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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für zumindest einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines Bremssystems eines Fahrzeugs. Ebenso betrifft die Erfindung einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Bremssystem eines Fahrzeugs und ein Bremssystem für ein Fahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2014 211 551 A1 sind ein elektromechanischer Bremskraftverstärker und ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers beschrieben. Der jeweilige elektromechanische Bremskraftverstärker weist einen mittels seines Motors verstellbaren Ventilkörper und eine Eingangsstange auf, wobei der in eine Verstellbewegung in eine Einbremsrichtung versetzte Ventilkörper bis zu einem Differenzweg gleich einem Grenzdifferenzweg in Bezug zu der Eingangsstange verstellbar ist, und anschließend die Eingangsstange in eine Mitverstellbewegung in die Einbremsrichtung versetzbar ist. Wirkt der Mitverstellbewegung der Eingangsstange in die Einbremsrichtung jedoch eine Rückhaltekraft über einem vorgegebenen Schwellwert entgegen, so wird mindestens ein an der Eingangsstange und/oder an dem Ventilkörper angeordnetes Pufferelement so verformt, dass der Differenzweg über den Bremsdifferenzweg gesteigert wird. Sobald der Differenzweg den Bremsdifferenzweg übersteigt, wird der Motor des elektromechanischen Bremskraftverstärkers zumindest für ein vorgegebenes Zeitintervall in seinem Betrieb unterbrochen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für zumindest einen elektromechanischen Bremskraftverstärker eines Bremssystems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einen elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Bremssystem eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 3, ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und ein Verfahren zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 7.
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Vorteile der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung weist gegenüber herkömmlichen Möglichkeiten zum Erkennen einer bereits aufgetretenen Blockade eines Bremsbetätigungselements (wie z.B. einer Pedalblockade), insbesondere aufgrund eines Fahrerfußes oder eines anderen Fremdobjektes innerhalb eines Verstellwegs/Verstellvolumens des mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mitgezogenen Bremsbetätigungselements, den Vorteil auf, dass bereits bei einem Verdacht auf eine möglicherweise bald auftretende Blockade des Bremsbetätigungselements reagiert werden kann. Insbesondere kann bereits bei einem Vorliegen eines derartigen Verdachts mittels der differenzwegabhängigen Begrenzung des Ist-Motormoments des Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers dafür gesorgt werden, dass ein Weiterbetreiben des Motors zu keiner Verletzung des Fahrerfußes oder einer Beschädigung des Bremsobjekts führt. Deshalb erfordert die vorliegende Erfindung auch kein sofortiges Abbrechen des Betriebs des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, sondern erlaubt zumindest ein zeitweises Weiterbetreiben des elektromechanischen Bremskraftverstärkers in einem an den vorliegenden Verdacht angepassten Modus. Der elektromechanische Bremskraftverstärker kann somit mittels der vorliegenden Erfindung länger eingesetzt werden, ohne dass dies mit einem Verletzungsrisiko für den Fahrerfuß oder einem Beschädigungsrisiko für das Fremdobjekt verbunden wäre.
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Die vorliegende Erfindung schafft insbesondere für mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers ausgeführte automatisierte/autonome Bremsungen (d.h. von einer Geschwindigkeitssteuerautomatik des Fahrzeugs angeforderten Bremsungen ohne eine Betätigung des Bremsbetätigungselements durch den Fahrer) einen verbesserten Sicherheitsstandard. Die vorliegende Erfindung eignet sich auch besonders für elektromechanische Bremskraftverstärker, welche zum Bewirken einer gegenüber dem Stand der Technik deutlich höheren Bremsdruckaufbaugeschwindigkeit ausgelegt sind. Obwohl es bei derartigen elektromechanischen Bremskraftverstärkern herkömmlicherweise schwieriger ist, die im Falle einer Blockade des Bremsbetätigungselements auftretenden Kräfte rechtzeitig zu begrenzen, ist dies mittels der erfindungsgemäßen Vorgehensweise möglich. Zusätzlich erlaubt es die vorliegende Erfindung, bereits bei einem Verdacht mittels einer Begrenzung des Ist-Motormoments des entsprechenden elektromechanischen Bremskraftverstärkers ein Verletzungs- oder Beschädigungsrisiko niedrig zu halten und gleichzeitig den elektromechanischen Bremskraftverstärker weiter zu betreiben.
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Mittels der vorliegenden Erfindung kann auf die herkömmliche redundante Sensierung zur Erkennung eines bereits blockierten Bremsbetätigungselements verzichtet werden. Die herkömmliche redundante Sensierung basiert auf einer Differenzwegsensorik und einer geschätzten Unterstützungskraft, welche mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers durch seinen Betrieb bewirkt wird. Allerdings erfordert ein Vergleich der Unterstützungskraft mit wirksamen Federkräften und einer anliegenden Druckkraft in der Regel ein Ermitteln der Druckkraft ohne einen Zeitverzug. Dies ist jedoch meistens nicht möglich, so dass ein Drucksensorsignal bezüglich der Druckkraft nur mit einem Zeitverzug zur Verfügung steht, was eine Erkennung einer Blockierung des Bremsbetätigungselements anhand des Vergleichs der Unterstützungskraft signifikant verzögert. Dieser herkömmliche Nachteil kann jedoch mittels der vorliegenden Erfindung umgangen werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Steuervorrichtung ist, sofern das Sensorsignal außerhalb des vorgegebenen Normalwertebereichs liegt, die Elektronikeinrichtung dazu ausgelegt, den maximalen Grenzwert für die Soll-Größe unter Berücksichtigung des Sensorsignals so festzulegen, dass der maximale Grenzwert für die Soll-Größe in Relation zu einer Zunahme einer Abweichung des Differenzwegs von dem vorgegebenen Normalwertebereich abnimmt.
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Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einem elektromechanischen Bremskraftverstärker für ein Bremssystem eines Fahrzeugs mit der entsprechenden Steuervorrichtung gewährleistet, wobei der elektromechanische Bremskraftverstärker zusätzlich mit dem Ventilkörper, welcher mittels des von der Steuervorrichtung angesteuerten Motors in eine Verstellbewegung in eine Einbremsrichtung versetzbar ist, und der Eingangsstange, welcher derart an dem Ventilkörper angebracht ist, dass der in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung versetzte Ventilkörper bis zu einem zwischen der Eingangsstange und dem Ventilkörper vorliegenden Differenzweg gleich einem vorgegebenen Grenzdifferenzweg in Bezug zu der Eingangsstange verstellbar ist, und anschließend die Eingangsstange mittels des in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung versetzten Ventilkörpers in eine Mitverstellbewegung versetzbar ist, sofern der Mitverstellbewegung der Eingangsstange in die Einbremsrichtung höchstens eine Rückhaltekraft unter einem vorgegebenen Schwellwert entgegen wirkt, ausgestattet sein kann.
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Vorzugsweise ist mindestens ein Pufferelement oder Federelement so an der Eingangsstange und/oder an dem Ventilkörper angeordnet, dass, sofern während der Verstellbewegung des Ventilkörpers in die Einbremsrichtung der Mitverstellbewegung der Eingangsstange in die Einbremsrichtung eine Rückhaltekraft über dem vorgegebenen Schwellwert entgegen wirkt, der Differenzweg zwischen dem in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung versetzten Ventilköper und der Eingangsstange über den vorgegebenen Grenzdifferenzweg mittels einer Verformung des mindestens einen Pufferelements oder Federelements steigerbar ist. Beispielsweise kann das mindestens eine Pufferelement oder Federelement mindestens ein Stauchungselement umfassen, welches an mindestens einer von der Eingangsstange kontaktierbaren Anstoßfläche des Ventilkörpers und/oder an mindestens einer von dem Ventilkörper kontaktierbaren Anstoßfläche der Eingangsstange angeordnet ist.
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Auch ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit einer derartigen Steuervorrichtung oder einem entsprechenden elektromechanischen Bremskraftverstärker bietet die oben beschriebenen Vorteile.
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Die Weiteren sind die Vorteile auch bei einem Ausführen eines korrespondierenden Verfahrens zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs gewährleistet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Steuervorrichtung und des damit ausgestatteten elektromechanischen Bremskraftverstärkers; und
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2a und 2b Flussdiagramme zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Steuervorrichtung und des damit ausgestatteten elektromechanischen Bremskraftverstärkers.
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Die in 1 schematisch wiedergegebene Steuervorrichtung 10, bzw. der damit ausgestattete elektromechanische Bremskraftverstärker sind in ihrer Einsetzbarkeit nicht auf einen bestimmten Bremssystemtyp limitiert. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass ein mit der Steuervorrichtung 10 oder dem entsprechenden elektromechanischen Bremskraftverstärker ausgestattetes Bremssystem in einer Vielzahl verschiedener Fahrzeugtypen/Kraftfahrzeugtypen verwendbar ist.
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Beispielhaft ist in der Ausführungsform der 1 die Steuervorrichtung 10 als eine Steuerelektronik in dem elektromechanischen Bremskraftverstärker integriert. Als Alternative dazu kann die Steuervorrichtung 10 jedoch auch extern von dem elektromechanischen Bremskraftverstärker angeordnet sein. In beiden Fällen kann die Steuervorrichtung 10 (als vorteilhafte Weiterbildung) auch zum Ansteuern weiterer Komponenten des mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker ausgestatteten Bremssystems ausgebildet sein.
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Der elektromechanische Bremskraftverstärker umfasst (zusätzlich zu der Steuervorrichtung 10) einen Ventilkörper 12 (Valve Body) und eine Eingangsstange 14. Bei der Ausführungsform der 1 weist der Ventilkörper 12 eine durchgehende Bohrung mit einer (ringförmigen) Erweiterung auf. Eine vorteilhafte Anbringung der Eingangsstange 14 an dem Ventilkörper 12 ist dadurch realisiert, dass die Eingangsstange 14 sich zumindest teilweise durch die Bohrung erstreckt. Insbesondere ragt ein Fesselungsbereich der Eingangsstange 14 in die (ringförmige) Erweiterung hinein. Der Fesselungsbereich der Eingangsstange 14 kann auch als ein (ringförmiger) Vorstand an der Eingangsstange 14 oder als ein Key bezeichnet werden. Man kann die vorteilhafte Anbringung der Eingangsstange 14 an dem Ventilkörper 12 auch als eine Lagerung der Eingangsstange 14 in dem Ventilkörper 12 umschreiben. Die Fesselung/der Key sorgt dafür, dass sich der Fesselungsbereich der Eingangsstange 14 nur in gewissen mittels der (ringförmigen) Erweiterung vorgegebenen Grenzen innerhalb des Ventilkörpers 12 bewegen kann. Der in 1 dargestellte elektromechanische Bremskraftverstärker weist außerdem noch mindestens ein Pufferelement und/oder Federelement 16 auf, welches an der Eingangsstange 14 und/oder an dem Verstärkerkörper 12 angeordnet ist und auf dessen Funktionsweise unten noch genauer eingegangen wird.
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Der Ventilkörper 12 ist mittels eines Betriebs eines (nicht skizzierten) Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers zumindest in eine Verstellbewegung in eine Einbremsrichtung 18 verstellbar. Man kann dies auch damit umschreiben, dass der Ventilkörper 12 mittels einer durch den Motor darauf ausgeübten Verstärkerkraft aus seiner (kraftlosen) Ausgangsstellung um einen Verstärkerweg x1 in die Einbremsrichtung 18 verstellbar ist. Beispielhaft ist in der hier beschriebenen Ausführungsform der Ventilkörper 12 über zumindest einen Verstärkerkörper 20 (Boost Body) so mit dem Motor verbunden, dass der Ventilkörper 12 mittels einer von dem Betrieb des Motors bewirkten Bewegung des Verstärkerkörpers 20 in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung 18 versetzbar ist. Als Alternative oder als Ergänzung zu dem Verstärkerkörper 20 kann der Ventilkörper 12 auch über ein (nicht dargestelltes) Gewinde mit dem Motor verbunden sein.
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Die Eingangsstange 14 stützt sich in der hier beschriebenen Ausführungsform über eine Rückstellfeder 22 an dem Ventilkörper 12 ab. Es wird allerdings darauf hingewiesen, dass die Ausstattung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit der Rückstellfeder 22 lediglich optional ist. Wie in 1 dargestellt, ist an die Eingangsstange 14 ein Bremsbetätigungselement 24, wie beispielsweise ein Bremspedal 24, anbindbar oder angebunden. Mittels einer Betätigung des Bremsbetätigungselements 24 durch einen Fahrer ist eine Fahrerbremskraft auf die Eingangsstange 14 übertragbar. Mittels der übertragenen Fahrerbremskraft ist die Eingangsstange 14 aus ihrer (kraftlosen) Ausgangsstellung um einen Eingangsstangenweg x2 verstellbar.
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Die Eingangsstange 14 und der Ventilkörper 12 kontaktieren in der dargestellten Ausführungsform jeweils eine erste Seite einer Reaktionsscheibe 26. Auf einer der ersten Seite entgegen ausgerichteten zweiten Seite der Reaktionsscheibe 26 ist eine (nur teilweise dargestellte) Ausgangsstange 28 angeordnet. Die Ausgangsstange 28 ist mittels der über die Eingangsstange 14 darauf übertragenen Fahrerbremskraft und/oder mittels der über den Ventilkörper 12 darauf übertragenen Verstärkerkraft des Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers so verstellbar, dass in mindestens einem an dem elektromechanischen Bremskraftverstärker angeordneten Hauptbremszylinder ein Hauptbremszylinderdruck steigerbar ist. Da eine Verwendbarkeit des elektromechanischen Bremskraftverstärkers jedoch nicht auf einen bestimmten Typ des damit zusammenwirkenden Hauptbremszylinders limitiert ist, ist auf eine Darstellung des Hauptbremszylinders in 1 verzichtet. Es wird außerdem darauf hingewiesen, dass die in 1 wiedergegebene Ausstattung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit der Reaktionsscheibe 26 und der Ausgangsstange 28 lediglich beispielhaft zu interpretieren ist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers der 1 während eines Vorliegens des Motors in einem deaktivierten Zustand und bei einem Vorliegen des Bremsbetätigungselements 24 in seiner Ausgangsstellung, bzw. bei einer Nichtbetätigung des Bremsbetätigungselements 24 durch den Fahrer. Man kann dies auch damit umschreiben, dass die auf die Eingangsstange 14 ausgeübte Fahrerbremskraft gleich Null und die auf den Ventilkörper 12 ausgeübte Verstärkerkraft gleich Null sind.
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Aus dem in 1 wiedergegebenen Zustand kann der elektromechanische Bremskraftverstärker für eine automatisierte/autonome Bremsung aktiviert werden. Unter der automatischen/autonomen Bremsung ist ein Vorgang zu verstehen, bei welchem ein Bremsdruck in mindestens einem Radbremszylinder des mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker ausgestatteten Bremssystems ohne eine Betätigung des Bremsbetätigungselements 24 durch den Fahrer aufgebaut wird. Beispielsweise kann die automatische/autonome Bremsung von einer Geschwindigkeitssteuerautomatik ausgelöst sein. Unter der Geschwindigkeitssteuerautomatik können beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem (z.B. ein ACC-System, Adaptive Cruise Control System, Abstandsregeltempomat) und/oder ein Notbremssystem (wie z.B. ein AEB-System, Autonomous Emergency Braking System) verstanden werden. Insbesondere kann der elektromechanische Bremskraftverstärker so ausgebildet sein, dass eine zum Ausführen der automatischen/autonomen Bremsung benötigte Kraft/Energie ausschließlich mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, bzw. mittels seines Motors, aufbringbar ist. Somit ist es nicht notwendig, das mit dem elektromechanischen Bremskraftverstärker ausgestattete Bremssystem mit einer weiteren Motoreinrichtung/Hydraulikeinrichtung zum Ausführen der automatischen/autonomen Bremsung auszustatten. Die Multifunktionalität des elektromechanischen Bremskraftverstärkers reduziert somit einen Bauraumbedarf, ein Gewicht und Herstellungskosten des damit ausgestatteten Bremssystems. Alternativ kann jedoch auch der elektromechanische Bremskraftverstärker lediglich zum Verstärken der automatischen//autonome Bremsung ausgelegt sein. In diesem Fall erfolgt die automatische/autonome Bremsung durch ein Zusammenwirken des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit mindestens einem Ventil des Bremssystems, mindestens einer Wandlervorrichtung des Bremssystems, wie z.B. einer motorisierten Plungervorrichtung, und/oder mindestens einer Pumpe des Bremssystems.
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Zum Ausführen/Verstärken der automatischen/autonomen Bremsung wird der Ventilkörper 12 mittels des Betriebs des Motors in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung 18 versetzt. Die Eingangsstange 14 ist derart an dem Ventilkörper 12 angebracht, dass der (aus seiner Ausgangsstellung) in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung 18 versetzte Ventilkörper 12 bis zu einem zwischen der Eingangsstange 14 und dem Ventilkörper 12 vorliegenden Differenzweg d gleich einem Grenzdifferenzweg d0 in Bezug zu der Eingangsstange 14 verstellbar ist. Unter dem Differenzweg d kann beispielsweise eine Differenzposition der Eingangsstange 14 zum Ventilkörper 12 verstanden werden, welche insbesondere mittels eines Differenzwegsensors direkt messbar ist. (Der Differenzweg kann beispielsweise gleich/mittels einer Differenz zwischen dem Verstärkerweg x1 und dem Eingangsstangenweg x2, evtl. noch mit einer Konstante, definiert sein.)
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Sobald der Ventilkörper 12 um den Differenzweg d gleich dem Grenzdifferenzweg d0 verstellt ist, ist die Eingangsstange 14 mittels des (in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung 18 versetzten) Ventilkörpers 12 in eine Mitverstellbewegung in die Einbremsrichtung 18 versetzbar. Vorzugsweise ist die Mitverstellbewegung der Eingangsstange 14 in die Einbremsrichtung 18 unter Einhaltung des Differenzwegs d gleich dem Grenzdifferenzweg d0 ausführbar.
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Das Mitverstellen der Eingangsstange 14 in die Einbremsrichtung 18 (zusammen mit dem Ventilkörper 12) tritt jedoch nur auf, sofern der Mitverstellbewegung der Eingangsstange 14 in die Einbremsrichtung 18 höchstens eine Rückhaltekraft Fr unter einem vorgegebenen Schwellwert Fr0 entgegenwirkt. Meistens bewirkt die Mitverstellbewegung der Eingangsstange 14 in die Einbremsrichtung 18 eine Bewegung des Bremsbetätigungselements 24 gleich/ähnlich einer entsprechenden Betätigung des Bremsbetätigungselements 24 durch den Fahrer. Oft erfolgt die Bewegung des Bremsbetätigungselements 24 mit einer hohen Dynamik. Dies ist speziell bei einer automatischen/autonomen Vollbremsung der Fall.
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Allerdings kann es vorkommen, dass sich mindestens ein Objekt, wie z.B. ein Fahrerfuß, eine Flasche und/oder ein Haustier, nahe an dem Bremsbetätigungselement 24 befindet. Möglich ist vor allem, dass das jeweilige Objekt in einen Zwischenraum zwischen dem Bremsbetätigungselement 24 und einer benachbarten Fahrzeugwand zumindest teilweise hineinragt. Eine derartige Situation bewirkt in der Regel eine der Bewegung des Bremsbetätigungselements 24 entgegen gerichtete Kraft. Dies führt auch zu einer Rückhaltekraft Fr auf die Eingangsstange 14, welche der Mitverstellbewegung der Eingangsstange 14 in die Eingangsrichtung 18 (zusammen mit dem Ventilkörper 12) entgegen wirkt. Solange sich jedoch kein störendes Objekt an dem Bremsbetätigungselement 24 befindet, liegt die auf die Eingangsstange 14 wirkende Rückhaltekraft Fr in der Regel unter dem vorgegebenen Schwellwert Fr0. (Beispielsweise kann die Rückhaltekraft Fr unter dem vorgegebenen Schwellwert Fr0 aus einer Reibung der Eingangsstange 14 resultieren.)
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Ragt jedoch ein Objekt in den Zwischenspalt zwischen dem Bremsbetätigungselement 24 und der benachbarten Fahrzeugwandkomponente hinein, so tritt ab einem Vorliegen eines leichten Kontakts zwischen dem Bremsbetätigungselement 24 und dem jeweiligen Objekt meistens eine (leicht) gesteigerte Rückhaltekraft Fr auf. Vorteilhafterweise ist der an dem elektromechanischen Bremskraftverstärker vorgegebene Schwellwert Fr0 derart festgelegt, dass die ab dem leichten Kontakt zwischen dem Bremsbetätigungselement 24 und dem Objekt auftretende Rückhaltekraft Fr über dem vorgegebenen Schwellwert Fr0 liegt.
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Aufgrund der Ausstattung des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mit der Steuervorrichtung 10 und dem mindestens einen Pufferelement und/oder Federelement 16 kann jedoch ein Einklemmen, Quetschen oder hartes Anstoßen des Objekts verlässlich verhindert werden. Das mindestens eine Pufferelement und/oder Federelement 16 gewährleistet, dass, sofern während der Verstellbewegung des Ventilkörpers 12 in die Einbremsrichtung 18 der Mitverstellbewegung der Eingangsstange 14 in die Einbremsrichtung 18 eine den vorgegebenen Schwellwert Fr0 leicht übersteigende Rückhaltekraft Fr entgegenwirkt, der Differenzweg d zwischen dem in die Verstellbewegung in die Eingangsrichtung 18 versetzten Ventilkörpers 12 und der Eingangsstange 14 mittels einer Verformung des mindestens einen Pufferelements und/oder Federelements 16 über den vorgegebenen Grenzdifferenzweg d0 steigerbar ist. Beispielsweise ist dazu das mindestens eine Pufferelement und/oder Federelement 16 so ausgebildet, dass das mindestens eine Pufferelement und/oder Federelement 16 ab einer darauf ausgeübten Kraft entsprechend dem Schwellwert Fr0 aus seiner jeweiligen Ausgangsform so verformbar ist, dass der Differenzweg d über ein weiteres Verstellen des Ventilkörpers 12 in Bezug zu der Eingangsstange 14 über den Grenzdifferenzweg d0 steigerbar ist. Außerdem kann das mindestens eine Pufferelement und/oder Federelement 16 so ausgebildet sein, dass das mindestens eine Pufferelement und/oder Federelement 16 trotz einer darauf ausgeübten Kraft, welche einer Rückhaltekraft Fr unter dem vorgegebenen Schwellwert Fr0 entspricht, in seiner jeweiligen Ausgangsform (nahezu) verbleibt. Der Schwellwert Fr0 ist mittels der Ausbildung des mindestens einen Pufferelements und/oder Federelement 16 leicht und verlässlich auf einen gewünschten Wert festlegbar. Dazu muss lediglich das mindestens eine Pufferelement und/oder Federelement 16 so ausgebildet werden, dass es erst ab einer darauf ausgeübten und dem gewünschten Schwellwert Fr0 entsprechenden Kraft aus seiner Ausgangsform verformbar ist, während eine Verformung des in seiner Ausgangsform vorliegenden mindestens einen Pufferelements und/oder Federelement 16 bei einer niedrigeren Kraft (nahezu) unterbunden ist.
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Die an dem elektromechanischen Bremskraftverstärker ausgelöste Steigerung des Differenzwegs d über den vorgegebenen Grenzdifferenzweg d0 ermöglicht eine Risikoerkennung bereits lange vor einem Einklemmen, Quetschen oder harten Anstoßen des Objekts. Bereits ein leichter Kontakt zwischen dem Bremsbetätigungselement 24 und dem Objekt reicht für ein frühzeitiges Erkennen/Feststellen, dass eine Risikosituation bezüglich einer möglichen Zurückhaltung oder Blockierung der Eingangsstange 14 (bzw. des Bremsbetätigungselements 24) vorliegt. Durch die frühzeitige Risikoerkennung können rechtzeitig Maßnahmen zum Verhindern eines Einklemmens, Quetschens oder harten Anstoßens des Objekts ergriffen werden, ohne dass die begonnene automatisierte/autonome Bremsung sofort abzubrechen ist. Deshalb muss bei einem Einsetzen der Steuervorrichtung 10 auch kein unnötiges Abbrechen von automatisierten/autonomen Bremsungen aufgrund von fälschlicherweise überschätzten Gefahrensituationen in Kauf genommen werden.
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Die Steuervorrichtung 10 umfasst eine Elektronikeinrichtung 32, an welche ein Bremsvorgabesignal 34 bezüglich einer von einem Fahrer des Fahrzeugs oder der Geschwindigkeitssteuerautomatik des Fahrzeugs angeforderten Soll-Fahrzeugverzögerung bereitstellbar ist. Im Weiteren wird unter dem Bremsvorgabesignal 34 ein Signal der Geschwindigkeitssteuerautomatik des Fahrzeugs verstanden, mittels welchem die Geschwindigkeitssteuerautomatik eine automatisierte/autonome Verlangsamung/Bremsung des Fahrzeugs anfordert. Die Steuervorrichtung 10 ist insbesondere für derartige Situationen vorteilhaft ausgelegt. Mittels der Elektronikeinrichtung 32 ist unter Berücksichtigung des Bremsvorgabesignals 34 eine Soll-Größe bezüglich eines von dem Motor des elektromechanischen Bremskraftverstärkers auszuführenden Soll-Motormoments festlegbar. Die Soll-Größe kann beispielsweise das auszuführende Soll-Motormoment und/oder eine an den elektromechanischen Bremskraftverstärker bereitzustellende Soll-Stromstärke (welche in der Regel das gewünschte Soll-Motormoment bewirkt) sein. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die hier genannten Beispiele für die Soll-Größe nicht einschränkend zu interpretieren sind. Außerdem ist mindestens ein Steuersignal 36 so an dem Motor des elektromechanischen Bremskraftverstärkers ausgebbar, dass ein der festgelegten Soll-Größe entsprechendes Ist-Motormoment mittels des angesteuerten Motors ausführbar ist.
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Die Elektronikeinrichtung 32 ist außerdem dazu ausgelegt, ein bereitgestelltes Sensorsignal 38 bezüglich des Differenzwegs d zwischen dem mittels des angesteuerten Motors verstellten Ventilkörper 12 und der Eingangsstange 14 mit einem vorgegebenen Normalwertebereich zu vergleichen. Insbesondere kann der Normalwertebereich ein von dem Grenzdifferenzweg d0 begrenzter Wertebereich sein, so dass z.B. negative Differenzwege d kleiner als der negative Grenzdifferenzweg d0 oder positive Differenzwege d größer als der positive Grenzdifferenzweg d0 außerhalb des vorgegebenen Normalwertebereichs liegen.
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Sofern das bereitgestellte Sensorsignal 38 bezüglich des Differenzwegs d außerhalb des vorgegebenen Normalwertebereichs liegt, ist die Elektronikeinrichtung 32 zusätzlich dazu ausgelegt, einen maximalen Grenzwert für die Soll-Größe aus einem Wertebereich von mindestens zwei Werten für den maximalen Grenzwert unter Berücksichtigung des bereitgestellten Sensorsignals 38 bezüglich des Differenzwegs d so festzulegen, dass zumindest während eines vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Festlegen des maximalen Grenzwerts die Soll-Größe bezüglich des Soll-Motormoments höchstens gleich dem festgelegten maximalen Grenzwert ist. Somit ist (zumindest während des vorgegebenen Zeitintervalls nach dem Festlegen des maximalen Grenzwerts) höchstens ein dem festgelegten maximalen Grenzwert entsprechendes Ist-Motormoment mittels des angesteuerten Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers ausführbar.
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Mittels der Festlegung des maximalen Grenzwerts für die Soll-Größe abhängig von dem Sensorsignal 38 (bzw. dem Differenzweg d) kann bereits frühzeitig selbst auf einen Verdacht auf eine (möglicherweise bald eintretende) Blockierung des Bremsbetätigungselements 24 reagiert werden, ohne dass dazu die begonnene automatisierte/autonome Bremsung sofort abzubrechen ist. Je nach dem Sensorsignal 38/Differenzweg d kann der maximale Grenzwert für die Soll-Größe nur so begrenzend festgelegt werden, dass eine Überreaktion auf den bloßen Verdacht hin nicht in Kauf genommen werden muss. Insbesondere kann der maximale Grenzwert für die Soll-Größe in Relation zu einer Zunahme einer Abweichung des Differenzwegs d von dem vorgegebenen Normalwertebereich abnehmen. Während somit bei einem leichten Verdacht auf eine (möglicherweise bald eintretende) Blockierung des Bremsbetätigungselements 24 nur extreme Motormomente des Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mittels des festgelegten er maximale Grenzwerts für die Soll-Größe unterbunden werden und relativ große Motormomente des Motors unter dem maximalen Grenzwert für die Soll-Größe zum Bewirken der automatisierten/autonomen Bremsung weiterhin genutzt werden, werden bei einem starken Verdacht auf die (möglicherweise bald eintretende) Blockierung des Bremsbetätigungselements 24 nur geringe Motormomente des Motors unter dem (neufestgelegten) maximalen Grenzwert für die Soll-Größe zugelassen. Somit ist kein harter Kontakt zwischen dem Bremsbetätigungselement 24 und dem Objekt zu befürchten.
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Mittels einer Reduzierung des maximalen Grenzwerts für die Soll-Größe abhängig von dem Sensorsignal 38/dem Differenzweg d (bzw. der Abweichung des Differenzwegs d von dem vorgegebenen Normalwertebereich) kann auch eine Zeit bis zum tatsächlichen Eintreten der Blockierung des Bremsbetätigungselements 24 verlängert werden. Auf diese Weise wird zusätzlich Zeit zum Erkennen, dass der Verdacht auf eine Blockierung des Bremsbetätigungselements 24 begründet ist, gewonnen. Diese Zeit kann zum Ausführen weiterer Methoden zum Beweisen der Begründetheit des Verdachts und zum Entscheiden über einen tatsächlichen Abbruch der automatisierten/autonomen Bremsung genutzt werden. Ebenso kann mittels einer Warnung des Fahrers in dieser Zeit für ein Aufheben der Blockierung des Bremsbetätigungselements 24 gesorgt werden.
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Gleichzeitig können in Situationen, in welchen kein Verdacht auf eine Blockierung des Bremsbetätigungselements 24 besteht, hohe Kraftdynamiken des Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers für schnelle automatisierte/autonome Druckaufbauten genutzt werden. Da mittels der Steuervorrichtung 10 bereits vor einer Blockade des Bremsbetätigungselements 24 erkannt werden kann, dass ein plausibler Verdacht auf eine schädigungsrelevante Blockade des Bremsbetätigungselements 24 vorliegt, sind hohe Kraftdynamiken vergleichsweise risikofrei mittels des elektromechanischen Bremskraftverstärkers ausführbar. Der elektromechanische Bremskraftverstärker kann somit gefahrlost zum Bewirken vergleichsweise hoher Kräfte ausgelegt sein.
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Die Steuervorrichtung 10 kann auch zum Ausführen mindestens einiger Verfahrensschritte des nachfolgend beschriebenen Verfahrens ausgelegt sein.
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In der Ausführungsform der 1 ist das mindestens eine Pufferelement und/oder Federelement 16 mindestens ein Stauchungselement 16, welches an mindestens einer von der Eingangsstange 14 kontaktierbaren Anstoßfläche des Ventilkörpers 12 angeordnet ist. Als Alternative oder als Ergänzung dazu kann der elektromechanische Bremskraftverstärker auch mindestens ein weiteres Stauchungselement, welches an einer von dem Ventilkörper 12 kontaktierbaren Anstoßfläche der Eingangsstange 14 angeordnet ist, haben. Ebenso können auch das mindestens eine Stauchungselement 16 an dem Ventilkörper 12 und das mindestens eine weitere Stauchungselement an der Eingangsstange 14 so angeordnet sein, dass das mindestens eine an dem Ventilkörper 12 anhaftende Stauchungselement und das mindestens eine an der Eingangsstange 14 befestigte weitere Stauchungselement aneinander anstoßen können. Beispielhaft ist in der Ausführungsform der 1 das mindestens eine Stauchungselement 16 aus mindestens einem elastischen Material, wie beispielsweise einem Elastomer und/oder einem Gummi, gebildet. Das mindestens eine Stauchungselement 16 ist somit kostengünstig herstellbar. Gleichzeitig ist bei einer derartigen Ausbildung des mindestens einen Stauchungselements 16 ein Festlegen des Schwellwerts Fr0 auf einen gewünschten Wert leicht ausführbar. Die Ausbildbarkeit des mindestens einen Stauchungselements 16 ist jedoch nicht auf ein bestimmtes elastisches Material beschränkt.
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Anstelle oder als Ergänzung zu der zuvor beschriebenen Ausbildbarkeit des mindestens einen Pufferelements und/oder Federelement 16 kann dieses auch mindestens ein (z.B. gefesseltes oder gekapseltes) Zugfederelement umfassen, welches zwischen der Eingangsstange 14 und dem Ventilkörper 12 eingespannt ist. Beispielsweise kann das mindestens eine (gefesselte oder gekapselte) Zugfederelement sich von mindestens einem ersten Verankerungspunkt an der Eingangsstange 14 in Richtung zu einer zu dem Hauptbremszylinder ausgerichteten/ ausrichtbaren Seite des elektromechanischen Bremskraftverstärkers bis zu mindestens einem zweiten Verankerungspunkt an dem Ventilkörper 12 erstrecken.
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2a und 2b zeigen Flussdiagramme zum Erläutern einer Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines elektromechanischen Bremskraftverstärkers eines Bremssystems eines Fahrzeugs.
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Das im Weiteren beschriebene Verfahren kann beispielsweise mittels der oben erläuterten Steuervorrichtung, bzw. des damit ausgestatteten elektromechanischen Bremskraftverstärkers, ausgeführt werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Ausführbarkeit des Verfahrens nicht auf einen bestimmten Typ des elektromechanischen Bremskraftverstärkers, des damit ausgestatteten Bremssystems oder des jeweiligen Fahrzeugs limitiert ist.
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In einem Verfahrensschritt S1 wird ein Motor des elektromechanischen Bremskraftverstärkers betrieben, wozu eine Soll-Größe bezüglich eines von einem Motor des elektromechanischen Bremskraftverstärkers auszuführenden Soll-Motormoments festgelegt wird. Vorzugsweise wird mittels des Betriebs des Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers eine automatisierte/autonome Bremsung ausgeführt. Das Festlegen der Soll-Größe erfolgt in diesem Fall unter Berücksichtigung einer von einer Geschwindigkeitssteuerautomatik des Fahrzeugs angeforderten Soll-Fahrzeugverzögerung. Alternativ kann die Soll-Größe auch unter Berücksichtigung einer von einem Fahrer des Fahrzeugs angeforderten Soll-Fahrzeugverzögerung festgelegt werden. Außerdem wird in dem Verfahrensschritt S1 der Motor des elektromechanischen Bremskraftverstärkers derart angesteuert, dass der Motor mit einem der festgelegten Soll-Größe entsprechenden Ist-Motormoment Mact betrieben wird.
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Vorzugsweise wird beim Ausführen des Verfahrensschritts S1 ein Ventilkörper des elektromechanischen Bremskraftverstärkers mittels des betriebenen Motors so lange eine Verstellbewegung in eine Einbremsrichtung in Bezug zu einer Eingangsstange des Bremssystems versetzt, bis ein zwischen der Eingangsstange und dem Ventilkörper vorliegender Differenzweg d gleich einem vorgegebenen Grenzdifferenzweg d0 wird. Anschließend wird die Eingangsstange mittels des in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung versetzten Ventilkörpers in eine Mitverstellbewegung versetzt, sofern der Mitverstellbewegung der Eingangsstange in die Einbremsrichtung höchstens eine Rückhaltekraft unter einem vorgegebenen Schwellwert entgegen wirkt. Sofern jedoch während der Verstellbewegung des Ventilkörpers in die Einbremsrichtung der Mitverstellbewegung der Eingangsstange in die Einbremsrichtung eine Rückhaltekraft über dem vorgegebenen Schwellwert entgegen wirkt, wird der Differenzweg d zwischen dem in die Verstellbewegung in die Einbremsrichtung versetzten Ventilköper und der Eingangsstange über den vorgegebenen Grenzdifferenzweg d0 mittels einer Verformung mindestens eines an der Eingangsstange und/oder an dem Ventilkörper angeordneten Pufferelements oder Federelements gesteigert.
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Der Verfahrensschritt S1 wird bei dem hier beschriebenen Verfahren mehrmals ausgeführt. Dazwischen wird mindestens einmalig in einem Verfahrensschritt S2 (während des Ansteuerns des Motors) eine Größe bezüglich des Differenzwegs d zwischen einem mittels des Motors verstellten Ventilkörper des elektromechanischen Bremskraftverstärkers und einer Eingangsstange ermittelt und mit einem vorgegebenen Normalwertebereich verglichen wird. Dies geschieht beispielhaft, indem untersucht wird, ob der (negative) Differenzweg d den vorgegebenen Grenzdifferenzweg d0 unterschreitet.
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Sofern die ermittelte Größe bezüglich des Differenzwegs d außerhalb des vorgegebenen Normalwertebereichs liegt, d.h. sofern der (negative) Differenzweg d den Grenzdifferenzweg d0 unterschreitet, wird ein Verfahrensschritt S3 ausgeführt. In dem Verfahrensschritt S3 wird ein maximaler Grenzwert für die Soll-Größe festgelegt. Dabei wird der maximale Grenzwert für die Soll-Größe aus einem Wertebereich von mindestens zwei Werten für den maximalen Grenzwert festgelegt. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der bei einer ermittelten Größe außerhalb des vorgegebenen Normalwertebereichs festgelegte maximale Grenzwert für die Soll-Größe kleiner als ein mittels des Motors des elektromechanischen Bremskraftverstärkers maximal ausführbares Kann-Motormoment, bzw. eine entsprechende Soll-Größe, ist.
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Bei der hier beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Verfahrensschritt S3 die Teilschritte S3a bis S3c (2b). In einem Teilschritt S3a wird unter Berücksichtigung der ermittelten Größe bezüglich des Differenzwegs d ein Offsetwert x festgelegt. Der Offsetwert x kann entsprechend einer vorgegebenen (stetigen oder stufenförmigen) Funktion in Abhängigkeit der ermittelten Größe bezüglich des Differenzwegs d festgelegt werden. Insbesondere kann die vorgegebene Funktion in Relation zu einer Zunahme einer Abweichung des Differenzwegs d von dem vorgegebenen Normalwertebereich/dem Grenzdifferenzweg d0 (stetig oder stufenförmig) abnehmen. In einem weiteren Teilschritt S3b wird der Offsetwert x in ein erstes Motormoment M1 umgerechnet. (Der maximale Grenzwert für die Soll-Größe unter Berücksichtigung der ermittelten Größe kann somit in Relation zu einer Zunahme einer Abweichung des Differenzwegs d von dem vorgegebenen Normalwertebereich/dem Grenzdifferenzweg d0 (stetig oder stufenförmig) abnehmen.) Anschließend wird in einem Teilschritt S3c das erste Motormoment M1 mit dem aktuellen Ist-Motormoment Mact addiert, wodurch man als Ergebnis den maximalen Grenzwert für die Soll-Größe erhält.
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Bei einem erneuten Ausführen des Verfahrensschritt S1 (bzw. in einem Verfahrensschritt S1‘) wird zumindest während eines vorgegebenen Zeitintervalls (nach dem Festlegen des maximalen Grenzwerts) die Soll-Größe bezüglich des Soll-Motormoments höchstens gleich dem festlegten maximalen Grenzwert festgelegt. Entsprechend ist auch gewährleistet, dass der Motor höchstens mit einem dem festlegten maximalen Grenzwert entsprechenden Ist-Motormoment Mact betrieben wird.
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Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird somit abhängig vom auftretenden Differenzweg d (als bekannter Kritikalität) ein mit zunehmender Kritikalität kleiner werdender erlaubter Anstieg des Ist-Motormoments Mact des elektromechanischen Bremskraftverstärkers berechnet. Dieser erlaubte Anstieg des Ist-Motormoments Mact kann jedoch noch ein verlässliches Ausführen der automatisierten/autonomen Bremsung ermöglichen.
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Solange jedoch die ermittelte Größe bezüglich des Differenzwegs d innerhalb des vorgegebenen Normalwertebereichs liegt, d.h. solange der (negative) Differenzweg d größer oder gleich dem Grenzdifferenzweg d0 bleibt, wird keine Begrenzung der Soll-Größe vorgegeben. Beispielsweise kann in einem Verfahrensschritt S4 ein Signal ausgegeben werden, dass die Soll-Größe weiterhin selbst gleich dem maximal ausführbaren Kann-Motormoment, bzw. selbst gleich der entsprechenden Soll-Größe, festlegbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014211551 A1 [0002]
