DE102015208679A1 - Method for slip measurement in belt drives - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Messung des Schlupfes zwischen einem Antriebsriemen und einer zugehörigen Riemenscheibe in einem Riementrieb, wobei sowohl eine an der Riemenscheibe gemessene tatsächliche erste Drehzahl der Riemenscheibe als auch eine der Umfangsgeschwindigkeit des die Scheibe umschlingenden Antriebsriemens entsprechende zweite Drehzahl der Riemenscheibe durch Sensoren ermittelt werden, wobei der Schlupf durch die Differenz Δn von erster und zweiter Drehzahl bestimmt wird und ein durch die Dehnung des Antriebsriemens beeinflusster Parameter innerhalb des Riementriebs ermittelt und zur Kompensation des dehnungsinduzierten Anteils der ermittelten zweiten Drehzahl genutzt wirdA method of measuring slippage between a drive belt and an associated pulley in a belt drive, wherein both an actual pulley first speed measured at the pulley and a second pulley speed corresponding to the peripheral speed of the belt wrapping the belt are detected by sensors, wherein the Slip is determined by the difference .DELTA.n of the first and second speed and determined by the elongation of the drive belt parameters within the belt drive and used to compensate for the strain-induced portion of the determined second speed
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung des Schlupfes zwischen einem Antriebsriemen und einer zugehörigen Riemenscheibe in einem Riementrieb, insbesondere in einem Riementrieb mit Keilrippenriemen, wobei sowohl eine an der Riemenscheibe gemessene tatsächliche erste Drehzahl der Riemenscheibe (Riemenscheibendrehzahl) als auch eine der Umfangsgeschwindigkeit des die Scheibe umschlingenden Antriebsriemens entsprechende zweite Drehzahl der Riemenscheibe (Antriebsriemendrehzahl oder Abtriebsscheibendrehzahl) durch Sensoren ermittelt werden und der Schlupf durch die Differenz Δn von erster und zweiter Drehzahl bestimmt wird.The invention relates to a method for measuring the slip between a drive belt and an associated pulley in a belt drive, in particular in a belt drive with V-ribbed belt, wherein both measured on the pulley actual first speed of the pulley (pulley speed) and one of the peripheral speed of the disc The second pulley speed (drive belt speed or output disk speed) corresponding to the belt around the belt is determined by sensors and the slip is determined by the difference Δ n of the first and second speeds.
Riementriebe aus Elastomermaterial sind bekannt und werden heute weithin eingesetzt, zum Beispiel bei Servosystemen in Kraftfahrzeugen, bei kleinen, aber leistungsfähigen elektrischen Werkzeugen, bei Haushaltsgeräten. Riemengetriebe sind oft weniger komplex aufgebaut und leichter sind als Rädergetriebe. Neben Flachriemen werden insbesondere Zahnriemen, Keilriemen oder Keilrippenriemen für Riementriebe genutzt, die in der Regel eine profilierten Antriebsseite und einem der Antriebsseite gegenüberliegenden im Wesentlichen glatten Rücken aufweisen. Solche Riemen weisen ausgehend von der profilierten Antriebsseite einen Unterbau mit einem Riemenprofil, eine Lage von eingebetteten Zugträgern und eine Decklage aufweist. Die zugehörigen Riemenscheiben sind üblicherweise aus Metall und zum Riemenprofil komplementär ausgebildet so dass sie beim Umlauf das jeweilige Profil des Riemens aufnehmen können. Das die Rippen des Keilrippenriemens aufnimmt.Belt drives made of elastomeric material are known and are widely used today, for example in servo systems in motor vehicles, in small but powerful electric tools, in household appliances. Belt transmissions are often less complex and lighter than wheel gears. In addition to flat belts, in particular toothed belts, V-belts or V-ribbed belts are used for belt drives, which as a rule have a profiled drive side and a substantially smooth back which is opposite the drive side. Such belts have, starting from the profiled drive side, a substructure with a belt profile, a layer of embedded tension members and a cover layer. The associated pulleys are usually made of metal and complementary to the belt profile so that they can accommodate the respective profile of the belt when circulating. That receives the ribs of the V-ribbed belt.
Bei einer Reihe von Riementrieben werden nicht nur über der Antriebsseite des Antriebsriemens, bei Keilrippenriemen ist das die profilierte Seite, Aggregate angetrieben, die auf ihrer Antriebswelle entsprechend ausgeformte Riemenscheiben ausweisen, sondern auch mit Hilfe von so genannten Rückenrollen über den entsprechend umgelenkten und auf glatte Riemenscheiben wirkenden Riemenrücken. Die ist z. B. oft bei einem Keilrippenriementrieb in einem KFZ-Motor der Fall, bei dem der Antrieb der Wasserpumpe als Nebenaggregat über den glatten Riemenrücken erfolgen kann. Oft werden auch Spannrollen als Rückenrollen ausgeführt.In a number of belt drives not only on the drive side of the drive belt, in V-ribbed belt that is the profiled side, driven units that identify correspondingly shaped pulleys on its drive shaft, but also with the help of so-called back rollers on the corresponding deflected and on smooth pulleys acting belt back. This is z. As often in a V-ribbed belt drive in a motor vehicle of the case in which the drive of the water pump can be done as an accessory on the smooth belt back. Often also tension rollers are designed as back rollers.
Ein Parameter innerhalb dieser Riementriebe, der zur Auslegung der Antriebe und auch zur Bestimmung der Spannung, der Lebensdauer und der Temperaturbelastung in einem Riementrieb außerordentlich wesentlich ist, ist der Schlupf zwischen Antriebsriemen und der jeweiligen Riemenscheibe. Der Schlupf in einem Riementrieb kann sowohl durch konstruktive Maßnahmen, wie etwa durch Formgebung und Auslegung der Riemenscheibe oder Formgebung und Beschichtung des Riemenprofils beeinflusst werden, als auch durch die Gestaltung des gesamten Riementriebes mithilfe von Spannrollen oder Umlenkungen.One parameter within this belt drive, which is extremely important for the design of the drives and also for the determination of the voltage, the life and the temperature load in a belt drive, is the slip between the drive belt and the respective pulley. The slippage in a belt drive can be influenced both by design measures, such as shaping and design of the pulley or shaping and coating of the belt profile, as well as by the design of the entire belt drive using tensioners or deflections.
Zum Nachweis der sicheren Funktion der Riemen innerhalb einer vorgesehenen Anwendung und damit zum Nachweis der Funktion Kraftübertragung durch Antriebsriemen werden Schlupfmessungen durchgeführt, die eine Aussage darüber erlauben, wie innerhalb der jeweiligen Konstellation des Riementriebes sich die Lebensdauer und die Temperaturbelastung eines Riemens entwickeln können. Hierfür werden eine an der Riemenscheibe gemessene tatsächliche erste Drehzahl der Riemenscheibe, die so genannte Riemenscheibendrehzahl, als auch eine der Umfangsgeschwindigkeit des die Scheibe umschlingenden Antriebsriemens entsprechende zweite Drehzahl der Riemenscheibe, das ist die so genannte Antriebsriemendrehzahl, miteinander verglichen, also die Antriebsriemendrehzahl und Riemenscheibendrehzahl an den jeweiligen angetriebenen Aggregaten gemessen, wie z. B. an der Riemenscheibe von Klimakompressor, Generator oder Kurbelwelle, dies üblicherweise in der Mitte der Umschlingungbögen des Antriebsriemens. Damit errechnet sich der Schlupf nach folgender Formel
Dabei ist nRiemen die Antriebsriemendrehzahl, d. h. die der Umfangsgeschwindigkeit des die Scheibe umschlingenden Antriebsriemens entsprechende zweite Drehzahl der Riemenscheibe, nScheibe die Riemenscheibendrehzahl, d. h. die an der Riemenscheibe gemessene tatsächliche erste Drehzahl der Riemenscheibe und i die Umlauf-Übersetzung des Umschlingungsgetriebes, wobei
Die Auswertung und Darstellung erfolgt üblicherweise als Hüllkurve mit Mittelwert über Zeit, bzw. Drehzahl des Motors.The evaluation and presentation is usually done as an envelope with mean over time, or speed of the motor.
Da die zweite Drehzahl, nämlich die der Umfangsgeschwindigkeit des die Scheibe umschlingenden Antriebsriemens entsprechenden Drehzahl durch Messung der Umfangsgeschwindigkeit direkt am Riemen ermittelt werden muss, ergeben sich aufgrund der Elastizität des Antriebsriemens Probleme, die dazu führen, dass es mit dieser einfachen Formel nicht möglich ist, den tatsächlich vorhandenen genauen Schlupf zu berechnen.Since the second speed, namely the speed corresponding to the peripheral speed of the drive belt, must be determined by measuring the peripheral speed directly on the belt, problems arise due to the elasticity of the drive belt, which makes it impossible to achieve this simple formula. to calculate the actual exact slip.
Unter Last wird nämlich der Riemen durch Übertragung der notwendigen Zugkraft gedehnt. Dies führt unter Last zu einer Verlängerung des Riemens, so dass je nach Anordnung der Sensoren/Messinstrumente zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit des Riemens diese Verlängerung des Riemens unter Last zu einer leichten Verringerung der zweiten Drehzahl im Vergleich zur „theoretischen” zweiten Drehzahl ohne Last führt.Under load namely the belt is stretched by transmitting the necessary tensile force. This leads to an elongation of the belt under load, so that depending on the arrangement of the sensors / Measuring instruments for measuring the peripheral speed of the belt, this elongation of the belt under load leads to a slight reduction of the second speed compared to the "theoretical" second speed without load.
Dies wird dann besonders deutlich, wenn, wie üblicherweise bevorzugt, die Ermittlung der zweiten Drehzahl über Sensoren erfolgt, die eine inkrementelle Markierung auf der Riemenrückseite detektieren, insbesondere ein einvulkanisiertes Schwarz-Weiß-Muster oder ein Muster unterschiedlich reflektierender Inkremente. Man setzt dabei voraus, dass die Inkremente während der Messung maßhaltig bleiben, sich ihre Abstände also nicht verändern. Tatsächlich führt aber die Zugkraft im Riemen zu einer Abstandvergrößerung der Inkremente/Riemen-Inkremente. Diese hat zur Folge, dass sich die gemessene Antriebsriemendrehzahl dieser Abstandsvergrößerung entsprechend leicht verringert, wonach mit der eingangs genannten Formel ein „falsch” berechneter Wert für den Schlupf entsteht.This becomes particularly clear when, as is usually preferred, the determination of the second rotational speed takes place via sensors which detect an incremental marking on the back of the belt, in particular a vulcanized black-and-white pattern or a pattern of differently reflecting increments. It is assumed that the increments remain dimensionally stable during the measurement, ie that their distances do not change. In fact, however, the tensile force in the belt leads to an increase in the increments / belt increments. This has the consequence that the measured drive belt speed of this increase in distance correspondingly slightly reduced, after which the formula mentioned above, a "false" calculated value for the slip occurs.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, bei dem die Verfälschung der Messung Antriebsriemendrehzahl durch die Verlängerung eines elastische Riemens durch die übertragene Zugkraft vermieden wird und die tatsächlich vorhandene Größe des in einem Riementrieb vorhandenen Schlupfes berechnet werden kann.So for the invention, the object was to provide a method in which the distortion of the measurement drive belt speed by the extension of an elastic belt by the transmitted tensile force is avoided and the actual existing size of the existing in a belt drive slip can be calculated.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.This object is achieved by the features of the main claim. Further advantageous embodiments are disclosed in the subclaims.
Dabei wird ein der Dehnung des Antriebsriemens proportionaler Parameter des Riementriebs ermittelt und zur Kompensation des dehnungsinduzierten Anteils der ermittelten zweiten Drehzahl genutzt, insbesondere und günstigstenfalls die Zugkraft im Lasttrum des Antriebsriemens als Parameter ermittelt und zur Kompensation des dehnungs- oder zugkraftinduzierten Anteils der ermittelten zweiten Drehzahl genutzt.In this case, the elongation of the drive belt proportional parameters of the belt drive is determined and used to compensate for the strain-induced portion of the determined second speed, in particular and at best the tensile force in the load range of the drive belt determined as a parameter and used to compensate for the strain or tensile force induced portion of the determined second speed ,
Dieser Parameter als Indikator der Längung des Antriebsriemens und damit des dehnungsinduzierten Anteils der ermittelten zweiten Drehzahl/Antriebsriemendrehzahl wird entsprechend skaliert bzw. mit einem Korrekturfaktor versehen und dann mit der Riemendrehzahl multipliziert. Steigt z. B. die Kraft im Riementrieb, wird der Riemen gedehnt, die gemessene Riemendrehzahl sinkt. Multipliziert man die fehlerbehaftete Riemendrehzahl mit dem simultan gemessenen und geeignet skalierten Wert für die Zugkraft als Korrekturfaktor, wird die zur niedrig gemessene Antriebsriemendrehzahl angehoben und damit korrigiert. Der Schlupf kann somit sehr genau ermittelt werden und dient dann als Aussage für die Lebensdauer und Temperaturbelastungen des jeweiligen Riementriebs.This parameter as an indicator of the elongation of the drive belt and thus of the strain-induced portion of the determined second speed / drive belt speed is scaled accordingly or provided with a correction factor and then multiplied by the belt speed. Climb z. B. the force in the belt drive, the belt is stretched, the measured belt speed drops. If one multiplies the faulty belt speed with the simultaneously measured and suitably scaled value for the tractive force as a correction factor, the drive belt speed measured to be low is raised and thus corrected. The slip can thus be determined very accurately and then serves as a statement for the life and temperature loads of the belt drive.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Zustellung oder Verschwenkung einer Spannrolle im Lasttrum oder Leertrum des Antriebsriemens in Form einer Weg- oder Winkeldifferenz als Parameter ermittelt und zur Kompensation des dehnungs- oder zugkraftinduzierten Anteils der ermittelten zweiten Drehzahl genutzt wird. Immer dann, wenn eine direkte Kraftmessung im Zugtrum nicht möglich ist, bietet sich diese Möglichkeit an als einfache Lösung zur Ermittlung eines durch die Riemendehnung beeinflussten Parameters. Drehwinkelgeber, die einen Drehwinkel eines gelagerten Elementes aufnehmen und entsprechende Mess-Signale zur Verfügung stellen, sind im Stand der Technik bekannt und bieten eine Lösung, die sehr wenig Bauraum erfordert.An advantageous development is that the delivery or pivoting of a tension roller in the load strand or slack side of the drive belt determined in the form of a path or angle difference as a parameter and used to compensate for the strain or tensile force induced portion of the determined second speed. Whenever a direct force measurement in the tensile strand is not possible, this possibility is a simple solution for determining a parameter influenced by the belt elongation. Rotary encoders that record a rotation angle of a mounted element and provide corresponding measurement signals are known in the art and provide a solution that requires very little space.
Ähnliche Vorteile mit einer nur geringen Auswirkungen auf den Bauraum stellt eine weitere Ausbildung bereit, die darin besteht, dass der Strom und/oder die Spannung eines vom Riementrieb angetriebenen Generators als Parameter ermittelt und zur Kompensation des dehnungs- oder zugkraftinduzierten Anteils der ermittelten zweiten Drehzahl genutzt werden.Similar advantages with only a small effect on the installation space provide a further training, which consists in that the current and / or the voltage of a driven belt driven generator determined as a parameter and used to compensate for the strain or induced tensile force component of the determined second speed become.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Ermittlung der ersten Drehzahl über Sensoren erfolgt, die eine inkrementelle Markierung auf der Riemenscheibe detektieren, vorzugsweise auf der Seitenwand der Riemenscheibe. Solche Inkremente auf der Riemenscheibe sind leicht durch etwa am Umfang angebrachte schwarz-weiß Markierungen bereitzustellen, wobei eine entsprechende optische Messeinrichtung ebenfalls ohne große Schwierigkeiten innerhalb des Riementriebes angeordnet werden kann.A further advantageous embodiment consists in that the determination of the first rotational speed takes place via sensors which detect an incremental marking on the belt pulley, preferably on the side wall of the belt pulley. Such increments on the pulley are readily provided by approximately circumferentially mounted black and white markings, and a corresponding optical measuring device can also be arranged within the belt drive without great difficulty.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.Reference to an embodiment, the invention will be explained in more detail.
Die
An der Riemenscheibe
Eine der Umfangsgeschwindigkeit des die Scheibe umschlingenden Antriebsriemens/Keilrippenriemens
Die Zustellung oder Verschwenkung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- AntriebssscheibeAntriebssscheibe
- 22
- Riemenscheibepulley
- 33
- Riemenscheibepulley
- 44
- Spannrolleidler
- 55
- KeilrippenriemenV-ribbed belts
- 66
- Inkrementelle Markierung auf dem RiemenrückenIncremental marking on the back of the belt
- 77
- Laser-SensorLaser sensor
- 88th
- Inkrementelle Markierung auf der SeitenwandIncremental marking on the sidewall
- 99
- Laser-SensorLaser sensor
- 1010
- Verschwenkwinkel der SpannrolleSwiveling angle of the tension pulley
Claims (5)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102015208679.8A DE102015208679A1 (en) | 2015-05-11 | 2015-05-11 | Method for slip measurement in belt drives |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015208679A1 true DE102015208679A1 (en) | 2016-11-17 |
Family
ID=57208548
Family Applications (1)
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DE102015208679.8A Pending DE102015208679A1 (en) | 2015-05-11 | 2015-05-11 | Method for slip measurement in belt drives |
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Country | Link |
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2015
- 2015-05-11 DE DE102015208679.8A patent/DE102015208679A1/en active Pending
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Legal Events
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