CN110316172A - 一种气制动阀及改变气制动阀输出特性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气制动阀及改变气制动阀输出特性的方法，属于气制动阀技术领域，包括：第一阀体和第二阀体；第一阀体包括第一进气口和第一出气口，在第一进气口和第一出气口之间安装有第一阀芯；驱动单元连接第一阀芯，驱动单元包括：顶杆和平衡活塞，顶杆与平衡活塞之间设有弹性件；第一腔室，上述平衡活塞设置在第一腔室内。第二阀体包括：第二进气口和第二出气口；第二出气口与第一腔室靠近顶杆的一侧连通；它能够通过设置第二阀体并将第二阀体与第一阀体的靠近顶杆的一侧连通，能够实现在不改变第一阀体结构的情况下，尤其在是在顶杆不动作的情况下改变第一阀体的气体输出量，进而改变第一阀体的输出特性来满足车辆在不同工况下的制动响应。

Description

一种气制动阀及改变气制动阀输出特性的方法

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种气制动阀及改变气制动阀输出特性的方法。

背景技术

目前在商用车气制动系统中基本上都是采用电子制动系统技术，司机根据行车需要，通过制动踏脚控制气制动阀来控制制动，同时还可以在制动踏脚行程内任意控制压力输出来达到减速、停车的目的(即随动平衡性能)，所以，这种气制动系统也基本上也能满足各种不同车型的行车制动的需要。然而，随着不同用途的商用车的出现，例如：公路货车在公路上行驶时，其行车速度快、紧急制动少，而相对工程用车来说，其行车速度慢、紧急制动多，那么司机对不同用途的商用车的紧急制动的响应速度就有不同的需求。而目前使用的气制动阀一旦生产完成，其产品的输出特性就属于该产品固有的属性(输出特性是指：气压随推杆行程的变化关系)，除非结构改变其输出特性才会改变，目前，司机一般是通过改装气制动阀的结构来改变其输出特性，进而来满足不同用途商用车的需求，但是这种通过改装气制动阀的方式来改变气输出特性的方式不但过程复杂，且气密封性制动性能都会受到影响。因此，本申请设计一种在不改变气制动阀的原有结构的情况下来改变其输出特性的结构解决以上问题。

需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

发明内容

本发明提供了一种气制动阀及改变气制动阀输出特性的方法，它能够通过设置第二阀体并将第二阀体与第一阀体的靠近顶杆的一侧连通，能够实现在不改变第一阀体结构的情况下，尤其在是在顶杆不动作的情况下改变第一阀体的气体输出量，进而改变第一阀体的输出特性来满足车辆在不同工况下的制动响应。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种气制动阀，包括：第一阀体和第二阀体；

所述第一阀体包括：

第一进气口和第一出气口，在第一进气口和第一出气口之间安装有第一阀芯；

驱动单元，所述驱动单元驱动地连接第一阀芯，所述驱动单元包括：顶杆和平衡活塞，顶杆与平衡活塞之间设有弹性件，顶杆推动弹性件进而驱动平衡活塞移动，进而驱动第一阀芯移动，以改变第一出气口处压缩气体输出量；

第一腔室，上述平衡活塞设置在第一腔室内，且第一腔室为密闭腔室；

所述第二阀体包括：

第二进气口和第二出气口；

第二出气口与第一腔室靠近顶杆的一侧连通，第二出气口可控地向第一腔室输送气体以改变第一腔室内的气压，进而能够在顶杆不动作时改变第一阀体的压缩气体的输出量，进而改变第一阀体的输出特性，打破了传统的气制动阀在生产完成后其输出特性不可改变的现状，满足了车辆在不同工况下的制动响应不同的要求。

优选的，上述第一阀体还包括：

第三进气口和第三出气口，在第三进气口和第三出气口之间安装有第二阀芯；

第二腔室，在第二腔室内设有继动活塞，第二腔室与第一腔室连通；通过在第一阀体上还设置第三进气口和第三出气口以及第二腔室，在第二腔室内设有继动活塞，第二腔室与第一腔室连通，使得第一阀体具有两个腔室，采用两腔室提供压缩气体的方式，能够保证在第一腔室供气出现故障后，该气制动阀仍能保持正常的制动作用。

优选的，上述第二阀体为比例电磁阀，该比例电磁阀能够为第一阀体成比例提供压缩气体，这种成比例提供气体的方式能够使得第一阀体的气体输出更加平稳。

优选的，对于上述技术方案还包括：

位移检测件，所述位移检测件与第一阀体连接，用于检测顶杆的位移信号；

控制单元，所述控制单元分别与第二阀体和位移检测件相连，用于接收位移检测件的位移信号并控制第二阀体动作。通过控制单元和位移检测件能够实现对气制动阀进行智能检测并控制气制动阀的压缩气体输出量，进而使得改变气制动阀的输出特性更加精确化，自动化，同时根据控制单元的控制及分析，也方便司机及时调整制动状态。

优选的，上述位移检测件采用位移传感器。

通过上述技术方案能够改变气制动阀在生产完成后的输出特性，其具体改变气制动阀输出特性的方法包括以下步骤：

位移检测件检测顶杆的位移信号；

控制单元接收位移信号，并基于位移信号控制第二阀体的气体输出量。优选的，基于移动信号控制第二阀体气体输出量，具体为：

基于移动信号判断当前制动行为是否为紧急制动；

若为紧急制动，控制单元控制第二阀体并将第二阀体的第二进气口与第二出气口连通，同时增大第二阀体的电流，增大输入第一腔室内的气体量，使得第一腔室内气压增大，进而驱动平衡活塞以第一速度移动，施加给平衡活塞一个附加力，使得在顶杆不移动时增大第一阀芯移动量，进而增大第一阀体的制动气压输出量，改变第一阀体的输出特性；

若为非紧急制动，控制单元控制第二阀体并将第二阀体的第二进气口与第二出气口连通，同时减小第二阀体的电流，减小输入第一腔室内的气体量，使得第一腔室内气压减小，进而驱动平衡活塞以第二速度移动，施加给平衡活塞一个附加力，使得在顶杆不移动时增大第一阀芯移动量，进而增大第一阀体的制动气压输出量，改变第一阀体的输出特性；

将上述第一速度大于第二速度。

优选的，上述第二阀体控制第二阀体气体输出量，还包括以下步骤：

紧急制动时，由于第二腔室与第一腔室连通，在增大第一腔室内气体量的同时也随之增大了输入第二腔室内的气体量，使得第二腔室内气压增大，进而驱动继动活塞以第三速度移动，施加给继动活塞一个附加力，使得在顶杆不移动时增大第二阀芯移动量，进而增大第一阀体的制动气压输出量，改变第一阀体的输出特性；

非紧急制动时，由于第二腔室与第一腔室连通，在减小第一腔室内气体量的同时也随之减小了输入第二腔室内的气体量，使得第二腔室内气压减小，进而驱动继动活塞以第四速度移动，施加给继动活塞一个附加力，使得在顶杆不移动时增大第二阀芯移动量，进而增大第一阀体的制动气压输出量，改变第一阀体的输出特性；

将第三速度大于第四速度。

优选的，基于所述移动信号控制第二阀体气体输出量，具体为：

位移检测件实时检测顶杆的位移信号，并将当前检测的位移信号传递给控制单元；

控制单元接收当前位移信号的数据，并与顶杆的前一位移信号的数据进行对比；

若当前位移信号的数据大于前一位移信号的数据，控制单元控制第二阀体，并增大第二阀体的电流，增大输入第一腔室内的气体量；

若当前位移信号的数据小于前一位移信号的数据，控制单元控制第二阀体，并减小第二阀体的电流，减小输入第一腔室内的气体量。

优选的，基于位移信号，控制第二阀体气体输出量，还包括以下步骤：

若当前位移信号的数据大于前一位移信号的数据，由于第二腔室与第一腔室连通，在增大第一腔室内气体量的同时也随之增大了输入第二腔室内的气体量；

若当前位移信号的数据小于前一位移信号的数据，由于第二腔室与第一腔室连通，在减小第一腔室内气体量的同时也随之减小了输入第二腔室内的气体量。

本发明通过设置第二阀体并将第二阀体与第一阀体的靠近顶杆的一侧连通，能够实现在不改变第一阀体结构的情况下，尤其在是在顶杆不动作的情况下改变第一阀体的气体输出量，进而改变第一阀体的输出特性来满足车辆在不同工况下的制动响应，同时，还通过设置位移检测件和控制单元对气制动阀进行自动控制，便于司机及时调整；另外，还通过将第一阀体设置两个腔室，来解决当其中一个腔室故障时导致整个气制动阀不能制动的问题。

附图说明

图1为本发明在半剖时的主视图；

图2为图1在在非半剖时的左视图；

图中，1、第二阀体，101、第二进气口，102、第二出气口，2、第一阀体，201、顶杆，202、第一上腔室，203、弹簧，204、位移传感器，205、平衡活塞，206、第一进气口，207、第一下腔室，208、第一阀芯，209、第三进气口，210、继动活塞，211、第二上腔室，212、第二阀芯，213、第二下腔室，214、第一出气口，215、第三出气口。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-2所示，一种气制动阀，包括：第一阀体2和第二阀体1，第二阀体1能够向第一阀体2内输入压缩气体，使得第一阀体2上的顶杆201在不动作时改变第二阀体1的制动气体输出量，进而改变第二阀体1的输出特性。

具体的，上述第一阀体2包括：第一进气口206和第一出气口213，在第一进气口206和第一出气口213之间安装有第一阀芯208；

驱动单元，该驱动单元驱动地连接第一阀芯208，所述驱动单元包括：顶杆201和平衡活塞205，顶杆201与平衡活塞205之间设有弹性件，该弹性件采用弹簧203，或者采用弹性垫片，在本实施例中将上述弹性件采用弹簧203，顶杆201推动弹簧203进而驱动平衡活塞205移动，进而驱动第一阀芯208移动，以改变第一出气口214处压缩气体输出量；

第一腔室，上述平衡活塞205设置在第一腔室内，且第一腔室为密闭腔室，因此第一腔室在平衡活塞205的作用下，将第一腔室分隔为第一上腔室202和第一下腔室207，上述弹簧203就设置在第一上腔室202内，第一进气口206和第一出气口214与第一下腔室207连通，同时第一阀芯208也设置在第一下腔室207内，能够阻断或连通第一进气口206与第一出气口214。

还包括：第三进气口209和第三出气口215，在第三进气口209和第三出气口215之间安装有第二阀芯212；

第二腔室，在第二腔室内设有继动活塞210，因此，第二腔室在继动活塞210的作用下，将第二腔室分隔为第二上腔室211和第二下腔室213，上述第一下腔室207就与第二上腔室211连通；而上述第三进气口209和第三出气口215分别与第二下腔室213连通，第二阀芯212也设置在第二下腔室213内，能够阻断或连通第三进气口209和第三出气口215。

所以，当司机踩下制动踏板，踏板的作用力作用在该第一阀体2的顶杆201上，推动顶杆201下移，顶杆201进而推动弹簧203，使得弹簧203下压平衡活塞205，平衡活塞205进而将第一阀芯208打开，使得第一进气口206与第一出气口214连通，压缩气体通过第一下腔室207和第一出气口214将制动气体输出；由于第一下腔室207与第二上腔室211连通，当第一下腔室207内通入有压气体时，由于第一下腔室207与第二上腔室211连通，所以当增大第一下腔室207内的气体输出量使也随之对第二上腔室211内输入有压气体，当第二上腔室211内气压增大时，会推动继动活塞210下移，继动活塞210进而推动第二阀芯212打开，使得第三进气口209与第三出气口215连通，压缩气体通过第二下腔室213和第三出气口215输出。

具体的，上述第二阀体1包括：

第二进气口101和第二出气口102；

第二出气口102与第一上腔室202连通，第二出气口102可控地向第一上腔室202输送气体以改变第一上腔室202内的气压，进而能够在顶杆201不动作时使得弹簧203被压缩，弹簧203作用平衡活塞205下移，进而第一阀芯208的开度加大，增大第一出气口214处压缩气体的输出量，从而改变第一阀体2的输出特性，打破了传统的气制动阀在生产完成后其输出特性不可改变的现状，满足了车辆在不同工况下的制动响应不同的要求。

进一步的，在本实施例中，将上述第二阀体1为比例电磁阀，当然，在其他优选的实施例中，也可将比例电磁阀替换为电磁阀；只是，比例电磁阀能够为第一阀体2成比例提供压缩气体，这种成比例提供气体的方式能够使得第一阀体2的气体输出更加平稳，然而，对于比例电磁阀和电磁阀的具体结构已为本领域技术人员所熟知的技术，在此不多加赘述。优选的，上述第二阀体1对第一阀体2可控的输出有压气体，其可控具体通过位移检测件和控制单元实现；

具体的，上述位移检测件与第一阀体2连接，用于检测顶杆201的位移信号；

上述控制单元为PLC控制器，(该控制单元在附图中未画出)，在本实施例中，将控制单元通过电线单独设置，该PLC控制器能够通过人为根据需要编程来进行控制，该PLC控制器分别与第二阀体1和位移检测件相连，用于接收位移检测件的位移信号并控制第二阀体1动作。通过PLC控制器和位移检测件能够实现对气制动阀进行智能检测并控制气制动阀的压缩气体输出量，进而使得改变气制动阀的输出特性，使调节更加精确化，自动化，另外，还能根据PLC控制器的控制及计算分析，也方便司机及时调整制动状态。

进一步的，上述位移检测件采用位移传感器204。位移传感器204能够检测顶杆201的位移，并将该位移信号传递给控制单元，控制单元接收顶杆201的位移信号并控制第二阀体1的气体输出量。

或者，在一个实施例中，还可将上述位移传感器204具体表现为加速度作用的形式，其具体检测时，位移传感器204检测顶杆201的运动位移，并将该位移数据传递给控制单元，控制单元经计算能够获得在该位移内的加速度，并基于加速度值来判断顶杆201的运动状态，根据顶杆201的运动状态控制单元控制第二阀体1的动作。

通过第二阀体1可控地向第一上腔室202输送气体以改变第一上腔室202内的气压，进而改变气制动阀在生产完成后的输出特性，其具体控制过程包括以下步骤：

位移传感器204检测顶杆201的位移信号；

控制单元接收位移信号，并基于位移信号控制第二阀体1的气体输出量。

基于位移信号控制第二阀体1气体输出量，具体为：

基于移动信号判断当前制动行为是否为紧急制动；

若为紧急制动，PLC控制器控制第二阀体1并将第二阀体1的第二进气口101与第二出气口102连通，同时增大第二阀体1的电流，增大输入第一上腔室内202的气体量，使得第一上腔室202内气压增大，进而驱动平衡活塞205以第一速度移动，施加给平衡活塞205一个附加力，使得在顶杆201不移动时增大第一阀芯208的开度，进而增大第一阀体2的制动气压输出量，改变第一阀体2的输出特性；

同时，由于第一下腔室207与第二上腔室211连通，所以在增大第一下腔室207内的气体量的同时也随之，增大了输入第二上腔室211内的气体量，使得第二上腔室211内气压增大，进而驱动继动活塞210以第三速度移动，施加给继动活塞210一个附加力，使得在顶杆201不移动时增大第二阀芯212移动量，进而增大第一阀体2的制动气压输出量，改变第一阀体2的输出特性。

若为非紧急制动，控制器控制第二阀体1并将第二阀体1的第二进气口101与第二出气口102连通，同时减小第二阀体1的电流，减小输入第一上腔室202内的气体量，使得第一上腔室202内气压减小，进而驱动平衡活塞205以第二速度移动，施加给平衡活塞205一个附加力，使得在顶杆201不移动时增大第一阀芯208移动量，进而增大第一阀体2的制动气压输出量，改变第一阀体2的输出特性；

同时，由于第一下腔室207与第二上腔室211连通，所以在减小第一下腔室207内的气体量的同时也随之，减小了输入第二上腔室211内的气体量，使得第二上腔室211内气压减小，进而驱动继动活塞210以第四速度移动，施加给继动活塞210一个附加力，使得在顶杆201不移动时增大第二阀芯212移动量，进而增大第一阀体2的制动气压输出量，改变第一阀体2的输出特性；

上述第一速度大于第二速度；第三速度大于第四速度，如此才能够实现在紧急制动时，缩短车辆的制动响应时间，加快制动。

进一步的，基于所述移动信号控制第二阀体1气体输出量，还可不进行是否紧急制动的检测，在顶杆201进行下压时，就增大第二阀体1对第一阀体2的气体输出量，具体控制过程为：

位移传感器204实时检测顶杆201的位移信号，并将当前检测的位移信号传递给控制器；

控制器接收当前位移信号的数据，并与顶杆201的前一位移信号的数据进行对比；

若当前位移信号的数据大于前一位移信号的数据，控制器控制第二阀体1，并增大第二阀体1的电流，增大输入第一上腔室202内的气体量，平衡活塞205下移，同时加大第一阀芯208的开度，使得第一进气口206与第一出气口214连通，改变了第一下腔室207内的气压，进而改变了第一阀体2在第一出气口214处的输出特性，由于第一下腔室207与第二上腔室211连通，所以在增大第一下腔室207内的气体量的同时也随之增大了输入第二上腔室211内的气体量，第二上腔室211气压增大，使得继动活塞210下移，加大了第二阀芯212的开度，将第三进气口209与第三出气口215连通，进而改变了第一阀体2在第三出气口215处的输出特性。

若当前位移信号的数据小于前一位移信号的数据，控制器控制第二阀体1，并减小第二阀体1的电流，减小输入第一上腔室202内的气体量，平衡活塞205下移行程减小，同时减小了第一阀芯208的开度，减小了第一下腔室207内的气体量，进而减小了第一阀体2在第一出气口214的气体输出量，同样也改变了第一阀体2在第一出气口214的输出特性，由于第一下腔室207与第二上腔室211连通，所以在减小第一下腔室207内的气体量的同时也随之还减小了输入第二上腔室211内的气体量，进而也改变了第一阀体2在第三出气口215的输出特性。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种气制动阀，其特征在于，包括：第一阀体和第二阀体；

所述第一阀体包括：

第一进气口和第一出气口，在所述第一进气口和第一出气口之间安装有第一阀芯；

驱动单元，所述驱动单元驱动地连接所述第一阀芯，所述驱动单元包括：顶杆和平衡活塞，所述顶杆与所述平衡活塞之间设有弹性件，所述顶杆推动所述弹性件进而驱动所述平衡活塞移动，进而驱动第一阀芯移动，以改变第一出气口处压缩气体输出量；

第一腔室，所述平衡活塞设置于所述第一腔室，所述第一腔室为密闭腔室；

所述第二阀体包括：

第二进气口和第二出气口；

所述第二出气口与所述第一腔室靠近所述顶杆的一侧连通，所述第二出气口可控地向所述第一腔室输送气体以改变所述第一腔室内的气压。

2.根据权利要求1所述的一种气制动阀，其特征在于，

所述第一阀体还包括：

第三进气口和第三出气口，在所述第三进气口和第三出气口之间安装有第二阀芯；

第二腔室，所述第二腔室内设有继动活塞，所述第二腔室与所述第一腔室连通。

3.根据权利要求1所述的一种气制动阀，其特征在于，所述第二阀体为比例电磁阀。

4.根据权利要求1所述的一种气制动阀，其特征在于，还包括：

位移检测件，所述位移检测件与所述第一阀体连接，用于检测所述顶杆的位移信号；

控制单元，所述控制单元分别与所述第二阀体和所述位移检测件相连，用于接收所述位移检测件的位移信号并控制第二阀体动作。

5.根据权利要求4所述的一种气制动阀，其特征在于，所述位移检测件为位移传感器。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述的气制动阀改变气制动阀输出特性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

位移检测件检测所述顶杆的位移信号；

控制单元接收所述位移信号，并基于所述位移信号控制所述第二阀体的气体输出量。

7.如权利要求6所述的改变气制动阀输出特性的方法，其特征在于：

基于所述移动信号控制第二阀体气体输出量，具体为：

基于所述移动信号判断当前制动行为是否为紧急制动；

若为紧急制动，控制单元控制第二阀体并将所述第二阀体的第二进气口与第二出气口连通，同时增大第二阀体的电流，增大输入第一腔室内的气体量，使得第一腔室内气压增大，进而驱动所述平衡活塞以第一速度移动，施加给所述平衡活塞一个附加力，使得在所述顶杆不移动时增大所述第一阀芯移动量，进而增大所述第一阀体的制动气压输出量，改变所述第一阀体的输出特性；

若为非紧急制动，控制单元控制第二阀体并将第二阀体的第二进气口与第二出气口连通，同时减小第二阀体的电流，减小输入第一腔室内的气体量，使得第一腔室内气压减小，进而驱动所述平衡活塞以第二速度移动，施加给所述平衡活塞一个附加力，使得在所述顶杆不移动时增大所述第一阀芯移动量，进而增大所述第一阀体的制动气压输出量，改变所述第一阀体的输出特性；

所述第一速度大于所述第二速度。

8.如权利要求7所述的改变气制动阀输出特性的方法，其特征在于：所述第一阀体还包括第三进气口、第三出气口和第二腔室，在所述第三进气口和第三出气口之间安装有第二阀芯；所述第二腔室内设有继动活塞，所述第二腔室与所述第一腔室连通；

基于所述位移信号控制第二阀体气体输出量，还包括以下步骤：

紧急制动时，由于第二腔室与第一腔室连通，在增大第一腔室内气体量的同时也随之增大了输入第二腔室内的气体量压，使得第二腔室内气压增大，进而驱动所述继动活塞以第三速度移动，施加给所述继动活塞一个附加力，使得在所述顶杆不移动时增大所述第二阀芯移动量，进而增大所述第一阀体的制动气压输出量，改变所述第一阀体的输出特性；

非紧急制动时，由于第二腔室与第一腔室连通，在减小第一腔室内气体量的同时也随之减小了输入第二腔室内的气体量，使得第二腔室内气压减小，进而驱动所述继动活塞以第四速度移动，施加给所述继动活塞一个附加力，使得在所述顶杆不移动时增大所述第二阀芯移动量，进而增大所述第一阀体的制动气压输出量，改变所述第一阀体的输出特性；

所述第三速度大于所述第四速度。

9.如权利要求6所述的改变气制动阀输出特性的方法，其特征在于：

基于所述移动信号控制第二阀体气体输出量，具体为：

位移检测件实时检测所述顶杆的位移信号，并将当前检测的位移信号传递给控制单元；

控制单元接收当前位移信号的数据，并与顶杆的前一位移信号的数据进行对比；

若当前位移信号的数据大于前一位移信号的数据，控制单元控制第二阀体，并增大第二阀体的电流，增大输入第一腔室内的气体量；

若当前位移信号的数据小于前一位移信号的数据，控制单元控制第二阀体，并减小第二阀体的电流，减小输入第一腔室内的气体量。

10.如权利要求9所述的改变气制动阀输出特性的方法，其特征在于：所述第一阀体还包括第三进气口、第三出气口和第二腔室，在所述第三进气口和第三出气口之间安装有第二阀芯；所述第二腔室内设有继动活塞，所述第二腔室与所述第一腔室连通；

基于所述位移信号，控制第二阀体气体输出量，还包括以下步骤：

若当前位移信号的数据大于前一位移信号的数据，由于第二腔室与第一腔室连通，在增大第一腔室内气体量的同时也随之增大了输入第二腔室内的气体量；

若当前位移信号的数据小于前一位移信号的数据，由于第二腔室与第一腔室连通，在减小第一腔室内气体量的同时也随之减小了输入第二腔室内的气体量。