換フィルムは、加えられた圧力状態に応じて、圧力調節弁の開口を開閉する。圧力状態は、通常、圧力調節弁の第１のチャンバー内の印加圧力と、第２のチャンバー内に存在する圧力との間の圧力差から生じる。第１のチャンバー内の圧力は、例えば、大気圧と等しくすることができる。切換フィルムは、１ｍｂａｒ以上２５０ｍｂａｒ以下の大きさの最小切換圧力に反応しなければならない。
【０００５】
ブローバイガスは、未燃燃料、モーターオイル、燃焼中に発生するその他の汚染物質から構成される。これらのガスは、多くのエラストマーを攻撃し、材料特性の損傷を引き起こし得る。この材料からなる部品は、脆くなり、多孔質になり、ひびが入ってしまう。切換フィルムが損傷すると、系が密封状態を維持できないため、環境に有害なブローバイガスが環境に直接到達してしまう。エラストマーからなる切換フィルムは、通常、フィルムの所定のストロークを実現するためにロールフィルムとして設計される。ロール領域内の材料は、ブローバイガスと接触するのと同時に、ローリング運動による機械的負荷がさらに加わるため、損傷を受ける可能性がある。
【０００６】
独国特許出願公開第２６２９６２１号明細書には、「メンブレンバルブ（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｖａｌｖｅ）」という用語によって当業者に知られるフィルム弁が開示されている。このフィルム弁は、バルブハウジングとハウジングカバーとの間の縁でクランプされ、バルブハウジングに設けられた座面に圧力部材により密封接触されたフィルムを有している。このフィルムは、ハウジング内部に面し、攻撃的な流動媒体に対して耐性を有する、最小限の弾性を持つ例えばＰＴＦＥなどの薄い層と、弾性ゴム材料からなるより厚い層から構成される。このようなフィルム弁は、流動媒体と接触する材料に高い耐薬品性が要求される場合に主に使用される。弾性ゴム材料はこの要件を満たさないが、ＰＴＦＥなどの耐薬品性材料は適切な機能に必要とされる弾性を有さないため、２つの層を含むフィルムが使用される。圧力部材によって加えられる接触圧力は、この厚いゴム状層により、バルブハウジングの座面と相互作用する切換フィルムの密封面に可能な限り均一に伝達される。これに関連して、硬質ＰＴＦＥ層によって必要な密封機能を確保するため、２層フィルムを閉じるために、ハンドホイールに接続された圧力スピンドルによって、数ｂａｒの比較的大きな切換圧力がフィルムに加えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、攻撃的なブローバイガスを伴う内燃機関の運転において、長い耐用年数を達成することができる、低い圧力差で切り換えを行う装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、このような、攻撃的なブローバイガスを伴う内燃機関の運転において、長い耐用年数を達成することができる、低い圧力差で切り換えを行う装置用の切換フィルムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によると、上記の目的は、流体圧力を調節又は制御する装置であって、流体の流入口及び流出口を含むバルブハウジングと、切換フィルムとを備え、該切換フィルムは、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムから形成される装置によって達成される。
【００１０】
本発明の別の態様によると、上記のさらなる目的は、このような装置のための、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムから形成される切換フィルムによって達成される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態及び利点は、他の請求項、明細書、及び図面から明らかになるであろう。
【００１２】
流体の流入口及び流出口を含むバルブハウジングと、流入口及び流出口の間の流体の流れを調節、解放、又は遮断するため、１ｍｂａｒ以上２５０ｍｂａｒ以下、好ましくは１ｍｂａｒ以上１００ｍｂａｒ以下の圧力差で切り換えを行う切換フィルムとを備え、該切換フィルムは、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムから形成される、流体圧力を調節又は制御する装置が提案される。この装置は、流体の流れを解放又は遮断するだけでなく、圧力差に応じて、流断面の連続的な変化により、解放又は遮断の２つの切換状態の間で、流入口及び流出口の間の流体の流れを調節する役割も果たす。
【００１３】
フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムは、耐薬品性を有しており、フィルム弁の多くの切換サイクルを切り換えることができる。装置の長期安定性が向上する。特に、フッ素及び炭素を含有する高分子として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を用いることができる。これに代わって、フッ素及び炭素を含有する高分子は、混合物を有する基材としてのＰＴＦＥであってもよい。また、フッ素及び炭素を含有する高分子は、熱可塑的に加工可能なＰＴＦＥであってもよい。
【００１４】
これに関連して、装置の調節挙動を適切に調節するために、バルブハウジングに支持されたバネ要素によって、切換フィルムに力が加えられる。流出口は、切換フィルムの閉鎖領域によって閉鎖可能な、バルブハウジングの端部に配置された弁座を有し、これにより流入口から流出口への流体の搬送を調節することができる。
【００１５】
有利な実施形態によると、切換フィルムは、中央閉鎖領域を囲む屈曲領域を有する板状の平板体を含むことができる。上記屈曲領域は、切換フィルムが切り換わる際に、低延伸の、即ち、実用では実質的に延伸なしの屈曲動作により、上記閉鎖領域を弁座に対して軸方向に、弁座に向かって、又は、弁座から離れるように、動かすことができる。この構成の切換フィルムは、板状の形態であるため、小さな表面積だけでなく、大きな表面積にわたって曲がることができる。このため、切換フィルムの個々の領域は、最小の延伸負荷しか受けない。したがって、屈曲運動は、切換フィルムの広い領域にわたって、例えば１０％未満の最小限の延伸で、最小の弾性変形を伴って、曲率変化として行われる。
【００１６】
有利な実施形態によると、上記屈曲領域は、閉鎖領域の周りに径方向に波形状に延びることができる。これに関連して、屈曲領域は、閉鎖領域の周りに径方向に配置された少なくとも１つの波形を含むことが好ましい。この１つ又は複数の波形は、切換フィルムに交互に配置された凸部及び凹部を有する凹状または凸状の湾曲領域として形成される。これに関連して、切換フィルムの一方の平面側の凸部は、切換フィルムの他方の平面側の凹部に対応する。波形状という用語は、洞状の波形として理解されるだけでなく、例えば、Ｕ字形又は他の凹状もしくは凸状の湾曲した輪郭も含み得る。仮想のフィルム面の一方の側へ湾曲した歪みも波形を構成する。このようにして、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムの延伸が全くないよう最小限にするのと同時に、均一な力の経路を伴って、良好な曲げ挙動を達成することができる。即ち、この屈曲領域の幾何学形状により、低延伸運動、即ち、実用では実質的に延伸なし、特には延伸なしで、切換フィルムの中央領域を軸方向に動かすことができる。また、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムの運動は、フィルムの表側と裏側との間の非常に小さな圧力差でも行うことができる。このようにして、２５０ｍｂａｒ未満の圧力差で、バルブを切り換えることができる。
【００１７】
このように、内燃機関の圧力調節及び／又は内燃機関のクランクケースの圧力調節のための従来の装置の、エラストマーからなる従来の切換フィルムは、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムによって置き換えられる。ＰＴＦＥなどのフッ素及び炭素を含有する高分子材料は、焼結プロセスによって製造し、その後、機械的に加工することができる。このようなフィルムは、通常の形態では非常に固く、可撓性部品には適していない。ＰＴＦＥは、優れた耐薬品性を有し、非常に広い温度範囲で使用可能であるが、エラストマー材料と比較して、低温に向かって弾性率が大きく増加する。このため、ＰＴＦＥは、内燃機関の自動車用途に要求される温度範囲（−４０℃〜＋１５０℃）では、フィルムとしての使用にむしろ適していない。この欠点は、本発明の装置では、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムを、特定の幾何学形状とし、場合によっては極めて薄い厚さとすることで、有利に回避することができる。ＰＴＦＥ材料の可動領域内の壁厚を数十分の１ミリメートルに減少させることで（該材料のクランプ領域と非可動の密封領域は、より厚く構成することができる）、また、従来技術で通常使用されているようなロール領域のない、特別に開発されたフィルムの幾何学形状により、亀裂形成、延伸、及び曲げ強度に関する機械的要件を依然として満たしながら、この固い材料を、必要な可撓性を有する形状にすることができる。この特定の幾何学形状により、ロール運動の代わりに、半径変化を伴う低延伸性の屈曲運動が起こり、装置用切換フィルムのストローク運動が実現される。
【００１８】
有利な実施形態によると、切換フィルムは、その全長にわたって実質的に一定の厚さを有する。これは、切換フィルムが、その平らな広がりに対して垂直に、実質的に同じ厚さを有すること、即ち、縁領域における切換フィルムの厚さが、屈曲領域における厚さの最大で２倍であることを意味する。これは、成形プロセスによって、特には深絞りによって切換フィルムを製造することで、有利に達成することができる。これに関連して、屈曲領域は、切換フィルムの縁領域よりもある程度薄くすることができる。好ましくは、切換フィルムの厚さは０．５ｍｍ以下である。例えばエラストマーからなる公知の切換メンブレンで知られているような、局所的に著しく増大した材料厚さを有する領域を排除することで、このような切換フィルムは、実用的に均一な材料厚さで、簡単に製造することができる。エラストマーメンブレンは、典型的に、マスター成形プロセス、例えばダイでのエラストマーの加硫によって製造されるため、エラストマーメンブレンの厚さは、一般に、複数のより薄い領域によって変化する。
【００１９】
有利な実施形態によると、バルブハウジングに支持され、切換フィルムの閉鎖領域に力を加えるバネ要素を設けることができる。これに関連して、バネ要素は、所望の圧力範囲で装置の調節挙動を達成するために、切換フィルムに適切な反力を与える。これに関連して、切換フィルムは、通常、調節される流体から離れた側で、大気圧が加えられる。
【００２０】
有利な実施形態によると、バネ要素は、閉鎖領域で板によって支持されることができる。このようにして、切換フィルムへのバネ要素の安定した接触が達成され、切換フィルムへの所定の力の導入が確保される。同時に、フッ素及び炭素を含有する高分子薄フィルムとして本発明により具体化された切換フィルムは、バネ要素により、起こりうる損傷から保護される。
【００２１】
有利な実施形態によると、閉鎖領域は、カップ型膨出部を含むことができる。このカップ型膨出部により、閉鎖領域の安定した形状が達成され、閉鎖領域が弁座に当接したときに、確実な密閉作用が確保される。これに関連して、膨出部自体は、切換フィルムの屈曲運動によって、その形状が影響を受けず、確実な密封効果のための形状が維持される。
【００２２】
有利な実施形態によると、バネ要素は、カップ型膨出部の周りに配置されることができる。このようなものであれば、バネ要素から切換フィルムへの均一な力の導入が達成され、膨出部として形成された閉鎖領域は、その形状に関して力の導入の影響を受けない。バネ要素の板により膨出部の形状をさらに安定させるように、該板を膨出部の周りに環状に配置することで、これは一層確実となる。これに関連して、閉鎖領域としての膨出部は、バネ要素の内側領域に配置される。
【００２３】
有利な実施形態によると、バネ要素は、膨出部に面する端面に埋め込むことができる。また、バネ要素の板は、合成樹脂材料への埋め込みの形態で実現することが非常に好適であり、バネ要素と切換フィルムを有利に接続することができる。また、このようなものであれば、フッ素及び炭素を含有する高分子薄フィルムは、バネ要素の領域で機械的負荷からさらに保護される。
【００２４】
有利な実施形態によると、装置の第１のチャンバーに大気圧が加えられてもよい。装置の効果的な調節挙動のためには、切換フィルムは、可能な限り自由に移動可能でなければならず、その目的のために、調節される流体が位置する第２のチャンバーから切換フィルムによって隔たれた第１のチャンバーは、環境、即ち、大気圧と接することが好適である。これに関連して、バネ要素は、切換フィルムの調節挙動を低圧力差範囲で実現することができるように、大気圧の補償を行う。
【００２５】
有利な実施形態によると、切換フィルムは、開閉状態の最大位置間でタペットなしで移動可能とすることができる。切換フィルムの開閉は、切換フィルムの両側から作用し、切換フィルムを一方又は他方の方向に動かす可動接触タペットなしで実現することができる。その代わりに、切換フィルムは、切換フィルムの両側の圧力差だけで前後に移動することができる。
【００２６】
これに代わって、切換フィルムは、切換フィルムに作用する可動な機械的作動手段、例えばタペットによって、開閉状態の最大位置間を前後に移動可能であってもよい。
【００２７】
有利な実施形態によると、切換フィルムの閉鎖領域は、流入口及び流出口の間の流体の流れを遮ることができる。切換フィルムは、流れを遮るため、密封座に迅速に接することができる。
【００２８】
有利な実施形態によると、切換フィルムは、切換フィルムの一方の側に、制御圧力として大気圧が加えられることで、開閉状態の最大位置間で移動可能とすることができる。有利には、切換フィルムは自己調節式であり、切換フィルムは、装置の一方のチャンバー内の大気圧と装置の他方のチャンバー内の作動圧力との間の圧力差によって間接的に閉じることができる。作動圧力は、例えば、内燃機関のクランクケース内の圧力とすることができる。
【００２９】
代替的な実施形態によると、切換フィルムは、切換フィルムの一方の側に、大気圧とは異なる制御圧力が加えられることにより、及び／又は、切換フィルムを切り換える機械的作動手段が設けられることにより、開閉状態の最大位置間で移動可能であってもよい。
【００３０】
有利な実施形態によると、切換フィルムは、少なくとも屈曲領域で、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、特に好ましくは０．２ｍｍ以下の厚さを有することができる。ＰＴＦＥフィルム又はＰＴＦＥ含有フィルムなどのフッ素及び炭素を含有する高分子フィルムがこのような最小限の厚さであれば、プロセス中に顕著な延伸が起こることなく、低い圧力差でフィルムを容易にかつ十分に曲げることができる。有利には、切換圧力が最小限となるように、波形状の屈曲領域と、フィルムの最小厚さとを相互に関連させることができる。このフィルムは、切換フィルムの閉鎖領域で弁座を閉じることによって、所望の切換挙動を達成することができる。通常、より厚いＰＴＦＥ部品に配置され、機械的に切断又は加工して製造されることで、硬質ＰＴＦＥ材料の移動を可能にする蛇腹領域とは対照的に、フッ素及び炭素を含有する高分子薄フィルムの場合は、このような構造は不要であり、放射状に配置された波形領域を有する切換フィルムの板状構造のみで屈曲運動が可能になる。
【００３１】
有利な実施形態によると、切換フィルムは、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の直径を有することができる。規定された直径を有する切換フィルムであれば、上記の特定のフィルム厚さで、所望の低圧力差で装置の所望の調節挙動を実行するために、十分な屈曲運動の自由度を得ることができる。したがって、自動車分野において、従来の内燃機関のための排気弁を効率的に実現することができる。切換フィルムの厚さが０．５ｍｍを超える、例えば、せいぜい１ｍｍ〜０．５ｍｍの幾分厚い場合でも、対応して直径をより大きくすることで、実現可能であると考えられる。
【００３２】
本発明の更なる態様によると、装置用の切換フィルムであって、フッ素及び炭素を含有する高分子材料から形成され、中央閉鎖領域を囲む屈曲領域を有する板状の平板体を含み、該閉鎖領域は、切換フィルムを切り換えるために、低延伸の、特には延伸なしの屈曲領域の屈曲動作により、軸方向に前後に移動可能である切換フィルムが提供される。この構成の切換フィルムは、板状の形態であるため、小さな表面積だけでなく、大きな表面積にわたって曲がることができる。このため、切換フィルムの個々の領域は、最小の延伸負荷しか受けない。したがって、屈曲運動は、切換フィルムの広い領域にわたって、曳いては最小曲率で行われる。
【００３３】
有利な実施形態によると、屈曲領域は、閉鎖領域の周りに径方向に波形状に延びることができる。これに関連して、屈曲領域は、閉鎖領域の周りに径方向に配置された少なくとも１つの波形を含むことが好ましい。この１つ又は複数の波形は、切換フィルムに交互に配置された凸部及び凹部を有する凹状または凸状の湾曲領域として形成される。これに関連して、切換フィルムの一方の平面側の凸部は、切換フィルムの他方の平面側の凹部に対応する。このようにして、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムの延伸が最小限（低延伸）であるか、延伸が全くない（無延伸）状態であるのと同時に、均一な力の経路を伴って、良好な曲げ挙動を達成することができる。即ち、この屈曲領域の幾何学形状により、低延伸又は無延伸で、切換フィルムの中央領域を軸方向に動かすことができる。また、これにより、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムの運動は、フィルムの表側と裏側との間の非常に小さな圧力差でも行うことができる。
【００３４】
有利な実施形態によると、中央閉鎖領域は、カップ型膨出部とすることができる。このカップ型膨出部により、閉鎖領域の安定した形状が達成され、閉鎖領域が弁座に当接したときに、確実な密閉作用が確保される。膨出部自体は、切換フィルムの屈曲運動によって、その形状が影響を受けず、確実な密封効果のための形状が維持される。
【００３５】
有利な実施形態によると、屈曲領域は、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、特に好ましくは０．２ｍｍ以下の厚さを有することができ、平板体は、１５０ｍｍ未満、好ましくは４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、特に好ましくは５０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の直径を有することができる。フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムがこのような小さい厚さであれば、顕著な延伸が起こることなく、低い圧力差でフィルムを容易にかつ十分に曲げることができる。切換フィルムの厚さが０．５ｍｍを超える、例えば、せいぜい１ｍｍ〜０．５ｍｍの幾分厚い場合も、対応して直径をより大きくすることで、実現可能であると考えられる。
【００３６】
このフィルムは、切換フィルムの閉鎖領域で弁座を閉じることによって、所望の切換挙動を達成することができる。通常、より厚いＰＴＦＥフィルムに関連して配置され、硬質ＰＴＦＥ材料の移動を可能にする蛇腹領域とは対照的に、フッ素及び炭素を含有する高分子からなる薄フィルムは、放射状に配置された切換フィルムの波形領域を有する板状構造のみで屈曲運動が可能になるため、このような構造は不要である。規定された直径を有する切換フィルムであれば、上記の特定のフィルム厚さで、所望の低圧力差で装置の所望の調節挙動を実行するために、十分な屈曲運動の自由度を得ることができる。このようにして、自動車分野において、従来の内燃機関のための通気弁を効率的に実現することができる。
【００３７】
本発明のさらなる態様によると、本発明の装置は、内燃機関の圧力調節及び／又は内燃機関のクランクケースの圧力調節のために使用される。
【００３８】
更なる利点は、以下の図面の説明から明らかになる。図面には、本発明の実施形態が示されている。図面、明細書、及び特許請求の範囲は、多数の特徴の組み合わせを含む。当業者は、各特徴を個別に考慮し、それらを適切に組み合わせて、意味のあるさらなる組み合わせを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態による、フッ素及び炭素を含有する高分子からなる切換フィルムを有する装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態による、フッ素及び炭素を含有する高分子からなる切換フィルムの等角投影図である。
【図３】無負荷状態の図２の切換フィルムの長手軸断面である。
【図４】偏向状態の図２の切換フィルムの長手軸断面である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図面において、同一又は類似の構成要素は、同一の参照符号で示されている。図面は例にすぎず、限定するものとして理解されるべきではない。
【００４１】
図１は、本発明の一実施形態による、フッ素及び炭素を含有する高分子からなる切換フィルム２２によって流体圧力を調節又は制御する装置１０の断面図を示している。この装置１０は、特に内燃機関の圧力調節及び／又は内燃機関のクランクケースの圧力調節に使用するために、流体圧力を調節又は制御する役割を果たす。装置１０は、ハウジングカバー１４を有するバルブハウジング１２を備え、バルブハウジング１２は、流体の流入口２８及び流出口３０を含む。切換フィルム２２は、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルム、例えばＰＴＦＥから形成され、バルブハウジング１２とハウジングカバー１４との間のクランプ領域６０でクランプされる。切換フィルム２２は、第１のチャンバー３６と第２のチャンバーを隔てている。第１のチャンバー３６と第２のチャンバー３８との間には圧力差が存在し、第１のチャンバー３６は、環境、即ち、大気圧と接続している（不図示）。切換フィルム２２は、１ｍｂａｒ以上２５０ｍｂａｒ以下、好ましくは１ｍｂａｒ以上１００ｍｂａｒ以下の圧力差で移動することができ、流入口２８と流出口３０との間の流体の流れを解放又は遮断する役割を果たす。使用中は、装置１０の流入口２８は、例えば内燃機関のクランクケースと流体的に接続され、流出口３０は、インテークマニホールドと流体的に接続される。切換フィルム２２は、中央に配置された閉鎖領域２４を囲む波形状の屈曲領域１８を有する板状の平板体１６を含む。屈曲領域１８は、切換フィルム２２を切り換える際、低延伸の、特には延伸なしの屈曲動作により、閉鎖領域２４を弁座３２に対して軸方向Ｌに、弁座３２に向かって、又は、弁座３２から離れるように動かす。この目的のため、切換フィルム２２は、少なくとも屈曲領域１８において、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、特に好ましくは０．２ｍｍ以下の厚さを有する。この場合、切換フィルム２２の直径は、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。
【００４２】
屈曲領域１８は、閉鎖領域２４の周りに径方向に波形状に延びており、切換フィルム２２の一方の平面側の凹部は、他方の平面側の凸部に対応する。閉鎖領域２４は、弁座３２上に載置されたときは、弁座３２を流体密封状態で閉じる。バルブハウジング１２に支持されたバネ要素２６が設けられており、この要素は、切換フィルム２２の閉鎖領域２４に力を加え、これにより、第１のチャンバー３６内の大気圧を補償する。これに関連して、バネ要素２６は、閉鎖領域２４で、環状板３４に支持される。閉鎖領域２４は、切換フィルム２２のカップ型膨出部２０として具体化されており、支持リングの形態である板３４は、この膨出部を環状に囲んでいる。これに代わって、バネ要素２６は、板３４なしで、切換フィルム２２と係合することができる。これに関連して、切換フィルム２２を保護するため、バネ要素を膨出部２０に面する端面に埋め込むことができ、この埋め込みを板３４の代わりとすることができる。切換フィルム２２の平らな部分と膨出部２０との間の縁５６は、切換フィルム２２が板３４に直接接触することができるように、板３４に適合されている。したがって、バネ要素２６は、バネ要素２６の内部に延びるカップ型膨出部２０の周りに配置される。
【００４３】
図２は、本発明の一実施形態によるフッ素及び炭素を含有する高分子フィルムからなる切換フィルム２２を等角投影図で示している。装置１０用の切換フィルム２２は、フッ素及び炭素を含有する高分子フィルム、例えばＰＴＦＥから形成されており、中央閉鎖領域２４を囲む屈曲領域１８を有する板状の平板体１６を含んでいる。切換フィルム２２を切り換えるための閉鎖領域２４は、低延伸の、特には延伸なしの屈曲領域１８の屈曲動作により、軸方向Ｌに前後に移動可能である。中央閉鎖領域２４は、カップ型膨出部として実現される。切換フィルム２２の直径５４は、４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。屈曲領域１８は、閉鎖領域２４の周りに径方向に波形に延びている。図２の実施形態では、閉鎖領域２４の周りに同心円状に配置され、それぞれ反対の湾曲を有する３つの波形４０、４４、４８が示されており、これにより、平板体１６の屈曲運動が促進される。
【００４４】
図３は、無負荷状態の図２の切換フィルムを長手軸断面で示している。無負荷状態では、縁５６は、外側クランプ領域６０と同じ高さで、切換フィルム２２の平坦領域とカップ型膨出部２０との間に位置する。屈曲領域１８は、装置１０の第１のチャンバー３６から見て凸状、凹状、及び凸状の交互の順序で、半径４２、４６、５０を有する３つの波形４０、４４、４８から形成される。フッ素及び炭素を含有する高分子フィルムの厚さ５２は、少なくとも屈曲領域１８で、０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下、特に好ましくは０．２ｍｍ以下である。図示されているように、図３の切換フィルム２２の平板体１６は、特に４０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の直径５４を有する。
【００４５】
図４は、偏向状態の図２の切換フィルムを長手軸断面図で示している。図１の装置１０において、閉鎖領域２４は、大幅に下降しており、これにより、例えば弁座３２と接触する。閉鎖領域２４の下降運動は、閉鎖領域２４の周りに同心円状に放射状に配置された３つの波形４０、４４、４８の３つの半径４２、４６、５０の半径拡張による、切換フィルム２２の屈曲運動によって行われる。半径４２、４６、５０を指す矢印は、半径拡張を表している。図３に示されるように、閉鎖領域２４のストローク５８は、図２に示される無負荷状態の切換フィルム２２のストローク５８と比べて大幅に拡大されている。一方、切換フィルム２２の平板体１６が広がった屈曲領域１８を有し、屈曲領域１８全体の曲率が非常に大きい曲率半径を示すため、切換フィルム２２の平坦領域と閉鎖領域２４との間の縁５６は、屈曲運動にかかわらず略長方形形状を維持する。
【図１】
0006767391.tif 000002
【図２】
0006767391.tif 000003
【図３】
0006767391.tif 000004
【図４】
0006767391.tif 000005