CN1093987A - 附着力控制系流阀 - Google Patents

Abstract

用于车辆制动系统(102)的阀(100)包括一个电 子控制单元(ECV)(126)，包括一个阀体，一个放入 阀体内部的调节组件(140)，一个放在阀体内部的电 磁阀(142)，一个在阀体内的成一体的双重单向阀 (144)，电子控制单元用于车辆在两种方式运行期间， 控制附着力控制阀(100)，调节组件(140)流体地与 压缩空气源(104)连通，并且在一种方式运行期间，调 节空气供应到制动系统，电磁阀(142)在两种方式运 行期间接收来自调节组件(140)经压力调节的空气， 并且由电子控制单元(140)所控制。

Description

本发明涉及一种用于车辆制动系统中的阀门，特别是一种增强涉及附着力能力的车辆制动系统。

众所周知，现存在有用于装备有气制动机构机动车辆的防抱死和操作附着力调节系统。就防抱死系统而言，其目的在于增强在制动状态时车保持对车辆控制的能力，以防止制动轮的卡死。为此目的，当检测到即将发生卡死时，则减小制动力;当不再存在紧急卡死时则增加制动力。对操作附着调节系统而言，其目的在于在车辆加速期间防止驱动轮打滑。为达此目的，能将制动力施加到打滑的车轮上，从而对未打滑的车辆增加转矩。

可采用其它方式的操作附着力调节系统，如像通过控制燃烧降低发动机转矩;或者如果使用自动变速器则通过换高档以降低发动机转矩。由于在实现以上情况所需的硬件具有共同性，所以防抱死和操作附着力调节系统经常并存于车辆中。

现参照图，这里以方框图方式，说明了现有的组合防抱死操作附着力调节系统，并用标号20加以表示，该组合系统20包括一个电子控制组件22，多个轮速传感器24，多个防抱死阀36，多个双重单向阀28以及多个高流量附着力控制阀26。

在牵引控制过程中，车辆在加速，并因此有转矩加到后轮30上。当电子控制组件22依据来自轮速传感器24的数据检测到后轮打滑时，它仅针对该打滑车轮激励附着力控制阀26。从而使来自蓄能器32的压力经管线34加到合适的双重单向28上，并通过防抱死阀36加到气制动室38上。将制动器用于打滑的车轮上，使转矩（通常取阻力最小路线）传递到未打滑的车轮上。因此增强了附着力的能力。防抱死阀36则将用于控制打滑车轮上的压力，以便可维持最佳的附着力状态。类似的使用多阀门和多双重单向阀的系统已为Lohman等在4819995号美国专利中加经描述过。

现参照图2，这里以方框方式图说明了另一现有的组合防抱死/附着力控制系统，该系统以标号50表示。如图所表明的那样，组合系统50包括一个电子控制单元52，多个轮速传感器54，一个成一体的高流量附着力控制阀56，多个防抱死阀58以及多个双重单向阀60。

在附着力控制过程中，车辆在加速并因此有转矩加到后轮62上，当电子控制组件52依据来自轮速传感器54的数据检测到后轮打滑时，它激励制动阀56，并同时激励与未打滑车轮ABS阀58。激励附着力控制阀56引起从蓄能罐64到双重单向阀60的气流，因此使它们封闭到管线66中的气体，从而防止气体通过继动器68被排出。气体继续进入ABS阀与未滑动车轮相关的ABS阀58同时被激励并且以允许气体流到相关的制动室70，与滑动轮相关的该ABS阀58同时将允许气体对相关的制动室70加压，并因此将转矩转递到未打滑车轮上。该防锁死阀58则将用于控制施加到打滑车轮上的压力，以便保持最佳附着力状态。

附着力控制系统20和50的设计是这样：它们要求附着力控制阀直接将来自高压系统的蓄能罐的气体供到制动室，事实上，该制动室容积很大，附着力控制系统反应必须相当快。这就要求要将这些阀门和相关的双重单向阀门设计得具有提供高流量能力的水平。这就使得这些阀门大。而且复杂，因此也较贵。用于附着力控制所需的制动力也仅是那些为紧急制动所需的摩擦力。因此如在系统20和50所做的那样，使全部系统压力施加到制动室上，使得这些系统的控制更加困难。

因此希望提供一种具有较少部件的附着力控制系统，并且设计得这些部件结构简单、价廉。还希望使用的控制压力低于全部系统的压力。

因此本发明的目的在于提供一种用于防抱死附着力控制系统的加以改进的阀门，具有较少的硬件，结构简单，价廉。

本发明的另一目的是提供一种改进的阀门其所用的控制压力小于该系统的压力。

为实现本发明以上的目的和其它目的及特性，提供了用于防抱死/附着力控制系统所需的阀门，该阀被安装在继动阀控制线路上，因而可用一低流量阀和一低流量双重单向阀。该阀还包括一压力调节器，因而可获得一更理想的控制压力。最好将一个压力调节器，一个电子控制低流量三通阀和一成一体的双重单向阀组装在一个阀体里，从而进一步简化系统。

进一步为实现本发明以上和其它目的以特点，提供了用于车辆气动制动系统的阀，包括一电子控制单元，用于在车辆运行的两种方式期间，控制从压力空气源到制动系统的气体流动。该阀包括一阀体和一装入该阀体内部的调节器组件，其中的流体可以与压缩空气源连通。在两种运行方式之一期间，该调节器组件压力调节供应到制动系统的空气。该阀门还包括一装入阀体内部的电磁阀，用于接收来自调节器组件的经调压的空气。该电磁阀由电子控制单元在两种运行方式期间加以控制。该阀门还包括一装在阀体内的成一体的双重单向阀，其中流体可以与电磁阀和压缩空气源连通。该双重单向阀允许在一种方式运行期间经调压的空气从电磁阀流到制动系统，并允许在另一种方式运行期间，其经调压的空气从压缩空气源流到制动系统。

本发明具有许多优点。例如本发明阀可装入标准的空气制动系统中，即是设计成可以与现有防抱死系统和后制动器的继动阀相配置。该阀这样来设计：它被装入继动阀的控制侧或低流量侧，而与现行的附着力阀被装在继动阀的输出或高流量侧相反。该阀减轻了复杂性。降低了相关成本。

在激励时，本发明的电磁阀部分允许经调压的空气流动到继动阀的控制管线中。本发明的双重单向阀封闭返回到脚踏操纵阀的继动阀控制管线部分，从而防止其空气经脚踏操纵阀排出到大气中去。该继动阀是一用于后制动室的流量放大器，对后制动室提供了经本发明调节控制压力水平的高流量空气流。

在本发明激励过程中，电子控制单元激励在未滑动车轮上的防抱死阀。这就阻塞空气到其车轮并将该制动器用于打滑车轮，从而引起转矩的传递并改善了未打滑车轮的附着力。当去激励时，这一阀门卸掉在继动阀的控制管路中的压力，并由此使继动阀卸掉诸后制动器的压力。在正常运行中，本发明的双重单向阀往复运动以封闭正常的继动阀控制空气通过本发明排到大气中去。

本发明的上述及其它目的、特点和优点，将结合附图在以下描述实现本发明的最佳实施例，由本领域的普通技术人员加以实际的理解。

图1为现有的组合防抱死/操作附着力调节系统的方框图;

图2为另一现有的组合防抱死/操作附着力的调节系统方框图;

图3为改进的组合防抱死/操作附着力的调节系统的方框图，包括本发明阀门的图框100;

图4为由本发明图3框图所示阀门侧示图;

图5为图4中所示阀门沿5-5线剖开的剖面图，表示出内部压力调节器。

图6为图4和图5中所示阀门部分剖面剖视图，表示出内部的电磁阀和成一体的内部双重单向阀。

参照图3其中表明了用于以标号102来总体表示的组合防抱死/操作附着力调节系统中的，以标号100总体表示的阀门框图。如所表明的那样，该系统102包括一压缩空气源或罐104，一带有刹车脚踏板107的脚踏操纵阀106，一制动空气系统的加速阀108，防抱死系统（ABS）阀110和112以及空气室114和116。车轮传感器118和120向电子控制单元（ECU）提供车轮122和124的转速数据，其控制单元（ECU）总体以标号126表示。依据这一数据，在车辆制动期间电子控制单元126可检测到车轮122或124紧急情况或在车辆加速期间车轮122或124的实际打滑情况。根据所发现的状态（即车轮卡住或打滑）电子控制单元126控制阀100和ABS阀110及112的操作，这将在下面更详细予以描述。

继续参照图3，罐104把压缩空气输到阀100的供给口、脚踏操纵阀106和制动空气系统的加速阀108，从罐104所供给的空气具有与典型的压缩机组相同的压力，例如90-120Psi（磅/平方英寸）从而在这一压力范围的空气经标号为128供给输入口，通过供应管路126进入阀100，在这一压力范围的空气也经供应管路132在供给输入口130处进入制动空气系统的继动阀108。压缩空气也经脚踏操纵供给管路136在脚踏操纵阀入口134处进入阀门100。从脚踏操纵阀106供应到阀100的空气压力，其变化从零到约100Psi。这将依赖于车辆操纵者施加于脚踏板107的踏力。

如图3所示阀门100最好有一阀体并包括一由标号140总体表示的内部调节器组件，一由标号142总体表示的内部三通电磁阀以及由一标号144总体表示的内部成一体的双重单向阀。由于调节器组件、电磁阀和双重单向阀都被装在阀体之内，所以称它们为内部的。电磁阀142从Rostracontrols    of    Laur-inbury、Uorth    Carolina美国等市场上可买到。内部调节组件140可从Worgren    Corporation    of    Littleton，Colorado，美国等市场上买到，该部件140与来自罐104供给管路126流体地联通。调节器组件140起着将罐或制动系统的压力向下调节到接近40Psi水平的作用。

现参照图4、5和6，其中非常详细表示了阀门100，如在图5清楚表明的那样，内部调节器组件140包括一弹簧180，一弹簧定位板182，一橡胶隔膜184，一空腔186，一导向轴套188，一柱塞190以及围绕柱塞190的弹簧192。

继续参照图5和5，在供给入口128无气压情况下，弹簧180伸长，弹簧定位板182和橡胶隔膜184向上移动，致使杆196与柱塞190相接触。当压缩空气施加到供给入口128时，空气流过诸孔194（以虚线表示）并充满腔186。由于在腔186中的压力升高，使隔膜184和弹簧定位板182和向下移动。这一移动一直继续到杆196的行程到这样一点：由弹簧192对其所能施加的力，使柱塞190封闭住导向轴套188。从而使腔186中的压力稳定在一固定值。

弹簧180的刚度系数和橡胶膜184的面积决定所调节的压力。在较佳实施例中，弹簧180所具有的刚度系数和隔膜184尺寸为这样：通过流体连接管148，供给到电磁阀142上的调节压力大约为40磅/平方英寸。

现参照图6，它表示在阀100的局部剖开的截面，表示出内部电磁阀组件142和成一体的内部双重单向阀144。如图3所示的那样，阀100包括一连接插座200，电线从电磁阀142延伸到多个接触器202，插座200容纳一连接插头（未示出）它通过导线与ECV126实现电连接。

如图6所示清楚表明的，电磁阀142包括一总体由标号204表示的气口组件。在该较佳实施例中，气口组件204包括一对O形圈206和208，并且在阀100之内保持静止。一柱塞组件（未特别表示）被装在进排气道组件204之内，以公知形式，通过ECV126对电磁阀142激励/去激励来控制进入双重单向阀144的空气流。

继续参照图6，来自调节器组件140的调压空气，通过流体连接件148提供给低流量电磁阀142。当电子控制单元126将其电磁阀激活到激励状态时，在阀门中的柱塞（未特别示出）向上移动，从而打开一进口并且封闭一排出口（未特别示出）。然后压缩空气流过该阀门并流出工作口210。这一空气向下通过流体连接件150并到达双重单向阀144。当低流量电磁阀去激励时，阀门中的柱塞通过一弹簧返回到其开始状态，封闭输入空气和打开排出口，允许通过流体连接件150将供入到双重单向阀144中的空气排入到大气中。

参照图3和图6，阀门100最好被加工成包括一内部双重单向阀144。双重单向阀的球214的公知方式在阀内从一端到一端移动。如图6中清楚示出、双重单向阀144最好包括若干气道216、流气道216被围绕双重单向阀的中心部分沿径向配置，最好进排气道216较小，以不致于产生刻痕，换言之不致于由于球在双重单向阀144之内的移动，损坏球214表面。气道216流体地与环形通道连通，其环形通道流体地与控制空气管线的气道158连通（图5中清楚表示出）。

在图6中，由于空气压力从脚踏操纵阀入口134传入双重单向阀144，球214移到一端。然后这一压缩空气通过气道216、环形通道和控制空气管线的气道158存在于双重单向阀144中（已在图4和图5中示出）。O形圈220起密封作用，以确保防止空气泄漏。

再回到图3，将讨论在正常的制动期间和牵引控制期间阀100的动作，来自调节组件140，经压力调节的空气通过气管线148通到电磁阀142。电子控制单元126根据是否存在牵引控制状态来激励电磁阀142。如下面更详细描述的那样，电子控制单元126在正常制动期间控制电磁阀142使其呈去激励状态，在牵引控制期间控制到激励状态。

在正常制动期间，操纵者把力施加到脚踏板107上，从而打开脚踏操纵阀106，并将压缩空气从气罐104供到管线136并且供到牵引控制阀100的脚踏操纵输口134。这一压缩空气依据操纵者在制动踏板上的力，使其从0到近似100Psi变化。通过牵引控制阀100的空气流，使得在双重单向阀144中的球向远离流动方向移动，因此封闭阀中的内部管线150，这使得其与空气压力与通过低流量电磁阀142正在泄漏到大气中的压力隔绝。该空气（与泄漏到大气中隔绝的）借助加速口158流出附着力阀100并到达加速阀108的控制室。

在该较佳实施例中，继动阀108包括一内活塞和弹簧组件。在其正常状态，弹簧推动活塞而闭合，因此封闭一个气道，该气道允许来自罐104的供给气体通到制动室。并且还打开另一气道，该气道将任何流入到制动室的空气排泄到大气中去。当空气借助管线160进入控制室时，它迫使活塞向下，从而打开供给气道并封闭在继动阀中的排泄气道。它允许来自罐104的空气通到制动室，使得来自罐104空气经过管线132，然后通过继动阀108，并继续下行到管线154和156，通过正常的打开防抱死阀110和112并到达制动室114和116，从而把作用力施加到制动器上。因此该继动阀108类似于流量放大器使用，即通过在给定压力下在控制口处承接一较小的流量，并将它在相同压力下在输出口处转换成较大的流量。

当操纵者将它的脚从制动脚踏板107放开时，它又使在继动阀108的控制气道133中的空气经过管线160和管线136排出脚踏操纵阀106。在附着力控制阀100双重单向阀144中的球144保持在以前的状态，直到在这一管线中的压力被卸完。从继动阀中卸去的控制压力使该活塞返回到其开始状态，用于制动室空气的供给口关闭并打开排出口。

在正常制动条件下，ECV126监测车轮122和124利用车轮速度传感器118和120来进行。如果检测到车轮卡死或车轮打滑，则是车轮上的制动压力太大，相应地ECV126适宜地控制ABS阀110和112减小供给空气室的气压，以使在制动期间车轮在路面上转动。

如前所述，阀100向系统102提供了附着力控制能力。通常由于车辆的从静止位置被加速出现附着力的控制情况。当加速剧烈时或在小于最佳驱动状态期间加速时，具有最小的表面摩擦系数的车轮易损坏并在路面上自转。这种自转的车轮变成驱动系统的最小阻力的行程，并全部的驱动系统转矩通过该车轮损失。导致降低车辆的加速以及增加其磨损。通过将制动压力施加于自转的车轮上，则转矩被传递到路面具有较高摩擦系数的车轮上。

继续参照图3，ECV126监测车轮速度传感器118和120以发现附着力控制状态的出现。通常当在驱动轴上的车轮速度传感器118和120显示出自转车轮比非驱动轴上的速度大的时候，ECV126则进入附着力控制模式。

例如，假设车辆被加速并且ECV126已检测到车轮122具有最小的附着力并自转。为增加制动，ECV126激励电磁阀142，如以上详细描述的那样调压气（即约40Psi）从调节器组件140通过供层空气的管线150流到双重单向阀144。由于车辆驾驶员尚未踩下制动脚踏板107，调压的空气将双重单向阀144的球214向离开供空气管线150方向移动，从而允许空气存在于双重单向阀中并且通过控制管线160流到继续阀108。

经调压的空气移动继动阀108内部活塞，并且空气以相等压力（即约40Psi）存在于阀门108并通过制动空气管线154和156流到ABS阀110和112。

在ECV126激励附着力控制阀100的瞬间，它也激励与未打滑车轮124相关的防抱死阀112。这阻塞了空气流到未打开滑车轮制动室116中，防止制动转矩施加到这一车轮上。而被允许通过的空气到达打滑车轮的制动室114，因此可制动其车轮。采用这一方法，通常采取最小阻力行程（即打滑车轮）的转矩将被转到未打滑侧，从而允许车轮加速。由于附着力控制情况不断发生，防抱死阀110和112用于控制两轮的制动压力，以便保持最佳附着力状态。

在过度超过每小时十哩或当ECV检测到车轮不自滑动时，附着力控制阀将去激励。这将允许继动阀内部管线150，电磁阀142的排出气道排出。附着力控制阀100的双重单向阀144中的球将保持在封闭脚踏操纵输入管线的位置，直到在该阀门中的压力降到几乎0Psi。排出继动阀中的控制空气依次使得在制动室中的空气也经过继动阀被排出，因此使全部制动系统恢复到其正常状态。

本领域的普通技术人员将注意到利用阀门100所带来的许多优点。例如组合防抱死及附着力控制系统能够被设计成比现有的诸系统更少的硬件。一种整体较小的阀可被用于安装轴上的机械附着力互锁形式的机械硬件不再需要，实现了可观的成本的节约。

当然应该理介虽然在这里表示了本发明的形式，描述了本发明最佳实施例结构，但并不意味着在此说明了一切可能的形式。还应理介到所用的语句，而不是一种限制，并且可能做出的各种变化都没有脱离出本发明所披露的精神和范围。

Claims (15)

1、一种用于车辆空气制动系统(102)的阀(100)，包括一电子控制单元(126)、用于在车辆运行的两种方式中控制空气从压缩空气源(104)流向制动系统，此阀包括：

一个阀体；

一个调节组件(40)放入阀体内部通过流体与压缩空气(104)保持联通，调节组件在两种运行方式之一情况下，将给调节压缩空气提供给制动系统；

一个电磁阀(142)放入阀体内部用于接收从调节组件(140)来的经调节的压缩空气，在两种方式运行期间电磁阀被电子控制单元(126)控制以及；

一个成一体的双重单向阀144放入阀体内部通过流体与电磁阀(142)和压缩空气源(104)相连通，在一种方式运行期间双重单向阀(144)允许经调节的压缩空气在从电磁阀(142)流向制动系统，并允许压缩空气在另一种方式运行期间从压缩空气源(104)流向制动系统。

2、根据权利要求1所述的阀，其中制动系统包括带有制动空气管线（160）的继动阀（108），通过的流体与双重单向阀连通，继动阀放大流量，并在一种方式运行期间保持从电磁阀（142）来的压力空气提供给制动系统。

3、根据权利要求2所述的阀，其中继动阀（108）在另一种运行方式情况下放大流量并保持压缩空气从压缩空气源供给制动系统。

4、一种用于控制至少一个在路面打滑的车轮（122、124）附着力阀（100），用于车辆空气制动系统（102）的该附着力控制阀包括：至少一个通过电子控制单元（126）控制的制动阀（110、112），包括：

一个阀体;

一个放在阀体内部的用于经调节压力的空气供应于制动系统的调节组件（140）至少流向一个制动阀（110、112），电子控制单元（126）至少控制一个制动阀以至少向一个车轮（122、124）提供控制压力，直到获得对路面的附着力。

5、根据权利要求4所述的阀，还包括放在阀体内部的电磁阀（142），电磁阀通过电子控制单元（126）加以控制的允许经调节压力的空气从调节器组件（140）流向双重单向阀（144）。

6、根据权利要求5所述的附着力控制阀，其中制动系统包括带有控出空气管线（160）的继动阀（108），通过的流体与双重单向阀（144）连通，继动阀（108）放大流量并保持压力空气从双重单向阀（144）至少提供给一个制动阀（110、112）。

7、一种用于控制至少一个在路面打滑的车轮（122、124）附着力的附着力控制操纵阀（100），该附着力控制阀用于车辆空气制动系统（102）包括至少一个被电磁控制单元（126）控制的制动阀（110、112），该附着力控制阀包括：

一个阀体;

一个放入阀体内部的调节组件（140），该调节组件用于调节供给制动系统的空气压力;

一个放入阀体内部的电磁阀（142），该电磁阀通过电子控制单元（126）加以控制，并允许经压力调节的空气从调节组件流向双重单向阀;以及;

一个放入阀体内部的成一体的双重单向阀（144），该阀允许压力调节气从电磁阀（142）流向制动系统，该电磁控制单元（126）至少控制一个制动阀（110、112）把制动压力至少提供给一个在路面上打滑的车轮（122、124），直到获得对路面的附着力。

8、根据权利要求7所述的阀，其中制动系统包括压缩空气源（104），其中电子控制单元（126）在车辆的两种方式运行期间，控制附着力控制阀，以使在一种方式运行期间压力空气自调节组件（140）至少流向一个制动阀（110、112），并且在另一种方式运行期间使空气从压缩空气源流向至少一个制动阀。

9、用于具有至少一个车轮（122、124）带有一制动器车辆的组合防抱死空气制动和附着力控制系统（102），此系统在两种方式运行期间由电子控制单元（126）控制，此系统包括：

一个压缩空气源（104）;

一个制动空气系统的继动阀（108），此阀可与空气源相通，继动阀包括一个控制空气管线（160）;

至少一个制动阀（110、112）其位置紧贴近制动器，目的在于从继动阀（108）将空气供给该制动器，至少一个制动阀由电子控制单元（126）控制;以及

一流体地与压缩空气源（104）相连通的附着力控制阀（100），以及该继动阀（108）的控制空气管线（160），该附着力控制阀包括一阀体和放入该阀体的压力调节器（140），一个放入该阀体的电磁阀（142）和一双重单向阀（144），电子控制单元（126）控制附着力控制阀（100），在车辆的两种运行方式中，对车轮提供制动。

10、根据权利要求9的制动系统，其中附着力控制阀提供经压力调节的空气给制动空气系统继动阀的控制空气管线（160），以在车辆运行的一种方式中，将空气分配给至少一个制动阀（110、112），并且其中附着力控制阀从压缩空气源向制动空气系统继动阀的控制空气线路（160）提供空气，以在车辆运行的另一种方式中将空气至少分配给一个制动阀（110、112）。

11、根据权利要求10的制动系统，其中操作的一种方式是当至少一个车轮（122、124）在路面上打滑期间的附着力控制模式，电子控制单元（126）至少控制一个制动阀（110、112）以向打滑车轮提供制动压力，直到对路面得到附着力。

12、根据权利要求10所述制动系统，其中另一种运行方式是当至少一个车轮（122、124）在路面上滑行期间的一种防抱死模式，电子控制单元（126）至少控制一个制动阀（110、112），至少对一个车轮（122、124）改变制动力，直到至少一个车轮在路面上转动。

13、根据权利要求10所述制动系统，其中制动空气系统的继动阀（108）放大流量并在一种运行方式期间保持将压力空气从双重单向阀（144）供给制动阀。

14、根据权利要求10所述制动系统，其中制动空气系统的继动阀（108）放大流量并在另一种运行方式期间保持将压力空气从压缩空气源供给制动阀。

15、根据权利要求10所述的制动系统，其中经调节的空气压力大约为40Psi。

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