JP2009537766A

JP2009537766A - 回転数検出装置を有する変速機

Info

Publication number: JP2009537766A
Application number: JP2009511437A
Authority: JP
Inventors: キム、フューラー
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-04-25
Publication date: 2009-10-29
Also published as: WO2007134934A1; EP2021658A1; US20090188336A1; DE102006023553A1

Abstract

本発明は、回転数検出装置を備えた変速機に関する。前記装置は、変速機軸に回転しないように固定された回転数検出器（２１）と、固定された回転数センサと、を含み、変速機軸（３）の回転数が回転数検出器（２１）で検出可能となる。回転数検出器（２１）は、半径方向外方に延在し、回転数検出器（２１）の軸方向のあそびを減らす少なくとも一つのガイド（３３，３５）内まで達している。本発明の変速機は、変速機軸（３）の回転数を、特に信頼性高く測定することを保証する。

Description

本発明は、変速機軸に回転しないように連結された回転数検出器と、固定された回転数センサと、を有し、当該回転数センサによって、変速機軸の回転数が回転数検出器で検出可能となる回転数検出装置を有する、特にモータ乗物のための変速機に関する。

従来から、モータ乗物のための速度信号を生成するための回転数検出装置を有する変速機は知られている。回転数検出装置は、回転数検出器で回転数を検出するために、実質的に、回転しないように対応する変速機軸に連結され、固定状態の回転数センサが配置された信号または回転数検出器を有する。

独国特許出願公開公報DE 198 14 758 A1は、概ね、軸の回転数を取得するための装置に関する。既知の装置は、軸に回転しないように連結され、歯車のような物の中で形成された検出器を有し、歯車の歯は、急勾配な歯側面と平らな歯側面の各々を有する。さらに、歯車の周りの半径方向で、歯でも、回転数を検出するホール効果センサのようなものが設けられている。二つの側面の異なる側面傾斜によって、軸がとても小さな回転数で回転するときでも、一つのセンサだけで軸の回転数と回転方向と、一定の現実的な速度で測定することができる。

独国特許出願公開公報DE 103 47494 A1は、変速機軸上のトルクが測定される類似の配置を記載している。既知の装置は、この目的のために変速機軸を有し、この変速機軸には回転数検出歯車が回転しないように配置され、この回転数検出歯車に、さらに、固定状態で回転数センサが配置され、当該回転数センサは、半径方向で回転数検出歯車の周縁で、歯でも、回転数を検出する。このことは、回転数検出歯車の歯が、通過回転の際に、回転数センサで電気的なインパルスを生成し、対応する評価ユニットが導入されることを意味する。

モータ乗物の変速機のための別の回転数検出装置が独国特許出願公開公報DE 102 23 625 A1で開示されている。これによって、同様に信号検出器とセンサを有する回転数検出装置は、出力側の軸密封リングのための埃保護カバー内で信号検出器と一体になっている。埃保護カバーは、変速機ハウジングの外方に配置され、変速機の出力側に回転しないように連結され、センサはハウジングの外方に固定され、埃保護カバーの半径方向周縁で回転数を検出する。

その前に、いわゆる回転数検出装置によって、半径方向における回転数が検出され、実験から別の回転数検出装置が知られ、当該回転数検出装置によって、回転数センサが、回転数検出器、信号検出器または回転数検出歯車における半径方向での回転数を検出する。

従来技術で知られている回転数検出装置は確実ではあるが、浮遊軸支され、および/または、大きな軸方向のあそびを有する、変速機軸によっており、十分な解決を提供しない。このため、このような変速機軸を有する変速機によって、回転数が回転数検出器で検出されることが保証されない。

本発明はこのような課題を解決するためにあり、浮遊して軸支された変速機軸または大きな軸方向のあそびを有する変速機軸セットによって、回転数の確実な検出を保証する回転数検出装置を有する変速機を生成することにある。

この課題の解決は、請求項１で示された特徴に基づいて行われる。本発明の好ましい実施の形態は、従属項になっている。

例えばモータ乗物で用いられうる本発明による変速機は、回転数検出装置を有する。回転数検出装置は、変速機軸に回転しないように連結された回転数検出器と、固定された回転数センサと、を有し、当該回転数センサによって、変速機軸の回転数が回転数検出器で検出可能となる。回転数センサとしては、たとえば、ハイル効果センサ（Hail-Effekt-Sensor）、インダクションセンサなどが取り扱われうる。回転数検出器は、回転数検出器の軸方向のあそびを減らすガイドの少なくとも半径方向外方に延在する。このようなガイドは、例えば、変速機ハウジングまたは別の変速機部に設けられうる。

本発明は、ガイドによって、回転数検出器の軸方向のあそびが減らされることによって、回転数検出器自身が、ある範囲内で変速機軸の特に大きな軸方向のあそびで保持されて案内され、そこで、固定状態の回転数センサが、回転数検出器で回転数を検出することができるという利点を有する。

本発明による変速機の好ましい実施の形態において、ガイドは、回転数検出器の軸方向のあそびが予め定められた値で減らされるよう、回転数検出器と協働して作用する。予め定められた値が、ガイドの対応する実施の形態によって、回転数センサの嵌め込みで調整される。

本発明による変速機の特に好ましい実施の形態によれば、予め定められた値は、回転数センサの予め定められた許容値よりも小さくなっている。予め定められた許容値のもと、例えば回転数検出器の最大の許容しうる軸方向のあそびが意味され、このことによって、回転数センサによる検出だけが可能となる。この実施の形態によって、確かで確実な回転数の検出が、常に、回転数検出器で保証される。

本発明による変速機の好ましい実施の形態によれば、予め定められた値は、変速機軸の軸方向のあそびより小さくなっている。この態様によって、回転数検出装置は、特に、変速機によって嵌め込み可能となり、変速機軸は浮遊軸支されるか、または、特に大きな軸方向のあそびを有することとなる。

上述した実施の形態をより好ましい態様で実施するために、本発明による変速機の別の実施の形態において、回転数検出器は変速機軸で軸方向に移動可能に配置されている。

浮遊軸支された変速機軸によって、いわゆる転回運動も可能となる。このため、この場合、変速機は、ガイドまたは回転数検出器上で損失なく、確実な検出を行い、回転数検出器は、特に好ましい本発明による変速機の実施の形態において、回転数検出器が変速機軸の長手方向軸に対して傾斜できるように、変速機軸に配置される。変速機軸が転回運動を行わない場合には、曲げモーメントが回転数検出器を介してガイド上で伝達されず、この負荷を示すために、変速機軸に対応する回転数検出器はむしろ傾斜する。

本発明による変速機の別の好ましい実施の形態によれば、変速機は、少なくとも一つの第二変速機軸を有し、ガイドは、取り囲み溝として、第二変速機軸内または第二変速機軸上に形成されている。このように、既に存在する変速機部が利用され、さらに、例えばカウンターシャフトの周りで作用せず、第一変速機軸の近くに配置され、その結果、回転数検出器は、取り囲み溝の形状でガイドまで延びるために、特に大きな直径を有する必要がない。

回転数検出器が、さらに、第一変速機軸より小さな軸方向のあそびを有することを保証するために、第二変速機軸は、本発明による変速機の好ましい実施の形態において、第二変速機軸は、第一変速機軸よりも小さな変速機軸の軸方向のあそびを有する。

第二変速機軸に対する製造コストを低減するために、本発明による変速機の特に好ましい実施の形態によれば、取り囲み溝は二つの溝側面を有し、当該溝側面は、二つの隣接する歯車の互いに向かい合う側で、第二変速機軸（７，８）上に形成されている。このような溝は、互いに離間されるときに、いずれにしても二つの隣接する歯車によって与えられので、変速機軸の加工、すなわち取り囲み溝の転換が、避けられる。

本発明による変速機の別の実施の形態によれば、回転数センサは、回転数が軸方向で回転数検出器によって検出可能となるように、配置される（ausgerichtet）。回転数検出器での回転数の検出可能性が、このような実施の形態において、特に回転数検出器の軸方向のあそびに基づいているので、本発明による軸方向のあそびの減少が、この実施の形態において、特に好ましい。

回転数検出器と、ガイドまたは取り囲み溝の摩耗が、働かないようにするために、本発明による変速機の特に好ましい実施の形態において、回転数検出器は、回転数検出ディスクとして形成され、当該回転数検出ディスクは、回転数センサに対向する側に、凹部を有する。このため、例えば、凹部が円形にならんだ位置に配置され、回転数センサを通過して回転されることができ、この結果、対応するパルスが、回転数センサ内で生成される。凹部が独立して回転数検出ディスクの一方側に設けられるのに対して、既知の回転数検出歯車では、歯の間の連続した歯間隙が存在し、当該歯は横の溝側面での隣接によって両側で摩耗されるので、従来の態様で用いられる回転数検出歯車と比較して、本実施の形態では、摩耗が小さくなる。さらに、例えば歯間隙のような連続する開口と反対側の凹部は、別の後方の凹部の回転端部にある変速機部が、測定結果に影響を与えたり、誤りをもたらしたりすることがない、という利点を有する。

回転数検出ディスクとガイド上の摩擦を減らすために、本発明による変速機の別の好ましい実施の形態において、凹部は、回転数検出ディスクの縁部から離れている。この結果、凹部は、示された歯間隙外方に位置する回転数検出器の縁部内に設けられない。このため、回転数検出ディスクは、回転数センサに対向する側で、ガイド内に向かって摩擦が小さくなり、さらに、凹部の縁部と歯車の歯との間の衝撃が、第二変速機軸で、大部分で取り除かれる。

本発明による変速機の別の好ましい実施の形態によれば、回転数検出ディスクは、穿孔ディスクとカバーディスクとからなり、これらは、互いに面結合されている。穿孔ディスクによって、凹部の縁または壁が設けられ、他方、カバーディスクが凹部の底を形成する。穿孔ディスクとカバーディスクは、例えば、互いに、溶接されたり、はんだ付けされたりする。この実施の形態は、二つの重要な利点を有する。一つは、変速機の総長さがあまり拡張されないよう、特に平らな回転数検出ディスクが生成されることができる。他方、製造コストが、単一で薄いディスク内に凹部が導入されなければならない回転数検出ディスクよりも小さくなる。

本発明による変速機の別の好ましい実施の形態によれば、溝側面の一方は、歯車の歯のみから形成され、回転数検出ディスクの回転数センサと反対側は、溝側面に向いている。歯車の歯によって形成された溝側面が、回転数検出ディスクでの摩耗を高めるので、溝側面が、回転数検出ディスクの耐摩耗性の閉じられた側に向かっていることは重要である。

上述した実施の形態において、本発明による変速機の別の好ましい実施の形態によれば、溝側面の一方は、少なくとも部分的に、歯車の閉じられた部分によって形成され、回転数検出器ディスクの回転数センサに向いた側は、溝側面に向いており、回転数検出ディスク内の凹部は、閉じられた部分に向かい合うように配置されている。ここで、向かい合った配置は、自明なことだが、取り囲み溝内で均一に回転されるこれらの凹部だけに関連する。

回転数検出装置の特定の実施の形態によって達成される利点は、第一変速軸が主軸であり、第二変速軸がカウンターシャフトであり、二つのカウンターシャフトの間に主軸が浮遊して軸支されるという、さらに好ましい本発明による変速機の実施の形態で、特に適用される。

本発明は、以下、添付された図面を参照として、例示としての実施の形態によって、さらに詳細に説明される。

図１は、モータ乗物に対する変速機の実施の形態の概略図を示している。変速機１は、駆動軸２、主軸３および出力軸４を有し、これらが並んで軸５上に配置されている同じ軸方向の変速機である。主軸３は、独立して概略で示されている遊星歯車６を介して、出力軸４に連結されている。さらに、二つのカウンターシャフト７，８が設けられ、これらは、駆動軸２、主軸３および出力軸４に平行であり、二つの軸９，１０に沿って延在している。主軸３は、駆動軸２と出力軸４との間の大きな軸方向および半径方向のあそびで軸支されている。変速機１は、さらに変速機ハウジング１１を有しており、駆動軸２および出力軸４の主軸３と反対側の端部は、変速機ハウジング１１の外方に延在している。

カウンターシャフト７，８に、駆動歯車１２，１３の各々は固定され、駆動歯車１２，１３は駆動軸２の出力歯車１４に係合され、このため、カウンターシャフト７，８は、駆動軸２によって駆動されることができるようになっている。さらに、カウンターシャフト７，８に、別の固定歯車１５，１６，１７，１８が設けられ、これらは主軸３で遊動歯車１９，２０に係合している。固定歯車１５，１７と遊動歯車１９は第二変速機の歯車セットを形成し、固定歯車１６，１８と遊動歯車２０は第一変速機の歯車セットを形成する。主軸の回転しない結合部または連結部が遊動歯車１９，２０に作用するように、さらに、少なくとも一つの切換可能な連結装置が主軸３に設けられるが、明瞭性の理由から図面が修正されている。

変速機１は、さらに、主軸３の回転数を測定するために、回転数検出装置を有する。回転数検出装置は、実質的に回転しないように主軸３に連結され、遊動歯車１９，２０の間に配置された回転数検出器２１と、保持アーム２３（図３）を介して変速機ハウジング１１に固定された固定状態の回転数センサ２２と、を有する。主軸３の回転数は、回転数検出器２１上の回転数センサ２２の装置で検出され、回転数センサ２２内で増加するインパルスが、線２４を介して、評価ユニット２５に伝達される。

以下、変速機１の回転数検出装置は、図２から図４までを参照として、詳細に説明される。回転数検出器２１は、図示された実施の形態においては、回転数検出ディスク２６として形成される。回転数検出ディスク２６は、その回転数センサ２２に対向する側に、凹部２７を有する。凹部２７は、特に回転数検出器ディスク２６の正面図を示す図４から認識されるように、円形であって、回転数検出器ディスク２６側で互いに離隔されて設けられている。そして、凹部２７は、回転数検出器ディスク２６の縁部２８に対して所定の間隔で配置され、回転数検出歯車による場合に、縁部２８には移動しない。凹部２７による、回転数検出ディスク２６内の連続した開口に基づく問題ではない。それでも、回転数検出ディスク２６は、中心開口２９を有し、当該開口２９は、主軸３に回転しないように取り付けることができる。凹部２７が内部に設けられた回転数検出器ディスク２６側は、回転数センサ２２に対向し、当該回転数センサ２２は、軸方向で回転数検出器ディスク２６によって、主軸３の回転数が検出されるように配置されている。

回転数検出器ディスク２６は、穿孔ディスク３０とカバーディスク３１とからなり、図２および図３で認識されるように、これらは互いに面結合される。このような回転数検出ディスクにおいて、凹部側面は、穿孔ディスク３０内の穿孔の縁によって形成され、凹部の底は、カバーディスク３１によって形成される。このことによって、安価な製造と供給が可能となり、特に、変速機のより短い総長さが達成される薄い回転数検出器ディスクが可能となる。

回転数検出器ディスク２６は、主軸３上で、矢印Ａで示されているように軸方向に移動可能に配置されている。さらに、回転数検出器ディスク２６は、主軸３の長手方向軸に対して傾斜できるように（矢印Ｂ）、主軸３に連結されている。このようにいわゆる自由度を有する連結は、例えば、回転数検出器ディスク２６内の開口２９の直径が主軸３の直径よりも大きくなり、いわゆる傾斜が可能となることによって得られ、一方側で主軸３内に延在し、他方側で回転数検出器ディスク２６の開口２９内の切り欠き３２内に延在するフェザーキー（図示せず）によって、回転しないように作用連結される。

歯車１５，１６の間で、ガイド３３が取り囲み溝３４の形態で形成されるように、固定歯車１５，１６がカウンターシャフト７上で軸方向に互いに間隔を開けて固定されている。同様のことがカウンターシャフト８上の固定歯車１７，１８に対して適用され、固定歯車１７，１８の間で、別のガイド３５が取り囲み溝３６の形態で形成される。以下のガイド３３に対する実施の形態は、ガイド３５にも適用される。

取り囲み溝３４は、固定歯車１６側に形成された第一溝側面３７を有する。固定歯車１６は、第一溝側面３７が固定歯車１６の歯３８の側部だけから形成されるよう、小さな直径を有している。さらに、取り囲み溝３４は、第一溝側面３７と反対側である固定歯車１５側に形成され第二溝側面３９を有し、第二溝側面３９は、固定歯車１５の歯４０の側部だけでなく、軸近くで閉じられた部分４１から形成されている。取り囲み溝３４の溝ベース４２は、カウンターシャフト７の外面に形成されている。

回転数検出器ディスク２６は、二つの溝側面３７，３８によって回転数検出器ディスク２７の軸方向のあそびが減らされるように、主軸３から半径方向外方に延在し、二つの取り囲み溝３４，３８内で縁側に潜り込む。変速機の固定状態部、例えば回転数センサ、に対する回転数検出器ディスク２６の軸方向のあそびは、予め定められた値で減らされる。当該あそびは、溝側面３７，３８の間の軸方向のあそびであって、カウンターシャフト７，８の軸方向のあそびから形成される。カウンターシャフト７，８は、あそびが少なく軸支され、浮遊軸支された主軸３よりも小さな軸方向のあそびを有する。回転数検出器ディスク２６の軸方向のあそびの予め定められた値は、回転数センサ２２の予め定められた許容値より小さくなるよう選択される。回転数検出器ディスク２６の軸方向のあそびの予め定められた値は、主軸３の軸方向のあそびよりも小さくなっている。

ガイド３３，３５と回転数検出器ディスク２６の摩耗を減らすために、回転数検出器ディスク２６の回転数センサ２２と反対側は、それ自身が、カバーディスク３１から形成され、閉じられて形成され、第一溝側面３７に対向している。他方側で、回転数検出器ディスク２６の回転数センサ２２に対向する側は、その中に凹部２７を有しており、第二溝側面３９に対向している。このため、取り囲み溝３４内で回転される凹部２７は、閉じられた部分４１に向かい合うように配置される。

以下、変速機１の機能が、図２および図３を参照として簡単に説明される。変速機１の作動中、浮遊して軸支される主軸３に軸方向の強い移動がもたらされる。回転数検出器ディスク２６はこの動きに完全にはついていけないが、溝側面３７，３９との間の領域で保持され、回転数検出器ディスク２６が主軸３に沿って移動される。許容しうる回転数センサ２２の許容値より低い値で、回転数検出器ディスク２６の軸方向のあそびが減少されるので、主軸３の軸方向の動きとは独立して回転数検出器ディスク２６における回転数の確かな検出が、いつでも可能となる。さらに、浮遊軸支された主軸３によって、よろめく運動がもたらされる。この場合も、回転数検出器ディスク２６の軸方向のあそび、特に縁領域における軸方向のあそびが、ガイド３３，３５によって、予め定められた値まで縮まる。そして、回転数検出器ディスク２６とガイド３３，３５での負荷がなくなるように、回転数検出器ディスク２６の主軸３の軸５に対する傾斜可能性が作用する。

回転数検出装置を有する変速機の実施の形態の概略図。回転数検出装置の領域内における図１の変速機の上方図。回転数検出装置の領域内における図１および図２の変速機の側面図。図１乃至図３における回転数検出ディスクの正面図。

１変速機
２駆動軸
３主軸
４出力軸
５軸
６遊星歯車
７カウンターシャフト
８カウンターシャフト
９軸
１０軸
１１変速機ハウジング
１２駆動歯車
１３駆動歯車
１４駆動歯車
１５固定歯車
１６固定歯車
１７固定歯車
１８固定歯車
１９遊動歯車
２０遊動歯車
２１回転数検出器
２２回転数センサ
２３保持アーム
２４線
２５評価ユニット
２６回転数検出ディスク
２７凹部
２８回転数検出ディスクの縁部
２９開口
３０穿孔ディスク
３１カバーディスク
３２横の切り欠き
３３ガイド
３４取り囲み溝
３５ガイド
３６取り囲み溝
３７第一溝側面
３８歯
３９第二溝側面
４０歯
４１閉じられた部分
４２溝ベース
Ａ矢印
Ｂ矢印

Claims

回転数検出装置を有する変速機であって、
変速機軸（３）に回転しないように連結された回転数検出器（２１）と、
固定された回転数センサ（２２）と、を有し、
当該回転数センサ（２２）によって、変速機軸（３）の回転数が回転数検出器（２１）で検出可能となり、
回転数検出器（２１）は、半径方向外方に延在し、回転数検出器（２１）の軸方向のあそびを減らす少なくとも一つのガイド（３３，３５）内まで達していることを特徴とする変速機。
ガイド（３３，３５）は、回転数検出器の軸方向のあそびが予め定められた値まで減ることができるように、回転数検出器と協働することを特徴とする請求項１に記載の変速機。
前記予め定められた値は、回転数センサ（２２）の予め定められた許容値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の変速機。
前記予め定められた値は、変速機軸（３）の軸方向のあそびより小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の変速機。
回転数検出器（２１）は、変速機軸（３）上で、軸方向に移動可能に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の変速機。
回転数検出器（２１）は、変速機軸（３）の長手方向軸（５）に対して傾斜できるように、変速機軸（３）上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の変速機。
変速機（１）は、少なくとも一つの第二変速機軸（７，８）を有し、
ガイド（３３，３５）は、取り囲み溝（３４，３６）として、第二変速機軸（７，８）内または第二変速機軸（７，８）上に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の変速機。
第二変速機軸（７，８）は、第一変速機軸（３）より小さな軸方向のあそびを有することを特徴とする請求項７に記載の変速機。
取り囲み溝（３４，３６）は二つの溝側面（３７，３９）を有し、
当該溝側面（３７，３９）は、二つの隣接する歯車（１５，１６，１７，１８）の互いに向かい合う側で、第二変速機軸（７，８）上に形成されていることを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載の変速機。
回転数センサ（２２）は、回転数が軸方向で回転数検出器（２１）によって検出可能となるように、配置される（ausgerichtet）ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の変速機。
回転数検出器（２１）は、回転数検出ディスク（２６）として形成され、
当該回転数検出ディスク（２６）は、回転数センサ（２２）に対向する側に、凹部（２７）を有することを特徴とする請求項１０に記載の変速機。
凹部（２７）は、回転数検出ディスク（２６）の縁部（２８）から離れていることを特徴とする請求項１１に記載の変速機。
回転数検出ディスク（２６）は、穿孔ディスク（３０）とカバーディスク（３１）とからなり、
これらは、互いに面結合されていることを特徴とする請求項１１または１２のいずれか１項に記載の変速機。
溝側面の一方（３７）は、歯車（１６，１８）の歯（３８）のみから形成され、
回転数検出ディスク（２６）の回転数センサ（２２）と反対側は、溝側面（３７）に向いていることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の変速機。
溝側面の一方（３９）は、少なくとも部分的に、歯車（１５，１７）の閉じられた部分（４１）によって形成され、
回転数検出器ディスク（２６）の回転数センサ（２２）に向いた側は、溝側面（３９）に向いており、
回転数検出ディスク（２６）内の凹部（２７）は、閉じられた部分（４１）に向かい合うように配置されていることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の変速機。
第一変速機軸（３）は主軸であり、
第二変速機軸（７，８）はカウンターシャフトであり、
主軸は、二つのカウンターシャフトの間で、浮遊して軸支されることを特徴とする請求項７乃至１５のいずれか１項に記載の変速機。