CN104192121A - 一种挂车控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挂车控制阀，包括设有内腔的阀体，所述阀体内腔从上至下依次设有行车制动腔、大活塞回位腔、增压腔、出气腔、驻车腔，所述阀体上设有与阀体内腔连通的进气口、供气口、出气口、排气口、行车控制口及驻车控制口，所述阀体上还设有相互连通的增压阀、减压阀及备压阀，所述进气口与牵引车储气筒连通，供气口通过节流阀与进气口连通并输出气压至挂车供能管路，出气口通过组合阀门与进气口连通，所述组合阀门为常闭阀门，受行车控制口/驻车控制口控制。本发明采用电控信号和气控信号的双回路控制，实现了挂车控制阀的电气控制，解决了传统气压控制过程中，因管路冗长、气压信号传递缓慢等缺陷，缩短了车辆制动响应时间。

Description

一种挂车控制阀

技术领域

本发明涉及汽车零部件，尤其涉及挂车控制阀。

背景技术

在气压制动系统中常规采用的挂车控制阀，通常为双回路气压控制，为挂车管路提供制动信号，但因气压管路冗长，气压信号传递速率迟滞等因素，导致制动响应缓慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种电-气耦合控制的挂车控制阀，提高制动响应，同时实现制动力分配与载荷分配相适应、提高牵引车和挂车之间的制动协调性、改善减速控制的舒适性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种挂车控制阀，包括设有内腔的阀体，所述阀体内腔从上至下依次设有行车制动腔、大活塞回位腔、增压腔、出气腔、驻车腔，所述阀体上设有与阀体内腔连通的进气口、供气口、出气口、排气口、行车控制口及驻车控制口，所述阀体上还设有相互连通的增压阀、减压阀及备压阀，所述进气口与牵引车储气筒连通，供气口通过节流阀与进气口连通并输出气压至挂车供能管路，出气口通过组合阀门与进气口连通，所述组合阀门为常闭阀门，受行车控制口/驻车控制口控制，行车控制口连通气制动阀并接收气制动阀气压信号，驻车控制口连通手控阀并接收手控阀气压信号，组合阀门打开下，进气口气压经出气口输出至挂车控制管路，排气口在解除制动过程中将多余气体排入大气，所述备压阀为常开电磁阀并与行车控制口连通，所述增压阀为常闭电磁阀并与进气口连通，所述减压阀为常闭电磁阀并与排气口连通，压缩空气经行车控制口进入行车制动腔，压缩空气经增压阀作用于增压腔，出气腔与出气口相通，驻车腔与驻车控制口相通；所述阀体上设有控制器与所述增压阀、减压阀及备压阀电连接，在出气口设有压力传感器，所述压力传感器与控制器连接。

优选的，所述压力传感器集成于线路板上，所述出气口与压力传感器之间设有导气杆连通。

优选的，所述阀体在靠近线路板位置设有对线路板容纳腔进行散热的透气阀。

优选的，所述阀体侧部设有侧突出部，所述增压阀、减压阀及备压阀以总成形式快插于侧突出部上，并通过2道密封圈密封，所述线路板安装于控制器外壳内，所述控制器外壳封盖与侧突出部上。

优选的，所述排气口末端安装有消音器，在阀体外侧设有消声器外壳。

优选的，所述增压阀通过压铸成型工艺加工有2道通孔使增压腔与AV腔通过增压阀，并且相通，同时采用钻孔工艺加工2道通孔分别使进气口、大活塞回位腔、增压阀相通。

优选的，所述减压阀通过压铸成型工艺加工有2道通孔，使EV腔通过减压阀与排气口相通。

优选的，所述备压阀通过压铸成型工艺加工一道通孔，使增压腔与备压阀BV相通，同时采用钻孔工艺加工一道通孔，使行车腔与备压阀相通。

优选的，在阀体上部开口处安装有封盖，配合密封圈与阀体形成密闭的阀体内腔，大活塞安装于封盖内侧，配合密封圈与封盖形成行车制动腔，大活塞尾部外圆周侧设有活塞套，大活塞内侧依次设有顶杆活塞、压缩弹簧、导向活塞、主活塞，大活塞，阀体，活塞套形成大活塞回位腔，钢丝挡圈安装于阀体卡槽内，对活塞套上止点进行限位，顶杆活塞配合密封圈与大活塞形成增压腔，顶杆活塞配合密封圈与导向活塞形成出气腔，孔用挡圈、垫片分别安装于导向活塞的上、下止点，并将其限位。

本发明采用电控信号和气控信号的双回路控制，通过在出气口设置的压力传感器采集信号反馈至控制器，再由控制器控制增压阀、减压阀及备压阀的启闭，实现了挂车控制阀的电气控制，解决了传统气压控制过程中，因管路冗长、气压信号传递缓慢等缺陷，缩短了车辆制动响应时间。

而且，由于使用的电控、气控的双回路控制，正常情况下气压控制回路工作，在气压控制回路无法完成制动时，电控控制回路辅助气压控制回路工作，确保完成车辆制动，满足车辆制动的安全性。

在电控系统中，通过增压阀EV、减压阀AV、备压阀BV的协调工作，经压力传感器监测出气口压力进行反馈控制，使其达到设定要求，从而满足车辆制动力、制动加速度达到设定要求；因而实现制动力分配与载荷分配相适应、提高牵引车和挂车之间的制动协调性、改善减速控制的舒适性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为增压阀的安装结构图；

图3为减压阀的安装结构图；

图4为备压阀的安装结构图；

图5为本发明的控制系统原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的挂车控制阀包括螺母1、螺栓2、底板3、封盖4、大活塞5、钢丝挡圈6、活塞套7、顶杆活塞8、压缩弹簧9、孔用挡圈10、导向活塞11、垫片12、主活塞13、控制器外壳14、线路板15、导气杆16、消声器外壳19、增压阀22、减压阀23、备压阀24、阀体25，阀体设有内腔，阀体内腔从上至下依次设有行车制动腔、大活塞回位腔、增压腔、出气腔、驻车腔，阀体上设有与阀体内腔连通的进气口1A、供气口21A、出气口22A、排气口3A、行车控制口42A及驻车控制口43A。

螺母1、螺栓2将底板3与阀体25紧固连接；封盖4安装于阀体25的开口处，配合密封圈、阀体25形成密闭容腔；大活塞5安装于封盖4下，配合密封圈与封盖4、阀体25形成行车制动腔，压缩空气经行车控制口42A进入行车制动腔；大活塞5，阀体25，活塞套7形成大活塞回位腔；钢丝挡圈6安装于阀体25卡槽内，对活塞套7上止点进行限位；顶杆活塞8安装于大活塞5之下，配合密封圈与大活塞5、阀体25形成增压腔，压缩空气经增压阀22作用于此，并且配合密封圈与导向活塞11形成出气腔，与出气口22A相通；压缩弹簧9安装于顶杆活塞8之下，在解除制动时负责将顶杆活塞8回位；导向活塞11安装于阀体25中部，为主活塞13起导向作用，孔用挡圈10、垫片12分别安装于导向活塞11的上、下止点，并将其限位；线路板15分别与七芯插座、增压阀、减压阀、备压阀焊装紧固，并且压力传感器集成于线路板15上；导气杆16负责将出气口22A及压力传感器连通；压板将增压阀22、减压阀23、备压阀24紧固于阀体25上；透气阀安装于阀体上，负责对线路板15容腔进行散热；消声器外壳19安装于阀体上，并由定位螺栓紧固；主活塞13安装与阀体底部，并配合密封圈与导向活塞11形成驻车腔，且与驻车控制口43A相通。同时进气口1A与供气口21A经主活塞13相通，增压阀22、减压阀23、备压阀24分别安装于阀体增压口、减压口、备压口上，并经压板固定；消声器外壳19卡扣于阀体之上，并将线路板15、导气杆16、压板、增压阀22、减压阀23、备压阀24等封闭于阀体内，起隔绝密封作用。

其中进气口1A为气源接口，连通牵引车储气筒；供气口21A通过节流阀与进气口1A连通，并输出气压至挂车供能管路；出气口22A通过组合阀门与进气口1A连通，组合阀门为常闭阀门，受行车控制口42A/驻车控制口43A控制气压影响打开/关闭，组合阀门打开后，进气口1A气压经出气口22A输出至挂车控制管路；排气口3A，在解除制动过程中，阀内及管路内多余气体经此排入大气，末端安装消音器，减少排气引发的噪音；行车控制口42A，连通气制动阀，能接收气制动阀气压信号并打开组合阀门；驻车控制口43A，连通手控阀，驻车控制为断气控制，当切断驻车控制口43A气压时，能控制组合阀门打开；BV备压阀为常开电磁阀，受电压控制闭合/打开，并与行车控制口42A及EV增压阀、AV减压阀连通；EV增压阀为常闭电磁阀，并与进气口1A及AV减压阀连通、BV备压阀连通；AV减压阀为常闭电磁阀，并与排气口3A及EV增压阀连通、BV备压阀连通；U/P压力传感器安装于出气口22A处，实时监控出气口气压，并传递电压信号至控制器供其逻辑判断，节流阀、组合阀门为一套阀门总成，受不同控制条件影响能分别控制进气阀门/排气阀门/节流阀门的开启/关闭。

如图2所示：增压阀以总成形式安装于阀体上，阀体设计有快插接口，采用压铸成型工艺，使装配简单有效，合格率高。同时，阀体同时设计2道通孔，均采用压铸成型工艺，使增压腔与AV腔通过增压阀，并且相通。额外的，采用2道气孔分别使进气口1A、大活塞回位腔、增压阀相通。从而保证气孔回路满足设计要求。该结构简单有效，加工成本低，合格率高。

如图3所示：减压阀以总成形式快插于阀体上，2道密封圈保证密封。阀体设计有2道通孔，采用压铸成型工艺，使EV腔通过减压阀与排气口3A相通。当减压阀动作，即打开阀门，使增压阀内压缩空气至排气口3A排出，达到卸荷减压效果。

如图4所示：备压阀以总成形式快插于阀体上，2道密封圈保证密封。阀体采用压铸成型工艺加工一道通孔，使增压腔与备压阀BV相通，额外的采用钻孔工艺加工一道通孔，使行车腔与备压阀相通。

如图5所示：为本发明的控制系统原理图；1b、2b、3b、4b、5b、6b、7b均为七芯插针，分别为EV增压阀、AV减压阀、BV备压阀、U/P压力传感器提供驱动电压。

本发明气动原理如下描述：

行车制动：行车控制口42A接受车辆气制动阀气压，当制动踏板踩下时，在行车控制口42A建立气压，该气压作用于组合阀门，使其打开进气阀门，同时关闭排气阀门，进气口1A压缩空气经进气阀门至出气腔，进而进入挂车控制管路，完成行车制动。

驻车制动：行车控制口42A未接受气制动阀气压；驻车控制口43A接受手控阀控制信号，进行断气控制，驻车控制口43A压力递减至零，该气压作用于组合阀门，并打开进气阀门，同时关闭排气阀门，进气口1A压缩空气经进气阀门至出气腔，进而进入挂车控制管路，完成行车制动。

气控节流特性：行车控制口42A接受气制动阀气压，在行车制动腔建立压力；在出气口22A及行车控制口42A压力同时作用于组合阀门，使其打开进气阀门，关闭排气阀门，并进一步关闭节流阀门，使进气口1A与供气口21A隔绝，达到节流效果，进而保证挂车紧急制动。

电控节流特性：考虑到行车控制口42A、出气口22A同时失效，为保证车辆制动安全性，本发明设计有电控节流特性，具体如下描述：线路板15经压力传感器监测出气口22A输出气压异常，经逻辑运算后，作出电控节流控制。增压阀EV开启阀门，备压阀BV关闭阀门，进而打开进气阀门，关闭排气阀门，并进一步关闭节流阀门，使进气口1A与供气口21A隔绝，达到节流效果，进而保证挂车紧急制动。

增压过程：增压阀EV受线路板15驱动，打开增压阀门；备压阀EV受线路板15驱动，关闭备压阀门；进气口1A的压缩空气经增压阀EV至增压腔，该气压作用于组合阀门，增加进气阀门开口度，增大出气口22A流量。

减压过程：行车控制口42A接受气制动阀气压，在行车制动腔建立压力；减压阀AV受线路板15驱动，打开减压阀门；行车控制口42A内压缩空气经减压阀门至排气口3A，排入大气，从而减少制动腔内空气压力，进气阀门开度因此减小，从而减少出气口22A流量。

本发明通过该增压阀EV、减压阀AV、备压阀BV的协调工作，经压力传感器监测出气口22A压力进行反馈控制，使其达到设定要求，从而满足车辆制动力、制动加速度达到设定要求。

电控控制回路和气压控制回路组成挂车控制阀的双回路控制系统，电控控制回路和气压控制回路是并行控制的，正常情况下气压控制回路工作，在气压控制回路无法完成制动时，电控控制回路辅助气压控制回路工作。

正常状态下，ECU(电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”，也就是上述的控制器)监测到压力传感器压力与ECU计算压力不符合时，会选择电磁阀动作，进而调节压力。气控节流是在出气口22A失效后，给行车控制口42A气压，其后挂车阀动作，完成节流；电控节流，行车控制口42A失效，气控节流没有行车控制口42A作为促动气压，无法完成气控节流，此时就需电控来实现节流。

在电控控制回路中：控制器接收电控信号，并控制增压阀、减压阀、备压阀协调工作实现挂车行车制动或者驻车制动，同时压力传感器实时监测出气口输出气压，并反馈至控制器，控制器根据反馈气压控制增压阀、减压阀、备压阀协调工作，实现输出气压的控制；

在气压控制回路中，行车控制口接收气制动阀控制信号，使出气口输出气压至挂车控制管路，从而实现挂车行车制动，通过驻车控制口接收手控阀控制信号，使出气口输出气压至挂车控制管路，从而实现挂车驻车制动。

本发明中气压制动控制系统采用电控气压制动，是基于ABS制动系统的升级型。该系统在改善整个制动过程中具有如下优点：

●采用电子化方式控制所有制动部件，使得响应时间更快

●减速器和发动机制动器集成在行车制动器中

●制动力分配与载荷分配相适应

●实现了牵引车和挂车之间的制动协调性

●具有舒适的减速控制

●通过集成的诊断和监测功能实现了持续的自测试等

由于电控信号传输快，使得制动缸的起压响应时间缩短，车辆在快速行驶时，制动距离能缩短了几米，这在某些情况下对车辆安全行驶起到至关重要的作用。而且能够通过计算挂车当前的载荷状态，合理地分配主车和挂车的制动力，使主挂车制动保持一致，提高牵引车制动时的安全性，其流程即为通过各种传感器计算出前后轮当前工况下所需制动力，然后再通过挂车控制阀等执行机构精确控制输出气压，进而作用到前后轮制动器上，即完成制动力分配，及实施制动。

Claims (9)

1.一种挂车控制阀，包括设有内腔的阀体，其特征在于：所述阀体内腔从上至下依次设有行车制动腔、大活塞回位腔、增压腔、出气腔、驻车腔，所述阀体上设有与阀体内腔连通的进气口、供气口、出气口、排气口、行车控制口及驻车控制口，所述阀体上还设有相互连通的增压阀、减压阀及备压阀，所述进气口与牵引车储气筒连通，供气口通过节流阀与进气口连通并输出气压至挂车供能管路，出气口通过组合阀门与进气口连通，所述组合阀门为常闭阀门，受行车控制口/驻车控制口控制，行车控制口连通气制动阀并接收气制动阀气压信号，驻车控制口连通手控阀并接收手控阀气压信号，组合阀门打开下，进气口气压经出气口输出至挂车控制管路，排气口在解除制动过程中将多余气体排入大气，所述备压阀为常开电磁阀并与行车控制口连通，所述增压阀为常闭电磁阀并与进气口连通，所述减压阀为常闭电磁阀并与排气口连通，压缩空气经行车控制口进入行车制动腔，压缩空气经增压阀作用于增压腔，出气腔与出气口相通，驻车腔与驻车控制口相通；所述阀体上设有控制器与所述增压阀、减压阀及备压阀电连接，在出气口设有压力传感器，所述压力传感器与控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种挂车控制阀，其特征在于：所述压力传感器集成于线路板上，所述出气口与压力传感器之间设有导气杆连通。

3.根据权利要求2所述的一种挂车控制阀，其特征在于：所述阀体在靠近线路板位置设有对线路板容纳腔进行散热的透气阀。

4.根据权利要求3所述的一种挂车控制阀，其特征在于：所述阀体侧部设有侧突出部，所述增压阀、减压阀及备压阀以总成形式快插于侧突出部上，并通过2道密封圈密封，所述线路板安装于控制器外壳内，所述控制器外壳封盖与侧突出部上。

5.根据权利要求1所述的一种挂车控制阀，其特征在于：所述排气口末端安装有消音器，在阀体外侧设有消声器外壳。

6.根据权利要求1所述的一种挂车控制阀，其特征在于：所述增压阀通过压铸成型工艺加工有2道通孔使增压腔与AV腔通过增压阀，并且相通，同时采用钻孔工艺加工2道通孔分别使进气口、大活塞回位腔、增压阀相通。

7.根据权利要求1所述的一种挂车控制阀，其特征在于：所述减压阀通过压铸成型工艺加工有2道通孔，使EV腔通过减压阀与排气口相通。

8.根据权利要求1所述的一种挂车控制阀，其特征在于：所述备压阀通过压铸成型工艺加工一道通孔，使增压腔与备压阀BV相通，同时采用钻孔工艺加工一道通孔，使行车腔与备压阀相通。

9.根据权利要求1所述的一种挂车控制阀，其特征在于：在阀体上部开口处安装有封盖，配合密封圈与阀体形成密闭的阀体内腔，大活塞安装于封盖内侧，配合密封圈与封盖形成行车制动腔，大活塞尾部外圆周侧设有活塞套，大活塞内侧依次设有顶杆活塞、压缩弹簧、导向活塞、主活塞，大活塞，阀体，活塞套形成大活塞回位腔，钢丝挡圈安装于阀体卡槽内，对活塞套上止点进行限位，顶杆活塞配合密封圈与大活塞形成增压腔，顶杆活塞配合密封圈与导向活塞形成出气腔，孔用挡圈、垫片分别安装于导向活塞的上、下止点，并将其限位。