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Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für ein Fahrzeug.
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In der
DE 103 16 750 A1 ist eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einem an einem Pedalwegsimulator angeordneten Bremspedal und einem hydraulischen Bremsdruckgeber aus einem Hauptbremszylinder und einem vorgeschalteten hydraulischen Verstärker beschrieben. Mittels einer als Fremddruckquelle ausgebildeten Hochdruckquelle, beispielsweise einem hydraulischen Hochdruckspeicher, kann durch Druckbeaufschlagung des hydraulischen Verstärkers ein Kolben des Hauptbremszylinders derart verstellt werden, dass ein Innendruck des Hauptbremszylinders gesteigert wird. Bei einem Normalbetrieb ist der Pedalwegsimulator von dem Bremsdruckgeber entkoppelt. Lediglich bei einem Ausfall oder einer Störung der elektrisch ansteuerbaren Fremddruckquelle wird der Pedalwegsimulator derart an den Bremsdruckgeber hydraulisch gekoppelt, dass der Innendruck in dem Hauptbremszylinder bei einer Betätigung des Bremspedals steigerbar ist.
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Die Offenlegungsschrift
DE 10 2010 024 734 A1 offenbart eine Fahrzeugbremsanlage, die ein Bremspedal, Radbremsen, sowie eine Kraftübertragungseinrichtung zur mechanischen Kopplung des Bremspedals mit den Radbremsen und einen Pedalsimulator umfasst. Der Pedalsimulator weist eine Kompressionskammer und eine Einrichtung zur Verminderung des Raumvolumens der Kompressionskammer infolge einer Bremspedalbetätigung auf, sowie ein ansteuerbares Ventil, über das die Kompressionskammer mit der Außenumgebung koppelbar und gegen die Außenumgebung absperrbar ist. Die Fahrzeugbremsanlage weist einen ersten Betriebsmodus auf, in dem das Bremspedal mit dem Pedalsimulator zusammenwirkt und von der Kraftübertragungseinrichtung entkoppelt ist, sowie einen zweiten Betriebsmodus, in dem das Bremspedal mit der Kraftübertragungseinrichtung gekoppelt und der Pedalsimulator deaktiviert ist. Für den ersten Betriebsmodus ist das Ventil geschlossen, für den zweiten Betriebsmodus hingegen offen.
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Die Offenlegungsschrift
EP 1 964 739 A2 offenbart eine Bremseinrichtung die einen Bremskraftverstärker umfasst, welcher ein Eingangselement aufweist, das sich in Antwort auf eine Betätigung eines Bremspedals vor und zurück bewegt. Des Weiteren weist der Bremskraftverstärker ein Unterstützungselement auf, welches sich ebenfalls vor und zurück bewegt, indem es durch einen elektrischen Aktuator angetrieben wird. Der Bremskraftverstärker erzeugt einen verstärkten hydraulischen Bremsdruck in einem Hauptbremszylinder mittles des Eingangselements sowie mittels des Unterstützungselements.
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Die Erfindung schafft ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Die Ausstattung des erfindungsgemäßen Bremssystems mit zwei Kolben-Zylinder-Einheiten ist mit dem Vorteil verbunden, dass ein Bremsdruck mindestens eines mit den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten hydraulisch verbundenen Radbremszylinders unabhängig von einer Betätigung des Bremsbetätigungselements des Fahrers aktiv einstellbar ist. Beispielsweise können die beiden Kolben der zwei Kolben-Zylinder-Einheiten in einer gemeinsamen Verstellrichtung in Bezug zu den ihnen zugeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten oder entgegengesetzt verstellt werden. Wie unten genauer ausgeführt wird, kann dies dazu genutzt werden, einen von dem Fahrer über eine Fahrerbremskraft aufgebrachten Bremsdruck zu verstärken oder um ein zusätzliches Bremsmoment, beispielsweise ein Generator-Bremsmoment, zu verblenden. Gleichzeitig ist bei dem hier beschriebenen Bremssystem und dem korrespondierenden Verfahren gewährleistet, dass die von dem Fahrer auf das Bremsbetätigungselement aufgebrachte Fahrerbremskraft insbesondere bei einem Einstellen eines größeren Bremsdrucks genutzt werden kann. Somit entfällt die Notwendigkeit einer als Hochdruckquelle ausgebildeten Fremddruckquelle, sowie eines damit zusammenwirkenden Motor-Pumpen-Aggregats. Das erfindungsgemäße Bremssystem und das korrespondierende Verfahren sind deshalb kostengünstig realisierbar.
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Nach einem Verstellen des Bremsbetätigungselements um zumindest den zweiten Mindest-Verstellweg kann der Fahrer aktiv in die zweite Kolben-Zylinder-Einheit hineinbremsen. Ebenso hat der Fahrer nach einem Verstellen des Bremsbetätigungselements um zumindest den ersten Mindest-Verstellweg die Möglichkeit, aktiv in die erste Kolben-Zylinder-Einheit hineinzubremsen. Somit kann die vom Fahrer auf das Bremsbetätigungselement aufgebrachte Fahrerbremskraft zum Einstellen hoher Bremsdrücke genutzt werden. Das hier beschriebene Bremssystem muss somit nicht mit einem teuren Aktuator zum Aufbringen einer vergleichsweisen hohen Bremskraft ausgestattet werden. Auf diese Weise ist auch der Bauraumbedarf des Bremssystems reduzierbar.
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Die erste Kolben-Zylinder-Einheit kann beispielsweise ein Hauptbremszylinder sein. insbesondere ist ein 1-Kammer-Hauptbremszylinder als erste Kolben-Zylinder-Einheit verwendbar. Für die zweite Kolben-Zylinder-Einheit kann ein Plunger, beispielsweise ein Hauptbremszylinder eingesetzt werden. Insbesondere ein Tandemhauptbremszylinder ist für die zweite Kolben-Zylinder-Einheit verwendbar.
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Es wird hier darauf hingewiesen, dass der Fahrer bei dem hier beschriebenen Bremssystem und dem korrespondierenden Verfahren auch bei einem Ausfall der Elektronik des Bremssystem oder bei einer Unterbrechung der Energieversorgung des Bremssystems die Möglichkeit hat, in beide Kolben-Zylinder-Einheiten hineinzubremsen. Vorteilhafter Weise ist das direkte Einbremsen in die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten möglich, ohne dass ein vergleichsweise großer Verstellweg (Pedalweg) des Bremsbetätigungselements überwunden werden muss.
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Vorzugsweise umfasst das Bremssystem mindestens einen Radbremszylinder, welcher mit der ersten Kolben-Zylinder-Einheit und der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit hydraulisch derart verbunden ist, dass mittels des gesteigerten ersten Innendrucks in der ersten Kolben-Zylinder-Einheit und/oder mittels des gesteigerten zweiten Innendrucks in der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit ein Bremsdruck des mindestens einen Radbremszylinders steigerbar ist. Somit kann der Bremsdruck des mindestens einen Radbremszylinders über ein in Bezug zu den zugeordneten Kolben-Zylinder-Einheiten gleichgerichtetes Verstellen der beiden Kolben und/oder über ein entgegengesetztes Verstellen der beiden Kolben aktiv eingestellt werden. Ebenso kann die hydraulische Verbindung zwischen den zwei Kolben-Zylinder-Einheiten und dem mindestens einen Radbremszylinder so ausgebildet werden, dass der mindestens eine Bremsdruck wahlweise mittels des zweiten Innendrucks und mittels diesem und dem ersten Innendruck einstellbar ist. Das hier beschriebene Bremssystem gewährleistet somit vorteilhafte Möglichkeiten zum aktiven Einstellen eines bevorzugten Bremsdrucks in dem mindestens einen Radbremszylinder.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Kolben-Zylinder-Einheit über die mechanische Verbindungseinrichtung zusätzlich derart an dem Bremsbetätigungselement angeordnet, dass eine Kraftübertragung von dem aus seiner Ausgangsstellung um einen Verstellweg unter einem vorgegebenen ersten Mindest-Verstellweg ungleich Null verstellten Bremsbetätigungselement auf den ersten Kolben der ersten Kolben-Zylinder-Einheit verhindert ist. Beispielsweise kann mittels der mechanischen Verbindungseinrichtung ein Spalt zwischen einem Kontaktteil des ersten Kolbens und einem Kontaktteil der mechanischen Verbindungseinrichtung ausgebildet sein, welcher erst bei einem Verstellen des Bremsbetätigungselements um zumindest den ersten Mindest-Verstellweg ungleich Null geschlossen wird. Somit ist auch bei dem hier beschriebenen Bremssystem ein Jump-In-Verhalten der Charakteristik des Bremsbetätigungselements gewährleistbar.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der zweite Mindest-Verstellweg größer als der erste Mindest-Verstellweg. Insbesondere kann der zweite Mindest-Verstellweg um einen Faktor von mindestens 1,5, insbesondere 2, vorzugsweise 3 größer als der erste Mindest-Verstellweg sein. Wie unten genauer ausführbar ist, ist somit ein vorteilhaftes ABS (pumpless-ABS) und/oder ein rekuperatives Bremsen mit Rückwirkungskompensation ausführbar.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Bremssystem einen Bremskraftverstärker, mittels welchem eine Verstellkraft auf den zweiten Kolben der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit ausübbar ist. Unter dem Bremskraftverstärker ist beispielsweise ein elektrischer Antrieb zu verstehen, mittels welchem der zweite Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit in mindestens eine Verstellrichtung verstellbar ist. Somit ist ein aktives Einstellen des Bremsdrucks des mindestens einen Radbremszylinders mittels einer einfach betreibbaren und kostengünstigen an der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit angeordneten Komponente realisierbar.
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Vorzugsweise ist mittels der von dem Bremskraftverstärker ausübbaren Verstellkraft der zweite Kolben der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit so verstellbar, dass ein Teilvolumen eines Bremsmediums des Bremssystems in die zweite Kolben-Zylinder-Einheit einsaugbar ist. In diesem Fall ist der Bremskraftverstärker auch zum Reduzieren des in dem mindestens einen Radbremszylinder vorliegenden Bremsdrucks einsetzbar. Somit kann der Bremskraftverstärker dazu verwendet werden, um ein Nicht-Überschreiten einer vorgegebenen/vorgebbaren Höchst-Fahrzeugverzögerung zu gewährleisten.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Bremssystem eine Auswerte- und Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung zumindest einer von einem fahrzeugeigenen Sensor bereitgestellten Information bezüglich einer Betätigung des Bremsbetätigungselements mindestens eine Soll-Größe bezüglich einer auf den zweiten Kolben der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit aufzubringenden Verstellkraft des Bremskraftverstärkers festzulegen, und den Bremskraftverstärker unter Berücksichtigung der mindestens einen festgelegten Soll-Größe anzusteuern. Somit kann trotz einer Entkopplung des ersten Kolbens der ersten Kolben-Zylinder-Einheit von dem um einen Verstellweg unter dem ersten Mindest-Verstellweg ungleich Null verstellten Bremsbetätigungselement ein gewünschter Bremsdruck, vorzugsweise entsprechend der Betätigung des Bremsbetätigungselement, mittels der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit in dem mindestens einen Radbremszylinder eingestellt/aktiv aufgebaut werden.
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Des Weiteren kann die Auswerte- und Steuereinrichtung zusätzlich dazu ausgelegt sein, die mindestens eine Soll-Größe bezüglich der Verstellkraft unter zusätzlicher Berücksichtigung mindestens eines Zusatz-Bremsmoments, welches zusätzlich zu dem mindestens einem hydraulischen Bremsmoment des mindestens einen Radbremszylinders auf mindestens ein Rad des Fahrzeugs ausübbar ist, festzulegen. Das hier beschriebene Bremssystem ist somit zumindest für ein teilweises Kompensieren des mindestens einen Zusatz-Bremsmoments ausgelegt. Insbesondere kann das mindestens eine Zusatz-Bremsmoment so verblendet werden, dass ein bevorzugtes Gesamt-Bremsmoment auf das mindestens eine Rad des Fahrzeugs ausgeübt wird.
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Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Zusatz-Bremsmoment mindestens ein Generator-Bremsmoment eines Generators des Bremssystems. Ein derartiges Bremssystem ist als rekuperatives Bremssystem in einem Hybridfahrzeug und in einem Elektrofahrzeug vorteilhaft einsetzbar.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung die mindestens eine Soll-Größe bezüglich der Verstellkraft so festlegbar und der erste Bremskraftverstärker so ansteuerbar, dass mittels des verstellten zweiten Kolbens ein einer zeitlichen Zunahme des mindestens einen Zusatz-Bremsmoments entsprechendes Bremsmediumvolumen in die zweite Kolben-Zylinder-Einheit einsaugbar ist. Entsprechend kann über ein Verstellen des zweiten Kolbens mittels der von dem Bremskraftverstärker bereitgestellten Verstellkraft ein einer zeitlichen Abnahme des mindestens einen Zusatz-Bremsmoments entsprechendes Bremsmediumvolumen wieder in den mindestens einen Radbremszylinder überführt werden. Somit ist auch ein zeitlich schnell variierendes Zusatz-Bremsmoment mittels des hier beschriebenen Bremssystems verblendbar.
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Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann die erste Kolben-Zylinder-Einheit mit dem mindestens einen Radbremszylinder über ein Ventil verbunden sein, welches derart ausgebildet ist, dass mittels des Ventils eine Druckdifferenz ungleich Null zwischen dem in den mindestens einen Radbremszylinder vorliegenden Bremsdruck und dem ersten Innendruck in der ersten Kolben-Zylinder-Einheit einstellbar ist. Das Ventil kann insbesondere als Stetigventil ausgebildet sein. Somit spürt der Fahrer bei einem Verändern des in dem mindestens einen Radbremszylinder vorliegenden Bremsdrucks mittels der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit kein verändertes Bremsgefühl (Pedalgefühl). Das Betätigen des Bremsbetätigungselements ist somit, insbesondere bei einem Verblenden des mindestens einen Zusatz-Bremsmoments, mit einem guten Bedienkomfort für den Fahrer verbunden. Bevorzugter Weise ist das mindestens eine Ventil derart ausgebildet, dass es bei Unterbrechung seiner Stromversorgung automatisch in einen Modus schaltbar ist, in welchem der Fahrer über die erste Kolben-Zylinder-Einheit voll in den mindestens einen Radbremszylinder hineinbremsen kann.
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Das erfindungsgemäße Bremssystem weist gegenüber einer Standardbremsanlage mit einem Vakuumbremskraftverstärker mit ABS/ESP-Aggregat nur einen elektrischen Antrieb auf. Aufgrund dieser Beschaffenheit sind aktive Bremseingriffe, wie beispielsweise für ein automatisches Abstandhalten (ACC) oder ein verstärktes Bremsen auf einer schiefen Ebene (Hill-Hold) komfortabel ausführbar. Im Gegensatz zu einer Bremsanlage mit einem eine Reaktionsscheibe aufweisenden Bremskraftverstärker, wird die Rückwirkung für den Fahrer stattdessen über das Flächenverhältnis von der ersten Kolben-Zylinder-Einheit (z. B. einem Hauptbremszylinder) und der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit (z. B. einem Plunger) realisiert. Man kann diesen Vorgang auch als eine hydraulische Reaktion (hydraulic reaction) bezeichnen.
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Die in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile gelten entsprechend auch für ein korrespondierendes Verfahren.
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Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Bremssystems; und
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Bremssystems.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Bremssystems.
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Das in 1 schematisch wiedergegebene Bremssystem für ein Fahrzeug weist ein Bremsbetätigungselement 10 auf, welches beispielsweise als Bremspedal ausgebildet ist. Die Ausführbarkeit des hier beschriebenen Bremssystems ist jedoch nicht auf ein als Bremspedal ausgebildetes Bremsbetätigungselement 10 beschränkt. Bevorzugter Weise liegt das Bremsbetätigungselement 10 bei einer Nichtbetätigung durch einen Fahrer des Fahrzeugs in seiner Ausgangsstellung vor.
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Das Bremssystem hat eine erste Kolben-Zylinder-Einheit 12, welche vorzugsweise als Hauptbremszylinder, insbesondere als 1-Kammer-Hauptbremszylinder, ausgebildet sein kann. Eine derartige Ausbildung der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 und ihre Ausstattung mit den im Weiteren beschriebenen Komponenten ist lediglich beispielhaft zu verstehen. In einer Ausführungsform kann ein erster Kolben 14 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 eine verstellbare Komponente 16 kontaktieren, welche ein Innenvolumen der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 in eine Kolbenkammer 19 mit einer Jump-In-Feder 18 und eine Innenkammer 21 mit einer Rückstellfeder 20 (hermetisch) unterteilt. Ein Hineinverstellen des ersten Kolbens 14 in die erste Kolben-Zylinder-Einheit 12 entlang einer ersten Verstellrichtung 22 bewirkt in diesem Fall eine gleichgerichtete Verstellbewegung der verstellbaren Komponente 16, die zu einer Abnahme des Volumens der Innenkammer 21 bei Zusammendrücken der Rückstellfeder 20 führt. Entsprechend führt ein Verstellen des ersten Kolbens 14 in eine der ersten Verstellrichtung 22 entgegengerichtete zweite Verstellrichtung 24 zu einem Zusammendrücken der Jump-In-Feder 18, und somit zu einer Abnahme des Volumens der Kolbenkammer 19 und einer Zunahme des Volumens der Innenkammer 21. Damit ist ein erster Innendruck in der Innenkammer 21 der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 mittels eines Verstellens des Kolbens 14 veränderbar.
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Die erste Kolben-Zylinder-Einheit 12 ist über eine mechanische Verbindungseinrichtung 26 derart mit dem Bremsbetätigungselement 10 verbunden/an dem Bremsbetätigungselement 10 angeordnet, dass eine auf das aus seiner Ausgangsstellung um mindestens einen vorgegebenen ersten Mindest-Verstellweg verstellte Bremsbetätigungselement 10 ausgeübte Fahrerbremskraft zumindest teilweise auf den ersten Kolben 14 so übertragbar ist, dass der erste Innendruck steigerbar ist. Der erste Mindest-Verstellweg kann auch gegen Null gehen. In diesem Fall bewirkt bereits ein geringes Verstellen des Bremsbetätigungselements 10 aus der Ausgangsstellung ein Verstellen des ersten Kolbens 14.
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In einer alternative Ausführungsform kann die erste Kolben-Zylinder-Einheit 12 über die mechanische Verbindungseinrichtung 26 derart mit dem Bremsbetätigungselement 10 verbunden sein, dass eine Kraftübertragung zwischen dem aus seiner Ausgangsstellung um einen Verstellweg unter einem vorgegebenen ersten Mindest-Verstellweg ungleich Null verstellten Bremsbetätigungselement 10 und dem ersten Kolben 14 verhindert ist. Dies ist beispielsweise realisierbar, indem zwischen einem ersten Kontaktteil 28 der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 und einem mit dem ersten Kolben 14 mitverstellbar ausgebildeten zweiten Kontaktteil 30 ein Luftspalt mit einer Höchstbreite d1 (ungleich Null) bei Vorliegen des Bremsbetätigungselements 10 in seiner Ausgangsstellung ausgebildet wird. Die Höchstbreite d1 korrespondiert zu dem ersten Mindest-Verstellweg. Somit kann das Bremssystem für einen Jump-In (Leerweg ungleich Null) ausgebildet werden. Um einen vorteilhaften Jump-In zu gewährleisten, kann insbesondere eine Initial-Feder 32 zwischen der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 und dem ersten Kontaktteil 28 der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 angeordnet sein.
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Das hier dargestellte Bremssystem weist auch eine zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 mit einem zweiten Kolben 36 auf. Die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 kann beispielsweise ein Plunger sein. Insbesondere ist ein Hauptbremszylinder, wie vorteilhafter Weise ein Tandemhauptbremszylinder, als zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 verwendbar. Die Ausbildung der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit ist jedoch nicht auf die hier aufgezählten Beispiele beschränkt.
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Die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 ist über die mechanische Verbindungseinrichtung 26 derart mit dem Bremsbetätigungselement 10 verbunden/an dem Bremsbetätigungselement 10 angeordnet, dass eine Kraftübertragung von dem aus seiner Ausgangsstellung um einen Verstellweg unter einem vorgegebenen zweiten Mindest-Verstellweg ungleich Null verstellten Bremsbetätigungselement 10 auf den zweiten Kolben 36 verhindert (unterbunden) ist. Gleichzeitig ist gewährleistet, dass eine auf das aus seiner Ausgangsstellung um mindestens den zweiten Mindest-Verstellweg verstellte Bremsbetätigungselement 10 ausgeübte Fahrerbremskraft zumindest teilweise auf den zweiten Kolben 36 übertragbar ist. Mittels der zumindest teilweise übertragenen Fahrerbremskraft wird der zweite Kolbens 36 in eine erste Verstellrichtung 38 zumindest teilweise in die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 hinein verstellt. Auf diese Weise ist ein zweiter Innendruck der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 steigerbar. Man kann dies auch so umschreiben, dass zwischen dem zweiten Kolben 36 und der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 ein Gap vorliegt, welcher nur bei einem als Backup bezeichenbaren Verstellen des Bremsbetätigungselements 10 um mindestens den zweiten Mindest-Verstellweg geschlossen wird. Ein derartiger Gap ist beispielsweise realisierbar, indem zwischen einem dritten Kontaktteil 40 der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 und einem mit dem zweiten Kolben 36 mitverstellbaren vierten Kontaktteil 42 ein Spalt mit einer Höchstbreite d2 (ungleich Null) bei Vorliegen des Bremsbetätigungselements 10 in seiner Ausgangsstellung ausgebildet wird, welcher erst nach einem Verstellen des Bremsbetätigungselements 10 um zumindest den zweiten Mindest-Verstellweg geschlossen wird. Die Höchstbreite d2 korrespondiert zu dem zweiten Mindest-Verstellweg.
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Bevorzugter Weise ist die mechanische Verbindungseinrichtung 26 so ausgebildet, dass bei einem Vorliegen des Bremsbetätigungselements 10 in seiner Ausgangsstellung die Kontaktteile 28 und 40 um die Höchstbreiten d1 und d2 von den ihnen zugeordneten Kontaktteilen 30 und 42 beabstandet sind. Über eine geeignete Ausbildung der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 ist gewährleistbar, dass die Kontaktteile 28 und 40 bei einer zunehmenden Kraftausübung auf das Bremsbetätigungselement 10 in Richtung zu den ihnen zugeordneten Kontaktteilen 30 und 42 bewegt werden. Die mechanische Verbindungseinrichtung 26 kann beispielsweise als Gestänge ausgebildet sein. Entsprechend kann die mechanische Verbindungseinrichtung 26 einen Eingangskolben und/oder mindestens einen Ausgangskolben umfassen. Da für die mechanische Verbindungseinrichtung 26 verwendbare Gestänge durch die 1 hinreichend offenbart sind, wird hier nicht genauer darauf eingegangen. Auf eine besonders vorteilhafte Ausbildung des zweiten Mindest-Verstellwegs, bzw. des Gaps, wird unten genauer eingegangen.
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Bevorzugter Weise umfasst das Bremssystem einen Bremskraftverstärker 44, mittels welchem eine Verstellkraft auf den zweiten Kolben 36 ausübbar ist. Unter dem Bremskraftverstärker 44 kann beispielsweise ein elektrischer Aktor verstanden werden. Wie anhand der folgenden Ausführungen deutlich wird, ist der Bremskraftverstärker 44 nicht auf einen bestimmten Typ eines motorisierten Aktors limitiert. Auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Bremskraftverstärkers 44 wird unten genauer eingegangen.
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Vorteilhafter Weise umfasst das Bremssystem mindestens einen Radbremszylinder 46, welcher mit der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 hydraulisch derart verbunden ist, dass mittels des gesteigerten ersten Innendrucks in der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 ein Bremsdruck des mindestens einen Radbremszylinders 46 steigerbar ist. Des Weiteren kann der mindestens eine Radbremszylinder 46 mit der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 hydraulisch derart verbunden sein, dass mittels des gesteigerten zweiten Innendrucks in der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 der Bremsdruck des mindestens einen Radbremszylinders 46 steigerbar ist. Bevorzugter Weise kann die hydraulische Verbindung derart ausgebildet sein, dass der Bremsdruck des mindestens einen Radbremszylinders 46 gleichzeitig mittels einer Steigerung des ersten Innendrucks und des zweiten Innendrucks steigerbar ist.
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Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst das Bremssystem zwei Bremskreise mit insgesamt vier Radbremszylinder 46, welche jeweils einem Rad mit je einer Bremsscheibe 48 zugeordnet sind. Vorteilhafter Weise ist jeder der vier Radbremszylinder 46 dazu ausgelegt, (bei einer Steigerung seines Bremsdrucks) ein korrespondierendes hydraulisches Bremsmoment auf die benachbarte Bremsscheibe 48, bzw. auf das zugeordnete Rad, auszuüben. Je zwei der Radbremszylinder 46 sind einem gemeinsamen Bremskreis zugeordnet. Die beiden Radbremszylinder 46 eines Bremskreises können an den Rädern einer gemeinsamen Achse, an den auf einer Seite des Fahrzeugs angeordneten Rädern oder an den diagonal an dem Fahrzeug eingesetzten Rädern angeordnet sein. Insbesondere können die beiden Bremskreise des Bremssystems gleich ausgebildet sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das hier beschriebene Bremssystem nicht auf eine bestimmte Anzahl von Radbremszylindern 46 oder auf eine bestimmte hydraulische Verbindung der Radbremszylinder 46 mit den Kolben-Zylinder-Einheiten 12 und 34 limitiert ist. Die folgenden Ausführungen zu der dargestellten Ausführungsform sind lediglich beispielhaft zu verstehen:
Jeder der beiden Bremskreise ist über eine Zufuhrleitung 50 mit der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 verbunden. Jede Zufuhrleitung 50 verbindet die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 mit einem Radeinlassventil 52, welches über eine Leitung 54 mit einem Radbremszylinder 46 verbunden ist. Über einen in jeder Zufuhrleitung 50 ausgebildeten Verzweigungspunkt 56 und eine davon abzweigende Leitung 58 ist ein weiteres Radeinlassventil 60 mit der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 verbunden, welches über eine Leitung 62 zusätzlich mit einem Radbremszylinder 46 verbunden ist. In jeder der Leitungen 54 und 62 ist ein Verzweigungspunkt 64 oder 66 ausgebildet, welcher über eine Leitung 68 oder 70 mit einem Radauslassventil 72 oder 74 verbunden ist. Die beiden einem Bremskreis zugeordneten Radauslassventile 72 und 74 münden über die Leitungen 76 und 78 in einen gemeinsamen Verzweigungspunkt 80. Der Verzweigungspunkt 80 ist über eine Leitung 82 mit einem dann eingesetzten Rückschlagventil 84 über einen weiteren in der Zufuhrleitung 50 ausgebildeten Verzweigungspunkt 86 verbunden. Das Rückschlagventil 84 ist so ausgerichtet, dass eine Bremsmediumverschiebung von der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 über den Verzweigungspunkt 86 zu dem Verzweigungspunkt 80 unterbunden ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann zwischen dem Verzweigungspunkt 80 und dem Rückschlagventil 84 ein Verzweigungspunkt 88 ausgebildet sein, von welchem eine Leitung 90 abzweigt. Die beiden Leitungen 90 der beiden Bremskreise können in einem gemeinsamen Verzweigungspunkt 92 münden, von welchem eine Reservoirleitung 94 zu einem Bremsmediumreservoir 96 führt. Das Bremsmediumreservoir 96 kann über mindestens eine Bremsmedium-Austauschbohrung, beispielsweise über eine Schnüffelbohrung, hydraulisch mit der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 verbunden sein.
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Auch die erste Kolben-Zylinder-Einheit 12 ist hydraulisch mit mindestens einem Radbremszylinder 46 verbunden. Insbesondere kann die erste Kolben-Zylinder-Einheit 12 lediglich mit den beiden Radbremszylindern 46 eines Bremskreises hydraulisch verbunden sein. Auf die Vorteile einer derartigen hydraulischen Verbindung zwischen den Radbremszylindern 46 und den Kolben-Zylinder-Einheiten 12 und 34 zum aktiven Einstellen eines bevorzugten Gesamt-Bremsmoments wird unten genauer eingegangen.
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Bevorzugter Weise ist die erste Kolben-Zylinder-Einheit 12 mit mindestens einem Radbremszylinder 46 über ein Ventil 98, wie beispielsweise ein Stetigventil und/oder ein Differenzdruck-Ventil, verbunden. Dies ist beispielsweise realisierbar, indem eine Leitung 100 von (der Innenkammer 21) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 zu dem Ventil 98 führt, welches über eine weitere Leitung 102 mit einem in der Leitung 58 ausgebildeten Verzweigungspunkt 104 verbunden ist.
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Das Ventil 98 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass mittels des Ventils 98 eine Druckdifferenz ungleich Null zwischen dem in dem mindestens einen Radbremszylinder 46 vorliegenden Bremsdruck und dem ersten Innendruck in (der Innenkammer 21) der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 einstellbar ist. Wie unten genauer ausgeführt ist, ist mittels eines derartigen Ventils 98 ein vorteilhaftes Bremsgefühl (Pedalgefühl) für den Fahrer bei einer Betätigung des Bremsbetätigungselements 10 realisierbar.
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Nachfolgend wird auf eine besonders vorteilhafte Ausbildung des Bremssystems genauer eingegangen:
Bevorzugter Weise ist der zweite Mindest-Verstellweg größer als der erste Mindest-Verstellweg. In diesem Fall ist gewährleistet, dass bei einem Entstehen eines Kraftübertragungskontakts zwischen dem Bremsbetätigungselement 10 und dem ersten Kolben 14 über die mechanische Verbindungseinrichtung 26 eine Kraftübertragung von dem Bremsbetätigungselement 10 auf den zweiten Kolben 36 unterbunden ist. Dies ist beispielsweise durch eine erste Höchstbreite d1 kleiner als die zweite Höchstbreite d2 realisierbar. Die auf diese Weise realisierte Entkopplung der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 von dem Bremsbetätigungselement 10 bei Gewährleistung der Kraftübertragung von dem Bremsbetätigungselement 10 auf den zweiten Kolben 36 kann zum Reduzieren des Bremsdrucks des mindestens einen Radbremszylinders bei einem Einbremsen des Fahrers in die erste Kolben-Zylinder-Einheit 12 genutzt werden.
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Der zweite Mindest-Verstellweg kann um einen Faktor 1,5, vorzugsweise um einen Faktor 2, insbesondere um einen Faktor 3 größer als der erste Mindest-Verstellweg sein. Entsprechend kann die zweite Höchstbreite d2 um einen Faktor 1,5, vorzugsweise um einen Faktor 2, insbesondere um einen Faktor 3 größer als die erste Höchstbreite d1 sein. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die zweite Höchstbreite d2 einem maximal auf das mindestens eine Rad zusätzlich ausübbaren (nicht-hydraulischen) Zusatz-Bremsmoment, wie beispielsweise einem maximalen Generator-Bremsmoment, entsprechen.
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Bevorzugter Weise ist die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 so ausgebildet und so an der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 angeordnet, dass der zweite Kolben 36 bei einem Nichtvorliegen eines Kraftübertragungskontakts zwischen der mechanische Verbindungseinrichtung 26 und dem zweiten Kolben 36 zum zumindest teilweise Übertragen der Fahrerbremskraft, z. B. bei einem Abstand ungleich Null zwischen den Kontaktteilen 40 und 42, in einer Ausgangsstellung vorliegt, in welcher die Kolben-Zylinder-Einheit 34 Vorratsvolumen aufweist. Man kann dies auch so umschreiben, dass der zweite Kolben 36 aus seiner Ausgangsstellung in eine zweite Verstellrichtung 39 zumindest teilweise aus der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 hinaus verstellbar ist.
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Der Bremskraftverstärker 44 kann insbesondere dazu ausgebildet sein, den zweiten Kolben 36 aus der Ausgangsstellung in die (der ersten Verstellrichtung 38 entgegengerichtete) zweite Verstellrichtung 39 zu verstellen. Somit ist der zweite Kolben 36 mittels des Bremskraftverstärkers 44 derart verstellbar, dass ein Teilvolumen des Bremsmediums des Bremssystems in die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 einsaugbar ist. Mittels einer derartigen Reduzierung des Bremsdrucks des mindestens einen Radbremszylinders 46 ist beispielsweise verhinderbar, dass eine Höchst-Verzögerung des Fahrzeugs überschritten wird.
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Das Bremssystems kann insbesondere eine Auswerte- und Steuereinrichtung 106 umfassen, welche dazu ausgelegt ist, unter Berücksichtigung zumindest einer von einem fahrzeugeigenen Sensor 108 bereitgestellten Information bezüglich einer Betätigung des Bremsbetätigungselements 10 mindestens eine Soll-Größe bezüglich einer auf den zweiten Kolben 36 aufzubringenden Verstellkraft des Bremskraftverstärkers 44 festzulegen. Der Sensor 108 zum Bereitstellen eines Sensorsignals 110 mit der Information kann beispielsweise ein Pedalwegsensor und/oder ein Kraftsensor sein. Das Bremssystem ist jedoch nicht auf die hier beschriebenen Beispiele für den Sensor 108 beschränkt. Auch ein Signal eines Drucksensors 109 kann bei der Festlegung der mindestens einen Soll-Größe berücksichtigt werden.
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Die von der Auswerte- und Steuereinrichtung 106 festgelegte mindestens eine Soll-Größe kann beispielsweise eine Soll-Verstellkraft, eine Soll-Drehzahl eines Motors des Bremskraftverstärkers 44 und/oder einen Soll-Betriebsmodus des Bremskraftverstärkers 44 umfassen. Die von der Auswerte- und Steuereinrichtung 106 festlegbare mindestens eine Soll-Größe ist jedoch nicht auf die hier aufgezählten Beispiele beschränkt. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 106 kann anschließend ein Steuersignal 112 zum Ansteuern einer Elektronik 114 des Bremskraftverstärkers 44 unter Berücksichtigung der festgelegten Soll-Größe ausgeben.
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Bevorzugter Weise ist die Auswerte- und Steuereinrichtung 106 zusätzlich dazu ausgelegt, die mindestens eine Soll-Größe bezüglich der Verstellkraft unter zusätzlicher Berücksichtigung mindestens eines Zusatz-Bremsmoments, welches zusätzlich zu dem mindestens einem hydraulischen Bremsmoments des mindestens Radbremszylinders 46 auf das mindestens eine Rad ausübbar ist, festzulegen. Das mindestens eine Zusatzbremsmoment kann mindestens ein Generator-Bremsmoment umfassen. Insbesondere kann mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung die mindestens eine Soll-Größe bezüglich der Verstellkraft so festlegbar und der Bremskraftverstärker 44 so ansteuerbar sein, dass trotz eines zeitlich variierenden Zusatz-Bremsmoments ein bevorzugten Gesamt-Bremsmoment aus zumindest dem mindestens einen hydraulischen Bremsmoment des mindestens Radbremszylinders 46 und dem Zusatz-Bremsmoment einhaltbar ist. Beispielsweise kann dabei mittels des in die zweite Verstellrichtung 39 verstellten zweiten Kolbens 36 ein Bremsmediumvolumen in die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 eingesaugt werden, welches einer zeitlichen Zunahme des mindestens einen Zusatz-Bremsmoments entspricht. Ebenso kann mittels des in die erste Verstellrichtung 38 verstellten zweiten Kolbens 36 ein Bremsmediumvolumen entsprechend einer zeitlichen Abnahme des mindestens eine Zusatz-Bremsmoments in den mindestens einen Radbremszylinder 46 überführt werden.
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Mittels den in den oberen Absätzen beschriebenen vorteilhaften Bremssystem sind mehrere Betriebsmoden ausführbar:
In einem ausführbaren ersten Betriebsmodus (Teilbrems-Modus) betätigt der Fahrer das Bremsbetätigungselement 10 leicht, so dass dieses um einen Verstellweg unter dem ersten Mindest-Verstellweg verstellt wird. Der Fahrer spürt somit noch keine Rückwirkung der von dem Bremsbetätigungselement 10 noch entkoppelt vorliegenden ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12. Mittels des Bremskraftverstärkers 44 kann der zweite Kolben 36 so in die erste Verstellrichtung 38 verstellt werden, dass aufgrund der Steigerung des zweiten Innendrucks in der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 ein Bremsdruck in dem mindestens einem Radbremszylinder 46 aufgebaut wird, welcher dem mittels des Sensors 108 erfassbaren Fahrerbremswunsches entspricht.
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Bevorzugter Weise kann dabei das Ventil 98 so angesteuert werden, dass der erzeugte Druckaufbau zu einer Verringerung des Abstands zwischen den Kontaktteilen 28 und 30 führt. Nach diesem Schließen des Jump-Ins spürt der Fahrer eine Kraftrückwirkung aus dem Bremssystem entsprechend den Flächenverhältnissen der Kolben-Zylinder-Einheiten 12 und 34 und dem Öffnungszustand des Ventils 98.
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Insbesondere können die beiden Kolben 14 und 36 in dem ersten Modus (Teilbrems-Modus) analoge Verstellwege zurücklegen.
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Als Alternative zu einem von dem Fahrer gesteuerten/ausgeführten Abbremsen ist auch in einem ausführbaren zweiten Modus (aktiver Druckaufbau-Modus) der aktive Druckaufbau für ASR, ESP, ACC von dem Bremskraftverstärker 44 und der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit ausführbar. Das Bremsbetätigungselement kann währenddessen in seiner Ausgangsstellung vorliegen. Das Ventil 98 kann bei einigen Eingriffen (automatisch) geschlossen werden, so dass das Bremsflüssigkeitsvolumen, welches zum Schließen des Jump-Ins notwendig ist, eingespart wird (Dynamikerhöhung).
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In einem dritten Modus (Rekuperations-Modus) wird ein Generator-Bremsmoment eines (nicht skizzierten) Generators auf mindestens eines der Räder ausgeübt. Eine zeitliche Zu- oder Abnahme des Generator-Bremsmoments kann auf die oben beschriebene Weise mittels eines Verstellens des zweiten Kolbens 36 durch den Bremskraftverstärker 44 ausgeglichen werden. Zusätzlich kann das Ventil 98 während des Verblendens so angesteuert werden, dass der auf diese Weise einstellbare erste Innendruck einem standartgemäßen Bremsgefühl (Pedalgefühl) entspricht. Der Verblendvorgang verläuft somit für den Fahrer rückwirkungsfrei.
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Zum Korrigieren/Herausfiltern der Rückwirkung ist es auch möglich, die Einlassventile 52 und 60 während der Rekuperation (automatisch) kurzzeitig zu schließen den ersten Innendruck in der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 mittels des Ventils 98 und der zweiten Kolben-Zylinder-Einheit 34 auf einen bevorzugten (standartgemäßen) Wert einzustellen.
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Des Weiteren kann der Bremsdruck in dem mindestens einen Radbremszylinder 46 auch über die Auslassventile 72 und 74 abgebaut werden. Beispielsweise kann dazu ein Bremsmediumvolumen über die Auslassventile 72 und 74 in das Bremsmediumreservoir 96 abgelassen werden.
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In einem ausführbaren vierten Modus (ABS-Bremsmodus) werden die herkömmlichen ABS-Funktionen wie Druckhalten, Druckabbau und Druckaufbau über die Einlass- und Auslassventile 52, 60, 72 und 74 ausgeführt. Somit ist das hier beschriebene Bremssystem kompatibel mit diesen ABS-Funktionen.
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Bei einem Druckabbau wird das Bremsmediumvolumen über die Auslassventile 72 und 74 direkt in das Bremsmediumreservoir 96 überführt. Danach kann der Bremsdruck in dem mindestens einen Radbremszylinder 46 über die Einlassventile 52 und 60 wieder aufgebaut werden.
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Gleichzeitig kann mittels des Ventils 98 der Volumenhaushalt der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 so reguliert/gesteuert werden, dass ein zwischen dem zweiten Kolben 36 und der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 vorliegender Gap, z. B. der Abstand zwischen den Kontaktteilen 40 und 42, vergrößert wird. Sofern ein gewisser Schwellwert erreicht wird, können die Einlassventile 52 und 60 (automatisch) kurzzeitig geschlossen werden. Die zweite Kolben-Zylinder-Einheit 34 fördert danach durch Verringerung des Gaps ein Bremsmediumvolumen von dem Bremsmediumreservoir 96 über die Rückschlagventile 84 zurück in die Bremskreise. Nach dieser Rückförderung kann der Gap erneut vergrößert werden.
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In einem fünften Modus (Back-Up-Modus, Ausfall-Modus), welcher insbesondere bei einem Ausfall der Elektronik des Bremssystems und/oder bei einer Unterbrechung der Energieversorgung des Bremssystems ausführbar ist, wird der Gap zwischen der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 und dem zweiten Kolben 36 geschlossen. Der Fahrer erfährt eine Verlängerung des Pedalwegs entsprechend einem Produkt von Gap-Maß und Pedalübersetzung, welche jedoch in der Regel vernachlässigbar ist. Somit kann der Fahrer auch bei Auftreten einer der oben genannten Fehlersituationen das Fahrzeug noch sicher in den Stillstand bringen. Die dazu auf das Bremsbetätigungselement 10 aufzubringende Fahrerbremskraft übersteigt nicht die Kraft, welche bei einer derartigen Situation zum Abbremsen eines Fahrzeugs mit einem Vakuumbremskraftverstärker-System aufzubringend ist. Das in 1 dargestellte Bremssystem gewährleistet somit einen vorteilhaften Sicherheitsstandard.
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Die vorliegende Erfindung gewährleistet auch einen Entfall von Trennventilen zwischen den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten 12 und 34 durch die mechanische Kopplung bei einem Ausfall der Energieversorgung.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Bremssystems.
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Das schematisch wiedergegebene Bremssystem umfasst die schon beschriebenen Komponenten 10 bis 88 und 96 bis 108. Auf eine erneute Beschreibung dieser Komponenten kann deshalb verzichtet werden. Im Unterschied zu der oben beschrieben Ausführungsform sind bei dem hier dargestellten Bremssystem jeweils eine Speicherkammer 120 an die Verzweigungspunkte 88 angeschlossen.
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Mittels des hier wiedergegebenen Bremssystems sind alle oben beschriebenen Funktionen ausführbar. Allerdings wird bei dem ausführbaren dritten Modus (Rekuperations-Modus) beim Abbau des Bremsdrucks in dem mindestens einen Radbremszylinder 46 das Bremsmediumvolumen über die Radauslassventile 72 und 74 in die Speicherkammern 120 überführt. In dem ausführbaren vierten Modus (ABS-Bremsmodus) erfolgt der Druckabbau ebenso über ein Ablassen der Bremsflüssigkeit oder des Bremsgases in die zugehörige Speicherkammer 120.
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Wie in der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Volumenhaushalt in der ersten Kolben-Zylinder-Einheit 12 durch das Ventil 98 so gesteuert, dass der Gap zwischen dem zweiten Kolben 36 und der mechanischen Verbindungseinrichtung 26 anwächst. Zur Rückförderung werden wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Einlassventile 52 und 60 geschlossen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Gap verringert und das Bremsmedium (Bremsflüssigkeit oder Bremsgas) über die Rückschlagventile 72 und 74 aus den Speicherkammern 120 in die Bremskreise zurückgefördert wird.
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Wie in den oberen Absätzen ausgeführt, sind die beschriebenen Bremssysteme dazu ausgelegt, die erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen. Auf eine Beschreibung dieser Verfahren wird deshalb hier verzichtet.
