DE112017005065T5

DE112017005065T5 - Drehmomenterfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017005065T5
Application number: DE112017005065.0T
Authority: DE
Inventors: Kazumichi Tsukuda; Hiroyuki Ogasawara; Masashi Okumura
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-06-19
Also published as: WO2018123561A1; JPWO2018123561A1; CN110114649A; US20190265116A1

Abstract

Die Erfindung sieht eine Drehmomenterfassungsvorrichtung in einer Leistungsübertragungsvorrichtung vor, die einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus hat. Die Drehmomenterfassungsvorrichtung erfasst ein Drehmoment an einer Drehwelle, die mit einem Zahnrad dreht, und hat: einen ersten Encoder, der einen ersten erfassten Abschnitt hat und an der Drehwelle direkt fixiert ist, um mit der Drehwelle zu drehen; einen zweiten Encoder, der einen zweiten erfassten Abschnitt hat und an dem Zahnrad direkt fixiert ist, sodass der zweite Encoder mit dem Zahnrad dreht und sodass der zweite erfasste Abschnitt nahe des ersten erfassten Abschnitts gelegen ist; und einen Drehverschiebungserfassungssensor, der Drehverschiebungen des ersten erfassten Abschnitts und des zweiten erfassten Abschnitts erfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Drehmomenterfassungsvorrichtungen.
Technischer Hintergrund
Herkömmlich ist eine Drehmomenterfassungsvorrichtung, bei der eine innere Welle im Inneren einer Drehmomentübertragungswelle eines Geschwindigkeitsänderungsmechanismus einer Leistungsübertragungsvorrichtung angeordnet ist, ein Ende der Drehmomentübertragungswelle mit einem Ende der inneren Welle so verbunden ist, dass die Drehmomentübertragungswelle und die innere Welle nicht drehbar relativ zueinander sind, ein erster Encoder, der einen ersten erfassten Abschnitt hat, an dem anderen Ende der Drehmomentübertragungswelle montiert ist, ein zweiter Encoder, der einen zweiten erfassten Abschnitt hat, an dem anderen Ende der inneren Welle montiert ist, und ein erster und ein zweiter Erfassungsabschnitt von einem ersten und einem zweiten Sensor nahe des ersten und zweiten erfassten Abschnitts angeordnet sind, um dem ersten und zweiten erfassten Abschnitt zugewandt zu sein, als dieser Typ von Drehmomenterfassungsvorrichtungen vorgeschlagen worden (siehe bspw. Patentdokument 1). Diese Drehmomenterfassungsvorrichtung erfasst ein Drehmoment an der Drehmomentübertragungswelle auf der Basis des Phasendifferenzverhältnisses zwischen Ausgangssignalen von dem ersten und dem zweiten Sensor gemäß einer elastischen Torsionsverformung von beiden Enden der Drehmomentübertragungswelle (relative Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Encoder), die verursacht wird, wenn das Drehmoment durch die Drehmomentübertragungswelle übertragen wird. In dieser Drehmomentübertragungsvorrichtung sind der erste und zweite Encoder an den anderen Enden der Drehmomentübertragungswelle und der inneren Welle montiert, wodurch eine zufriedenstellende Montierbarkeit der Sensoren realisiert werden kann und eine Kabelstrangverdrahtungsarbeit vereinfacht werden kann.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2015-172563 ( JP 2015-172563 A )

Zusammenfassung der Erfindung
In der vorstehenden Drehmomenterfassungsvorrichtung ist jedoch ein separates Bauteil zum Erfassen eines Drehmoments, wie ein Anordnen einer inneren Welle im Inneren einer Drehmomentübertragungswelle, erfordert, um eine Torsion an zwei Positionen an der Drehmomentübertragungswelle, die voneinander getrennt sind, mit einem einzelnen Sensor und einem ersten und einem zweiten Encoder zu erfassen.
Es ist eine Hauptaufgabe einer Drehmomenterfassungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung eine Gestaltung vorzusehen, bei der kein separates Bauteil zum Erfassen eines Drehmoments für eine Drehmomenterfassungsvorrichtung erfordert ist, die ein Drehmoment an einer Drehwelle durch einen einzelnen Sensor und einen ersten und einen zweiten Encoder erfasst.
Die Drehmomenterfassungsvorrichtung der folgenden Offenbarung hat die folgenden Maßnahmen ergriffen, um die vorstehende Hauptaufgabe zu erreichen.
Die Drehmomenterfassungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung ist eine Drehmomenterfassungsvorrichtung in einer Leistungsübertragungsvorrichtung, die einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus hat. Die Drehmomenterfassungsvorrichtung erfasst ein Drehmoment an einer Drehwelle, die mit einem Zahnrad dreht, und hat: einen ersten Encoder, der einen ersten erfassten Abschnitt hat und an der Drehwelle direkt fixiert ist, um mit der Drehwelle zu drehen; einen zweiten Encoder, der einen zweiten erfassten Abschnitt hat und an dem Zahnrad direkt fixiert ist, sodass der zweite Encoder mit dem Zahnrad dreht und sodass der zweite erfasste Abschnitt nahe des ersten erfassten Abschnitts gelegen ist; und einen Drehverschiebungserfassungssensor, der Drehverschiebungen des ersten erfassten Abschnitts und des zweiten erfassten Abschnitts erfasst.
Die Drehmomenterfassungsvorrichtung der folgenden Offenbarung hat: den ersten Encoder, der den ersten erfassten Abschnitt hat und an der Drehwelle direkt fixiert ist, um mit der Drehwelle zu drehen; den zweiten Encoder, der den zweiten erfassten Abschnitt hat und an dem Zahnrad direkt fixiert ist, sodass der zweite Encoder mit dem Zahnrad dreht und sodass der zweite erfasste Abschnitt nahe dem ersten erfassten Abschnitt gelegen ist; und den Drehverschiebungserfassungssensor, der Drehverschiebungen des ersten erfassten Abschnitts und des zweiten erfassten Abschnitts erfasst. Kein separates Bauteil zum Erfassen eines Drehmoments ist somit für die Drehmomenterfassungsvorrichtung erfordert, die ein Drehmoment an der Drehwelle durch den einzelnen Drehverschiebungserfassungssensor und den ersten und zweiten Encoder erfasst. Im Speziellen ist kein separates Bauteil zwischen der Drehwelle und dem ersten Encoder und zwischen dem Zahnrad und dem zweiten Encoder erfordert. Dies kann eine Erhöhung einer Größe der Drehmomenterfassungsvorrichtung und somit der Leistungsübertragungsvorrichtung beschränken.
Figurenliste

1 ist ein Gestaltungsdiagramm, das schematisch die Gestaltung einer Leistungsübertragungsvorrichtung 10 zeigt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils der Leistungsübertragungsvorrichtung 10.
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts um eine Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 herum.

Formen zum Ausführen der Erfindung
Eine Form zum Ausführen der Erfindung der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Gestaltungsdiagramm, das schematisch die Gestaltung einer Leistungsübertragungsvorrichtung 10 zeigt. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 ist als eine Vorrichtung gestaltet, die Leistung von einer Leistungsquelle wie einer Maschine zu Antriebswellen 39 überträgt, die mit Antriebsrädern verbunden ist. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 hat einen stufenlosen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 20, einen Getriebemechanismus 30 und ein Differenzialgetriebe (Betriebsmechanismus) 37.
Der stufenlose Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 20 hat: eine Primärwelle (erste Welle) 22, die als eine antriebsseitige Drehwelle dient; eine Primärriemenscheibe 23, die an der Primärwelle 22 montiert ist; eine Sekundärwelle (zweite Welle) 24, die parallel zu der Primärwelle 22 angeordnet ist und als eine abtriebsseitige Drehwelle dient; eine Sekundärriemenscheibe 25, die an der Sekundärwelle 24 montiert ist; einen Übertragungsriemen 26, der um eine Nut der Primärriemenscheibe 23 und eine Nut der Sekundärriemenscheibe 25 herumgewickelt ist; einen Primärzylinder 27, der als ein hydraulisches Stellglied zum Ändern der Nutbreite der Primärriemenscheibe 27 dient; und einen Sekundärzylinder 28, der als ein hydraulisches Stellglied zum Ändern der Nutbreite der Sekundärriemenscheibe 25 dient.
Die Primärwelle 22 ist über einen Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus (nicht gezeigt) mit einer Eingangswelle (nicht gezeigt) verbunden, die mit einer Leistungsquelle (nicht gezeigt) wie einer Maschine verbunden ist. Die Primärriemenscheibe 23 hat eine feste Riemenscheibe 23a, die einstückig mit der Primärwelle 22 ausgebildet ist, und eine bewegliche Riemenscheibe 23b, die durch die Primärwelle 22 über eine Kugelkeilwelle gestützt ist, sodass die bewegliche Riemenscheibe 23b in der Axialrichtung gleiten kann. Die Sekundärriemenscheibe 25 hat eine feste Scheibe 25a, die einstückig mit der Sekundärwelle 24 ausgebildet ist, und eine bewegliche Scheibe 25b, die durch die Sekundärwelle 24 über eine Kugelkeilwelle so gestützt ist, dass die bewegliche Scheibe 25b in der Axialrichtung gleiten kann, und die in der Axialrichtung durch eine Rückstellfeder 29 vorgespannt ist.
Der Primärzylinder 27 ist hinter der beweglichen Scheibe 23b der Primärriemenscheibe 23 ausgebildet und der Sekundärzylinder 28 ist hinter der beweglichen Scheibe 25b der Sekundärriemenscheibe 25 ausgebildet. Ein Hydrauliköl wird von einer Hydrauliksteuerungsvorrichtung zu dem Primärzylinder 27 und dem Sekundärzylinder 28 zugeführt, um die Nutbreiten der Primärriemenscheibe 23 und der Sekundärriemenscheibe 25 zu ändern. Eine Leistung, die von der Leistungsquelle zu der Primärwelle 22 über die Eingangswelle und den Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus übertragen wird, kann somit stufenlos geschaltet und zu der Sekundärwelle 24 übertragen werden. Die Leistung, die auf diese Weise zu der Sekundärwelle 24 übertragen wird, wird zu einem rechten und einem linken Antriebsrad über den Getriebemechanismus 30, das Differenzialgetriebe 37 und die Antriebswelle 39 übertragen.
Der Getriebemechanismus 30 hat: ein Vorgelegeantriebszahnrad 31, das mit der Sekundärwelle 24 dreht; eine Vorgelegewelle (dritte Welle) 32, die sich parallel zu der Sekundärwelle und den Antriebswellen 39 erstreckt und durch ein Getriebegehäuse 12 über ein Lager drehbar gestützt ist; ein Vorgelegeabtriebszahnrad 33, das an der Vorgelegewelle 32 fixiert ist und mit dem Vorgelegeantriebszahnrad 31 kämmt; ein Antriebsritzel (Endantriebszahnrad) 34, das mit der Vorgelegewelle 32 einstückig geformt ist oder an der Vorgelegewelle 32 fixiert ist; und ein Differenzialtellerrad (Endabtriebszahnrad) 35, das mit dem Antriebsritzel 34 kämmt und mit dem Differenzialgetriebe 37 verbunden ist.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils der Leistungsübertragungsvorrichtung 10. Wie in der Figur gezeigt ist, hat die Sekundärwelle 24 einen Öldurchgang 24o, der in dieser ausgebildet ist und durch den ein Hydrauliköl zu jedem Teil in dem Getriebegehäuse 12, wie bspw. dem Vorgelegeantriebszahnrad 31 und den Lagern 41, 42, zugeführt wird. Ein Zylinderbauteil 28a, das den Sekundärzylinder 28 ausbildet, ist an der Sekundärwelle 24 durch einen gestuften Abschnitt 24s der Sekundärwelle 24 und eine Mutter 40, die als ein Fixierungsbauteil dient, fixiert.
Das Vorgelegeantriebszahnrad 31 hat eine Hohlrohrform und hat einen rohrförmigen Abschnitt 311 mit großem Durchmesser, der eine Vielzahl von äußeren Zähnen 310 hat, die mit jeweiligen Zahnradzähnen des Vorgelegeabtriebszahnrads 33 kämmen, und rohrförmige Abschnitte 312, 313 mit kleinem Durchmesser, die sich von dem rohrförmigen Abschnitt 311 mit großem Durchmesser zu der Sekundärriemenscheibe 25 und der entgegengesetzten Seite in der Axialrichtung erstrecken und die einen kleineren Durchmesser haben als der rohrförmige Abschnitt 311 mit großem Durchmesser. Der rohrförmige Abschnitt 311 mit großem Durchmesser und der rohrförmige Abschnitt 313 mit kleinem Durchmesser haben Passkeile 314, die in ihren Innenumfangsflächen ausgebildet sind. Die Passkeile 314 sind in Keile 240 gepasst, die in der Außenumfangsfläche des entgegengesetzten Endes der Sekundärwelle 24 von der Sekundärriemenscheibe 25 ausgebildet sind. Das heißt, die Passkeile 314 und die Keile 240 funktionieren als ein Passabschnitt. Das Vorgelegeantriebszahnrad 31 dreht somit mit der Sekundärwelle 24. Von dem Vorgelegeantriebszahnrad 31 tragen der rohrförmige Abschnitt 311 mit großem Durchmesser und der rohrförmige Abschnitt 313 mit kleinem Durchmesser, die die Passkeile 314 in ihren Innenumfangsflächen haben, zu einer Drehmomentübertragung bei, wohingegen der rohrförmige Abschnitt 312 mit kleinem Durchmesser, der die Passkeile 314 nicht in seiner Innenumfangsfläche hat, nicht zu einer Drehmomentübertragung beiträgt. Die rohrförmigen Abschnitte 312, 313 mit kleinem Durchmesser des Vorgelegeantriebszahnrads 31 sind durch das Getriebegehäuse 12 über die Lager 41, 42 drehbar gestützt.
In der Leistungsübertragungsvorrichtung 10, die auf diese Weise gestaltet ist, erfasst eine Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 ein Drehmoment an der Sekundärwelle 24. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts um die Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 herum. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, hat die Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 Folgendes: einen ersten Encoder 51, der direkt an der Sekundärwelle 24 fixiert ist (so fixiert ist, dass keine anderen Bauteile dazwischen sind), um mit der Sekundärwelle 24 zu drehen; einen zweiten Encoder 61, der direkt an dem Vorgelegeantriebszahnrad 31 fixiert ist (so fixiert sind, dass keine anderen Bauteile dazwischen sind), um mit dem Vorgelegeantriebszahnrad 31 zu drehen; und einen Drehverschiebungserfassungssensor 70, der Drehverschiebungen des ersten und zweiten Encoders 51, 61 erfasst.
Der erste Encoder 51 hat einen ringförmigen ersten erfassten Abschnitt 52, einen ersten fixierten Abschnitt 53, der an der Außenumfangsfläche der Sekundärwelle 24 direkt fixiert ist, und einen ersten Erstreckungsabschnitt 54, der sich von dem ersten fixierten Abschnitt 53 erstreckt und an dem der erste erfasste Abschnitt 52 fixiert ist. Der erste erfasste Abschnitt 52 hat N-Pole und S-Pole (bspw. 25 Polpaare), die abwechselnd in gleichen Abständen an seiner Außenumfangsfläche in der Umfangsrichtung angeordnet sind und die abwechselnd magnetische Charakteristiken in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung ändern. Der erste erfasste Abschnitt 52 ist an dem ersten Erstreckungsabschnitt 54 fixiert, um wenigstens einen Teil der Mutter 40 in der Axialrichtung aus Sicht in der Radialrichtung des ersten erfassten Abschnitts 52 zu überlappen. Der erste fixierte Abschnitt 53 hat eine rohrförmige Form und ist auf die Sekundärwelle 24 zwischen der Mutter 40 und dem Vorgelegeantriebszahnrad 31 in der Axialrichtung der Sekundärwelle 24 pressgepasst. Der erste Erstreckungsabschnitt 54 hat: einen rohrförmigen Abschnitt 55 mit kleinem Durchmesser, der sich von einem sich an der Seite des Sekundärzylinders 28 befindlichen Endes (dem linken Ende in 3) des ersten fixierten Abschnitts 53 zu dem Sekundärzylinder 28 (nach links in 3) erstreckt; einen ringförmigen Abschnitt 56, der eine ringförmige Form hat und sich radial nach außen von einem freien Ende (dem linken Ende in 3) des rohrförmigen Abschnitts 55 mit kleinem Durchmesser erstreckt; und einen rohrförmigen Abschnitt 57 mit großem Durchmesser, der eine rohrförmige Form hat, sich von dem Außenumfang des ringförmigen Abschnitts 56 zu dem Sekundärzylinder 28 (nach links in 3) erstreckt und der den ersten erfassten Abschnitt 52 hat, der an seiner Außenumfangsfläche fixiert ist. In dem ersten Encoder 51 ist der erste erfasste Abschnitt 52 positioniert, da der ringförmige Abschnitt 56 eine Endfläche der Mutter 40 berührt, wenn der erste fixierte Abschnitt 53 auf die Sekundärwelle 24 pressgepasst ist.
Der zweite Encoder 61 hat einen ringförmigen zweiten erfassten Abschnitt 62, einen zweiten fixierten Abschnitt 63, der an der Außenumfangsfläche des rohrförmigen Abschnitts 312 mit kleinem Durchmesser (der Abschnitt, der nicht zu einer Drehmomentübertragung beiträgt) des Vorgelegeantriebszahnrads 31 direkt fixiert ist, und einen zweiten Erstreckungsabschnitt 64, der sich von dem zweiten fixierten Abschnitt 63 zu dem Sekundärzylinder 28 (zu dem ersten Encoder 51) erstreckt und der den zweiten erfassten Abschnitt 62 hat, der daran fixiert ist. Der zweite erfasste Abschnitt 62 ist in der gleichen Weise gestaltet wie der erste erfasste Abschnitt 52. Der zweite erfasste Abschnitt 62 ist an dem zweiten Erstreckungsabschnitt 64 fixiert, um wenigstens einen Teil des ersten fixierten Abschnitts 53 in der Axialrichtung aus Sicht in der Radialrichtung des zweiten erfassten Abschnitts 62 zu überlappen und um nahe des ersten erfassten Abschnitts 52 gelegen zu sein (bspw. in einem Abstand von ungefähr einigen Millimetern in der Axialrichtung). Der zweite fixierte Abschnitt 63 hat einen rohrförmigen Abschnitt 63a, der eine rohrförmige Form hat, und einen ringförmigen Abschnitt 63, der eine ringförmige Form hat und sich radial nach innen von einem freien Ende (dem linken Ende in 3) des rohrförmigen Abschnitts 63a erstreckt. Der rohrförmige Abschnitt 63a des zweiten fixierten Abschnitts 63 ist auf ein sich an der Seite des Sekundärzylinders 28 befindliches Ende des rohrförmigen Abschnitts 312 mit kleinem Durchmesser des Vorgelegeantriebszahnrads 31 pressgepasst, und zu dieser Zeit berührt der ringförmige Abschnitt 63b eine Endfläche des rohrförmigen Abschnitts 312 mit kleinem Durchmesser. Zu dieser Zeit überlappt der zweite fixierte Abschnitt 63 das Lager 41 in der Axialrichtung, aus Sicht in der Radialrichtung des zweiten fixierten Abschnitts 63. Der zweite Erstreckungsabschnitt 64 hat: einen rohrförmigen Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser, der eine rohrförmige Form hat und sich von einem sich an der Seite des ringförmigen Abschnitts 63b befindlichen Ende (dem linken Ende in 3) des rohrförmigen Abschnitts 63a des zweiten fixierten Abschnitts 63 zu dem Sekundärzylinder 28 (nach links in 3) erstreckt; einen ringförmigen Abschnitt 66, der eine ringförmige Form hat und sich radial nach außen von einem freien Ende (dem linken Ende in 3) des rohrförmigen Abschnitts 65 mit kleinem Durchmesser erstreckt; und einen rohrförmigen Abschnitt 67 mit großem Durchmesser, der eine rohrförmige Form hat, der sich von dem Außenumfang des ringförmigen Abschnitts 66 zu dem Sekundärzylinder 28 (nach links in 3) erstreckt, und der den zweiten erfassten Abschnitt 62 hat, der an seiner Außenumfangsfläche fixiert ist. Der rohrförmige Abschnitt 65 mit kleinem Durchmesser hat ein Ölloch 65o. Ein Hydrauliköl von der Seite der Sekundärwelle 24 kann somit zu dem Lager 41 durch das Ölloch 65o zugeführt werden. In dem zweiten Encoder 61 ist der zweite erfasste Abschnitt 62 mit Bezug auf das Vorgelegeantriebszahnrad 31 positioniert, da der ringförmige Abschnitt 63b die Endfläche des rohrförmigen Abschnitts 312 mit kleinem Durchmesser berührt, wenn der rohrförmige Abschnitt 63a auf das Ende des rohrförmigen Abschnitts 312 mit kleinem Durchmesser pressgepasst ist. Der zweite erfasste Abschnitt 62 ist mit Bezug auf den ersten erfassten Abschnitt 52 positioniert, wenn das Vorgelegeantriebszahnrad 31 mit Bezug auf die Sekundärwelle 24 positioniert ist.
Der Drehverschiebungserfassungssensors 70 ist an dem Getriebegehäuse fixiert und hat einen ersten und zweiten Erfassungsabschnitt 71, 72. Der erste und der zweite Erfassungsabschnitt 71, 72 haben ein magnetisches Erfassungselement, wie ein Hall-Element, ein Hall-IC oder ein MR-Element, und sind nahe des ersten und zweiten erfassten Abschnitts 52, 62 des ersten und zweiten Encoders 51, 61 platziert, um dem ersten und zweiten erfassten Abschnitt 52, 62 zugewandt zu sein. Der erste und zweite Erfassungsabschnitt 71, 72 ändern ihre Ausgangssignale gemäß einer Änderung von magnetischen Charakteristiken des ersten und zweiten erfassten Abschnitts 52, 62. Der erste und zweite Erfassungsabschnitt 71, 72 übertragen die Ausgangssignale zu einer Drehmomentberechnungsvorrichtung (nicht gezeigt) über ein Kabel 69, und die Drehmomentberechnungsvorrichtung berechnet ein Drehmoment an der Sekundärwelle 24 gemäß den Ausgangssignalen von dem ersten und dem zweiten erfassten Abschnitt 52, 62. Die Sekundärwelle 24 wird einer Torsion unterzogen, wenn sie ein Drehmoment überträgt. Je größer das Drehmoment an der Sekundärwelle 24 ist, desto größer ist das Ausmaß einer Torsion der Sekundärwelle 24. Das Drehmoment an der Sekundärwelle 24 kann deshalb erfasst (geschätzt) werden, falls das Ausmaß der Torsion an der Position an der Sekundärwelle 24, wo der erste fixierte Abschnitt 53 fixiert ist, und das Ausmaß der Torsion an der Position an dem Vorgelegeantriebszahnrad 31, wo der zweite fixierte Abschnitt 63 fixiert ist (die Position des gepassten Abschnitts zwischen der Sekundärwelle 24 und dem Vorgelegeantriebszahnrad 31) erhalten werden können. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst die Drehmomentberechnungsvorrichtung ein Drehmoment an der Sekundärwelle 24 durch Umwandeln der Phasendifferenz zwischen den Anstiegen oder Abnahmen von Rechteckwellenausgangssignalen von dem ersten und zweiten erfassten Abschnitt 52, 62 in ein Drehmoment an der Sekundärwelle 24. Das Drehmoment an der Sekundärwelle 24, das auf diese Weise erfasst wird, wird für eine Hydrauliksteuerung verwendet, die durchgeführt wird, um die Nutbreiten der Primärriemenscheibe 23 und der Sekundärriemenscheibe 25 des stufenlosen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 20 etc. zu ändern.
In der Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 der vorliegenden Offenbarung ist der erste Encoder 51 direkt an der Sekundärwelle 24 zwischen der Mutter 40 und dem Vorgelegeantriebszahnrad 31 in der Axialrichtung der Sekundärwelle 24 fixiert, und der zweite Encoder 61 ist direkt an dem sich an der Seite der Sekundärwelle 24 befindlichen Ende des rohrförmigen Abschnitts 312 mit kleinem Durchmesser (des Abschnitts, der nicht zu einer Drehmomentübertragung beiträgt) des Vorgelegeantriebszahnrads 31 fixiert. Mit dieser Gestaltung können in der Drehmomenterfassungsvorrichtung 50, die den ersten Encoder 51, den zweiten Encoder 61 und den Drehverschiebungserfassungssensor 70 hat, der erste Encoder 51 und der zweite Encoder 61 an einem Drehmomentübertragungspfad voneinander getrennt werden. Demzufolge kann eine Torsion der Sekundärwelle 24 erfasst werden und ein Drehmoment an der Sekundärwelle 24 kann erfasst werden. Kein separates Bauteil zum Erfassen eines Drehmoments an der Sekundärwelle 24 ist deshalb erfordert, wodurch eine Erhöhung einer Größe der Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 und somit der Leistungsübertragungsvorrichtung 10 beschränkt werden kann. Ein Gestalten der Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 in dieser Weise gestattet ein Ausbilden des Öldurchgangs 24o in der Sekundärwelle 24.
Darüber hinaus überlappt der erste erfasste Abschnitt 52 des ersten Encoders 51 wenigstens einen Teil der Mutter 40 in der Axialrichtung, aus Sicht in der Radialrichtung des ersten erfassten Abschnitts 52, und der zweite erfasste Abschnitt 62 des zweiten Encoders 61 überlappt den ersten fixierten Abschnitt 53 des ersten Encoders 51 in der Axialrichtung, aus Sicht in der Radialrichtung des zweiten erfassten Abschnitts 62. Dies kann eine Erhöhung einer axialen Länge der Sekundärwelle 24 beschränken, was durch Anordnen der Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 verursacht wird. Darüber hinaus überlappt der zweite fixierte Abschnitt 63 das Lager 41 in der Axialrichtung, aus Sicht in der Radialrichtung des zweiten fixierten Abschnitt 63. Dies kann weiter eine Erhöhung einer axialen Länge der Sekundärwelle 24 beschränken.
Das Drehmoment an der Sekundärwelle 24, das auf diese Weise erfasst wird, wird für eine Hydrauliksteuerung verwendet, die durchgeführt wird, um die Nutbreiten der Primärriemenscheibe 23 und der Sekundärriemenscheibe 25 des stufenlosen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 20 etc. zu ändern. Dies kann den Haltedruck für den Übertragungsriemen 26 innerhalb des Ausmaßes verringern, bei dem der Übertragungsriemen 26 nicht rutscht, im Vergleich zu Gestaltungen, die ein Drehmoment an der Sekundärwelle 24 nicht erfassen. Das heißt, es ist nicht notwendig, den Haltedruck für den Übertragungsriemen 26 mit einer relativ großen Spanne festzulegen, sodass der Übertragungsriemen 26 nicht rutscht, selbst falls sich ein Ausgangsdrehmoment schnell ändert, wie in herkömmlichen Beispielen. Der Haltedruck kann somit im Vergleich zu den herkömmlichen Beispielen verringert werden.
In der vorstehenden Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 überlappt der erste erfasste Abschnitt 52 des ersten Encoders 51 wenigstens einen Teil der Mutter 40 in der Axialrichtung aus Sicht in der Radialrichtung des ersten erfassten Abschnitts 52, und der zweite erfasste Abschnitt 62 des zweiten Encoders 61 überlappt den ersten fixierten Abschnitt 53 des ersten Encoders 51 in der Axialrichtung, aus Sicht in der Radialrichtung des zweiten erfassten Abschnitts 62. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Der erste erfasste Abschnitt 52 muss nicht die Mutter 40 in der Axialrichtung überlappen, aus Sicht in der Radialrichtung des ersten erfassten Abschnitts 52, und der zweite erfasste Abschnitt 62 muss nicht den ersten fixierten Abschnitt 53 des ersten Encoders 51 in der Axialrichtung überlappen, aus Sicht in der Radialrichtung des zweiten erfassten Abschnitts 62.
In der vorstehenden Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 ist der erste Encoder 51 an der Sekundärwelle 24 zwischen der Mutter 40 und dem Vorgelegeantriebszahnrad 31 fixiert, und der zweite Encoder 61 ist an dem rohrförmigen Abschnitt 312 mit kleinem Durchmesser des Vorgelegeantriebszahnrads 31 fixiert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Der erste Encoder 51 kann an der Sekundärwelle 24 an der entgegengesetzten Seite des Vorgelegeantriebszahnrads 31 von der Sekundärriemenscheibe 25 fixiert sein und der zweite Encoder 61 kann an dem rohrförmigen Abschnitt 313 mit kleinem Durchmesser des Vorgelegeantriebszahnrads 31 fixiert sein.
Die vorstehende Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 ist als eine magnetische Vorrichtung gestaltet, die den ersten Encoder 51, den zweiten Encoder 61 und den Drehverschiebungserfassungssensor 70 hat. Jedoch kann die Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 als bspw. eine optische Vorrichtung gestaltet sein, solange sie die Differenz einer Drehzahl oder die Differenz einer Drehphase erfassen kann.
Die vorstehende Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 erfasst ein Drehmoment an der Sekundärwelle (der zweiten Welle) 24 des stufenlosen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 20. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Die Drehmomenterfassungsvorrichtung 50 kann ein Drehmoment an der Vorgelegewelle (der dritten Welle) 52 erfassen oder kann ein Drehmoment an der Primärwelle (der ersten Welle) 22 erfassen.
Die vorstehende Leistungsübertragungsvorrichtung 10 hat den stufenlosen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus 20 als einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt. Die Leistungsübertragungsvorrichtung 10 kann einen gestuften Geschwindigkeitsänderungsmechanismus haben.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Drehmomenterfassungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung eine Drehmomenterfassungsvorrichtung (50) in einer Leistungsübertragungsvorrichtung (10), die einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus (20) hat. Die Drehmomenterfassungsvorrichtung (50), die ein Drehmoment an einer Drehwelle (24) erfasst, die mit einem Zahnrad (31) dreht, hat: einen ersten Encoder (51), der einen ersten erfassten Abschnitt (52) hat und direkt an der Drehwelle (24) fixiert ist, um mit der Drehwelle (24) zu drehen; einen zweiten Encoder (61), der einen zweiten erfassten Abschnitt (62) hat und direkt an dem Zahnrad (31) fixiert ist, sodass der zweite Encoder (61) mit dem Zahnrad (31) dreht und sodass der zweite erfasste Abschnitt nahe des ersten erfassten Abschnitts gelegen ist; und einen Drehverschiebungserfassungssensor (70), der Drehverschiebungen des ersten erfassten Abschnitts (52) und des zweiten erfassten Abschnitts (62) erfasst.
Die Drehmomenterfassungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung hat: den ersten Encoder, der den ersten erfassten Abschnitt hat und an der Drehwelle direkt fixiert ist, um mit der Drehwelle zu drehen; den zweiten Encoder, der den zweiten erfassten Abschnitt hat und an dem Zahnrad direkt fixiert ist, sodass der zweite Encoder mit dem Zahnrad dreht und sodass der zweite erfasste Abschnitt nahe des ersten erfassten Abschnitts gelegen ist; und den Drehverschiebungserfassungssensor, der Drehverschiebungen des ersten erfassten Abschnitts und des zweiten erfassten Abschnitts erfasst. Kein separates Bauteil zum Erfassen eines Drehmoments ist somit für die Drehmomenterfassungsvorrichtung erfordert, die ein Drehmoment an der Drehwelle durch den einzelnen Drehverschiebungserfassungssensor und den ersten und zweiten Encoder erfasst. Im Speziellen ist kein separates Bauteil zwischen der Drehwelle und dem ersten Encoder und zwischen dem Zahnrad und dem zweiten Encoder erfordert. Dies kann eine Erhöhung einer Größe der Drehmomenterfassungsvorrichtung und somit der Leistungsübertragungsvorrichtung beschränken.
In dieser Drehmomenterfassungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung können Keile (240, 314) in einer Außenumfangsfläche der Drehwelle (24) und einer Innenumfangsfläche des Zahnrads (31) an Positionen ausgebildet sein, die von dem ersten Encoder (51) in einer Axialrichtung der Leistungsübertragungsvorrichtung (10) getrennt sind, und die Keile (240) der Drehwelle (24) und die Keile (314) des Zahnrads (31) können miteinander gepasst sein, das Zahnrad (31) kann, zwischen den Keilen (314) und dem ersten Encoder (51) in der Axialrichtung, einen nicht beitragenden Abschnitt (312) haben, der zu einer Drehmomentübertragung nicht beiträgt, und der zweite Encoder (61) kann direkt an dem nicht beitragenden Abschnitt (312) des Zahnrads (31) fixiert sein. Der erste Encoder, der an der Drehwelle direkt fixiert ist, und der zweite Encoder, der an dem Zahnrad direkt fixiert ist, können somit voneinander an einem Drehmomentübertragungspfad getrennt sein. Demzufolge kann eine Torsion der Drehwelle erfasst werden und ein Drehmoment an der Drehwelle kann erfasst werden durch den einzelnen Drehverschiebungssensor und den ersten und zweiten Encoder. Kein separates Bauteil ist deshalb erfordert, wodurch eine Erhöhung einer Größe der Drehmomenterfassungsvorrichtung und somit der Leistungsübertragungsvorrichtung beschränkt werden kann. In diesem Fall kann der nicht beitragende Abschnitt (312) durch ein Gehäuse (12) über ein Lager (41) drehbar gestützt sein.
In der Drehmomenterfassungsvorrichtung der vorliegenden Offenbarung kann der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus (20) ein stufenloser Geschwindigkeitsänderungsmechanismus sein, der eine Primärwelle (22), die eine Primärriemenscheibe (23) hat, eine Sekundärwelle (24), die eine Sekundärriemenscheibe (25) hat, und einen Übertragungsriemen (26) hat, der um die Primärriemenscheibe (23) und die Sekundärriemenscheibe (25) herum gewickelt ist, das Zahnrad (31) kann mit einem entgegengesetzten Ende der Sekundärwelle (24) von der Sekundärriemenscheibe (25) verbunden sein, die Drehwelle kann die Sekundärwelle (24) sein, der erste Encoder (51) kann direkt an der Sekundärwelle (24) zwischen der Sekundärriemenscheibe (25) und dem Zahnrad (31) in einer Axialrichtung der Sekundärwelle (24) fixiert sein, und der zweite Encoder (61) kann direkt an dem Zahnrad (31) an der sich an der Seite der Sekundärriemenscheibe (25) befindlichen Seite des Zahnrads (31) in der Axialrichtung fixiert sein. Mit dieser Gestaltung kann ein Haltedruck für den Übertragungsriemen optimal gemäß einem tatsächlichen Drehmoment festgelegt werden, das durch die Drehmomenterfassungsvorrichtung erfasst wird. Der Haltedruck für den Übertragungsriemen kann somit innerhalb des Ausmaßes verringert werden, bei dem der Übertragungsriemen nicht rutscht. Das heißt, es ist nicht notwendig, den Haltedruck für den Übertragungsriemen mit einer relativ großen Spanne festzulegen, sodass der Übertragungsriemen selbst dann nicht rutscht, falls sich das Ausgangsdrehmoment schnell ändert, wie in herkömmlichen Beispielen. Der Haltedruck kann somit im Vergleich zu den herkömmlichen Beispielen verringert werden.
In diesem Fall kann der stufenlose Geschwindigkeitsänderungsmechanismus (20) des Weiteren einen Sekundärzylinder (28) zum Ändern einer Nutbreite der Sekundärriemenscheibe (25) und ein Fixierungsbauteil (40) zum Fixieren eines Zylinderbauteils (28a), das den Sekundärzylinder (28) ausbildet, an der Sekundärwelle (24) haben, der erste Encoder (51) kann einen ersten fixierten Abschnitt (53), der direkt an der Sekundärwelle (24) zwischen dem Fixierungsbauteil (40) und dem Zahnrad (31) in der Axialrichtung fixiert ist, und einen ersten Erstreckungsabschnitt (54) haben, der sich von dem ersten fixierten Abschnitt (53) zu den Fixierungsbauteil (40) erstreckt und an dem der erste erfasste Abschnitt (52) fixiert ist, sodass der erste erfasste Abschnitt (52) wenigstens einen Teil des Fixierungsbauteils (40) in der Axialrichtung überlappt, aus Sicht in einer Radialrichtung des ersten erfassten Abschnitts (52), und der zweite Encoder (61) kann einen zweiten fixierten Abschnitt (63), der an dem Zahnrad (31) direkt fixiert ist, und einen zweiten Erstreckungsabschnitt (64) haben, der sich von dem zweiten fixierten Abschnitt (63) in Richtung zu dem ersten Encoder (51) erstreckt und an dem der zweite erfasste Abschnitt (62) fixiert ist, sodass der zweite erfasste Abschnitt (62) wenigstens einen Teil des ersten fixierten Abschnitts (53) in der Axialrichtung überlappt, aus Sicht in einer Radialrichtung des zweiten erfassten Abschnitts (62). Diese Gestaltung kann eine Erhöhung einer axialen Länge der Sekundärwelle beschränken, die durch Anordnen der Drehmomenterfassungsvorrichtung verursacht wird.
In diesem Fall kann das Zahnrad (35) durch ein Gehäuse (12) über ein Lager (41) drehbar gestützt sein, und der zweite fixierte Abschnitt (63) kann wenigstens einen Teil des Lagers (41) in der Axialrichtung überlappen, aus Sicht in einer Radialrichtung des zweiten fixierten Abschnitts (63). Diese Gestaltung kann eine Erhöhung einer axialen Länge der Sekundärwelle weiter beschränken.
Obwohl die Form zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben ist, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung in keinster Weise auf das Ausführungsbeispiel begrenzt ist und in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, ohne von dem Kern und dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung kann in der Herstellungsindustrie von Drehmomenterfassungsvorrichtung etc. verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015172563 A [0002]

Claims

Drehmomenterfassungsvorrichtung in einer Leistungsübertragungsvorrichtung, die einen Geschwindigkeitsänderungsmechanismus hat, wobei die Drehmomenterfassungsvorrichtung ein Drehmoment an einer Drehwelle erfasst, die mit einem Zahnrad dreht, und Folgendes aufweist: einen ersten Encoder, der einen ersten erfassten Abschnitt hat und direkt an der Drehwelle fixiert ist, um mit der Drehwelle zu drehen; einen zweiten Encoder, der einen zweiten erfassten Abschnitt hat und direkt an dem Zahnrad fixiert ist, sodass der zweite Encoder mit dem Zahnrad dreht und sodass der zweite erfasste Abschnitt nahe des ersten erfassten Abschnitts gelegen ist; und einen Drehverschiebungserfassungssensor, der Drehverschiebungen des ersten erfassten Abschnitts und des zweiten erfassten Abschnitts erfasst.
Drehmomenterfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei Keile in einer Außenumfangsfläche der Drehwelle und einer Innenumfangsfläche des Zahnrads an Positionen ausgebildet sind, die von dem ersten Encoder in einer Axialrichtung der Leistungsübertragungsvorrichtung getrennt sind, und die Keile der Drehwelle und die Keile des Zahnrads miteinander gepasst sind, das Zahnrad, zwischen den Keilen und dem ersten Encoder in der Axialrichtung, einen nicht beitragenden Abschnitt hat, der zu einer Drehmomentübertragung nicht beiträgt, und der zweite Encoder an dem nicht beitragenden Abschnitt des Zahnrads direkt fixiert ist.
Drehmomenterfassungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der nicht beitragende Abschnitt durch ein Gehäuse über ein Lager drehbar gestützt ist.
Drehmomenterfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Geschwindigkeitsänderungsmechanismus ein stufenloser Geschwindigkeitsänderungsmechanismus ist, der eine Primärwelle, die eine Primärriemenscheibe hat, eine Sekundärwelle, die eine Sekundärriemenscheibe hat, und einen Übertragungsriemen hat, der um die Primärriemenscheibe und die Sekundärriemenscheibe herum gewickelt ist, das Zahnrad mit einem entgegengesetzten Ende der Sekundärwelle von der Sekundärriemenscheibe verbunden ist, die Drehwelle die Sekundärwelle ist, der erste Encoder an der Sekundärwelle zwischen der Sekundärriemenscheibe und dem Zahnrad in einer Axialrichtung der Sekundärwelle direkt fixiert ist, und der zweite Encoder an dem Zahnrad an der Sekundärriemenscheibenseite des Zahnrads in der Axialrichtung direkt fixiert ist.
Drehmomenterfassungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der stufenlose Geschwindigkeitsänderungsmechanismus des Weiteren einen Sekundärzylinder zum Ändern einer Nutbreite der Sekundärriemenscheibe und ein Fixierungsbauteil zum Fixieren eines Zylinderbauteils, das den Sekundärzylinder ausbildet, an der Sekundärwelle hat, der erste Encoder einen ersten fixierten Abschnitt, der direkt an der Sekundärwelle zwischen dem Fixierungsbauteil und dem Zahnrad in der Axialrichtung fixiert ist, und einen ersten Erstreckungsabschnitt hat, der sich von dem ersten fixierten Abschnitt in Richtung zu dem Fixierungsbauteil erstreckt und an dem der erste erfasste Abschnitt fixiert ist, sodass der erste erfasste Abschnitt wenigstens einen Teil des Fixierungsbauteils in der Axialrichtung überlappt, aus Sicht in einer Radialrichtung des ersten erfassten Abschnitts, und der zweite Encoder einen zweiten fixierten Abschnitt, der direkt an dem Zahnrad fixiert ist, und einen zweiten Erstreckungsabschnitt hat, der sich von dem zweiten fixierten Abschnitt in Richtung zu dem ersten Encoder erstreckt und an dem der zweite erfasste Abschnitt fixiert ist, sodass der zweite erfasste Abschnitt wenigstens einen Teil des ersten fixierten Abschnitts in der Axialrichtung überlappt, aus Sicht in einer Radialrichtung des zweiten erfassten Abschnitts.
Drehmomenterfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Zahnrad durch ein Gehäuse über ein Lager drehbar gestützt ist, und der zweite fixierte Abschnitt wenigstens einen Teil des Lagers in der Axialrichtung überlappt, aus Sicht in einer Radialrichtung des zweiten fixierten Abschnitts.