DE19858764A1

DE19858764A1 - Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug

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Publication number: DE19858764A1
Application number: DE19858764A
Authority: DE
Inventors: Michael Doericht; Rainer Schmid
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-29
Anticipated expiration: 2018-12-19
Also published as: DE59905886D1; WO2000037818A1; EP1141574A1; EP1141574B1; DE19858764C2

Abstract

Die Bremsanlage (1) weist eine von einem Bremspedal über elektrische Leitungen gesteuerte Betätigungsvorrichtung auf, die als ein an einem Bremssattel (5) eines jeden Rades montierter elektromechanischer Radbremsaktor (4) ausgebildet ist. Der Radbremsaktor (4) enthält einen von einem Elektromotor (40) in Richtung auf eine Bremsscheibe angetriebenen Bremskolben (20), durch den zwei Bremsbeläge (23, 24) gegen eine Bremsscheibe (3) gedrückt oder von dieser gelöst werden. Ein piezoelektrisches Element (26) ist it dem Bremskolben (20) verbunden. Dieser wird durch den Elektromotor (40) mit einer unter einem vorgegebenen Wert (F1) liegenden Zuspannkraft bewegt, und er wird durch das piezoelektrische Element (26) nach Erreichen des vorgegebenen Wertes (F1) mit einer über diesem Wert liegenden Zuspannkraft gegen die Bremsbeläge (23, 24) gedrückt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer von einem Bremspedal über elektrische Leitungen ge steuerten Betätigungsvorrichtung an jedem Rad des Kraftfahr zeugs, welche als ein an dem Bremssattel des jeweiligen Rades montierter elektromechanischer Radbremsaktor ausgebildet ist, der einen von einem Elektromotor in Richtung auf eine Brems scheibe angetriebenen Bremskolben enthält, durch den zwei Bremsbeläge gegen eine Bremsscheibe gedrückt oder von dieser gelöst werden.

Die bei Kraftfahrzeugen heutzutage zunehmenden Anforderungen an ein modernes Bremssystem - mit dem unter anderem Antibloc kiereinrichtungen, Fahrstabilitätsregelungen, Antriebs schlupfregelungen oder Traktionskontrollen realisiert werden müssen - machen radselektive Bremseneingriffe erforderlich. Dies wird bisher mit konventionellen hydraulischen Bremsanla gen durchgeführt, die eine Reihe von Nachteilen aufweisen.

Bekannt sind deshalb auch elektrisch gesteuerte und betätigte Kraftfahrzeugbremsen (DE 196 29 936 C1, US 4 784 224), die die Nachteile hydraulischer Bremsanlagen, wie Schwingungspro bleme in den Hydraulikleitungen, Dichtigkeitsprobleme, hoher Aufwand usw., nicht aufweisen. Zum Erreichen der erheblichen Zuspannkräfte, die an einer Scheibenbremse eines modernen Kraftfahrzeugs erforderlich sind, um die nötigen hohen Brems verzögerungen zu erreichen (die Kräfte liegen an der Vorder achse im Bereich von 30 bis 50 kN), sind die mechanischen Teile der Bremse sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Insbeson dere wirken die hohen Kräfte während des Zuspannvorgangs auch auf bewegte Teile - Rollen, Lager, Spindelstangen und Spin delmuttern, Rampen usw. -, was zu erheblichen Reibungsverlu sten führt. Bei einem Bremsaktor für elektrisch betätigte Fahrzeugbremsen etwa muß der Motor unmittelbar das gesamte Lagerreibmoment aufbringen, da keine Übersetzung vorgesehen ist, die das Lagerreibmoment auf der Motorseite herabsetzen könnte (DE 196 07 295 C1). Außerdem erfordern die hohen Kräf te eine entsprechend stabile Ausführung der mechanischen Kom ponenten.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine elektrisch betätigte Bremsanlage zu schaffen, bei der keine hohen Reibungskräfte auftreten.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Bremsanlage nach Anspruch 1 gelöst. Dabei ist ein piezoelektrisches Ele ment mit dem Bremskolben verbunden, der durch den Elektromo tor mit einer unter einem vorgegebenen Wert liegenden Zu spannkraft bewegt wird, und der durch das piezoelektrische Element nach Erreichen des vorgegebenen Wertes mit einer über dem vorgegebenen Wert liegenden Zuspannkraft gegen die Brems beläge gedrückt wird.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen niedergelegt.

Die Vorteile der Erfindung liegen unter anderem darin, dass sie die hohen Kosten, die durch Verwendung hochwertiger Werk stoffe und aufwendiger Fertigungsverfahren verursacht werden, vermeidet. Eine Verwendung hoher Materialstärken der Bremsbe tätigungseinrichtungen, die wegen der großen Zuspannkräfte bei bekannten Bremsanlagen erforderlich sind, und von Elek tromotoren mit hohem Gewicht, wird durch die Erfindung eben falls vermieden.

Der Antrieb der Bremsen erfolgt durch einen sehr kostengün stigen Elektromotor, welcher nur über einen Wicklungsstrang und keinerlei Kommutierungseinrichtungen verfügt. Er dient hauptsächlich zum Überwinden des Lüftspiels und der Lose in den mechanischen Komponenten des Bremssattels und muss nur geringe Bremskräfte erzeugen. Die hohen Zuspannkräfte werden durch das piezoelektrische Element erzeugt, welches im Ver gleich zu mechanischen Getrieben mit einem sehr hohen Wir kungsgrad arbeitet. Die Anzahl der mechanisch bewegten Teile wird auf ein Minimum reduziert, im Bereich nennenswerter Zu spannkräfte bewegt sich nur noch das Piezoelement mit sehr geringen Weglängen. Dadurch werden auch die Verluste durch Reibung auf ein Minimum begrenzt. Eine stationäre Zuspann kraft kann mit sehr geringem elektrischen Leistungsbedarf ge halten werden, lediglich die dielektrischen Verluste im Pie zoelement und die ohmschen Verluste in der Steuereinrichtung für das Piezoelement müssen kompensiert werden.

Die Grenzfrequenz des Piezoelements liegt um mehr als eine Zehnerpotenz über der Grenzfrequenz der elektromechanischen Betätigungsvorrichtungen. Somit ergeben sich sehr hohe Ge schwindigkeiten für den Kraftaufbau und den Kraftabbau in der Bremse, was insbesondere bei Bremsungen mit Antiblockierein griff ein sehr günstiges dynamisches Verhalten zur Folge hat. Eine Feststellbremsfunktion kann mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage ohne Zusatzbauteile realisiert werden und benö tigt für das Halten der Zuspannkraft keinerlei elektrische Leistung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Bremsanlage für ein Fahrzeug;

Fig. 2 eine Schnittzeichnung eines in der Bremsanlage gemäß Fig. 1 verwendeten Radbremsaktors, der in einen Schwimmsattel integriert ist;

Fig. 3 ein Elektromotor des Radbremsaktors gemäß Fig. 2 im Querschnitt;

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung des durch Bremsbeläge des Radbremsaktors gemäß Fig. 2 aus der Ruhestellung heraus zurückgelegten Weges in Abhängigkeit von der Zuspannkraft des Bremssattels;

Fig. 5 eine Diagrammdarstellung der von einem piezoelektri schen Element erzeugten Kraft in Abhängigkeit von der an das piezoelektrische Element angelegten elektri schen Spannung, und

Fig. 6 die Steuerung des Radbremsaktors gemäß Fig. 2 als Blockschaltbild.

Eine Bremsanlage 1 (Fig. 1) für ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern (das hier nicht weiter dargestellt ist) enthält vier Bremsen 2, die je eine Bremsscheibe 3 und eine Betätigungs vorrichtung in Gestalt eines Radbremsaktors 4 - im folgenden auch als -aktuator oder Aktor bezeichnet -, einschließen. Die Radbremsaktoren 4 sind in je einen zugehörigen Bremssattel 5 integriert, d. h. mit ihm zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Der Bremssattel 5 ist als Schwimmsattel ausgebildet. Über Bremsbeläge 6 wird bei Betätigung des Radbremsaktors 4 ein Bremsmoment auf die Bremsscheibe 3 ausgeübt.

Jeder Radbremsaktor 4 verfügt über eine Leistungs- und Steu erelektronik 8, die von einem zugehörigen Steuergerät 9 mit Steuersignalen, zum Beispiel für das Sollmoment eines noch zu beschreibenden Radbremsaktormotors, versorgt wird und die an das Steuergerät 9 Rückmeldegrößen, zum Beispiel über das Ist moment des Aktormotors, übermittelt.

Die Leistung- und Steuerelektronik 8 erhält von dem Radbrems aktor 4 ebenfalls Rückmeldegrößen, zum Beispiel über die Mo tordrehzahl, den Motordrehwinkel und/oder über die Anpreß kraft der Bremsbeläge. Die Sollgrößen für jeden Radbremsaktor werden von dem Steuergerät 9 aus Meßgrößen ermittelt, die von verschiedenen Sensoren geliefert werden, zum Beispiel einem Kraftsensor 10 und einem Wegsensor 12, mit denen ein Pedal kraftsimulator 13 versehen ist, der durch das Bremspedal 14 des Kraftfahrzeugs betätigt wird. Der Pedalkraftsimulator 13 setzt die Bewegung des Bremspedals 14, d. h. die von dem Fah rer wie gewohnt ausgeübte Kraft, und den Pedalweg in elek trische Signale um, die dem Steuergerät 9 zugeführt werden und Sollwerte für die Bremsen 2, insbesondere für die Fahr zeugverzögerung und das auf die Bremsscheiben aufzubringende Dreh- oder Bremsmoment darstellen. Zum Berechnen der Soll werte bei einem Eingriff von Antiblockier- oder Fahrstabili tätsregelungen werden von dem Steuergerät 9 weitere Sensor signale, zum Beispiel über die Querbeschleunigung oder die Gierwinkelgeschwindigkeit und der Raddrehzahlen, ausgewertet.

Die aus Fig. 1 ersichtliche Bremsanlage 1 weist zwei Brems kreise 16 und 17 auf, die auf die Vorderachse und die Hinter achse aufgeteilt sind. Eine genau so gut mögliche Diagonal bremskreisaufteilung unterscheidet sich hiervon nur durch ei ne veränderte Zuordnung der Radbremseinheiten zu den Steu ergeräten und Energieversorgungen. Jeder Bremskreis 16, 17 verfügt über ein eigenes Steuergerät 9 und eine eigene Ener gieversorgung in Form je einer Batterie Bat. 1 bzw. Bat. 2. Die Energieversorgungen und die Steuereinheiten können dabei jeweils in einem Gehäuse untergebracht werden, müssen dann aber funktionell voneinander getrennt sein.

Versorgungsleitungen sind in der Fig. 1 dick eingezeichnet und nicht mit Pfeilen versehen, Steuerleitungen sind dünn eingezeichnet und mit Pfeilen entsprechend der Signalfluß richtung versehen.

Die beiden unabhängig voneinander arbeitenden Steuergeräte 9 können über eine bidirektionale Signalleitung miteinander kommunizieren und dadurch den Ausfall eines Bremskreises 16 oder 17 in dem jeweils anderen Bremskreis erkennen und ggf. geeignete Notmaßnahmen ergreifen. Die Bremsanlage kann auch um ein drittes - hier nicht dargestelltes - Steuergerät, das als Supervisor die beiden Bremskreis-Steuergeräte überwacht, ergänzt werden.

Der Radbremsaktor 4 ist wie bereits erwähnt direkt an einem Bremssattelgehäuse - im folgenden als Sattelgehäuse bezeich net - 18 montiert (Fig. 2). Dieses weist eine zylindrische Bohrung 19 auf, in der ein verschiebbarer Bremskolben 20 ge führt wird. Dieser Bremskolben drückt auf einen plattenförmi gen Bremsbelagträger 21 eines inneren Bremsbelages 23, und aufgrund der schwimmenden Lagerung des Bremssattels wirkt die gleiche Kraft auf einen äußeren Bremsbelag 24. Damit werden die Bremsbeläge an die Bremsscheibe 3 angepreßt und erzeugen aufgrund der Reibung zwischen den Bremsbelägen 23 und 24 und der Bremsscheibe 3 ein Bremsmoment, welches sich über einen hier nicht dargestellten Halter an dem Kraftfahrzeug abstützt und zur Abbremsung führt. Die genaue Funktionsweise von Schwimmsattelbremsen für Fahrzeuge ist hinlänglich bekannt und braucht daher hier nicht weiter erläutert werden. Eine balgförmige Staubschutzdichtung 26 verhindert das Eindringen von Schmutz, Feuchtigkeit und Belagabrieb in die zylindrische Bohrung 19.

Die Kraft auf den inneren Bremsbelag wird wie folgt aufge bracht:
Der Bremskolben 20 ist als Hülse ausgebildet, in deren inne ren Hohlraum ein piezoelektrisches Element 26 eingebracht ist, das im folgenden auch als Piezoelement 26 bezeichnet wird. Piezoelektrische Elemente verändern bekanntlich ihre Länge in Abhängigkeit von der angelegten elektrischen Span nung. Das Piezoelement 26 in dem Bremskolben ist so an eine - hier nicht dargestellte - elektrische Spannungsquelle ange schlossen, dass seine Längenänderung in Längsrichtung des Bremskolbens 20 erfolgt. Es stützt sich auf seiner einen Sei te an dem Boden 27 des Bremskolbens 20 und auf seiner anderen Seite an dem inneren Bremsbelagträger 22 ab. Auf einem Teil stück der äußeren Mantelfläche des Bremskolbens 20 ist ein Gewinde 28 vorgesehen, das mit einer Gewindemutter 29 in Ein griff ist. Die Gewindemutter 29 wird einerseits geführt durch ein Axialhauptlager 30 - im Ausführungsbeispiel ist es ein Axial-Zylinderrollenlager -, das sich an einem deckelförmigen Gehäuseboden 32, der mit dem Sattelgehäuse 18 fest verbunden ist, abstützt. Andererseits wird sie durch ein Axialnebenla ger 34 - im Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls ein Axial- Zylinderrollenlager -, das sich an dem Sattelgehäuse 18 ab stützt, geführt.

Die Gewindemutter 29 besitzt an ihrem Außenrand eine Verzah nung 35, die als Impulsgeber für einen Drehwinkelsensor 36 - der als Hallsensor, als optischer oder als induktiver Sensor ausgeführt sein kann - dient. Die so erfaßte Information über einen Drehwinkel, um den sich die Gewindemutter 29 gedreht hat, wird einer Steuer- und Leistungselektronik 38, die an den Gehäusedeckel 32 angebaut ist, zugeführt. Am bremsbelag seitigen Ende des Piezoelements 26 befindet sich zwischen Piezoelement und Bremsbelagträger 22 ein Kraftsensor 39, der die von dem Piezoelement auf den Bremsbelagträger ausgeübte Kraft mißt und diese Information an die Steuer- und Lei stungselektronik 38 weitergibt.

Die Gewindemutter 29 wird wie folgt in Drehbewegung versetzt. Ein Elektromotor 40 - im Ausführungsbeispiel ein kommutator loser Gleichstrommotor mit Permanentmagneten -, weist einen Läufer 41 auf, der als Hohlwelle ausgebildet ist, auf welcher die Wicklungen 42 des Elektromotors angeordnet sind, die ih rerseits von Statormagneten 43 umschlossen sind. Er wird durch einen elektrischen Strom I in Drehbewegung versetzt. Der Läufer 41 stützt sich über zwei Lager 44 an dem Sattelge häuse 18 ab.

Mit dem Läufer 41 fest verbunden ist eine elektromagnetisch betätigte Kupplung 45 (im folgenden: Magnetkupplung) - im Ausführungsbeispiel als elektromagnetisch betätigte schleif ringlose Einflächenkupplung ausgeführt -, deren Reibbelag 46 beim Bestromen eines Elektromagneten 47 durch eine Membranfe der 48 gegen die Gewindemutter 29 gedrückt und mit ihr reib schlüssig verbunden wird. Dadurch wird die Drehbewegung des Läufers 41 auf die Gewindemutter 29 übertragen. Die Gewinde paarung zwischen Gewindemutter 29 und Gewinde 28 des Bremskolbens 20 wandelt diese Drehbewegung in eine Längsbewegung des Bremskolbens um, die zum Anlegen und Lösen der Bremsbelä ge 23, 24 von der Bremsscheibe 3 dient. Die Magnetkupplung 45 dient dazu, den unvermeidlichen Verschleiß der Bremsbeläge 23, 25 auszugleichen. Durch diesen Verschleiß muß das Piezo element immer weiter nach vorne, d. h. in Richtung auf die Bremsscheibe, wandern. Der Elektromotor 40 soll sich dabei aber nicht mitdrehen, sondern er soll immer nur den Drehwin kel zurücklegen, der für die Zuspannung der Bremse - d. h. bis zum Erreichen der Kraft F1 - nötig ist. Dies ermöglicht es nämlich, auf eine Kommutierung des Elektromotors zu ver zichten und damit die Bremsanlage zu vereinfachen. Dazu muß aber die Gewindemutter 29 von dem Läufer 41 getrennt werden können.

Aus einer schematischen Schnittansicht senkrecht zu seiner Mittelachse ist der prinzipielle Aufbau des Elektromotors 40 ersichtlich (Fig. 3). In einem zylindrischen Gehäuse 50 be finden sich zwei schalenförmige Permanentmagnete 51, 52 (ent sprechend den Statormagneten 43 in Fig. 2). Konzentrisch zwischen diesen Magnetschalen befindet sich ein als Hohlwelle ausgebildeter Läufer 53, der sich über die Läuferlager 44 (siehe Fig. 2) an dem Sattelgehäuse abstützt (Lager und Sat telgehäuse sind der Übersicht halber in der Fig. 3 nicht eingezeichnet). Auf dem Läufer befindet sich eine Wicklung 42, die sich jedoch nicht über dessen ganzen Umfang er streckt, sondern zwei Umfangsbereiche mit einem Winkel (α_max nicht überdeckt. Wird die Wicklung 42 von einem Gleichstrom I durchflossen, so ergibt sich ein Drehmoment von M = 2.B.I.n.d, wenn B die magnetische Flußdichte am Ort der Wicklung, n die Anzahl der Wicklungsschleifen und d die elektromagnetisch wirksame Länge des Läufers darstellt.

Das Drehmoment M wird über die Magnetkupplung 45 auf die Ge windemutter 29 übertragen und dort mittels der Gewindepaarung zwischen Gewindemutter 29 und Gewinde 28 des Bremskolbens 20 in eine Längskraft F_ax = η.M.2.π/p umgewandelt, wobei p die Steigung der Gewindepaarung 28, 29 ist und η deren Wirkungs grad.

Unter dem Einfluß der Kraft F_ax bewegt sich der Bremskolben 20 mit dem Piezoelement 26 so lange in Richtung der Brems scheibe 3, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen F_ax und der Reaktionskraft des Bremssattels 5 erreicht wird. Der Läufer 53 des Motors 40 hat sich dann um einen Winkel α gedreht.

Aus Fig. 4 wird der Zusammenhang zwischen der Zuspannkraft F des Bremssattels 5 und dem Weg s, den der Bremskolben 20 beim Zuspannen der Bremse 2 zurücklegt, ersichtlich. Es ist deut lich zu erkennen, daß ein großer Anteil s₁ (bei üblichen Schwimmsätteln etwa zwischen 30% und 50%) des zum Erreichen der maximalen Zuspannkraft F_max notwendigen Weges s_max in die Überwindung des Lüftspiels zwischen Scheibe und Bremsbelägen und bis zum Erreichen der verhältnismäßig kleinen Kraft F₁, mit der alle Lose in der Mechanik und den Bremsbelägen und Belagführungen überwunden werden, nahezu kraftlos oder bei sehr geringen Kräften zurückgelegt wird. Erst danach beginnt ein großer Kraftaufbau bei kleinen Wegänderungen.

Da die nutzbare Längenänderung von Piezoelementen sehr be grenzt ist - sie liegt im Bereich von Zehntelmillimetern -, dabei aber sehr hohe Kräfte erzeugt werden, erfolgt die Zu spannung des Bremssattels 5 erfindungsgemäß durch eine Kombi nation eines Antriebs mit dem Elektromotor 40 und eines an schließenden Antriebs mit dem Piezoelement 26.

Der Motor 40 wird mit dem Strom I bestromt und entwickelt da bei das Drehmoment M wie oben beschrieben. Dieses Drehmoment wird durch die Magnetkupplung 45 auf die Gewindemutter 29 übertragen. Dadurch bewegt sich der Bremskolben bis zum Weg s₁, bei dem die Zuspannkraft F₁ beträgt. An diesem Punkt hal ten sich die Reaktionskräfte des Sattels und die Axialkraft des Bremskolbens die Waage, ebenso herrscht am Motor Momen tengleichgewicht.

Unter Einfluß der Kraft F_ax bewegt sich der Bremskolben mit dem Piezoelement, solange in Richtung der Bremsscheibe 3, bis ein Kräftegleichgewicht zwischen F_ax und der Reaktionskraft es Sattels gegeben ist. Der Läufer des Motors hat sich dann um einen Winkel α gedreht.

Da die nutzbare Längenänderung von Piezoelementen sehr be grenzt ist - sie liegt im Bereich von Zehntelmillimetern -, abei aber sehr hohe Kräfte erzeugt werden, erfolgt erfin dungsgemäß die Zuspannung der Bremse 2 mit einer Kombination eines Antriebs durch den Elektromotor 40 und eines anschlie ßenden Antriebs durch das Piezoelement 26.

Der Elektromotor 40 wird mit dem Strom I bestromt und entwic kelt dabei wie oben beschrieben das Drehmoment M. Dieses Drehmoment wird durch die Magnetkupplung 45 auf die Gewinde mutter 29 übertragen. Dadurch bewegt sich der Bremskolben 20 bis zu dem Weg s₁, bei dem die Zuspannkraft den Wert F₁ be trägt. An diesem Punkt halten sich die Reaktionskräfte des Bremssattels 5 und die Axialkraft des Bremskolbens 20 die Waage, ebenso herrscht am Elektromotor 40 ein Momentengleich gewicht, das heißt der Läufer dreht sich nicht mehr weiter, sondern bleibt nach der Drehung um den Winkel α stehen. Hier bei wird die Gewindesteigung so gewählt, daß bei dem Winkel α gerade der Weg s₁ zurückgelegt wird. Da der Elektromotor 40 sich nur um einen Bruchteil einer ganzen Umdrehung dreht, kann auf jegliche Kommutierungseinrichtung verzichtet werden. Statt dessen wird eine flexible Zuleitung entsprechender Län ge vorgesehen. Weil die von dem Elektromotor aufzubringende Kraft F₁ im Verhältnis zu der Kraft F_max sehr gering ist beispielsweise im Bereich um einige hundert Newton - ist auch das erforderliche Drehmoment des Elektromotors 40 gering.

Der Elektromotor kann also kostengünstig und gewichtssparend ausgelegt werden. Da außerdem nur ein Wicklungsstrang vorhan den ist, kann die elektronische Steuerschaltung für den Elek tromotor sehr einfach ausgeführt werden. Nach Erreichen der Kraft F₁ wird eine elektrische Spannung an das Piezoelement 26 angelegt, das sich daraufhin in Längsrichtung ausdehnt und den weiteren Kraftaufbau übernimmt (siehe auch Fig. 5). Bei einer Spannung U_max wird dann die maximale Zuspannkraft F_max erreicht. Damit der Elektromotor 40 durch die Reaktionskraft des Bremssattels nicht zurückgedreht wird, muß die Gewinde paarung Gewinde 28 des Bremskolbens 20 und Gewindemutter 29 selbsthemmend ausgeführt werden. Dann wird die Gewindemutter 29 durch die wachsende Axialkraft arretiert, und der Elektro motor 40 kann sogar stromlos geschaltet werden, weil das Drehmoment nicht mehr aufrecht erhalten werden muss. Dies wirkt sich sehr günstig aus auf die Eigenerwärmung durch ohm sche Verluste in der Wicklung 42 und in der Steuerschaltung 38 und senkt außerdem den Energiebedarf des Bremsaktors 4.

Für Bremsungen mit Eingriff eines Antiblockiersystems liegen die Zuspannkräfte durchweg über der Kraft F₁, so dass die da bei notwendigen schnellen Kraftänderungen allein mit dem dy namisch sehr flinken Piezoelement 26 realisiert werden, und keine weiteren mechanischen Teile mehr bewegt werden müssen.

Aus Fig. 6 ist ein Blockschaltbild der Steuerung des Rad bremsaktors 4 ersichtlich. Die Signale eines Kraftsensors 55 und eines Sensors 56 zum Erfassen des Drehwinkels der Gewin demutter 29 werden einer Steuereinheit 58, die vorzugsweise als Mikrorechnerschaltung µC ausgeführt ist, zugeführt. Diese Steuereinheit erhält von dem übergeordneten Steuergerät 9 (siehe Fig. 1) über Steuerleitungen 59 Stellbefehle oder Sollwerte für die Bremskraft. Aus diesen Sollwerten und den Istwerten der Sensoren 55, 56 werden Stellbefehle für einen ersten Stromsteller 60 zum Betrieb des Elektromotors 40, ei nen zweiten Stromsteller 61 zum Betrieb der Magnetkupplung und einen Spannungssteller 62 zum Erzeugen der Spannung für das Piezoelement 26 abgeleitet. Derartige Schaltungen sind allgemein bekannt - beispielsweise eine H-Brückenschaltung zum Betrieb des Elektromotors in beiden Drehrichtungen, Kas zum Betrieb des Elektromotors in beiden Drehrichtungen, Kas kadenschaltungen und DC-DC-Wandler für die Spannungsversor gung des Piezoelements und einfache Schalttransistoren zum Ein- und Ausschalten des Kupplungsmagneten 45, sie werden deshalb hier nicht weiter erläutert.

Ein vorteilhaftes Verfahren zum Steuern des Radbremsaktors 4 ist ein einer parallel eingereichten Patentanmeldung (unser Zeichen: GR 98 P 5954 DE im einzelnen beschrieben.

Claims

1. Bremsanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer von dem Bremspedal über elektrische Leitungen gesteuerten Betäti gungsvorrichtung, die als ein an dem Bremssattel (5) eines jeden Rades montierter elektromechanischer Radbremsaktor (4) ausgebildet ist, der einen von einem Elektromotor (40) in Richtung auf eine Bremsscheibe angetriebenen Bremskolben (20) enthält, durch den zwei Bremsbeläge (23, 24) gegen eine Bremsscheibe (3) gedrückt oder von dieser gelöst werden, da durch gekennzeichnet,

- dass ein piezoelektrisches Element (26) mit dem Bremskolben (20) verbunden ist,
- dass der Bremskolben (20) durch den Elektromotor (40) mit einer unter einem vorgegebenen Wert (F1) liegenden Zuspann kraft bewegt wird, und
- dass der Bremskolben (20) durch das piezoelektrische Ele ment (26) nach Erreichen des vorgegebenen Wertes (F1) mit einer über diesem Wert liegenden Zuspannkraft gegen die Bremsbeläge (23, 24) gedrückt wird.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskolben (20) als einseitig offener Hohlzylinder aus gebildet und das piezoelektrische Element (26) in seinem In neren angeordnet ist.

3. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (20) an seinem Au ßenumfang mit einem Gewinde (28) versehen ist, das mit einer Gewindemutter (29) im Eingriff steht, so dass eine durch den Elektromotor (40) erzeugte Drehbewegung der Gewindemutter (29) in eine Axialbewegung des Bremskolbens (20) in Richtung auf die auf je einer Belagträgerplatte (21, 22) befestigten Bremsbeläge (23, 24) umgesetzt wird.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (40) den Bremskolben (20) konzentrisch um schließt, und dass er durch eine elektromagnetisch betätigte Kupplung (45) mit der Gewindemutter (29) verbunden ist.

5. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Gewindemutter (29) an ihrem Außenumfang mit einer Verzahnung (35) versehen ist, und dass ihr gegenüber ein Drehwinkelsensor (36) an einem Bremssattel gehäuse (18) befestigt ist.

6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass zwischen dem bremsbelagseitigen Ende des piezoelektrischen Elements (26) und dem nächstlie genden Bremsbelagträger (21) ein Kraftsensor (39) angeordnet ist.