CN1935569A - 气压制动车辆的模块化电子制动阀 - Google Patents

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Abstract

一种车辆制动系统，包括适于为至少一个制动促动器提供制动力的液压源，以及将制动促动器与液压源流体耦合的模块化阀单元。该模块化阀单元包括多个阀模块。多个阀模块中的每一个包括安放阀工作元件的壳体，至少壳体的一个孔为入口或出口，该至少一个孔与多个阀模块中的另一个的一个孔直接流体连接，并与之配合，所以就不需要管道或管系统。多个阀模块中的每一个均是独立的，并且形成一个可以独立于多个阀模块中的任何其它一个工作的独立单元。

Description

气压制动车辆的模块化电子制动阀
技术领域
本发明涉及诸如用于重型车辆的气压制动系统，更具体地涉及用在该系统中的控制阀。
背景技术
现在的重型车辆制动系统大多是利用压缩空气进行制动。在这种系统中，控制信号通常是从车辆驾驶员传递到制动系统的控制阀，从而进行制动。这种类型的制动器通常分为两类：行车制动器和驻车制动器。行车制动器主要是在车辆行驶时使车速降低直到停止。驻车制动器主要是防止车辆移动离开驻车位置，当行车制动器发生故障时也可以用来在这种紧急情况下使行驶车辆变慢，以提供一种冗余制动回路。
对于行车制动器，操作者通常是踩下制动踏板，接下来该踏板致动一个控制阀，允许空气压力传递到制动器，进行制动。驻车制动器通常是由操作者致动一个推/拉手柄而啮合的，该手柄位于车辆驾驶室中、车辆的仪表板上。驻车制动器通常是处于常啮合状态的弹簧制动器，也就是说要使其释放则必须在驻车制动器上施加气压。因而，当没有气压时，则驻车制动器处于使用状态。因此，如果车辆损失气压(即，软管破裂、元件故障等)，则会失去行车制动气压以及没有气压可以用于行车制动器，并且驻车制动器会自动啮合，以使行驶车辆慢下来。同样地，当车辆停止和/或未使用时，操作者将使用驻车制动器，以防止车辆移动离开停车位置。
如上所述，现在的重型车辆通常都有一个位于车辆驾驶室中的推/拉按钮，用其来使用或松开驻车制动。根据是否需要对连接在车辆上的挂车的驻车制动器进行附加控制，车辆可具有多个推/拉按钮。该推/拉按钮通常与一个推/拉双止回(PPDC)阀连接，该双止回阀控制气体流到驻车制动器。通常当操作者推压该阀时，其提供气压到驻车制动器，从而松开制动器，允许车辆移动。为了使用该制动器，操作者拉动该推/拉按钮，从而将气压从驻车制动器中移出，使其啮合。通常，当按下按钮时，气压将作用于按钮并且将其保持在按下的位置。这种推/拉按钮也具有一个特点，即使空气系统发生故障或者气压低不足以致动推/拉按钮时，也允许手工超驰，操作者可以手动控制按钮使驻车制动器松开，使车辆移动短距离。在最近的系统中，用远离仪表板布置的电磁阀代替仪表板中的PPDC阀，该电磁阀接收来自按钮、开关或其它位于驾驶员可到达范围内(如，在车辆的仪表板上)的装置的控制信号。
虽然已知多种与上述类似的方式进行操作的不同系统，但现在已知的所有系统都会带来多种不足。其中一个不足是系统的复杂性。虽然上面并未充分描述，但是重型车辆制动系通常不止包括一个PPDC阀，而且还包括多个附加部件和阀，如歧管、换向阀、反组合阀(anticompounding valve)、中继阀及有可能出现的其它元件(如用于连接电提升轴或转向轴的阀)。这样的系统通常需要大量管件形成的复杂网络以连接各种系统部件。大量的管件不但比较贵、重并且较难安装(也就是需要大量的时间进行安装)，而且部件之间的可能过长的管件会导致获得所需系统压力的延迟，例如，松开驻车制动器的时间会增加。
在部分现有技术的系统中已经注意到这些不足，如在US4,128,276和US6,135,574中公开的系统，其公开了一种具有所谓的“模块化”结构的组合式制动控制/阀单元。在这些现有技术中的“模块化”表示在不更换整个单元的情况下可以增加、拆卸、更换制动控制/阀单元的各种部件。因此，例如，如果需要特殊功能，则实现该功能的模块可以加到该单元上。类似的，如要不需要某一功能，则可以拆卸实现该功能的模块。并且，如果一个模块损坏或者不能工作，则可在不更换整个单元的情况下更换该模块。
虽然在基于由管件网连接的多个空间上分离的阀的上述系统中这样的布置能够带来一些优点，但是它们自身仍具有一些不足。这些布置的一个主要的不足就是虽然模块可以分别加到核心制动控制/阀单元，或从其上拆卸或更换，但是每个模块都依赖于核心单元进行操作(即，这些模块均不是独立模块，不能独立于另一个模块工作)。所以，例如，假设现有技术的核心制动控制/阀单元可以设计得能够操作十个模块。核心单元必须具有一定大小以使得其可以容纳所有的十个模块。但是，也可以假设基于特殊的用途，只需要两个模块。在这种情况下，核心单元的大部分(即，十分之八)都是空的，其会占用空间并且增加不必要的重量。该核心单元也可能比需要的贵很多。现在假设对于一个特殊用途只需要一个模块。由于每个模块都依赖于核心单元工作，所以所需的单个模块不能独立工作，必须安装在核心单元中，则从空间、重量和成本来看效率都是很低的。
因此，需要一种重型车辆的气压制动系统，其不需要大量管件形成的连接各种系统部件的复杂网络，不需要昂贵的、重的和相对难于安装的管件，而是可以相对较快地进行安装，在获得所需的系统压力时也不会有很长的延迟以满足松开驻车制动器的时间，其包括模块化的、独立部件，以使具有不同功能的系统部件可以直接连接在一起形成整体阀单元，其可以根据所在系统的应用升级及定制。
发明内容
因此，本发明的一个目的就是提供一种重型车辆的气压制动系统，其不需要大量管件形成的连接各种系统部件的复杂网络。
本发明的另一个目的是提供一种具有上述特点的重型车辆的气压制动系统，其不需要昂贵的、笨重的和相对难于安装的管件，并且可以相对较快地进行安装。
本发明还有一个目的是提供一种具有上述特点的重型车辆的气压制动系统，其获得所需的系统压力时也不会有很长的延迟，以满足松开驻车制动器的时间。
本发明还有一个目的是提供一种具有上述特点的重型车辆的气压制动系统，其包括模块化的独立部件，以使具有不同功能的系统部件可以直接连接在一起形成整体的阀单元。
本发明还有一个目的是提供一种具有上述特点的重型车辆的气压制动系统，其可以根据使用所述系统的应用在尺寸上进行升级及定制。
根据本发明的一个实施例提供一种车辆制动系统可以实现这些和其它目的，包括一个适于为至少一个制动促动器提供制动力的液压源，以及将制动促动器与液压源流体耦合的模块化阀单元。模块化阀单元包括多个阀模块。多个阀模块中的每一个均包括安放阀的工作元件的壳体，且至少壳体的一个孔为入口或出口，其中至少一个孔用于与多个阀模块中的另一个的至少一个孔直接流体连接并与之配合，所以就不需要管道或管系统。多个阀模块中的每一个均是独立的，并且形成一个可以独立于多个阀模块中的任何其它一个工作的独立单元。
在一些实施例中，该模块化阀单元包括与液压源流体连接的入口以及与至少一个制动促动器流体耦合的出口中的至少一个。在这实施例中的某些实施例中，该模块化阀单元既包括与液压源流体耦合的入口，也包括与制动促动器流体耦合的出口。在一些实施例中，多个阀模块中的至少一个还包括至少一个在壳体中的附加孔，其可以是入口或出口，该至少一个附加孔用于通过管道或管流体连接到至少一个系统部件上。在一些实施例中，多个阀模块中的每一个还包括一个连接机构，通过其与邻近的阀模块可拆卸地连接在一起。在一些实施例中，多个阀模块中的至少一个还包括一个安装机构，通过其可以将模块化阀单元安装到车辆上。
在一些实施例中，多个阀模块中的至少一个包括电动驻车电磁阀模块、换向阀模块或反组合阀模块(anti-compounding valve module)。在这些实施例的某些实施例中，多个阀模块中的第一个包括电动驻车电磁阀模块，多个阀模块中的第二个包括换向阀模块，多个阀模块中的第三个包括反组合阀模块。在这些实施例的某些实施例中，当电动驻车电磁阀模块、换向阀模块和反组合阀模块一起连接形成模块化阀单元时，电动驻车电磁阀模块的出口直接连接到反组合阀模块的入口，反组合阀模块的出口直接连接到换向阀的入口。在这些实施例的某些实施例中，电动驻车电磁阀模块的入口连接到液压源。在特定实施例中，换向阀模块的出口连接到至少一个制动促动器上。在特定实施例中，电动驻车电磁阀模块还包括从位于车内的开关接收电控制信号的电连接。
根据本发明的另一个实施例，车辆制动系统包括为至少一个制动促动器提供制动力的液压源，以及将制动促动器流体耦合到液压源的模块化阀单元。该模块化阀单元包括与液压源流体耦合的入口、与制动促动器流体耦合的出口和多个阀模块。多个阀模块中的每一个均包括容纳阀模块工作单元的壳体，壳体中的至少一个孔是入口或出口，该至少一个孔与多个阀模块中的另一个的至少一个孔直接流体连接，并与之配合，所以就不需要管道或管系统，和一个连接机构，通过其与邻近的阀模块可拆卸地连接在一起。多个阀模块中至少一个包括电动驻车电磁阀模块、换向阀模块或反组合阀模块，多个阀模块中的每一个都是独立的，并且包括可以独立于多个阀模块中的任何其它一个工作的独立单元。
在一些实施例中，多个阀模块中的至少一个还包括至少一个在壳体中的附加孔，其可以是入口或出口，该至少一个附加孔用于通过管道或管流体连接到至少一个系统部件上。在一些实施例中，多个阀模块中的至少一个还包括安装机构，通过其可以将模块化阀单元安装到车辆上。
在一些实施例中，多个阀模块中的第一个包括电动驻车电磁阀模块，多个阀模块中的第二个包括反组合阀模块，多个阀模块中的第三个包括换向阀模块。在这些实施例的某些实施例中，当电动驻车电磁阀模块、换向阀模块和反组合阀模块连接在一起形成模块化阀单元时，电动驻车电磁阀模块的出口直接连接到反组合阀模块的入口，反组合阀模块的出口直接连接到换向阀的入口。在这些实施例的某些实施例中，电动驻车电磁阀模块的入口连接到液压源。在特定实施例中，换向阀模块的出口连接到至少一个制动促动器上。在特定实施例中，电动驻车电磁阀模块还包括从位于车内的开关接收电控制信号的电连接。
根据本发明的另一个实施例，模块阀单元流体连接在车辆制动系统中的制动促动器和液压源之间且包括多个阀模块。多个阀模块中的每一个均包括容纳阀模块工作单元的壳体，壳体中的至少一个孔适于是入口或出口，该至少一个孔适于与多个阀模块中的另一个的至少一个孔直接液压连接，并与之配合，所以就不需要管道或管系统，以及一个连接机构，通过其与邻近的阀模块可拆卸地连接在一起。多个阀模块中的每一个都是独立的，并且包括一个可以独立于多个阀模块中的任何其它一个工作的独立单元。
从下面结合附图的详细描述中，本发明及其特征和优点将变得更清晰。
附图说明
图1是现有技术中重型车辆的气压制动系统的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的重型车辆的气压制动系统的示意图；
图3是用于图2所示的重型车辆的气压制动系统的模块化阀单元的实施例的更详细的正视等比例(front isometric)视图；和
图4是图3所示的模块化阀单元的实施例的正视等比例分解视图。
具体实施方式
首先参考图1，所示的是现有技术中重型车辆的气压制动系统100。该系统100包括主压缩空气供给罐102和次压缩空气供给罐104，均从压缩空气源(用箭头106表示)接收压缩空气，该压缩空气源通常是压缩机。主和次压缩空气供给罐102、104通过管道108、110连接到制动踏板112上，该制动踏板位于车辆的驾驶室中，通常是在车辆驾驶员的脚容易到达的范围内。
制动踏板112通过管道114、116与歧管118连接，该歧管又通过管道120、122与推/拉双止回(PPDC)阀124连接，该阀通常包括位于车辆驾驶室中的推/拉手柄126，其通常位于驾驶员可以碰到的车辆仪表板上。PPDC阀124通过管道128连接到换向阀130，换向阀又通过管道132连接到中继阀134。中继阀134还通过管道136直接连接到主压缩空气供给罐104上。中继阀134还通过管道142、144连接到两个制动促动器138、140上。
制动促动器138、140通常是双腔制动促动器，包括行车制动腔和驻车(或紧急)制动腔。当车辆行驶时，驾驶员通过踩下制动踏板112，使压缩空气直接到达制动促动器138、140的行车制动腔中，以使行车制动器工作使车辆慢下来直到停止。驾驶员通过致动推/拉双止回(PPDC)阀124的推/拉手柄126，使压缩空气直接到达制动促动器138、140的驻车制动腔中，以松开驻车制动器(通常是偏离工作位置的)并使车辆可以移动。
由于图1所示的这种类型的系统的结构及操作是公知的，所以这里就不再进行更详细的描述。但是，本领域技术人员应当明白，现有技术中的系统100包括四套独立的阀组件(歧管118、PPDC阀124、换向阀130和中继阀134)，其通过多个管道120、122、128、132连接在一起。
现在参考图2，所示的是根据本发明一个实施例的重型车辆的气压制动系统10。该系统10包括主压缩空气供给罐12和次压缩空气供给罐14，均从压缩空气源(用箭头16表示)接收压缩空气，该压缩空气源通常是压缩机。主和次压缩空气供给罐12、14通过管道18、20连接到制动踏板22上，该制动踏板位于车辆的驾驶室中，通常是在车辆驾驶员的脚容易到达的范围内。
制动踏板22通过管道24、26连接到模块化阀单元28的一个或多个入口上，该模块化阀单元还具有通过管道30、32直接连接到主压缩空气供给罐14和次压缩空气供给罐16上的一个或多个入口。模块化阀单元28还包括通过管道34、36连接到两个制动促动器38、40上的一个或多个出口，该促动器通常是包括行车制动腔和驻车(或紧急)制动腔的双腔促动器。应当明白的是，如下面更详细的解释那样，由于系统10对模块化阀单元28的要求，所以图2所示的模块化阀单元28起到推/拉双止回(PPDC)阀、换向阀和反组合阀的作用。但是，如果系统10改变而需要模块化阀单元28具有不同的作用，则可以通过改变连接在一起而形成模块化阀单元28的模块来实现该作用。
现在参考图3和4，图2所示的模块化阀单元28包括电动驻车电磁阀模块46(代替传统的PPDC阀)、反组合阀模块48和换向阀模块50。阀模块的各功能均与相应的非模块化中的对应部件的功能相似，所以这里就不详细描述各阀模块的内部工作了。而只是详细描述模块中新颖的方面。
电动驻车电磁阀模块46响应于接收到的来自开关(未示出，但是通常位于驾驶员能够容易碰到的车辆的仪表板上)的电信号，该开关从一个位置移到另一个位置，其中在该位置制动促动器38、40的驻车制动腔流体连通到主压缩空气供给罐14和/或次压缩空气供给罐16中的至少一个上，以压缩驻车制动腔并且松开驻车制动，而在另一个位置中，制动促动器的驻车制动腔排气，以将驻车制动腔中的压力排出，从而使驻车制动器工作。因此，用电动驻车电磁阀模块46和该开关(未示出)代替图1所示的已知技术中的PPDC阀。电动驻车电磁阀模块46包括一个电连接器52，以将其电连接到位于远处的开关上。
类似的，反组合阀模块48和换向阀模块50与相应的现有技术中的那些相对应的非模块部件的作用相同。
电动驻车电磁阀模块46包括容纳模块46的工作元件的壳体54，反组合阀模块48包括容纳模块48的工作元件的壳体56，换向阀模块50包括容纳模块50的工作元件的壳体58。壳体54、56、58中的每一个均包括不同的气压入口和出口，通过该入口和出口模块46、48、50可以连接到其它模块化和/或非模块化制动系统部件上。通过这种方式，电动驻车电磁阀模块46、反组合阀模块48和换向阀模块50中的每一个都是完全独立的。各模块均可以与其它模块化组件连接，和/或各模块均可以与其它非模块化的制动系统部件连接。
举个例子，电动驻车电磁阀模块46可以包括连接到主和次压缩空气供给罐12、14的入口60、62，和与模块化阀单元28的另一个模块部件连接的出口(图中未示出，但是位于虚线64的附近)，在这里该模块是反组合阀模块48。除了与模块化阀单元28的其它模块化部件连接或者代替这种连接，电动驻车电磁阀模块46还可以包括连接到系统10中的非模块化部件上的附加的入口和/或出口66，如果需要还包括排出空气的排气阀67(exhaustflapper)。
类似的，反组合阀模块48包括与电动驻车电磁阀模块46的出口(未示出，但位于虚线64附近)连接的入口68，以及与模块化阀单元28的另一个模块化部件连接的一个或多个出口(未示出，但位于虚线70、72附近)，在这里该模块是换向阀模块50。
除了连接到模块化阀单元28的另一个模块部件或者代替这种连接，换向阀50还可以包括与反组合阀模块56的出口(未示，但位于虚线70、72附近)连接的入口74、76，和与系统10的非模块化部件连接的附加的入口和/或出口78，如踏板操纵阀22。换向阀模块50可以包括压力传感器，用其(通过入口79)测量提供给制动促动器的压力。
为了便于与其它模块化部件一起使用，各模块46、48、50的壳体54、56、58都包括连接元件80、82，其与邻近的模块化部件的相应连接元件80、82配合，并且可拆卸地连接到其上。至少一个模块46、48、50的壳体54、56、58还可以包括安装元件84，以使模块化阀单元28可以连接到车辆上。
当通过连接元件80、82将模块化元件连接在一起时，打算与其他模块部件协作并且流体连通的各模块化元件的入口和出口的大小、形状及位置使其可以与另一个模块部件直接实现这种协作和连接(即，不需要使用中间连接管道或管)。因此，当模块46、48、50连接在一起形成模块化阀单元28时，电动驻车电磁阀46的出口64直接连接到反组合阀模块48的入口68上，反组合阀模块48的出口70、72直接连接到换向阀模块50的入口74、76上。
在上述方式中，电动驻车电磁阀模块46、反组合阀模块48和换向阀模块50中的每一个作为彼此独立的制动系统部件使用，或者每个都可以直接连接到另外一个或多个模块上，以形成模块化阀单元28。这样，模块化阀单元28可以完全根据其应用来定制及升级。
所以，本发明提供了一种重型车辆的气压制动系统，其不需要大量管件形成的连接各种系统组件的复杂网络，不需要昂贵的、笨重的和相对难于安装的管件，其可以相对较快地进行安装，在获得所需的系统压力时也不会有很长的延迟，以满足松开驻车制动器的时间，其包括模块化的独立部件，以使具有不同功能的系统部件可以直接连接在一起形成整体阀单元，并且其可以根据所在的系统的应用升级及定制。
虽然结合部件的特殊结构、特征和类似方面描述了本发明，但是这些并不代表所有可能的布置或特征，当然对本领域技术人员来讲可以看出许多其它的改进和变化。

Claims (21)

1、一种车辆制动系统包括：
适于为至少一个制动促动器提供制动力的液压源；和
将制动促动器与所述液压源流体耦合的模块化阀单元，所述模块化阀单元包括多个阀模块，多个阀模块中的每一个均包括：
安放阀模块的工作元件的壳体；
至少壳体的一个孔为入口或出口，其中至少一个孔用于与多个阀模块中的另一个的至少一个孔直接流体连接，并与之配合，所以就不需要管道或管系统；和
其中多个阀模块中的每一个均是独立的，并且包括一个可以独立于多个阀模块中的任何其它一个工作的独立单元。
2、如权利要求1所述的系统，其中所述模块化阀单元包括与液压源流体连接的入口及与至少一个制动促动器流体耦合的出口中的至少一个。
3、如权利要求2所述的系统，其中所述模块化阀单元既包括与液压源流体耦合的入口，也包括与制动器流体耦合的出口。
4、如权利要求1所述的系统，其中多个阀模块中的至少一个还包括至少一个在壳体中的附加孔，其可以是入口或出口，该至少一个附加孔用于通过管道或管流体连接到至少一个系统部件上。
5、如权利要求1所述的系统，其中多个阀模块中的每一个还包括一个连接机构，通过其与邻近的阀模块可拆卸地连接在一起。
6、如权利要求1所述的系统，其中多个阀模块中的至少一个还包括一个安装机构，通过其可以将所述模块化阀单元安装到车辆上。
7、如权利要求1所述的系统，其中多个阀模块中的至少一个包括电动驻车电磁阀模块、换向阀模块或反组合阀模块。
8、如权利要求7所述的系统，其中多个阀模块中的第一个包括电动驻车电磁阀模块，多个阀模块中的第二个包括换向阀模块，多个阀模块中的第三个包括反组合阀模块。
9、如权利要求8所述的系统，其中当电动驻车电磁阀模块、换向阀模块和反组合阀模块一起连接形成所述模块化阀单元时，电动驻车电磁阀模块的出口直接连接到反组合阀模块的入口，反组合阀模块的出口直接连接到换向阀的入口。
10、如权利要求9所述的系统，其中电动驻车电磁阀模块的入口连接到液压源。
11、如权利要求9所述的系统，其中换向阀模块的出口连接到至少一个制动促动器上。
12、如权利要求9所述的系统，其中电动驻车电磁阀模块还包括从位于车内的开关接收电控制信号的电连接。
13、一种车辆制动系统包括：
为至少一个制动促动器提供制动力的液压源；和
将制动促动器流体耦合到所述液压源的模块化阀单元，所述模块化阀单元包括与液压源流体耦合的入口、与制动促动器流体耦合的出口、和多个阀模块，多个阀模块中的每一个包括：
容纳阀模块的工作单元的壳体；
壳体中的至少一个孔适于是入口或出口，该至少一个孔与多个阀模块中的另一个的至少一个孔直接流体连接，并与之配合，所以就不需要管道或管系统；
连接机构，通过其与邻近的阀模块可拆卸地连接在一起；
其中多个阀模块中的至少一个包括电动驻车电磁阀模块、换向阀模块或反组合阀模块；以及
其中多个阀模块中的每一个都是独立的，并且包括可以独立于多个阀模块中的任何其它一个工作的独立单元。
14、如权利要求13所述的系统，其中所述多个阀模块中的至少一个还包括至少一个在所述壳体中的附加孔，其可以是入口或出口，该至少一个附加孔适于通过管道或管流体连接到至少一个系统部件上。
15、如权利要求14所述的系统，其中所述多个阀模块中的至少一个还包括安装机构，通过其可以将模块化阀单元安装到车辆上。
16、如权利要求14所述的系统，其中多个阀模块中的第一个包括电动驻车电磁阀模块，多个阀模块中的第二个包括反组合阀模块，多个阀模块中的第三个包括换向阀模块。
17、如权利要求16所述的系统，其中当电动驻车电磁阀模块、反组合阀模块和换向阀模块连接在一起形成所述模块化阀单元时，电动驻车电磁阀模块的出口直接连接到反组合阀模块的入口，反组合阀模块的出口直接连接到换向阀的入口。
18、如权利要求17所述的系统，其中电动驻车电磁阀模块的入口连接到液压源。
19、如权利要求17所述的系统，其中换向阀模块的出口连接到至少一个制动促动器上。
20、如权利要求17所述的系统，其中电动驻车电磁阀模块还包括从位于车内的开关接收电控制信号的电连接。
21、一种适于流体连接在车辆制动系统中的制动促动器和液压源之间且包括多个阀模块的模块化阀单元，所述模块化阀单元包括多个阀模块，多个阀模块中的每一个包括：
容纳阀模块的工作单元的壳体；
壳体中的至少一个孔适于是入口或出口，该至少一个孔与多个阀模块中的另一个的一个孔直接液压连接，并与之配合，所以就不需要管道或管系统；
连接机构，通过其与邻近的阀模块可拆卸地连接在一起；和
其中多个阀模块中的每一个都是独立的，并且包括一个可以独立于多个阀模块中的任何其它一个工作的独立单元。
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