機動車中的閥裝置和製造方法與流程

2023-04-24 18:15:31

本發明涉及一種用於機動車中的燃料電池布置結構/裝置的閥裝置，具有：在殼體中延伸的流動通道；影響流動截面/橫剖面的閥瓣；和驅動閥瓣的驅動裝置，其中，閥瓣被固定在軸上並且該軸被以能轉動的方式支承在殼體中；被布置在流動通道中的閥座；和被布置在閥瓣的周向環繞的邊緣上的密封件，該密封件在閥瓣的關閉位置中與閥座處於接觸中，使得軸以一個角度穿過閥瓣。本發明還涉及一種製造方法。

背景技術：

這種閥裝置很久以來是已知的並且因此屬於現有技術。由於流動的介質、例如空氣，控制元件必須能實現在關閉流動通道時的高密封性。此外，這些控制元件應確保流動通道的流動橫剖面的良好的可調節性並進而確保流動介質的質量流量的良好的可調節性。這導致了，這種閥裝置構造複雜並且因此相對成本較高。已知了，將電磁閥用作截止閥，這是因為其以相應的花費能實現相對良好的密封性，然而對流動介質的連續調節是不可能的。特別關於密封性，傳統的閥布置結構——例如其已知為節流閥執行機構——是不利的，這是因為密封性要求根據實施方式在燃料電池應用中高10至20倍。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是提供一種開頭所述類型的閥裝置和方法，其能夠實現流動通道的僅具有少量洩漏的密封。為此需要的密封件還應是簡單的和成本有利的。

所述第一個目的由此實現，即密封件具有環形的基體，基體具有至少一個缺口，至少一個缺口被填充閥瓣的材料。

根據本發明的裝置的密封件包括環形的基體和被布置在基體上的密封唇。密封唇用於實現真正的密封功能，而基體用於將密封件固定在閥瓣上。基體中的至少一個缺口能夠實現將閥瓣材料布置在該缺口中，由此密封件不可丟失地與閥瓣連接。然而，主要優點在於，密封件被以這種方式保持在精確限定的位置中並且即使在外部條件改變時其被限定為密封座的位置也不變並且因此確保具有低洩漏率的持久的密封性。

根據應用情況、特別是密封件的尺寸和密封要求，證明為有利的是，設置兩個至十個缺口。以這種方式，密封件可以理想地適配於相應的比例。

如果缺口被對稱分布地布置在密封件的周部上，那麼奇數數量的缺口是有利的。

如果缺口被布置在兩個區域上，當閥瓣轉動時，所述兩個區域具有最大的角偏差，那麼偶數數量的缺口是有利的。

在具有較小的直徑的閥瓣中因此需要較少的缺口用於實現密封件的充分緊合，而具有較大的直徑的閥瓣可以具有密封件中的更多的缺口。對於大多數應用來說因此證明了兩個至六個缺口是足夠的。

在特別簡單的設計方案中，缺口被設計為圓形的。

根據另一個有利的設計方案，如果缺口被構造為圓弧形的，那麼缺口的數量可以在具有較大的直徑的閥瓣中減少。在此，圓弧形狀有利地符合於下述直徑，在其上缺口被布置在基體中。圓弧形狀還具有以下優點，即通過圓弧的長度產生比在圓形中大的面積。由此，一方面閥瓣的材料可以在製造時更簡單地穿過缺口，而另一方面基於更大的面積也提高了閥瓣和密封件的組合結構的強度。

然而這種情況也可以通過以下方式優化，即圓弧的寬度被減小，這是因為對強度必需的面積通過弧長度獲得。圓弧的減小的寬度的優點是，由此也能減小密封件的基體的徑向延伸部，由此密封件需要的材料更少並且由此成本更有利。

根據另一個有利的設計方案，這種效果也可以通過以下方式使用，即缺口具有直線的延伸部。

在另一個設計方案中，密封件的內部輪廓是圓形的，從而特別在缺口對稱分布在基體中的情況下提供足夠的空間用於其布置。

在缺口布置在基體的區域中的情況下——在所述區域中閥瓣具有最大的角偏差，密封件的內部輪廓有利地被設計為橢圓形的，其中，主軸與軸的對稱軸在閥瓣中的投影重合。具有最大的角偏差的區域因此朝向橢圓形的內部輪廓的短軸。基體的橢圓形的內部輪廓具有以下優點，即在布置有缺口的位置上，基體具有更大的徑向延伸部，從而為缺口的布置提供了足夠的面積。隨著沒有缺口的區域朝向橢圓形內部輪廓的主軸，基體具有更小的徑向延伸部，由此節省了材料。然而決定性的優點在於，密封件關於主軸徑向繼續向外延伸，使得經過閥瓣延伸的軸能以一個更平的角度穿過閥瓣，這導致閥裝置的結構空間參照流動通道的軸減小。除了更小的結構空間之外，這還由於殼體更短造成重量節省。

由於密封件、特別是密封唇與流動通道的壁部的緊密接觸而引起的良好密封通過由彈性體、優選合成橡膠製成的密封件來實現。

根據另一個設計方案，通過以下方式防止水附著在密封件上，即密封件由ptfe(聚四氟乙烯)製成。

根據另一個有利的設計方案，密封件和閥瓣的堅固的和密封的組合結構通過以下方式實現，即閥瓣是注塑件，並且密封件——如果其被布置在閥瓣中——被閥瓣注塑包覆。

本發明還涉及一種用於製造閥裝置的方法，該閥裝置包括具有密封件的閥瓣，其中，在注塑機的模具中放入具有至少一個缺口的密封件，關閉模具，將塑料注入模具，其中，塑料填充模子(form)並因此還填充密封件中的缺口，和從模具中取出閥瓣。

藉助於該方法製造的閥瓣確保了通過密封件的注塑包覆特別安全地將密封件保持在閥瓣中。

附圖說明

根據一個實施例詳細說明本發明。其中

圖1示出根據本發明的閥裝置，

圖2示出根據圖1的閥裝置的流動通道，

圖3示出密封件，

圖4-6示出密封件的其它實施方式。

具體實施方式

圖1中的用於機動車的閥裝置由殼體1組成，具有被布置在殼體中的、用於使得流體通流的流動通道2。在當前的情況下，空氣流通過閥裝置調節。在流動通道2中布置有軸3，該軸在殼體1中被在兩側支承。第一軸承4位於殼體1的、布置有傳動機構5的那一側上。傳動機構5在輸出側與軸3連接並在輸入側與未示出的電機連接，該電機被安置在殼體1的隔開的腔6中。用於軸3的第二軸承7位於流動通道2的、與傳動機構5對置的那一側上。在軸3上布置有閥瓣8，該閥瓣具有孔9，軸3穿過該孔延伸。為了固定在軸3上，閥瓣8與軸3擰緊。閥瓣8還具有周向環繞的邊緣10，密封件11被布置在該邊緣上。在所示出的視圖中，閥瓣8位於關閉位置中，因此密封件11與作為閥座12起作用的流動通道2區域共同作用並且完全關閉流動通道2。。

圖2示出圖1中的流動通道轉動90°。軸3被垂直於繪圖平面布置並且略微向上地延伸到繪圖平面中。為了接納密封件11，閥瓣8的周向環繞的邊緣10在軸向的延伸部中具有比徑向內部鄰近區域大的厚度。密封件11具有缺口13，該缺口被填充閥瓣8的材料並由此實現將密封件11安全地固定在閥瓣8中。藉助於螺釘14將閥瓣8與軸3抗轉動地連接。

圖3示出密封件11，該密封件由基體15和與其相鄰的密封唇16組成。密封唇16具有圓形的外部輪廓，而基體15和進而密封件11的內部輪廓17被設計為橢圓形的。因此，基體15的朝向橢圓形的內部輪廓17的長軸的區域18中的徑向延伸部小於朝向短軸的區域19中的徑向延伸部。區域19是當閥瓣8擺動時具有最大的角偏差的區域。在這些區域中分別布置有三個缺口13，如果密封件11在製造閥瓣8時藉助於閥瓣材料被注塑包覆，則閥瓣8的材料穿過所述三個缺口。

圖4示出密封件11，該密封件具有圓形的內部輪廓17。區域19，18因此具有相同的徑向延伸部。具有圓形的輪廓的八個缺口13被對稱地布置在基體15中。圖6示出具有相同的內部輪廓7的密封件11，其中，奇數數量的缺口13被對稱分布地布置在周部上。

圖5中的密封件11和圖3中的密封件的區別在於缺口13。類似於圖3布置有四個圓弧形的缺口13。基於缺口13的更大的面積，對於每個區域19分布設置僅兩個缺口13。