DE10150673A1

DE10150673A1 - Ansteuerung für eine elektrisch lösbare Reibungsbremse

Info

Publication number: DE10150673A1
Application number: DE10150673A
Authority: DE
Inventors: Juergen Strueber
Original assignee: Buehler Motor GmbH
Current assignee: Buehler Motor GmbH
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-05-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerung (1) für eine elektrisch lösbare Reibungsbremse (2) mit zwei miteinander unter der Wirkung einer Feder (7) in reibschlüssiger Verbindung gehaltenen Reibelementen (3, 4), wobei zumindest ein magnetisch leitendes oder ein mit einem magnetisch leitenden Element verbundenes bewegliches Reibelement (3) durch einen Elektromagneten (5) axial aus dem Reibschluss mit einem weiteren Reibelement (4) gebracht werden kann, wobei eine begrenzte Axialbewegung bis zur Erreichung eines Anschlags (8) ausführbar ist. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ansteuerung für eine elektrisch lösbare Reibungsbremse zu schaffen, die einen möglichst energiesparenden Betrieb der Reibungsbremse erlaubt, wobei das Bremsmoment bei kleinerer Bremse dennoch ausreicht oder sogar erhöht ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Magnetspule (6) des Elektromagneten (5) zu Beginn eines Auskuppelvorgangs zeitlich begrenzt mit hoher Leistung bestromt wird, bis eine Axialbewegung des beweglichen Reibelements (3) am Anschlag (8) gestoppt wird und anschließend die zur Magnetspule (6) zugeführte Leistung soweit reduziert wird, dass auch eine Dauerbestromung gefahrlos möglich wäre.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerung (1) für eine elektrisch lösbare Reibungsbremse (2), insbesonder für einen Flugzeugsitz, mit zwei miteinander unter der Wirkung einer Feder (7) in reibschlüssiger Verbindung gehaltenen Reibelementen (3, 4), wobei zumindest ein magnetisch leitendes oder ein mit einem magnetisch leitenden Element verbundenes bewegliches Reibelement (3) durch einen Elektromagneten (5) axial aus dem Reibschluss mit einem weiteren Reibelement (4) gebracht werden kann, wobei eine begrenzte Axialbewegung des beweglichen Reibelements bis zur Erreichung eines Anschlags (8) ausführbar ist.
Bei bekannten Reibungsbremsen der oben beschriebenen Gattung ist es üblich die Magnetspule des Elektromagneten durch einen gleichbleibend hohen Strom zu beaufschlagen, um das bewegliche Reibelement axial aus dem Reibschluss zu bewegen. Da zwischen dem Elektromagnet und dem magnetisch leitenden beweglichen Reibelement vor der Auskuppelbewegung ein Luftspalt besteht und die Feldlinien diesen Luftspalt zweimal überqueren müssen, ist ein sehr hoher Strom nötig, um die Entkupplungsbewegung auszulösen. Dagegen wird nur ein relativ geringer Strom benötigt um das bewegliche Reibelement in der entkuppelten Stellung entgegen einer von der Feder erzeugten Kraft zu halten, weil das magnetisch leitende Reibelement hier den magnetischen Kreis schließt, also kein Luftspalt mehr vorhanden ist. Bei gleichbleibend und dauerhaft hoher Strombeaufschlagung sowohl für den Entkupplungsvorgang als auch im entkuppelten Zustand wird relativ viel Energie verbraucht.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Ansteuerung für eine elektrisch lösbare Reibungsbremse mit großem Bremsmoment zu schaffen, die einen möglichst energiesparenden Betrieb der Reibungsbremse bei kleiner Baugröße erlaubt und dennoch keine thermische Überlastung stattfindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Magnetspule (6) des Elektromagneten (5) zu Beginn eines Auskuppelvorgangs zeitlich begrenzt mit hoher Leistung bestromt wird, bis eine Axialbewegung des beweglichen Reibelements (3) am Anschlag (8) gestoppt wird und anschließend die zur Magnetspule (6) zugeführte Leistung reduziert wird. Durch die höhere Leistung zu Beginn der Auskuppelbewegung wird erreicht, dass eine Auskupplung schnell und sicher durchführbar ist. Die anschließende Verringerung der Stromzuführung erlaubt einen besonders Energiesparenden Betrieb und geringere thermische Probleme.
Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen die Leistungsreduzierung durch Pulsweitensteuerung oder -Regelung herzustellen, weil hierdurch kaum Energieverluste entstehen.
Die Auskupplung erfolgt besonders schnell und sicher, wenn die Anfangsleistung, mit der die Magnetspule kurzzeitig bestromt wird, so hoch gewählt ist, dass eine Dauerbestromung zur thermischen Zerstörung der Magnetspule führen würde.
Einsatzgebiet für die erfindungsgemäße Ansteuerung und der Reibungsbremse sind Flugzeugsitze, weil es bei diesen besonders auf einen gewichtssparenden Aufbau ankommt und weil hier die Komfortanforderungen besonders hoch sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer elektrisch lösbaren Reibungsbremse,
Fig. 2 ein Diagramm des Spannungsverlaufs,
Fig. 3a eine bevorzugte Ausführung einer Reibungsbremse im Ruhezustand und
Fig. 3b die Reibungsbremse aus Fig. 3a im bestromten Zustand.
Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze einer elektrisch lösbaren Reibungsbremse 2, mit zwei miteinander unter der Wirkung einer Feder 7 in reibschlüssiger Verbindung gehaltenen Reibelementen 3, 4, wobei zumindest ein magnetisch leitendes oder mit einem magnetisch leitenden Element verbundenes bewegliches Reibelement 3 durch einen Elektromagneten 5 axial aus dem Reibschluss mit einem weiteren Reibelement 4 gebracht werden kann, wobei eine begrenzte Axialbewegung bis zur Erreichung eines Anschlags 8 ausführbar ist wofür eine Magnetspule 6 des Elektromagneten 5 zu Beginn eines Auskuppelvorgangs zeitlich begrenzt mit hoher Leistung bestromt wird, bis eine Axialbewegung des beweglichen Reibelements 3 am Anschlag 8 gestoppt wird. Anschließend wird die zur Magnetspule 6 zugeführte Leistung soweit reduziert, dass auch eine Dauerbestromung gefahrlos möglich wäre. Im Ruhezustand befindet sich zwischen dem beweglichen Reibelement 3 und dem Elektromagnet 5 ein Luftspalt 9. Dieser Luftspalt 9 verursacht einen hohen magnetischen Widerstand im magnetischen Kreis des Elektromagnets, der nur überwindbar ist, wenn ein hoher Spulenstrom fließt. Dagegen ist der magnetische Widerstand des Magnetkreises am kleinsten, wenn das bewegliche Reibelement, das entweder magnetisch leitend ist oder mit einem magnetisch leitenden Teil verbunden ist, am Elektromagneten 5 anliegt. In diesem Betriebszustand ist dann nur noch ein relativ geringer Spulenstrom erforderlich um das notwendige Haltemoment zu erbringen. Eine Steuerung 1 bzw. eine Regelung dient dazu, die der Magnetspule zugeführte Leistung durch Pulsweitenmodulation entsprechend zu verringern. Dem Elektromagneten 5 wirkt die Feder 7 entgegen. Die Fig. 1 zeigt weiter ein Gehäuse 16, einen Elektromotor 10, auf dessen Ausgangswelle 11 ein Flussleitelement 12 des Elektromagneten 5 befestigt ist. Die Magnetspule 6 selbst ist stationär eingebaut, während das Flussleitelement 12 über die Motorlager drehbeweglich gelagert ist. Das axialbewegliche Reibelement 3 ist über eine Mitnehmereinrichtung 13 drehbeweglich aber axial verschiebbar mit einer Welle 14 verbunden, auf der auch ein Ritzel 14 befestigt ist, das mit einem nicht dargestellten Untersetzungsgetriebe in Eingriff ist. Zur Positionsbestimmung eines zu betätigenden Stellglieds ist ein Sensor 15 vorgesehen, der Zählimpulse erzeugt.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm des Spannungsverlaufs, bei dem zum Zeitpunkt t₁ die Bestromung der Magnetspule beginnt. Diese bleibt aufrecht erhalten, bis das bewegliche Reibelement zum Zeitpunkt t₂ den Anschlag erreicht hat, wonach durch Pulsweitenmodulation die zur Magnetspule zugeführte Leistung verringert wird. Die Anfangsleistung, mit der die Magnetspule kurzzeitig bestromt wird kann so hoch gewählt werden, dass eine Dauerbestromung zur thermischen Zerstörung der Magnetspule führen würde.
Eine gegenüber der Ausführung aus Fig. 1 bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 3a und 3b dargestellt. In Fig. 3a ist eine Reibungsbremse 2' im stromlosen Ruhezustand dargestellt, mit einem eine Magnetspule 6' aufweisenden gehäusefesten Elektromagnet 5', einem axial feststehenden und drehfesten Reibelement 4', einem magnetisch leitenden oder mit einem magnetisch leitenden Element verbundenen axial beweglichen und bezüglich einem Gehäuse drehfesten Reibelement 3', einer das Reibelement 17' gegen eine Reibscheibe 17' und mittels dieser gegen das feststehende Reibelement 4' drückende Druckfeder 7', wobei die Reibscheibe 17' über eine Mitnehmereinrichtung 13' mit einer Welle 18' drehfest verbunden ist. Die Reibscheibe 17' ist axial nur durch das feststehende Reibelement 4' und das axial bewegliche Reibelement 3' an einer Bewegung gehindert. Zwischen einem Anschlag 8' des Elektromagneten 5' und dem axial beweglichen Reibelement 3' ist ein Luftspalt 9' vorhanden, der den Gesamtwiderstand eines magnetischen Kreises im wesentlichen bestimmt. Dieser Gesamtwiderstand ist beim Einschalten der Magnetspule 6' durch die Magnetfeldlinien zu überwinden, die bei eingeschalteter Magnetspule 6' um die Spule verlaufen. Neben dem axial beweglichen Reibelement 3' dient ein auf drei Seiten um die Magnetspule herum angeordnetes aus Weicheisen bestehendes Bauteil 19', das auch den Anschlag 8' bildet.
In Fig. 3b ist die gleiche Anordnung im bestromten Zustand dargestellt. In diesem Zustand ist die Reibungsbremse 2' gelöst. Die Reibscheibe 17' ist jetzt axial frei beweglich, aber nach wie vor drehfest mit der Welle 18'. Das bewegliche Reibelement 3' liegt jetzt unmittelbar am Elektromagneten 5' an, wodurch der Luftspalt 9' quasi auf Null verringert wird und der Magnetkreis kurz geschlossen ist. Um diesen Zustand aufrecht zu erhalten ist nur eine deutlich geringere elektrische Leistung notwendig, deshalb wird sobald das bewegliche Reibelement 3' einen Anschlag 8' am Elektromagneten 5' erreicht hat die an der Magnetspule 6' anliegende Spannung U so pulsweitenmoduliert, dass eine deutlich geringere elektrische Leistung an die Magnetspule abgegeben wird. Dies verringert zudem auch die Wärmeentwicklung und damit in Zusammenhang stehenden Probleme. Bezugszeichenliste 1 Ansteuerung
2, 2' Reibungsbremse
3, 3' bewegliches Reibelement
4, 4' Reibelement
5, 5' Elektromagnet
6, 6' Magnetspule
7, 7' Feder
8, 8' Anschlag
9, 9' Luftspalt
10 Elektromotor
11 Ausgangswelle
12 Flussleitelement
13, 13' Mitnehmereinrichtung
14 Ritzel
15 Sensor
16 Gehäuse
17' Reibscheibe
18' Welle
19' Weicheisenbauteil

Claims

1. Ansteuerung (1) für eine elektrisch lösbare Reibungsbremse (2), insbesondere für einen Flugzeugsitz, mit mehreren miteinander unter der Wirkung einer Feder (7) in reibschlüssiger Verbindung gehaltenen Reibelementen (3, 4), wobei zumindest ein magnetisch leitendes oder mit einem magnetisch leitenden Element verbundenes bewegliches Reibelement (3) durch einen Elektromagneten (5) axial aus dem Reibschluss mit einem weiteren Reibelement (4) gebracht werden kann, wobei eine begrenzte Axialbewegung des beweglichen Reibelements (3) bis zur Erreichung eines Anschlags (8) ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Magnetspule (6) des Elektromagneten (5) zu Beginn eines Auskuppelvorgangs zeitlich begrenzt mit hoher Leistung bestromt wird, bis eine Axialbewegung des beweglichen Reibelements (3) am Anschlag (8) gestoppt wird und anschließend die zur Magnetspule (6) zugeführte Leistung reduziert wird.

2. Ansteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsreduzierung durch Pulsweitensteuerung erfolgt.

3. Ansteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfangsleistung, mit der die Magnetspule kurzzeitig bestromt wird, so hoch gewählt ist, dass eine Dauerbestromung zur thermischen Zerstörung der Magnetspule führen würde.

4. Ansteuerung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Schalten einer Reibungsbremse in einem Flugzeugsitz dient.