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Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.
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Es sind hydraulische Fahrzeugbremsanlagen bekannt, welche als Fremdkraftbremsanlagen ausgebildet sind und neben einem muskelkraftbetätigbaren Hauptbremszylinder, an den Radbremsen hydraulisch angeschlossen sind und der Druck und Volumen zum Betätigen von Radbremsen bereitstellt, eine weitere, elektrisch steuerbare Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung umfassen, die in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart die Radbremsen ansteuert. Bei Ausfall der elektrisch steuerbaren Druck- und Volumenbereitstellungseinrichtung erfolgt eine Betätigung der Radbremsen allein durch die Muskelkraft des Fahrzeugführers (unverstärkte Rückfallbetriebsart).
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Aus der
WO 2011/029812 A1 ist eine elektrohydraulische Bremsanlage mit einem bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder, einem Wegsimulator und einer Druckbereitstellungseinrichtung bekannt. Die Radbremsen werden in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart durch die Druckbereitstellungseinrichtung mit Druck beaufschlagt. In der Rückfallbetriebsart werden die Radbremsen mittels des Bremspedal betätigbaren Hauptbremszylinders mit dem durch den Fahrer aufgebrachten Druck beaufschlagt. Die Bremsanlage umfasst dabei je Radbremse ein stromlos offenes Einlassventil und ein stromlos geschlossenes Auslassventil, je Bremskreis ein stromlos offenes Fahrertrennventil und ein stromlos geschlossenes Druckquellenzuschaltventil sowie ein Simulatorfreigabeventil.
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In der
DE 10 2011 081 463 A1 ist eine „Brake-by-wire“-Bremsanlage beschrieben, welche einen bremspedalbetätigbaren Hauptbremszylinder, einen Wegsimulator mit Simulatorfreigabeventil, eine Druckbereitstellungseinrichtung, je Radbremse ein stromlos geschlossenes Einlassventil zwischen Druckbereitstellungseinrichtung und Radbremse und ein stromlos offenes Auslassventil zwischen Radbremse und Hauptbremszylinder, sowie je Bremskreis ein stromlos offenes Fahrertrennventil und ein stromlos geschlossenes Behälterventil zur Verbindung der Auslassventile mit einem Druckmittelvorratsbehälter umfasst.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage bereitzustellen, welche kostengünstiger ist. Auch soll die Bremsanlage verschiedene Möglichkeiten der Druckmodulation bieten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Bremsanlage zum Einstellen von Radbremsdrücken für jede Radbremse des zweiten Bremskreises ein stromlos geschlossenes Einlassventil, welches in einer die Druckbereitstellungseinrichtung mit der Radbremse verbindenden hydraulischen Leitung angeordnet ist, und ein stromlos offenes Auslassventil, welches in einer den zweiten Druckraum mit der Radbremse verbindenden hydraulischen Leitung angeordnet ist, sowie für jede Radbremse des ersten Bremskreises ein stromlos offenes Einlassventil, welches in einer den ersten Druckraum mit der Radbremse verbindenden hydraulischen Leitung angeordnet ist, umfasst.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Bremsanlage vergleichsweise wenige Ventile umfasst. Hierdurch ist die Bremsanlage kostengünstig herstellbar.
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Um eine geringe Anzahl von Ventilen zu erreichen, ist der zweite Druckraum bevorzugt ohne Zwischenschaltung eines Ventils mit den stromlos offenen Auslassventilen verbunden.
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Der erste Druckraum ist bevorzugt unter Zwischenschaltung eines Trennventils mit den stromlos offenen Einlassventilen verbunden oder verbindbar.
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Um eine geringe Anzahl von Ventilen zu erreichen, ist für die Radbremsen des ersten Bremskreises kein Auslassventil vorhanden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist die Druckbereitstellungseinrichtung ohne Zwischenschaltung eines Ventils mit den stromlos geschlossenen Einlassventilen des zweiten Bremskreises verbunden und mit den stromlos offenen Einlassventilen des ersten Bremskreises verbindbar oder verbunden. Besonders bevorzugt ist die Druckbereitstellungseinrichtung unter Zwischenschaltung eines, vorteilhafterweise stromlos geschlossenen, Zuschaltventils mit den stromlos offenen Einlassventilen verbindbar.
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Die den Radbremsen des zweiten Bremskreises abgewandten Ausgangsanschlüsse der stromlos offenen Auslassventile sind bevorzugt ausschließlich mit dem zweiten Druckraum verbunden oder verbindbar. Es ist keine hydraulische Verbindung der Ausgangsanschlüsse der stromlos offenen Auslassventile mit z.B. einem Druckmittelvorratsbehälter vorgesehen. Ein Druckabbau in den Radbremsen des zweiten Bremskreises erfolgt vorteilhafterweise durch die stromlos offenen Auslassventile in den zweiten Druckraum des Hauptbremszylinders, indem der zweite Kolben des Hauptbremszylinders über die Schnüffellöcher verschoben und dadurch eine Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter hergestellt wird.
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Für ein stabiles Bremsverhalten des Kraftfahrzeugs sind bevorzugt die Radbremsen des ersten Bremskreises der Vorderachse und die Radbremsen des zweiten Bremskreises der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Bremsanlage eine Simulationseinrichtung, welche lediglich mit dem Ersten der Druckräume des Hauptbremszylinders hydraulisch verbunden oder verbindbar ist. Die Simulationseinrichtung vermittelt in der „Brake-by-wire“-Betriebsart dem Fahrzeugführer ein Bremspedalgefühl. Besonders bevorzugt ist die Simulationseinrichtung mittels eines Simulatorfreigabeventils zuund abschaltbar ausgeführt. Da die Simulationseinrichtung nur an den ersten Druckraum, nicht an beide Druckräume, angeschlossen ist, kann auf ein Trennventil zwischen dem zweiten Druckraum und den stromlos offenen Auslassventilen verzichtet werden.
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Die Bremsanlage umfasst bevorzugt nur zwei Drucksensoren. Besonders bevorzugt umfasst die Bremsanlage dabei einen Drucksensor zur Erfassung eines Druckes des Hauptbremszylinders und einen Drucksensor zur Erfassung eines Druckes der Druckbereitstellungseinrichtung.
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Bevorzugt wird die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung gebildet, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator betätigbar ist. Ein solcher elektrohydraulischer Aktuator arbeitet besonders dynamisch, sehr leise und verträgt problemlos die für Bremsanlagen erforderlichen Lastwechselzahlen.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Bremsanlage, wobei eine Druckmodulation an den Radbremsen des ersten Bremskreises nach einem Multiplex-Verfahren durchgeführt wird.
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Eine Druckmodulation an den Radbremsen des zweiten Bremskreises wird bevorzugt zumindest zeitweise nach einem Multiplex-Verfahren durchgeführt.
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Bevorzugt wird an den Radbremsen des zweiten Bremskreises zumindest zeitweise ein Druckaufbau mittels der stromlos geschlossenen Einlassventile und ein Druckabbau mittels der stromlos offenen Auslassventile durchgeführt.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
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Es zeigt schematisch
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1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage schematisch dargestellt. Die Bremsanlage umfasst im Wesentlichen einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals 1 betätigbaren Hauptbremszylinder 2, ein mit dem Hauptbremszylinder 2 zusammen wirkenden Simulationseinrichtung 3, einen dem Hauptbremszylinder 2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, eine (nicht dargestellte) elektronische Steuer- und Regeleinheit und eine elektrisch steuerbare, schematisch durch eine gestrichelte Linie angedeutete Druckregelventilanordnung 50 zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke.
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Der zweikreisige Hauptbremszylinder bzw. Tandemhauptzylinder 2 weist in einem Gehäuse 21 zwei hintereinander angeordnete Kolben 15, 16 auf, die hydraulische Kammern bzw. Druckräume 17, 18 begrenzen. Die Druckräume 17, 18 stehen über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen (Schnüffellöcher) und entsprechende Druckausgleichsleitungen 41a, 41b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei diese hydraulischen Verbindungen durch eine Relativbewegung der Kolben 15, 16 im Gehäuse 21 absperrbar sind. In der Druckausgleichsleitung 41a ist eine Parallelschaltung eines stromlos offenen (SO-)Diagnoseventils 28 mit einem zum Druckmittelvorratsbehälter 4 hin schließenden Rückschlagventil 27 enthalten. Die Druckräume 17, 18 nehmen nicht näher bezeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten (Hauptbremszylinder)Kolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem vorzugsweise redundant ausgeführten Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetätigungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch eines Fahrzeugführers.
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Simulationseinrichtung 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 angekoppelt und soll dem Fahrzeugführer in der „Brake-by-wire“-Betriebsart ein angenehmes Bremspedalgefühl vermitteln. Simulationseinrichtung 3 besteht im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 29, einer Simulatorfederkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31. Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in Simulatorfederkammer 30 angeordnetes elastisches Element (z.B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, am Gehäuse 21 ab. Die Simulatorkammer 29 ist beispielsgemäß mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorfreigabeventils 32 mit dem ersten Druckraum 17 des Tandemhauptbremszylinders 2 verbindbar. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und aktiviertem Simulatorfreigabeventil 32 strömt Druckmittel vom Hauptbremszylinderdruckraum 17 in die Simulatorkammer 29. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorfreigabeventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorfreigabeventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbremszylinderdruckraum 17.
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Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, dessen Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden. Kolben 36 begrenzt den Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5.
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Die beispielsgemäße Bremsanlage ist zur Betätigung von vier Radbremsen 9a–9d ausgebildet. Die Radbremsen 9a–9d sind zwei Bremskreisen I, II zugeordnet, wobei beispielsgemäß der erste Bremskreis I der einen Fahrzeugachse und der zweite Bremskreis II der anderen Fahrzeugachse zugeordnet ist (sog. Schwarz-Weiß-Aufteilung). Beispielsgemäß sind die Radbremsen 9a bzw. 9b dem linken Vorderrad FL bzw. dem rechten Vorderrad FR und die Radbremsen 9c bzw. 9d dem rechten Hinterrad RR bzw. dem linken Hinterrad RL zugeordnet.
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Die Radbremsen 9a, 9b sind über je ein stromlos offenes Einlassventil 6a, 6b mit einem Bremskreisabschnitt 13a verbunden. Bremskreisabschnitt 13a ist einerseits über eine Leitung 22a mit einem stromlos offenen Trennventil 23 mit dem (Primär)Druckraum 17 des Hauptbremszylinders 2 und andererseits über ein stromlos geschlossenes Zuschaltventil 26 mit einer Systemdruckleitung 38 verbunden, welche mit dem Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden ist. Bremskreisabschnitt 13a, und damit die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a, 6b, kann somit mit dem Druck des Hauptbremszylinders 2 oder mit dem (System)Druck der Druckbereitstellungseinrichtung 5 beaufschlagt werden.
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Die Radbremsen 9c, 9d sind über je ein stromlos geschlossenes Einlassventil 7a, 7b mit der Systemdruckleitung 38 und damit Druckbereitstellungseinrichtung 5, und über je ein stromlos offenes Auslassventil 8a, 8b und eine Leitung 22b mit dem (Sekundär)Druckraum 18 des Hauptbremszylinders 2 verbunden. Die Radbremsen 9c, 9d können somit über die (geöffneten) Einlassventil 7a, 7b (bei geschlossenen Auslassventilen 8a, 8b) mit dem (System)Druck der Druckbereitstellungseinrichtung 5 und über die (offenen) Auslassventil 8a, 8b (bei geschlossenen Einlassventilen 7a, 7b) mit dem Druck des Hauptbremszylinders 2 beaufschlagt werden.
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Druckbereitstellungseinrichtung 5 kann das von ihr abgegebene Druckmittel über die Systemdruckleitung 38 und den Bremskreisabschnitt 13a (bei geöffnetem Zuschaltventil 26) bzw. den Bremskreisabschnitt 13b in jeweils die beiden Radbremsen 9a, 9b bzw. 9c, 9d des Bremskreises I, II einspeisen. Hauptbremszylinder 2 kann das von ihm abgegebene Druckmittel über die Leitung 22a (bei geöffnetem Trennventil 23) und den Bremskreisabschnitt 13a bzw. über die Leitung 22b in jeweils die beiden Radbremsen 9a, 9b bzw. 9c, 9d des Bremskreises I, II einspeisen.
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Zum Erfassen des in der Systemdruckleitung 38 herrschenden Druckes ist ein vorzugsweise redundant ausgeführter Drucksensor 19 vorgesehen.
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Ein an den Leitungsabschnitt 22b angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 18 des Hauptbremszylinders 2 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck.
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Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenem Zuschaltventil 26 und geschlossenen Einlassventilen 7a, 7b möglich, indem Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 4 über eine Verbindungsleitung 46 mit einem als in Strömungsrichtung zur Druckbereitstellungseinrichtung öffnenden Rückschlagventil ausgebildeten Nachsaugventil 52 in den Aktuatordruckraum 37 strömt.
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Die vorhin genannten Komponenten 2, 3, 5, 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 19, 20, 22a, 22b, 23, 25, 26, 27, 28, 32, 34, 38, 41a, 41b, 44, 46, 52 sind vorteilhafterweise zu einem elektrohydraulischen Modul zusammen gefasst, das mit dem Bezugszeichen 60 versehen ist. Der Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des Moduls 60, insbesondere der Ventile 6a, 6b, 7a, 7b, 8a, 8b, 23, 26, 28, 32 und des Elektromotors 35 der Druckbereitstellungseinrichtung 5, dient eine dem Modul 60 zugeordnete elektronische Steuer- und Regeleinheit (nicht dargestellt). Die Signale der Sensoren 19, 20, 25 und 44 werden zumindest in dieser elektronischen Steuer- und Regeleinheit verarbeitet.
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In einer Normalbremsfunktion der Bremsanlage (in der „Brake-by-wire“-Betriebsart) ist Hauptbremszylinder 2, und damit der Fahrzeugführer, von den Radbremsen 9a–9d durch das geschlossene Trennventil 23 sowie die geschlossenen Auslassventile 8a, 8b entkoppelt. Der Bremskreisabschnitt 13a ist über das geöffnete Zuschaltventil 26 mit der Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden (der Bremskreisabschnitt 13b ist stets mit der Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden). Über die stromlos offenen Einlassventile 6a, 6b und die geöffneten Einlassventile 7a, 7b ist die Druckbereitstellungseinrichtung 5 somit mit den Radbremsen 9a–9d verbunden und stellt den Systemdruck zur Betätigung der Radbremsen 9a–9d bereit. Simulationseinrichtung 3 ist durch das geöffnete Simulatorfreigabeventil 32 dem Hauptbremszylinder 2 zugeschaltet, so dass das durch die Betätigung des Bremspedals 1 durch den Fahrer im Hauptbremszylinder 2 verdrängte Druckmittelvolumen durch die Simulationseinrichtung 3 aufgenommen wird und die Simulationseinrichtung 3 dem Fahrzeugführer ein gewohntes Bremspedalgefühl vermittelt.
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In der Normalbremsfunktion sind die Ventile 32, 7a, 7b, 8a, 8b, 23, 26 geschaltet/bestromt. Die Druckmodulation an den Radbremsen 9a, 9b (z.B. der Vorderachse) geschieht ausschließlich nach einem Multiplex-Prinzip. An den Radbremsen 9c, 9d (z.B. der Hinterachse) ist eine Druckmodulation auf drei Arten möglich: erstens Druckauf- und Druckabbau nach dem Multiplex-Prinzip, zweitens digitaler oder analoger Druckaufbau über die Einlassventile 7a, 7b, oder drittens Druckabbau über die Auslassventile 8a, 8b in den Hauptbremszylinder. Die dritte Möglichkeit besteht allerdings nur, wenn der Radbremsdruck an den Radbremsen 9c, 9d höher als der Druck im Hauptbremszylinder ist. Ein Druckabbau über die Auslassventile 8a, 8b erzeugt eine Bewegung des Kolbens 16 und dadurch eine Rückwirkung auf das Bremspedal 1, die dem Fahrer den Regelungseingriff haptisch mitteilt.
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In einer Rückfallbetriebsart der Bremsanlage, z.B. bei einem Ausfall der elektrischen Energieversorgung der Bremsanlage, ist Simulationseinrichtung 3 durch das stromlos geschlossene Simulatorfreigabeventil 32 abgeschaltet. Die Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist durch das stromlos geschlossene Zuschaltventil 26 von dem Bremskreisabschnitt 13a und damit den Radbremsen 9a, 9b getrennt. Von den Radbremsen 9c, 9d ist die Druckbereitstellungseinrichtung 5 durch die stromlos geschlossenen Einlassventile 7a, 7b getrennt. Hauptbremszylinder 2 ist über die Leitung 22a mit dem stromlos offenen Trennventil 23 und den stromlos offenen Einlassventilen 6a, 6b sowie über die Leitung 22b mit den stromlos offenen Auslassventilen 8a, 8b mit den Radbremsen 9a–9d verbunden, so dass der Fahrzeugführer durch Betätigung des Bremspedals 1 direkt Druck in den Radbremsen 9a–9d aufbauen kann. Ein Abfließen von Druckmittel in den Druckmittelvorratsbehälter 4 wird durch die stromlos geschlossenen Ventile 7a, 7b verhindert.
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Gegenüber der Bremsanlage der
WO 2011/029812 besitzt die beispielsgemäße Bremsanlage den Vorteil, dass nur zehn Ventile an Stelle von dreizehn Ventilen benötigt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass ein Diagnoseventil
28 vorgesehen ist.
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Gegenüber einer Bremsanlage mit einem zweikreisigen Hauptbremszylinder, einem Diagnoseventil, einem Wegsimulator mit Simulatorfreigabeventil, einer Druckbereitstellungseinrichtung, vier Radbremsen, welche jeweils als Radbremsventil nur ein Multiplex-Einlassventil, aber kein Auslassventil umfassen, und einem Trenn- sowie Zuschaltventil je Bremskreis besitzt die beispielsgemäße Bremsanlage den Vorteil, dass bei gleicher Anzahl von Ventilen zusätzliche Möglichkeiten der Druckmodulation an dem Bremskreis II bestehen. Insbesondere ist ein Druckabbau an den Radbremsen 9c, 9d des Bremskreises II (oberhalb des Hauptbremszylinder-Druckniveaus) bei gleichzeitigem Druckaufbau an den Radbremsen 9a, 9b des Bremskreises I möglich. Das ist beispielsweise für die elektronische Bremskraftverteilung (EBV) von Interesse, bei der übrigens die Einschränkung nicht relevant ist, dass der Druck in den Radbremsen 9c, 9d nur dann durch die Auslassventile 8a, 8b abgebaut werden kann, wenn er größer als der Druck im Tandemhauptbremszylinder 2 ist.
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Weiter besitzt die beispielsgemäße Bremsanlage den Vorteil, dass für die Pedalbetätigung ein gewöhnlicher Hauptbremszylinder, wie er von konventionellen Bremsanlage bekannt ist, verwendet werden kann, der einfacher als alternative Hauptbremszylinderkonstruktionen mit z.B. mehr als zwei Kammern ist und eine kleinere Ansprechkraft des Bremspedals ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2011/029812 A1 [0003]
- DE 102011081463 A1 [0004]
- WO 2011/029812 [0039]
