CN109790918B - 具有转矩测量设备的变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的动力总成的变速器(1)，其具有轴区段(6)，在轴区段上安置有设计用于测量存在于轴区段(6)上的转矩的转矩测量设备(7)，其中，与转矩测量设备(7)连接的电子器件单元(8)径向容纳在轴区段(6)之内；以及涉及一种用于机动车的具有变速器(1)的动力总成。

Description

具有转矩测量设备的变速器
技术领域
本发明涉及用于机动车(例如轿车、货车、公交车或其他的商用车)的动力总成的变速器，该变速器具有轴区段，在轴区段上安装有设计用于测量存在于轴区段上的转矩的转矩测量设备。本发明也涉及具有该变速器的动力总成。
背景技术
按类属的变速器由现有技术已经是充分已知的。在这种情况下，EP 0 228 199 A2例如公开了一种用于CVT变速器的电压传感器和控制设施。
利用WO 2016/050 241 A1公开了另外的现有技术，其示出了用于检测在以能转动方式受支承的结构元件上存在的转矩的设备。DE 10 2013 204 924 A1示出了非常类似的用于测量在转向轴上作用的转矩的实施方案。
在CVT变速器中，发动机力矩信号MMI通常用于符合转矩地挤压CVT变速器的各自的驱动盘对或从动盘对。然而，该信号尤其是在部分负载运行中是相对不精确的。对驱动盘对或从动盘对的各个盘的过度挤压又直接使变速器效率发生恶化，并且不必要地提高了泵功率消耗。迄今为止为此替选地使用的转矩感知器，尤其是液压机械式作用的转矩感知器，自身又造成在轴向结构空间和高的制造费用方面的缺点。
发明内容
因此，本发明的任务是消除由现有技术已知的缺点，并且尤其是提供一种变速器，其应该可以尽可能个体化地适应于动力总成的各自的运行状态，其中，同时应该进一步改进变速器的结构空间的充分利用以及制造费用。
这根据本发明以如下方式解决，即，与转矩测量设备连接的电子器件单元径向容纳在轴区段之内。
通过转矩测量设备的这种设置，变速器的结构空间还更进一步地充分利用，或者替选地，结构空间甚至相比于已知的解决方案变得更小。此外，基于电子器件单元相对于转矩测量设备的位置靠近的布置方案进一步提高了测量精确度。另一方面，这种轴区段可特别廉价地制造，并且在安装时可简单地装入。
另外的有利的实施方式在从属权利要求中要求保护并且随后还将详细阐述。
也有利的是，变速器是能无级调节的/无级的变速器(也被称为CVT变速器)，其进一步优选地具有通过连续牵引机构彼此间作用连接的驱动盘对和从动盘对，其中，轴区段优选与驱动盘对的(第一)盘抗相对转动地连接。由此，轴区段特别有效地作用。
在运行时由轴区段传递的转矩尤其是用于控制例如在变速器、优选无级变速器中，在离合器中，在转换器、制动器等中的挤压力。
如果电子器件单元安置/紧固在轴区段的径向内周面上，那么在轴区段外部的必需的结构空间进一步减小。轴区段连同其转矩测量设备以及电子器件单元构造出模块，该模块在尽可能少的工作步骤中整合到变速器中。
如果电子器件单元具有评估电子器件，该评估电子器件将由转矩测量设备检测到的、与存在于轴区段/驱动盘对的(第一)盘上的转矩相对应的测量信号转换为待传递的数据传递信号，那么进一步改进了数据传递的和随后的评估的精确度。
此外适宜的是，转矩测量设备又安置在轴区段的径向外侧上，并且优选通过沿径向方向延伸的连接线路与电子器件单元电连接。因此实现了电子器件单元和转矩测量设备之间的直接的电连接。
如果转矩测量设备具有应变测量层/应变敏感的覆层，该应变测量层/应变敏感的覆层优选直接施加到轴区段的径向外侧上或者进一步优选地施加在与轴区段分离地构造的且抗相对转动地安置在轴区段处的套筒上，那么转矩测量设备特别有效地构建。
如果轴区段是管形的构件，该管形的构件优选与传动轴、优选变速器输入轴，变速器部分单元、优选行星齿轮传动装置抗相对转动地耦联/连接，那么轴区段特别巧妙地以及节约空间地优选作为驱动轴的整合的组成部分使用。轴区段在变速器构造为无级变速器时尤其是用于使驱动盘对的(第一)盘与传动轴抗相对转动地耦联。
此外，在该情况下适宜的是，轴区段具有抗相对转动地容纳(第一)盘上的第一对应齿部的第一齿部区域(优选形式为插块/凹槽齿部)和/或抗相对转动地容纳传动轴(优选设计为输出转动件，例如行星齿轮传动装置的太阳轮)上的第二对应齿部的第二齿部区域(又优选构造为插块/凹槽齿部)。由此更有效地使用变速器的结构空间。
如果布置在壳体与能相对于壳体旋转的轴区段之间的数据传递单元联接到电子器件单元上，那么电子器件单元可以特别巧妙地在运行时与机动车的中央控制单元连接。
在该情况下特别有利的是，数据传递单元具有构造用于数据传送的轴承，优选构造用于数据传送的滚动轴承。由此，数据传递可以特别节约空间地进行。
在此也有利的是，构造用于数据传送的轴承具有第一轴承圈(优选轴承内圈)，其抗相对转动地与(第一)盘连接。第一轴承圈进一步优选地，例如非接触地(通过转子天线和定子天线)以传递数据的方式与构造用于数据传送的轴承的相对于第一轴承圈以能转动方式布置的第二轴承圈(优选轴承外圈)连接。
此外有利的是，在第一轴承圈上布置的第一天线元件(转子天线)借助沿径向方向延伸的电连接部与电子器件单元耦联/连接。由此进一步改进变速器的节约空间的设计方案。
因此，电子器件单元通过数据传递单元(所述数据传递单元至少具有构造用于数据传送的轴承和电连接部)在变速器的运行状态下以传递数据的方式，优选附加地也以传递能量的方式，与中央控制单元连接。
此外，本发明还涉及针对机动车的动力总成，该动力总成具有这种变速器。由此，动力总成也特别有效地构建。
换言之，因此实现了用于确定在CVT变速器中的挤压力的电子式转矩测量。提出了一种转矩测量单元(转矩测量设备)，其中，测量部位和必要的电子器件组(电子器件单元)整合在驱动轴(轴区段)之内。测量原理基于应变敏感的覆层(应变测量层)，优选舍弗勒
Figure GDA0002005720410000041
覆层。在此，CVT驱动单元的/变速器的相对于转矩测量单元的管形的构件(轴区段)同轴布置的轴承用作数据传递单元。
附图说明
本发明随后借助附图详细描述，在这种关联中也阐述原则上不同的实施例。其中：
图1示出根据本发明的按照优选实施例的能无级调节的变速器的详细的纵向截面图，其中，尤其是可看到在驱动盘对的第一盘与变速器的通过轴区段与第一盘耦联的行星齿轮传动装置之间的区域；和
图2示出根据现有技术的能无级调节的变速器的纵向截面图，其中，该变速器在其原理结构中类似于根据本发明的图1的能无级调节的变速器地设计。
附图仅是示意性的并且仅用于理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
结合图1详细示出根据优选的实施例的无级的/能无级调节的变速器1的随后描述的根据本发明的构造。能无级调节的变速器1(也被称为CVT变速器)在其原理结构中以及在其原理功能方式中相应于由现有技术已经已知的无级变速器。示例性地，在图2中示出现有技术的能无级调节的变速器1'。现有技术的无级变速器1'，如按照根据本发明的实施例的变速器1那样，以典型的方式具有驱动盘对2和从动盘对3(然而为了清楚起见这在图1中不能完全看到)。驱动盘对2与从动盘对3通过以能在这些盘对2和3上相对移动的方式容纳的连续牵引机构4转动连接/耦联。
驱动盘对2在图2中间接地，如随后还将详细描述的那样借助行星齿轮传动装置12与驱动轴22抗相对转动地耦联。驱动盘对2的第一盘5尤其是与驱动轴22(借助行星齿轮传动装置12)耦联。驱动盘对2的第二盘23以能相对于第一盘5沿轴向方向移动的方式受支承。两个盘5和23共同构造出驱动盘对2。两个盘5和23尤其是具有在驱动轴22的轴向方向上相互面对的锥形的贴靠面。盘5和23的贴靠面在驱动轴22的径向方向上锥形地向外延伸，从而在盘5和23的贴靠面之间的轴向间距在径向方向上增大。连续牵引机构4根据第一盘5与第二盘23之间的轴向间距在特定的径向高度上摩擦力锁合地(reibkraftschlüssig)挤压在贴靠面上。
如同样在图2中看到的那样，从动盘对3类似于驱动盘对2地构建和工作。从动盘对3同样具有两个盘，即第一盘24和第二盘25。盘24和25抗相对转动地与从动轴26连接。从动盘对3的第一盘24尤其是与从动轴26材料一体式地成形。材料一体性然而不是强制性的。在另外的实施方案中，第一盘24也是缩套上的/压套上的。
从动盘对3的第二盘25以能相对于第一盘24轴向移动的方式布置。两个盘24和25的相互面对的锥形的贴靠面又与连续牵引机构4摩擦力锁合地共同作用。第二盘23或25相对第一盘5或24的各自的相对位置确定了无级变速器1'、1的传动比。从动轴26于是以典型的方式借助多个另外的齿部级以及动力总成的差速器27与机动车的车轮进一步连接。
在图1中尤其是可看到根据本发明的变速器1相对于图2的变速器1'的差异。
在图1中，在第一盘5与变速器1的行星齿轮传动设施/行星齿轮传动装置12之间的区域中示出变速器1。在此尤其是示出根据本发明的轴区段6，其抗相对转动地安置在第一盘5上。行星齿轮传动装置12因此是变速器1的变速器部分单元。行星齿轮传动装置12可以在另外的实施方案中也通过另外的传动装置/部分传动装置替代。
轴区段6是管形的构件，其与第一盘5/驱动盘对2分离地构造。轴区段6用作附加的驱动轴/连接轴。轴区段6尤其是相对短的/在轴向上很短地构建的区段。
在轴区段6上安置有转矩测量设备7。转矩测量设备7具有应变测量层11，其牢固地与轴区段6连接。应变测量层11在该实施例中以与轴区段6分离地构造的套筒构件的形式设计。应变测量层11(借助多个紧固机构28)牢固地紧固在轴区段6的径向外侧10的表面上。紧固机构28可以原则上以不同的方式实施，例如实施为焊接或粘贴连接，然而替选地也可以使用紧固销。此外，应变测量层11替选地也可以实施为轴区段6的直接的覆层，并且作为(材料锁合的)层安置在外侧10上。
转矩测量设备7在此连同其应变测量层11总是安置在轴区段6的外侧10上，从而转矩测量设备在变速器1运行时测量通过轴区段6(在行星齿轮传动装置12与第一盘5之间)传递的转矩，并且产生与转矩相对应的测量信号。
为了评测/转换转矩测量设备7的测量信号，在轴区段6上还安置有电子结构元件/电子器件单元8。电子器件单元8布置在轴区段6的径向内侧36上，即径向内周面9上。电子器件单元8尤其是紧固/安置在该内周面9上。
电子器件单元8具有多个电子部件/构件，其至少部分形成针对转矩测量设备7的传送的测量信号的评估电子器件。评估电子器件为此设计用于将由转矩测量设备7产生的测量信号转换/改变为适用于数据传递的数据传递信号。在此，相应地处理/调制直接通过转矩测量设备7检测到的测量信号，以便产生尽可能准确的数据传递信号，其如随后还将详细描述的那样被进一步传送至机动车的相应的中央控制单元。
转矩测量设备7与电子器件单元8直接通过在此为了清楚起见没有进一步示出的连接线路以传送数据和/或电的方式连接。在此，电子器件单元8用于构建并且在运行时维持与转矩测量设备7的数据连接，并且用于给转矩测量设备7供应电能。例如，应变测量层11的为了清楚起见没有示出的应变计区段在运行时与通过电子器件单元8提供的恒定的电压源联接，从而截取到伴随着轴区段6上的应变/转矩而发生变化的桥电压。连接线路径向延伸穿过轴区段6。
电子器件单元8在运行时进一步与机动车的在此为了清楚起见没有进一步示出的中央控制单元，例如发动机控制单元连接，用以传送数据以及传送电能。为此，数据传递单元19设置在变速器1中。
数据传递单元19具有形式为滚动轴承，即球轴承的轴承20，其原则上在其实施方案中相应于在DE 10 2013 207 864 A1中公开的滚动轴承，因此，已知的设计方案在该关联下被视为包含在本发明中。轴承20然而并不局限于球轴承的构造方案。轴承20因此构造用于数据传送。轴承20尤其是在一个轴向侧上具有两个天线元件29和30，所述天线元件彼此处于电作用关系中并且构造出无线的/非接触的(天线)连接。然而为此替选地，滑动接触设备或线圈设备也可以(于是利用两个滑动接触元件/线圈元件)安置在轴承20上。
轴承20的形式为轴承内圈的第一轴承圈31抗相对转动地安置在驱动盘对2的第一盘5上。相对于该第一轴承圈31，轴承20的第二轴承圈32通过多个滚动体33以能转动方式受支承。第二轴承圈32抗相对转动地安置在变速器1的壳体18(也被称为变速器壳体/变速器罩)上。
形式为转子天线的第一天线元件29/传递元件安置在第一轴承圈31上并且也与电子器件单元8电连接。形式为定子天线的第二天线元件30/传递元件导电地安置在第二轴承圈32上。两个天线元件29和30在运行状态中持续地以无线的方式连接，从而在运行时在壳体18与电子器件单元8之间存在持续的(与转动位置无关的)天线连接/数据和/或能量连接。
如还可看到的那样，第一轴承圈31抗相对转动地例如通过一种滑键连接安置在第一盘5的轴承栓34上。轴承栓34在径向方向上被连接通道35穿过，连接通道用于容纳电的连接部/连接线路21。连接通道35可以通过钻孔(如在图1中发生的那样)或优选通过引入轴承栓34的端面中的凹部/凹处/槽来实现，基本上径向延伸的连接线路21随后置入其中。连接线路21通过插头连接部/插头容纳部在第一轴承圈31处与第一天线元件29电连接。
数据传递单元19因此一方面通过轴承20，另一方面通过第一盘5的和壳体18的导电的材料区段/部件构造。数据传递单元19设计成使电子器件单元8在运行时一方面以传递数据的方式与中央控制单元连接，另一方面也得到由控制单元(间接或直接)提供的电能。
此外，在图1中可看到的是，轴区段6是变速器1的传递转矩的区段。轴区段6在变速器1的转矩流中安置在行星齿轮传动装置12与第一盘5之间。为了抗相对转动地将轴区段6与第一盘5或行星齿轮传动装置12的传动轴17(形式为输出转动件，即太阳件/太阳轮)连接起来，轴区段6具有两个齿部区域13和14。替代太阳件地，然而也可以将行星齿轮传动装置12的另外的输出转动件，例如行星架与轴区段6以该方式耦联。输出转动件也并不一定要是行星齿轮传动装置12的组成部分。输出转动件可以原则上是任一转动方向切换设备的组成部分。该装置有时也布置在变速箱之后，测量部位于是直接与转换器联接。
在第一盘5的径向内侧处的第一对应齿部15与第一齿部区域13(其在轴区段6第一端部区域中构造在径向外侧10上)抗相对转动地嵌接。齿部区域13和对应齿部15共同构造出插块/凹槽齿部。第二齿部区域14布置在轴区段6的与第一端部区域对置的第二端部区域上。第二齿部区域14也安置在轴区段6的径向外侧10上。传动轴17的第二对应齿部16又形状锁合地(formschlüssig)嵌接在第二齿部区域14中。对应齿部16和齿部区域14构造为插块/凹槽齿部。在轴区段6上，转矩测量设备7和电子器件单元8在轴向方向上布置在两个齿部区域13和14之间。
换言之，根据本发明，测量部位(转矩测量设备7)相对结构空间均衡地整合在CVT变速器1的驱动轴22的区域中。从行星齿轮组/行星齿轮传动装置12(针对转动方向逆转)经转矩测量单元/设备7到CVT变速器1的第一盘5上地进行力锁合(Kraftschluss)。针对转矩测量使用管形的构件6。测量原理基于应变地进行，并且能够借助应变敏感的覆层11，优选舍弗勒
Figure GDA0002005720410000101
覆层实现。传感器层11因此可以要么直接涂覆在构件6上，要么以焊上的测量套筒的形式材料锁合地(materialschlüssig)安置在构件6上。在管形的构件6内部定位有必要的电子器件组8。在另外的实施方式中，电子器件8也可以在轴承20与传感器层11之间安置于单独的构件中。测量到的信号通过数据传递单元19从旋转的构件传递至随变速器壳体18在空间上静止的处理信号的构件，以便可以随后对其进一步进行处理。CVT驱动单元1的轴承20在此用作数据传递单元19，轴承与转矩测量单元7的管形的构件6同轴地定位。轴承20应该在此如借助DE 10 2013 207 864 A1所公开那样地实施。附加地，管形的构件6在其输入侧和输出侧实施有插块式齿部13、14，以便将构件简单地与联接对应件连接起来。管形的构件6至轴承内圈31的信号连接通过具有插头的线缆连接21或替选地通过无插头的连接(例如粘贴、熔焊和/或钎焊连接)实现。例如以一种滑键连接来阻止轴承内圈31相对于传动轴/第一盘5拧转(由此保护线缆连接)。管形的构件6至轴承内圈31的信号连接通过与轴承内圈31的天线连接来实现。
附图标记列表
1、1' 变速器
2 驱动盘对
3 从动盘对
4 连续牵引机构
5 驱动盘对的第一盘
6 轴区段
7 转矩测量设备
8 电子器件单元
9 内周面
10 外侧
11 应变测量层
12 行星齿轮传动装置
13 第一齿部区域
14 第二齿部区域
15 第一对应齿部
16 第二对应齿部
17 传动轴
18 壳体
19 数据传递单元
20 轴承
21 连接线路
22 驱动轴
23 驱动盘对的第二盘
24 从动盘对的第一盘
25 从动盘对的第二盘
26 从动轴
27 差速器
28 紧固机构
29 第一天线元件
30 第二天线元件
31 第一轴承圈
32 第二轴承圈
33 滚动体
34 轴承栓
35 连接通道
36 内侧

Claims (9)

1.用于机动车的动力总成的变速器(1)，所述变速器具有轴区段(6)，在所述轴区段上安置有设计用于测量存在于所述轴区段(6)上的转矩的转矩测量设备(7)，其特征在于，与所述转矩测量设备(7)连接的电子器件单元(8)径向容纳在所述轴区段(6)之内；
所述变速器(1)是能无级调节的变速器(1)，所述变速器还具有通过连续牵引机构(4)彼此间作用连接的驱动盘对(2)和从动盘对(3)，其中，所述轴区段(6)与所述驱动盘对(2)的盘(5)抗相对转动地连接。
2.根据权利要求1所述的变速器(1)，其特征在于，所述电子器件单元(8)安置在所述轴区段(6)的径向内周面(9)上，并且/或者所述电子器件单元(8)具有评估电子器件，所述评估电子器件将由所述转矩测量设备(7)检测到的、与存在于所述轴区段(6)上的转矩相对应的测量信号转换为待传递的数据传递信号。
3.根据权利要求1所述的变速器(1)，其特征在于，所述转矩测量设备(7)安置在所述轴区段(6)的径向外侧(10)上并且与所述电子器件单元(8)电连接。
4.根据权利要求1所述的变速器(1)，其特征在于，所述转矩测量设备(7)具有应变测量层(11)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的变速器(1)，其特征在于，所述轴区段(6)是与传动轴(17)抗相对转动地耦联的管形的构件。
6.根据权利要求5所述的变速器(1)，其特征在于，所述轴区段(6)具有抗相对转动地容纳所述盘(5)上的第一对应齿部(15)的第一齿部区域(13)和/或抗相对转动地容纳所述传动轴(17)上的第二对应齿部(16)的第二齿部区域(14)。
7.根据权利要求1所述的变速器(1)，其特征在于，布置在壳体(18)与能相对于所述壳体(18)旋转的轴区段(6)之间的数据传递单元(19)联接到所述电子器件单元(8)上。
8.根据权利要求7所述的变速器(1)，其特征在于，所述数据传递单元(19)具有构造用于数据传送的轴承(20)。
9.用于机动车的动力总成，所述动力总成具有根据权利要求1至8中任一项所述的变速器(1)。
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