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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bremsdruckregelung für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit mindestens zwei Bremskreisen mit einem Trennventil und einem Umschaltventil, bei dem eine Gefahr- bzw. Notbremssituation ermittelt wird und im Fall, wenn eine Gefahr - bzw. Notbremssituation erkannt wird, der Fahrer während einer Bremsung unterstützt wird durch Aufbau eines höheren Bremsdrucks. Ferner betrifft die Erfindung ein Bremsassistentsystem für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einer fremdansteuerbaren Druckerhöhungseinheit, insbesondere ein Motor-Pumpen-Aggregat, und einer Erkennungseinrichtung für eine Gefahr- bzw. Notbremssituation und mit mindestens zwei Bremskreisen mit einem Trennventil und einem Umschaltventil.
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Systeme zur Bremsunterstützung bei Gefahr- bzw. Notbremssituationen sind bekannt unter der Bezeichnung „Bremsassistent (BA)“. Der Bremsassisten greift automatisch in den Bremsablauf ein, sobald er eine Notbremssituation erkennt und wenn der Fahrer zu zaghaft reagiert. Diese Situation wird durch eine Bewertung der Betätigung des Bremspedals erkannt. Dazu weist das Bremssystem entsprechende Mittel zum Erfassen und Auswerten einer Bremsbetätigung durch den Fahrer auf. Der Einsatz des Bremsassistenten verkürzt in einem derartigen Fall den Bremsweg, indem schnellstmöglich die volle Bremskraft aufgebaut wird. Dazu ist eine geeignete, durch das BremsassistentSystem ansteuerbare Energiequelle, somit eine fremdansteuerbare Einheit zur Erhöhung des Bremsdrucks bzw. der Bremskraft vorgesehen.
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Eine Möglichkeit, die Bremsassistentfunktion darzustellen, bieten hydraulische Bremssysteme mit einer ansteuerbaren Druckerhöhungseinheit, wie ein Motor-Pumpen-Aggregat, einem Ventil zwischen einem Anschluß des Hauptbremszylinders und dem Ausgang der Druckerhöhungseinheit, im folgenden als „Trennventil“ bezeichnet, einem Ventil zwischen einem Anschluß des Hauptbremszylinders und dem Eingang der Druckerhöhungseinheit, im folgenden als „Umschaltventil“ bezeichnet, und einer Erkennungseinrichtung für eine Notbremssituation.
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Bremssysteme mit einem Steuerergerät, einem fremdansteuerbaren Motor-Pumpen-Aggregat, Trennventilen, Umschaltventilen und Drucksensoren für den Druck im Tandem-Hauptbremszylinders (THZ), die für den Bremsassistenten genutzt werden können, sind bekannt. Eine typische Form eines derartigen Bremssystems ist ein elektronisch geregeltes hydraulisches Bremssystem mit einem Elekronischen Stabilitäts Programm (ESP). Ein Bremssystem mit ESP ermöglicht einen Eingriff, der in einer instabilen Fahrsituation zur Kompensation einer Drehung des Fahrzeugs um die Hochachse ein zusätzliches, der Drehung des Fahrzeugs entgegen wirkendes Giermoment erzeugt, indem individuell in einer Radbremse Bremsdruck aufgebaut bzw. abgebaut wird.
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Der Bremsassistent ermittelt meist eine panikartige Bremspedalbetätigung nach Maßgabe von HZ-Drucksignalen. Bei Überschreiten eines kritischen Druckgradienten durch ein „panikartige“ Bremspedalbetätigung werden die Trennventile geschlossen, die Umschaltventile geöffnet und die Pumpe eingeschaltet. Der über das Pedal eingebrachte Druck wird von der Pumpe auf Blockierdruckniveau gesteigert. Bei dieser Druckregelung folgt der Druck in den Radbremsen demjenigen des Tandem-Hauptbremszylinders. Dadurch besteht die Möglichkeit, innerhalb des Modus des Bremsassistenten den Raddruck zu modulieren. Das Abschalten der Funktion des Bremsassistenten erfolgt mit Unterschreiten eines Mindestdrucks. Diese Bremsassistenten sind auch unter dem Begriff „hydraulische Bremsassistenten“ (HBA) bekannt. Die angesprochene Notsituation kann neben oder alternativ zu der THZ-Drucküberwachung auch über eine Pedalwegüberwachung und/oder Fahrerfussüberwachung erkannt werden.
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Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der
DE 195 01 760 A1 bekannt, bei der die Ansteuerung der Rückförderpumpe, der Umschaltventile und der Trennventile basierend auf der Betätigung des Bremspedals erfolgt.
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Aus der
DE 195 37 926 A1 ist bekannt, das Umschaltventil basierend auf einem Füllstand des Niederdruckspeichers zu schalten, der über die Drehzahl und/oder Stromaufnahme der elektrischen Pumpenmotoren ermittelt wird.
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Für eine möglichst effiziente und gleichzeitig sichere Funktion des Bremsassistenten ist eine genaue Fahrerwunscherkenung bzw. -nachbildung notwendig, was nicht nur das Erkennen einer vorliegenden Notbremssituation, sondern auch das Erkennen einer durch den Bremsassistenten zu hoch eingestellten Verzögerung, die vom Fahrer nicht gewünscht wird, beinhaltet. In bestehenden Sytemen mit hydraulischem Bremsassistenten stellt es ein Problem dar, die vom Fahrer gewünschte Verzögerung anhand des THZ-Drucks und/oder Pedalwegs festzustellen, da diese Größen stark von anderen Funktionen des Bremssystems überlagert werden. Aus diesem Grund ist es schwer erkennbar, wenn der Fahrer den Reibwert nicht mehr gänzlich ausnutzen will (Verlassen einer ABS-Regelung), was zu einem, vom Fahrer nicht gewünschten, Nachbremsen führen kann. Diese Fehlfunktion ist auch von einem „Normalfahrer“ subjektiv zu spüren.
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Um über das vom Fahrer vorgegebene THZ-Druckniveau eine erhöhte Energieversorgung des Systems zu ermöglichen, das bedeutet zumindest wenn Druck aufgebaut werden soll, ist es bei einem HBA nötig, die Pumpe anzusteuern, das Trennventil (TV) zu schliessen und das elektrische Umschaltventil (EUV) zu öffnen. Das für den Druckaufbau erforderliche Zusatzvolumen wird über das Umschaltventil dem THZ entzogen. Dieses Wegsaugen des Volumens führt zu einem Druckabfall im THZ, was fälschlich als Rücknahme des Bremswunsches oder bei Zunahme des Pedalweges fälschlich als Zunahme des Bremswunsches interpretiert werden kann. Es ist möglich, durch eine starke Filterung des THZ-Drucks und/oder des Pedalweges die durch Systemaktivitäten bedingten Signalveränderungen zu minimieren oder zu eliminieren. Eine „Filterung des THZ-Drucks und/oder des Pedalweges“ bedeutet hier, dass für den Zeitraum der Filterung keine Auswertung bezüglich der Fahrerwunscherkennung vorgesehen werden kann, wodurch Phasenverzug und Informationsverluste auftreten. Dies führt zu einer nachteiligen Reaktionsträgheit.
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Die Volumenzuführung durch sehr häufige Betätigung des Umschaltventils bedingt einen weiteren negativen Effekt bei Systemen mit einem hydraulischen Speicher zwischen den Radbremsen und dem Pumpeneingang (Niederdruckspeicher (NDS)): Solange das Umschaltventil eines Bremskreises geöffnet ist, ist ein Leerfördern des Niederdruckspeichers dieses Kreises nicht möglich. Dadurch entsteht ein „Totvolumen“ im Niederdruckspeicher, welches dem System nur langsam wieder zur Verfügung gestellt werden kann. Diese Tatsache kann zur Erschöpfung eines oder mehrerer THZ-Kreise und bis zum Ausfall des ABS-Systems führen, da bei einer kompletten Befüllung des Niederdruckspeichers kein Druck mehr abgebaut werden kann über den Niederdruckspeicher.
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Ein weiterer Nachteil ist bei Systemen mit einem Niederdruckdämpfer zwischen den Radbremsen und dem THZ ein durch das Öffnen des Umschaltventils beim aktiven Druckaufbau verbundenes Befüllen des Niederdruckdämpfers, was im Bremspedal spürbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bremsdruckregelung und ein Bremsassistensystems zu schaffen, das den Aufbau eines höheren Bremsdrucks bei reduzierter Betätigung der Umschaltventile ermöglicht, ohne die Effektivität und Leistung des Systems herabzusetzen und die Fahrerwunscherkennung zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
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Für die Erfindung ist es demnach wesentlich, dass bei oder nach einem Aktivieren einer Bremsassistenten-Funktion durch insbesondere das Erkennen einer Gefahr- oder Notbremssituation, vorzugsweise ein Fahrerwunsch nach einer Notbremsung, bzw. eines Beginns einer Nobremssituation, das Umschaltventil (EUV) eines Bremskreises nur solange aktiviert wird, bis an mindestens einem Rad dieses Kreises eine Druckabbauphase detektiert wird bzw. wurde.
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Der Begriff „Druckabbauphase“ bedeutet hier eine Phase, bei der während einer ABS-Regelung an einem Rad durch Öffnen eines vorzugsweise stromlos geschlossenen Auslassventils und Schließen eines vorzugsweise stromlos offenen Einlassventils für einen bestimmten Zeitraum Bremsflüssigkeit aus der Radbremse abgeführt wird und vorzugsweise in einen Speicher, insbesondere Niederdruckspeicher, geleitet wird, wodurch der in der Radbremse herrschende Druck verringert wird.
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Das Erkennen einer Gefahr- oder Notbremssituation bzw. eines Beginns einer Nobremssituation kann im Grundsatz durch ein dafür geeignetes, auch fahrerwunschabhängiges System, z.B. eine Abstandsfolgeregelung, erfolgen, vorzugsweise ist damit aber das direkte Erkennen eines Fahrerwunsches nach einer Notbremsung gemeint.
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Erfindungsgemäß wird bei Systemen mit einem Niederdruckspeicher das Volumen im Niederdruckspeicher als Volumenreserve zum Druckaufbau für die Bremsassistenten-Funktion benutzt. In der weiteren Regelung wird zuerst das im Niederdruckspeicher befindliche Volumen zum Druckaufbau verwendet. Erst wenn dieses Volumen nicht ausreichend ist, wird das Umschaltventil geöffnet, um Volumen aus dem THZ zuzuführen. Zu diesem Zeitpunkt hat der Druckmittelvorratsbehälter keine Verbindung mit dem THZ.
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Das noch nicht in einer Druckabbauphase befindliche Rad wird so vorzugsweise durch das am anderen Rad in den Niederdruckspeicher eingebrachte Druckabbau-Volumen versorgt. Durch eine modellbasierte Berechnung kann das zum Druckaufbau zur Verfügung stehende Volumen im Niederdruckspeicher vorteilhaft ermittelt werden.
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In den Phasen, in denen kein Umschaltventile geöffnet ist, wird besonders sicher und genau eine Verzögerungsrücknahmewunsch des Fahrers detektiert. So können vorteilhaft unangenehme Nachbremsungen verhindert werden. Denn es liegen deutlich längere Phasen vor, in denen das Umschaltventil in Ruheposition ist.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass eine Druckabbauphase detektiert wird bzw. wurde, die zu einer Befüllung eines Niederdruckspeichers geführt hat.
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Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Fahrerwunschfeststellung beruht auf der Grundlage einer THZ-Druck- oder Pedalwegvorgabe (Referenz). Zur Berechnung dieser Referenz werden die Umschaltventil-Stellung, Befüllung des Niederdruckspeichers und die Ansteuerung der Druckerhöhungseinheit, insbesondere der Pumpe, herangezogen. Auf den Fahrerwunsch „Verzögerung halten“ wird geschlossen, wenn im Fall eines Druckabbaus bei geschlossenem Umschaltventil der THZ-Druck ansteigt und/oder der Bremspedalweg sich entsprechend des Pumpenfördervolumenstroms reduziert oder wenn im Fall eines geöffneten Umschaltventils der THZ-Druck reduziert wird und/oder der Bremspedalweg sich verlängert um das Maß des in die Bremse abgeführten Volumens. Dabei werden von einem vorgegebenen Referenzwert abweichende Werte für den THZ-Druck und/oder Pedalweg entsprechend interpretiert. Das bedeutet, wenn trotz eines Überströmens eines Druckbegrenzungsventils der THZ-Druck konstant bleibt, obwohl mit einem Druckanstieg zu rechnen wäre, kann darauf geschlosen werden, dass der Fahrer die Bremse lösen möchte. Bei Betrachtung während einer Öffnung des Umschaltventils (EUV) kann über ein bekanntes Hubvolumen, geschätzten Füllungsgrad und Drehzahl der Pumpe der abgezogene Volumenstrom ermittelt werden. Aus dieser Größe kann der zu erwartende Druckabfall im THZ bestimmt werden, wenn der Fahrer das Pedal nicht nachführt. Fällt der Druck stärker ab, will der Fahrer das Bremspedal bzw. die Bremse lösen. Steigt der Druck an oder bleibt er kontant, entspricht die Verzögerung dem Fahrerwunsch.
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Da der Reibwert bei aktiviertem Bemsassistenten voll ausgenutzt wird, das bedeutet da das System sich in der ABS-Regelung befindet, wird hier nur ein Verzögerungsrücknahmewunsch vom System umgesetzt.
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Es erfolgt vorzugsweise eine ungefilterte oder nahezu ungefilterte THZ-Druckbetrachtung und/oder Pedalwegüberwachung. Ein filterbedingter Phasenverzug und Informationsverlust tritt nicht auf. Dies ermöglicht nicht nur eine verbesserte Absolutwertbetrachtung, sondern eine Auswertung kann auch hinsichtlich des Änderungsgradienten durchgeführt werden. Eine kombinierte Betrachtung von Gradient und THZ-Druck ermöglicht eine exaktere Überwachung des Fahrerwunsches.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist der Komfortgewinn (Pedalgefühl, Geräusch) der sich aufgrund des selteneren Überströmens des Druckbegrenzungsventils (DBV) im Trennventil ergibt.
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Eine Vollansteuerung der Pumpe während einer ABS-Regelung ist bei einem hydraulischen Bremsassistenten nicht erforderlich. Die Ansteuerung kann in Abhängigkeit der Schaltstellung des Umschaltvetils vorgenommen werden. Ebenso ist es möglich, die vom ABS vorgegebene Ansteuerung zu nutzen, wobei auch die Restenergie einer Pumpe herangezogen werden kann, die nach zuvor erfolgter Aktivierung nur noch nachläuft. Auf eine erneute Ansteuerung dieser Pumpe kann dann ggf. verzichtet werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Bremsassistentsystem für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit einer fremdansteuerbaren Druckerhöhungseinheit, insbesondere ein Motor-Pumpen-Aggregat, und einer Erkennungseinrichtung für eine Notbremssituation und mit mindestens zwei Bremskreisen mit einem Trennventil und einem Umschaltventil, die dadurch gekennzeichnet ist, dass bei oder nach einem Aktivieren einer Bremsassistenten-Funktion durch das Erkennen einer Notbremssituation durch die Erkennungseinrichtung das Umschaltventil eines Bremskreises nur solange aktiviert wird, bis an mindestens einem Rad dieses Kreises eine Druckabbauphase detektiert wird bzw. wurde.
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Das Verfahren und das Bremsassistentsystem sind besonders voteilhaft für hydraulische Bremssysteme mit ESP einsetzbar.
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Das erfindungsgemäße Bremsassistentsystem sowie das Verfahren wird beispielhaft anhand der folgenden Abbildung (Fig.) und deren Beschreibung erläutert.
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Die Fig. zeigt eine schematische Darstellung einer hydraulischen Bremsanlage mit einem Bremsassistentsystem.
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Die In der Fig. dargestellte Bremsanlage weist ein Bremspedal 39, einen Bremskraftverstärker 4, einen Bremszylinder (Tandem-Hauptzylinder, THZ) 1 und ein Hydraulikfluidreservoir 3 auf. Der Hauptzylinder 1 erzeugt auslassseitig einen Bremsdruck primär nach Massgabe des durch das Bremspedal 39 erzeugten Fahrerwunsches. In dem Hauptzylinder 1 bzw. dessen Hydraulik-Anschlußleitungen 50,51 sind Drucksensoren 11,55 vorgesehen, mittels denen der Fahrerbremswunsch erfaßt werden kann. Über Hydraulikleitungen 50, 51 wird der Bremsdruck dem Ventilblock 38 zugeführt. Ebenfalls mit dem Ventilblock 38 verbunden sind die Radbremsen 30,33 über Leitungen 34,35. Einer Radbremse 30,33 sind ein Einlassventil 7,44 und ein Auslassventil 9,45 zugeordnet. In der Regel sind das Einlassventil stromlos offen und das Auslassventil stromlos geschlossen. Einlaßseitig empfängt das Einlassventil 7 unter Druck stehendes Hydraulikfluid von einer Druckquelle, beispielsweise dem Hauptzylinder 1. Ausserdem ist eine Hydraulikpumpe 8 für die Radbremsen 30,33 vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform fördert die Hydraulikpumpe 8 ggf. unter Druck stehendes hydraulisches Fluid zur Einlaßseite des Einlassventils 7,44. 8 bezeichnet den mechanischen Teil der Pumpe, beispielsweise eine im oder am Ventilblock vorgesehene Exzenterpumpe, 14 den elektrischen Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor. Saugseitig ist die Pumpe 8 allgemein mit einer Hydraulikfluidquelle verbunden. In der gezeigten Ausführungsform kann sie Hydraulikfluid vom Hauptzylinder 1 beziehen. Die Pumpe 8, 14 liegt zwischen einem saugseitigen Rückschlagventil 40 und einem auslaßseitigen Rückschlagventil 41. Zwischen Auslass der Pumpe 8 und primärer Druckquelle bzw. Hauptzylinder 1 befindet sich ein Trennventil 12, das beispielsweise dann geschlossen werden kann, wenn die Pumpe 8 in Betrieb ist. Dadurch wird sichergestellt, dass das geförderte Fluid durch das Einlassventil 7,44 hindurch in die Radbremse 30,33 gelangt und nicht rückwärts in Richtung des THZ 1 strömt. 15 ist ein Niederdruckspeicher, der das über das Auslassventil 9,45 ausströmende Hydraulikfluid empfängt. 42 ist ein Rückschlagventil. Das Umschaltventil 13 ist in der Regel stromlos geschlossen, das Trennventil 12 in der Regel stromlos offen. Parallel zu ihm ist in einer Bypassleitung 5 ein Rückschlagventil 6 und ein Überdruckventil 43 geschaltet. Das Rückschlagventil 6 öffnet zur Radbremse 30,33. In der gezeigten Ausführungsform wirkt die Pumpe 8 für die Radbremsen 33,30. Allgemein kann gesagt werden, dass für jedes der Räder bzw. für jede Radbremse 30,33 individuell Einlassventile 7,44 und Auslassventile 9,45 sowie Rückschlagventile 46,47 vorgesehen sind. Hinsichtlich der Ventile 12,13 ist die Bremsanlage so ausgelegt, dass sie jeweils für ein Paar von Radbremsen 33,30 eines diagonal aufgeteilten Bremskreises vorgesehen sind. In der Ausführungsform der Fig. bedient die Pumpe 8 die Radbremse 33 beispielsweise für die rechte Vorderachse und die Radbremse 30 für die linke Hinterachse. Da der zweite Bremskreis für die jeweils anderen Radbremsen einer Achse identisch aufgebaut und mit der Hydraulikleitung 51 verbunden ist, kann auf eine Beschreibung verzichtet werden. Das System weist ferner einen Ausgleichsbehälter 48, eine Druckdrossel 49 und eine Niederdruck- oder Pulsationsdämpfer 52 auf.
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An jedem der Räder des Bremskreises ist je ein Radsensor 23,25 vorgesehen. Die Signale werden einer Elektronik-Regeleinheit 28 zugeführt, die anhand vorgegebener Kriterien aus den Raddrehzahlen die Fahrzeuggeschwindigkeit vRef ermittelt. Weiterhin sind bei einem Bremssystem mit ESP mit der Regeleinheit 28 weitere Sensoren, insbesonder ein Gierratensensor, ein Querbeschleunigungssensor, ein Längsbeschleunigungssensor und ein Lenkradwinkelsensor, verbunden (hier nicht dargestellt). Jedes Rad weist somit eine individuell ansteuerbare Radbremse 30,33 auf. Diese Bremsen werden hydraulisch betrieben und empfangen unter Druck stehendes Hydraulikfluid über die Hydraulikleitungen 34,35. Der Bremsdruck wird dabei über den Ventilblock 38 eingestellt, wobei der Ventilblock 38 von elektrischen Signalen fahrerunabhängig angesteuert wird, die in der elektronischen Regelung 28 erzeugt werden. Über eine Schnittstelle, insbesondere CAN, ist die Regelung 28 vorzugsweise mit einem Motorsteuergerät der Antriebseinheit verbunden. Der Bremskreis kann beispielsweise ein Kreis einer diagonal aufgeteilten Bremsanlage sein. Selbstverständlich kann der Bremskreis auch eine andere Aufteilung, beispielsweise schwarz-weiss haben.
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Ausführungsbeispiel:
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Der Fahrer leitet ein gebremstes Manöver durch Betätigung des Pedals 39 ein. Die Betätigung wird über den Bremskraftverstärker 4 verstärkt und bei geöffnetem Trennventil 12 und Einlassventilen 7,44 aus dem Reservoir 3 über den THZ 1 Hydraulikfluid in die Bremsleitung 50 und die Radbremsen 33,30 gefördert. Das Umschaltventil 13 ist geschlossen.
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Wird in in der Regeleinheit 28 über den gemessenen Druckgradienten im THZ eine Norbremssituation erkannt, dann erfolgt ein aktiver Druckaufbau. Der aktive Druckaufbau erfolgt vorzugsweise über eine pulsweitenmodulierte (PWM) Ansteuerung der Pumpe 8 bzw. des Motors 14 von der Regeleinheit 28. Dabei wird der maximale Bremsdruck eingestellt, indem das Trennventil 12 geschlossen wird, wobei das Umschaltventil 13 dieses Bremskreises nur solange aktiviert wird, bis an mindestens einem Rad 30,33 eine Druckabbauphase durch die Steuereinheit 28 detektiert wird.
