一种气路控制阀及控制方法与流程

本发明涉及变速器控制领域，具体为一种气路控制阀及控制方法。

背景技术：

目前重型载货车均采用主副箱结构的双中间轴变速器，其副变速器依靠气阀来实现气路通断控制，高低档位的切换。现有8档、12档、volvo12档、s12、s16变速器上所配气路控制阀，该产品结构简单，成本低廉，存在设计风险，产品寿命较低，尤其是气阀的通断不精确，出现进气孔、出气口和排气孔同时连通现象，导致变速器存在较大的安全隐患。

针对上述问题，实有必要设计一种新型气路控制阀，以解决上述问题，提高变速器的安全性能。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种气路控制阀及控制方法，气路通断更加精确且密封性更好，解决了恶劣极端工况产品漏气和卡滞问题，延长了气路控制阀的使用寿命。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种气路控制阀，包括顶杆、阀体、阀芯、上底座、下底座和阀门；

所述阀体设置有一端封闭的阀孔，下底座设置在阀孔的封闭端，阀门设置在下底座的内部，并能够上下滑动，阀芯设置在阀孔中，其下端位于阀门的顶部，顶杆设置在阀芯的移动；

所述阀体上设置有进气孔、出气孔和排气孔，且均与阀孔连通，上底座空套设在阀芯上并定位，上底座和阀芯之间具有气流通道，气流通道中设置有用于控制气流通道状态的通断机构，阀芯内部设置有气道，气道的入口位于阀芯的下端；

空挡时，阀芯下端与阀门分离，进气孔通过气道与出气孔连通，同时通断机构将气流通道截止；

挂挡时，阀芯移动，其底部与阀门抵接，进气孔与出气孔截止，然后阀芯继续移动使通断机构将气流通道连通，使排气孔依次通过气流通道和气道与排气孔连通。

优选的，所述通断机构为设置在气流通道中的外凸台肩和内凹台肩，外凸台肩和内凹台肩之间设置有密封装置；

所述阀芯移动能够使外凸台肩和内凹台肩与密封装置抵接或分离，使气流通道截止或连通。

优选的，所述密封装置为设置外凸台肩顶面或内凹台肩底面的密封圈。

优选的，所述阀芯上套设有上导向套，上导向套与阀芯滑动密封连接，气流通道位于上导向套与上底座之间；

所述阀孔中上设置有延迟机构，用于挂挡时使阀芯和上导向套间隔依次触发，使进气孔与出气孔截止，然后使排气孔与出气孔连通。

优选的，所述延迟机构为阀芯顶面和上导向套顶部的高度差，阀芯的顶面高于上导向套的顶面。

优选的，所述下底座和阀孔之间设置有气腔，下底座的侧壁上设置有第一气孔和第二气孔，第一气孔位于阀门的顶部，第二气孔位于阀门的底部，气流经过第一气孔和第二气孔分别进入阀门的顶部和底部，用于阀门和阀芯复位。

优选的，所述下底座和上底座之间设置有下导向套，用于对阀体移动方向进行导向；

所述下导向套分别通过密封圈与阀孔和阀芯密封连接。

优选的，所述上底座的下端与下导向套的顶部相互嵌置，上底座的下部设置圆周均布有多个缺口，用于使气道与出气孔连通。

优选的，所述阀体的阀孔为通孔，其下端设置有下盖，下盖通过密封圈与阀孔的下端连接。

一种气路控制阀的控制方法，空挡时，阀芯的上端抵接在顶杆的顶部，同时上导向套和上底座之间的气流通道截止，使排气孔与出气孔断开，进气孔通过气道与出气孔连通；

挂挡时，阀芯移动使其下端与阀门接触，将阀芯内部的气道封闭，使进气孔与出气孔断开，然后阀芯继续移动，直至气流通道连通，使排气孔依次通过气流通道和气道与出气孔连通；

摘挡时，气流通过进气孔对阀芯的下端产生推力，使阀芯向和上导向套同步移动，同时阀门同步移动，直至将气流通道阻断，使排气孔与出气孔截止，在气压的作用下，阀芯继续向上移动直至上端与顶杆抵接，使阀芯的下端与阀门分离，进气孔通过气道与出气孔连通。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种气路控制阀，通过在阀芯的底部设置阀门，同时在上底座和阀芯之间设置通断机构，挂挡时，顶杆触发阀芯移动，在移动过程中首先使阀芯内部的气道截止，使进气孔与出气孔断开，然后阀芯继续移动使通断机构将气流通道连通，使排气孔通过气流通道与出气孔连通，实现气路通断的精准控制，解决了现有控制阀存在串气的问题。

附图说明

图1为本发明气路控制阀的内部结构图；

图2为本发明气路控制阀的剖视图；

图3为本发明阀芯的结构图；

图4为本发明上底座的结构图；

图5为本发明上底座的剖视图；

图6为本发明下底座的结构图；

图7为本发明下底座的剖视图。

图中：1、顶杆；4、排气孔；5、排气塞冒；6、螺钉；7、橡胶垫；8、进气孔；10、下盖；11、出气孔；12、阀体；14、上导向套；15、阀芯；16、上底座；20、下导向套；23、下底座；24、阀门；151、气道；231、第二气孔；232、第一气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参阅图1和2，一种气路控制阀，包括顶杆1、阀体12、阀芯15、上底座16、下底座23和阀门24。

阀体12上设置有一端封闭的阀孔，下底座23设置在阀孔的封闭端，阀门24设置在下底座23的内部，并能够上下滑动，阀芯15的下端设置在下底座23中并位于阀门24的顶部，顶杆1设置在阀芯15的顶部，其端部伸入阀孔上端，顶杆用于触发阀芯沿阀孔的轴向移动。

阀体上设置有进气孔8、出气孔11和排气孔4，且均与阀孔连通，上底座16空套设在阀芯上并定位，上底座16和阀芯之间具有气流通道，气流通道中设置有用于控制气流通道状态的通断机构，阀芯15内部设置有气道151，气道151的入口位于阀芯的下端；

空挡时，顶杆1处于自由状态，阀芯下端与阀门24分离，进气孔8通过气道151与出气孔11连通，同时通断机构将气流通道截止。

挂挡时，阀芯移动，其底部与阀门抵接使气道封闭，进气孔与出气孔截止，然后阀芯继续移动使通断机构将气流通道连通，使排气孔4依次通过气流通道和气道151的出口与排气孔4连通。

该气路控制阀，通过在阀芯的底部设置阀门，同时在上底座16和阀芯之间设置通断机构，挂挡时，顶杆触发阀芯移动，在移动过程中首先使阀芯内部的气道截止，使进气孔与出气孔断开，然后阀芯继续移动使通断机构将气流通道连通，使排气孔通过气流通道与出气孔连通，实现气路通断的精准控制，解决了现有控制阀存在串气的问题。

参阅图6和7，下底座23的内部设置有安装孔，阀门配装在安装孔中，安装孔的侧壁上设置有凸台并位于阀门的顶部，用于对阀门进行定位，阀门的底部设置有弹簧，用于使阀门复位，阀芯的下端配装在下底座安装孔的上部，并位于阀门24的顶部，同时阀芯的下端与安装孔之间设置间隙，形成导气通道。

下底座23安装在阀孔中，并且下底座和阀孔之间设置有气腔，下底座23的侧壁上设置有第一气孔232和第二气孔231，第一气孔232位于阀门的顶部，第二气孔231位于阀门的底部，进气时，气体通过进气孔进入至气腔，然后气体分为两路，一路依次经过第一气孔232和导气通道进入到阀芯的气道151中，然后通过排气孔排出；另一路通过第二气孔231进入至阀门的下端，在摘挡时，气流产生的气压和弹簧力使阀门复位，保证阀门复位的有效性，同时提高气体利用率。

参阅图3，上述气道151的截面为t型结构，其下端位于阀芯的底部，其上端的两个出口与气流通道连通，气流通道与排气孔连通，气体自进气孔进入，然后进入气腔，再第一气孔232进入气道151中，再然后通过气道的上端进入气流通道，最后经出气孔导出。

所述通断机构为设置在气流通道中，且位于阀芯外壁上的外凸台肩，以及设置上底座内壁上的内凹台肩，外凸台肩和内凹台肩之间设置有密封装置。

空挡时，外凸台肩和内凹台肩分别与密封装置抵接，使气流通道截止；

挂挡时，阀芯移动，使外凸台肩或内凹台肩与密封装置，使气流通道连通，进而使排气孔依次通过气流通道、气道151上端与出气孔11连通。

该密封装置为弹性密封装置，具体为o型圈或矩形密封圈，在选择弹性装置压缩厚度需要控制，使压缩厚度产生的弹力小于气压对阀芯的推力，同时需要保证在挂挡时，阀芯的下端与阀门接触前，弹性密封装置与外凸台肩或内凹台肩抵接，截止气流通道，保证气路通断的精准控制。

在另一实施例中，再次参阅图1和2，阀芯15上套设有上导向套14，气流通道位于上导向套14与上底座之间，外凸台肩设置在上导向套14的外部上，外凸台肩的顶面设置o型圈；上导向套14与阀芯滑动密封连接，上导向套14的上端低于阀芯的顶部，上导向套14的下端位于气道151的上部，且为上导向套的控制面，上导向套上套设有弹簧，弹簧的下端抵接在上底座的顶部，其上端抵接在顶杆的顶部，顶杆向下运动时，先压缩弹簧，后压缩阀芯，对阀芯冲击较小，延长阀芯的寿命。

上导向套14与阀芯通过o型圈滑动密封连接。

在空挡时，气流自气道151导出，由于该气流压腔较大，能够对上导向套的下端产生向上的推力，使外凸台肩和内凹台肩对o型圈压缩，对气流通道截止，同时在摘挡时，用于使上导向套14复位。

在挂挡时，由于上导向套的顶部低于阀芯的顶面，因此顶杆在推动阀芯移动时，气压对上导向套的底部产生推力，使阀芯移动，当阀芯的下端与阀门接触，对进气孔和出气孔截止，此时阀门继续移动直至与上导向套的顶部平齐，然后阀芯和上导向套同步移动，进而使气流通道打开，使排气孔4与出气孔11连通，通过阀芯和上导向套的延迟触发，实现气路的精准通断，避免出现串气的问题。

参阅图4和5，下底座23和上底座16之间还设置有下导向套20，用于对阀体移动方向进行导向，避免出现偏磨的问题，同时上底座的下端与下导向套20的顶部相互嵌置，实现对上底座16定位，同时在上底座的下部设置圆周均布有多个缺口，用于使气体通过进入到出气孔11，为了避免气流自上导向套与阀孔之间的间隙中通过，下导向套20的外壁与阀孔通过o型圈密封，同时下导向套20的内壁与阀芯通过o型圈密封连接，采用下导向套对阀体的运动方法进行导向，保证阀芯运动平稳。

阀体的阀孔为通孔，其下端设置有下盖10，下盖通过密封圈与阀孔的下端连接，将其下端封闭。

所述排气孔4的出口设置有排气塞冒5，排气塞冒5通过螺钉6与阀体连接，在排气孔还设置有橡胶垫7。排气塞集成于气阀排气孔，内部设计密封垫，保证排气顺畅的同时，防止外界灰尘、杂质、水汽的进入，为气阀提供良好的工作环境。

下面对本发明的提供的一种气路控制阀的工作原理进行详细的阐述。

空挡时，顶杆处于自由状态，阀芯在气压的作用下，其上端抵接在顶杆的顶部，同时上导向套和上底座之间通过o型密封，使排气孔与出气孔断开，进气孔通过气道151与出气孔连通。

挂挡时，顶杆受力向阀芯的内部移动，进而带动阀芯移动，使阀芯的下端与阀门接触，将阀芯内部的气道151封闭，使进气孔与出气孔断开。

然后阀芯继续移动，直至阀芯的上端与上导向套14的上端平齐，阀芯与上导向套同步移动，上导向套带动o型圈移动，使o型圈与上底座分离，气流通道连通，进而使排气孔依次通过气流通道和气道与出气孔连通。

摘挡时，弹簧推动顶杆复位，气流通过进气孔进入至导气通道对阀芯的下端产生推力，使阀芯向和上导向套同步移动，同时阀门24在弹簧和气压的作用下同步移动，直至上导向套上的o型圈与上底座抵接，将气流通道阻断，然后阀门达到限位位置，此时，排气孔与出气孔截止，同时进气孔与出气孔截止。

在气压的作用下，阀芯继续向上移动直至上端与顶杆抵接，使阀芯的下端与阀门分离，进气孔通过气道151与出气孔连通。

该气路控制阀的阀体为整体结构，采用一体式结构设计，并且一次成形阀孔，可保证阀体内孔同轴度，区别于传统气阀上盖与阀体螺钉连接结构，避免使用中侧向力导致的阀芯、密封圈偏磨，气阀出现漏气、卡滞问题，同时，由于阀孔同轴度较好，顶杆与阀体之间不再使用导向套，减少可导向套压装环节，同时，阀芯自阀芯的下部安装，减缓了安装过程，提高安装效率。

另外，气路控制阀顶杆与阀芯采用分体式结构，即顶杆推动阀芯运动，该设计可保证阀芯垂直受力，避免使用过程中拨头压缩顶杆侧向力带来的偏磨问题。

其次，即顶杆推动阀芯上下运动时，密封圈在下导向套20内光滑平面运动，磨损小，寿命高；现有产品阀芯上下运动时，密封圈均经过阀芯小孔，对阀芯对密封圈冲击大，因此寿命较短。

另外，本发明的气路控制阀通过阀芯运动对进气孔和出气孔截止，然后阀芯进一步移动，使排气孔与出气孔连通，气路通断控制更加精确，进气孔、出气孔截止点，出气孔和排气孔连通点均为固定值；现有产品密封圈与阀芯小孔配合实现密封，进气孔、出气孔截止点，出气孔和排气孔连通点非定值，解决了现有控制阀进气孔、出气孔和排气孔同时连通现象。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。