CN1165502A - 带有摆动式阀门机构的电磁阀 - Google Patents

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Abstract

一种两位三通电磁阀(100)，其具有一种摆动式阀门机构。该电磁阀包括中空的圆柱形壳体(20)和与壳体(20)两端密封配合的第一和第二端盖(21和22)。第一端盖上有第一和第三阀口(30，34)，壳体上有第二阀口(32)。一块隔板将壳体的内腔分隔为第一腔(24)和第二腔(26)。第一至第三阀口均与第一腔(24)相连通。第二腔(26)内有一衔铁(60)、一电磁线圈总成(68)和一铁芯(58)。衔铁固定在推杆(56)的一端。推杆穿过隔板孔伸进第一腔。在第一腔(24)内，推杆(56)的末端有一个用于开启和关闭第一阀口(30)的第一阀柱(56a)。第一阀柱(56a)与推杆(56)的结合部由于直径不同而形成台阶(43)。与推杆(56)垂直的阀杆(54b)靠在台阶(43)上。用于开启和关闭第三阀口的第二阀柱(54a)固定在阀杆(54b)的一端，并与阀杆垂直。阀杆(56b)通过销子(52)与一端固定在第一端盖(21)上的支撑杆(50)相连接，从而使得阀杆(54b)两端可以摆动。弹簧(44)安装在阀杆(54b)和第一端盖(21)之间，环绕着第一阀柱(56a)。

Description

带有摆动式阀门 机构的电磁阀
本发明涉及一种电磁阀，特别是涉及一种用于防抱死制动系统的两位三通电磁阀。其具有优秀的装配性能和加工性能且结构简单。
当前，一种防抱死制动系统已经安装到各种车辆上。在车辆执行制动操作的过程中，该系统可防止车轮抱死，从而可缩短制动距离并改善转向性能。如果在制动操作过程中车轮被抱死，车轮就会沿着路面滑行，轮胎和路面之间的摩擦力将减少，使车辆的制动距离延长，转向性能急剧恶化。防抱死制动系统可反复地增加、保持或者减小作用在车轮上的制动压力，而阻止车轮抱死。通常，把制动压力增加称为增加模式，压力保持称为保持模式，压力减小称为减小模式。一般说来，防抱死制动系统包括：压力产生源，即泵等，它并非是主油缸；由电信号控制的泵和阀；监测车轮转数的传感器；以及一根据预定算法开关阀以获得有效制动的控制器。
图1是一液压系统的回路示意图，表示出一种使用常开和常闭型2位2通(以下简写成“2/2”)电磁阀的防抱死制动系统。当系统为压力增加模式时，没有电流供给第一和第二2/2阀S220和S221来打开液压泵20出口侧的第一阀S220和关闭液压泵120进口侧的第二阀S221。这样，液压泵120产生的油压在经过阻尼器130缓冲后加载到安装在车轮上的车轮制动油缸。在保持模式时，一个电流信号送到第一阀220使其关闭，从而使车轮制动油缸保持常压。在减小模式时，一个电流信号送到第一和第二阀S220和S221，从而关闭第一阀S220，打开第二阀S221，于是在车轮制动油缸与蓄能器110之间互相联通，使得制动压力减少。虽然这种系统工作稳定，但是一条制动通道需要两个电磁阀，四通道制动系统就需要8个电磁阀。因此电磁阀的数量增加，整个制动系统变得笨重。
为了减少电磁阀的数量，一种如图2所示采用3位3通(以下简写成“3/3”)电磁阀的防抱死制动系统已开发出来，现已投入使用。当将3/3电磁阀用于防抱死制动系统后，每个制动通道只用一个电磁阀，与采用2/2电磁阀的系统相比，电磁阀的总数减少了一半。然而，这种电磁阀结构复杂，体积大，而且因为驱动3/3电磁阀需要两步电压控制而可能导致工作出错，结果会使得系统工作不稳定。
最近开发出一种使用2位3通(以下简写成“2/3”)电磁阀的防抱死制动系统。1993年5月4日授予Maranzano的美国专利第5,207,245号公开了一种2/3电磁阀。传统电磁阀结构复杂，其液流通路要穿过电磁阀体。如果这种电磁阀用作调制器，则调制器体将被分成上下两部分，每个部分的液流通路分别与电磁阀的相应阀口相连。其结果是使得调制器结构复杂，装配性能和加工性变差。
本发明就是为解决上述存在的问题而设计的。本发明的目的是提供一种带有摆动式阀门机构的2/3电磁阀，其结构简单并能简化调制器体的结构。
为了达到本发明的上述目的，所提供的2/3电磁阀包括：
一上面带有第一至第三阀口的阀体，由圆柱形中空壳体以及将该壳体两端封闭起来的第一和第二密封端盖构成；
一个带孔隔板，用来把由壳体和第一及第二端盖构成的空腔分隔为第一和第二腔。第一腔与第一至第三阀口相连通；
阀门机构，其通过隔板上的孔从第一腔伸进第二腔，并根据电信号打开第一和第三阀口中的一个而关闭另外一个。在不施加电信号的正常状态下，阀门机构被置于关闭第三阀口和打开第一阀口的第一位置；或者在施加电信号的工作状态下，阀门机构被置于打开第三阀口和关闭第一阀口的第二位置。相应地，使第一和第二阀口彼此相连通或者使第二和第三阀口彼此相连通；以及
一安装在第二腔中的电磁阀总成，其围绕着阀门机构的一部分。该总成有一个环形电磁线圈，一个缠绕着电磁线圈的环形绕线筒以及一对露在阀体外部的电极。该电极与电磁线圈电气连接，用来根据电信号将阀门机构从第一位置移到第二位置。
第一端盖与隔板构成第一腔，第二端盖与隔板构成第二腔。第一阀口在第一端盖的中心，第三阀口在第一端盖上但与第一阀口有一定距离的地方，第二阀口在壳体上。
优选地，阀门机构包括：
用于开启和关闭第一阀口的第一阀门机构，其根据电磁阀线圈产生的磁力作往复运动。它由一个在第二腔中靠近第二端盖并与阀体同轴配置的衔铁和通过孔从第二腔延伸至第一腔、其一端固定在衔铁上并与衔铁同轴的推杆以及共轴地安装在推杆的另一端上的第一阀柱构成，第一阀柱的直径比推杆直径小；
用于开启和关闭第三阀口的第二阀门机构，它由下列几部分组成：一个位于第一和第三阀口之间、与第一阀门机构平行、一端固定在第一端盖上的支撑杆；一个L形摆动式阀门机构，其上有开启和关闭第三阀口的第二阀柱；一个垂直延伸到第二阀柱的阀杆，它靠在推杆与第一阀柱在结合部因直径不同而形成的台阶上，并用销子与支撑杆的另一端相连接；以及
一个弹簧，其位于阀杆和第一端盖之间，环绕着第一阀柱，以压紧阀杆；以及
第一和第二阀门机构，其在弹簧的弹力作用下相互连接起来工作。
举例来说，阀杆是一块矩形平板。在与阀杆上固定着第二阀柱的一端纵向相对的另一端有一个第一孔，用来插入第一阀柱；在阀杆两端之间有第二孔，用以插入支撑杆的另一端。支撑杆与阀杆通过销子相互连接，这样阀杆的两端可摆动。第一孔的大小和形状可使第一阀柱通过而推杆不能通过。由此靠弹簧的弹性力使阀杆和台阶相互压靠。
本发明的上述目的和其他优点通过参照附图对本发明的优选实施例的详细说明将会变得更加明确，其中：
图1是一个采用2/2电磁阀的传统形式防抱死制动系统的液压系统示意图；
图2是一个采用3/3电磁阀的传统形式防抱死制动系统的液压系统示意图；
图3是根据本发明的2/3电磁阀剖面图；
图4A和4B分别是按照本发明的2/3电磁阀增加模式和减小模式下的工作状态的剖面图；
图5是根据本发明的电磁阀中摆动式阀门实例的立体透视图；
图6是采用2/3电磁阀的防抱死制动系统的液压系统示意图。
下面参考图3详细说明根据本发明的2/3电磁阀的优选实施例。
按照本实施例，2/3电磁阀100包括一个中空的圆柱形壳体20以及与壳体两端密封配合的端盖21和22。端盖21是一个圆形平板。端盖22在其一侧的中心有一个预定尺寸的圆柱形凹坑23。衬套28装在壳体20中，在壳体中形成了第一腔24和第二腔26。端盖21与衬套28构成第一腔24，端盖22和衬套28构成第二腔26。第一腔24与第一、第二和第三阀口30、32和34相通。第一阀口30是位于端盖21中心的进油油嘴36的油嘴孔。第二阀口32是在壳体20的侧壁上的一个开口。第三阀口34是在端盖21上与进油油嘴36有一段距离的排油油嘴38的油嘴孔。
第一腔24中有一个弹簧44，一个支撑杆50，销子52和一个摆动阀门54。推杆56从第二腔26穿过衬套28伸进第一腔24，沿着壳体20的轴线方向作往复运动。此外，推杆56与进油油嘴36同轴安装，通过其往复运动打开和关闭第一阀口30。衬套28用来支承推杆56，其中心处的开孔可让推杆穿过。进油嘴36与推杆56的一端接触处形成推杆座面37，通过相互配合来实现进油嘴36的开启和关闭。
推杆56在其全长上有不同的外径，即被分为小外径部分56a和大外径部分56b。小外径部分56a是从与进油嘴36接触的一端延伸预定长度形成的。推杆56的余下部分则形成大外径部分56b。结果在推杆56的外圆上形成台阶43。
支撑杆50位于进油嘴36和排油嘴38之间并与推杆平行放置，其一端固定在端盖21上，另一端用销子52与摆动阀54配接，以打开和关闭排油嘴38。摆动阀54为L形，由用来开启和关闭排油嘴38的阀柱54a和与阀柱54a相垂直的阀杆54b构成。阀柱54a的一端做成与排油嘴38的阀座表面相匹配的形状。阀杆54b通过销子52与支撑杆50相连。阀杆在与支撑杆50垂直的方向上延伸并靠在推杆56外圆上的台阶43上。弹簧44套在处于端盖21和阀杆54b之间的推杆56的小外径部分56a上。当处于电磁线圈61未励磁的非工作状态时，弹簧44的弹力使摆动阀54的阀柱54a落座在排油嘴38上并使推杆56与进油嘴36分开，使第一阀口开启，第三开口关闭。电磁阀100的非工作状态如图4A所示。
第二腔26包含一个铁芯58和一个衔铁60。衔铁60与推杆56的另一端同轴配装。铁芯58固定在壳体20的内壁和圆柱形密封件62的内壁上，环绕着推杆56。推杆56从铁芯中心处的通孔穿过。铁芯58由铁磁性材料制成，能被电磁线圈61产生的磁通量磁化。
一个环形电磁线圈总成68安装在第二腔26内，环绕着密封件62。电磁线圈总成68由环形电磁线圈61和上面绕有线圈61的绕线筒64组成。绕线筒64由整体模压或类似工艺制成，以防止液流渗透到绕在它上面的电磁线圈61中。另外，电磁线圈总成环绕在密封件62外面，该密封件将线圈总成与第二腔26中的液体隔离开。电气接头71露在电磁阀100的外部以便于连接电线，通过电线给电磁线圈61通电。
圆柱形密封件62的一端采用填缝或类似方法固定在壳体20上，其另一端与端盖22密封装配。端盖22上的凹坑可容纳衔铁60。
在工作状态时，电磁线圈61励磁，如图4B所示，衔铁60克服弹簧44的弹力向进油嘴36移动，于是推杆56的一端落座到进油嘴36上。另外，靠在推杆56的台阶43上的阀杆54b由于推杆的运动而绕销子52转动，从而使得阀柱54a与排油嘴38脱离开。结果，第一开口30关闭，第三开口34开启。
图5是按照本实施例绘出的摆动阀54的立体图。阀柱54a为圆柱形，其一端垂直固定在阀杆54b上，另一端作成与排油嘴38阀座表面39相匹配的形状。阀杆54b是一块矩形平板。在阀杆54b上与固定阀柱54a的一端相对的另一端有一个孔72，推杆56的小外径部分56a穿过该孔。在阀杆54b的两端之间有一个为连接支撑杆50而开的孔74。孔72的直径能让推杆56的小外径部分56a通过而使推杆56的大外径部分56b不能通过。销子孔76横向穿过孔74。摆动式阀并不限于图示的形状，只要具有相同的功能它可以改成各种不同的形状。例如，阀柱54a可以用一个球来代替。
图6绘出了用2/3电磁阀构成的一个防抱死制动系统的液压系统示意图。第一电磁阀S1用于右后车轮RR，第二电磁阀S2用于左前车轮FL。图示的主油缸82是串联型的，它由初级主油缸MCP和第二级主油缸MCS构成。初级主油缸MCP用于左前车轮FL和右后车轮RR。第二级主油缸MCS用于右前车轮和左后车轮，图中未表示出这两个车轮。为了便于理解，在图6中仅绘出了连接到初级主油缸MCP的液压回路。第一和第二电磁阀S1和S2的第一阀口30与初级主油缸MCP及由马达108驱动的泵120的出口相连通，第二阀口32与装在车轮上的制动油缸(图中未表示出)相连通，第三阀口34与蓄能器110和泵120的进口相连通。车轮转速传感器92和94分别安装在车轮RR和FL上。电子控制单元(ECU)90的输入端与车轮转速传感器92和94电气连接，其输出端与马达108相连接。
下面将参考图3至图5，并联系由本发明电磁阀制成的防抱死制动系统的运行，描述本发明电磁阀100的工作情况。
在增加模式中，没有电信号送到电磁阀100，因此，如图4A所示，摆动式阀54的阀柱54a在弹簧44弹力的作用下落座到阀座表面39上而将第三阀口34关闭。而推杆56在弹力作用下与进油嘴36的杆座表面37脱开从而打开第一阀口30。这时，衔铁60靠近端盖22。
于是，第一和第二阀口30和32彼此连通，泵120产生的液体压力经过第一和第二阀口30和32并被阻尼器130缓冲后加载到安装在车轮上的制动油缸，而使得制动压力增加。
在减小模式中，电信号送到电磁线圈61。于是，如图4B所示，衔铁60克服弹簧44的弹力运动，使推杆56落座到进油嘴的杆座表面37上并关闭第一阀口30。因为阀杆54b始终靠在台阶43上，阀杆54b的两端随着推杆56的运动而摆动。根据杠杆原理，阀柱54a与排油嘴脱开从而打开第三阀口34。
于是，第二和第三阀口32和34彼此连通，使制动车轮油缸中的压力油通过第二和第三阀口32和34流向蓄能器110，从而减小了制动压力。
保持模式由电磁线圈61在例如脉冲宽度调制控制或开关式控制的作用下反复励磁和去磁来完成。这就是说，当电磁线圈61未被励磁时，第一阀口30开启，第三阀口34关闭。而当电磁线圈励磁时，第一阀口30关闭，第三阀口34开启，于是恒定的制动压力得到保持。
根据本发明的2/3电磁阀结构简单，而且制造和装配也容易。
此外，根据本发明的2/3电磁阀可划分为包含若干电气元件的电气部分和与流体有关的液压部分。
在电磁阀的内部没有液流通道纵向穿过，液流的进出口均位于电磁阀的上半部分。
当采用按照本发明的电磁阀制造调制器时，连接电磁阀各阀口的液流通道仅存在于两个调制器体的一个体内，因而调制器结构简单，并改善了其加工性。
虽然参照一具体的实施例对本发明作了具体的展示和描述，但对于本领域技术人员来说，应该清楚在不脱离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，其形式和内容可以作各种改变。

Claims (7)

1.一种电磁阀，包括：
阀体，该阀体上带有第一、第二、第三阀口，所述阀体由圆柱形中空壳体以及将该壳体两端封闭起来的第一和第二密封端盖构成；
一带孔隔板，该隔板把由所述壳体和所述第一及第二端盖构成的空腔分隔为第一腔和第二腔，所述第一腔与所述第一至第三阀口相连通；
阀门机构，其通过所述隔板上的孔从所述第一腔伸进所述第二腔，所述阀门机构根据电信号打开第一和第三阀口中的一个而关闭另外一个，在不施加电信号的正常状态下，所述阀门机构被置于关闭所述第三阀口、打开所述第一阀口的第一位置；或者在施加电信号的工作状态下，所述阀门机构被置于打开所述第三阀口而关闭所述第一阀口的第二位置，相应地，使所述第一和第二阀口彼此相连通或者使所述第二和第三阀口彼此相连通；以及
安装在所述第二腔中的电磁阀总成，其环绕着所述阀门机构的一部分，所述总成包括环形电磁线圈，缠绕着所述电磁线圈的环形绕线筒以及一对露在所述阀体外部并与所述电磁线圈电气连接从而根据电信号将所述阀门机构从所述第一位置移动到所述第二位置的电极，
其中，所述第一端盖与所述隔板构成所述第一腔，所述第二端盖与所述隔板构成所述第二腔，所述第一阀口位于所述第一端盖的中心，所述第三阀口位于所述第一端盖上与所述第一阀口有一定距离的地方，所述第二阀口在所述壳体上。
2.按照权利要求1所述的电磁阀，其中，所述阀门机构包括：
用于开启和关闭所述第一阀口的第一阀门机构，该机构在电磁阀线圈产生的磁力作用下往复运动，所述第一阀门机构由在第二腔中靠近第二端盖并与阀体同轴配置的衔铁和通过所述孔从所述第二腔伸进所述第一腔、其一端插入所述衔铁中并与所述衔铁同轴的推杆以及同轴地安装在所述推杆另一端上的第一阀柱构成，所述阀柱的直径比所述推杆的直径小；
用于开启和关闭所述第三阀口的第二阀门机构，该机构由下列几部分组成：位于所述第一和第三阀口之间、与所述第一阀门机构平行、一端固定在所述第一端盖上的支撑杆；一L形摆动式阀门机构，其上有开启和关闭所述第三阀口的第二阀柱；一垂直延伸到所述第二阀柱的阀杆，其靠在所述推杆与所述第一阀柱在结合部因直径不同而形成的台阶上，并用销子与所述支撑杆的另一端相连接；以及
一个弹簧，其位于所述阀杆与所述第一端盖之间环绕在所述第一阀柱上并压紧所述阀杆；
所述第一阀门机构和所述第二阀门机构在所述弹簧的弹力作用下相互联合起来协同工作。
3.按照权利要求1所述的电磁阀，还包括一装在所述第二腔中与所述壳体共轴的圆柱形密封元件，其中，所述绕线筒环绕着所述密封元件，所述密封元件的一端与所述壳体的内壁密封配合，其另一端与所述第二端盖的一槽密封配合，防止所述绕线筒被液体浸湿。
4.按照权利要求1所述的电磁阀，其中，所述第一阀口是一位于所述第一端盖中心的进油油嘴的油嘴孔，所述第二阀口是所述壳体上的一个开孔，所述第三阀口是位于所述第一端盖上与所述进油嘴有一段距离的排油油嘴的油嘴孔，所述隔板是一衬套。
5.按照权利要求2所述的电磁阀，其中，所述第一端盖是一圆形平板，所述第二端盖一侧的中心部分有一个凹坑，用来容纳所述衔铁的一部分。
6.按照权利要求2所述的电磁阀，其中，所述阀杆是一矩形平板，其上与固定所述第二阀柱的一端纵向相对的另一端有一第一孔，用来插入所述第一阀柱，在所述阀杆两端之间有一第二孔，用来插入所述支撑杆的另一端，所述支撑杆与所述阀杆用所述销子相互连接，使所述阀杆的两端可以摆动，所述第一孔的大小和形状是这样确定的：让所述第一阀柱通过而不让所述推杆通过，所述弹簧的弹性力使所述阀杆与所述台阶相互压靠。
7.一种电磁阀，包括：
阀体，其上带有第一、第二、第三阀口，所述阀体由圆柱形中空壳体以及将该壳体两端封闭起来的第一和第二密封端盖构成；
一带孔隔板，其把由所述壳体和所述第一及第二端盖构成的空腔分隔为第一腔和第二腔，所述第一腔与第一至第三阀口相连通；
阀门机构，其通过所述隔板上的孔从所述第一腔伸进所述第二腔，根据电信号打开所述第一和第三阀口中的一个而关闭另外一个，在不施加电信号的正常状态下，所述阀门机构被置于关闭所述第三阀口和打开所述第一阀口的第一位置；或者在施加电信号的工作状态下，所述阀门机构被置于打开所述第三阀口和关闭所述第一阀口的第二位置，相应地，使所述第一和第二阀口彼此相连通或者使所述第二和第三阀口彼此相连通；以及
一个安装在所述第二腔中的电磁线圈总成，其环绕着所述阀门机构的一部分，该总成包括环形电磁线圈，缠绕着所述电磁线圈的环形绕线筒以及一对露在所述阀体外部的电极，该电极与所述电磁线圈电气连接，并根据电信号将所述阀门机构从所述第一位置移动到所述第二位置；以及
一装在所述第二腔内与所述壳体共轴的圆柱形密封元件，
其中，所述第一端盖与所述隔板构成第一腔，所述第二端盖与所述隔板构成第二腔，所述第一阀口位于所述第一端盖的中心，所述第三阀口位于所述第一端盖上与所述第一阀口有一定距离的地方，所述第二阀口在所述壳体上，
所述阀门机构包括：
用于开启和关闭所述第一阀口的第一阀门机构，其在所述电磁线圈产生的磁力作用下往复运动，所述第一阀门机构由一在所述第二腔中靠近所述第二端盖并与所述阀体同轴配置的衔铁和通过所述孔从所述第二腔伸进所述第一腔、一端插入所述衔铁中并与衔铁同心的推杆以及共轴安装在所述推杆另一端的第一阀柱构成，所述第一阀柱的直径比所述推杆直径小；
用于开启和关闭所述第三阀口的第二阀门机构，其由下列几部分组成：一位于所述第一和第三阀口之间、与所述第一阀门机构平行、一端固定在所述第一端盖上的支撑杆；一L形摆动式阀门机构，其上有开启和关闭所述第三阀口的第二阀柱；一垂直延伸到所述第二阀柱的阀件，其靠在所述推杆与所述第一阀柱在结合部因直径不同而形成的台阶上，并用销子与所述支撑杆的另一端相连接；以及
一弹簧，其位于所述阀杆与所述第一端盖之间，环绕在所述第一阀柱上并压紧所述阀杆，
所述第一和第二阀门机构在所述弹簧的弹力作用下相互联合起来协同工作，
其中，所述绕线筒环绕着所述密封元件，所述密封元件的一端与所述壳体的内壁密封配合，其另一端与所述第二端盖上的槽密封配合，防止所述绕线筒被液体浸湿，
所述第一阀口是位于所述第一端盖中心的进油嘴的油嘴孔，所述第二阀口是所述壳体上的一个开孔，所述第三阀口是在所述第一端盖上与所述进油嘴有一段距离的排油嘴的油嘴孔，所述隔板是一个衬套，
所述第一端盖是一圆形平板，所述第二端盖一侧的中心部分有一个凹坑，用来容纳所述衔铁的一部分，
所述阀杆是一矩形平板，其上与固定所述第二阀柱的一端纵向相对的另一端有一第一孔，用来插入第一阀柱，在所述阀杆两端之间有一第二孔，用来插入所述支撑杆的另一端，所述支撑杆与所述阀杆用所述销子相互连接，所述阀杆的两端可以摆动，所述第一孔的大小和形状是这样确定的：让所述第一阀柱能通过而不让所述推杆通过，所述弹簧的弹性力使所述阀杆压靠在所述台阶上。
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