CN109760659A - 用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，包括阀装置，所述阀装置具有至少一个入口、出口和排气口，包括至少一个进气阀座和至少一个排气阀座，其中排气阀座由活塞打开和关闭，进气阀座通过由活塞移动的密封件关闭和打开，所述活塞的位置是由通过机电装置施加在所述活塞上的压力、接触力和弹簧力的平衡所限定，其特征在于，所述机电装置包括旋转电动机和机械传动装置，所述机械传动装置将所述电动机的旋转运动转换成所述弹簧的线性压缩。仅用单个机电装置就实现了主要的电控制动功能，因此成本上有优势；并且驻车时的最大制动力、可控性和安全状态的稳定性均有提升，提高了应急制动性能。

Description

用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀

技术领域

本发明涉及电动气动阀，特别涉及用于商用车辆的高气流电动气动阀。

背景技术

当今的电动气动控制阀通常是电磁阀和高气流阀的组合。通过调节主控制活塞中的电磁阀来建立压力水平，然后主控制活塞控制高气流阀座的打开和关闭，从而为气动制动室提供充分的充气和放气。

有成本效益的电磁阀仅具有两个离散状态（打开或关闭），这使得分压设置成为复杂的控制问题。此外，任何附加的工作模式都需要集成额外的电磁阀，这增加了这种电动气动阀的成本。

US2893415 (A)：该发明公开了自研式继动阀，能够放大气动执行器的气流。

DE4227084 (A1)：该发明公开了阀装置，其通过高气流继动阀操作气动执行器，其中继动阀的控制压力由电动气动磁阀调节。

EP2239174 (A2)：该发明公开了双稳态阀，其中操作活塞遵从由电动机操作的线性传动装置的位置，仅提供两个稳定状态。

EP3118077 (A1)：该发明公开了一种集成在继动阀中的电动机操作的自锁机构，其通过控制压力操作，但活塞运动受到这种锁定的限制。

从US2893415 (A)所公开的文本中可知，继动阀能够为气动执行机构提供足够的空气流量，例如行车制动器或驻车制动器。

在上个世纪末，汽车气动系统通过电子控制得到了改进，其中提出了电磁阀来解决，通过调节高气流阀门的控制压力来调节执行机构的压力，如在DE4227084 (A1)中所述，在这种压力调节器中，需要集成多个电磁阀，使其与需要连接的多个电子功率级电子相结合，才能发挥适当的功能。这是因为这些电磁阀通常只有两个离散状态，并且只有一个离散状态可以在未通电状态下稳定。

虽然可以在所谓的比例电磁阀和双稳态电磁阀中使用技术来克服前面提到的限制，但是这种阀的成本高或稳健性是不够的。在现有技术EP2239174（A2）中，提供了一种解决方案，以确保实现多个未通电稳定状态，以便产生用于驻车制动继动阀的控制压力。该解决方案使用电动机和自锁机构在两个端部位置之间移动活塞，在两个端部位置下分配充气和放气状态。该解决方案的缺点在于其输出压力仅具有两个离散值。中间值的设置只能通过调节阀门来实现，由于传动装置的自锁特性，这不是应用的目的，而是使用额外的电磁阀来设置输入处的中间压力。此外，输出的气流不足以直接操作气动执行器；继动阀由输出控制。

在现有技术EP3118077（A1）中，电动机用于影响继动阀的运行。电动机的自锁机构限制了继电器阀活塞的运动。该方案的缺点在于电动机不能调节继动阀的输出压力，需要额外的电磁阀来产生用于控制继动阀活塞的调节压力。

发明内容

鉴于背景技术中存在的技术问题，本发明所解决的技术问题旨在提供一种用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，包括阀装置，所述阀装置具有至少一个入口、出口和排气口，包括至少一个进气阀座和至少一个排气阀座，其中排气阀座由活塞打开和关闭，进气阀座通过由活塞移动的密封件关闭和打开，所述活塞的位置是由通过机电装置施加在所述活塞上的压力、接触力和弹簧力的平衡所限定，其特征在于，所述机电装置包括旋转电动机和机械传动装置，所述机械传动装置将所述电动机的旋转运动转换成所述弹簧的线性压缩。

所述机械传动装置为螺杆或凸轮或曲柄或滑槽或齿条式传动装置。

所述机械传动装置由所述电动机通过传动比元件驱动.

所述传动比元件为蜗轮和/或正齿轮和/或斜齿轮和/或行星齿轮和/或摆线齿轮中的至少一种。

还包括用于测量至少一个传动装置元件的位置的传感器。

所述机械传动装置与附加弹簧相互配合使活塞在电动机未通电的状态下移动到一个限定的端部位置。

所述机械传动装置由锁定机构锁定以防止由附加弹簧引起的运动。

所述锁定机构通过电动机驱动附加弹簧释放。

所述锁定机构通过电磁执行器释放。

本发明的有益效果是：仅用单个机电装置就实现了主要的电控制动功能，因此成本上有优势；并且驻车时的最大制动力、可控性和安全状态的稳定性均有提升，提高了应急制动性能。

附图说明

图1为本发明中阀装置液压控制系统结构图；

图2为实施例1的电动气动阀结构示意图；

图3为实施例2的电动气动阀结构示意图；

图4为实施例3的电动气动阀结构示意图；

图5为图4中电动气动阀的进气阀座完全打开的结构示意图；

图6为实施例4的电动气动阀结构示意图；

图7为解锁状态下锁定机构结构示意图；

图8为机械传动装置反方向运动时锁定机构结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，阀装置I通过储气罐III所提供的压力，来控制商用车辆的增压制动器II。

实施例1：如图2所示，该阀装置I具有入口1、出口2和排气口3，它们具有足够的横截面以操作具有足够气流动力的商用车辆的增压制动器II。该阀装置I还包括至少一个进气阀座11和至少一个排气阀座31，其中排气阀座31由活塞32打开和关闭，进气阀座11通过由活塞32带动的移动密封件30打开和关闭，气流的路径由壳体和移动密封件30所形成的进气阀座11以及由活塞32和移动密封件30所形成的排气阀座31控制。

所述活塞32的位置是由通过机电装置施加在所述活塞上的压力、接触力和弹簧33力的平衡所限定。

在本实施例中，进气阀座11通过第二弹簧34保持常闭。进气阀座11的打开通过移动密封件30抵抗第二弹簧34的移动来解决，该移动通过活塞32和移动密封件30之间的接触力产生。根据活塞32和移动密封件30之间所存在或不存在的接触，排气阀座31通过活塞32的运动而关闭和打开。

活塞32的位置由作用在活塞32上的力的平衡所限定。

以下力作用在活塞32上：

·活塞32和移动密封件30之间的接触力；

·与输出2压力相关的位于活塞32表面32'上的压力；

·与输出2压力相关的位于活塞32与表面32'相对的表面32''上的压力；

·控制弹簧33的压缩的弹簧力；

·摩擦力和阻尼力。

所述机电装置包括旋转电动机60和机械传动装置80，所述机械传动装置80将所述电动机60的旋转运动转换成所述弹簧33的线性压缩，电动机60旋转能够压缩和释放弹簧33。也就是说，活塞32的力平衡可以通过电动机60打破，从而通过改变上述至少一个控制力便可以实现即将到来的力平衡（除弹簧33的力之外）。弹簧33压缩的增加，活塞32朝向打开进气阀座11的方向移动，弹簧33的压缩的减小，活塞32朝向打开排气阀座31的方向移动。以这种方式，只要提供活塞32的力平衡，弹簧33的压缩的变化将改变排气口3压力。其结果是排气口3压力与弹簧33的压缩成比例，然后弹簧33的压缩与电动机60的位置成比例，包括由第二弹簧34的预应力和摩擦引起的滞后。

弹簧33的压缩可以由电动机60通过机械传动机构80调节，机械传动机构80将电动机60的旋转运动转换成弹簧33线性运动。在本实施例中，所述机械传动装置可以是螺杆或凸轮或曲柄或滑槽或齿条式传动装置。

实施例2：如图3所示，电动机60可以通过传动比传动装置90，91连接到机械传动机构80。该传动比传动装置90，91可以是蜗轮或正齿轮或斜齿轮或行星齿轮或摆线齿轮。

实施例3：如图4所示，机械传动机构80或传动比传动装置90，91或电动机60的任何元件可与附加弹簧100连接，当电动机60未通电时，附加弹簧100将机械传动机构80移动到限定的稳定位置。该限定的稳定位置可以是机械传动机构80使得阀装置I的排气阀座31完全打开的位置。

如图5所示，上述限定的稳定位置也可以是机械传动机构80使阀装置I的进气阀座11完全打开的位置。

实施例4：如图6所示，阀装置I还包括一个或多个锁定机构110，所述机械传动装置80由锁定机构110锁定以防止由附加弹簧100引起的运动，从而抑制机械传动机构80在一个或多个限定位置中的运动。

一旦机械传动机构80移动到另一个位置，锁定机构110由电磁执行器111控制进行释放。

如图7所示，锁定机构110为双稳态机构。通过旋转电动机60作用，使机械传动装置80在附加弹簧100的压缩方向继续转动一定角度，进而使锁定机构110移动到解锁状态。在解锁状态中，如图8所示，通过机械传动装置80反方向运动，使锁定机构110的锁臂再次处于适当的位置。

Claims (9)

1.用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，包括阀装置（I），所述阀装置（I）具有至少一个入口（1）、出口（2）和排气口（3），包括至少一个进气阀座（11）和至少一个排气阀座（31），其中排气阀座（31）由活塞（32）打开和关闭，进气阀座（11）通过由活塞（32）移动的密封件（30）关闭和打开，所述活塞（32）的位置是由通过机电装置施加在所述活塞上的压力、接触力和弹簧（33）力的平衡所限定，其特征在于，所述机电装置包括旋转电动机（60）和机械传动装置（80），所述机械传动装置（80）将所述电动机（60）的旋转运动转换成所述弹簧（33）的线性压缩。

2.根据权利要求1所述的用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，其特征在于，所述机械传动装置（80）为螺杆或凸轮或曲柄或滑槽或齿条式传动装置。

3.根据权利要求1所述的用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，其特征在于，所述机械传动装置（80）由所述电动机（60）通过传动比元件（90，91）驱动。

4.根据权利要求3所述的用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，其特征在于，所述传动比元件（90，91）为蜗轮和/或正齿轮和/或斜齿轮和/或行星齿轮和/或摆线齿轮中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，其特征在于，还包括用于测量至少一个传动装置（80）元件的位置的传感器（72）。

6.根据权利要求1所述的用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，其特征在于，所述机械传动装置（80）与附加弹簧（100）相互配合使活塞（32）在电动机（60）未通电的状态下移动到一个限定的端部位置。

7.根据权利要求6所述的用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，其特征在于，包括一个或多个锁定机构（110），所述机械传动装置（80）由锁定机构（110）锁定以防止由附加弹簧（100）引起的运动。

8.根据权利要求7所述的用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，其特征在于，所述锁定机构（110）通过电动机（60）对附加弹簧（100）的操作进行释放。

9.根据权利要求7所述的用于商用车辆的电动机驱动的高气流电动气动阀，其特征在于，所述锁定机构（110）通过电磁执行器（111）释放。