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Die Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, das mit einer Fahrdynamikregelung ausgerüstet ist, sowie ein derartiges hydraulisches Bremssystem.
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Bremssysteme von Kraftfahrzeugen sind heute in der Regel als hydraulische Bremssysteme ausgebildet, zumeist als Zweikreisbremssysteme. Bei einem hydraulischen Bremssystem eines Kraftfahrzeugs ist ein Hauptbremszylinder vorgesehen, in dem durch Betätigung eines mit einem Bremspedal verbundenen Kolbens in einer mit Bremsflüssigkeit gefülltem Druckkammer ein Druck erzeugt wird, der über Hydraulikleitungen an mindestens einen Radbremszylinder weitergeleitet wird. Der Radbremszylinder bringt aufgrund des Drucks der Bremsflüssigkeit beispielsweise auf Bremsbacken aufliegende Bremsbeläge in Anlage zu einer Bremstrommel oder einer Bremsscheibe. Auf diese Weise kann die auf das mit der Bremstrommel bzw. Bremsscheibe verbundene Rad einwirkende Bremskraft durch Betätigung des Bremspedals dosiert werden. Der Hauptbremszylinder ist in der Regel als TandemHauptbremszylinder (Tandem Master Cylinder, TMC) ausgebildet, der zwei hintereinander angeordnete, durch einen Sekundärkolben getrennte Druckkammern zur Druckbeaufschlagung zweier unabhängiger Bremskreise aufweist. Zur Verstärkung der Bremskraft ist in der Regel ein Bremskraftverstärker mit der Kolbenstange verbunden, der in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremspedals eine in der Betätigungsrichtung des Bremspedals wirkende zusätzliche Kraft erzeugt, wodurch der Kolben mit erhöhter Kraft in Betätigungsrichtung bewegt wird. Der Bremskraftverstärker erzeugt die zusätzliche Kraft häufig pneumatisch, insbesondere durch Unterdruck, kann diese aber auch elektromechanisch, insbesondere durch einen Elektromotor über ein Aktuatorgetriebe, erzeugen.
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Wird das Bremspedal betätigt und damit Druck in der Druckkammer bzw. den Druckkammern des Hauptbremszylinders erzeugt, so wird aus der bzw. den Druckkammern Bremsflüssigkeit verdrängt, um den bzw. die Radbremszylinder zu betätigen. Insbesondere dann, wenn die Betriebsbremsen des Kraftfahrzeugs sich erwärmen, wird eine erhöhte Menge von Bremsflüssigkeit aus der bzw. den Druckkammern des Hauptbremszylinders verdrängt, um eine gegebene Bremsverzögerung zu erzeugen. Unter ungünstigen Bedingungen kann es daher vorkommen, dass der bzw. zumindest ein Kolben des Hauptbremszylinders bis nahe oder sogar an seinen Anschlag bewegt wird ("TMC bottom out"). Ein weiterer Druckaufbau ist dann nicht mehr möglich, so dass der Bremsweg deutlich verlängert wird.
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Dies gilt insbesondere bei Kraftfahrzeugen mit einer Fahrdynamikregelung. Eine solche Fahrdynamikregelung umfaßt in der Regel Funktionen eines Antiblockiersystems (ABS) und einer elektronischen Stabilitätsregelung (Electronic Stability Control, ESC). Hierbei wird durch mindestens einen Sensor eine Rotationsgeschwindigkeit eines Rads erfaßt und die auf dieses Rad wirkende Bremskraft durch Eingriff in die Radbremseinrichtung, beispielsweise durch Betätigung eines Ventils zum Druckabbau oder durch Betätigung des Hauptbremszylinders zum Druckaufbau, verändert. Hierdurch kann beispielsweise ein Blockieren des betreffenden Rads vermieden ebenso wie einem Über- oder Untersteuern entgegengewirkt werden. Auch der Druckaufbau, der durch die Fahrdynamikregelung veranlaßt wird, kann zum Erreichen des Anschlags des Kolbens des Hauptbremszylinders führen.
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Um zu verhindern, dass der Kolben des Hauptbremszylinders seinen Anschlag erreicht und die erzielbare Bremskraft nachläßt, ist es bekannt, durch eine Hydraulikpumpe Bremsflüssigkeit in den bzw. die Druckkammern des Hauptbremszylinders nachzufüllen. Aus der
US 2008/0257669 A1 und der
US 2007/0284936 A1 sind Nachfüllsysteme für einen Hauptbremszylinder bekannt, bei denen über Pumpen bzw. druckbeaufschlagte Behälter Bremsflüssigkeit in den Hauptbremszylinder nachgefüllt wird. In der
DE 103 21 959 A1 ist eine Hydraulikdruckliefereinheit zum Liefern einer Hydraulikdruckabgabe gemäß einer wiederholten Druckzunahme und Druckabnahme eines Radzylinders offenbart. Gemäß der
US 2004/0227396 A1 ist eine Druckversorgungseinrichtung zur Versorgung einer Druckkammer im Hauptzylinder mit einem vorgegebenen Druck vorgesehen. Diese bekannten Verfahren sind jedoch mit einem hohen Aufwand verbunden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungsverfahren für ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs mit einer Fahrdynamikregelung anzugeben, wobei das Bremssystem einen elektromechanisch betätigten Hauptbremszylinder und eine mit diesem in Fluidkommunikation stehende, von der Fahrdynamikregelung ansteuerbare Radbremseinrichtung umfaßt und wobei die genannten Nachteile möglichst vermieden werden. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Fahrdynamikregelung anzugeben, wobei die oben genannten Nachteile möglichst vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Steuerungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Ein erfindungsgemäßes Steuerungsverfahren bezieht sich auf ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug eine Fahrdynamikregelung aufweist. Das Bremssystem weist einen elektromechanisch betätigten Hauptbremszylinder auf, der in Fluidkommunikation mit einer Radbremseinrichtung steht, die von der Fahrdynamikregelung ansteuerbar ist. Insbesondere umfaßt der Hauptbremszylinder eine Kolbenstange, die von einem Bremspedal über einen elektromechanischen Bremskraftverstärker betätigbar ist. Durch Betätigung des Bremspedals wird der Kolben des Hauptbremszylinders in einer Betätigungsrichtung bewegt, wodurch in einer Druckkammer des Hauptbremszylinders ein durch den elektromechanischen Bremskraftverstärker unterstützter Druckaufbau erfolgt. Der Hauptbremszylinder kann insbesondere als Tandem-Hauptbremszylinder (TMC) eines Zweikreisbremssystems ausgeführt sein und zwei durch einen Sekundärkolben getrennte, in Reihe angeordnete Druckkammern aufweisen.
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Durch Betätigung des Hauptbremszylinders erfolgt eine Druckerhöhung in einem Radbremszylinder der Radbremseinrichtung, wodurch beispielsweise zwei Bremsbacken an eine mit dem betreffenden Rad verbundene Bremsscheibe angepreßt werden. Hierdurch wird eine Bremskraft auf das Rad ausgeübt.
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Das Kraftfahrzeug ist ferner mit einer Fahrdynamikregelung ausgerüstet, die in Abhängigkeit von der Fahrsituation in das Bremssystem derart eingreift, dass ein Bremsdruck in dem mindestens einen Radbremszylinder der Radbremseinrichtung gegenüber dem der Betätigung des Bremspedals entsprechenden verändert wird. Diese Veränderung kann beispielsweise in einer Druckverringerung bestehen, insbesondere wenn ein Blockieren des Rads vermieden werden soll. Es kann aber auch zur Verbesserung der Kontrolle, insbesondere in einer Kurvenfahrt, wünschenswert sein, den Bremsdruck zu erhöhen. Zur Veränderung des Bremsdrucks können beispielsweise ein oder mehrere Ventile der Radbremseinrichtung zugeordnet sein, durch die ein Abfluß von Bremsflüssigkeit zur Verringerung des Bremsdrucks ermöglicht wird, und/oder es kann der Hauptbremszylinder durch die Fahrdynamikregelung zur Erhöhung eines Drucks der Bremsflüssigkeit ansteuerbar sein.
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Erfindungsgemäß wird bei einer von der Fahrdynamikregelung veranlaßten Reduzierung eines Bremsdrucks der Radbremseinrichtung der Kolben des Hauptbremszylinders entgegen der Betätigungsrichtung bewegt, um ein Nachströmen von Bremsfluid aus einem Reservoir in die Druckkammer des Hauptbremszylinders zu ermöglichen. Ein solches Reservoir ist bei Hauptbremszylindern üblicherweise in Form eines mit mindestens einer Druckkammer verbundenen Behälters vorhanden. Durch Zurückziehen des Kolbens zu einem Zeitpunkt, in dem eine Reduzierung des Bremsdrucks durch die Fahrdynamikregelung stattfindet, kann ein Nachströmen der Bremsflüssigkeit durch Unterdruck relativ zu einem in dem Reservoir herrschenden Druck erfolgen, ohne dass ein Druckaufbau im Radbremszylinder beeinträchtigt werden könnte. Hierdurch wird ein automatisches Nachfüllen des Bremsfluids in die Druckkammer bzw. die Druckkammern des Hauptbremszylinders erreicht.
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Dadurch, dass der Kolben des elektromechanisch betätigbaren Hauptbremszylinders entgegen seiner Betätigungsrichtung bei einem Eingriff der Fahrdynamikregelung zurückgezogen wird, um ein Nachströmen der Bremsflüssigkeit zu ermöglichen, kann verhindert werden, dass der Kolben des Hauptbremszylinders sich bis zu seinem Anschlag bewegt, wo kein weiterer Verschiebeweg bzw. kein weiteres zu verdrängendes Flüssigkeitsvolumen zur Verfügung stehen würde, um einen erhöhten Bremsdruck aufzubauen. Erfindungsgemäß kann somit der "TMC bottom out"-Effekt vermieden und verhindert werden, dass der Bremsweg sich hierdurch verlängert. Die Gefahr, dass der Kolben des Hauptbremszylinders das Ende seines möglichen Verschiebeweges erreicht, besteht insbesondere dann, wenn die Betriebsbremsen sich erwärmen oder wenn ein erhöhter Bedarf an Bremsflüssigkeit aufgrund von Eingriffen der Fahrdynamikregelung besteht. Auch in diesen Fällen kann der Effekt, dass der notwendige Bremsdruckaufbau nicht mehr möglich ist, weitgehend vermieden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt bei einer wiederholten Reduzierung des Bremsdrucks eine wiederholte Bewegung des Kolbens entgegen der Betätigungsrichtung. Hierdurch wird ein wiederholtes Nachströmen von Bremsflüssigkeit in die mindestens eine Druckkammer des Hauptbremszylinders ermöglicht. Dadurch, dass auch bei wiederholten Bremszyklen bzw. Bremseingriffszyklen der Fahrdynamikregelung ein Nachströmen von Bremsflüssigkeit erfolgen kann, kann sichergestellt werden, dass auch bei solchen Fahrsituationen stets ein ausreichender Bremsdruck zur Verfügung steht, insbesondere auch dann, wenn ein einmaliges Nachfüllen von Bremsflüssigkeit in den Hauptbremszylinder nicht ausreicht.
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In bevorzugter Weise wird ein Verschiebeweg des Kolbens, insbesondere ein Verschiebeweg in Betätigungsrichtung und/oder ein Verstellwinkel eines Aktuatorgetriebes des elektromechanisch betätigten Hauptbremszylinders erfaßt. Ein solcher elektromechanischer Aktuator, der an der Kolbenstange angreift, kann beispielsweise einen Elektromotor und ein Getriebe umfassen, das die Drehbewegung des Elektromotors in die lineare Bewegung der Kolbenstange umsetzt. Der Kolben wird nur dann entgegen der Betätigungsrichtung bewegt, wenn der Verschiebeweg eine vorgebbare Mindeststrecke und/oder der Verstellwinkel einen vorgebbaren Mindestwinkel überschreitet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Bewegung des Kolbens entgegen der Betätigungsrichtung nur dann erfolgt, wenn dies zur Vermeidung des Erreichens des Anschlags des Kolbens notwendig ist. Hierdurch ist eine einfachere und in vielen Fällen durch den Fahrer nicht spürbare Ausführung des Verfahrens erreichbar. Die Mindeststrecke bzw. der Mindestverstellwinkel können so bestimmt sein, dass bis zum Erreichen des Anschlags durch den Kolben noch ein in jedem Fall ausreichendes Volumen an Bremsflüssigkeit in der Druckkammer bzw. in den Druckkammern vorhanden ist.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Reduzierung des Bremsdrucks aufgrund eines Signals eines der Radbremseinrichtung zugeordneten Drucksensors erfolgt. Derartige Drucksensoren sind in Kraftfahrzeugen mit einer Fahrdynamikregelung in der Regel vorhanden. Die Reduzierung des Bremsdrucks kann insbesondere dann erfolgen, wenn durch das Signal des Drucksensors eine durch die Fahrdynamikregelung aufgrund eines übermäßigen Schlupfs des Rades veranlaßte Verringerung des Bremsdrucks festgestellt wird. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass insbesondere in solchen Situationen, in denen ein erhöhter Bedarf an Bremsflüssigkeit besteht, die vom Hauptbremszylinder durch Bewegung des Kolbens in Betätigungsrichtung zur Verfügung gestellt werden muß, ein ausreichendes Bremsflüssigkeitsvolumen im Bremszylinder vorhanden ist.
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In besonders bevorzugter Weise erfolgt die Bewegung des Kolbens entgegen der Betätigungsrichtung nur dann, wenn sowohl der Drucksensor eine Verringerung des Bremsdrucks aufgrund von übermäßigem Schlupf des Rades anzeigt und der Kolben des Hauptbremszylinders bereits einen Mindestverschiebeweg zurückgelegt hat und/oder das Aktuatorgetriebe um einen Mindestverstellwinkel verstellt worden ist. Hierdurch wird eine besonders sichere, einfache und vom Fahrer in der Regel nicht spürbare Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird aufgrund des Signals des Drucksensors eine Variation der Dicke einer Bremsscheibe der Radbremseinrichtung erfaßt. Eine solche Variation der Bremsscheibendicke kann beispielsweise durch ungleichmäßige Abnutzung der Bremsscheibe entstehen und sich beim Betrieb des Kraftfahrzeugs durch den Kontakt der Bremsbeläge mit der Bremsscheibe vergrößern. Beim Betätigen der Bremse kann die Dickenvariation der Bremsscheibe zu einem spürbaren Ruckeln des Kraftfahrzeugs führen. Ein solches Ruckeln wird nicht nur als unangenehm wahrgenommen, sondern kann auch das Fahrverhalten beeinträchtigen. Die ungleichmäßige Bremsscheibendicke äußert sich insbesondere in einer Variation des Bremsdrucks der Radbremseinrichtung, die durch den Drucksensor erfasst werden kann, beispielsweise in einer mit der Radfrequenz periodischen Veränderung des Sensorsignals. Dadurch, dass durch das Signal des Drucksensors eine Variation der Bremsscheibendicke erfasst wird, ist die Einleitung von Gegenmaßnahmen oder auch etwa die Ausgabe eines Warnsignals möglich.
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Insbesondere kann aufgrund der erfaßten Variation der Bremsscheibendicke eine automatische Betätigung der Radbremseinrichtung derart erfolgen, dass eine Zunahme der Variation der Bremsscheibendicke vermindert oder vermieden wird. So kann beispielsweise die Radbremseinrichtung mit einer Frequenz, die der Radfrequenz bzw. der Frequenz der Bremsscheibendickenvariation entspricht, und einer entsprechenden Phasenverschiebung gegenüber der Dickenvariation angesteuert werden, so dass einer weiteren Zunahme der Bremsscheibendickenvariation entgegengewirkt wird.
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Vorzugsweise erfolgt eine automatische Betätigung der Radbremseinrichtung zur Verminderung einer Zunahme der Variation der Bremsscheibendicke dann, wenn eine Mindestvariationsamplitude des vom Drucksensor erfaßten Drucks bzw. eine Mindestvariationsamplitude der Bremsscheibendicke überschritten wird. Die Mindestvariationsamplitude des Bremsdrucks kann beispielsweise 2 bar betragen. Hierdurch kann erreicht werden, dass ein Eingriff in das Bremssystem nur dann erfolgt, wenn dies zur Vermeidung einer Komfortbeeinträchtigung bzw. einer Beeinträchtigung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs notwendig ist.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass bei einer Betätigung des Bremspedals zum Bremsen derjenige Bremsdruck, der dem Grad der Betätigung des Bremspedals bzw. der ausgeübten Betätigungskraft entspricht, von einem durch eine automatische Betätigung des Hauptbremszylinders erzeugten periodisch variablen Druck überlagert wird. Dieser periodisch variable Bremsdruck kann insbesondere derart gewählt sein, dass die Variation der Bremskraft aufgrund der Dickenvariation der Bremsscheibe kompensiert wird. Hierdurch kann eine erhebliche Verbesserung des Fahrkomforts und/oder des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs erzielt werden.
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Der durch automatische Betätigung des Hauptbremszylinders erzeugte periodisch variable Druck ist insbesondere von der durch den Drucksensor, der der Radbremseinrichtung zugeordnet ist, gemessenen Druckvariation abhängig. Wenn pvar die Amplitude und fvar die Frequenz der gemessenen Druckvariation bezeichnen, so gilt für die Amplitude pvar,TMC und die Frequenz fvar,TMC des durch automatische Betätigung des Hauptbremszylinders erzeugten periodisch variablen Drucks bevorzugt: pvar,TMC = pvar / x, fvar,TMC = fvar / y, wobei x eine Zahl zwischen 1 und 10 und y eine Zahl zwischen 1 und 40 ist. Hierdurch kann eine besonders weitgehende Kompensation der durch die Dickenvariation erzeugten Bremskraftvariationen erreicht werden und ein Ruckeln besonders weitgehend vermieden werden.
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Eine erfindungsgemäßes hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs umfaßt einen elektromechanisch betätigbaren Hauptbremszylinder, eine mit diesem in Fluidkommunikation stehende, von einer Fahrdynamikregelung des Kraftfahrzeugs ansteuerbare Radbremseinrichtung, Mittel zur Erfassung einer von der Fahrdynamikregelung veranlaßten Reduzierung eines Bremsdrucks der Radbremseinrichtung sowie eine Steuerungseinrichtung, wobei die Steuerungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den Hauptbremszylinders derart anzusteuern, dass ein Kolben des Hauptbremszylinders entgegen einer Betätigungsrichtung bewegt wird, um ein Nachströmen von Bremsfluid aus einem Reservoir in eine Druckkammer des Hauptbremszylinders zu ermöglichen, wenn eine von der Fahrdynamikregelung veranlaßte Reduzierung des Bremsdrucks der Radbremseinrichtung erfolgt. Die Mittel zur Erfassung der Reduzierung des Bremsdrucks der Radbremseinrichtung können insbesondere als Sensormittel, vorzugsweise als Drucksensor, besonders bevorzugt als Drucksensor der Fahrdynamikregelung (ESC-Sensor) ausgebildet sein.
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Die Steuerungseinrichtung kann Prozessormittel umfassen und ist insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Steuerungsverfahrens für das hydraulische Bremssystem des Kraftfahrzeugs eingerichtet. Die Steuerungseinrichtung kann insbesondere als Teil einer Steuerungseinrichtung der Fahrdynamikregelung des Kraftfahrzeugs ausgebildet oder mit dieser identisch sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 ein Flußdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Wie in 1 schematisch in Form eines Flußdiagramms dargestellt, erfolgt bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerungsverfahrens eine kontinuierliche Erfassung des Verschiebewegs des Kolbens des Hauptbremszylinders. Hierfür kann beispielsweise ein Sensor bzw. ein Weggeber vorgesehen sein. Hiermit gleichwertig ist die Erfassung eines Winkels eines Aktuatorgetriebes des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, das eine Drehbewegung eines Elektromotors in eine lineare Bewegung des Kolbens umsetzt. Hierfür kann beispielsweise ein Drehgeber am Aktuatorgetriebe angeordnet sein. Ist ein Mindestverschiebeweg bzw. ein Mindestwinkel überschritten, so wird festgestellt, ob aktuell ein Eingriff der Fahrdynamikregelung, beispielsweise eines ABS- oder ESC-Systems der Fahrdynamikregelung in das Bremssystem, erfolgt. Hierzu kann ein Drucksensor, der einem Radbremszylinder zugeordnet ist, ausgewertet werden. Der Drucksensor kann insbesondere ein Drucksensor der Fahrdynamikregelung (ESC-Sensor) sein. Das Signal des Drucksensors kann für die Feststellung eines Eingriffs der Fahrdynamikregelung auch kontinuierlich ausgewertet werden. Ist ein Mindestverschiebeweg bzw. ein Mindestwinkel überschritten und liegt ein Eingriff der Fahrdynamikregelung zur Reduzierung eines Bremsdrucks vor, so wird der Bremskraftverstärker zum Zurückziehen des Kolbens des Hauptbremszylinders entgegen der Betätigungsrichtung angesteuert. Insbesondere wird der Kolben so weit zurückgezogen, dass der Mindestverschiebeweg bzw. der Mindestwinkel wieder unterschritten, insbesondere um einen vorgebbaren Betrag unterschritten wird. Hierdurch steht wieder genügend Bremsflüssigkeitsvolumen zur Erzeugung einer erhöhten Bremskraft zur Verfügung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0257669 A1 [0005]
- US 2007/0284936 A1 [0005]
- DE 10321959 A1 [0005]
- US 2004/0227396 A1 [0005]
