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Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Aggregat gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12.
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In der
DE 10 2007 047 202 A1 wird ein elektrohydraulisches Aggregat für eine schlupfgeregelte Fahrzeugbremsanlage offenbart mit einem Aufnahmekörper, der Ventilbohrungen und eine Pumpe umfasst, mit einem Elektromotor zum Antrieb der Pumpe, und mit einer an dem Aufnahmekörper angeflanschten elektronischen Regeleinheit zur Ansteuerung von Elektromotor und/oder Hydraulikventilen. Ferner weist der Aufnahmekörper Bohrungen für Niederdruckspeicher mit federbelasteten Kolben auf, wobei der Kolben einen Hydraulikbereich von einem Atmosphärenbereich des Niederdruckspeichers trennt. Die Niederdruckspeicher dienen zur lediglich zeitweisen Aufnahme von Druckmittel, welches z.B. während einer Antiblockier-Regelung aus den Radbremsen abgelassen wird und dann rückgefördert wird. Im Werkszustand des Aggregats bzw. im Ruhezustand des Fahrzeugs sind die Niederdruckspeicher unbefüllt. Der Atmosphärenbereich des Niederdruckspeichers wird über einen Belüftungskanal nach außen zur Umgebungsatmosphäre belüftet, wobei der Belüftungskanal auf der der elektronischen Regeleinheit gegenüber liegenden Seite des Aufnahmekörpers endet.
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Es sind hydraulische Bremsanlagen für verschiedene Kraftfahrzeuge, wie z.B. zweirädrige- oder vierrädrige Fahrzeuge, bekannt. In Zukunft werden vermehrt Kraftfahrzeuge auf den Markt kommen, bei denen eine Bremsung nicht nur über ein fuß- oder handbetätigtes Bremsbetätigungselement durch den Fahrer, sondern auch durch ein Fahrzeugsystem selbsttätig eingeleitet werden kann. Automatisiertes Bremsen ist insbesondere eine unbedingte Voraussetzung für Fahrzeuge mit hochautomatisierter Fahrfunktion oder mit autonomer Fahrfunktion, wobei das Fahrzeug selbsttätig und ohne Einwirkung des Fahrers fährt. Um hierbei eine ausreichende Sicherheit zu gewährleisten, sind an die elektrisch ansteuerbare, hydraulische Bremsaktuatorik der Bremsanlage gesteigerte Anforderungen zu stellen.
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Es sind Bremsanlagen bekannt, bei welchen ein elektromotorisch betriebener Aktuator Druckmittel in eine oder mehrere Radbremsen fördert. Ein wichtiger Aspekt für derartige Bremsanlagen ist es, dass genügend Druckmittel vorhanden ist, um die Betätigung der Radbremsen durchführen zu können. Bekannt ist es, Druckmittel aus einem über eine Rohr- oder Schlauchleitung mit dem Aktuator verbundenen Druckmittelvorratsbehälter anzusaugen.
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Beispielsweise geht aus der
DE 10 2012 214 586 A1 eine Kraftradbremsanlage hervor, bei welcher eine Hinterradbremse durch Aktivierung einer mittels eines Elektromotors angetriebenen Pumpe mit Druck beaufschlagt wird, wobei der in einem elektrohydraulischen Aggregat angeordneten Pumpe über einen entfernt angeordneten Druckmittelvorratsbehälter das notwendige Druckmittel zur Verfügung stellt wird.
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Aus der
WO 2012/143313 A1 ist eine “Brake-by-Wire”-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannte mit einem ersten elektrohydraulischen Modul mit einer Pumpe und einem zweiten Modul mit einem Hauptbremszylinder und einer weiteren Druckquelle, wobei dem zweiten Modul ein Druckmittelvorratsbehälter zugeordnet ist. Dabei ist die Pumpe saugseitig durch das zweite Modul mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden.
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Nachteilig ist bei den genannten Bremsanlagen, dass ein schnelles Ansaugen von Druckmittel aufgrund der Fließeigenschaften des Druckmittels sowie des begrenzten Querschnitts und der Länge der Ansaugleitung, und gegebenenfalls der in der Ansaugleitung angeordneten Komponenten wie Ventile, nicht oder nur begrenzt möglich ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage und ein elektrohydraulisches Aggregat mit einer Pumpe für eine Bremsanlage bereitzustellen, das eine schnelle Bereitstellung von Druckmittel durch die Pumpe ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektrohydraulisches Aggregat gemäß Anspruch 1 sowie eine Bremsanlage gemäß Anspruch 12 gelöst.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, in dem elektrohydraulischen Aggregat zumindest einen Druckmittelspeicher vorzusehen, der als ein Druckmittelvorratsspeicher zur Bereithaltung von Druckmittel für die Pumpe für einen Bremsdruckaufbau mittels der Pumpe oder während eines Bremsdruckaufbaus mittels der Pumpe ausgeführt ist.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, dass das Aggregat in verschiedenartigen Bremsanlage eingesetzt werden kann, wobei Druckmittel weitgehend ungehindert und unabhängig von dem übrigen Aufbau der Bremsanlage für die Pumpe zur Verfügung steht. Selbst bei Fehlern in einer zum Aggregat hinführenden Bremsleitung, z.B. einem Abriss der Bremsleitung, kann eine erfindungsgemäße Bremsanlage zumindest vorübergehend noch Bremsdruck aufbauen.
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Bevorzugt ist der Druckmittelspeicher in einem Ruhezustand oder einem betriebsbereiten Zustand des elektrohydraulischen Aggregats mit Druckmittel befüllt, so dass Druckmittel für eine nächste Bremsung ausreichend zur Verfügung steht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Raum über ein Mittel zur Belüftung mit einem zwischen dem Aufnahmekörper und einem Gehäuse der Elektronikeinheit angeordneten Innenraum verbunden, d.h. der zweite Raum des Druckmittelspeichers wird zu dem Innenraum der Elektronikeinheit hin belüftet. Hierdurch steht ausreichend sauberes Luftvolumen zum Nachsaugen in den zweiten Raum im Falle einer Entnahme von Druckmittel aus dem ersten Raum zur Verfügung. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Innenraum um den Bereich der Elektronikeinheit in welchem elektrische und/oder elektronische Bauelemente angeordnet sind.
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Um keinen oder nur einen geringen Saugwiderstand zu erzeugen, beträgt das luftgefüllte Volumen des Innenraums bevorzugt ein Mehrfaches des Volumens des ersten Raums.
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Um den Saugwiderstand weiter zu verringern und/oder um durch thermische Ausdehnung entstehende Differenzdrücke zu vermeiden, ist in dem Gehäuse der Elektronikeinheit bevorzugt zumindest ein Mittel zur Belüftung des Innenraums der Elektronikeinheit vorgesehen. Dieses umfasst besonders bevorzugt ein gasdurchlässiges, und vorteilhafterweise flüssigkeitsdichtes, Membranelement.
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Bevorzugt ist der Druckmittelspeicher derart ausgeführt, dass der Druckmittelspeicher sich selbständig wieder befüllt, nachdem dem Druckmittelspeicher Druckmittel entnommen wurde.
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Zur Aufnahme von Leckage ist bevorzugt ein Druckmittelaufsaugendes, vorteilhafterweise schwammartiges, Element in einem Bereich vorgesehen, in welchem der Druckmittelspeicher zum Innenraum der Elektronikeinheit angeordnet ist. Das Element kann etwaige kleine Undichtigkeiten aufnehmen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aggregats ist eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung oder Überwachung eines Füllstandes des Druckmittelspeichers vorgesehen. Diese ist besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen dem Aufnahmekörper und dem Gehäuse der Elektronikeinheit angeordnet, vorteilhafterweise im Bereich des Mittels zur Belüftung des zweiten Raums.
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Es ist bevorzugt, dass die Erfassungseinrichtung ein erstes Sensorelement, welches in der Elektronikeinheit angeordnet ist, und ein zweites Element umfasst, welches auf dem Medientrennelement befestigt ist. Dies ermöglicht eine einfache und direkt Sensierung der Bewegung oder Position oder Lage des Medientrennelements und damit eines Füllstandes des Druckmittelspeichers.
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Bevorzugt ist der Druckmittelspeicher als ein Balgspeicher ausgeführt ist, der einen Stützkörper und ein elastisches Medientrennelement umfasst, wobei der Stützkörper und das elastische Medientrennelement den zweiten Raum begrenzen. Besonders bevorzugt ist der Stützkörper aus Metall.
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Bevorzugt ist der Stützkörper an der der Elektronikeinheit zugewandten Seite des Aufnahmekörpers der Hydraulikeinheit angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache Belüftung des zweiten Raums des Druckmittelspeichers zum Innenraum der Elektronikeinheit.
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Alternativ ist es bevorzugt, dass der Druckmittelspeicher als ein Kolbenspeicher mit einem Kolben als Medientrennelement ausgeführt ist.
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Das Mittel zur Belüftung des zweiten Raums ist bevorzugt eine Bohrung oder ein Belüftungskanal. Besonders bevorzugt ist die Bohrung oder der Belüftungskanal in dem Stützkörper des Druckmittelspeichers angeordnet.
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Die Erfindung betrifft auch eine Bremsanlage mit einem erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregat. Es handelt sich um eine Bremsanlage für ein Kraftrad oder für ein Kraftfahrzeug mit einem Bremsbetätigungselement und mit hydraulisch betätigbaren Radbremsen.
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Bevorzugt ist der Druckmittelspeicher des elektrohydraulischen Aggregats derart ausgeführt, dass das in dem Druckmittelspeicher bereitgehaltene Druckmittelvolumen zur Betätigung der Radbremse oder der Radbremsen, welche mit dem Druckmittelspeicher verbunden ist oder sind, zur Überwindung eines Lüftspiels und zur Ausführung einer Betriebsbremsung an der Radbremse oder den Radbremsen ausreicht. Mittels des Druckmittelspeichers kann somit zumindest eine Notbremsung unabhängig von der sonstigen Druckmittelversorgung der Bremsanlage durchgeführt werden.
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Die Bremsanlage umfasst bevorzugt zusätzlich zu dem oder den im elektrohydraulischen Aggregat integrierten Druckmittelspeicher(n) einen mit Atmosphärendruck verbundenen Druckmittelvorratsbehälter, welcher mit dem Druckmittelspeicher verbunden oder verbindbar ist. Der Druckmittelvorratsbehälter dient zum Nachsaugen von Druckmittel in den/die Druckmittelspeicher des elektrohydraulischen Aggregats.
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Alternativ oder zusätzlich umfasst die Bremsanlage bevorzugt zusätzlich zu dem oder den im elektrohydraulischen Aggregat integrierten Druckmittelspeicher(n) ein, z.B. von einem Bediener oder dem Fahrzeugführer, ablesbares Druckmittel-Anzeigemittel, welches mit dem Druckmittelspeicher verbunden oder verbindbar ist. Das Druckmittel-Anzeigemittel ist besonders bevorzugt als Schauglas oder Fenster ausgebildet. Das Druckmittel-Anzeigemittel dient der optischen Kontrolle des Druckmittelstandes.
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Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Bremsanlage umfasst diese einen Druckerzeuger mit zumindest einem Druckausgangsanschluss, wobei der Druckausgangsanschluss mit dem oder den Druckmittelspeichern verbunden oder verbindbar ist. Der Druckmittelspeicher ist besonders bevorzugt hochdruckfest ausgeführt, wenn eingangsseitig ein Druck aufgebracht werden kann. Der Druckerzeuger ist besonders bevorzugt als ein mittels des Betätigungselements betätigbarer Hauptbremszylinder oder als ein elektrisch ansteuerbarer Druckerzeuger ausgeführt.
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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 zeigen schematisch
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1 eine beispielsgemäße Kraftradbremsanlage mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregats,
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2 eine beispielsgemäße Fahrzeugbremsanlage mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregats,
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3 eine beispielsgemäße Fahrzeugbremsanlage mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregats,
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4 einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der 3, und
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5 einen Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregats.
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1 zeigt eine beispielsgemäße Kraftradbremsanlage in schematischer Darstellung mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregats. Die Bremsanlage umfasst eine erste, dem Vorderrad VR zugeordnete, hydraulisch betätigbare Radbremse 40a sowie eine zweite, dem Hinterrad HR zugeordnete, hydraulisch betätigbare Radbremse 40b.
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Die Vorderradbremse 40a ist mittels eines Hauptbremszylinders 2, der mittels eines Bremsbetätigungselements 3 (z.B. eines Handbremshebels) betätigbar ist, durch einen Fahrer hydraulisch betätigbar. Dem Hauptbremszylinder 2 ist ein unter Atmosphärendruck stehender Druckmittelvorratsbehälter 4a zugeordnet. Zur Bremsschlupfregelung sind im Vorderradbremskreis I elektromagnetisch betätigbare Einlass- und Auslassventile 12a, 12b eingesetzt, wobei das in Grundstellung geöffnete (stromlos offene) Einlassventil 12a in die Bremsleitung 16a des Vorderradbremskreises I eingesetzt ist, welche den Hauptbremszylinder 2 mit der Vorderradbremse 40a verbindet. Das in Grundstellung geschlossene (stromlos geschlossene) Auslassventil 12b ist in eine Rücklaufleitung 17 des Bremskreises I eingesetzt, welche die Vorderradbremse 40a mit einem Niederdruckspeicher 18 und einer der Saugseiten einer zweikreisig aufgeteilten Kolbenpumpe 13 verbindet, die nach dem Rückförderprinzip arbeitet. Die zugehörige Druckseite der Kolbenpumpe 13 steht stromaufwärts zu dem Einlassventil 12a mit der Bremsleitung 16a in Verbindung, so dass eine bedarfsgerechte Rückförderung des von der Vorderradbremse 40a in den Niederdruckspeicher 18 abgelassenen Druckmittelsvolumens gewährleistet ist. Im unbetätigten Zustand der Bremsanlage ist der Niederdruckspeicher normalerweise leer.
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Die Hinterradbremse 40b ist beispielsgemäß lediglich elektrisch betätigbar. Das Bremsbetätigungselement 5 zur Betätigung der Hinterradbremse (z.B. ein Fußbremshebel) ist hierzu mit einem Simulator 6 gekoppelt, welcher dem Fahrer ein gewohntes Bremshebelgefühl vermittelt. Mittels einer Erfassungseinrichtung 7 wird ein Betätigungsweg oder -winkel des Bremsbetätigungselements 5, oder alternativ ein Betätigungsweg eines Teils des Kraft/Wegsimulators 6, erfasst. Das Signal der Erfassungseinrichtung 7 wird einer Elektronikeinheit (ECU, elektrisches/elektronisches Steuergerät) 20 des elektrohydraulischen Aggregats 1 der Bremsanlage zugeführt, mittels welcher eine entsprechende Ansteuerung der Kolbenpumpe 13 zum Aufbau eines Druckes an der Hinterradbremse 40b durchgeführt werden kann. Die Saugseite der Pumpe 13 des Hinterradbremskreises II ist über eine Ansaugleitung 19b mit einem zweiten Druckmittelvorratsbehälter 4b (oder einer zweiten Kammer 4b des Druckmittelvorratsbehälters) sowie mit einem Druckmittelspeicher 30 verbunden. Die zugehörige Druckseite der Kolbenpumpe 13 ist über eine Bremsleitung 16b des Hinterradbremskreises I mit der Hinterradbremse 40b verbunden. Parallel zur Kolbenpumpe 13 ist ein in Grundstellung geöffnetes (stromlos offenes) Trennventil 12c angeordnet, so dass die Hinterradbremse 40b bei geöffnetem Trennventil 12c mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4b und dem Druckmittelspeicher 30 verbunden ist. Um einen Druck in der Hinterradbremse 40b mittels der Pumpe 13 aufzubauen, wird das Trennventil 12c geschlossen und mittels der Pumpe 13 Druckmittel in die Hinterradbremse 40b gefördert.
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Die Kolbenpumpe 13 der Kraftradbremsanlage weist beispielsgemäß für jeden Bremskreis I, II eine Ventilschaltung mit nicht näher bezeichnetem Saugventil sowie nicht näher bezeichnetem Druckventil auf, die bevorzugt als federbelastete Rückschlagventile ausgebildet sind.
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Das elektrohydraulische Aggregat 1 umfasst eine Hydraulikeinheit (HCU) 10 mit einen Aufnahmekörper 11, die Elektronikeinheit 20 mit einem Gehäuse 21 und eine elektrische Antriebsvorrichtung 14, z.B. einen Elektromotor, für die Pumpe. Elektronikeinheit 20 ist an dem Aufnahmekörper 11 angeordnet, so dass zwischen Gehäuse 21 und Aufnahmekörper 11 ein Innenraum 22 gebildet wird, in welchem beispielsgemäß elektrische und/oder elektronische Bauelemente der Elektronikeinheit 20, wie z.B. eine Auswerteschaltung für das Signal der Erfassungseinrichtung 7 und/oder Ventilspulen zur elektromagnetischen Ansteuerung der Ventile 12a, 12b, 12c, angeordnet sind. Elektronikeinheit 20 ist über einen elektrischen Systemstecker 9 mit einer elektrischen Energiequelle und vorteilhafterweise mit einem Fahrzeugdatenbus verbunden. Aufnahmekörper 11 nimmt beispielsgemäß die elektrisch betätigbaren Ventile 12a, 12b, 12c, die Kolbenpumpe 13, den Niederdruckspeicher 18, den Druckmittelspeicher 30 sowie je Bremskreis I, II einen der Radbremse 40a, 40b zugeordneten Drucksensor 15 auf. Es können weitere Drucksensoren vorhanden sein (nicht dargestellt in 1), welche dann ebenfalls von dem Aufnahmekörper 11 aufgenommen sind.
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Druckmittelspeicher 30 umfasst einen ersten Raum 31 für Druckmittel, einen belüfteten zweiten Raum 32 und ein Medientrennelement 33, das den ersten Raum 31 von dem zweiten Raum 32 trennt.
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Beispielsgemäß ist der Druckmittelspeicher 30 als ein Balgspeicher mit Elastomer ausgebildet. Hierbei umfasst Druckmittelspeicher 30 einen Stützkörper 36, der z.B. zylindrisch ausgebildet ist und aus Metall besteht, in dem das Medientrennelement 33 aus Elastomer angeordnet ist. Zur Belüftung des zweiten Raums 32 ist ein Belüftungsmittel, z.B. eine Bohrung, 34 in dem Stützkörper 36 vorhanden, durch welches der zweite Raum 32 mit dem Innenraum 22 der Elektronikeinheit 20 verbunden ist. Druckmittelspeicher 30 stellt somit ein balgbehaftetes Bremsflüssigkeitsreservoir mit Belüftungsöffnung dar.
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Druckmittelspeicher 30 stellt einen Druckmittelvorratsspeicher zur Bereithaltung von Druckmittel für die Pumpe 13 des Hinterradbremskreises II dar. Für bzw. während eines Bremsdruckaufbaus an der Hinterradbremse 40b mittels der Pumpe 13 liefert der Druckmittelspeicher 30 das Druckmittel für die Betätigung der Hinterradbremse 40b. Entsprechend ist Druckmittelspeicher 30 in seinem Ruhezustand bzw. in seinem Normalzustand mit Druckmittel befüllt.
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Wenn dem ersten Raum 31 des Druckmittelspeichers 30 Druckmittelvolumen durch die Pumpe 13 entnommen wird, wird ein entsprechendes Luftvolumen aus dem Innenraum 22 in den zweiten Raums 32 angesaugt. Vorteilhafterweise ist der Druckmittelspeicher 30 selbstnachsaugend ausgeführt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel des Balgspeichers mit Elastomer bewegt sich das Medientrennelement 33 durch eigene Materialspannungen wieder in die Ausgangsposition, sobald keine Saugwirkung durch die Pumpe 13 mehr vorherrscht, so dass sich der Druckmittelspeicher 30, z.B. aus dem Druckmittelvorratsbehälter 4b, wieder befüllt.
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Die beispielsgemäße Kraftradbremsanlage der 1 ist derart aufgebaut, dass auf den Druckmittelspeicher 30 kein nennenswerter Vordruck wirkt. Druckmittelspeicher 30 ist daher derart ausgelegt, dass der Druckmittelspeicher 30 sich bevorzugt durch eine geringe „Eigensaugkraft“ selbstständig wieder füllt, nachdem Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 30 entnommen wurde.
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2 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielsgemäße Kraftfahrzeugbremsanlage für z.B. einen Pkw mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregats. Die Bremsanlage ist zweikreisig ausgeführt. Die Bremsanlage umfasst entweder nur zwei hydraulisch betätigbare Radbremsen 40a, 40b (die anderen Radbremsen des Pkw können z.B. elektromechanisch betätigbar ausgeführt sein) oder sie umfasst zwei weitere, nicht dargestellte, vergleichbar aufgebaute Baugruppen, so dass vier hydraulisch betätigbare Radbremsen betätigt werden können, wobei in 2 jeweils nur eine Radbremse 40a, 40b für Bremskreis I und II dargestellt ist. Eine Erweiterung auf mehr als vier hydraulisch betätigbare Radbremsen ist natürlich entsprechend möglich.
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Das elektrohydraulische Aggregat 1‘ umfasst beispielsgemäß eine Hydraulikeinheit (HCU) 10‘ mit einen Aufnahmekörper 11, eine Elektronikeinheit 20 mit einem Gehäuse 21 und eine elektrische Antriebsvorrichtung 14, z.B. einen Elektromotor, zum Antreiben einer zweikreisig aufgeteilten Kolbenpumpe 13. Kolbenpumpe 13 kann auch mehrkreisig (drei-, vierkreisig etc., nicht dargestellt) ausgeführt sein. Elektronikeinheit 20 ist an dem Aufnahmekörper 11 angeordnet, so dass zwischen Gehäuse 21 und Aufnahmekörper 11 ein Innenraum 22 gebildet wird, in welchem beispielsgemäß elektrische und/oder elektronische Bauelemente der Elektronikeinheit 20, wie z.B. eine Erfassungs- und/oder Auswerteschaltung für die Signale der Drucksensoren 15 sowie die Ansteuerelektronik der Ventile 12c, angeordnet sind. Elektronikeinheit 20 ist über einen elektrischen Systemstecker 9 mit einer elektrischen Energiequelle und vorteilhafterweise mit einem Fahrzeugdatenbus verbunden.
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Je Bremskreis I, II umfasst das Aggregat 1‘ einen Eingangsanschluss 100a, 100b für eine Bremsleitung 101a, 101b. Die Bremsleitungen 101a, 101 können von einem Druckerzeuger 50 oder verschiedenen Druckerzeugern (nicht dargestellt) herkommen, beispielsgemäß ist ein Druckerzeuger 50 in 2 gestrichelt angedeutet. Auf den Bremsleitungen 101a, 101b kann also ein Vordruck anliegen. Je Bremskreis I, II ist der Eingangsanschluss 100a, 100b mit der zugeordneten Saugseite der Kolbenpumpe 13 des Bremskreises I, II sowie dem Eingangsanschluss eines der Pumpe parallel geschalteten, stromlos offenen Trennventils 12c verbunden. Die Druckseite der Kolbenpumpe 13 und der Ausgangsanschluss des Trennventils 12c sind mittels der Bremsleitung 16a, 16b je mit der Radbremse 40a, 40b (bzw. den Radbremsen) verbunden.
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Druckerzeuger 50 kann z.B. ein bremspedalbetätigbarer oder ein bremspedal- und elektromotorisch betätigbarer Hauptbremszylinder oder eine rein elektrisch ansteuerbare Druckquelle sein. Auch ein (weiteres) Bremsensteuergerät (z.B. ein konventionelles ESC-Aggregat (ESC: Electronic Stability Control) mit Pumpe und Ventilen), bevorzugt mit mehreren Ausgangskreisen, ist vorteilhaft.
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Je Bremskreis I, II ist weiterhin ein Druckmittelspeicher 30‘ vorgesehen, der mit der jeweiligen Saugseite der Kolbenpumpe 13 verbunden ist und der einen Druckmittelvorratsspeicher zur Bereithaltung von Druckmittel für die Pumpe 13 des jeweiligen Bremskreises I, II darstellt.
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Sollten mehr als zwei Radkreise bedient werden, können die Baugruppenelemente mehrfach ausgelegt werden.
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Die Druckmittelspeicher 30‘ sind beispielsgemäß als Kolbenspeicher ausgeführt. In einer zylindrischen Ausnahme in dem Aufnahmekörper 11 ist ein Kolben als Medientrennelement 33‘ angeordnet, welcher einen ersten Raum 31 für Druckmittel von einem belüfteten zweiten Raum 32 trennt. Zur Belüftung des zweiten Raums 32 sind jeweils Belüftungsmittel 34, z.B. Löcher, vorgesehen, durch welche Luft von dem Innenraum 22 der Elektronikeinheit 20 in den zweiten Raum 32 strömen kann. D.h. die Druckmittelspeicher 30‘ sind zur Elektronikeinheit 20 bzw. deren Innenraum 22 hin beatmet. Ein dem aus dem Druckmittelspeicher 30‘ entnommenen Druckmittelvolumen entsprechendes Luftvolumen kann so aus dem zwischen Hydraulikeinheit (HCU) 10‘ und Elektronikeinheit 20 vorhandenen Luftvolumen entnommen werden. Druckmittelspeicher 30‘ stellt also ein kolbenbehaftetes Bremsflüssigkeitsreservoir dar.
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Druckmittelspeicher 30‘ ist hochdruckfest ausgeführt und im Ruhezustand gefüllt.
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Druckmittelspeicher 30‘ ist ein Gleichdruckreservoir.
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Je Bremskreis I, II kann die Pumpe 13 unabhängig voneinander über die Ansaugleitung 19a, 19b Druckmittel aus den Druckmittelspeichern 30‘ ansaugen.
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Vorteilhafterweise ist die Elektronikeinheit 20 bzw. deren Innenraum 22 zur Atmosphäre hin beatmet. Hierzu ist in dem Gehäuse 21 der Elektronikeinheit 20 ein Mittel zur Belüftung 23 angeordnet. Beispielsgemäß ist in dem Gehäuse 21 ein Membranelement 23 oder mehrere Membranelemente angeordnet. Das Membranelement ist gasdurchlässig (Beatmungsmembran), und vorteilhafterweise flüssigkeitsdicht.
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Aufnahmekörper 11 nimmt beispielsgemäß die elektrisch betätigbaren Ventile 12c, die Kolbenpumpe 13, die Druckmittelspeicher 30‘ sowie die Drucksensoren 15 auf.
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In Bremsanlagen, bei denen ein Bremsdruck (z.B. Vordruck) auf dem im Saugpfad der Pumpe liegenden Leitungsabschnitt entstehen kann, ist der Druckmittelspeicher 30‘ vorteilhafterweise als ein hochdruckfester Volumenspeicher (Volumenspender) ausgeführt, der zwar ein leichtes Ansaugen erlaubt, aber im sonstigen Normalbetrieb mit Ausnahme des Wiederauffüllens des Druckmittelspeichers 30‘ möglichst kein Druckmittelvolumen aufnimmt, um nicht die Normalbremsfunktion zu behindern. Damit eine möglichst kleine Volumenaufnahme erreicht werden kann, wird z.B. der Volumenspeicher und dessen Verschlusskappe sehr stabil, d.h. unter Druck wenig ausdehnend, ausgeführt (z.B. aus Metall).
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3 zeigt in schematischer Darstellung eine beispielsgemäße Kraftfahrzeugbremsanlage für z.B. einen Pkw mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregats. Die Bremsanlage entspricht im Wesentlichen der Bremsanlage der 2, wobei lediglich die Druckmittelspeicher 30‘‘ des elektrohydraulischen Aggregats 1‘‘ unterschiedlich ausgeführt sind. Druckmittelspeicher 30‘‘ stellt ein alternatives Balgspeicherreservoir mit Belüftungsöffnung, „selbstrückstellendem“ Elastomerformelement und optionaler Erfassungseinrichtung dar.
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Ein Ausschnitt der Hydraulikeinheit 10‘‘ bzw. des Aufnahmekörpers 11 mit einem Druckmittelspeicher 30‘‘ ohne eine Erfassungseinrichtung ist vergrößert in 4 dargestellt. Dabei zeigt 4a den Druckmittelspeicher 30‘‘ in (vollständig) gefülltem Zustand und 4b den Druckmittelspeicher 30‘‘ in einem teilentleerten Zustand. Druckmittelspeicher 30‘‘ umfasst einen Stützkörper 36‘‘ und ein Medientrennelement 33‘‘, das eine ersten Raum 31 mit Druckmittel von einem zweiten Raum 32 mit Luft trennt.
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Medientrennelement 33‘‘ ist beispielsgemäß als ein „selbstrückstellendes“ Elastomerformelement oder „selbstrückstellender“ Elastomerformkörper ausgebildet.
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Stützkörper 36 wird beispielsgemäß durch einen Metalldeckel gebildet, der an der Hydraulikeinheit 10‘‘ an der der Elektronikeinheit 20 zugewandten Oberfläche befestigt (z.B. verstemmt oder verschraubt) ist. Der Stützkörper ist z.B. wie ein flacher, gewölbter Deckel ausgebildet. Der Stützkörper kann z.B. an der Hydraulikeinheit 10‘‘ durch Verstemmung befestigt sein. In dem Stützkörper 36 ist ein Belüftungsmittel 34 in Form einer Atmungsöffnung vorgesehen, durch welches der zweite Raum 32 mit dem Innenraum 22 der Elektronikeinheit 20 verbunden ist (nicht dargestellt in 4).
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Im vollständig gefüllten Zustand des Balgspeichers (4a) stützt sich das Medientrennelement 33‘‘ am Stützkörper 36‘‘ ab. Der Elastomerformkörper 33‘‘ ist entspannt.
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Optional ist der Druckmittelspeicher 30‘‘ mit einer Erfassungseinrichtung zur Erkennung des Füllstandes des Reservoirs versehen. In 5 ist entsprechend ein Ausschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Aggregats schematisch dargestellt. Das elektrohydraulischen Aggregat entspricht bis auf die zusätzliche Erfassungseinrichtung 35 dem elektrohydraulischen Aggregat 1‘‘ der 3. In 5 wurden der Übersichtlichkeit wegen von der Hydraulikeinheit 10‘‘ und deren Komponenten lediglich der Teil des Aufnahmekörpers 11 dargestellt, der einen der Druckmittelspeicher 30‘‘ mit Erfassungseinrichtung 35 dargestellt. Die Ventile 12c, die Pumpe 13, die Antriebsvorrichtung 14, die Leitungen 16a, 16b, 19a, 19b (bis auf einen kurzen Abschnitt der Saugleitung zum Druckmittelspeicher 30‘‘) und die Drucksensoren 15 sind nicht abgebildet. 5a zeigt den Druckmittelspeicher 30‘‘ in (vollständig) gefülltem Zustand und 5b in einem teilentleerten Zustand.
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In dem Innenraum 22, der zwischen dem Gehäuse 21 der Elektronikeinheit 20 und dem Aufnahmekörper 11 gebildet wird, ist beispielsgemäß eine Leiterplatte 24 dargestellt, an welcher elektrische und/oder elektronische Bauelemente der Elektronikeinheit 20 angeordnet sind und die mit dem elektrischen Systemstecker 9 verbunden ist.
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Erfassungseinrichtung 35 umfasst beispielsgemäß ein erstes Sensorelement 37 und ein zweites Element 38, wobei das erste Sensorelement 37 an der Leiterplatte 24 im Bereich bzw. gegenüber des Belüftungsmittels (der Öffnung / Bohrung) 34 in dem Stützkörper 36‘‘ angeordnet ist und das zweite Element 38 im Bereich des Belüftungsmittels 34 an dem Medientrennelement 33‘‘ befestigt ist. Das Sensorelement 37 und das zu sensierende Element 38 stehen in Wechselwirkung miteinander, so dass eine Annährung oder ein Entfernen des zweiten Elements 38 von dem erste Sensorelement 37 bzw. ein Abstand zwischen den Elementen 37, 38 erfasst werden kann. Sensorelement 37 sensiert also die Lage des Elements 38.
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Elements 38 ist bevorzugt aus ferromagnetischem Metall.
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Beispielsgemäß ist das zweite Element 38 stab- oder pinförmig ausgebildet. Im vollständig gefüllten Zustand des Druckmittelspeicher 30‘‘ (5a), wenn sich das Medientrennelement 33‘‘ am Stützkörper 36‘‘ abstützt, ragt das zweite Element 38 durch die Belüftungsöffnung 34 hindurch in den Innenraum 22. Der Abstand zwischen den Elementen 37, 38 ist dann minimal. Im teilentleerten Zustand des Druckmittelspeicher 30‘‘ (5b), wenn sich der zweite Raum 32 vergrößert hat und das am Medientrennelement 33‘‘ angeordnete zweite Element 38 daher sozusagen zurückgefahren ist, ist der Abstand zwischen den Elementen 37, 38 vergrößert. Der Abstand zwischen den Elementen 37, 38 ist somit ein Maß für den Füllzustand des Druckmittelspeicher 30‘‘.
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Eine entsprechende Erfassungseinrichtung 35 kann natürlich entsprechend auch in anders ausgeführten Druckmittelspeichern, z.B. den Druckmittelspeichern 30, 30‘ gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, eingesetzt werden.
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In den beispielsgemäßen elektrohydraulischen Aggregaten wird die Problematik der „behinderten Ansaugbarkeit von Druckmittel“ dadurch gelöst, dass ein oder mehrere Druckmittelvolumenspeicher in dem Aggregat vorgesehen sind, welche ein Rad- oder Bremskreis-relevantes Druckmittelvolumen ganz oder zumindest teilweise ohne relevanten Saugwiderstand der Pumpe des Aggregats bereitstellt. Der oder die Druckmittelspeicher / Druckmittelvolumenspeicher befinden sich also in dem die Bremsaktivität mittels der Pumpe ausführenden elektrohydraulischen Aggregat / Steuergerät HCU, ECU.
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Bevorzugt stellt ein Druckmittelspeicher einen oder mehrere Kubikzentimeter Druckmittelvolumen bereit.
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Der Druckmittelspeicher ist bevorzugt als ein Balgspeicher oder ein Kolbenspeicher ausgebildet.
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Im Falle einer Bremsanlage, bei der ein Vordruck auf dem Druckmittelspeicher lasten kann, hat der Druckmittelspeicher nicht notwendigerweise ein Rückstellvermögen.
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Im Falle einer Bremsanlage, bei der kein nennenswerter Vordruck auf dem Druckmittelspeicher lasten kann, hat der Druckmittelspeicher besonders bevorzugt ein leichtes Rückstellvermögen, so dass, nachdem Druckmittelvolumen abgesaugt wurde, dieser sich wieder selbständig füllt.
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Der zweite Raum des Druckmittelspeichers wird bevorzugt in die Elektronikeinheit bzw. in den (Innen)Raum im Aggregat/Steuergerät, in dem üblicherweise die Elektronik und die Ventilspulen untergebracht sind, beatmen. Dies hat diverse Vorteile. Im Steuergerät ist ein sauberer Bereich der vor Verschmutzung (Staub, Wasser, etc.) geschützt ist. Auch ist der Raum üblicherweise bereits beatmet, um Über- und Unterdrücke (insbesondere durch Temperaturausdehnungen, aber auch atmosphärische Luftdruckschwankungen) abzubauen. Ein weiterer Vorteil ist das relativ große Raumvolumen des Innenraums. Selbst im ungünstigen Fall, wenn über das Beatmen nicht schnell genug Luft in den Innenraum nachströmen kann, wird der Saugwiderstand nur minimal erhöht.
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Die Erfindung betrifft bevorzugt ein selbständig bremsdruckerzeugungsfähiges, elektrohydraulisches Kraftfahrzeug- oder Zweirad-Bremssystemaggregat mit einem oder mehreren integrierten Druckmittelvolumenreservoirs bzw. Druckmittelspeichern, wobei der Druckmittelspeicher im Ruhezustand mit Druckmittel gefüllt ist oder sich füllt, und beim Ansaugen von Druckmittel das angeforderte Druckmittelvolumen bereitgestellt, und ein dem abgesaugten Druckmittelvolumen entsprechendes Volumen von Luft aus einem beatmeten inneren Luftvolumen des elektrohydraulischen Aggregats, in dem elektronische und/oder elektromechanische Bauteile verbaut sind, entzogen wird.
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Bevorzugt ist das Druckmittelvolumen des Druckmittelspeichers konstruktiv größer als das Druckmittelvolumen, welches benötigt wird, um in der oder den zugeordneten Radbremsen einen ausreichenden Bremsdruck aus dem typischen Ruhezustand heraus zu erzeugen und um das Rad/die Räder dadurch abbremsen zu können.
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Bevorzugt beträgt das Luftvolumen des elektrohydraulischen Aggregats ein Vielfaches, z.B. größer als ein Zehnfaches, des durch den Druckmittelspeicher entziehbaren Volumens.
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Bevorzugt wird/werden der oder die Druckmittelreservoirs durch eine zumindest zeitweise mit Bremsdruck beaufschlagbare Versorgungsleitung gespeist, die durch einen dem Aggregat vorgeschalteten Druckerzeuger mit Druck versorgbar ist. Der Druckerzeuger ist besonders bevorzugt ein anderes elektrohydraulisches Aggregat oder ein bremspedalbetätigter Druckerzeuger oder ein vakuumunterstützter Druckerzeuger.
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Das Druckmittelreservoir wird bevorzugt über einen Druckmittelbehälter mit Druckmittel versorgt.
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Das Druckmittelreservoir umfasst bevorzugt einen, besonders bevorzugt aus Metall bestehenden, Stützkörper und ein Medientrennelement, welches mit dem Stützkörper einen belüfteten Raum begrenzt. Der Stützkörper erlaubt das Nachfließen von Luft in den Raum, wenn dem Druckmittelreservoir Druckmittelvolumen entzogen wird.
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Das Druckmittelreservoir ist bevorzugt als Balgspeicher mit einem Medientrennelement aus Elastomer ausgebildet, welcher durch Verformung des Medientrennelements innerhalb des Stützkörpers das benötigte Druckmittelvolumen bereitstellt. Besonders bevorzugt bewegt das Medientrennelement sich durch eigene Materialspannungen wieder in seine Ausgangsposition, sobald keine Sogwirkung mehr vorherrscht.
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Alternativ ist es bevorzugt, dass das Druckmittelreservoir als ein Kolbenspeicher ausgeführt ist.
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Bevorzugt umfasst der Druckmittelspeicher bzw. das Druckmittelreservoir ein elastisches Element, z.B. eine Feder, das eine Rückstellwirkung auf das das Volumen begrenzende Medientrennelement des Druckmittelreservoirs ausübt. Das elastische Element (z.B. Feder) drückt das Medientrennelement (z.B. den Kolben) bevorzugt von der Hydraulikeinheit ab, so dass das Medientrennelement das Luftvolumen zurück in die Elektronikeinheit schiebt. Dichtelemente am Medientrennelement (z.B. dem Kolben) sind derart ausgeführt das sie im drucklosen Betrieb ein leichtes Rückschieben erlauben, aber bei Druckbeaufschlagung aus dem Hydraulikbereich hohen Drücken standhalten können, aber wenig Volumen aufnehmen.
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Bevorzugt ist ein schwammartiges Element derart im Bereich außerhalb des Druckmittelreservoirs angeordnet, dass austretende Druckmittelleckagen aufgesaugt werden können. Das oder die schwammartigen Elemente ist/sind besonders bevorzugt um das Mittel zur Belüftung (z.B. Öffnung 34) herum im Zwischenbereich zwischen Hydraulikeinheit und Elektonikeinheit angeordnet.
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Bevorzugt umfasst das Aggregat eine elektronische Sensierungseinrichtung bzw. Erfassungseinrichtung, die zur Überwachung des Füllstandes oder zumindest des „gefüllt“-Zustandes des Druckmittelspeichers bzw. Druckmittelreservoirs verwendet werden kann.
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Bevorzugt ist das in dem oder den Druckmittelspeichern bevorratete Druckmittelvolumen derart dimensioniert, dass ausreichend Druckmittelvolumen für mindestens eine Bremsung im zugehörigen Bremskreis vorhanden ist. So kann z.B. auch bei einer geplatzten Bremsleitung, die im Zugangspfad des Aggregats liegt, noch eine Bremsung durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1‘, 1‘‘
- elektrohydraulisches Aggregat
- 2
- Hauptbremszylinder
- 3
- Bremsbetätigungselement
- 4a, 4b
- Druckmittelvorratsbehälter
- 5
- Bremsbetätigungselement
- 6
- Simulator
- 7
- Wegerfassungseinrichtung
- 8
- Signalleitung
- 9
- elektrischer Systemstecker
- 10, 10‘, 10‘‘
- Hydraulikeinheit (HCU)
- 11
- Aufnahmekörper
- 12a, 12b, 12c
- Ventil
- 13
- Pumpe
- 14
- Antriebsvorrichtung
- 15
- Drucksensor
- 16a, 16b
- Bremsleitung
- 17
- Rücklaufleitung
- 18
- Niederdruckspeicher
- 19a, 19b
- Ansaugleitung
- 20
- Elektronikeinheit (ECU)
- 21
- Gehäuse der Elektronikeinheit
- 22
- Innenraum
- 23
- Mittel zur Belüftung
- 24
- Leiterplatte
- 30, 30‘, 30‘‘
- Druckmittelspeicher
- 31
- erste Kammer
- 32
- zweite Kammer
- 33, 33‘, 33‘‘
- Medientrennelement
- 34
- Mittel zur Belüftung
- 35
- Erfassungseinrichtung
- 36, 36‘‘
- Stützkörper
- 37
- erstes Sensorelement
- 38
- zweites Element
- 40a, 40b
- Radbremse
- 50
- Druckerzeuger
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007047202 A1 [0002]
- DE 102012214586 A1 [0005]
- WO 2012/143313 A1 [0006]
