CN113483123A - 具有电控功能的控制阀、气压制动控制系统及作业机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有电控功能的控制阀、气压制动控制系统及作业机械，所述控制阀包括壳体，壳体内部形成有第一腔室和第二腔室，并且壳体具有进气口、出气口、第一排气口和第二排气口；出气口和第一排气口设置在第一腔室的侧壁上，进气口和第二排气口设置在第二腔室的侧壁上；第一活塞，可移动设置于第一腔室内；第二活塞，可移动设置于第二腔室内；刚性连接件，设置在第一活塞和第二活塞之间；驱动组件，与第一活塞相对第二活塞的远端连接，以驱动第一活塞和第二活塞移动，实现第一排气口和第二排气口的开闭；弹性件，位于第二活塞与壳体之间。本发明通过驱动单元直接控制各腔室之间气路通断及压力大小，使控制响应更及时。

Description

具有电控功能的控制阀、气压制动控制系统及作业机械
技术领域
本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种具有电控功能的控制阀、气压制动控制系统及作业机械。
背景技术
随着社会进度，智能化水平的提高，智能驾驶的应用越来越广泛，电控制动系统是智能驾驶的核心技术之一，是实现车辆智能驾驶的前提和基础，目前，乘用车采用电控液压制动系统发展技术较成熟，电控制动几乎覆盖所有乘用车车辆。而对于采用气压制动的车辆，电控制动的成熟度直接影响智能驾驶的安全性和可靠性。现有电控气压制动系统控制回路主要包括：储气筒、制动阀、电磁开关、压力调节阀、继动阀、制动气室，在不同的制动工况下，通过调节电磁阀的通断和压力调节阀的压力大小，进而调节继动阀控制口处的压力，进而调节进入制动气室的压力大小；同时采用比例电磁阀和继动阀组合，在一定程度上还是属于气压控制气压，精准压力控制比较难实现，而多个电磁阀组和比例电磁阀控制，电磁阀本身无法长时间通电，比例电磁阀在控制过程中有一定的迟滞性，面对智能驾驶对压力精准控制要求和响应要求更高的要求，如何提出一种能够快速响应的控制阀成为了亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种具有电控功能的控制阀，用以解决现有技术中通常采用电磁阀进行控制，而电磁阀本身无法长时间通电，比例电磁阀在控制过程中有一定迟滞性的缺陷，通过控制控制阀的通断，从而控制气压制动管路中压力的大小，使制动力矩和制动效能得到精准的控制，保证线控功能的稳定性和可靠性，实现与液压制动同样效果，并且通过驱动单元直接控制各腔室之间气路的通断及压力大小，使控制响应更及时，且无电磁阀组的交互控制，控制逻辑更简单。
本发明还提供一种气压制动控制系统，用以解决现有技术中对于控制阀的控制均采用电磁阀进行，而电磁阀本身无法长时间通电，比例电磁阀在控制过程中有一定迟滞性的缺陷，通过驱动单元直接控制气源与制动气室之间气压管路的通断及压力大小，使控制响应更及时，且无电磁阀组的交互控制，控制逻辑更简单，并且采用电磁阀对气源、制动气室与控制阀之间的通路进行通断控制，满足了对于气源和制动气室进行调节的需求。
本发明还提供一种作业机械。
根据本发明第一方面提供的一种具有电控功能的控制阀，包括：
壳体，所述壳体内部形成有第一腔室和第二腔室，并且所述壳体具有进气口、出气口、第一排气口和第二排气口；其中，所述出气口和所述第一排气口设置在所述第一腔室的侧壁上，所述进气口和所述第二排气口设置在所述第二腔室的侧壁上；
第一活塞，可移动设置于所述第一腔室内；
第二活塞，可移动设置于所述第二腔室内；
刚性连接件，设置在所述第一活塞和所述第二活塞之间；
驱动组件，与所述第一活塞相对所述第二活塞的远端连接，以驱动所述第一活塞在所述第一腔室内移动，以及带动所述第二活塞在所述第二腔室内移动，来实现所述第一排气口和所述第二排气口的开闭；
弹性件，在所述第二腔室内沿所述第二活塞的移动方向设置，并位于所述第二活塞与所述壳体之间。
需要说明的是，本发明提供的控制阀内部结构可实现增压、保压和泄压等的控制和调节，且通过驱动组件实现，具有反馈及时、响应迅速的特点。
还需要说明的是，本发明通过在第一腔室内设置第一排气口，在第二腔室内设置第二排气口，实现了减压线性调节和快速减压操作，同时使被隔开第一排气口和第二排气口在初始状态的压力与大气压一致，即均与壳体外部环境连通。
根据本发明的一种实施方式，还包括：滑槽和滑块；
所述滑槽设置于所述第一活塞朝向所述刚性连接件一侧；
所述滑块设置于所述刚性连接件朝向所述第一活塞一侧，并与所述滑槽配合；
其中，所述驱动组件驱动所述第一活塞在所述第一腔室内移动，以实现对所述第一排气口的开闭。
具体来说，本实施例提供了一种滑槽和滑块的实施方式，滑槽和滑块的设置，主要是满足驱动组件驱动第一活塞在第一腔室内移动，滑槽和滑块为第一活塞提供一段行程，在该行程内第二活塞和刚性连接件保持不动，同时该行程内第一活塞将第一排气口封堵，且在后续的运动中，第一活塞也在大部分时间内持续对第一排气口进行封堵，仅在紧急减压的模式中，将第二活塞压缩到极限，进而实现第一排气口的开放。
进一步地，第一活塞将第一排气口封堵后，也为后续第一腔室分成的第一子腔室和第二子腔室在第一通气孔和第二通气孔的作用下，保持了压力平衡做了准备工作。
需要说明的是，对于滑槽和滑块之间的配合，本发明没有做出过多的描述，滑槽和滑块的设置，目的在于为第一活塞提供一段可独自运行的行程，在该行程内第二活塞和刚性连接件均处于静止，而对于滑槽和滑块的具体设置，以及如何与刚性连接件和第一活塞进行连接的，例如焊接、一体成型、粘接、卡接、磁吸等连接方式，在实际应用中，可根据实际需要进行选择。
根据本发明的一种实施方式，还包括：套管，所述套管设置于所述壳体内部，并将所述第一腔室划分为第一子腔室和第二子腔室；
所述套管的内部形成为所述第一子腔室，所述套管的外壁与所述壳体的内壁之间形成所述第二子腔室；
所述第一活塞在所述第一子腔室内移动；
其中，所述第一子腔室和所述第二子腔室内的压力相同；
所述第一排气口通过管路与所述套管的侧壁连接，用于将所述第一子腔室与所述壳体外部连通。
具体来说，本实施例提供了一种在壳体内设置套管的实施方式，通过设置套管，将壳体内的第一腔室分成了第一子腔室和第二子腔室，第一活塞在驱动组件的作用下在第一子腔室内移动，同时在第一活塞移动的过程中，所述第一子腔室和所述第二子腔室内的压力相同，压力相同保证了第一活塞在第一子腔室内移动时，不会造成背压，即第一活塞在第一子腔室内的移动顺畅。
根据本发明的一种实施方式，还包括：第一通气孔和第二通气孔；
所述第一通气孔和所述第二通气孔设置于所述套管的侧壁，且沿所述第一活塞的移动方向设置于所述第一活塞的两侧；
其中，所述第一通气孔和所述第二通气孔形成所述第一子腔室和所述第二子腔室内气体流动的通道。
具体来说，本实施例提供了一种第一通气孔和第二通气孔的实施方式，第一通气孔和第二通气孔的设置，使得第一子腔室和第二子腔室之间保持了气体流通，进而保证了在第一活塞移动的过程中，所述第一子腔室和所述第二子腔室内的压力相同。
需要说明的是，第一通气孔和第二通气孔可以沿套管的圆周方向均布设置为多个。
还需要说明的是，第一通气孔和第二通气孔的设置位置可以距离套管两端留有一定间隙，也可以与套管的边缘打通，即在套管的边缘形成豁口，此种设置保证了第一活塞在第一子腔室内移动距离的最大化，能够通过控制阀提供更多的气体。
根据本发明的一种实施方式，所述出气口与至少一个所述第二通气孔对应设置。
具体来说，本实施例提供了一种出气口的实施方式，出气口可以通过相应的管路与其中一个或几个第二通孔连通，进而形成了将第一子腔室和第二子腔室内部空间与壳体外部空间的连通，也便于通过出气口与后续设备进行连接。
根据本发明的一种实施方式，所述第一排气口、所述出气口、所述进气口和所述第二排气口沿所述驱动组件的驱动方向依次设置于所述壳体的侧壁。
具体来说，本实施例提供了一种第一排气口、出气口、进气口和第二排气口的实施方式，通过对第一排气口、出气口、进气口和第二排气口布置方式的提供，保证了第一腔室和第二腔室通过第一排气口和第二排气口能够实现减压线性调节和快速减压操作，且在此过程中，第一腔室和第二腔室内的气压相同，第一腔室内的第一子腔室和第二子腔室气压相同，且均与大气压力一致。
根据本发明的一种实施方式，还包括：限位凸台，所述限位凸台沿所述驱动组件驱动方向的环向设置于所述第一腔室和所述第二腔室之间，形成所述第二活塞在所述第二腔室内移动的限位；
其中，至少所述第二活塞与所述限位凸台抵接时，所述第二活塞关闭所述进气口。
具体来说，本实施例提供了一种限位凸台的实施方式，限位凸台一方面设置于第一腔室和第二腔室之间，起到对第二活塞的限位作用，避免在弹性件的作用下，第二活塞对刚性连接件和第一活塞造成额外负载，且弹性件回位过程中，安全性和可靠性更高。
在可能的实施方式中，限位凸台也为第一活塞与刚性连接件之间沿滑槽和滑块形成的轨迹移动提供了保证。
在可能的实施方式中，限位凸台的设置也为第二活塞完全封闭进气口提供了相对位置的保证，第二活塞与限位凸台抵接后，刚好完全封闭进气口。
在可能的实施方式中，限位凸台设置在进气口和第二排气口之间，第二排气口进行排气的过程中，也为减压线性调节和快速减压操作提供了保证，避免通过弹性件反作用力过大导致第二活塞突然弹起，进而对刚性连接件和第一活塞造成反作用力，以及导致第一腔室和第二腔室内气压出现较大拨动的问题。
在可能的实施方式中，第二活塞与限位凸台之间处于抵接的状态时，弹性件为第二活塞提供弹性作用力，使得第二活塞与限位凸台之间受到弹性件的弹性预紧力作用，保持紧密配合。
根据本发明的一种实施方式，所述驱动组件包括：驱动单元和驱动丝杠；
所述驱动单元与所述驱动丝杠连接；
所述驱动丝杠与所述第一活塞杆连接。
具体来说，本实施例提供了一种驱动组件的实施方式，通过驱动单元和驱动丝杠，实现了对第一活塞在第一腔室内运动动力的提供。
需要说明的是，驱动电机可以采用伺服电机，驱动丝杠可以采用滚珠丝杠，伺服电机与滚珠丝杠的配合实现了第一活塞在第一腔室内的往复运动。
还需要说明的是，对于驱动单元和驱动丝杠之间的具体连接方式本发明没有做出过多的限定，在实际应用中，此部分的传动设置可以参考本领域中相关的设置。
在可能的实施方式中，当驱动丝杠可以采用螺母转动、丝杠直线运动，或者采用丝杠转动、螺母直线运动，上述两种运动方式将驱动单元的旋转运动变成直线运动，其中，驱动丝杠需要具有自锁功能。
在一个应用场景中，伺服电机直接或间接与滚珠丝杠结构相连接，中间可以有齿轮或行星齿轮传递机构，其中，所述伺服电机具有自锁功能，且伺服电机内置转角传感器。
根据本发明第二方面提供的一种气压制动控制系统，气源、电磁阀、第一气压传感器、第二气压传感器、制动气室、控制单元和上述的一种具有电控功能的控制阀；
所述气源与所述进气口连接；
所述制动气室与所述出口气连接；
所述电磁阀和所述第一气压传感器设置于所述气源与所述进气口连接的气路上；
所述第二气压传感器设置于所述制动气室与所述出口气连接的气路上；
所述控制单元与所述驱动组件连接。
需要说明的是，所述电磁阀默认为常开状态，电磁阀具有通电和断电两种模式，当电磁阀通电时，气源和控制阀进气口之间的连接被截断，当电磁阀断电时，气源和控制阀进气口之间的连接被导通，电磁阀处于常开状态。
在可能的实施方式中，控制单元为ECU，控制单元与驱动组件连接，通过控制驱动组件，实现对控制阀的增压、保压和泄压等功能。
在可能的实施方式中，气源还与空气压缩机连接，空气压缩机为气源提供压缩气体，此外，气源也可以由其它方式贮存压力，间接提供。
在可能的实施方式中，控制单元接收第一气压传感器和第二气压传感器传递的气压参数。
在可能的实施方式中，控制单元接收通过轮速、车速和制动需求等信号，进而实现对控制阀的调节，使制动系统气压压力控制达到预期效果。
根据本发明第三方面提供的一种作业机械，具有上述的一种具有电控功能的控制阀，或者上述的一种气压制动控制系统。
需要说明的是，作业机械可以是车辆、起重机、泵车等具有气压制动控制需求，以及行驶功能的设备。
在一个应用场景中，作业机械运行时，第一气压传感器和第二气压传感器将监控的压力信号传递给控制单元，同时通过CAN网络,将轮速和车速以及制动踏板深度信号传递给控制单元，当第一气压传感器反馈的压力信号比拟定阈值低时，控制单元将压力需求发送给空气压缩机处理器，空气压缩处理器控制空气压缩机运作，进行气源压力补充。
在另一个应用场景中，控制单元接收制动需求信号(该信号可以是实际踏板深度信号，也可以是其它方式提供的模拟信号)，控制单元给伺服电机发送驱动指令，伺服电机驱动滚珠丝杠副，滚珠丝杠副推动第一活塞运动。
本发明中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本发明提供的一种具有电控功能的控制阀、气压制动控制系统及作业机械，通过控制控制阀的通断，从而控制气压制动管路中压力的大小，使制动力矩和制动效能得到精准的控制，保证线控功能的稳定性和可靠性，实现与液压制动同样效果，并且通过驱动单元直接控制各腔室之间气路的通断及压力大小，使控制响应更及时，且无电磁阀组的交互控制，控制逻辑更简单。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的具有电控功能的控制阀的装配关系示意图之一；
图2是本发明提供的具有电控功能的控制阀的装配关系示意图之二；
图3是本发明提供的具有电控功能的控制阀的装配关系示意图之三；
图4是本发明提供的具有电控功能的控制阀的装配关系示意图之四；
图5是本发明提供的具有电控功能的控制阀中，壳体的结构关系示意图；
图6是本发明提供的具有电控功能的控制阀中，驱动组件、第一活塞、刚性连接件和第二活塞的装配关系示意图之一；
图7是本发明提供的具有电控功能的控制阀中，驱动组件、第一活塞、刚性连接件和第二活塞的装配关系示意图之二；
图8是本发明提供的气压制动控制系统的装配关系示意图。
附图标记：
10、壳体； 11、第一腔室； 111、第一子腔室；
112、第二子腔室； 12、第二腔室； 13、进气口；
14、出气口； 15、第一排气口； 16、第二排气口；
17、套管； 18、第一通气孔； 19、第二通气孔；
20、第一活塞； 21、滑槽； 30、第二活塞；
40、刚性连接件； 41、滑块； 50、驱动组件；
51、驱动单元； 52、驱动丝杠； 60、弹性件；
70、限位凸台； 80、气源； 90、电磁阀；
100、第一气压传感器； 110、第二气压传感器； 120、制动气室；
130、控制单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1至图4是本发明提供的具有电控功能的控制阀的装配关系示意图之一至四，展示了控制阀的具体结构，从图1至图4中可以看出，主要包括了驱动组件50、第一活塞20、刚性连接件40、第二活塞30 和壳体10等结构，其中，壳体10内包括了第一腔室11和第二腔室12，第一活塞20对应第一腔室11设置，第二活塞30对应第二腔室12设置，驱动组件50驱动第一活塞20、刚性连接件40和第二活塞30在第一腔室 11和第二腔室12内移动，第一活塞20与刚性连接件40之间设置有滑槽 21和滑块41，此种设置保证了第一活塞20能够独立运行滑槽21长度的行程，实现对第一排气口15的打开和关闭，进而实现对第一腔室11 内气体的排除。
进一步地，第一腔室11和第二腔室12通过第一排气口15和第二排气口16实现气体的排除，且第一腔室11和第二腔室12内的气体压力相同。
进一步地，第一腔室11还包括第一子腔室111和第二子腔室112，第一活塞20在第一子腔室111内移动，第一子腔室111和第二子腔室 112通过第一通气孔18和第二通空气实现气压平衡的调节，避免在第一活塞20移动过程中形成背压。
需要说明的是，图1至图4中采用了大量的斜向剖面线，斜向剖面线主要是为了让控制阀内各部分的展示更加清晰，不代表两个方向不同的斜向剖面线所在的结构为两个独立的部分，对于此处本发明并没有做出限定，控制阀内各部分的结构可以是一体，也可以是分体，在实际应用中，根据实际情况进行设置，本发明主要通过驱动组件50 实现控制阀在增压、保压和泄压之间的切换，且保证减压线性调节和快速的减压操作。
还需要说明的是，图1至图4中标注了大量的箭头，箭头表示气体在控制阀内的流动方向，但并不代表在图1至图4中的状态下，均具有该箭头表示的气体流动，以图4为例，图4中为减压步骤，但减压步骤中的不同时刻，气体在控制阀内的流动是不同的，图4中表示了第一排气口15和第二排气口16同时开启进行急速减压，但在急速减压中，也可能存在进气口13和出气口14有气体流动的时刻，因此在图4中也保留了相应的箭头标识。
对于图4需要特别说明的是，由于第一排气口15被驱动丝杠52遮挡，因此在图4中无法将第一排气口15进行展示，而通过箭头标识气体流向的方式对第一排气口15的开启进行了隐含展示，同时在壳体10 的右侧相同位置，设置了箭头标识，表示气体通过第一排气口15排出至壳体10外部。
图5是本发明提供的具有电控功能的控制阀中，壳体10的结构关系示意图，主要展示了壳体10内部的结构示意图。
需要说明的是，图5中采用了大量的斜向剖面线，斜向剖面线主要是为了让控制阀内各部分的展示更加清晰，不代表两个方向不同的斜向剖面线所在的结构为两个独立的部分，对于此处本发明并没有做出限定，控制阀内各部分的结构可以是一体，也可以是分体，在实际应用中，根据实际情况进行设置。
图6和图7是本发明提供的具有电控功能的控制阀中，驱动组件50、第一活塞20、刚性连接件40和第二活塞30的装配关系示意图之一和二，主要展示驱动组件50、第一活塞20、刚性连接件40、第二活塞30和弹性件60之间的相对位置关系。
图8是本发明提供的气压制动控制系统的装配关系示意图，主要展示本发明提供的具有电控功能的控制阀与气源80、电磁阀90、第一气压传感器100、第二气压传感器110、制动气室120和控制单元130 之间的布置关系。
在可能的实施方式中，控制阀的具体控制过程如下：
增压步骤：a)驱动单元51正转，驱动丝杠52推动第一活塞20移动，第一活塞20将第一腔室11沿垂直于第一活塞20的移动方向分为两个腔室，由于被分开的腔室通过第一通气孔18和第二通气孔19，两端气压始终平衡，而第一腔室11被分成的第一子腔室111和第二子腔室 112也始终保持气压平衡，驱动单元51只需克服第一活塞20摩擦阻力前进，此时第二活塞30和刚性连接件40无动作，直至第一活塞20关闭第一排气口15，此时，第一活塞20与刚性连接件40接触。
b)驱动单元51继续正转，驱动丝杠52推动第一活塞20，第一活塞20推动刚性连接件40和第二活塞30前进，进气口13被打开，进气口 13和出气口14连通，气源80通过进气口13和出气口14直至制动气室 120，完成增压过程。
保压步骤：控制单元130给电磁阀90信号，电磁阀90通电关闭，切断进气孔和气源80，制动气室120和控制阀的第一腔室11隔离开，实现快速保压；当控制单元130识别保压过程为临时、很短时间的控制，通过电磁阀90保压即可，反之，驱动单元51反转，驱动丝杠52驱动第一活塞20回退，第二活塞30在弹性件60反作用力下，跟着第一活塞20回退，进气口13关闭，电磁阀90断电打开，此时气源80压力被第二活塞30隔开，制动气室120压力保持不变，完成保压过程。第二气压传感器110时刻监测制动气室120压力，并将压力值反馈至控制单元130，当制动气室120压力由于长时间保压，产生泄露或产生新的制动需求时，驱动单元51正转，执行增压步骤b)过程，实现压力线性调控。
减压步骤：控制单元130给电磁阀90信号，电磁阀90通电关闭，切断进气孔和气源80。减压可以分为两个逻辑：
1)保压减压保压控制：a)驱动单元51正转，第一活塞20推动第二活塞30继续前移，第二排气口16打开；b)驱动单元51反转，第一活塞20回退，第二活塞30在弹性件60反作用力下，跟着第一活塞20 回退，第二排气口16关闭，继续保压。第二气压传感器110检测压力状态，并将压力状态值反馈给控制单元130，控制单元130根据反馈压力第一排气口15的开度和第一排气口15开启的时间，通过不断重复a) 和b)动作，将压力按照预期释放，实现制动气压线性梯度调节。
2)急速减压：在保压或者增压的基础上，驱动单元51正转，第一活塞20推动第二活塞30继续前移，第二排气口16打开，驱动单元51 继续正转，第一活塞20继续推动第二活塞30前移，此时第一排气口15 和第二排气口16同时排气，压力瞬间急速释放。
进一步地，若驾驶员还有制动需求，则继续根据需求进行增压、保压、减压过程；
若驾驶员无制动需求，控制单元130控制驱动单元51运动，使控制阀活塞复位，整个阀体和电磁阀90恢复初始状态。
本发明的增压过程，可以通过控制第二活塞30在进气口13的往复运动，控制阀体进气口13的开度和开启时间，从而实现增压线性调节；
本发明的减压过程，可以通过控制第二活塞30在第二排气口16 的往复运动，控制阀体第二排气口16的开度和开启时间，从而实现泄压线性调节。
本发明的控制阀通断完全取决于控制单元130，驾驶需求可以是实际制动踏板信号，也可以是虚拟信号，因此，本发明制动系统可以应用于自动驾驶或驾驶辅助，实现主动安全功能。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一些具体实施方案中，如图1至图7所示，本方案提供一种具有电控功能的控制阀，包括：壳体10，壳体10内部形成有第一腔室11和第二腔室12，并且壳体10具有进气口13、出气口14、第一排气口15和第二排气口16；其中，出气口14和第一排气口15设置在第一腔室11的侧壁上，进气口13和第二排气口16设置在第二腔室12的侧壁上；第一活塞20，可移动设置于第一腔室11内；第二活塞30，可移动设置于第二腔室12内；刚性连接件40，设置在第一活塞20和第二活塞 30之间；驱动组件50，与第一活塞20相对第二活塞30的远端连接，以驱动第一活塞20在第一腔室11内移动，以及带动第二活塞30在第二腔室12内移动，来实现第一排气口15和第二排气口16的开闭；弹性件60，在第二腔室12内沿第二活塞30的移动方向设置，并位于第二活塞30 与壳体10之间。
详细来说，本发明提供一种具有电控功能的控制阀，用以解决现有技术中通常采用电磁阀90进行控制，而电磁阀90本身无法长时间通电，比例电磁阀90在控制过程中有一定迟滞性的缺陷，通过控制控制阀的通断，从而控制气压制动管路中压力的大小，使制动力矩和制动效能得到精准的控制，保证线控功能的稳定性和可靠性，实现与液压制动同样效果，并且通过驱动单元51直接控制各腔室之间气路的通断及压力大小，使控制响应更及时，且无电磁阀90组的交互控制，控制逻辑更简单。
需要说明的是，本发明提供的控制阀内部结构可实现增压、保压和泄压等的控制和调节，且通过驱动组件50实现，具有反馈及时、响应迅速的特点。
还需要说明的是，本发明通过在第一腔室11内设置第一排气口15，在第二腔室12内设置第二排气口16，实现了减压线性调节和快速减压操作，同时使被隔开第一排气口15和第二排气口16在初始状态的压力与大气压一致，即均与壳体10外部环境连通。
在本发明一些可能的实施例中，还包括：滑槽21和滑块41；滑槽 21设置于第一活塞20朝向刚性连接件40一侧；滑块41设置于刚性连接件40朝向第一活塞20一侧；其中，驱动组件50驱动第一活塞20沿滑槽 21和滑块41形成的轨迹运动，实现对第一排气口15的开闭。
具体来说，本实施例提供了一种滑槽21和滑块41的实施方式，滑槽21和滑块41的设置，主要是满足驱动组件50驱动第一活塞20在第一腔室11内移动，滑槽21和滑块41为第一活塞20提供一段行程，在该行程内第二活塞30和刚性连接件40保持不动，同时该行程内第一活塞20 将第一排气口15封堵，且在后续的运动中，第一活塞20也在大部分时间内持续对第一排气口15进行封堵，仅在紧急减压的模式中，将第二活塞30压缩到极限，进而实现第一排气口15的开放。
进一步地，第一活塞20将第一排气口15封堵后，也为后续第一腔室11分成的第一子腔室111和第二子腔室112在第一通气孔18和第二通气孔19的作用下，保持了压力平衡做了准备工作。
需要说明的是，对于滑槽21和滑块41之间的配合，本发明没有做出过多的描述，滑槽21和滑块41的设置，目的在于为第一活塞20提供一段可独自运行的行程，在该行程内第二活塞30和刚性连接件40均处于静止，而对于滑槽21和滑块41的具体设置，以及如何与刚性连接件 40和第一活塞20进行连接的，例如焊接、一体成型、粘接、卡接、磁吸等连接方式，在实际应用中，可根据实际需要进行选择。
在一个应用场景中，刚性连接件40为活塞连杆，弹性件60为弹簧。
在本发明一些可能的实施例中，还包括：套管17，套管17设置于壳体10内部，并将第一腔室11划分为第一子腔室111和第二子腔室112；套管17的内部形成为第一子腔室111，套管17的外壁与壳体10的内壁之间形成第二子腔室112；第一活塞20在第一子腔室111内移动；其中，第一子腔室111和第二子腔室112内的压力相同；第一排气口15通过管路与套管17的侧壁连接，用于将第一子腔室111与壳体10外部连通。
具体来说，本实施例提供了一种在壳体10内设置套管17的实施方式，通过设置套管17，将壳体10内的第一腔室11分成了第一子腔室111 和第二子腔室112，第一活塞20在驱动组件50的作用下在第一子腔室 111内移动，同时在第一活塞20移动的过程中，第一子腔室111和第二子腔室112内的压力相同，压力相同保证了第一活塞20在第一子腔室 111内移动时，不会造成背压，即第一活塞20在第一子腔室111内的移动顺畅。
在本发明一些可能的实施例中，还包括：第一通气孔18和第二通气孔19；第一通气孔18和第二通气孔19设置于套管17的侧壁，且沿第一活塞20的移动方向设置于第一活塞20的两侧；其中，第一通气孔18 和第二通气孔19形成第一子腔室111和第二子腔室112内气体流动的通道。
具体来说，本实施例提供了一种第一通气孔18和第二通气孔19 的实施方式，第一通气孔18和第二通气孔19的设置，使得第一子腔室 111和第二子腔室112之间保持了气体流通，进而保证了在第一活塞20 移动的过程中，第一子腔室111和第二子腔室112内的压力相同。
需要说明的是，第一通气孔18和第二通气孔19可以沿套管17的圆周方向均布设置为多个。
还需要说明的是，第一通气孔18和第二通气孔19的设置位置可以距离套管17两端留有一定间隙，也可以与套管17的边缘打通，即在套管17的边缘形成豁口，此种设置保证了第一活塞20在第一子腔室111 内移动距离的最大化，能够通过控制阀提供更多的气体。
在本发明一些可能的实施例中，出气口14与至少一个第二通气孔 19对应设置。
具体来说，本实施例提供了一种出气口14的实施方式，出气口14 可以通过相应的管路与其中一个或几个第二通孔连通，进而形成了将第一子腔室111和第二子腔室112内部空间与壳体10外部空间的连通，也便于通过出气口14与后续设备进行连接。
在本发明一些可能的实施例中，第一排气口15、出气口14、进气口13和第二排气口16沿驱动组件50的驱动方向依次设置于壳体10的侧壁。
具体来说，本实施例提供了一种第一排气口15、出气口14、进气口13和第二排气口16的实施方式，通过对第一排气口15、出气口14、进气口13和第二排气口16布置方式的提供，保证了第一腔室11和第二腔室12通过第一排气口15和第二排气口16能够实现减压线性调节和快速减压操作，且在此过程中，第一腔室11和第二腔室12内的气压相同，第一腔室11内的第一子腔室111和第二子腔室112气压相同，且均与大气压力一致。
在本发明一些可能的实施例中，还包括：限位凸台70，限位凸台 70沿驱动组件50驱动方向的环向设置于第一腔室11和第二腔室12之间，形成第二活塞30在第二腔室12内移动的限位；其中，至少第二活塞30与限位凸台70抵接时，第二活塞30关闭进气口13。
具体来说，本实施例提供了一种限位凸台70的实施方式，限位凸台70一方面设置于第一腔室11和第二腔室12之间，起到对第二活塞30 的限位作用，避免在弹性件60的作用下，第二活塞30对刚性连接件40 和第一活塞20造成额外负载，且弹性件60回位过程中，安全性和可靠性更高。
在可能的实施方式中，限位凸台70也为第一活塞20与刚性连接件 40之间沿滑槽21和滑块41形成的轨迹移动提供了保证。
在可能的实施方式中，限位凸台70的设置也为第二活塞30完全封闭进气口13提供了相对位置的保证，第二活塞30与限位凸台70抵接后，刚好完全封闭进气口13。
在可能的实施方式中，限位凸台70设置在进气口13和第二排气口 16之间，第二排气口16进行排气的过程中，也为减压线性调节和快速减压操作提供了保证，避免通过弹性件60反作用力过大导致第二活塞 30突然弹起，进而对刚性连接件40和第一活塞20造成反作用力，以及导致第一腔室11和第二腔室12内气压出现较大拨动的问题。
在可能的实施方式中，第二活塞30与限位凸台70之间处于抵接的状态时，弹性件60为第二活塞30提供弹性作用力，使得第二活塞30 与限位凸台70之间受到弹性件60的弹性预紧力作用，保持紧密配合。
在本发明一些可能的实施例中，驱动组件50包括：2驱动单元51 和驱动丝杠52；驱动单元51与驱动丝杠52连接；驱动丝杠52与第一活塞20杆连接。
具体来说，本实施例提供了一种驱动组件50的实施方式，通过驱动单元51和驱动丝杠52，实现了对第一活塞20在第一腔室11内运动动力的提供。
需要说明的是，驱动电机可以采用伺服电机，驱动丝杠52可以采用滚珠丝杠，伺服电机与滚珠丝杠的配合实现了第一活塞20在第一腔室11内的往复运动。
还需要说明的是，对于驱动单元51和驱动丝杠52之间的具体连接方式本发明没有做出过多的限定，在实际应用中，此部分的传动设置可以参考本领域中相关的设置。
在可能的实施方式中，当驱动丝杠52可以采用螺母转动、丝杠直线运动，或者采用丝杠转动、螺母直线运动，上述两种运动方式将驱动单元51的旋转运动变成直线运动，其中，驱动丝杠52需要具有自锁功能。
在一个应用场景中，伺服电机直接或间接与滚珠丝杠结构相连接，中间可以有齿轮或行星齿轮传递机构，其中，伺服电机具有自锁功能，且伺服电机内置转角传感器。
在本发明的一些具体实施方案中，如图1至图8所示，本方案提供一种气压制动控制系统，气源80、电磁阀90、第一气压传感器100、第二气压传感器110、制动气室120、控制单元130和上述的一种具有电控功能的控制阀；气源80与进气口13连接；制动气室120与出口气连接；电磁阀90和第一气压传感器100设置于气源80与进气口13连接的气路上；第二气压传感器110设置于制动气室120与出口气连接的气路上；控制单元130与驱动组件50连接。
详细来说，本发明还提供一种气压制动控制系统，用以解决现有技术中对于控制阀的控制均采用电磁阀90进行，而电磁阀90本身无法长时间通电，比例电磁阀90在控制过程中有一定迟滞性的缺陷，通过驱动单元51直接控制气源80与制动气室120之间气压管路的通断及压力大小，使控制响应更及时，且无电磁阀90组的交互控制，控制逻辑更简单，并且采用电磁阀90对气源80、制动气室120与控制阀之间的通路进行通断控制，满足了对于气源80和制动气室120进行调节的需求。
需要说明的是，电磁阀90默认为常开状态，电磁阀90具有通电和断电两种模式，当电磁阀90通电时，气源80和控制阀进气口13之间的连接被截断，当电磁阀90断电时，气源80和控制阀进气口13之间的连接被导通，电磁阀90处于常开状态。
在可能的实施方式中，控制单元130为ECU，控制单元130与驱动组件50连接，通过控制驱动组件50，实现对控制阀的增压、保压和泄压等功能。
在可能的实施方式中，气源80还与空气压缩机连接，空气压缩机为气源80提供压缩气体，此外，气源80也可以由其它方式贮存压力，间接提供。
在可能的实施方式中，控制单元130接收第一气压传感器100和第二气压传感器110传递的气压参数。
在可能的实施方式中，控制单元130接收通过轮速、车速和制动需求等信号，进而实现对控制阀的调节，使制动系统气压压力控制达到预期效果。
在本发明的一些具体实施方案中，本方案提供一种作业机械，具有上述的一种具有电控功能的控制阀，或者上述的一种气压制动控制系统。
详细来说，本发明还提供一种作业机械，用以解决现有技术中通常采用电磁阀90进行控制，而电磁阀90本身无法长时间通电，比例电磁阀90在控制过程中有一定迟滞性的缺陷，通过控制控制阀的通断，从而控制气压制动管路中压力的大小，使制动力矩和制动效能得到精准的控制，保证线控功能的稳定性和可靠性，实现与液压制动同样效果，并且通过驱动单元51直接控制各腔室之间气路的通断及压力大小，使控制响应更及时，且无电磁阀90组的交互控制，控制逻辑更简单。
需要说明的是，作业机械可以是车辆、起重机、泵车等具有气压制动控制需求，以及行驶功能的设备。
在一个应用场景中，作业机械运行时，第一气压传感器100和第二气压传感器110将监控的压力信号传递给控制单元130，同时通过 CAN网络,将轮速和车速以及制动踏板深度信号传递给控制单元130，当第一气压传感器100反馈的压力信号比拟定阈值低时，控制单元130 将压力需求发送给空气压缩机处理器，空气压缩处理器控制空气压缩机运作，进行气源80压力补充。
在另一个应用场景中，控制单元130接收制动需求信号(该信号可以是实际踏板深度信号，也可以是其它方式提供的模拟信号)，控制单元130给伺服电机发送驱动指令，伺服电机驱动滚珠丝杠副，滚珠丝杠副推动第一活塞20运动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种具有电控功能的控制阀，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体内部形成有第一腔室和第二腔室，并且所述壳体具有进气口、出气口、第一排气口和第二排气口；其中，所述出气口和所述第一排气口设置在所述第一腔室的侧壁上，所述进气口和所述第二排气口设置在所述第二腔室的侧壁上；
第一活塞，可移动设置于所述第一腔室内；
第二活塞，可移动设置于所述第二腔室内；
刚性连接件，设置在所述第一活塞和所述第二活塞之间；
驱动组件，与所述第一活塞相对所述第二活塞的远端连接，以驱动所述第一活塞在所述第一腔室内移动，以及带动所述第二活塞在所述第二腔室内移动，来实现所述第一排气口和所述第二排气口的开闭；
弹性件，在所述第二腔室内沿所述第二活塞的移动方向设置，并位于所述第二活塞与所述壳体之间。
2.根据权利要求1所述的一种具有电控功能的控制阀，其特征在于，还包括：滑槽和滑块；
所述滑槽设置于所述第一活塞朝向所述刚性连接件一侧；
所述滑块设置于所述刚性连接件朝向所述第一活塞一侧，并与所述滑槽配合；
其中，所述驱动组件驱动所述第一活塞在所述第一腔室内移动，以实现对所述第一排气口的开闭。
3.根据权利要求1所述的一种具有电控功能的控制阀，其特征在于，还包括：套管，所述套管设置于所述壳体内部，并将所述第一腔室划分为第一子腔室和第二子腔室；
所述套管的内部形成为所述第一子腔室，所述套管的外壁与所述壳体的内壁之间形成所述第二子腔室；
所述第一活塞在所述第一子腔室内移动；
其中，所述第一子腔室和所述第二子腔室内的压力相同；
所述第一排气口通过管路与所述套管的侧壁连接，用于将所述第一子腔室与所述壳体外部连通。
4.根据权利要求3所述的一种具有电控功能的控制阀，其特征在于，还包括：第一通气孔和第二通气孔；
所述第一通气孔和所述第二通气孔设置于所述套管的侧壁，且沿所述第一活塞的移动方向设置于所述第一活塞的两侧；
其中，所述第一通气孔和所述第二通气孔形成所述第一子腔室和所述第二子腔室内气体流动的通道。
5.根据权利要求4所述的一种具有电控功能的控制阀，其特征在于，所述出气口与至少一个所述第二通气孔对应设置。
6.根据权利要求1至5任一所述的一种具有电控功能的控制阀，其特征在于，所述第一排气口、所述出气口、所述进气口和所述第二排气口沿所述驱动组件的驱动方向依次设置于所述壳体的侧壁。
7.根据权利要求1至5任一所述的一种具有电控功能的控制阀，其特征在于，还包括：限位凸台，所述限位凸台沿所述驱动组件驱动方向的环向设置于所述第一腔室和所述第二腔室之间，形成所述第二活塞在所述第二腔室内移动的限位；
其中，至少所述第二活塞与所述限位凸台抵接时，所述第二活塞关闭所述进气口。
8.根据权利要求1至5任一所述的一种具有电控功能的控制阀，其特征在于，所述驱动组件包括：驱动单元和驱动丝杠；
所述驱动单元与所述驱动丝杠连接；
所述驱动丝杠与所述第一活塞杆连接。
9.一种气压制动控制系统，其特征在于，气源、电磁阀、第一气压传感器、第二气压传感器、制动气室、控制单元和上述权利要求1至8任一所述的一种具有电控功能的控制阀；
所述气源与所述进气口连接；
所述制动气室与所述出口气连接；
所述电磁阀和所述第一气压传感器设置于所述气源与所述进气口连接的气路上；
所述第二气压传感器设置于所述制动气室与所述出口气连接的气路上；
所述控制单元与所述驱动组件连接。
10.一种作业机械，其特征在于，具有上述权利要求1至8任一所述的一种具有电控功能的控制阀，或者上述权利要求9所述的一种气压制动控制系统。
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