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Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Bremsanlage.
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Aus der
DE 10 2013 217 954 A1 ist eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug bekannt mit vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen, einem elektrisch betätigbaren Einlass- und Auslassventil je Radbremse, wobei die Radbremsen jeweils über das zugeordnete Auslassventil mit einem Druckmittelvorratsbehälter verbunden sind, einer ersten und einer zweiten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung, einer Bremsversorgungsleitung mit einem elektrisch betätigbaren Kreistrennventil, wobei bei geschlossenem Kreistrennventil die Bremsversorgungsleitung in einen ersten und einen zweiten Leitungsabschnitt hydraulisch getrennt ist, wobei der erste Leitungsabschnitt mit den Radbremsen der einen Fahrzeugachse und der einen Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch verbunden ist und der zweite Leitungsabschnitt mit den Radbremsen der anderen Fahrzeugachse und der anderen Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch verbunden ist. Die beiden Druckbereitstellungseinrichtung sind dabei als Linearaktuatoren ausgeführt und jeder Druckbereitstellungseinrichtung ist eine eigene Steuer- und Regeleinheit zugeordnet, weiterhin ist eine zentrale Steuer- und Regeleinheit vorgesehen, welche das Kreistrennventil ansteuert.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative Bremsanlage sowie Verfahren zu deren Betreiben bereitzustellen, welche für das hochautomatisierte Fahren geeignet ist. Insbesondere soll eine Bremsanlage bereitgestellt werden, welche aufgrund ihrer Fähigkeit und hohen Verfügbarkeit zur achsindividuellen Druckstellung für das hochautomatisierte Fahren besonders geeignet ist. Weiterhin soll die Bremsanlage auch für Kraftfahrzeuge mit regenerativer Bremsfunktion besonders geeignet sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bremsanlage gemäß Anspruch 1 und Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Bremsanlage bereitzustellen mit einer ersten und einer zweiten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung und einem Achstrennventil, wobei durch das Achstrennventil eine hydraulische Trennung in einen ersten Leitungsabschnitt, der mit den Radbremsen der einen Fahrzeugachse und der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch verbunden ist, und einen zweiten Leitungsabschnitt, der mit den Radbremsen der anderen Fahrzeugachse und der ersten Druckbereitstellungseinrichtung hydraulisch verbunden ist, hergestellt werden kann, wobei die zweite Druckbereitstellungseinrichtung einen Sauganschluss, welcher mit dem Druckmittelvorratsbehälter hydraulisch verbunden ist, und einen Druckanschluss, welcher mit dem ersten Leitungsabschnitt hydraulisch verbunden ist, umfasst, wobei ein elektrisch betätigbares Überströmventil, über welches der Druckanschluss mit dem Sauganschluss hydraulisch verbunden ist, und ein elektrisch betätigbares Zusatzventil, über welches der Sauganschluss mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden ist, vorgesehen sind. Durch die Verwendung einer ersten Druckbereitstellungseinrichtung einerseits und einer zweiten Druckbereitstellungseinrichtung mit dem Überströmventil und dem Zusatzventil andererseits, wird die Verfügbarkeit der Bremsanlage erhöht. Weiterhin wird durch die Verbindung des Sauganschlusses mit dem Druckmittelvorratsbehälter über das Zuschaltventil die Verfügbarkeit eines achsindividuellen Druckabbaus ermöglicht.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, dass über das Zusatzventil Druckmittel aus den der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung zugeordneten Radbremsen einer der Fahrzeugachsen in den Druckmittelvorratsbehälter abgelassen werden kann.
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Bevorzugt ist die erste Fahrzeugachse die Vorderachse und die zweite Fahrzeugachse die Hinterachse.
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Bevorzugt ist der Sauganschluss der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung zusätzlich über ein in Richtung des Sauganschlusses öffnendes Rückschlagventil mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden. Dies bedeutet, dass Überströmventil und Rückschlagventil parallelgeschaltet sind. Der Sauganschluss der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung ist also über eine Parallelschaltung aus Zusatzventil und Rückschlagventil mit dem Druckmittelvorratsbehälter verbunden. Über das Rückschlagventil kann die zweiten Druckbereitstellungseinrichtung auch bei nicht mehr schaltbarem Zusatzventil Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälters ansaugen.
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Das Achstrennventil ist bevorzugt strom los offen ausgeführt, so dass zur Betätigung aller Radbremsen mittels des Hauptbremszylinders, aber auch der beiden Druckbereitstellungseinrichtung, das Achstrennventil nicht angesteuert werden muss.
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Bevorzugt ist das Zusatzventil stromlos geschlossen ausgeführt. So kann ohne Bestromung des Zusatzventils ein Druckaufbau mittels der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung durchgeführt werden.
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Bevorzugt ist das Überströmventil stromlos offen and analog regelbar ausgeführt. Das Überströmventil ist der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung parallelgeschaltet und ermöglicht eine Einstellung oder Regelung des von der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung bereitgestellten Druckes.
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Bevorzugt ist die erste Druckbereitstellungseinrichtung über ein erstes, elektrisch betätigbares Trennventil mit dem zweiten Leitungsabschnitt trennbar hydraulisch verbunden. Dies ermöglicht ein hydraulisches Abtrennen der ersten Druckbereitstellungseinrichtung z.B. bei einer Leckage in der Druckbereitstellungseinrichtung.
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Der Druckanschluss der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung ist bevorzugt ohne Zwischenschaltung eines betätigbaren Schaltventils mit dem ersten Leitungsabschnitt hydraulisch verbunden.
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Bevorzugt ist ein bremspedalbetätigbarer Hauptbremszylinder vorgesehen, welcher über ein zweites elektrisch betätigbares Trennventil mit dem ersten Leitungsabschnitt oder mit dem Sauganschluss der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung trennbar hydraulisch verbunden ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremsanlage ist ein mittels eines Bremspedals betätigbarer Hauptbremszylinder vorgesehen, welcher über ein zweites elektrisch betätigbares Trennventil mit dem ersten Leitungsabschnitt trennbar hydraulisch verbunden ist. Dabei ist der Sauganschluss der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung über das zweite Trennventil mit dem Hauptbremszylinder verbunden. Der Hauptbremszylinder ermöglicht eine fahrerbetätigte hydraulische Rückfallebene, z.B. für den Fall, dass beide Druckbereitstellungseinrichtungen ausfallen. Die zweite Druckbereitstellungseinrichtung kann ebenfalls aus dem Hauptbremszylinder Druckmittel ansaugen, zumindest bei unbetätigtem Hauptbremszylinder.
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Bevorzugt umfasst die Bremsanlage eine erste elektrische Einrichtung mit elektrischen und/oder elektronischen Elementen, welche die erste Druckbereitstellungseinrichtung ansteuert, und eine zweite elektrische Einrichtung mit elektrischen und/oder elektronischen Elementen, welche die zweite Druckbereitstellungseinrichtung ansteuert, wobei die erste und die zweite elektrische Einrichtung elektrisch unabhängig voneinander sind. So ist die für das hochautomatisierte oder autonome Fahren nötige Redundanz der elektrisch gesteuerten Druckbereitstellung gegeben. Die zwei elektrischen Einrichtungen sind voneinander elektrisch unabhängig in dem Sinne, dass ein Ausfall der ersten elektrischen Einrichtung keinen Ausfall der zweiten elektrischen Einrichtung bewirkt und umgekehrt, d.h. die beiden elektrischen Einrichtungen sind galvanisch getrennt.
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Bevorzugt werden die Einlass- und Auslassventile von der zweiten elektrischen Einrichtung angesteuert, welche auch die zweite Druckbereitstellungseinrichtung ansteuert. Besonders bevorzugt sind die Einlass- und Auslassventile ausschließlich von der zweiten elektrischen Einrichtung ansteuerbar. Dies bietet den Vorteil, dass die Bremsanlage eine hohe Verfügbarkeit bzgl. der Bereitstellung von Bremsfunktionen besitzt, in denen alle Radbremsen, ggf. mit unterschiedlichen Radbremsdrücken, betätigt werden, um z.B. einen kurzen Bremsweg zu gewährleisten und die Lenkbarkeit des Kraftfahrzeugs aufrecht zu erhalten. So können in einem fehlerfreien Zustand der Bremsanlage radindividuelle Radbremsdrücke eingestellt werden, indem die erste elektrische Einrichtung mittels der ersten Druckbereitstellungseinrichtung einen (zentralen) Bremsdruck bereitstellt und die zweite elektrische Einrichtung mittels der Einlass- und Auslassventile die radindividuellen Radbremsdrücke moduliert. Aber auch bei einem Ausfall der ersten Druckbereitstellungseinrichtung oder der ersten elektrischen Einrichtung können radindividuelle Radbremsdrücke eingestellt werden, indem die zweite elektrische Einrichtung mittels der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung und der Einlass- und Auslassventile eine Bremsung mit radindividuellen Radbremsdrücken durchführt.
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Bevorzugt wird die erste Druckbereitstellungseinrichtung ausschließlich von der ersten elektrischen Einrichtung angesteuert und die zweite Druckbereitstellungseinrichtung sowie die Einlass- und Auslassventile werden bevorzugt ausschließlich von der zweiten elektrischen Einrichtung angesteuert. So kann auf weitere Redundanz in den Komponenten, z.B. auf doppelt ansteuerbare Ventile mit zwei unabhängigen Ventilspulen oder auf eine Druckbereitstellungseinrichtung mit zwei elektrisch unabhängigen Elektromotoren verzichtet werden.
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Bevorzugt wird das Überströmventil von der zweiten elektrischen Einrichtung angesteuert. Besonders bevorzugt ist das Überströmventil ausschließlich von der zweiten elektrischen Einrichtung ansteuerbar. So kann bei einem Ausfall der ersten elektrischen Einrichtung die zweite elektrische Einrichtung mittels der zweiten Druckbereitstellungeinrichtung und des Überströmventils präzise Druckverläufe an den Radbremsen einstellen.
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Bevorzugt werden das Zusatzventil und das Achstrennventil von der ersten elektrischen Einrichtung angesteuert. Besonders bevorzugt sind das Zusatzventil und das Achstrennventil ausschließlich von der ersten elektrischen Einrichtung ansteuerbar. So kann bei Ausfall der zweiten elektrischen Einrichtung mittels des Achstrennventils eine hydraulische Trennung der Radbremsen der beiden Fahrzeugachsen sowie mittels des Zusatzventils ein Druckabbau an den Radbremsen nur einer der Achsen durchgeführt werden. So wird eine unabhängige Druckmodulation an den Radbremsen der beiden Fahrzeugachsen möglich. Bei Ausfall der zweiten elektrischen Einrichtung oder deren elektrischen Energieversorgung kann das Zusatzventil somit als Auslassventil für zwei der Radbremsen, vorteilhafterweise der Radbremsen der Hinterachse, dienen.
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Das mittels der ersten elektrischen Einrichtung angesteuert und/oder mit elektrischer Energie versorgte Achstrennventil bietet weiter den Vorteil, dass bei einem Ausfall der zweiten Druckbereitstellungeinrichtung oder der zweiten elektrischen Einrichtung (oder der zweiten elektrischen Energiequelle) die erste elektrische Einrichtung mittels der ersten Druckbereitstellungeinrichtung und des Achstrennventils die Radbremsen mit achsindividuellen Bremsdrücken beaufschlagen kann.
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Bevorzugt wird das erste Trennventil von der ersten elektrischen Einrichtung angesteuert. Besonders bevorzugt sind das erste Trennventil ausschließlich von der ersten elektrischen Einrichtung ansteuerbar.
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Bevorzugt wird das zweite Trennventil von der ersten elektrischen Einrichtung angesteuert. Besonders bevorzugt sind das zweite Trennventil ausschließlich von der ersten elektrischen Einrichtung ansteuerbar.
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Die erste Druckbereitstellungseinrichtung wird bevorzugt ausschließlich von der ersten elektrischen Einrichtung angesteuert und die zweite Druckbereitstellungseinrichtung sowie die Einlass- und Auslassventile werden bevorzugt ausschließlich von der zweiten elektrischen Einrichtung angesteuert.
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Bevorzugt umfasst die Bremsanlage eine Simulationseinrichtung, welche wirkungsmäßig mit dem Hauptbremszylinder verbunden ist.
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Die Simulationseinrichtung ist bevorzugt hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder verbunden, wobei in dieser Verbindung ein, insbesondere stromlos geschlossenes, Simulatorfreigabeventil angeordnet ist.
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Das Simulatorfreigabeventil wird bevorzugt von der ersten elektrischen Einrichtung angesteuert. Besonders bevorzugt ist das Simulatorfreigabeventil ausschließlich von der ersten elektrischen Einrichtung ansteuerbar.
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Bevorzugt sind dem Hauptbremszylinder oder der Simulationseinrichtung zumindest zwei Sensoren zur Erfassung jeweils einer Fahrerbremswunschgröße zugeordnet, wobei der eine der Sensoren mit der zweiten elektrischen Einrichtung verbunden ist und von dieser ausgewertet wird, und der andere der Sensoren mit der ersten elektrischen Einrichtung verbunden ist und von dieser ausgewertet wird. Besonders bevorzugt ist der eine der Sensoren ausschließlich mit der zweiten elektrischen Einrichtung verbunden und wird von dieser ausgewertet, während der andere der Sensoren ausschließlich mit der ersten elektrischen Einrichtung verbunden ist und von dieser ausgewertet wird.
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Um die Verfügbarkeit der Bremsanlage gegenüber einem Einzelfehler weiter zu erhöhen, wird bevorzugt die erste elektrische Einrichtung von einer ersten elektrischen Energiequelle versorgt und die zweite elektrische Einrichtung von einer zweiten elektrischen Energiequelle versorgt, welche von der ersten elektrischen Energiequelle unabhängig ist. Vorteilhafterweise versorgt die erste elektrische Energiequelle all diejenigen elektrischen Komponenten, welche von der ersten elektrische Einrichtung angesteuert werden, während die zweite elektrische Energiequelle all diejenigen elektrischen Komponenten versorgt, die von der zweiten elektrischen Einrichtung angesteuert werden.
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Bevorzugt umfasst die Bremsanlage einen ersten Drucksensor, welcher dem zweiten Leitungsabschnitt zugeordnet ist, und ein zweiter Drucksensor, welcher dem Hauptbremszylinder zugeordnet ist. Dabei ist bevorzugt der erste Drucksensor, insbesondere ausschließlich, mit der ersten elektrischen Einrichtung verbunden und wird von dieser ausgewertet, und der zweite Drucksensor ist, insbesondere ausschließlich, mit der zweiten elektrischen Einrichtung verbunden und wird von dieser ausgewertet.
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Bevorzugt ist ein dritter Drucksensor vorgesehen, welcher dem ersten Leitungsabschnitt, und damit dem Druckausgang der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung, zugeordnet ist. So kann der Druck an den Radbremsen, welche an den ersten Leitungsabschnitt angeschlossen sind, genauer geregelt werden.
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Bevorzugt wird die zweite Druckbereitstellungseinrichtung durch eine 2-Kolbenpumpe gebildet. Diese langjährig in Kraftfahrzeugbremsanlagen erprobte und optimierte Pumpenart kann in der Bremsanlage eingesetzt werden, da mittels des Überströmventils eine Druckbegrenzung oder ein Druckabbau mit ausreichender Schnelligkeit und Präzision durchgeführt werden kann, um die genannten wichtigsten Bremsfunktionen bei einem Ausfall der ersten Druckbereitstellungseinrichtung bereitstellen zu können. Kolbenpumpen sind kostengünstig herstellbar und basieren auf bekannten Technologien, so dass ihr Einsatz auch ein sehr geringes Entwicklungsrisiko für die Bremsanlage darstellt.
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Bevorzugt wird die erste Druckbereitstellungseinrichtung durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator für einen Bremsdruckaufbau vor- und für einen Bremsdruckabbau zurückgefahren wird.
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Der Erfindung liegt bezüglich des Verfahrens zum Betreiben einer Bremsanlage der Gedanke zugrunde, dass in einem vorgegebenen Zustand der Bremsanlage ein Druckabbau an den zweiten Radbremsen durch Öffnen des Zusatzventils durchgeführt wird. Der vorgegebene Zustand ist besonders bevorzugt ein Ausfall der zweiten elektrischen Einrichtung oder deren elektrischen Energieversorgung.
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Bevorzugt ist das Überströmventil analog regelbar ausgeführt und mittels des Überströmventils wird in oder während einem anderen vorgegebenen Zustand der Bremsanlage bei geöffnetem Zusatzventil ein geregelter Druckabbau an den zweiten Radbremsen durchgeführt. Der andere vorgegebene Zustand ist besonders bevorzugt während einer rekuperativen Bremsung.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Bremsanlage einfach und kompakt aufgebaut ist, für das hochautomatisierte Fahren geeignet ist und auch bei Ausfall einer der elektrischen Einrichtungen oder elektrischen Energieversorgungen die Fähigkeit zur achsindividuellen Druckstellung besitzt.
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Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Bremsanlage, auch bei betätigtem Bremspedal, einen komfortablen (analog gesteuerten) Druckabbau mittels des Überströmventils bei geöffnetem Zusatzventil, wie er im Zusammenhang mit regenerativem Bremsen gewünscht wird bzw. erforderlich ist.
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Weiterhin bietet die Erfindung den Vorteil, dass in einer Notfall-Betriebsart, bei welcher die zweite elektrische Einrichtung oder deren elektrische Energieversorgungen ausgefallen ist, ein Druckabbau an den Hinterachs-Radbremsen möglich ist, auch wenn das Bremspedal betätigt wurde.
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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
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
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1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8a, 8b, 8c, 8d. Beispielsgemäß ist die Radbremse 8a dem linken Hinterrad (RL), die Radbremse 8b dem rechten Hinterrad (RR), die Radbremse 8c dem linken Vorderrad (FL) und die Radbremse 8d dem rechten Vorderrad (FR) zugeordnet. Die Radbremsen 8a, 8b sind der Hinterachse HA und die Radbremsen 8c, 8d der Vorderachse VA zugeordnet.
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Die Bremsanlage umfasst eine erste elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, eine zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 2, einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4 und radindividuelle Bremsdruckmodulationsventile, welche als ein Einlassventil 6a-6d und ein Auslassventil 7a-7d je Radbremse ausgeführt sind. Weiterhin umfasst die Bremsanlage beispielsgemäß einen mittels eines Bremspedals 1 betätigbaren, einkreisigen Hautbremszylinder 80 und eine mit dem Hauptbremszylinder 80 verbundene, hydraulische Simulationseinrichtung 3.
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Die erste elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung (bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator (Linearaktuator)) ausgebildet, deren Kolben 36 von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translationsgetriebes 39 betätigbar ist, insbesondere vor- und zurückgefahren werden kann, um einen Druck in einem Druckraum 37 auf- und abzubauen. Der Kolben 36 begrenzt den Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5. Zur Ansteuerung des Elektromotors ist ein die Rotorlage des Elektromotors 35 erfassender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor 44 vorgesehen.
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An den Druckraum 37 der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist ein Leitungsabschnitt 38 angeschlossen. Der Leitungsabschnitt 38 ist mit einer Bremsversorgungsleitung 13 verbunden, über welche alle Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d mit dem Druckraum 37 der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden sind. Beispielsgemäß ist der Leitungsabschnitt 38 über ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos geschlossenes, erstes Trennventil 26 mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Durch das erste Trennventil 26 kann die hydraulische Verbindung zwischen dem Druckraum 37 der ersten elektrisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung 5 und der Bremsversorgungsleitung 13 (und damit den Eingangsanschlüssen der Einlassventile 6a-6d) geöffnet und abgesperrt werden.
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Druckraum 37 ist, unabhängig vom Betätigungszustand des Kolbens 36, über eine (Nachsaug)Leitung 42 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. In der Leitung 42 ist ein in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 4 schließendes Rückschlagventil 53 angeordnet. Ein Nachsaugen von Druckmittel in den Druckraum 37 ist so durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenem Trennventil 26 möglich. Die Zylinder-Kolben-Anordnung 5 weist keine Schnüffellöcher auf.
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Die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist vorteilhafterweise ein high-Performance Drucksteller, der in der fehlerfreien Bremsanlage die Normalbremsfunktion mit höchstem Komfort und höchster Dynamik realisiert.
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Die zweite elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 2 ist beispielsgemäß als eine zweikreisige Radialkolbenpumpe ausgeführt, deren zwei Druckseiten zusammengeschaltet sind. Eine einkreisige Pumpe ist ebenfalls denkbar. Druckbereitstellungseinrichtung 2 besitzt einen Sauganschluss 28, welcher über eine hydraulische Verbindung 41 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung steht, und einen Druckanschluss 27. In der hydraulischen Verbindung 41 ist ein in Richtung des Sauganschlusses 28 öffnendes Rückschlagventil 99 angeordnet. Der Druckanschluss 27 der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2 ist mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden, so dass die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d mit dem Druckanschluss 27 der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2 verbunden sind.
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Sauganschluss 28 ist weiterhin über das zweite Trennventil 81 mit dem Hauptbremszylinder 80 verbunden.
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Der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2 ist ein Überströmventil 32 zugeordnet, dessen Ansteuerung eine Druckregelung, insbesondere eine Druckbegrenzung oder einen Druckabbau, realisieren kann. Hierzu ist der Druckanschluss 27 der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2 über das Überströmventil 32 mit dem Sauganschluss 28 (und damit dem Druckmittelvorratsbehälter 4) verbunden, d.h. das Überströmventil 32 ist der Druckbereitstellungseinrichtung 2 parallelgeschaltet. Das Überströmventil 32 ist stromlos offen ausgeführt, und vorteilhafterweise analog regelbar ausgeführt. Mittels des Überströmventils 32 kann der von der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2 für die Radbremsen bereitgestellte Druck begrenzt oder abgebaut werden.
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Beispielsgemäß ist der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2 eine Parallelschaltung aus dem stromlos offenen, analog regelbaren Überströmventil 32 und einem zum Sauganschluss 28 hin schließenden Rückschlagventil 63 parallelgeschaltet.
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Weiterhin ist ein elektrisch betätigbares Zusatzventil 90, ein sogenanntes Pumpeneinspeisventil 90, zur Verbindung des Sauganschlusses 28 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 vorgesehen. Zwischen Druckmittelvorratsbehälter 4 und der Saugseite der zweiten Druckbereitstellungeinrichtung 2 ist also ein zusätzliches, stromlos geschlossenes Ventil 90 angeordnet.
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Rückschlagventil 99 ist beispielsgemäß dem Zusatzventil 90 parallelgeschaltet.
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Der bremspedalbetätigbare Hauptbremszylinder 80 ist einkreisig ausgeführt und umfasst somit einen einzigen hydraulischen Druckraum 88, welcher durch einen Hauptbremszylinderkolben 89 begrenzt wird, der mechanisch mit dem Bremspedal 1 verbunden ist. Der Hauptbremszylinder 80 bzw. sein Druckraum 88 ist über eine hydraulische Verbindungsleitung 85 mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Beispielsgemäß ist die hydraulische Verbindungsleitung 85 ist über ein zweites Trennventil 81 mit der Bremsversorgungsleitung 13 verbunden. Das zweite Trennventil 81 ist stromlos offen ausgeführt.
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Der Druckraum 88 des Hauptbremszylinders 80 ist bei unbetätigtem Hauptbremszylinder über Schnüffellöcher mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 hydraulisch verbunden. In dieser hydraulischen Verbindung ist eine Parallelschaltung aus einer Blende mit einem in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 4 schließenden Rückschlagventil angeordnet. Beispielsgemäß ist Hauptbremszylinders 80 über einen Leitungsabschnitt 45, welcher in dem Leitungsabschnitt 41 mündet, mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 hydraulisch verbunden. Blende mit Rückschlagventil ist in Leitungsabschnitt 45 angeordnet.
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Bei betätigtem Hauptbremszylinder 80 werden die Schnüffellöcher überfahren und die hydraulische Verbindung zum Druckmittelvorratsbehälter 4 ist gesperrt, so dass keine Druckmittel aus den Radbremsen 8a, 8b über das Überströmventil 32, das Trennventil 81 und den Hauptbremszylinder 80 in den Druckmittelvorratsbehälter 4 abgelassen werden kann. Druckmittel aus den Radbremsen 8a, 8b kann dann jedoch über das Überströmventil 32 und das Zusatzventil 90 in den Druckmittelvorratsbehälter 4 abgelassen werden.
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Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals 1 infolge einer Pedalbetätigung mit einer Translationsbewegung des Hauptbremszylinderkolbens 89, 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 Fahrers. Zur Fahrerbremswunscherfassung ist außerdem ein Drucksensor 20 vorgesehen.
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Simulationseinrichtung 3 weist in einem Gehäuse einen Simulatorkolben 31 auf, welcher eine hydraulische Kammer 34 von einer Simulatorrückkammer 30 trennt. Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in der Simulatorrückkammer 30 angeordnetes elastisches Element 33 (z.B. Simulatorfeder) am Gehäuse ab. Simulationseinrichtung 3 bzw. deren hydraulische Kammer 34 ist mit dem Druckraum 88 des Hautbremszylinders 80 hydraulisch verbunden. In der hydraulischen Verbindung zwischen Hauptbremszylinder 80 und Simulationseinrichtung 3 ist ein Simulatorfreigabeventil 83 angeordnet. Das Simulatorfreigabeventil 83 ist stromlos geschlossen ausgeführt. Die Simulationseinrichtung 3 kann mittels des Simulatorfreigabeventils 83 zu- und abgeschaltet werden.
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Die Simulationseinrichtung 3 vermittelt dem Fahrzeugführer ein angenehmes Bremspedalgefühl, wenn das Trennventil 81 geschlossen ist und das Simulatorfreigabeventil 83 geöffnet ist.
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Die Bremsanlage umfasst einen zusätzlichen hydraulischen Durchgriff (durch den Fahrer) als zweite Rückfallebene für den Fall eines doppelten Fehlers, z.B. eines Ausfalls von erster und zweiter Druckbereitstellungseinrichtung 2, 5.
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In der Bremsversorgungsleitung 13 ist ein elektrisch betätigbares, vorteilhafterweise stromlos offenes Achstrennventil 40 angeordnet, durch welches die Bremsversorgungsleitung 13 in einen ersten Leitungsabschnitt 13a, welcher mit der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2 (deren Druckanschluss 27) verbunden ist, und einen zweiten Leitungsabschnitt 13b, welcher (beispielsgemäß über das erste Trennventil 26) mit der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 verbunden ist, getrennt werden kann. Dabei ist der erste Leitungsabschnitt 13a mit zwei der Einlassventile, nämlich den Einlassventilen 6a und 6b, hydraulisch verbunden und der zweite Leitungsabschnitt 13b ist mit den übrigen Einlassventilen, nämlich den Einlassventilen 6c und 6d, hydraulisch verbunden. Durch Schließen des Achstrennventils 40 wird die Bremsanlage somit hydraulisch in zwei (Teil)Bremskreise I und II aufgetrennt oder aufgeteilt. Dabei ist im ersten Bremskreis I die zweite Druckbereitstellungseinrichtung 2 mit nur noch den Radbremsen 8a und 8b der Hinterachse HA verbunden, und im zweiten Bremskreis II die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 mit nur noch mit den Radbremsen 8c und 8d der Vorderachse VA verbunden.
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Hauptbremszylinder 80 ist mit dem ersten Leitungsabschnitt 13a verbunden. Beispielsgemäß ist Hauptbremszylinder 80 über das zweite Trennventil 81 mit dem ersten Leitungsabschnitt 13a verbunden. Im ersten Leitungsabschnitt 13a ist in gewisser Weise eine Parallelschaltung von Rückschlagventil 63, Überströmventil 13 und Druckbereitstellungseinrichtung 2 angeordnet.
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Die Bremsanlage umfasst, wie bereits erwähnt, je hydraulisch betätigbarer Radbremse 8a-8d ein Einlassventil 6a-6d und ein Auslassventil 7a-7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremse 8a-8d angeschlossen sind. Den Einlassventilen 6a-6d ist jeweils ein zu der Bremsversorgungsleitung 13 hin öffnendes, nicht näher bezeichnetes Rückschlagventil parallelgeschaltet. Vorteilhafterweise sind die Einlassventile 6a-6d analog regelbar ausgeführt.
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Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a, 7b des (Teil)Bremskreises I (bzw. der Hinterachsbremsen 8a, 8b) sind über eine erste (gemeinsame) Rücklaufleitung 14a mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7c, 7d des (Teil)Bremskreises II (bzw. der Vorderachsbremsen 8c, 8d) sind über eine zweite (gemeinsame) Rücklaufleitung 14b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Rücklaufleitung 14b mündet beispielsgemäß in (Nachsaug)Leitung 42. Rücklaufleitung 14a mündet beispielsgemäß in die hydraulische Verbindung 41.
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Die Eingangsanschlüsse aller Einlassventile 6a-6d können mittels der Bremsversorgungsleitung 13 mit einem Druck versorgt werden, der von der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 oder, z.B. bei Ausfall der ersten Druckbereitstellungseinrichtung, von der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2, oder, z.B. bei Ausfall beider Druckbereitstellungseinrichtung 2, 5, von dem Hauptbremszylinder 80 bereitgestellt wird.
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Die Bremsanlage umfasst einen ersten Drucksensor 19, welcher beispielsgemäß dem zweiten Leitungsabschnitt 13b zugeordnet ist (und bei offenem Trennventil 26 den Druck der ersten Druckbereitstellungseinrichtung 5 misst), und einen zweiten Drucksensor 20, welcher dem Hauptbremszylinder 80 zugeordnet ist. Vorteilhafterweise umfasst die Bremsanlage einen dritten Drucksensor, welcher der zweiten Druckbereitstellungseinrichtung 2 zugeordnet ist. Dieser Sensor erfasst den Druck am Druckausgang 27. Hierdurch kann der Druck in den Hinterachs-Radbremsen 8a, 8b genauer geregelt werden.
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Eine Druckentlastung der Bremsanlage bzw. der Radbremsen in der Lösestellung ist durch das/die Schnüffelloch im Hauptbremszylinder 80 gewährleistet.
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Beispielsgemäß umfasst die Bremsanlage zur Leckageüberwachung eine Pegelmesseinrichtung 50 zur Bestimmung eines Druckmittel-Pegels in dem Druckmittelvorratsbehälter 4.
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Vorteilhafterweise sind die Komponenten 2, 5, 6a-6d, 7a-7d, 32, 81, 40 und 26 (und die Sensoren 19, 20) in einem ersten Modul oder Baueinheit/Baugruppe 200, insbesondere in einer ersten hydraulischen Steuer- und Regeleinheit, angeordnet, während der Hauptbremszylinder 80 mit der Simulationseinrichtung 3 und dem Ventil 83 (und dem Sensor 25) in einem getrennten, zweiten Modul oder Baueinheit/Baugruppe 300, insbesondere in einer zweiten hydraulischen Steuer- und Regeleinheit, angeordnet ist.
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Die gestrichelte Linie 55 markiert die vorteilhafte Aufteilung der Bremsanlage in die zwei Baugruppen oder Baueinheiten 200, 300 mit der Eigenschaft, dass möglichst wenige Bauteile der zweiten Baueinheit 300 (d.h. der Hauptbremszylinder-Baugruppe) zugeordnet sind. Das ist vorteilhaft, weil diese Baueinheit an der Spritzwand angeordnet werden muss, während die andere (größere) Baueinheit 200 mit geringen Einschränkungen im Fahrzeug platziert werden kann.
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Varianten dieser Aufteilung können sinnvoll sein. Zum Beispiel kann die erwähnte Blende mit ihrem parallelen Rückschlagventil in der zweiten Baugruppe 300 angeordnet sein. Dadurch muss die erste Baugruppe 200 weniger verändert werden, falls im Zuge einer Weiterentwicklung der Bremsanlage der hydraulische Durchgriff entfällt und die Hauptbremszylinder-Baugruppe 300 durch eine reine Simulator-Sensor-Baugruppe ersetzt wird.
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Zur Versorgung der Bremsanlage mit elektrischer Energie sind eine erste elektrische Energiequelle 57, z.B. ein erstes Bordnetz, und eine von der ersten Energiequelle unabhängige, zweite elektrische Energiequelle 67, z.B. ein zweites Bordnetz, vorgesehen.
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Zur Ansteuerung der Bremsanlage sind eine erste elektrische Einrichtung 100 mit elektrischen und/oder elektronischen Elementen (z.B. Mikrocontrollern, Leistungsteilen, Ventiltreibern, sonstigen elektronischen Bauteilen, etc.) und eine zweite elektrische Einrichtung 110 mit elektrischen und/oder elektronischen Elementen (z.B. Mikrocontrollern, Leistungsteilen, Ventiltreibern, sonstigen elektronischen Bauteilen, etc.) vorgesehen. Die erste elektrische Einrichtung 100 und die zweite elektrische Einrichtung 110 sind elektrisch unabhängig. Die erste elektrische Einrichtung 100 steuert die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5 an (jeweils durch einen Pfeil mit A gekennzeichnet), die zweite elektrische Einrichtung 110 steuert die zweite Druckbereitstellungseinrichtung 2 an (jeweils durch einen Pfeil mit B gekennzeichnet).
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Die Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d werden, insbesondere ausschließlich, von der zweiten elektrischen Einrichtung 110 angesteuert (jeweils durch einen Pfeil mit B gekennzeichnet).
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In 1 sind diejenigen elektrischen oder elektronischen oder sensorischen Komponenten, welche der ersten elektrischen Einrichtung 100 zugeordnet sind, durch einen Pfeil mit A gekennzeichnet, während diejenigen elektrischen oder elektronischen oder sensorischen Komponenten, welche der zweiten elektrischen Einrichtung 110 zugeordnet sind, durch einen Pfeil mit B gekennzeichnet sind.
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Die erste Druckbereitstellungseinrichtung 5, das Achstrennventil 40 sowie das Zusatzventil 90 werden, vorteilhafterweise ausschließlich, von der ersten elektrischen Einrichtung 100 angesteuert bzw. sind dieser zugeordnet (Pfeile mit A). Ebenso werden die Trennventile 26, 81 und das Simulatorfreigabeventil 83 vorteilhafterweise ausschließlich, von der ersten elektrischen Einrichtung 100 angesteuert bzw. sind dieser zugeordnet (Pfeile mit A).
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Die zweite Druckbereitstellungseinrichtung 2, deren Überströmventil 32 und die Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d werden, vorteilhafterweise ausschließlich, von der zweiten elektrischen Einrichtung 110 angesteuert bzw. sind dieser zugeordnet (Pfeile mit B).
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Beispielsgemäß versorgt die erste elektrische Energiequelle 57 die elektrische Partition A mit Energie und die zweite elektrische Energiequelle 67 die elektrische Partition B.
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Der ersten elektrischen Einrichtung 100 ist außerdem vorteilhafterweise der Sensor 25 zur Bremswunscherfassung zugeordnet. Der andere Sensor zur Bremswunscherfassung, beispielsgemäß der Sensor 20, ist der anderen, also der zweiten elektrischen Einrichtung 110 zugeordnet.
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Bei der beispielsgemäßen Bremsanlage handelt es sich um ein HAF-fähiges Bremssystem mit hydraulischer Rückfallebene (HAF: Hochautomatisiertes Fahren).
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Vorteilhafterweise umfasst die Bremsanlage, insbesondere nur, zwei Drucksensoren 19 und 20, welche wie in 1 gezeigt angeordnet sind. Ein dritter Drucksensor, wie oben beschrieben angeordnet, ist vorteilhaft.
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Durch die beiden unterschiedlichen Druckbereitstellungseinrichtung, Druckbereitstellungseinrichtung 5 als Linearaktuator und Druckbereitstellungseinrichtung 2 als Kolbenpumpe mit parallelgeschaltetem Überströmventil 32, wird die Verfügbarkeit der Bremsanlage erhöht, da ein systematischer Fehler bei einer der Druckbereitstellungseinrichtung nicht auch bei der anderen Druckbereitstellungseinrichtung auftritt.
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Für eine Bremsanlage wie in 1 dargestellt, welche jedoch kein Zusatzventil 90 umfasst, ist eine Betriebsart möglich, in welcher bei Ausfall der mit dem Pfeil B markierten Komponenten (z.B. bei Ausfall der zweiten Energieversorgung 67 oder der zweiten elektrischen Einrichtung 110) außerhalb einer Fahrerbetätigung (d.h. bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 80) der Druck an den Radbremsen 8a, 8b der Hinterachse HA noch unterhalb des Vorderachsdrucks frei moduliert werden kann, indem das Kreistrennventil 40 als Achs-Einlassventil und das Fahrertrennventil 81 als Achs-Auslassventil verwendet wird. Eine derartige Bremsanlage hat jedoch die folgenden Nachteile: Erstens ist in der gerade beschriebenen Betriebsart (Notfall-ABS, Ausfall der mit dem Pfeil B markierten Komponenten) kein Druckabbau an der Hinterachse HA mehr möglich, sobald das Bremspedal 1 betätigt wurde. Zweitens hat diese Bremsanlage nur eine eingeschränkte Fähigkeit zur achsindividuellen komfortablen Druckstellung, wie sie im Zusammenhang mit regenerativen Bremsungen gefordert wird. Zwar ist über die analog regelbaren Einlassventile 6a-6d ein achsindividueller (sogar radindividueller) Druckaufbau möglich, ein komfortabler und leiser Druckabbau kann aber nur über die Druckbereitstellungeinrichtung 5 und deshalb nur an der druckhöheren Achse erfolgen.
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Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden diese beiden Nachteile dadurch behoben, dass zwischen Druckmittelvorratsbehälter 4 und dem Sauganschluss 28 der Druckbereitstellungeinrichtung 2 das zusätzliche, vorteilhafterweise stromlos geschlossene, Ventil 90 („Pumpeneinspeisventil“) angeordnet ist.
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Bei Ausfall der mit einem Pfeil B markierten Komponenten (z.B. bei Ausfall der zweiten Energieversorgung 67 oder der zweiten elektrischen Einrichtung 110), wenn die Auslassventile 7a, 7b nicht mehr betätigt, d.h. geöffnet, werden können, dient, insbesondere bei betätigtem Bremspedal 1, das Zusatzventil 90 als Auslassventil für die Hinterachs-Bremsen 8a, 8b. Druckmittel kann durch Öffnen des Zusatzventils 90 von den Radbremsen 8a, 8b über die Einlassventile 6a, 6b, das Überströmventil 32 und das geöffnete Zusatzventil 90 in den Druckmittelvorratsbehälter 4 abfließen. Das der ersten Energieversorgung 57 bzw. der ersten elektrischen Einrichtung 100 zugeordnete Kreistrennventil 40 ist hierzu geschlossen.
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Bei voll funktionsfähiger Bremsanlage ist eine unabhängige Druckmodulation an den Radbremsen 8c, 8d und 8a, 8b der beiden Achsen VA und HA möglich, wenn das Kreistrennventil 40 geschlossen ist. An den Vorderachs-Radbremsen 8c, 8d wird dazu die Druckbereitstellungeinrichtung 5 verwendet. An den Hinterachs-Radbremsen 8a, 8b ist ein analoger (komfortabler) Druckabbau bei geöffnetem Zusatzventil 90 über das analog regelbare Überströmventil 32 der Druckbereitstellungeinrichtung 2 möglich. Damit der Ventilantrieb nicht unnötig belastet wird, ist eine Haltestromabsenkung am Zusatzventil 90 zweckmäßig. Eine hydraulische Analogfunktion braucht das Zusatzventil 90 aber nicht. Zum Druckaufbau den Hinterachs-Radbremsen 8a, 8b kann die Druckbereitstellungeinrichtung 2 verwendet werden, es kann aber auch das Kreistrennventil 40 geöffnet und die Hinterachsen-Radbremsen 8a, 8b aus der Druckbereitstellungeinrichtung 5 versorgt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013217954 A1 [0002]
