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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei die Bremsvorrichtung eine Betriebsbremse und eine mechanische Feststellbremse aufweist, wobei die Feststellbremse mittels eines mechanischen Betätigungselementes betätigbar ist.
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Bekannt ist, an Kraftfahrzeugen eigene Betätigungselemente für die Feststellbremse wie Handbremshebel oder Fußhebel vorzusehen. Bei den Feststellbremsen handelt es sich um mechanische Feststellbremsen, welche beispielsweise über einen Seilzug mit dem Betätigungselement im Fahrzeuginnenraum verbunden sind. Der Fahrer betätigt das Betätigungselement, zieht also an dem Handbremshebel nach oben oder drückt den Fußhebel nach unten, wodurch z. B. ein Drehmoment erzeugt wird, welches über den Seilzug in eine Zugkraft umgewandelt wird, wodurch die Klemmkraft der Feststellbremse erzeugt wird.
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Bei anderen Feststellbremsen wird diese durch den Fahrer erzeugte Kraft durch eine elektromechanische ersetzt, was bedeutet, dass ein Spannen und Lösen der Feststellbremse mittels einer Schalteranordnung erreicht wird. In der
DE 103 45 485 A1 z. B. ist eine Bremsvorrichtung mit Betriebs- und Feststellbremse offenbart, bei welcher die Feststellbremse mittels einer solchen Schalteranordnung betätigt wird, wobei eine hydraulische Druckerzeugungseinrichtung zur hydraulischen Zuspannung der Bremsvorrichtung vorgesehen ist. Eine selbsthemmende, elektrische Krafterzeugungseinrichtung bewirkt eine zusätzliche Zuspannung der Feststellbremse. An einem Zuspannelement greifen sowohl die hydraulische Druckerzeugungseinrichtung und die elektrische Krafterzeugungseinrichtung an. Im Fall einer Betätigung der Feststellbremsfunktion wird die zusätzliche Zuspannung nach der hydraulischen Zuspannung wirksam, wobei das Niveau der Zuspannkraft der zusätzlichen Zuspannung größer ist als, als das Niveau der Zuspannkraft der hydraulischen Zuspannung.
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Bei solchen mittels Schalteranordnung betätigbaren Feststellbremsen wird mit Betätigung des Schalters üblicherweise die maximale Feststellkraft der Feststellbremse aufgebracht. Dies erscheint zunächst vorteilhaft, ist aber auch nachteilig. So fehlt dem Fahrer nämlich eine direkte Rückmeldung hinsichtlich der aufgebrachten Feststellkraft über das ursprüngliche Betätigungselement, da einfach ein Schalter gedrückt, gezogen oder anderweitig betätigt wird und stets die maximale Feststellkraft aufgebracht wird, indem ein elektrisches Signal entsprechende Aktuatoren betätigt. So wird ähnlich wie im digitalen 0 oder 1 System die Feststellbremse maximal betätigt oder in der Losstellung gehalten. Einige Fahrer würden dagegen eine stufenlose Einstellung der Feststellkraft zwischen der Losstellung und der Maximalkraft bevorzugen und auch eine entsprechende Rückmeldung über die tatsächliche Feststellkraft erfahren. So ist es nicht immer erforderlich die maximale Feststellkraft zu erzeugen, wobei z. B. bei geringer Neigung der Abstellfläche eine geringere Feststellkraft aber dann auch eine geringere Lösekraft erforderliche ist. Einige Fahrer nutzen die Feststellbremse auch als Lenkhilfe oder auch als Notbremse um ein Fahrzeug aus einer kritischen Situation in eine unkritische Situation zu überführen. Gerade bei solchen Fahrmanövern ist eine unkontrollierte Erzeugung der Feststellkraft unerwünscht, zuweilen sogar gefährlich.
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Allerdings kann es auch bei mechanischen Feststellbremsen der Fall sein, dass über das Betätigungselement eine sehr große Feststellkraft bis hin zur maximalen Feststellkraft ausgebracht werden muß. Unter bestimmten Umgebungsbedingungen, wie z. B. eine große Neigung der Abstellfläche (z. B. 20–30%) können bei mechanischen Feststellbremsen große Klemm- bzw. Feststellkräfte erforderlich sein, um das Fahrzeug mittels der Feststellbremse gegen ein Wegrollen zu sichern. Um diese Kräfte ohne Schwierigkeiten aufbringen zu können, wäre es vorteilhaft, z. B. die Grifflänge des Handhebels zu vergrößern. Dieses ist allerdings ausgehend von der Sitzposition und damit einhergehend mit der Greifweite und Ziehgeometrie des Fahrers nicht vorteilhaft. Des Weiteren ist dabei problematisch, dass ein längerer Handbremshebel mit der Gestaltung und Ergonomie des Innenraumes, also nicht nur wegen möglicher Platzprobleme kollidiert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Bremsvorrichtung mit einer mechanischen Feststellbremse anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Ein mechanisches Betätigungselement im Sinne der Erfindung ist ein Fußhebel oder bevorzugt ein Handhebel, welcher auch als Handbremshebel bekannt ist, wobei die Betätigung des Betätigungselementes z. B. über einen Seilzug sowohl zum Festziehen als auch zum Lösen auf die Feststellelemente einwirkt. Die Feststellbremse kann auch als Handbremse oder auch als Parkbremse bezeichnet werden. Eine Betriebsbremse ist im Sinne der Erfindung ein elektronisches Bremssystem, welches z. B. eine ESP-Einheit aufweist, wobei Bremskräfte mittels Hydraulik aufgebracht werden können. Diese elektronischen Bremssysteme sind bekannt, weswegen darauf nicht weiter eingegangen wird.
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Zielführend ist vorgesehen, dass zunächst festgestellt wird, dass das Betätigungselement aus einer Ruheposition in eine Gebrauchposition überführt wird, was beispielhaft mit entsprechenden Sensoren festgestellt werden kann. Die Sensoren generieren ein Steuersignal gleichzeitig mit dem Feststellen der Betätigung des Betätigungselementes an die Betriebsbremse bzw. bevorzugt an deren Druckerzeugungselement, was beispielhaft eine Hydraulikpumpe der ESP-Einheit sein kann. Natürlich kann auch eine zentrale Steuereinheit (CPU) zwischengeschaltet sein. Dabei soll der Begriff „gleichzeitig“ im Sinne der Erfindung lediglich das mit dem Feststellen der Betätigung des Betätigungselementes gleichzeitige generieren des Steuersignals, also das gleichzeitige elektrische Ansteuern, also das übermitteln des elektrischen Signals beschreiben. Selbstverständlich ist eine gewisse Verzögerung der mechanischen Komponenten vorhanden, bis die Hydraulikpumpe der ESP-Einheit auf das Steuersignal reagiert.
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Ist das Steuersignal an die beispielhafte Hydraulikpumpe der Betriebsbremse bzw. einer ESP-Einheit geleitet, wird ein hydraulischer Druck der Betriebsbremse bzw. der Hydraulikpumpe der ESP-Einheit aufgebaut bzw. erhöht, indem die Hydraulikpumpe entsprechend dem Steuersignal (zeitverzögert) in Betrieb genommen bzw. betrieben wird. Der erzeugte hydraulische Druck wirkt feststellkrafterhöhend auf die Feststellbremse, bzw. auf die Bremselemente. Denkbar ist, dass der Fahrer weniger Kraft aufbringen muß, um das Betätigungselement in die maximale Gebrauchsposition zu überführen, gleichwohl aber noch eine Rückmeldung über die tatsächlich aufgebrachte Feststellkraft erfährt. Eine hydraulische Unterstützung wird dazu führen, dass die vom Fahrer aufzubringende Kraft reduziert wird. Damit wird, in Abhängigkeit vom aufgebrachten Druck, die Rückmeldung zum Fahrer bei gleicher Klemmkraft reduziert. Günstig ist aber, dass die Feststellbremse mittels einer ESP-Einheit bzw. mittels deren Hydraulikpumpe unterstützt wird.
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Bisher bekannte mechanische Feststellbremsen hatten ein Betätigungselement, welches die maximale Feststellkraft nach dem Kraft-Hebel-Prinzip erzeugte, was bedeutet, dass z. B. ein Handbremshebel verlängert sein mußte, um bei geringer Krafteinwirkung eine hohe Feststellkraft erzeugen zu können. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass z. B. der Handbremshebel nicht verlängert werden muß, um eine entsprechend hohe Feststellkraft aufzubringen. Denn die notwendige Feststellkraft der Feststellbremse wird im Zusammenspiel der mechanischen Feststellbremse mit der Betriebsbremse respektive mit der ESP-Einheit bzw. mit deren Hydraulikpumpe erzeugt. So kann ein relativ kurzer Handbremshebel verwendet werden, bei welchem aufgrund des Übersetzungsverhältnisses eigentlich die maximale Feststellkraft nicht aufbringbar wäre, was mit der Erfindung aber möglich wird, da auch bei einem kurzem Handbremshebel die maximale Feststellkraft aufgebracht werden kann. Mit anderen Worten unterstützt der hydraulische Druck das Aufbringen der Feststellkraft. Das bedeutet im Sinne der Erfindung aber nicht, dass die Betriebsbremse während der angezogenen Feststellbremse ebenfalls wirkt, bzw. in ihrer Bremswirkung erhöht ist. Vielmehr wirkt nur die Feststellbremse. Die hydraulische Druckerhöhung dient nur zur Unterstützung während das Betätigungselement betätigt wird. So ist auch sichergestellt, dass der hydraulische Druck nicht fortwährend aufrechterhalten werden muß, um die Feststellkraft bei abgestelltem Fahrzeug aufrecht zu erhalten.
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Sowohl die Betriebsbremse als auch die Feststellbremse wirken auf gemeinsame Bremselemente. Der hydraulische Druck der Hydraulikpumpe beispielsweise der ESP-Einheit wirkt auf die Bremselemente so, dass diese zuspannen. Gleichzeitig wirkt aber die mechanische Sperre der mechanischen Feststellbremse, so dass die Bremselemente gesperrt sind und zugespannt verbleiben, wenn das Betätigungselement nicht mehr betätigt bzw. weiter gezogen (Handbremshebel) oder gedrückt (Fußhebel) wird. Die Hydraulikpumpe der ESP-Einheit ist also lediglich während der Betätigung des Betätigungselementes aktiv. Zum Lösen der Feststellkraft wird die Sperre in bekannter Art gelöst. Die tatsächliche Zuspannung der Bremselemente wirkt sich aber unmittelbar auf den Betätigungswidersand des Betätigungselementes aus. Bei zunehmender Zuspannung wird der Betätigungswiderstand größer.
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Vorteilhaft ist auch, dass das Betätigungselement aus der Ruheposition stufenlos in eine seiner Gebrauchspositionen überführbar ist. Das bedeutet, dass das Betätigungselement nicht grundsätzlich in die maximale Gebrauchsposition zum erzeugen der maximalen Feststellkraft gebracht werden muß. Vielmehr kann eine Zwischengebrauchsposition eingestellt werden, wenn z. B. das Gefälle der Aufstandsfläche des Fahrzeuges gering ist. In allen Zwischengebrauchspositionen wirkt die Sperre der Feststellbremse wie zuvor beschrieben. Auch kann der Fahrer die aufzubringende Feststellkraft kontrolliert aufbringen. Möglich ist auch, das Zusammenspiel von Betriebsbremse bzw. der Hydraulikpumpe der ESP-Einheit und Feststellbremse nur dann zu ermöglichen, wenn das Fahrzeug eine gegen Null gehenden Geschwindigkeit aufweist oder gar stillsteht. Auch kann in dem Steuergerät eine Routine abgelegt sein, welche tatsächliche Fahrdynamikwerte mit hinterlegten Grenzwerten abgleicht, um so die wichtige Funktion des beispielhaften ESP aufrechtzuerhalten, wobei das Verfahren nicht durchgeführt wird, wenn das ESP in seinen dafür vorgesehenen Fahrzuständen stabilisierend eingreifen muss. Gleichwohl wäre noch die Nutzung nur der mechanischen Kraft der Feststellbremse auch als Notbremse während der Fahrt des Fahrzeuges möglich.
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Selbstverständlich ist eine hydraulische Feststellkraftunterstützung auch bei ausgeschalteter Zündung erreichbar. Dazu muss lediglich die ESP-Einheit entsprechend angesteuert werden.
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Günstig im Sinne der Erfindung ist weiter, wenn die hydraulische Unterstützung der Feststellbremse abhängig von einem statischen oder dynamischen Zustand des Fahrzeuges gesteuert wird. Feststellbar ist der statische oder dynamische Zustand z. B. mittels Radgeschwindigkeitssignalen, also beispielsweise mittels entsprechender Radsensoren, die anzeigen, welche Rotationsgeschwindigkeit die Räder aufweisen.
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Wird festgestellt, dass das Fahrzeug im statischen Zustand ist, also stillsteht bzw. annähernd stillsteht, und wird festgestellt, dass das Betätigungselement betätigt wird, wird die ESP-Einheit bzw. deren Hydraulikpumpe die Radzylinder der Radbremsen, insbesondere der hinteren Radbremsen mit einem konstanten Hydraulikdruck, welcher ein maximales Feststellmoment unterstützt, beaufschlagen. Wird das Betätigungselement nun in der eingestellten Position verrastet, ist die hydraulische Vorspannung der Radbremse, bzw. der hinteren Radbremse gesichert. Zielführend ist dabei, wenn die Feststellbremse während der hydraulischen Druckphase gesetzt wird, d.h. einrastet und das Moment statisch gesichert wird.
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Dies kann in einfachster Ausgestaltung so geschehen, dass nach längerem Anlegen des Feststellbremssignals (also zum Beispiel gleich oder mehr als 10 Sekunden) davon ausgegangen werden kann, dass die Feststellbremse gesetzt, bzw. betätigt wurde, wobei die ESP-Einheit den Hydraulikdruck für die hinteren Radbremsen dann wieder auf den Betrag Null setzt.
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Denkbar ist ein zusätzliches Überwachungselement, z. B. in der Ausgestaltung als Schalter bzw. Sensor, welcher anspricht, also ein entsprechendes Steuersignal generiert, wenn das Betätigungselement (Handbremshebel oder Fußhebel) zumindest im ersten Zahn einrastet. Dies wird von der Steuereinheit der ESP-Einheit, bzw. von der zentralen Steuereinheit entsprechend detektiert, wobei bei Betätigung des Betätigungselementes in dem statischen Modus die (hinteren) Bremssättel mit dem hydraulischen Druck beaufschlagt werden, wobei der hydraulische Druck anhängig von Änderungsereignissen aufrechterhalten wird.
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Mit anderen Worten wird der hydraulische Druck aufrechterhalten bis zu dem festgestellten Betätigungssignal das Signal generiert wird, dass das Bremselement eingerastet ist, die Feststellbremse also gesetzt ist, oder bis das festgestellte Betätigungssignal aufgehoben wird, und zusätzlich das Signal generiert wird, dass das Bremselement eingerastet passiv verbleibt, die Feststellbremse also nicht gesetzt ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung könnte mit Betätigung des Betätigungselementes und somit mit Erzeugen des zusätzlichen hydraulischen Druckes stets das maximal mögliche Feststellmoment mittels der ESP-Einheit bzw. mittels deren Hydraulikpumpe erzeugt werden. Das so erzeugte Feststellmoment liegt im Vergleich zu allein mit einem elektrischen Schalter erzeugte Feststellmoment (elektrische Parkbremse) oder im Vergleich zu allein mechanisch aufgebrachter Feststellkraft höher, da das resultierende Feststellmoment um die Betätigungskraft des Betätigungselementes, also um diesen mechanischen Kraftanteil höher liegt.
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In weiter möglicher Ausgestaltung könnte eine Kraftverstärkung proportional zum Hebelweg erzeugt werden, was mittels eines entsprechenden Winkelsensors, welcher in zweckmäßiger Ausgestaltung an dem Betätigungselement angeordnet ist, implementierbar ist. Das Signal des Winkelsensors kann in der ESP-Einheit, bzw. in deren oder der zentralen Steuereinheit umgesetzt werden, so dass die Hydraulikpumpe entsprechend aktiviert wird.
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Ist die Parkbremse im dynamischen Modus (Die Räder drehen sich mit einer gewissen Rotationsgeschwindigkeit), und wird das Betätigungselement betätigt, wird die ESP-Einheit so angesteuert, dass die Radbremsen, also bevorzugt die hinteren Radbremsen mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt werden, welcher einer Verzögerung von z. B. 1,5m/s2 bei maximal beladenem Zustand des Fahrzeugs entspricht, so dass ein definiertes Ansprechen der dynamischen Feststellbremse vergleichbar einer „Jump In“ Funktion ist. Dass heißt die Anfangsverzögerung ist eine Sprungfunktion mit moderater Amplitude und stellt einen definierten Verzögerungsstart sicher. Die Verzögerung kann jetzt noch zusätzlich über die Betätigungskraft an dem Betätigungselement proportional erhöht werden.
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Es liegt im Sinne der Erfindung, wenn das Betätigungselement entsprechend geltender Normen, z. B. gesetzlichen Anforderungen ausgelegt ist, wobei auch ohne hydraulische Unterstützung die dynamische Verzögerung erfüllt ist. Die Verzögerungsschwelle liegt bei zumindest 1,5m/s2.
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In der einzigen 1 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt in dem Block 1, in welchem festgestellt wird, das ein Betätigungselement aus seiner Ruheposition in ein seiner Gebrauchspositionen überführt wird. Mit anderen Worten wird in Block 1 festgestellt, ob die Feststellbremse aktiviert werden soll.
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In einem Entscheidungsblock 2 wird festgestellt, ob ein statischer Feststellbremsmodus oder ein dynamischer Feststellbremsmodus vorliegt, was mittels der Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder, also mit entsprechenden Sensoren detektierbar ist.
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Die beiden Signale „Radgeschwindigkeit“ und „Betätigung der Feststellbremse“ werden in dem Block 2 entsprechend verarbeitet, so dass ein Steuersignal generiert wird. Wird ein statischer Modus erkannt, wird das Verfahren mit Block 3 weitergeführt. Wird ein dynamischer Modus erkannt, wird das Verfahren mit Block 4 weitergeführt.
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In dem statischen Modus wird in Block 3 ein Signal erzeugt, welches die Hydraulikpumpe der ESP-Einheit aktiviert, wobei bevorzugt der maximale hydraulische Druck erzeugt wird, welcher auf die hinteren Radbremsen oder auf die hintere Achsenbremse wirkt, so dass ein maximales Feststellmoment erzeugt wird. Das bedeutet, dass der hydraulische Druckbetrag ein solches Feststellmoment erzeugt, welches ein Fahrzeug unter Annahme der höchsten Belastung (Gross Vehicle Weight Condition; GVW-Condition) bei einer 30%igen Steigung/Neigung stillstehend feststellen kann.
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In dem sich an Block 3 anschließenden Block 5 wird abgefragt, ob das Feststellbremssignal bereits seit mehr als eine vorgegebene Zeit, also z. B. seit mehr als 10 Sekunden anliegt. Ist das nicht der Fall, wird zu Block 3 zurückgesprungen. Ist die Abfrage dagegen positiv, wird das Verfahren mit Block 6 weitergeführt. Die angegebenen Zahlenwerte sind natürlich nur beispielhaft.
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In Block 6 wird der statische Modus beendet, wobei der hydraulische Druck, welcher auf die hintere Radbremse bzw. Achsenbremse wirkt reduziert bzw. auf den Betrag NULL reduziert wird. Selbstverständlich ist die Feststellbremse mechanisch blockiert, wird also so in der zugespannten Lage gehalten, bis das Betätigungselement in die Ruheposition überführt wird, und die Feststellbremse aus der mechanischen Blockade gelöst wird.
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Wird aber der dynamische Zustand detektiert, wird mit Block 4 bewirkt, dass der Druckaufbau verzögert wird, das heißt, dass die ESP-Einheit bzw. deren Hydraulikpumpe erzeugt einen vorgegebene Hydraulikdruckbetrag, um die hintere Achse im dynamischen Zustand abzubremsen. Dabei wird ein Bremsmoment bzw. Feststellmoment erzeugt, welches eine Verzögerung von 0,15G unter der Annahme der höchsten Belastung (Gross Vehicle Weight Zustand; GVW-Zustand) bewirkt.
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Optional kann sich an Block 6 ein Block 7 anschließen, mit welchem die Verzögerung proportional zur Betätigungskraft am Betätigungselement erzeugt wird, nachdem die Anfangsverzögerung (Block 6) bewirkt wurde.
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In dem sich entweder an den Block 6 oder an den Block 7 anschließenden Entscheidungsblock 8 wird detektiert, ob das Feststellbremssignal aktiv ist. Ist dies der Fall wird zu Block 4 zurückgesprungen. Ist dies nicht der Fall, wird mit Block 9 der dynamische Modus beendet, wobei der hydraulische Druck, welcher auf die hintere Radbremse bzw. Achsenbremse wirkt reduziert bzw. auf den Betrag NULL reduziert wird.
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In Abwandlung kann noch ein zusätzliches Signal generiert werden, welches anzeigt, dass das Betätigungselement zumindest in einer seiner Gebrauchsposition eingerastet, also zumindest in dem ersten Zahn der Ratsche eingerastet ist. Mit diesem Signal kann in Block 5 die Abfrage, anstelle der bisherigen Abfrage nach der Zeitspanne der aktiven Feststellbremse dahin geändert werden, ob das Betätigungselement eingerastet ist. Wird die Abfrage negativ beschieden, wird zu Block 3 zurückgesprungen andernfalls mit Block 6 weiter verfahren.
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In weiterer Abwandlung kann zu den bisher benannten Signalen noch die Betätigungskraft des Betätigungselementes in das Verfahren einfließen. Ein solches Signal kann über einen Winkelsensor erhalten werden. Wird dieses Signal zusätzlich als Eingangssignal genutzt, kann in einem an dem Block 3 anschließenden optionalen Block 10 eine proportionale Kraftverstärkung bewirkt werden, wobei in dem sich anschließenden Block 5 abgefragt wird, ob das Betätigungselement eingerastet ist, und je nach Bescheiden der Abfrage zu Block 3 zurückgesprungen oder mit Block 6 fortgefahren wird. In dem dynamischen Zweig kann noch ein optionaler Block 11 eingebunden werden, welcher wie der Block 10 auch eine proportionale Kraftverstärkung bewirken kann. An dem Block 11 schließt sich sodann der Block 8 mit der Abfrage des Feststellbremssignals an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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