车辆用空重车阀的制作方法

1.本发明涉及轨道交通技术领域，涉及一种车辆用空重车阀。


背景技术：

2.为提高运输效率，车辆的载重不断增大、自重逐渐降低，导致车辆的空重比逐渐增大，因此空重车调整装置的作用日益突出。随着车辆速度的提高及车辆空重比的进一步加大，若要保证在高速重载的情况下，重车具有足够的制动力，能够在规定的距离内停车，并且空车制动力不至于太大，防止制动力超过粘着力，引起车轮踏面擦伤，空重车调整装置是必不可少的。
3.采用空气弹簧承载的车辆，当车辆载荷发生变化，空气弹簧压力会自动变化，因此此类车辆制动系统以空气弹簧压力作为载荷反馈输出，采用胎压等其他形式反馈载荷信号的车辆，可以利用载荷信号控制气压调整装置输出的气压作为载荷反馈输出，然后两者可利用空重车阀、按照一定比例产生与载荷相对应的制动控制压力，即预控压力，从而起到调整制动力的目的。现有的空重车阀制动预控压力与空气弹簧压力之间的比例关系调节困难，难以满足车辆制动系统的使用要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种集成化、小体积、能够满足车辆制动系统功能要求的空重车阀，该空重车阀能够根据车辆载荷变化自动调整制动力。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种车辆用空重车阀，包括：
7.阀座：所述阀座上设置有贯通腔孔，并进一步设置有：连接至空气弹簧的空簧气道、连接至风源的预控压力入口气道，以及连接至下级阀的预控压力出口气道；所述预控压力入口气道和预控压力出口气道均与腔孔连通；所述贯通腔孔包括第一直径腔端和第二直径腔端，所述第一直径腔端相对第二直径腔端具有较大的直径；所述第二直径腔端部向第一直径段方向形成凸出段；
8.阀芯组件：安装在第一直径腔端内，包括阀芯基座、弹性件及挡块；所述阀芯基座沿径向封闭贯通腔孔，所述弹性件安装在阀芯基座上，所述挡块与弹性件联动，可在受到外力作用时压缩弹性件或在外力消失后随弹性件运动；
9.顶杆：一端深入第二直径腔端，与挡块接触，另一端伸出至第二直径腔端外，顶杆外壁与贯通孔内壁之间存在间隙，顶杆具有贯通其长度方向的杆孔；
10.排风阀体：安装在阀座上，沿阀体侧壁设置有排气孔，阀体内形成阀体腔，沿阀体厚度方向设置有空簧气道，与阀座上的空簧气道连通，排气孔与阀体腔连通；顶杆伸出贯通腔孔的一端位于阀体腔内；所述阀座上具有压力反馈通道，与阀体腔连通；
11.压力容腔阀：安装在排风阀体上，容腔阀内形成容腔阀腔，沿压力容腔阀阀体设置有空簧气道，一端与排风阀体上的空簧气道连通，另一端与容腔阀腔连通；
12.调整套：安装在压力容腔阀上，其内部形成套体腔；
13.第一弹簧座：套装在套体腔内，可与套体腔相对运动，沿第一弹簧座基体形成通孔，力传递杆从通孔穿过；
14.第一弹簧：安装在第一弹簧座上；
15.第二弹簧：直径小于第一弹簧，套装在第一弹簧内；第二弹簧的两端分别套装有一个第二弹簧座；
16.力传递杆：一端与顶杆接触，一端向套体腔内延伸，与靠近其一侧的第二弹簧座接触；力传递杆与第一弹簧座接触并可联动；
17.壳套：一端开口，一端封闭，其开口端与调整套之间形成套装结构；
18.止档杆：设置在壳套封闭端，插入壳套内，力传递杆相对端的第二弹簧座接触。
19.本发明一些实施例中：所述壳套与调整套之间螺纹连接。
20.本发明一些实施例中：所述阀芯基座包括基座槽；
21.所述车阀进一步包括h型压块，所述压块设置在基座槽内，形成上安装槽和下安装槽；所述弹性件设置在下安装槽内，所述挡块设置在上安装槽内。
22.本发明一些实施例中：所述套体腔呈阶梯状变径结构，包括靠近壳套一端的第一腔体段和与第一腔体段连接的第二腔体段，第一腔体段内径小于第二腔体段内径；
23.所述第一弹簧座位于第二腔体段内，且第一弹簧座伸入第二腔体段一侧的端部与第一腔体段和第二腔体段的过渡处呈间隙。
24.本发明一些实施例中：所述第一弹簧座外壁呈阶梯结构；所述套体腔呈阶梯变径结构；
25.所述车阀进一步包括第一密封垫，第一密封垫设置在压力容腔阀的上端面，沿第一弹簧座外壁设置有密封垫槽，所述第一密封垫一侧边缘设置在密封垫槽内；
26.套体腔具有靠近压力容腔一侧的第三腔体段，第一弹簧座具有靠近密封垫槽一侧的第一阶梯段，所述第一密封垫位于第三腔体段和第一阶梯段形成的空间内；
27.所述车阀进一步包括金属限位圈和活动圈，金属限位圈底部及活动圈底部均与第一密封垫接触，金属限位圈的顶部与第三腔体段的底部接触，活动圈的顶部与第一阶梯段的底部接触。
28.本发明一些实施例中：所述顶杆包括杆座和与杆座一体的杆体；所述杆体穿入贯通腔孔，所述杆座位于阀体腔内；
29.所述力传递杆包括传递杆座及传递杆体；所述传递杆座位于阀体腔内，所述传递杆体插入第一弹簧座并与第二弹簧座接触；
30.所述杆座与所述的传递杆座接触。
31.本发明一些实施例中：所述第二弹簧的长度小于第一弹簧的长度。
32.本发明一些实施例中：壳套封闭端设置有调节螺母，所述止档杆与调节螺母之间螺纹连接。
33.本发明一些实施例中：沿贯通腔孔内壁设置有止档圈，所述阀芯基座与止档圈之间形成止档配合结构，以防止阀芯基座从贯通腔孔脱出。
34.本发明一些实施例中：所述壳套封闭段内部设置有防扭轴承，所述第一弹簧与防扭轴承连接。
35.本发明提供的车辆用空重车阀，其有益效果在于：
36.(1)本发明采用活塞杆配弹簧的结构实现空气压力的平衡，通过设计不同大小的大弹簧座、作用顶杆的面积和力传递杆的面积，可以调整预控压力和空气弹簧压力之间的比例关系。
37.(2)可通过壳套、止档杆调节第一弹簧和第二弹簧的初始预紧力，从而进行最小预控压力的设定，并对预控压力进行细微调整，使制动预控压力能够随空气弹簧的压力变化进行准确调整，实现制动力随车辆载荷变化的自动调整。
38.(3)空重车阀整体结构紧凑、集成度高，满足大载重、自重大的车辆的应用需求。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
40.图1为车辆用空重车阀结构示意图。
41.图2为车辆用空重车阀结构示意图。
42.图3为顶杆打开状态结构示意图。
43.图4为顶杆平衡状态结构示意图。
44.图5为顶杆关闭状态结构示意图。
45.图6为制动压力随空簧压力变化曲线图。
46.以上附图中：
47.1-阀座，101-贯通腔孔，102-空簧气道，103-预控压力入口气道，104-预控压力出口气道，105-第一直径腔端，106-第二直径腔端，107-凸出段，108-压力反馈通道；
48.2-阀芯基座；
49.3-基座密封圈；
50.4-h型压块；
51.5-挡块；
52.6-顶杆，601-杆孔，602-杆座，603-杆体；
53.7-第三密封垫；
54.8-排风阀体，801-排气孔，802-阀体腔，803-空簧气道；
55.9-压力容腔阀，901-容腔阀腔，902-空簧气道；
56.10-弹簧座端盖；
57.11-第一弹簧座，1101-密封垫槽；
58.12-金属限位圈；
59.13-活动圈；
60.14-力传递杆，1401-传递杆座，1402-传递杆体；
61.15-第一弹簧；
62.16-第二弹簧；
63.17-调整套，1701-套体腔，1702-间隙；
64.18-锁紧螺母；
65.19-第二弹簧座；
66.20-壳套；
67.21-调节螺母；
68.22-止档杆；
69.23-防扭轴承；
70.24-轴承端盖；
71.25-第一密封垫；
72.26-密封圈；
73.27-第二密封垫；
74.28-复位弹簧；
75.29-止挡圈。
具体实施方式
76.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
77.本发明提供一种车辆用空重车阀，包括阀座1、阀芯组件、顶杆6、排风阀体8、调整套17、第一弹簧15、第二弹簧16、壳套20等部件。
78.阀座1结构如下。阀座1基体上设置有贯通基体厚度方向的贯通腔孔101，并进一步设置有：连接至空气弹簧的空簧气道102、连接至风源的预控压力入口气道103，以及连接至下级阀的预控压力出口气道104；预控压力入口气道103和预控压力出口气道104均与贯通腔孔101连通。贯通腔孔包括第一直径腔端105和第二直径腔端106，第一直径腔端105相对第二直径腔端106具有较大的直径；第二直径腔端106端部向第一直径段方向形成凸出段1007；
79.具体的，预控压力入口气道103经过预控入口接制动储风缸，正常工作状态制动储风缸压力范围是750kpa-900kpa，预控压力出口气道104经预控压力出口接下级阀的预控端，空簧气道102经空气弹簧接口接空簧压力。空簧压力来自平均后的空气弹簧压力。
80.阀芯组件安装在第一直径腔端105内，包括阀芯基座2、弹性件及挡块5；阀芯基座2沿径向封闭贯通腔孔101，弹性件安装在阀芯基座2上，挡块5与弹性件联动，可在受到外力作用时压缩弹性件或在外力消失后随弹性件运动。
81.具体的，本实施例中，弹性件采用的为复位弹簧28，挡块5采用的为橡胶垫。
82.更进一步的，本发明一些实施例中：阀芯基座1包括基座槽；为了解决复位弹簧28和挡块5的安装问题，进一步设计h型压块4，压块4设置在基座槽内，形成上安装槽和下安装槽；复位弹簧28设置在下安装槽内，挡块5设置在上安装槽内。h型压块4与基座槽之间为非固定安装结构，当压块4受到压缩时，可通过h型压块4向下压缩复位弹簧28，外力消失后，复位弹簧28复位，带动h型压块4向上运动。
83.更进一步的，为了提高阀芯基座1的密封性，在阀芯基座1的侧周壁设置密封圈槽，在密封圈槽内设置有基座密封圈3，基座密封圈3与第一直径安装腔105的内周壁紧密配合。
84.更进一步的，本发明一些实施例中，为了保证阀芯基座2与贯通腔孔101之间的稳定配合，沿贯通腔孔101内壁设置有止档圈29，阀芯基座2与止档圈29之间形成止档配合结构，以防止阀芯基座2从贯通腔孔101脱出。
85.顶杆6：一端深入第二直径腔端106，与挡块5接触，另一端伸出至第二直径腔端106外，顶杆6外壁与贯通孔101内壁之间存在间隙，气体可经过该间隙通过；顶杆6具有贯通其长度方向的杆孔601。
86.排风阀体8：安装在阀座1上，沿阀体侧壁设置有与大气连通的排气孔801，阀体1内形成阀体腔802，沿阀体厚度方向设置有空簧气道803，与阀座1上的空簧气道102连通，排气孔801与阀体腔802连通；顶杆6伸出贯通腔孔的一端位于阀体腔802内。排气孔801的数量可以为多个。阀座1上具有压力反馈通道108，与阀体腔802连通。更进一步的，在排风阀体8与阀座1之间设置有密封垫7。
87.压力容腔阀9：安装在排风阀体8上，容腔阀9内形成容腔阀腔901，沿压力容腔阀阀体设置有空簧气道902，一端与排风阀体上的空簧气道902连通，另一端与容腔阀腔901连通。
88.调整套17：安装在压力容腔阀9上，其内部形成套体腔1701。
89.第一弹簧座11：套装在套体腔1701内，可与套体腔1701相对运动。
90.第一弹簧15：安装在第一弹簧座11上。
91.第二弹簧16：直径小于第一弹簧15，套装在第一弹簧15内；第二弹簧16的两端分别套装有一个第二弹簧座19。以附图所示的方向可见，第二弹簧座19上下间隔设置在第二弹簧16的两端。
92.第二弹簧16的长度小于第一弹簧15的长度。
93.力传递杆14：一端与顶杆6接触，一端向套体腔1701内延伸，沿第一弹簧座11基体形成通孔，力传递杆14从通孔穿过，与靠近其一侧的第二弹簧座19(图示下方)接触；力传递杆14与第一弹簧座11接触并可联动。
94.壳套20：一端开口，一端封闭，其开口端与调整套17之间形成套装结构。在本发明一些实施例中，壳套20的端部设置有锁紧螺母18，调整套17的外壁具有螺纹，壳套20和调整套17之间螺纹连接。壳套20与调整套17之间形成一种可相对旋动的结构。由于第一弹簧15被限定在第一弹簧座11和壳套20之间，当壳套20运动时，可调节第一弹簧15的预紧力。
95.为了解决第一弹簧15安装的问题，在壳套20封闭段内部安装有轴承端盖24，轴承端盖24上设置有防扭轴承23，第一弹簧15与防扭轴承23连接，避免在工作过程中发生转动。具体的，第一弹簧15上端连弹簧防扭轴承23下端面，防扭轴承23上端面接轴承端盖24内顶面，轴承端盖24上端面与壳套20内顶面相连；第一弹簧15下端接大弹簧座上端面孔，第一弹簧座11下接弹簧座端盖10，最后弹簧座端盖10下部与作用顶杆6上部相接触时，使第一弹簧15对作用顶杆6有向下的作用力。
96.止档杆22：设置在壳套20封闭端，插入壳套20内，力传递杆14相对端的第二弹簧座19(图示上方)接触。更进一步的，壳套20封闭端设置有调节螺母21，止档杆22与调节螺母21之间螺纹连接。当二者相对转动时，可调节止档杆22的相对位置，使其与力传递杆14之间的相对距离发生变化，改变第二弹簧16的预紧力。
97.本发明一些实施例中：套体腔1701呈阶梯状变径结构，包括靠近壳套20一端的第
一腔体段和与第一腔体段连接的第二腔体段，第一腔体段内径小于第二腔体段内径；由图示方向，第一腔体段为最上方的腔体段，第二腔体段为与第一腔体段相邻的位于其下方的腔体段；第一弹簧座11位于第二腔体段内，且第一弹簧座11伸入第二腔体段一侧的端部与第一腔体段和第二腔体段的过渡处呈间隙1702。当力传递杆14受到外力作用星尚运动时，将推动第一弹簧座11向上运动，该间隙1702作为第一弹簧座11运动的空间。
98.本发明一些实施例中：第一弹簧座11外壁呈阶梯结构；套体腔1701呈阶梯变径结构；
99.车阀进一步包括第一密封垫25，第一密封垫设置在压力容腔阀9的上端面，沿第一弹簧座11外壁设置有密封垫槽1101，第一密封垫25一侧边缘设置在密封垫槽1101内；
100.套体腔1701具有靠近压力容腔一侧的第三腔体段，第一弹簧座11具有靠近密封垫槽1101一侧的第一阶梯段(图示位于密封垫槽1101的上方)，第一密封垫25位于第三腔体段和第一阶梯段形成的空间内；车阀进一步包括金属限位圈12和活动圈13，金属限位圈12底部及活动圈13底部均与第一密封垫接触，金属限位圈12的顶部与第三腔体段的底部接触，活动圈3的顶部与第一阶梯段的底部接触。空簧压力容腔阀9体内的压力通过第一密封垫25和可变金属活动圈13的作用，减弱第一弹簧15对作用顶杆6的向下的弹性力；空簧压力容腔阀9体内的压力通过扁平密封垫和力传递杆14下端面的有效面积，使空簧压力对作用顶杆6有向下的作用力。
101.参考附图，在平衡状态下，第三腔体段和第一阶梯段的顶部齐平；金属活动圈13可随着第一弹簧座11的运动向上移动。
102.本发明一些实施例中：顶杆6包括杆座602和与杆座602一体的杆体603；杆体603穿入贯通腔孔101，杆座602位于阀体腔802内；贯通孔601贯通杆座602和杆体603；
103.力传递杆14包括传递杆座1401及传递杆体1402；传递杆座1401位于阀体腔802内，传递杆体1402插入第一弹簧座11并与第二弹簧座19接触；
104.杆座602与的传递杆座1401接触。
105.进一步的，在排风阀体8个压力容腔阀9之间还设置有第二密封垫27。
106.以下，将详细陈述该车辆用空重车阀的工作原理。
107.空簧预控模块结构。空簧预控模块由空簧压力容腔阀9、第一密封垫25、第二密封垫27、力传递杆14底端、第一弹簧座端盖19和第一弹簧座11组成；空簧压力容腔阀9上设置有空簧压力连接通孔和上下端面通孔；空簧压力容腔阀9通孔内壁、第一密封垫25、第二密封垫27、力传递杆14部分侧面、橡胶密封件、第一弹簧座端盖19部分侧面和第一弹簧座11部分侧面构成空簧压力容腔内壁。
108.排风模块结构。排风模块阀体8上下设置有阶梯状通孔，在排风模块阀体8的前后左右四侧面开有排气孔801与大气相连，排风模块阀体8上设置有空簧压力连接孔，连接孔与阀座上的空簧气道102连通；排风模块阀体8内壁与第二密封垫27上部、第一密封垫25下部、力传递杆杆座1401部分和部分杆体1402部分组成排风通道，该通道将作用顶杆的中心通孔601和排风模块阀体8侧面的通孔相连，通过作用顶杆6与挡块5的相对位置，来决定作用顶杆的中心通孔601与主阀上阀体上预控压力出口气道104孔是否连通。
109.空簧压力通过由阀座1上的空簧压力连接孔、排风模块阀体8上的空簧压力连接孔和空簧压力容9腔阀体上的空簧压力连接孔，以及o型密封圈的密封，输进空簧压力容腔(各
个空簧气道和空簧压力容腔阀9之间的气腔)，形成空簧压力气路；出口预控压力通过预控压力出口气路和出口压力反馈气路输进出口压力反馈容腔(压力反馈通道108、阀体腔、顶杆6之间的气腔)，形成出口压力反馈气路。
110.作用顶杆6的轴向位置不同时，空重车阀具有三种不同工作状态，分别是开启、平衡和关闭状态；决定作用顶杆6的轴向位置的原动力有第一弹簧15弹性力、第二弹簧16弹性力、空簧压力容腔阀体内的气压和主阀阀芯内复位弹簧28的弹性力。
111.开启、平衡和关闭状态的具体实现过程如下。
112.空气弹簧的压缩空气进入空重车阀后，到达空簧压力容腔阀体9内，推动可变金属活动圈13向上移动，通过第一弹簧座11的作用，减小第一弹簧15对作用顶杆6向下的力；同时，当空簧压力、第二弹簧16和第一弹簧15的合力大于力传递杆14受到的向上的作用力时，使力传递杆14向下移动，破坏密封橡胶垫5对预控入口气路的密封，同时密封橡胶垫5封闭作用顶杆6中心排气孔，打开预控入口和预控出口之间的通路，进入打开状态(见图3)。
113.随着预控出口压力的上升，使得扁平密封垫7下端的出口压力反馈容腔内的气压对作用顶杆6向上的力，大于第一弹簧15、第二弹簧16和空簧压力对作用顶杆6向下的合力，推动作用顶杆6向上移动，切断预控入口和预控出口之间的通路，达到平衡状态(见图4)。
114.如果预控出口压力过高，将继续推动作用顶杆6向上移动，使得作用顶杆6底端面脱离密封挡块5，打开预控压力出口和排气口之间的气路连接，预控压力出口的压缩空气可通过排风模块阀体8的气孔，排到大气一部分，直至作用顶杆6底端面重新与密封橡胶垫5接触，又达到平衡状态(见图5)，这样预控压力出口压力可保持为一定值。
115.如果载荷增加，空气弹簧压力上升，可使得作用顶杆6向下移动，再次破坏密封橡胶垫5对预控入口气路的密封，再次打开预控入口和预控出口之间的通路，使预控压力出口压力升高；如果载荷降低，空气弹簧压力下降，可使得作用顶杆6向上移动，再次打开预控压力出口和排气口之间的气路连接，预控压力出口压缩空气将排到大气一部分，直至作用顶杆6重新和密封挡块5密封接触，从而预控出口压力降低。所以根据载荷的不同，预控压力出口的压力可以自动调整为不同值。
116.如图6所示，图中曲线1为空簧压力p(as)与输出压力p(bc)的特性曲线，曲线1由曲线2和曲线3累加而成。其中曲线2表示随着空簧压力增加，第一弹簧15通过第一弹簧座11对力传递杆14的作用力作用到阀芯顶杆6后，控制阀芯平衡后的输出压力逐渐减弱，当空簧压力达到aw0时，输出压力为0。
117.曲线2截距由第一弹簧15的弹簧力确定，曲线2的斜率由第一弹簧座11d1和作用顶杆6d2的面积确定，d1与d2比值越大，斜率越大，d1与d2比值越小，斜率越小。
118.曲线3为第二弹簧16力和空簧压力对力传递杆14的作用力作用到作用顶杆6，待阀芯达到平衡后的输出压力，曲线截距由第二弹簧16力和橡胶垫有效面积确定，曲线斜率由传力推杆14d3以及作用顶杆6d2的面积确定，d3与d2比值越大，斜率越大，d3与d2比值越小，斜率越小。
119.出口压力反馈气路，是由主阀上阀体1、第三密封垫7、作用顶杆6及作用顶杆6中心容腔围成的空腔。
120.关闭状态，预控压力出口容腔内气体将通过主阀上阀体1和第三密封垫7之间的容腔、再通过主阀上阀体1和作用顶杆6之间的间隙、最后从作用顶杆6的中心腔体排出，直到
密封挡块5达到平衡状态，表明此时的输出压力即为要求的制动压力。
121.即通过设计不同大小的第一弹簧座11d1、作用顶杆6d2的面积和力传递杆14d3的面积，可以调整预控压力和空气弹簧压力之间的比例关系；通过弹簧调整装置可以改变弹簧的初始弹性力，从而进行最小预控压力的设定，并对预控压力进行细微调整，使制动预控压力能够随空气弹簧的压力变化进行准确调整，实现制动力随车辆载荷变化的自动调整。
122.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。