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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Bekannte derartige Fahrzeugbremsanlagen weisen eine Fremdkraft-Betriebsbremsanlage und eine Muskelkraft-Hilfsbremsanlage auf, wobei Betriebs- und Hilfsbremsanlage nicht völlig getrennt voneinander sind sondern zum Teil die gleichen Bauelemente wie beispielsweise Radbremszylinder benutzen. Die Fremdkraft-Betriebsbremsanlage weist eine Fremdenergiequelle, üblicherweise eine Hydropumpe, an die ein Hydrospeicher angeschlossen ist, auf. Bei mehreren Bremskreisen ist für jeden Bremskreis eine Fremdenergiequelle vorhanden. An die Fremdenergiequelle ist mindestens ein und sind üblicherweise mehrere Radbremszylinder angeschlossen. Zur Steuerung oder Regelung eines Radbremsdrucks in den Radbremszylindern weisen bekannte Fahrzeugbremsanlagen ein dem Radbremszylinder vorgeschaltetes Bremsdruckaufbau- und ein ihm nachgeschaltetes Bremsdruckabsenkventil auf.
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Mit diesen Ventilen ist auch eine Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelung (ABS, ASR, FDR) möglich. Dies ist an sich bekannt und soll deswegen an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Die Steuerung oder Regelung des Radbremsdrucks ist radindividuell oder auch für mehrere oder alle Fahrzeugräder gemeinsam möglich. Da grundsätzlich auch andere Möglichkeiten zur Steuerung oder Regelung der Radbremsdrücke möglich sind soll die Erfindung nicht auf eine bestimmte Möglichkeit beschränkt sein. Ein Sollwert für die Radbremsdrücke wird mit einem Bremswertgeber vorgegeben, der üblicherweise ein Fußbremspedal oder ein Handbremshebel ist, dessen Stellung mit einem Sensor abgegriffen wird.
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Bei Ausfall der Betriebsbremsanlage lässt sich die Bremsanlage in konventioneller Weise mit der Muskelkraft-Hilfsbremsanlage betätigen, die einen Hauptbremszylinder aufweist, an den der oder die Radbremszylinder angeschlossen ist oder sind. Bei bekannten elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlagen wird der Hauptbremszylinder bei Betätigung der Betriebsbremsanlage durch ein Trennventil hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage getrennt. Der Hauptbremszylinder bekannter Fahrzeugbremsanlagen ist an einen Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit angeschlossen, aus dem üblicherweise auch die Fremdenergiequelle Bremsflüssigkeit ansaugt. Ein Beispiel einer bekannten elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage der vorstehend erläuterten Art offenbart die
DE 197 01 070 A1 .
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Die Offenlegungsschriften
DE 196 32 130A1 und
DE 195 23 946 A1 offenbaren hydraulische Hilfskraft-Fahrzeugbremsanlagen mit einem Hauptbremszylinder, der einen Unterdruck-Bremskraftverstärker aufweist. Eine Bremsbetätigung erfolgt durch Muskelkraft eines Fahrzeugführers unterstützt durch eine Hilfskraft des Bremskraftverstärkers. Zu einem Vorladen weisen die bekannten Fahrzeugbremsanlagen eine als Vorladepumpe bezeichnete Hydropumpe auf, mit der eine Rückseite eines Primär- oder Stangenkolbens des Hauptbremszylinders beaufschlagbar ist. Durch Vorladen kann in Erwartung einer Bremsbetätigung ein Lüftspiel von Radbremsen eliminiert und Reibbremsbeläge an Bremsscheiben angelegt werden. Durch das Vorladen ist auch ein Druckaufbau auf einer Saugseite einer Rückförderpumpe einer Schlupfregeleinrichtung möglich. Zweck ist in diesem Fall ein schneller Druckaufbau bei niedriger Temperatur und in Folge dessen zähflüssiger Bremsflüssigkeit. Um den Vorladedruck aufbauen zu können, ist zwischen dem Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit und einem Nachlaufraum des Hauptbremszylinders ein Magnetventil angeordnet. Der Nachlaufraum befindet sich auf der Rückseite des Primärkolbens, er ist wie bereits gesagt mit der Vorladepumpe beaufschlagbar.
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Die Offenlegungsschrift
DE 101 64 355 A1 offenbart eine hydraulische Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage mit einem mit Muskelkraft betätigbaren Hauptbremszylinder, der in jedem Bremskreis durch ein Absperrventil an einen drucklosen Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit angeschlossen ist, und mit einem Fremdkraft-Bremsdruckerzeuger, der in jedem Bremskreis durch ein Hauptabsperrventil an den Hauptbremszylinder angeschlossen ist. An den Hauptbremszylinder ist ein Pedalwegsimulator angeschlossen, dessen Rückseite durch ein Abschaltventil an den Vorratsbehälter angeschlossen ist. Den Absperrventilen sind in einem Bremskreis ein Rückschlagventil, ein Überdruck- beziehungsweise Proportionalsicherheitsventil und eine Drosselblende parallel geschaltet, weswegen sich der Hauptbremszylinder nicht durch Schließen der Absperrventile von dem Vorratsbehälter trennen lässt.
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Erläuterung und Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist ein vorzugsweise als Magnetventil ausgebildetes Trennventil auf, das zwischen dem Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit und dem Hauptbremszylinder angeordnet ist und das unabhängig von einer Betätigung des Hauptbremszylinders steuerbar ist. Dieses Trennventil darf nicht mit dem Trennventil bekannter Fahrzeugbremsanlagen verwechselt werden, welches dem Hauptbremszylinder nachgeschaltet ist und mit dem der Hauptbremszylinder bei Betätigung der Betriebsbremsanlage hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage getrennt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Trennventil lässt sich der Vorratsbehälter schneller, d. h. bei kürzerem Kolbenweg eines Kolbens des Hauptbremszylinders, vom Hauptbremszylinder trennen als bei bekannten Hauptbremszylindern, wo der Kolben des Hauptbremszylinders eine Schnüffelbohrung überfahren oder sich ein in den Kolben des Hauptbremszylinders integriertes Zentralventil schließen muss um den Hauptbremszylinder vom Vorratsbehälter zu trennen. Das Schließen des Zentralventils erfolgt mechanisch durch eine Verschiebung des Kolbens und benötigt zum Schließen Kolbenweg. Das Schließen des erfindungsgemäßen Trennventils kann beispielsweise mittels eines sog. Bremslichtschalters bei minimalen Pedalweg eines Fußbremspedals erfolgen. Um das Trennventil noch früher zu schließen kann auch das Aufsetzen eines Fußes auf das Fußbremspedal oder das Greifen eines Handbremshebels mit einer Hand sensiert und das Trennventil dadurch ohne Kolbenweg des Kolbens des Hauptbremszylinders geschlossen werden. Dies hat den Vorteil, dass zum Aufbau eines Drucks im Hauptbremszylinder kein Kolbenweg verloren geht. Weiterer Vorteil ist ein verbessertes Pedalgefühl da keine mechanischen Schließvorgänge von Ventilen während einer Bremsung erfolgen. Zusätzlicher Vorteil ist die Möglichkeit einer vereinfachten Fehlerprüfung des Hauptbremszylinders. Der (unbetätigte) Hauptbremszylinder wird mittels des erfindungsgemäßen Trennventils vom Vorratsbehälter getrennt und mit der Fremdenergiequelle der Betriebsbremsanlage mit Druck beaufschlagt. Ist die Bremsflüssigkeit frei von Luftblasen und der Hauptbremszylinder dicht erfolgt wegen der Inkompressibilität der Bremsflüssigkeit ein schneller Druckanstieg. Bei Kompressilibität der Bremsflüssigkeit durch Luftblasen oder bei Leckage ist der Druckanstieg verlangsamt. Noch ein Vorteil der Erfindung ist, dass keine mechanischen Absperrmöglichkeiten des Hauptbremszylinders vom Vorratsbehälter wie beispielsweise die oben genannte Schnüffelbohrung oder das oben genannte Zentralventil notwendig ist. Dadurch ist ein vereinfachter und infolgedessen kostengünstigerer Hauptbremszylinder verwendbar. Es lässt sich allerdings ebenso ein Hauptbremszylinder für die erfindungsgemäße Fahrzeugbremsanlage verwenden, der eine mechanische Absperrmöglichkeit vom Vorratsbehälter für Bremsflüssigkeit der vorgenannten Art aufweist.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen hydraulischen Schaltplan einer erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlage.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage 10 weist eine Fremdkraft-Betriebsbremsanlage und eine Muskelkraft-Hilfsbremsanlage auf. Die Betriebsbremsanlage weist eine Fremdenergiequelle 12 mit zwei einander hydraulisch parallel geschalteten Hydropumpen 14 und einem an deren Druckseite angeschlossenen Hydrospeicher 16 auf. Die beiden Hydropumpen 14 werden von einem gemeinsamen Elektromotor 18 angetrieben. Es sind aus Sicherheitsgründen zwei Hydropumpen 14 vorgesehen, grundsätzlich funktioniert die Betriebsbremsanlage auch mit einer Hydropumpe 14. An die Druckseite der Hydropumpen 14 und den Hydrospeicher 16 ist ein Drucksensor 20 angeschlossen. Der Fremdenergiequelle 12 ist ein in Richtung von Radbremszylindern 22 durchströmbares Rückschlagventil 24 nachgeschaltet. Die Radbremsventile 22 sind über Bremsdruckaufbauventile 26 an das Rückschlagventil 24 angeschlossen. Das Rückschlagventil 24 verhindert, dass Bremsflüssigkeit aus Richtung der Radbremszylinder 22 in den Hydrospeicher 16 zurückströmen kann. Über Bremsdruckabsenkventile 28 sind die Radbremszylinder 22 an eine gemeinsame Rückleitung 30 angeschlossen, die über ein Absperrventil 32 zu einem Vorratsbehälter 34 für Bremsflüssigkeit führt. Das Absperrventil 32 ist als in seiner stromlosen Grundstellung geschlossenes 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet.
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Eine Saugseite der Hydropumpen 14 ist an den Vorratsbehälter 34 angeschlossen.
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Es ist jedem Radbremszylinder 22 ein Bremsdruckaufbauventil 26 und ein Bremsdruckabsenkventil 28 zugeordnet, mit denen in an sich bekannter Weise ein Radbremsdruck in den Radbremszylindem 22 steuer- oder regelbar ist. Zur Messung der Radbremsdrücke ist an jeden Radbremszylinder 22 ein Drucksensor 36 angeschlossen. Durch das Vorsehen eines Bremsdruckaufbauventils 26 und eines Bremsdruckabsenkventils 28 für jeden Radbremszylinder 22 ist eine radindividuelle Steuerung oder Regelung der Radbremsdrücke möglich. Wenn keine radindividuelle Steuerung oder Regelung der Radbremsdrücke gewünscht oder erforderlich ist können auch mehrere oder alle Radbremszylinder 22 an ein Bremsdruckaufbauventil 26 und ein Bremsdruckabsenkventil 28 angeschlossen werden. Auch eine Blockierschutz-, Antriebsschlupf- und/oder Fahrdynamikregelung (ABS, ASR, FDR) sind mit den Bremsdruckaufbauventilen 26 und Bremsdruckabsenkventilen 28 möglich. Dies ist an sich bekannt und soll deswegen hier nicht näher erläutert werden. Die Bremsdruckaufbau- und absenkventile 26, 28 sind als 2/2-Wege-Proportional-Magnetventile ausgeführt, wobei im beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel die Bremsdruckaufbauventile 26 in ihrer stromlosen Grundstellung geschlossen und die Bremsdruckabsenkventile 28 in ihrer stromlosen Grundstellung geöffnet sind. Dies ist allerdings nicht zwingend.
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Als Bremswertgeber weist die elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage 10 ein Fußbremspedal 38 auf, dessen Stellung mit einem Pedalwegsensor 40 messbar ist. Zudem ist ein sog. Bremslichtschalter 42 vorhanden, mit dem eine Betätigung des Fußbremspedals 38 feststellbar ist.
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Die Hilfsbremsanlage weist einen Hauptbremszylinder 44 auf, der mit dem Fußbremspedal 38, welches den Bremswertgeber der Betriebsbremsanlage bildet, betätigbar ist. Über ein Trennventil 46 ist der Hauptbremszylinder 44 mit den Bremsdruckabsenkventilen 28 und über diese mit den Radbremszylindem 22 verbunden. Der Anschluss der Radbremszylinder 22 über die Bremsdruckabsenkventile 28 an den Hauptbremszylinder 44 ist im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel gewählt worden weil die Bremsdruckabsenkventile 28 in ihrer stromlosen Grundstellung offen sind. Werden wie bei bekannten Fahrzeugbremsanlagen üblich die Bremsdruckaufbauventile 26 als in ihrer stromlosen Grundstellung offene Magnetventile ausgebildet erfolgt der Anschluss der Radbremszylinder 22 an den Hauptbremszylinder 44 vorzugsweise über die Bremsdruckaufbauventile 26. Auch ist grundsätzlich ein Anschluss der Radbremsventile 22 unter Umgehung der Bremsdruckaufbau- und Bremsdruckabsenkventile 26, 28 unmittelbar an das Trennventil 46 möglich. Bei Betätigung der Fahrzeugbremsanlage 10 mit der Fremdkraft-Betriebsbremsanlage wird durch Schließen des Trennventils 46 der Hauptbremszylinder 44 hydraulisch von der Fahrzeugbremsanlage 10 getrennt.
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An den Hauptbremszylinder 44 ist ein Drucksensor 48 angeschlossen, dessen Signal ebenfalls zur Bildung eines Sollwerts für die einzustellenden Radbremsdrücke in den Radbremszylindern 22 bei Fremdkraftbetätigung herangezogen werden kann.
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Der Hauptbremszylinder 44 kann, wie dargestellt, ein Einkreis-Hauptbremszylinder oder es kann auch ein Zwei- bzw. Mehrkreis-Hauptbremszylinder verwendet werden. Ein sog. Pedalwegsimulator kann in den Hauptbremszylinder integriert sein, es kann auch, wie dargestellt, ein als separates Bauteil ausgeführter Pedalwegsimulator 50 an den Hauptbremszylinder 44 angeschlossen sein. Der Pedalwegsimulator 50 ermöglicht eine Bewegung des Fußbremspedals 38 bei geschlossenem Trennventil 46, d. h. bei Fremdkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage 10. Ohne einen Pedalwegsimulator 50 wäre aufgrund der Inkompressibilität von Bremsflüssigkeit bei geschlossenem Trennventil 46 keine Bewegung des Fußbremspedals 38 möglich.
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Der Hauptbremszylinder 44 ist mit dem Vorratsbehälter 34 verbunden, wobei der Hauptbremszylinder 44 an eine andere Kammer des Vorratsbehälters 34 als die Hydropumpen 14 angeschlossen ist. Dem Hauptbremszylinder 44 und dem Vorratsbehälter 34 ist ein weiteres Trennventil 52 zwischengeschaltet. Dieses Trennventil 52 ist als in seiner stromlosen Grundstellung offenes 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildet. Durch das Trennventil 52 ist es möglich, den Hauptbremszylinder 44 unabhängig von seiner Betätigung vom Vorratsbehälter 34 zu Trennen, insbesondere ist ein Trennen des Hauptbremszylinders 44 vom Vorratsbehälter 34 ohne oder mit stark verkürztem Weg eines Kolbens des Hauptbremszylinders 44 möglich. Ohne das Trennventil 52 wäre ein Kolbenweg zum Überfahren einer Schnüffelbohrung des Hauptbremszylinders 44 oder zum Schließen eines in einen Kolben des Hauptbremszylinders 44 integrierten Zentralventils erforderlich. Auch ermöglicht das Trennventil 52, indem es geschlossen wird, eine Prüfung des unbetätigten Hauptbremszylinders 44 durch Druckbeaufschlagung mittels der Fremdenergiequelle 12 durch Öffnen mindestens eines Bremsdruckaufbauventils 26 und durch das offene, zugeordnete Bremsdruckabsenkventil 28. Ist die Bremsflüssigkeit frei von Luftblasen und der Hauptbremszylinder 44 dicht ergibt sich ein schneller Druckanstieg, bei Vorhandensein von Gasblasen oder Undichtigkeit verzögert sich der Druckanstieg.
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Eine Einrichtung zur Druckbegrenzung wie beispielsweise eine sog. Berstscheibe oder ein Druckbegrenzungsventil, die die Druckseite der Fremdenergiequelle 12 mit dem Vorratsbehälter 34 verbindet und dadurch den Druck im Hydrospeicher 16 und an den Bremsdruckaufbauventilen 26 begrenzt, kann entfallen, da ein zu hoher Druck durch Öffnen mindestens eines der Bremsdruckaufbauventile 26 durch das zugeordnete, offene Bremsdruckabsenkventil 28 und durch Öffnen des Absperrventils 32 absenkbar oder begrenzbar ist. Eine Beschädigung insbesondere der Bremsdruckaufbauventile 26 lässt sich dadurch vermeiden.
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Ein Kolben des Pedalwegsimulators 50 ist im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung beidseitig mit Druck beaufschlagbar. Von einer Seite wird er vom Hauptbremszylinder 44 beaufschlagt, die andere Seite ist mit einem ersten Simulatorventil 53 an eine Bremsleitung angeschlossen, die vom Rückschlagventil 24 zu den Bremsdruckaufbauventilen 26 führt, und mit einem zweiten Simulatorventil 54 an die Rückleitung 30 angeschlossen, die von den Bremsdruckabsenkventilen 28 über das Absperrventil 32 zum Vorratsbehälter 34 führt. Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die beiden Simulatorventile 53, 54 als 2/2-Wege-Magnetventile ausgebildet, wobei das erste Simulatorventil 53 in seiner stromlosen Grundstellung offen und das zweite Simulatorventil 54 in seiner stromlosen Grundstellung geschlossen ist. Mit dem ersten Simulatorventil 53 ist der Pedalwegsimulator 50 über eine Drossel 56 verbunden. Durch Schließen beider Simulatorventile 53, 54 ist ein „Sperren“ des Pedalwegsimulators 50 möglich. Da bei geschlossenen Simulatorventilen 53, 54 keine Bremsflüssigkeit aus dem Pedalwegsimulator 50 verdrängt werden kann, kann in diesem Zustand auch keine Bremsflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 44 in den Pedalwegsimulator 50 verdrängt werden. Dadurch kann ein ansonsten übliches Absperrventil zwischen dem Hauptbremszylinder 44 und dem Pedalwegsimulator 50 verzichtet werden. Außerdem ist eine aktive Rückstellung des Pedalwegsimulators 50 durch Öffnen eines der beiden Simulatorventile 53, 54 möglich. Für das zweite Simulatorventil 54 ist zusätzliche Voraussetzung, dass Druck in der Rückleitung 30 herrscht, was beim Absenken des Radbremsdrucks in den Radbremszylindern 22 durch Öffnen der Bremsdruckabsenkventile 28 der Fall ist. Zusätzlich besteht die Möglichkeit der Rückgewinnung eines aus dem Hauptbremszylinder 44 in den Pedalwegsimulator 50 verdrängten Bremsflüssigkeitsvolumens durch Öffnen eines der beiden Simulatorventile 53, 54, die durch Niedertreten des Fußbremspedals 38 aus dem Hauptbremszylinder 44 in den Pedalwegsimulator 50 verdrängte Bremsflüssigkeit strömt durch das geöffnete Simulatorventil 53, 54 in Richtung der Radbremszylinder 22. Durch Öffnen des zweiten Simulatorventils 54 können die Radbremszylinder 22 durch die Bremsdruckabsenkventile 28 mit Druck aus dem Pedalwegsimulator 50 beaufschlagt werden.
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Die Simulatorventile 53, 54 können zur Darstellung eines aktiven Pedalwegsimulators verwendet werden, indem in Abhängigkeit von einem Pedalweg bzw. einer Stellung des Fußbremspedals 38 und des Drucks im Hauptbremszylinder 44 über die Simulatorventile 53, 54 der Pedalwegsimulator 50 mit Druck beaufschlagt wird. Da der Pedalwegsimulator 50 mit dem Hauptbremszylinder 44 kommuniziert lässt sich auf diese Weise mit den Simulatorventilen 53, 54 der Druck im Hauptbremszylinder 44 steuern bzw. regeln. Zur besseren Steuerung/Regelung des Drucks im Hauptbremszylinder 44 sollten in diesem Fall Proportionalventile anstelle der dargestellten Schaltventile als Simulatorventile 53, 54 verwendet werden.
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Die Muskelkraftbetätigung der Fahrzeugbremsanlage 10 erfolgt mit dem Hauptbremszylinder 44 durch das offene Trennventil 46 und die offenen Bremsdruckabsenkventile 28. Die Bezeichnung der den Radbremszylindern 22 zugeordneten Ventile als Bremsdruckaufbau- und -absenkventile 26, 28 bezieht sich also auf die Betriebsbremsanlage und schließt einen Bremsdruckaufbau in den Radbremszylindern 22 durch die Bremsdruckabsenkventile 28 oder umgekehrt einen Bremsdruckabbau in den Radbremszylindern 22 durch die Bremsdruckaufbauventile 26 nicht aus.