DE2201209A1 - PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING THE TENSION OF BELTS, IN PARTICULAR V-BELTS ON INTERNAL ENGINEERING MACHINES - Google Patents
PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING THE TENSION OF BELTS, IN PARTICULAR V-BELTS ON INTERNAL ENGINEERING MACHINESInfo
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Description
Anlage zur
PatentanmeldungAttachment to
Patent application
Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung der Spannung von Riemen, insbesondere von Keilriemen an Brennkraftmaschinen.Method and device for determining the tension of belts, in particular V-belts on internal combustion engines.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Schlupfes und damit der Spannung von Riemen, die über Riemenscheiben eine Drehbewegung von einer treibenden ';.relle auf eine getriebene Welle übertragen, insbesondere von Keilriemen zur übertragung der Drehbewegung der .Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine auf die Welle eines Generators.The invention relates to a method for determining the slip and thus the tension of belts which, via pulleys, cause a rotary movement of a driving force. R elle transmitted to a driven shaft, in particular from V-belts for transmitting the rotational movement of the .Kurbelwelle an internal combustion engine to the shaft of a generator.
Bei der Prüfung von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei der Fahrzeug-Diagnose soll der Verschleißzustand der einzelnen Aggregate des Kraftfahrzeuges rasch bestimmt werden. Mechanische Größen sind der elektronischen Meßtechnik nur s.chwer zugänglich, so daß die Spannung von Keilriemen, dieWhen testing motor vehicles, especially when Vehicle diagnosis, the state of wear of the individual units of the motor vehicle is to be determined quickly. Mechanical Sizes are difficult to access for electronic measuring technology, so that the tension of V-belts that
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beispielsweise- eine Drehbewegung der Kurbelwelle auf den Generator des Kraftfahrzeuges übertragen, bisher rein mechanisch beispielsweise durch Eindrücken des Riemens um einen bestimmten Betrag bestimmt wird.for example - a rotary movement of the crankshaft on the Transmit generator of the motor vehicle, previously purely mechanically, for example by pressing the belt around a certain Amount is determined.
Da die Kraftfahrzeug-Diagnose immer weiter automatisiert v/erden soll, und die Zeiten für die Fahrzeug-Diagnose verkürzt werden sollen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung der Keilriemenspannung zu schaffen, daß eine schnelle und zuverlässige. Ermittlung der gewünschten Vierte erlaubt. Dabei soll das Verfahren einfach und die entsprechende Einrichtung leicht zu bedienen sein, damit in den Werkstattbetrieben eingesetzte-Hilfskräfte die Messung durchführen können.Since the motor vehicle diagnosis is to be increasingly automated, and the times for the vehicle diagnosis are shortened are to be, the object of the invention is to provide a method and a device for determining the V-belt tension to create that fast and reliable. Determination of the desired fourth allowed. That should The process should be simple and the corresponding equipment easy to operate, so that auxiliary workers employed in the workshop operations can perform the measurement.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Drehzahl des Generators bei einem ersten Belastungszustand der getriebenen Welle ermittelt und gespeichert wird und daß das Drehzahlverhältnis bei einem zweiten Belastungszustand der getriebenen Welle ermittelt wird und daß die beiden Drehzahlverhältnisse verglichen werden und aus der Differenz der verglichenen Vierte ein Haß für den Schlupf und damit die Spannung des Riemens abgeleitet wird.This object is achieved in that the ratio of the speed of the crankshaft of the internal combustion engine and the The speed of the generator is determined and stored in a first load condition of the driven shaft and that the speed ratio is determined in a second load condition of the driven shaft and that the two Speed ratios are compared and from the difference of the compared fourth a hatred for the slip and thus the Tension of the belt is diverted.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens. Eine zweckmäßige Lösung ist dadurch gegeben, daß ein erster Drehzahlgeber zur Krmittlung der Drehzahl des Generators und ein zweiter mit einem Unterbrecherkontakt <=»iner Zündanlage der Brennkraftmaschine verbundener Drehzahlgeber zur Ermittlung der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, deren Ausgänge mit einerThe invention also relates to an implementation device of the procedure mentioned. A practical solution is given by the fact that a first speed sensor for the determination the speed of the generator and a second one connected to an interrupter contact in the ignition system of the internal combustion engine Speed sensors are provided for determining the speed of the internal combustion engine, the outputs of which with a
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Dividierschaltung verbunden sind, die eine im Verhältnis der Drehzahlen proportionaler Ausgangsspannung erzeugt.Dividing circuit are connected, which generates an output voltage proportional to the speed of rotation.
Diese Einrichtung kann weiterhin so aufgebaut sein, daß mit dem Ausgang der Dividierschaltung über je einen Schalter zwei Speichereinrichtungen verbunden sind, die an eine Vergleichseinrichtung angeschlossen sind.This facility can also be constructed so that with the output of the dividing circuit via a switch each two storage devices are connected to one Comparison device are connected.
Eine weitere zweckmäßige Einrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens ist dadurch gegeben, daß ein erster Drehzahlgeber zur Ermittlung der Drehzahl des Generators und ein zweiter mit einem Unterbrecherkontakt einer Zündanlage der Brennkraftmaschine verbundener Drehzahlgeber zur Ermittlung der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, deren Ausgänge mit den Eingängen eines ,Subtrahierers verbunden sind.Another useful device for carrying out the process mentioned is given by the fact that a first Tachometer for determining the speed of the generator and a second one with an interrupter contact of an ignition system speed sensor connected to the internal combustion engine for determination the speed of the internal combustion engine are provided whose Outputs are connected to the inputs of a subtracter.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Ausgang des Subtrahierers mit einer Dividierschaltung verbunden, an die einer der Drehzahlgeber direkt angeschlossen ist. Außerdem sind mit dem Ausgang des Subtrahierers über je einen Schalter zwei Speichereinrichtungen verbunden, die an eine Vergleichseinrichtung angeschlossen sind.According to a further feature of the invention, the output of the subtracter is connected to a divider circuit, to which one of the speed sensors is directly connected. In addition, there are one each with the output of the subtracter Switch connected two storage devices which are connected to a comparison device.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zv/eckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen,aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele und aus den zugehörigen Zeichnungen.Further advantageous refinements and zv / angular developments of the invention emerge in connection with the subclaims, from the following description of two Embodiments and from the accompanying drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die schematisehe Darstellung einer Brennkraftmaschine und eines Generators sowie einen die beiden Aggregate verbindenden Riementrieb,1 shows the schematic representation of an internal combustion engine and a generator as well as a belt drive connecting the two units,
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Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schalteinrichtung zur elektrischen Ermittlung der Keilrieraenspannung undFig. 2 is a block diagram of a switching device for electrical determination of the Veilrieraensspannung and
Pig, 3 ein Blockschaltbild einer anderen Schalteinrichtung zur elektrischen Ermittlung der Keilriemenspannung.Pig, 3 is a block diagram of another switching device for the electrical determination of the V-belt tension.
In Fig. 1 ist bei 10 eine Brennkraftmaschine angedeutet, die auf ihrer Kurbelwelle 11 eine Riemenscheibe 12 trägt. Der Durchmesser der auf der Kurbelwelle 11 aufgebrachten Riemenscheibe 12 ist mit d bezeichnet, über diese Riemenscheibe 12 läuft ein Keilriemen 13» der über eine Riemenscheibe 14, die auf einer Achse 15 angeordnet ist, den Rotor eines Generators l6 in Umdrehung versetzt. Der Durchmesser der Riemenscheibe ist mit D bezeichnet. Das übersetzungsverhältnis der beiden Riemenscheiben 12 und 14 bzw. der Drehzahlen ergibt sich aus folgender GleichungIn Fig. 1, an internal combustion engine is indicated at 10, which a pulley 12 carries on its crankshaft 11. The diameter of the pulley mounted on the crankshaft 11 12 is labeled d over this pulley 12 runs a V-belt 13 »over a pulley 14, the is arranged on an axis 15, the rotor of a generator l6 set in rotation. The diameter of the pulley is denoted by D. The translation ratio of the two Pulleys 12 and 14 or the speeds are given by the following equation
ü - ü -
d (1-T )d (1-T)
In dieser Gleichung steht ü für das Übersetzungsverhältnis undΎ für den Schlupf. Unter Schlupf wird dabei bei einem Riementrieb die Abweichung des Übersetzungsverhältnisses von dem aus den Durchmessern der Rollen errechneten V/ert verstanden. Um den Schlupf zu ermitteln, kann die genannte Gleichung umgestellt werden, so daß sich für den Schlupf Ύ ergibtIn this equation, ü stands for the transmission ratio and Ύ for the slip. In the case of a belt drive, slip is understood to mean the deviation of the transmission ratio from the V / ert calculated from the diameters of the rollers. In order to determine the slip, the above equation can be rearranged so that Ύ results for the slip
r -i-S—ir- ·r -i-S-ir- ·
Der Schlupf entsteht dadurch, daß beim Auflaufen auf die getriebene Riemenscheibe die Spannung des Riemens allmählich vergrößert wird und die Dehnung zuniiaiit. Umgekehrt verhält es sich beim Ablaufen des Riemens von der treibenden The slippage arises from the fact that the tension of the belt is gradually increased and the elongation increases when it hits the driven pulley. The opposite is true when the belt runs off from the driving belt
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Riemenscheibe. Die für die Entstehung des Schlupfes maßgebenden Spannungs verhältnis se des Keilriemens v/erden durch die Riemenvorspannung und die übertragenen Kräfte bestimmt. Je größer die Riemenvorspannung im Verhältnis zur übertragenen Kraft ist, desto geringer wird der Schlupf sein.Pulley. The tension ratios of the V-belt, which are decisive for the occurrence of the slip, are grounded through determines the belt pretension and the forces transmitted. The greater the belt tension in relation to the force transmitted, the less the slip will be.
Mit den im folgenden beschriebenen Schalteinrichtungen werden Messungen zur Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses bei verschiedenen Belastungszuständen der getriebenen Welle 15 des Generators 16 durchgeführt. Die Änderung des dabei auftretenden Übersetzungsverhältnisses ist gleichbedeutend mit einer Schlupfänderung und muß bei richtig eingestellter Vorspannung des Keilriemens in bestimmten Toleranzgrenzen liegen.With the switching devices described in the following, measurements to determine the transmission ratio at different load conditions of the driven shaft 15 of the generator 16 carried out. The change of the occurring The transmission ratio is equivalent to a change in slip and must be given if the preload is correctly set of the V-belt are within certain tolerance limits.
Auf diese Weise kann ermittelt werden, ob die Keilriemenspannung ausreichend groß ist oder ob eine Nachstellung des Riemens erforderlich ist.In this way it can be determined whether the V-belt tension is sufficiently large or whether the Belt is required.
Die Belastung der getriebenen Welle kann auf verschiedene Art geändert werden. Einmal kann bei Leerlauf und einer hohen Drehzahl der Brennkraftmaschine gemessen v/erden, wobei die getriebene Welle des Generators bei der zweiten Messung, also bei hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine, stark belastet wird. Die eben beschriebene Messung kann auch dynamisch erfolgen, so daß noch das Schwungmoment des Generators 16 und gegebenenfalls v/eitere belastende Aggregate mitberücksichtigt v/erden. Dabei wird die Änderung des Übersetzungsverhältnisses während der Beschleunigungsphase gemessen. Schließlich ist auch eine Messung bei mittlerer und/oder hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine möglich, wobei ohne und mit Belastung das übersetzungsverhältnis ermittelt wird.The load on the driven shaft can be changed in a number of ways. One can at idle and one high speed of the internal combustion engine measured v / earth, the driven shaft of the generator in the second measurement, that is, at high speed of the internal combustion engine, is heavily loaded. The measurement just described can also take place dynamically, so that the moment of inertia of the generator 16 and possibly other stressful units also taken into account. Thereby the change of the gear ratio measured during the acceleration phase. Finally, there is also a measurement at medium and / or high speed of the internal combustion engine possible, with the transmission ratio being determined with and without load.
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Als Last für den Generator kann beispielsweise ein geeigneter Widerstand dienen.For example, a suitable load for the generator can be used Serve resistance.
In Fig. 2 ist eine Schalteinrichtung zur Ermittlung des Schlupfes und damit der Xeilriemenspannung dargestellt, die einen ersten Drehzahlgeber 17 und einen zweiten Drehzahlgeber 18 aufweist. Der an sich bekannte erste Drehzahlgeber'17 wertet den Oberwellengehalt der Gleichspannung z.B. an der Klemme D+eines Generators aus, so daß am Ausgang des ersten Drehzahlgebers ein Signal anliegt, das proportional zur Drehzahl n.. der Welle 15 des Generators l6 ist. Der DrehzahlgeberIn Fig. 2, a switching device for determining the slip and thus the Xeilriemens tension is shown, the has a first speed sensor 17 and a second speed sensor 18. The well-known first tachometer '17 evaluates the harmonic content of the DC voltage e.g. at terminal D + of a generator, so that at the output of the first The speed sensor has a signal that is proportional to the speed n .. of the shaft 15 of the generator l6. The speed sensor
18 ist in ähnlicher V/eise aufgebaut. Er erhält seine Eingangssignale von einem Unterbrecherkontakt 19 einer Zündanlage der Brennkraftmaschine 10. In der Zeichnung ist schematisch die Zündspule 20 und ein parallel zu dem Unterbrecherkontakt geschalteter Kondensator 21 zur Unterdrückung von Kontaktfeuer angedeutet. Am Ausgang des Drehzahlgebers 18 liegt ein Signal an, das proportional zur Motordrehzahl n~ ist. Die Ausgangssignale der beiden Drehzahlgeber 17 und 18 sind an eine Dividierschaltung 22 angelegt, die das Verhältnis der Drehzahlen n- und n? ermittelt.18 is constructed in a similar way. It receives its input signals from an interrupter contact 19 of an ignition system of the internal combustion engine 10. In the drawing, the ignition coil 20 and a capacitor 21 connected in parallel to the interrupter contact for suppressing contact fire are indicated schematically. At the output of the speed sensor 18 is a signal that is proportional to the engine speed n ~. The output signals of the two speed sensors 17 and 18 are applied to a dividing circuit 22 which determines the ratio of the speeds n- and n ? determined.
V/ährend der Messung zur Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses bei geringer Belastung der Welle 15 des Generators .16 wird ein mit dem Ausgang der Dividierschaltung 22 verbundener Schalter 23 kurzzeitig geschlossen, und das Ausgangssignal der Dividierschaltung 22, das dem Verhältnis der Drehzahlen η zu n? entspricht, in einem Kondensator 24, der mit dem Schalter 23 verbunden ist, gespeichert.During the measurement to determine the transmission ratio with a low load on the shaft 15 of the generator 16, a switch 23 connected to the output of the dividing circuit 22 is briefly closed, and the output signal of the dividing circuit 22, which corresponds to the ratio of the speeds η to n ? is stored in a capacitor 24 connected to the switch 23.
Anschließend an diesen Vorgang erfolgt eine Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses bei hoher Belastung der Welle des Generators 16. Das Ausgangssignal, das hierbei an dem Ausgang des Dividierers 22 entsteht, wird in einem Kondensator 25 gespeichert, der über einen Schalter 26 mit dem Ausgang der Dividierschaltung 22 verbunden werden kann.Subsequent to this operation, a determination is made of the transmission ratio at a high load on the shaft of the generator 16. The output signal, which in this case is produced at the output of the divider 22 is stored in a capacitor 25 which is connected via a switch 26 to the output of the divider 22 can be.
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Die beiden in den Kondensatoren 2k und 25 gespeicherten Werte werden an eine vergleiehseinrichtung 27 angelegt, die die Differenz aus den in den Kondensatoren 2k und 25 gespeicherten Vierten ermittelt. Diese Differenz ist ein Maß für die Schlupfdifferenz bei unterschiedlichen Belastungen der Welle 15 des Generators 16 und v/ird mit einem Anzeigeinstruraent 28· angezeigt. Diese Anzeigeinstrument kann nit einer Skala versehen sein, die direkt die Keilriemenspannung angibt. Es können aber auch Marken auf der Skala des Anzeigeinstrurcents 28 vorgesehen sein, die die ToIeranζgrenzeη für die Xeilriemenspannung angeben, so daß durch einfache Ablesung ermittelt werden kann, ob die Keilriemenspannung ausreichend ist oder nicht.The two values stored in the capacitors 2k and 25 are applied to a comparison device 27 which determines the difference between the fourth values stored in the capacitors 2k and 25. This difference is a measure of the slip difference with different loads on the shaft 15 of the generator 16 and is displayed with a display instrument 28. This display instrument can be provided with a scale that directly indicates the V-belt tension. However, marks can also be provided on the scale of the display instrument 28, which indicate the ToIeranζbegrenzη for the X-belt tension, so that it can be determined by simple reading whether the V-belt tension is sufficient or not.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung zur Ermittlung des Keilrienenschlupfes ist in Fig. 3 dargestellt. Bauelemente, die gleich wirken wia die Bauelemente der Schalteinrichtung nach Fig. 2 tragen gleiche Bezugszeichen. Demnach liefern die beiden Drehzahlgeber 17 und 18 je eine Spannung, die proportional der Drehzahl ,der Welle 15 des Generators l6 bzw.- proportional der Drehzahl der Welle 11 der Brennkraftmaschine 10 ist.. Diese beiden Ausgangssignale der Drehzahlgeber 17 und 18 werden an die beiden Eingänge eines Subtrahierers 29 angelegt und von einander subtrahiert. Dadurch ergibt sich die Differenz der Drehzahlen n^ und n?. Diese Differenz wird normiert, indem das Ausgangssignal des Subtrahierers 29 auf eine Dividierschaltung 30 gegeben wird und dort durch das Ausgangssignal des Drehzahlgebers dividiert, wird. Während der ersten Messung mit niedriger Belastung wird das Ausgangssignal der Dividierschaltung 30 durch Schließen des Schalters 23 in dem Kondensator 24 gespeichert. Danach wird eine zweite r»Tessung vorgenommen, bei der die Drehzahl und die Belastung der Welle 15 des Generators 16 geändert ist. Das dabei entstehende Ausgangssignal am Ausgang der Dividierschaltung 30 wird durch Schließen des Schalters 26 von dem Kondensator 25 gespeichert. Beide Werte sind an je einen Eingang der Vergleiehseinrichtung 27Another embodiment of a switching device for determining the V-belt slip is shown in FIG. Components that act in the same way as the components of the switching device according to FIG. 2 have the same reference numerals. Accordingly, the two speed sensors 17 and 18 each deliver a voltage that is proportional to the speed of the shaft 15 of the generator l6 or proportional to the speed of the shaft 11 of the internal combustion engine 10. These two output signals of the speed sensors 17 and 18 are sent to the two Inputs of a subtracter 29 applied and subtracted from each other. This results in the difference between the speeds n ^ and n ? . This difference is normalized in that the output signal of the subtracter 29 is fed to a dividing circuit 30 and divided there by the output signal of the speed sensor. During the first measurement with a low load, the output signal of the dividing circuit 30 is stored in the capacitor 24 by closing the switch 23. A second measurement is then carried out in which the speed and the load on the shaft 15 of the generator 16 are changed. The resulting output signal at the output of the dividing circuit 30 is stored by the capacitor 25 by closing the switch 26. Both values are at one input each of the comparison device 27
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angelegt, die die Differenz der in den Kondensatoren 2Ά und 25 gespeicherten Werte bildet. Diese Differenz ist wieder proportional den Schlupf und damit der Keilriemenspannung.applied, which forms the difference between the values stored in capacitors 2Ά and 25. This difference is again proportional to the slip and thus the V-belt tension.
Die Betätigung der beiden Schalter 23 und 26 der Ausführungsbeispiele nach Fig. 2 und 3 kann einerseits von Hand erfolgen, indem bei der ersten Messung der Schalter 23 kurzzeitig betätigt wird und indem bei der zweiten Messung, bei der die Belastung der getriebenen Welle verändert wurde, der Schalter 26 betätigt wird. Die Auslösung der Schalter 2 3 und 26 kann aber auch automatisch erfolgen, indem die Schalter. 23 und 26 abhängig von der Belastung der Welle 15 des Generators 16 gesteuert werden. So kann beispielsweise der Schalter 23 dann geschlossen werden, wenn eine geringe Belastung des Generators l6 erfolgt und der Schalter 26 kann dann geschlossen v/erden, wenn eine höhere Belastung des Generators 16 gewählt werden.The two switches 23 and 26 of the exemplary embodiments according to FIGS. 2 and 3 can be operated by hand on the one hand, by briefly actuating the switch 23 during the first measurement and by actuating the second measurement in which the Load of the driven shaft has been changed, the switch 26 is actuated. The triggering of switches 2 3 and 26 can but can also be done automatically by the switch. 23 and 26 controlled as a function of the load on the shaft 15 of the generator 16 will. For example, the switch 23 can be closed when there is a low load on the generator 16 takes place and the switch 26 can then be closed when a higher load on the generator 16 is selected.
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