DE19631203B4 - Braking device for vehicles, preferably for motor vehicles - Google Patents

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Abstract

Bremseinrichtung für Fahrzeuge, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, mit einem Bremspedal, mit dem Bremsen betätigbar sind, denen mindestens ein Radbremszylinder zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremspedal (1) mit mindestens einem Piezoelement (2) zusammenwirkt, das eine Ansteuerspannung erzeugt, die mindestens einem Piezotranslator (14) des Radbremszylinders (9) zugeführt wird.braking means for vehicles, preferably for Motor vehicles, with a brake pedal, with which brakes can be actuated, which at least one wheel brake cylinder is associated, characterized in that the brake pedal (1) cooperates with at least one piezoelectric element (2), the one Drive voltage generated, the at least one piezotranslator (14) the wheel brake cylinder (9) supplied becomes.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a braking device for vehicles, preferably for motor vehicles the preamble of claim 1.

Bekannte Bremseinrichtungen haben Hydraulikleitungen für Bremsflüssigkeit, die beim Betätigen des Bremspedales unter Druck gesetzt wird. Für die Bremsleitungen sind Ventile sowie ein Bremskraftverstärker erforderlich. Ist das Fahrzeug ein elektro- oder dieselbetriebenes Fahrzeug, ist auch noch eine Unterdruckpumpe erforderlich. Eine solche Bremseinrichtung ist konstruktiv aufwendig ausgebildet, teuer in der Herstellung und in der Montage. Aufgrund der Vielzahl von Einzelkomponenten ergibt sich ein erhöhtes Ausfallrisiko.Known Brake devices have hydraulic lines for brake fluid, which when operating the Brake pedal is pressurized. For the brake lines are valves as well as a brake booster required. Is the vehicle an electric or diesel powered Vehicle, also a vacuum pump is required. A Such braking device is structurally complex, expensive in production and in assembly. Due to the multitude of Single components results in an increased risk of default.

Aus der DE 195 48 799 A1 ist eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Drehmomentübertragungssystems bekannt, bei der eine Steuereinheit Systemgrößen und Meßsignale von Sensoren erfaßt und verarbeitet. In Abhängigkeit von einem Signal wird die Ansteuerung eines Aktors durchgeführt. Zumindest ein Sensor, der ein Piezosensor sein kann, ist direkt oder indirekt mit dem Betätigungsmittel verbunden. Zumindest ein Signal zur Ansteuerung kann ein Betriebs-, Brems- und Handbremssignal sein.From the DE 195 48 799 A1 a device for controlling a torque transmission system is known in which a control unit detects and processes system quantities and measurement signals from sensors. Depending on a signal, the activation of an actuator is performed. At least one sensor, which may be a piezosensor, is connected directly or indirectly to the actuating means. At least one signal for activation may be an operating, braking and manual brake signal.

Aus der DE 44 45 606 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung mit einem mechanischen Verstellelement bekannt, mit dem ein Piezoelement zusammenwirkt.From the DE 44 45 606 A1 an actuating device with a mechanical adjusting element is known, with which cooperates a piezoelectric element.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Bremseinrichtung so auszubilden, daß sie nur aus einer geringen Zahl von Einzelteilen besteht und dadurch kostengünstig hergestellt und in die Fahrzeuge eingebaut werden kann.Of the Invention is based on the object, the generic brake device to train them consists only of a small number of individual parts and thereby economical manufactured and installed in the vehicles.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Bremseinrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.These Task is in the generic brake device according to the invention with the characterizing Characteristics of claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung entfallen Bremsleitungen mit Hydraulikmedium. Für das Piezoelement sowie den Piezotransformator sind lediglich elektrische Leitungen erforderlich, die einfach und kostengünstig im Fahrzeug verlegt werden können. Wird das Bremspedal gedrückt, wird das Piezoelement unter Druck gesetzt, wodurch es eine Spannung abgibt. Sie wird dem Piezotranslator des Radbremszylinders zugeführt. Aufgrund der zugeführten Ansteuerspannung dehnt sich der Piezotranslator entsprechend der angelegten Höhe der Ansteuerspannung aus, wodurch die Bremsbacken an die Bremsscheibe des jeweiligen Rades des Fahrzeuges angelegt werden. Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung bildet ein "Break-by-wire"-System, das gänzlich ohne Bremsflüssigkeit und entsprechende Bremsflüssigkeitsleitungen auskommt. Dadurch ist eine entsprechende Hydraulik nicht erforderlich. Ebenso kann ein Bremskraftverstärker entfallen. Die piezoelektrischen Einrichtungen unterliegen nahezu keinem Verschleiß, so daß das Ausfallrisiko der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung sehr niedrig ist.at the braking device according to the invention eliminates brake lines with hydraulic fluid. For the piezo element as well as the Piezotransformator only electrical lines are required, the easy and inexpensive can be laid in the vehicle. If the brake pedal is pressed, the piezo element is pressurized, causing it a voltage emits. It is fed to the piezotranslator of the wheel brake cylinder. by virtue of the supplied Drive voltage, the piezotranslator expands according to the applied height the drive voltage, causing the brake shoes to the brake disc be created of the respective wheel of the vehicle. The braking device according to the invention forms a "break-by-wire" system, completely without brake fluid and corresponding brake fluid lines gets along. As a result, a corresponding hydraulic is not required. Likewise, a brake booster omitted. The piezoelectric devices are almost subject no wear, so that Risk of failure of the braking device according to the invention is very low.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further Features of the invention will become apparent from the other claims, the Description and the drawings.

Der Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenOf the The invention will be explained in more detail with reference to two embodiments illustrated in the drawings. It demonstrate

1 in schematischer und perspektivischer Darstellung eine in ein Kraftfahrzeug eingebaute erfindungsgemäße Bremseinrichtung, 1 a schematic and perspective view of a built-in motor vehicle according to the invention braking device,

2 eine Betätigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung im Axialschnitt, 2 an actuating device of the braking device according to the invention in axial section,

3 eine zweite Ausführungsform einer Betätigungseinrichtung der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung. 3 a second embodiment of an actuating device of the braking device according to the invention.

Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug hat eine Bremsanlage, die in 1 schematisch dargestellt ist. Die Bremsanlage wird durch ein Bremspedal 1 aktiviert, das auf eine piezoelektrische Betätigungseinrichtung 2 einwirkt. Sie ist über Leitungen 3, 4 mit einer Regelelektronik 5 verbunden, an die Drehzahlfühler 6 eines ABS-Systems der Bremsanlage angeschlossen sind. Zur Stromversorgung der Regelelektronik 5 ist die Fahrzeugbatterie 7 vorgesehen, an welche die Regelelektronik angeschlossen ist. Außerdem sind an die Regelelektronik 5 über elektrische Leitungen 8 Radbremszylinder 9 angeschlossen. Sie sind in bekannter Weise ausgebildet und haben (nicht dargestellte) Bremsbacken, die mit Bremsscheiben 10 in bekannter Weise beim Bremsvorgang zusammenwirken.This in 1 shown motor vehicle has a brake system in 1 is shown schematically. The brake system is controlled by a brake pedal 1 activated on a piezoelectric actuator 2 acts. It is over lines 3 . 4 with a control electronics 5 connected to the speed sensor 6 an ABS system of the brake system are connected. To power the control electronics 5 is the vehicle battery 7 provided, to which the control electronics is connected. In addition, to the control electronics 5 via electrical lines 8th wheel brake cylinder 9 connected. They are formed in a known manner and have (not shown) brake shoes, with brake discs 10 cooperate in a known manner during braking.

Das Kraftfahrzeug hat eine Handbremse 11, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Handbremshebel hat, der, wie anhand von 3 beschrieben werden wird, mit einer Betätigungseinrichtung 12 zusammenwirkt, die einen Piezotranslator aufweist.The motor vehicle has a handbrake 11 , which has a handbrake lever in the illustrated embodiment, which, as based on 3 will be described with an actuator 12 interacts, which has a piezotranslator.

Die Betätigungseinrichtung 2 wird durch einen Piezoblock gebildet, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus vier, vorzugsweise aneinander liegenden Einzelstapeln besteht. Der Piezoblock kann aber auch aus einem Piezoelement mit vier Segmenten gebildet sein. Beim Drücken des Bremspedales 1 wird, vorzugsweise über eine Hebelübersetzung, eine Druckkraft auf den Piezoblock aufgebracht, wodurch eine Spannung erzeugt wird, die über die elektrischen Leitungen 3, 4 der Regelelektronik 5 zugeführt wird. Sie verstärkt die Spannungssignale und leitet sie über die elektrischen Leitungen 8 in die jeweiligen Radbremszylinder 9 zu. Anhand der 2 wird einer dieser Radbremszylinder 9 näher erläutert.The actuating device 2 is formed by a piezo block, in the Ausfüh shown example consists of four, preferably contiguous individual stacks. The piezo block can also be formed from a piezoelectric element with four segments. When pressing the brake pedal 1 is applied, preferably via a lever translation, a compressive force on the piezoelectric block, whereby a voltage is generated, via the electrical lines 3 . 4 the control electronics 5 is supplied. It amplifies the voltage signals and conducts them via the electrical lines 8th in the respective wheel brake cylinder 9 to. Based on 2 becomes one of these wheel brake cylinders 9 explained in more detail.

Der Radbremszylinder 9 hat ein Gehäuse 13, in dem mindestens ein Piezostapel 14 untergebracht ist. Er besteht aus scheibenförmigen, aufeinanderliegenden Piezoelementen, die auf einem Kolben 15 aufliegen. Er ist in einer Öffnung 16 des Gehäuses 13 untergebracht und hat am Umfang eine Ringnut 17, die einen Dichtring 18 aufnimmt. Mit ihm liegt der Kolben 15 dichtend an der Innenwandung der Gehäuseöffnung 16 an. Der Kolben 15 stützt sich auf einer Druckfeder 19 ab, die ihrerseits an einem Boden 20 der Öffnung 16 abgestützt ist. Der Boden 20 ist vorteilhaft einstückig mit dem Gehäuse 13 ausgebildet, kann aber auch ein gesonderter Teil sein, der in geeigneter Weise am Gehäuse 16 befestigt wird. Unter der Kraft der vorgespannten Druckfeder 19 liegt der Piezostapel 14 an einem gehäuseseitigen Anschlag 21 an. Er wird vorteilhaft durch einen Sicherungsring gebildet, der in eine Ringnut 22 der Wandung der Öffnung 16 nahe dem vom Boden 20 abgewandten Ende des Gehäuses 13 eingesetzt ist. Aus der Gehäuseöffnung 16 ragt ein Stecker 23, an den die von der Regelelektronik 5 kommende elektrische Leitung 8 angeschlossen wird.The wheel brake cylinder 9 has a housing 13 in which at least one piezostack 14 is housed. It consists of disc-shaped, superimposed piezo elements, which are mounted on a piston 15 rest. He is in an opening 16 of the housing 13 accommodated and has an annular groove on the circumference 17 that have a sealing ring 18 receives. With him lies the piston 15 sealing on the inner wall of the housing opening 16 at. The piston 15 rests on a compression spring 19 in turn, on a ground 20 the opening 16 is supported. The floor 20 is advantageous in one piece with the housing 13 trained, but can also be a separate part, in a suitable manner on the housing 16 is attached. Under the force of the prestressed compression spring 19 is the Piezo stack 14 on a housing-side stop 21 at. It is advantageously formed by a retaining ring which is in an annular groove 22 the wall of the opening 16 near the ground 20 opposite end of the housing 13 is used. From the case opening 16 a plug protrudes 23 to which the control electronics 5 coming electrical line 8th is connected.

Der Kolben 15 weist auf seiner vom Piezostapel 14 abgewandten Seite einen mittig liegenden Ansatz 24 auf, der in die Schraubendruckfeder 19 ragt. Die Druckfeder 19 kann beispielsweise auch durch Tellerfedern gebildet sein. Zwischen dem Kolben 15 und dem Boden 20 ist ein Druckraum 25 gebildet, der durch den Dichtring 18 nach außen abgedichtet ist.The piston 15 points to his from the piezostack 14 facing away from a central approach 24 on, in the helical compression spring 19 protrudes. The compression spring 19 may for example also be formed by disc springs. Between the piston 15 and the floor 20 is a pressure room 25 formed by the sealing ring 18 is sealed to the outside.

In der Wandung des Gehäuses 13 ist ein Überströmventil 26 angeordnet, durch das eine von einem Hydraulikmedium-Speicher 28 führende Leitung 27 gegen den Druckraum 25 abgesperrt ist. In den Druckraum 25 mündet außerdem mindestens eine Bohrung 29, die den Druckraum 25 mit einem Druckraum 30 verbindet, der in der Wandung des Gehäuses 13 vorgesehen ist. Der Druckraum 30 wird durch einen Bremskolben 31 begrenzt, der in einer nach außen offenen Bohrung 32 in der Gehäusewandung verschiebbar gelagert ist. Der Bremskolben 31 steht über das Gehäuse vor und ist abgedichtet in der Bohrung 32 geführt.In the wall of the housing 13 is an overflow valve 26 disposed through the one of a hydraulic medium storage 28 leading line 27 against the pressure chamber 25 is locked. In the pressure room 25 also opens at least one hole 29 that the pressure room 25 with a pressure room 30 connects, in the wall of the housing 13 is provided. The pressure room 30 is through a brake piston 31 limited, in an outwardly open hole 32 is slidably mounted in the housing. The brake piston 31 protrudes above the housing and is sealed in the bore 32 guided.

Die beschriebene hydraulische Übersetzung kann natürlich auch durch eine geeignete hydraulisch/mechanische oder eine rein mechanische Übersetzung mit einer Verschleißkompensation (Nachstellung) ersetzt werden.The described hydraulic ratio can Naturally also by a suitable hydraulic / mechanical or a pure mechanical translation with wear compensation (Adjustment) to be replaced.

Wird vom Fahrer des Kraftfahrzeuges das Bremspedal 1 betätigt, wird vorteilhaft über eine Hebelübersetzung ein Druck auf den Piezoblock der Betätigungseinrichtung 2 aufgebracht. Durch diese Druckkraft wird im Piezoblock eine Spannung erzeugt, die über die elektrischen Leitungen 3, 4 der Regelelektronik 5 zugeführt wird. In ihr wird beim normalen Bremsvorgang die Spannung verstärkt und geregelt und als Ansteuerspannung über die elektrischen Leitungen 8 den Radbremszylindern 9 zugeführt. Bei einer Notbremsung bzw. beim Aufbringen einer höheren Pedalkraft kann zum Beispiel beim Ausfall der Elektronik die notwendige Ansteuerspannung auch ohne Verstärkerelektronik aufgebracht werden. Über die Regelelektronik 5 können die Radbremszylinder 9 unabhängig voneinander geregelt werden. Die über die Stecker 23 angelegte, von der Regelelektronik 5 zugeführte Steuerspannung führt dazu, daß sich der aus einzelnen Piezoelementen bestehende Piezostapel 14 ausdehnt. Der Radbremszylinder 9 bildet einen piezoelektrischen Translator, bei dem der inverse Piezoeffekt ausgenutzt wird. Er besteht darin, daß die geometrische Deformation des Piezoelementes proportional zum Betrag und Vorzeichen einer angelegten Spannung ist, wobei der Piezoeffekt linear vom angelegten elektrischen Feld abhängig ist. Aufgrund der über den Stecker 23 zugeführten Steuerspannung dehnt sich der Piezostapel 14 aus und setzt dementsprechend das im Druckraum 25 befindliche Hydraulikmedium unter Druck. Aufgrund dieser hydraulischen Übersetzung wird der Bremskolben 21 des Radbremszylinders 9 entsprechend belastet.Is from the driver of the vehicle, the brake pedal 1 operated, is advantageous via a lever translation pressure on the piezoelectric block of the actuator 2 applied. As a result of this pressure force, a voltage is generated in the piezo block via the electrical lines 3 . 4 the control electronics 5 is supplied. In it, the voltage is amplified and regulated during normal braking and regulated and as a drive voltage across the electrical lines 8th the wheel brake cylinders 9 fed. In emergency braking or when applying a higher pedal force, for example, the failure of the electronics, the necessary drive voltage can be applied without amplifier electronics. About the control electronics 5 can the wheel brake cylinders 9 be regulated independently of each other. The over the plug 23 applied, by the control electronics 5 supplied control voltage causes the existing of individual piezo elements piezo stack 14 expands. The wheel brake cylinder 9 forms a piezoelectric translator, in which the inverse piezoelectric effect is exploited. It is that the geometric deformation of the piezoelectric element is proportional to the magnitude and sign of an applied voltage, the piezoelectric effect is linearly dependent on the applied electric field. Because of the over the plug 23 supplied control voltage, the piezo stack expands 14 and sets accordingly in the pressure room 25 located hydraulic medium under pressure. Due to this hydraulic transmission, the brake piston 21 of the wheel brake cylinder 9 charged accordingly.

Die Regelelektronik 5 ist so ausgelegt, daß für jedes Rad des Kraftfahrzeuges eine Regelung der Ansteuerspannung durchgeführt wird. Dadurch ist es möglich, durch einfachste Maßnahmen eine Antischlupfregelung, ein ABS-System oder eine Fahrdynamikregelung zu verwirklichen. Darüber hinaus lassen sich für zukünftige Fahrzeugkonzepte mit Abstandssensoren und Funksignalen sehr leicht automatische Sicherheitsabstandsregelungen auf Autobahnen und automatisches Abbremsen in Notsituationen realisieren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die Betätigungseinrichtung 2 mit dem Piezoblock und die Radbremszylinder mit den Piezotranslatoren Bestandteil eines ABS-Systems. Mit den Drehzahlfühlern 6, die jedem Kraft fahrzeugrad zugeordnet sind, wird die jeweilige Drehgeschwindigkeit der Bremsscheiben 10 und damit der Räder des Kraftfahrzeuges gemessen. Wird von den Drehzahlfühlern 6 eine zu starke Drehzahlverzögerung gemeldet, wird der Bremsdruck des entsprechenden Rades zunächst nicht weiter gesteigert, sondern auf dem bis dahin erreichten Wert gehalten. Verzögert sich die Drehbewegung dennoch weiter, wird der Druck im Radbremszylinderraum 25 gesenkt und das Rad dadurch weniger stark abgebremst. Der Druckabbau des Hydraulikmediums im Druckraum 25 kommt dadurch zustande, daß der Piezostapel 14 seine Hubfrequenz, geregelt durch die Regelelektronik 5, verringert. Sollte dies nicht ausreichen, kann die Beaufschlagung des Piezostapels 14 mit der Ansteuerspannung abgeschaltet werden. Die Drehgeschwindigkeit des entsprechenden Rades nimmt wieder zu. Da die Drehzahlfühler 6 weiterhin die Drehgeschwindigkeit der Räder überwachen und entsprechende Signale an die Regelelektronik 5 senden, wird bei Erreichen eines bestimmten Grenzwertes der Drehgeschwindigkeit des Rades der Bremsdruck wieder erhöht, indem der Piezostapel 14 des jeweiligen Radbremszylinders 9 mit Steuerspannung beaufschlagt wird.The control electronics 5 is designed so that a control of the drive voltage is performed for each wheel of the motor vehicle. This makes it possible to implement by simple measures an anti-slip regulation, an ABS system or a vehicle dynamics control. In addition, automatic safety distance regulations on highways and automatic braking in emergency situations can be implemented very easily for future vehicle concepts with distance sensors and radio signals. In the illustrated embodiment according to 1 are the actuating device 2 with the piezo block and the wheel brake cylinder with the piezotranslators part of an ABS system. With the speed sensors 6 , which are assigned to each motor vehicle wheel, the respective rotational speed of the brake discs 10 and thus the wheels of the motor vehicle measured. Used by the speed sensors 6 An excessive speed deceleration is reported, the brake pressure of the corresponding wheel initially not further increased, but held at the previously achieved value. If the rotation continues to decelerate, the pressure in the wheel brake cylinder chamber will increase 25 lowered and slowed the wheel less strongly. The pressure reduction of the hydraulic medium in the pressure chamber 25 comes from the fact that the piezo stack 14 its stroke frequency, regulated by the control electronics 5 , reduced. If this is not sufficient, the impingement of the piezo stack 14 be switched off with the drive voltage. The rotational speed of the corresponding wheel increases again. Because the speed sensor 6 continue to monitor the rotational speed of the wheels and send appropriate signals to the control electronics 5 When a certain limit value of the rotational speed of the wheel is reached, the brake pressure is increased again by the piezo stack 14 the respective wheel brake cylinder 9 is applied with control voltage.

Aufgrund der beschriebenen hydraulischen Übersetzung werden die geringen Hübe, die der Piezostapel 14 durchführt, ausreichend verstärkt, um eine optimale Abbremsung zu erhalten. Das Fahrzeug kann ohne die Gefahr des Blockierens der Räder einwandfrei abgebremst werden. Da der Piezostapel 14 mit einer hohen Frequenz arbeitet, kann im Millisekundenbereich im Druckraum 25 der erforderliche Druck aufgebaut werden. Da sich der Piezostapel 14 je nach angelegter Freqenz mehrere tausendmal pro Sekunde verlängern und zusammenziehen kann, kann im ABS-System im Millisekundenbereich der erforderliche Druck aufgebaut wer den, so daß eine hochgenaue und schnelle Regelung beim Abbremsen gewährleistet ist. Aufgrund der hohen Betätigungsfrequenz läßt sich eine konstante Haftreibung an den Rädern einstellen, wodurch eine maximale Bremswirkung erzielt wird.Due to the hydraulic ratio described, the low strokes, the piezo stack 14 performed sufficiently strengthened to obtain an optimal deceleration. The vehicle can be braked properly without the risk of locking the wheels. Because the piezostack 14 operates at a high frequency, can be in the millisecond range in the pressure chamber 25 the required pressure is built up. Because the piezostack 14 can extend and contract several thousand times per second depending on applied Freqenz, in the ABS system in the millisecond range, the required pressure can be built who the, so that a highly accurate and fast control is guaranteed during deceleration. Due to the high operating frequency, a constant static friction can be set at the wheels, whereby a maximum braking effect is achieved.

Im dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel ist für jedes Rad des Kraftfahrzeuges eine eigene Bremsregelung vorgesehen. Die Räder können dadurch individuell im Bremsvorgang geregelt und gesteuert werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise zwei Räder gemeinsam beim Abbremsvorgang zu überwachen und zu regeln. Die beschriebene Bremseinrichtung kann außerdem auch für Anhänger von Fahrzeugen eingesetzt werden.in the illustrated and described embodiment is for each Wheel of the motor vehicle provided its own brake control. The Wheels can do that individually controlled and controlled during braking. It is but also possible, for example two wheels to monitor and control together during the braking process. The described braking device can also for trailers of Vehicles are used.

3 zeigt die Möglichkeit, auch in Verbindung mit der Handbremse 11 einen Piezotranslator zu verwenden. Die Handbremse 11 hat einen Handbremshebel 33, dessen eines Ende mit einem elliptischen Exzenterteil 34 verbunden ist. Er ist über einen Teil seines Umfanges mit Rastzähnen 35 versehen, in die ein in Richtung auf den Exzenterteil 34 belastetes Rastelement 36 eingreift. 3 shows the possibility, also in conjunction with the handbrake 11 to use a piezotranslator. The handbrake 11 has a hand brake lever 33 whose one end has an elliptical eccentric part 34 connected is. He is over part of his circumference with ratchet teeth 35 provided in the one in the direction of the eccentric part 34 loaded locking element 36 intervenes.

Der Handbremse 11 ist ebenfalls eine piezoelektrische Einrichtung 37 zugeordnet. Sie hat ein Gehäuse 38, in dem wenigstens ein Piezostapel 39 untergebracht ist, der aus aufeinanderliegenden scheibenförmigen Piezoelementen besteht. Der Piezostapel 39 liegt in einer Aufnahme 40, die den Piezostapel 39 teilweise umgibt und ihrerseits im Gehäuse 38 untergebracht ist. Die Aufnahme 40 liegt einem napfförmigen Aufnahmeteil 40' gegenüber, das an einem Boden 41 des Gehäuses 38 anliegt. Der Piezostapel 39 liegt unter der Kraft der Druckfeder 44 am Boden des Aufnahmeteiles 40' an. Die beiden Aufnahmen 40, 40' liegen an der Innenwandung des Gehäuses 38 an und haben Abstand voneinander. Auf der vom Gehäuseboden 41 abgewandten Seite der Aufnahme 40 befindet sich ein Kolben 42, der im Gehäuse 38 verschiebbar gelagert ist. Zwischen der Aufnahme 40. und dem Kolben 42 ist ein Druckraum 43 gebildet, in dem mindestens eine vorgespannte Druckfeder 44 untergebracht ist. Sie stützt sich mit einem Ende an der Aufnahme 40 und mit ihrem anderen Ende am Kolben 42 ab. Der Kolben 42 weist auf seiner von der Aufnahme 40 abgewandten Seite einen Steuerteil 45 auf, der mit dem Exzenterteil 34 zusammenwirkt.The handbrake 11 is also a piezoelectric device 37 assigned. She has a housing 38 in which at least a piezo stack 39 is housed, which consists of superimposed disc-shaped piezo elements. The piezostack 39 lies in a recording 40 that the piezostack 39 partially surrounds and in turn in the housing 38 is housed. The recording 40 lies a cup-shaped receiving part 40 ' opposite, on a ground 41 of the housing 38 is applied. The piezostack 39 is under the force of the compression spring 44 at the bottom of the receiving part 40 ' at. The two shots 40 . 40 ' lie on the inner wall of the housing 38 and are at a distance from each other. On the bottom of the case 41 opposite side of the recording 40 there is a piston 42 in the case 38 is slidably mounted. Between the recording 40 , and the piston 42 is a pressure room 43 formed, in which at least one prestressed compression spring 44 is housed. It supports itself with one end at the admission 40 and with her other end on the piston 42 from. The piston 42 points to his from the recording 40 side facing away from a control part 45 on, with the eccentric part 34 interacts.

Die Aufnahme 40 weist eine dem Kolben 42 zugewandte Stirnseite 46 auf, die mit Abstand zum Piezostapel 39 angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Stirnseite 46 und dem Piezostapel 39 wird durch mindestens ein Ausgleichselement 47, vorzugsweise eine Kugel, überbrückt, das zentrisch auf dem Piezostapel 39 aufliegt. Der Piezostapel 39 ist über elektrische Leitungen 48 an die Regelelektronik 5 angeschlossen.The recording 40 has a piston 42 facing end face 46 on, the distance to the piezo stack 39 is arranged. The distance between the front side 46 and the piezostack 39 is replaced by at least one compensation element 47 , preferably a ball, bridged, the centric on the piezo stack 39 rests. The piezostack 39 is via electrical lines 48 to the control electronics 5 connected.

In der in 3 dargestellten Lage des Handbremshebels 33 ist die Handbremse außer Funktion. Der Steuerteil 45 des Kolbens 42 hat geringen Abstand vom Exzenterteil 34, kann jedoch auch unter der Kraft der Druckfeder 44 an ihm anliegen. Um die Handbremse zu betätigen, wird der Handbremshebel 33 um die exzentrisch in bezug auf den Exzenterteil 34 liegende Achse 49 im Uhrzeigersinn geschwenkt. Dadurch kommt der Exzenterteil 34 mit seinem Umfang am Steuerteil 45 zur Anlage und drückt dadurch den Kolben 42 in das kraftfahrzeugseitig fest angeordnete Gehäuse 38. Die im Druckraum 43 befindliche Druckfeder 44 wird dadurch belastet und verschiebt die Aufnahme 40 in Richtung auf das Aufnahmeteil 40'. Über das Ausgleichselement 47 wird der Piezostapel 39 mit Druck beaufschlagt. Aufgrund des Piezoeffektes gibt der Piezostapel 39 eine Spannung ab, die über die Leitungen 48 der Regelelektronik 5 zugeführt wird. Solange die vom Exzenterteil 34 ausgeübte Vorspannkraft vorhanden ist, gibt der Piezostapel 39 eine entsprechende Steuerspannung ab. Sie gibt diese Spannung an die jeweiligen Piezostapel 14 der als Piezotranslatoren ausgebildeten Radbremszylinder 9 weiter. Aufgrund der Steuerspannung dehnen sich die Piezostapel 14 der Radbremszylinder 9 in der beschriebenen Weise aus, wodurch die entsprechenden Bremsen betätigt werden. Eine Überlastung des Piezostapels 39 wird dadurch zuverlässig verhindert, daß die Aufnahme 40 bei entsprechend hoher Krafteinwirkung am Aufnahmeteil 40' zur Anlage kommt, so daß eine weitere Kraftbeaufschlagung des Piezostapels 39 ausgeschlossen ist.In the in 3 shown position of the handbrake lever 33 the handbrake is out of action. The control part 45 of the piston 42 has a small distance from the eccentric part 34 , but also under the force of the compression spring 44 abut him. To operate the handbrake, the handbrake lever 33 about the eccentric with respect to the eccentric part 34 lying axis 49 pivoted clockwise. This is the eccentric part 34 with its circumference at the control part 45 to the plant and thereby pushes the piston 42 in the motor vehicle side fixed housing 38 , The in the pressure room 43 located compression spring 44 is thereby burdened and moves the recording 40 towards the receiving part 40 ' , About the compensation element 47 becomes the piezostack 39 pressurized. Due to the piezoelectric effect gives the piezo stack 39 a voltage across the wires 48 the control electronics 5 is supplied. As long as the from the eccentric part 34 applied biasing force is present, gives the piezostack 39 a corresponding control voltage. It gives this voltage to the respective piezo stack 14 the designed as a piezotranslators wheel brake cylinder 9 further. Due to the control voltage, the piezoelectric stacks stretch 14 the wheel brake cylinder 9 in the manner described, whereby the corresponding brakes are actuated. An overload of the piezo stack 39 This reliably prevents the recording 40 with correspondingly high force on the receiving part 40 ' comes to rest, so that a further application of force to the piezo stack 39 is excluded.

Es ist auch möglich, die Spannung vom Piezostapel 39 über die elektrischen Leitungen 48 unmittelbar den Radbremszylindern 9 zuzuführen. Die Piezostapel 14 dehnen sich in der beschriebenen Weise aus, wodurch die Räder ebenfalls in der beschriebenen Weise gebremst werden.It is also possible to remove the voltage from the piezo stack 39 over the electrical wires 48 directly to the wheel brake cylinders 9 supply. The piezostacks 14 expand in the manner described, whereby the wheels are also braked in the manner described.

Aus Sicherheitsgründen kann die vom Piezoblock 2 erzeugte Spannung durch einen (nicht dargestellten) elektrischen Schalter und ein geeignetes Speicherelement (zum Beispiel Batterie/Kondensatoren) zur Erzeugung einer zusätzlichen Spannung für die Feststellbremsfunktion erzeugt werden. Es kann hierbei auf die Handbremse 11 vollständig verzichtet werden. Stattdessen ist beispielsweise am Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges nur ein entsprechender Schalter vorgesehen, der zur Erzielung der Handbremsfunktion betätigt wird.For safety reasons, the from the piezo block 2 generated voltage by an electric switch (not shown) and a suitable storage element (for example, battery / capacitors) are generated to generate an additional voltage for the parking brake function. It may depend on the handbrake 11 completely dispensed with. Instead, for example, only a corresponding switch is provided on the dashboard of the motor vehicle, which is actuated to achieve the parking brake function.

Am Armaturenbrett des Fahrzeuges kann eine Warnleuchte 50 vorgesehen sein, die mit der Regelelektronik 5 verbunden ist. Die Warnleuchte 50 kann beispielsweise dann aufleuchten, wenn ein Fehler in der Regelelektronik 5 auftritt oder diese ausfällt. Anstelle der optischen Anzeige kann auch ein akustisches Signal verwendet werden, das selbstverständlich auch mit der optischen Anzeige gekoppelt sein kann.On the dashboard of the vehicle can be a warning light 50 be provided with the control electronics 5 connected is. The warning light 50 can, for example, then light up if a fault in the control electronics 5 occurs or this fails. Instead of the optical display and an acoustic signal can be used, which can of course also be coupled to the optical display.

Bei der beschriebenen Bremseinrichtung arbeiten die Bremsen und das ABS-System piezoelektrisch. Ein Hydraulikmedium zur Übertragung der vom Bremspedal ausgeübten Bremskraft auf die Bremsen ist nicht erforderlich. Vielmehr werden die entsprechenden Piezoelemente bzw. Piezotranslatoren elektrisch angesteuert. Ein gesondertes ABS-System ist nicht notwendig; auch ein Bremskraftverstärker erübrigt sich. Insbesondere sind keine Bremsleitungen erforderlich, so daß die hiermit zusammenhängenden Probleme vermieden werden.at the braking device described to work the brakes and the ABS system piezoelectric. A hydraulic medium for transmission the one exerted by the brake pedal Braking force on the brakes is not required. Rather, be the corresponding piezo elements or piezotranslators electrically driven. A separate ABS system is not necessary; also a brake booster Needless yourself. In particular, no brake lines are required, so that hereby related Problems are avoided.

Claims (20)

Bremseinrichtung für Fahrzeuge, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge, mit einem Bremspedal, mit dem Bremsen betätigbar sind, denen mindestens ein Radbremszylinder zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremspedal (1) mit mindestens einem Piezoelement (2) zusammenwirkt, das eine Ansteuerspannung erzeugt, die mindestens einem Piezotranslator (14) des Radbremszylinders (9) zugeführt wird.Braking device for vehicles, preferably for motor vehicles, with a brake pedal, with which brakes can be actuated, to which at least one wheel brake cylinder is assigned, characterized in that the brake pedal ( 1 ) with at least one piezo element ( 2 ) which generates a drive voltage which is at least one piezotranslator ( 14 ) of the wheel brake cylinder ( 9 ) is supplied. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerspannung über eine Ansteuerelektronik (5) dem Piezotranslator (14) zuführbar ist.Device according to claim 1, characterized in that the drive voltage via a control electronics ( 5 ) the piezotranslator ( 14 ) can be fed. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerelektronik (5) eine Regeleinrichtung für die Bremskraft oder für ein ABS-System bildet.Device according to claim 2, characterized in that the control electronics ( 5 ) forms a control device for the braking force or for an ABS system. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezotranslator (14) aus einem Piezoelement oder aus aufeinander liegenden Piezoelementen besteht.Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the piezotranslator ( 14 ) consists of a piezo element or of piezo elements lying on top of each other. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezotranslator (14) auf einem Kolben (15) sitzt, der einen Druckraum (25) für ein Druckmedium, vorzugsweise Hydraulikmedium, begrenzt. Device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the piezotranslator ( 14 ) on a piston ( 15 ), which has a pressure chamber ( 25 ) for a pressure medium, preferably hydraulic medium limited. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (15) gegen den Piezotranslator (14) durch mindestens eine Feder (19) belastet ist.Device according to claim 5, characterized in that the piston ( 15 ) against the piezotranslator ( 14 ) by at least one spring ( 19 ) is charged. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (25) an einen Speicher (28) für das Druckmedium angeschlossen ist.Device according to claim 5 or 6, characterized in that the pressure chamber ( 25 ) to a memory ( 28 ) is connected to the print medium. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Druckmedium ein Bremskolben (31) betätigbar ist. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that with the pressure medium, a brake piston ( 31 ) is operable. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die druckbeaufschlagte Fläche des Bremskolbens (31) um ein Vielfaches kleiner ist als die das Druckmedium im Druckraum (25) beaufschlagende Fläche des Kolbens (15).Device according to claim 8, characterized in that the pressurized surface of the brake piston ( 31 ) is smaller by a multiple than that of the pressure medium in the pressure chamber ( 25 ) acting surface of the piston ( 15 ). Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Piezotranslator (14) über eine Hebelübersetzung auf den Bremskolben (31) wirkt.Braking device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the piezotranslator ( 14 ) via a lever transmission on the brake piston ( 31 ) acts. Bremseinrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung eine Handbremse (11) aufweist, die mit mindestens einer piezoelektrischen Einrichtung (37) zusammenwirkt.Braking device, in particular according to one of claims 1 to 10, characterized in that the braking device is a handbrake ( 11 ) which is connected to at least one piezoelectric device ( 37 ) cooperates. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangssignal der piezoelektrischen Einrichtung (37) dem Piezotranslator (14) des Radbremszylinders (9) zuführbar ist.Device according to Claim 11, characterized in that an output signal of the piezoelectric device ( 37 ) the piezotranslator ( 14 ) of the wheel brake cylinder ( 9 ) can be fed. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Handbremse (11) einen Hebel (33) aufweist, der mit einem Exzenterteil (34) die piezoelektrische Einrichtung (37) betätigt.Device according to claim 11 or 12, since characterized in that the handbrake ( 11 ) a lever ( 33 ), which with an eccentric part ( 34 ) the piezoelectric device ( 37 ). Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Einrichtung (37) mindestens ein Piezoelement (39), vorzugsweise einen Piezostapel, aufweist, das durch eine Druckkraft beaufschlagbar ist.Device according to one of Claims 11 to 13, characterized in that the piezoelectric device ( 37 ) at least one piezoelectric element ( 39 ), preferably a piezo stack, which can be acted upon by a compressive force. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (39) in einer Aufnahme (40) untergebracht ist.Device according to claim 14, characterized in that the piezo element ( 39 ) in a recording ( 40 ) is housed. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (40) einen Druckraum (43) für ein Druckteil (44), vorzugsweise eine Druckfeder, begrenzt.Device according to claim 15, characterized in that the receptacle ( 40 ) a pressure chamber ( 43 ) for a printing part ( 44 ), preferably a compression spring limited. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (43) von einem Kolben (42) begrenzt ist, mit welchem der Exzenterteil (34) der Handbremse (11) zusammenwirkt. Device according to claim 16, characterized in that the pressure chamber ( 43 ) from a piston ( 42 ) is limited, with which the eccentric part ( 34 ) of the handbrake ( 11 ) cooperates. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrische Einrichtung (37) mit dem Radbremszylinder (9), insbesondere dessen Piezotranslator (14), elektrisch verbunden ist.Device according to one of Claims 11 to 17, characterized in that the piezoelectric device ( 37 ) with the wheel brake cylinder ( 9 ), in particular its piezotranslator ( 14 ), is electrically connected. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement (39) über wenigstens ein zentrisch an ihm anliegendes Ausgleichselement (47), vorzugsweise eine Kugel, an einer Stirnseite (46) der Aufnahme (40) anliegt.Device according to one of claims 15 to 18, characterized in that the piezo element ( 39 ) via at least one centrally adjoining compensation element ( 47 ), preferably a ball, on a front side ( 46 ) of the recording ( 40 ) is present. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (40) in einem Gehäuse (38) der piezoelektrischen Einrichtung (37) verschiebbar ist.Device according to one of claims 15 to 19, characterized in that the receptacle ( 40 ) in a housing ( 38 ) of the piezoelectric device ( 37 ) is displaceable.
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