CN1880138A - 气压制动车辆的电子停车制动阀系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆制动系统，包括液压源，其用于向包括驻车制动缸的制动执行器提供制动力；复合阀，其将所述制动执行器与所述液压源流体相连，所述复合阀具有一个入口，流体连接于所述液压源，一个出口，流体连接于所述制动执行器。所述复合阀在单个壳体内包括(i)螺线管，其响应于电控信号从一个位置移动，在该位置所述制动执行器的驻车制动缸与所述液压源流体相连从而给驻车制动缸施压以及解除驻车制动，以从另一位置移动，其中所述制动执行器的驻车制动缸被排空从而泄放所述驻车制动缸中的压力，这样就实施驻车制动，以及(ii)包括歧管，变换阀，双止回阀和反复合阀中的至少一个。

Description

气压制动车辆的电子停车制动阀系统
技术领域
本申请涉及一种气动制动系统，如应用于重型车辆中的制动系统，更具体的说，是用于所述系统的控制阀，特别是那些用于驻车制动系统中的控制阀。
背景技术
目前大部分的重型车辆制动系统都是使用压缩空气来实施制动。在这样的系统中，控制信号通常由车辆的驾驶员传递至所述制动系统的控制阀，从而实施制动。这种制动通常分为两类：行驶制动和驻车制动。行驶制动通常是将行驶中的车辆减速至停止。驻车制动主要用于帮助防止车辆从固定停车地点移动，也可能在紧急情况下，当行驶制动失效时，用于行驶车辆的减速，从而提供冗余制动回路。
对于行驶制动，驾驶者通常踩压制动踏板，该制动踏板致动控制阀，从而允许气压传输至所述制动，从而实施制动。所述驻车制动通常由驾驶员操作驾驶室中位于车辆隔板上的推/拉手柄来执行。驻车制动通常是一个弹簧制动，其在通常情况下是拉伸状态，就是说为了释放该弹簧，必须向驻车制动施加空气压力。这样，当没有空气压力时，就施加了驻车制动。相应的，如果车辆失去了空气压力(即，输气管破裂，元件故障等)，就失去了行驶制动气压及实施行驶制动的能力，这时驻车制动会自动生效，将行驶中的车辆减速。相似的，当车辆处于停止或者未使用状态，则驾驶员可以实施驻车制动，帮助防止车辆在停车位置移动。
如前所述，目前典型的重型车辆都有一个位于驾驶室中的推/拉手柄，其用于实施或者解除驻车制动。车辆可以有多于一个的推/拉手柄，这取决于所述车辆的挂车上是否有附加的驻车制动控制。所述推/拉手柄通常连接于一个推/拉双止回(PPDC)阀，其控制驻车制动的气流。通常，当驾驶员将阀推进，就向所述驻车制动提供了气压，从而解除制动，允许车辆移动。为了施加制动，驾驶员拉动所述推/拉手柄，从而解除驻车制动的气压，从而实施制动。通常，当所述手柄被推入时，所述气压用于保持手柄在推入位置。该推/拉手柄有一个特性，即使在空气系统出现故障或者气压不足以啮合推/拉手柄的情况下，它也允许手控超驰控制，驾驶员可能手握所述手柄以解除驻车制动，并将车辆移动一个很短的距离。
由于该系统相对简单，其确实有一些缺陷。例如，由于气管通过车辆的隔板与所述开关相连，因此隔板必须比较大以容纳所述气管。此外，对于阀和相应气管的安装可能很困难，因为它们所通过的狭小空间在隔板后面。进一步，当所述阀或者与之相连的气管上出现漏气时，就很难维护。由于隔板的有限空间，很难找到漏气的位置。
上述缺陷在很多现有技术中得到了一定程度的弥补，其中所述隔板中的PPDC阀可由一远离所述隔板的螺线管代替，该螺线管接收来自一按钮、开关或类似物的电控信号，所述按钮、开关等位于驾驶员可掌控的范围(如车辆的隔板)。公开了上述特征的现有技术例举如下：U.S.专利号为6752472，6322159，6450587，6322161及6685281的文献，及公开号为：US2004/0124697A1美国专利申请和WO02/24504A1的PCT国际申请。使用电控螺线管取代传统的隔板PPDC阀基本弥补了上述传统的隔板PPDC阀的不足，而同时也允许实施进一步的优越性和控制策略，如公开于U.S.专利号No.6322161(后面将做更详细的描述)中的内容。然而，上述所有现有技术中公开的制动系统仍然存在一些缺陷。
其中的一个缺陷与系统的复杂性有关。虽然在上述的参考文献中没有充分的加以描述，但是典型的重型车辆制动系统并不是仅仅使用PPDC阀，而且还包括一些附加元件和阀，如歧管，转换阀，反复合阀，继电阀，很可能还有其他元件。这样的系统通常需要大量呈复杂网状分布的管道，以连接不同的系统元件。大量的管道不仅昂贵，沉重并且相对难以安装(从而需要大量的安装时间)，而且不同元件间的长管道也使得在获得所需的系统压力出现了延时，这样如，驻车制动解除时间增加了。此外，所述阀和系统元件自身也是昂贵的，占据了大量的空间，并且极大的增加了车辆的重量。
因此，需要一种用于重型卡车的气动制动系统，其不需要大量的呈复杂网状分布的管道去连接不同系统部件，不需要昂贵、沉重且相当不好安装的管道，不会有获取所需系统压力的长时间的延时，这样驻车制动解除时间就可以令人满意，也不需要那些昂贵的、占用大量空间的并且极大的增加了车辆重量的阀和系统部件。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供用于重型车辆的气动制动系统，其不需要大量呈复杂网状分布的管道来连接不同的系统部件。
本发明的另一个目的是提供用于重型车辆的气动制动系统，其具备上述特性，且不需要昂贵、笨重且难于安装的管道，因而可以相对快速地安装。
本发明的另一个目的是提供用于重型车辆的气动制动系统，其具备上述特性，且不会经受获取所需系统压力时的长延时，从而使得驻车制动解除时间令人满意。
本发明的另一个目的是提供用于重型车辆的气动制动系统，其具备上述特性，且不用那些昂贵的、占用大量空间的并且极大的增加了车辆重量的阀和系统部件。
上述及其他一些目标通过本发明的一个实施例加以实现。该实施例的制动系统包括驻车制动系统，其包括液压源，该液压源适于向至少一个包括驻车制动缸的制动执行器施加制动力，及复合阀，其将所述制动执行器与液压源流体相连，所述复合阀的入口与所述液压源流体相连，其出口与制动执行器流体相连。所述复合阀在单个壳体中包括(i)螺线管，其响应于电控信号从一个位置移动，在该位置所述制动执行器的驻车制动缸与所述液压源流体相连从而给驻车制动缸施压以及解除驻车制动，以及响应于电控信号从另一个位置移动，其中所述制动执行器的驻车制动缸被排空从而泄放所述驻车制动缸中的压力，这样所述驻车制动得以实施，(ii)包括歧管(manifold)，变换阀(inversion valve)，双止回阀和反复合阀(anti-compounding)中的至少一个。
在一些实施例中，所述复合阀在单个壳体中包括：所述螺线管和所述歧管，所述变换阀，双止回阀及所述反复合阀中的至少两个。在某些上述实施例中，所述复合阀在单个壳体中包括：螺线管和所述歧管，所述变换阀，双止回阀及所述反复合阀中的至少三个。在某些上述实施例中，所述复合阀在单个壳体中包括：螺线管和所述歧管，所述变换阀，双止回阀及所述反复合阀的全部四个。在一些实施例中，所述制动系统进一步包括开关，其产生一个由所述螺线管响应的电信号。在某些实施例中，所述开关位于车辆的隔板上。在某些实施例中，液压源包括主供应缸和第二缸，两者都与所述复合阀流体相连。
在一些实施例中，所述制动执行器进一步包括行驶制动缸，所述制动系统进一步包括制动踏板，由驾驶员操作用于向行驶制动缸施加压力。在上述某些实施例中，所述制动踏板流体连接于所述液压源和所述复合阀之间。在上述某些实施例中，所述液压源包括主供应缸和第二缸，两者都与制动踏板流体相连。在某些实施例中，所述主供应缸和所述第二供应缸进一步与所述复合阀直接流体相连。在某些实施例中，至少一个制动执行器包括若干制动执行器。
根据本发明的另一个实施例，适用于包括驻车制动的车辆制动系统的复合阀具有流体连接于液压源的入口和流体连接于包括驻车制动缸的制动执行器的出口，所述复合阀在其单个壳体中包括：螺线管，其响应于电控信号从一个位置移动，在该位置所述出口流体连接于所述入口，以及从另一个位置移动，在此位置出口被排放；并且包括歧管、变换阀、双止回阀和反复合阀中的至少一个。
在一些实施例中，所述复合阀在单个壳体中包括：所述螺线管和所述歧管，所述变换阀，所述双止回阀和所述反复合阀中的至少两个。在某些实施例中，所述复合阀在单个壳体中包括：所述螺线管和所述歧管，所述变换阀，所述双止回阀和所述反复合阀中的至少三个。在某些实施例中，所述复合阀在单个壳体中包括：所述螺线管和全部四个所述歧管，所述变换阀，所述双止回阀和所述反复合阀。在某些实施例中，所述螺线管响应的电信号由开关产生。在某些实施例中，所述开关位于车辆的隔板上。
根据本发明的另一个实施例，车辆制动系统，包括驻车制动，包括：主液压供应缸和第二液压供应缸，适于向至少一个包括驻车制动缸和行驶制动缸的制动执行器提供制动力；制动踏板，其流体连接于所述主液压供应缸和所述第二液压供应缸，所述制动踏板由驾驶员操作，以向所述行驶制动缸提供压力；流体连接于所述制动踏板和所述制动执行器之间的复合阀，所述复合阀还直接流体连接于所述主液压供应缸和第二液压供应缸。所述复合阀在单个壳体中包括：螺线管，其响应于隔板上的开关发送的电控信号从一个位置移动，在该位置所述制动执行器的驻车制动缸与所述液压源流体相连从而给驻车制动缸施压以及解除驻车制动，以及从另一位置移动，其中所述制动执行器的驻车制动缸被排空从而泄放所述驻车制动缸中的压力，这样所述驻车制动就得以实施；包括歧管；双止回阀；和反复合阀。
在某些实施例中，所述至少一个制动执行器包括若干制动执行器。
本发明及其特性和优点将通过下面结合附图的讲解变得更加清楚。
附图说明
附图1是现有技术中典型的重型车辆气动制动系统的示意图；
附图2是根据本发明的实施例的重型车辆气动制动系统的示意图；
附图3是应用于图2所示的重型车辆气动制动系统的复合阀示意图。
具体实施方式
如附图1所示，其示出现有技术中典型的重型车辆气动制动系统100。所述系统100包括主压缩空气供应缸102，第二压缩空气供应缸104，两者都从一压缩空气源(由箭头106显示)接收压缩空气，该压缩空气源通常为压缩机。主压缩空气供应缸102和第二压缩空气供应缸104，通过管道108，110连接至制动踏板112，其位于驾驶室内，通常在驾驶员的脚容易达到的位置。
制动踏板112通过管道114，116连接至歧管118，该歧管通过管道120，122连接至推/拉双止回阀(PPDC)124，其通常包括位于驾驶室内的推/拉手柄126，该手柄通常位于隔板上驾驶员够得到的地方。PPDC阀124通过管道128连接至转换阀130，该转换阀通过管道132连接至继电阀134。继电阀134还通过管道136直接连接于主压缩空气供应缸104。继电阀134还通过管道142，144连接于两个制动执行器138，140。
制动执行器138，140通常是双缸执行器，包括行驶制动缸和驻车(或紧急)制动缸。通过操作制动踏板112，驾驶员将压缩空气导入所述制动执行器138，140的行驶制动缸，这样就实施了行驶制动，从而将行驶中的车辆减速至停止。通过操作所述推/拉双止回(PPDC)阀124的推/拉手柄126，驾驶员将压缩空气导入所述制动执行器138，140的驻车制动缸，这样所述驻车制动(其通偏置于操作位置)被解除，车辆可以自由移动。
由于图1所示的系统的操作和配置是公知的，这里不再进行详细描述。然而，对于本领域的技术人员来说，现有技术中的系统100包括4个分离阀元件(歧管118，PPDC阀124，转换阀130和继电阀134)，它们通过一定数量的管道120，122，128，132彼此相连。
图2所示为根据本发明实施例的用于重型车辆的气动制动系统10。所述系统10包括主压缩空气供应缸12和第二压缩空气供应缸14，两者都接收来自于压缩空气源(由箭头16标出)的压缩空气，该压缩空气源通常情况下为压缩机。所述主压缩空气供应缸12和第二压缩空气供应缸14通过管道18，20连接于制动踏板22，该踏板位于车辆的驾驶室中，通常位于驾驶员的脚易于达到的位置上。
制动踏板22通过管道24，26连接于复合阀28的一个或多个入口，它还有一个或多个入口通过管道30，32直接连接于主压缩空气供应缸14和第二压缩空气供应缸16。复合阀28还包括一个或多个出口，其通过管道34，36连接于两个制动执行器38，40，所述执行器通常是双缸执行器，包括行驶制动缸和驻车(或紧急)制动缸。
图3所示为复合阀28，其在单个壳体42内包含：电子驻车电磁阀46，其响应于来自开关44(通常位于车辆的隔板上，驾驶员易于操做的位置)的电信号，从一个位置移动，在该位置所述制动执行器38，40的驻车制动缸与所述主压缩空气供应缸14和/或第二压缩空气供应缸16中的至少一个相连，从而给驻车制动缸施压以及解除驻车制动，从另一位置移动，其中所述制动执行器的驻车制动缸被排空从而泄放所述驻车制动缸中的压力，这样所述驻车制动就得以实施。这样，就用电子驻车电磁阀46和所述开关44取代了现有技术中的PPDC阀。
所述复合阀28也包括歧管48，转换阀50，反复合阀52和双向止回阀54，其功能与现有技术中已知的阀相似。然而，不象现有技术，因为所述驻车电磁阀46(取代PPDC阀)，歧管48，转换阀50，反复合阀52和双向止回阀54均分布于一个独立的外壳42中，就可以省去一些管道(即，相应于图1中的附图标记120，122，128，132)，所述阀占据的空间就变小，质量变轻，所述系统的组装就更简单且便宜等。
此外，对于驾驶员来说系统10的操作与现有技术中的系统100的操作类似，这样他/她就不用学习新东西。更具体的，通过操作制动踏板22，驾驶员将压缩空气导引到制动执行器38，40的行驶制动缸中，这样就实施行驶制动，使行驶中的车辆慢下来至停止。通过操作开关44，驾驶员将压缩空气导引到制动执行器38，40的驻车制动缸中，这样所述驻车制动(其通常偏置于操作位置)被解除，车辆得以移动。
本发明的复合阀28可以被直接加入众多其他制动系统中，已知的或者是将来会被开发的。例如，在美国专利号为6322161的专利文献中就提供了一种包括很多所需特性的制动系统，其全文被作为参考而结合于此。
简单的说，该专利公开了一种安全性能提高了的自动气动驻车制动执行器系统，在一种或多种危险情况存在于所述车辆或装置周围/内部的不同部分(station)时，它自动实施气压制动。优选的执行器系统的操作原则是：所述制动执行系统电连接于不同的部分，当包括所述执行单元的电路中断时，所述执行器系统的电磁阀关闭并释放，以切断气动制动的空气供给从而实施制动。所述部分可能包括车辆点火，一个或多个门，轮椅梯，翻斗车床，反铲臂，或其他装置。通过关闭车辆点火开关，该点火系统最好是所述执行器单元的能量源，或者通过断开所述不同部分的不同电路，所述执行器单元会“解扣”，即所述电磁阀将闭合并泄放空气，从而实施制动。通过将所述制动执行器单元串连安装在所述空气源和所述气压制动之间，所述执行器系统可以安装于气压制动系统。所述制动执行器单元的电磁阀有一个泄放出口，用于当由于其中一个制动执行器电路被断开而使所述电磁阀断电时，释放空气通道的压力。在应用中，当要发生需要格外注意的动作时，如果驾驶员没有手动执行驻车制动，本发明的系统将代他/她执行所述气压制动。
通过用本发明的所述复合阀28来代替美国专利号为6322161的专利文献中公开的分立电磁阀，即可同时获得两者的优点。
因此，本发明提供一种用于重型车辆的气动制动系统，它不需要大量的呈复杂网状分布的管道来连接不同的系统部件，不需要昂贵，沉重和比较难于安装的管道，它的安装相对快捷，它不会有获取所需系统压力的长时间延时，这样驻车制动解除时间就可以令人满意，也不需要那些昂贵的、占用大量空间的并且极大的增加了车辆重量的阀和系统部件。
虽然本发明结合特定的部件布置，特性等进行了详细描述，但是这并不局限其他所有可能的布置和特性，并且本领域的技术人员是可以进行很多其他的改动和变化。

Claims (20)

1.一种含有驻车制动的车辆制动系统，包括：
液压源用于向至少一个包括驻车制动缸的制动执行器提供制动力；
复合阀，其将所述制动执行器与所述液压源流体相连，所述复合阀有一入口，其与所述液压源流体相连，和一个出口，其与所述制动执行器流体相连；所述复合阀在单个壳体中包括：
螺线管，其响应于电信号从一个位置移动，在该位置所述制动执行器的驻车制动缸与所述液压源流体相连从而给驻车制动缸施压以及解除驻车制动，以从另一个位置移动，在该位置所述制动执行器的驻车制动缸被排空从而泄放所述驻车制动缸中的压力，这样所述驻车制动就得以实施；及
至少包括歧管，转换阀，双止回阀及反复合阀中的一个。
2.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中所述复合阀在单个壳体中包括所述螺线管和至少所述歧管，所述转换阀，所述双止回阀及所述反复合阀中的两个。
3.如权利要求2所述的车辆制动系统，其中所述复合阀在单个壳体中包括所述螺线管和至少所述歧管，所述转换阀，所述双止回阀和所述反复合阀中的三个。
4.如权利要求3所述的车辆制动系统，其中所述复合阀在单个壳体中包括所述螺线管和全部四个所述歧管，所述转换阀，所述双止回阀和所述反复合阀。
5.如权利要求1所述的车辆制动系统进一步包括：开关，其生成所述螺线管所响应的电信号。
6.如权利要求5所述的车辆制动系统，其中所述开关位于车辆的隔板上。
7.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中所述液压源包括主供应缸和第二供应缸，两者都与所述复合阀流体相连。
8.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中所述制动执行器进一步包括行驶制动缸，并进一步包括由车辆驾驶员操作的制动踏板，从而向所述行驶制动缸提供压力。
9.如权利要求8所述的车辆制动系统，其中所述制动踏板流体连接于所述液压源和所述复合阀之间。
10.如权利要求9所述的车辆制动系统，其中所述液压源包括主供应缸和第二供应缸，两者都与所述制动踏板流体相连。
11.如权利要求10所述的车辆制动系统，其中所述主供应缸和第二供应缸进一步与所述复合阀流体相连。
12.如权利要求1所述的车辆制动系统，其中至少一个制动执行器包括若干制动执行器。
13.一种适用于车辆制动系统的复合阀，所述车辆制动系统包括驻车制动，所述复合阀有一入口，其与所述液压源流体相连，以及一个出口，其与所述制动执行器流体相连，该制动执行器有驻车制动缸，所述复合阀在单个壳体内包括：
螺线管，其响应于电信号从一个位置移动，在该位置所述出口与所述入口流体相连，以及从另一位置移动，在该位置所述出口被泄放；并且
至少包括歧管，转换阀，双止回阀以及反复合阀中的一个。
14.根据权利要求13所述的复合阀，其中所述复合阀在单个壳体内包括螺线管和至少所述歧管，所述转换阀，所述双止回阀和所述反复合阀中的两个。
15.根据权利要求14所述的复合阀，其中所述复合阀在其单壳内包括：螺线管和至少所述歧管，所述转换阀，所述双止回阀和所述反复合阀中的三个。
16.根据权利要求15所述的复合阀，其中所述复合阀在单个壳体内包括螺线管和全部四个所述歧管，所述转换阀，所述双止回阀和所述反复合阀。
17.根据权利要求13所述的复合阀，其中所述螺线管所响应的电信号由开关生成的。
18.根据权利要求17所述的复合阀，其中所述开关位于车辆的隔板上。
19.一种包括驻车制动的车辆制动系统，所述制动系统包括：
主供应缸和第二供应缸，其用于向至少一个制动执行器提供制动力，所述制动执行器包括驻车制动缸和行驶制动缸；
制动踏板，其与所述主供应缸和第二供应缸流体相连，所述制动踏板由车辆的驾驶员操作，以向所述行驶制动缸提供压力；
复合阀，其流体连接于所述制动踏板和所述制动执行器之间，所述复合阀还直接流体连接于所述主液压供应缸和所述第二液压供应缸；所述复合阀在单个壳体中包括：
螺线管，其响应于来自于车辆隔板上的开关发送的电信号，从一个位置移动，在该位置所述制动执行器的驻车制动缸与所述液压源流体相连，从而给所述驻车制动缸加压以及解除驻车制动，从另一个位置移动，其中所述制动执行器的驻车制动缸被排空，从而释放所述驻车制动缸中的压力，这样就实施了驻车制动；
歧管；
变换阀；
双止回阀；和
反复合阀。
20.如权利要求19所述的车辆制动系统，其中，至少一个制动执行器包括若干制动执行器。
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