專利名稱：壓力氣體方向控制閥的制作方法
技術領域：
本發明屬于壓力氣體控制閥，適應于氣壓系統中氣體方向控制，特別適用于輪胎中央充放氣系統中，安裝在輪胎上，通過與整個中央充放氣控制系統配合，實現為輪胎增壓，減壓，保壓和測壓的功能。
背景技術：
隨著輪胎中央充放氣系統廣泛的應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)是系統中的關鍵部件，高性能的控制閥對整個中央充放氣系統起著至關重要的作用，國內外許多專利都提出了自己的控制閥方案和結構。一份專利號為92112058.3的專利提出的控制閥結構在現有的結構中是比較好的，但仍具有以下不足1.采用大面積膜片結構，膜片屬橡膠件，長期使用容易老化變質，喪失功能。2.測壓功能是一個比較難以實現的功能，所謂的浮動單向閥在實際中校難實現，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，使測壓不穩定。
發明內容
本發明的目的提出了自己獨特的控制閥結構，解決了以往控制閥存在問題，具有以下特點1.能夠避免旋轉密封氣室長期帶氣工作，并實現輪胎就近放氣。2.采用新型測壓結構，使中央充放氣系統對輪胎測壓穩定、準確、可靠，使這種控制閥既能實現旋轉密封氣室非長期帶氣工作，就近放氣，又能準確可靠測壓。3.避免使用膜片，采取了活塞式氣動裝置。
本發明是這樣實現的1.設計一個閥體，由上、中、下三部分組成，用螺釘聯結，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.閥體內部設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，實現控制閥增壓，減壓，保壓和測壓的功能。
下面結合附圖詳細介紹本發明的結構和工作原理，及其在輪胎中央充放氣系統中的應用。本發明共提出兩種結構型式，分別是A型和B型。
圖1為本發明的A型結構。本發明是由上閥體(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)和復位彈簧(8)的組合結構，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，活塞(6)的背面與復位彈簧(8)相接觸，活塞(6)與閥桿(7)用螺紋相聯接，一體動作。活塞(6)可在缸套(5)內運動，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，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(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)，當活塞(6)在復位彈簧(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。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(10)的氣體可以通過氣隙(13)經通氣孔(23)進入單向閥腔室(20)。
A型結構的工作原理如下1.保壓狀態。該控制閥在氣源通大氣時為保壓狀態，保壓狀態為控制閥經常工作的狀態。在此狀態下，氣源與大氣相通，氣源管路通過輸入孔(9)與上閥體(1)內的輸入腔室(10)相連，使上閥體(1)內的輸入腔室(10)內為大氣壓，活塞(6)的正面受到輸入腔室(10)內大氣壓的作用，活塞(6)的反面為放氣腔室(20)，放氣腔室(20)內開有放氣孔(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，活塞反面還與復位彈簧(8)相接觸，在復位彈簧(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。
2.充氣狀態。當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)，從而使高壓氣體經輸入腔室(10)進入氣隙(13)，再經過通氣孔(13)進入單向閥腔室(20)，單向閥腔室(20)內的單向閥膜片(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。
3.放氣狀態。當氣源中的氣壓為低壓時，控制閥處于放氣狀態。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，低壓氣體產生的壓力不足以完全克服復位彈簧(8)的彈力，隨著活塞(6)不斷向左運動，復位彈簧(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)已經左移，閥桿(7)已經不在密封輸出口(19)，這樣壓力氣體通過輸出口(19)進入放氣口(27)。活塞尚未運動到最左端，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，壓力氣體經放氣孔(25)排入大氣。控制閥處于放氣工作狀態。
4.測壓狀態。當需要測壓時，氣源首先給控制閥一股與充氣狀態壓力相同的高壓氣體，持續一段時間后，中央充放氣控制系統使氣源與內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控制閥接收到高壓氣體，其動作與充氣狀態相同，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，在零件結構設計時把擋片(14)和單向閥膜片(21)的接觸面面積加大，設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)可以認為處于導通狀態。隨著氣壓平衡過程的繼續，控制閥中的氣體漸漸靜止。由于單向閥腔室(20)可以認為處于導通狀態，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、放氣和測壓狀態進入保壓狀態的過程。控制閥由充氣和測壓狀態進入保壓狀態的過程相同，在進入保壓狀態前輸入腔室(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，直到不足以克服復位彈簧(8)的復位彈力，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。此時輸入腔室(10)與大氣相通，其內壓力為大氣壓。由放氣狀態進入保壓狀態時，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，其內壓力迅速降低，活塞(6)在復位彈簧(8)的復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。
6.附加說明。①綜上所述，這種工作原理和結構特點使控制閥在由充氣和測壓狀態進入保壓狀態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部的污物排出。②控制閥在保壓狀態時，輸入腔室(10)接大氣，其內壓力為大氣壓，這樣就使與其相連的旋轉密封氣室(中央充放氣系統中的部件)在無壓狀態下工作，使其工作條件改善，使用壽命增加。③單向閥腔室(20)中的單向閥結構也可以采用其他形式，它的特點是當氣流要正向通過時，單向閥打開，允許氣流通過。反向則單向閥關閉，但仍然有少量氣體能通過，其實質是一個反向微漏的單向閥結構。也可以采用常規單向閥密封閥芯加彈簧的結構，在密封端面開微口實現反向漏氣。
圖2為本發明的B型結構。B型結構的工作原理與A型完全相同，閥芯(30)與A型結構的閥芯(4)完全相同，在這里就不再贅述。其主要區別是上閥體(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)相應減少直徑，其上開有放氣孔(34)，控制閥放氣時氣流先經過放氣氣隙再排向大氣。采用這種結構主要是保護閥芯，使灰塵污物難以進入閥芯。
圖1是本發明A型結構縱向剖面圖。
圖2是本發明B型結構縱向剖面圖。
具體實施例方式
本發明應用于輪胎中央充放氣系統中，輸入孔與氣源(充放氣系統的輸出端)相連，輸出孔與輪胎相連，將控制閥固定于輪轂適當位置，控制閥與氣源氣壓相配和產生相應動作，實現為輪胎進行充氣，放氣和保壓工作。其工作過程是當氣源接大氣時，控制閥截止，進入保壓狀態，這也是控制閥經常工作的狀態，輪胎中的氣體被控制閥封閉，輪胎中的氣壓長期穩定。當氣源中有高壓氣體時，控制閥打開，進入為輪胎充氣狀態，氣源中的氣體經控制閥進入輪胎，為輪胎充氣。當氣源中為低壓氣體時，控制閥進入放氣狀態，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，實現了為輪胎降壓的目的。當氣源中出現高壓脈沖時，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，記錄結束后，氣源接大氣，控制閥旋即截止，又進入保壓狀態，實現了為輪胎測壓功能。本控制閥適用性廣，能夠應用于基于上述原理的輪胎中央充氣系統中，以及不需控制閥具有測壓功能的其他輪胎中央充氣系統中，具有廣闊的應用前景。
權利要求
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.閥體內裝有閥芯(4)，是缸套(5)，活塞(6)，閥桿(7)和復位彈簧(8)的組合結構；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，另一半安裝在中閥體(2)內，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，活塞(6)的背面與復位彈簧(8)相接觸，活塞(6)與閥桿(7)聯接成一體動作，活塞(6)可在缸套(5)內運動；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亦與輸出腔室(17)相連；h.閥桿(7)的端部具有硫化橡膠(18)，當活塞(6)在復位彈簧(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(10)通過氣隙(13)和氣孔(23)與閥腔室(20)、輸出腔室(17)相通。
2.如權利要求1所說的活塞(6)與缸套(5)的配合結構。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)內往復運動。
3.權利要求1所說的閥桿(7)其特征在于與活塞(6)采用螺紋聯接，外端面有一字或十字凹槽。
4.如權利要求1所說的單向閥腔室(20)其特征在于其內由單向閥膜片(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)遮擋在內部。
全文摘要
本發明屬于壓力氣體方向控制裝置，應用于輪胎中央充放氣系統中，連接充氣氣源與輪胎，其功能是1.實現輪胎保壓，在保壓狀態時輪胎與氣源斷開。2.能夠給輪胎進行充、放氣。3.與整個中央充放氣系統配合，能夠準確測量輪胎壓力。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，產生相應的閥門動作，實現為輪胎增壓，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 優先權日2005年7月29日
發明者周文杰 申請人:中國北方車輛研究所