一种多工位气控换向阀、控制方法及自卸车气控液压系统与流程

本发明实施例涉及气动控制阀，尤其是关于一种多工位气控换向阀、控制方法及自卸车气控液压系统。

背景技术：

1、自卸车在装卸物料过程中，货箱的举升、中停、慢速下降及快速下降等动作的平稳性与可靠性直接关系到作业安全和整车使用寿命。目前，自卸车的气控液压系统通常采用手动气控换向阀作为先导控制元件，驾驶员通过手动操纵手柄切换气路，输出气压信号至液压分配阀，从而控制货箱的升降动作。

2、现有技术中已公开多种用于自卸车的气控换向阀。例如，授权公告号为cn210212163u的专利公开了一种自卸车液压系统及自卸车，其包括第一手柄、第二手柄、油泵、分流换向阀、换向阀、顶盖油缸及举升油缸，所述第一手柄与所述分流换向阀通过气路连接，所述第二手柄与所述换向阀通过气路连接。该方案将自卸车两套驱动动力单元合并为一起，可以简化制作工艺。但其采用三个换向阀组合成叠加阀的形式，阀的数量多，结构复杂，体积大，成本高。又如，授权公告号为cn201425044y的专利公开了一种自卸车用气控换向阀，其阀体上集成有安全溢流阀，阀体内设有滑阀，滑阀通过拉杆与气缸连接，气缸具有两个活塞和三个气室，每个气室设有一个进气口，通过操作气缸不同的进气口进气控制滑阀移动，实现慢降、快降、举升的控制。但其阀体内部采用滑阀式密封结构，阀芯与阀体之间依靠o型圈滑动密封，长期使用后易因气源中的水分、粉尘等杂质导致密封面磨损，产生内泄漏。再如，授权公告号为cn205207776u的专利公开了一种多路控制气阀，其包括阀体、设于阀体下端的进气接头及排气孔，以及轴向间隔排列于阀体内的换向阀芯和减压阀芯，换向阀芯和减压阀芯下方分别设有第一堵塞密封装置，阀体内腔的工作接口包括举升接口、下降接口、开启接口和关闭接口，三个换向阀芯及一个减压阀芯分别与控制手柄所对应的四个工位适配。但该方案同样存在滑阀密封副易磨损的问题，且未公开慢降工况下双口并联出气与快降工况下机械截断慢降通道的联动控制逻辑。

3、本发明实施例就是为了解决以上问题而进行的改进。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的是提供一种多工位气控换向阀、控制方法及自卸车气控液压系统，实施本发明实施例，以解决现有技术中气控换向阀结构复杂、密封副易磨损、慢降与快降切换不平稳的问题。

2、为实现所述目的，第一方面，本发明实施例提供一种多工位气控换向阀，该换向阀包括阀体、手柄、拨轮、第一阀芯组件、第二阀芯组件和第三阀芯组件。

3、阀体设置有气源接口、第一出气接口、第二出气接口和第三出气接口。其中，气源接口用于连接车载压缩气源，第一出气接口用于输出控制货箱举升的气压信号，第二出气接口用于输出控制货箱下降的气压信号，第三出气接口用于输出控制货箱慢速下降的气压信号。

4、手柄转动装配于阀体，驾驶员可通过拨动手柄选择不同的工作位。拨轮同轴连接于手柄，随手柄同步转动。

5、第一阀芯组件受拨轮驱动，用于控制气源接口与第一出气接口之间的气路通断。第二阀芯组件受拨轮驱动，用于控制气源接口与第二出气接口之间的气路通断。第三阀芯组件受拨轮驱动，用于选择性地阻断第二出气接口与第三出气接口之间的连通气路。

6、手柄具有三个主动工作位。在第一工作位（对应“举升”档），拨轮驱动第一阀芯组件，使第一出气接口输出气压信号，此时第二出气接口和第三出气接口均无输出，货箱执行举升动作。在第二工作位（对应“慢降”档），拨轮驱动第二阀芯组件，且第三阀芯组件保持脱离密封位置，使第二出气接口和第三出气接口同时输出气压信号，货箱执行慢速下降动作。在第三工作位（对应“快降”档），拨轮同时驱动第二阀芯组件和第三阀芯组件，其中第二阀芯组件开启气源接口与第二出气接口之间的气路，同时第三阀芯组件移动至密封位置以物理阻断第二出气接口与第三出气接口之间的连通气路，使第二出气接口单独输出气压信号，货箱执行快速下降动作。

7、此外，手柄还具有第四工作位（对应“停止”档或中停位）。在第四工作位下，拨轮脱离所有阀芯组件，第一阀芯组件、第二阀芯组件和第三阀芯组件均不受驱动，第一出气接口、第二出气接口和第三出气接口均无气压信号输出，货箱保持悬停状态。

8、采用上述多工作位设计，本发明实施例的气控换向阀通过单一拨轮与三组阀芯组件的差动配合，即可实现对货箱举升、中停、慢降、快降四种工况的精确气动控制，无需电磁阀等电气元件，结构紧凑、可靠性高。

9、具体而言，在第一阀芯组件、第二阀芯组件和第三阀芯组件的具体结构中，第一阀芯组件包括滑动设置的第一阀杆（即长阀芯），第二阀芯组件包括滑动设置的第二阀杆（即短阀芯），第三阀芯组件包括滑动设置的第三阀杆（即铝阀芯）。第一阀杆、第二阀杆与第三阀杆沿拨轮的轴向间隔排列，且三者的轴向长度彼此相异。

10、利用上述长度差设计，当拨轮转动至不同角度时，其偏心轮廓可选择性地接触并下压不同长度或不同位置的阀杆，从而实现“一拨多控”的差动驱动效果。例如，在第二工作位（慢降档），拨轮仅下压第二阀杆（短阀芯），而第三阀杆（铝阀芯）保持不动，此时第二阀杆驱动相应的截止密封件开启气路，使气流同时流向第二出气接口和第三出气接口，实现双口并联出气。在第三工作位（快降档），拨轮同时下压第二阀杆和第三阀杆，第二阀杆同样开启气路，而第三阀杆向下移动并与设置在下阀套上的o型圈形成轴向压紧密封，从而物理阻断通往第三出气接口（慢降口）的气路，使得气流仅能从第二出气接口（下降口）输出。

11、为提升密封可靠性，第一阀芯组件和/或第二阀芯组件优选采用硫化芯结构（分别与气嘴a和气嘴b配合）。该硫化芯结构具有橡胶硫化成型于金属骨架的平面密封面，利用平面截止密封代替传统的滑阀式柱面密封，降低了密封副的磨损，提高了耐压和耐冲击性能，并实现了零泄漏静态待命。

12、阀体内部设置有三维交错排布的通气工艺孔，这些通气工艺孔与气源接口、第一出气接口、第二出气接口和第三出气接口相互连通，形成立体的气路网络。

13、为改善操作手感并实现档位清晰定位，本发明实施例还设置有档位限位结构。该档位限位结构包括设置在阀盖内的多个限位槽以及活动设置于所述手柄上的档位，所述档位内设有弹性件，所述弹性件一端抵接于所述档位，另一端抵接于所述手柄。多个所述限位槽分别对应于所述第一工作位、所述第二工作位、所述第三工作位和所述第四工作位。当所述手柄拨动至任一工作位时，所述档位在所述弹性件作用下其端部落入对应的所述限位槽中，产生定位反馈并锁止所述手柄。

14、此外，在第一阀芯组件、第二阀芯组件和第三阀芯组件各自设置有复位弹簧。当拨轮脱离对阀芯组件的驱动时，复位弹簧能够驱使各阀芯组件迅速恢复至初始位置，使各出气接口恢复截止状态，使系统安全。

15、本发明实施例还提供一种多工位气控换向阀的控制方法，该方法应用于上述任一技术方案所述的多工位气控换向阀，该方法包括以下步骤：

16、将压缩空气接入气源接口，使压缩空气在第一阀芯组件和/或第二阀芯组件的截止作用下处于待命状态。

17、响应于对手柄的第一拨动操作，驱动拨轮至第一工作位，使第一出气接口输出气压信号。此时，货箱执行举升动作。

18、响应于对手柄的第二拨动操作，驱动拨轮至第二工作位，使第二出气接口和第三出气接口同时输出气压信号。此时，货箱执行慢速下降动作。

19、响应于对手柄的第三拨动操作，驱动拨轮至第三工作位，使第二出气接口单独输出气压信号。此时，货箱执行快速下降动作。

20、在上述方法中，第一工作位、第二工作位、第三工作位分别对应于手柄的“举升档”、“慢降档”和“快降档”。此外，当手柄处于第四工作位（即“停止档”或中停位）时，拨轮脱离所有阀芯组件，各出气接口均无气压信号输出，货箱保持悬停状态。

21、该控制方法基于前述多工位气控换向阀的机械结构，通过简单的拨动操作即可实现货箱多工况的精确控制，无需复杂的电气逻辑判断，操作直观、响应迅速。

22、本发明实施例还提供一种自卸车气控液压系统，该系统包括液压油泵、举升油缸、液压分配阀以及上述任一技术方案所述的多工位气控换向阀。

23、其中，液压油泵用于向举升油缸提供液压油，举升油缸用于驱动自卸车货箱举升或下降，液压分配阀的控制端与举升油缸连接，用于控制液压油的流向和流量。

24、多工位气控换向阀的第一出气接口、第二出气接口和第三出气接口分别与液压分配阀的不同先导控制腔连通，用于输出气压信号控制液压分配阀的阀芯换位。

25、具体而言，当多工位气控换向阀的第一出气接口输出气压信号时，液压分配阀切换至举升位，液压油泵输出的压力油进入举升油缸的无杆腔，推动货箱举升。当多工位气控换向阀的第二出气接口和第三出气接口同时输出气压信号时，液压分配阀切换至慢降位，举升油缸有杆腔回油通道部分开启，货箱平稳缓慢下降。当多工位气控换向阀的第二出气接口单独输出气压信号时，液压分配阀切换至快降位，举升油缸有杆腔回油通道全开，货箱快速下降。当多工位气控换向阀的各出气接口均无气压信号输出时，液压分配阀处于中位保压状态，货箱悬停。

26、该自卸车气控液压系统将上述多工位气控换向阀作为先导控制核心，与液压执行元件有机集成，具有结构紧凑、控制精准、响应可靠、适应恶劣工况等优点。

27、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

28、1、通过单一拨轮与三组轴向长度相异的阀芯组件相配合，实现了“一拨多控”的差动驱动，仅通过一个手柄即可完成举升、中停、慢降、快降四种工况的切换，结构紧凑，无需电磁阀等电气元件，特别适用于自卸车等工程车辆的恶劣工作环境。

29、2、在慢降工况下实现了第二出气接口与第三出气接口（即下降口与慢降口）的双口并联出气，使液压先导阀活塞两端压力平缓建立，避免了单口微弱出气导致滑阀卡滞或切换不彻底的问题，实现了货箱慢降过程的平稳过渡。在快降工况下，通过第三阀芯组件（铝阀芯）与o型圈的物理截断，机械式地隔离慢降通道，实现全流量回油快速下降，慢降与快降之间的切换平滑可靠。

30、3、采用硫化芯结构的平面截止密封替代传统的滑阀式柱面密封，平面密封面与气嘴形成平整的截止配合，配合复位弹簧的压紧作用，在高压气源待命状态下可实现零泄漏静态密封。同时，第三阀芯（铝阀芯）在下压过程中与o型圈产生剪切运动，能够自动刮落密封面上的凝结水分或颗粒杂质，具有自清洁功能，提升了密封寿命。

31、4、通过档位限位结构（限位槽、弹性件、档位）为驾驶员提供清晰的档位手感，防止误操作，提升了自卸车作业的安全性。

32、此外，所述发明概要并非是列举出了本发明实施例所需的全部特征，这些特征群的其他组合也能成为本发明实施例。