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Die
Erfindung betrifft eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem
Hauptbremszylinder, in welchem nach Maßgabe einer Betätigung eines Bremspedals
ein Primärkolben
zur Erzeugung eines Bremsdrucks in einem hydraulischen Bremskreis verlagerbar
ist, wobei der Primärkolben
unter der Wirkung eines hydraulischen Servodruckkreises in dem Hauptbremszylinder
verlagerbar ist und wobei der hydraulische Servodruckkreis eine
Druckquelle zur Erzeugung des Servodrucks und einen Druckspeicher
zur Aufrechterhaltung eines minimalen Servodrucks aufweist.
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Derartige
Bremsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise
die
DE 195 42 656
A1 eine Bremsanlage für
ein Kraftfahrzeug, bei welcher sensorisch die Betätigung eines Bremspedals
erfasst wird. Anhand der erfassten Bremspedalbetätigung wird dann über eine
Steuereinheit ein Servodruckkreis angesteuert. In diesem Servodruckkreis
ist eine Druckquelle vorgesehen, die in dem hydraulischen Servodruckkreis
einen Servodruck erzeugt. Mittels eines Mehrwegeventils wird das
unter Druck stehende Hydraulikfluid dem Hauptbremszylinder zugeführt. Genauer
gesagt wird mittels des Servodrucks der innerhalb des Hauptbremszylinders
zur Erzeugung eines Bremsdrucks verschiebbare Primärkolben
zusätzlich
zu der Pedalbetätigungskraft
auch noch mit einer aus dem Servodruck resultierenden Servokraft
beaufschlagt. Dadurch kann der Primärkolben wirksam innerhalb des Hauptbremszylinders
verlagert werden, ohne dass die gesamte zur Erzeugung des Bremsdrucks
erforderliche Kraft über
das Bremspedal aufgebracht werden muss.
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Um
zu jedem Zeitpunkt des Betriebs einen hinreichend hohen Servodruck
bereitstellen zu können,
sieht der Servodruckkreis der
DE 195 42 656 A1 einen der Druckquelle nachgeschalteten
Druckspeicher vor. Dieser Druckspeicher ist unmittelbar mit dem
Servodruckkreis gekoppelt. Wann immer die Druckquelle des Servodruckkreises
aktiv ist, wird Hydraulikfluid von dem Servodruckkreis in den Druckspeicher
gefördert
und in diesem gespeichert. Dies hat allerdings zur Folge, dass in
einem Zustand, in welchem in dem Servodruckkreis ein verhältnismäßig geringer
Hydraulikdruck herrscht und in welchem die volle Leistung der Druckquelle
an sich für
die Erzeugung eines Bremsdrucks innerhalb des Hauptbremszylinders
zur Verlagerung des Primärkolbens benötigt werden
würde,
aufgrund der fluidischen Verbindung von Druckspeicher und Druckquelle
stets auch ein gewisser Anteil an von der Druckquelle gefördertem
Hydraulikfluid in den Druckspeicher gefördert wird. Darunter leidet
der Wirkungsgrad und das Ansprechverhalten der Bremsanlage, insbesondere deshalb,
weil nicht das gesamte für
die Betätigung des
Primärkolbens
erforderliche Hydraulikfluid aus dem Servodruckkreis in den Hauptbremszylinder
gefördert
wird.
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Es
ist demgegenüber
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bremsanlage der eingangs bezeichnete
Art bereitzustellen, bei welcher der Servodruckkreis situationsgerecht
und mit gesteigerter Effektivität
arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem
Hauptbremszylinder gelöst,
in welchem nach Maßgabe
einer Betätigung eines
Bremspedals ein Primärkolben
zur Erzeugung eines Bremsdrucks in einem hydraulischen Bremskreis
verlagerbar ist, wobei der Primärkolben
unter der Wirkung eines hydraulischen Servodruckkreises in dem Hauptbremszylinder
verlagerbar ist und wobei der hydraulische Servodruckkreis eine
Druckquelle zur Erzeugung des Servodrucks und einen Druckspeicher
zur Aufrechterhaltung eines minimalen Servodrucks aufweist. Zur
Lösung
der vorstehend genannten Aufgabe sieht die Erfindung ferner vor,
dass der Druckspeicher des Servodruckkreises in Abhängigkeit
von dem im Servodruckkreis herrschenden Servodruck mit Hydraulikfluid
beschickbar ist.
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Erfindungsgemäß erfolgt
eine Beschickung des Druckspeichers mit in dem Servodruckkreis enthaltenem
bzw. von der Druckquelle gefördertem
Hydraulikfluid lediglich dann, wenn es der gegenwärtige Betrieb
der gesamten Bremsanlage auch zulässt. Eine derartige Beschickung
erfolgt beispielsweise dann, wenn gegenwärtig keine Bremsung durchgeführt wird,
die eine Beaufschlagung des Primärkolbens
innerhalb des Hauptbremszylinders mit aus dem Servodruckkreis zuströmendem Hydraulikfluid erfordert.
In einer derartigen Situation kann die Druckquelle dazu genutzt
werden, den Druckspeicher zu „laden", das heißt in diesem
ein Druckniveau herzustellen, welches dann in einem späteren Betriebszustand
zum Ausgleich von Druckschwankungen genutzt werden kann. Wird allerdings
eine Bremsung durch Betätigung
des Bremspedals initiiert, so wird die Möglichkeit der Beschickung des
Druckspeichers mit von der Druckquelle stammendem Hydraulikfluid
begrenzt oder ganz unterbunden, so dass von der Druckquelle gefördertes
Hydraulikfluid im Wesentlichen vollständig dem Hauptbremszylinder
zugeführt
werden kann. Dadurch kann der Primärkolben innerhalb des Hauptbremszylinders
zur Erzeugung eines Bremsdrucks schnell und wirksam verlagert werden.
Die Erfindung setzt sich somit über
die Nachteile der Bremsanlage gemäß der eingangs diskutierten
DE 195 42 656 A1 hinweg
und ermöglicht eine
situationsgerechte Funktion der verschiedenen Komponenten des Servodruckkreises.
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Um
eine selektive Beschickung des Druckspeichers in Abhängigkeit
von dem gegenwärtigen Betriebszustand
der Bremsanlage und dennoch eine zuverlässige Abgabe von Hydraulikfluid
aus dem Druckspeicher zum Ausgleich von Druckschwankungen zu ermöglichen,
ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Druckspeicher über eine
Beschickungsleitung oder/und eine Abgabeleitung mit dem Servodruckkreis
fluidisch verbunden ist. Durch die Ausbildung der Bremsanlage mit
zwei zumindest abschnittsweise separaten Leitungen zur Beschickung
des Druckspeichers mit Hydraulikfluid und zur Abgabe von Hydraulikfluid
aus dem Druckspeicher ist es möglich,
die situationsabhängige
Ansteuerung des Druckspeichers zuverlässig zu realisieren. Es ist
jedoch auch möglich
nur eine Leitung vorzusehen, die sowohl zur Beschickung des Druckspeichers
mit Hydraulikfluid als auch zur Abgabe von Hydraulikfluid aus dem
Druckspeicher genutzt werden kann.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Beschickungsleitung
eine Fluidzufuhrsteuereinrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Hydraulikfluid
zu dem Druckspeicher in Abhängigkeit
von dem im Servodruckkreis herrschenden Servodruck aufweist. Eine
derartige Fluidzufuhrsteuereinrichtung kann passiv oder aktiv ansteuerbar
ausgebildet sein. So ist es in einer Weiterbildung der Erfindung
möglich,
dass die Fluidzufuhrsteuereinrichtung ein Druckbegrenzungsventil
aufweist. Das Druckbegrenzungsventil kann sich beispielsweise erst
dann öffnen, wenn
ein bestimmter Mindestdruck erreicht oder überschritten wird. Dies bedeutet,
dass die Druckquelle im Servodruckkreis einen hinreichend hohen Hydraulikdruck
eingestellt hat, mittels welchem ein zuverlässiger Betrieb der Bremsanlage,
insbesondere eine zuverlässige
Verlagerung des Primärkolbens innerhalb
des Hauptbremszylinders im Falle einer Bremspedalbetätigung möglich ist.
Ist dieser Zustand erreicht, so öffnet
sich das Druckbegrenzungsventil und der Druckspeicher kann mit dem
von der Druckquelle geförderten
Hydraulikfluid gefüllt,
das heißt „geladen", werden. Dabei stellt
sich ein entsprechendes Druckniveau in dem Druckspeicher ein.
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Eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass die Fluidzufuhrsteuereinrichtung ein Drosselelement
aufweist. Auch die Verwendung eines Drosselelements für die Fluidzufuhrsteuereinrichtung
in der Beschickungsleitung ermöglicht
eine funktionsabhängige
Ansteuerung des Druckspeichers. So lässt das Drosselelement nur
bei hohen Hydraulikdrücken
eine Beschickung des Druckspeichers mit von der Druckquelle gefördertem
Hydraulikfluid zu. Mit anderen Worten bewirkt auch das Drosselelement
als Strömungsteiler
in einem bestimmten Maße,
dass das von der Druckquelle geförderte
Hydraulikfluid mit höherer
Priorität
dem Hauptbremszylinder zugeführt wird
und erst bei Erreichen eines bestimmten Mindestdrucks ein gewisser
Anteil des von der Druckquelle geförderten Hydraulikfluids auch dem
Druckspeicher zugeführt
wird.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Druckbegrenzungsventil
und das Drosselelement in Reihe geschaltet sind. Eine derartige
Kombination von Druckbegrenzungsventil und Drosselventil in der
Beschickungsleitung ermöglicht
es, auch bei Überschreitung
des durch das Druckbegrenzungsventil vorgegebenen Mindestdrucks
zur Öffnung
das Druckbegrenzungsventil und zur Beschickung des Druckspeichers
weiterhin die dem Druckspeicher zugeführte Menge an Hydraulikfluid
und das darin aufgebaute Druckniveau aufgrund der Drosselwirkung
des Drosselelements zu begrenzen.
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Zur Überwachung
des im Servodruckkreis herrschenden Servodrucks kann ein Drucksensor oder
eine Mehrzahl von Drucksensoren an verschiedenen Stellen vorgesehen
sein. In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Erfindung
vor, dass die Fluidzufuhreinrichtung ein aktiv ansteuerbares Mehrwegeventil,
insbesondere ein Zwei-Wege-Magnetventil, aufweist. Das aktiv ansteuerbare Mehrwegeventil
kann dann anhand der von dem Drucksensor erfassten Daten angesteuert
werden. Beispielsweise kann dieses aktiv ansteuerbare Mehrwegeventil
bei Erreichen eines bestimmten Mindestdrucks von seinem geschlossenen
Zustand in seinen geöffneten
Zustand übergeführt werden
und nach Unterschreiten eines bestimmten Mindestdrucks in dem Servodruckkreis
wieder geschlossen werden. Darüber
hinaus ist es möglich,
auch das vorstehend angesprochene Druckbegrenzungsventil oder das vorstehend
angesprochene Drosselelement aktiv ansteuerbar auszubilden. So kann
beispielsweise das Druckbegrenzungsventil auch derart ansteuerbar sein,
dass dessen den Betriebszustand bestimmender- Mindestdruck in Abhängigkeit
von der Betriebssituation der Bremsanlage verändert wird. Bei Verwendung
eines aktiv ansteuerbaren Drosselelements kann dessen Drosselstellung
in Abhängigkeit
des gegenwärtig
in dem Servodruckkreis herrschenden Servodrucks verändert werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abgabeleitung mit
einem Rückschlagventil ausgebildet
ist. Zur Vermeidung von unerwünschten Hydraulikfluidströmungen über die
Abgabeleitung zwischen dem Druckspeicher und der die Druckquelle
mit dem Hauptbremszylinder verbindenden Hydraulikleitung des Servodruckkreises
kann das Rückschlagventil
derart eingesetzt werden, dass es lediglich eine Abgabe von Hydraulikfluid
aus dem Druckspeicher in den Servodruckkreis zulässt. Auch das Rückschlagventil
kann beispielsweise durch eine aktiv ansteuerbare Komponente ersetzt
werden.
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Hinsichtlich
der Ausgestaltung der Druckquelle sieht eine Weiterbildung der Erfindung
vor, dass die Druckquelle eine motorisch angetriebene Pumpe aufweist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Servodruckkreis ein der Druckquelle
nachgeschaltetes Rückschlagventil
aufweist. Das Rückschlagventil
ist dabei derart orientiert, dass es ein Fördern von Hydraulikfluid von
der Druckwelle in den Servodruckkreis, insbesondere in Richtung
des Hauptbremszylinders, zulässt,
hingegen ein Zurückströmen von
Hydraulikfluid zu der Druckquelle verhindert. Dadurch kann gewährleistet
werden, dass der in dem Servodruckkreis aufgebaute Servodruck bei
Leistungsschwankungen der Druckquelle sich nicht in Richtung zu
der Druckquelle hin abbaut. Insbesondere kann mittels des Rückschlagventils
verhindert werden, das der von dem Druckspeicher herrührende auf
den Servodruckkreis ausgeübte
Servodruck sich nicht in Richtung zu der Druckquelle hin entlädt, sondern
in Richtung zum Hauptbremszylinder hin.
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Wie
vorstehend beschrieben, wird der Servodruckkreis dazu verwendet,
den Primärkolben
innerhalb des Hauptbremszylinders zum Zwecke einer Erzeugung eines
Bremsdrucks im Bremskreis zu verschieben. Für den Fall, dass der Servodruckkreis ausfällt, beispielsweise
deshalb, weil die Druckquelle versagt, sollte jedoch gewährleistet
sein, dass der Primärkolben
auch anderweitig verschoben werden kann, beispielsweise durch eine
direkte mechanische Kopplung mit dem Bremspedal. In einem derartigen Fall
sollte vermieden werden, dass die auf dem Primärkolben wirkende Betätigungskraft
zugleich auch noch zu einer Hydraulikfluidumwälzung innerhalb des Servodruckkreises
führt oder
dass die Betätigung
des Primärkolbens
durch die Entstehung eines Überdrucks
oder eines Unterdrucks in dem Servodruckkreis behindert wird. Aus
diesem Grund, sowie zur generellen Abschirmung von Hauptbremszylinder und
Servodruckkreis sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass
der Servodruckkreis ein zwischen dem Hauptbremszylinder und der
Druckquelle sowie dem Druckspeicher zwischengeschaltetes aktiv ansteuerbares
Mehrwegeventil, insbesondere ein Zwei-Wege-Magnetventil, aufweist.
Mittels des aktiv ansteuerbaren Mehrwegeventils kann der Servodruckkreis
von dem Hauptbremszylinder entkoppelt werden und unerwünschte Wechselwirkungen
ausgeschlossen werden. Dieses aktiv ansteuerbare Mehrwegeventil
kann auch generell zur Steuerung des auf den Primärkolben
wirkenden Servodrucks genutzt werden. Es kann darüber hinaus
auch dazu genutzt werden, um den Druckspeicher aktiv zu füllen. So
ist es beispielsweise möglich,
das aktiv ansteuerbare Mehrwegeventil nach Beendigung eines Bremsvorganges
zu schließen
und die Pumpe über einen
vorbestimmten Zeitraum weiter zu betreiben. Dadurch wird in dem
durch das aktiv ansteuerbare Mehrwegeventil abgesperrten pumpennahen
Teil des Servodruckkreises ein Überdruck
erzeugt, der zum Beschicken des Druckspeichers mit Hydraulikfluid genutzt
werden kann. Falls der Servodruck in dem Servodruckkreis bei Beendigung
der Bremsung bereits groß genug
war, um den Druckspeicher zu beschicken, kann die Pumpe auch schon
mit Beendigung der Bremsung abgeschaltet werden und der in dem Servodruckkreises
herrschende Servodruck zur Beschickung des Druckspeichers zunächst genutzt werden,
bevor dieser anderweitig beispielsweise in Richtung zu einem Hydraulikfluidreservoir
hin abgebaut wird.
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Ferner
kann erfindungsgemäß vorgesehen sein,
dass der Servodruckkreis ein zwischen dem Hauptbremszylinder und
dem Hydraulikfluidreservoir zwischengeschaltetes weiteres aktiv
ansteuerbares Mehrwegeventil, insbesondere ein Zwei-Wege-Magnetventil, aufweist.
Dadurch ist es möglich,
den Hauptbremszylinder mit dem Hydraulikfluidreservoir zu verbinden
und somit nach Beendigung eines Bremsvorgangs in dem Servodruckkreis
Servodruck abzubauen. Darüber
hinaus kann ein solches weiteres Mehrwegeventil gewährleisten,
dass sich bei einer Notfall bedingten mechanischen Betätigung des Primärkolbens
kein Überdruck
oder Unterdruck in dem Servodruckkreis aufbaut und die Primärkolbenverlagerung
behindert oder gar blockiert.
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Vorstehend
wurde der Fall diskutiert, dass keine ordnungsgemäße Druckerzeugung
in dem Servodruckkreis mehr stattfindet, beispielsweise aufgrund
eines Ausfalls der Druckquelle. Gleichermaßen ist es möglich, dass
der Servodruckkreis einen zu hohen Servodruck liefert, der gegebenenfalls
zu einer Überreaktion
der Bremsanlage führen
könnte. Um
ein derartiges Szenario zu verhindern, sieht eine Weiterbildung
der Erfindung vor, dass der Servodruckkreis einen der Druckquelle
nachgeschalteten druckabhängig
aktivierbaren Bypasskanal aufweist. In Abhängigkeit von dem herrschenden
Servodruck kann dann der Bypasskanal geöffnet oder geschlossen werden
und somit für
den Fall eines zu hohen Servodrucks Hydraulikfluid aus dem Servodruckkreis abgeführt werden.
Im Normalbetrieb, d. h. dann, wenn der Servodruck innerhalb des
Servodruckkreises unterhalb eines vorbestimmten Maximalwerts liegt,
ist der Bypasskanal gesperrt.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass dem Druckspeicher ein
Drucksensor zur Erfassung des in dem Druckspeicher herrschenden
Hydraulikdrucks zugeordnet ist. Wie vorstehend bereits allgemein
bezüglich
des Servodruckkreises ausgeführt, kann
auch im Speziellen dem Druckspeicher ein separater Drucksensor zugeordnet
werden. Damit kann der augenblickliche "Ladezustand" des Druckspeichers anhand des darin
herrschenden Druckes ermittelt und ausgewertet werden, beispielsweise
dahingehend, dass bei Unterschreitung eines bestimmten Mindestdrucks
innerhalb des Druckspeichers und bei gleichzeitig verfügbarer Leistung
der Druckquelle ein aktives Fluidzufuhrsteuerelement geöffnet wird
und dem Druckspeicher Hydraulikfluid zur Steigerung des Speicherdrucks
zugeführt
wird.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass als Druckspeicher vorzugsweise ein
Niederdruckspeicher verwendet wird, dessen maximaler Speicherdruck
begrenzt ist. Ein derartiger Niederdruckspeicher ist zwar nur zur
temporären Überbrückung eines
Druckabfalls, beispielsweise aufgrund von Anlaufverzögerungen
des motorischen Antriebs der Druckquelle, geeignet. Er hat allerdings
die Vorteile, dass er kostengünstig
verfügbar
ist, nur wenig Bauraum erfordert und im Betrieb meist ausreichend
ist. Die Hauptlast der Druckerzeugung fällt in der Regel ohnehin der
Druckquelle zu. Im Hinblick auf die Verwendung eines Niederdruckspeichers
erfüllt
ein diesem zugeordneter Drucksensor die weitere Aufgabe, auch das Erreichen
eines Maximaldrucks zu erfassen, woraufhin ein weiteres Hydraulikfluid
dem Druckspeicher zuzuführen
ist, um eine Beschädigung
oder eine Zerstörung
des Niederdruckspeichers zu verhindern. Selbstverständlich sollte
der von dem Drucksensor zu erfassende Maximaldruckwert mit hinreichender Sicherheit
bezüglich
eines Druckwerts gewählt
werden, bei welchem tatsächlich
am Druckspeicher Schäden
auftreten können.
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Wie
vorstehend bereits dargelegt, kann die erfindungsgemäße Bremsanlage
mit einer Vielzahl aktiver Komponenten und Drucksensoren ausgebildet
werden. In diesem Zusammenhang sieht eine Weiterbildung der Erfindung
eine Steuereinrichtung zur Auswertung von erfassten Hydraulikdrücken und zur
Ansteuerung aktiv ansteuerbarer Komponenten vor. Die Steuereinrichtung
kann beispielsweise von einem in einem Kraftfahrzeug ohnehin vorhandenen elektronischen
Datenverarbeitungssystem gebildet sein, sie kann allerdings auch
von einem separaten Datenverarbeitungssystem mit einem separaten
Prozessor ausgebildet sein.
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In
der vorstehenden Beschreibung wurde allgemein dargelegt, dass die
Bremsanlage nach Maßgabe
einer Betätigung
des Bremspedals arbeitet. Dies kann bedeuten, dass einerseits die
auf ein Bremspedal ausgeübte
Betätigungskraft
auf den Primärkolben
mechanisch übertragen
wird und dass durch den Servodruckkreis die Betätigung des Primärkolbens
unterstützt
wird. Mit anderen Worten kann die Pedalbetätigungskraft erfasst werden
und durch den Servodruckkreis entsprechend verstärkt werden. Al ternativ hierzu
ist es auch möglich,
den Primärkolben
und dessen Bewegung im Normalbetrieb vollständig von der Bremspedalbetätigung mechanisch
zu entkoppeln. Dies bedeutet, dass die Pedalbetätigung nun nicht mehr unmittelbar
auf den Primärkolben übertragen
wird, sondern vielmehr die diese bewirkende Energie dissipiert.
Die Verlagerung des Primärkolbens
erfolgt bei einer derartigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bremsanlage dann
ausschließlich
im Normalbetrieb unter der Wirkung des Servodruckkreises. Dadurch
ist im Normalbetrieb der Servodruckkreis allein für die Verlagerung des
Primärkolbens
verantwortlich ist. Für
einen Notbetrieb, in welchem beispielsweise eine Komponente des
Servodruckkreises ausfällt,
kann dann eine mechanische Kopplung von Bremspedal und Primärkolben
vorgesehen sein und beispielsweise nach Überbrückung eines Bewegungspedals
hergestellt werden.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem
Hauptbremszylinder, insbesondere der vorstehend beschriebenen Art, in
welchem nach Maßgabe
der Betätigung
eines Bremspedals, jedoch von diesem mechanisch entkoppelt, ein
Primärkolben
zur Erzeugung eines Bremsdrucks in einem hydraulischen Bremskreis verlagerbar
ist, wobei der Primärkolben
unter der Wirkung eines hydraulischen Servodruckkreises in dem Hauptbremszylinder
verlagerbar ist und wobei der hydraulische Servodruckkreis eine
Druckquelle zur Erzeugung des Servodrucks aufweist. Zur der Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, dass der Servodruckkreis einen dem
Hauptbremszylinder vorgeschalteten druckabhängig aktivierbaren Bypasskanal
aufweist.
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der beiliegenden
Figuren erläutert.
Es stellen dar:
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1 eine schematische Übersichtsdarstellung
eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bremsanlage;
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2 eine Übersichtsdarstellung gemäß 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Bremsanlage;
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3 eine Übersichtsdarstellung entsprechend 1 und 2 eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsanlage;
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4 eine Übersichtsdarstellung entsprechend 1 bis 3 eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsanlage
und
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5 eine Übersichtsdarstellung entsprechend 1 bis 4 eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bremsanlage.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Bremsanlage
gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet. Diese umfasst
einen Servodruckkreis 12 und eine Bremszylinderbaugruppe 14.
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Die
Bremszylinderbaugruppe 14 setzt sich zusammen aus einem
Hauptbremszylinder 16, in dem ein Primärkolben 18 verlagerbar
geführt
ist. In dem Hauptbremszylinder 16 ist ferner ein Sekundärkolben 20 verlagerbar
geführt
und mit dem Primärkolben 18 mechanisch über eine
Federanordnung gekoppelt. Der Primärkolben 18 schließt mit dem Hauptbremszylinder 16 und
dem Sekundärkolben 20 eine
Primärdruckkammer 22 ein.
Der Sekundärkolben 20 schließt mit dem
Hauptbremszylinder 16 eine Sekundärdruckkammer 24 ein.
Die Primärdruckkammer 22 und
die Sekundärdruckkammer 24 sind über jeweilige
Zuführkanäle mit einem
Hydraulikfluidspeicher 26 zur Zufuhr von Hydraulikfluid
in dem in 1 gezeigten
Ruhezustand fluidisch gekoppelt. Ferner sind die Primärdruckkammer 22 und
die Sekundärdruckkammer 24 mit
einem Bremssystem 28 fluidisch gekoppelt, welches in an
sich bekannter Weise eine Abbremsung der Räder eines Kraftfahrzeugs bewirken
kann.
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Die
Bremszylinderbaugruppe 14 umfasst ferner eine Pedalsimulationsvorrichtung 30.
Im einzelnen weist die Pedalsimulationsvorrichtung 30 ein
mit einem Bremspedal mechanisch gekoppeltes Krafteingangsglied 32 auf,
welches mit einem Arbeitskolben 34 kraftübertragend
verbunden ist. Der Arbeitskolben 34 ist in einer Kolbenkammer 36 verlagerbar, wobei
er innerhalb der Kolbenkammer 36 beidseitig Arbeitskammern
begrenzt. Durch eine Verschiebung des Arbeitskolbens 34 innerhalb
der Kolbenkammer 36 wird ein in den Arbeitskammern beidseits
des Arbeitskolbens 34 enthaltenes Gas über eine Drosseleinrichtung 38 von
der einen in die jeweils andere Arbeitskammer verlagert und dadurch
ein Widerstand gegen eine Bewegung des Krafteingangsglieds 32 erzeugt.
Neben dem pneumatisch erzeugten Widerstand wirkt auf das Krafteingangsglied 32 auch
ein Widerstand, der aus einer Simulationsfederanordnung 40 resultiert.
Diese Simulationsfederanordnung 40 ist mehrstufig aufgebaut,
d. h. sie weist eine Feder geringerer Federhärte und eine Feder erhöhter Federhärte auf,
welche abgestuft, d.h. mit progressiver Federkennlinie komprimiert
werden können.
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Jede
Pedalbetätigung,
d. h. jede Verlagerung des Krafteingangsglieds 32, wird über einen
Positionssensor 42 erfasst, wobei der Positionssensor 42 ein
Positionssignal an eine elektronische Steuereinheit 44 abgibt,
anhand welchem das Vorliegen einer Pedalbetätigung ermittelt werden kann.
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Die
Bremsanlage 10 gemäß 1 ist derart konzipiert,
dass eine Pedalbetätigung,
und eine daraus resultierende Verlagerung des Krafteingangsglieds 32 nicht
mechanisch auf den Primärkolben 18 übertragen
wird, sondern die bei der Pedalbetätigung aufgebrachte Energie
vielmehr in der Bremsanlage 10 dissipiert. Zur Durchführung der
Bremsung wird in einer Betätigungsdruckkammer 46 mittels
des Servodruckkreises 12 ein hydraulischer Druck erzeugt, welcher
den Primärkolben 18 und
in der Folge den Sekundärkolben 20 verlagert
und dadurch für
einen Druckaufbau in der Primärdruckkammer 22 und
in der Sekundärdruckkammer 24 sorgt.
Der Primärkolben 18 ist
im Normalbetrieb der Bremsanlage 10 somit vollständig von
dem Krafteingangsglied 32 mechanisch entkoppelt.
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Im
Folgenden soll der Aufbau des Servodruckkreises 12 erläutert werden.
Der Servodruckkreis 12 wird mit Hydraulikfluid aus dem
Hydraulikfluidspeicher 26 versorgt. Dieses wird über eine
Versorgungsleitung 48 von einer Pumpe 50, welche über einen
Motor 52 angetrieben ist, aus dem Hydraulikfluidspeicher 26 gefördert. Die
Pumpe 50 ist über
eine Hydraulikfluidzuführleitung 54 mit
der Betätigungsdruckkammer 46 fluidisch
gekoppelt. Von der Pumpe 50 ausgehend ist in der Hydraulikfluidzuführleitung 54 eine
Abzweigung 56 vorgesehen, welche parallel zu der Pumpe 50 geschaltet
ist und welche ein Druckbegrenzungsventil 58 aufweist.
Danach ist in die Hydraulikfluidzuführleitung 54 ein Rückschlagventil 60 integriert,
welches eine Fluidströmung
von der Pumpe 50 in die Betätigungsdruckkammer 46 zulässt, jedoch
eine entgegengerichtete Fluidströmung blockiert.
Im weiteren Verlauf mündet
in die Hydraulikfluidzuführleitung 54 eine
Abgabeleitung 62 mit einem Rückschlagventil 64.
Das Rückschlagventil 64 ist
derart orientiert, dass es eine Fluidströmung von der Hydraulikfluidzuführleitung 54 in
die Abgabeleitung 62 hinein blockiert, jedoch eine entgegengerichtete
Fluidströmung
zulässt.
Mit der Abgabeleitung 62 ist ein Druckspeicher 66 gekoppelt.
Der Druckspeicher 66 ist als Niederdruckspeicher ausgeführt und derart
ausgebildet, dass in ihm Hydraulikfluid bis zu einem bestimmten
Maximaldruck gespeichert werden kann. Der Druckspeicher ist in an
sich herkömmlicher
Weise ausgebildet und auf seiner von dem Rückschlagventil 64 abgewandten
Seite mit einer Rückflussleitung 68 gekoppelt.
Der Druckspeicher 66 umfasst ferner ein Federelement 70,
welches der Druckspeicherung dient.
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Im
weiteren Verlauf der Hydraulikfluidzuführleitung zweigt von dieser
eine Beschickungsleitung 72 ab, welche ebenfalls mit einem
Druckbegrenzungsventil 74 verse hen ist. Die Beschickungsleitung 72 ist
hydraulisch mit dem Druckspeicher 66 gekoppelt.
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Ausgehend
von der Abzweigung der Beschickungsleitung 72 ist im weiteren
Verlauf der Hydraulikfluidzuführleitung 54 ein
von der elektronischen Steuereinheit 44 aktiv ansteuerbares
Zweiwegeventil 76 angeordnet. Dieses kann, wie in 1 dargestellt, in einen
geschlossenen Zustand und in einen geöffneten Zustand geschaltet
werden. Schließlich schließt sich
an den weiteren Verlauf der Hydrulikfluidzuführleitung 54 noch
ein Bypasskanal 78 an, welcher ebenfalls ein von der elektronischen
Steuereinheit 44 ansteuerbares Zweiwegeventil 80 aufweist. Im
weiteren Verlauf der Hydraulikfluidzuführleitung 54 ist an
dieser noch ein Drucksensor 82 angeordnet, welcher den
gegenwärtig
in der Hydraulikdruckzuführleitung 54 herrschenden
Servodruck erfasst und an die elektronische Steuereinheit 44 in
Form eines entsprechenden Signals weiterleitet.
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Der
Servodruckkreis 12 funktioniert wie folgt. Nach Maßgabe der
Steuerung der elektronischen Steuereinheit 44 wird der
Motor 52 angesteuert, welcher die Pumpe 50 motorisch
antreibt. Diese fördert aus
dem Hydraulikfluidspeicher 26 Hydraulikfluid in die Hydraulikfluidzuführleitung 54. Über die
Hydraulikfluidzuführleitung 54 wird
die Betätigungsdruckkammer 46 mit
Hydraulikfluid beschickt, so dass sich in dieser bei Bedarf ein
Druck aufbaut, welcher bei einer Betätigung des Bremspedals und
einer Verlagerung des Krafteingangsglieds 32 dazu führt, dass ohne
mechanische Kopplung von Krafteingangsglied 32 und Primärkolben 18 sich
der Primärkolben 18 unter
Wirkung des in der Betätigungskammer 46 aufgebauten
Hydraulikdrucks in 1 nach
links verlagert. Dadurch baut sich in der Primärdruckkammer 22 sowie
unter Verlagerung des Sekundärkolbens 20 in der
Sekundärdruckkammer 24 ein
Hydraulikdruck auf.
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Bei
hinreichend hohem Servodruck in der Hydraulikfluidzuführleitung 54 öffnet sich
das Druckbegrenzungsventil 74 in der Beschickungsleitung 72, so
dass Hydraulikfluid über
die Beschickungsleitung 72 in den Druckspeicher 66 einströmen kann. Übersteigt
jedoch der in der Hydraulikfluidzuführleitung 54 herrschende
Servodruck einen Maximalwert, so öffnet sich das Druckbegrenzungsventil 58 und
schließt den
gesamten sich an die Abzweigung 56 anschließenden Teil
des Servodruckkreises 12 kurz. Dadurch kann eine Überlastung
des Servodruckkreises 12 verhindert werden. Sinkt hingegen
der in der Hydraulikfluidzuführleitung 54 herrschende
Servodruck unter einen bestimmten Mindestwert, und ist der Druckspeicher 66 hinreichend "geladen", so kann der Druckspeicher 66 bei
Bedarf temporär
einen Druckabfall ausgleichen. Ein derartiger Druckabfall kann beispielsweise
daher rühren,
dass aufgrund einer Betätigung
des nicht gezeigten Bremspedals das Zweiwegeventil 46 aus
seinem in 1 gezeigten geschlossenen
Zustand in einen geöffneten
Zustand umgeschaltet wird und damit Servodruck aus dem Servodruckkreis 12 der
Betätigungsdruckkammer 56 zugeführt wird.
Aufgrund einer Anlaufverzögerung des
Motors 52, kann jedoch die Pumpe 50 nicht schnell
genug Servodruck in dem Servodruckkreis 12 aufbauen, so
dass es kurzzeitig zu einem Druckabfall kommt. Dieser wird durch
den Druckspeicher 66 ausgeglichen. Das Zweiwegeventil 76 wirkt
also, gesteuert durch die elektronische Steuereinheit 44 nach Maßgabe des
von dem Positionssensor 42 erhaltenen Signals und weiterer
Signale, beispielsweise von dem Drucksensor 82, als Aktivierungselement
für die Aktivierung
des Servodruckkreises 12. Ferner wirkt das Zweiwegeventil 80 als
Druckentlastungsventil für die
Hydraulikdruckzuführleitung 54.
Es wird beispielsweise in seine in 1 gezeigte
geöffnete
Stellung geschaltet, wenn keine Bremsbetätigung vorliegt und somit auch
ein Druckaufbau in der Betätigungsdruckkammer 46 nicht
erforderlich ist. Dadurch kann es auch einen Druckausgleich zwischen
dem Hauptbremszylinder und dem Reservoir 26 zulassen. Dies
ist insbesondere hinsichtlich eines möglichen Defekts des Servodruckkreises 12 von
Bedeutung, bei welchem der Primärkolben 32 mechanisch
bewegt werden kann. Durch Öffnen
des Zweiwegeventils 80 wird verhindert, dass eine solche
mechanische Bewegung des Primärkolbens 32 durch
einen im Servodruckkreis 12 dadurch entstehenden Überdruck oder
Unterdruck behindert wird. Sobald im Normalbetrieb bei voll funktionsfähigem Servodruckkreis 12 eine
Bremsbetätigung über den
Positionssensor 42 erfasst wird, wird das Zweiwegeventil 80 in
seine geschlossene Stellung geschaltet, so dass Hydraulikfluid über die
Hydraulikfluidleitung 54 der Betätigungsdruckkammer 46 zugeführt werden
kann.
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Ein
wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt in der fluidischen Anbindung
des Druckspeichers 66 in dem Servodruckkreis 12.
In der in 1 gezeigten Lösung ist
es möglich,
dass der Druckspeicher 66 dann mit Hydraulikfluid beschickt
wird, wenn ein hinreichend hoher Servodruck in dem Servodruckkreis 12 vorliegt,
d. h. dann, wenn die Pumpe 50 hinreichend viel Hydraulikfluid
aus dem Hydraulikfluidspeicher 26 fördert. Der Druckspeicher 66 kann
dann, wenn er entsprechend geladen ist, Druckschwankungen innerhalb
des Servodruckkreises 12 ausgleichen. Dies ist beispielsweise
dann erforderlich, wenn aufgrund einer abrupten Bremsung und aufgrund
einer Anlaufverzögerung
der Einheit aus Pumpe 50 und motorischem Antrieb 52 nicht
schnell genug ein Druckaufbau im Servodruckkreis 12 erfolgen
kann.
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Zur
Beschickung des Druckspeichers besteht auch die Möglichkeit,
dass das Zweiwegeventil 76 nach Beendigung eines Bremsvorgangs
geschlossen wird und die Pumpe 50 über einen vorbestimmten Zeitraum
weiter betrieben wird. Dadurch baut sich in dem zwischen der Pumpe 50 und
dem Zweiwegeventil 76 liegenden Abschnitt der Hydraulikfluidzuführleitung 54 ein
Hydraulikdruck auf, der zum Laden des Druckspeichers 66 genutzt
werden kann. Für
den Fall, dass bereits bei Beendigung des Bremsvorgangs der Servodruck
ausreichend hoch ist, um den Druckspeicher 66 zu laden,
kann auch die Pumpe 50 unmittelbar bei Beendigung des Bremsvorgangs
abgeschaltet werden und bei geschlossenem Zweiwegeventil 80 und
geöffnetem
Zweiwegeventil 76 der Druckspeicher 66 geladen
werden.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Bremsanlage.
Zur einfacheren Beschreibung und zur Vermeidung von Wiederholungen
sollen lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel
gemäß 1 erläutert werden. Für gleiche
oder gleichwirkende Komponenten werden dieselben Bezugszeichen wie
bei der Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels nach 1 verwendet, jedoch mit
der Ziffer "1" vorangestellt.
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Der
einzige Unterschied zwischen dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 und dem zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß 2 liegt darin, dass in der
Beschickungsleitung 172 das in 1 vorgesehene Druckbegrenzungsventil 74 in 2 durch ein Drosselelement 186 ersetzt
wurde. Das Drosselelement 186 erfüllt die Aufgabe, dass es eine
Zufuhr von Hydraulikfluid über
die Beschickungsleitung 172 zu dem Druckspeicher 166 druckabhängig begrenzt. Das
Drosselelement 186 dient als Volumenstromteiler, wobei
der größere Teil
des von der Pumpe 150 geförderten Volumenstroms durch
die Hydraulikfluidzuführleitung 154 von
der Pumpe 150 in die Betätigungsdruckkammer 146 strömt und nur
ein kleiner Teil über
das Drosselelement 186 und die Beschickungsleitung 172 dem
Druckspeicher 166 zugeführt wird.
Bei hohem Servodruck innerhalb der Hydraulikdruckzuführleitung 154 wird
jedoch eine hinreichend große
Menge an Hydraulikfluid über
das Drosselelement 186 und die Beschickungsleitung 172 dem Druckspeicher 166 zugeführt und
dieser dadurch geladen.
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Die übrige Funktionsweise
der Bremsanlage 110 entspricht der im Detail dargestellten
Funktionsweise der Bremsanlage 10 aus 1.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Bremsanlage.
Wiederum sollen zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich die
Unterschiede zu den Ausführungsbeispielen
gemäß 1 und 2 erläutert
werden. Hierzu wird wiederum für
gleichwirkende oder gleichartige Komponenten auf die Bezugszeichen
der vorangehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß 1 und 2 zurückgegriffen,
wobei diesen die Ziffer " 2" vorangestellt ist.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 3 zeigt eine Kombination
aus den beiden Ausführungsbeispielen
gemäß 1 und 2. In die Beschickungsleitung 272 ist
in Reihe zunächst
das Druckbegrenzungsventil 274 und dann diesem folgend
das Drosselelement 286 geschaltet. Dadurch ist es möglich, selbst
bei einem hinreichend hohen Servodruck innerhalb des Servodruckkreises 212,
bei welchem sich das Druckbegrenzungsventil 274 zur Beschickung
des Druckspeichers 266 öffnet,
den Hydraulikstrom über
das Drosselelement 286 zu drosseln. Dadurch können selbst
bei hinreichend hohem Hydraulikdruck die dem Druckspeicher 266 zugeführte Hydraulikfluidmenge
und der in diesem aufgebaute Hydraulikdruck reduziert werden, da
das Drosselelement 286 wiederum als Volumenstromteiler
wirkt. Mit dieser Lösung
ist es möglich,
in jedem Druckbereich, solange er unterhalb des maximalen die Funktion
des Druckbegrenzungsventils 258 bestimmenden Druckwerts
liegt, den Druckspeicher 266 moderat zu beschicken. Eine
derartige Ausbildung empfiehlt sich insbesondere bei Verwendung
eines Niederdruckspeichers 266, welcher vor einer Beschickung
mit zu hohem Hydraulikdruck zu schützen ist.
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Im Übrigen funktioniert
die Bremsanlage 210 gemäß 3 so, wie vorstehend mit
Bezug auf 1 hinsichtlich
des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Bremsanlage.
Wiederum sollen lediglich die Unterschiede zu den vorangegangenen
Ausführungsbeispielen
gemäß 1 bis 3 beschrieben werden. Für diese
Beschreibung werden wiederum dieselben Bezugszeichen für gleiche
oder gleichwirkende Komponenten verwendet, wie sie bei der Beschreibung
der 1 bis 3 verwendet wurden, jedoch
mit der Ziffer "3" vorangestellt.
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Beim
vierten Ausführungsbeispiel
gemäß 4 ist in die von der Hydraulikfluidzuführleitung 354 zu
dem Druckspeicher 366 führende
Beschickungsleitung 372 ein Zweiwegeventil 388 eingebaut,
welches über
die elektronische Steuereinheit 344 ansteuerbar ist. Ferner
weist die Beschickungsleitung 372 zwischen dem Druckspeicher 366 und dem
Zweiwegeventil 388 einen Drucksensor 390 auf. Vermittels
des Drucksensors 390 kann der in dem Druckspeicher 366 herrschende
Hydraulikdruck erfasst werden. Unterschreitet dieser Hydraulikdruck einen
vorbestimmten Mindestwert und liefert die Pumpe 350 einen
hinreichend hohen Servodruck in dem Servodruckkreis 312,
so wird das Zweiwegeventil 388 von seiner in 4 gezeigten geschlossenen
Stellung in die geöffnete
Stellung geschaltet. Damit kann Hydraulikfluid ungehindert von der
Hydraulikfluidzuführleitung 354 in
den Druckspeicher 366 fließen und damit den Druckspeicher 366 laden.
Die Veränderung
des Druckniveaus im Druckspeicher 366 während dieses Ladevorgangs wird über den Drucksensor 390 und
die elektronische Steuereinheit 344 überwacht. Sobald in dem Druckspeicher 366 ein Sollniveau
bzw. ein maximal zulässiges
Druckniveau erreicht wird, erfasst dies der Drucksensor 390 und gibt
ein entsprechendes Signal an die elektronische Steuereinheit 344 aus.
Diese steuert dann das Zweiwegeventil 388 an, so dass sich
dieses wieder in seine in 4 gezeigte
geschlossene Stellung zurückbewegt
und damit die fluidische Verbindung über die Beschickungsleitung 372 zu
der Hydraulikfluidzuführleitung 354 unterbrochen
ist. Mit dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 lässt sich somit gezielt und druckabhängig durch
aktives Beschalten des Zweiwegeventils 388 der Druckspeicher 366 laden.
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Im Übrigen funktioniert
die Bremsanlage gemäß 4 so, wie vorstehend mit
Bezug auf 1 bis 3 hinsichtlich der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 beschrieben.
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Es
ist noch anzumerken, dass aufgrund der Wirkung des Zweiwegeventils 388 in
einer nicht gezeigten Weiterbildung des Ausführungsbeispiels gemäß 4 die Abgabeleitung 362 wegelassen
werden kann. Der Druckspeicher 366 wird in diesem Fall über die
Leitung 372 beschickt und entleert.
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5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Bremsanlage.
Wiederum sollen lediglich die Unterschiede zu den vorangehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen
gemäß 1 bis 4 erläutert
werden. Für
gleich wirkende und gleichartige Komponenten werden dieselben Bezugszeichen
wie vorangehend für
die Beschreibung der 1 bis 4 verwendet, jedoch mit der
Ziffer "4" vorangestellt.
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Bei
dem fünften
Ausführungsbeispiel
gemäß 5 ist der Servodruckkreis 412 gegenüber den
vorangehend beschrieben Ausführungsbeispielen
stark vereinfacht dargestellt. Dieser umfasst lediglich eine aus
Pumpe 450 und Motor 452 bestehende Druckquelle,
welche über
die Abzweigung 456 und das darin befindliche Druckbegrenzungsventil 458 kurzschließbar ist.
Ferner ist das Rückschlagventil 460 vorgesehen
sowie der Bypasskanal 478 mit dem darin integrierten über die
elektronische Steuereinheit 444 ansteuerbaren Zweiwegeventil 480.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Bremsanlage
sind die Pumpe 450 und der Motor 452 derart ausgebildet,
dass sie bei einer Aktivierung durch eine Bremspedalbetätigung hinreichend
schnell ohne Anlaufverzögerung
reagieren können
und damit hinreichend schnell innerhalb des Servodruckkreises 412 einen
Servodruck aufbauen können,
der dann in der Betätigungsdruckkammer 446 für eine Verlagerung
des Primärkolbens 418 sorgt.
Eine derartige schnell ansprechende Ausbildung der Druckquelle,
bestehend aus Pumpe 450 und motorischem Antrieb 452,
ermöglicht
eine erheblich vereinfachte Ausbildung des Servodruckkreises.
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Die
Erfindung zeigt eine einfache und zuverlässige Möglichkeit, einen Hauptbremszylinder
nach Maßgabe
einer Bremspedalbetätigung
mit einem Servodruck zu versorgen.
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Es
ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung im Zusammenhang mit einer
Bremsanlage beschrieben wurde, bei welcher im Normalbetrieb eine vollständige mechanische
Entkopplung zwischen Primärkolben
und Krafteingangsglied vorgesehen ist. Gleichermaßen ist
es jedoch möglich,
die Erfindung in Bremsanlagen zu verwenden, bei welchen keine derartige
mechanische Entkopplung zwischen Krafteingangsglied (und damit Bremspedal)
und Primärkolben
vorgesehen ist und der Servodruck lediglich unterstützend zur
Verlagerung des durch Betätigung des
Bremspedals unmittelbar bewegten Primärkolbens wirkt.