CN107740872B - 共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，包括：高压进油口侧开关阀组，包括高压进油口侧电磁绕组，其中在所述高压进油口侧电磁绕组通电时，液压油经由升压油路流入刹车控制油口，以实现刹车压力升高；泄压出油口侧开关阀组，包括泄压出油口侧电磁绕组，其中在所述泄压出油口侧电磁绕组通电时，液压油经由降压油路流出泄压出油口，以实现刹车压力降低；以及动子铁芯，连接所述高压进油口侧开关阀组以及所述泄压出油口侧开关阀组，其中在所述高压进油口侧电磁绕组通电时，所述动子铁芯被吸引以打开所述升压油路并且关闭所述降压油路；并且在所述泄压出油口侧电磁绕组通电时，所述动子铁芯被吸引以打开所述降压油路并且关闭所述升压油路。本发明还提供了一种液压刹车控制系统。

Description

共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀

技术领域

本发明涉及机电液集成设计技术领域，具体涉及一种共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀。

背景技术

在传统的飞机液压刹车系统中，一般选择压力伺服阀或比例阀作为刹车压力的主要控制元件。压力伺服阀能够输出与控制信号成正比的压力，具有较高的频响，适合于直接的压力控制。常用的压力伺服阀为两级结构，其中先导级通常为力矩马达控制的喷嘴-挡板或者射流管，二级为滑阀，通过内部油道将输出负载压力反馈到滑阀阀芯，构成油液的压力闭环。这样的结构虽然实现了压力控制，但是也不可避免地带来了诸如抗污染能力差、可靠性差、泄露较严重和价格昂贵等问题。

20世纪70至80年代，随着计算机控制技术和液压技术的逐渐结合，使得液压伺服控制在数字控制和数字化液压元件的开发应用中逐渐成熟。高速开关数字阀是目前数字液压控制技术中应用最为广泛的液压元件。与传统阀控的液压伺服系统相比，高速开关阀开关时间短、换向频率快，而且能够直接实现数字量控制，从而省去了伺服阀控制或比例阀控制中的D/A转换器，使系统具有更好的控制性能。因此，研究高速开关阀在数字化液压伺服控制系统中的应用，对液压伺服控制技术乃至现代工业的发展都具有现实意义。

发明内容

采用双开关阀进行压力控制的基本思路，是利用两个开关阀串联结构，通过交替控制两个阀的开启和关闭来调节刹车控制油口的压力，当压力高于指令，开启泄压出油口侧开关阀，关闭高压进油口侧开关阀，使得压力下降；当压力低于指令，开启高压进油口侧开关阀，关闭泄压出油口侧开关阀，使得压力上升。基于这一原理，本发明提供了一种新型的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，将两个开关阀的功能整合在一个装置内，采用两个电磁铁对顶的方式，共用同一个动子铁芯，缩小了结构体积，更适用于对于结构体积要求高的飞机刹车作动系统，并且，能够通过压力传感器感知刹车腔压力，通过调节固定周期内两个通道开关阀的开关占空比，实现压力的连续控制，满足刹车压力要求。

根据本发明的一方面，提供了一种共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，包括：

高压进油口侧开关阀组，包括高压进油口侧电磁绕组，其中在所述高压进油口侧电磁绕组通电时，液压油经由升压油路流入刹车控制油口，以实现刹车压力升高；

泄压出油口侧开关阀组，包括泄压出油口侧电磁绕组，其中在所述泄压出油口侧电磁绕组通电时，液压油经由降压油路流出泄压出油口，以实现刹车压力降低；以及

动子铁芯，连接所述高压进油口侧开关阀组以及所述泄压出油口侧开关阀组，其中在所述高压进油口侧电磁绕组通电时，所述动子铁芯被吸引以打开所述升压油路并且关闭所述降压油路；并且在所述泄压出油口侧电磁绕组通电时，所述动子铁芯被吸引以打开所述降压油路并且关闭所述升压油路。

根据实施例，所述高压进油口侧开关阀组还包括：

高压进油口，所述液压油经由所述高压进油口进入所述高压进油口侧开关阀组的腔体；以及

高压进油口侧开关阀口，所述液压油经由所述高压进油口侧开关阀口进入所述动子铁芯的沟通油路。

根据实施例，所述泄压出油口侧开关阀组还包括：

泄压出油口，所述液压油经由所述泄压出油口流出所述泄压出油口侧开关阀组的腔体；以及

泄压出油口侧开关阀口，所述液压油从所述动子铁芯的沟通油路经由所述泄压出油口侧开关阀口流入所述泄压出油口侧开关阀组的腔体。

根据实施例，所述沟通油路设置在所述动子铁芯内部，用于与所述高压进油口和所述高压进油口侧开关阀口形成所述升压油路；以及与所述泄压出油口和所述泄压出油口侧开关阀口形成所述降压油路。

根据实施例，所述高压进油口侧开关阀组还包括：

高压进油口侧开关阀回复弹簧，其设置有弹簧压板，用于抵靠高压进油口侧开关阀球；以及

高压进油口侧开关阀球，用于在所述高压进油口侧开关阀回复弹簧的弹簧力的作用下抵靠所述高压进油口侧开关阀口。

根据实施例，所述泄压出油口侧开关阀组还包括：

泄压出油口侧开关阀回复弹簧，其设置有弹簧压板，用于抵靠泄压出油口侧开关阀球；以及

泄压出油口侧开关阀球，用于在所述泄压出油口侧开关阀回复弹簧的弹簧力的作用下抵靠所述泄压出油口侧开关阀口。

根据实施例，所述动子铁芯包括上侧伸出杆和下侧伸出杆，在所述高压进油口侧电磁绕组通电时，所述上侧伸出杆作用在所述高压进油口侧开关阀球上，使其克服所述高压进油口侧开关阀回复弹簧的弹簧力向上运动，以使得所述升压油路打开，同时所述下侧伸出杆与所述泄压出油口侧开关阀球分离，所述泄压出油口侧开关阀球在所述泄压出油口侧开关阀回复弹簧的作用下紧贴所述泄压出油口侧开关阀口，以使得所述降压油路关闭；并且在所述泄压出油口侧电磁绕组通电时，所述下侧伸出杆作用在所述泄压出油口侧开关阀球，使其克服所述泄压出油口侧开关阀回复弹簧的弹簧力向下运动，以使得所述降压油路打开，同时所述上侧伸出杆与所述高压进油口侧开关阀球分离，所述高压进油口侧开关阀球在所述高压进油口侧开关阀回复弹簧的作用下紧贴所述高压进油口侧开关阀口，以使得所述升压油路关闭。

根据本发明的另一方面，提供了一种液压刹车系统，包括：

根据本发明的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，经由所述刹车控制油口与刹车作动器连接，用于向所述刹车作动器提供刹车压力；

泵源，与所述高压进油口侧开关阀组的所述高压进油口连接，用于提供液压油；

油箱，与所述泄压出油口侧开关阀组的泄压出油口连接，用于承接由所述泄压出油口流出的液压油；

压力传感器，用于采集所述刹车控制油口的刹车压力并将其提供给控制计算机；以及

控制计算机，接收来自所述压力传感器的所述刹车控制油口的当前刹车压力并且产生指令信号，以使得当刹车压力低于指令压力时，所述控制计算机输出控制信号以开启所述高压进油口侧开关阀组，关闭所述泄压出油口侧开关阀组，以使得液压油通过所述刹车控制油口进入所述刹车作动器，压力上升并达到指令要求；当刹车压力高于指令压力，所述控制计算机输出控制信号以开启所述泄压出油口侧开关阀组，关闭所述高压进油口侧开关阀组，以使得液压油从所述刹车控制油口流入所述油箱，刹车压力下降并达到指令要求。

附图说明

图1示出根据本发明实施例的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀的结构示意图；

图2(a)和2(b)分别示出根据本发明实施例的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀的升压油路和降压油路；

图3示出根据本发明实施例的液压刹车系统的升压模式的结构示意图；以及

图4示出根据本发明实施例的液压刹车系统的降压模式的结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图具体描述根据本发明的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀及液压刹车系统。

图1示出根据本发明实施例的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀的结构示意图。图2(a)和2(b)分别示出根据本发明实施例的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀的升压油路和降压油路。

如图1和2所示，本发明实施例的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀A，包括：

高压进油口侧开关阀组B，包括高压进油口侧电磁绕组14，其中在高压进油口侧电磁绕组14通电时，液压油经由升压油路D流入刹车控制油口12，以实现刹车压力升高；

泄压出油口侧开关阀组C，包括泄压出油口侧电磁绕组10，其中在泄压出油口侧电磁绕组10通电时，液压油经由降压油路E流出泄压出油口9，以实现刹车压力降低；以及

动子铁芯5，连接高压进油口侧开关阀组B以及泄压出油口侧开关阀组C，其中在高压进油口侧电磁绕组14通电时，动子铁芯5被吸引以打开升压油路D并且关闭降压油路E；并且在泄压出油口侧电磁绕组10通电时，动子铁芯被吸引以打开降压油路E并且关闭升压油路D。

进一步地，如图1和2所示，高压进油口侧开关阀组B还包括：

高压进油口15，液压油经由高压进油口15进入高压进油口侧开关阀组B的腔体；以及

高压进油口侧开关阀口3，液压油经由高压进油口侧开关阀口3进入动子铁芯5的沟通油路4。

并且，类似地，泄压出油口侧开关阀组C还包括：

泄压出油口9，液压油经由泄压出油口9流出泄压出油口侧开关阀组C的腔体；以及

泄压出油口侧开关阀口6，液压油从动子铁芯5的沟通油路4经由泄压出油口侧开关阀口6流入泄压出油口侧开关阀组C的腔体。

如图1和2所示，沟通油路4设置在动子铁芯5内部，用于与高压进油口15和高压进油口侧开关阀口3形成升压油路D；以及与泄压出油口9和泄压出油口侧开关阀口6形成降压油路E。

更具体地，如图1和2所示，高压进油口侧开关阀组B还包括：

高压进油口侧开关阀回复弹簧1，其设置有弹簧压板13，用于抵靠高压进油口侧开关阀球2；以及

高压进油口侧开关阀球2，用于在高压进油口侧开关阀回复弹簧1的弹簧力的作用下抵靠高压进油口侧开关阀口3。

类似地，如图1和2所示，泄压出油口侧开关阀组C还包括：

泄压出油口侧开关阀回复弹簧8，其设置有弹簧压板11，用于抵靠泄压出油口侧开关阀球7；以及

泄压出油口侧开关阀球7，用于在泄压出油口侧开关阀回复弹簧8的弹簧力的作用下抵靠泄压出油口侧开关阀口6。

如图2所示，动子铁芯5包括上侧伸出杆和下侧伸出杆，在高压进油口侧电磁绕组14通电时，上侧伸出杆作用在高压进油口侧开关阀球2上，使其克服高压进油口侧开关阀回复弹簧1的弹簧力向上运动，以使得升压油路D打开，同时下侧伸出杆与泄压出油口侧开关阀球7分离，泄压出油口侧开关阀球7在泄压出油口侧开关阀回复弹簧8的作用下紧贴泄压出油口侧开关阀口6，以使得降压油路E关闭；并且在泄压出油口侧电磁绕组10通电时，下侧伸出杆作用在泄压出油口侧开关阀球7，使其克服泄压出油口侧开关阀回复弹簧8的弹簧力向下运动，以使得降压油路E打开，同时上侧伸出杆与高压进油口侧开关阀球2分离，高压进油口侧开关阀球2在高压进油口侧开关阀回复弹簧1的作用下紧贴高压进油口侧开关阀口3，以使得升压油路D关闭。

图3示出根据本发明实施例的液压刹车系统的升压模式的结构示意图。图4示出根据本发明实施例的液压刹车系统的降压模式的结构示意图。

如图3和4所示，根据本发明实施例的液压刹车系统，包括：

根据本发明实施例的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀A，经由刹车控制油口12与刹车作动器18连接，用于向刹车作动器18提供刹车压力；

泵源16，与高压进油口侧开关阀组B的高压进油口15连接，用于提供液压油；

油箱17，与泄压出油口侧开关阀组C的泄压出油口9连接，用于承接由泄压出油口9流出的液压油；

压力传感器19，用于采集刹车控制油口12的刹车压力并将其提供给控制计算机20；以及

控制计算机20，接收来自压力传感器19的刹车控制油口12的当前刹车压力并且产生指令信号，以使得当刹车压力低于指令压力时，控制计算机20输出控制信号以开启高压进油口侧开关阀组B，关闭泄压出油口侧开关阀组C，以使得液压油通过刹车控制油口进入刹车作动器18，压力上升并达到指令要求；当刹车压力高于指令压力，控制计算机20输出控制信号以开启泄压出油口侧开关阀组C，关闭高压进油口侧开关阀组B，以使得液压油从刹车控制油口12流入油箱17，刹车压力下降并达到指令要求。从而，通过控制系统持续的调节，使得刹车压力始终维持在指令要求的一定范围内。

综上所述，本发明提供了一种共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，其采用高速开关阀作为基本单元，具有开关频率高，成本低，抗污染能力高，泄露小等优点。并且，本发明的控制阀包含两个对顶布置的电磁铁绕组，共用一个动子铁芯。两个电磁铁绕组分别通电可以分别吸引动子开启对应侧的开关阀。动子铁芯设置有贯穿动子两端的通油孔，实现动子运动过程中两端油液的沟通，采用中心嵌套的布置方式，液压组件嵌套在电磁铁的内部，油路从中心穿过，减小了整个阀的体积结构。本发明的压力控制阀包含三个油口，分别为高压进油口，泄压出油口和刹车控制油口。通过交替控制两个阀的开启和关闭调节刹车控制油口的压力，当刹车压力高于指令，开启泄压出油口侧开关阀，关闭高压进油口侧开关阀，压力下降；当刹车压力低于指令，开启高压进油口侧开关阀，关闭泄压出油口侧开关阀，压力上升。通过连续周期内开关占空比调节，实现压力的连续变化。本发明通过采用双电磁铁对顶布置，可以在对侧开关阀需要关闭的时候提供额外的电磁力，帮助回复弹簧关闭开关阀，缩短阀的关闭时间。另外，泄压出油口侧开关阀回复弹簧的预紧力可以实现最大刹车控制压力的限制，起到安全阀的作用，提高了刹车系统的安全性。

另外，本发明的液压刹车系统采用数字开关控制，控制信号直接有数字计算机给出，抗干扰能力强，便于电气连接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，包括：

高压进油口侧开关阀组，包括高压进油口侧电磁绕组，其中在所述高压进油口侧电磁绕组通电时，液压油经由升压油路流入刹车控制油口，以实现刹车压力升高；

泄压出油口侧开关阀组，包括泄压出油口侧电磁绕组，其中在所述泄压出油口侧电磁绕组通电时，液压油经由降压油路流出泄压出油口，以实现刹车压力降低；以及

动子铁芯，连接所述高压进油口侧开关阀组以及所述泄压出油口侧开关阀组，其中在所述高压进油口侧电磁绕组通电时，所述动子铁芯被吸引以打开所述升压油路并且关闭所述降压油路；并且在所述泄压出油口侧电磁绕组通电时，所述动子铁芯被吸引以打开所述降压油路并且关闭所述升压油路；

所述动子铁芯内部设置沟通油路，用于与所述高压进油口侧开关阀组形成所述升压油路，以及与所述泄压出油口侧开关阀组形成所述降压油路。

2.根据权利要求1所述的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，其中，所述高压进油口侧开关阀组还包括：

高压进油口，所述液压油经由所述高压进油口进入所述高压进油口侧开关阀组的腔体；以及

高压进油口侧开关阀口，所述液压油经由所述高压进油口侧开关阀口进入所述动子铁芯的沟通油路。

3.根据权利要求2所述的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，其中，所述泄压出油口侧开关阀组还包括：

泄压出油口，所述液压油经由所述泄压出油口流出所述泄压出油口侧开关阀组的腔体；以及

泄压出油口侧开关阀口，所述液压油从所述动子铁芯的沟通油路经由所述泄压出油口侧开关阀口流入所述泄压出油口侧开关阀组的腔体。

4.根据权利要求3所述的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，其中，所述高压进油口侧开关阀组还包括：

高压进油口侧开关阀回复弹簧,其设置有弹簧压板，用于抵靠高压进油口侧开关阀球；以及

高压进油口侧开关阀球，用于在所述高压进油口侧开关阀回复弹簧的弹簧力的作用下抵靠所述高压进油口侧开关阀口。

5.根据权利要求4所述的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，其中，所述泄压出油口侧开关阀组还包括：

泄压出油口侧开关阀回复弹簧，其设置有弹簧压板，用于抵靠泄压出油口侧开关阀球；以及

泄压出油口侧开关阀球，用于在所述泄压出油口侧开关阀回复弹簧的弹簧力的作用下抵靠所述泄压出油口侧开关阀口。

6.根据权利要求5所述的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，其中，所述动子铁芯包括上侧伸出杆和下侧伸出杆，在所述高压进油口侧电磁绕组通电时，所述上侧伸出杆作用在所述高压进油口侧开关阀球上，使其克服所述高压进油口侧开关阀回复弹簧的弹簧力向上运动，以使得所述升压油路打开，同时所述下侧伸出杆与所述泄压出油口侧开关阀球分离，所述泄压出油口侧开关阀球在所述泄压出油口侧开关阀回复弹簧的作用下紧贴所述泄压出油口侧开关阀口，以使得所述降压油路关闭；并且在所述泄压出油口侧电磁绕组通电时，所述下侧伸出杆作用在所述泄压出油口侧开关阀球，使其克服所述泄压出油口侧开关阀回复弹簧的弹簧力向下运动，以使得所述降压油路打开，同时所述上侧伸出杆与所述高压进油口侧开关阀球分离，所述高压进油口侧开关阀球在所述高压进油口侧开关阀回复弹簧的作用下紧贴所述高压进油口侧开关阀口，以使得所述升压油路关闭。

7.一种液压刹车系统，包括：

根据权利要求6所述的共用动子的双电磁铁驱动的双开关刹车压力控制阀，经由所述刹车控制油口与刹车作动器连接，用于向所述刹车作动器提供刹车压力；

泵源，与所述高压进油口侧开关阀组的所述高压进油口连接，用于提供液压油；

油箱，与所述泄压出油口侧开关阀组的泄压出油口连接，用于承接由所述泄压出油口流出的液压油；

压力传感器，用于采集所述刹车控制油口的刹车压力并将其提供给控制计算机；以及

控制计算机，接收来自所述压力传感器的所述刹车控制油口的当前刹车压力并且产生指令信号，以使得当刹车压力低于指令压力时，所述控制计算机输出控制信号以开启所述高压进油口侧开关阀组，关闭所述泄压出油口侧开关阀组，以使得液压油通过所述刹车控制油口进入所述刹车作动器，压力上升并达到指令要求；当刹车压力高于指令压力，所述控制计算机输出控制信号以开启所述泄压出油口侧开关阀组，关闭所述高压进油口侧开关阀组，以使得液压油从所述刹车控制油口流入所述油箱，刹车压力下降并达到指令要求。