CN110375099B - 一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀及其控制方法，涉及车辆制动技术领域。所述调节阀包括电机、阀体和阀盖，所述阀盖安装在阀体的两端，所述阀体的侧壁设置有进气口、出气口和排气口，所述阀体的内部包括动力腔、位移调节腔和进气腔，所述动力腔内设置有联轴器、丝杠和丝杠套筒，所述丝杠套筒套设在丝杠的外围，所述联轴器连接丝杠和所述电机的转轴，所述位移调节腔内设置有皮瓦、牵引件和顶杆，所述皮瓦与丝杠套筒相接触，所述牵引件分别与皮瓦和顶杆弹性连接，所述进气腔内设置有开关活塞和复位弹簧，所述开关活塞与所述顶杆相接触，所述开关活塞与复位弹簧相连，所述复位弹簧与阀盖固定连接。本发明实施例能够解决现有技术中的调节阀以气体作为传递信号的媒介，存在各轮制动不同步、制动不协调、制动力小的问题。

Description

一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀及其控制方法

技术领域

本发明实施例涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀及其控制方法。

背景技术

制动系统是汽车行车安全的重要组成部分，汽车制动系统的好坏直接影响到人们的出行安全。目前采用气压制动的中大型载重车辆、挂车，气制动方式为驾驶员踩踏刹车板开启刹车阀，并由刹车阀依照踩踏力度控制出气比例进行制动，即由刹车踏板产生一个气压信号，以气体作为传递媒介，经管路将气压信号传递至主调节阀，从而控制前后轮及挂车进行制动。商用车电控制动系统是一种非常先进的制动系统，通过实现制动线控化，极大弥补了传统气压制动系统的制动延迟，提高了制动系统的响应时间，从而提高了制动安全性及舒适性，为商用车制动性能的提升带了巨大的空间，是未来商用车制动系统研发的方向。其缺点在于，以气体作为传递信号的媒介在实际传递信号过程中因为各种客观原因造成减弱、丢失，最终造成各轮制动不同步、制动不协调、制动力小等问题。制动系统也需要进行总体性能的提高以适应现代机动车辆电控化、智能化的需求。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀及其控制方法，以解决现有技术中的调节阀以气体作为传递信号的媒介，存在各轮制动不同步、制动不协调、制动力小的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀，

所述调节阀包括电机、阀体和阀盖，所述阀盖安装在阀体的两端，所述阀体的侧壁设置有进气口、出气口和排气口，所述阀体的内部包括动力腔、位移调节腔和进气腔，所述动力腔内设置有联轴器、丝杠和丝杠套筒，所述丝杠套筒套设在丝杠的外围，所述联轴器连接丝杠和所述电机的转轴，所述位移调节腔内设置有皮瓦、牵引件和顶杆，所述皮瓦与丝杠套筒相接触，所述牵引件分别与皮瓦和顶杆弹性连接，所述进气腔内设置有开关活塞和复位弹簧，所述开关活塞与所述顶杆相接触，所述开关活塞与复位弹簧相连，所述复位弹簧与阀盖固定连接。

进一步地，所述进气口与所述进气腔连通，所述出气口和排气口与所述位移调节腔连通，且所述出气口位于排气口的下方。

进一步地，所述丝杠套筒的外围套设有定位环，所述定位环通过第一卡环固定在所述动力腔内。

进一步地，所述位移调节腔和进气腔之间设置有第二卡环，所述顶杆穿过第二卡环与开关活塞相接触。

进一步地，所述阀盖与阀体的连接处设置有密封圈。

进一步地，所述调节阀还设置有安全阀，所述安全阀安装在所述阀体的外侧并与所述位移调节腔连通。

第二方面，提供一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀的控制方法，所述方法包括电控制动模式，所述电控制动模式包括增压制动过程、稳定制动过程和减压过程：在所述增压制动过程中，关闭安全阀，外部电路控制电机开始转动，通过丝杠将电机的转动转为丝杠的直线运动，丝杠套筒推动皮瓦向下，压缩牵引件，在牵引件的弹力作用下使顶杆推动开关活塞，关闭排气口，在排气口完全关闭之后，顶杆继续下移推动开关活塞，打开进气口，进气口和出气口形成制动气体通路；在所述稳定制动过程中，电机反转，丝杠套筒向上移动，在复位弹簧的作用下，开关活塞上移，直至进气口关闭时电机停转，此时排气口处于关闭状态，出气口处于打开状态；在所述减压过程中，电机继续反转，丝杠套筒继续向上移动，皮瓦、牵引件、顶杆和开关活塞均回复初始位置，出气口与排气口均打开，形成泄压通路，将残余制动气排出。

进一步地，所述方法包括机械制动模式，所述机械制动模式包括：打开安全阀，使位移调节腔内的气体增多，顶杆在气体压力的作用下向下移动，推动开关活塞下移，关闭排气口，打开进气口，使进气口和出气口形成制动气体通路，实现制动。

本发明实施例至少具有如下优点：

本发明实施例采用电机驱动代替传统气压控制，响应快速、控制信号不易丢失、安全可靠；且设置有安全阀，可根据不同的控制条件实现机械制动和电控制动两种制动方式，提供制动的安全冗余，提高制动可靠性；且本发明采用动力腔、位移调节腔和进气腔依次关联的多级控制方式，能够提高制动控制安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀的内部结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀的外部结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀的控制方法的增压制动过程中，部分部件的状态示意图；

图4为本发明实施例2提供的一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀的控制方法的稳定制动过程中，部分部件的状态示意图。

图中：电机1、阀体2、阀盖3、进气口4、出气口5、排气口6、复位弹簧7、安全阀8、开关活塞9、T型顶杆10、牵引件11、皮瓦12、丝杠13、丝杠套筒14、联轴器15、第二卡环16、第一卡环17、密封圈18、定位环19、动力腔20、位移调节腔21、进气腔22。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在介绍本发明实施例之前，首先对本发明涉及的技术背景做出简单介绍，以现有的踏板制动为例，驾驶员踏下制动踏板，制动控制阀打开，使储气筒到制动气室之间的通道接通，令储气筒内的压缩空气经过制动控制阀进入了制动气室，足够的气压推动制动气室推杆向外伸出，带动制动调整臂转动凸轮，凸轮转动使制动蹄片张开压紧至制动鼓上，从而使车轮制动。

继动器是可提高气动执行机构动作速度的气动放大机构，即气动放大器，一般设置在储气筒和制动气室之间，可有效解决当仪表远距离传送压力信号，或执行机构气室的容量很大时，由于传递时间滞后导致的执行机构响应时间长的问题，从而提高执行机构的响应特性。

然而上述以气体作为传递信号的媒介在实际传递信号过程中容易因为各种客观原因造成减弱、丢失，最终造成各轮制动不同步、制动不协调、制动力小等问题。

参考图1和图2，本发明实施例提供的一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀主要包括电机1、阀体2和阀盖3，阀盖3通过螺栓安装在阀体2的两端，上述电机1通过螺栓安装在阀体2的一端，阀盖3与阀体2的连接处设置有密封圈18，使阀体2具有气密性。阀体2的侧壁设置有进气口4、出气口5和排气口6，在实际应用中，进气口4与储气筒相连，出气口5与制动气室相连，阀体2内依次安装有联轴器15、丝杠13、皮瓦12、牵引件11、顶杆10、开关活塞9和复位弹簧7，联轴器15与电机1转轴相连，用于将电机1的转动转为丝杠13的直线运动。

具体地，阀体2的内部可以分为三部分：动力腔20、位移调节腔21和进气腔22，动力腔20内设置有联轴器15、丝杠13和丝杠套筒14，丝杠套筒14套设在丝杠13的外围，联轴器15连接丝杠13和电机1的转轴，电机1转动时，通过联轴器15将电机1的转动转换成丝杠13的直线运动，带动丝杠套筒14运动，从而推动位移调节腔21内的组件运动。丝杠套筒14的外围套设有定位环19，定位环19通过第一卡环17固定在动力腔20内。

进一步地，位移调节腔21内设置有皮瓦12、牵引件11和顶杆10，皮瓦12与丝杠套筒14相接触，用于承受丝杠套筒14的作用力，牵引件11分别与皮瓦12和顶杆10弹性连接，牵引件11优选地为弹性件，如弹簧。当皮瓦12受到丝杠套筒14的作用力时，皮瓦12、牵引件11和顶杆10在阀体2内壁同步滑动。位移调节腔21和进气腔22之间设置有第二卡环16，优选地，顶杆10为T型顶杆10，T型顶杆10穿过第二卡环16与开关活塞9相接触。且T型顶杆10与阀体2内壁的接触面的高度大于排气口6的直径，并小于排气口6上端到出气口5上端之间的距离，具体的规格可根据实际需求调整。

进一步地，进气腔22内设置有开关活塞9和复位弹簧7，开关活塞9与顶杆10相接触并与复位弹簧7相连，复位弹簧7与阀盖3固定连接。其中开关活塞9的高度要大于进气口4的直径，具体的规格可根据实际需求调整。

需要说明的是进气口4与进气腔22连通，出气口5和排气口6与位移调节腔21连通，且出气口5位于排气口6的下方，以便于顶杆10先关闭排气口6，使进气口4和出气口5形成制动气体通路，将储气筒内的压缩气体进入制动气室，从而实现制动。

另外，本实施例提供的调节阀还设置有安全阀8，安全阀8安装在阀体2的外侧，且安全阀8的一端与位移调节腔21连通，安全阀8的另一端与气体压缩装置相连，上述气体压缩装置可以为压缩气体储藏室等气体压力装置。当电机1无法启动，或电控模式出现故障时，打开安全阀8，使位移调节腔21内的气体增多，顶杆10在气体压力的作用下向下移动，推动开关活塞9下移，关闭排气口6，打开进气口4，使进气口4和出气口5形成制动气体通路，实现制动，从而提高汽车制动可靠性。

本实施例提供的一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀，采用电机1驱动代替传统气压控制，响应快速、控制信号不易丢失、安全可靠；且设置有安全阀8，可根据不同的控制条件实现机械制动和电控制动两种制动方式，提供制动的安全冗余，提高制动可靠性；且本发明采用动力腔20、位移调节腔21和进气腔22依次关联的多级控制方式，能够提高制动控制安全性。

实施例2

与上述实施例对应的，本实施例提供一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀的控制方法，该方法包括电控制动模式和机械制动模式，其中，电控制动模式包括增压制动过程、稳定制动过程和减压过程。

具体地，在增压制动过程中，关闭安全阀8，外部电路控制电机1开始转动，通过丝杠13将电机1的转动转为丝杠13的直线运动，从而使丝杠套筒14推动皮瓦12向下运动，压缩牵引件11，在牵引件11的弹力作用下使顶杆10推动开关活塞9，关闭排气口6，防止制动气体泄漏，在排气口6完全关闭之后，参考图3，顶杆10继续下移推动开关活塞9，打开进气口4，进气口4和出气口5形成制动气体通路，使储气筒内的压缩气体进入制动气室，从而实现增压制动。

在稳定制动过程中，电机1反转，丝杠套筒14向上移动，在复位弹簧7的作用下，开关活塞9上移，直至进气口4关闭时，电机1停转，此时排气口6处于关闭状态，出气口5处于打开状态，参考图4，此时制动气室内的气体含量保持不变，实现车辆稳定制动。

在减压过程中，电机1继续反转，丝杠套筒14继续向上移动，皮瓦12、牵引件11、顶杆10和开关活塞9均回复初始位置，参考图1中各器件的位置，即为初始位置，出气口5与排气口6均打开，形成泄压通路，将残余制动气体排出，从而实现减压。

上述方法中关于电机1的转动时机和控制原理，可以采用通过安装位移传感器监测开关活塞9或顶杆10的位移等方式来获取阀体2内部器件的运动状态，然后将位移传感器采集的信息传输至外部电路，外部电路通过位移传感器采集的信息对电机1进行正反转控制，此电机1控制方案为现有常用控制技术，在此不做过多赘述。

上述机械制动模式包括：打开安全阀8，使位移调节腔21内的气体增多，顶杆10在气体压力的作用下向下移动，推动开关活塞9下移，关闭排气口6，打开进气口4，使进气口4和出气口5形成制动气体通路，实现制动。

本发明实施例采用电机1驱动代替传统气压控制，响应快速、控制信号不易丢失、安全可靠；且设置有安全阀8，可根据不同的控制条件实现机械制动和电控制动两种制动方式，提供制动的安全冗余，提高制动可靠性；且本发明采用动力腔20、位移调节腔21和进气腔22依次关联的多级控制方式，能够提高制动控制安全性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (4)

1.一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀，其特征在于，所述调节阀包括电机、阀体和阀盖，所述阀盖安装在阀体的两端，所述阀体的侧壁设置有进气口、出气口和排气口，所述阀体的内部包括动力腔、位移调节腔和进气腔，所述进气口与所述进气腔连通，所述出气口和排气口与所述位移调节腔连通，且所述出气口位于排气口的下方，所述动力腔内设置有联轴器、丝杠和丝杠套筒，所述丝杠套筒的外围套设有定位环，所述定位环通过第一卡环固定在所述动力腔内，所述丝杠套筒套设在丝杠的外围，所述联轴器连接丝杠和所述电机的转轴，所述位移调节腔内设置有皮瓦、牵引件和顶杆，所述位移调节腔和进气腔之间设置有第二卡环，所述顶杆穿过第二卡环与开关活塞相接触，所述皮瓦与丝杠套筒相接触，所述牵引件分别与皮瓦和顶杆弹性连接，所述进气腔内设置有开关活塞和复位弹簧，所述开关活塞与所述顶杆相接触，所述开关活塞与复位弹簧相连，所述复位弹簧与阀盖固定连接。

2.如权利要求1所述的一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀，其特征在于，所述阀盖与阀体的连接处设置有密封圈。

3.如权利要求1所述的一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀，其特征在于，所述调节阀还设置有安全阀，所述安全阀安装在所述阀体的外侧并与所述位移调节腔连通。

4.一种商用车线控制动系统的电控气压调节阀的控制方法，其特征在于，所述方法包括电控制动模式，所述电控制动模式包括增压制动过程、稳定制动过程和减压过程：

在所述增压制动过程中，关闭安全阀，外部电路控制电机开始转动，通过丝杠将电机的转动转为丝杠的直线运动，丝杠套筒推动皮瓦向下，压缩牵引件，在牵引件的弹力作用下使顶杆推动开关活塞，关闭排气口，在排气口完全关闭之后，顶杆继续下移推动开关活塞，打开进气口，进气口和出气口形成制动气体通路；

在所述稳定制动过程中，电机反转，丝杠套筒向上移动，在复位弹簧的作用下，开关活塞上移，直至进气口关闭时电机停转，此时排气口处于关闭状态，出气口处于打开状态；

在所述减压过程中，电机继续反转，丝杠套筒继续向上移动，皮瓦、牵引件、顶杆和开关活塞均回复初始位置，出气口与排气口均打开，形成泄压通路，将残余制动气排出；

所述方法包括机械制动模式，所述机械制动模式包括：打开安全阀，使位移调节腔内的气体增多，顶杆在气体压力的作用下向下移动，推动开关活塞下移，关闭排气口，打开进气口，使进气口和出气口形成制动气体通路，实现制动。

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