專利名稱：壓力氣體方向控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓力氣體控制閥，適應(yīng)于氣壓系統(tǒng)中氣體方向控制，特別適用于輪胎中央充放氣系統(tǒng)中，安裝在輪胎上，通過與整個中央充放氣控制系統(tǒng)配合，實現(xiàn)為輪胎增壓，減壓，保壓和測壓的功能。
背景技術(shù)：
隨著輪胎中央充放氣系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于裝甲輪式車輛和重型載重車輛中，對輪胎中央充放氣系統(tǒng)自身性能的要求也日益提高，壓力氣體方向控制閥(以下簡稱控制閥)是系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，高性能的控制閥對整個中央充放氣系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用，國內(nèi)外許多專利都提出了自己的控制閥方案和結(jié)構(gòu)。一份專利號為92112058.3的專利提出的控制閥結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中是比較好的，但仍具有以下不足1.采用大面積膜片結(jié)構(gòu)，膜片屬橡膠件，長期使用容易老化變質(zhì)，喪失功能。2.測壓功能是一個比較難以實現(xiàn)的功能，所謂的浮動單向閥在實際中校難實現(xiàn)，所測氣壓受浮動單向閥動作的影響較大，如果氣體中有灰塵雜質(zhì)等很容易影響浮動單向閥的動作，繼而影響了所測壓力，使測壓不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提出了自己獨特的控制閥結(jié)構(gòu)，解決了以往控制閥存在問題，具有以下特點1.能夠避免旋轉(zhuǎn)密封氣室長期帶氣工作，并實現(xiàn)輪胎就近放氣。2.采用新型測壓結(jié)構(gòu)，使中央充放氣系統(tǒng)對輪胎測壓穩(wěn)定、準(zhǔn)確、可靠，使這種控制閥既能實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)密封氣室非長期帶氣工作，就近放氣，又能準(zhǔn)確可靠測壓。3.避免使用膜片，采取了活塞式氣動裝置。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的1.設(shè)計一個閥體，由上、中、下三部分組成，用螺釘聯(lián)結(jié)，閥體上開有四個孔，分別是輸入孔，與氣源(即中央充放氣控制系統(tǒng)的輸出端)連接，氣源的壓力氣體可有四種，分別是大氣壓；充氣高壓；放氣低壓；測壓高壓脈沖。輸出孔，與輪胎相連接。放氣孔，使輪胎通過控制閥就近放氣。氣門芯，用于手動測壓和緊急時對輪胎手動充放氣。2.閥體內(nèi)部設(shè)計一個往返運動的活塞，活塞可在氣源壓力氣體的壓力和復(fù)位彈簧的作用力下在氣室中運動。氣室中開有氣隙，氣隙將氣室分割成兩部分，前部分與輸入孔連接，后部分與放氣孔連接，氣隙與輸出孔連接，由活塞在氣室中所處的不同位置實現(xiàn)氣路的相互切換，分別形成兩條氣路通道，它們是輸入孔與輸出孔的氣路通道，輸出孔與排氣孔的氣路通道。當(dāng)氣源氣壓不同時，使氣室中的活塞所受氣源氣體的壓力也不相同，從而改變活塞在氣室中的相對位置，使控制閥可分別形成上述兩條氣路通道，實現(xiàn)控制閥增壓，減壓，保壓和測壓的功能。
下面結(jié)合附圖詳細介紹本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理，及其在輪胎中央充放氣系統(tǒng)中的應(yīng)用。本發(fā)明共提出兩種結(jié)構(gòu)型式，分別是A型和B型。
圖1為本發(fā)明的A型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明是由上閥體(1)，中閥體(2)，下閥體(3)和閥芯(4)組成，閥芯(4)為缸套(5)，活塞(6)，閥桿(7)和復(fù)位彈簧(8)的組合結(jié)構(gòu)，其為圓形，閥體的形狀為方形，亦可為圓形或其他形狀。它們用螺栓(圖中未畫出)固定聯(lián)接成一體。上閥體(1)開有輸入孔(9)，它與上閥體(1)中的輸入腔室(10)相連，腔室之中安裝有缸套(5)，活塞(6)安裝在缸套(5)內(nèi)，活塞(6)的背面與復(fù)位彈簧(8)相接觸，活塞(6)與閥桿(7)用螺紋相聯(lián)接，一體動作?；钊?6)可在缸套(5)內(nèi)運動，與缸套(5)之間由O型圈(11)密封。缸套(5)的另一半安裝在中閥體(2)內(nèi)，缸套(5)通過O型圈(12)與上、中閥體(1、2)相密封。缸套(5)的中部開有氣隙(13)。閥桿(7)由擋片(14)進行行程右限位，擋片(14)安裝在中閥體(2)與下閥體(3)之間，通過O型圈(28)與中閥體(2)相密封，通過O型圈(15)與下閥體(3)相密封。下閥體(3)上開有輸出孔(16)，輸出孔(16)與下閥體(3)和擋片(14)形成的輸出腔室(17)相連。下閥體(3)上還開有氣門芯孔(圖中未畫出)，氣門芯孔與截止閥機構(gòu)(圖中未畫出)亦與輸出腔室(17)相連。閥桿(7)的端部具有硫化橡膠(18)，當(dāng)活塞(6)在復(fù)位彈簧(8)的作用力下在最右端時，硫化橡膠(18)與擋片(14)上的輸出口(19)相接觸，實現(xiàn)活塞(6)右限位，并密封輸出口(19)，使輸出腔室(17)與單向閥腔室(20)的氣路通道斷開。擋片(14)與中閥體(2)形成的腔室為單向閥腔室(20)，其內(nèi)由單向閥膜片(21)和小螺母(22)組成。小螺母(22)將單向閥膜片(21)固定在中閥體(2)上，單向閥膜片(21)允許氣體由中閥體(2)上的通氣孔(23)通向輸出口(19)和放氣口(27)，反向則不完全封閉(即有少量漏氣)。通氣孔(23)開在中閥體(2)上，一端連接缸套(5)上的氣隙(13)，另一端連接單向閥腔室(20)。中閥體(2)與活塞(6)的背面形成放氣腔室(24)，中閥體(2)上開有放氣孔(25)與放氣腔室(24)相連?；钊?6)的背面具有硫化橡膠(26)，在活塞(6)運動到最左端時，硫化橡膠(26)與中閥體(2)的放氣口(27)相接觸，使活塞(6)左限位，并密封放氣口(27)。此時輸入腔室內(nèi)(10)的氣體可以通過氣隙(13)經(jīng)通氣孔(23)進入單向閥腔室(20)。
A型結(jié)構(gòu)的工作原理如下1.保壓狀態(tài)。該控制閥在氣源通大氣時為保壓狀態(tài)，保壓狀態(tài)為控制閥經(jīng)常工作的狀態(tài)。在此狀態(tài)下，氣源與大氣相通，氣源管路通過輸入孔(9)與上閥體(1)內(nèi)的輸入腔室(10)相連，使上閥體(1)內(nèi)的輸入腔室(10)內(nèi)為大氣壓，活塞(6)的正面受到輸入腔室(10)內(nèi)大氣壓的作用，活塞(6)的反面為放氣腔室(20)，放氣腔室(20)內(nèi)開有放氣孔(25)，放氣孔(25)始終與大氣相連，這樣活塞(6)的反面也受到大氣壓作用，活塞反面還與復(fù)位彈簧(8)相接觸，在復(fù)位彈簧(8)的彈力作用下活塞(6)和閥桿(7)處于最右端(活塞(6)和閥桿(7)通過螺紋剛性聯(lián)接)。這樣閥桿(7)上的硫化橡膠(18)與擋片(14)上的輸出口(19)緊密接觸，并緊緊密封住輸出口(19)，使輸出腔室(17)成為密閉腔室，輪胎與輸出孔(16)相連，輸出孔(16)又與輸出腔室(17)相連。這樣就使輪胎封閉，使控制閥處于保壓狀態(tài)。
2.充氣狀態(tài)。當(dāng)氣源通有高壓氣體時，控制閥進入充氣階段。氣源的高壓氣體首先通過輸入孔(9)進入輸入腔室(10)，繼而高壓氣體作用在活塞(6)正面上，活塞(6)的反面仍然是大氣壓力和復(fù)位彈簧(8)的作用力。由于高壓氣體(約為0.8-1Mpa)在活塞(6)上的作用力遠大于大氣壓力和復(fù)位彈簧(8)的作用力，活塞(6)瞬間左移，快速越過氣隙(13)運動到最左端。當(dāng)活塞(6)背面上的硫化橡膠(26)與中閥體(2)上的放氣口(27)緊密接觸時，活塞(6)被左限位。此時硫化橡膠(26)緊緊密封住放氣口(27)，從而形成了如下一條氣路通道高壓氣體經(jīng)輸入孔(9)至輸入腔室(10)，由于活塞(6)左移，越過了缸套(5)上的氣隙(13)，從而使高壓氣體經(jīng)輸入腔室(10)進入氣隙(13)，再經(jīng)過通氣孔(13)進入單向閥腔室(20)，單向閥腔室(20)內(nèi)的單向閥膜片(21)與擋片(14)形成單向氣路，由于閥桿(7)隨活塞(6)一起運動到最左端，輸出口(19)已被打開，放氣口(27)被活塞(6)背面的硫化橡膠(26)封閉，使高壓氣體通過輸出口(19)進入輸出腔室(17)，繼而高壓氣體通過輸出孔(16)進入輪胎，為輪胎充氣。控制閥進入充氣狀態(tài)。
3.放氣狀態(tài)。當(dāng)氣源中的氣壓為低壓時，控制閥處于放氣狀態(tài)。氣源中的低壓氣體通過輸入孔(9)和輸入腔室(10)作用在活塞的正面上，低壓氣體產(chǎn)生的壓力不足以完全克服復(fù)位彈簧(8)的彈力，隨著活塞(6)不斷向左運動，復(fù)位彈簧(8)的彈力不斷增大，最后活塞(6)運動到行程的一半左右受力達到平衡。此時活塞(6)上的O型圈(11)尚未越過氣隙(13)，于是形成了如下一條氣路通道輪胎中的壓力氣體通過輸出孔(16)進入輸出腔室(17)，由于活塞(6)已經(jīng)左移，閥桿(7)已經(jīng)不在密封輸出口(19)，這樣壓力氣體通過輸出口(19)進入放氣口(27)?；钊形催\動到最左端，放氣口(27)未與活塞(6)背面的硫化橡膠(26)相接觸，放氣口(27)未被封閉，這樣輪胎中的壓力氣體通過放氣口(27)進入放氣腔室(20)。放氣腔室(20)與放氣孔(25)相連，壓力氣體經(jīng)放氣孔(25)排入大氣。控制閥處于放氣工作狀態(tài)。
4.測壓狀態(tài)。當(dāng)需要測壓時，氣源首先給控制閥一股與充氣狀態(tài)壓力相同的高壓氣體，持續(xù)一段時間后，中央充放氣控制系統(tǒng)使氣源與內(nèi)部的氣體壓力傳感器相連接，形成密閉測壓回路，由傳感器進行測壓。其測壓過程是這樣完成的當(dāng)控制閥接收到高壓氣體，其動作與充氣狀態(tài)相同，活塞(6)移動到最左端，輸出口(19)打開，放氣口(27)被活塞(6)背面的硫化橡膠(26)封閉。持續(xù)一段時間后，氣源與傳感器相連形成密閉氣路。此時，控制閥的輸入腔室內(nèi)氣體的壓力并沒有降低，活塞(6)不會回位，形成的氣路通道與充氣狀態(tài)相同。由于氣源封閉，氣流逐漸靜止。靜止的過程就是氣壓平衡過程。平衡過程如下當(dāng)氣流要從通氣孔(23)向輸出口(19)運動時，單向閥膜片(21)打開，氣流可以順利通過。當(dāng)氣流要從輸出口(19)向通氣孔(23)運動時，單向閥膜片(21)被擋片(14)卡住，在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計時把擋片(14)和單向閥膜片(21)的接觸面面積加大，設(shè)計成非密封的端口形式，這樣仍然有少量氣體可以反向通過。對于氣壓平衡過程的氣流流動量來說，單向閥腔室(20)可以認為處于導(dǎo)通狀態(tài)。隨著氣壓平衡過程的繼續(xù)，控制閥中的氣體漸漸靜止。由于單向閥腔室(20)可以認為處于導(dǎo)通狀態(tài)，氣源與傳感器相連形成密閉氣路中的氣壓就是輪胎氣壓。由壓力傳感器可以讀出輪胎壓力。
5.由充氣、放氣和測壓狀態(tài)進入保壓狀態(tài)的過程?？刂崎y由充氣和測壓狀態(tài)進入保壓狀態(tài)的過程相同，在進入保壓狀態(tài)前輸入腔室(10)中都有高壓氣體。如前所述，此時的氣路通道是輸入腔室(10)至氣隙(13)至通氣孔(23)至單向閥腔室(20)至輸出口(19)至輸出腔室(17)至輪胎。在進入保壓狀態(tài)時，氣源與大氣相通，由于單向閥腔室(20)中的單向閥膜片(21)和擋片(14)形成的端口允許少量氣體反向流動，此時輪胎中有少量氣體流到輸入腔室(10)中，但其流入量遠小于氣源通大氣使輸入腔室(10)中的氣體向外流出量。于是輸入腔室(10)壓力迅速下降，直到不足以克服復(fù)位彈簧(8)的復(fù)位彈力，于是活塞(6)右移，越過氣隙(13)，使氣路通道被隔斷，繼而運動到最右端，閥桿(7)上的硫化橡膠(18)密封輸出口(19)，輪胎氣體被密封到輸出腔室(17)，控制閥進入保壓狀態(tài)。此時輸入腔室(10)與大氣相通，其內(nèi)壓力為大氣壓。由放氣狀態(tài)進入保壓狀態(tài)時，由于活塞(6)運動到行程的一半，尚未越過氣隙(13)，在氣源接大氣時，輸入腔室(10)中氣體外溢，其內(nèi)壓力迅速降低，活塞(6)在復(fù)位彈簧(8)的復(fù)位彈力作用下右移到最右端，閥桿(7)上的硫化橡膠(18)密封輸出口(19)，輪胎氣體被密封到輸出腔室(17)，控制閥進入保壓狀態(tài)。
6.附加說明。①綜上所述，這種工作原理和結(jié)構(gòu)特點使控制閥在由充氣和測壓狀態(tài)進入保壓狀態(tài)及其逆過程中都有氣流從放氣孔(25)排向大氣，這樣可將進入閥體內(nèi)部的污物排出。②控制閥在保壓狀態(tài)時，輸入腔室(10)接大氣，其內(nèi)壓力為大氣壓，這樣就使與其相連的旋轉(zhuǎn)密封氣室(中央充放氣系統(tǒng)中的部件)在無壓狀態(tài)下工作，使其工作條件改善，使用壽命增加。③單向閥腔室(20)中的單向閥結(jié)構(gòu)也可以采用其他形式，它的特點是當(dāng)氣流要正向通過時，單向閥打開，允許氣流通過。反向則單向閥關(guān)閉，但仍然有少量氣體能通過，其實質(zhì)是一個反向微漏的單向閥結(jié)構(gòu)。也可以采用常規(guī)單向閥密封閥芯加彈簧的結(jié)構(gòu)，在密封端面開微口實現(xiàn)反向漏氣。
圖2為本發(fā)明的B型結(jié)構(gòu)。B型結(jié)構(gòu)的工作原理與A型完全相同，閥芯(30)與A型結(jié)構(gòu)的閥芯(4)完全相同，在這里就不再贅述。其主要區(qū)別是上閥體(31)和下閥體(33)分別如圖所示加長，相互遮擋形成迷宮式放氣氣隙，中閥體(32)相應(yīng)減少直徑，其上開有放氣孔(34)，控制閥放氣時氣流先經(jīng)過放氣氣隙再排向大氣。采用這種結(jié)構(gòu)主要是保護閥芯，使灰塵污物難以進入閥芯。


圖1是本發(fā)明A型結(jié)構(gòu)縱向剖面圖。
圖2是本發(fā)明B型結(jié)構(gòu)縱向剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明應(yīng)用于輪胎中央充放氣系統(tǒng)中，輸入孔與氣源(充放氣系統(tǒng)的輸出端)相連，輸出孔與輪胎相連，將控制閥固定于輪轂適當(dāng)位置，控制閥與氣源氣壓相配和產(chǎn)生相應(yīng)動作，實現(xiàn)為輪胎進行充氣，放氣和保壓工作。其工作過程是當(dāng)氣源接大氣時，控制閥截止，進入保壓狀態(tài)，這也是控制閥經(jīng)常工作的狀態(tài)，輪胎中的氣體被控制閥封閉，輪胎中的氣壓長期穩(wěn)定。當(dāng)氣源中有高壓氣體時，控制閥打開，進入為輪胎充氣狀態(tài)，氣源中的氣體經(jīng)控制閥進入輪胎，為輪胎充氣。當(dāng)氣源中為低壓氣體時，控制閥進入放氣狀態(tài)，此時氣源中的低壓氣體不進入輪胎，也不排向大氣，輪胎中的氣體在自身胎壓作用下，通過控制閥上的排氣孔排向大氣，實現(xiàn)了為輪胎降壓的目的。當(dāng)氣源中出現(xiàn)高壓脈沖時，控制閥在高壓氣作用下打開，隨即氣路中的氣壓傳感器記錄了輪胎中的壓力，記錄結(jié)束后，氣源接大氣，控制閥旋即截止，又進入保壓狀態(tài)，實現(xiàn)了為輪胎測壓功能。本控制閥適用性廣，能夠應(yīng)用于基于上述原理的輪胎中央充氣系統(tǒng)中，以及不需控制閥具有測壓功能的其他輪胎中央充氣系統(tǒng)中，具有廣闊的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.一種壓力氣體控制閥，由上閥體(1)，中閥體(2)，下閥體(3)組成，通過螺栓連接成一體，閥體上開有與壓力氣源相通的輸入孔，與工作室相通的輸出孔，與大氣相通的排氣孔，用于手動的氣門芯孔，其特征在于a.閥體內(nèi)裝有閥芯(4)，是缸套(5)，活塞(6)，閥桿(7)和復(fù)位彈簧(8)的組合結(jié)構(gòu)；b.上閥體(1)開有輸入孔(9)，它與上閥體(1)中的輸入腔室(10)相連；c.缸套(5)一半安裝在上閥體(1)的輸入腔室(10)內(nèi)，另一半安裝在中閥體(2)內(nèi)，缸套(5)通過密封圈(12)與上閥體(1)、中閥體(2)相密封；缸套(5)的中部開有氣隙(13)；d.活塞(6)安裝在缸套(5)內(nèi)，活塞(6)的背面與復(fù)位彈簧(8)相接觸，活塞(6)與閥桿(7)聯(lián)接成一體動作，活塞(6)可在缸套(5)內(nèi)運動；e.閥桿(7)由擋片(14)進行行程右限位，擋片(14)安裝在中閥體(2)與下閥體(3)之間，通過密封圈(28)、密封圈(15)與中閥體(2)、下閥體(3)相密封；f.下閥體(3)上開有輸出孔(16)，輸出孔(16)與下閥體(3)和擋片(14)形成的輸出腔室(17)相連；g.下閥體(3)上還開有氣門芯孔，氣門芯孔與截止閥機構(gòu)亦與輸出腔室(17)相連；h.閥桿(7)的端部具有硫化橡膠(18)，當(dāng)活塞(6)在復(fù)位彈簧(8)的作用力下在最右端時，硫化橡膠(18)與擋片(14)上的輸出口(19)相接觸，實現(xiàn)活塞(6)右限位，并密封輸出口(19)，使輸出腔室(17)與單向閥腔室(20)的氣路通道斷開；i.擋片(14)與中閥體(2)形成的腔室為單向閥腔室(20)；j.通氣孔(23)開在中閥體(2)上，一端連接缸套(5)上的氣隙(13)，另一端連接單向閥腔室(20)；中閥體(2)與活塞(6)的背面形成放氣腔室(24)，中閥體(2)上開有放氣孔(25)與放氣腔室(24)相連；k.活塞(6)的背面具有硫化橡膠(26)，在活塞(6)運動到最左端時，硫化橡膠(26)與中閥體(2)的放氣口(27)相接觸，使活塞(6)左限位，并密封放氣口(27)。此時輸入腔室內(nèi)(10)通過氣隙(13)和氣孔(23)與閥腔室(20)、輸出腔室(17)相通。
2.如權(quán)利要求1所說的活塞(6)與缸套(5)的配合結(jié)構(gòu)。其特征在于活塞(6)上面裝有密封圈(11)保持與缸套(5)之間的密封，并能夠在缸套(5)內(nèi)往復(fù)運動。
3.權(quán)利要求1所說的閥桿(7)其特征在于與活塞(6)采用螺紋聯(lián)接，外端面有一字或十字凹槽。
4.如權(quán)利要求1所說的單向閥腔室(20)其特征在于其內(nèi)由單向閥膜片(21)和螺母(22)組成。螺母(22)將單向閥膜片(21)固定在中閥體(2)上，單向閥膜片(21)允許氣體由中閥體(2)上的通氣孔(23)通向輸出口(19)，反向則不完全封閉(即有少量漏氣)。
5.如權(quán)利要求1所說上閥體(1)可加長至上閥體(31)，下閥體(3)加長至下閥體(33)，中閥體(2)減小直徑至中閥體(32)。通過上閥體(31)和下閥體(33)把中閥體(32)遮擋在內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明屬于壓力氣體方向控制裝置，應(yīng)用于輪胎中央充放氣系統(tǒng)中，連接充氣氣源與輪胎，其功能是1.實現(xiàn)輪胎保壓，在保壓狀態(tài)時輪胎與氣源斷開。2.能夠給輪胎進行充、放氣。3.與整個中央充放氣系統(tǒng)配合，能夠準(zhǔn)確測量輪胎壓力。其特征在于1.直接連接氣源與輪胎。2.閥體內(nèi)具有多個氣路通道和閥門，閥體上開有排氣孔，能夠使輪胎中的氣體直接排向大氣。3.通過識別氣源的氣體壓力，產(chǎn)生相應(yīng)的閥門動作，實現(xiàn)為輪胎增壓，減壓，保壓和測壓的功能。
文檔編號B60C23/00GK1903597SQ20051008861
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者周文杰 申請人:中國北方車輛研究所