一种机械双稳态双向阀、工作方法、车轮组件及车辆与流程

本发明涉及车轮组件配件领域，具体涉及一种机械双稳态双向阀、工作方法、车轮组件及车辆。

背景技术：

1、目前，汽车轮胎充放气系统可通过气压驱动阀内活动件在不同工作位置之间移动，以控制轮胎与气源之间气路的通断，实现轮胎的充气或放气，对于采用气压驱动并需要保持不同通气状态的机械阀，阀内执行件既需要响应轴向气压力完成通路开闭，又需要完成不同工作状态之间的换位。

2、在阀运行时，由于状态换位运动与密封阀体的开闭运动耦合于同一运动件，阀体在完成密封开闭的同时还需要适应换位机构的运动要求，使阀体的导向、状态切换及密封配合之间的运动约束复杂，容易导致状态切换延迟或失效以及密封效果下降的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种机械双稳态双向阀、工作方法、车轮组件及车辆，以解决现有压力驱动双向阀中状态换位运动与阀体密封开闭运动配合关系较复杂容易引起延迟、失效的问题。

2、本发明的第一目的是提供一种机械双稳态双向阀，采用以下方案：

3、包括阀壳、阀体、弹性复位件、锁舌和锁舌滑轨组件，阀体设置于阀壳内，阀体外周面设有防转滑槽，阀壳设有伸入防转滑槽的限位部，限制阀体回转，并引导阀体沿轴向往复平动；锁舌滑轨组件固定于阀壳并设有心形闭合滑轨，心形闭合滑轨包括槽底高度不同的多个轨段，相邻轨段之间形成台阶；锁舌与阀体转动连接，锁舌设有循迹销，循迹销可沿自身轴线浮动，循迹弹性件使循迹销保持与心形闭合滑轨的槽底抵接；阀体在气压和弹性复位件作用下往复平动，带动锁舌摆动及循迹销沿心形闭合滑轨循环运动，使阀体交替保持于关闭位置和开启位置，以使阀体隔断进气侧和出气侧，或使进气侧与出气侧双向连通。

4、进一步地，所述防转滑槽沿阀体轴向延伸，限位部与防转滑槽滑动配合，限位部与防转滑槽的侧壁配合限制阀体回转。

5、进一步地，所述锁舌设有循迹销安装孔，循迹销可沿自身轴线移动地安装于循迹销安装孔，循迹弹性件弹性抵接于循迹销，使循迹销能够随心形闭合滑轨的槽底高度变化沿自身轴线伸缩。

6、进一步地，所述循迹销经过相邻轨段之间的台阶时沿自身轴线移动，并在循迹弹性件作用下保持与对应轨段的槽底抵接，台阶限制循迹销沿循环方向的反方向返回。

7、进一步地，所述心形闭合滑轨沿循迹销的循环方向依次设有位置a、位置b、位置c和位置d，位置a对应阀体的关闭位置，位置c对应阀体的开启位置，位置b和位置d分别为阀体状态切换过程中的过渡位置。

8、进一步地，所述阀体第一次受气压作用时带动循迹销由位置a移动至位置b，气压降低后弹性复位件驱动循迹销由位置b移动至位置c；阀体再次受气压作用时带动循迹销由位置c移动至位置d，气压再次降低后弹性复位件驱动循迹销由位置d返回位置a。

9、进一步地，所述阀壳的进气端设有进口盖，进口盖设有进气通道，阀体设有与进口盖密封配合的锥形密封面，阀体处于关闭位置时锥形密封面与进口盖贴合，阀体处于开启位置时锥形密封面与进口盖分离形成通气间隙。

10、进一步地，来自所述进气通道的气体压力作用于阀体，以驱动阀体克服弹性复位件的作用力沿轴向向开启位置平动。

11、进一步地，所述进气侧既构成双向通气通路的一端，又构成驱动阀体在关闭位置和开启位置之间切换的气压输入端。

12、本发明的第二目的是提供一种机械双稳态双向阀的工作方法，利用如第一目的中的机械双稳态双向阀，包括：

13、向进气侧施加气压，使阀体由关闭位置向开启方向平动，并带动循迹销移动至第一过渡位置；

14、降低气压，弹性复位件驱动阀体和锁舌运动，使循迹销由第一过渡位置移动至开启稳定位置，阀体保持于开启位置；

15、再次向进气侧施加气压，使阀体带动循迹销由开启稳定位置移动至第二过渡位置；

16、再次降低气压，弹性复位件驱动循迹销由第二过渡位置返回关闭稳定位置，阀体保持于关闭位置。

17、进一步地，在第一次向进气侧施加气压的过程中，使进气侧压力高于轮胎的轮胎腔压力，气体经机械双稳态双向阀流入轮胎腔，对轮胎进行充气。

18、进一步地，在阀体保持于开启位置后，使进气侧压力低于轮胎的轮胎腔压力，使轮胎腔内的气体经机械双稳态双向阀向进气侧流动，对轮胎进行放气。

19、进一步地，所述循迹销经过心形闭合滑轨的台阶时，循迹销沿自身轴线相对于锁舌移动，并在循迹弹性件作用下与对应轨段的槽底保持抵接。

20、本发明的第三目的是提供一种车轮组件，利用如第一目的中的机械双稳态双向阀，还包括轮辋、安装于轮辋的轮胎和设置于轮辋的气体管路，机械双稳态双向阀的进气侧与气体管路连通，机械双稳态双向阀的出气侧与轮胎的轮胎腔连通。

21、进一步地，所述机械双稳态双向阀设置于轮胎内部的轮辋壁，气体管路设置于轮辋内部，气体管路一端与机械双稳态双向阀的进气侧连通，另一端用于与车辆气源连通。

22、进一步地，还包括用于检测轮胎腔内气体压力的胎压传感器。

23、本发明的第四目的是提供一种车辆，包括气源和车轮组件，车轮组件上设有气体管路和如第一目的中的机械双稳态双向阀，机械双稳态双向阀的出气侧与轮胎的轮胎腔连通，气源通过气体管路与机械双稳态双向阀的进气侧连通，以向轮胎腔提供充气气体并向机械双稳态双向阀提供状态切换气压。

24、进一步地，还包括胎压传感器和控制器，胎压传感器用于检测轮胎腔内的气体压力，控制器根据胎压传感器检测的气体压力控制气源增压、停止供气和降低气体管路内的气体压力，以实现轮胎充气、轮胎放气及机械双稳态双向阀的状态切换。

25、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

26、针对现有压力驱动双向阀中状态换位运动与阀体密封开闭运动配合关系较复杂容易引起延迟、失效的问题，本发明通过防转滑槽与限位部限制阀体回转，使阀体主要承担沿轴向的密封开闭运动；锁舌通过与阀体转动连接承担心形闭合滑轨平面内的摆动换位，循迹销通过沿自身轴线浮动适应不同轨段的槽底高度及台阶变化。由此，阀体的轴向密封运动、锁舌的平面循迹运动以及循迹销的高度补偿运动分别由相应结构承担。在气压作用和弹性复位件作用交替驱动下，循迹销能够沿心形闭合滑轨完成循环换位，使阀体在开启位置和关闭位置之间切换并保持相应状态。与将密封开闭动作和换位动作较多地集中于同一运动件的结构相比，该运动关系能够减少阀体在密封开闭过程中的复合运动，使机械状态切换与阀体轴向密封动作之间的配合关系相对清晰，并能够在开启状态下保留进气侧与出气侧之间的双向通气条件，从而有利于兼顾机械状态保持和轮胎双向充放气功能。

1.一种机械双稳态双向阀，其特征在于，包括阀壳、阀体、弹性复位件、锁舌和锁舌滑轨组件，阀体设置于阀壳内，阀体外周面设有防转滑槽，阀壳设有伸入防转滑槽的限位部，限制阀体回转，并引导阀体沿轴向往复平动；锁舌滑轨组件固定于阀壳并设有心形闭合滑轨，心形闭合滑轨包括槽底高度不同的多个轨段，相邻轨段之间形成台阶；锁舌与阀体转动连接，锁舌设有循迹销，循迹销可沿自身轴线浮动，循迹弹性件使循迹销保持与心形闭合滑轨的槽底抵接；阀体在气压和弹性复位件作用下往复平动，带动锁舌摆动及循迹销沿心形闭合滑轨循环运动，使阀体交替保持于关闭位置和开启位置，以使阀体隔断进气侧和出气侧，或使进气侧与出气侧双向连通。

2.如权利要求1所述的机械双稳态双向阀，其特征在于，所述防转滑槽沿阀体轴向延伸，限位部与防转滑槽滑动配合，限位部与防转滑槽的侧壁配合限制阀体回转。

3.如权利要求1所述的机械双稳态双向阀，其特征在于，所述锁舌设有循迹销安装孔，循迹销可沿自身轴线移动地安装于循迹销安装孔，循迹弹性件弹性抵接于循迹销，使循迹销能够随心形闭合滑轨的槽底高度变化沿自身轴线伸缩。

4.如权利要求3所述的机械双稳态双向阀，其特征在于，所述循迹销经过相邻轨段之间的台阶时沿自身轴线移动，并在循迹弹性件作用下保持与对应轨段的槽底抵接，台阶限制循迹销沿循环方向的反方向返回。

5.如权利要求1所述的机械双稳态双向阀，其特征在于，所述心形闭合滑轨沿循迹销的循环方向依次设有位置a、位置b、位置c和位置d，位置a对应阀体的关闭位置，位置c对应阀体的开启位置，位置b和位置d分别为阀体状态切换过程中的过渡位置。

6.如权利要求5所述的机械双稳态双向阀，其特征在于，所述阀体第一次受气压作用时带动循迹销由位置a移动至位置b，气压降低后弹性复位件驱动循迹销由位置b移动至位置c；阀体再次受气压作用时带动循迹销由位置c移动至位置d，气压再次降低后弹性复位件驱动循迹销由位置d返回位置a。

7.如权利要求1所述的机械双稳态双向阀，其特征在于，所述阀壳的进气端设有进口盖，进口盖设有进气通道，阀体设有与进口盖密封配合的锥形密封面，阀体处于关闭位置时锥形密封面与进口盖贴合，阀体处于开启位置时锥形密封面与进口盖分离形成通气间隙。

8.如权利要求7所述的机械双稳态双向阀，其特征在于，来自所述进气通道的气体压力作用于阀体，以驱动阀体克服弹性复位件的作用力沿轴向向开启位置平动。

9.如权利要求1所述的机械双稳态双向阀，其特征在于，所述进气侧既构成双向通气通路的一端，又构成驱动阀体在关闭位置和开启位置之间切换的气压输入端。

10.一种机械双稳态双向阀的工作方法，其特征在于，利用如权利要求1-9中任一项所述的机械双稳态双向阀，包括：

11.如权利要求10所述的机械双稳态双向阀的工作方法，其特征在于，在第一次向进气侧施加气压的过程中，使进气侧压力高于轮胎的轮胎腔压力，气体经机械双稳态双向阀流入轮胎腔，对轮胎进行充气。

12.如权利要求10所述的机械双稳态双向阀的工作方法，其特征在于，在阀体保持于开启位置后，使进气侧压力低于轮胎的轮胎腔压力，使轮胎腔内的气体经机械双稳态双向阀向进气侧流动，对轮胎进行放气。

13.如权利要求10所述的机械双稳态双向阀的工作方法，其特征在于，所述循迹销经过心形闭合滑轨的台阶时，循迹销沿自身轴线相对于锁舌移动，并在循迹弹性件作用下与对应轨段的槽底保持抵接。

14.一种车轮组件，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的机械双稳态双向阀，还包括轮辋、安装于轮辋的轮胎和设置于轮辋的气体管路，机械双稳态双向阀的进气侧与气体管路连通，机械双稳态双向阀的出气侧与轮胎的轮胎腔连通。

15.如权利要求14所述的车轮组件，其特征在于，所述机械双稳态双向阀设置于轮胎内部的轮辋壁，气体管路设置于轮辋内部，气体管路一端与机械双稳态双向阀的进气侧连通，另一端用于与车辆气源连通。

16.如权利要求14所述的车轮组件，其特征在于，还包括用于检测轮胎腔内气体压力的胎压传感器。

17.一种车辆，其特征在于，包括气源和车轮组件，车轮组件上设有气体管路和如权利要求1-9中任一项所述的机械双稳态双向阀，机械双稳态双向阀的出气侧与轮胎的轮胎腔连通，气源通过气体管路与机械双稳态双向阀的进气侧连通，以向轮胎腔提供充气气体并向机械双稳态双向阀提供状态切换气压。

18.如权利要求17所述的车辆，其特征在于，还包括胎压传感器和控制器，胎压传感器用于检测轮胎腔内的气体压力，控制器根据胎压传感器检测的气体压力控制气源增压、停止供气和降低气体管路内的气体压力，以实现轮胎充气、轮胎放气及机械双稳态双向阀的状态切换。