CN1038240C - 气压式助力装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气压式助加力装置，该气压式助力装置包括：一个动力活塞，它将壳体内部隔成一个常压室和一个变压室，在常压室的内部保持一个近似的常压，使工作气体进入变压室，动力活塞包括一个阀体和一个可移动的隔板装置，阀体伸到壳体的外面，可移动隔板装置将壳体内部隔开，它的内圆周边固定在阀体上；一个装在阀体内的阀，它根据与一个制动踏板相连的一个输入轴相对阀体移动，使工作气体进入变压室；一个装在从壳体中伸出的阀体部分的外面的盖，它与壳体一起支承阀体和形成一个工作气体室；一个产生工作气体的气体源；和一个使工作气体从气体流进入工作气体室的通路。

Description

气压式助力装置

本发明涉及一种气压式助力装置，用于在车辆或类似机械中输出一个增大的制动力。

通常，利用负压和压缩气压间的大的压差来增大制动力的气压式助力装置是已知的在发动机作为负压源和需要一个大的制动力的车辆中使用的那种助力装置。利用空气压和压缩气压间的大的压差来增大制动力的气压式助力装置被认为是在发动机不作为负压源和需要一个大的制动力的车辆如柴油驱动的车辆、电动车辆或类似机械中使用的气压式助力装置，这种气压式助力装置的一个实例公开在日本专利申请公开平-2-6260中，

这种气压式助力装置包括：一个将壳体的内部分隔成一个与负压源连通的常压室和一个变压室的可移动隔板；一个装在可移动隔板上的从常压室的反向侧将压缩空气引入其中的阀体；装在阀体的常压室侧中的输出轴和复位弹簧；一个装在阀体的常压室侧的反向侧中的输入轴；以及一个阀塞，它具有常压室端和输入轴端，常压室端用于接受来自输出轴的反作用力，输入轴端在阀体上具有密封的可滑动部件，其中，阀塞可滑动地装在阀体内并与输入轴啮合，阀塞的常压室反向侧对着压缩空气。第一阀座设置在阀塞上，第二阀座设置在阀体上，阀芯设置在阀塞上，使阀芯与第一阀座接触的力由一个施力件加在阀芯上使阀芯压在第一阀座上，可将变压室和压缩空气源间的通路切断；使阀芯压在第二阀座上，可将常压室和变压室间的通路切断。在输入轴和阀体之间装有阀塞复位弹簧，借助输入轴和与输入轴啮合的阀塞的帮助，复位弹簧施加一个力，使阀芯离开第二阀座。

当制动踏板没有输入力施加时，阀塞在施力件所施加的力作用下与阀芯接触，将变压室和压缩空气源间的通路切断，阀芯在阀塞复位弹簧所施力的作用下离开阀体，使变压室与常压室连通。

在上述状态下，来自压缩空气源的大的压缩气压施加在常压室反向侧的阀塞上；因此，阀塞复位弹簧产生的力很大，以便抵抗压缩气体压力使阀芯与阀体分开，所以便产生了阀塞复位弹簧占据的空间大从而使助力装置的整体尺寸大的问题。

由于存在上述问题便产生了本发明。

由此，本发明的一个目的是提供一种小型的气压式助力装置，它能减少阀塞复位弹簧产生的力，并能用作两种气压式助力装置，在一种气压式助力装置中，使压缩气体进入变压室，以便在负压和压缩气体的压力之间产生一个大的压差，在另一种气压式助力装置中，使压缩气体进入变压室，因为发动机不能作为负压源。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的一个方面，本发明的气压式助力装置包括：

一个动力活塞，它将壳体的内腔分隔成一个常压室和一个变压室，常压室保持近似的常压，变压室可引入工作气体；

一个阀，它安置于阀体内并受一个与一个制动踏板相连的输入轴操控，从而开闭变压室和工作气体源之间的连通通道；

一个来自工作气体源的工作气体流过的通道；

其特征在于，所述动力活塞包括一个可移动隔板，它将壳体的内腔分隔，隔板的外周固定在壳体的内周上，隔板的内周固定在阀体上，阀体的一端伸到壳体外，另一端则向着常压室；

一个其直径大致等于壳体的盖，它支承着阀体的上述一端，并附着于壳体之一外表面的一部分从而壳体之一外表面和该盖形成一个其中能够储存工作气体的工作气体室；

该阀体呈大致圆筒形，其上述一端的方向与常压室相反并与大气连通；

上述气压式助力装置还包括：

一个装在阀体另一端的输出轴；

所述输入轴装在阀体的上述一端；

一个将阀体和可移动隔板反压向输入轴的复位弹簧；

一个可滑动地插于阀体一孔中的阀塞，其一端方向与常压室相反，与大气连通并连接于输入轴，其另一端向着常压室，它接受输出轴的反作用，其在阀体的孔中滑动的部分在向着输入轴的一侧被密封；

一个第一通道，其一端开通至阀塞在其中滑动的阀体的空间，其另一端与工作气体室连通；

一个第二通道，它将所述阀体的的述空间与所述变压室连通；

一个第三通道，它将所述阀体的所述空间与所述常压室连通；

一个阀芯，当其压在一个第一阀座上，切断变压室和工作气体室之间通过第一和第二通道的连通，当其压在一个第二阀座上，切断变压室和常压室之间通过第二和第三通道的连通；

一个压力件，它将阀芯压靠住第一阀座；一个阀塞复位弹簧，它使阀芯离开第二阀座。

根据本发明的另一个方面，本发明的气压式助力装置包括：

一个动力活塞，它将壳体的内腔分隔成一个常压室和一个变压室，常压室保持近似的常压，变压室可引入工作气体；

一个来自工作气体源的工作气体流过的通道；

其特征在于，

所述动力活塞包括一个可移动隔板，它将壳体的内腔分隔，隔板的外周固定在壳体的内周上，隔板的内周固定在阀体上，阀体的一端伸到壳体外，另一端则向着常压室；

一个其直径大致等于壳体的盖，它支承着阀体的上述一端，并附着于壳体之一外表面的一部分从而壳体之一外表面和该盖形成一个其中能够储存工作气体的工作气体室；

一个第一阀，它安置于阀体内并受一个与一个制动踏板相连的输入轴操控，从而开闭所述通道；

常压室与吸气总管连通，所述助力装置还包括：

一个装在阀体内的第二阀，它通过由制动踏板驱动的输入轴相对于阀体的移动，将大气压的空气引入变压室；

一个开关阀，当输入轴相对于阀体在输出方向上的移动长度超过一个预定值时，该开关阀打开使压缩的工作气体从工作气体室进入变压室。

根据本发明的又一个方面，本发明的气压式助力装置包括：

一个动力活塞，它将壳体的内腔分隔成一个负压室和一个变压室，负压室与一个负压源连通，变压室可引入工作气体；

其特征在于，

所述动力活塞包括一个可移动隔板，它将壳体的内腔分隔，隔板的外周固定在壳体的内周上，隔板的内周固定在阀体上，阀体的一端伸到壳体外，另一端则向着常压室；

一个摆动阀，它安置于阀体内并受一个与一个制动踏板相连的输入轴操控，从而将大气压引入变压室并靠负压室和变压室之间的压力差辅助输入轴的操作；

所述助力器还包括：

用于产生压缩空气的压缩气源；

将压缩气源和变压室连通的通道；

一个其直径大致等于壳体的盖，它支承着阀体的一个伸出部分，并附着于壳体之一外表面的一部分从而形成一个其中能够储存工作气体的工作气体室；

一个开关阀，当输入轴对于阀体在输出方向上的移动长度超过一个予定值时，该开关阀切断大气压对变压室的进入并通过上述通道将压缩空气供入变压室。

以下结合附图详细描述本发明。附图中：

图1是表示本发明的第一个实施例的气压式助力装置处于非工作状态的剖面图。

图2是表示本发明的第二个实施例的气压式助力装置处于非工作状态的剖面图。

图3是表示本发明的第三个实施例的气压式助力装置处于非工作状态的剖面图。

图4是表示本发明的第三个实施例的气压式助力装置处于非工作状态的局部剖视放大剖面图。

下面参照图1对于本发明的第一个实施例的气压式助力装置进行描述。

在下面的描述中，输出方向指的是气压式助力装置的输出方向(即指向该图的左方)，非输出方向指的是与该气压式助力装置的输出相反的反向(即指向该图的右方)。

在这个图中，标号1代表一个气压式助力装置。气压式助力装置1具有一个壳体2，壳体2包括一个前壳体4和一个后壳体5，后壳体5在非输出侧气密地装到前壳体4内。主缸(未画出)装到位于输出侧的前壳体4的端面3的外面。后壳体5在非输出侧具有一个中间安装孔6和一个密封支承件7，密封支承7是用弹性材料例如橡胶制造的，它位于后壳体5的端部的中间孔6中。一个动力活塞8可滑动地支承在密封和支承件7上。

动力活塞8包括一个具有台阶的圆筒形的阀体11，一个具有孔的盘形板12和一个用弹性材料例如橡胶制造的隔件13。阀体11包括一个位于壳体2内的法兰部分9和比法兰部分的直径小的小直径圆筒形部分10。板12的内圆周边固定到  动力活塞8的法兰部分9上，板12径向向外延伸。隔件13装在板12的非输出侧，隔件13的内圆周边气密地支承在法兰部分9上，外圆周边气密地支承在壳体2上。在本发明的这个实施例中，板12和隔件13构成可移动隔板。因此，壳体2的内部被气密地隔成常压室15和变压室16，常压室15通过外部连通管14与负压源(未画出)或空气连通，变压室16位于非输出侧。

在从后壳体5中伸出的小直径圆筒形部分的外面装有盖17。盖17位于输出侧的一端的直径最大，约等于后壳体5的直径，并气密地固定到后壳体5上。盖17的形状为两个圆筒形。它们的直径彼此不同。盖17在其中间孔的圆周边处具有一个用弹性材料例如橡胶制造的密封和支承件19。中间孔是在盖17的非输出侧的一端形成的。阀体11的小直径圆筒部分10可滑动地支承在密封支承件19上。

盖17上装有连通管23，管23通过外部管22与泵21相连。泵21是一个压缩气体源，通过驱动一个马达20，泵21可产生压缩气体，例如压缩空气。因此，由盖17和后壳体5包围的空间形成一个可充入压缩气体的工作气室24。在外部管结22的中部装一个止回阀，防止泵21出口的压缩气体回流。

在工作气室24中或在工作气室24和止回阀25之间的外部管线22的中部的预定位置装一个压力传感器(未画出)。例如，马达的转动是由一个控制部分(未画出)控制的，控制部分利用来自指示工作气室24中的压力的压力传感器信号，这样，工作气室24中的预定压力总高于大气压。在阀体11的非输出端和盖17的非输出端之间装有防尘罩26，它盖着阀体11从盖17伸出的部分，以防灰尘或类似物粘在阀体11的伸出部分的外圆表面上。

阀体11的内园部分分为第一孔部分27，它位于非输出侧，具有预定的直径，第二孔部分28，它位于输出侧，与第一孔部分27相邻，具有预定的直径：第三孔部分29，它位于输出侧，与第二孔部分28相邻，具有预定的直径：第四孔部分30，它位于输出侧，与第三孔部分29相邻，具有预定的直径；第五孔部分31，它位于输出侧，与第四孔部分30相邻，具有预定的直径：第六孔部分32，它位于输出侧，与第五孔部分31相邻，具有预定的直径；和第七孔部分33，它位于输出侧，与第六孔部分32相邻，具有预定的直径。

阀体11具有常压通道34，它的一端与在第五孔部分31的端部的第四孔30的预定部位相通，另一端与常压室15相通：工作压力通道35，它与阀体11的轴线垂直，一端与第四孔部分31相通，另一端与变压室16相通；和压缩气体通道36，它与阀体11的轴线垂直，一端与第三孔部分29和第四孔部分30之间的交界处相通，另一端与工作气室24相通。

输入轴39插入阀体11的孔中。在输入轴39的中间预定部位具有轴台部分40。在轴台部分40和阀体11的第二和第三孔部分28、29间的台肩之间是具有能提供预定力的阀塞复位弹簧42。输入轴39与制动踏板(未画出)相连并能借助施加给制动踏板的输入力使输入轴39在输出方向上移动。

输入轴39位于输出侧的顶端与阀塞43位于非输出侧的端部啮合，阀塞43可滑动地装在第三至第六孔部分29-32内，输出轴45借助由弹性材料例如橡胶制造的反作用盘44按阀43的输出方向装在第七孔33中。输出轴45的位于阀塞43的端部由反作用盘44密封。输出轴45的顶端部分从位于前壳体4上的插入孔46中伸出，并被前密封47密封。通过动力活塞8在输出方向上的移动，输出轴45对主缸(未画出)进行输出。在前壳体4和动力活塞8之间装一个复位弹簧48，用于在活塞8的非输出方向提供一预定的力。活塞8在非输出方向上的移动被经隔件13与后壳体5的伸出部分49接触的板12所限定。

如上所述，阀塞43可滑动地插入阀体11中。阀塞43包括可滑动地装入第三孔部分29的大直径部分50，可滑动地装入第四孔部分30的、其预定直径比大直径部分的预定直径小的小直径部分51和可滑动地装入第六孔32的中心安装部分52。与输入轴39啮合的部分53设置在位于非输出侧的大直径部分50上。在阀塞43的大直径部分50和小直径部分51的交界处附近的预定位置有一个与阀塞43的轴线垂直的插入孔54。在阀塞43的位于输出侧的小直径部分51的预定部位有一个具有预定宽度的环槽部分55。在环槽部分55的端部的中心安装部分52具有一个径向上伸出一个预定长度的环状伸出部分56。

将一个大略呈“U”形的止动板57插入阀体11的压缩气体通道36和阀塞43的插入孔54中，并与通道36和孔54接触。在阀塞43的插入孔54两侧的外圆上装有用弹簧材料如橡胶制造的密封件58和59。密封件58和59用于防止工作气室24中的气体从压缩气体通道36经阀塞43的外圆上的间隙泄漏。压缩气体通道36和插入孔54相互总保持连通。

有多个与阀塞43的轴线平行的通孔60，每个孔都有一端与插入孔54的预定部位相通，另一端与环槽部分55的内侧的预定部位相通。连通孔60与插入孔54一起构成通道。

在环槽部分55中装一个可弹性变形的环状阀芯62，弹簧61(力的施加件)在输出方向提供一个力。环状阀芯62的一端气密地装在位于环槽部分55这端的小直径部分51的外圆上。

当环状阀芯62在弹簧61的弹力作用下压在位于非输出侧的作为第一阀座的环状伸出部分56上时，与连通孔60连通的环槽部分55内的空间与工作压力通道35和常压通道34之间的连通被切断。当环状阀芯62压在阀体11的第四和第五孔部分30、31之间的作为第二阀座的台肩63上时，常压通道34和工作压力通道35之间的连通被切断。

具有上述结构的气压式助力装置的功能描述如下。

当制动踏板(未画出)未被压下时，即处于非工作状态，与制动踏板相连的输入轴39没有施加力，动力活塞8在复位弹簧48的弹力的作用下与伸出部分49保持接触。因此动力活塞8在非输出侧处于限制移动位置，当阀塞43在非输出方向上的移动被止动板57和阀体11及阀塞复位弹簧的弹力限制时，阀塞43在非输出侧处于限制移动位置(如图1所示状态)。在这个状态下，环状阀芯62在弹簧61的弹力作用下压在作为第一阀座的环状伸出部分56上，并离开作为第二阀座的台肩63。与连通孔60连通的环槽部分55内的空间与工作压力通道35和常压通道34之间的连通被切断，因此，工作压力通道35和常压通道34相互连通。

当制动踏板被压下时，与制动踏板相连输入轴39和阀塞43抵抗阀塞复位弹簧42的弹力相对阀体11在预定的范围内向输出方向移动。这时，阀芯62压在作为第二阀座的台肩63上，以便切断常压通道34和工作压力通道35之间的连通。

由于阀芯62压在作为第二阀座的台肩63上，阀芯62相对阀体11在输出方向上的移动受到限制，当阀塞43相对阀体11向输出方向进一步移动时，阀芯62离开作为第一阀座的环状伸出部分56，此时，与常压通道34的连通被切断，工作压力通道35和压缩气体通道36通过作为连通通道的插入孔54和连通孔60相互连通。从而，工作气室24内的压缩气体进入变压室16，在常压室15和变压室16之间即动力活塞8的板12的两侧之间便产生一个压差。因此，给输入轴39输入的力得到增大，增大的力经输出轴45输出给主缸(未面出)侧。

在将由发动机或类似机城的吸气总管产生的负压引入常压室15的场合中(未面出)，当压缩气体进入变压室16时，由于负压和大气压之间的差别，在动力活塞8的板12上产生一个大的压差。因此，能在动力活塞8上产生一个大的增大的力。

在不能将由发动机产生的负压引入常压室15但可将空气引入常压室15的场合中，通过控制压缩气体室24中的被恰当地引入变压室16的压缩气体的压力，在动力活塞8的板12上产生一个空气压和压缩气压间的压差。因此，能在动力活塞8上恰当地产生一个增大的力。

当对制动踏板下压的力减小时，在从输出轴侧45通过反作用盘或类似机构传递的反作用力的作用下，阀塞43相对阀体11向非输出方向移动。此时，作为第一阀座的环状伸出部分56压在阀芯62上，阀芯62离开作为第二阀座的台肩63，与压缩气通道36的连通被切断，工作压力通道35和常压通道34相互连通。从而，变压室16内的压力等于常压室15的压力，动力活塞8便回到初始位置。

按照本发明第一个实施例的气压式助力装置1，由于将压缩气体引入插入孔54和阀塞43内的连通孔60，在非工作状态压缩气压不作用在阀塞43上，而作用在与常压室15相反的那侧，即阀体11的孔侧。由于只有大气压对与常压室15相反的那侧的阀塞43产生作用，与压缩气压作用在与常压室相反的那侧的阀塞43上的助力装置相比，能减少输出方向上的力，也同样能减少阀塞复位弹簧42使阀芯62离开阀体11的台肩63的与输出方向上的力相反的力。所以，可提供一种小型的气压式助力装置，它可作为两种气压式助力装置使用，在一处助力装置中，将压缩气体引入变压室，以便在常压室15和变压室16间产生一个大的压差：在另一种助力装置中，将压缩气体引入变压室，因为发动机不作为负压源。

具体地说，在这个实施例中，由于阀塞43的小直径部分51的直径ΦD₁比大直径部分50的直径ΦD₂小，所以施加在阀塞上的压力作用在非输出方向上。因此，可进一步减少阀塞复位弹簧42的力。小直径部分51的直径可以和大直径部分50的直径相同。

在将负压引入常压室15的场合中，阀塞43可具有一个通道和一个单向阀。通道的一端与插入孔54相通，另一端向非输出侧，即该端通向大气；单向阀装在通道的中间，当压缩气体室24侧的压力低于大气压时，单向阀便打开。因此，即使泵21或驱动泵21的马达20发生故障时，仍能使空气进入变压室16从而获得正常增大的力。

也可将装到阀塞端部的阀芯装到阀体上。

下面参照附图2，对本发明的第二个实施例的气压式助力装置进行描述。

图2中，标号1表示一种气压式助力装置。气压式助力装置1具有一个壳体2。壳体2包括一个前壳体4和一个后壳体5，后壳体5在非输出侧气密地装到前壳体4内。主缸(未画出)装到位于输出侧的前壳体4的外面。后壳体5在非输出侧具有一个中间安装孔6和一个密封支承件7，密封支承件7是用弹性材料制造的，它位于后壳体5的端部的中间支承孔6中。一个动力活塞8可滑动地支承在密封支承件7上。

动力活塞8包括一个圆筒形的下部具有轴肩的阀体72，一个带孔的圆盘形板12和一个用弹性材料制造的隔件13。阀体72包括一个位于壳体2的法兰部分9；一个比法兰部分9的直径稍小的大直径部分70，其中，大直径部分70位于法兰部分9的非输出侧并被密封支承件支承；和一个具有预定的小直径的小直径部分71。板12的内圆周边固定在动力活塞8的法兰部分9上，板12径向向外延伸。隔件13装在板12的非输出侧。隔件13的内圆周边气密地支承在法兰部分9上，外圆周边气密地支承在壳体2上。因此，壳体2的内部被气密地隔成常压室15和变压室16，常压室15通过外部连通管14与负压源(未画出)连通，变压室16位于非输出侧。

操纵杆(输入轴)39的输出侧的这端插入阀体72的小直径部分71这侧的孔中，操纵杆39的另一端与制动踏板相连。借助弹簧73和74的帮助，将一个可弹性变形的提动阀75装在操纵杆39的输出侧。操纵杆39的顶端与位于助力装置1的中心轴线上的与提动阀75串接的阀塞76啮合。输出轴45通过反作用盘44装在阀塞76的输出侧的中心轴线上。反作用盘44是用弹性材料制造的，其直径比阀塞76的直径大。输出轴45的顶端部分从前壳体4中的插入孔34伸出，并用前密封47密封。通过动力活塞8在输出方向上的移动，可使输出轴45对主缸(未画出)进行输出。在前壳体4和动力活塞之间装有在非输出方向上给动力活塞8施加一个预定力的复位弹簧。在板12经隔件13与后壳体5的伸出部分49接触的情况下，动力活寒8在非输出方向上的移动便受到限制。

在阀体72内有与常压室15连通的常压通道77和与变压室16连通的变压通道80。在提动阀75压在阀体72的下部分的接触部分79的情况下，常压通道77和变压通道80之间的连通被切断。下面，把提动阀75和接触部分79组成的阀简称为常压阀78。在提动阀75压在阀塞76的非输出侧的这端的情况下，阀体72的孔侧与变压通道80之间的连通被切断。把由提动阀75和阀塞76组成的阀称为大气阀81。

当动力活塞8外于非工作状态和在非输出方向上的位移受到限制的位置时，提动阀75打开常压阀78，关闭大气阀81。即提动阀75将变压室16与常压室15连通。当操纵杆39和阀塞76在加给操纵杆的一个输入的力的作用下相对输出端的阀体移动时，提动阀75与阀体72的接触部分79接触，关闭常压阀78，以便切断变压室16和常压室15之间的连通。在这以后，由于接触部分79限制提动阀75的移动，提动阀75离开正在移动着的阀塞76，于是打开大气阀81，使变压室16与大气连通。当加给操纵杆39的力减少时，在从主缸侧经输出轴45和反作用盘44传递的反作用力的作用下，阀塞76和操纵杆39在非输出方向上相对阀体72移动。此时，阀塞76的非输出侧这端与提动阀75接触，以便关闭大气阀81。在这以后，提动阀75离开阀体72的接触部分79，于是打开常压阀78。

在阀塞76的外圆表面上有一个槽83，槽83与一个止动板82接触，止动板82与助力装置1的中心轴线垂直。槽83的预定宽度比止动板82的预定宽度大。止动板82的另一端插入阀体72的大直径部分70中的槽84内。槽80的预定宽度比止动板82的预定宽度大。阀塞76相对阀体72的移动范围受止动板82的限制。槽84构成可变压力通道80的一部分。

在本发明的第二个实施例中，在从后壳体5伸出的阀体72的外面装有盖85。盖85在输出侧的一端的直径最大，约等于后壳体5的直径，并气密地固定到后壳体5上。盖85的形状为三个圆筒形，它们的直径在非输出方向逐级变小。在盖85位于非输出方向的一端的中心圆孔86内装一个弹性材料制造的密封支承件19。阀体72的小直径部分71可滑动地支承在密封支承件19上。与一台泵21例如空气泵经外部管线22相连的连通管23装在盖85上。通过驱动一台马达20使泵21产生压缩空气，泵21便可作为压缩气体源。因此，由盖85和后壳体5包围的空间形成用于充入压缩气体的工作气室24。在外部管线22的中部装一个止回阀25，防止泵21出口的压缩气体回流。

在工作气室24中或在工作气室24和止回阀25之间的外部管线22的中部装一个压力传感器(未画出)。马达的传动是由一个控制部分(未画出)控制的，控制部分利用来自压力传感器的信号，这样，工作气室24中的预定压力总高于大气压。

在阀体72的槽84的输出侧的一个侧面87上有一个与变压通道80连通的第一端孔，变压通道80与变压室连通。在阀体72内的第一端孔的外面有一个第二端孔，第二端孔形成把工作气室24与槽84连通的一个通道88。在止动板82的输出侧的侧面上有一个凹槽部分89，凹槽部分89对着具有第一和第二端孔的区域。在阀体72的侧面87的一个槽内装一个用弹性材料制造的密封环90，密封环90对着止动板82的凹槽部分89周围的凸台。

在通道88的中间有一个阀室91。在阀室91中有一个包括阀体95和给阀体95施加力的弹簧96的开关阀97。阀体95包括伸出部分92和阀部分94，伸出部分92可从对着位于槽84的一侧的凹槽部分89的孔中伸出，阀部分94向非输出方向压在阀室91的阀座部分93上，可将通道88关闭。弹簧96给阀体95施加一个力，使它压在阀座部分93上，在开关阀97中，在止动板82在阀体72的输出方向上移动靠近限制移动位置并与密封环90接触后，凹槽89的底面与阀体95的伸出部分92接触。在这以后，在止动板82继续移动的情况下，阀体95在与弹簧95施加的力反方向上移动，因此，阀部分94离开阀座部分93，以便打开通道88。

施加给操纵杆39的输入的力与来自复位弹簧48和主缸(未画出)的反作用力的关系由下面的情况决定。

当给制动踏板加一个获得正常的制动的下压力时，操纵杆39相对阀体72的移动范围应不使止动板82与密封环90接触和不使开关阀97打开。当给制动踏板加一个大的力以便获得一个突然的制动时(当发生最大制动时)，及当下压制动踏板以便获得更大的制动时，当工作压力达到满负荷点后，即变压室内的压力等于空气压时，操纵杆39相对阀体72移动的位置超过上述的预定范围，靠近限制移动位置，以便与密封环90接触，打开开关阀97。

第二个实施例的气压式助力装置1包括壳2和5；动力活塞8，它包括阀体72和一个可移动的隔板装置13，阀体72的一端位于壳体2和5内，另一端伸到壳体2和5的外面，可移动的隔板装置13的内圆周边固定在阀体72上，外圆周边固定在壳体2的内圆上；在阀体72内形成的通道装置；根据与制动踏板相连的操纵杆39的移动情况，打开和关闭阀体72内的通道装置的阀装置；随着动力活塞8的移动而移动的输出杆45，它的一端装在阀体72的内端之中，另一端从壳体2中伸出；压缩空气源21，它通过阀体72内的通道装置与壳体内的两个室15和16之一连通；与两个室15和16之中另一个连通的负压源；其中，阀体72内的通道装置包括第一通道80和84，用来将大气与两个室15和16之一连通，第二通道22-24、84和80，用于将压缩空气源21与两个室15和16之一连通，和第三通道80、84和77，用于将两个室15和16的一个与另一个连通；和用于打开关闭阀体72内的通道装置的阀装置，包括第一阀装置78和81和第二阀装置95和82，第一阀装置78和81在非工作位置下可关闭第一通道80和84，打开或关闭第三通道80、84和77，当操纵杆相对阀体72在预定范围内移动时，可打开第一通道80和84，关闭第三通道80、84和77，第二阀装置95和82在非工作位置下或当操纵39相对阀体72在预定范围内移动时，可关闭第三通道80、84和77，打开第一通道80和84，当操纵杆39相对阀体72的移动长度大于预定范围的最大值时，可打开第二通道22至24、88、84和80，关闭第一通道80和84。

在具有上述第二个实施例结构的气压式助力装置中，当制动踏板没被下压时，即在非工作状态，常压阀78打开，大气阀81关闭。当制动踏板被下压以获得正常的低制动时，与制动踏板和阀塞76相连的操纵杆39相对阀体72在输出方向和预定范围内移动，此时，提动阀75与阀体72的接触部分79接触，从而关闭常压阀78。在这以后，阀塞76离开提动阀75，打开大气阀81。因此，变压通道80与阀体72的孔侧连通，以便向变压16内通入空气。在动力活塞8的板12的两侧产生一个压差，因此，加给操纵杆39的输入的力被增大，增大的力经输出轴45输给主缸侧(未画出)。

用一个大的力将制动踏板大大地下压，，以便获得在制动操作和非制动操作过程中不能正常地获得的突然制动时，操纵杆39和阀塞76相对阀体72在输出方向上的移动的长度便超过上述预定范围，靠近限制移动位置，在常压阀78已经关闭大气阀81打开后，止动板82与密封环90接触，切断变压通道80的连通。此时，止动板82与阀体95的伸出部分92接触并推动伸出部分92，阀部分94便离开阀座部分93，打开通道88。因此，工作气室24与变压室16连通，压缩气体经通道88、被止动板82和密封环90包围的空间及在变压室16侧的靠近变压通道80的部分进入变压室16。从而，以比产生正常空气的场合高的速度在动力活塞8上产生一个压差。阀体72内的通道88，上述的空间和在变压室16侧的靠近变压通道80的部分形成连接工作气体室24和就压室16的一个通道。这个通道，工作气体室24和外部管线22形成连接作为压缩气体源的泵21和变压室16的通路。

作为获得一个正常制动的制动操作的结果，变压室16内的压力空气压，当将制动踏板继续下压以便获得一个大的制动时，操纵杆39和阀塞76相对阀体72在输出方向上的移动超出上述预定范围靠近限制移动位置。此时，在常压阀78关闭和大气阀81打开后，与阀塞76连接的止动板82与密封环90接触并压在密封环90上，以便切断变压通道80的连通，止动板82与阀体95的伸出部分92接触并推动伸出部分92，阀部分94便离开阀座部分93，打开通道88。因此，工作气体室24与变压室16连通，使压缩气体进入变压室16。从而，变压室16中的压力上升到大于空气压，近似地等于工作气室24中的压力，这样，一个大的压差便作用在动力活塞8上。

当用一个大的力继续将制动踏板向下压以便获得一个突然的制动时，操纵杆39和阀塞76便相对阀体72在输出方向上移动超过上述预定范围靠近限制移动位置，止动板82使开关阀97打开，以便使压缩气体继续进入变压室16。从而，变压室16中的压力以大速度上升到大于空气压，近似地等于工作气室24中压力。

在本发明的第二个实施例的气压式助力装置中当需要一个正常的制动时，因为空气被引入变压室16而不打开开关阀97，制动不是过分灵敏的。当需要一个不能正常地获得的突然制动时，要打开开关阀97将压缩空气引入变压室，以便以比使空气进入的速度高的速度在动力活塞8上产生一个压差。因此，正在增大的力的增加速度大。响应该助力装置的突然制动的特性是极好的。

当变压室16中的压力等于空气压后需要更大的制动时，将开关阀97打开使压缩空气进入变压室16。从而，变压室16中的压力升高超过空气压，在动力活塞8上便产生一个大的压差。因此，这个实施例提供了一种小型的能获得大的增大的力的和具有高的增大操作上限的气动式助力装置。

另外，由于壳体2支承阀体72的大直径部分70，盖85支承它的小直径部分71，所以阀体72得到稳定的支承。

由于由盖85和后壳体5包围的空间形成的工作气体室24充入了压缩气体，阀体72内具有连通工作气体室24和变压室16的通道，在通道的中间具有开关阀97，从而减少了使压缩空气进入变压室16的通道的长度，改善了响应特性。

下面参照图3和4描述本发明的第三个实施例的气压式助力装置。在这两个图中，主要表示了与第二个实施例不同的部分。在第三个实施例中，与第二个实施例相同的结构用相同的标号表示，以使描述简化。

在本发明第三个实施例的气压式助力装置中，动力活塞8的阀体72在输出侧具有法兰部分9，在非输出侧具有小直径部分71，小直径部分71可滑动地支承在后壳体5的密封支承件7上。

盖85的形状为两个圆筒形，在非输出方向离壳体2远的圆筒形其直径小。阀体72的小直径部分71可滑动地支承在位于盖85的非输出侧端部的密封支承件19上。

一个“U”形止动板82装在阀塞76的圆形表面上，如图4所示。密封件100和101装在装有止动板82的槽83的两侧。密封件100和101用于防止工作气体室24内的空气通过阀塞76外圆处的间隙泄漏。阀体72内具有孔102，以便将止动板82插入其中并与工作气体室连通。阀塞76内具有变压通道80的一部分，变压通道80具有孔103和104，它们位于密封件100和101的两外侧。孔104经通孔80a与变压室16连通。通孔80a位于阀体72的下部并构成变压通道80的一部分。

在阀塞76的孔104的输出侧有一个下凹的环状槽105。在环状凹槽105的位置装一个可弹性变形的环状阀芯107，阀芯107具有径向伸部分。在环状槽105的输出侧的端面上具有环状伸出部分105a，弹簧106可使环状伸出部分105a在输出方向上伸长，通过使相应的部分与环状伸出部分105a接触，环状阀芯107气密地将环状槽105和环状槽105外部的空间108隔开。环状阀芯107内部的空间108，槽83和孔102通过阀塞76内的通道109相互连通。在阀体72上有径向向内伸出的限制部分110。当用一个大的力将制动踏板(未画出)下压以便获得一个不能正常地获得的突然制动时，在通过移动阀塞76使限制部分110接触阀芯107的情况下，限制部分110可限制环状阀芯107的移动。上述的环状阀芯107和弹簧111构成第三个实施例的开关阀。

对动力活塞8在非输出方向上的移动范围的限制是通过止动板82与盖85接触来实现的。在这种状态下，大气阀81和常压阀78都被关闭。当制动踏板得到一个输入的力时，操纵杆39在输入方向上作相对移动，将大气阀81打开。当加给制动踏板的输入的力减小时，操纵杆39在非输出方向上作相对移动，将大气阀81关闭。在这以后，常压阀78被打开，变压室16中的压力便近似地等于常压室15中的压力。因此，在这两个室中的压力达到平衡的情况下，常压阀78被关闭。

在具有上述结构的第三个实施例气压式助力装置中，当制动踏板(未画出)没被下压时，常压阀78和大气阀81都被关闭。当将制动踏板下压以便获得一个正常的低制动时，与制动踏板相连的操纵杆和阀塞76在输出方向的预定范围内作相对移动。此时，阀塞76离开提动阀75以便打开大气阀81。因此，变压通道80与阀体72的孔侧连通，使空气进入变压室16。在动力活塞8的板12的两侧产生一个压差，因而加给操纵杆39的输入的力被增大，增大的力经输出轴45给主缸侧(未画出)。

当用一个大的力将制动踏板大大地下压，以便获得一个在制动操作或非制动操作中不能正常地获得的突然制动时，操作杆39和阀塞76相对阀体72在输出方向上的移动长度便超出上述预定范围靠近限制移动位置，阀塞76的输出侧的环状阀芯与阀体72的限制部分110接触，以便切断变压通道80的连通。在继续移动阀塞76的情况下，环状阀芯107抵抗弹簧106的弹力而收缩，离开环状槽105处的环状伸出部分105a，打开空间108。因此，孔102，槽83，通道109，空间108和变压通道80靠近变压室16这侧的部分相互连通，压缩空气便进入变压室16。孔102，槽83，通道109，空间108和变压通道80靠近变压室16这侧的部分形成连接工作气体室24和变压室16的通道。这个通道，工作气体室24和外部管线22形成一条连接作为压缩气源的泵21和变压室16的通路。

在通过一个制动操作使变压室16中的压力等于空气压力(满负荷点)以便获得一个正常的制动后，当将制动踏板下压以便获得一个更大的制动时，操纵杆39和阀塞76便相对阀体72在输出方向上移动超出上述预定范围靠近限制移动位置。阀塞76的输出侧的环状阀芯107与阀体72的限制部分110接触，以便切断变压通道80的连通。在继续移动阀塞76的情况下，环状阀芯107抵抗弹簧106的弹力收缩，离开环状槽105处的环状伸出部分105a，打开空间108。因此，工作气体室24和变压室16相互连通，压缩空气便进入变压室16。

当用一个大的力将制动踏板继续下压以便获得一个突然制动时，操纵杆39和阀塞76便相对阀体72在输出方向上移动超出上述预定范围靠近限制移动位置，开关阀111保持打开状态以便使压缩空气继续进入变压室16。从而变压室16中的压力以大的速度上升超过空气压力，近似地等于工作气体室24中的压力。

根据本发明第三个实施例的气压式助力装置1，不仅能获得与第一个实施例相同的效果，而且能获得下面效果。由于将开关阀111设置在阀塞76的输出侧，与阀塞76串连，阀塞76设置在提动阀75的输出侧，与提动阀75串连，所以不需要阀件72径向伸出。因此，能够减小工作气体室24对阀体72的作用力，从而减小复位弹簧48的弹力。

在第二和第三实施例中，操纵杆39和阀塞76相对阀体72在输出方向上移动靠近限制移动位置时，开关阀97和101被打开。然而，当操纵杆39和阀塞76移动靠近限制移动位置时，开关阀97和111可不必被打开。当移动到超过为获得上述正常的低制动所预定的相对移动范围的任何位置时可将阀97和111打开。

如上所述，根据本发明的气压式助力装置，由于使压缩气体进入阀塞的通道中，压缩气体不是全部用来作为推动阀塞的力，而是作用在常压室的反向侧，与压缩空气全部作用在常压室反向侧的阀塞上相比，可减少阀塞作用在常压室方向上的力，同样可减少在常压室的反向上给阀施加一个力以便使阀件离开阀体的阀塞复位弹簧的力。因而能提供一种小型的气压式助力装置，这种气压式助力装置能够作为两助力装置来使用，在一种气压式助力装置中，使压缩气体进入变压室，以便在常压室15和变压室16之间产生一个大的压差因另一种气压式助力装置中，使压缩气体进入变压室，因为发动机不能作为负压源。

由于阀体不仅靠壳体支承而且靠盖支承，所以阀体得到稳定支承，此外，由于由盖和壳体包围的空间形成工作气体室能储存压缩气体，在阀体内有连通工作气体室和变压室的通道，在通道的中间有开关阀，所以能够减少使压缩空气进入变压室的通道的长度，从而使响应特性得到改善。

Claims (12)

1.一种气压式助力装置，它包括：

一个动力活塞，它将壳体的内腔分隔成一个常压室和一个变压室，常压室保持近似的常压，变压室可引入工作气体；

一个阀，它安置于阀体内并受一个与一个制动踏板相连的输入轴操控，从而开闭变压室和工作气体源之间的连通通道；

一个来自工作气体源的工作气体流过的通道；

其特征在于，

所述动力活塞包括一个可移动隔板，它将壳体的内腔分隔，隔板的外周固定在壳体的内周上，隔板的内周固定在阀体上，阀体的一端伸到壳体外，另一端则向着常压室；

一个其直径大致等于壳体的盖，它支承着阀体的上述一端，并附着于壳体之一外表面的一部分从而壳体之一外表面和该盖形成一个其中能够储存工作气体的工作气体室；

该阀体呈大致圆筒形，其上述一端的方向与常压室相反并与大气连通；

上述气压式助力装置还包括：

一个装在阀体另一端的输出轴；

所述输入轴装在阀体的上述一端；

一个将阀体和可移动隔板反压向输入轴的复位弹簧；

一个可滑动地插于阀体一孔中的阀塞，其一端方向与常压室相反，与大气连通并连接于输入轴，其另一端向着常压室，它接受输出轴的反作用，其在阀体的孔中滑动的部分在向着输入轴的一侧被密封；

一个第一通道，其一端开通至阀塞在其中滑动的阀体的空间，其另一端与工作气体室连通；

一个第二通道，它将所述阀体的的述空间与所述变压室连通；

一个第三通道，它将所述阀体的所述空间与所述常压室连通；

一个阀芯，当其压在一个第一阀座上，切断变压室和工作气体室之间通过第一和第二通道的连通，当其压在一个第二阀座上，切断变压室和常压室之间通过第二和第三通道的连通；

一个压力件，它将阀芯压靠住第一阀座；

一个阀塞复位弹簧，它使阀芯离开第二阀座。

2.一种按照权利要求1的气压式助力装置，其特征在于，阀塞包括一个位于输入轴侧的大直径部分和一个比大直径部分的直径小的予定直径的小直径部分，这两个直径部分可滑动地装配在阀体的孔中，在阀塞靠近大、小直径部分之间的交界处设有一个与工作气体室连通的插入孔，该孔做成与阀塞的轴线垂直。

3.一种按照权利要求1的气压式助力装置，其特征在于，

该气压式助力装置还包括：

一个检测工作气体室中压力的压力传感器，它设于工作气体室的一个予定位置或从工作气体源至工作气体室的通道中的一个予定位置。

4.一种按照权利要求1的气压式助力装置，其特征在于，

工作气体的供给受工作气体室压力的控制从而将工作气体室的压力保持在一个大致的予定值。

5.一种气压式助力装置，它包括：

一个动力活塞，它将壳体的内腔分隔成一个常压室和一个变压室，常压室保持近似的常压，变压室可引入工作气体；

一个来自工作气体源的工作气体流过的通道；

其特征在于，

所述动力活塞包括一个可移动隔板，它将壳体的内腔分隔，隔板的外周固定在壳体的内周上，隔板的内周固定在阀体上，阀体的一端伸到壳体外，另一端则向着常压室；

一个其直径大致等于壳体的盖，它支承着阀体的上述一端，并附着于壳体之一外表面的一部分从而壳体之一外表面和该盖形成一个其中能够储存工作气体的工作气体室；

一个第一阀，它安置于阀体内并受一个与一个制动踏板相连的输入轴操控，从而开闭所述通道；

常压室与吸气总管连通，所述助力装置还包括：

一个装在阀体内的第二阀，它通过由制动踏板驱动的输入轴相对于阀体的移动，将大气压的空气引入变压室；

一个开关阀，当输入轴相对于阀体在输出方向上的移动长度超过一个预定值时，该开关阀打开使压缩的工作气体从工作气体室进入变压室。

6.一种按照权利要求5的气压式助力装置，其特征在于，所述开关阀设在一个连通路的中点，从而将变压室与工作气体室连通。

7.一种按照权利要求5的气压式助力装置，其特征在于，开关阀设置在阀体的径向侧的一个阀室内，位于输入轴和输出轴之间。

8.一种按照权利要求5的气压式助力装置，其特征在于，开关阀设置在输入轴和输出轴之间并围绕这两个轴的中心轴线，与用于引入空气的阀串连。

9.一种气压式助力装置，它包括：

一个动力活塞，它将壳体的内腔分隔成一个负压室和一个变压室，负压室与一个负压源连通，变压室可引入工作气体；

其特征在于，

所述动力活塞包括一个可移动隔板，它将壳体的内腔分隔，隔板的外周固定在壳体的内周上，隔板的内周固定在阀体上，阀体的一端伸到壳体外，另一端则向着常压室；

一个摆动阀，它安置于阀体内并受一个与一个制动踏板相连的输入轴操控，从而将大气压引入变压室并靠负压室和变压室之间的压力差辅助输入轴的操作；

所述助力器还包括：

用于产生压缩空气的压缩气源；

将压缩气源和变压室连通的通道；

一个其直径大致等于壳体的盖，它支承着阀体的一个伸出部分，并附着于壳体之一外表面的一部分从而形成一个其中能够储存工作气体的工作气体室；

一个开关阀，当输入轴相对于阀体在输出方向上的移动长度超过一个预定值时，该开关阀切断大气压对变压室的进入并通过上述通道将压缩空气供入变压室。

10、一种按照权利要求9的气压式助力装置，其特征在于，所述助力装置还包括设在阀体内用于将工作气体室和变压室连通的通道，所述开关阀设在所述通道的中点。

11.一种按照权利要求9的气压式助力装置，其特征在于，所述开关阀设于输入轴上，与提动阀同轴线。

12.一种按照权利要求10的气压式助力装置，其特征在于，所述开关阀设于输入轴上，与提动阀同轴线。

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