DE10358204A1 - Reibdämpfer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Reibdämpfer (1) mit zumindest einem Reibmittelträger (2, 2'), der mit einem relativ zu dem Reibmittelträger (2, 2') beweglichen Reibelement (4) in Reibkontakt steht, wobei dem Reibmittelträger (2, 2') ein Aktor zugeordnet ist, der die Anpresskraft (F) auf das Reibelement (4) einstellt. Aufgabe der Erfindung ist es, möglichst kostengünstig und bauraumoptimal einen Reibdämpfer (1) bereitzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Reibmittelträger (2, 2') und das Reibelement (4) einen Kondensator bilden, der mit einer Auswerteschaltung zur Erfassung der Relativbewegung zwischen dem Reibelement (4) und dem Reibmittelträger (2, 2') verbunden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Reibdämpfer mit zumindest einem Reibmittelträger, der mit einem relativ zu dem Reibmittelträger beweglichen Reibelement in Reibkontakt steht, wobei dem Reibmittelträger ein Aktor zugeordnet ist, der die Anpresskraft auf das Reibelement einstellt.
• Bei semi-aktiven Reibdämpfern wird die Anpresskraft in einem Reibkontakt durch einen Aktor dynamisch eingestellt. In Verbindung mit einer geeigneten Regelung ist es möglich, beliebige Kraft-Weg-Verläufe mit dem Reibdämpfer zu erzeugen. Die Regelung benötigt hierfür in jedem Fall einen Sensor für die Relativbewegung zwischen dem Reibelement und dem Reibmittelträger bzw. die Relativbewegung des Reibkontaktes. Für die Industrialisierung des Reibdämpfers ist ein kostengünstiger Sensor entscheidend.
• Aus der US-6,467,369 B1 ist ein Gaspedal bekannt, das ein Dämpferelement zum Dämpfen der Bewegung des Pedalarmes aufweist. Über zwei Potentiometer werden elektrische Signale erzeugt, die sich als eine Funktion des Pedalweges verändern. Eine Veränderung der Anpresskraft über einen Aktor ist nicht vorgesehen.
• Die US-6,378,671 B1 beschreibt einen Reibdämpfer mit einem Kolben in einem Zylinder, wobei eine geschlitzte Wandung des Zylinders durch Magnetspulen an den Kolben gepreßt werden kann, so dass die Reibung unterschiedlich einstellbar ist. Über einen externen Wegsensor kann die Relativbewegung zwischen Kolben und Zylinder gemessen werden.
• Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen und möglichst kleinen Reibdämpfer sowie ein Verfahren zur Regelung einer über einen Aktor erzeugten Anpresskraft bereitzustellen, das einfach und zuverlässig arbeitet.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Reibmittelträger und das Reibelement einen Kondensator bilden, der mit einer Auswerteschaltung zur Erfassung der Relativbewegung zwischen dem Reibelement und dem Reibmittelträger verbunden ist. Durch die entsprechende Ausgestaltung des Reibmittelträgers und des Reibelementes wird ein Kondensator gebildet, dessen Kapazität sich bei der Verschiebung des Reibelementes relativ zu dem Reibmittelträger ändert. Durch die Messung der sich ändernden Kapazität kann die Relativbewegung ermittelt werden, ohne dass hierfür ein zusätzliches Sensorelement erforderlich ist. Darüber hinaus ist es möglich, den Verschleiß zu bestimmen, der durch die Relativbewegung zwischen Reibmittelträger und Reibelement auftritt. Durch den Verschleiß bewegen sich beispielsweise als Plattenkondensator ausgebildete Reibmittelträger aufeinander zu, wodurch sich der Plattenabstand des Kondensators ändert. Somit können längerfristige Änderungen über die Lebensdauer, ausgehend von der nominellen Kapazität im Neuzustand, erfaßt werden.
• Erfindungsgemäß ist es somit möglich, nicht nur die Relativbewegung des Reibelementes zu dem Reibmittelträger zu erfassen, sondern auch eine Bewegung der Reibmittelträger zueinander zu bestimmen. Neben der schnellen Veränderung im Zusammenhang mit der Einfederung ist es zudem möglich, langfristig die verschleißbedingte Wegänderung zwischen den Reibmittelträgern zu bestimmen. Dabei wird ausgenutzt, dass die verschleißbedingte Wegänderung ein sehr langsamer Prozeß ist, der sich über Jahre erstrecken kann. Bei der Initialisierung des Reibdämpfers wird der Betriebszustand und die Belagstärke ermittelt, von der ausgehend die Veränderung der Belagstärke ermittelt wird.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest zwei Reibmittelträger einen Plattenkondensator bilden, in dem das Reibelement als Platte oder Reibstab verschieblich gelagert ist. Ebenfalls ist eine rotationssymmetrische Ausbildung der Reibmittelträger und des Reibelementes vorgesehen, wobei auch eine rotatorische Ausgestaltung des Kondensators möglich ist.
• Vorteilhafterweise ist an dem Reibmittelträger ein Reibbelag befestigt, insbesondere lösbar befestigt, über den der Reibkontakt mit dem Reibelement hergestellt wird. Auf diese Weise ist es möglich, ohne großen Aufwand verschlissene Reibbeläge auszutauschen und den Reibdämpfer zu warten. Ebenfalls ist durch die Bereitstellung eines auswechselbaren Reibbelages das Einstellen einer optimalen Reibpaarung möglich, ohne aufwendig in die Konstruktion des Reibdämpfers eingreifen zu müssen.
• Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Aktor als Elektromagnet ausgebildet ist, der insbesondere über einen H-Brücken-Wechselrichter angesteuert wird. Wird ein solcher Aktor für die Anpreßkraft des Reibmittelträgers über einen H-Brücken-Wechselrichter angesteuert, dann liegt am Elektromagneten eine Rechteckspannung an. Diese Rechteckspannung kann zum Aufladen des Kondensators genutzt werden. In Reihe zum Kondensator kann dann ein Ohmscher Widerstand geschaltet werden, um die Zeitkonstante des Aufladevorganges an die Systemdynamik anzupassen. Wird nun in festem, zeitlichen Abstand zum Vorzeichenwechsel der anliegenden Spannung die zeitliche Änderung des Ladestroms gemessen, kann daraus die Kapazität des Kondensators ermittelt werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, dass der Reibmittelträger und das Reibelement einen Kondensator ausbilden und über die Änderung der Kapazität wegen der Änderung der wirksamen Fläche des als Dielektrikum wirkenden Reibelementes die Relativbewegung zwischen dem Reibmittelträger und dem Reibelement bestimmt wird. Die Kapazität hängt von der Überdeckung des Reibmittelträgers und dem Reibelement ab, wobei die Überdeckung sich mit dem Einfederweg oder der sich ändernden Verdrehung ändert. Auf der Grundlage der Relativbewegung kann dann die Anpreßkraft verändert werden. Somit ist es möglich, beliebige Weg-Kraft-Verläufe mit dem Reibdämpfer zu erzeugen. Über die kapazitive Veränderung kann der Verschleiß des Reibmittelträgers bestimmt werden, da sich durch Abnutzung der Plattenabstand und damit die Kapazität ändert.
• Durch den erfindungsgemäßen Reibdämpfer ist es möglich, bei semi-aktiven Reibdämpfern beliebige Kraft-Weg-Verläufe zu erzeugen, ohne dass ein zusätzlicher Sensor benötigt wird. Darüber hinaus ist die Ermittlung des Verschleißes des Reibdämpfers und insbesondere des Belagverschleißes auf einfache Art und Weise möglich.
• Nachfolgend wird anhand der beigefügten Figur die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Die Figur zeigt einen Reibdämpfer 1, der aus zwei Reibmittelträgern 2, 2' und einem als Reibstab ausgebildeten Reibelement 4 besteht, wobei an den Reibmittelträgern 2, 2' jeweils Reibbeläge 3 befestigt sind.
• Über einen nicht dargestellten Aktor oder mehrere Aktoren werden die Reibmittelträger 2, 2' und damit die Reibbeläge 3 gegen das Reibelement 4 gedrückt, so dass sich bei einer Relativbewegung des Reibelementes 4 zu den Reibmittelträgern 2, 2', wie sie durch den Doppelpfeil angedeutet ist, ein Kraft-Weg-Verlauf einstellen läßt. Bei solchen semi-aktiven Reibdämpfern 1 kann die Anpreßkraft F dynamisch eingestellt werden, so dass in Abhängigkeit beispielsweise des Verschiebeweges des Reibelementes 4 eine verringerte oder vergrößerte Dämpfung bereitgestellt wird. Der vorgeschlagene Aufbau ist extrem kostengünstig und benötigt ein Minimum an zusätzlichen Bauteilen und Bauraum, so dass er für die industrielle Anwendung hervorragend geeignet ist.
• Das Reibelement 4 und die Reibmittelträger 2, 2' bilden einen Kondensator, dessen Kapazität sich bei der Verschiebung sowohl des Reibelementes 4 relativ zu den Reibmittelträgern 2, 2' als auch bei einer Abnahme der Belagstärke der Reibbeläge 3 ändert. Durch die Messung der Kapazität kann die Relativbewegung ermittelt werden, ohne dass hierfür ein zusätzliches Sensorelement erforderlich wäre. Ebenfalls ist durch die Erfassung der Kapazität in eine Auswerteschaltung die Ermittlung des Reibbelagverschleißes möglich.
• In einer Variante der Erfindung ist es vorgesehen, dass als Aktor für die Anpreßkraft F ein Elektromagnet verwendet wird, der über einen H-Brücken-Wechselrichter angesteuert wird, so dass an dem Aktor eine Rechteckspannung anliegt. Diese Rechteckspannung kann auch zum Aufladen des Kondensators ge nutzt werden, wobei in Reihe zum Kondensator ein Ohmscher Widerstand geschaltet werden kann, um die Zeitkonstante des Aufladevorganges an die Systemdynamik anzupassen. Die Kapazität des Kondensators kann ermittelt werden, wenn im festen zeitlichen Abstand zum Vorzeichenwechsel der anliegenden Spannung die zeitliche Änderung des Ladestromes gemessen wird.

Claims (5)

1. Reibdämpfer (1) mit zumindest einem Reibmittelträger (2, 2'), der mit einem relativ zu dem Reibmittelträger (2, 2') beweglichen Reibelement (4) in Reibkontakt steht, wobei dem Reibmittelträger (2, 2') ein Aktor zugeordnet ist, der die Anpreßkraft (F) auf das Reibelement (4) einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibmittelträger (2, 2') und das Reibelement (4) einen Kondensator bilden, der mit einer Auswerteschaltung zur Erfassung der Relativbewegung zwischen dem Reibelement (4) und dem Reibmittelträger (2, 2') verbunden ist.
2. Reibdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Reibmittelträger (2, 2') einen Plattenkondensator bilden, in dem das Reibelement (4) verschieblich gelagert ist.
3. Reibdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Reibmittelträger (2, 2') ein Reibbelag (3) befestigt ist.
4. Reibdämpfer nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor als Elektromagnet ausgebildet ist, der insbesondere über einen H-Brücken-Wechselrichter angesteuert wird.
5. Reibdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu dem Kondensator ein Ohmscher Widerstand geschaltet ist.