CN106882174A - 继动阀及基于继动阀的电子驻车制动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种继动阀及基于继动阀的电子驻车制动系统。继动阀包括壳体、控制活塞、阀门、阀门回位弹簧和片阀，壳体上部设有控制口，下部设有排气口，一侧设有进气口，另一侧设有出气口，壳体分为控制气源作用气腔和制动工作气腔，控制气源作用气腔与控制口相通，阀门上端控制出气口与排气口之间的通断，下端控制进气口与出气口之间的通断，控制活塞下面紧抵一活塞回位弹簧，阀门的下部紧抵阀门回位弹簧，当控制活塞处于最上端时，出气口与排气口相通，当活塞回位弹簧受压下行时，出气口与进气口相通。本发明的继动阀结构简单、工作可靠、成本低廉，电子驻车制动系统安全可靠。

Description

继动阀及基于继动阀的电子驻车制动系统
技术领域
本发明属于汽车制动系统零部件技术领域，特别是一种结构简单、工作可靠、成本低廉的继动阀及基于继动阀的电子驻车制动系统。
背景技术
目前，中重型汽车的气压式驻车制动装置，多采用“断气刹车”原理，通过使驻车制动气室排气，产生驻车制动。为实现驻车制动和解除驻车制动，常采用电磁阀、继动阀或其组合等来完成进排气操作。在载重汽车的制动系统里，继动阀用来缩短反应时间和解除制动时间，起加速及快放的作用。
中国发明专利申请“140继动阀”(申请号：201410485169.0，公开日：2014.12.10)公开了一种继动阀，其包括螺栓连接的上阀体和下阀体。上述继动阀由于对结构的重新设计较多，导致结构相对复杂，制作成本高，同时其对系统的气密性要求较高，若气路中发生漏气，容易影响继动阀的正常工作，可靠性有待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种继动阀，结构简单、工作可靠、成本低廉。
本发明的另一目的在于提供一种基于继动阀的电子驻车制动系统，操作简单、安全可靠。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种继动阀，包括壳体41，以及自上而下设置在壳体41内的控制活塞42、阀门44、阀门回位弹簧45和片阀46，所述壳体41上部设有控制口A，下部设有排气口D，一侧设有进气口C，另一侧设有出气口B；
所述控制活塞42外侧通过密封圈47与壳体41内壁形成密封，将壳体41分隔为位于上部的控制气源作用气腔48和位于下部的制动工作气腔49，所述控制气源作用气腔48与控制口A相通；
所述位于控制活塞42下的阀门44上端控制出气口B与排气口D之间的通断，下端控制进气口C与出气口B之间的通断；
所述控制活塞42下面紧抵一活塞回位弹簧43，所述阀门44的下部紧抵阀门回位弹簧45，所述片阀46使排气口D不受内部气压作用时处于常闭状态，当控制活塞42处于最上端时，活塞回位弹簧43正常伸展，出气口B与排气口D相通，当活塞回位弹簧43受压下行时，活塞回位弹簧43受压收缩，出气口B与进气口C相通。
实现本发明另一目的的技术解决方案为：
一种基于继动阀的电子驻车制动系统，包括储气罐1、驻车制动控制器10、气压传感器6和驻车制动气室7，其特征在于：
还包括继动阀4，所述继动阀4的进气口C与储气罐1相连，其出气口B与驻车制动气室7相连，所述气压传感器6的输入端串接在继动阀4与驻车制动气室7之间的气路上，其信号输出端与驻车制动控制器10相连；
在继动阀4的控制口A与储气罐1之间还设有第一电磁阀2，在继动阀4的控制口A与出气口B之间还设有第三电磁阀5，还包括第二电磁阀3，所述第二电磁阀3的输入端与继动阀4的控制口A相连；
所述第一电磁阀2、第二电磁阀3、第三电磁阀5分别与驻车制动控制器10电连接。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、工作可靠：本发明加装活塞回位弹簧，可以解决当继动阀控制口有较低气压，或者在驻车状态保持时控制口漏入少量气体的情况下，保证出气口与排气口之间的连通，提高继动阀开启压力同时保证出气的通畅。也能克服由于震动等原因导致的活塞向下移动，关闭继动阀排气通道。
2、便于调整：本发明兼具高低气压状态自锁功能，若要使系统达到最理想的效果，通过设计活塞及阀门大小从而改进上下活塞的面积比即可，不必对结构本身重新进行复杂设计。
3、成本低廉：本发明在传统继动阀基础上加装活塞复位弹簧，实施便捷，性能优良，所需成本较低。
4、安全性好：电子驻车制动系统增设继动阀和第三电磁阀，即使系统发生漏气现象，可利用继动阀及第三电磁阀组成的自锁功能自动进行漏气补充或将漏入的气体放出，确保驻车制动气室中气压值稳定高气压和低压气两种状态，这增加了系统的可靠性和安全性。
5、控制简单：无论是解除驻车还是施加驻车，本发明都能自动调节气压以维持原始状态，降低系统控制的复杂度。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明用于电子驻车制动系统的继动阀的结构示意图。
图2为采用图1所示的继动阀的气压式电子驻车制动系统的工作原理图。
图3为图1的继动阀进气状态时的工作原理图。
图4为图1的继动阀排气状态时的工作原理图。
图5为图1的继动阀平衡状态时的工作原理图。
图6为图1的继动阀的平衡曲线图。
图中，
1储气罐，2第一电磁阀，3第二电磁阀，4继动阀，5第三电磁阀，6气压传感器，7驻车制动气室，8手动模式开关，9自动模式开关，10驻车制动控制器，11驻车指示灯，
41壳体，42控制活塞，43活塞回位弹簧，44阀门，45阀门回位弹簧，46片阀，47密封圈，48控制气源作用气腔，49制动工作气腔，A控制口，B出气口，C进气口，D排气口。
具体实施方式
如图1所示，本发明继动阀，包括壳体41，以及自上而下设置在壳体41内的控制活塞42、阀门44、阀门回位弹簧45和片阀46，所述壳体41上部设有控制口A，下部设有排气口D，一侧设有进气口C，另一侧设有出气口B，
所述控制活塞42外侧通过密封圈47与壳体41内壁形成密封，将壳体41分隔为位于上部的控制气源作用气腔48和位于下部的制动工作气腔49，所述控制气源作用气腔48与控制口A相通，
所述位于控制活塞42下的阀门44上端控制出气口B与排气口D之间的通断，下端控制进气口C与出气口B之间的通断，
所述控制活塞42下面紧抵一活塞回位弹簧43，所述阀门44的下部紧抵阀门回位弹簧45，所述片阀46使排气口D不受内部气压作用时处于常闭状态，当控制活塞42处于最上端时，活塞回位弹簧43正常伸展，出气口B与排气口D相通，当活塞回位弹簧43受压下行时，活塞回位弹簧43受压收缩，出气口B与进气口C相通。
所述活塞回位弹簧43的刚度及预紧力、上下活塞面积比由下式确定：
其中，
FSS+FKK＝Psk·SA
式中，PA为控制气压，PB为出口气压，SA为控制活塞上表面承压面积，SD为阀门的通孔面积，FSS为活塞回位弹簧预紧力；FKK为阀门回位弹簧预紧力，PSK为弹簧等价气压。
活塞回位弹簧43的刚度及预紧力、上下活塞面积比要保证当活塞上下压力处于平衡状态且腔内气压在4.5bar以上时，出气口B的气压高于控制口A的气压，这样系统才能较理想地实现高压自锁功能。
如图2所示，本发明基于继动阀的电子驻车制动系统，包括储气罐1、驻车制动控制器10、气压传感器6和驻车制动气室7，还包括如前所述的继动阀4，所述继动阀4的进气口C与储气罐1相连，其出气口B与驻车制动气室7相连，所述气压传感器6的输入端串接在继动阀4与驻车制动气室7之间的气路上，其信号输出端与驻车制动控制器10相连；
在继动阀4的控制口A与储气罐1之间还设有第一电磁阀2，在继动阀4的控制口A与出气口B之间还设有第三电磁阀5，还包括第二电磁阀3，所述第二电磁阀3的输入端与继动阀4的控制口A相连；
所述第一电磁阀2、第二电磁阀3、第三电磁阀5分别与驻车制动控制器10电连接。
下面结合图3至图6对本发明的工作原理作详细描述。
一、进气状态
如图3所示，系统解除驻车制动时：第一电磁阀2通电开启、第三电磁阀5通电关闭，高压气体从储气罐1经第一电磁阀2进入继动阀控制口A，控制活塞42逐渐下移。在控制口A只有较低压力时，控制活塞42不足以克服回位弹簧的作用至打开进气通道，此过程中继动阀4不能正常工作。与传统的继动阀相比，本发明所述继动阀提高了开启压力，使得该类型的继动阀更容易保证出气口B与排气口D之间的连通。
当控制口A压力逐渐增大，控制活塞42下移至与阀门44接触，继续向下移动，活塞42和阀门44共同克服回位弹簧43和45的预紧力，先关闭排气通道，再打开进气通道，储气罐1中的压缩空气便直接通过进气口C进入继动阀腔室内，经出气口B充入制动气室7，即继动阀4处于进气状态。
二、排气状态
如图4所示，系统施加驻车制动即继动阀4处于排气状态：第二电磁阀3通电开启、第三电磁阀5通电关闭，控制口A的气体经第二电磁阀3排入大气，控制活塞42及阀门总成在回位弹簧43、45的作用下上移至极限位置，阀门44与活塞42分离，进气通道被关闭，排气口D打开，排气通道开启，制动气室7中的压缩空气经片阀46排入大气。
在此过程中，制动气室7要排出的气体的压力逐渐降低，本发明继动阀加装的活塞回位弹簧43可在内部低压时，克服由于震动等因素导致的活塞42下移至关闭排气通道，保证排气顺利、彻底。
三、平衡状态
系统保持驻车或非驻车状态时，继动阀4内部处于平衡状态。以制动解除保持过程为例：当从储气罐1来的控制气压不再变化，即作用在控制活塞42上的力保持稳定不变，而由于进气通道打开，继动阀4腔室内气压不断增加并作用于活塞42和阀门44的承压面上，与回位弹簧43、45共同克服控制压力作用，使活塞42和阀门44上移至关闭进气口，此时，进气口与排气口同时被关闭，继动阀4腔内气压维持不变，处于高压平衡状态，制动管路内压力保持不变。
四、计算
本发明适用于电子驻车制动系统的继动阀4与第三电磁阀5进行组合，将继动阀4出气口B与控制口A连通，系统得以实现高低气压状态自锁功能。
高压自锁过程：第三电磁阀5将继动阀4的出气口B与控制口A连通，当管路接头等发生漏气时，由于继动阀4本身的结构决定了B口气压高于A口气压，所以B口的气体会向A口流动，此时继动阀4处于进气状态，对其进行气体补充，保持驻车系统处于高压状态，实现高压状态记忆功能。
低压自锁过程：如果高压气体通过第一电磁阀2漏入到继动阀4的控制口A处，漏入的高压气体会经由第三电磁阀5，流入到继动阀4的出气口B，再经由继动阀4排气口D排入大气中，不会引起漏入的高压气体在继动阀4的控制口A的累积，更不会开启继动阀，从而实现低压自锁功能。
当系统保持驻车或非驻车状态时，继动阀4腔内气压保持稳定，处于动态平衡状态，根据粗略计算，其平衡方程大致为：
PA·SA＝PB·SB+FSS+FKK (算式1)
式中，PA为控制气压；PB为出口气压；SA为控制活塞上表面承压面；SB为控制活塞下表面承压面；FSS为活塞回位弹簧预紧力；FKK为阀门回位弹簧预紧力。
由于俩回位弹簧43、45的压力均由活塞42的上表面承压面SA承担，经过换算可将预紧力FSS和FKK按以下算式表达：
FSS+FKK＝Psk·SA (算式2)
同时由继动阀结构易得：
SB＝SA-SD (算式3)
其中SD为阀门43的通孔面积，则算式(1)经过处理可得最终平衡方程为：
将PB与PA的关系用折线图表示，如图6所示，两曲线交点H(PH，PH)的坐标经计算可得：
该交点H具有十分重要的意义：当平衡曲线在该交点以下时，系统能实现低压自锁功能；只有当平衡曲线越过该交点时，系统才能实现高压自锁功能。因此，应根据实际系统功能的需求对该点进行适当的调整，而H点显然与继动阀上下活塞面积比有关(PSK在弹簧选定的情况下可视为常值)，所以本发明所述继动阀可通过设计活塞及阀门大小从而改进上下活塞的面积比，以使系统高低气压状态自锁功能达到最理想的效果。

Claims (3)

1.一种继动阀，包括壳体(41)，以及自上而下设置在壳体(41)内的控制活塞(42)、阀门(44)、阀门回位弹簧(45)和片阀(46)，所述壳体(41)上部设有控制口(A)，下部设有排气口(D)，一侧设有进气口(C)，另一侧设有出气口(B)；
所述控制活塞(42)外侧通过密封圈(47)与壳体(41)内壁形成密封，将壳体(41)分隔为位于上部的控制气源作用气腔(48)和位于下部的制动工作气腔(49)，所述控制气源作用气腔(48)与控制口(A)相通；
所述位于控制活塞(42)下的阀门(44)上端控制出气口(B)与排气口(D)之间的通断，下端控制进气口(C)与出气口(B)之间的通断；
所述控制活塞(42)下面紧抵一活塞回位弹簧(43)，所述阀门(44)的下部紧抵阀门回位弹簧(45)，所述片阀(46)使排气口(D)不受内部气压作用时处于常闭状态，当控制活塞(42)处于最上端时，活塞回位弹簧(43)正常伸展，出气口(B)与排气口(D)相通，当活塞回位弹簧(43)受压下行时，活塞回位弹簧(43)受压收缩，出气口(B)与进气口(C)相通。
2.根据权利要求1所述的继动阀，其特征在于：所述活塞回位弹簧(43)的刚度及预紧力、上下活塞面积比由下式确定：
其中，
FSS+FKK＝Psk·SA
式中，PA为控制气压，PB为出口气压，SA为控制活塞上表面承压面积，SD为阀门的通孔面积，FSS为活塞回位弹簧预紧力，FKK为阀门回位弹簧预紧力，PSK为弹簧等价气压。
3.一种基于继动阀的电子驻车制动系统，包括储气罐(1)、驻车制动控制器(10)、气压传感器(6)和驻车制动气室(7)，其特征在于：
还包括如权利要求1所述的继动阀(4)，所述继动阀(4)的进气口(C)与储气罐(1)相连，其出气口(B)与驻车制动气室(7)相连，所述气压传感器(6)的输入端串接在继动阀(4)与驻车制动气室(7)之间的气路上，其信号输出端与驻车制动控制器(10)相连；
在继动阀(4)的控制口(A)与储气罐(1)之间还设有第一电磁阀(2)，在继动阀(4)的控制口(A)与出气口(B)之间还设有第三电磁阀(5)，还包括第二电磁阀(3)，所述第二电磁阀(3)的输入端与继动阀(4)的控制口(A)相连；
所述第一电磁阀(2)、第二电磁阀(3)、第三电磁阀(5)分别与驻车制动控制器(10)电连接。
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