EP2002147A1 - Torque sensing device for a taper disk wraparound drive - Google Patents

Torque sensing device for a taper disk wraparound drive

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EP2002147A1
EP2002147A1 EP07721976A EP07721976A EP2002147A1 EP 2002147 A1 EP2002147 A1 EP 2002147A1 EP 07721976 A EP07721976 A EP 07721976A EP 07721976 A EP07721976 A EP 07721976A EP 2002147 A1 EP2002147 A1 EP 2002147A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
ramp
balls
ramp surfaces
torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07721976A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Gantner
Andreas GÖTZ
Eugen Kremer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Original Assignee
LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG, LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH filed Critical LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG
Publication of EP2002147A1 publication Critical patent/EP2002147A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a torque sensing device for a cone pulley wrap transmission.
  • Cone pulley as used for example in motor vehicles, generally contain two pairs of conical disks, which are wrapped by a belt, for example, a link chain, wrapped. By opposing change in the distance between the conical disks of each conical disk pair, the transmission ratio can be changed continuously.
  • a pair of conical disks preferably the drive side, includes an integrated torque sensor with which the torque acting on a drive motor is detected and a contact pressure between the conical disks of the associated disk pair is changed in accordance with the torque.
  • Such conical-pulley transmission with integrated torque sensor are described, for example, in DE 42 34 294 A1, DE 19 54 644 A1, DE 40 26 683, DE 195 45 492 A1 and DE 199 51 950 A1.
  • FIG. 4 shows a cross section through a drive-side part of a conical-disk drive transmission.
  • an input shaft 10 which is formed integrally with a fixed disk, not shown, is axially displaceable, but rotatably connected to the input shaft, a spacer plate 14 is arranged.
  • a cylindrical ring 16 is rigidly fixed in the radially outer region with two radially spaced walls in which a piston 18 operates, so that according to the Fig. Right side of the piston 18, a first pressure chamber 20 is formed by formed in the travel plate 14 radial holes 22, an annular space 24 between the washer 14 and the shaft 10 and formed in the shaft 10 radial bore 26 and axial bore 28 can be acted upon by hydraulic pressure, which is variable for a translation adjustment.
  • the overall annular piston 18 is rigidly connected to a generally cup-shaped support ring 30, which in turn is rigidly connected to the input shaft 10. At the front end of the support ring 30 ramp surfaces 32 are formed.
  • a generally annular sensing piston 36 is arranged to be axially displaceable while sealing against the peripheral surface of the input shaft 10 and an inner circumferential surface of the support ring 30.
  • the sensing piston 36 is formed with a projection directed toward the travel disc 14, on the rear side of which ramp surfaces 38 are formed, which form counter surfaces to the ramp surfaces 32.
  • ramp surfaces 32 and 38 are rolling elements, in the example shown balls 40, respectively.
  • a second pressure chamber 42 is formed, which is acted upon by the input shaft 10 leading supply line 44 with hydraulic pressure, wherein the hydraulic fluid via a likewise formed in the input shaft 10 derivative 46 can be derived.
  • the effective cross section of the leading into the second pressure chamber inlet opening 48 is determined by the axial position of the spacer plate 14.
  • the effective cross section of the outgoing from the second pressure chamber 42 discharge opening 50 is determined by the position of the sensing piston 36.
  • the sensing piston 36 protrudes with circumferentially spaced axial arms 52 through recesses of the support ring 30 therethrough.
  • the radial outer surfaces of the arms 52 are provided with axially and radially directed teeth, which are in engagement with an internal toothing of an input gear 54, which is mounted by means of a bearing 8 axially substantially immovably on the input shaft 10.
  • a ring member 56 is rigidly connected to the cylinder ring 16, the inside of which forms a guide surface 58 against which the balls 40 and which limits the radial outward movement of the balls 40.
  • the known, in particular by the sensing piston 36, the ramp surfaces 32 and 38 and the guide surface 58 and the balls 40 formed torque sensing device has the following characteristics:
  • a first solution of the invention task is achieved with a torque sensing device for a conical-pulley, which torque sensing device includes a rigidly connected to a shaft of a conical disk pair ramp surface, another ramp surface which is rigidly connected to a shaft surrounding, relative to the shaft axially displaceable and rotatable Fühikolben which ramp surfaces are designed such that changes in a change in the effective between the sensing piston and the shaft torque, the axial position of the sensing piston by rolling arranged between the ramp surfaces balls on the ramp surfaces, and a rigidly connected to a travel disc guide surface at the radial Inside the balls abut, wherein the travel disc with the shaft rotatably and axially displaceably connected and with a dependent of the axial position of the sensing piston hydraulic pressure in the direction of a rigid mi t is the shaft connected fixed disc is urged and the guide surface is shaped such that the radial distance between the balls and the axis of the shaft on the axial distance between the distance disc and the fixed disc depends
  • Another object of the invention is to provide a torque sensing device for a conical-pulley transmission which includes a torque sensing device rigidly connected to a shaft of a cone pulley pair ramp surface, a further ramp surface which is rigidly connected to a shaft engaging, relative to the shaft axially displaceable and rotatable sensing piston, which Ramp surfaces are formed such that the axial position of the sensing piston changes by rolling arranged between the ramp surfaces balls on the ramp surfaces with a change in the effective between the sensing piston and the shaft torque, and a rigidly connected to a travel disc guide surface, at its radial inner side the balls with their radially outer Abut area, wherein the travel disc with the shaft rotatably and axially slidably connected and is urged with a dependent of the axial position of the sensing piston hydraulic contact pressure towards a rigidly connected to the shaft fixed disk and the guide surface is shaped such that the radial distance between the balls and the axis of the shaft depends on the axial distance between the travel disc and
  • the pitch of the ramp surfaces decreases with increasing distance from their lowest point such that the quotient of contact pressure and torque is substantially independent of the positions of the ramp surfaces and the guide surface relative to one another.
  • the negative effect of the radial displacement of the contact point with respect to the centers of the balls can be compensated.
  • FIG. 2 shows three sectional views, cut in the plane H-II of FIG. 4, wherein the ball is relative to the guide surface with respect to the circumferential direction in different positions
  • Fig. 3 is a view similar to FIG. 1 with respect to FIG. 1 different shape of the ramp surface
  • FIG. 4 shows a cross section through a drive-side portion of a conical-pulley wrap-type transmission of a type known per se.
  • Fig. 1 shows in the figure part a) a ball 40 between the ramp surfaces 32 and 38, which are formed in the circumferential direction repetitively on the support ring 30 and the sensing piston 36.
  • Fig. 1a represents the FWm ⁇ ment upset state in which the sensing piston 36 is maximally approximated to the support ring 30.
  • ramp surface 38 in the circumferential direction (y) due to a torque introduced by the input gear 54 relative to the ramp surface 32 of the support ring 30 is shifted, so that the ball 40 on the ramp surfaces by a certain extent is rolled and increases the distance between the support ring 30 and the sensing piston 36.
  • a line connecting the points of contact P 1 and P 2 and the center M of the ball makes an angle with the X direction (direction of the axis of the input shaft 10).
  • the mold surface 58 seen in a section according to H-II of Fig. 4 has the 2, wherein only one half is shown starting from the location radially above the lowest point of the ramp surface 32 of the support ring 30 in the circumferential direction.
  • the guide surface has in its middle region a plateau 60 against which the ball 40 rests in the position according to FIG. 2 a) at the point Pi.
  • Fig. 2b shows the contact between the ball 40 and the guide surface 58 in the state of Fig. 1 b), wherein the contact points P 2 , P 3 emigrate laterally and a plane containing the points Bi, M, B 2 , P 4th (Middle between P 2 and P 3 ), remains radially directed.
  • the contact point P5 In the position according to FIG. 2c), which corresponds to the pumping position, ie the greatest possible displacement between the ramp surfaces 32 and 38 in the circumferential direction, the contact point P5 has moved further away from the effective contact point P4 of FIG. 2c.
  • the guide surface 58 may be matched to the ramp surfaces 32 and 38 such that a plane containing the points of contact of the ball with the ramp surfaces and the guide surface as well as the ball center lies in the radial direction. This ensures that the force acting on the balls 40 with increasing speed centrifugal force is completely taken over by reaction forces and there is no unfavorable speed dependence of the contact pressure.
  • the guide surface 58 may also be configured such that the points of contact of the ball with the ramp surfaces and with the guide surface define a plane having a predetermined angle with the radial direction. As a result, a prescribable speed dependence of the contact pressure is achieved, which can be taken into account in the hydraulic control of the conical disk wrap transmission.
  • Fig. 3 shows a comparison with the Fig. 1 modified form of the ramp surfaces, wherein only the ramp surface 32 of the support ring 30 is shown.
  • the pitch ⁇ of the ramp surface 32 changes in the circumferential direction y, the pitch becoming smaller as the distance from the lowest point increases.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

A torque sensing device for a taper disk wraparound drive comprises a ramp face which is rigidly connected to a shaft of a taper disk pair, a further ramp face which is rigidly connected to a sensing piston which engages around the shaft and is axially moveable and rotatable relative to the shaft, which ramp faces are designed such that, in the event of a change in the torque acting between the sensing piston and the shaft, the axial position of the sensing piston is varied by means of balls, which are arranged between the ramp faces, rolling on the ramp faces, and a guide face which is rigidly connected to a moving disk, against the radial inner side of which guide face the balls bear, wherein the moving disk is rotationally fixedly and axially moveably connected to the shaft and, with a hydraulic pressure which is dependent on the axial position of the sensing piston, is forced against a fixed disk which is rigidly connected to the shaft, and the form face is shaped such that the radial spacing between the balls and the axis of the shaft is dependent on the axial spacing between the moving disk and the fixed disk, wherein the guide face is designed such that the contact points of in each case one ball with the ramp faces, the contact point of said ball with the guide face, and the central point of said ball are situated in a radially-aligned plane.

Description

Drehmomentfühlvorrichtunα für ein Kegelscheibenumschlinαunαsαetriebe Torque sensing device for a cone pulley wrap
Die Erfindung betrifft eine Drehmomentfühlvorrichtung für ein Kegelscheibenumschlingungs- getriebe.The invention relates to a torque sensing device for a cone pulley wrap transmission.
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, wie sie beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, enthalten im Allgemeinen zwei Kegelscheibenpaare, die von einem Umschlingungs- mittel, beispielsweise einer Laschenkette, umschlungen werden. Durch gegensinnige Veränderung des Abstandes zwischen den Kegelscheiben jedes Kegelscheibenpaares lässt sich die Übersetzung des Getriebes kontinuierlich verändern.Cone pulley, as used for example in motor vehicles, generally contain two pairs of conical disks, which are wrapped by a belt, for example, a link chain, wrapped. By opposing change in the distance between the conical disks of each conical disk pair, the transmission ratio can be changed continuously.
Mit Vorteil enthält ein Kegelscheibenpaar, bevorzugt das antriebsseitige, einen integrierten Drehmomentfühler, mit dem das von einem Antriebsmotor her wirkende Drehmoment erfasst wird und ein Anpressdruck zwischen den Kegelscheiben des zugehörigen Scheibenpaares entsprechend dem Drehmoment verändert wird.Advantageously, a pair of conical disks, preferably the drive side, includes an integrated torque sensor with which the torque acting on a drive motor is detected and a contact pressure between the conical disks of the associated disk pair is changed in accordance with the torque.
Solche Kegelscheibenumschlingungsgetriebe mit integriertem Drehmomentfühler sind beispielsweise in der DE 42 34 294 A1, DE 19 54 644 A1 , DE 40 26 683, DE 195 45 492 A1 und DE 199 51 950 A1 beschrieben.Such conical-pulley transmission with integrated torque sensor are described, for example, in DE 42 34 294 A1, DE 19 54 644 A1, DE 40 26 683, DE 195 45 492 A1 and DE 199 51 950 A1.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen antriebsseitigen Teil eines Kegelscheibenumschlin- gungsgetriebes. Auf einer Eingangswelle 10, die einteilig mit einer nicht dargestellten Festscheibe ausgebildet ist, ist axial verschiebbar, jedoch drehfest mit der Eingangswelle verbunden, eine Wegscheibe 14 angeordnet.4 shows a cross section through a drive-side part of a conical-disk drive transmission. On an input shaft 10, which is formed integrally with a fixed disk, not shown, is axially displaceable, but rotatably connected to the input shaft, a spacer plate 14 is arranged.
An der Rückseite der Wegscheibe 14 ist in deren radial äußerem Bereich ein Zylinderring 16 mit zwei radial voneinander beabstandeten Wänden starr befestigt, in dem ein Kolben 18 arbeitet, so dass gemäß der Fig. rechtsseitig des Kolbens 18 ein erster Druckraum 20 gebildet ist, der durch in der Wegscheibe 14 ausgebildete radiale Bohrungen 22, einen Ringraum 24 zwischen der Wegscheibe 14 und der Welle 10 und eine in der Welle 10 ausgebildete Radialbohrung 26 und Axialbohrung 28 mit Hydraulikdruck beaufschlagbar ist, der für eine Übersetzungsverstellung veränderbar ist. Der insgesamt ringförmige Kolben 18 ist starr mit einem insgesamt becherförmigen Stützring 30 verbunden, der wiederum starr mit der Eingangswelle 10 verbunden ist. An dem Stirnende des Stützrings 30 sind Rampenflächen 32 ausgebildet.At the rear of the spacer plate 14, a cylindrical ring 16 is rigidly fixed in the radially outer region with two radially spaced walls in which a piston 18 operates, so that according to the Fig. Right side of the piston 18, a first pressure chamber 20 is formed by formed in the travel plate 14 radial holes 22, an annular space 24 between the washer 14 and the shaft 10 and formed in the shaft 10 radial bore 26 and axial bore 28 can be acted upon by hydraulic pressure, which is variable for a translation adjustment. The overall annular piston 18 is rigidly connected to a generally cup-shaped support ring 30, which in turn is rigidly connected to the input shaft 10. At the front end of the support ring 30 ramp surfaces 32 are formed.
Weiter ist innerhalb des Stützrings 30 ein insgesamt ringförmig ausgebildeter Fühlkolben 36 unter Abdichtung gegen die Umfangsfläche der Eingangsweile 10 und eine innere Umfangs- fläche des Stützrings 30 axial verschiebbar angeordnet. Der Fühlkolben 36 ist mit einem zu der Wegscheibe 14 hin gerichteten Vorsprung ausgebildet, an dessen Rückseite Rampenflächen 38 ausgebildet sind, die Gegenflächen zu den Rampenflächen 32 bilden. Zwischen den Rampenflächen 32 und 38 sind Wälzkörper, im dargestellten Beispiel Kugeln 40, angeordnet.Further, within the support ring 30, a generally annular sensing piston 36 is arranged to be axially displaceable while sealing against the peripheral surface of the input shaft 10 and an inner circumferential surface of the support ring 30. The sensing piston 36 is formed with a projection directed toward the travel disc 14, on the rear side of which ramp surfaces 38 are formed, which form counter surfaces to the ramp surfaces 32. Between the ramp surfaces 32 and 38 are rolling elements, in the example shown balls 40, respectively.
Zwischen dem Fühlkolben 36 und der Wegscheibe 14 ist ein zweiter Druckraum 42 ausgebildet, der durch die Eingangswelle 10 führende Zuleitung 44 mit Hydraulikdruck beaufschlagbar ist, wobei das Hydraulikmittel über eine ebenfalls in der Eingangswelle 10 ausgebildete Ableitung 46 ableitbar ist.Between the sensing piston 36 and the travel plate 14, a second pressure chamber 42 is formed, which is acted upon by the input shaft 10 leading supply line 44 with hydraulic pressure, wherein the hydraulic fluid via a likewise formed in the input shaft 10 derivative 46 can be derived.
Der wirksame Querschnitt der in den zweiten Druckraum führenden Zuleitungsöffnung 48 wird durch die axiale Stellung der Wegscheibe 14 bestimmt. Der wirksame Querschnitt der aus dem zweiten Druckraum 42 herausführenden Ableitungsöffnung 50 wird durch die Stellung des Fühlkolbens 36 bestimmt. Der Fühlkolben 36 ragt mit in Umfangsrichtung beabstandeten axialen Armen 52 durch Aussparungen des Stützrings 30 hindurch. Die radialen Außenflächen der Arme 52 sind mit axial und radial gerichteten Verzahnungen versehen, die in Eingriff mit einer Innenverzahnung eines Eingangsrades 54 sind, das mittels eines Lagers 8 axial im Wesentlichen unverschiebbar auf der Eingangswelle 10 gelagert ist.The effective cross section of the leading into the second pressure chamber inlet opening 48 is determined by the axial position of the spacer plate 14. The effective cross section of the outgoing from the second pressure chamber 42 discharge opening 50 is determined by the position of the sensing piston 36. The sensing piston 36 protrudes with circumferentially spaced axial arms 52 through recesses of the support ring 30 therethrough. The radial outer surfaces of the arms 52 are provided with axially and radially directed teeth, which are in engagement with an internal toothing of an input gear 54, which is mounted by means of a bearing 8 axially substantially immovably on the input shaft 10.
Radial innerhalb des starr mit der Wegscheibe 14 verbundenen Zylinderrings 16 ist ein Ringteil 56 starr mit dem Zylinderring 16 verbunden, dessen Innenseite eine Führungsfläche 58 bildet, an der die Kugeln 40 anliegen und die die radiale Auswärtsbewegung der Kugeln 40 begrenzt.Radially within the rigidly connected to the washer 14 cylinder ring 16, a ring member 56 is rigidly connected to the cylinder ring 16, the inside of which forms a guide surface 58 against which the balls 40 and which limits the radial outward movement of the balls 40.
Der Aufbau und die Funktion der bisher beschriebenen Anordnung sind an sich bekannt und werden daher nur kurz erläutert:The structure and function of the arrangement described so far are known per se and are therefore explained only briefly:
Bei vom drehantreibbaren Eingangsrad 54 her auf den Fühlkolben 36 wirkendem Drehmoment wird dieses Drehmoment über die Rampenflächen 38, die Kugeln 40 und die Rampen- flächen 32 auf den Stützring 30 und damit die Welle 10 übertragen. Die Rampenflächen sind derart gestaltet, dass der Fühlkolben 36 sich mit zunehmendem Drehmoment gemäß Fig. 1 nach rechts bewegt, so dass die Ableitungsöffnung 50 zunehmend verschlossen wird. Mit kleiner werdender wirksamer Größe der Ableitungsöffnung 50 nimmt der Druck im zweiten Druckraum 42 zu, so dass auf die Wegscheibe 14 ein vom Eingangsdrehmoment abhängiger Anpressdruck wirkt. Bei weitestgehend nach links verschobener Wegscheibe 14 (maximaler Underdrive des Getriebes) ist die Zuleitungsöffnung 48 verschlossen, so dass der zweite Druckraum 42 drucklos ist. Dadurch, dass sich der wirksame Radius der Führungsfläche 58 bei einer Verstellung der Wegscheibe 14 gemäß Fig. 5 nach rechts verkleinert, verschiebt sich die Anlage zwischen den Kugeln und den Rampenflächen mit zunehmender Verschiebung der Wegscheibe 14 nach rechts radial einwärts, wodurch der Druck im zweiten Druckraum 42 zusätzlich abhängig von der Übersetzung moduliert wird, da die Steigung der Rampenflächen vom radialen Abstand der Berührungsstellen zwischen den Kugeln und den Rampenflächen von der Achse der Eingangswelle 10 abhängt. Dabei ist die Steigung der Keilflächen im Allgemeinen radial innen größer als radial außen.In the case of torque acting on the sensing piston 36 from the rotationally driven input gear 54, this torque is transmitted via the ramp surfaces 38, the balls 40 and the ramps. surfaces 32 on the support ring 30 and thus the shaft 10 transmitted. The ramp surfaces are designed such that the sensing piston 36 moves to the right with increasing torque as shown in FIG. 1, so that the discharge opening 50 is increasingly closed. With decreasing effective size of the discharge opening 50, the pressure in the second pressure chamber 42 increases, so that acts on the travel plate 14 a dependent on the input torque contact pressure. When far away to the left shifted windshield 14 (maximum underdrive of the transmission), the supply port 48 is closed, so that the second pressure chamber 42 is depressurized. The fact that the effective radius of the guide surface 58 decreases in an adjustment of the spacer plate 14 of FIG. 5 to the right, the system shifts between the balls and the ramp surfaces with increasing displacement of the washer 14 to the right radially inward, whereby the pressure in the second Pressure chamber 42 is additionally modulated depending on the translation, since the slope of the ramp surfaces depends on the radial distance of the contact points between the balls and the ramp surfaces of the axis of the input shaft 10. The slope of the wedge surfaces is generally radially inward greater than radially outward.
Die bekannte, insbesondere durch den Fühlkolben 36, die Rampenflächen 32 und 38 sowie die Führungsfläche 58 und die Kugeln 40 gebildete Drehmomentfühleinrichtung weist folgende Eigenarten auf:The known, in particular by the sensing piston 36, the ramp surfaces 32 and 38 and the guide surface 58 and the balls 40 formed torque sensing device has the following characteristics:
- Mit zunehmender Drehzahl der Eingangswelle 10 wirkt auf die Kugeln 40 eine zunehmende Fliehkraft, die im Allgemeinen nicht vollständig von den Reaktionskräften der Rampenflächen und der Führungsfläche übernommen wird, wodurch der Druck im zweiten Druckraum 42 drehzahlabhängig wird. Dies kann ein Rutschen des Kegelscheibenumschlingungsgetriebes oder eine Überbelastung oder auch eine Hysterese verursachen.- With increasing speed of the input shaft 10 acts on the balls 40 an increasing centrifugal force, which is generally not completely taken over by the reaction forces of the ramp surfaces and the guide surface, whereby the pressure in the second pressure chamber 42 is speed-dependent. This can cause slippage of the belt pulley or overstress or even hysteresis.
- Bei der nur vom Abstand von der Achse der Eingangswelle 10 abhängigen Steigung (radiale Abhängigkeit) der Rampenflächen in Umfangsrichtung hat die Normale zur Wälzfläche, auf der die Kugeln sich an den Rampenflächen abwälzen, eine radiale Komponente. Deswegen liegen der Mittelpunkt der Kugel und der Berührpunkt zwischen Kugel und Rampe auf unterschiedlichen Radien. Dieser Unterschied ist annähernd proportional zur Axialverschiebung des Führungskolbens. Dies hat zur Folge, dass das Verhältnis zwischen Anpressdruck (Druck im zweiten Druckraum) und Drehmoment nicht nur von der Übersetzung abhängt, sondern auch von dem Volumenstrom und dem Rückstaudruck des durch den zweiten Druckraum 42 strömenden Hydraulikmittels und vom Drehmoment. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmomentfühlvorrichtung zu schaffen, bei denen die vorstehend beschriebenen ungünstigen Abhängigkeiten des ermittelten Drehmoments von der Drehzahl, dem Volumenstrom, dem Rückstaudruck und weiteren Größen vermieden sind.- When only dependent on the distance from the axis of the input shaft 10 slope (radial dependence) of the ramp surfaces in the circumferential direction, the normal to the rolling surface on which the balls roll on the ramp surfaces, a radial component. Because of this, the center of the sphere and the point of contact between the sphere and the ramp are at different radii. This difference is approximately proportional to the axial displacement of the guide piston. This has the consequence that the ratio between contact pressure (pressure in the second pressure chamber) and torque depends not only on the ratio, but also on the volume flow and the back pressure of the hydraulic fluid flowing through the second pressure chamber 42 and the torque. The invention has for its object to provide a torque sensing device in which the above-described unfavorable dependencies of the detected torque of the rotational speed, the flow, the back pressure and other variables are avoided.
Eine erste Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit einer Drehmomentfühleinrichtung für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe erzielt, welche Drehmomentfühlvorrichtung enthält eine starr mit einer Welle eines Kegelscheibenpaars verbundene Rampenfläche, eine weitere Rampenfläche, die starr mit einem die Welle umgreifenden, relativ zur Welle axial verschiebbaren und verdrehbaren Fühikolben verbunden ist , welche Rampenflächen derart ausgebildet sind, dass sich bei einer Änderung des zwischen dem Fühlkolben und der Welle wirksamen Drehmoments die axiale Stellung des Fühlkolbens durch Abwälzen von zwischen den Rampenflächen angeordneten Kugeln auf den Rampenflächen ändert, und eine starr mit einer Wegscheibe verbundene Führungsfläche, an deren radialer Innenseite die Kugeln anliegen, wobei die Wegscheibe mit der Welle drehfest und axial verschiebbar verbunden ist und mit einem von der axialen Stellung des Fühlkolbens abhängigen Hydraulikdruck in Richtung auf eine starr mit der Welle verbundene Festscheibe gedrängt ist und die Führungsfläche derart geformt ist, dass der radiale Abstand zwischen den Kugeln und der Achse der Welle von dem axialen Abstand zwischen der Wegscheibe und der Festscheibe abhängt und wobei die Führungsfläche derart gestaltet ist, dass die Berührpunkte jeweils einer Kugel mit den Rampenflächen, der Berührpunkt dieser Kugel mit der Führungsfläche und der Mittelpunkt dieser Kugel in einer radial gerichteten Ebene liegen.A first solution of the invention task is achieved with a torque sensing device for a conical-pulley, which torque sensing device includes a rigidly connected to a shaft of a conical disk pair ramp surface, another ramp surface which is rigidly connected to a shaft surrounding, relative to the shaft axially displaceable and rotatable Fühikolben which ramp surfaces are designed such that changes in a change in the effective between the sensing piston and the shaft torque, the axial position of the sensing piston by rolling arranged between the ramp surfaces balls on the ramp surfaces, and a rigidly connected to a travel disc guide surface at the radial Inside the balls abut, wherein the travel disc with the shaft rotatably and axially displaceably connected and with a dependent of the axial position of the sensing piston hydraulic pressure in the direction of a rigid mi t is the shaft connected fixed disc is urged and the guide surface is shaped such that the radial distance between the balls and the axis of the shaft on the axial distance between the distance disc and the fixed disc depends and wherein the guide surface is designed such that the points of contact each one Ball with the ramp surfaces, the point of contact of this ball with the guide surface and the center of this ball lie in a radially directed plane.
Damit wird erreicht, dass die Fliehkraft von Reaktionskräften komplett übernommen wird und keine ungünstige Drehzahlabhängigkeit des Anpressdruckes verursacht.This ensures that the centrifugal force is completely absorbed by reaction forces and causes no unfavorable speed dependence of the contact pressure.
Eine weitere Lösung der Erfindungsaufgabe wird mit einer Drehmomentfühlvorrichtung für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, welche Drehmomentfühlvorrichtung enthält eine starr mit einer Welle eines Kegelscheibenpaars verbundene Rampenfläche, eine weitere Rampenfläche, die starr mit einem die Welle umgreifenden, relativ zur Welle axial verschiebbaren und verdrehbaren Fühlkolben verbunden ist , welche Rampenflächen derart ausgebildet sind, dass sich bei einer Änderung des zwischen dem Fühlkolben und der Welle wirksamen Drehmoments die axiale Stellung des Fühlkolbens durch Abwälzen von zwischen den Rampenflächen angeordneten Kugeln auf den Rampenflächen ändert, und eine starr mit einer Wegscheibe verbundene Führungsfläche, an deren radialer Innenseite die Kugeln mit ihrem radial äußeren Bereich anliegen, wobei die Wegscheibe mit der Welle drehfest und axial verschiebbar verbunden ist und mit einem von der axialen Stellung des Fühlkolbens abhängigen hydraulischen Anpressdruck in Richtung auf eine starr mit der Welle verbundene Festscheibe gedrängt ist und die Führungsfläche derart geformt ist, dass der radiale Abstand zwischen den Kugeln und der Achse der Welle von dem axialen Abstand zwischen der Wegscheibe und der Festscheibe abhängt, wobei die Führungsfläche derart gestaltet ist, dass die Berührpunkte jeweils einer Kugel mit den Rampenflächen und der Berührpunkt dieser Kugel mit der Führungsfläche in einer Ebene liegen, die einen vorbestimmten Winkel zur radialen Richtung hat.Another object of the invention is to provide a torque sensing device for a conical-pulley transmission which includes a torque sensing device rigidly connected to a shaft of a cone pulley pair ramp surface, a further ramp surface which is rigidly connected to a shaft engaging, relative to the shaft axially displaceable and rotatable sensing piston, which Ramp surfaces are formed such that the axial position of the sensing piston changes by rolling arranged between the ramp surfaces balls on the ramp surfaces with a change in the effective between the sensing piston and the shaft torque, and a rigidly connected to a travel disc guide surface, at its radial inner side the balls with their radially outer Abut area, wherein the travel disc with the shaft rotatably and axially slidably connected and is urged with a dependent of the axial position of the sensing piston hydraulic contact pressure towards a rigidly connected to the shaft fixed disk and the guide surface is shaped such that the radial distance between the balls and the axis of the shaft depends on the axial distance between the travel disc and the fixed disc, wherein the guide surface is designed such that the contact points are each a ball with the ramp surfaces and the point of contact of this ball with the guide surface in a plane that has a predetermined angle to the radial direction.
Damit wird erreicht, dass die Fliehkraft eine durch den Winkel vorgebbare Drehzahlabhängigkeit des Anpressdruckes bewirkt, die bei der Steuerung des Getriebes berücksichtigt werden kann.This ensures that the centrifugal force causes a predeterminable by the angle speed dependence of the contact pressure, which can be taken into account in the control of the transmission.
Vorteilhaft ist, dass die Steigung der Rampenflächen mit zunehmender Entfernung von deren tiefster Stelle derart abnimmt, dass der Quotient aus Anpressdruck und Drehmoment im Wesentlichen unabhängig von den Positionen der Rampenflächen und der Führungsfläche relativ zueinander ist.It is advantageous that the pitch of the ramp surfaces decreases with increasing distance from their lowest point such that the quotient of contact pressure and torque is substantially independent of the positions of the ramp surfaces and the guide surface relative to one another.
Damit kann der negative Effekt der radialen Verschiebung des Berührungspunktes bezüglich der Mittelpunkte der Kugeln kompensiert werden. Dies wird dadurch erzielt, dass die Radial-, Axial- und Umfangsverschiebungen bei jeder vorgegebenen Position der Führungsfläche derart angeordnet sind, dass das Verhältnis von Drehmoment und Anpressdruck bzw. Druck in dem zweiten Druckraum im Wesentlichen konstant bleibt.Thus, the negative effect of the radial displacement of the contact point with respect to the centers of the balls can be compensated. This is achieved in that the radial, axial and circumferential displacements are arranged at each predetermined position of the guide surface such that the ratio of torque and contact pressure or pressure in the second pressure chamber remains substantially constant.
Die Erfindung, die für weitgehend alle Arten von Kegelscheibenumschlingungsgetrieben mit integriertem Drehmomentfühler verwendet werden kann, wird im Folgenden anhand schema- tischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.The invention, which can be used for substantially all types of cone pulley with integrated torque sensor, will be explained below with reference to schematic drawings, for example, and with further details.
In den Figuren stellen dar:In the figures represent:
Fig. 1 zwei Schnittansichten, geschnitten in der Ebene l-l der Fig. 4 mit bezüglich der Um- fangsrichtung verschiedenen Relativstellungen der Rampenflächen zueinander,1 shows two sectional views, cut in the plane l-l of FIG. 4 with respect to the circumferential direction different relative positions of the ramp surfaces to each other,
Fig. 2 drei Schnittansichten, geschnitten in der Ebene H-Il der Fig. 4, wobei die Kugel bezüglich der Umfangsrichtung in unterschiedlichen Positionen relativ zur Führungsfläche ist, Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 mit gegenüber der Fig. 1 unterschiedlicher Form der Rampenfläche und2 shows three sectional views, cut in the plane H-II of FIG. 4, wherein the ball is relative to the guide surface with respect to the circumferential direction in different positions, Fig. 3 is a view similar to FIG. 1 with respect to FIG. 1 different shape of the ramp surface and
Fig. 4 einen Querschnitt durch einen antriebsseitigen Teilbereich eines Kegelscheibenum- schlingungsgetriebes an sich bekannter Bauart.4 shows a cross section through a drive-side portion of a conical-pulley wrap-type transmission of a type known per se.
Die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Geometrie kann in einem Getriebe gemäß Fig. 4 verwendet werden.The geometry according to the invention described below can be used in a transmission according to FIG. 4.
Fig. 1 zeigt im Figurenteil a) eine Kugel 40 zwischen den Rampenflächen 32 und 38, die in Umfangsrichtung sich wiederholend an dem Stützring 30 bzw. dem Fühlkolben 36 ausgebildet sind.Fig. 1 shows in the figure part a) a ball 40 between the ramp surfaces 32 and 38, which are formed in the circumferential direction repetitively on the support ring 30 and the sensing piston 36.
Fig. 1a) stellt den drehmσmentfreien Zustand dar, in dem der Fühlkolben 36 maximal an den Stützring 30 angenähert ist. Bei der Stellung gemäß Fig. 1b) ist die am Fühlkolben 36 ausgebildete Rampenfläche 38 in Umfangsrichtung (y) in Folge eines vom Eingangsrad 54 eingebrachten Drehmoments relativ zur Rampenfläche 32 des Stützrings 30 verschoben, so dass die Kugel 40 auf den Rampenflächen um ein gewisses Maß abgewälzt ist und den Abstand zwischen dem Stützring 30 und dem Fühlkolben 36 vergrößert. Wie ersichtlich, nimmt dadurch eine die Berührpunkte P1 und P2 und den Mittelpunkt M der Kugel verbindende Linie einen Winkel zur X-Richtung (Richtung der Achse der Eingangswelle 10) ein. Damit eine Ebene, die die Berührpunkte Bi, B2, den Mittelpunkt M der Kugel und den Berührpunkt der Kugel mit der Führungsfläche 58 enthält, radial gerichtet bleibt, hat die Formfläche 58, gesehen in einem Schnitt gemäß H-Il der Fig. 4 die in Fig. 2 dargestellte Form, wobei nur eine Hälfte ausgehend von der radial über der tiefsten Stelle der Rampenfläche 32 des Stützrings 30 befindlichen Stelle in Umfangsrichtung dargestellt ist. Wie ersichtlich, hat die Führungsfläche in ihrem mittleren Bereich ein Plateau 60, an dem die Kugel 40 in der Stellung gemäß Fig. 2a) am Punkt Pi anliegt.Fig. 1a) represents the drehmσmentfreien state in which the sensing piston 36 is maximally approximated to the support ring 30. In the position shown in FIG. 1b) formed on the sensing piston 36 ramp surface 38 in the circumferential direction (y) due to a torque introduced by the input gear 54 relative to the ramp surface 32 of the support ring 30 is shifted, so that the ball 40 on the ramp surfaces by a certain extent is rolled and increases the distance between the support ring 30 and the sensing piston 36. As seen, a line connecting the points of contact P 1 and P 2 and the center M of the ball makes an angle with the X direction (direction of the axis of the input shaft 10). So that a plane containing the contact points Bi, B 2 , the center M of the ball and the point of contact of the ball with the guide surface 58, remains radially directed, the mold surface 58, seen in a section according to H-II of Fig. 4 has the 2, wherein only one half is shown starting from the location radially above the lowest point of the ramp surface 32 of the support ring 30 in the circumferential direction. As can be seen, the guide surface has in its middle region a plateau 60 against which the ball 40 rests in the position according to FIG. 2 a) at the point Pi.
Fig. 2b) zeigt die Berührung zwischen der Kugel 40 und der Führungsfläche 58 im Zustand der Fig. 1 b), wobei die Berührstellen P2, P3 seitlich auswandern und eine Ebene, die die Punkte B-i, M, B2, P4 (Mitte zwischen P2 und P3) enthält, radial gerichtet bleibt. In der Stellung gemäß Fig. 2c), die der Pumpstellung entspricht, d.h. weitestgehender Verschiebung zwischen den Rampenflächen 32 und 38 in Umfangsrichtung, ist der Berührpunkt P5 gegenüber dem effektiven Berührpunkt P4 der Fig. 2c noch weiter ausgewandert.Fig. 2b) shows the contact between the ball 40 and the guide surface 58 in the state of Fig. 1 b), wherein the contact points P 2 , P 3 emigrate laterally and a plane containing the points Bi, M, B 2 , P 4th (Middle between P 2 and P 3 ), remains radially directed. In the position according to FIG. 2c), which corresponds to the pumping position, ie the greatest possible displacement between the ramp surfaces 32 and 38 in the circumferential direction, the contact point P5 has moved further away from the effective contact point P4 of FIG. 2c.
Die Führungsfläche 58 kann derart auf die Rampenflächen 32 und 38 abgestimmt sein, dass eine Ebene, die die Berührpunkte der Kugel mit den Rampenflächen und der Führungsfläche sowie die Kugelmitte enthält, in radialer Richtung liegt. Dadurch wird gewährleistet, dass die mit zunehmender Drehzahl auf die Kugeln 40 wirkende Fliehkraft von Reaktionskräften komplett übernommen wird und keine ungünstige Drehzahlabhängigkeit des Anpressdruckes besteht. Die Führungsfläche 58 kann auch derart gestaltet sein, dass die Berührungspunkte der Kugel mit den Rampenflächen und mit der Führungsfläche eine Ebene bestimmen, die mit der Radialrichtung einen vorgegebenen Winkel hat. Dadurch wird eine vorgebbare Drehzahlabhängigkeit des Anpressdruckes erzielt, die in der Hydrauliksteuerung des Kegelscheibenum- schlingungsgetriebes berücksichtigt werden kann.The guide surface 58 may be matched to the ramp surfaces 32 and 38 such that a plane containing the points of contact of the ball with the ramp surfaces and the guide surface as well as the ball center lies in the radial direction. This ensures that the force acting on the balls 40 with increasing speed centrifugal force is completely taken over by reaction forces and there is no unfavorable speed dependence of the contact pressure. The guide surface 58 may also be configured such that the points of contact of the ball with the ramp surfaces and with the guide surface define a plane having a predetermined angle with the radial direction. As a result, a prescribable speed dependence of the contact pressure is achieved, which can be taken into account in the hydraulic control of the conical disk wrap transmission.
Fig. 3 zeigt eine gegenüber der Fig. 1 abgeänderte Form der Rampenflächen, wobei nur die Rampenfläche 32 des Stützrings 30 dargestellt ist. Wie ersichtlich, ändert sich die Steigung α der Rampenfläche 32 in Umfangsrichtung y, wobei die Steigung mit zunehmendem Abstand von der tiefsten Stelle kleiner wird. Mit dieser in Umfangsrichtung abnehmenden Steigung kann der negative Einfluss der radialen Verschiebung des Berührpunktes bezüglich der Kugelmitte M kompensiert werden, indem die Radial-, Axial- und Umfangsverschiebungen bei jeder vorgegebenen Position der Rampenfläche 32 oder Führungsfläche 58 sich derart ändern, dass der Quotient aus r • tan(α), (entspricht dem Drehmoment) und dem Anpressdruck bzw. dem Druck im zweiten Druckraum 42 bei einer Änderung von r und/oder α im Wesentlichen konstant bleibt, r ist der radiale Abstand des Berührpunktes B von der Achse der Eingangswelle 10 und α = α(r) ist der vom radialen Abstand abhängige Hauptrampenwinkel, d.h. die Steigung der Rampe bei der tiefsten Position der Kugel 40, die in Fig. 3 dargestellt ist. BezuαszeichenlisteFig. 3 shows a comparison with the Fig. 1 modified form of the ramp surfaces, wherein only the ramp surface 32 of the support ring 30 is shown. As can be seen, the pitch α of the ramp surface 32 changes in the circumferential direction y, the pitch becoming smaller as the distance from the lowest point increases. With this decreasing slope in the circumferential direction of the negative influence of the radial displacement of the contact point with respect to the ball center M can be compensated by the radial, axial and circumferential displacements at each predetermined position of the ramp surface 32 or guide surface 58 change such that the quotient of r • tan (α), (corresponds to the torque) and the contact pressure or the pressure in the second pressure chamber 42 with a change of r and / or α remains substantially constant, r is the radial distance of the contact point B from the axis of the input shaft 10th and α = α (r) is the radial distance dependent main ramp angle, ie the slope of the ramp at the lowest position of the ball 40 shown in FIG. LIST OF REFERENCE NUMERALS
Eingangswelleinput shaft
Wegscheibemovable disk
Zylinderringcylinder ring
Kolben erster DruckraumPiston first pressure chamber
Bohrungdrilling
Ringraumannulus
Radialbohrungradial bore
Axialbohrungaxial bore
Stützringsupport ring
Rampenflächeramp surface
Fühlkolbensensing piston
Rampenflächeramp surface
Kugel zweiter DruckraumBall second pressure chamber
Zuleitungsupply
Ableitungderivation
Zuleitungsöffnungsupply port
Ableitungsöffnungdischarge port
Armpoor
Eingangsradinput gear
Ringteilring part
Führungsflächeguide surface
Plateau plateau

Claims

Patentansprüche claims
1. Drehmomentfühlvorrichtung für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, welche Dreh- momentfühlvorrichtung enthält, eine starr mit einer Welle (10) eines Kegelscheibenpaars verbundene Rampenfläche (32), eine weitere Rampenfläche (38), die starr mit einem die Welle umgreifenden, relativ zur Welle axial verschiebbaren und verdrehbaren Fühlkolben (36) verbunden ist , welche Rampenflächen derart ausgebildet sind, dass sich bei einer Änderung des zwischen dem Fühlkolben und der Welle wirksamen Drehmoments die axiale Stellung des Fühlkolbens durch Abwälzen von zwischen den Rampenflächen angeordneten Kugeln (40) auf den Rampenflächen ändert, und eine starr mit einer Wegscheibe (14) verbundene Führungsfläche (58), an deren radialer Innenseite die Kugeln anliegen, wobei die Wegscheibe mit der Welle drehfest und axial verschiebbar verbunden ist und mit einem von der axialen Stellung des Fühlkolbens abhängigen Hydraulikdruck in Richtung auf eine starr mit der Weile verbundene Festscheibe gedrängt ist und die Führungsfläche derart geformt ist, dass der radiale Abstand zwischen den Kugeln und der Achse der Welle von dem axialen Abstand zwischen der Wegscheibe und der Festscheibe abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (58) derart gestaltet ist, dass die Berührpunkte jeweils einer Kugel (40) mit den Rampenflächen (32, 38), der Berührpunkt dieser Kugel mit der Führungsfläche (58) und der Mittelpunkt dieser Kugel in einer radial gerichteten Ebene liegen.A torque sensing apparatus for a conical pulley, which includes torque sensing means, a ramp surface (32) rigidly connected to a shaft (10) of a cone pulley pair, a further ramp surface (38) rigid with a shaft which is axially displaceable relative to the shaft rotatable sensing piston (36) is connected, which ramp surfaces are formed such that changes in a change in the effective between the sensing piston and the shaft torque, the axial position of the sensing piston by rolling arranged between the ramp surfaces balls (40) on the ramp surfaces, and a rigidly connected to a travel disc (14) guide surface (58), against the radial inside of the balls, wherein the travel disc rotatably connected to the shaft and axially displaceable and with a dependent on the axial position of the sensing piston hydraulic pressure in the direction of a rigid associated with the while Hard disk is urged and the guide surface is shaped such that the radial distance between the balls and the axis of the shaft depends on the axial distance between the disk and the fixed disk, characterized in that the guide surface (58) is designed such that the points of contact each of a ball (40) with the ramp surfaces (32, 38), the point of contact of this ball with the guide surface (58) and the center of this ball lie in a radially directed plane.
2. Drehmomentfühlvorrichtung für ein Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, welche Drehmomentfühlvorrichtung enthält, eine starr mit einer Welle (10) eines Kegelscheibenpaars verbundene Rampenfläche (32), eine weitere Rampenfläche (38), die starr mit einem die Welle umgreifenden, relativ zur Welle axial verschiebbaren und verdrehbaren Fühlkolben (36) verbunden ist , welche Rampenflächen derart ausgebildet sind, dass sich bei einer Änderung des zwischen dem Fühlkolben und der Welle wirksamen Drehmoments die axiale Stellung des Fühlkolbens durch Abwälzen von zwischen den Rampenflächen angeordneten Kugeln (40) auf den Rampenflächen ändert, und eine starr mit einer Wegscheibe (14) verbundene Führungsfläche (58), an deren radialer Innenseite die Kugeln anliegen, wobei die Wegscheibe mit der Welle drehfest und axial verschiebbar verbunden ist und mit einem von der axialen Stellung des Fühlkolbens abhängigen hydraulischen Anpressdruck in Richtung auf eine starr mit der Welle verbundene Festscheibe gedrängt ist und die Formfläche derart geformt ist, dass der radiale Abstand zwischen den Kugeln und der Achse der Welle von dem axialen Abstand zwischen der Wegscheibe und der Festscheibe abhängt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (58) derart gestaltet ist, dass die Berührpunkte jeweils einer Kugel (40) mit den Rampenflächen (32, 38) und der Berührpunkt dieser Kugel mit der Führungsfläche (58) in einer Ebene liegen, die einen vorbestimmten Winkel zur radialen Richtung hat.2. Torque sensing device for a conical-pulley, which includes torque sensing device, a rigidly connected to a shaft (10) of a cone pulley pair ramp surface (32), a further ramp surface (38) rigidly with a shaft surrounding, relative to the shaft axially displaceable and rotatable sensing piston (36) is connected, which ramp surfaces are formed such that changes in a change in the effective between the sensing piston and the shaft torque, the axial position of the sensing piston by rolling arranged between the ramp surfaces balls (40) on the ramp surfaces, and a rigid with a travel disc (14) associated guide surface (58), against the radial inside of the balls, wherein the travel disc with the shaft rotatably and axially displaceably connected and with a dependent of the axial position of the sensing piston hydraulic contact pressure in the direction of a rigid the wave v and the forming surface is shaped such that the radial distance between the balls and the axis of the shaft depends on the axial distance between the travel disc and the fixed disc, characterized in that the guide surface (58) is designed such that the Contact points each of a ball (40) with the ramp surfaces (32, 38) and the point of contact of this ball with the guide surface (58) lie in a plane which has a predetermined angle to the radial direction.
3. Drehmomentfühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigung der Rampenflächen (32, 38) mit zunehmender Entfernung von deren tiefster Stelle derart abnimmt, dass der Quotient aus Anpressdruck und Drehmoment im Wesentlichen unabhängig von den Positionen der Rampenflächen und der Führungsfläche (58) relativ zueinander ist. 3. A torque sensing device according to claim 1 or 2, characterized in that the slope of the ramp surfaces (32, 38) decreases with increasing distance from the lowest point thereof such that the quotient of contact pressure and torque substantially independent of the positions of the ramp surfaces and the guide surface (58) is relative to each other.
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