用于内燃机的活门装置的制作方法

本发明涉及一种用于内燃机的活门设备，其具有流体壳体、可旋转支承的致动轴、活门体，所述流体壳体的内周面限定流体通道，所述致动轴能够被驱动设备驱动，所述活门体在流体通道中被布置在可旋转支承的致动轴上，其中，所述活门体的主延伸平面相对于致动轴的旋转轴线相间隔地布置。

该类型的活门设备例如作为废气挡板或者作为废气再循环阀被应用于低压或高压废气循环中，并且用于调节回流至内燃机的气缸中的废气量或用于调节在废气再循环通道中的压力，以实现再循环废气量的提高，这分别导致内燃机的有害物质排放的降低。还已知的是，该类型的阀作为废气门阀被应用于涡轮增压机的涡轮机中。

该类型的活门设备在文献de102006045420a1中被公开，其中，所述活门设备具有构造在流体通道中的流体壳体。在流体通道中布置有活门体，所述活门体固定在致动轴上，并且通过致动轴可旋转地支承在流体通道中。所述活门体偏心地固定在致动轴上，其中，活门体的主延伸平面相对于致动轴的旋转轴线错移地布置。所述致动轴与机电式的致动器咬合并且通过该致动器被驱动。

在文献de102006045420a1所示的实施方式中的弊端在于，活门体在活门体致动轴上的偏心固定引发在流体通道的内周面上更高的磨损，由此降低了活门设备的使用寿命。活门体在其关闭位置中在整个环绕的外部区域上贴靠在流体通道的内周面上。在活门体的打开位置中并且在关闭位置与打开位置之间的枢转运动过程中，绝大部分地取消了流体通道的内周面与活门体之间的接触，然而其中活门体在环绕致动轴的旋转轴线的区域中持久地与内周面保持接触。在此，在活门体与流体壳体之间持久形成的接触在活门体的枢转运动过程中在流体通道的内周面上迁移，并且通过活门体反复的枢转运动引发了在内周面上的圆形的磨损面。

因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有在致动轴上偏心地固定的活门体的活门设备，所述活门设备具有在活门体的枢转区域中降低的磨损，由此提高活门设备的使用寿命。

所述技术问题通过具有独立权利要求的特征的活门装置解决。流体壳体在内周面上具有凹空，其中，所述凹空布置在活门体的枢转区域中并且相对于由致动轴的旋转轴线和流体通道的纵轴线撑开的(或者说展成的、定义的)平面相间隔地布置，由此避免在活门体的枢转运动的过程中致动轴与内周面之间的永久接触。所述凹空实现了在枢转运动的过程中在有磨损风险的区域内在活门体与内周面之间设置有径向延伸的间隙。由此降低磨损并且提高活门设备的使用寿命。

优选地，活门体在其完全关闭流体通道的关闭位置中密封地贴靠在内周面的密封区域上，其中，凹空在活门体的旋转方向上沿轴向延伸至密封区域近前(或者说直接邻接密封区域)。由此可以避免磨损，其中，流体通道在活门体的关闭位置中能够被完全且流体密封地封闭。

在一种优选的设计方法中，所述凹空仅设置在活门体的枢转区域中。由此对流过流体通道的气体的流动的影响最小化。

优选地，所述凹空从接口管(或称为管接头)开始延伸至活门体的枢转区域。由此可以简单且成本低廉地制造凹空。

优选所述凹空是槽，所述凹空具有在流体通道的纵轴线方向上的主延伸方向。通过该方式可以简单且成本低廉地制造凹空。

优选地，所述凹空在流体通道的周向上和/或流体通道的流体方向上具有与内周面的连续的过渡部位。由此可以避免流过流体通道的气体的流动的负面影响，例如通过因内周面与凹空之间不连续的过渡部位产生的不期望的涡流造成的负面影响。

优选地，兜槽状的凹空具有0.05mm至0.5mm之间的深度，其中，已经能够通过凹空的较小深度来避免磨损，并且可以避免流过流体通道的气体的流动的负面影响。

优选地，两个相互切向错移的凹空设置在内周面上。在一种优选的设计方式中，第一凹空布置在活门体的上半部的区域中，并且第二凹空布置在活门体的下半部的区域中。通过活门体的偏心固定所引发的磨损出现在流体壳体的内周面的两个相互对置且与致动轴邻接的区域上。为了避免在这两个区域中的磨损，分别设置凹空。

优选地，流体壳体由塑料制成。由此可以降低制造成本和制造费用。流体壳体还可以由纤维复合材料制成，其中，为改进流体壳体的机械性质而将纤维、例如玻璃纤维嵌入塑料基质中。

在一种优选的设计方式中，流体壳体由聚苯硫醚制成，其中，所述聚苯硫醚是耐高温的热塑性塑料。由此可以提高流体壳体的使用寿命，尤其是当热气体、例如内燃机的废气流经所述流体通道时。由耐高温的塑料制成的流体壳体可以在气体温度超过200℃时可靠地应用。

优选地，活门体由金属材料制成，由此可以将活门体实施为耐磨损且耐高温的。

优选地，驱动设备布置在驱动器壳体中，其中，所述驱动器壳体与流体通道一体式地实施。由此可以降低活门设备的制造费用和装配费用。

在一种有利的设计方式中，致动轴单侧地支承，其中，所述致动轴通过流体通道中的开口突伸进流体通道中。通过致动轴的单侧支承可以简化致动轴的支承，并且提高活门设备的使用寿命，其中，布置在流体通道中而且被热气体温度加载的轴承和所配属的密封部可以被省去。

优选地，在致动轴上设置有止推片(或者说垫片)，其中，所述止推片布置在活门体与内周面之间。在一种优选的设计方式中，所述止推片以背离活门体的表面贴靠在流体壳体上，并且以面向活门体的表面贴靠在活门体上。通过所述止推片可以减少流体壳体在开口的区域中的磨损，致动轴穿过所述开口突伸进流体通道中，其中，活门体大面积地支撑在流体通道上，并且由此避免活门体的外部边棱伸入流体通道中。此外，通过止推片改善在致动轴贯穿流体壳体所处的区域中的密封性。

优选地，止推片抗扭固定地紧固在致动轴上。止推片在致动轴上的抗扭固定的连接可以通过形状配合的连接实施，其中，止推片和致动轴具有键型轮廓。通过止推片在致动轴上的形状配合的连接，可以减少在开口的区域中的磨损。

在一种优选的设计方式中，致动轴柱状地实施并且为固定活门体而具有在致动轴的周向面上制造的、整平的紧固区域。由此可以将活门体简单、成本低廉且可靠地固定在致动轴上。

优选地，止推片通过形状配合的轴枢连接(或者说轴-毂-连接)抗扭固定地布置在致动轴上，其中，止推片布置在整平的紧固区域上，其中，轴枢连接的横截面对应于致动轴的整平的紧固区域。在此，轴枢连接的传递形廓具有圆弧区段、例如超过200°的圆弧和平直区段，所述平直区段将圆弧区段的两个端部相连。通过活门体与致动轴之间的抗扭固定连接的这种设计方式，可以降低制造成本，因为为了制造紧固区域和轴枢连接的传递形廓，仅需制造、尤其通过铣削制造柱状的致动轴的唯一一个沿轴向延伸的区段。

由此提供带有偏心支承的活门体的活门设备，所述活门设备不具有或具有在活门体的枢转区域中的降低的磨损，由此提高使用寿命。

根据本发明的活门设备的实施例在附图中示出并且在以下被描述。

图1示出具有根据本发明的活门设备的立体图。

图2示出根据图1的根据本发明的活门设备的流体壳体和致动轴的横截面。

图3示出根据图1的根据本发明的活门设备的流体壳体和致动轴的纵剖面。

图4示出在根据图1的根据本发明的活门设备的打开位置中流体壳体和活门体的纵剖面。

图5示出在根据图1的根据本发明的活门设备的关闭位置中流体壳体和活门体的纵剖面。

图1示出一种活门设备10，其包括流体壳体12，所述流体壳体通过内周面11限定出流体通道14。流体通道14的自由的穿流横截面能够通过可旋转地布置在流体通道14中的活门体16被调节。活门体16由金属材料制成并且与可旋转地支承在流体壳体12中的致动轴18固定连接。

为了对致动轴18进行操作，致动轴18利用背离流体通道14的轴向端部与驱动设备20抗扭固定地连接。驱动设备20布置在驱动器壳体21中并且具有电动机和中间连接在电动机与致动轴18之间的传动器，其中，所述电动机和壳体在图中未示出。致动轴18通过其从流体通道12中突伸出的区段单侧地可旋转支承在驱动器壳体21中。

驱动器壳体21与流体壳体12一体式地制造并且由耐高温的纤维增强塑料、尤其由聚苯硫醚制成。驱动器壳体21具有壳体基体22和与壳体基体22螺纹连接的壳体盖24，其中，在壳体盖24上布置有插接件26，所述插接件与在图1中未示出的且布置在驱动器壳体21的内部的电路板耦连并且具有多个用于信号和电供应导线的接头。

图2示出流体壳体12并示出致动轴18的突伸进流体壳体12中的区段。致动轴18具有用于紧固活门体16的紧固区域28。所述紧固区域28实施为在致动轴18的周向面上整平的区域，并且具有键型轮廓。所述键型轮廓在图3中示出并且包括具有恒定半径的圆弧段，例如包括超过200°的圆弧和平直区段。所述平直区段在圆弧区段的两个端部之间延伸。在紧固区域28上贴靠有活门体16，其中，所述活门体16与致动轴18螺纹连接。为此，活门体16具有两个贯穿孔30、32，所述贯穿孔沿致动轴18的轴向方向相互错开。致动轴18在紧固区域28中具有两个相对于贯穿孔30、32适配的螺纹孔34、36。活门体16通过两个穿过贯穿孔30、32并且旋入螺纹孔34、36中的螺栓38、39被紧固在致动轴18上。

在紧固区域28的指向驱动器壳体21的端部上设置有止推片40。所述止推片40以其面向活门体16的环形的表面贴靠在活门体16上，并且以其面向流体壳体12的环形的表面贴靠在流体壳体12的内周面11上。所述止推片40通过轴枢连接抗扭与致动轴18抗扭固定地连接，其中，所述止推片40具有与紧固区域28的横截面相对应的开口42，从而使得紧固区域28同时也是轴枢连接的构件。

止推片40被布置于构造在流体壳体12的内周面11上的槽44中，其中，所述槽44在轴向上一直延伸至流体壳体12的接口管45处，由此简化止推片40的装配。

通过止推片40避免了金属制的活门体16招致磨损地伸入由塑料制成的流体壳体12中，其中，通过止推片40在致动轴18上的抗扭固定的连接进一步降低了磨损。

图4和图5示出流体壳体12、致动轴18和活门体16。活门体16具有相对于致动轴18的旋转轴线15在径向上错移布置的主延伸平面17，从而使得活门体16偏心地紧固在致动轴18上。偏心紧固的活门体16在其关闭位置中在整个环绕的外部区域上贴靠在流体通道14的内周面56的密封区域56上。在活门体16的关闭位置与打开位置之间的枢转运动过程中并且在打开位置中，绝大部分地取消了流体通道14的内周面11与活门体16之间的接触，然而其中活门体16在环绕致动轴18的旋转轴线15的区域中持久地与内周面11保持接触。在此，在活门体16与流体壳体12之间持久形成的接触在活门体16的枢转运动过程中在流体通道12的内周面11上迁移，并且通过活门体16反复的枢转运动引发了在内周面11上的圆形的磨损面。该类型的磨损面分别形成于活门体16的活门上半部的与致动轴18邻接的区域中以及活门体16的活门下半部的与致动轴18邻接的区域中。

为了避免磨损，在内周面11上设置两个槽状的凹空50、52，所述凹空延伸经过活门体16的枢转区域54并且延伸至接口管45。凹空50、52在活门体16的旋转方向上一直延伸至密封区域56的近前。凹空50、52相对于由致动轴18的旋转轴线15和流体通道14的纵轴线13撑开的平面19相间隔地布置，由此使得凹空50、52布置在磨损面的区域中。在此，流体通道14的纵轴线不一定如同图4和图5所示的那样成为流体通道14的对称轴，而是可以任意地在流体通道14中相对于流体通道14的对称轴在径向上错移。

凹空50、52具有0.1mm的深度。此外，凹空50、52与流体壳体12的内周面11具有在流体通道14的周向上的连续的过渡部位60和在流体通道14的流体方向上的连续的过渡部位62。通过所述连续的过渡部位60、62，使得流经流体通道14的废气不会受到例如涡流的不利影响。

通过凹空50、52在活门体16的枢转运动过程中构成活门体16与流体壳体12之间的间隙，由此避免了活门体16与流体壳体12的内周面11之间的接触。在活门体16的关闭位置中，活门体16在密封区域56中密封地贴靠在内周面11上。

由此提供了一种具有偏心支承的活门体的活门设备，其中，通过简单且成本低廉的方式借助两个凹空50、52以及通过止推片40减低磨损，并且由此提高活门设备的使用寿命。

应当清楚的是，保护范围不限于所描述的实施例，而是可以考虑多种不同的修改。例如流体壳体可以由其他材料制成，或者凹空可以以其他方式实施。