CN103291958B - 三位四通阀以及具有该三位四通阀的制动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三位四通阀，包括驱动装置、内设有阀芯腔的阀体以及位于阀芯腔内与该阀芯腔适配的滑阀，其中，阀体上设置有高压进油口、回油口、低压进油口以及出油口；滑阀上分别开有环形槽和节流槽；滑阀在驱动装置的驱动下能够分别位于中位、第二位置以及第三位置：当滑阀位于中位时，低压进油口与出油口连通；当滑阀位于第二位置时，回油口与出油口连通；当滑阀位于第三位置时，高压进油口与出油口连通。采用本发明的三位四通阀以及具有该三位四通阀的制动系统兼容性强，能够使车辆制动平顺、灵敏、操纵力轻，在坡道停留时，在变速箱动力切断的情况下，也不会发生溜车现象，极大提高了安全性。
Description
技术领域
本发明涉及液压控制领域，特别涉及一种三位四通阀以及具有该三位四通阀的制动系统。
背景技术
在液压控制领域中，换向阀用于改变不同管路间的通﹑断关系，根据阀芯在阀体中的工作位置数分两位﹑三位等；根据所控制的通道数分两通﹑三通﹑四通﹑五通等；根据阀芯驱动方式分手动﹑机动﹑电动﹑液动等。其中，三位四通阀广泛用于工业以及车辆中的制动系统中。然而由于现有的三位四通阀以及具有这些三位四通阀的制动系统的固有缺陷，以车辆中的制动系统为例，在坡道停留时，在变速箱动力切断的情况下，会发生溜车现象，导致人员、货物的安全性得不到保证。在坡道停留或制动时由于传统的动力制动踏制动踏板对变速箱的寿命及车辆的经济性和排放性都有影响，所以，一般都踏动力切断或微动踏板以达到制动的目的，此时发动机动力被切断，不能在变速箱上建立保持油压，在坡道起步时溜车在所难免，同时，传统制动在前进或倒退的换挡操作时要频频踏制动，司机劳动强度大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提供安全性较高的柔性制动以及强力制动的三位四通阀以及具有该三位四通阀的制动系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种三位四通阀，包括驱动装置、内设有阀芯腔的阀体以及位于阀芯腔内与该阀芯腔适配的滑阀，其中，阀体上设置有高压进油口、回油口、低压进油口以及出油口；滑阀上分别开有环形槽和节流槽，
滑阀在驱动装置的驱动下能够分别位于中位、第二位置以及第三位置：
当滑阀位于中位时，低压进油口通过节流槽与出油口连通；
当滑阀位于第二位置时，回油口通过节流槽与出油口连通；
当滑阀位于第三位置时，高压进油口通过环形槽与出油口连通。
优选的，阀体内分别设置有与低压进油口连通的先导通道以及与回油口连通的回油通道；驱动装置包括电磁阀以及操纵杆，该电磁阀与阀芯腔连通，先导通道和回油通道在阀体内与电磁阀连通；此电磁阀与阀芯腔的连接处位于邻接滑阀的节流槽侧的阀芯腔的腔壁上；位于邻接滑阀的环形槽侧的阀芯腔内设置有活塞，该活塞与阀芯腔相适应并可沿阀芯腔壁滑动，活塞的一侧固装有顶杆，此活塞的另一侧设置有操纵杆，其中，操纵杆与活塞可以连接也可以仅在活塞与操纵杆接触的位置设置凹槽，使得操纵杆与活塞的位置相对固定，且活塞可以在操纵杆的推动下运动。
阀芯腔内、滑阀的节流槽侧与阀芯腔腔底之间设置有第一弹簧。优选的，阀芯腔内、顶杆与滑阀的环形槽侧之间设置有第二弹簧。其中，第一弹簧以及第二弹簧除起缓冲作用外，还为滑阀的移动提供回复力，与驱动装置相配合保证各阶段滑阀位置转换的顺利进行。
滑阀设置有锥形段，锥形段的半径自近环形槽一端向远离环形槽一端逐渐增大，锥形段与阀体内壁之间形成有节流槽。节流槽的这种结构的设计能够产生迟滞、节流作用，使经其产生的制动过程可以平缓进行。
优选的，回油通道也与阀芯腔连通，回油通道与阀芯腔的连接处位于邻接滑阀的环形槽侧的阀芯腔的腔壁上。
优选的，回油通道在其与回油口连通处及与电磁阀连通处之间设置有阻尼孔。
优选的，阀芯腔设置有活塞的一端设置有卡环，用以对活塞进行限位，使其始终保持在阀芯腔内运动。
优选的，活塞上还设置有密封圈，该密封圈与活塞相配合以实现密封防止阀芯腔内的油液泄漏。
优选的，阀体内壁上还设置有凸出于阀体内表面的阀体凸缘，阀体凸缘位于回油通道和阀芯腔的连通处与高压进油口和阀芯腔的连通处之间，用于对活塞进行限位。
本发明还提供了一种制动系统，包括液压油柜、液压泵、减压阀、蓄能器、制动执行器以及以上所述的三位四通阀，液压油柜分别经液压泵与三位四通阀的高压进油口连通、经液压泵与蓄能器连通、经液压泵及减压阀与三位四通阀的低压进油口连通，蓄能器又与三位四通阀的高压进油口连通，制动执行器与三位四通阀的出油口连通，三位四通阀的回油口与液压油柜连通。
优选的，上述的制动系统还包括分流阀、单向阀、吸油滤芯以及回油滤芯，分流阀的输入端与液压泵连通，分流阀的输出端分别经回油滤芯与液压油柜连通、经减压阀与三位四通阀的低压进油口连通、经单向阀与蓄能器连通、经单向阀与三位四通阀的高压进油口连通，吸油滤芯设置于液压泵与液压油柜之间。
本发明另外还提供的一种制动系统，第二液压油柜、第二液压泵、第二减压阀、第二蓄能器、第二制动执行器、第二制动操纵器、第二加速操纵器、第二怠速开关以及前面所述的三位四通阀，第二液压油柜分别经第二液压泵与三位四通阀的高压进油口连通、经第二液压泵与第二蓄能器连通、经第二液压泵及第二减压阀与三位四通阀的低压进油口连通，第二蓄能器又与三位四通阀的高压进油口连通，第二制动执行器与三位四通阀的出油口连通，三位四通阀的回油口与第二液压油柜连通，第二制动操纵器与三位四通阀的操纵杆连通，第二加速操纵器通过第二怠速开关与三位四通阀的电磁阀连通。
优选的，上述的制动系统还包括第二分流阀、第二单向阀、第二吸油滤芯、第二回油滤芯以及第二集中回油管，第二分流阀的输入端与第二液压泵连通，第二分流阀的输出端分别经第二集中回油管和第二回油滤芯与第二液压油柜连通、经第二减压阀与三位四通阀的低压进油口连通、经第二单向阀与第二蓄能器连通、经第二单向阀与三位四通阀的高压进油口连通，第二吸油滤芯设置于第二液压泵与第二液压油柜之间。
采用本发明的三位四通阀以及具有该三位四通阀的制动系统具有以下优点：
1、将该三位四通阀作为工业车辆的制动阀使用时，由于该阀的特性，能够使车辆制动平顺、灵敏、操纵力轻，同时在坡道停留时，在变速箱动力切断的情况下，也不会发生溜车现象，极大提高了人员、货物的安全性；
2、由于制动油源和液压系统的动力源同出一处，既可在系统上使用专用制动油泵，也可以通过液压系统进行优先分流，兼容性强；
3、仅需通过对操纵杆的控制即可实现柔性制动以及强力制动，使用者可以根据具体情况灵活操作；
4、制作简单，易于大规模批量生产，预期未来有较大市场需求，且生产成本较低，收益率高。
附图说明
图1是本发明三位四通阀的结构示意图。
图2是本发明三位四通阀的原理图。
图3是具有本发明的三位四通阀的一种制动系统的结构示意图。
图4是具有本发明的三位四通阀的另一种制动系统的结构示意图。
图5是本发明的三位四通阀中的电磁阀的结构示意图。
图6是本发明三位四通阀的滑阀位于中位时的结构示意图。
图7是本发明三位四通阀的滑阀位于第二位置时的结构示意图。
图8是本发明三位四通阀的滑阀位于第三位置时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的详细说明。
如图1所示，为本发明的三位四通阀的结构图，其中，1为阀体，2为滑阀，3为电磁阀，4为活塞，5为操纵杆，6为顶杆，701为第一弹簧，702为第二弹簧，101为高压进油口，102为回油口，103为低压进油口，104为出油口，105为先导通道，106为回油通道，201为环形槽，202为节流槽，1061为阻尼孔，107为卡环，108为密封圈，109为阀体凸缘。
阀体1内设有阀芯腔，滑阀2位于阀芯腔内并与该阀芯腔适配。高压进油口101、回油口102、低压进油口103以及出油口104设置在阀体1上。滑阀2在驱动装置的驱动下能够分别位于中位、第二位置以及第三位置。
环形槽201及节流槽202均开在滑阀2上。
当滑阀2位于中位时，低压进油口103通过节流槽202与出油口104连通；
当滑阀2位于第二位置时，回油口102通过节流槽202与出油口104连通；
当滑阀2位于第三位置时，高压进油口101通过环形槽201与出油口104连通。
在阀体1内，先导通道105与低压进油口103连通，回油通道106与回油口102连通。电磁阀3以及操纵杆5均为本发明的三位四通阀的驱动装置。电磁阀3与阀芯腔连通，先导通道105和回油通道106在阀体1内与电磁阀3连通；电磁阀3与阀芯腔的连接处位于邻接滑阀2的节流槽202侧的阀芯腔的腔壁上。活塞4设置于位于邻接滑阀2的环形槽201侧的阀芯腔内，活塞4与阀芯腔相适应并可沿阀芯腔壁滑动，活塞4的一侧固装有顶杆6，活塞4的另一侧设置有操纵杆5。活塞4与操纵杆5接触的位置设置凹槽，使得操纵杆5与活塞4的位置相对固定，且活塞4可以在操纵杆5的推动下运动。
回油通道106也与阀芯腔连通，回油通道与阀芯腔的连接处位于邻接滑阀2的环形槽201侧的阀芯腔的腔壁上。
第一弹簧701设置于阀芯腔内、滑阀2的节流槽202侧与阀芯腔腔底之间，第二弹簧702设置于阀芯腔内、顶杆6与滑阀2的环形槽201侧之间。
阻尼孔1061设置于回油通道106中的该回油通道106与回油口102连通处及回油通道106与电磁阀3连通处之间。
卡环107设置于阀芯腔内设置有活塞的一端，用以对活塞4进行限位，使其始终保持在阀芯腔内运动。密封圈108设置于活塞4上，该密封圈108与活塞4相配合以实现密封防止阀芯腔内的油液泄漏。阀体凸缘109设置于阀体1的内壁上并凸出于阀体1内表面，且阀体凸缘109位于回油通道106和阀芯腔的连通处与高压进油口101和阀芯腔的连通处之间，用于对活塞4进行限位。
如图2所示，为本发明三位四通阀的原理图，3为电磁阀，5为操纵杆，101为高压进油口，102为回油口，103为低压进油口，104为出油口。
如图3所示，801为蓄能器，802为减压阀，803为液压油柜，804为液压泵，805为制动执行器，807为分流阀，808为单向阀，809为吸油滤芯，810为回油滤芯。液压油柜803分别经液压泵804与三位四通阀的高压进油口101连通、经液压泵804与蓄能器801连通、经液压泵804及减压阀802与三位四通阀的低压进油口103连通。蓄能器801又与三位四通阀的高压进油口101连通。制动执行器805与三位四通阀的出油口104连通。三位四通阀的回油口102与液压油柜803连通。
分流阀807的输入端与液压泵804连通，分流阀807的输出端分别经回油滤芯810与液压油柜803连通、经减压阀802与三位四通阀的低压进油口103连通、经单向阀808与蓄能器801连通、经单向阀808与三位四通阀的高压进油口101连通，吸油滤芯809设置于液压泵804与液压油柜803之间。
如图4所示，901为第二液压油柜，902为第二液压泵，903为第二减压阀，904为第二蓄能器，905为第二制动执行器，906为第二制动操纵器，907为第二加速操纵器，909为第二分流阀，910为第二单向阀，911为第二吸油滤芯，912为第二回油滤芯，913为第二集中回油管，914为第二怠速开关，915为第二发动机，916为第二制动灯开关。第二液压油柜901分别经第二液压泵902与三位四通阀的高压进油口101连通、经第二液压泵902与第二蓄能器904连通、经第二液压泵902及第二减压阀903与三位四通阀的低压进油口103连通。第二蓄能器904又与三位四通阀的高压进油口101连通。第二制动执行器905与三位四通阀的出油口104连通。三位四通阀的回油口102与第二液压油柜901连通。第二制动操纵器906与三位四通阀的操纵杆5连通，第二加速操纵器907通过第二怠速开关914与三位四通阀的电磁阀3连通。
第二分流阀909的输入端与第二液压泵902连通，第二分流阀909的输出端分别经第二集中回油管913和第二回油滤芯912与第二液压油柜901连通、经第二减压阀903与三位四通阀的低压进油口103连通、经第二单向阀910与第二蓄能器904连通、经第二单向阀910与三位四通阀的高压进油口101连通，第二吸油滤芯911设置于第二液压泵902与第二液压油柜901之间。
如图5所示，105为先导通道，106为回油通道，301为电磁阀出油口。当电磁阀3未上电时，电磁阀出油口301与回油通道106连通，第一弹簧701所在的阀芯腔内的液压油通过电磁阀出油口301进入电磁阀3的回油通道106，并通过与回油通道106相连通的回油口102流出。当电磁阀3上电时，电磁阀3动作，电磁阀出油口301与先导通道105连通，液压油从低压进油口103经电磁阀出油口301进入第一弹簧701所在的阀芯腔内，此时在液压油的油压和第一弹簧701的共同作用下，产生推力使滑阀2快速移动，此时高压进油口101以及低压进油口103均关闭，出油口104和回油口102连通，执行器（即图3中的制动执行器805或者图4中的第二制动执行器905）释放。
如图6所示，滑阀2位于中位，高压进油口101以及回油口102关闭。低压油源从低压进油口103经节流槽202流至出油口104并流出至执行器，执行器工作在保压状态。
如图7所示，滑阀2位于第二位置，高压进油口101以及低压进油口103关闭，出油口104通过节流槽202与回油口102连通，执行器释放。
如图8所示，滑阀2位于第三位置，回油口102以及低压进油口103关闭，高压油源从高压进油口101流入出油口104至执行器，使执行器强力动作。
如图3所示，由液压泵804输出的液压油，经由分流阀807分成两路：一路流入蓄能器801和高压进油口101，另一路经减压阀802流入低压进油口103。
当电磁阀3断电后，第一弹簧701所在的阀芯腔内的液压油通过电磁阀出油口301进入电磁阀3的回油通道106，并通过与回油通道106相连通的回油口102流出至液压油柜803，弹簧力释放，由于电磁阀3阻尼孔1061有阻尼作用，使滑阀2平缓复位，此时滑阀2的节流槽202与低压进油口103连通，加之节流槽202的迟滞以及节流作用使制动执行器805平缓制动。
当需要强力动作时，则使用操纵杆5推动第二弹簧702和滑阀2联动，使高压进油口101和出油口104通过环形槽201连通，低压进油口103和回油口102关闭，制动执行器805强力动作。
如图4所示，当车辆启动后，由第二液压泵902输出的液压油，经由第二分流阀909分成两路：一路流入第二蓄能器904和高压进油口101，另一路经第二减压阀903流入低压进油口103。
当电磁阀3断电后，第一弹簧701所在的阀芯腔内的液压油通过电磁阀出油口301进入电磁阀3的回油通道106，并通过与回油通道106相连通的回油口102流出至第二液压油柜901，弹簧力释放，由于电磁阀3阻尼孔1061有阻尼作用，使滑阀2平缓复位，此时滑阀2的节流槽202与低压进油口103连通，加之节流槽202的迟滞以及节流作用使第二制动执行器905平缓制动。
当需要强力动作时，则使用操纵杆5推动第二弹簧702和滑阀2联动，使高压进油口101和出油口104通过环形槽201连通，低压进油口103和回油口102关闭，第二制动执行器905强力动作。
当第二加速操纵器907开启时，第二怠速开关914给电磁阀3上电，此时发动机在高怠速状态下，电磁阀3动作，在低压油源和第一弹簧701的共同作用下使滑阀2产生快速位移，液压油经由出油口104流回第二液压油柜901，第二制动执行器905释放，车辆待行驶。
当根据工况需要，车辆要减速或停车时，只需关闭第二加速操纵器907，电磁阀3断电，滑阀2回到中位状态，液压油通过出油口104进入执行器，车辆柔性制动。
在坡道上行驶时，根据工况需要，使车辆停止运行时，只要关闭第二加速操纵器907，电磁阀3断电，滑阀2回到中位，既产生保压制动，此时即使不使用停车制动，或断开变速箱动力，车辆会在原地驻车，恢复行驶的瞬间也不会发生溜车现象。
由于制动油源和液压系统的动力源同出一处，既可在系统上使用专用制动油泵，也可以通过液压系统进行优先分流，兼容性强。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种三位四通阀，包括驱动装置、内设有阀芯腔的阀体(1)以及位于所述阀芯腔内与所述阀芯腔适配的滑阀(2)，其特征在于：所述阀体(1)上设置有高压进油口(101)、回油口(102)、低压进油口(103)以及出油口(104)；所述滑阀(2)上分别开有环形槽(201)和节流槽(202)，
所述滑阀(2)在所述驱动装置的驱动下能够分别位于中位、第二位置以及第三位置；
当所述滑阀(2)位于中位时，所述低压进油口(103)通过所述节流槽(202)与所述出油口(104)连通；
当所述滑阀(2)位于第二位置时，所述回油口(102)通过所述节流槽(202)与所述出油口(104)连通；
当所述滑阀(2)位于第三位置时，所述高压进油口(101)通过所述环形槽(201)与所述出油口(104)连通；
所述阀体(1)内分别设置有与所述低压进油口(103)连通的先导通道(105)以及与所述回油口(102)连通的回油通道(106)；所述驱动装置包括电磁阀(3)以及操纵杆(5)，所述电磁阀(3)与所述阀芯腔连通，所述先导通道(105)和回油通道(106)在所述阀体(1)内与所述电磁阀(3)连通；所述电磁阀(3)与所述阀芯腔的连接处位于邻接所述滑阀(2)的节流槽(202)侧的阀芯腔的腔壁上；位于邻接所述滑阀(2)的环形槽(201)侧的阀芯腔内设置有活塞(4)，所述活塞(4)与阀芯腔相适应并可沿阀芯腔壁滑动，所述活塞(4)的一侧固装有顶杆(6)，所述活塞(4)的另一侧设置有操纵杆(5)；所述阀芯腔内、所述滑阀(2)的节流槽(202)侧与所述阀芯腔腔底之间设置有第一弹簧(701)，所述阀芯腔内、所述顶杆(6)与滑阀(2)的环形槽(201)侧之间设置有第二弹簧(702)；
所述回油通道(106)也与所述阀芯腔连通，所述回油通道与阀芯腔的连接处位于邻接所述滑阀(2)的环形槽(201)侧的阀芯腔的腔壁上。
2.根据权利要求1所述的三位四通阀，其特征在于：所述滑阀(2)设置有锥形段，所述锥形段的半径自近所述环形槽(201)一端向远离所述环形槽(201)一端逐渐增大，所述锥形段与所述阀体(1)内壁之间形成有所述节流槽(202)。
3.根据权利要求2所述的三位四通阀，其特征在于：所述回油通道(106)在其与所述回油口(102)连通处及与电磁阀(3)连通处之间设置有阻尼孔(1061)。
4.一种制动系统，其特征在于：包括液压油柜(803)、液压泵(804)、减压阀(802)、蓄能器(801)、制动执行器(805)以及包括权利要求1～3中任一项所述的三位四通阀，所述液压油柜(803)分别经所述液压泵(804)与所述三位四通阀的高压进油口(101)连通、经所述液压泵(804)与所述蓄能器(801)连通、经所述液压泵(804)及减压阀(802)与所述三位四通阀的低压进油口(103)连通，所述蓄能器(801)又与所述三位四通阀的高压进油口(101)连通，所述制动执行器(805)与所述三位四通阀的出油口(104)连通，所述三位四通阀的回油口(102)与所述液压油柜(803)连通。
5.根据权利要求4所述的制动系统，其特征在于：还包括分流阀(807)、单向阀(808)、吸油滤芯(809)以及回油滤芯(810)，所述分流阀(807)的输入端与所述液压泵(804)连通，所述分流阀(807)的输出端分别经所述回油滤芯(810)与所述液压油柜(803)连通、经所述减压阀(802)与所述三位四通阀的低压进油口(103)连通、经所述单向阀(808)与所述蓄能器(801)连通、经所述单向阀(808)与所述三位四通阀的高压进油口(101)连通，所述吸油滤芯(809)设置于所述液压泵(804)与所述液压油柜(803)之间。
6.一种制动系统，其特征在于：包括第二液压油柜(901)、第二液压泵(902)、第二减压阀(903)、第二蓄能器(904)、第二制动执行器(905)、第二制动操纵器(906)、第二加速操纵器(907)、第二怠速开关(914)以及权利要求1～3中任一项所述的三位四通阀，所述第二液压油柜(901)分别经所述第二液压泵(902)与所述三位四通阀的高压进油口(101)连通、经所述第二液压泵(902)与所述第二蓄能器(904)连通、经所述第二液压泵(902)及第二减压阀(903)与所述三位四通阀的低压进油口(103)连通，所述第二蓄能器(904)又与所述三位四通阀的高压进油口(101)连通，所述第二制动执行器(905)与所述三位四通阀的出油口(104)连通，所述三位四通阀的回油口(102)与所述第二液压油柜(901)连通，所述第二制动操纵器(906)与所述三位四通阀的操纵杆(5)连通，所述第二加速操纵器(907)通过所述第二怠速开关(914)与所述三位四通阀的电磁阀(3)连通。
7.根据权利要求6所述的制动系统，其特征在于：还包括第二分流阀(909)、第二单向阀(910)、第二吸油滤芯(911)、第二回油滤芯(912)以及第二集中回油管(913)，所述第二分流阀(909)的输入端与所述第二液压泵(902)连通，所述第二分流阀(909)的输出端分别经所述第二集中回油管(913)和第二回油滤芯(912)与所述第二液压油柜(901)连通、经所述第二减压阀(903)与所述三位四通阀的低压进油口(103)连通、经所述第二单向阀(910)与所述第二蓄能器(904)连通、经所述第二单向阀(910)与所述三位四通阀的高压进油口(101)连通，所述第二吸油滤芯(911)设置于所述第二液压泵(902)与所述第二液压油柜(901)之间。
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