CN203202238U - 控制阀、控制装置和油气悬架系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种控制阀、控制装置和油气悬架系统。控制阀包括：阀座，包括阀腔和设置在阀腔的腔壁上的第一油口；阀芯，活动地设置在阀腔内，阀芯将阀腔分隔为第一腔和第二腔，阀芯位于打开位置的情况下第一油口与第一腔导通，阀芯位于关闭位置的情况下第一油口与第一腔断开；阀芯位置检测单元，相对阀座固定地设置，用于检测阀芯的位置。当阀芯位置检测单元运动到打开位置和/或关闭位置时，能发出相应的信号，以表明阀芯已经正常打开或关闭。因而，可避免悬架油缸分组错误，以及人或设备的重大安全事故，便于对悬架控制系统的故障进行诊断。

Description

控制阀、控制装置和油气悬架系统

技术领域

本实用新型涉及车辆领域，更具体地，涉及一种控制阀、控制装置和油气悬架系统。

背景技术

在大型的全地面起重机的底盘悬架系统中，由于整车质量较重，为提高全地面起重机转场的方便性，在对整车的一些大的部件进行拆卸后，才进行底盘行驶。根据所拆卸的部件不同，底盘行驶工况可分成多种，如拆除吊臂工况、拆除转台工况、拆除支腿工况等等。

由于底盘不同行驶工况下的负载大小不同及质心的变化，底盘的各桥的轴荷也会不同，如果在行驶工况发生变化时，未能对各桥的轴荷进行重新分配，就可能会导致某些桥的轴荷很小，而某些桥的轴荷又超过允许值，从而导致桥的损坏。

为解决上述问题，现有技术中针对底盘不同的行驶工况对悬架进行分组，以保证各桥的轴荷分配均匀，保护底盘传动系统及制动系统，延长底盘的使用寿命。

图1示出了现有技术中的三桥底盘的油气悬架系统的原理图。请参考图1，该全地面起重机的油气悬架系统包括三个桥，即一桥、二桥和三桥。其中，一桥包括第一悬架油缸117和第二悬架油缸118，二桥包括第三悬架油缸119和第四悬架油缸120，三桥包括第五悬架油缸121和第六悬架油缸122。

一桥和二桥、二桥和三桥的相应的悬架油缸的有杆腔之间分别连接有用于分组控制的气控阀110、气控阀111、气控阀112和气控阀113，一桥和二桥、二桥和三桥的相应的悬架油缸的无杆腔之间分别连接有气控阀123。当相应的气控阀打开时，相邻两个桥被分成一组。例如，当气控阀110和气控阀111打开时，一桥和二桥被分成一组，当气控阀112和气控阀113打开时，二桥和三桥分成一组。

下表示出了图1中的三桥底盘的分组原理和四种组合方式，不同组合之间的切换完全由气控阀110、气控阀111、气控阀112和气控阀113进行控制。

其中，“－”表示相应的气控阀断开，“+”表示相应的气控阀导通。

请参考图1，每个悬架油缸还连接有刚性锁定阀组114，刚性锁定阀组114通过气控阀115与蓄能器124连接，这样，来自进油口P的压力油经过控制阀组116后，通过刚性锁定阀组114与每个悬架油缸的无杆腔连接，悬架油缸的有杆腔的回油由回油口T回流。刚性锁定阀组114可用于控制无杆腔与蓄能器124之间的通断控制。当无杆腔与蓄能器124导通时，处于柔性状态，否则处于刚性状态。控制阀组116用于控制相应的悬架油缸的升降。

图2示出了图1中的用于分组控制的气控阀的结构示意图。请图2和图3，现有技术中的该气控阀包括控制阀80、梭阀90和换向阀100。梭阀90将该气控阀的进油口50与出油口60中压力较大的一个通过换向阀100输入控制阀80的第二腔14，换向阀100受来自控制口70的气压的控制，以允许来自梭阀90的压力油进入控制阀80的第二腔14。这样，通过控制口70的气压，就可以控制控制阀80的阀芯的开启与关闭。当外部的控制器完成对气控阀的能断状态的控制之后，便认为已经完成了悬架油缸的分组控制。

然而，现有技术中的气控阀的控制阀80不具有行程检测装置，因此，控制器无法判断其是否正确地开启与关闭。例如，当气路系统发生故障时，换向阀100的控制口无法通气，或者换向阀100的阀芯出现卡滞现象时，换向阀100无法按照控制器的指令进行动作。因此，会导致悬架油缸分组错误，且无任何故障提示信息，最终可能会导致人或设备的重大安全事故，给悬架控制系统的故障诊断带来很大困难。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种结构简单、成本低、具有阀芯行程检测功能的控制阀、控制装置和油气悬架系统。

为解决上述技术问题，根据本实用新型的第一个方面，提供了一种控制阀，包括：阀座，包括阀腔和设置在阀腔的腔壁上的第一油口；阀芯，活动地设置在阀腔内，阀芯将阀腔分隔为第一腔和第二腔，阀芯位于打开位置的情况下第一油口与第一腔导通，阀芯位于关闭位置的情况下第一油口与第一腔断开；阀芯位置检测单元，相对阀座固定地设置，用于检测阀芯的位置。

进一步地，阀芯位置检测单元包括：阀芯打开检测单元，用于在阀芯到达打开位置时发出第一信号；阀芯关闭检测单元，用于在阀芯到达关闭位置时发出第二信号。

进一步地，阀芯位置检测单元还包括：阀芯辅助检测单元，用于在阀芯到达阀芯辅助检测单元时发出第三信号。

进一步地，控制阀还包括：信号处理单元，与阀芯打开检测单元、阀芯关闭检测单元和阀芯辅助检测单元电连接，用于在同时收到第一信号、第二信号和第三信号时发出阀芯关闭信号、和/或在仅收到第三信号时发出阀芯打开信号、和/或在未收到第一信号、第二信号和第三信号中的任何一个时发出出错报警信号。

进一步地，控制阀还包括推杆，推杆与阀芯连接，且推杆的一端突出于阀腔。

进一步地，阀腔与第一油口连接处形成两个相交位置，其中，远离第二腔的那个相交位置处形成阀口，阀芯包括与阀口配合的密封端。

进一步地，阀芯打开检测单元、阀芯关闭检测单元和阀芯辅助检测单元为接近开关、或行程开关、或阀用位移传感器。

进一步地，阀芯打开检测单元、阀芯关闭检测单元和阀芯辅助检测单元为电感式传感器或电涡流传感器。

根据本实用新型的第二个方面，提供了一种控制装置，包括进油口、出油口、控制口、控制阀、梭阀和换向阀，该控制阀是上述的控制阀；进油口与梭阀的第一进油口及控制阀的第一油口连接；出油口分别与控制阀的第一腔及梭阀的第二进油口连接；控制口与换向阀的控制端连接；换向阀控制控制阀的第二腔与梭阀的输出口之间的导通或断开。

根据本实用新型的第三个方面，提供了一种油气悬架系统，包括控制装置，该控制装置是上述的控制装置。

当阀芯位置检测单元运动到打开位置和/或关闭位置时，能发出相应的信号，以表明阀芯已经正常打开或关闭。这样，外部的控制装置就可以实时而准确地获得控制阀的打开及关闭状态，以防止与第二腔连接的控制元件发生故障时，外部的控制器虽然发出了控制信号，但却无法真正使控制阀切换到该控制信号所指示的状态的问题。因而，可避免悬架油缸分组错误，以及人或设备的重大安全事故，便于对悬架控制系统的故障进行诊断。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术中的三桥底盘的油气悬架系统的原理图；

图2示意性示出了图1中的用于分组控制的气控阀的结构示意图；

图3示意性示出了现有技术中的悬架分组控制流程图；

图4示意性示出了本实用新型中的控制装置的原理图；

图5示意性示出了图4的A部放大图；

图6示意性示出了本实用新型中的控制阀处于关闭状态时的局部结构示意图；

图7示意性示出了本实用新型中的控制阀处于打开状态时的局部结构示意图；

图8示意性示出了本实用新型中的另一实施例中的控制阀的局部结构示意图；以及

图9示意性示出了本实用新型中的控制流程图。

图中附图标记：10、阀座；11、阀腔；12、第一腔；13、第一油口；14、第二腔；15、弹性元件；20、阀芯；30、阀芯位置检测单元；31、阀芯打开检测单元；32、阀芯关闭检测单元；33、阀芯辅助检测单元；40、推杆；50、进油口；60、出油口；70、控制口；80、控制阀；90、梭阀；100、换向阀；110、气控阀；111、气控阀；112、气控阀；113、气控阀；114、刚性锁定阀组；115、气控阀；116、控制阀组；117、第一悬架油缸；118、第二悬架油缸；119、第三悬架油缸；120、第四悬架油缸；121、第五悬架油缸；122、第六悬架油缸；123、气控阀；124、蓄能器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本实用新型的第一方面，提供了一种控制阀，特别是一种在油气悬架系统中用于分组控制的控制阀。请参考图4至图8，该控制阀包括：阀座10，包括阀腔11和设置在阀腔11的腔壁上的第一油口13；阀芯20，活动地设置在阀腔11内，阀芯20将阀腔分隔为第一腔12和第二腔14，阀芯20位于打开位置的情况下第一油口13与第一腔12导通，阀芯20位于关闭位置的情况下第一油口13与第一腔12断开；阀芯位置检测单元30，相对阀座10固定地设置，用于检测阀芯20的位置。

请参考图6至图8，第一腔12内的压力油向阀芯20提供一个向上的第一作用力，第二腔14内的压力油及弹性元件15向阀芯20提供向下的第二作用力。阀芯20在第一作用力和第二作用力的合力作用下在阀腔11内运动，以使第一腔12与第一油口13导通或断开。

例如，在图6和图8所示的位置时，第二作用力大于第一作用力，阀芯20向下运动至关闭位置，以将第一腔12与第一油口13断开。在图7所示的位置时，第一作用力大于第二作用力，阀芯20向上运动至打开位置，从而使第一腔12与第一油口13连通。

本实用新型中的控制阀设置了阀芯位置检测单元30，其可用于检测阀芯20的运动位置。这样，当阀芯位置检测单元30运动到打开位置和/或关闭位置时，阀芯位置检测单元30就能发出相应的信号，以表明阀芯20已经正常打开或关闭。

这样，外部的控制装置就可以实时而准确地获得控制阀的打开及关闭状态，以防止与第二腔14连接的控制元件发生故障（例如控制元件的阀芯发生卡滞等）时，外部的控制器虽然向控制元件发出了控制本实用新型中的控制阀动作的控制信号，但却无法真正使控制阀切换到该控制信号所指示的状态的问题。因而，可避免悬架油缸分组错误，以及人或设备的重大安全事故，便于对悬架控制系统的故障进行诊断。

优选地，阀腔11与第一油口13连接处形成两个相交位置，其中，远离第二腔14的那个相交位置处形成阀口，阀芯20包括与阀口配合的密封端。优选地，密封端为锥形或球形。

优选地，请参考图6和图8，阀芯位置检测单元30包括：阀芯打开检测单元31，用于在阀芯20到达打开位置时发出第一信号；阀芯关闭检测单元32，用于在阀芯20到达关闭位置时发出第二信号。

优选地，阀芯位置检测单元30还包括：阀芯辅助检测单元33，用于在阀芯20到达阀芯辅助检测单元33时发出第三信号。优选地，阀芯关闭检测单元32、阀芯打开检测单元31和阀芯辅助检测单元33按远离阀芯20的方向依次设置。利用阀芯辅助检测单元33，可与阀芯打开检测单元31及阀芯关闭检测单元32相配合，以防止阀芯20的运动超出预定的范围。

优选地，在一个实施例中，控制阀还包括：信号处理单元，与阀芯打开检测单元31、阀芯关闭检测单元32和阀芯辅助检测单元33电连接，用于在同时收到第一信号、第二信号和第三信号时发出阀芯关闭信号、和/或在仅收到第三信号时发出阀芯打开信号、和/或在未收到第一信号、第二信号和第三信号中的任何一个时发出出错报警信号。当未收到第一信号、第二信号和第三信号中的任何一个时，表明阀芯20的运动已经超出了阀芯打开检测单元31、阀芯关闭检测单元32及阀芯辅助检测单元33的检测范围，即发生了故障。例如，该信号处理单元可以是单片机、CPLD等，也可以是组合逻辑电路等。

优选地，控制阀还包括推杆40，推杆40与阀芯20连接，且推杆40的一端突出于阀腔11。推杆40可随着阀芯20的运动而上下运动，从而反映出阀芯20的位置。这样，实际上，阀芯位置检测单元30可以通过对推杆40的检测，间接得到阀芯20的实际位置。

优选地，在一个实施例中，阀芯打开检测单元31、阀芯关闭检测单元32和阀芯辅助检测单元33为接近开关、或行程开关、或阀用位移传感器。优选地，在另一个实施例中，如图8所示，阀芯打开检测单元31、阀芯关闭检测单元32和阀芯辅助检测单元33为电感式传感器或电涡流传感器。

作为本实用新型的第二方面，请参考图4，提供了一种控制装置，包括进油口50、出油口60、控制口70、控制阀80、梭阀90和换向阀100，该控制阀80是上述的控制阀80；进油口50与梭阀90的第一进油口及控制阀80的第一油口13连接；出油口60分别与控制阀80的第一腔12及梭阀90的第二进油口连接；控制口70与换向阀100的控制端连接；换向阀100控制控制阀80的第二腔14与梭阀90的输出口之间的导通或断开。

作为本实用新型的第三方面，提供了一种油气悬架系统，特别地，其可应用于全地面起重机中，包括控制装置，该控制装置是上述的控制装置。特别地，油气悬架系统可以是三桥或三桥以上的系统。

图9示出了油气悬架系统的控制流程。如图9所示，首先判断底盘的行驶状态，然后根据行驶状态对油气悬架系统进行分组状态选择。然后，对控制阀的通断状态进行控制，并根据阀芯位置检测单元的检测结果判断控制阀是否已经根据控制指令打开或关闭。如果未达到预定的打开或关闭的状态，则显示故障信息并处理故障。如果已经正确的打开或关闭，则完成悬架分组。

本实用新型可利用控制阀的阀芯位置检测单元对其阀芯的行程进行检测，从而判断控制阀的开启状态，以确认全地面起重机的底盘悬架系统的分组状态，防止其在错误的分组状态下进行行驶造成轴荷的超载损坏车桥及传动系统等底盘零部件，或者用于控制阀本身的故障诊断，提高底盘悬架系统的故障诊断效率、全地面起重机的智能化程度及安全性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制阀，其特征在于，包括：

阀座（10），包括阀腔（11）和设置在所述阀腔（11）的腔壁上的第一油口（13）；

阀芯（20），活动地设置在所述阀腔（11）内，所述阀芯（20）将所述阀腔（11）分隔为第一腔（12）和第二腔（14），所述阀芯（20）位于打开位置的情况下所述第一油口（13）与所述第一腔（12）导通，所述阀芯（20）位于关闭位置的情况下所述第一油口（13）与所述第一腔（12）断开；

阀芯位置检测单元（30），相对所述阀座（10）固定地设置，用于检测所述阀芯（20）的位置。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述阀芯位置检测单元（30）包括：

阀芯打开检测单元（31），用于在所述阀芯（20）到达所述打开位置时发出第一信号；

阀芯关闭检测单元（32），用于在所述阀芯（20）到达所述关闭位置时发出第二信号。

3.根据权利要求2所述的控制阀，其特征在于，所述阀芯位置检测单元（30）还包括：

阀芯辅助检测单元（33），用于在所述阀芯（20）到达所述阀芯辅助检测单元（33）时发出第三信号。

4.根据权利要求3所述的控制阀，其特征在于，所述控制阀还包括：

信号处理单元，与所述阀芯打开检测单元（31）、所述阀芯关闭检测单元（32）和所述阀芯辅助检测单元（33）电连接，用于在同时收到所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号时发出阀芯关闭信号、和/或在仅收到所述第三信号时发出阀芯打开信号、和/或在未收到所述第一信号、所述第二信号和所述第三信号中的任何一个时发出出错报警信号。

5.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述控制阀还包括推杆（40），所述推杆（40）与所述阀芯（20）连接，且所述推杆（40）的一端突出于所述阀腔（11）。

6.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述阀腔（11）与所述第一油口（13）连接处形成两个相交位置，其中，远离所述第二腔（14）的那个相交位置处形成阀口，所述阀芯（20）包括与所述阀口配合的密封端。

7.根据权利要求3所述的控制阀，其特征在于，所述阀芯打开检测单元（31）、所述阀芯关闭检测单元（32）和所述阀芯辅助检测单元（33）为接近开关、或行程开关、或阀用位移传感器。

8.根据权利要求3所述的控制阀，其特征在于，所述阀芯打开检测单元（31）、所述阀芯关闭检测单元（32）和所述阀芯辅助检测单元（33）为电感式传感器或电涡流传感器。

9.一种控制装置，包括进油口（50）、出油口（60）、控制口（70）、控制阀（80）、梭阀（90）和换向阀（100），其特征在于，所述控制阀（80）是权利要求1至8中任一项所述的控制阀（80）；

所述进油口（50）与所述梭阀（90）的第一进油口及所述控制阀（80）的第一油口（13）连接；

所述出油口（60）分别与所述控制阀（80）的第一腔（12）及所述梭阀（90）的第二进油口连接；

所述控制口（70）与所述换向阀（100）的控制端连接；所述换向阀（100）控制所述控制阀（80）的第二腔（14）与所述梭阀（90）的输出口之间的导通或断开。

10.一种油气悬架系统，包括控制装置，其特征在于，所述控制装置是权利要求9中所述的控制装置。

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