CN105329228A - 基于开关阀的自馈能式刹车装置和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于开关阀的自馈能式刹车装置和系统。装置包括传动机构、液压泵、开关阀以及刹车组件；其中，传动机构接收外部动能输入，并将动能传输至液压泵；液压泵的进油口连接至传动机构的输出端；开关阀包括进油口、回油口、出油口和控制端；开关阀的进油口连接至液压泵的出油口，开关阀的回油口连接至液压泵的进油口，开关阀的控制端接收外部控制指令，并基于外部控制指令打开或关闭开关阀的出油口；刹车组件与开关阀的出油口连接，用于基于开关阀的出油口输出的流量生成刹车作动信号。采用本申请的基于开关阀的自馈能式刹车装置和系统，可避免现有的自馈能式刹车装置抗污染性差、油液泄漏较严重的问题。

Description

基于开关阀的自馈能式刹车装置和系统

技术领域

本申请涉及一种飞机刹车系统技术领域，特别是一种基于开关阀的自馈能式刹车装置和系统。

背景技术

飞机刹车系统是保障飞机安全的重要系统。主要用于耗散飞机在地面滑跑时的动能，保证飞机制动停止，缩短飞机滑跑距离，防止机轮过度磨损，并且能协同其它机载系统实现飞机的转弯和停驻功能，是保障飞机安全起飞、着陆的重要系统，是现代飞机的一个重要组成部分。

目前，液压刹车系统因其功率质量比大、技术成熟度高等特点，广泛应用于各种型号飞机。但是，液压系统存在的泄露、管路振动、液压管路重量等问题阻碍了其在飞机应用中的进一步发展，因此传统机载液压系统的替代方案成为了研究的热点。

一种新型的基于自馈能式一体化刹车装置的飞机液压刹车系统，因其高度集成的一体化结构、不依赖主机能源、减轻飞机重量等优点也逐渐被人们认可。该系统的基本思路是回收飞机在地面滑跑时的动能，并将其直接转化成液压能源，为刹车阀和作动活塞提供高压油，实现刹车。

然而该种自馈能式一体化刹车装置也有其自身的缺点。该装置主要依赖伺服阀来实现油压控制，伺服阀虽然易实现精密控制，但因其先导级的结构特点，不可避免地具有抗污染性差，油液泄漏较严重等问题。该种自馈能式刹车装置依靠回收的飞机滑跑动能带动液压泵提供液压能源，所提供的流量远小于传统液压刹车系统，使得伺服阀的油液泄漏问题变得不可忽视。当飞机滑跑速度下降到一定程度后，甚至整个自馈能刹车装置失效，无法继续完成刹车功能。

发明内容

在下文中给出关于本申请的简要概述，以便提供关于本申请的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本申请的穷举性概述。它并不是意图确定本申请的关键或重要部分，也不是意图限定本申请的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本申请的一个主要目的在于提供一种新的基于开关阀的自馈能式刹车装置和系统，旨在解决如上所述的技术问题。

根据本申请的一方面，一种基于开关阀的自馈能式刹车装置，包括传动机构、液压泵、开关阀以及刹车组件；其中，传动机构接收外部动能输入，并将动能传输至液压泵；液压泵的进油口连接至传动机构的输出端；开关阀包括进油口、回油口、出油口和控制端；开关阀的进油口连接至液压泵的出油口，开关阀的回油口连接至液压泵的进油口，开关阀的控制端接收外部控制指令，并基于外部控制指令打开或关闭开关阀的出油口；刹车组件与开关阀的出油口连接，用于基于开关阀的出油口输出的流量生成刹车作动信号。

在一些实施例中，基于开关阀的自馈能式刹车装置，还包括蓄能器和溢流阀；其中，蓄能器与液压泵的出油口连接；溢流阀连接在蓄能器和液压泵的进油口之间。

在一些实施例中，基于开关阀的自馈能式刹车装置还包括卸荷阀；卸荷阀的进油口与液压泵的出油口连接，且卸荷阀的出油口与液压泵的进油口连接。

在一些实施例中，基于开关阀的自馈能式刹车装置还包括连接在液压泵的出油口和开关阀的进油口之间的单向阀；其中，单向阀的进油口与液压泵的出油口连接，且单向阀的出油口与开关阀的进油口连接。

在一些实施例中，基于开关阀的自馈能式刹车装置的刹车组件包括刹车作动器和刹车片；其中，刹车作动器包括阀体、柱塞以及设置在阀体上的进油口；刹车作动器的进油口与开关阀的出油口连接，刹车作动器的柱塞与刹车片连接。

在一些实施例中，基于开关阀的自馈能式刹车装置还包括高压油滤芯；高压油滤芯连接在单向阀的出油口与蓄能器之间。

在一些实施例中，基于开关阀的自馈能式刹车装置还包括油箱；油箱与液压泵的进油口连接。

根据本申请的第二方面，一种基于开关阀的自馈能式刹车系统，包括至少一个如上所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置；其中，传动机构与飞机机轮的转动轴连接。

在一些实施例中，基于开关阀的自馈能式刹车系统还包括控制装置；控制装置用于向开关阀的控制端输出脉宽调制控制信号，以控制开关阀的出油口的打开或关闭。

在一些实施例中，当基于开关阀的自馈能式刹车系统的控制装置输出的脉宽调制控制信号为第一电平时，开关阀的出油口打开；以及当控制装置输出的脉宽调制控制信号为第二电平时，开关阀的出油口关闭；其中，第一电平大于第二电平。

本申请的基于开关阀的自馈能式刹车装置和系统，通过开关阀来控制进入刹车组件的油液的流量，从而控制刹车作动信号的大小，避免了现有的自馈能式刹车装置抗污染性差、油液泄漏较严重的问题。

此外，在本申请的一些实施例的基于开关阀的自馈能式刹车系统中，通过PWM控制器来控制开关阀的出油口的打开或关闭，可以方便地调节进入刹车组件的油液的流量，进而控制刹车作动信号的大小。

附图说明

参照下面结合附图对本申请实施例的说明，会更加容易地理解本申请的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本申请的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。

图1为本申请的基于开关阀的自馈能式刹车装置的第一实施例的示意性结构图；

图2为本申请的基于开关阀的自馈能式刹车装置的第二实施例的示意性结构图；

图3为本申请的基于开关阀的自馈能式刹车装置的第三实施例的示意性结构图；

图4为本申请的基于开关阀的自馈能式刹车系统的一个实施例的示意性结构图；

图5为本申请的基于开关阀的自馈能式刹车装置的一个应用场景的示意图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本申请的实施例。在本申请的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本申请无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

参见图1所示，为本申请第一实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置的示意性结构图100。

在本实施例中，基于开关阀的自馈能式刹车装置包括传动机构110、液压泵120、开关阀130以及刹车组件140。

传动机构110接收外部动能输入，并将动能传输至液压泵120。在一些可选的实现方式中，液压泵120例如可以是柱塞泵。

液压泵120的进油口连接至传动机构110的输出端。

开关阀130包括进油口、回油口、出油口和控制端。开关阀130的进油口连接至液压泵120的出油口，开关阀130的回油口连接至液压泵120的进油口，开关阀130的控制端接收外部控制指令，并基于外部控制指令打开或关闭开关阀130的出油口。在一些应用场景中，可以选用响应速度快、响应时间短的高速开关阀，以使开关阀的出油口能够响应于外部控制指令而快速地打开或关闭。

刹车组件140与开关阀130的出油口连接，用于基于开关阀130的出油口输出的流量生成刹车作动信号。

本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置还包括油箱150，油箱150与液压泵120的进油口连接。

当传动机构110接收到外部动能输入时，其带动液压泵120运动(例如，旋转)，液压泵120将油液自油箱150吸入泵内，并自液压泵120的出油口送至开关阀130的进油口。若此时开关阀130的控制端接收到外部控制指令为打开，则开关阀130的出油口开启，油液经开关阀的出油口130进入刹车组件140并生成刹车作动信号。若开关阀130的控制端接收到外部控制指令为关闭，则开关阀130的出油口关闭，油液经开关阀130的回油口进入油箱150。

本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置，通过开关阀130的控制端接收到的控制指令来控制进入刹车组件140的油液的流量，从而控制刹车作动信号的大小。此外，采用本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置，还可以避免现有的自馈能式刹车装置抗污染性差、油液泄漏较严重的问题。

在一些可选的实现方式中，本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置的刹车组件140可以包括刹车作动器141和刹车片142。

其中，刹车作动器141包括阀体、柱塞以及设置在阀体上的进油口，刹车作动器的进油口与开关阀130的出油口连接，刹车作动器的柱塞与刹车片连接。

如图1所示，当开关阀130的出油口开启时，油液经开关阀130的出油口和刹车作动器141上的进油口进入刹车作动器的阀体与柱塞形成的密闭腔室内，柱塞在油液压力作用下移动，从而带动与柱塞连接的刹车片142运动，进而形成刹车作动信号。

参见图2所示，为本申请第二实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置的示意性结构图200。

本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置除了与图1所示的基于开关阀的自馈能式刹车装置相同的部件之外，还包括蓄能器270和溢流阀280。

蓄能器270与液压泵220的出油口连接。溢流阀280连接在蓄能器270和液压泵220的进油口之间。

在一些应用场景中，传动机构210接收到的动能较大，此时，液压泵220可产生较大的压力，使得刹车作动器241能够直接推动刹车片242生成足够大的刹车作动信号。然而，在另一些应用场景中，传动机构210接收到的动能较小，液压泵220产生的压力不足以使得刹车推动器241推动刹车片生成足够大的刹车作动信号。此时，蓄能器270中积蓄的油液可以增加流入开关阀230出油口的油液的流量，从而增大刹车片产生的刹车作动信号。

此外，当蓄能器270输出的油液流量超出开关阀230所需流量时，可以将多余的油液经溢流阀280返回到油箱250中。

在一些可选的实现方式中，本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置可以还包括连接在液压泵220的出油口和开关阀230的进油口之间的单向阀260。其中，单向阀260的进油口与液压泵220的出油口连接，且单向阀260的出油口与开关阀230的进油口连接。通过这样设置的单向阀260，可以避免油液反向流动。

在一些可选的实现方式中，本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置还可以包括高压油滤芯F1。高压油滤芯F1连接在单向阀260的出油口与蓄能器270之间。高压油滤芯F1可以起到过滤油液中的固体杂质的作用，从而减小本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置中各零部件的磨损。

参见图3所示，为本申请第三实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置的示意性结构图300。

本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置除了与图2所示的基于开关阀的自馈能式刹车装置相同的部件之外，还包括卸荷阀390。

卸荷阀390的进油口与液压泵320的出油口连接，且卸荷阀390的出油口与液压泵320的进油口连接。

在一些应用场景中，在一些时间段内无需生成刹车作动信号，而若此时高压油液在本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车装置中的各零部件中储存时间较长，将影响这些零部件的寿命。通过连接在液压泵320的出油口和进油口之间的卸荷阀390，可以将暂时不用的油液回流至油箱350中，从而避免高压油液对各零部件的侵蚀。卸荷阀390还可包括控制端，在一些可选的实现方式中，可以向卸荷阀390的控制端输入外部控制指令，以控制卸荷阀390的出油口的打开和/或关闭。

参见图4所示，为本申请的基于开关阀的自馈能式刹车系统的一个实施例的示意性结构图。

本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车系统，包括至少一个如上所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置420。其中，传动机构421与飞机机轮410的转动轴连接。这样一来，当飞机着陆时，随着机轮410的转动，将动能输出至传动机构421。传动机构421带动液压泵422旋转，液压泵422将油液自油箱425吸入泵内，自液压泵422出油口输出的油液其中一路经单向阀426和高压油滤芯F1送至开关阀423的进油口。若此时开关阀423的控制端接收到外部控制指令为打开，则开关阀423的出油口开启，油液经开关阀的出油口423进入刹车作动器4241和刹车片4242并生成刹车作动信号。反之，若开关阀423的控制端接收到外部控制指令为关闭，则开关阀423的出油口关闭，油液经开关阀423的回油口进入油箱425。

在一些可选的实现方式中，本实施例的基于开关阀的自馈能式刹车系统还可以包括控制装置430。控制装置430用于向开关阀423的控制端输出脉宽调制控制信号，以控制开关阀423的出油口的打开或关闭。

例如，当控制装置430输出的脉宽调制控制信号为第一电平(例如，高电平)时，开关阀423的出油口打开，而当控制装置430输出的脉宽调制控制信号为第二电平(例如，低电平)时，开关阀423的出油口关闭。

这样一来，通过调节控制器430输出的脉宽调制控制信号的占空比，可以相应地调节开关阀423的出油口打开的时间，从而调节自开关阀423的出油口进入刹车作动器4241的油液流量，进而调整生成的刹车作动信号的大小。

参见图5所示，为本申请的基于开关阀的自馈能式刹车装置的一个应用场景的示意图。

正常刹车状态时，飞机刹车系统控制器1发送关闭卸荷阀指令信号。当飞机着陆之后，机载电源2向自馈能式刹车装置3供电，自馈能式刹车装置3正常建立刹车压力。飞机刹车系统控制器1经脉宽调制放大器5发送PWM信号控制刹车阀状态，自馈能式刹车装置3中的液压泵建立的刹车压力经自馈能式刹车装置3的开关阀调节后供给自馈能式刹车装置3的刹车作动器使用。刹车系统压力传感器(图中未示出)采集自馈能式刹车装置3的刹车作动器的刹车压力反馈给飞机刹车系统控制器1。机轮4内集成的传感器反馈刹车力矩和机轮转速给飞机刹车系统控制器1，形成闭环控制，实时调整PWM信号占空比，进行防滑刹车。

当飞机进行起飞或者不需要刹车滑跑状态时，飞机刹车系统控制器1发送开启卸荷阀指令信号，将自馈能式刹车装置3中的液压泵出口压力经卸荷阀泄压，保证了整个系统的安全性和可靠性。

上面对本申请的一些实施方式进行了详细的描述。如本领域的普通技术人员所能理解的，本申请的方法和装置的全部或者任何步骤或者部件，可以在任何计算设备(包括处理器、存储介质等)或者计算设备的网络中，以硬件、固件、软件或者它们的组合加以实现，这是本领域普通技术人员在了解本申请的内容的情况下运用他们的基本编程技能就能实现的，因此不需在此具体说明。

在本申请的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。还需要指出的是，执行上述系列处理的步骤可以自然地按照说明的顺序按时间顺序执行，但是并不需要一定按照时间顺序执行。某些步骤可以并行或彼此独立地执行。同时，在上面对本申请具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

虽然已经详细说明了本申请及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本申请的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本申请的公开内容将容易理解，根据本申请可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。

Claims (10)

1.一种基于开关阀的自馈能式刹车装置，其特征在于，包括传动机构、液压泵、开关阀以及刹车组件；

其中，所述传动机构接收外部动能输入，并将所述动能传输至所述液压泵；

所述液压泵的进油口连接至所述传动机构的输出端；

所述开关阀包括进油口、回油口、出油口和控制端；

所述开关阀的进油口连接至所述液压泵的出油口，所述开关阀的回油口连接至所述液压泵的进油口，所述开关阀的控制端接收外部控制指令，并基于所述外部控制指令打开或关闭所述开关阀的出油口；

所述刹车组件与所述开关阀的出油口连接，用于基于所述开关阀的出油口输出的流量生成刹车作动信号。

2.根据权利要求1所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置，其特征在于，还包括蓄能器和溢流阀；

其中，所述蓄能器与所述液压泵的出油口连接；

所述溢流阀连接在所述蓄能器和所述液压泵的进油口之间。

3.根据权利要求2所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置，其特征在于，还包括卸荷阀；

所述卸荷阀的进油口与所述液压泵的出油口连接，且所述卸荷阀的出油口与所述液压泵的进油口连接。

4.根据权利要求3所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置，其特征在于，所述装置还包括连接在所述液压泵的出油口和所述开关阀的进油口之间的单向阀；

其中，所述单向阀的进油口与所述液压泵的出油口连接，且所述单向阀的出油口与所述开关阀的进油口连接。

5.根据权利要求4所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置，其特征在于，所述刹车组件包括刹车作动器和刹车片；

其中，所述刹车作动器包括阀体、柱塞以及设置在所述阀体上的进油口；

所述刹车作动器的进油口与所述开关阀的出油口连接，所述刹车作动器的柱塞与所述刹车片连接。

6.根据权利要求5所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置，其特征在于，所述装置还包括高压油滤芯；

所述高压油滤芯连接在所述单向阀的出油口与所述蓄能器之间。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置，其特征在于，所述装置还包括油箱；

所述油箱与所述液压泵的进油口连接。

8.一种基于开关阀的自馈能式刹车系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-7任意一项所述的基于开关阀的自馈能式刹车装置；

其中，所述传动机构与飞机机轮的转动轴连接。

9.根据权利要求8所述的所述基于开关阀的自馈能式刹车系统，其特征在于，还包括控制装置；

所述控制装置用于向所述开关阀的控制端输出脉宽调制控制信号，以控制所述开关阀的出油口的打开或关闭。

10.根据权利要求9所述的基于开关阀的自馈能式刹车系统，其特征在于：

当所述控制装置输出的所述脉宽调制控制信号为第一电平时，所述开关阀的出油口打开；以及

当所述控制装置输出的所述脉宽调制控制信号为第二电平时，所述开关阀的出油口关闭；

其中，第一电平大于所述第二电平。