DE102005050542A1 - Belt tensioner for tensioner-damping-unit in internal combustion engine, has activation pair producing excitation that controls viscosity of fluid, which is magnetorheological fluid with high temperature stability - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungTerritory of invention
Die Erfindung betrifft einen Riemenspanner, insbesondere für Spanner-Dämpfungs-Elemente für Zugmittel in Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem zur Umgebung abgedichteten und mit einer ihre Viskosität änderbaren Flüssigkeit gefüllten Gehäuse, einem darin beweglich angeordneten, mit einem Schwingungserreger gekoppelten Dämpfungselement, welches so angeordnet ist, dass es bei Bewegung eine Strömung der ihre Viskosität änderbaren Flüssigkeit hervorruft, sowie mit einem mit einer in Abhängigkeit vom Bewegungszustand des Dämpfungselementes geregelten Spannungsquelle gekoppelten Aktivierungspaar zur Erzeugung eines die Viskosität der ihre Viskosität änderbaren Flüssigkeit steuernden Anregung.The The invention relates to a belt tensioner, in particular for tensioner damping elements for traction means in internal combustion engines, consisting of a sealed to the environment and with a viscosity modifiable liquid filled Housing, one movably arranged therein, coupled with a vibration exciter Damping element, which is arranged so that when moving a flow of their viscosity changeable liquid and one with one depending on the state of movement of the damping element regulated voltage source coupled activation pair for generation one is the viscosity which change their viscosity Fluid controlling Stimulation.
Hintergrund der Erfindungbackground the invention
Derartige Riemenspanner sind bei den im Stand der Technik bekannten Spannsystemen mittels einer federbelasteten Reibscheibe (beispielsweise ein mechanischer Spanner RSEMx) oder mittels eines Drosselspalts zwischen einem Zylinder und einem Verdrängerkolben (beispielsweise ein hydraulischer Spanner/hydraulisches Spannelement) realisiert.such Belt tensioners are in the clamping systems known in the art by means of a spring-loaded friction disc (for example, a mechanical Spanner RSEMx) or by means of a throttle gap between a cylinder and a displacer (for example, a hydraulic tensioner / hydraulic tensioning element) realized.
Bekannte Anwendungen von viskositätsveränderbaren Flüssigkeiten zur aktiven Schwingungsdämpfung sind beispielsweise zu finden bei Stossdämpfern von Kraftfahrzeugen, Trommellagern bei Waschmaschinen, im Bereich der Prothetik, beispielsweise ein künstlicher Kniegelenksdämpfer, und bei der Federung von Fahrersitzen für Lastkraftwagen.Known Applications of viscosity modifiable liquids for active vibration damping are found, for example, in shock absorbers of motor vehicles, Drum bearings for washing machines, in the field of prosthetics, for example an artificial one Knee damper, and in the suspension of driver's seats for trucks.
In
der
Derartige Motorlager sind durchaus geeignet, hochsensibel auf Schwingungen zu reagieren und diese zu dämpfen. Sein Anwendungsgebiet ist aufgrund des prinzipiellen Aufbaus mit flexiblen Membranen jedoch beschränkt. Die heute bekannten Membranwerkstoffe reagieren nämlich sehr empfindlich auf ungünstige Temperaturen und chemische Umgebungseinflüsse: Sie neigen dann zur vorzeitigen Alterung und Versprödung. Weiterhin dürfte der Einsatz derartiger Riemenspanner auf kleine Schwingungsfrequenzen und relativ große Schwingungsamplituden begrenzt sein, da die verwendeten Membranen in der Regel eine hohe Eigensteifigkeit besitzen.such Motor bearings are quite suitable, highly sensitive to vibrations to react and to dampen them. Its field of application is due to the basic structure with However, flexible membranes limited. The membrane materials known today namely react very sensitive to unfavorable Temperatures and chemical environmental influences: They tend to be premature Aging and embrittlement. Still likely the use of such belt tensioner to small vibration frequencies and relatively large Vibration amplitudes may be limited because the membranes used usually have a high inherent rigidity.
Spanner-Dämpfungs-Elemente
mit einem elektrorheologischen Dämpfer
sind ferner beispielsweise aus
Bei diesem Schwingungsdämpfer für einen Riemenspanner ist in einem Gehäuse ein mit einem Schwingungserreger gekoppeltes Dämpfungselement so angeordnet und in elektrorheologische Flüssigkeit eingetaucht, dass bei einer Bewegung alleine der Form- und der Reibungswiderstand wirksam sind. Spalt- und Verdrängungsströme sind vermieden. Ein Elektrodenpaar, das mit einer in Abhängigkeit von der Bewegung des Schwingungserregers gesteuerten Spannungsquelle verbunden ist, ist so angeordnet, dass das Dämpfungselement wenigstens teilweise im durch die Elektroden erzeugten Feld liegt. Beim Anliegen einer Spannung an den Elektroden erhöht sich die Zähigkeit der elektrorheologischen Flüssigkeit im elektrischen Feld und damit der Reibungswiderstand des Dämpfungselementes. Beim Abschalten der Spannung ist die Bewegung des Dämpfungselementes nahezu reibungsfrei. Durch entsprechende Schaltungen der Spannungsquelle können Schwingungen des Schwingungserregers richtungsabhängig gedämpft werden.at this vibration damper for a belt tensioner is in a housing a damping element coupled to a vibration exciter so arranged and in electrorheological fluid immersed, that in a motion alone the shape and the frictional resistance are effective. Split and Displacement currents are avoided. A pair of electrodes with one in dependence controlled by the movement of the vibrator voltage source is connected, is arranged so that the damping element at least partially lies in the field generated by the electrodes. When requesting a Increased voltage at the electrodes the toughness the electrorheological fluid in the electric field and thus the frictional resistance of the damping element. At the Switching off the voltage, the movement of the damping element is almost frictionless. By corresponding circuits of the voltage source can oscillate the vibration exciter directionally muted become.
Die
vorliegende Erfindung umfasst Riemenspanner, wie sie in der
Nachteilig an dem Stand der Technik ist, dass sich bei einem hydraulischen Spannelement mit dem Hydrauliköl auch die Dämpfung in Abhängigkeit von der Temperatur und über die Lebensdauer ändert. Unvorteilhaft ist zudem, dass die Dämpfung nicht auf die je nach Betriebszustand des Motors sich ändernden dynamischen Anregungen reagiert.A disadvantage of the prior art, that with a hydraulic tensioning element with the hydraulic oil, the damping also changes as a function of the temperature and over the service life. It is also unfavorable that the damping does not respond to the changing depending on the operating condition of the engine dynamic suggestions.
Bei Anwendungen bekannter Spanner-Dämpfer-Elemente sind bei der Auswahl der viskositätsveränderbaren Flüssigkeiten die dort herrschenden Betriebstemperaturen zu berücksichtigen. Bislang waren nur Flüssigkeiten mit Temperaturbereichen von z.B. –10°C bis +70°C verfügbar, welches ein stark beeinträchtigendes Kriterium für deren Anwendung unter den bekannten Bedingungen in einem Kraftfahrzeugmotorraum gewesen ist.at Applications of known tensioner damper elements are in the selection of viscous liquids to take into account the prevailing operating temperatures. So far were only liquids with temperature ranges of e.g. -10 ° C to + 70 ° C available, which is a severely debilitating Criterion for their application under the known conditions in a motor vehicle engine room has been.
Die Nachteile aus dem Stand der Technik zeigen auf, dass die Temperaturbeständigkeit der viskositätsveränderbaren Flüssigkeit stark ausschlaggebend für die Eignung bzw. Nichteignung derselben in Spanner-Dämpfungs-Elementen für Riementriebe von Verbrennungsmotoren ist. Bei Nichtverfügbarkeit einer entsprechenden Flüssigkeit kann das Dämpfungsprinzip für eine Anwendung an Verbrennungsmotoren nicht realisiert werden.The Disadvantages of the prior art indicate that the temperature resistance the viscosity changeable liquid strong for the suitability or unsuitability of the same in tensioner damping elements for belt drives of internal combustion engines. In case of unavailability of a corresponding Liquid can the damping principle for one Application to internal combustion engines can not be realized.
Aufgabe der ErfindungTask of invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Riemenspanner bereitzustellen, welcher in einem breiten Einsatzbereich und bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen anwendbar ist.Of the Invention has for its object to provide a belt tensioner, which in a wide range of applications and at different Operating conditions is applicable.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen von Patentanspruch 1, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.The solution This object is apparent from the features of claim 1 while advantageous embodiments and developments of the invention the dependent claims are removable.
Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass magnetorheologische Flüssigkeiten hinsichtlich ihrer Eigenschaften eine Temperaturbeständigkeit über einen großen Temperaturbereich aufweisen.Of the The invention is based on the finding that magnetorheological liquids in terms of their properties, a temperature resistance over a huge Have temperature range.
Die Erfindung geht gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs daher aus von einem Riemenspanner, insbesondere für Spanner-Dämpfungs-Elemente für Zugmittel in Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem zur Umgebung abgedichteten und mit einer ihre Viskosität änderbaren Flüssigkeit gefüllten Gehäuse, einem darin beweglich angeordneten, mit einem Schwingungserreger gekoppelten Dämpfungselement, welches so angeordnet ist, dass es bei Bewegung eine Strömung der ihre Viskosität änderbaren Flüssigkeit hervorruft, sowie mit einem mit einer in Abhängigkeit vom Bewegungszustand des Dämpfungselementes geregelten Spannungsquelle gekoppelten Aktivierungspaar zur Erzeugung eines die Viskosität der ihre Viskosität änderbaren Flüssigkeit steuernden Anregung.The Invention is according to the features of Main claim therefore from a belt tensioner, especially for tensioner-damping elements for traction means in internal combustion engines, consisting of a sealed to the environment and with a viscosity modifiable liquid filled Casing, one movably arranged therein, with a vibration exciter coupled damping element, which is arranged so that when moving a flow of change their viscosity liquid causes, as well as with one with a function of the state of motion of damping element regulated voltage source coupled activation pair to produce a the viscosity the viscosity changeable liquid controlling stimulus.
Zudem ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die ihre Viskosität änderbare Flüssigkeit eine magnetorheologische Flüssigkeit mit hoher Temperaturbeständigkeit ist.moreover is according to the invention provided that the viscosity changeable liquid a magnetorheological liquid with high temperature resistance is.
Durch diesen Aufbau wird vorteilhaft erreicht, dass ein solcher Riemenspanner in einem breiten Einsatzbereich und bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen anwendbar ist, zuverlässig arbeitet und eine einfache Fertigung garantiert. Dadurch wird die Anwendung derartiger Spanner-Dämpfungs-Elemente für Riementriebsysteme von Verbrennungsmotoren überhaupt erst ermöglicht.By This structure is advantageously achieved that such a belt tensioner in a wide range of applications and under different operating conditions applicable, reliable works and guarantees easy production. This will be the application such tensioner damping elements for belt drive systems of internal combustion engines at all only possible.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit durch die Anregung über elektromagnetische Felder beeinflussbar ist.In addition, can be provided that the viscosity of the magnetorheological Liquid through the suggestion about Electromagnetic fields can be influenced.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der Einsatztemperaturbereich der magnetorheologischen Flüssigkeit vorzugsweise im Bereich von –40°C bis +130°C.In an advantageous embodiment is the use temperature range the magnetorheological fluid preferably in the range of -40 ° C to + 130 ° C.
In einer anderen Weiterbildung ist die magnetorheologische Flüssigkeit mit einer Spannung von vorzugsweise im Bereich von 2V bis 24V und einem Strom von vorzugsweise im Bereich von 1A bis 2A ansteuerbar. Dadurch kann die magnetorheologische Flüssigkeit mit der in Fahrzeugen üblichen elektrischen Bordspannung angesteuert werden.In Another development is the magnetorheological fluid with a voltage of preferably in the range of 2V to 24V and a current of preferably in the range of 1A to 2A controllable. This allows the magnetorheological fluid with the usual in vehicles electrical on-board voltage are controlled.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Einstellung der Viskosität der magnetorheologischen Flüssigkeit über steer-by-wire, also etwa über ein im Fahrzeug vorhandenes Datenbus-Sytsem (z.B. CAN-Bus) mit in eine Fahrzeugsteuerung integrierbar.In a further advantageous embodiment of the invention is a Adjustment of viscosity the magnetorheological fluid via steer-by-wire, So about about an in-vehicle data bus system (e.g., CAN bus) with in a vehicle control integrated.
In einer anderen Ausprägung der Erfindung ist eine nicht ganz auszuschließende temperaturabhängige und alterungsbedingte Änderung der Viskosität der Flüssigkeit mittels einer Kompensationseinrichtung kompensierbar.In another expression The invention is a not completely excluded temperature-dependent and age-related change the viscosity the liquid Compensated by a compensation device.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Spanner-Dämpfungs-Element derartig ausgebildet, dass es in Riementrieben oder Kettentrieben von Verbrennungsmotoren als Teil eines Riemenspannsystems bzw. Kettenspannsystems anwendbar ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Spanner für linear oder rotatorisch wirkende Spannelemente genutzt wird.In In a further advantageous embodiment, the tensioner damping element is such trained that in belt drives or chain drives of internal combustion engines is applicable as part of a belt tensioning system or chain tensioning system. It can be provided that the tensioner for linear or rotary acting Clamping elements is used.
In einer anderen Weiterbildung ist der Riemenspanner zur gezielten und aktiven Beeinflussung von Schwingungen im Riementrieb und/oder zur Beeinflussung des Geräuschverhaltens des Zugmittels ausgebildet. Beispielsweise kann die Riemenvorspannung reduziert werden, welches zu einer längeren Riemenlebensdauer führt und eine höhere Zuverlässigkeit bereitstellt.In another development is the Rie menspanner designed for targeted and active influencing of vibrations in the belt drive and / or influencing the noise behavior of the traction device. For example, the belt bias voltage can be reduced, which results in longer belt life and provides greater reliability.
Soweit hier die Begriffe Riemenspanner bzw. Riemen genutzt wurden, sollen diese auch Spannvorrichtungen mit anderem Umschlingungsmittel umfassen, die gemäß den Merkmalen der Erfindung ausgebildet sind. So ist eine Spannvorrichtung gemäß der Erfindung auch für einen Kettentrieb oder andere Zugmitteltriebe ausbildbar und mit Vorteil nutzbar, weshalb derartige Ausführungsformen durch diese Erfindung mit erfasst sind.So far here the terms belt tensioner or belt were used, should these also comprise tensioning devices with other belting means, the according to the characteristics of the invention are formed. Such is a tensioning device according to the invention also for a chain drive or other traction drives trained and with Advantage usable, which is why such embodiments by this invention are included.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigtThe The invention will be described below with reference to the accompanying drawings some embodiments explained in more detail. In this shows
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungendetailed Description of the drawings
Das
Spannelement
Das
Gehäuse
Mit
der Welle
Die
Dämpfungselemente
In
Die
Steuerung arbeitet in diesem Spanner-Dämpfungs-Element
Das
Dämpfungselement
- 11
- Spanner-Dämpfungs-ElementTensioner damping element
- 22
- Dämpfungselement eines Riemenspannersdamping element a belt tensioner
- 33
- Spannelementclamping element
- 44
- Federfeather
- 55
- Riemenbelt
- 66
- Spannarmclamping arm
- 77
- Rollerole
- 88th
- Wellewave
- 99
- Lagercamp
- 1010
- Gehäusecasing
- 1111
- Bodenground
- 1212
- Deckelcover
- 1313
- Dichtungpoetry
- 1414
- Innenrauminner space
- 1515
- Dämpfungselementdamping element
- 1616
- Aktivierungactivation
- 1717
- Isolierunginsulation
- 1818
- Sicherungsringcirclip
- 1919
- Spannungsquellevoltage source
- 2020
- Steuerungcontrol
- 2121
- Gehäusecasing
- 2222
- Bodenground
- 2323
- Deckplattecover plate
- 2424
- Dämpfungselementdamping element
- 2525
- Kolbenstangepiston rod
- 2626
- Lagercamp
- 2727
- Hohlzylindrische Aktivierunghollow cylindrical activation
- 2828
- InnenmantelflächeInner surface area
- 2929
- Spannungsquellevoltage source
- 3030
- DurchgangsbohrungThrough Hole
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200510050542 DE102005050542A1 (en) | 2005-10-21 | 2005-10-21 | Belt tensioner for tensioner-damping-unit in internal combustion engine, has activation pair producing excitation that controls viscosity of fluid, which is magnetorheological fluid with high temperature stability |
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