Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Vorspannkraft auf
ein Endlostreibelement, insbesondere eine Kette eines Verbrennungsmotors mittels ei
ner Spanneinrichtung, insbesondere eines Kettenspanners. Des weiteren bezieht sich
die Erfindung auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.The present invention relates to a method for applying a biasing force
an endless drive element, in particular a chain of an internal combustion engine by means of egg
ner tensioning device, in particular a chain tensioner. Furthermore relates
the invention to an apparatus for performing the method.
Um auch insbesondere hohen thermischen Anforderungen gerecht zu werden, haben
sich bei zahlreichen Verbrennungsmotorkonstruktionen Kettentriebe, z. B. für den Nocken
wellentrieb, durchgesetzt. Zum Beispiel wird bei einem Verbrennungsmotor mit zwei
obenliegenden Nockenwellen die Kette über ein mit der Kurbelwelle verbundenes Ket
tenrad und über die zwei nebeneinanderliegenden Nockenwellen-Kettenräder geführt.
Damit die Kette möglichst wenig Schwingungen ausgesetzt ist, ist sie in aller Regel auf
einer Seite entlang einer feststehenden Gleitschiene aus geeignetem Gleitmaterial ge
führt. Gegenüberliegend dieser feststehenden Gleitschiene ist eine bewegliche An
drückschiene vorgesehen, die mittels eines Kettenspanners auf die Kette gedrückt wird.
Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Kettenspannerkonstruktionen, die den unter
schiedlichen Anwendungserfordernissen gerecht werden sollen. Bekannt sind z. B. Ket
tenspanner, deren Vorspannkraft mit Hilfe eines Dehnstoffelementes zum Ausgleich von
Temperatur-Schwankungen versehen sind. In aller Regel bedienen sich die Ketten
spanner einer Kombination aus Vorspannung mittels eines Federelementes und einer
Dämpfung mittels einer Hydraulikkonstruktion. Bekannt ist es auch, die Dämpfungsein
richtung an den Motorölkreislauf zu koppeln, damit bei höherer Drehzahl eine steifere
Dämpfung erzielt wird. Die durch die Federeinrichtung vorgegebene Vorspannkraft wird
hierdurch nur im bedingten Maße beeinflußt.In order to also meet particularly high thermal requirements
chain drives in numerous internal combustion engine designs, e.g. B. for the cam
shaft drive, enforced. For example, in an internal combustion engine with two
overhead camshafts the chain via a ket connected to the crankshaft
tenrad and over the two adjacent camshaft sprockets.
In order for the chain to be exposed to as little vibration as possible, it is usually open
one side along a fixed slide rail made of suitable sliding material
leads. Opposite this fixed slide is a movable type
Press bar provided, which is pressed onto the chain by means of a chain tensioner.
There are a variety of different chain tensioner designs that the below
to meet different application requirements. Are known for. B. Ket
Tensioner, the pretensioning force with the help of an expansion element to compensate for
Temperature fluctuations are provided. As a rule, the chains use themselves
tensioner a combination of bias by means of a spring element and a
Damping using a hydraulic construction. It is also known, the damping
Coupling direction to the engine oil circuit, so a stiffer at higher speed
Damping is achieved. The prestressing force specified by the spring device becomes
only affected to a limited extent.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich
tung der eingangs genannten Art bereitzustellen, das oder die das Schwingungsverhal
ten eines Treibelementes, insbesondere eine Kette, bei einem Verbrennungsmotor ver
bessert.It is therefore the object of the present invention, a method and a device
device of the type mentioned provide the vibration behavior
ten of a drive element, in particular a chain, in an internal combustion engine
improves.
Dies wird bei dem Verfahren erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mittels mindestens
einem Sensor eine für das Schwingungsverhalten des Verbrennungsmotors und/oder
des Endlostreibelementes maßgebende Kenngröße ermittelt wird und die Spanneinrich
tung unter Einbeziehung der Sensordaten zum Aufbringen einer vorbestimmten Vor
spannkraft elektrisch angesteuert wird. Das bedeutet, daß das Schwingungsverhalten
des Verbrennungsmotors und/oder des Endlostreibelementes überwacht und abhängig
von diesem die Vorspannkraft erhöht oder erniedrigt wird. Insbesondere beim Durchfah
ren der Eigenfrequenzbereiche des Verbrennungsmotors kann durch Erhöhung der
Vorspannkraft ein starkes Schwingen z. B. der Kette vermieden werden. Insbesondere
ist es gemäß einer Variante sinnvoll, die Vorspannkraft bei steigender Drehzahl zu er
höhen, wobei zusätzlich noch andere Faktoren berücksichtigt werden können.This is achieved in the method according to the invention in that at least
a sensor one for the vibration behavior of the internal combustion engine and / or
determining characteristic of the endless drive element is determined and the tensioning device
device including the sensor data for applying a predetermined device
clamping force is controlled electrically. That means the vibration behavior
of the internal combustion engine and / or the endless drive element is monitored and dependent
This increases or decreases the preload. Especially when driving through
Ren the natural frequency ranges of the internal combustion engine can by increasing the
Preload a strong swing z. B. the chain can be avoided. In particular
according to one variant, it makes sense to increase the preload force as the speed increases
heights, whereby other factors can also be taken into account.
Aus diesem Grunde ist es weiter bevorzugt, daß mittels des mindestens einen Sensors
eine oder mehrere Kennfeldgrößen des Verbrennungsmotors ermittelt werden. Hierbei
kann es sich bevorzugt um die klassischen Kennfeldgrößen Drehzahl und/oder Bela
stung, insbesondere Drehmoment, oder aus diesen ableitbare Größen handeln. Auch
die Vibration des Motors an sich kann mittels eines Beschleunigungsaufnehmers ge
messen werden.For this reason, it is further preferred that by means of the at least one sensor
one or more characteristic map variables of the internal combustion engine are determined. Here
it can preferably be the classic map parameters of speed and / or load
stung, in particular torque, or act from these derived quantities. Also
the vibration of the engine itself can be ge by means of an accelerometer
will measure.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Vorspann
kraft auf ein Endlostreibelement, insbesondere eine Kette, eines Verbrennungsmotors,
mit einer elektronisch ansteuerbaren Spanneinrichtung, insbesondere Kettenspanner,
mit einer Steuereinheit zum Empfangen von Sensordaten, die maßgeblich für das
Schwingverhalten des Verbrennungsmotors und/oder des Endlostreibelementes, insbe
sondere Kette, sind, und zum Ansteuern der Spanneinrichtung, insbesondere Ketten
spanners, zum Aufbringen einer vorbestimmten Vorspannkraft in Abhängigkeit der Sen
sordaten. Das bedeutet, daß die Vorrichtung abhängig von einem vorgegebenen
Schema die Vorspannkraft des z. B. Kettenspanners ändert. Hierdurch greift die erfin
dungsgemäße Vorrichtung aktiv in das Schwingverhalten des z. B. Kettenantriebs ein
und kann somit für eine optimale Kettenspannung zu jedem Betriebszeitpunkt sorgen.
Die Spanneinrichtung muß so aufgebaut sein, daß sie aufgrund von Steuersignalen ei
ne aktive Verstellung der Vorspannkraft vornehmen kann. Dabei kann abhängig vom
Anwendungsfall die Kraftverstellung an sich elektrisch oder z. B. hydraulisch erfolgen.
The invention also relates to a device for applying a leader
force on an endless drive element, in particular a chain, of an internal combustion engine,
with an electronically controllable tensioning device, in particular chain tensioner,
with a control unit for receiving sensor data that is essential for the
Vibration behavior of the internal combustion engine and / or the endless drive element, in particular
special chain, and to control the tensioning device, especially chains
tensioners, for applying a predetermined preload depending on the sen
sordata. This means that the device is dependent on a predetermined one
Scheme the biasing force of the z. B. chain tensioner changes. As a result, the inventions
Device according to the invention actively in the vibration behavior of the z. B. a chain drive
and can therefore ensure optimal chain tension at all times.
The tensioning device must be constructed so that it ei due to control signals
ne active adjustment of the preload can make. Depending on
Use case the power adjustment itself electrical or z. B. done hydraulically.
Um möglichst wenig Zusatzbauteile gegenüber herkömmlichen Brennkraftmaschinen zu
haben, ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform sinnvoll, daß die Steuereinheit an
eine Motorelektronik des Verbrennungsmotors angeschlossen und/oder in diese inte
griert ist, die die Sensordaten liefert. Moderne Kraftfahrzeuge sind heute in aller Regel
mit einer Motorsteuerung ausgerüstet, die bereits sämtliche Betriebsdaten, insbesonde
re bezüglich des Kennfeldes, ermitteln. Diese Werte erlauben einen direkten Rück
schluß auf das Schwingungsverhalten des Motors. In Abhängigkeit von diesen Daten
kann dann der z. B. Kettenspanner gesteuert werden. Demnach ließe sich eine Ketten
spanner-Konstruktion vorstellen, die lediglich an die Motorelektronik mittels Zuleitungen
angeschlossen wird, so daß hierdurch eine automatische Kopplung mit geeigneten
Sensoren erfolgt.To keep as few additional components as possible compared to conventional internal combustion engines
have, it makes sense according to a further embodiment that the control unit on
a motor electronics of the internal combustion engine connected and / or inte in this
is grated, which provides the sensor data. Modern motor vehicles are generally the norm today
equipped with a motor control that already has all operating data, in particular
right with regard to the map. These values allow a direct return
conclude on the vibration behavior of the engine. Depending on this data
can then the z. B. chain tensioner can be controlled. Accordingly, a chain could be created
Imagine the tensioner construction, which is only connected to the engine electronics by means of supply lines
is connected, so that an automatic coupling with suitable
Sensors.
Um zu jedem Zeitpunkt möglichst schnell reagieren zu können und die Vorspannkraft
ständig zu überwachen, ist es sinnvoll, einen Regelkreis zu verwenden. Hierzu kann ei
ne Regeleinrichtung zum Regeln der Vorspannkraft in Abhängigkeit der Sensoren vor
gesehen sein. Des weiteren kann es erforderlich sein, entweder die aufgebrachte Kraft
des z. B. Kettenspanners an sich oder den zurückgelegten Vorspannweg (bzw. Relati
vweg) des Kettenspanners zu messen.In order to be able to react as quickly as possible at all times and the preload
Constantly monitoring, it makes sense to use a control loop. For this, ei
ne control device for regulating the preload depending on the sensors
be seen. Furthermore, it may be necessary to either apply the force
of the z. B. chain tensioner per se or the covered preload (or Relati
vweg) of the chain tensioner.
Obwohl die Spanneinrichtung auch pneumatisch, hydraulisch, mechanisch oder ther
misch (z. B. mittels eines Dehnstoffelementes) betätigbar ist, ist gemäß einer Ausfüh
rungsform vorgesehen, daß der Kettenspanner mittels einer elektrischen Verstelleinrich
tung zum Einstellen der Vorspannkraft betätigbar ist. Hierdurch lassen sich die Sensor
signale unmittelbar zur Steuerung eines solchen elektrischen Verstell- bzw. Hubmecha
nismusses heranziehen.Although the clamping device is also pneumatic, hydraulic, mechanical or ther
can be actuated mixed (e.g. by means of an expansion element), according to one embodiment
tion form provided that the chain tensioner by means of an electrical adjusting device
device for adjusting the biasing force can be actuated. This allows the sensor
Signals directly to control such an electrical adjustment or lifting mechanism
nismusses.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ketten
spannvorrichtung an einem Verbrennungsmotor.The single figure shows a schematic representation of a chain according to the invention
Clamping device on an internal combustion engine.
In der Figur ist als ein schematisch dargestellter Motorblock 1 zu erkennen, an dessen
vorderer Stirnseite ein Steuerkettentrieb 2 angeordnet ist. Der Steuerkettentrieb 2 ist
normalerweise von einem Deckel abgedeckt oder in einem Schacht des Motorblocks 1
angeordnet und nur zur Vereinfachung offen dargestellt. Der Steuerkettentrieb umfaßt
zwei Nockenwellen-Kettenräder 3 und 4 und ein unten liegendes Kurbelwellen-Ketten
rad 5. Um die Kettenräder 3, 4 und 5 ist eine Steuerkette 6 gefegt, in die die Zähne der
Kettenräder 3, 4 und 5 eingreifen. Auf der rechten Seite ist eine feststehende Führungs
schiene 7 und auf der linken Seite eine um eine Schwenkachse 8 schwenkbare An
drückschiene 9 angeordnet. Die Andrückschiene 9 wird mittels des Kettenspanners 10
mit einer vorbestimmten Kraft auf die Steuerkette 6 aufgedrückt, so daß eine gewünsch
te Vorspannung der Steuerkette 6 erhalten ist. Der dargestellte Kettenspanner 10 ist
elektrisch betätigbar, wobei eine Steuerelektronik 11 in geeigneter Weise das Ein- und
Ausfahren des Andrückstößels 12 steuert. Die Steuerelektronik 11 erhält ihre Signale
über die Leitung 13 von der Motorelektronik 14. Auch eine Funk- oder Infrarotübertra
gung etc. von der Motorelektronik 14 zur Steuerelektronik 11 kann vorgesehen sein. Die
Steuerelektronik 11 kann auch an jeder anderen geeigneten Stelle angebracht bzw. in
tegriert werden. Die Motorelektronik 14 nimmt die Kennfeldgrößen des Motors, Tempe
ratur und andere Daten auf.In the figure it can be seen as a schematically illustrated engine block 1 , on the front end of which a timing chain drive 2 is arranged. The timing chain drive 2 is normally covered by a cover or arranged in a shaft of the engine block 1 and is only shown open for simplification. The timing chain drive comprises two camshaft sprockets 3 and 4 and a crankshaft chain wheel 5 below. A control chain 6 is swept around the chain wheels 3 , 4 and 5 , into which the teeth of the chain wheels 3 , 4 and 5 engage. On the right side is a fixed guide rail 7 and on the left side a pivotable about a pivot axis 8 to the pressure rail 9 is arranged. The pressure rail 9 is pressed onto the timing chain 6 by means of the chain tensioner 10 with a predetermined force, so that a desired tension of the timing chain 6 is obtained. The chain tensioner 10 shown can be actuated electrically, with control electronics 11 suitably controlling the retraction and extension of the pressure ram 12 . The control electronics 11 receive their signals via the line 13 from the engine electronics 14 . A radio or infrared transmission etc. from the motor electronics 14 to the control electronics 11 can also be provided. The control electronics 11 can also be attached or integrated at any other suitable location. The engine electronics 14 records the map sizes of the engine, temperature and other data.
Insbesondere die Kennfeldgrößen werden nunmehr an die Steuerelektronik 11 weiterge
leitet und dort verarbeitet. In Abhängigkeit dieser Signale steuert nun die Steuerelektro
nik 11 den Kettenspanner 10, so daß die Vorspannkraft an der Kette 6 eingestellt wird.
Insbesondere lassen sich aus den Kennfeldgrößen Eigenfrequenzbereiche des Sys
tems oder andere schwingungsträchtige Bereiche ermitteln, so daß dann die Vorspan
nung in geeigneter Weise zugeordnet werden kann. Durch eine sehr schnell reagieren
de Ansteuerung des Kettenspanners 10 könnte auch auf eine Dämpfungseinrichtung
verzichtet werden. Auch starke Stöße durch den Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeugs
könnten hierdurch ausgeglichen werden. In diesem Fall empfiehlt es sich zusätzlich,
noch einen Beschleunigungsaufnehmer vorzusehen, der die Daten an die Steuerelek
tronik 11 weiterleitet. Bei dem elektronisch angesteuerten Kettenspanner 10 handelt es
sich um einen aktiven Kettenspanner, der sowohl die Antriebskraft als auch die Dämp
fungsrate variieren kann.In particular, the map sizes are now forwarded to the control electronics 11 and processed there. Depending on these signals, the control electronics 11 controls the chain tensioner 10 so that the pretensioning force on the chain 6 is set. In particular, natural frequency ranges of the system or other areas with high vibrations can be determined from the characteristic map sizes, so that the bias voltage can then be assigned in a suitable manner. A very quickly reacting control of the chain tensioner 10 could also dispense with a damping device. This could also compensate for strong impacts caused by driving a motor vehicle. In this case, it is also advisable to provide an accelerometer that forwards the data to the control electronics 11 . The electronically controlled chain tensioner 10 is an active chain tensioner, which can vary both the driving force and the damping rate.