阀装置

技术领域

本发明涉及一种阀装置，特别是涉及一种用于防复合情况下的驻车制动双稳态的关闭反馈节流阀。

背景技术

电子驻车制动阀是双稳态阀。但是，在防复合(anti-compounding)的情况下，驻车制动阀不作用为双稳态阀，而是作用为简单的继动阀。这意味着，双稳态行为在此功能期间转换为继动行为。防复合是指禁止行车制动和弹簧制动同时向制动器的推杆提供两种力以避免合力过冲的方法。

对于电子控制的制动器，这个问题可以通过软件解决方案来避免。然而，也需要纯机械/气动解决方案、特别是在没有电控制动的情况下。因此，驻车制动的制动模块应能够进行纯气动防复合。

图4A和4B示出了解决该问题的两种常规阀装置。

图4A的常规阀装置包括具有两个输入端口1、41的继动阀400，这两个输入端口1、41经由选高阀425连接。行车制动器连接到一个端口41，而另一个端口1连接到控制压力线路。在停车状态下，出口端口2上没有压力以通过连接到其的弹簧制动器将车辆保持在停车位置。另一个端口42连接到为主活塞420提供控制端口的辅助行车线路。在这种布置形式中，来自脚制动阀(未显示)的压力将触发出口端口2上的压力、即使车辆处于停车位置。然而，选高阀425仅选择控制压力线路1和行车制动线路41处存在的最大压力作为继动阀400的控制输入。因此，即使在停车状态下脚制动压力(连接到线路41)也在端口2产生压力。这个压力被导引到弹簧制动腔室，它释放了强大的弹簧，因此不再在推杆上产生力。这样，在制动腔室中，通过在行车制动腔室被激活时增加弹簧制动缸中的压力来避免推杆上的力过冲。当驾驶员踩下脚制动踏板时，这会释放驻车制动器。因此，实现了所需的防复合。

图4B示出了具有继动阀400的另一种常规阀布置，继动阀400基于控制各种阀的控制单元450中的软件解决方案来实施防复合。继动阀400沿着从压力供应11经由止回阀413到驻车制动端口21(具有用于例如两个不同的弹簧制动器的两个端口)的线路布置。继动阀400还提供到排气端口430的连接，以在驻车制动端口21和拖车控制模块端口22处实现所需的压力调节。

该装置还包括第一电磁阀410和第二电磁阀420，其中第一电磁阀410配置为接通或关闭拖车控制模块端口22和压力供应11之间的连接。第二电磁阀420配置为接通或关闭到继动阀400的出口(与压力供应11相反)的连接470。该装置还包括第一阀单元441和第二阀单元442，其中第一阀单元441配置为接通或关闭压力供应11和继动阀400的控制端口451之间的连接。第二电磁阀442配置为接通或关闭继动阀400的控制端口451和排气端口430之间的连接。阀单元441、442配置为通过将控制端口451连接到压力供应11或排气端口430来调节控制端口451处的压力，从而增加/减小控制端口451处的压力。最后，紧急释放线路12连接到控制端口451。释放线路12是用于没有电的情况下的手动备用线路。没有电，弹簧制动器无法释放，车辆无法进入行驶状态(例如，如果发生故障时用于牵引目的)。在线路12的帮助下，例如来自外部空气压缩机的空气可以进入451，因此端口21上的出口压力将释放弹簧制动器。

在该常规装置中，单个继动阀400的双稳定性由节流反馈415并结合控制单元450对阀441、442的控制来提供，该节流反馈415将工作腔室(即继动阀400的出口)与继动阀400中的控制腔室(即控制端口451)连接。

发明内容

然而，如果控制单元450出现故障或电源故障，则该基于软件的操作则不可用。因此，需要一种可以在硬件中实现而不依赖于软件解决方案的纯气动防复合解决方案。该硬件解决方案应该实现从驻车制动阀的双稳态行为到继动阀行为的改变，以实现防复合。

根据权利要求1的阀装置克服了如前所述的至少一些问题。从属权利要求涉及权利要求1的主题的其它有利的实现。

本发明涉及可操作以在双稳态阀行为和继动阀行为之间切换以控制驻车制动的阀装置。该阀装置包括具有供应压力入口、提供控制压力的行车制动控制入口、压力出口和排气端口的壳体。阀装置还包括第一活塞和第二活塞，两者都在壳体中沿相同方向移动，以限定与行车制动控制入口连通的第一腔室、位于第一活塞和第二活塞之间的第二腔室以及与压力出口连通并包括到供应压力入口的可控连接的第三腔室。响应于控制压力，第二活塞构造成与第一活塞一起移动以将压力出口与供应压力入口或与排气端口连接。该阀装置还包括节流单元，该节流单元适于根据控制压力将第二腔室与第三腔室连接以实现双稳态阀行为或将第二腔室与第三腔室断开以实现继动阀行为。

可选地，第一活塞包括在第一活塞的运动方向上彼此分离的两个径向密封部。节流单元包括端部，根据第一活塞的位置，所述端部在两个径向密封部之间的位置处穿过所述壳体以关闭第二腔室与第三腔室之间的连接，或者在与第二腔室连通的位置处穿过所述壳体以接通第二腔室与第三腔室之间的连接。

可选地，所述可控节流单元形成为穿过所述第二活塞以连接所述第二腔室和所述第三腔室的通道，所述第一活塞包括密封部，所述密封部适于在所述第一活塞的下部位置关闭所述通道，在该下部位置第一腔室的容积最大化。可以理解的是，节流单元不仅在下部位置关闭，而且已经在较早的阶段关闭。

可选地，通过第二活塞的通道具有非恒定截面积以控制第二腔室和第三腔室之间的流动。

可选地，节流单元包括附加阀单元。附加阀单元可以配置为由行车制动控制入口处的压力控制，使得附加阀单元：

-在第一腔室的容积最大化以将第二腔室与第三腔室断开时关闭；和/或

-在第一腔室的容积最小化以将第二腔室与第三腔室连接时打开。

同样在这里，可以理解，关闭的时刻将更早发生。但是由于附加阀单元保持关闭状态，因此在容积最大化时它保持关闭状态。可选地，附加阀单元的打开位置是默认或偏置位置(例如由偏置弹簧提供)，即附加阀单元可以是单稳态阀，其中打开位置是稳定的。

可选地，第二活塞被朝向上部位置预拉紧以接通压力出口与排气端口的连接。通过在第二腔室中施加控制压力，第二活塞可以移动到期望的轴向位置。可选地，第三腔室的截面积小于第二腔室的截面积。由此实现了继动阀的放大作用。

因此，实施例通过使用附加的继动活塞(第一活塞)和/或可控节流阀来连接/断开控制腔室(第二腔室)与工作腔室(第三腔室)来解决上述问题中的至少一些，其中，该控制是通过附加阀或通过移动第一活塞将双稳态行为改变为简单的继动阀行为来实现的。该解决方案代表了一种用于双稳态驻车制动的纯气动防复合。因此，与传统的驻车制动系统相比，该系统的优点是不依赖软件，不需要附加的选高阀，同时保持阀的双稳态。即使在发生电源故障的情况下，这种纯气动防复合能够可靠地用于双稳态驻车制动阀系统。

附图说明

系统和/或方法的一些示例将在下文中仅通过示例的方式并参考附图进行描述，其中：

图1A、1B示出了根据本发明实施例的阀装置的功能，该阀装置在双稳态阀和继动阀之间纯气动地切换；

图2示出了根据另一个实施例的阀装置；

图3示出了根据又一实施例的阀装置；

图4A、4B示出了两种传统的阀装置。

具体实施方式

图1A、1B示出了根据一个实施例的适用于商用车辆的驻车制动的阀装置，其配置为作为双稳态阀或替代地作为继动阀操作。

阀装置10包括具有供应压力入口102、行车制动控制入口104(或行车制动线路)、压力出口106和排气端口108的壳体100。行车制动控制入口104还可以用作控制压力端口，压力出口106可以与一个或多个弹簧制动腔室连接。

阀装置10还包括第一活塞110和第二活塞120，第一活塞110和第二活塞120都在壳体100中沿相同(轴向)方向移动以限定第一腔室210、第二腔室220和第三腔室230。第一腔室210与行车制动控制入口104连通并由壳体100和第一活塞110界定。第二腔室220布置在第一活塞110和第二活塞120之间并由壳体100横向地界定。第三腔室230是由第二活塞120与第二腔室220隔开并与压力出口106连通，此外，还经由可控连接235与供应压力入口102连通。最后，阀装置10包括可切换节流单元300，该节流单元300适于可控地将第二腔室220与第三腔室230连接/断开。

第三腔室230代表工作腔室并且包括第一偏置弹簧232，第一偏置弹簧232在朝向第一活塞110的方向上向第二活塞120提供偏置力。第三腔室230中的可控连接235由第三活塞160提供，该第三活塞160布置位于排气端口108的开口的顶部并且构造成在上部位置邻接壳体100的肩部107，从而关闭从压力出口106到供应压力入口102的连接235。第三活塞160类似地由第二偏置弹簧162朝向关闭位置偏置。

第二活塞120可以在来自控制压力控制入口104的控制压力下被第一活塞110推动以接通压力出口106与供应压力入口102之间的连接。当第二活塞120降低时、抵抗第一偏置弹簧232时，它向下推动第三活塞160抵抗第二偏置弹簧162。这接通到供应入口102的可控连接235。同时，壳体100的排气端口108将通过第二活塞120的对应密封部(下端)与第三活塞160的邻接而关闭。只要第二活塞120邻接第三活塞160，排气端口108就关闭，而供应压力入口102和到弹簧制动器的出口106的连接至少部分地接通。接通位置如图1A所示，关闭位置如图1B所示。

因此，图1A示出了在防复合情况下，行车制动压力何时作用在第一活塞110上并将其向下移动以关闭反馈节流阀300。第一活塞110向下推动第二活塞120，从而接通供应入口102到出口106的连接。因此，这不是双稳态操作，而是继动阀行为。

图1B示出了反馈节流阀300没有被第一活塞110关闭的情况。在这种情况下，压力出口106连接到排气端口108并且不施加行车制动压力。由于反馈阀300打开，阀装置10将基本上作为双稳态阀操作。图1B示出了当第二活塞120处于上部位置时的稳定停车状态。当对第二腔室220加压(但不对第一腔室110加压)时，第二活塞120将下降并到达稳定下降位置。

根据实施例，阀装置10还包括在第一活塞110处的两个(径向)密封部212、214，它们沿轴向方向(活塞110、120的移动方向)间隔开。此外，节流单元300至少部分地由壳体100中的通道形成，其中上开口310(或上端部，即更靠近第一活塞110的开口)定位成使得它在第一活塞110处于下部位置时，位于两个密封部212、214之间，这将关闭节流单元300(见图1A)。在该下部位置，第一腔室210的容积可以是最大的。另一方面，在第一活塞110的上部位置(见图1B)，上开口310位于密封部212、214两者之下以接通第三腔室230和第二腔室220之间的连接。第一腔室210的可用容积可以是最小的。

这样，只要穿过壳体100的上开口310是开通的(如图1B中所示)，则可通过节流单元300提供第二腔室220和第三腔室230之间的压力平衡。然而，尽管压力相同，但由于第二腔室220(和第一腔室210)与第三腔室230相比，截面积是不同的，所以作用力也不同。第二腔室220中较大的截面积导致较大的力作用在第二活塞120上使其朝向较低位置(如图1A所示)。

此外，第二腔室220可以包括另一个控制入口和/或出口(图1A、1B中未示出)以控制第二腔室220中的压力。当第一活塞110处于上部位置时，阀装置10的双稳态行为可以通过在向下和向上推动第二活塞120的力之间的力平衡来实现。向下作用的力源自第二腔室220中的压力，该压力由通过节流单元300的压力平衡和/或来自第二腔室220的另一个控制入口的压力引起。向上作用的力来自第一偏置弹簧232以及连接235到压力供应102的开度。如果第二活塞120顶部的压力太高，它将向下移动第二活塞120。这将进一步接通连接235，从而增加第二活塞120下方的压力。这反过来又将向上移动第二活塞120，从而关闭连接235。通过节流单元300，第二活塞120下方的高压将进入第二腔室220以增加那里的压力。由于较大的截面积引起的放大效应，这将使向下的力比向上的力增大地更多，这将再次使第二活塞120降低。这个过程将继续并因此产生第二活塞120的稳定位置。

当第一活塞110因压力流入第一腔室210而向下移动并导致节流单元300关闭时，这种情况将结束。这样，第二腔室220和第三腔室230之间的压力平衡不再能实现。结果是，阀装置10用作普通继动阀，因为与工作腔室230相比，第二活塞120或第一活塞110的更大的截面积用作第二腔室220中的压力的放大。这种情况如图1A所示。

图2示出了根据另一个实施例的阀装置20。该实施例与图1A、1B所示实施例的不同之处仅在于节流单元300的布置。该实施例中的节流单元300形成在穿过第二活塞120的轴向通道320中并且可以包括窄部以实现节流行为。第二活塞120的该通道320形成在第一活塞110的密封部112下方，从而可以通过向下(向上移动)第一活塞110来关闭(打开)。为此，密封部112表示产生轴向密封的突出中心部，当第一活塞110邻接第二活塞120时该轴向密封关闭节流通道320。

该实施例提供了不需要在壳体100中开口的优点，仅第二活塞120必须被如图2所示的具有通道320的活塞120替换。

其它所有部件和功能的实现方式与图1实施例相同，不再赘述。

图2仅示出了整个活塞运动结束位置的轴向密封。所述轴向解决方案的活塞运动类似于径向解决方案(参见图1A和1B)。这意味着，第一活塞110将在第二活塞接触第三活塞160之前关闭反馈节流阀300，第三活塞160接通供应压力102到出口端口106的连接。这类似于图1和图2的实施例。例如，第一活塞110比第三活塞160更靠近第二活塞120。因此，在这种布置中，第一活塞110将首先接触第二活塞120并因此关闭反馈节流阀300。然后，在第二活塞120接触第三活塞160并打开阀构件(连接235，参见图1A)之前，第一和第二活塞110、120一起行进(几毫米)。

图3示出了根据又一实施例的阀装置30。在该实施例中，阀装置30与图1所示的阀装置10的不同之处仅在于不需要两个径向密封部(尽管可以提供它们)。节流单元300的切换由附加阀单元330提供，该附加阀单元330可以由与行车制动入口104处相同的压力(或行车制动压力)控制。该附加阀单元330可以是具有默认位置的单稳态的，其中节流单元300是打开的(例如，通过弹簧偏置来实现)。通过在行车制动入口104处施加压力，附加阀单元330将关闭节流单元300。在该实施例中，节流单元300可以沿着始终连接第二腔室220和第三腔室230的线布置，即与第一活塞110(或任何其它活塞)的位置无关。

至于其它实施例，节流单元300的打开和关闭不会在第一腔室110最大化时发生，但在这个阶段它将保持打开而不是关闭。行车制动器连接到第一腔室110和附加阀330。如果施加行车制动压力，则附加阀330几乎立即切换以关闭反馈节流单元300。与此平行的是，第一腔室110中的行车制动压力作用在第一活塞110上，第一活塞向下推动第二活塞120。因此，反馈节流单元300的关闭(＝将第二腔室220与第三腔室230断开)不只发生在活塞110、120都处于最低位置并且在第一腔室110最大化的最后位置。

其它所有部件和功能的实现方式与图1实施例相同，不再赘述。

总之，实施例的有利方面依赖于在以防复合模式操作的情况下或在以继动阀模式操作的情况下关闭和打开节流单元300的三种不同方式。

在第一种情况下(参见图1A、1B)，提供径向密封部212、214以根据第一活塞110的位置关闭/打开节流单元300(或线路的相应端部)。在正常制动操作中，工作(第三)腔室230和控制(第二)腔室220经由节流线路300连接，以保持电子驻车制动阀的双稳态。在防复合的情况下，行车制动压力向下推动防复合活塞(第一活塞110)以关闭节流单元300。这样，控制腔室220不会发生不希望的加压(否则由于压力平衡会发生加压)。代替双稳态阀，它作为普通继动阀运行。

第二种解决方案(参见图2)依赖于作为通道320提供的节流线路300的轴向密封部112。通过轴向密封装置112，节流单元300不被实施为图1中的壳体100中的单独通道，但作为继动活塞120中的小节流阀300。如果第一活塞110是自由的、即第一腔室210中没有压力，则该孔(通道320)打开。在防复合的情况下，行车制动压力作用在第一活塞110的顶部区域，使得第一活塞110移动到第二活塞120，从而关闭通道320和节流单元300以将控制腔室220与工作腔室230分开。再一次，阀装置20用作正常的继动阀。

在第三实施例中(参见图3)，反馈孔的关闭设置有外部或附加阀单元330。该外部阀单元330基于行车制动压力进行控制，使得如果没有来自行车制动线路的压力，附加阀330打开(默认位置)，以便空气可以流过节流单元300。如果行车制动压力施加到控制输入104并因此也施加到附加阀单元330的控制输入(防复合情况)中，附加阀330将关闭节流单元300，从而将控制腔室220与工作腔室230分开。

描述和附图仅说明本公开的原理。因此应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种装置，尽管在此没有明确地描述或示出，但这些装置体现了本公开的原理并且被包括在其范围内。

此外，虽然每个实施例可以作为单独的示例独立存在，但要注意的是，在其它实施例中，定义的特征可以不同地组合，即在一个实施例中描述的特定特征也可以在其它实施例中实现。这样的组合由本文的公开内容覆盖，除非声明不打算进行特定组合。

附图标记列表

1 控制压力入口

10、20、30 根据实施例的阀装置

41 行车制动入口

100 壳体

102 供给压力入口

104 行车制动控制入口(线路)

106 压力出口

107 壳体的肩部

108 排气端口

110 第一活塞(防复合活塞)

112 第一活塞的轴向密封(轴向突出部)

120 第二活塞(电子驻车制动活塞)

160 第三活塞

162 第二偏置弹簧

210 第一腔室

212、214 径向密封部

220 第二腔室(控制腔室)

230 第三腔室(工作腔室)

232 第一偏置弹簧

235 可控连接

300 节流单元(可切换反馈节流线路)

310 节流线路端部

320 穿过第二个活塞的通道

330 附加阀单元

400 继动阀

410 选高阀

420 主活塞

430 控制单元