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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einschleifen einer
Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs sowie auf ein zur Durchführung des
Verfahrens geeignetes System.
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In
Kraftfahrzeugen verbaute Bremsanlagen weisen neben einer Betriebsbremsfunktion
und einer Hifs-/Notbremsfunktion zusätzlich eine Feststellbremsfunktion
auf. Hierzu sind in der Regel zwei energetisch voneinander unabhängige Bremsanlagen, nämlich eine
Betriebsbremsanlage und eine energetisch unabhängige Feststellbremsanlage
vorhanden. Die Betriebsbremsanlage wird üblicherweise über ein Fußpedal bzw.
eine entsprechende Einrichtung zur Verstärkung der Fahrerfußkraft betätigt und
ist als hydraulisches oder elektromechanisches System ausgeführt. Die
Energie für
die Feststellbremsanlage kann vom Fahrer über einen Handbremshebel und Seilzüge oder
durch eine zusätzliche
Energiequelle aufgebracht werden. Elektromechanische Feststellbremsen
können
beispielsweise als elektromechanische Einheit am Rad, die einen
Radbremskolben betätigt,
oder als sogenannte Cable-Puller-Systeme mit einem zentralen Aktuator
für die
Zugseile der Feststellbremse ausgeführt werden. Zumeist befindet sich
die Feststellbremse an der Hinterachse.
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Die
Ausführung
der Feststellbremse am Rad lässt
sich in zwei Kategorien unterteilen. Zum einen existieren Systeme,
welche einen Bremsbelag der Betriebsbremsanlage zum Aufbringen der
Spannkraft nutzen. Zum andern bestehen Systeme, welche einen von
der Betriebsbremsanlage getrennten Bremsbelag besitzen. Die letztgenannten
Systeme mit eigenem Bremsbelag werden zumeist als Trommelbremse
ausgeführt,
während
die zugehörige
Betriebsbremsanlage als Scheibenbremse ausgebildet sein kann.
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Bei
Feststellbremsen mit eigenem Feststellbremsbelag besteht das Problem,
dass neue Bremsbeläge
oftmals keinen ausreichenden Reibwert aufweisen, um die geforderten
Hanghaltekräfte
für das Fahrzeug
aufbringen zu können.
Daher muss die Reibpaarung (z. B. Belag/Trommel) zunächst eingeschliffen
werden. Ein entsprechender Einschleifvorgang wird auch bei Ersatz
eines oder beider Reibpartner (Beläge/Trommel) erforderlich. In
der Regel wird der Einschleifvorgang so durchgeführt, dass bei fahrendem Fahrzeug
die Feststellbremse betätigt wird.
Um keinen kritischen Fahrzustand zu erreichen, d. h. ein Blockieren
der Hinterachse zu vermeiden, darf nur eine geringe Zuspannkraft
an der Feststellbremse aufgebaut werden. Trotzdem kann es insbesondere
bei geringen Reibwerten zwischen Fahrbahn und Reifen zu sehr hohem
Schlupf an den Hinterrädern
und somit zu einer verringerten Seitenführungskraft kommen.
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Während sich
die Randbedingungen für
ein Einschleifen auf einem Rollenprüfstand recht einfach konstant
halten lassen, kann es beim Einschleifen auf der Straße, z. B.
nach einem Belagwechsel im Kundendienst, zu unvorhergesehen Problemen
kommen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Zeit zwischen
detektiertem, kritischen Fahrzustand und Rücknahme der Zuspannkraft zu
groß ist.
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Bei
einer mechanischen, vom Fahrer z. B. über einen Handbremshebel betätigten Feststellbremse
kann die Zuspannkraft und damit das Bremsmoment fein dosiert werden.
Zusätzlich
hat der Fahrer die Möglichkeit,
durch Beobachtung der Fahrbahn den zu erwartenden Reibwert abzuschätzen und
somit eine adäquate
Zuspannkraft aufzubringen. Bei einer elektromechanisch betätigten Feststellbremse
ist dies dem Fahrer jedoch nicht möglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, hier Abhilfe zu schaffen.
Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, ein einfaches und sicheres
Einschleifen einer elektromechanischen Feststellbremse zu ermöglichen,
das fernab eines Prüfstands
durchgeführt
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie weiterhin
durch ein System gemäß Patentanspruch
12 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß wird im
Fahrzeug eine Einschleifroutine implementiert, die im Bedarfsfall,
z. B. nach einem Wechseln des Belags der Feststellbremse aktiviert
wird. Nach einem Schließen
der Feststellbremse wird während
eines anschließenden Fahrvorgangs
ein Stellsignal für
ein Stellorgan der Feststellbremse generiert, über das der Schließzustand
der Feststellbremse, z. B. hinsichtlich der Zuspannkraft oder des
Zuspannwegs, während
des Fahrvorgangs zum Einschleifen kontrolliert wird. Hernach wird
die Einschleifroutine wieder deaktiviert.
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Hierdurch
lassen sich beim Einschleifen kritische Fahrzustände vermeiden.
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Bei
einer Anordnung der Feststellbremse an einer angetriebenen Achse
kann zudem das Einschleifmoment an der Antriebswelle abgestützt werden,
wodurch eine unkontrollierte Momentenabstützung an der Fläche zwischen
Fahrbahn und Reifen vermieden wird.
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Das
Einschleifen kann beispielsweise aus dem Fahrzeugstillstand heraus
erfolgen. Durch ein langsames, kontrolliertes Auffahren bzw. Entlasten der
Feststellbremse kann während
des Anfahrens des Fahrzeugs der gewünschte Abrieb erzielt werden.
Es ist jedoch auch möglich,
die Aktivierung des Einschleifens und das Schließen der Feststellbremse während der
Fahrt vorzunehmen. Durch die gezielte Steuerung des Öffnungsvorgangs
der Feststellbremse können
in beiden Fällen
kritische Fahrzustände vermieden
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist hierzu vorgesehen,
das Stellsignal während
der Einschleifroutine fortlaufend in Abhängigkeit des Radschlupfes derart
einzustellen, dass ein vorgegebener Radschlupf nicht überschritten
wird. Gelangt das Fahrzeug während
der Einschleifroutine auf einen Fahrbahnbereich mit verminderter
Haftung, kann über
das Stellsignal z. B. temporär
ein stärkeres Öffnender
Bremse bewirkt werden, um ein Rutschen des Fahrzeugs zu verhindern.
Die Einschleifroutine wird dementsprechend verlängert.
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Das
Stellsignal während
der Einschleifroutine kann auch derart vorgegeben werden, dass die Feststellbremse
in Abhängigkeit
der Raddrehzahlen und/oder der Fahrgeschwindigkeit und/oder des
Motormoments eines Antriebsmotors des Fahrzeugs oder korrespondierender
Parameter aufgefahren wird. Dies ermöglicht eine Dosierung des effektiven Bremsmoments,
das sich üblicherweise
in Bezug auf die Temperatur, den Einschleifweg und die Elastizität der Bremse
nicht-linear verhält.
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Ferner
ist möglich,
das Stellsignal während der
Einschleifroutine derart vorzugeben, dass die Feststellbremse zeitabhängig aufgefahren
wird.
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Das
Auffahren kann auch Intervalle beinhalten, in denen die Feststellbremse
für einen
gewissen Zeitraum konstant gehalten wird.
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Des
Weiteren kann während
der Einschleifroutine der Schließzustand der Feststellbremse
zum Beispiel über
die Zuspannkraft oder den Zuspannweg erfasst und in die Vorgabe
des Stellsignals einbezogen werden. Durch eine solche Koppelung
wird die Genauigkeit der Dosierung des effektiven Bremsemoments
weiter verbessert.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt während der
Einschleifroutine ein Eingriff in die Steuerung des Antriebsmotors
des Kraftfahrzeugs derart, dass in Abstimmung mit dem Stellsignal
ein gezieltes Antriebsmoment bereitgestellt wird. Hierdurch lassen
sich bei einem Einschleifen auf der Straße recht gut reproduzierbare Einschleifbedingungen
realisieren. Der Eingriff in die Ansteuerung des Antriebsmotors
kann beispielsweise über
eine an sich bekannte Motorschleppmomentregelung bzw. eine entsprechende
Schnittstelle im elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) vorgenommen
werden.
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Das
erfindungsgemäße System
zur Durchführung
des vorstehend erläuterten
Verfahrens umfasst zumindest eine Feststellbremse mit einem Stellorgan, über das
der Schließzustand
der Feststellbremse hinsichtlich Zuspannkraft und/oder Zuspannweg
einstellbar ist, ein Aktivierungsorgan, über das eine Einschleifroutine
ein- und ausschaltbar ist, und ein Steuergerät zur Generierung eines Stellsignals für das Stellorgan
der Feststellbremse, welches derart konfiguriert ist, um während eines
Fahrvorgangs das Einschleifen der Feststellbremse zu kontrollieren.
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Vorzugsweise
ist das Steuergerät
mit Sensoren verbunden, welche für
die Außentemperatur,
die Raddrehzahlen, die Fahrgeschwindigkeit, die Stellung eines Fahrpedal,
und/oder das Motormoment eines Antriebsmotors indikative Signale
bereitstellen. Dabei können
die Sensoren direkt an das Steuergerät angeschlossen oder aber z.
B. über
einen Bus indirekt mit diesem verbunden sein.
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In
gleicher Weise kann das Steuergerät mit einem Schlupfregelsystem
verbunden sein, um von diesem für
den Radschlupf indikative Signale zu erhalten.
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Gemäß einer
weiteren; vorteilhaften Ausgestaltung ist das Steuergerät mit Sensoren
zur Erfassung des Schließzustands
der Feststellbremse verbunden, so dass dieses für den Zuspannweg und/oder die
Zuspannkraft indikative Signale erhält.
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Ferner
ist es möglich,
das Auffahren bzw. Lösen
der Feststellbremse auf das Antriebsmoment des Antriebsmotors des
Fahrzeugs abgestimmt vorzunehmen. Hierzu kann das Steuergerät der Feststellbremse
direkt oder indirekt mit dem Motorsteuergerät des Antriebsmotors verbunden
sein, um Abhängigkeit
des Stellsignals über
den Antriebsmotor ein definiertes Antriebsmoment zu generieren.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung ist in dem Steuergerät für die Einschleifroutine ein
rein zeitabhängiger
Verlauf für
das Auffahren der Feststellbremse abgelegt, der von weiteren Fahrzeugparametern
unabhängig
ist. Bevorzugt erfolgt das Auffahren der Feststellbremse jedoch
in Abhängigkeit oben
genannter Fahrzeug- und Temperaturparameter, wodurch kritische Fahrzustände mit
größerer Sicherheit
ausgeschlossen werden können.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
sowie weiterer Abwandlungen näher
erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
schematische Darstellung einer Trommel-Feststellbremse, und in
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2 ein
System zum Einschliefen einer elektromechanischen Feststellbremse
eines Kraftfahrzeugs.
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In 1 ist
beispielhaft eine Fahrzeugbremsanlage dargestellt, welche als Betriebsbremse eine
Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe 1 und einem Bremssattel 2 sowie
als separate Feststellbremse eine Trommel-Feststellbremse mit einer Bremstrommel 3,
Bremsbelägen 4 und
einem Stellorgan 5 in Form eines Spreizmoduls aufweist.
Bei einer Bestätigung
des Spreizmoduls werden die Bremsbeläge 4 auseinandergedrückt, so
dass diese radial in Anlage gegen die Bremstrommel 3 gelangen.
Hierdurch wird ein Bremsmoment erzeugt. Das Spreizmodul ist elektrisch
angesteuert, so dass der Fahrer die Zuspannkraft der Feststellbremse
nicht wie bei einer herkömmlichen
Handbremse beeinflussen kann. Bei einer herkömmlichen elektromechanischen
Feststellbremse ist eine Dosierung des effektiven Bremsmoments für den Fahrer
nicht möglich,
was jedoch für
die Gewährleistung
der Haltefunktion unproblematisch ist, da die Feststellbremse stets
mit einer hinreichenden Zuspannkraft geschlossen wird.
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Um
im Kundendienst nach einem Wechsel der Bremsbeläge 4 und/oder der
Bremstrommel 3 ein einfaches und sicheres Einschleifen
der Bremsbeläge 4 bzw.
eine Aktivierung der Reibpaarung zu ermöglichen, ist vorgesehen nach
einem Schließen
der Feststellbremse und einer Aktivierung einer Einschleifroutine
während
eines anschließenden
Fahrvorgangs ein Stellsignal für
ein Stellorgan der Feststellbremse zu generieren, über das
der Schließzustand
der Feststellbremse während
des Fahrvorgangs zum Einschleifen der Feststellbremse kontrolliert
wird.
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Dazu
kann beispielsweise aus dem Fahrzeugstillstand mit einer „klebenden” Bremse
angefahren oder beschleunigt werden. Über das Stellsignal wird hierbei
das Auffahren der Beläge 4 gezielt verlangsamt.
Dies kann entweder linear, nichtlinear, und auch nicht-stetig erfolgen.
Ferner können
Intervalle vorgesehen sein, in denen die Feststellbremse konstant
gehalten wird.
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Alternativ
können
die Beläge
in Abhängigkeit von
verschiedenen Parametern auch mit konstant geringer Spannkraft temporär oder über den
gesamten Einschleifvorgang angelegt werden.
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Das
Auffahren der Beläge 4 kann
in Abhängigkeit
verschiedener, im Fahrzeug vorhandener oder allgemeiner Größen wie
z. B. der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Motormoment, der Fahrpedalstellung,
den Radgeschwindigkeiten und/oder der Zeit erfolgen. Hierdurch kann
die Tatsache berücksichtigt
werden, dass sich das Bremsmoment unter anderem in Abhängigkeit
der Temperatur, des Einnschleifwegs, der Zuspannkraft und der Elastizität der Feststellbremse
nicht linear verhält.
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Insbesondere
ist es möglich,
das Stellsignal stets so einzustellen, dass während der Einschleifroutine
ein Durchrutschen der Fahrzeugräder
Verhindert bzw. ein vorgegebener Wert für den Radschlupf nicht überschritten
wird. Entsprechende Informationen können über einen CAN-Bus am Fahrzeug
zur Verfügung
gestellt und abgegriffen werden.
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Die
Erfindung bietet somit eine Möglichkeit, die
Zuspannkraft der Feststellbremse in z. B. Abhängigkeit des Fahrbahnreibwerts
zu variieren.
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Ist
die Feststellbremse an einer angetriebenen Achse montiert, so wird
das Einschleifmoment nicht an der Kontaktfläche Reifen-Fahrbahn abgestützt, sondern
an der Antriebswelle.
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Weiterhin
besteht die Möglichkeit,
durch eine gezielte Antriebsmomentbeaufschlagung der betroffenen
Achse den Einschleifvorgang zu kontrollieren. Hierzu kann z. B.
eine im ESP existierende MSR-Schnittstelle für die Motorschleppmomentregelung
genutzt werden. Mit einer Motorschleppmomentregelung wird üblicherweise
eine Blockierneigung der Antriebsräder infolge einer Bremswirkung des
Motors auf glatter Fahrbahn verhindert, die dann auftreten kann,
wenn der Fahrer abrupt vom Gas geht oder schnell zurückschaltet.
Durch die Bremswirkung des Motors können die Antriebsräder zum Rutschen
neigen. Das Steuergerät
des Motors erhöht
dann kurzfristig das Drehmoment, um das Fahrzeug stabil zu halten.
Die Motorschleppmomentregelung erhält in diesen Situationen die
Fahrstabilität und
verbessert somit die Sicherheit. Während der Einschleifroutine
wird über
eine entsprechende Veränderung
des Antriebsmoments des Motors in Abstimmung mit dem Stellsignal
für das
Stellorgan 5 der Feststellbremse sichergestellt, dass während des Einschleifens
durch den Eingriff der Feststellbremse keine kritischen Fahrzustände auftretenden.
Ist beispielsweise die Zuspannkraft der Feststellbremse für den aktuellen
Fahrbahnreibwert zu hoch, so dass die Räder blockieren würden, kann
durch eine kurzfristige Antriebsmomenterhöhung erreicht werden, dass die
Antriebsräder
wieder entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit drehen. Dadurch
bleibt das Fahrzeug lenkfähig
und die Fahrstabilität
erhalten. Hierdurch lässt
sich sowohl die Variante „Einschleifen während der
Fahrt”,
als auch die Variante „Einschleifen
während
des Anfahrens/Beschleunigens” sehr gut
kontrollieren.
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2 zeigt
einen schematischen Aufbau eines Systems zum Einschleifen einer
elektromechanischen Feststellbremse eines Kraftfahrzeugs. Dieses umfasst
eine Feststellbremse 10 mit einem Stellorgan, beispielsweise
ein elektromechanisches Spreizelement wie in 1 gezeigt, über das
der Schließzustand
der Feststellbremse hinsichtlich Zuspannkraft und/oder Zuspannweg
einstellbar ist. Das System umfasst ferner ein Aktivierungsorgan 11, über das
für einen
Fahrer eine Einschleifroutine beispielsweise manuell ein- und ausschaltbar
ist, sowie ein Steuergerät 12 zur
Generierung eines Stellsignals für das
Stellorgan der Feststellbremse. Das Steuergerät 12 ist derart konfiguriert,
um während
eines Fahrvorgangs das Einschleifen der Feststellbremse 10 zu kontrollieren.
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Weiterhin
umfasst das System ein Schlupfregelsystem 13, sowie weitere
Sensoren zur Erfassung von Fahrzeug- und Temperaturparametern, die
verallgemeinert mit dem Bezugszeichen 14 angedeutet sind.
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In
der hier dargestellten Ausführungsvariante
ist zusätzlich
ein Motorsteuergerät 15 in
das System eingebunden. Jedoch ist auch eine Ausführung ohne
eine Einbeziehung der Motorsteuerung möglich.
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Über das
Aktivierungsorgan 11 wird die Einschleifroutine gestartet.
Ein entsprechendes Signal a wird vom Steuergerät 12 der Feststellbremse 10 eingelesen.
Zusätzlich
werden Signale vom Schlupfregelsystem 13, vom Motorsteuergerät 15 und
vom restlichen Fahrzeug eingelesen. Diese Signale repräsentieren
beispielhaft Informationen wie die Außentemperatur b, die Fahrzeuggeschwindigkeit
und die Raddrehzahlen c, sowie einen Fahrpedalwert und ein Motormoment
j.
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Weiterhin
kann das Steuergerät 12 der
Feststellbremse optional für
den Zuspannweg und die Zuspannkraft d indikative Signale direkt
von der Feststellbremse 10 erhalten.
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Die
Feststellbremse 10 bzw. deren Stellorgan wird über ein
Stellsignal e, vorzugsweise eine Stromvorgabe, angesteuert, so dass
der Schließzustand
der Feststellbremse in Bezug auf die Zuspannkraft und/oder der Zuspannkraft
dosiert werden kann.
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Von
der Feststellbremse 10 bzw. an den betreffenden Antriebsrädern befindlichen
Raddrehzahlsensoren können
dem Schlupfregelsystem 14 Signale i über die Raddrehzahlen oder
Radgeschwindigkeiten zurückgemeldet
werden.
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Das
Steuergerät 12 ist
entweder direkt (f) oder indirekt (g, k) über das Schlupfregelsystem 14 mit
dem Motorsteuergerät 15 verbunden,
so dass letzterem Signale zur Verfügung gestellt werden können, um
in Abstimmung mit dem Stellsignal e ein gezieltes Antriebsmoment
h auf die Achse der Feststellbremse 10 aufzuprägen.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie
ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern
umfasst alle durch die Ansprüche
definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsscheibe
- 2
- Bremssattel
- 3
- Bremstrommel
- 4
- Bremsbelag
- 5
- Stellorgan
(Spreizmodul)
- 10
- Feststellbremse
- 11
- Aktivierungsorgan
- 12
- Steuergerät
- 13
- Schlupfregelsystem
- 14
- Sensoren
- 15
- Motorsteuergerät
