CN103912712B - 液控气动阀 - Google Patents

Abstract

本发明为一种用于液气控制系统的液控气动阀，可以通过液压控制，并增加相应补偿气缸来实现执行机构实时充放高压气体及气压闭锁等动作，以达到控制内部气体容积的目的。由于可以通过液压进行远程控制，且能够实现较高压力气体实时充放及气压闭锁，可以达到液气控制系统自我补偿的目的。采用本发明可以有效减少由于外界环境改变引起的气体体积变化，提升系统工作稳定性。

Description

液控气动阀

技术领域

本发明涉及一种用于液气控制系统的液控气动阀。属于液压机械和机动车应用领域。

背景技术

油气弹簧(液气弹簧)是以惰性气体气体弹性介质，以油液作为中间介质，以传递作用力和衰减振动为目的的弹性元件，同时缸体具有一定的导向作用，具有非线性的工作特性。

现有技术中，除去油气弹簧，常使用的弹性元件种类主要还有：钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、橡胶弹簧和气体弹簧。钢板弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧的单位质量储能比较小，在车辆行驶过程中吸收振动能量很有限，且质量较大；同时弹簧刚度均呈线性特性，不能根据车辆行驶在不同等级路面而发生变化，从而无法实现车辆平顺性的最优化。橡胶弹簧则是利用橡胶本身的弹性来吸收振动能量，但寿命较短，易于老化，所以应用范围较小。气体弹簧一般是以惰性气体(氮)作为弹性介质，刚度曲线呈现出很好的非线性特性；同时它的储能比很大，但其本身只能吸收和释放部分路面激励对车体产生的冲击，要消耗大部分振动能量，满足车辆的行驶要求还需外加减振装置，而且气体弹簧本身也不具有导向作用。

近些年来，油气弹簧的发展有了长足的进步，尤其在车辆制造领域，在一些工程车辆、军用车辆以及高端家用车上都有所应用，与以上几种弹簧形式相比，油气弹簧普遍具有以下特点：

(1)非线性变刚度特性

由于油气弹簧使用高压惰性气体(氮气)充当传统意义上的弹性元件，具有典型的非线性刚度及渐增性特点，所以能够最大限度地满足车辆平顺性及稳定性要求。当车辆在平坦路面行驶时，油气弹簧的相对伸缩量较小，惰性气体所产生的刚度也较小，可以充分满足乘员的舒适性要求；当车辆在起伏地行驶时，动行程增大，使得油气弹簧刚度变大，能够吸收较多的冲击能量，从而保证了乘员的安全性。另外，针对载荷变化较大的车辆，油气弹簧的变刚度特性能够使车身固有频率保持在一个相对稳定的范围，以便提高车辆的平顺性。

(2)非线性变阻尼特性

按不同节流方式所组成的阻尼阀，加装在油气弹簧上，也具有非线性阻尼特性，产生的阻尼力和阻尼系数都随着车架与车桥相对速度的变化而变化。所以在加装阻尼阀后，油气弹簧同时起到了减振器的作用。

(3)车姿调节功能

油气弹簧通过附加一套车姿调节系统，还可以实现车体的升降，前后俯仰和左右倾斜，以便提高车辆的通过性。对于车姿的调节功能通常只有在主动悬挂中才能实现，从而体现出油气悬挂的优越性和良好的发展前景。

现有油气弹簧的不足之处：

为确保油气弹簧具有良好的弹性和阻尼特性，油气弹簧内部通常布置采用小孔节流或缝隙节流等原理的阻尼元件，通过阻尼元件对油液的节流作用达到减少冲击的目的。油气弹簧在长时间使用后，内部油液温度上升，进而导致气体温度上升，由于气体的热膨胀系数较大，就会造成气室体积变大，最终导致车体升高甚至改变油气弹簧自身的工作特性，无法满足使用要求。

发明内容

本发明提供一种用于液气控制系统的液控气动阀，包括气动接头总成、阀杆总成、可调向液控接头总成、壳体、导向套、锁紧螺母、回位弹簧、固定螺母、O型圈、挡圈。所述阀杆总成通过回位弹簧、导向套和固定螺母固定在气动接头总成内部。固定螺母将导向套压紧在回位弹簧上，使回位弹簧产生一定的预紧力，浮动活塞总成套装在气动接头总成内部，壳体通过螺纹和气动接头总成相连，并由锁紧螺母固定锁紧。可调向液控接头总成通过螺纹和壳体相连，浮动活塞总成和气动接头总成内的限位块将液控气动阀分为左、中、右三个工作区间，其中左侧工作区间为控制油腔并充满油液，中间工作区为补偿气室，右侧工作区间为工作气室，在正常工作时均充满惰性气体，并通过限位块上的通孔相连。补偿气室端B的一侧与补偿气室连通，另一侧通过连接件与用于提供气量调整的系统元件相连，且为常通状态，工作气室端C一侧与系统工作执行元件相连，另一侧则通过阀杆总成与工作气室隔离，并通过执行元件内部压力使液压气动阀处于常闭状态。

进一步，气动接头总成主要由阀体，充气密封圈和充气接头组成，其中充气接头可以根据配套系统所采用的管路接口形式进行选配。在阀体内部加工有限位块，在限位块上加工有控制气流流速的通孔，限位块主要用来限制并固定阀杆总成的位置和为回位弹簧提供预紧力。

阀杆总成包含阀杆，锥体，衬套和铆钉，其中锥体为非金属材质，套装在阀杆上。衬套为金属材质，同样套装在阀杆上并将锥体压紧在阀杆的底座上，在衬套和阀杆之间配打销钉孔，用铆钉固定衬套保证锥体的预压变形。

浮动活塞总成包括活塞、活塞密封圈和活塞挡圈。密封结构采用“双侧挡圈+密封圈”的形式以保证可以有效隔离油气介质。

浮动活塞的全行程小于回位弹簧压并的行程，以免造成回位弹簧失效。

液控气动阀液控端的压力值与补偿气室端和工作气室端的气体压力相关。

附图说明

图1为液控气动阀总成结构图；

图2为气动接头总成结构图；

图3为阀杆总成结构图；

图4为浮动活塞总成结构图；

图5为可调向液控接头总成结构图；

图6为阀体主视图；

图7为阀体左视图；

图中：1-气动接头总成，2-阀杆总成，3-浮动活塞总成，4-可调向液控接头总成，5-壳体，6-气动密封圈，7-气动挡圈，8-锁紧螺母，9-固定螺母，10-导向套，11-回位弹簧，12-阀体，13-充气密封圈，14-充气接头，15-阀杆，16-锥体，17-衬套，18-铆钉，19-活塞，20-活塞密封圈，21-活塞挡圈，22-调整螺母，23-直角接头体，24-限位块，25-通孔，26-液控挡圈，27-液控密封圈

A-液控端，B-补偿气室端，C-工作气室端，D-控制油腔，E-补偿气室，F-工作气室

具体实施方式

下面结合附图对液控气动阀做详细描述：

图1为液控气动阀总成图。液控气动阀由气动接头总成1，阀杆总成2，浮动活塞总成3，可调向液控接头总成4，壳体5，气动密封圈6，气动挡圈7，锁紧螺母8，固定螺母9，导向套10，回位弹簧11。包含A-液控端，B-补偿气室端，C-工作气室端等三个工作接口端。

阀杆总成2通过回位弹簧11、导向套10和固定螺母9固定在气动接头总成内部。固定螺母9将导向套10压紧在回位弹簧11上，并使得回位弹簧11产生一定的预紧力，以达到正常情况下工作气室端始终关闭的状态。浮动活塞总成3套装在充气接头总成1内部，气动密封圈6，气动挡圈7安装在壳体5内部，如图所示。壳体5通过螺纹和气动接头总成1相连，并由锁紧螺母8固定锁紧。可调向液控接头总成4通过螺纹和壳体5相连，并可根据具体的使用情况调整接头的连接位置。浮动活塞总成3和限位块24将液控气动阀分为左、中、右三个工作区间，其中左侧工作区间充满油液，称为控制油腔D。中间的工作区间称为补偿气室E、右侧工作区间称为工作气室F，在正常工作时均充满惰性气体，并通过限位块24上的通孔25相连。液控端A和控制油腔D连通，工作时液控端A通过连接件与系统的液压控制部分相连，液控端A的压力值与补偿气室端B和工作气室端C的气体压力相关。补偿气室端B的一侧与补偿气室E连通，另一侧通过连接件与用于提供气量调整的系统元件相连，且为常通状态，工作气室端C一侧与系统工作执行元件相连，另一侧则通过阀杆总成2与工作气室F隔离，并通过执行元件内部压力使液压气动阀处于常闭状态。工作时，由系统对液控端A提供一定的液压力，促使浮动活塞总成3移动，并推动阀杆总成2运动使液压气动阀开阀，从而将补偿气室端B和工作气室端C通过补偿气室E与工作气室F相连通，达到调节系统执行元件中气量的目的。

图2是气动接头总成图，气动接头总成主要由阀体12，充气密封圈13和充气接头14组成，其中充气接头14可以根据配套系统所采用的管路接口形式进行选配。在阀体12内部加工有限位块24，在限位块24上加工有控制气流流速的通孔25，如图6、图7所示。限位块24主要用来限制并固定阀杆总成2的位置和为回位弹簧11提供预紧力。通孔25用来联通补偿气室和工作气室。

阀杆总成3包含阀杆15，锥体16，衬套17，铆钉18，如图3所示。锥体16为非金属材质，套装在阀杆15上。衬套17为金属材质，同样套装在阀杆15上并将锥体16压紧在阀杆15的底座上，同时通过调整压紧力使得锥体16在被压紧的同时产生一定的预压变形，以保证可以有效密封工作执行元件内部的高压气体。通过在衬套17和阀杆15之间配打销钉孔，并用铆钉18固定衬套17来保证锥体16的预压变形。

图4为浮动活塞总成3，其中包括活塞19，活塞密封圈20，活塞挡圈21。密封结构采用“双侧挡圈+密封圈”的形式以保证可以有效隔离油气介质，并且可以避免浮动活塞高速往复运动破坏密封结构，造成系统失效。图5为可调向液控接头总成4，包含调整螺母22，直角接头体23，液控挡圈26，液控密封圈27。可调向液控接头总成4用于连接液控气动阀液压控制端与系统动力部分，用来提供液控气动阀的开阀力，进而对系统内部油气弹簧或其他工作执行元件气缸气量进行调整。可调向液控接头总成4同充气接头14一样，可以根据所配套的系统采用的管路连接方式不同进行选配。浮动活塞总成3的全行程小于回位弹簧11压并的行程，以免造成回位弹簧失效。

需要说明的是，本领域技术人员可以容易地理解，本发明所涉及的液控气动阀可以上述方式安装在不同类型的车辆上，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种不同形式的更改和改变。

Claims (6)

1.一种用于液气控制系统的液控气动阀，包括气动接头总成、阀杆总成、可调向液控接头总成、壳体、导向套、锁紧螺母、回位弹簧、固定螺母、O型圈、挡圈，其特征在于：所述阀杆总成通过回位弹簧、导向套和固定螺母固定在气动接头总成内部，固定螺母将导向套压紧在回位弹簧上，使回位弹簧产生一定的预紧力，浮动活塞总成套装在气动接头总成内部，壳体通过螺纹和气动接头总成相连，并由锁紧螺母固定锁紧；可调向液控接头总成通过螺纹和壳体相连，浮动活塞总成和气动接头总成内的限位块将液控气动阀分为左、中、右三个工作区间，其中左侧工作区间为控制油腔并充满油液，中间工作区为补偿气室，右侧工作区间为工作气室，在正常工作时均充满惰性气体，并通过限位块上的通孔相连；补偿气室端B的一侧与补偿气室连通，另一侧通过连接件与用于提供气量调整的系统元件相连，且为常通状态，工作气室端C一侧与系统工作执行元件相连，另一侧则通过阀杆总成与工作气室隔离，并通过执行元件内部压力使液压气动阀处于常闭状态。

2.根据权利要求1所述的液控气动阀，其特征在于：气动接头总成主要由阀体，充气密封圈和充气接头组成，其中充气接头根据配套系统所采用的管路接口形式进行选配；在阀体内部加工有限位块，在限位块上加工有控制气流流速的通孔，限位块主要用来限制并固定阀杆总成的位置和为回位弹簧提供预紧力。

3.根据权利要求1所述的液控气动阀，其特征在于：阀杆总成包含阀杆，锥体，衬套和铆钉，其中锥体为非金属材质，套装在阀杆上，衬套为金属材质，同样套装在阀杆上并将锥体压紧在阀杆的底座上，在衬套和阀杆之间配打销钉孔，用铆钉固定衬套保证锥体的预压变形。

4.根据权利要求1所述的液控气动阀，其特征在于：浮动活塞总成包括活塞、活塞密封圈和活塞挡圈，密封结构采用“双侧挡圈+密封圈”的形式以保证可以有效隔离油气介质。

5.根据权利要求1所述的液控气动阀，其特征在于：浮动活塞的全行程小于回位弹簧压并的行程，以免造成回位弹簧失效。

6.根据权利要求1所述的液控气动阀，其特征在于：液控气动阀液控端的压力值与补偿气室端和工作气室端的气体压力相关。