阀和阀组件的制作方法

本发明涉及一种阀，并且涉及一种阀组件，特别是一种挠性阀，其特别适合但非排他地用于车辆制动组件中。

背景技术：

用于流体控制系统的电磁阀是已知的。ep2756215和gb1719309.5公开了挠性阀，其适用于车辆制动组件。ep2756215教示了几种不同形式的挠性组件。ep2756215还具体教示了这些阀可以用于车辆制动系统中，在车辆制动系统中，需要快速的切换时间，并且阀上的压差较大。

车辆制动系统通常包括阀组件，该阀组件被称为调节器，该调节器连接至加压流体源，该调节器用于控制和放大加压流体进出液压操作制动执行器的流量。调节器具有一个连接到加压流体源的供给端口，一个连接到制动执行器的传输端口和一个连接到大气(或任何其他低压体积)的排出端口，并且可以采用适用位置，其中允许流体在阀组件的供给端口和传输端口之间流动，在排放位置允许流体在传输端口和排出端口之间流动，以及保持位置，在保持位置时基本上防止了流体在供给端口、传输端口以及排出端口中的两个之间流动。

重要的是，车辆制动系统的某些组件必须具有出色的故障保护能力。本发明提供了一种适用于在制动组件内提供故障保护能力的阀的改进，并且还提供了一种包括这种阀的改进的阀组件。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种阀，该阀包括第一端口、第二端口、第三端口和挠性件，所述挠性件在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，处于第一位置时使得第一端口打开，处于第二位置时使得第二端口打开，处于第三位置时使得第一和第二端口关闭，其中至少挠性件的一部分是可磁化以提供第一磁体，所述阀还具有与第一端口相关联的第二磁体以及与第二端口相关联的第三磁体。

第一和第三磁体可以是电磁体。

第二磁体可以是永磁体。

第一端口可以是排出端口，并且挠性件的第一位置可以对应于阀的故障安全构造。

第二端口可以是供给端口，并且挠性件的第二位置可以对应于阀的应用构造。

第三端口可以是传输端口，并且挠性件的第三位置可以对应于阀的保持构造。

挠性件可以是挠性组件的一部分，挠性组件还包括一对可动构件，每个可动构件通过挠性件可在打开第一端口和第二端口中的相应一个的方向上移动。

根据本发明的第二方面，提供了一种如在本发明的第一方面中所述的阀的操作方法，其中，第一磁体的通电使得挠性件能够远离第一位置并朝向第三位置运动。

第一磁体和第三磁体的通电可以使挠性件朝第二位置运动。

根据本发明的第三方面，提供了一种阀组件，该阀组件包括第一阀和第二阀，第一阀和第二阀中的每一个包括第一端口、第二端口、第三端口和挠性组件，挠性组件在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，处于第一位置时使得第一端口打开，处于第二位置时使得第二端口打开，处于第三位置时使得第一和第二端口关闭，其中至少挠性件的一部分是可磁化以提供第一磁体，所述阀组件还具有与第一端口相关联的第二磁体以及与第二端口相关联的第三磁体，其中在任何给定时间只有一个阀可操作。

第二阀可以提供备用(redundancy)。

阀组件可包括主要供给端口和辅助供给端口。

阀组件可包括第三阀，该第三阀使流体能够从主要和辅助供给端口中的一个向第一和/或第二阀流动，同时抑制流体从主要和辅助供给端口中的另一个向第一和/或第二阀流动。

该阀组件可包括共享的传输端口，以及另一阀，该另一阀使得流体能够从第一阀和第二阀中的一个的第一端口流出，同时抑制流体从第一阀和第二阀中的另一个的第一端口流出。

根据本发明的第四方面，提供了一种车辆制动系统，其包括根据本发明的第一方面的阀和/或根据本发明的第三方面的阀组件。

附图说明

现在将参考附图仅以举例的方式描述本发明，其中：

图1是处于“保持”位置的根据本发明实施例的阀的示意图；

图2是处于“应用”位置的图1的阀的示意图；

图3是处于“释放”/故障安全位置的图1和图2的阀的示意图；

图4是包括图1-3所示类型的阀的阀组件的示意图；

图5a-c是处于主要功能模式的图4的阀组件的示意图；

图6a和6b是处于备用模式的图4的阀组件的示意图；以及

图7a-c是图4的阀组件在备用功能被激活并且存在主要空气供给故障的模式下的示意图。

具体实施方式

参考附图，附图示出了阀10。阀10是三位电磁阀，其包括壳体11、第一端口12、第二端口14和第三端口16。在图1-3中所示的示例中，第一端口12、第二端口14和第三端口16分别是排出端口12、供给端口14和传输端口16。将理解的是，可以提供端口12、14、16的替代布置。

阀10包括相对于第一阀座22可动以打开和关闭第一端口12的第一阀构件18，以及相对于第二阀座24可动以打开和关闭第二端口14的第二阀构件20。每个阀构件18、20朝着关闭位置偏置，在该关闭位置中，阀构件18、20通过相应的偏置构件26、28相对于其相应的阀座22、24密封。第一偏置构件26和第二偏置构件28中的每一个可以是弹性偏置构件，例如螺旋弹簧。

阀10还包括挠性组件。挠性组件包括挠性件30，挠性件30由挠性或半挠性材料制成，并且包括至少一部分可磁化。挠性组件30的整体可以是可磁化的。挠性件30可以包括第一磁体32，其可以是电磁体(并且在这种情况下在下文中将被称为第一电磁体32’)。

挠性组件30在挠性件的近端30a处附接到壳体11。挠性件30的近端30a可以固定到磁轭40，从磁轭40处可以延伸出两个相邻的臂部40a、40b。磁轭40可以包括形成臂部40a、40b的两个或更多个分开的部分，或者可以是单体的。阀座22、24有效地限定了两个相邻的臂部40a、40b的相应的远端。挠性组件30的远端30b可以延伸以位于磁轭40的两个相邻臂部40a、40b的远端之间。在一些实施例中，挠性件30的近端30a被磁轭40夹紧并且可以被夹紧在其第一臂部40a和第二臂部40b之间，其中远端30b以悬臂的方式从其延伸。将理解的是，挠性组件可以由阀10的附加或替代部分承载或附接到阀10的附加或替代部分。

挠性组件可包括一对可动构件38a、38b，其朝向挠性件30的远端30b定位。每个可动构件38a、38b可以由挠性件30承载。成对的可动构件38a、38b可以由挠性件30承载的单个主体构成。每个可动构件38a、38b与挠性件30基本垂直地延伸，但是应当理解，其他布置也是可能的。可动构件38a、38b可在第一位置和第二位置之间移动。在该第一位置时，第一可动构件38a作用在第一阀构件18上，抵抗第一偏置构件26的偏置力，使第一阀构件18移动离开第一阀座22，以打开第一端口12；在第二位置时，第二可动构件38b作用在第二阀构件20上，抵抗第二偏置构件28的偏置力，使第二阀构件20移动离开第二阀座24，以打开第二端口14。

第二磁体34与第一端口12相关联并且位于第一端口12附近。第二磁体34可以是永磁体，并且可以是强磁体，例如钕铁硼(ndfeb)磁体。在第二磁体34和挠性件30之间限定第一气隙42。第三磁体36与第二端口14相关联并且位于第二端口14附近。第三磁体36可以是电磁体(并且在这种情况下在下文中将被称为第二电磁体36’)。在第三磁体36和挠性件30之间限定第二气隙44。第二和第三磁体34、36可以是环形的，以便当相应的端口12、14打开时能够使流体流过相应的端口12、14。

挠性件30的远端30b可在第一位置和第二位置之间移动，在该第一位置，挠性件30的远端30b与第二磁体34相邻，从而与两个相邻的臂部40a、40b的第一臂部40a相邻(参见图3)，在该第二位置，挠性件30的远端30b邻近第三磁体36，因此邻近两个相邻臂部40a、40b的第二臂部40b(见图2)。挠性件30具有第三位置(如图1所示)，该第三位置在第一位置和第二位置之间。该第三位置是挠性件30的自然位置，并且在该位置，两个气隙42、44基本相等。

第一、第二和第三磁体32、34、36形成偏置布置，使得可以控制挠性件30的位置，以便还可以控制阀10的构造和操作。

第一电磁体32’和第二电磁体36’中的每一个可以被配置为从电源接收电力。电源可以包括电力控制器，该电力控制器被配置为调节到每个电磁体32’、36’的电力。

如果第一电磁体32’通电，即，如果电流被提供给第一电磁体32’(即，给挠性件30)，则第一电磁体32’的磁通量与第二磁体34的磁通量相比，大小可以相等，但是方向相反。在这种情况下，由于制造挠性件的材料的刚度，挠性件30位于两个阀座22、24之间的自然位置。该位置称为“保持”位置。在保持位置，第一气隙42和第二气隙44基本相等，并且阀10处于输送构造，其中第一端口12和第二端口14关闭，第三端口16打开。

如果第一电磁体32’和第二电磁体36’均通电，即如果电流同时提供给第一电磁体32’和第二电磁体36’，那么在与第二(永久)磁体14相反的方向上的磁通量大于第二(永久)磁体14的磁通量。因此，挠性件30被吸引到第二电磁体36’上，并使第二可动构件38b移动到与第二阀构件20接触，这继而促使第二阀构件20抵抗偏置构件28的偏置力而离开第二阀座24，以打开第二通道14，从而使得第二(供给)端口14和第三(传输)端口16之间能够流体连通。这将阀10置于“应用”配置。在应用配置中，第二气隙44减小到零，第一气隙42达到最大，并且第一端口12关闭。

如果第一电磁体32’和第二电磁体36’均未通电，即电源未向电磁体32’、36’中的任何一个提供足够的电流，为了产生足够大的磁通量以抵抗第二(永久)磁体34的磁通量，挠性件30被吸引到第二(永久)磁体14，该第二磁体使第一可动构件38a运动而与第一阀构件18接触，或者使第一可动构件38a与第一阀构件18保持接触，进而，抵抗第一偏压构件26的偏压力使第一阀构件18离开第一阀座22，从而打开第一(排出)端口12。这将阀10移动到“排放”构造，使得在第一(排放)端口12和第三(传输)端口16之间存在流体连通。因此，在电力损失或减少的情况下，阀10偏置向排放位置，用作故障安全位置(如图3所示)。在排放位置，第二端口14关闭。

阀10可以用作车辆制动系统中的调节器阀组件的一部分。磁体的配置意味着阀10的状态是可预测和可控制的，并且为三位阀提供了可靠的故障保护模式。将理解的是，电磁体和端口的配置可以与图1-3中所示的配置不同。

现在参考图4-7，示出了阀组件100。与图1-3中所示功能相似的功能具有相似的参考数字，带有‘1’或‘2’前缀。

阀组件100适用于车辆制动组件，并且可以形成用于双回路制动系统的调节器的至少一部分，该双回路制动系统包括主要回路和辅助回路。阀组件100包括壳体111，第一阀110和第二阀210。在图4-7所示的示例中，第一阀110和第二阀210基本相同，但是彼此成镜像。第一阀110用作主阀，第二阀210提供备用(redundancy)。每个阀110、210包括与以上关于阀10所述的那些相同的特征，特别是第一端口112、212、第二端口114、214和第三端口116、216；第一阀构件118、218和第二阀构件120、220；第一阀座122、222和第二阀座124、224；第一偏置构件126、226和第二偏置构件128、228；挠性件130、230，其具有近端130a、230a和远端130b、230b并且由壳体111承载；第一磁体132、232(第一电磁体132’、232’)、第二磁体134、234和第三磁体136、236(第二电磁体136’、236’)；第一可动构件138a、238a和第二可动构件138b、238b；第一气隙124、224和第二气隙144、244。

第一阀110和第二阀210的第一(排出)端口112、212可彼此连通，并且可以组合以提供单个(排出)端口162。

阀组件100可包括主要供给端口150和辅助(备用)供给端口250。主要供给端口150和辅助供给端口250中的每个经由第三阀与阀110、210中的每个阀的第二(供给)端口114、214流体连通，第三阀可以是第一梭阀152，例如双止回阀。将理解的是，可以提供替代的阀布置作为第三阀，例如一对单向止回阀。第一阀110和第二阀210的第二(供给)端口114、214彼此连通，并且还通过第一梭阀152与主要供给端口150和辅助供给端口250中的一个或另一个连通。第一梭阀152可在第一位置(如图5a-c所示)与第二位置(如图7a-c所示)之间移动，在该第一位置，主要供给端口150与第一阀110和第二阀210中的每个的第二(供给)端口114、214连通；在第二位置，辅助供给端口250与第一阀110和第二阀210的第二(供给)端口114、214连通。第一梭阀152可以是无偏的(unbiased)，以使流体能够从以较大压力供给流体的供给端口150、250流出。

阀组件100包括第一主要换能器154和第一备用换能器156，以确定供给端口114、214中的压力。第一主要换能器154和第一备用换能器156可以位于“共享”区域115中，该“共享”区域115在第二(供给)端口114、214之间提供流体连通。

第一阀110和第二阀210的第三(传输)端口116、216可与共享的传输端口117流体连通。可以在共享传输端口117中提供另一个阀164，该阀可以是第二梭阀，例如双止回阀，以确定第一阀110和第二阀210中的哪一个与共享传输端口117流体连通。可以提供另一阀164的替代布置，例如一对单向止回阀。阀组件100包括第二主要换能器158和第二备用换能器160，以确定第三(传输)端口116、216中的压力。第二主换能器158和第二备用换能器160可以设置在共享区域中，该共享区域在第一阀110的第三(传输)端口116、216和第二阀210之间提供流体连通。第一和第二备用换能器156、160的提供改善了阀组件100的备用，并因此改善了故障安全功能。

阀组件100可以包括和/或具有由单个电源和单个电力控制器供给的电力。可选择地，阀组件100可包括和/或具有由多个电源和/或电力控制器供给的电力。第一阀110、第一主换能器154和第二主换能器158可以由第一电源和第一电力控制器供电，而第二阀210、第一备用换能器156和第二备用换能器160例如可以由第二电源和第二电力控制器供电。

这种阀组件100可以用在车辆制动系统中，例如，作为用于致动制动构件的轮端组件的一部分。

在使用中，除非在第一阀110中检测到故障，否则通常将这种阀组件100的第二(备用)阀210是开放的(vented)。在图5a-c中示出了这种布置，即阀组件100的主要操作模式。实际上，第一阀110和第二阀210可以交替用作主阀和副阀，换句话说，第一阀110可以用作一个或多个制动操作的主阀，而第二阀210充当备用阀，然后第二阀210可以进行一次或多次制动操作，而第一阀110充当备用阀，依此类推。如果在第一阀110或第二阀210中检测到故障，则只有未显示故障的阀110、210可操作，这可能导致替代布置被覆盖。

图5a示出了处于第一布置中的阀组件100，其中第一阀110是激活的并且第二(备用)阀210是开放的(vented)。第二梭阀164处于使流体能够从第一阀110的传输端口116流出并且禁止流体从第二阀210的传输端口216流出的位置。第一阀110的挠性件130处于其默认位置，即被吸引到第一阀110的第二磁体134。在这种构造中，第一阀110的第三(传输)端口116是敞开的，即与第一阀110的第一(排出)端口112流体连通。第二阀210的挠性件230也处于其默认位置，但是，第二阀210的第三(传输)端口216被第二梭阀164关闭。第一梭阀152使流体能够从主要供给端口150流出并且抑制流体从辅助供给端口250流出，然而，由于相应挠性件130、230的位置，每个阀110、210中的供给端口114、214是关闭的。这种配置代表两个阀110、210的故障安全位置，因为在没有足够的电流施加到电磁体132、232、136、236的任何一个以移动阀110、210中任一个的挠性件130、230的情况下，阀组件默认为该位置，但最重要的是在主要操作模式下第一阀110的挠性件130。

图5b示出了阀组件100的第二布置。第二梭阀164处于使得流体能够从第一阀110的传输端口116流出并且抑制流体从第二阀210的传输端口216的流出的位置。电流被施加到第一阀110的第一电磁体132’，以使第一电磁体132’通电，以便将第一阀110的挠性件130定位在其中间的“中立”位置，使得第一阀110的供给端口114和排出端口112均关闭。因此，仅第一阀110的传输端口116是打开的，使得第一阀110处于其“保持”构造。第二阀210的挠性件230保持在其默认的“故障安全”位置，即挠性件230朝向第二(永久)磁体234定位，使得第二阀210的排出端口212打开。

图5c示出了阀组件100的第三布置。在这种布置中，第二梭阀164处于使流体能够从第一阀110的传输端口116流出并且抑制流体从第二阀210的传输端口216流出的位置。电流被施加到第一电磁体132’和第二电磁体136’，以使第一电磁体132’和第二电磁体136’充分通电以克服第二磁体134的磁通量，从而使第一阀110的挠性件130移向其第二位置，即移向第二电磁体136’，从而打开第一阀110的供给端口114。第一梭阀152被定位成使得来自主要供给端口150的流体可被接收在第一阀的供给端口114中。辅助供给端口250被第一梭阀152阻塞。由于第一阀110的挠性件130处于其第一位置，即远离第二磁体134，并且第一可动构件138a处于远离第一阀110的第一阀构件118，因此第一阀110的排出端口112关闭。阀组件100的这种布置使得第一阀110的主要供给端口150和传输端口116之间能够流体连通。

图6a和图6b示出了处于辅助(备用)操作模式的阀组件，其中主要供给端口150处于操作状态。

图6a示出了阀组件100的第四布置，其中第一阀110不起作用，而第二阀210可操作以维持阀组件100的功能。这种情况有可能会发生在，例如，主气动回路或车辆制动系统的调节器中检测到故障，为了确保继续向该制动执行器或每个制动执行器提供流体，即压缩空气。

另一阀164处于第二位置，该第二位置使流体能够从第二阀210的传输端口216流出并且抑制流体从第二阀110的传输端口116流出。因为第一阀110因故障而无法使用，第二梭阀164没有被偏置，因此可以自由地在其第一位置和第二位置之间移动，以确保经由共享传输端口117的流体在这种情况下从第二阀210基本上不间断地输送。因此，第二阀210为第一阀110提供备用。

电流被施加到第二阀210的第一电磁体232’，以将第二阀210的挠性件230定位在其中间的“中立”位置，使得第二阀210处于其“保持”构造，第二阀210的供给端口214和排出端口212均关闭。因此，仅第二阀210的传输端口216是打开的。第二阀110的挠性件130保持在其默认的、故障保护位置，即朝向第二(永久)磁体134，使得第一阀110的传输端口116打开。主要供给端口150是可操作的，使得第一止回阀152处于其第一位置，使得流体能够从主要供给端口150流到第一阀110和第二阀210中的每个的第二(供给)端口114、214。然而，由于相应的挠性组件130、230的位置，第一阀110和第二阀210中的每个的供给端口114、214关闭。

图6b示出了阀组件100的第五布置。在这种模式下，例如由于第一阀110的故障而使第一阀110无法工作，而第二阀210可工作，以在阀组件100中提供备用。第二梭阀164处于使流体能够从第二阀210的传输端口216流动并且抑制流体从第一阀110的传输端口116流出的位置。电流被施加到第二阀210的第一电磁体232’和第二电磁体236’以使第二阀210的两个电磁体232’、236’通电，使得第一阀210的挠性件230朝着其第二位置运动，即朝向第二电磁体236’，从而打开第二阀210的供给端口214。第一梭阀152被定位成使得来自主要供给端口150的流体可被接收在第一阀110的供给端口114中。当流体经由主要供给端口150被供给时，辅助供给端口250被第一梭阀152阻塞。由于第二阀210的挠性件230处于其第二位置，即远离第二磁体234，并且第一可动构件238a定位成远离第二阀210的第一阀构件218，因此第二阀210的排出端口212关闭。阀组件100的这种构造使得能够在第二阀210的主要供给端口150和传输端口216之间进行流体连通，使得阀组件100处于“应用”构造。

图7a-c示出了在主空气供给回路发生故障的情况下(在主供给端口150的上游或在主供给端口150处)，以及在第一阀110发生故障的情况下导致第二阀210的操作时的阀组件100。

图7a示出了在主回路中的故障点处，处于第六布置的阀组件。由于主回路的故障，流体没有流过主要供给端口150。因此，由于流体经由辅助供给端口250被供给，第一梭阀152移动到其第二位置，从而阻塞了主要供给端口150，因此在梭阀152的次级侧上受到更大的压力。两个阀110、210均处于其各自的故障安全位置，挠性组件130、230处于其各自的第一位置，即被吸引至对应的第二磁体134、234，使得每个阀110、210的供给端口114、214关闭，并且每个阀110、210的排出端口112、212打开。另一阀164处于其第一位置，使得残留在第一传输端口116中的任何流体被排出。

图7c示出了处于第七布置中的阀组件，流体通过辅助供给端口250被供给，以及如图7a中所示，第一梭阀152阻塞了主要供给端口150。在这种布置中，电流被施加到第一电磁体232’和第二电磁体236’，以促使第二阀210的挠性组件230进入其“应用”构造，即挠性件230造成第二阀210的供给端口212保持打开。在该配置中，辅助供给端口250和共享传输端口117之间进行流体连通可以经由第二阀210，即经由第二阀210的传输端口216。另一阀164的次级侧上的压力促使另一阀164抑制第一阀110的传输端口116与共享传输端口117之间的流体连通。

图7b示出了处于第八布置中的阀组件，流体通过辅助供给端口250被供给，以及如图7a所示，第一梭阀阻塞了主要供给端口150。在这种布置中，将电流施加到第二阀210的第一电磁体232’，以将第二阀210的挠性件230保持在其如上所述的中立、中间的位置。这具有关闭供给端口112和第二阀的排出端口212的效果，使得第二阀210处于其“保持”构造，并且流体被供给到第二阀210的传输端口216，因为另一阀164抑制第一阀110的传输端口116和共享传输端口117之间的流体连通，但是使得第二阀210的传输端口216和共享传输端口117之间能够流体连通。第一阀110保持在其故障安全模式中，其中挠性组件使排出端口112保持打开，从而使得第一阀110的排出端口116中的流体能够排出。

由于另一阀164的次级侧上的压力大于主侧上的压力，由于第一阀110处于其故障安全模式，并且第二阀210处于其保持模式，因此另一阀164推动到第二位置以允许第二阀210的传输端口216和共享传输端口117之间的流体连通，并且抑制第一阀的传输端口116和共享传输端口117之间的流体连通。

阀组件100的优点在于，提供了用于供给流体(即，压缩空气)的备用，并且在阀组件自身内部提供了备用，以确保在阀110、120中的一个发生故障的情况下，阀组件100可持续运行。每个阀110、210的构造使得每个三位阀110、210具有可靠的故障安全模式。

当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”及其变型意味着包括指定的特征、步骤或整数。不应将这些术语解释为排除其他特征、步骤或组件的存在。

上述说明书、或以下权利要求或附图中所公开的特征，以其特定形式或以执行所公开功能的方式表示，或以获得所公开结果的方法或过程的方式表示，视情况而定，可以单独地或以该特征的任何组合方式，用于以各种形式实现本发明。