DE10164319A1

DE10164319A1 - Betätigungseinheit für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage

Info

Publication number: DE10164319A1
Application number: DE2001164319
Authority: DE
Inventors: Werner Seibert; Benedikt Ohlig
Original assignee: Lucas Automotive GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-10
Anticipated expiration: 2021-12-29
Also published as: DE10164319C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit (10) für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit einem Gehäuse (12) und einer darin längs einer Achse (X) ausgebildeten Bohrung (14), in der wenigstens eine erste Druckkammer (22) begrenzt ist, die längs der Achse (X) einen ersten Kammerabschnitt (44) mit einer ersten Querschnittsfläche (A¶1¶) und einen sich daran anschließenden zweiten Kammerabschnitt (46) mit einer zweiten Querschnittsfläche (A¶2¶) aufweist, die kleiner als die erste Querschnittsfläche (A¶1¶) ist. In dem ersten Abschnitt (44) der ersten Druckkammer (22) ist abdichtend und gleitend verschiebbar ein federnd entgegen einer Betätigungsrichtung vorgespannter erster Kolben (16) angeordnet. Ein gestufter Hilfskolben (48) mit einer Durchgangsöffnung (54) ist mit einem ersten Kolbenabschnitt (50) in dem Kammerabschnitt (44) und mit einem zweiten Kolbenabschnitt (52) in dem zweiten Kammerabschnitt (46) angeordnet und gegen eine federnde Kraft in Betätigungsrichtung verschiebbar. Der Hilfskolben (48) begrenzt in dem ersten Kammerabschnitt (44) der Druckkammer (22) eine Hilfskammer (56), der ein Hilfskammerdruckauslaß (58) im ersten Kammerabschnitt (44) zugeordnet ist. Ein im zweiten Kammerabschnitt (46) angeordneter Druckauslaß (30) ist der ersten Druckkammer (22) zugeordnet. Eine Steuereinrichtung (62') ist mit dem Hilfskammerdruckauslaß (58) fluidleitend verbunden und verhindert oder vermindert zumindest einen Abstrom von Fluid aus der Hilfskammer (56) in ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinheit für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage.

Jede Fahrzeugbremsanlage benötigt eine Betätigungseinheit, um den vom Fahrer des Fahrzeuges angeforderten Bremswunsch an die Fahrzeugbremsanlage weiterzugeben. Bei heutzutage üblichen Fahrzeugbremsanlagen ist die Betätigungseinheit ein sogenannter Hauptzylinder, der den über ein Bremspedal vom Fahrer aufgebrachten Druck in Hydraulikdruck umsetzt, der den einzelnen Radbremsen zugeführt wird. Bei Bremsanlagen neuester Art wird der den Radbremsen zugeführte Hydraulikdruck von einer eigenständigen Druckerzeugungseinheit bereitgestellt und der vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübte Druck dient nur noch als Maß dafür, welcher Druck den Radbremsen zuzuführen ist. Bei diesen Bremsanlagen neuester Bauart ist die Betätigungseinheit ein sogenannter Pedalsimulator, die dem Fahrer das Gefühl vermitteln soll, eine herkömmliche hydraulische Bremsanlage zu betätigen. In Notfällen, d. h. bei einem Ausfall der Druckerzeugungseinheit, übernimmt der Pedalsimulator jedoch immer noch die Funktion der eigentlichen Druckerzeugung.

Für Betätigungseinheiten der genannten Art ist es generell wünschenswert, daß sie in einer Anfangsphase der Betätigung mit geringem Pedalweg ein relativ großes Flüssigkeitsvolumen verdrängen können, um auf diese Weise das sogenannte Bremslüftspiel möglichst schnell überwinden zu können. Der Begriff "Bremslüftspiel" bezeichnet den Leerweg, der überwunden werden muß, bis die Reibbeläge der Fahrzeugbremsen in Kontakt mit dem Bremsrotor (Scheibe oder Trommel) kommen. Bei Erreichen eines gewissen Bremsdruckes ist es dann wünschenswert, das Druckübersetzungsverhältnis der Betätigungseinheit zu ändern, um dem Fahrer mit geringerer Kraft die Erzeugung höherer Bremsdrücke zu ermöglichen.

Zur Erreichung dieses Zieles sind Hauptzylinder mit einer zusätzlichen, sogenannten Füllkammer oder Schnellfüllkammer bekannt. Diese zusätzliche Kammer benötigt zusätzlichen Bauraum und vergrößert bei bekannten Hauptzylindern dieser Art insbesondere die Baulänge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungseinheit mit umschaltbarem Druckübersetzungsverhältnis bereitzustellen, die einfach und kostengünstig ausgeführt ist und weniger Baulänge als bisher benötigt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Betätigungseinheit für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage gelöst, die ein Gehäuse mit wenigstens einer darin längs einer Achse ausgebildeten Bohrung aufweist. In der Bohrung ist wenigstens eine erste Druckkammer begrenzt, die längs der genannten Achse einen ersten Kammerabschnitt mit einer ersten Querschnittsfläche und einen sich daran anschließenden zweiten Kammerabschnitt mit einer zweiten Querschnittsfläche aufweist, die kleiner als die erste Querschnittsfläche ist. In dem ersten Abschnitt der ersten Druckkammer ist ein erster Kolben abdichtend und gleitend verschiebbar angeordnet, der federnd entgegen seiner Betätigungsrichtung vorgespannt ist. Die erfindungsgemäße Betätigungseinheit umfaßt ferner einen gestuften Hilfskolben mit einer Durchgangsöffnung, von dem ein erster Kolbenabschnitt abdichtend und gleitend verschiebbar in dem ersten Kammerabschnitt und ein zweiter Kolbenabschnitt abdichtend und gleitend verschiebbar in dem zweiten Kammerabschnitt angeordnet ist. Der Hilfskolben ist gegen eine federnde Kraft in Betätigungsrichtung verschiebbar und begrenzt in dem ersten Kammerabschnitt der ersten Druckkammer eine Hilfskammer. Die erste Druckkammer hat einen ihr zugeordneten ersten Druckauslaß im zweiten Kammerabschnitt und die Hilfskammer einen ihr zugeordneten Hilfskammerdruckauslaß im ersten Kammerabschnitt. Mit dem Hilfskammerdruckauslaß in Fluidverbindung steht eine Steuereinrichtung, die den Abstrom von Hydraulikfluid aus der Hilfskammer in Abhängigkeit des während einer Betätigung in der Hilfskammer erreichten Drucks sperrt oder vermindert, so daß der erste Kolben bei einer weiteren Verschiebung in Betätigungsrichtung in dichtende Anlage mit dem Hilfskolben gerät.

In einer Anfangsphase der Betätigung drückt der erste Druckkolben, der auf die erste Querschnittsfläche der ersten Druckkammer wirkt, eine relativ große Hydraulikfluidmenge durch die Durchgangsöffnung des Hilfskolbens und aus dem ersten Druckauslaß hinaus in einen daran angeschlossenen ersten Bremskreis. Der Druck in der ersten Druckkammer erhöht sich dabei und versucht, auch den Hilfskolben in Betätigungsrichtung zu verschieben. Die Steuereinrichtung hemmt jedoch den Abstrom von Hydraulikfluid aus der Hilfskammer, so daß die Verschiebung des Hilfskolbens kleiner ist als die des ersten Druckkolbens oder sogar vollständig unterbleibt. Auf diese Weise nähert sich der erste Druckkolben dem Hilfskolben an und gerät schließlich in dichtende Anlage mit ihm. Die Durchgangsöffnung des Hilfskolbens wird dadurch verschlossen und es ist bei einer weiteren Verschiebung des ersten Druckkolbens in Betätigungsrichtung nur noch die gegenüber der ersten Querschnittsfläche kleinere zweite Querschnittsfläche hydraulisch wirksam. Aufgrund der nach der Kopplung von erstem Druckkolben und Hilfskolben nur noch wirkenden kleineren hydraulischen Fläche kann mit einer gegebenen Betätigungskraft ein höherer Bremsdruck als zuvor erzielt werden. Zwar wäre in diesem Zustand zur Verdrängung eines gegebenen Fluidvolumens ein größerer Verschiebeweg notwendig, jedoch ist dies nicht nachteilig, weil nach Überwindung des Bremslüftspieles, d. h. nach dem Anlegen der Reibbeläge an die Bremsscheibe im Fall einer Scheibenbremse, nur noch kleine Fluidvolumina verdrängt werden müssen, um den Bremsdruck zu erhöhen.

Mittels der Steuereinrichtung kann die Charakteristik der Betätigungseinheit wie gewünscht eingestellt werden, d. h. es kann vorgegeben werden, ab welchem Bremsdruck die Umschaltung der hydraulischen Wirkflächen erfolgen soll.

Die erfindungsgemäße Betätigungseinheit ähnelt in vorteilhafter Weise sehr einem herkömmlichen Hauptzylinder, zusätzlich notwendig sind nur der Hilfskolben und die Steuereinrichtung, die mit der vom Hilfskolben festgelegten Hilfskammer zusammenwirkt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit wird die federnde Kraft, gegen die der Hilfskolben in Betätigungsrichtung verschiebbar ist, von einer in der Hilfskammer angeordneten Feder erzeugt. Mit Vorteil stützt sich diese Feder zum einen am durchmessergrößeren Teil des Hilfskolbens und zum anderen an einer Stufe in der ersten Druckkammer ab, die den Übergang zwischen dem ersten Kammerabschnitt mit größerer Querschnittsfläche und dem zweiten Kammerabschnitt mit kleinerer Querschnittsfläche darstellt.

In einer einfachen Ausführungsform besteht die Steuereinrichtung im wesentlichen aus einem Druckbegrenzungsventil und einem parallel dazu geschalteten Rückschlagventil, welches bei entlasteter Betätigungseinheit einen Rückfluß von Hydraulikfluid in die Hilfskammer ermöglicht. Das Druckbegrenzungsventil hat die Aufgabe, den Druck in der Hilfskammer nicht über einen vorgegebenen Druckwert ansteigen zu lassen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit weist die Steuereinrichtung einen gestuften Steuerkolben auf, der in einem Gehäuse eine erste Steuerkammer und eine zweite Steuerkammer begrenzt. Der ersten Steuerkammer ist eine erste hydraulische Wirkfläche des Steuerkolbens und der zweiten Steuerkammer eine zweite hydraulische Wirkfläche des Steuerkolbens zugeordnet, die kleiner als die erste hydraulische Wirkfläche ist. Eine Verbindungsleitung zwischen der ersten Steuerkammer und der zweiten Steuerkammer, die vorzugsweise im Steuerkolben selbst ausgebildet ist, weist ein Rückschlagventil auf, so daß Fluid nur von der ersten Steuerkammer in die zweite Steuerkammer fließen kann. Eine weitere Verbindungsleitung zwischen der ersten Steuerkammer und einem Entlastungsraum, die ebenfalls vorzugsweise im Steuerkolben selbst ausgebildet ist, umfaßt ein Ventil, das bei Überschreiten eines vorher festgelegten, auf den Steuerkolben wirkenden Drucks öffnet. Die erste Steuerkammer steht in Fluidverbindung mit dem Hilfskammerdruckauslaß und die zweite Steuerkammer steht in Fluidverbindung mit dem der ersten Druckkammer zugeordneten ersten Druckauslaß. Wird die Betätigungseinheit aktiviert, gelangt der sich in der Hilfskammer einstellende Druck in die erste Steuerkammer, während in der zweiten Steuerkammer derjenige Druck wirkt, der sich in der ersten Druckkammer einstellt. Die Drücke in den beiden Steuerkammern verschieben den Steuerkolben gegen eine Federkraft, bis das in der Verbindungsleitung zwischen der ersten Steuerkammer und dem Entlastungsraum vorhandene Ventil durch geeignete Mittel, beispielsweise durch einen insbesondere stiftförmigen Anschlag, geöffnet wird. Der Vorteil einer solchen Steuereinrichtung besteht darin, daß das vom Hilfskolben aus der Hilfskammer verdrängte Fluid durch die Verbindungsleitung zwischen der ersten Steuerkammer und der zweiten Steuerkammer in den mit dem ersten Druckauslaß verbundenen ersten Bremskreis gelangen kann und nicht ungenutzt abfließt.

Gemäß einer Weiterbildung umfaßt die Steuereinrichtung in der Fluidverbindung zwischen dem Hilfskammerdruckauslaß und der Steuereinrichtung eine Drossel. Die Drossel ermöglicht es, den Zustrom von Fluid zur Steuereinrichtung in Abhängigkeit der Betätigungsgeschwindigkeit der Betätigungseinheit zu beeinflussen. Je höher die Betätigungsgeschwindigkeit ist, desto höher ist der momentane Widerstand, den die Drossel einer Durchströmung entgegenstellt und desto mehr wird folglich die Verschiebung des Hilfskolbens in Betätigungsrichtung gehemmt, so daß der erste Kolben eher in Kontakt mit dem Hilfskolben gerät, wodurch die beschriebene Verkleinerung der hydraulischen Wirkfläche eher auftritt.

Alle Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Betätigungseinheit können zur Realisierung eines üblichen Zweikreis-Bremssystems mit einer in der Bohrung der Betätigungseinheit begrenzten zweiten Druckkammer versehen sein, der ein zweiter Druckauslaß zugeordnet ist, welcher mit dem genannten zweiten Bremskreis in Fluidverbindung steht.

Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit werden im folgenden anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen mit ihren Vorteilen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit im Längsschnitt,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Betätigungseinheit mit einer abgewandelten Steuereinrichtung im Längsschnitt, und
Fig. 3 ein im Vergleich zu Fig. 2 etwas modifiziertes drittes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Betätigungseinheit 10 im Längsschnitt. Die Betätigungseinheit 10, die vorliegend als ein Hauptzylinder für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage ausgestaltet ist, hat ein Gehäuse 12 mit einer Bohrung 14, die sich längs einer Achse A erstreckt.
In der Bohrung 14 sind ein erster Kolben 16 und ein zweiter Kolben 18 abdichtend und gleitend verschiebbar angeordnet. Der erste Kolben 16 ist mit einem nach außen ragenden Fortsatz 20 versehen, über den eine Betätigungskraft F in die Betätigungseinheit 10 eingeleitet werden kann.
Der erste Kolben 16 begrenzt zusammen mit dem zweiten Kolben 18 in der Bohrung 14 eine erste Druckkammer 22, während der zweite Kolben 18 des weiteren in der Bohrung 14 eine zweite Druckkammer 24 begrenzt, die vom zweiten Kolben 18 bis zum Grund der Bohrung 14 reicht. Im Betrieb der Betätigungseinheit 10 sind beide Druckkammern 22, 24 vollständig mit Hydraulikfluid gefüllt, welches durch einen ersten Einlaß 26 bzw. einen zweiten Einlaß 28 in die Druckkammern 22 bzw. 24 gelangt. Die erste Druckkammer 22 hat einen ihr zugeordneten ersten Druckauslaß 30, durch den unter Druck gesetztes Hydraulikfluid einem hier nur angedeuteten ersten Bremskreis 32 zugeführt werden kann. In analoger Art und Weise ist der zweiten Druckkammer 24 ein zweiter Druckauslaß 34 zugeordnet, durch den unter Druck gesetztes Hydraulikfluid einem hier ebenfalls nur angedeuteten zweiten Bremskreis 36 zuführbar ist. Die Betätigungseinheit 10 ist somit zum Anschluß an eine sogenannte Zweikreis-Bremsanlage vorgesehen, wie sie in Kraftfahrzeugen heutzutage allgemein üblich ist.
Eine Rückstellfeder 38, die in der zweiten Druckkammer 24 angeordnet ist und sich mit ihrem einen Ende am Grund der Bohrung 14 abstützt, spannt den zweiten Kolben 18 entgegen der Betätigungsrichtung in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung vor. Eine weitere Rückstellfeder 40, deren eines Ende sich auf der dem Grund der Bohrung 14 abgewandten Stirnseite des zweiten Kolbens 18 abstützt, wirkt in analoger Weise auf den ersten Kolben 16 und drückt ihn gegen einen seine Ausgangsstellung definierenden Anschlag 42.
Die erste Druckkammer 22 ist durch die wie dargestellt gestuft ausgebildete Bohrung 14 in zwei Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers unterteilt. Ein erster Kammerabschnitt 44 hat eine erste Querschnittsfläche A₁ (siehe Fig. 2), die im wesentlichen der Querschnittsfläche des ersten Kolbens 16 entspricht. Ein zweiter Kammerabschnitt 46 hat einen kleineren Durchmesser als der erste Kammerabschnitt 44 und folglich eine kleinere zweite Querschnittsfläche A₂ (siehe Fig. 2).
Zwischen dem ersten Kolben 16 und dem zweiten Kolben 18 ist in der ersten Druckkammer 22 ein gestufter Hilfskolben 48 abdichtend und gleitend verschiebbar angeordnet. Der Hilfskolben 48 hat einen ersten Kolbenabschnitt 50 in dem ersten Abschnitt 44 der Druckkammer 22 und einen sich in den zweiten Abschnitt 46 der ersten Druckkammer 22 erstreckenden zweiten Kolbenabschnitt 52. Wie dargestellt, erstreckt sich die weitere Rückstellfeder 40 durch eine Durchgangsöffnung 54 des Hilfskolbens 48, d. h. der Hilfskolben 48 hat eine insgesamt hohlzylindrische Gestalt.
Der Hilfskolben 48 begrenzt im ersten Kammerabschnitt 44 der ersten Druckkammer 22 eine Hilfskammer 56 mit kreisringförmigem Querschnitt. Die Hilfskammer 56 hat einen ihr zugeordneten Hilfskammerdruckauslaß 58. Der Hilfskolben 48 kann aus seiner in Fig. 1 wiedergegebenen Ausgangsstellung gegen die Kraft einer Feder 60 in Betätigungsrichtung verschoben werden, die in der Hilfskammer 56 angeordnet ist und sich mit ihrem einen Ende an dem durch die stufenförmige Verengung der Bohrung 14 gebildeten Absatz und mit ihrem anderen Ende an der ihr zugewandten Stirnfläche des ersten Kolbenabschnitts 50 des Hilfskolbens 48 abstützt.
Die Funktion der in Fig. 1 dargestellten Betätigungseinheit 10 ist wie folgt: Wird eine Betätigungskraft F über den Fortsatz 20 in den ersten Kolben 16 eingeleitet, überfährt dieser zunächst den ersten Einlaß 26 und verdrängt unter gleichzeitigem Druckaufbau Hydraulikfluid aus der ersten Druckkammer 22 durch den ersten Druckauslaß 30 in den ersten Bremskreis 32. Der sich in der ersten Druckkammer 22 aufbauende Druck überträgt sich auf den zweiten Kolben 18, so daß dieser sich gleichfalls in Betätigungsrichtung verschiebt, den zweiten Einlaß 28 überfährt und ebenfalls unter Druckaufbau Hydraulikfluid aus der zweiten Druckkammer 24 durch den zweiten Druckauslaß 34 in den zweiten Bremskreis 36 verdrängt. Aufgrund des relativ großen hydraulisch wirksamen Querschnitts A₁ des ersten Kolbens 16 wird mit relativ geringen Verschiebewegen der Kolben 16, 18 eine relativ große Menge an Hydraulikfluid aus den Druckkammern 22 und 24 verdrängt, so daß das sogenannte Bremslüftspiel einer Bremsanlage schnell überwunden werden kann. Sobald sich die Reibbeläge der Bremsen an die abzubremsenden Bauteile angelegt haben, brauchen keine großen Hydraulikfluidmengen mehr in der Bremsanlage verschoben zu werden. Geringe Verschiebungen der Kolben 16 und 18 in Betätigungsrichtung führen dann bereits zu einem starken Druckanstieg im Bremssystem und damit auch zu einem starken Anstieg der notwendigen Betätigungskraft F.
Diesen Betätigungskraftanstieg erträglich zu gestalten ist Aufgabe des Hilfskolbens 48. Um zu verhindern, daß der Hilfskolben 48 sich, bedingt durch den ansteigenden Druck in der ersten Druckkammer 22, gegen die geringe, nur der Rückstellung dienende Kraft der Feder 60 in Betätigungsrichtung verschiebt, steht der Hilfskammerdruckauslaß 58 in Fluidverbindung mit einer Steuereinrichtung 62, die einen Abstrom von Hydraulikfluid aus der Hilfskammer 56 in Abhängigkeit des in der Hilfskammer 56 erreichten Drucks verhindert oder zumindest vermindert. Hierzu weist die Steuereinrichtung 62 ein Druckbegrenzungsventil 64 auf, das erst nach Überschreiten eines bestimmten, vorher festgelegten Drucks öffnet. Auf diese Weise kann der Hilfskolben 48 sich in der Anfangsphase einer Betätigung der Betätigungseinheit 10 nicht oder jedenfalls nahezu nicht in Betätigungsrichtung verschieben, so daß der erste Kolben 16 sich dem Hilfskolben 48 annähert und schließlich mit diesem koppelt.
Sobald der erste Kolben 16 in Anlage mit dem Hilfskolben 48 gerät, verschließt der erste Kolben 16 die Durchgangsöffnung 54 des Hilfskolbens 48, so daß bei einer weiteren Verschiebung der nun miteinander gekoppelten Kolben 16 und 48 nur noch die Querschnittsfläche A₂ hydraulisch wirksam ist. Zur Verbesserung der Abdichtung zwischen dem Hilfskolben 48 und dem ersten Kolben 16 kann eine hier am Hilfskolben 48 angebrachte Dichtung 66 vorgesehen sein.
Durch die zuvor beschriebene Koppelung des ersten Kolbens 16 mit dem Hilfskolben 48 wurde also eine Umschaltung von der größeren hydraulischen Wirkfläche A₁ auf die kleinere hydraulische Wirkfläche A₂ durchgeführt. Es kann nun mit einer vorgegebenen Betätigungskraft F ein höherer Bremsdruck erzielt werden.
Damit eine weitere Verschiebung der miteinander gekoppelten Kolben 16 und 48 in Betätigungsrichtung nicht verhindert wird, kann das Druckbegrenzungsventil 64 nach der erfolgten Kopplung der beiden Kolben öffnen, um Hydraulikfluid aus der Hilfskammer 56 abströmen zu lassen. Der Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils 64 ist demnach so gewählt, daß die Koppelung der beiden Kolben 16 und 48 zuerst stattfindet und erst dann das Ventil 64öffnet, um weiter steigenden Druck abzulassen, beispielsweise durch intermittierendes Öffnen und Schließen (sog. Shuttle- Betrieb). Ein zum Druckbegrenzungsventil 64 parallel geschaltetes Rückschlagventil 68 ermöglicht bei einer Entlastung der Betätigungseinheit 10 einen Rückfluß von Hydraulikfluid in die Hilfskammer 56.
Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Betätigungseinheit 10 mit einer anderen Steuereinrichtung 62'. Die Steuereinrichtung 62' umfaßt einen in einem hier nicht näher bezeichneten Gehäuse angeordneten, gestuften Steuerkolben 70 mit einem Abschnitt 70a größeren Durchmessers und einem Abschnitt 70b kleineren Durchmessers. Der Kolben 70 begrenzt in dem Gehäuse eine erste Steuerkammer 72, der eine erste ringförmige hydraulische Wirkfläche S₁ des Abschnitts 70a des Steuerkolbens 70 zugeordnet ist, und eine zweite Steuerkammer 74, der eine zweite, gegenüber der ersten Wirkfläche 51 kleinere kreisförmige hydraulische Wirkfläche S₂ des Abschnitts 70b des Steuerkolbens 70 zugeordnet ist. Eine im Steuerkolben 70 ausgebildete Verbindungsleitung 76 verbindet die erste Steuerkammer 72 mit der zweiten Steuerkammer 74. In der Verbindungsleitung 76 befindet sich ein Rückschlagventil 78, das Fluid nur von der ersten Steuerkammer 72 zur zweiten Steuerkammer 74 fließen lässt.
Der Steuerkolben 70 wird von einer Feder 80, die in dem genannten Gehäuse angeordnet ist, im Sinne einer Verkleinerung der Steuerkammern 72 und 74 vorgespannt. Eine weitere Verbindungsleitung 82, die ebenfalls im Steuerkolben 70 ausgebildet ist, verbindet die erste Steuerkammer 72 mit einem Druckentlastungsraum 84 auf der von den Steuerkammern 72, 74 abgewandten Seite des Steuerkolbens 70. In der weiteren Verbindungsleitung 82 befindet sich ein Rückschlagventil 86, das mit einem hier stiftförmigen Anschlag 88 im Gehäuse der Steuereinrichtung 62' zusammenwirken kann.
Wie dargestellt, ist der Hilfskammerdruckauslaß 58 mit der ersten Steuerkammer 72 und der erste Druckauslaß 30 mit der zweiten Steuerkammer 74 fluidleitend verbunden. Bei einer Betätigung der Betätigungseinheit 10 stellt sich demnach in der ersten Steuerkammer 72 der in der Hilfskammer 56 wirkende Druck und in der zweiten Steuerkammer 74 der in der ersten Druckkammer 22 wirkende Druck ein. Der Druck in der ersten Steuerkammer 72 drückt auf die hydraulische Wirkfläche 51 des Steuerkolbens 70, während der Druck in der zweiten Steuerkammer 74 auf die hydraulische Wirkfläche 52 des Steuerkolbens 70 drückt. Die Feder 80 ist so dimensioniert, daß der Kolben 70 sich nicht verschiebt, bevor die beiden Kolben 16 und 48 miteinander gekoppelt haben. Nach erfolgter Koppelung des ersten Kolbens 16 mit dem Hilfskolben 48 verschieben die auf den Steuerkolben 70 wirkenden Drücke letzteren gegen die Kraft der Feder 80 in Fig. 2 nach links, bis der stiftförmige Anschlag 88 das Rückschlagventil 86 durch Inkontaktkommen mit demselben zwangsweise öffnet, so daß Hydraulikfluid aus der ersten Steuerkammer 72 in den Druckentlastungsraum 84 strömen kann, was eine Druckentlastung der ersten Steuerkammer 72 bewirkt. Während der Druckentlastung der ersten Steuerkammer 72 verhindert das Rückschlagventil 78 einen Abstrom von Hydraulikfluid aus dem Bremskreis 32. Nach der Druckentlastung hat sich der Kolben 70 wieder etwas nach rechts verschoben, so daß das Rückschlagventil 86 wieder geschlossen ist. Bei genügend hohem Druck im Bremskreis 32 wird der Kolben 70 ständig gegen den Anschlag 88 gedrückt, so daß das Rückschlagventil 86 immer geöffnet bleibt, um Hydraulikfluid aus der Hilfskammer 56 in den Druckentlastungsraum 84 strömen zu lassen und so eine Verschiebung der miteinander gekoppelten Kolben 16 und 48 in Betätigungsrichtung zu ermöglichen. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß Hydraulikfluid aus der Hilfskammer 56 nicht ungenutzt abströmt, sondern dem Bremskreis 32 zugeführt wird.
Fig. 3 zeigt ein dem zweiten Ausführungsbeispiel sehr ähnliches drittes Ausführungsbeispiel, bei dem der Steuereinrichtung 62' eine Drossel 90 vorgeschaltet ist. Die Drossel 90 beeinflußt den Zustrom von Hydraulikfluid zur Steuereinrichtung 62' abhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit, mit der eine Betätigungskraft F in die Betätigungseinheit 10 eingeleitet wird. Je höher diese Betätigungsgeschwindigkeit ist, desto mehr wird durch die Drossel 90 der Abfluß von Hydraulikfluid aus der Hilfskammer 56 gehindert und desto eher kommt es folglich zur Koppelung der beiden Kolben 16 und 48. Mit anderen Worten, je höher die Betätigungsgeschwindigkeit ist, desto eher erfolgt die Umschaltung auf die kleinere hydraulische Wirkfläche A₂.
Aus Sicherheitsgründen ist parallel zur Drossel 90 ein Sicherheitsventil 92 vorgesehen, das nach Überschreiten eines zuvor festgelegten Drucks öffnet. Beispielsweise könnte es durch Materialpartikel dazu kommen, daß die Drossel 90 blockiert ist. In einem solchen Fall würde das Sicherheitsventil 92 eine Funktion der in Fig. 3 wiedergegebenen Anordnung sicherstellen, die der Funktion des in Fig. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispieles entspricht. Lediglich die betätigungsgeschwindigkeitsabhängige Koppelung der beiden Kolben 16 und 48 wäre dann aufgrund der blockierten Drossel 90 nicht mehr gegeben.

Claims

1. Betätigungseinheit (10) für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage, mit
einem Gehäuse (12) und einer darin längs einer Achse (X) ausgebildeten Bohrung (14), in der wenigstens eine erste Druckkammer (22) begrenzt ist, die längs der Achse (X) einen ersten Kammerabschnitt (44) mit einer ersten Querschnittsfläche (A₁) und einen sich daran anschließenden zweiten Kammerabschnitt (46) mit einer zweiten Querschnittsfläche (A₂) aufweist, die kleiner als die erste Querschnittsfläche (A₁) ist,
einem in dem ersten Abschnitt (44) der ersten Druckkammer (22) abdichtend und gleitend verschiebbar angeordneten ersten Kolben (16), der federnd entgegen einer Betätigungsrichtung vorgespannt ist,
einem gestuften Hilfskolben (48) mit einer Durchgangsöffnung (54), der mit einem ersten Kolbenabschnitt (50) abdichtend und gleitend verschiebbar in dem ersten Kammerabschnitt (44) und mit einem zweiten Kolbenabschnitt (52) abdichtend und gleitend verschiebbar in dem zweiten Kammerabschnitt (46) angeordnet ist und der gegen eine federnde Kraft in Betätigungsrichtung verschiebbar ist,
einer von dem Hilfskolben (48) in dem ersten Kammerabschnitt (44 ) der ersten Druckkammer (22) begrenzten Hilfskammer (56),
einem der ersten Druckkammer (22) zugeordneten ersten Druckauslaß (30), der im zweiten Kammerabschnitt (46) angeordnet ist,
einem im ersten Kammerabschnitt (44) angeordneten Hilfskammerdruckauslaß (58), und
einer mit dem Hilfskammerdruckauslaß (58) fluidleitend verbundenen Steuereinrichtung (62, 62'), die den Abstrom von Fluid aus der Hilfskammer (56) in Abhängigkeit des während einer Betätigung in der Hilfskammer (56) erreichten Drucks verhindert oder zumindest vermindert, so daß der erste Kolben (16) bei einer weiteren Verschiebung in Betätigungsrichtung in dichtende Anlage mit dem Hilfskolben (48) gerät.

2. Betätigungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Kraft, gegen die der Hilfskolben (48) in Betätigungsrichtung verschiebbar ist, von einer in der Hilfskammer (56) angeordneten Feder (60) erzeugt wird.

3. Betätigungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (62) ein Druckbegrenzungsventil (64) und ein parallel dazu geschaltetes Rückschlagventil (68) umfaßt, welches bei entlasteter Betätigungseinheit einen Rückfluß von Hydraulikfluid in die Hilfskammer (56) ermöglicht.

4. Betätigungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (62') einen gestuften Steuerkolben (70) aufweist, der in einem Gehäuse eine erste Steuerkammer (72), der eine erste hydraulische Wirkfläche (51) des Steuerkolbens (70) zugeordnet ist, und eine zweite Steuerkammer (74) begrenzt, der eine zweite hydraulische Wirkfläche (52) des Steuerkolbens (70) zugeordnet ist, die kleiner als die erste hydraulische Wirkfläche (51) ist, daß eine Verbindungsleitung (76) zwischen der ersten Steuerkammer (72) und der zweiten Steuerkammer (74) mit einem Rückschlagventil (78) vorhanden ist, das Fluid nur von der ersten Steuerkammer (72) in die zweite Steuerkammer (74) fließen läßt, und daß eine weitere Verbindungsleitung (82) zwischen der ersten Steuerkammer (72) und einem Entlastungsraum (84) vorhanden ist, in der ein Ventil angeordnet ist, das bei Überschreiten eines vorher festgelegten, auf den Steuerkolben (70) wirkenden Drucks öffnet.

5. Betätigungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Verbindungsleitung (82) im Steuerkolben (70) ausgebildet und das Ventil ein weiteres Rückschlagventil (86) ist, das von einem Anschlag (88) geöffnet werden kann, gegen den der federnd von dem Anschlag (88) weg vorgespannte Steuerkolben (70) stößt, wenn der vorher festgelegte, auf den Steuerkolben (70) wirkende Druck überschritten wird.

6. Betätigungseinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitung (76) im Steuerkolben (70) ausgebildet ist.

7. Betätigungseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fluidverbindung zwischen dem Hilfskammerdruckauslaß (58) und der Steuereinrichtung (62') eine Drossel (90) angeordnet ist.

8. Betätigungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (14) eine zweite Druckkammer (24) begrenzt ist, der ein zweiter Druckauslaß (34) zugeordnet ist.