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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Bremssystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.
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Hydraulische Bremsanlagen werden aufgrund ihrer Sicherheitsrelevanz sowie aufgrund gesetzlicher, regulatorischer und normativer Anforderungen redundant ausgeführt. Dabei werden mindestens vier Räder eines Kraftfahrzeugs mittels zweier hydraulisch getrennter Kreise vernetzt. Entsprechend werden in den meisten Fahrzeugen die Radbremsen von jeweils zwei Rädern zu einem Bremskreis zusammengefasst.
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Für derartige Bremsanlagen haben sich zwei Bremskreisaufteilungen durchgesetzt. Dies ist zum einen eine als TT-Aufteilung oder auch Schwarz-Weiß-Aufteilung bezeichnete Bremskreisaufteilung, bei der die Räder der Vorderachse in einem ersten Bremskreis und die Räder der Hinterachse einem hiervon hydraulisch getrennten zweiten Bremskreis angeordnet sind und betrieben werden.
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Des Weiteren ist eine als Diagonalaufteilung oder auch X-Aufteilung bezeichnete Bremskreisaufteilung bekannt, bei der die diagonal gegenüberliegenden Räder jeweils einen Bremskreis bilden.
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Nach dem Stand der Technik muss bei der Auslegung eines Bremssystems festgelegt werden, welche Bremskreisaufteilung im Fahrzeug gewählt wird. Diese wird damit ein festes, nicht änderbares Merkmal des Bremssystems und des Fahrzeugs.
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Das Dokument
DE 10 2010 029 851 A1 beschreibt ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit einem Hauptbremszylinder, einem Bremsmediumreservoir, einem ersten Bremskreis mit einem ersten Radbremszylinder, welcher hydraulisch mit dem Bremsmediumreservoir verbunden ist, und einem zweiten Bremskreis mit einem zweiten Radbremszylinder, welcher zumindest in einem ersten Betriebsmodus des Bremssystems hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder verbunden ist, wobei der zweite Bremskreis über ein erstes Trennventil mit dem ersten Bremskreis und über ein zweites Trennventil mit dem Hauptbremszylinder so verbunden ist, dass das Bremssystem durch ein Öffnen des ersten Trennventils und ein Schließen des zweiten Trennventils in einen zweiten Betriebsmodus schaltbar ist, in welchem der zweite Radbremszylinder hydraulisch mit dem Bremsmediumreservoir verbunden und die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und dem zweiten Radbremszylinder unterbrochen ist. Des Weiteren beschreibt das Dokument
DE 10 2010 029 851 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Fahrzeugs.
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Das Dokument
DE 10 2008 008 556 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Steuerung zur Erzeugung eines Staudrucks in einer hydraulisch mittels Druckmittel betätigten Radbremse eines Kraftfahrzeugs, welche über ein Einlassventil und ein Auslassventil an einen mit dem Druckmittel gefüllten Bremskreis angeschlossen ist, an welchen vor dem Einlassventil der Hochdruckbereich einer Druckmittelpumpe und über ein Trennventil eine Betätigungseinheit angeschlossen sind und in welchem das Auslassventil über ein Druckvorhalteventil mit dem Niederdruckbereich der Druckmittelpumpe verbunden ist, an welchen zwischen dem Druckvorhalteventil und dem Niederdruckbereich der Druckmittelpumpe die Betätigungseinheit über ein Ansaugventil angeschlossen ist und in welchem zwischen der Betätigungseinheit und dem Trennventil ein Drucksensor angeordnet ist, wobei zum Aufbau eines Staudrucks das Trennventil, vorzugsweise mit einer Öffnungsfunktion bei einer einstellbaren Druckobergrenze, geschlossen, das Ansaugventil geöffnet und die Druckmittelpumpe eingeschaltet werden und dann das Auslassventil zeitgesteuert geöffnet wird. Um einen hydraulischen Kurzschluss in dem Bremskreis zu vermeiden, wird das Einlassventil geschlossen, während das Auslassventil geöffnet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Bremssystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines solchen Bremssystems anzugeben.
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Die Aufgabe wird hinsichtlich des Bremssystems erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens zum Betreiben eines solchen Bremssystems wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Bremssystem für ein Fahrzeug umfasst mindestens zwei hydraulisch getrennte Hauptbremszylinder und mindestens zwei auf verschiedene Räder einwirkende Bremsen.
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Erfindungsgemäß sind die Bremsen mit jeweils einem Hauptbremszylinder über ein 4/2-Wegeventil verbunden, das als hydraulisches Ventil mit vier Anschlüssen und zwei voneinander getrennten Durchflusswegen ausgebildet ist, wobei jeweils zwei Anschlüsse umschaltbar über einen der Durchflusswege hydraulisch miteinander verbunden sind. Das 4/2-Wegeventil ist mindestens zwischen einer ersten und einer zweiten Ventilstellung umschaltbar ausgebildet und derart mit den Bremsen und den Hauptbremszylindern verbunden, dass in der ersten Ventilstellung eine erste Bremse mit einem ersten Hauptbremszylinder sowie eine zweite Bremse mit einem zweiten Hauptbremszylinder verbunden ist und in der zweiten Ventilstellung die erste Bremse mit dem zweiten Hauptbremszylinder sowie die zweite Bremse mit dem ersten Hauptbremszylinder verbunden ist.
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Das 4/2-Wegeventil kann zwischen der ersten und der zweiten Ventilstellung beispielsweise elektromechanisch mittels Elektromagneten umgeschaltet werden. Somit kann sehr einfach, schnell, ohne konstruktive Änderung und insbesondere auch während der Fahrzeugbewegung die Bremskreisaufteilung durch Betätigung des 4/2-Wegeventils geändert, beispielsweise zwischen einer TT - Bremskreisaufteilung und einer X - Bremskreisaufteilung umgeschaltet werden.
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Es können je nach Fahrsituation und Fahrzeugumfeld andere Bremskreisaufteilungen vorteilhaft sein. Mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem ist es möglich, die jeweils passende Bremskreisaufteilung einzustellen. Beispielsweise kann für Passabfahrten mit hoher thermischer Belastung an die Reibbremse die TT - Bremskreisaufteilung gewählt werden, während in anderen Fahrsituationen die X - Bremskreisaufteilung mit einer guten Ausnutzung des Volumenhaushalts gewählt werden kann. Somit kann ein sichererer und effizienterer Betrieb des Bremssystems erreicht werden.
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Zudem wird die Robustheit des Bremssystems durch das erfindungsgemäß angeordnete 4/2 - Wegeventil nicht beeinträchtigt. Selbst bei einem Totalausfall des 4/2-Wegeventils bleibt die hydraulische Trennung des Bremssystems in zwei unabhängige Bremskreise erhalten. Zudem werden zwei Bremsen, die in unabhängigen Bremskreisen liegen, unabhängig vom 4/2 - Wegeventil direkt von dem jeweiligen Hauptbremszylinder hydraulisch getrieben.
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Durch schaltbare hydraulische Mehrwegeventile mit anderer Anschlusskonfiguration und/oder anderem Ventildesign lassen sich zusätzliche oder andere Bremskreise in dem Bremssystem einstellen. Beispielsweise kann eine Links-Rechts-Aufteilung realisiert werden, bei welcher die Bremsen der linken Räder sowie die Bremsen der rechten Räder in jeweils einem abgetrennten Bremskreis hydraulisch mit jeweils einem Hauptbremszylinder verbunden sind. Dies kann bei unterschiedlichen Reibwerten vorteilhaft sein.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1A, 1B schematisch eine mittels eines 4/2-Wege-Ventils variierbare Bremskreisaufteilung sowie
- 2 schematisch eine variierbare Bremskreisaufteilung mit ABS/ESP Regeleinrichtung
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1A zeigt schematisch ein Bremssystem zur Ansteuerung von Bremsen VL, VR, HL, HR eines Fahrzeugs mit zwei gebremsten Achsen. An einer Vorderachse sind eine Bremse für das linke Vorderrad VL und eine Bremse für das rechte Vorderrad VR angeordnet. An einer Hinterachse sind eine Bremse für das linke Hinterrad HL und eine Bremse für das rechte Hinterrad HR angeordnet.
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Das Bremssystem wird durch ein Bremsbetätigungselement BE, beispielsweise ein Bremspedal, gesteuert, das auf einen ersten und auf einen zweiten Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 einwirkt.
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Jeder Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 ist hydraulisch mit einem gemeinsamen Bremsmediumreservoir RE verbunden, das mit einem Bremsmedium gefüllt ist und dessen Innendruck unabhängig vom Innendruck der Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 einstellbar ist oder einem vorgegebenem Druck, beispielsweise dem atmosphärischen Luftdruck, entspricht.
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Das Bremsbetätigungselement BE ist derart mit den Hauptbremszylindern HZ1, HZ2 gekoppelt, dass deren Innendruck bei einer Betätigung des Bremsbetätigungselements BE erhöht wird. Eine erste und zweite Bremsleitung BL1, BL2 ist mit dem Bremsmedium gefüllt und mit dem ersten beziehungsweise zweiten Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 hydraulisch verbunden, so dass der Innendruck eines Hauptbremszylinders HZ1, HZ2 auf die jeweilige Bremsleitung BL1, BL2 übertragen wird.
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Ein Ende der ersten Bremsleitung BL1 ist fest mit dem nicht näher dargestellten Radbremszylinder der Bremse des linken Vorderrads VL hydraulisch verbunden. Ein erhöhter Innendruck im ersten Hauptbremszylinder HZ1 wird über die erste Bremsleitung BL1 als Bremsdruck an den Radbremszylinder der Bremse des linken Vorderrads VL übertragen und bewirkt über den Radbremszylinder ein hydraulisches Bremsmoment, das eine Drehbewegung des linken Vorderrads abbremst.
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In analoger Weise ist ein Ende der zweiten Bremsleitung BL2 fest mit dem Radbremszylinder des linken Hinterrads verbunden und sorgt für die Übertragung des Innendrucks des zweiten Hauptbremszylinders HZ2 an die Bremse des linken Hinterrads HL.
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Jeweils ein weiteres Ende der ersten sowie der zweiten Bremsleitung BL1, BL2 ist erfindungsgemäß über ein hydraulisches 4/2-Wegeventil WV abhängig von der Ventilstellung entweder mit dem Radbremszylinder der Bremse des rechten Vorderrads VR oder mit dem Radbremszylinder der Bremse des rechten Hinterrads HR hydraulisch verbunden, wie im Folgenden ausführlicher erklärt wird. Als 4/2-Wegeventil wird ein hydraulisches Ventil mit vier Anschlüssen und zwei voneinander getrennten Durchflusswegen bezeichnet, wobei jeweils zwei Anschlüsse umschaltbar über einen der Durchflusswege hydraulisch miteinander verbunden sind.
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In der in 1A dargestellten ersten Ventilstellung VS1 ist das weitere Ende der ersten Bremsleitung BL1 hydraulisch mit dem Radbremszylinder der Bremse des rechten Vorderrads VR verbunden. Parallel dazu ist in der ersten Ventilstellung VS1 das weitere Ende der zweiten Bremsleitung BL2 mit dem Radbremszylinder der Bremse des rechten Hinterrads HR hydraulisch verbunden.
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Somit bilden in der ersten Ventilstellung VS1 die Bremsen der Vorderräder VL, VR einen ersten Bremskreis, der vom ersten Hauptbremszylinder HZ1 getrieben wird, und die Bremsen der Hinterräder HL, HR einen davon hydraulisch getrennten zweiten Bremskreis, der vom zweiten Hauptbremszylinder HZ2 getrieben wird. Die Topologie des Bremssystems entspricht in der ersten Ventilstellung VS1 somit einer TT - Bremskreisaufteilung.
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1B zeigt schematisch dasselbe Bremssystem wie 1A mit dem Unterschied, dass das 4/2-Wegeventil WV in einer zweiten Ventilstellung VS2 steht. In dieser zweiten Ventilstellung VS2 ist das weitere Ende der ersten Bremsleitung BL1 hydraulisch mit dem Radbremszylinder der Bremse des rechten Hinterrads HR verbunden. Parallel dazu ist in der zweiten Ventilstellung VS2 das weitere Ende der zweiten Bremsleitung BL2 mit dem Radbremszylinder der Bremse des rechten Vorderrads VR hydraulisch verbunden.
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Somit bilden in der zweiten Ventilstellung VS2 die Bremse des linken Vorderrads VL und die Bremse des rechten Hinterrads HR den ersten Bremskreis und die Bremse des linken Hinterrads HL zusammen mit der Bremse des rechten Vorderrads VR den zweiten Bremskreis. Diese Topologie des Bremssystems entspricht somit einer X - Bremskreisaufteilung.
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Das 4/2-Wegeventil WV kann zwischen der ersten und der zweiten Ventilstellung VS1, VS2 umgeschaltet werden, beispielsweise elektromechanisch mittels Elektromagneten. Somit kann sehr einfach, schnell, ohne konstruktive Änderung und insbesondere auch während der Fahrzeugbewegung die Bremskreisaufteilung durch Betätigung des 4/2-Wegeventils WV geändert, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen einer TT - Bremskreisaufteilung und einer X - Bremskreisaufteilung umgeschaltet werden.
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Es können je nach Fahrsituation und Fahrzeugumfeld andere Bremskreisaufteilungen vorteilhaft sein. Mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem ist es möglich, die jeweils passende Bremskreisaufteilung einzustellen. Beispielsweise kann für Passabfahrten mit hoher thermischer Belastung an die Reibbremse die TT - Bremskreisaufteilung gewählt werden, während in anderen Fahrsituationen die X - Bremskreisaufteilung mit einer guten Ausnutzung des Volumenhaushalts gewählt werden kann. Somit kann ein sichererer und effizienterer Betrieb des Bremssystems erreicht werden.
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Zudem wird die Robustheit des Bremssystems durch das erfindungsgemäß angeordnete 4/2 - Wegeventil WV nicht beeinträchtigt. Selbst bei einem Totalausfall des 4/2-Wegeventils WV bleibt die hydraulische Trennung des Bremssystems in zwei unabhängige Bremskreise erhalten. Zudem werden zwei Bremsen VL, HR, die in unabhängigen Bremskreisen liegen, unabhängig vom 4/2 - Wegeventil WV direkt von dem jeweiligen Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 hydraulisch getrieben.
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Durch schaltbare hydraulische Mehrwegeventile mit anderer Anschlusskonfiguration und/oder anderem Ventildesign lassen sich zusätzliche oder andere Bremskreise in dem Bremssystem einstellen. Beispielsweise kann eine Links-Rechts-Aufteilung realisiert werden, bei welcher die Bremsen der linken Räder VL, HL sowie die Bremsen der rechten Räder VR, HR in jeweils einem abgetrennten Bremskreis hydraulisch mit jeweils einem Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 verbunden sind. Dies kann bei unterschiedlichen Reibwerten vorteilhaft sein.
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2 zeigt schematisch ein Bremssystem mit einer variierbaren Bremskreisaufteilung, die mit einer Regeleinrichtung für ein Antiblockiersystem und eine elektronische Stabilitätskontrolle (ABS/ESP Regeleinrichtung) versehen ist. Die ABS/ESP Regeleinrichtung ist durch Einlassventile EV und Auslassventile AV umgesetzt. In jeder hydraulischen Verbindung von einem Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 zu einer Bremse für ein linkes Rad VL, HL sind jeweils ein Einlassventil EV und ein Auslassventil AV angeordnet. Außerdem sind in jeder hydraulischen Verbindung von einem Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 zu einem Anschluss des 4/2-Wegeventils WV jeweils ein Einlassventil EV und ein Auslassventil AV angeordnet.
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Zudem ist, wie bei der in den 1A, 1B dargestellten Ausführungsform, je ein Anschluss des 4/2-Wegeventils WV mit der Bremse für das rechte Vorderrad VR sowie mit der Bremse für das rechte Hinterrad HR derart verbunden, dass in der dargestellten ersten Ventilstellung VS1 eine hydraulische Verbindung vom ersten Hauptbremszylinder HZ1 über ein Einlassventil EV und ein Auslassventil AV zur Bremse des rechten Vorderrads VR und eine hydraulische Verbindung vom zweiten Hauptbremszylinder HZ2 über ein Einlassventil EV und ein Auslassventil AV zur Bremse des rechten Hinterrads HR hergestellt ist.
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Das 4/2-Wegeventil WV ist von der ersten Ventilstellung VS1 in eine nicht dargestellte zweite Ventilstellung VS2 umschaltbar, in der eine hydraulische Verbindung vom ersten Hauptbremszylinder HZ1 über ein Einlassventil EV und ein Auslassventil AV zur Bremse des rechten Hinterrads HR und eine hydraulische Verbindung vom zweiten Hauptbremszylinder HZ2 über ein Einlassventil EV und ein Auslassventil AV zur Bremse des rechten Vorderrads VR hergestellt ist.
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Somit wird in der ersten Ventilstellung VS1 die TT-Bremskreisaufteilung eingestellt und in der zweiten Ventilstellung VS2 die X-Bremskreisaufteilung eingestellt.
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Jedes Einlassventil EV ist auf der Druckseite mit einem Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 und auf der Verbraucherseite mit einer Bremse VL, HL beziehungsweise mit einem Anschluss des 4/2-Wegeventils WV verbunden, so dass es die hydraulische Verbindung zwischen dem jeweiligen Hauptbremszylinder HZ1, HZ2 und der Bremse VL, HL beziehungsweise dem 4/2-Wegeventil WV öffnen und sperren kann.
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Jedes Auslassventil AV ist auf der Verbraucherseite des zugeordneten Einlassventils EV mit der jeweiligen Bremsleitung BL1, BL2 verbunden und führt das Bremsmedium in einen Niederdrucksammler NDS1, NDS2 ab, wobei die Auslassventile AV der ersten Bremsleitung BL1 mit einem ersten Niederdrucksammler NDS1 verbunden sind und die Auslassventile AV der zweiten Bremsleitung BL2 mit einem zweiten Niederdrucksammler NDS2 verbunden sind, der vom ersten Niederdrucksammler NDS1 hydraulisch getrennt ist.
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Bei einer ABS/ESP Regelung kann durch Auswertung von radbezogenen Drehgeschwindigkeitssensoren und entsprechende Ansteuerung der radbezogenen Einlass- und Auslassventile EV, AV der hydraulische Bremsdruck in den Radbremszylindern derart gesteuert werden, dass eine gewünschte, beispielsweise möglichst gleichmäßig auf alle Räder wirkende Bremskraftverteilung oder beispielsweise eine zeitlich intermittierende Bremskraft erzielt wird. Verfahren und Vorrichtungen zur Umsetzung von ABS/ESP Regelungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und können ohne funktionale Einschränkungen mit der erfindungsgemäßen Anordnung des 4/2-Wegeventils WV im Bremskreis eingesetzt werden.
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In einer anderen Ausführungsform können Eintritts- und Austrittsventile EV, AV jeweils an einem Ventilanschluss auf der Verbraucherseite des 4/2-Wegeventils WV angeordnet und somit fest der Bremse für das rechte Vorderrad VR beziehungsweise der Bremse für das rechte Hinterrad HR zugeordnet werden. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die ABS/ESP Regelung unabhängig von einer Auswertung der Ventilstellung VS1, VS2 des 4/2-Wegeventils WV umgesetzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010029851 A1 [0006]
- DE 102008008556 A1 [0007]
