一种比例继动阀及气压线控制动系统

技术领域

本发明实施例涉及气压线控制动技术领域，尤其涉及一种比例继动阀及气压线控制动系统。

背景技术

比例继动阀用于缩短操纵气路中的制动反应时间，起加速进气和快放的作用，是气压线控制动系统的重要组成部分。

在汽车制动过程中，通常采用驾驶员制动脚踏板产生的电信号对比例继动阀进行直接控制，即采用电控方式控制比例继动阀，当电子制动系统出现故障时，比例继动阀无法响应电信号，比例继动阀失效，导致气压线控制动系统制动失效，造成交通事故发生。

发明内容

本发明提供一种比例继动阀及气压线控制动系统，以实现比例继动阀的冗余设计，使得比例继动阀在电控失效时进行机械控制，延长比例继动阀寿命，降低比例继动阀失效导致的事故的发生概率。

第一方面，本发明实施例提供了一种比例继动阀，包括：

主阀、备压电磁阀、先导电磁阀、进气口、出气口、放气口和脚踏板供气口；

其中，所述主阀包括制动腔，所述主阀用于根据所述制动腔的气压，控制所述进气口和所述出气口之间的气路连通或断开，以及控制所述出气口与所述放气口连通或断开；

所述备压电磁阀用于在电控有效阶段，控制所述脚踏板供气口与所述制动腔之间的气路断开，并在电控失效阶段，控制所述脚踏板供气口与所述制动腔之间的气路连通；

所述先导电磁阀用于在电控有效阶段，控制所述进气口与所述制动腔之间的气路连通或断开，并在电控失效阶段，控制所述进气口与所述制动腔之间的气路断开；

其中，所述进气口与外部气源连接，所述出气口与执行机构连接，所述放气口与外部大气连接，所述脚踏板供气口与脚踏板气源连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种气压线控制动系统，包括上述第一方面所述的比例继动阀。

本发明实施例提供的比例继动阀包括主阀、备压电磁阀、先导电磁阀、进气口、出气口、放气口和脚踏板供气口，其中，主阀包括制动腔，主阀用于根据制动腔的气压，控制进气口和出气口之间的气路连通或断开，以及控制出气口与放气口连通或断开，备压电磁阀用于在电控有效阶段，控制脚踏板供气口与制动腔之间的气路断开，并在电控失效阶段，控制脚踏板供气口与制动腔之间的气路连通，先导电磁阀用于在电控有效阶段，控制进气口与制动腔之间的气路连通或断开，并在电控失效阶段，控制进气口与制动腔之间的气路断开，其中，进气口与外部气源连接，出气口与执行机构连接，放气口与外部大气连接，脚踏板供气口与脚踏板气源连接。实现了比例继动阀的冗余设计，在电控有效阶段，备用的机械制动气路断开，执行电控制动方式，在电控失效阶段，备用的机械制动气路连通，执行机械制动方式，使得继动器在电控失效后，能够采用机械制动方式继续工作，延长了比例继动阀寿命，降低了比例继动阀失效导致的交通事故的发生概率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例提供的一种比例继动阀的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种比例继动阀增压过程中比例继动阀的状态示意图；

图3是本发明实施例提供的一种比例继动阀排气过程中比例继动阀的状态示意图；

图4是本发明实施例提供的一种气压线控制动系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种比例继动阀及气压线控制动系统的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本发明实施例提供了一种比例继动阀，包括：

主阀、备压电磁阀、先导电磁阀、进气口、出气口、放气口和脚踏板供气口；

其中，所述主阀包括制动腔，所述主阀用于根据所述制动腔的气压，控制所述进气口和所述出气口之间的气路连通或断开，以及控制所述出气口与所述放气口连通或断开；

所述备压电磁阀用于在电控有效阶段，控制所述脚踏板供气口与所述制动腔之间的气路断开，并在电控失效阶段，控制所述脚踏板供气口与所述制动腔之间的气路连通；

所述先导电磁阀用于在电控有效阶段，控制所述进气口与所述制动腔之间的气路连通或断开，并在电控失效阶段，控制所述进气口与所述制动腔之间的气路断开；

其中，所述进气口与外部气源连接，所述出气口与执行机构连接，所述放气口与外部大气连接，所述脚踏板供气口与脚踏板气源连接。

本发明实施例提供的比例继动阀包括主阀、备压电磁阀、先导电磁阀、进气口、出气口、放气口和脚踏板供气口，其中，主阀包括制动腔，主阀用于根据制动腔的气压，控制进气口和出气口之间的气路连通或断开，以及控制出气口与放气口连通或断开，备压电磁阀用于在电控有效阶段，控制脚踏板供气口与制动腔之间的气路断开，并在电控失效阶段，控制脚踏板供气口与制动腔之间的气路连通，先导电磁阀用于在电控有效阶段，控制进气口与制动腔之间的气路连通或断开，并在电控失效阶段，控制进气口与制动腔之间的气路断开，其中，进气口与外部气源连接，出气口与执行机构连接，放气口与外部大气连接，脚踏板供气口与脚踏板气源连接。实现了比例继动阀的冗余设计，在电控有效阶段，备用的机械制动气路断开，执行电控制动方式，在电控失效阶段，备用的机械制动气路连通，执行机械制动方式，使得继动器在电控失效后，能够采用机械制动方式继续工作，延长了比例继动阀寿命，降低了比例继动阀失效导致的交通事故的发生概率。

以上是本申请的核心思想，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他实施方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置器件结构的示意图并非按照一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度以及高度的三维空间尺寸。

图1是本发明实施例提供的一种比例继动阀的结构示意图。如图1所示，比例继动阀包括主阀100、备压电磁阀200、先导电磁阀300、进气口11、出气口21、放气口8和脚踏板供气口41。

其中，主阀100包括制动腔101，主阀100用于根据制动腔101的气压，控制进气口11和出气口21之间的气路连通或断开，以及控制出气口21与放气口8连通或断开。备压电磁阀200用于在电控有效阶段，控制脚踏板供气口41与制动腔101之间的气路断开，并在电控失效阶段，控制脚踏板供气口41与制动腔101之间的气路连通。先导电磁阀300用于在电控有效阶段，控制进气口11与制动腔101之间的气路连通或断开，并在电控失效阶段，控制进气口11与制动腔101之间的气路断开。其中，进气口11与外部气源连接，出气口21与执行机构连接，放气口8与外部大气连接，脚踏板供气口41与脚踏板气源连接。

具体的，驾驶员制动脚踏板产生的电信号控制比例继动阀执行制动操作的阶段为电控阶段，制动成功阶段为电控有效阶段，制动失败阶段为电控失效阶段。

本实施例提供的比例继动阀的工作原理如下：汽车制动过程中，驾驶员制动脚踏板，电控有效阶段，备压电磁阀200通电，断开脚踏板供气口41与制动腔101之间的气路。进气时，先导电磁阀300接收驾驶员制动脚踏板产生的电信号，在该电信号的控制下连通进气口11与制动腔101之间的气路，外部气源为制动腔101提供气体，增大制动腔101的气压，同时制动腔101增大的气压作用于其排气口，控制制动腔101中的气体从排气口排出，直至达到一个稳定的状态，制动腔101的气压不再增加，排气口重新关闭，进入保压状态。放气时，制动响应结束，先导电磁阀300断电，断开进气口11与制动腔101之间的气路，制动腔101中的气体从其排气口排出至外界大气，减小制动腔101的气压，直至制动腔101气压等于大气气压，此为电控制动方式。

电控失效阶段，备压电磁阀200和先导电磁阀300均断电，备压电磁阀200连通脚踏板供气口41与制动腔101之间的气路，先导电磁阀300断开进气口11与制动腔101之间的气路。驾驶员制动脚踏板，进气时，脚踏板气源通过脚踏板供气口41向制动腔101供气，增大制动腔101的气压。放气时，制动响应结束，制动腔101中的气体经过脚踏板供气口41输出，并从脚踏板上的出气孔排出，直至制动腔101气压等于大气气压，此为机械制动方式。

需要说明的是，本实施例对主阀100、备压电磁阀200和先导电磁阀300的具体结构以及比例继动阀内部气路的具体连接方式不做限定，凡是能够实现本实施例限定的比例继动阀功能的方案均在本实施例的保护范围内。

本实施例提供的比例继动阀包括主阀、备压电磁阀、先导电磁阀、进气口、出气口、放气口和脚踏板供气口，其中，主阀包括制动腔，主阀用于根据制动腔的气压，控制进气口和出气口之间的气路连通或断开，以及控制出气口与放气口连通或断开，备压电磁阀用于在电控有效阶段，控制脚踏板供气口与制动腔之间的气路断开，并在电控失效阶段，控制脚踏板供气口与制动腔之间的气路连通，先导电磁阀用于在电控有效阶段，控制进气口与制动腔之间的气路连通或断开，并在电控失效阶段，控制进气口与制动腔之间的气路断开，其中，进气口与外部气源连接，出气口与执行机构连接，放气口与外部大气连接，脚踏板供气口与脚踏板气源连接。实现了比例继动阀的冗余设计，在电控有效阶段，备用的机械制动气路断开，执行电控制动方式，在电控失效阶段，备用的机械制动气路连通，执行机械制动方式，使得继动器在电控失效后，能够采用机械制动方式继续工作，延长了比例继动阀寿命，降低了比例继动阀失效导致的交通事故的发生概率。

可选的，制动腔包括排气口，排气口通过内部管路与放气口连通，备压电磁阀和先导电磁阀位于内部管路上，用于控制内部管路导通或断开。

如此，放气口复用为制动腔的排气口，使得比例继动阀对外排气的出口仅设置一个即可，一方面减少了比例继动阀的外部端口数，简化了比例继动阀的外观结构，另一方面，用于设置在出气口的功能部件，例如消音器等，其数量对应减少，有利于减少比例继动阀的部件数量，降低安装复杂度。

此外，采用备压电磁阀和先导电磁阀控制内部管路导通或断开，无需增加新的控制电磁阀，在保证放气过程的正常进行的同时，有利于减少比例继动阀中部件的数量，减小比例继动阀的体积。

示例性的，如图1所示，主阀100还包括继动活塞5、进气活塞6、进气腔110和继动腔120，进气腔110和进气口11连通，继动腔120与出气口21连通，且在进气口11和出气口21之间的气路断开时，继动腔120与放气口8连通。

其中，继动活塞5隔离制动腔101和继动腔120，继动活塞5在制动腔101的气压的控制下，沿第一方向X做往返运动，以连通或断开出气口21和放气口8之间的气路，进气活塞6隔离进气腔110和继动腔120，进气活塞6在继动活塞5的推动力以及自身内部弹簧9的伸缩力的作用下，沿第一方向X做往返运动，以连通或断开进气腔110和继动腔120。

本实施例中主阀100的结构紧凑，占据体积空间小，且结构简单，便于安装。

具体的，主阀100用于控制比例继动阀中进气口11与出气口21之间气路的连通或断开，以及出气口21与放气口8之间的气路的连通或断开，对于将主阀100应用于气压线控制动系统中的情况，气压线控制动系统中的气源与进气口11连接，执行机构的控制腔与出气口21连通。比例继动阀中进气口11与出气口21之间气路连通时，气源为执行机构的控制腔充气，控制腔气压增大，推动执行机构中的摩擦块，通过增大摩擦块作用于制动盘上的作用力，实现汽车的减速。出气口21与放气口8之间的气路连通时，执行机构的控制腔中的气体从放气口8放出，执行机构中的摩擦块作用于制动盘上的作用力减小，对车速的影响减小。

在本实施例的其他实施方式中，主阀100还可以为其他结构，凡是能够实现本实施例中主阀100功能的结构均在本实施例的保护范围内。

值得注意的是，如图1所示，继动活塞5朝向放气口8一侧突起，制动腔101仅包括非突起部分与阀体之间的区域。

可选的，参见图1，继动活塞5包括正对放气口8设置的通孔51，制动腔101包括排气口111，排气口111通过内部管路与通孔51连通，备压电磁阀200和先导电磁阀300设置于内部管路上，用于控制内部管路导通或断开。

如此，便于实现比例继动阀内部部件以及管路的布局，使得布局更合理，在能够实现比例继动阀功能的前提下，部件以及管路的布局更规整，占用空间更小。

继续参见图1，先导电磁阀300可以包括第一线圈310、第一电磁控制端320、阀芯1、第一弹簧2、第二弹簧3、第一腔室301和第二腔室302。

阀芯1为中空的管状结构，阀芯1的第一端延伸至第一腔室301内，第二端延伸至第二腔室302内，第一腔室301和第二腔室302通过阀芯1的中空管路连通。

第一弹簧2位于第一腔室301内，第二弹簧3位于第二腔室302内，第一弹簧2和第二弹簧3均沿第二方向Y伸缩，第二方向Y垂直于第一方向X，沿第二方向Y，第一电磁控制端320和阀芯1依次排列。

第一电磁控制端320的第一端部延伸至第一腔室301内，第一端部与第一弹簧2连接，第一电磁控制端320在电磁力以及第一弹簧2的伸缩力作用下，沿第二方向Y做往返运动，并在第一端部与阀芯1接触时，密封阀芯1。阀芯1的第二端与第二弹簧3连接，用于在第一电磁控制端320的推力以及第二弹簧3的伸缩力作用下，沿第二方向Y做往返运动，以连通或断开气体入口与第二腔室302，气体入口与进气口11连通。

需要说明的是，驾驶员制动脚踏板产生的电信号使得第一线圈310通电，第一电磁控制端320在第一线圈310的电磁力作用下克服第一弹簧2的伸缩力产生位移，朝向阀芯1一侧运动，与阀芯1接触后推动阀芯1克服第二弹簧3的伸缩力，朝向远离第一电磁控制端320的一侧移动，第二腔室302与气体入口连通，外部气源通过进气口11进气。

制动响应结束后，第一线圈310断电，第一电磁控制端320在第一弹簧2的伸缩力的作用下复位，阀芯1在第二弹簧3的伸缩力的作用下复位，第二腔室302与气体入口断开。

本实施例提供的先导电磁阀300结构简单，便于实现电控。

在本实施例中，如图1所示，备压电磁阀200可以包括第二线圈210、第二电磁控制端220、第三弹簧10、第一连接腔230和第二连接腔240，其中，第二电磁控制端220包括感应部221和主功能部222。

第三弹簧10沿第二方向Y伸缩，感应部221和主功能部222沿第二方向Y排列，第一连接腔230和第二连接腔240沿第二方向Y排列，主功能部222包括对应第一连接腔230和第二连接腔240设置的第一突起201和第二突起202，第一突起201位于第一连接腔230内，第二突起202位于第二连接腔240内。

第一连接腔230包括第一连接端和第二连接端，第二连接腔240包括第三连接端、第四连接端和第五连接端，感应部221与第三弹簧10连接，备压电磁阀200在电磁力和第三弹簧10的伸缩力的作用下，带动第一突起201在第一连接腔230内做第二方向Y上的往返运动，并带动第二突起202在第二连接腔240内做第二方向Y上的往返运动，以连通或断开第一连接端和第二连接端，并连通或断开第三连接端与第四连接端和第五连接端。

需要说明的是，驾驶员制动脚踏板，第二线圈210通电，第二电磁控制端220在第二线圈210的电磁力作用下克服第三弹簧10的伸缩力产生位移，朝向远离第二线圈210的一侧运动，带动第一突起201和第二突起202朝向远离第二线圈210的一侧运动，第一突起201漏出第一连接腔230中的第一连接端和第二连接端，使得第一连接端和第二连接端连通，实现气体的流通，第二突起202覆盖第二连接腔240中的第三连接端，由于第三连接端与脚踏板供气口41连接，因此，断开了第三连接端与第四连接端和第五连接端，但并未断开第四连接端和第五连接端的连接，气体能够在第四连接端和第五连接端之间流动。

制动响应结束后，第二线圈210仍通电，备压电磁阀200的状态不变。

电控失效后，备压电磁阀200断电，第二电磁控制端220在第二线圈210的磁力作用下，朝向第二线圈210的一侧运动，带动第一突起201和第二突起202朝向第二线圈210的一侧运动，第一突起201阻断第一连接腔230中的第一连接端和第二连接端，使得第一连接端和第二连接端断开，无法进行气体的流通，第二突起202不再覆盖第二连接腔240中的第三连接端，第三连接端与第四连接端和第五连接端连通，气体能够在第三连接端、第四连接端和第五连接端之间流动。

本实施例提供的备压电磁阀200同样具有结构简单，便于实现电控的优势。

可选的，继续参见图1，内部管路包括第一子管路401、第二子管路402、第三子管路403和第四子管路404。

第一子管路401的第一端与排气口111连接，第二端与第四连接端连接，第二子管路402的第一端与第五连接端连接，第二端与第二腔室302连接，第三子管路403的第一端与第一腔室301连接，第二端与第一连接端连接，第四子管路404的第一端与第二连接端连接，第二端与通孔51连接，第三连接端与脚踏板供气口41连接。

如此，内部管路的整体长度短且排布规则，充分利用了阀体内除先导电磁阀300、备压电磁阀200和主阀100之外的空间。

如图1所示，主阀100还包括压力传感器140，压力传感器140设置于继动腔120内，且靠近出气口21设置。

压力传感器140用于检测继动腔120内的气压，并将检测结果发送给汽车的电子控制单元，以便于电子控制单元基于继动腔120气压以及继动腔120的目标气压控制比例继动阀的进气量和出气量，通过反馈调节方式控制继动腔120压力最终达到其目标气压。压力传感器140能够准确且及时的采集继动腔120气压，保证制动过程的有效进行。

可以理解的是，继动腔120和执行机构的控制腔连通，因此继动腔120的气压与执行机构的控制腔的气压相同，气压线控制动系统的制动目标是将执行机构的控制腔的气压调节为脚踏板位移确定的目标气压，该目标气压同时为继动腔120的目标气压。

参见图1，主阀100还包括密封垫4，密封垫4围绕继动活塞5设置，且与继动活塞5连接。

继动活塞5与阀体130之间密封不严会导致制动腔101和继动腔120之间漏气，无法有效隔离制动腔101和继动腔120，本实施例在继动活塞5与阀体130接触处设置密封垫4，以密封继动活塞5和阀体130之间可能存在的缝隙，避免漏气问题出现。

示例性的，为便于密封垫4安装，设置继动活塞5与阀体130接触的边缘夹持密封垫4，提高密封垫4固定的牢固性。

继续参见图1，主阀100还包括消音器7，消音器7设置于放气口8处。

需要说明的是，气压线控制动系统放气时，气流较大，产生的气流声较大，消音器7能够通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动来消减排气噪声，减小噪声污染。

下面以图1所示比例继动阀的完整结构作为典型实施例，更清楚连贯的说明本发明实施例的技术方案。

初始状态下，先导电磁阀300中第一电磁控制端320在第一弹簧2的作用下处在最顶端的位置，阀芯1在第二弹簧3的作用下阻断了进气口11和脚踏板供气口41之间的气路。备压电磁阀200在第三弹簧10的作用下处于最顶端，备压电磁阀200阻断了第一腔室301与放气口8之间的气路，并使脚踏板供气口41与第二腔室302相互连通，继动活塞5与进气活塞6之间无接触，继动腔120通过放气口8、消音器7直接与大气相连。

根据不同的状况该比例继动阀可以分别为电控或机械控制，机械控制在电控失效的情况下视为冗余控制，详细的控制原理如下：

当电控系统正常且驾驶员踩下脚踏板时，备压电磁阀200通电，第二电磁控制端220下移，打开第一腔室301与放气口8之间的气路，并关闭脚踏板供气口41与制动腔101之间的气路。先导电磁阀300在驾驶员制动脚踏板产生的电信号的作用下，其内部的第一电磁控制端320克服第一弹簧2的伸缩力向下移动，推动阀芯1，阀芯1克服第二弹簧3的伸缩力向下移动，将进气口11与制动腔101之间的气路连通，气体进入制动腔101内使继动活塞5向右移动，推动进气活塞6打开，进气腔110的高压气体进入到继动腔120内，并由出气口21进入到执行机构的控制腔内。此时制动腔101持续进气，制动腔101的高压气体作用在先导电磁阀300的第一电磁控制端320上，克服部分电磁力使第一电磁控制端320与阀芯1分离，制动腔101气体从放气口8排出，直到达到一个稳定的状态，制动腔101的压力不再增加，第一电磁控制端320与阀芯1重新接触，比例继动阀进入保压状态。

当制动请求结束时，先导电磁阀300断电，制动腔101内的气体直接通过放气口8排出，在继动腔120内部气体压力和进气活塞6自身内部弹簧9的共同作用下，将继动活塞5左移，执行结构中的控制腔内的高压气体通过出气口21和放气口8排出。

在电控系统失效时，先导电磁阀300和备压电磁阀200均断电。驾驶员制动脚踏板，脚踏板气源通过脚踏板供气口41向制动腔101提供气体，增大制动腔101压力。驾驶员停止制动脚踏板时，制动腔101中的气体由脚踏板供气口41排出，制动腔101减压。

具体的，电控系统失效时，备压电磁阀200的位置如图1所示，脚踏板的机械部分控制脚踏板供气口41的气体流量，从而控制继动活塞5的位置。继动活塞5在气压的作用下将进气活塞6打开，来自进气口11的高压气体流经阀体130内从出气口21流出到执行机构的控制腔。由于脚踏板自带排气装置，当松开脚踏板时，制动腔101的气体从脚踏板供气口41回流到脚踏板，并由脚踏板排气口排出。比例继动阀增压过程如图2所示。

当电控系统正常时，先导电磁阀300由脚踏板的位移传感器来控制。同时，备压电磁阀200下移关闭脚踏板供气口41，来自脚踏板机械部分气体将不能控制继动活塞5。相比于脚踏板的机械控制，电控的制动腔101的控制气体不是由脚踏板排出，而是由放气口8直接排向大气。

当解除制动后，制动腔101的气体完全排向大气，继动活塞5左移使继动活塞5与进气活塞6分离，执行机构中控制腔的高压气体从出气口21经过继动活塞5与进气活塞6之间的空隙直接排向大气，如图3所示。

图4是本发明实施例提供的一种气压线控制动系统的结构示意图。如图4所示，气压线控制动系统30包括本发明任意实施例提供的比例继动阀31。本实施例提供的气压线控制动系统30包括本发明任意实施例提供的比例继动阀31，具有与其所包括的比例继动阀31相同或相应的技术效果，此处不再赘述。

参见图4，气压线控制动系统30还可以包括电子控制单元32、外部气源33和执行机构34，电子控制单元32接收驾驶员制动脚踏板产生的电信号，该电信号包括执行机构34的控制腔341的目标气压，电子控制单元32基于该目标气压控制比例继动阀，以调节控制腔341气压，最终使得控制腔341气压达到目标气压。

需要说明的是，本实施例的核心在于采用了上述比例继动阀31，本实施例对气压线控制动系统中的其他单元或组件，以及其他单元或组件与比例继动阀31的连接关系不做特别限制，采用可实现的任意一种即可，因而该气压线控制动系统结构对于本领域技术人员来说是清楚的。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。