CN101410650A - 用于锥盘缠绕接触装置变速器的转矩探测装置 - Google Patents

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CN101410650A CNA2007800105251A CN200780010525A CN101410650A CN 101410650 A CN101410650 A CN 101410650A CN A2007800105251 A CNA2007800105251 A CN A2007800105251A CN 200780010525 A CN200780010525 A CN 200780010525A CN 101410650 A CN101410650 A CN 101410650A
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Abstract

本发明涉及一种转矩探测装置，用于锥盘缠绕接触装置变速器，该转矩探测装置包括一个刚性地与锥盘对的轴相连接的斜坡面、另一个刚性地与包围该轴的、可相对于该轴轴向移动和扭转的探测活塞相连接的斜坡面和一个刚性地与动盘相连接的导向面，这样构造这些斜坡面，使得当在该探测活塞与该轴之间起作用的转矩变化时该探测活塞的轴向位置通过设置在这些斜坡面之间的球在这些斜坡面上的滚动而变化，这些球靠置在该导向面的径向内侧上，其中，该动盘与该轴无相对转动地并且可轴向移动地相连接并且被与该探测活塞的轴向位置相关的液压压力朝刚性地与该轴相连接的定盘的方向挤压，这样成形该导向面，使得这些球与该轴的轴线之间的径向距离与该动盘和该定盘之间的轴向距离相关，其中，这样构造该导向面，使得每一个球与这些斜坡面的接触点、这些球与该导向面的接触点和这些球的中心点处于一个径向指向的平面中。

Description

用于锥盘缠绕接触装置变速器的转矩探测装置
本发明涉及一种用于锥盘缠绕接触装置变速器的转矩探测装置。
例如在机动车中使用的锥盘缠绕接触装置变速器通常包括两个锥盘对，这些锥盘对被缠绕接触装置、例如平环链缠绕。通过反向改变每个锥盘对的锥盘之间的距离可连续地改变变速器的变速比。
锥盘对、优选驱动侧的锥盘对有利地包括一个组合的转矩探测器，通过该转矩探测器检测从驱动发动机作用过来的转矩并且使所属的盘对的锥盘之间的压紧压力根据转矩变化。
例如在DE 42 34 294 A1、DE 19 54 644 A1、DE 40 26 683、DE 195 45492 A1和DE 199 51 950 A1中描述了这种具有组合的转矩探测器的锥盘缠绕接触装置变速器。
图4示出了一个锥盘缠绕接触装置变速器的驱动侧部分的横剖面。在与未示出的定盘构造成一体的输入轴10上，可轴向移动地、但无相对转动地与输入轴相连接地设置一个动盘14。
在动盘14的后侧上在其径向外部区域中刚性地固定一个具有两个彼此径向间隔开的壁的圆柱环16，一个活塞18在该圆柱环中工作，由此，根据该图在活塞18的右侧形成一个第一压力室20，该第一压力室可通过一些构造在动盘14中的径向的孔22、一个处于动盘14与轴10之间的环形室24和构造在轴10中的径向孔26和轴向孔28被加载以液压压力，该液压压力为了变速比调节而可变化。
总体上环状的活塞18刚性地与一个总体上杯状的支撑环30相连接，该支撑环又刚性地与输入轴10相连接。在支撑环30的端侧端部上构造有一些斜坡面32。
另外，一个总体上构造成环状的探测活塞36在相对于输入轴10的圆周面和支撑环30的内圆周面密封的情况下可轴向移动地设置在支撑环30内部。探测活塞36构造有一个朝动盘14指向的突起，在该突起的后侧上构造有一些斜坡面38，这些斜坡面形成斜坡面32的对应面。在斜坡面32与38之间设置有一些滚动体，在所示例子中为球40。
在探测活塞36与动盘14之间构造有一个第二压力室42，该第二压力室可通过穿过输入轴10的输入管路44被加载以液压压力，其中，液压介质可通过也构造在输入轴10中的输出管路46输出。
通到第二压力室中的输入管路开口48的有效横截面通过动盘14的轴向位置来确定。从第二压力室42通出来的输出管路开口50的有效横截面通过探测活塞36的位置来确定。探测活塞36以一些在圆周方向上间隔开的轴向的臂52伸过支撑环30的缺口。臂52的径向外面设置有轴向地和径向地指向的齿部，这些齿部与输入轮54的内齿部相啮合，该输入轮借助于轴承8基本上不可轴向移动地支承在输入轴10上。
在刚性地与动盘14相连接的圆柱环16的径向内部，一个环形件56刚性地与圆柱环16相连接，该环形件的内侧形成一个导向面58，球40靠置在该导向面上并且该导向面限制球40的径向向外运动。
到现在所述装置的结构和功能已经公知，因此仅进行简短描述：
当转矩从可被转动驱动的输入轮54作用在探测活塞36上时，该转矩通过斜坡面38、球40和斜坡面32传递给支撑环30并且由此传递给轴10。这样构造斜坡面，使得探测活塞36随着转矩增大而根据图1向右运动，由此，输出管路开口50逐渐闭合。随着输出管路开口50的有效尺寸变小，第二压力室42中的压力增大，由此，一个与输入转矩相关的压紧压力作用在动盘14上。当动盘14最大程度地向左移动(变速器的最大减速传动)时，输入管路开口48闭合，由此，第二压力室42无压力。当根据图5向右调节动盘14时，导向面58的有效半径变小，由此，球与斜坡面之间的靠置随着动盘14向右移动增大而径向向内移动，由此，第二压力室42中的压力附加地与变速比相关地变动，因为斜坡面的坡度与球和斜坡面之间的接触部位到输入轴10的轴线的径向距离相关。在此情况下，楔形面的坡度通常在径向内部比在径向外部大。
尤其是通过探测活塞36、斜坡面32和38以及导向面58和球40构成的公知转矩探测装置具有以下特性：
-随着输入轴10的转速增大，在球40上作用一个逐渐增大的离心力，该离心力通常不完全地由斜坡面和导向面的反力承受，由此，第二压力室42中的压力变得与转速相关。这可导致锥盘缠绕接触装置变速器打滑或导致过负荷或迟滞。
-当斜坡面在圆周方向上的坡度(径向相关性)仅与到输入轴10的轴线的距离相关时，滚动面的法线具有径向分量，在该滚动面上球在斜坡面上滚动。因此，球的中心点和球与斜坡之间的接触点处于不同的半径上。这种不同与导向活塞的轴向移动近似成比例。其结果是，压紧压力(第二压力室中的压力)与转矩之间的关系不仅与变速比相关，而且与流过第二压力室42的液压介质的体积流量和速滞压力以及与转矩相关。
本发明的任务在于，提供一种转矩探测装置，在该转矩探测装置中，所测定的转矩与转速、体积流量、速滞压力和其它参量的前述不利的相关性得到避免。
本发明任务的第一解决方案通过一种用于锥盘缠绕接触装置变速器的转矩探测装置来实现，该转矩探测装置包括一个刚性地与锥盘对的轴相连接的斜坡面、另一个刚性地与包围轴的、可相对于轴轴向移动和扭转的探测活塞相连接的斜坡面和一个刚性地与动盘相连接的导向面，这样构造斜坡面，使得当在探测活塞与轴之间起作用的转矩变化时探测活塞的轴向位置通过设置在斜坡面之间的球在斜坡面上的滚动而变化，球靠置在该导向面的径向内侧上，其中，动盘与轴无相对转动地并且可轴向移动地相连接并且被与探测活塞的轴向位置相关的液压压力朝刚性地与轴相连接的定盘的方向挤压，这样成形导向面，使得球与轴的轴线之间的径向距离与动盘和定盘之间的轴向距离相关，其中，这样构造导向面，使得每一个球与斜坡面的接触点、球与导向面的接触点和球的中心点处于一个径向指向的平面中。
由此实现，离心力由反力完全承受并且不引起压紧压力的不利的转速相关性。
本发明任务的第二解决方案通过一种用于锥盘缠绕接触装置变速器的转矩探测装置来实现，该转矩探测装置包括一个刚性地与锥盘对的轴相连接的斜坡面、另一个刚性地与包围轴的、可相对于轴轴向移动和扭转的探测活塞相连接的斜坡面和一个刚性地与动盘相连接的导向面，这样构造斜坡面，使得当在探测活塞与轴之间起作用的转矩变化时探测活塞的轴向位置通过设置在斜坡面之间的球在斜坡面上的滚动而变化，球以它们的径向外部区域靠置在该导向面的径向内侧上，其中，动盘与轴无相对转动地并且可轴向移动地相连接并且被与探测活塞的轴向位置相关的液压压紧压力朝刚性地与轴相连接的定盘的方向挤压，这样成形导向面，使得球与轴的轴线之间的径向距离与动盘和定盘之间的轴向距离相关，其中，这样构造导向面，使得每一个球与斜坡面的接触点和球与导向面的接触点处于一个相对于径向方向具有预确定的角度的平面中。
由此实现，离心力引起压紧压力的可通过角度预给定的转速相关性，该转速相关性可在变速器的控制中被考虑。
有利的是，斜坡面的坡度随着到这些斜坡面的最深部位的间距增大而这样减小，使得压紧压力和转矩的商基本上与斜坡面和导向面的彼此相对位置无关。
由此，接触点相对于球的中心点径向移动的消极影响可得到补偿。这这样来实现：径向移动、轴向移动和圆周移动在导向面的位置被任意预给定的情况下这样设置，使得转矩和压紧压力或第二压力室中的压力的关系基本上保持恒定。
下面借助于示意性附图示例性地并且更详细地对本发明进行描述，本发明可用于具有组合的转矩探测器的在很大程度上全部类型的锥盘缠绕接触装置变速器。附图表示：
图1  在图4的平面I-I中剖切的两个剖面视图，斜坡面彼此间的相对位置关于圆周方向不同，
图2  在图4的平面II-II中剖切的三个剖面视图，其中，球关于圆周方向相对于导向面在不同的位置中，
图3  与图1类似的视图，斜坡面的形状相对于图1不同，以及
图4  公知结构形式的锥盘缠绕接触装置变速器的驱动侧部分区域的横剖面。
下面描述的根据本发明的几何特征可在根据图4的变速器中应用。
图1在分图a)中示出了斜坡面32与38之间的球40，这些斜坡面在圆周方向上重复地构造在支撑环30或探测活塞36上。
图1a)示出了无转矩状态，在该无转矩状态中探测活塞36最大程度地接近支撑环30。在根据图1b)的位置中，构造在探测活塞36上的斜坡面38在圆周方向(y)上由于由输入轮54引入的转矩而相对于支撑环30的斜坡面32移动，由此，球40在斜坡面上滚动一定的尺寸并且支撑环30与探测活塞36之间的距离增大。如可看到的那样，使接触点P1和P2与球的中心点M相连接的线由此相对于X方向(输入轴10的轴线的方向)占据一个角度。为了使包括接触点B1、B2、球的中心点M和球与导向面58的接触点的平面保持径向指向，形状面58在根据图4的II-II的剖面中观察具有图2中所示的形状，其中，仅示出了一个在圆周方向上从在径向上处于支撑环30的斜坡面32的最深部位上的部位起的半部。如可看到的那样，导向面在其中部区域中具有一个平稳段60，在该平稳段上球40在根据图2a)的位置中靠置在点P1上。
图2b)示出了在图1b)的状态中球40与导向面58之间的接触，其中，接触部位P2、P3侧向移出，包括点B1、M、B2、P4(P2与P3之间的中心)的平面保持径向指向。
在根据图2c)的与泵位置、即斜坡面32与38之间在圆周方向上最大程度的移动相应的位置中，接触点P5相对于图2c的有效接触点P4更远地移出。
导向面58可这样与斜坡面32和38相协调，使得包括球与斜坡面和导向面的接触点以及球中心的平面处于径向方向上。由此保证，随着转速的增大作用在球40上的离心力由反力完全承受并且不存在压紧压力的不利的转速相关性。也可这样构造导向面58，使得球与斜坡面以及与导向面的接触点确定一个平面，该平面与径向方向具有一个预给定的角度。由此实现压紧压力的可预给定的转速相关性，该转速相关性可在锥盘缠绕接触装置变速器的液压控制中被考虑。
图3示出了相对于图1变化的斜坡面形状，其中，仅示出了支撑环30的斜坡面32。如可看到的那样，斜坡面32在圆周方向y上的坡度α变化，其中，坡度随着到最深部位的距离增大而变小。通过这种在圆周方向上减小的坡度，接触点相对于球中心M径向移动的消极影响可得到补偿，其方式是，径向移动、轴向移动和圆周移动在斜坡面32或导向面58的位置被任意预给定的情况下这样变化，使得r·tan(α)(相应于转矩)和压紧压力或第二压力室42中的压力的商在r和/或α变化时基本上保持恒定。r是接触点B到输入轴10的轴线的径向距离，α＝α(r)是与径向距离相关的主斜坡角度，即斜坡在球40的在图3中所示的最深位置时的坡度。
参考标号清单
10  输入轴      38  斜坡面
14  动盘        40  球
16  圆柱环      42  第二压力室
18  活塞        44  输入管路
20  第一压力室  46  输出管路
22  孔          48  输入管路开口
24  环形室      50  输出管路开口
26  径向孔      52  臂
28  轴向孔      54  输入轮
30  支撑环      56  环形件
32  斜坡面      58  导向面
36  探测活塞    60  平稳段

Claims (3)

1.转矩探测装置，用于锥盘缠绕接触装置变速器，该转矩探测装置包括一个刚性地与锥盘对的轴(10)相连接的斜坡面(32)、另一个刚性地与包围该轴的、可相对于该轴轴向移动和扭转的探测活塞(36)相连接的斜坡面(38)和一个刚性地与动盘(14)相连接的导向面(58)，这样构造这些斜坡面，使得当在该探测活塞与该轴之间起作用的转矩变化时该探测活塞的轴向位置通过设置在这些斜坡面之间的球(40)在这些斜坡面上的滚动而变化，这些球靠置在该导向面的径向内侧上，其中，该动盘与该轴无相对转动地并且可轴向移动地相连接并且被与该探测活塞的轴向位置相关的液压压力朝刚性地与该轴相连接的定盘的方向挤压，这样成形该导向面，使得这些球与该轴的轴线之间的径向距离与该动盘和该定盘之间的轴向距离相关，其特征在于：这样构造该导向面(58)，使得每一个球(40)与这些斜坡面(32，38)的接触点、这些球与该导向面(58)的接触点和这些球的中心点处于一个径向指向的平面中。
2.转矩探测装置，用于锥盘缠绕接触装置变速器，该转矩探测装置包括一个刚性地与锥盘对的轴(10)相连接的斜坡面(32)、另一个刚性地与包围该轴的、可相对于该轴轴向移动和扭转的探测活塞(36)相连接的斜坡面(38)和一个刚性地与动盘(14)相连接的导向面(58)，这样构造这些斜坡面，使得当在该探测活塞与该轴之间起作用的转矩变化时该探测活塞的轴向位置通过设置在这些斜坡面之间的球(40)在这些斜坡面上的滚动而变化，这些球靠置在该导向面的径向内侧上，其中，该动盘与该轴无相对转动地并且可轴向移动地相连接并且被与该探测活塞的轴向位置相关的液压压紧压力朝刚性地与该轴相连接的定盘的方向挤压，这样成形该形状面，使得这些球与该轴的轴线之间的径向距离与该动盘和该定盘之间的轴向距离相关，其特征在于：这样构造该导向面(58)，使得每一个球(40)与这些斜坡面(32，38)的接触点和这些球与该导向面(58)的接触点处于一个相对于径向方向具有预确定的角度的平面中。
3.根据权利要求1或2的转矩探测装置，其特征在于：这些斜坡面(32，38)的坡度随着到这些斜坡面的最深部位的间距增大而这样减小，使得压紧压力和转矩的商基本上与这些斜坡面和该导向面(58)的彼此相对位置无关。
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