DE102024203408B3

DE102024203408B3 - Wheel brake for a motor vehicle and method for controlling a wheel brake

Info

Publication number: DE102024203408B3
Application number: DE102024203408.8A
Authority: DE
Inventors: Benedikt Koll; Frank Stebner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2024-04-12
Filing date: 2024-04-12
Publication date: 2025-08-14
Anticipated expiration: 2044-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radbremse (RB1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Bremskörper (1a), der eine Reibfläche (1b) besitzt, die gegenüber einem Bremsbelag (3) bewegbar ist, wobei der Bremsbelag (3) über einen Aktor in eine Zustellbewegung (Z) in Richtung auf die Reibfläche (1b) versetzbar ist und der Aktor wenigstens einen Bremskolben (6) aufweist, der zum Zweck der Zustellbewegung (Z) in eine translatorische Bewegung versetzbar ist und wobei im Bremskolben (6) zusätzlich wenigstens ein Piezoelement angeordnet ist, welches durch Beaufschlagung mit einer Spannung in Richtung der Zustellbewegung (Z) vergrößert werden kann
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Piezoelemente vorhanden und derart angeordnet sind, dass diese bei einer Spannungsbeaufschlagung eine Kraft auf eine Haltevorrichtung (4) für den Bremsbelag (3) an wenigstens zwei unterschiedlichen Stellen ausüben können. The invention relates to a wheel brake (RB1) for a motor vehicle, comprising at least one brake body (1a) having a friction surface (1b) which is movable relative to a brake pad (3), wherein the brake pad (3) can be set in a feed movement (Z) in the direction of the friction surface (1b) via an actuator and the actuator has at least one brake piston (6) which can be set in a translational movement for the purpose of the feed movement (Z), and wherein at least one piezo element is additionally arranged in the brake piston (6), which can be enlarged by applying a voltage in the direction of the feed movement (Z).
According to the invention, it is proposed that at least two piezo elements are present and arranged in such a way that, when voltage is applied, they can exert a force on a holding device (4) for the brake pad (3) at at least two different locations.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radbremse für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern einer Radbremse mit den Merkmalen vom Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The invention relates to a wheel brake for a motor vehicle having the features of the preamble of patent claim 1. The invention also relates to a method for controlling a wheel brake having the features of the preamble of patent claim 5.

Eine Radbremse hat bekanntlich die Aufgabe, eine Spannkraft in ein Bremsmoment am Rad umzusetzen. In ungebremsten Fall hingegen sollen die Restschleifmomente möglichst niedrig sein. Zu diesem Zweck wird der Radbremse u.a. ein bestimmtes Lüftspiel aufgeprägt. Diese hat jedoch den Nachteil, dass die Ansprechzeit im Fall eines Bremswunsches erhöht ist. Bei hydraulischen Radbremsen ist dadurch zudem eine erhöhte Volumenaufnahme an Hydraulikflüssigkeit notwendig.As is well known, the purpose of a wheel brake is to convert a clamping force into a braking torque on the wheel. In the unbraked state, however, the residual drag torque should be as low as possible. To achieve this, the wheel brake is given a certain amount of clearance, among other things. However, this has the disadvantage of increasing the response time when braking is requested. In hydraulic wheel brakes, this also requires a higher volume of hydraulic fluid.

Des Weiteren können eine Bremsscheibe und Bremsbeläge, die von einem Bremssattel eingespannt sind, aufgrund von Temperatur- oder anderen Umwelteinflüssen in ihrem axialen Maß schwanken. Dies führt zu einer Änderung der Spannkraft der Radbremse im statischen Spannzustand. Bei Entfall der Spannkraft baut sich das gewünschte Lüftspiel nur langsam wieder auf, da dafür der die Spannung aufbauende Bremskolben in seiner Führung verschoben werden muss.Furthermore, a brake disc and brake pads clamped by a brake caliper can fluctuate in their axial dimension due to temperature or other environmental influences. This leads to a change in the clamping force of the wheel brake in the static clamping state. When the clamping force is removed, the desired clearance only builds up slowly, as the brake piston, which builds up the tension, must be moved in its guide.

Durch auftretende Bremsmomente werden die Bremsbeläge zudem unsymmetrisch belastet und dadurch schräg verschlissen. Durch auf das Kraftfahrzeug wirkende Querkräfte, wie sie beispielsweise bei Kurvenfahrten auftreten, kommt es zu einer Verkippung der Radlager und damit auch zu einer Verkippung der Bremsscheibe bei Einsatz von Scheibenbremsen. Über den Ausschlag der Bremsscheibe werden die Bremskolben in ihrer Führung zurückgedrückt, was zu einer ungewollten Vergrößerung des Lüftspiels führt.Braking torques also place asymmetrical loads on the brake pads, causing them to wear at an angle. Lateral forces acting on the vehicle, such as those that occur when cornering, cause the wheel bearings to tilt, and thus also the brake disc when using disc brakes. The deflection of the brake disc pushes the brake pistons back into their guides, leading to an unwanted increase in the brake clearance.

Aus der EP 1 141 573 B1 ist ein Verfahren zum Steuern eines elektromechanischen Radbremsaktors in einem Kraftfahrzeug bekannt. Konkret weist der Radbremsaktor einen von einem Elektromotor über eine selbsthemmende Gewindepaarung in Richtung auf eine Bremsscheibe angetriebenen, rohrförmigen Bremskolben auf. In dem Bremskolben ist ein piezoelektrisches Element untergebracht. Durch den Bremskolben werden Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gedrückt oder von dieser gelöst. Der Bremskolben wird durch den Elektromotor mit einer unter einem vorgegebenen Wert liegenden Zuspannkraft bewegt. Nach Erreichen des vorgegebenen Wertes wird der Bremskolben durch das piezoelektrische Element mit einer über dem vorgegebenen Wert liegenden Zuspannkraft gegen die Bremsbeläge gedrückt. Zur Realisierung einer Feststellbremsfunktion wird das Piezoelement mit einer solchen elektrischen Spannung beaufschlagt, deren Polarität der Polarität zum Aufbau normaler Zuspannkräfte bei Betriebsbremsungen entgegengesetzt ist. Das dabei verkürzte Piezoelement wird danach durch den Elektromotor und eine Magnetkupplung an die Bremsbeläge gedrückt. Danach wird die Spannung an dem Piezoelement abgeschaltet, worauf sich das Piezoelement wieder auf seine ursprüngliche Länge auszudehnen versucht und dabei eine hohe Zuspannung erzeugt.From the EP 1 141 573 B1 A method for controlling an electromechanical wheel brake actuator in a motor vehicle is known. Specifically, the wheel brake actuator has a tubular brake piston driven by an electric motor via a self-locking thread pair in the direction of a brake disc. A piezoelectric element is housed in the brake piston. The brake piston presses brake pads against or releases them from the brake disc. The brake piston is moved by the electric motor with an application force below a predetermined value. Once the predetermined value is reached, the brake piston is pressed against the brake pads by the piezoelectric element with an application force above the predetermined value. To implement a parking brake function, the piezo element is supplied with an electrical voltage whose polarity is opposite to the polarity required to build up normal application forces during service braking. The piezo element, which is shortened in the process, is then pressed against the brake pads by the electric motor and a magnetic coupling. The voltage on the piezo element is then switched off, whereupon the piezo element tries to expand back to its original length, thereby generating a high tension.

In der EP 1 319 859 B1 wird eine Bremsvorrichtung mit einem Faustsattel beschrieben, bei der ein Bremsbelag durch eine Antriebswelle quer zur Bewegungsrichtung einer Bremsscheibe bewegbar ist. Eine Umsetzvorrichtung dient zur Wandlung einer von einer Antriebswelle vorhandenen Drehbewegung in eine auf den Bremsbelag wirkende Kraft. Ferner ist ein die Antriebswelle umgebender Antriebsring vorhanden, der durch mehrere Piezoaktoren in eine umlaufende Verschiebebewegung versetzbar ist. Durch Reibschluss mit dem Antriebsring ist die Antriebswelle in eine Drehbewegung versetzbar.In the EP 1 319 859 B1 A braking device with a floating caliper is described, in which a brake pad is movable by a drive shaft transversely to the direction of movement of a brake disc. A conversion device serves to convert the rotary motion of a drive shaft into a force acting on the brake pad. Furthermore, a drive ring surrounds the drive shaft, which can be set into a circular displacement movement by several piezo actuators. Frictional engagement with the drive ring causes the drive shaft to rotate.

Die gattungsbildende US 5 090 518 A beschreibt eine Radbremse mit einem Paar von Bremsbetätigungs- und Lösekrafteinheiten. Die Lösekrafteinheiten verfügen über Elektromotoren mit nicht rücktreibbaren mechanischen Abtriebselementen, um die erforderliche Bremsbetätigungskraft bis zur Grenze der Leistungsfähigkeit der Elektromotoren zu liefern. Des Weiteren sind piezoelektrische Elemente, die hohe Kräfte mit geringer Ausdehnung bei schnellen Änderungen der angelegten Spannung erzeugen, in Reihe mit den Motorabtriebselementen zur Übertragung der Bremsbetätigungskraft angeordnet. Diese Elemente werden abwechselnd mit Spannung erregt und wieder stromlos gemacht, und zwar in entgegengesetzter Phasenlage. Die piezoelektrische Ausdehnungswirkung jedes erregten Elements wird bei jedem Erregungszyklus von der Motoreinheit mit dem stromlosen Element mechanisch erfasst, so dass die Kräfte, die tatsächlich zur Betätigung der Bremse aufgebracht werden, weit über die maximale Leistung der Elektromotoren hinaus erhöht werden. Dies wird durch die abwechselnde Erregung der piezoelektrischen Elemente und die abwechselnden Folgeaktionen der Motoren erreicht. Die nicht rücktreibbaren Anordnungen dienen zur Speicherung der so erreichten mechanischen Krafterhöhungen.The genre-forming US 5 090 518 A Describes a wheel brake with a pair of brake application and release force units. The release force units incorporate electric motors with non-repulsive mechanical output elements to deliver the required brake application force up to the limit of the electric motors' capabilities. Furthermore, piezoelectric elements, which generate high forces with low expansion under rapid changes in applied voltage, are arranged in series with the motor output elements to transmit the brake application force. These elements are alternately energized and de-energized in opposite phases. The piezoelectric expansion effect of each energized element is mechanically captured by the motor unit with the de-energized element during each energization cycle, so that the forces actually applied to apply the brake are increased far beyond the maximum capacity of the electric motors. This is achieved by the alternating excitation of the piezoelectric elements and the alternating follow-on actions of the motors. The non-repulsive arrangements serve to store the mechanical force increases thus achieved.

Aus der DE 198 58 764 A1 ist ein Bremsanlage bekannt, die eine von einem Bremspedal über elektrische Leitungen gesteuerte Betätigungsvorrichtung aufweist. Die Betätigungsvorrichtung ist als ein an einem Bremssattel eines jeden Rades montierter elektromechanischer Radbremsaktor ausgebildet ist. Der Radbremsaktor enthält einen von einem Elektromotor in Richtung auf eine Bremsscheibe angetriebenen Bremskolben, durch den zwei Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gedrückt oder von dieser gelöst werden. Ein piezoelektrisches Element ist mit dem Bremskolben verbunden. Dieser wird durch den Elektromotor mit einer unter einem vorgegebenen Wert liegenden Zuspannkraft bewegt. Durch das piezoelektrische Element wird er nach Erreichen des vorgegebenen Wertes mit einer über diesem Wert liegenden Zuspannkraft gegen die Bremsbeläge gedrückt.From the DE 198 58 764 A1 A braking system is known which has an actuating device controlled by a brake pedal via electrical lines. The actuating device is designed as an electromechanical wheel brake actuator mounted on a brake caliper of each wheel. The wheel brake actuator contains a brake piston driven by an electric motor toward a brake disc, which presses two brake pads against or releases them from the brake disc. A piezoelectric element is connected to the brake piston. The piston is moved by the electric motor with an application force below a predetermined value. Once the predetermined value is reached, the piezoelectric element presses it against the brake pads with an application force above this value.

In der DE 10 2011 013 153 A1 wird ein Antiblockiersystem mit einem Bremssattel beschrieben. Dabei wird ein Bremskolben durch hydraulischen Druck eines Hauptbremszylinders angetrieben. Des Weiteren ist eine Bremsscheibe vorhanden, die mit Bremsbelägen in Reibkontakt gebracht werden kann. Auf der Rückseite der Bremsbeläge ist jeweils ein aus Piezoelementen bestehender Piezoaktor angeordnet. Der Piezoaktor ist auf der einen Seite zwischen dem Bremsbelag und dem Bremskolben und auf der anderen Seite zwischen dem Bremsbelag und einem Arm des Bremssattels angeordnet.In the DE 10 2011 013 153 A1 An anti-lock braking system with a brake caliper is described. A brake piston is driven by hydraulic pressure from a master cylinder. Furthermore, there is a brake disc that can be brought into frictional contact with brake pads. A piezo actuator consisting of piezo elements is arranged on the back of each brake pad. The piezo actuator is arranged on one side between the brake pad and the brake piston, and on the other side between the brake pad and an arm of the brake caliper.

Schließlich ist der EP 1 386 092 B1 eine Scheibenbremse mit elektromotorisch angetriebenem Verschleißnachstellsystem zu entnehmen. Konkret weist die Scheibenbremse einen eine Bremsscheibe übergreifenden Bremssattel mit einer im Bremssattel angeordneten Zuspanneinrichtung zum Zuspannen eines Bremsbelages auf. Ferner ist ein im Bremssattel angeordnetes Nachstellsystem zum Ausgleich von Bremsbelag- und/oder Scheibenverschleiß durch Verstellen des Abstandes zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe vorhanden. Das Nachstellsystem weist eine Nachsteller-Dreheinrichtung auf, auf welche ein elektromotorischer Antrieb einwirkt. In Ergänzung des elektromotorischen Antriebs weist das Nachstellsystem eine das Lösen der Nachsteller-Dreheinrichtung unterstützende, elektromechanische Löseeinrichtung auf, die als Piezosystem ausgelegt ist.Finally, the EP 1 386 092 B1 a disc brake with an electric motor-driven wear adjustment system. Specifically, the disc brake has a brake caliper that spans a brake disc and has an application device located in the caliper for applying a brake pad. Furthermore, an adjustment system located in the brake caliper compensates for brake pad and/or disc wear by adjusting the distance between the brake pad and the brake disc. The adjustment system has an adjuster rotation device actuated by an electric motor drive. In addition to the electric motor drive, the adjustment system has an electromechanical release device designed as a piezo system that assists in releasing the adjuster rotation device.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Radbremse für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche bei einem Bremsvorgang eine schnelle Überbrückung eines Lüftspiels ermöglicht, wobei gleichzeitig die Voraussetzung für einen gleichmäßigen Verschleiß des Bremsbelags gegeben ist. Dabei sollen insbesondere Kräfte von eingesetzten Piezoelementen genau auf den vorliegenden Lastfall angepasst werden können.The present invention is based on the object of proposing a wheel brake for a motor vehicle that enables rapid bridging of a clearance during braking, while simultaneously ensuring even wear of the brake pad. In particular, the forces of the piezo elements used should be able to be precisely adapted to the prevailing load case.

Diese Aufgabe wird durch eine Radbremse mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen beziehungsweise Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweils abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.This object is achieved by a wheel brake having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments or further developments of the invention can be found in the respective dependent claims.

Die Erfindung geht aus von einer Radbremse für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Bremskörper, der eine Reibfläche besitzt, die gegenüber einem Bremsbelag bewegbar ist. Der Bremsbelag ist über einen Aktor in eine Zustellbewegung in Richtung auf die Reibfläche versetzbar, wobei der Aktor wenigstens einen Bremskolben aufweist, der zum Zweck der Zustellbewegung in eine translatorische Bewegung versetzbar ist. Im Bremskolben ist zusätzlich wenigstens ein Piezoelement angeordnet, welches durch Beaufschlagung mit einer Spannung in Richtung der Zustellbewegung vergrößert werden kann.The invention relates to a wheel brake for a motor vehicle, comprising at least one brake body having a friction surface that is movable relative to a brake pad. The brake pad can be set in a feed motion toward the friction surface via an actuator, wherein the actuator has at least one brake piston that can be set in a translational motion for the purpose of the feed motion. At least one piezo element is also arranged in the brake piston, which can be enlarged by applying a voltage in the direction of the feed motion.

Es wird auch vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Piezoelemente vorhanden und derart angeordnet sind, dass diese bei einer Spannungsbeaufschlagung eine Kraft auf eine Haltevorrichtung für den Bremsbelag an wenigstens zwei unterschiedlichen Stellen ausüben können.It is also proposed that at least two piezo elements are present and arranged in such a way that, when voltage is applied, they can exert a force on a holding device for the brake pad at at least two different locations.

Mit Hilfe der Piezoelemente kann also die Zustellbewegung des Bremsbelags in Richtung der Reibfläche unterstützt und beschleunigt werden. Dies ermöglicht bei Erfassung eines Bremsvorgangs eine sehr schnelle Überbrückung von vorhandenem Lüftspiel. Dadurch, dass durch die Piezoelemente an wenigstens zwei Stellen ein Druck auf eine Halteeinrichtung für den Bremsbelag ausgeübt werden kann, wird zudem eine Vergleichmäßigung der auf den Bremsbelag ausgeübten Kraft ermöglicht. Mit anderen Worten wird durch die Anordnung der Piezoelemente an zwei unterschiedlichen Stellen die Grundvoraussetzung für eine Regelung der Kräfte an unterschiedlichen Stellen des Bremsbelags geschaffen.With the help of the piezo elements, the brake pad's feed movement toward the friction surface can be supported and accelerated. This allows for very rapid bridging of any existing clearance when a braking action is detected. Because the piezo elements can exert pressure on a brake pad retaining device at at least two points, the force exerted on the brake pad is also made possible. In other words, the arrangement of the piezo elements at two different locations creates the basic prerequisite for regulating the forces at different points on the brake pad.

Darüber hinaus führen Verkippungen des Bremskörpers, insbesondere einer Bremsscheibe während des Fahrbetriebs eines Kraftfahrzeugs, wie sie vor allem bei Kurvenfahrten auftreten, oder auch Verformungen des Bremssattels durch auftretende Bremsmomente zur unsymmetrischen Belastung der Bremsbeläge. Dies führt normalerweise zu einem unerwünschten Schrägverschleiß der Bremsbeläge. Die erfindungsgemäße Einsetzung der Piezoelemente hingegen ermöglicht einen gleichmäßig verteilten, symmetrischen Druckaufbau an den Bremsbelägen und wirkt somit einem Schrägverschleiß entgegen. Durch entsprechende Ansteuerung der Piezoelemente können die auf den Bremsbelag wirkenden Kräfte vergleichmäßigt werden.Furthermore, tilting of the brake body, particularly of a brake disc, during operation of a motor vehicle, which occurs primarily when cornering, or deformation of the brake caliper due to braking torques, leads to asymmetrical loading of the brake pads. This normally leads to undesirable angular wear of the brake pads. The inventive use of the piezo elements, however, enables a uniformly distributed, symmetrical pressure buildup on the brake pads, thus counteracting angular wear. By appropriately controlling the piezo elements, the forces acting on the brake pad can be evened out.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, dass wenigstens drei Piezoelemente vorhanden und derart angeordnet sind, dass diese an drei unterschiedlichen Stellen eine Kraft auf die Haltevorrichtung für den Bremsbelag ausüben können. Dies trägt dazu bei, dass die Kräfte der Piezoelemente noch genauer auf den jeweils vorliegenden Lastfall angepasst werden können. According to the invention, it is proposed that at least three piezo elements are provided and arranged in such a way that they can exert a force on the brake pad holding device at three different points. This contributes to the forces of the piezo elements being even can be adapted more precisely to the respective load case.

So ist in einer ersten Ausbildung der Erfindung denkbar, dass die Radbremse eine Scheibenbremse ist und die drei unterschiedlichen Stellen dreieckförmig verteilt sind. Somit kann durch entsprechende Aufteilung der Piezoelemente eine genaue Steuerung der auftretenden Kräfte auf den Bremsbelag erfolgen.In a first embodiment of the invention, it is conceivable that the wheel brake is a disc brake, with the three different locations distributed in a triangular pattern. Thus, by appropriately distributing the piezo elements, precise control of the forces acting on the brake pad can be achieved.

Durch die besagte Anordnung der Piezoelemente kann nach Erfassung der Spannungen an den Piezoelementen durch eine geeignete Mess-, Auswerte- und Steuereinrichtung die Höhe der Spannungsverteilung und der auftretenden Unterschiede ausgewertet werden. In Abhängigkeit davon können dann durch geeignete Spannungsbeaufschlagung der Piezoelemente die Spannungsunterschiede ausgeglichen werden. Beispielsweise ist denkbar, an ein radial innen liegendes Piezoelement mehr Spannung anzulegen als an ein radial außenliegendes Piezoelement. Beim Bremsen führt die Verformung, insbesondere Aufweitung des Bremssattels dazu, dass der Bremsbelag im radial äußeren Bereich fester an der Bremsscheibe anliegt als im radial inneren Bereich. Durch die erhöhte Spannungsbeaufschlagung des radial innenliegenden Piezoelementes kann somit der Schrägbelastung des Bremsbelags entgegengewirkt werden.Due to the aforementioned arrangement of the piezo elements, the magnitude of the voltage distribution and any differences that occur can be evaluated after the voltages across the piezo elements have been recorded using a suitable measuring, evaluation, and control device. Depending on this, the voltage differences can then be compensated for by applying a suitable voltage to the piezo elements. For example, it is conceivable to apply more voltage to a radially inner piezo element than to a radially outer piezo element. During braking, the deformation, in particular the widening, of the brake caliper leads to the brake pad being in tighter contact with the brake disc in the radially outer area than in the radially inner area. The increased voltage applied to the radially inner piezo element can thus counteract the oblique loading of the brake pad.

Nach einer anderen Weiterbildung sind die Piezoelemente fest mit dem Bremskolben und fest mit der Haltevorrichtung für den Bremsbelag verbunden. Auf diese Weise können die Piezoelemente dazu dienen, nach einem Bremsvorgang ein Lüftspiel schnell wieder herzustellen. Dazu wird eine vorher angelegte Spannung wieder aufgehoben oder sogar eine entgegengesetzte Spannung an die Piezoelemente gelegt. Die Piezoelemente verkleinern sich somit entgegen einer vorherigen Zustellbewegung, wodurch die Piezoelemente die Haltevorrichtung für den Bremsbelag und damit den Bremsbelag wieder aktiv zurückziehen.According to another refinement, the piezo elements are firmly connected to the brake piston and the brake pad retaining device. This allows the piezo elements to quickly restore clearance after a braking operation. To do this, a previously applied voltage is removed or even an opposite voltage is applied to the piezo elements. The piezo elements thus shrink in size, counter to a previous advance movement, causing the piezo elements to actively retract the brake pad retaining device and thus the brake pad.

Eine weitere Ausbildung des Erfindungsgedankens schlägt vor, dass mehrere Piezoelemente derart übereinander angeordnet sind, dass ein Reihenstapel aus Piezoelementen gebildet ist, wobei wenigstens zwei Reihenstapel wiederum nebeneinander angeordnet sind, so dass ein Reihenparallelstapel gebildet ist. Mit anderen Worten sind bei einem Reihenstapel mehrere Piezoelemente in Reihe geschaltet. Bei einem Reihenparallelstapel sind wenigstens zwei Reihenstapel parallelgeschaltet.A further embodiment of the inventive concept proposes that several piezo elements are arranged one above the other to form a series stack of piezo elements, with at least two series stacks being arranged next to each other, forming a series-parallel stack. In other words, in a series stack, several piezo elements are connected in series. In a series-parallel stack, at least two series stacks are connected in parallel.

Auf diese Weise kann die gewünschte Wirkung von Piezoelementen vervielfacht werden. Zum einen können durch die Reihenschaltung der Piezoelemente die überbrückbaren Wege vergrößert und zum andern durch die Parallelschaltung die erzeugbaren Kräfte vergrößert werden.In this way, the desired effect of piezo elements can be multiplied. On the one hand, connecting the piezo elements in series increases the distances that can be bridged, and on the other hand, connecting them in parallel increases the forces that can be generated.

Wie anfangs erwähnt soll durch die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zum Steuern einer Radbremse vorgeschlagen werden.As mentioned at the beginning, the present invention also proposes a method for controlling a wheel brake.

Dabei wird von einem Verfahren zum Steuern einer Radbremse in einem Kraftfahrzeug nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 ausgegangen. Nach Erfassung eines vorliegenden oder zu erwartenden Bremsvorgangs wird wenigstens ein Piezoelement mit einer Spannung beaufschlagt. Dies erfolgt derart, dass sich das Piezoelement vergrößert und gegen eine Haltevorrichtung für einen Bremsbelag drückt. Auf diese Weise kann ein vorhandenes Lüftspiel zwischen dem Bremsbelag und einer Reibfläche eines Bremskörpers schnell überbrückt werden.This is based on a method for controlling a wheel brake in a motor vehicle according to one of patent claims 1 to 5. Upon detection of an existing or expected braking action, a voltage is applied to at least one piezo element. This occurs in such a way that the piezo element expands and presses against a retaining device for a brake pad. In this way, any existing clearance between the brake pad and a friction surface of a brake body can be quickly bridged.

Ein vorliegender Bremsvorgang kann insbesondere durch eine sensorisch detektierte Betätigung des Bremspedals erfasst werden. Ein zu erwartender Bremsvorgang kann insbesondere durch Signale von Fahrerassistenzsystemen erfasst werden. Denkbar sind zum Beispiel Signale eines ACC-, eines ESC-Systems oder auch prädiktiven Systems in Gefahrensituationen.An existing braking action can be detected, in particular, by a sensor-detected actuation of the brake pedal. An expected braking action can be detected, in particular, by signals from driver assistance systems. Possible examples include signals from an ACC or ESC system, or even predictive systems in dangerous situations.

In einer Weiterbildung des Verfahrens wird nach Anlage des Bremsbelags an die Reibfläche eine Spannung erfasst, die das Piezoelement abgibt, wobei die Spannung als Grundlage für eine weitere Ansteuerung des Piezoelementes genommen wird.In a further development of the method, after the brake pad has been applied to the friction surface, a voltage is detected which is emitted by the piezo element, whereby the voltage is used as the basis for further control of the piezo element.

Durch eine derartige Verfahrensweise wird die Grundvoraussetzung für geeignete Regelstrategien beim Betrieb der Radbremse geschaffen.Such a procedure creates the basic prerequisite for suitable control strategies when operating the wheel brake.

Nach einer Weiterbildung wird daher die Spannung von wenigstens zwei an unterschiedlichen Stellen angeordneten Piezoelementen erfasst. In Abhängigkeit davon werden die Piezoelemente angesteuert und mit Spannung beaufschlagt.According to a further development, the voltage of at least two piezo elements arranged at different locations is detected. Depending on this, the piezo elements are controlled and voltage is applied.

Beispielsweise ist denkbar, dass die Kräfte in jedem Reihenstapel der Piezoelemente gemessen werden, wodurch eine gesamte Spannkraft ermittelbar ist. Daraus kann ein Kraftschwerpunkt bezüglich einer Flächenerstreckung des Bremsbelags ermittelt werden. Wenn der ermittelte Ist-Kraftschwerpunkt von einem Soll-Kraftschwerpunkt abweicht, kann durch entsprechende Regelung der Spannungsbeaufschlagung der Reihenstapel der Piezoelemente der Ist-Kraftschwerpunkt wieder auf den Soll-Schwerpunkt eingeregelt und so eine gewünschte, symmetrische Kraftbeaufschlagung eines Bremsbelags erzielt werden.For example, it is conceivable to measure the forces in each row stack of piezo elements, allowing the determination of a total clamping force. From this, a force center point can be determined relative to the surface area of the brake pad. If the determined actual force center point deviates from a target force center point, the actual force center point can be adjusted back to the target point by appropriately adjusting the voltage applied to the row stack of piezo elements, thus achieving the desired, symmetrical force applied to a brake pad.

Des Weiteren kann eine ungewollte Verringerung des Lüftspiels, welche zum Beispiel bei Kurvenfahrten auftritt, durch Messung der durch die Piezoelemente erzeugten Spannung erfasst und durch entsprechende Regelstrategien kompensiert werden, so dass beispielsweise bei Geradeausfahrt wieder eine schnelle Wiederherstellung des Lüftspiels erfolgen kann.Furthermore, an unwanted reduction in the clearance, which occurs, for example, when cornering, can be detected by measuring the voltage generated by the piezo elements and compensated for by appropriate control strategies, so that the clearance can be quickly restored, for example, when driving straight ahead.

Eine weitere höchst zweckmäßige Ausbildung der Erfindung schlägt vor, dass die Spannung von wenigstens drei an unterschiedlichen Stellen angeordneten Piezoelementen erfasst wird und in Abhängigkeit davon die Piezoelemente angesteuert werden.A further highly expedient embodiment of the invention proposes that the voltage of at least three piezo elements arranged at different locations is detected and the piezo elements are controlled as a function thereof.

Dies ermöglicht einerseits eine sehr genaue Auswertung der auf einen Bremsbelag einer Scheibenbremse wirkenden Kräfte, andrerseits ist so eine sehr flexible Einstellung eines sich auf den Bremsbelag ausbildenden Kraftschwerpunktes möglich. Insbesondere kann durch die dreieckartige Anordnung der Piezoelemente eine Kraftbeaufschlagung des Bremsbelags um zwei senkrecht zueinanderstehende, parallel zur Ebene des Bremsbelags verlaufende Achsen erfolgen. Dies ermöglicht eine sehr gute Gegenregelung von Verkippungen der Bremsbeläge, wie sie aufgrund von Kurvenfahrten auftreten können.This enables both a very precise evaluation of the forces acting on a disc brake pad and a very flexible adjustment of the center of gravity acting on the brake pad. In particular, the triangular arrangement of the piezo elements allows for force to be applied to the brake pad around two perpendicular axes running parallel to the plane of the brake pad. This enables very effective counter-control of brake pad tilting, which can occur during cornering.

Nach einer anderen Weiterbildung wird die abgegebene Spannung von wenigstens zwei an unterschiedlichen Stellen angeordneten Piezoelementen erfasst, wobei die erfassten Spannungen miteinander verglichen werden. Bei Vorliegen unterschiedlicher Spannungen der Piezoelemente wird zumindest eines der Piezoelemente derart angesteuert, dass die abgegebenen Spannungen der Piezoelemente wieder gleich sind. Mit anderen Worten kann auf diese Weise ein Vergleichmäßigung der auf einen Bremsbelag wirkenden Drücke herbeigeführt werden, was einem Schrägverschleiß des Bremsbelags vorbeugt.According to another embodiment, the voltage output by at least two piezo elements arranged at different locations is detected, and the detected voltages are compared with each other. If the piezo elements have different voltages, at least one of the piezo elements is controlled in such a way that the output voltages of the piezo elements are equal again. In other words, this can equalize the pressures acting on a brake pad, preventing angular wear of the brake pad.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden anhand der Figuren in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dadurch werden auch noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung deutlich. Gleiche Bezugszeichen, auch in unterschiedlichen Figuren, beziehen sich auf gleiche, vergleichbare oder funktional gleiche Bauteile. Dabei werden entsprechende oder vergleichbare Eigenschaften und Vorteile erreicht, auch wenn eine wiederholte Beschreibung oder Bezugnahme darauf nicht erfolgt. Die Figuren sind nicht oder zumindest nicht immer maßstabsgetreu. In manchen Figuren können Proportionen oder Abstände übertrieben dargestellt sein, um Merkmale eines Ausführungsbeispiels deutlicher hervorheben zu können.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail in the following description with reference to the figures. This also makes further features and advantages of the invention clear. The same reference symbols, even in different figures, refer to the same, comparable, or functionally identical components. Corresponding or comparable properties and advantages are achieved even if a repeated description or reference to them is not made. The figures are not, or at least not always, to scale. In some figures, proportions or distances may be exaggerated in order to emphasize features of an embodiment more clearly.

Es zeigen, jeweils schematisch

1 ein Kraftfahrzeug mit erfindungsgemäßen Radbremsen,
2a eine Radbremse gemäß Schnittansicht II aus 1, um 90° verdreht, in einer ersten Ausführungsform sowie gemäß Schnittverlauf Ila aus 3,
2b eine Radbremse gemäß Schnittansicht II aus 1, um 90° verdreht, in einer zweiten Ausführungsform,
3 eine Seitenansicht auf die Radbremse gemäß Ansicht III aus 2a, wobei die Sicht auf die Piezoelemente freigegeben ist,
4 eine Ansicht auf eine nicht von der Erfindung umfassten Radbremse,
5 eine Ansicht gemäß Ansicht V aus 4,
6 eine Schnittansicht auf eine Anwendung eines Reihenparallelstapels von Piezoelementen in einem Bremsregelsystem mit Bremskraftverstärker,
7a bis 7c die Anordnung von Piezoelementen zur Erzeugung von Reihenstapeln und Reihenparallelstapeln und
8 einen Signalflussplan zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Radbremse.

They show, schematically

1 a motor vehicle with wheel brakes according to the invention,
2a a wheel brake according to section view II 1 , rotated by 90°, in a first embodiment and according to section Ila from 3 ,
2b a wheel brake according to section view II 1 , rotated by 90°, in a second embodiment,
3 a side view of the wheel brake according to view III 2a , whereby the view of the piezo elements is clear,
4 a view of a wheel brake not covered by the invention,
5 a view according to view V 4 ,
6 a sectional view of an application of a series-parallel stack of piezo elements in a brake control system with brake booster,
7a to 7c the arrangement of piezo elements to create series stacks and series-parallel stacks and
8 a signal flow diagram to illustrate the operation of the wheel brake.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug K dargestellt, welches mit erfindungsgemäßen Radbremsen RB1 ausgestattet ist. Die Radbremsen RB1 sind insbesondere als Scheibenbremsen mit einem scheibenförmigen Bremskörper 1a und einem diesen übergreifenden Bremssattel 2a ausgebildet.In 1 A motor vehicle K is shown, which is equipped with wheel brakes RB1 according to the invention. The wheel brakes RB1 are designed, in particular, as disc brakes with a disc-shaped brake body 1a and a brake caliper 2a extending over the latter.

Aus der 2a ist erkennbar, dass der Bremssattel 2a jeder Scheibenbremse RB1 als Schwimmsattelbremse (auch: Faustsattelbremse) ausgebildet ist. Dabei wird bei einem Bremsvorgang ein auf einer plattenartigen Bremsbelaghalterung 4 angebrachter Bremsbelag 3 gegen eine Reibfläche 1b des Bremskörpers 1a gepresst. Bedingt durch die auftretende Reaktionskraft bewegt sich der schwimmend gelagerte Bremssattel 2a in der Figur nach rechts, wodurch auch der auf der gegenüberliegenden Seite befindliche Bremsbelag 3 gegen die Reibfläche 1b des Bremskörpers 1a gepresst wird. In ungebremstem Zustand stellt sich zwischen den Bremsbelägen 3 und den Reibflächen 1b ein lichter Abstand ein, der als Lüftspiel LÜ bezeichnet wird.From the 2a It can be seen that the brake caliper 2a of each disc brake RB1 is designed as a floating caliper brake (also: floating caliper brake). During braking, a brake pad 3 mounted on a plate-like brake pad holder 4 is pressed against a friction surface 1b of the brake body 1a. Due to the resulting reaction force, the floating brake caliper 2a moves to the right in the figure, whereby the brake pad 3 located on the opposite side is also pressed against the friction surface 1b of the brake body 1a. In the unbraked state, a clear distance arises between the brake pads 3 and the friction surfaces 1b, which is referred to as the air gap LÜ.

Es ist anhand der 2a und 3 erkennbar, dass die auf der in der 2a rechtsseitig des Bremskörpers 1 angeordnete Bremsbelaghalterung 4 mit drei Reihenparallelstapeln 5RPa, 5RPb und 5RPc von Piezoelementen 5 (vgl. 7c) verbunden ist. Die Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc sind insbesondere dreieckförmig zur Bremsbelaghalterung 4 verteilt, innerhalb eines Bremskolbens 6 angeordnet und mit diesem verbunden. Mit anderen Worten bilden die Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc einen Kraftangriff an drei Stellen S1, S2 und S3 mit der Bremsbelaghalterung 4 und dem Bremskolben 6 aus, wobei die drei Stellen S1, S2 und S3 dreieckförmig auf der Bremsbelaghalterung 4 und auch dem Bremskolben 6 verteilt angeordnet sind. Bei gleicher Kraft der Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc auf die Bremsbelaghalterung 4 stellt sich ein resultierender, auf die Bremsbelaghalterung 4 wirkender Kraftschwerpunkt KS ein, der in etwa dem Flächenschwerpunkt der Bremsbelaghalterung 4 entspricht.It is based on the 2a and 3 recognizable that the on the in the 2a brake pad holder 4 arranged on the right side of the brake body 1 with three series-parallel stacks 5RPa, 5RPb and 5RPc of piezo elements 5 (cf. 7c ). The series-parallel stacks 5RPa, 5RPb and 5RPc are particularly triangular in shape to the brake pad holder distributed over the brake pad holder 4, arranged within a brake piston 6 and connected to it. In other words, the series parallel stacks 5RPa, 5RPb and 5RPc form a force application at three points S1, S2 and S3 with the brake pad holder 4 and the brake piston 6, whereby the three points S1, S2 and S3 are arranged in a triangular manner on the brake pad holder 4 and also the brake piston 6. With the same force from the series parallel stacks 5RPa, 5RPb and 5RPc on the brake pad holder 4, a resulting force center of gravity KS acting on the brake pad holder 4 is established, which approximately corresponds to the center of gravity of the brake pad holder 4.

Durch die dreieckförmige Anordnung der Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc können die Bremsbelaghalterung 4 und damit der Bremsbelag 3 um zwei in etwa parallel zum Bremskörper 1a und senkrecht zueinanderstehende Achsen a, b verbogen werden.Due to the triangular arrangement of the series-parallel stacks 5RPa, 5RPb and 5RPc, the brake pad holder 4 and thus the brake pad 3 can be bent about two axes a, b that are approximately parallel to the brake body 1a and perpendicular to each other.

Werden beispielsweise der Reihenparallelstapel 5RPa auf der einen Seite und die Reihenparallelstapel 5RPb, 5RPc auf der anderen Seite angesteuert, so dass diese eine Größenänderung vollführen, kann eine Verbiegung der Bremsbelaghalterung 4 um die Achse b erfolgen. Bei Ansteuerung der Reihenparallelstapel 5RPb und 5RPc kann eine Verbiegung der Bremsbelaghalterung 4 um die Achse a bewerkstelligt werden.For example, if the parallel stack 5RPa on one side and the parallel stacks 5RPb, 5RPc on the other side are controlled so that they undergo a size change, the brake pad holder 4 can be bent around the axis b. If the parallel stacks 5RPb and 5RPc are controlled, the brake pad holder 4 can be bent around the axis a.

In der 2b ist eine alternative Ausbildung einer Radbremse RB2 dargestellt. Auch die Radbremse RB2 weist dreieickförmig angeordnete Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc auf. Im Gegensatz zur 2a handelt es sich in diesem Fall um eine Festsattelbremse, bei der ein Bremssattel 2b feststehend ausgebildet ist. Dafür ist aber auch der in der Figur linksseitig des Bremskörpers 1a befindliche Bremsbelag 3 über an der Bremsbelaghalterung 4 angreifende Reihenparallelstapel 5RPa'. 5RPb' (nicht sichtbar) und 5RPc' in Richtung auf den Bremskörper 1a zustellbar.In the 2b An alternative design of a wheel brake RB2 is shown. The wheel brake RB2 also has triangularly arranged series-parallel stacks 5RPa, 5RPb and 5RPc. In contrast to the 2a In this case, it is a fixed-caliper brake, in which a brake caliper 2b is fixed. However, the brake pad 3, located to the left of the brake body 1a in the figure, can also be advanced toward the brake body 1a via parallel stacks 5RPa', 5RPb' (not visible), and 5RPc' engaging the brake pad holder 4.

Die Erfindung ist nicht nur bei Scheibenbremsen einsetzbar. In 4 ist eine als Trommelbremse ausgebildete Radbremse RB3 ersichtlich. Die Radbremse RB3 weist zwei Bremsbeläge 12a auf, welche jeweils mit einer Bremsbelaghalterung 12b verbunden sind.The invention is not only applicable to disc brakes. 4 A wheel brake RB3 designed as a drum brake is visible. The wheel brake RB3 has two brake pads 12a, each connected to a brake pad holder 12b.

Die Bremsbelaghalterungen 12b können über Bremskolben 14, welche mit Druckplatten 15 wirkverbunden sind, auseinandergedrückt und gegen die Reibfläche 13b eines trommelartigen Bremskörpers 13a bewegt werden. Dabei werden die Bremsbelaghalterungen 12b entgegen einer Federkraft von Federelementen 18 auseinandergedrückt.The brake pad holders 12b can be pushed apart by brake pistons 14, which are operatively connected to pressure plates 15, and moved against the friction surface 13b of a drum-like brake body 13a. In this process, the brake pad holders 12b are pushed apart against a spring force of spring elements 18.

In einem in der Figur unteren Teil der Radbremse RB3 stützen sich die Bremsbelaghalterungen 12b gegen einen Reaktionsblock 16 ab. Auch hier werden die Bremsbelaghalterungen 12b über ein Federelement 19 zusammengehalten.In a lower part of the wheel brake RB3 in the figure, the brake pad holders 12b are supported against a reaction block 16. Here, too, the brake pad holders 12b are held together by a spring element 19.

Des Weiteren ist erkennbar, dass Reihenparallelstapel 5RPe von Piezoelementen 5 in den Bremskolben 14 angeordnet sowie mit diesem und mit den Druckplatten 15 verbunden sind.Furthermore, it can be seen that series-parallel stacks 5RPe of piezo elements 5 are arranged in the brake piston 14 and are connected to it and to the pressure plates 15.

Des Weiteren sind Reihenparallelstapel 5RPf von Piezoelementen 5 im Reaktionsblock 16 angeordnet, derart, dass die Reihenparallelstapel 5RPf die Bremsbelaghalterungen 12b auseinanderdrücken können. Durch gleichzeitige Betätigung der oberen Reihenparallelstapel 5RPe und der unteren Reihenparallelstapel 5RPf kann eine schnelle Überbrückung eines vorhandenen Lüftspiels LÜ erfolgen. Darüber hinaus kann auf dies Weise eine gleichmäßige Anlage der Bremsbeläge 12a an die Reibfläche 13b erfolgen.Furthermore, parallel stacks 5RPf of piezo elements 5 are arranged in the reaction block 16, such that the parallel stacks 5RPf can push the brake pad retainers 12b apart. By simultaneously actuating the upper parallel stacks 5RPe and the lower parallel stacks 5RPf, an existing clearance LÜ can be quickly bridged. Furthermore, this allows for even contact of the brake pads 12a with the friction surface 13b.

Aus der 5 ist erkennbar, dass in jedem Bremskolben 14 zwei Reihenparallelstapel 5RPe nebeneinander angeordnet sind. Somit ergeben sich zwei Kraftangriffspunkte an zwei nebeneinander angeordneten Stellen S1, S2. Idealerweise ergibt sich daraus ein resultierender Kraftschwerpunkt KS, der zwischen den Stellen S1, S2 liegt. Somit kann einer Verkippung der Bremsbeläge 12a entgegengewirkt werden. Analog gilt dies für die unteren Reihenparallelstapel 5RPf.From the 5 It can be seen that two parallel stacks 5RPe are arranged next to each other in each brake piston 14. This results in two force application points at two adjacent locations S1, S2. Ideally, this results in a resulting force center KS located between locations S1, S2. This counteracts tilting of the brake pads 12a. The same applies to the lower parallel stacks 5RPf.

Anhand von 6 wird eine Anwendung eines Reihenparallelstapels 5RPd von Piezoelementen 5 in einem Bremsregelsystem mit Bremskraftverstärker gezeigt. Es ist ein Kolben 9 erkennbar, der über eine Koppelstange 10 bewegbar ist und dadurch Bremsflüssigkeit in einer Bremsleitung 8a komprimieren kann. Die Bremsleitung 8a führt zu nicht näher dargestellten Bremskolben an Radbremsen.Based on 6 An application of a series-parallel stack 5RPd of piezo elements 5 in a brake control system with a brake booster is shown. A piston 9 can be seen, which is movable via a coupling rod 10 and can thus compress brake fluid in a brake line 8a. The brake line 8a leads to brake pistons (not shown in detail) on the wheel brakes.

Ferner ist eine Vorratskammer 7 ersichtlich, in der sich ein Reservoir an Bremsflüssigkeit befindet. In der Vorratskammer 7 ist ein Reihenparallelstapel 5RPd an Piezoelementen 5 angeordnet, der gegen eine Druckplatte 8 drücken kann. Bei einer Spannungsbeaufschlagung des Reihenparallelstapels 5RPd wird die Druckplatte 8 in Richtung der Bremsleitung 8a verschoben, so dass sich das Volumen an Bremsflüssigkeit innerhalb der Vorratskammer 7 verringert. Dadurch kann bei Bedarf sehr schnell zusätzliche Bremsflüssigkeit in die Bremsleitung 8a gebracht und dadurch beispielsweise vorhandenes Lüftspiel an Radbremsen beseitigt werden.Furthermore, a storage chamber 7 is visible, containing a brake fluid reservoir. Arranged in the storage chamber 7 is a series-parallel stack 5RPd of piezo elements 5, which can press against a pressure plate 8. When voltage is applied to the series-parallel stack 5RPd, the pressure plate 8 is displaced toward the brake line 8a, reducing the volume of brake fluid within the storage chamber 7. This allows additional brake fluid to be quickly introduced into the brake line 8a when needed, thus eliminating, for example, existing clearance in the wheel brakes.

Wird ein mit der Koppelstange 10 verbundenes Bremspedal 11 betätigt, so wird dies über einen Bremspedalsensor 11a erfasst. Gleichzeitig wird der Reihenparallelstapel 5RPd angesteuert und in oben beschriebener Weise die Druckplatte 8 bewegt.If a brake pedal 11 connected to the coupling rod 10 is actuated, this is detected by a brake pedal sensor 11a. At the same time, the parallel stack 5RPd is activated, and the pressure plate 8 is moved in the manner described above.

Anhand der 7a bis 7c ist dargestellt, dass ein Reihenstapel 5R (7b) aus mehreren hintereinander angeordneten Piezoelementen 5 (7a) besteht. Dadurch kann eine überbrückbare Wegänderung vervielfacht werden. Werden nun wenigstens zwei Reihenstapel 5R nebeneinander angeordnet, so ergibt sich ein Reihenparallelstapel 5RP (vgl. 7c). Dies ermöglicht eine Vergrößerung der erzeugbaren Kraft.Based on the 7a to 7c It is shown that a row stack 5R ( 7b) of several piezo elements 5 arranged one behind the other ( 7a) This allows a bridgeable path change to be multiplied. If at least two row stacks 5R are arranged next to each other, a row-parallel stack 5RP is created (see 7c ). This allows an increase in the force that can be generated.

Schließlich soll anhand der 8 eine mögliche Verfahrensweise zum Betrieb der Radbremsen RB1 aufgezeigt werden. So ist der Bremspedalsensor 11a über einen Datenbus C, der beispielsweise als CAN-Bus ausgebildet sein kann, mit einer Auswerte- und Steuereinrichtung 20 verbunden. Desgleichen sind die Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc einer jeden Radbremse RB1 über den Datenbus C mit der Auswerte- und Steuereinrichtung 20 verbunden.Finally, the 8 A possible procedure for operating the wheel brakes RB1 will be demonstrated. The brake pedal sensor 11a is connected to an evaluation and control device 20 via a data bus C, which can be embodied, for example, as a CAN bus. Likewise, the series-parallel stacks 5RPa, 5RPb, and 5RPc of each wheel brake RB1 are connected to the evaluation and control device 20 via the data bus C.

Wird nun das Bremspedal 11 vom Fahrzeugführer betätigt, so wird dies über den Bremspedalsensor 11a erfasst und ein entsprechendes Signal an die Auswerte- und Steuereinrichtung 20 weitergeleitet. Durch die Auswerte- und Steuereinrichtung 20 werden die Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc mit entsprechenden Spannungssignalen versorgt, so dass diese sich ausdehnen und vorhandenes Lüftspiel LÜ (vgl. 2a) überbrücken.If the brake pedal 11 is now actuated by the driver, this is detected by the brake pedal sensor 11a and a corresponding signal is forwarded to the evaluation and control device 20. The evaluation and control device 20 supplies the series-parallel stacks 5RPa, 5RPb and 5RPc with corresponding voltage signals so that they expand and the existing clearance LÜ (cf. 2a) bridge.

Umgekehrt werden durch den Druck, der jeweils auf die Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc wird, Spannungssignale erzeugt und an die Auswerte- und Steuereinrichtung 20 übermittelt. Wenn die Spannungssignale zu sehr voneinander abweichen, deutet dies auf eine ungleichmäßige Belastung der Bremsbeläge 3 hin. Daher werden durch die Auswerte- und Steuereinrichtung 20 Signale an die Reihenparallelstapel 5RPa, 5RPb und 5RPc gesendet, die auf eine Vergleichmäßigung der Belastung der Bremsbeläge 3 hinwirken. Bevorzugt soll sich ein resultierender Kraftschwerpunkt KS im Flächenschwerpunkt der Bremsbelaghalterung 4 einstellen (vgl. 3).Conversely, the pressure exerted on the series-parallel stacks 5RPa, 5RPb, and 5RPc generates voltage signals that are transmitted to the evaluation and control device 20. If the voltage signals deviate too much from one another, this indicates an uneven load on the brake pads 3. Therefore, the evaluation and control device 20 sends signals to the series-parallel stacks 5RPa, 5RPb, and 5RPc, which work toward equalizing the load on the brake pads 3. Preferably, a resulting force center KS should be located at the center of gravity of the brake pad holder 4 (see 3 ).

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1a1a: Bremskörperbrake body
1b1b: ReibflächenFriction surfaces
2a2a: Bremssattel, SchwimmsattelBrake caliper, floating caliper
2b2b: Bremssattel, FestsattelBrake caliper, fixed caliper
33: Bremsbelagbrake pad
44: BremsbelaghalterungBrake pad holder
55: PiezoelementPiezo element
5R5R: Piezoelemente in Reihe, ReihenstapelPiezo elements in series, series stack
5RP5RP: Piezoelemente in Reihe und parallel, ReihenparallelstapelPiezo elements in series and parallel, series-parallel stack
5RPa5RPa: ReihenparallelstapelRow-parallel stack
5RPb5RPb: ReihenparallelstapelRow-parallel stack
5RPc5RPc: ReihenparallelstapelRow-parallel stack
5RPd5RPd: ReihenparallelstapelRow-parallel stack
5RPe5RPe: ReihenparallelstapelRow-parallel stack
5RPf5RPf: ReihenparallelstapelRow-parallel stack
66: Bremskolbenbrake piston
77: Vorratskammerpantry
88: Druckplatteprinting plate
8a8a: Bremsleitungbrake line
99: KolbenPistons
1010: Koppelstangecoupling rod
1111: Bremspedalbrake pedal
11a11a: BremspedalsensorBrake pedal sensor
12a12a: Bremsbelägebrake pads
12b12b: BremsbelaghalterungBrake pad holder
13a13a: Bremskörper, TrommelBrake body, drum
13b13b: ReibflächeFriction surface
1414: Bremskolbenbrake piston
1515: Druckplattenprinting plates
1616: ReaktionsblockReaction block
1717: Bremstrommelbrake drum
1818: FederelementeSpring elements
1919: Federelementspring element
2020: Auswerte- und SteuereinrichtungEvaluation and control device
a, baway: AchsenAxles
CC: Datenbusdata bus
KK: KraftfahrzeugMotor vehicle
KSKS: resultierender Kraftschwerpunktresulting center of force
LÜLÜ: Lüftspielclearance
RB1RB1: Radbremse, ScheibenbremseWheel brake, disc brake
RB2RB2: Radbremse, ScheibenbremseWheel brake, disc brake
RB3RB3: Radbremse, TrommelbremseWheel brake, drum brake
S1, S2, S3S1, S2, S3: KraftangriffsstellenForce application points
ZZ: ZustellbewegungDelivery movement

Claims

Wheel brake (RB1, RB2) for a motor vehicle (K), with at least one brake body (1a) which has a friction surface (1b) which is movable relative to a brake pad (3), wherein the brake pad (3) can be set into a feed movement (Z) in the direction of the friction surface (1b) via an actuator and the actuator has at least one brake piston (6) which can be set into a translational movement for the purpose of the feed movement (Z), and wherein at least one piezo element (5) is additionally arranged in the brake piston (6), which can be enlarged by applying a voltage in the direction of the feed movement (Z), characterized in that at least three piezo elements (5) are present and are arranged such that they can exert a force on a holding device (4) for the brake pad (3) when a voltage is applied at three different points (S1, S2, S3).

Wheel brake (RB1, RB2) after Claim 1 , characterized in that the wheel brake (RB1, RB2) is a disc brake and the three different locations (S1, S2, S3) are distributed in a triangular shape.

Wheel brake (RB1, RB2) according to one of the preceding claims, characterized in that the piezo elements (5) are firmly connected to the brake piston (6) and firmly to the holding device (4) for the brake pad (3).

Wheel brake (RB1, RB2, RB3) according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of piezo elements (5) are arranged one above the other in such a way that a series stack (5R) of piezo elements (5) is formed, wherein at least two series stacks (5R) are arranged next to one another, so that a series-parallel stack (5RP) is formed.

Method for controlling a wheel brake (RB1, RB2, RB3) according to one of the preceding claims in a motor vehicle (K), wherein after detection of an existing or expected braking process, at least one piezo element (5) is subjected to a voltage such that the piezo element (5) enlarges and presses against a holding device (4) for a brake pad (3).

Procedure according to Claim 5 , characterized in that after the brake pad (3) has been applied to the friction surface (1b), a voltage is detected which the piezo element (5) emits, the voltage being taken as the basis for further control of the piezo element (5).

Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that the voltage of at least two piezo elements (5) arranged at different locations (S1, S2) is detected and the piezo elements (5) are controlled as a function thereof.

Method according to one of the Claims 5 until 7 , characterized in that the voltage of at least three piezo elements (5) arranged at different locations (S1, S2, S3) is detected and the piezo elements (5) are controlled as a function thereof.

Method according to one of the preceding Claims 5 until 8 , characterized in that the output voltage is detected by at least two piezo elements (5) arranged at different locations (S1, S2), wherein the detected voltages are compared with one another and, if the voltages of the piezo elements are different, at least one of the piezo elements is controlled in such a way that the output voltages of the piezo elements are again the same.