气控换向阀的制作方法

本实用新型涉及车辆技术领域，特别是涉及一种气控换向阀。

背景技术：

为了满足车辆在各种使用条件下的动力性与经济性要求，汽车的变速器一般采用主变速器和副变速器结合的形式来增加变速器的挡位数。现有的副变速器的气动换挡操纵系统通常包括调压阀、预选阀、气路控制阀、变速器工作缸和两位五通的气控换向阀，其中调压阀的进气口与气源相连，调压阀的出气口分别与预选阀的进气口与气控换向阀的进气口相连，气路控制阀设置在调压阀的出气口和预选阀的进气口之间，气控换向阀的两个工作气口分别与变速器工作缸的低挡进气口和高挡进气口相连，也就是说通过气路控制阀和预选阀进而到达气控换向阀的控制口的气路构成了该换挡操纵系统的控制气路。

然而，在具有该换挡操纵系统的车辆运行过程中，由于该系统的控制气路存在漏气的风险而无法确保气控换向阀的阀芯保持在低挡工作位置处，尤其是当车辆处于低挡爬坡运行过程中时，容易出现不期望的跳挡问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种气控换向阀。本实用新型的气控换向阀带有自锁机构用以防止变速器气动换挡操纵系统在挡状态时出现不期望的跳挡情况，进而提高该换挡操纵系统以及包括该系统的商用车的安全可靠性。

为此，本实用新型实施方式的第一方面是提供了一种气控换向阀，其包括：阀体，所述阀体具有第一配气室和第二配气室，所述第二配气室具有第一开口和第二开口，所述第一开口与所述气控换向阀的第一工作气口连通，所述第二开口与所述气控换向阀的控制口连通；阀芯组件，装配于所述第一配气室内；以及自锁机构，装配于所述第二配气室内，所述自锁机构包括：可移动地装配在所述第二配气室内的阀门，以及具有设定压力的弹性元件，所述阀门可以在流向所述控制口的控制气体、所述弹性元件和通过所述第一工作气口的气体的作用下导通或关闭第二配气室的气流通道。

根据本实用新型的上述技术方案所提供的气控换向阀，能够仅仅在现有的气控换向阀的结构基础上，对应控制口设置位于阀体内的第二配气室以及装配在其内部的自锁机构，形成了从气控换向阀的进气口、第一工作气口到控制口的补偿气路，有效地确保了控制口处的控制气体施加到阀芯组件上的作用力，从而实现将气控换向阀的阀芯组件锁定在其当前所处的工作位置中的自锁功能，并且由于自锁机构设计在气控换向阀的阀体内部，因而降低了气控换向阀的漏气风险，确保了气控换向阀的可靠性。

另外，为了能够实现对补偿气路的流量的控制，提高气控换向阀的可靠性，在本实用新型实施方式的另一方面中，所述自锁机构还包括设置在所述第一开口处的节流元件。

能够实现节流控制的节流元件有多种，例如可以为节流孔板、节流塞等等。例如，在本实用新型实施方式的又一方面中，该节流元件为节流塞。另外为了提高节流塞与阀门之间的密封可靠性，还可以将所述节流塞面向所述阀门的一侧的表面设置为弧形凸起表面。另外，所述节流塞的节气室优选为圆柱形气室，且所述圆柱形气室的直径与所述节流塞的节流孔的直径的比值在1:16至1:4之间。

节流孔的直径的大小不限，可以根据气控换向阀所应用的具体气压系统来确定，例如当其应用在商用车的换挡操纵系统中时，所述节流塞的节流孔的直径可以在0.2mm至0.8mm之间，所述节流孔的直径优选在0.4mm至0.6mm之间，例如为0.4mm。

附图说明

图1为本实用新型的气控换向阀的第一实施例的截面结构示意图；

图2为图1所示出的处于另一工作位置状态的气控换向阀；

图3为本实用新型的气控换向阀的第二实施例的局部截面结构示意图；

图4为本实用新型的气控换向阀的第三实施例的局部截面结构示意图；

图5为本实用新型的气控换向阀的第四实施例中的节流塞的结构示意图；

图6为本实用新型的气控换向阀的第五实施例的截面结构示意图；

图7为包括本实用新型的气控换向阀的变速器气动换挡操纵系统的高挡位向低挡位切换时的结构示意图；

图8为包括本实用新型的气控换向阀的变速器气动换挡操纵系统的低挡位向高挡位切换时的结构示意图。

具体实施方式

为了防止变速器气动换挡操纵系统在挡状态时所出现的跳挡情况，提高换挡操纵系统的安全可靠性，本实用新型实施例提供了一种气控换向阀。在该技术方案中，通过在现有的气控换向阀中设置自锁机构，使得气控换向阀能够被锁定在其某一工作位置中，从而防止包括该具有自锁功能的气控换向阀的换挡操纵系统以及商用车出现因控制气路漏气而导致的跳挡问题，大大地提高了其安全可靠性。

为更清楚地理解本实用新型实施方式，参照附图，以不同的实施例进行详细说明。

参照图1和图2所示，本实用新型第一实施例所提供的气控换向阀，该气控换向阀为单气控二位五通阀，包括：

阀体1，其具有第一配气室11和第二配气室12，第二配气室12具有第一开口12a和第二开口12b，第一开口12a与第一工作气口103连通，第二开口12b与控制口K连通；

阀芯组件2，其装配于第一配气室11内，并在控制口K的控制气体压力和弹簧22的作用下在工作位置I和工作位置II之间切换，阀芯组件2在工作位置I时使第一工作气口103与进气口101导通，阀芯组件2在工作位置II时使第二工作气口102与进气口101导通；

以及自锁机构3，其装配于第二配气室12内，并且包括：可移动地装配在第二配气室12内的阀门31；以及套设在阀门31上的具有设定压力的弹簧32，阀门31能够在流向控制口K的控制气体、弹簧32和通过第一工作气口103的气体的作用下导通或关闭第二配气室12的气流通道。

下面详细介绍本实施例所提供的气控换向阀的工作过程。

参照图1，当控制气体从控制口K进入时，控制气体作用在阀芯组件2的活塞部21上，活塞部21向下移动(如图1中箭头A所示)，弹簧22被压缩，使阀芯组件2处于工作位置I，第一工作气口103与进气口101导通，工作气体从进气口101进入、经由第一工作气口103进入使用该气控换向阀的系统中，同时系统回路中的需要排出的气体经由第二工作气口102、排气口105而排出。此时，如果出现控制气路漏气等情况，则控制口K处的压力降低。当控制口K处的压力降低至低于预设压力时，在通过第一工作气口103到达第一开口12a处的工作气体的压力的作用下，自锁机构3中，阀门31克服弹簧32的设定压力和控制口K处的气体压力而向上移动开启，导通第二配气室12的气流通道。工作气体经由第一工作气口103、第一开口12a、第二开口12b而流向控制口K处，以补偿控制口K处气体压力的不足，使得活塞部21所受到的压力确保阀芯组件2处于工作位置I，从而防止由于控制气路漏气而导致阀芯组件2在弹簧22的复位弹力作用下移位的情况发生，实现自锁功能。也就是说，本实施例所提供的气控换向阀仅仅在现有的气控换向阀的结构基础上，对应控制口设置第二配气室和装配在其内部的自锁机构，就实现了将阀芯组件锁定在其当前所处的工作位置中的自锁功能，确保了气控换向阀的可靠性。此外，由于自锁机构设计在气控换向阀的阀体内部，即，与自锁机构相关联的补偿气路均位于阀体内部，从而降低了气控换向阀的漏气风险。

参照图2，当控制口K处未充气时，弹簧22的复位弹力推动阀芯组件2的顶杆部23向上移动至上止点位置，从而阀芯组件处于使第二工作气口102与进气口101导通的工作位置II，此时工作气体从进气口101进入、经由第二工作气口102进入使用该气控换向阀的系统中，同时系统回路中需要排出的气体经由第一工作气口103、排气口104而排出。

在上述实施例所提供的气控换向阀的实际使用过程中，一般需要控制补偿气路的流量以确保气控换向阀的可靠性，因而参照图3，在本实用新型的第二实施例中，其提供的气控换向阀与第一实施例相比较，区别仅在于其还包括设置在第一开口12a处的节流塞33，该节流塞33具有节流孔33a。

另外，参照图4，本实用新型还提供了气控换向阀的第三实施例，其与第二实施例的区别仅在于，节流塞33还具有圆柱形气室33b，该圆柱形气室33b的直径与节流塞的节流孔33a的直径的比值大约为1:8，例如，节流孔的直径为0.4mm，圆柱形气室的直径为3.2mm。但应当理解的是，圆柱形气室的直径与节流塞的节流孔的直径的比值、节流孔的直径等参数可以根据使用该气控换向阀的具体气压系统来确定，本实用新型不限于前述示例性的参数范围。

当然对于本领域技术人员而言，还可以想到用节流孔板等节流元件来代替节流塞。节流塞的形式有多种，例如节流塞的面向阀门的一侧的表面可以为平坦的表面，此时阀门与节流塞之间的密封为面密封；另外，节流塞的面向阀门的一侧的表面可以为弧形凸起表面，此时阀门与节流塞之间的密封为线密封，能够具有更好的密封效果。

因此，在本实用新型的第三实施例的基础上，参照图5，本实用新型提供了气控换向阀的第四实施例，其中的节流塞33的面向阀门31的一侧的表面为弧形凸起表面。

另外，为了进一步防止第二配气室的气体泄漏，如图6所示，本实用新型的第五实施例中的气控换向阀通常还在第一开口12a处设置有O型密封圈34，以用于密封第二配气室12。

前述各个实施例均以单气控换向阀对本实用新型进行了详细说明，但是应当理解的是，本实用新型所提供的气控换向阀并不限于单气控换向阀，例如还可以为双气控换向阀。也就是说，气控换向阀具有使阀芯组件在各个工作位置之间切换的两个控制口，相应地，可以分别对应每一个控制口而设置第二配气室和自锁机构(也就是对应每一个控制口所控制的阀芯的工作位置而设置)。当然，对于双气控换向阀，也可以根据实际需要仅仅对应一个控制口来设置第二配气室和自锁机构。另外，应当理解的是各个实施例中的弹簧32也可以用能够设定压力的其它的弹性元件来替代。

本实用新型的又一方面是提供一种变速器气动换挡操纵系统，其包括减压阀、预选阀、气路控制阀、变速器工作缸和前述任何一种的气控换向阀，其中：所述减压阀的进气口与气源相连，所述减压阀的出气口分别与所述预选阀的进气口和所述气控换向阀的进气口相连，所述气路控制阀设置在所述减压阀的出气口和所述气控换向阀的控制口之间的控制气路上，所述气控换向阀的第一工作气口与所述变速器工作缸的低挡进气口相连，所述气控换向阀的第二工作气口与所述变速器工作缸的高挡进气口相连。

在变速器气动换挡操纵系统中应用上述任何一种的气控换向阀，能够实现在挡状态下，气控换向阀始终处于某一挡位状态而不会发生因气路泄漏导致的跳挡。尤其是能够实现换挡操纵系统的低挡自锁功能，当具有该换挡操纵系统的车辆在低挡位爬坡运行过程中时，能够有效地防止控制气路漏气而导致的跳挡问题，从而大大提高了运行的安全性。

在本实用新型具体的实施过程中，气路控制阀可以设置在预选阀的工作气口和气控换向阀的控制口之间的控制气路上，也可以设置在减压阀的出气口和预选阀的进气口之间的控制气路上。例如在本实用新型的又一方面中，所述气路控制阀优选设置在所述预选阀的工作气口和所述气控换向阀的控制口之间的控制气路上。这样，可以有效地防止由于气路控制阀设置在减压阀的出气口和预选阀的进气口之间而引起的在挡状态下的跳挡风险(这是由于此时预选阀的工作气口与气控换向阀的控制口之间的控制气路未截止，如果预选阀换向，仍然能够使气控换向阀换向而出现跳挡)，从而有效地防止了由于驾驶员在在挡状态下的误操作而发生变速器跳挡的情况。

进一步地，本实用新型还提供了应用前述任一实施例中所提供的具有自锁功能的气控换向阀的变速器气动换挡操纵系统的实施例。如图7和图8所示，并参照图6，该实施例中的换挡操纵系统包括减压阀200、预选阀300、气路控制阀400、变速器工作缸500和第五实施例所提供的气控换向阀100，其中：

减压阀200的进气口201与气源600相连，

减压阀200的出气口202分别与预选阀300的进气口301和气控换向阀100的进气口101相连，

气路控制阀400设置在预选阀300的工作气口302和气控换向阀100的控制口K之间的控制气路上，即，气路控制阀400的第一工作气口401和第二工作气口402分别连接预选阀的工作气口302和气控换向阀的控制口K，

气控换向阀的第一工作气口103与变速器工作缸500的低挡进气口501相连，气控换向阀100的第二工作气口102与变速器工作缸500的高挡进气口502相连。

下面介绍本实施例所提供的变速器气动换挡操纵系统的工作过程：

参照图7，通过预选阀300和气路控制阀400选择从高挡位向低挡位切换时，预选阀300的进气口301和工作气口302导通，气路控制阀400的第一工作气口401和第二工作气口402导通。气源600的压缩空气在通过减压阀200之后，其中一部分压缩空气经由预选阀300的进气口301和工作气口302、气路控制阀400的第一工作气口401和第二工作气口402进入气控换向阀100的控制口K(也就是说，形成本系统的控制气路，如图7中带箭头的虚线所示出的)，控制气控换向阀100的阀芯组件移动使得气控换向阀的进气口101和第一工作气口103导通、排气口105和第二工作气口102导通；另一部分压缩空气经由气控换向阀的进气口101、第一工作气口103和低挡进气口501进入变速器工作缸500的低挡腔(也就是说，形成本系统的主气路，如图7中带箭头的直实线所示出的)。变速器工作缸500的高挡腔内的气体经由高挡进气口502、气控换向阀的第二工作气口102和排气口105排气，变速器工作缸500换向，换挡完成；然后气路控制阀400换向使控制气路截止(即在挡状态时，控制气路为截止状态)。

参照图8，通过预选阀300和气路控制阀400选择从低挡位向高挡位切换时，预选阀300的排气口303和工作气口302导通，气路控制阀400的第一工作气口401和第二工作气口402导通，气控换向阀100的控制口K处的气体经由气路控制阀的第二工作气口402、第一工作气口401、预选阀的工作气口302和排气口303排出，此时控制口K处不充气。由上文所描述的气控换向阀的工作过程可知，气控换向阀100的进气口101和第二工作气口102导通、排气口104和第一工作气口103导通；气源600的压缩空气在通过减压阀200之后，经由进气口101、第二工作气口102和高挡进气口502进入变速器工作缸500的高挡腔，变速器工作缸500的低挡腔内的气体经由低挡进气口501、气控换向阀的第一工作气口103和排气口104排气，变速器工作缸500换向，换挡完成；然后气路控制阀400换向使控制气路截止(即在挡状态时，控制气路为截止状态)。

由于本实施例的换挡操纵系统包括第五实施例所提供的气控换向阀100，因而当该换挡操纵系统完成高挡到低挡切换后，处于低挡状态时，如果控制口K处的控制气体的压力值不低于某一预设压力，则第二配气室12内的阀门31在控制口K处的气体压力和弹簧32的设定压力的作用下压抵在节流塞33的弧形凸起表面上，形成线密封，此时第二配气室的气流通道(从第一工作气口103、第二配气室12到控制口K的气路)关闭；如果控制气路有泄露，且当控制口K处的控制气体的压力值泄露至低于该预设压力时，第二配气室内的阀门31在主气路的气体的作用下克服弹簧32的设定压力和控制口K的气体压力而开启(也就是说，该预设压力可以称为阀门31的开启压力。由于阀门31是通过主气路的气体、弹簧32和控制口处的控制气体的共同作用来开启的，气路系统的主气路的气体压力通常为常量，因而阀门31的开启压力是通过弹簧32的设定压力来设定，例如0.4MPa)，主气路的气体经补偿气路进入控制口K，以补偿控制口K处的气体压力，确保阀芯组件2处于工作位置I，当控制口K处的气体压力值再次不低于设定的阀门31的开启压力后，阀门关闭。即，气控换向阀100始终处于低挡状态而不会发生跳挡。因此实现了换挡操纵系统的低挡自锁功能，尤其当具有该换挡操纵系统的车辆在低挡位爬坡运行过程中时，能够有效地防止因控制气路漏气而导致的跳挡问题，从而大大提高了运行的安全性。

由于本实用新型所提供的气控换向阀的自锁机构是设计在阀体的内部(也就是说补偿气路是设计在阀体的内部)，因而对于已有的换挡操纵系统，仅仅用本实用新型所提供的气控换向阀替换现有的气控换向阀就能提高系统的安全性，无需其它的调整(例如尺寸调整)，大大地提高了其适用性。

此外，由于在本实施例的换挡操纵系统中，气路控制阀400设置在预选阀300和气控换向阀100之间，在挡状态时，控制气路截止，排除了通过预选阀的动作实现气控换向阀的换向功能进而实现工作缸换向的可能性，从而有效地防止了由于驾驶员在在挡状态下的误操作而发生变速器跳挡的情况。相较于现有技术中气路控制阀设置在预选阀和减压阀之间，本实用新型仅仅调整了气路控制阀的连接位置，因而具有高的适用性并且节约了成本。

需要说明的是，在本实施例中的气路控制阀为脚踏式气路控制阀，预选阀为手动式预选阀，但是应当理解的是，也可以采用其它形式的气路控制阀和预选阀。

需要说明的是，本实用新型所提供的换挡操纵系统可以应用于任何类型的车辆中，例如商用车。当其应用于商用车时，气源的压力可以为0.7MPa～0.8MPa，减压阀可以设置为0.53MPa～0.58MPa，节流塞的圆柱形气室的直径与节流塞的节流孔的直径的比值可以在1:16至1:4之间。节流孔的直径可以为0.2mm至0.8mm，优选为0.4mm至0.6mm。优选地，节流塞的圆柱形气室的直径为3.2mm，节流孔的直径为0.4mm。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。