WO2018059618A1 - Getriebe mit drehmomentenmessvorrichtung - Google Patents

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Bernhard Walter
Sebastian Köpfler
Reinhard Stehr
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16H2059/147—Transmission input torque, e.g. measured or estimated engine torque

Definitions

  • the invention relates to a transmission for a drive train of a motor vehicle, such as a car, truck, bus or other commercial vehicle, with a shaft portion to which a designed for measuring a torque applied to the shaft portion torque measuring device is mounted.
  • the invention also relates to a drive train with the transmission.
  • Generic transmissions are already well known from the prior art. In this context, for example, EP 0 228 199 A2 discloses a voltage sensor and a control arrangement for a CVT transmission.
  • WO 2016/050 241 A1 shows a device for detecting a torque applied to a rotatably mounted component.
  • DE 10 2013 204 924 A1 shows a rather similar design for measuring a torque acting on a steering shaft.
  • the engine torque signal MMI is often used for torque-compliant pressing of their respective drive or driven pulley pairs.
  • this signal is relatively inaccurate, especially in partial load operation.
  • An overpressure of the individual disks of the drive or output disk pair in turn directly degrades the transmission efficiency and unnecessarily increases a pump power consumption.
  • the torque sensors previously used as an alternative to this, in particular the hydraulically-mechanically acting torque sensors in turn entail disadvantages with regard to the axial installation space and the high manufacturing outlay.
  • the space of the transmission is utilized even more intensively, or alternatively, the space can be reduced even compared to known solutions.
  • the measurement accuracy is further increased.
  • such a shaft section is particularly inexpensive to produce and easy to install during assembly.
  • the transmission is a continuously variable / continuously variable transmission (also known as CVT transmission), which further preferably has a drive disk pair and an output disk pair which are operatively connected to one another via an endless traction means, wherein the shaft portion is then preferably provided with a (first) disc of the drive disk pair is rotatably connected.
  • CVT transmission continuously variable / continuously variable transmission
  • the shaft section is particularly effective.
  • the torque transmitted through the shaft section during operation is used in particular for the control of the contact forces, for example in the transmission, preferably the continuously variable transmission, in clutches, in converters, brakes, etc.
  • the shaft section together with its torque measuring device and the electronics unit forms a module that is integrated into the transmission in as few working steps as possible. If the electronics unit has evaluation electronics which convert a measurement signal corresponding to a torque applied to the shaft section / (first) disk of the drive disk pair into a data transmission signal detected by the torque measuring device, the accuracy of the data transmission and the subsequent evaluation are passed on improved.
  • the torque measuring device is in turn mounted on a radial outer side of the shaft section and is electrically connected to the electronic unit, preferably by a connecting line extending in the radial direction.
  • a connecting line extending in the radial direction.
  • the torque measuring device has a strain gauge / strain-sensitive coating, which is preferably applied directly to the radially outer side of the shaft section or, more preferably, to a sleeve formed separately from the shaft section but non-rotatably mounted on the shaft section, the torque measuring device is constructed particularly effectively.
  • the shaft section is a tubular component which preferably rotatably couples with a transmission shaft, preferably a transmission input shaft, a transmission subunit, preferably a planetary gear device, the shaft section is particularly clever and space-saving, preferably as an integral part of a drive shaft.
  • the shaft section serves, in particular, for non-rotatably coupling the (first) disk of the drive disk pair to a transmission shaft.
  • the shaft section has a first toothed area (preferably in the form of a plug / serration) which rotatably receives a first counter toothing on the (first) disc and / or a second toothed area (again preferably as Plug / serration formed) having a second counter-toothing on the transmission shaft (preferably as an output rotary part, such as the sun gear of Configured planetary gear device) rotatably receives.
  • a first toothed area preferably in the form of a plug / serration
  • a second toothed area preferably as Plug / serration formed
  • a data transmission unit arranged between the housing and the shaft section rotatable relative to the housing is connected to the electronics unit, the electronic unit can be connected to a central control unit of the motor vehicle in an especially clever manner during operation.
  • the data transmission unit has a bearing designed for data transmission, preferably a roller bearing designed for data transmission.
  • a bearing designed for data transmission preferably a roller bearing designed for data transmission.
  • the bearing designed for data transmission has a first bearing ring (preferably a bearing inner ring), which is non-rotatably connected to the (first) disk.
  • first bearing ring preferably a bearing inner ring
  • second bearing ring preferably a bearing outer ring
  • a first antenna element (rotor antenna) arranged on the first bearing ring is coupled / connected to the electronic unit by means of a radial electrical connection.
  • the space-saving design of the transmission is further improved.
  • the electronic unit via the data transmission unit, which has at least formed for data transmission bearing and an electrical connection, in the operating state of the transmission data transmitting, preferably additionally also energy-transmitting, connected to a central control unit.
  • the invention relates to a drive train for a motor vehicle with such a transmission.
  • the powertrain is constructed particularly efficient.
  • an electronic torque measurement is thus implemented for determining a contact pressure force in a CVT transmission.
  • a torque measuring unit torque measuring device
  • the measuring principle is based on a strain-sensitive coating (strain gauge), preferably a Schaeffler Sensotect® coating.
  • strain gauge strain-sensitive coating
  • Schaeffler Sensotect® coating As a data transmission unit here is a bearing of the CVT drive unit / the transmission, which is arranged coaxially with the tubular member (shaft portion) of the torque-measuring unit.
  • Fig. 1 is a detailed longitudinal sectional view of a continuously variable transmission according to the invention according to a preferred embodiment, in particular a region between a first disc of a drive disk pair and a coupled via a shaft portion with the first disc planetary gear device of the transmission can be seen, and a longitudinal sectional view of a continuously variable transmission According to the prior art, this transmission is configured in its basic structure similar to the invention, continuously variable transmission of FIG. 1.
  • the continuously variable transmission 1 (Also referred to as CVT transmission) corresponds in its basic structure and in its basic operation of the already known from the prior art continuously variable transmissions.
  • a continuously variable transmission 1 'from the prior art is shown in FIG.
  • the continuously variable transmission 1 'of the prior art has, as the transmission 1 according to the embodiment of the invention, but for the sake of clarity in Fig. 1 is not completely visible, typically a pair of drive pulleys 2 and a driven pulley 3 on.
  • the drive disk pair 2 is rotatably connected / coupled to the driven pulley pair 3 via an endless traction mechanism 4, which is accommodated in a relatively displaceable manner on these pulley pairs 2 and 3.
  • the drive disk pair 2 is in Fig. 2 indirectly, as described in more detail below by means of a planetary gear device 12, rotatably coupled to a drive shaft 22.
  • a first disk 5 of the drive disk pair 2 is coupled to the drive shaft 22 (by means of the planetary gear device 12).
  • a second disk 23 of the drive disk pair 2 is mounted so as to be displaceable relative to the first disk 5 in the axial direction.
  • Both discs 5 and 23 together form the drive disc pair 2.
  • both disks 5 and 23 have mutually in the axial direction of the drive shaft 22 facing conical contact surfaces.
  • the contact surfaces of the discs 5 and 23 extend in the radial direction of the drive shaft 22 in such a conical outward, that increases the axial distance between the contact surfaces of the discs 5 and 23 in the radial direction.
  • the endless traction means 4 is pressed on the bearing surfaces in a frictionally engaged manner as a function of the axial distance between the first disk 5 and the second disk 23 at a specific radial height.
  • the driven pulley pair 3 is similar to the pair of drive pulley 2 constructed and functioning.
  • the driven pulley pair 3 also has two pulleys, namely a first pulley 24 and a second pulley 25.
  • the discs 24 and 25 are rotatably connected to an output shaft 26.
  • the first disc 24 of the driven pulley pair 3 is formed in one piece with the output shaft 26.
  • this substance division is not mandatory.
  • the first disc 24 is also shrunk / pressed.
  • the second disc 26 of the driven pulley pair 3 is arranged axially displaceable relative to the first pulley 24.
  • the transmission 1 is shown in Fig. 1 in the region between the first disc 5 and a planetary gear / a planetary gear device 12 of the transmission 1.
  • the planetary gear device 12 thus represents a partial transmission unit of the transmission 1.
  • the planetary gear device 12 can be replaced in other embodiments by other transmission / partial transmission.
  • the shaft portion 6 is a tubular member formed separately from the first pulley 5 / the pair of drive pulleys 2.
  • the shaft section 6 serves as an additional drive shaft / connecting shaft.
  • the shaft portion 6 is a relatively short / axially short-building portion.
  • a torque measuring device 7 On the shaft portion 6, a torque measuring device 7 is attached.
  • This torque measuring device 7 has a strain gauge 1 1, which is fixedly connected to the shaft portion 6.
  • the strain gauge layer 1 1 is configured in this embodiment in the form of a sleeve component formed separately from the shaft section 6.
  • the shaft portion is fixedly secured to the surface of the radially outer side 10 of the shaft portion 6 (by means of a plurality of fastening means 28).
  • the fastening means 28 can in principle be implemented in different ways, for example as welded or glued joints, alternatively However, also be used fastening pins.
  • the strain gauge layer 1 1 can alternatively also be used as a direct coating of the shaft section
  • the torque measuring device 7 is here along with its strain gauge 1 1 always mounted on the outer side 10 of the shaft portion 6 that during operation of the transmission 1 by the shaft portion 6 (between the planetary gear device 12 and the first disc 5) transmitted torque and a with generates the torque corresponding measurement signal.
  • an electronic assembly 8 is attached to the shaft portion 6.
  • This electronic unit 8 is arranged on a radial inner side 36, namely a radial inner peripheral surface 9, of the shaft section 6.
  • the electronic unit 8 is attached / attached to this inner circumferential surface 9.
  • the electronic unit 8 has a plurality of electronic components / components that at least partially form an evaluation electronics for the transmitted measurement signal of the torque measuring device 7.
  • This evaluation electronics is designed to convert / modify the measurement signal generated by the torque measurement device 7 into a data transmission signal suitable for data transmission.
  • the measurement signal which is detected directly by the torque measuring device 7, processed accordingly / modulated to produce the most accurate data transmission signal, which, as described in more detail below, is forwarded to the corresponding central control unit of the motor vehicle.
  • the torque measuring device 7 is data-transmitting and / or electrically connected to the electronic unit 8 directly via a connecting line which is not further shown here for the sake of clarity.
  • the electronic unit 8 serves both to establish a data connection with the torque measuring device 7 and to maintain it in operation, as well as the torque measuring device 7 with to supply electrical energy.
  • Strain gauge portions of the strain gauge 1 which are not shown for clarity, connected in operation to a provided by the electronic unit 8 constant voltage source, so that a changing with the strain / torque on the shaft section 6 bridge voltage is tapped.
  • the connecting line extends radially through the shaft section 6.
  • the electronic unit 8 continues to be connected to a central control unit (not shown here for clarity), such as an engine control unit of the motor vehicle, and to transmit electrical energy.
  • a data transmission unit 19 is provided in the transmission 1.
  • the data transmission unit 19 has a bearing 20 in the form of a roller bearing, namely a ball bearing, which in principle corresponds in its design to the rolling bearing disclosed in DE 10 2013 207 864 A1, for which reason the known configuration is considered to be integrated in this context.
  • the bearing 20 is not limited to the training as a ball bearing.
  • the bearing 20 is thus designed for data transmission.
  • the bearing 20 has on one axial side two antenna elements 29 and 30, which are in electrical cooperation with each other and form a wireless / non-contact (antenna) connection.
  • a sliding contact device or a coil device then be attached to the bearing 20 with two sliding contact elements / coil elements.
  • a first bearing ring 31, in the form of a bearing inner ring, of the bearing 20 is rotatably mounted on the first disk 5 of the drive disk pair 2. Relative to this first bearing ring 31, a second bearing ring 32 of the bearing 20 is rotatably supported by a plurality of rolling elements 33. The second bearing ring 32 is non-rotatably mounted on a housing 18 of the transmission 1 (also referred to as transmission housing / bell housing).
  • a first antenna element 29 / transmission element in the form of a rotor antenna is attached to the first bearing ring 31 and electrically further to the electronic unit 8 connected.
  • a second antenna element 30 / transmission element in the form of a stator antenna is attached to the second bearing ring 32 in an electrically conductive manner.
  • the two antenna elements 29 and 30 are permanently wirelessly connected in the operating state, so that between the housing 18 and the electronic unit 8 in operation a permanent (rotational position independent) antenna connection / data and / or energy connection exists.
  • the first bearing ring 31 is rotatably mounted on a bearing journal 34 of the first disk 5, for example via a kind of feather key connection.
  • This bearing pin 34 is penetrated in the radial direction by a connecting channel 35, which serves to receive an electrical connection / connecting line 21.
  • the connecting channel 35 can be made through a hole as in FIG. 1, or, preferably, by a recess / depression / groove introduced into the end face of the bearing pin 34, into which the essentially radially extending connecting line 21 is then inserted.
  • the connecting line 21 is electrically connected to the first antenna element 29 via a plug connection / plug receptacle on the first bearing ring 31.
  • the data transmission unit 19 is thus formed on the one hand by the bearing 20, on the other hand by the electrically conductive material portions / components of the first disc 5 and the housing 18.
  • the data transmission unit 19 is designed so that the electronics unit 8 is connected during operation to a data transmitting with a central control unit, on the other hand also receives electrical energy that is provided by the control unit (directly or indirectly).
  • the shaft section 6 represents a torque-transmitting section of the transmission 1.
  • the shaft section 6 is mounted in the torque flow of the transmission 1 between the planetary gear device 12 and the first disc 5.
  • the shaft section 6 has two toothed regions 13 and 14.
  • another output rotary part of the planetary gear direction 12 instead of the sun, another output rotary part of the planetary gear direction 12, about a web, be coupled to the shaft portion 6 in this way.
  • the output rotary part is not necessarily part of the planetary gear device 12.
  • the output rotary part can in principle be part of each direction of rotation changeover device. Sometimes the device is also arranged after the variator, then the measuring point is connected directly to the converter.
  • first toothed region 13 which is configured in a first end region of the shaft section 6 on the radial outer side 10
  • a first counter toothing 15 engages in a rotationally fixed manner on a radial inner side of the first disk 5.
  • Gear area 13 and counter teeth 15 together form a plug / serration.
  • the second toothed region 14 is arranged on a second end region of the shaft section 6 opposite the first end region.
  • the second gear portion 14 is mounted on the radial outer side 10 of the shaft portion 6.
  • a second counter toothing 16 of the gear shaft 17 engages.
  • Counter toothing 16 and toothing region 14 form a plug / serration.
  • a measuring point (the torque measuring device 7) is integrated in a space-neutral manner in the region of a drive shaft 22 of a CVT transmission 1.
  • the traction is effected by the planetary gear set / by the planetary gear device 12 (for reversing the direction of rotation) via the torque measuring unit / device 7 to the first disc 5 of the CVT transmission 1.
  • a tubular component 6 is used for the torque measurement.
  • the measuring principle is strain-based and is made possible by means of a strain-sensitive coating 11, preferably a Schaeffler-Sensotect® coating.
  • the sensor layer 1 1 can thus either be coated directly on the component 6 or be attached in a material-locking manner to the component 6 in the form of a welded-on measuring sleeve.
  • the necessary electronic components 8 are positioned within the tubular member 6, the necessary electronic components 8 are positioned. In other embodiments, the electronics 8 may also be accommodated in a separate component between the bearing 20 and the sensor layer 11.
  • the measured signal is transmitted via a data transmission unit 19 from the rotating components to the signal processing components spatially arranged with the transmission housing 18, in order to then be able to process them further.
  • the data transmission unit 19 here is a bearing 20 of the CVT drive unit 1, which is positioned coaxially with the tubular component 6 of the torque measuring unit 7.
  • the bearing 20 is intended to be carried out as disclosed in DE 10 2013 207 864 A1.
  • the tubular member 6 is executed on its input and output side with a spline 13, 14 in order to connect the component easily with the connection partners.
  • the bearing inner ring 31 is prevented, for example, with a kind of feather key connection, to rotate relative to the transmission shaft / to the first disc 5 (the cable connection is thereby protected).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Wellenabschnitt (6), an dem eine zum Messen eines an dem Wellenabschnitt (6) anliegenden Drehmomentes ausgestaltete Drehmomentenmessvomchtung (7) angebracht ist, wobei eine mit der Drehmomentenmessvomchtung (7) verbundene Elektronikeinheit (8) radial innerhalb des Wellenabschnittes (6) aufgenommen ist; sowie einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebe (1).

Description

Getriebe mit Drehmomentenmessvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einem Wellenabschnitt, an dem eine zum Messen eines an dem Wellenabschnitt anliegenden Drehmoments ausgestaltete Drehmomentenmessvorrichtung angebracht ist. Auch betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit dem Getriebe. Gattungsgemäße Getriebe sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt. In diesem Zusammenhang offenbart bspw. die EP 0 228 199 A2 einen Spannungssensor sowie eine Steueranordnung für ein CVT-Getriebe.
Weiterer Stand der Technik ist mit der WO 2016 / 050 241 A1 offenbart, die eine Vor- richtung zur Erfassung eines an einem drehbar gelagerten Bauelement anliegenden Drehmoments zeigt. Die DE 10 2013 204 924 A1 zeigt eine recht ähnliche Ausführung zur Messung eines auf einer Lenkwelle einwirkenden Drehmoments.
In CVT-Getrieben wird zur drehmomentgerechten Anpressung ihrer jeweiligen An- triebs- bzw. Abtriebsscheibenpaare häufig das Motormomentensignal MMI genutzt. Dieses Signal ist jedoch insbesondere im Teillastbetrieb relativ ungenau. Eine Über- anpressung der einzelnen Scheiben des Antriebs- bzw. Abtriebsscheibenpaars verschlechtert wiederum den Getriebewirkungsgrad unmittelbar und erhöht unnötigerweise eine Pumpenleistungsaufnahme. Die bisher alternativ hierzu verwendet Dreh- momentenfühler, insbesondere die hydraulisch-mechanisch wirkenden Drehmomentenfühler, bringen jedoch wiederum Nachteile bzgl. des axialen Bauraums sowie des hohen Herstellaufwandes mit sich.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein Getriebe zur Verfügung zu stellen, das auf den jeweiligen Betriebszustand des Antriebsstranges möglichst individuell einstellbar sein soll, wobei gleichzeitig eine Bauraumausnutzung sowie ein Herstellaufwand des Getriebes weiter verbessert werden soll. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine mit der Drehmomentenmess- vorrichtung verbundene Elektronikeinheit radial innerhalb des Wellenabschnittes aufgenommen ist.
Durch das Vorsehen dieser Drehmomentenmessvorrichtung wird der Bauraum des Getriebes noch intensiver ausgenutzt oder alternativ kann der Bauraum sogar im Vergleich zu bekannten Lösungen verkleinert werden. Zudem, aufgrund der ortsnahen Anordnung der Elektronikeinheit zur Drehmomentenmessvorrichtung, wird die Mess- genauigkeit weiter erhöht. Andererseits ist ein derartiger Wellenabschnitt besonders kostengünstig herstellbar und bei der Montage einfach einzubauen.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Von Vorteil ist es auch, wenn das Getriebe ein stufenlos verstellbares / stufenloses Getriebe (auch CVT-Getriebe genannt) ist, das weiter bevorzugt ein Antriebsscheibenpaar sowie ein Abtriebsscheibenpaar, die über ein Endloszugmittel miteinander wirkverbunden sind, aufweist, wobei der Wellenabschnitt dann vorzugsweise mit einer (ersten) Scheibe des Antriebsscheibenpaars drehfest verbunden ist. Dadurch ist der Wellenabschnitt besonders effektiv wirkend.
Das durch den Wellenabschnitt im Betrieb übertragene Drehmoment wird insbesondere für die Steuerung der Anpresskräfte, bspw. in dem Getriebe, vorzugsweise dem stufenlosen Getriebe, in Kupplungen, in Wandlern, Bremsen, etc. genutzt.
Ist die Elektronikeinheit an einer radialen Innenumfangsfläche des Wellenabschnittes angebracht / befestigt, wird der benötigte Bauraum außerhalb des Wellenabschnittes weiter reduziert. Denn dann bildet der Wellenabschnitt samt seiner Drehmomenten- messvorrichtung sowie der Elektronikeinheit ein Modul aus, das in möglichst wenigen Arbeitsschritten in das Getriebe integriert wird. Weist die Elektronikeinheit eine Auswerteelektronik auf, die ein von der Drehmomen- tenmessvorrichtung erfasstes, zu einem an dem Wellenabschnitt / der (ersten) Scheibe des Antriebsscheibenpaares angelegten Drehmoment korrespondierendes Messsignal in ein zu übertragendes Datenübertragungssignal wandelt, wird die Genauigkeit der Datenübertragung sowie der anschließenden Auswertung weiter verbessert.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn die Drehmomentenmessvorrichtung auf einer radialen Außenseite des Wellenabschnittes wiederum angebracht ist und elektrisch mit der Elektronikeinheit, vorzugsweise durch eine in radialer Richtung verlaufende Verbin- dungsleitung, verbunden ist. Somit ist eine direkte elektrische Verbindung zwischen der Elektronikeinheit und der Drehmomentenmessvorrichtung umgesetzt.
Weist die Drehmomentenmessvorrichtung eine Dehnungsmessschicht / eine dehnungsempfindliche Beschichtung auf, die vorzugsweise unmittelbar auf die radiale Außenseite des Wellenabschnittes oder, weiter bevorzugt, auf einer separat zu dem Wellenabschnitt ausgebildeten jedoch drehfest an dem Wellenabschnitt angebrachten Hülse aufgebracht ist, ist die Drehmomentenmessvorrichtung besonders effektiv aufgebaut. Ist der Wellenabschnitt ein rohrförmiges Bauteil, das vorzugsweise mit einer Getriebewelle, vorzugsweise einer Getriebeeingangswelle, einer Getriebeteileinheit, bevorzugt einer Planetengetriebeeinrichtung, drehfest koppelt / verbindet, ist der Wellenabschnitt besonders geschickt sowie platzsparend, vorzugsweise als integraler Bestandteil einer Antriebswelle, eingesetzt. Der Wellenabschnitt dient bei Ausbildung des Ge- triebes als stufenloses Getriebe insbesondere dazu, die (erste) Scheibe des Antriebsscheibenpaares mit einer Getriebewelle drehfest zu koppeln.
In diesem Zusammenhang ist es zudem zweckmäßig, wenn der Wellenabschnitt einen ersten Verzahnungsbereich (vorzugsweise in Form einer Steck- / Kerbverzah- nung) aufweist, der eine erste Gegenverzahnung an der (ersten) Scheibe drehfest aufnimmt und/oder einen zweiten Verzahnungsbereich (wiederum vorzugsweise als Steck- / Kerbverzahnung ausgebildet) aufweist, der eine zweite Gegenverzahnung an der Getriebewelle (vorzugsweise als ein Ausgangsdrehteil, etwa als Sonnenrad der Planetengetriebeeinrichtung ausgestaltet) drehfest aufnimmt. Dadurch wird der Bauraum des Getriebes noch effizienter genutzt.
Ist an die Elektronikeinheit eine zwischen einem Gehäuse und dem relativ zu dem Gehäuse rotierbaren Wellenabschnitt angeordnete Datenübertragungseinheit angeschlossen, ist die Elektronikeinheit besonders geschickt im Betrieb mit einer zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeuges verbindbar.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Datenübertragungs- einheit ein zur Datenübermittlung ausgebildetes Lager, vorzugsweise ein zur Datenübermittlung ausgebildetes Wälzlager, aufweist. Dadurch kann eine Datenübertragung besonders platzsparend stattfinden.
Von Vorteil ist es dabei auch, wenn das zur Datenübermittlung ausgebildete Lager ei- nen ersten Lagerring (vorzugsweise ein Lagerinnenring) aufweist, der drehfest mit der (ersten) Scheibe verbunden ist. Mit einem relativ zu dem ersten Lagerring drehbar angeordneten zweiten Lagerring (vorzugsweise ein Lageraußenring) des zur Datenübermittlung ausgebildeten Lagers ist der erste Lagerring dann weiter bevorzugt, bspw. berührungslos (über Rotor- und Statorantenne), datenübertragend verbunden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn ein an dem ersten Lagerring angeordnetes erstes Antennenelement (Rotorantenne) mittels einer in radialer Richtung verlaufenden elektrischen Verbindung mit der Elektronikeinheit gekoppelt / verbunden ist. Dadurch wird die platzsparende Ausgestaltung des Getriebes weiter verbessert.
Somit ist die Elektronikeinheit über die Datenübertragungseinheit, die zumindest das zur Datenübermittlung ausgebildete Lager sowie eine elektrische Verbindung aufweist, im Betriebszustand des Getriebes datenübertragend, vorzugsweise zusätzlich auch energieübertragend, mit einer zentralen Steuereinheit verbunden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Getriebe. Dadurch ist auch der Antriebsstrang besonders effizient aufgebaut. ln anderen Worten ausgedrückt, ist somit eine elektronische Drehmomentmessung zur Bestimmung einer Anpresskraft bei einem CVT-Getriebe umgesetzt. Es ist eine Drehmoment-Messeinheit (Drehmomentmessvorrichtung) vorgeschlagen, bei der die Messstelle und die notwendigen Elektronikbausteine (Elektronikeinheit) innerhalb der Antriebswelle (Wellenabschnitt) integriert sind. Das Messprinzip beruht auf einer dehnungsempfindlichen Beschichtung (Dehnungsmessschicht), vorzugsweise einer Schaeffler Sensotect®-Beschichtung. Als Datenübertragungseinheit dient hierbei ein Lager der CVT-Antriebseinheit / des Getriebes, das koaxial zum rohrförmigen Bauteil (Wellenabschnitt) der Drehmoment-Messeinheit angeordnet ist.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben, in welchem Zusammenhang auch prinzipiell verschiedene Ausführungsbeispiel erläutert sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine detaillierte Längsschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen stufenlos verstellbaren Getriebes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei insbesondere ein Bereich zwischen einer ersten Scheibe eines Antriebsscheibenpaars sowie einer über einen Wellenabschnitt mit der ersten Scheibe gekoppelten Planetengetriebeeinrichtung des Getriebes zu erkennen ist, und eine Längsschnittdarstellung eines stufenlos verstellbaren Getriebes nach dem Stand der Technik, wobei dieses Getriebe in seinem prinzipiellen Aufbau ähnlich wie das erfindungsgemäße, stufenlos verstellbare Getriebe aus Fig. 1 ausgestaltet ist.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Verbindung mit Fig. 1 ist die nachfolgend beschriebene erfindungsgemäße Ausbildung eines stufenlosen / stufenlos verstellbaren Getriebes 1 gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels detailliert dargestellt. Das stufenlos verstellbare Getriebe 1 (auch als CVT-Getriebe bezeichnet) entspricht in seinem prinzipiellen Aufbau sowie in seiner prinzipiellen Funktionsweise den aus dem Stand der Technik bereits bekannten stufenlosen Getrieben. Exemplarisch ist in Fig. 2 ein stufenlos verstellbares Getriebe 1 ' aus dem Stand der Technik dargestellt. Das stufenlose Getriebe 1 ' des Standes der Technik weist, wie das Getriebe 1 nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, was jedoch der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht vollständig zu erkennen ist, auf typische Weise ein Antriebsscheibenpaar 2 sowie ein Abtriebsscheibenpaar 3 auf. Das Antriebsscheibenpaar 2 ist mit dem Abtriebsscheibenpaar 3 über einen auf diesen Scheibenpaaren 2 und 3 relativ verschiebbar aufgenommenen Endloszugmittel 4 drehverbunden / -gekoppelt.
Das Antriebsscheibenpaar 2 ist in Fig. 2 indirekt, wie nachfolgend näher beschrieben mittels einer Planetengetriebeeinrichtung 12, mit einer Antriebswelle 22 drehfest gekoppelt. Insbesondere ist eine erste Scheibe 5 des Antriebsscheibenpaars 2 mit der Antriebswelle 22 (mittels der Planetengetriebeeinrichtung 12) gekoppelt. Eine zweite Scheibe 23 des Antriebsscheibenpaars 2 ist relativ zu der ersten Scheibe 5 in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Beiden Scheiben 5 und 23 bilden zusammen das Antriebsscheibenpaar 2 aus. Insbesondere weisen beiden Scheiben 5 und 23 einander in axialer Richtung der Antriebswelle 22 zugewandte konische Anlageflächen auf. Die Anlageflächen der Scheiben 5 und 23 verlaufen in radialer Richtung der Antriebswelle 22 derart konisch nach außen, dass sich der axiale Abstand zwischen den Anlageflächen der Scheiben 5 und 23 in radialer Richtung vergrößert. Das Endloszugmittel 4 ist in Abhängigkeit des axialen Abstands zwischen der ersten Scheibe 5 und der zweiten Scheibe 23 auf einer bestimmten radialen Höhe an den Anlageflächen reibkraft- schlüssig angedrückt.
Das Abtriebsscheibenpaar 3, wie ebenfalls in Fig. 2 zu erkennen, ist ähnlich wie das Antriebsscheibenpaar 2 aufgebaut sowie funktionierend. Das Abtriebsscheibenpaar 3 weist ebenfalls zwei Scheiben, nämlich eine erste Scheibe 24 und eine zweite Schei- be 25 auf. Die Scheiben 24 und 25 sind drehfest mit einer Abtriebswelle 26 verbunden. Insbesondere ist die erste Scheibe 24 des Abtriebsscheibenpaars 3 stoffeinteilig mit der Abtriebswelle 26 ausgeformt. Diese Stoffeinteiligkeit ist jedoch nicht zwingend. In weiteren Ausführungen ist die erste Scheibe 24 auch aufgeschrumpft / aufgepresst. Die zweite Scheibe 26 des Abtriebsscheibenpaars 3 ist relativ zur ersten Scheibe 24 axial verschiebbar angeordnet. Einander zugewandte konische Anlageflächen der beiden Scheiben 24 und 25 wirken wiederum mit dem Endloszugmittel 4 reibkraft- schlüssig zusammen. Die jeweilige Relativstellung der zweiten Scheiben 23 bzw. 25 zu den ersten Scheiben 5 bzw. 24 legt die Übersetzung des stufenlosen Getriebes 1 1 fest. Die Abtriebswelle 26 ist dann auf typische Weise mittels mehrerer weiterer Verzahnungsstufen sowie einem Differenzial 27 des Antriebsstranges mit den Rädern des Kraftfahrzeuges weiter verbunden. In Fig. 1 sind insbesondere die Unterschiede des erfindungsgemäßen Getriebes 1 gegenüber dem Getriebe 1 ' aus Fig. 2 zu erkennen.
Das Getriebe 1 ist in Fig. 1 im Bereich zwischen der ersten Scheibe 5 sowie einem Planetengetriebe / einer Planetengetriebeeinrichtung 12 des Getriebes 1 dargestellt. Insbesondere ist hierbei ein erfindungsgemäßer Wellenabschnitt 6, der an der ersten Scheibe 5 drehfest angebracht ist, dargestellt. Die Planetengetriebeeinrichtung 12 stellt somit eine Teilgetriebeeinheit des Getriebes 1 dar. Die Planetengetriebeeinrichtung 12 kann in weiteren Ausführungen auch durch andere Getriebe / Teilgetriebe ersetzt werden.
Der Wellenabschnitt 6 ist ein rohrförmiges Bauteil, das separat von der ersten Scheibe 5 / dem Antriebsscheibenpaar 2 ausgebildet ist. Der Wellenabschnitt 6 dient als zusätzliche Antriebswelle / Verbindungswelle. Insbesondere ist der Wellenabschnitt 6 ein relativ kurzer / axial kurzbauender Abschnitt.
An dem Wellenabschnitt 6 ist eine Drehmomentenmessvorrichtung 7 angebracht. Diese Drehmomentenmessvorrichtung 7 weist eine Dehnungsmessschicht 1 1 auf, die fest mit dem Wellenabschnitt 6 verbunden ist. Die Dehnungsmessschicht 1 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines separat von dem Wellenabschnitt 6 ausgebil- deten Hülsenbauteiles ausgestaltet. Der Wellenabschnitt ist fest an der Oberfläche der radialen Außenseite 10 des Wellenabschnittes 6 (mittels mehrerer Befestigungsmittel 28) befestigt. Die Befestigungsmittel 28 können grundsätzlich auf unterschiedliche Weise ausgeführt werden, etwa als Schweiß- oder Klebeverbindungen, alternativ kön- nen jedoch auch Befestigungsstifte eingesetzt sein. Des Weiteren kann die Dehnungsmessschicht 1 1 alternativ auch als direkte Beschichtung des Wellenabschnittes
6 ausgeführt sein und als eine (stoffschlüssige) Schicht auf der Außenseite 10 angebracht sein.
Die Drehmomentenmessvorrichtung 7 ist dabei samt ihrer Dehnungsmessschicht 1 1 stets so auf der Außenseite 10 des Wellenabschnittes 6 angebracht, dass sie im Betrieb des Getriebes 1 ein durch den Wellenabschnitt 6 (zwischen der Planetengetriebeeinrichtung 12 und der ersten Scheibe 5) übertragenes Drehmoment misst und ein mit dem Drehmoment korrespondierendes Messsignal erzeugt.
Zur Verwertung / Umwandlung des Messsignals der Drehmomentenmessvorrichtung
7 ist an dem Wellenabschnitt 6 weiterhin eine elektronische Baueinheit / Elektronikeinheit 8 angebracht. Diese Elektronikeinheit 8 ist auf einer radialen Innenseite 36, nämlich einer radialen Innenumfangsfläche 9, des Wellenabschnittes 6 angeordnet. Insbesondere ist die Elektronikeinheit 8 an dieser Innenumfangsfläche 9 befestigt / angebracht.
Die Elektronikeinheit 8 weist mehrere elektronische Komponenten / Bauteile auf, die zumindest teilweise eine Auswerteelektronik für das übermittelte Messsignal der Drehmomentenmessvorrichtung 7 bilden. Diese Auswerteelektronik ist dazu ausgestaltet, das von der Drehmomentenmessvorrichtung 7 erzeugte Messsignal in ein zur Datenübertragung geeignetes Datenübertragungssignal umzuwandeln / abzuändern. Dabei wird das Messsignal, das unmittelbar durch die Drehmomentenmessvorrichtung 7 erfasst wird, entsprechend verarbeitet / moduliert, um ein möglichst exaktes Datenübertragungssignal zu erzeugen, das, wie nachfolgend näher beschrieben, an die entsprechende zentrale Steuereinheit des Kraftfahrzeuges weitergeleitet wird.
Die Drehmomentenmessvorrichtung 7 ist mit der Elektronikeinheit 8 direkt über eine hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Verbindungsleitung datenübermittelnd und/oder elektrisch verbunden. Hier dient die Elektronikeinheit 8 dazu, sowohl eine Datenverbindung mit der Drehmomentenmessvorrichtung 7 aufzubauen und im Betrieb aufrechtzuerhalten, als auch die Drehmomentenmessvorrichtung 7 mit elektrischer Energie zu versorgen. Bspw. sind Dehnungsmessstreifenabschnitte der Dehnungsmessschicht 1 1 , die der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind, im Betrieb an eine durch die Elektronikeinheit 8 bereitgestellte konstante Spannungsquelle angeschlossen, sodass eine sich mit der Dehnung / dem Drehmoment am Wellen- abschnitt 6 ändernde Brückenspannung abgegriffen wird. Die Verbindungsleitung verläuft radial durch den Wellenabschnitt 6 hindurch.
Die Elektronikeinheit 8 ist im Betrieb weiter mit einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten zentralen Steuereinheit, etwa einer Motorsteuereinheit, des Kraftfahrzeuges datenübermittelnd sowie zur Übermittlung einer elektrischen Energie verbunden. Hierfür ist eine Datenübertragungseinheit 19 in dem Getriebe 1 vorgesehen.
Die Datenübertragungseinheit 19 weist ein Lager 20 in Form eines Wälzlagers, näm- lieh eines Kugellagers, auf, das prinzipiell in seiner Ausführung dem in der DE 10 2013 207 864 A1 offenbarten Wälzlager entspricht, weshalb die bekannte Ausgestaltung in diesem Zusammenhang als hierin integriert gilt. Das Lager 20 ist jedoch nicht auf die Ausbildung als Kugellager beschränkt. Das Lager 20 ist somit zur Datenübermittlung ausgebildet. Insbesondere weist das Lager 20 auf einer axialen Seite zwei Antennenelemente 29 und 30 auf, die miteinander in elektrischer Wirkbeziehung stehen und eine drahtlose / berührungslose (Antennen-)Verbindung ausbilden. Alternativ hierzu kann jedoch auch eine Schleifkontaktvorrichtung oder eine Spulenvorrichtung, dann mit zwei Schleifkontaktelementen / Spulenelementen an dem Lager 20 angebracht sein.
Ein erster Lagerring 31 , in Form eines Lagerinnenrings, des Lagers 20 ist drehfest auf der ersten Scheibe 5 des Antriebsscheibenpaars 2 angebracht. Relativ zu diesem ersten Lagerring 31 ist ein zweiter Lagerring 32 des Lagers 20 über mehrere Wälzkörper 33 drehbar gelagert. Der zweite Lagerring 32 ist drehfest an einem Gehäuse 18 des Getriebes 1 (auch als Getriebegehäuse / Getriebeglocke bezeichnet) angebracht.
Ein erstes Antennenelement 29 / Übertragungselement in Form einer Rotorantenne ist an dem ersten Lagerring 31 angebracht und elektrisch weiter mit der Elektronikeinheit 8 verbunden. Ein zweites Antennenelement 30 / Übertragungselement in Form einer Statorantenne ist an dem zweiten Lagerring 32 elektrisch leitend angebracht. Die beiden Antennenelemente 29 und 30 sind im Betriebszustand dauerhaft drahtlos verbunden, sodass zwischen dem Gehäuse 18 und der Elektronikeinheit 8 im Betrieb eine dauerhafte (drehpositionsunabhängige) Antennenverbindung / Daten- und/oder Energieverbindung besteht.
Wie zudem erkennbar, ist der erste Lagerring 31 auf einem Lagerzapfen 34 der ersten Scheibe 5 drehfest, etwa über eine Art Passfederverbindung, angebracht. Dieser La- gerzapfen 34 ist in radialer Richtung von einem Verbindungskanal 35 durchdrungen, der zur Aufnahme einer elektrischen Verbindung / Verbindungsleitung 21 dient. Der Verbindungskanal 35 kann durch eine Bohrung geschehen wie in Fig. 1 , oder, vorzugsweise, durch eine in die Stirnfläche des Lagerzapfens 34 eingebrachte Ausnehmung / Vertiefung / Nut, in die die im Wesentlichen radial verlaufende Verbindungslei- tung 21 dann eingelegt ist. Die Verbindungsleitung 21 ist über einer Steckerverbindung / Steckeraufnahme an dem ersten Lagerring 31 mit dem ersten Antennenelement 29 elektrisch verbunden.
Die Datenübertragungseinheit 19 ist somit einerseits durch das Lager 20, andererseits durch die elektrisch leitenden Materialabschnitte / -komponenten der ersten Scheibe 5 sowie des Gehäuses 18 ausgebildet. Die Datenübertragungseinheit 19 ist so ausgestaltet, dass die Elektronikeinheit 8 im Betrieb zum einen datenübertragend mit einer zentralen Steuereinheit verbunden ist, zum anderen auch elektrische Energie, die von Steuereinheit (mittelbar oder unmittelbar) bereitgestellt wird, erhält.
Des Weiteren ist in Fig. 1 erkennbar, dass der Wellenabschnitt 6 einen drehmomentübertragenden Abschnitt des Getriebes 1 darstellt. Der Wellenabschnitt 6 ist im Drehmomentenfluss des Getriebes 1 zwischen der Planetengetriebeeinrichtung 12 und der ersten Scheibe 5 angebracht. Zum drehfesten Verbinden des Wellenabschnit- tes 6 mit der ersten Scheibe 5 bzw. einer Getriebewelle 17 in Form eines Ausgangsdrehteils, nämlich einer Sonne / eines Sonnenrades, der Planetengetriebeeinrichtung 12 weist der Wellenabschnitt 6 zwei Verzahnungsbereiche 13 und 14 auf. Es kann statt der Sonne jedoch auch ein anderes Ausgangsdrehteil der Planetengetriebeein- richtung 12, etwa ein Steg, mit dem Wellenabschnitt 6 auf diese Weise gekoppelt sein. Auch ist das Ausgangsdrehteil nicht zwingend Bestandteil der Planetengetriebeeinrichtung 12. Das Ausgangsdrehteil kann prinzipiell Bestandteil jeder Drehrichtungs- wechselvorrichtung sein. Manchmal ist die Einrichtung auch nach dem Variator ange- ordnet, dann ist die Messstelle direkt an den Wandler angeschlossen.
Mit einem ersten Verzahnungsbereich 13, der in einem ersten Endbereich des Wellenabschnittes 6 auf der radialen Außenseite 10 ausgestaltet ist, greift eine erste Gegenverzahnung 15 an einer radialen Innenseite der ersten Scheibe 5 drehfest ein. Verzahnungsbereich 13 und Gegenverzahnung 15 bilden zusammen eine Steck-/ Kerbverzahnung aus. Der zweite Verzahnungsbereich 14 ist an einer dem ersten Endbereich gegenüberliegenden zweiten Endbereich des Wellenabschnittes 6 angeordnet. Auch der zweite Verzahnungsbereich 14 ist auf der radialen Außenseite 10 des Wellenabschnittes 6 angebracht. Wiederum formschlüssig in diesem zweiten Ver- zahnungsbereich 14 greift eine zweite Gegenverzahnung 16 der Getriebewelle 17 ein. Gegenverzahnung 16 sowie Verzahnungsbereich 14 bilden eine Steck-/ Kerbverzahnung aus. Wiederum axial zwischen diesen beiden Verzahnungsbereichen 13 und 14 ist dann die Drehmomentenmessvorrichtung 7 sowie die Elektronikeinheit 8 an dem Wellenabschnitt 6 angeordnet.
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß eine Messstelle (die Drehmomentenmessvorrichtung 7) relativ bauraumneutral im Bereich einer Antriebswelle 22 eines CVT-Getriebes 1 integriert. Der Kraftschluss erfolgt vom Planetensatz / von der Planetengetriebeeinrichtung 12 (für die Drehrichtungsumkehr) über die Drehmomen- tenmesseinheit / -Vorrichtung 7 auf die erste Scheibe 5 des CVT-Getriebes 1 . Für die Drehmomentenmessung wird ein rohrförmiges Bauteil 6 verwendet. Das Messprinzip erfolgt dehnungsbasiert und wird mit Hilfe einer dehnungsempfindlichen Beschichtung 1 1 , bevorzugt einer Schaeffler-Sensotect®-Beschichtung, ermöglicht. Die Sensorschicht 1 1 kann somit entweder direkt auf dem Bauteil 6 beschichtet sein oder in Form einer aufgeschweißten Messhülse materialschlüssig an dem Bauteil 6 angebracht sein. Innerhalb des rohrförmigen Bauteils 6 sind die notwendigen Elektronikbausteine 8 positioniert. In anderen Ausführungsformen kann die Elektronik 8 auch in einem separaten Bauteil zwischen Lager 20 und Sensorschicht 1 1 untergebracht sein. Das gemessene Signal wird über eine Datenübertragungseinheit 19 von den rotierenden Bauteilen zu dem mit dem Getriebegehäuse 18 räumlich stehenden, signalverarbeitenden Bauteilen übertragen, um sie anschließend weiter verarbeiten zu können. Als Datenübertragungseinheit 19 dient hierbei ein Lager 20 der CVT-Antriebseinheit 1 , das koaxial zum rohrförmigen Bauteil 6 der Drehmomentenmesseinheit 7 positioniert ist. Das Lager 20 soll dabei ausgeführt werden, wie mit der DE 10 2013 207 864 A1 offenbart. Zusätzlich ist das rohrförmige Bauteil 6 an seiner Eingangs- und Ausgangsseite mit einer Steckverzahnung 13, 14 ausgeführt, um das Bauteil einfach mit den Anschlusspartnern zu verbinden. Die Signalverbindung vom rohrförmigen Bauteil 6 zum Lagerinnenring 31 erfolgt über eine Kabelverbindung 21 mit Stecker oder alternativ durch eine steckerlose Verbindung (z.B. eine Klebe-, Schweiß und/oder Lötverbindung). Der Lagerinnenring 31 wird z.B. mit einer Art Passfederverbindung daran gehindert, sich relativ zur Getriebewelle / zur ersten Scheibe 5 zu verdrehen (die Kabelverbindung wird dadurch geschützt). Die Signalverbindung vom rohrförmigen Bauteil 6 zum Lagerinnenring 31 erfolgt über eine Antennenverbindung mit dem Lagerinnenring 31 .
Bezuqszeichenliste Getriebe
Antriebsscheibenpaar
Abtriebsscheibenpaar
Endloszugmittel
erste Scheibe des Antriebsscheibenpaars Wellenabschnitt
Drehmomentenmessvorrichtung
Elektronikeinheit
Innenumfangsfläche
Außenseite
Dehnungsmessschicht
Planetengetriebeeinrichtung
erster Verzahnungsbereich
zweiter Verzahnungsbereich
erste Gegenverzahnung
zweite Gegenverzahnung
Getriebewelle
Gehäuse
Datenübertragungseinheit
Lager
Verbindungsleitung
Antriebswelle
zweite Scheibe des Antriebsscheibenpaars erste Scheibe des Abtriebsscheibenpaars zweite Scheibe des Abtriebsscheibenpaars Abtriebswelle
Differenzial
Befestigungsmittel
erstes Antennenelement
zweites Antennenelement
erster Lagerring zweiter Lagerring
Wälzkörper
Lagerzapfen
Verbindungskanal
Innenseite

Claims

Patentansprüche
1 . Getriebe (1 ) für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, mit einem Wellenabschnitt (6), an dem eine zum Messen eines an dem Wellenabschnitt (6) anliegenden Drehmomentes ausgestaltete Drehmomentenmessvorrichtung (7) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Drehmomentenmessvorrichtung (7) verbundene Elektronikeinheit (8) radial innerhalb des Wellenabschnittes (6) aufgenommen ist.
2. Getriebe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1 ) ein stufenlos verstellbares Getriebe (1 ) ist, das weiterhin ein Antriebsscheibenpaar (2) sowie ein Abtriebsscheibenpaar (3), die über ein Endloszugmittel (4) miteinander wirkverbunden sind, aufweist, wobei der Wellenabschnitt (6) mit einer Scheibe (5) des Antriebsscheibenpaars (2) drehfest verbunden ist.
3. Getriebe (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Elektronikeinheit (8) an einer radialen Innenumfangsfläche (9) des Wellenabschnittes (6) angebracht ist und/oder die Elektronikeinheit (8) eine Auswerteelektronik aufweist, die ein von der Drehmomentenmessvorrichtung (7) er- fasstes, zu einem an dem Wellenabschnitt (6) angelegten Drehmoment korrespondierendes Messsignal in ein zu übertragendes Datenübertragungssignal wandelt.
4. Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentenmessvorrichtung (7) auf einer radialen Außenseite (10) des Wellenabschnittes (6) angebracht ist und elektrisch mit der Elektronikeinheit (8) verbunden ist.
5. Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentenmessvorrichtung (7) eine Dehnungsmessschicht (1 1 ) aufweist.
6. Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenabschnitt (6) ein rohrförmiges Bauteil ist, das mit einer Getriebewelle (17) drehfest gekoppelt ist.
7. Getriebe (1 ) nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenabschnitt (6) einen ersten Verzahnungsbereich (13) aufweist, der eine erste Gegenverzahnung (15) an der Scheibe (5) drehfest aufnimmt und/oder einen zweiten Verzahnungsbereich (14) aufweist, der eine zweite Gegenverzahnung (16) an der Getriebewelle (17) drehfest aufnimmt.
Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an die Elektronikeinheit (8) eine zwischen einem Gehäuse (18) und dem relativ zu dem Gehäuse (18) rotierbaren Wellenabschnitt (6) angeordnete Datenübertragungseinheit (19) angeschlossen ist.
Getriebe (1 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragungseinheit (19) ein zur Datenübermittlung ausgebildetes Lager (20) aufweist.
10. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Getriebe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0228199A2 (de) 1985-12-18 1987-07-08 Borg-Warner Automotive, Inc. Spannungsfühler und Steuereinrichtung für ein stufenlos regelbares Getriebe
DE102013204924A1 (de) 2013-03-20 2014-09-25 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Messung eines auf eine Lenkwelle einwirkenden Drehmoments
DE102013207864A1 (de) 2013-04-30 2014-10-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Wälzlager mit berührungsloser Signalübertragung
WO2016050241A1 (de) 2014-09-30 2016-04-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung zur erfassung eines an einem drehbar gelagerten bauelement anliegenden drehmoments
WO2016065501A1 (zh) * 2014-10-31 2016-05-06 太仓市悦博电动科技有限公司 一种中置电机电动自行车的中轴力矩传感系统

Family Cites Families (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3619612A (en) * 1969-11-19 1971-11-09 Caterpillar Tractor Co Monitoring device for rotating systems
JPS5214985B2 (de) * 1972-04-03 1977-04-26
US3938890A (en) * 1974-10-15 1976-02-17 Flavell Evan R Torque transducer utilizing differential optical sensing
US4523482A (en) * 1983-09-02 1985-06-18 Rockwell International Corporation Lightweight torquemeter and torque-measuring method
JPS6088335A (ja) * 1983-10-19 1985-05-18 Nissan Motor Co Ltd トルク検出装置
GB2208716B (en) * 1987-08-12 1991-02-27 Smiths Industries Plc Speed and torque sensors
US4909088A (en) * 1988-08-04 1990-03-20 Caterpillar Inc. Apparatus for mounting a sensor
US4899598A (en) * 1988-08-04 1990-02-13 Caterpillar Inc. Apparatus for measuring torque applied to a shaft
US4890501A (en) * 1989-03-23 1990-01-02 Schumacher Larry L Torque transducer for electric motors
SE8902330D0 (sv) * 1989-06-28 1989-06-28 Carl H Tyren Frequency carried mechanical stress information
GB9004822D0 (en) * 1990-03-03 1990-04-25 Lonsdale Anthony Method and apparatus for measuring torque
US5146790A (en) * 1990-06-04 1992-09-15 Allied-Signal Inc. Torque sensor
US5351555A (en) * 1991-07-29 1994-10-04 Magnetoelastic Devices, Inc. Circularly magnetized non-contact torque sensor and method for measuring torque using same
JP2783118B2 (ja) * 1992-11-06 1998-08-06 三菱電機株式会社 トルク検出装置
DE29908796U1 (de) * 1999-05-19 1999-08-05 Max Stegmann GmbH Antriebstechnik-Elektronik, 78166 Donaueschingen Drehgeber
US6948381B1 (en) * 2002-04-09 2005-09-27 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for sensing torque on a rotating shaft
DE50306264D1 (de) * 2002-06-17 2007-02-22 Luk Lamellen & Kupplungsbau Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
US6792817B2 (en) * 2002-08-09 2004-09-21 Visteon Global Technologies, Inc. Fixtures and processes for magnetizing magnetoelastic shafts circumferentially
US6776058B1 (en) * 2003-03-10 2004-08-17 Delphi Technologies, Inc. Digital magneto-sensitive torque sensor
US6857500B2 (en) * 2003-05-06 2005-02-22 Delphi Technologies, Inc. Torque sensor
JP2005092704A (ja) 2003-09-19 2005-04-07 Ntn Corp ワイヤレスセンサシステムおよびワイヤレスセンサ付軸受装置
US7293476B2 (en) * 2004-08-20 2007-11-13 Honeywell International Inc. Power sensor module for engine transmission and driveline applications
ATE406535T1 (de) * 2004-10-23 2008-09-15 Luk Lamellen & Kupplungsbau Kegelscheibenumschlingungsgetriebe, sowie fahrzeug mit einem derartigem getriebe
US7095198B1 (en) * 2005-06-16 2006-08-22 Honeywell International Inc. Speed sensor for a power sensor module
US7237444B2 (en) * 2005-06-29 2007-07-03 Freudenberg-Nok General Partnership Torque cell for determining a torque load on a rotary member
US7307517B2 (en) * 2005-08-05 2007-12-11 Honeywell International Inc. Wireless torque sensor
US7201044B1 (en) * 2005-09-27 2007-04-10 Honeywell International, Inc. Torque sensor integrated with engine components
FR2894172B1 (fr) * 2005-12-01 2008-02-08 Georges Renault Soc Par Action Outillage de vissage a tete d'angle, incluant un capteur de couple monte sur l'arbre de sortie, et module de transmission correspondant.
US7586083B2 (en) * 2007-01-03 2009-09-08 Gm Global Technology Operations, Inc. Laser sensor apparatus and method for detecting transmission shaft torque
JP4862194B2 (ja) * 2007-03-20 2012-01-25 株式会社 神崎高級工機製作所 車軸駆動装置
DE102008014241A1 (de) * 2007-04-02 2008-10-09 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Verfahren zum Herstellen einer Kegelscheibe sowie Kegelscheibe und Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
KR101643182B1 (ko) * 2008-03-14 2016-07-27 마그나-라스틱 디바이시스, 인코포레이티드 주위 자기장 차단 자기탄성 토크 센서
US20110152019A1 (en) * 2008-04-29 2011-06-23 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Belt and conical pulley transmission
US20100062884A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 Armin Sebastian Tay Adjuster systems for continuous variable transmissions
US7886863B2 (en) * 2009-02-12 2011-02-15 American Axle & Manufacturing, Inc. Driveshaft assembly with torque sensor
JP5583460B2 (ja) * 2009-05-14 2014-09-03 Ｎｔｎ株式会社 トランスミッション用軸受
US8181539B2 (en) * 2009-07-06 2012-05-22 Delatorre Leroy C Pressure isolated strain gauge torque sensor
US20110082002A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-07 International Truck Intellectual Property Company, Llc Continuously Variable Rear Axle
WO2012017536A1 (ja) * 2010-08-05 2012-02-09 トヨタ自動車株式会社 車両用無段変速機の制御装置
US9383273B2 (en) * 2011-05-24 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Magnetic torque sensor packaging for automatic transmissions
DE102011105306A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Robert Bosch Gmbh Tragbares Werkzeug mit drahtloser Messwertübertragung
US9097598B2 (en) * 2011-07-18 2015-08-04 Michael J. Grassi Torque sensor
US8720284B2 (en) * 2012-01-04 2014-05-13 Honeywell International, Inc. Photoelectric powered wireless sensor unit
WO2013190126A1 (en) * 2012-06-22 2013-12-27 Drive System Design Transmission system
US8827060B2 (en) * 2012-09-13 2014-09-09 Ford Global Technologies, Llc Transmission and method of controlling clutch during ratio change
WO2014086382A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Volvo Truck Corporation Arrangement and method for estimating the input torque of a dual-clutch transmission
KR101505943B1 (ko) * 2013-07-22 2015-03-25 경북대학교 산학협력단 토크 변환기, 토크 변환기 제조 방법 그리고 토크 변환기를 이용하는 차량용 변속기
GB201420529D0 (en) * 2014-11-19 2014-12-31 Agco Int Gmbh Vehicle wheel slippage control
US9683905B2 (en) * 2015-01-21 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Transmission and transfer case with torque sensing
JP6538393B2 (ja) * 2015-03-25 2019-07-03 株式会社シマノ 自転車の変速装置
CN105966541B (zh) * 2016-07-01 2021-08-17 武汉天腾动力科技有限公司 自行车用中置电机

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0228199A2 (de) 1985-12-18 1987-07-08 Borg-Warner Automotive, Inc. Spannungsfühler und Steuereinrichtung für ein stufenlos regelbares Getriebe
DE102013204924A1 (de) 2013-03-20 2014-09-25 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Messung eines auf eine Lenkwelle einwirkenden Drehmoments
DE102013207864A1 (de) 2013-04-30 2014-10-30 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Wälzlager mit berührungsloser Signalübertragung
WO2016050241A1 (de) 2014-09-30 2016-04-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Vorrichtung zur erfassung eines an einem drehbar gelagerten bauelement anliegenden drehmoments
WO2016065501A1 (zh) * 2014-10-31 2016-05-06 太仓市悦博电动科技有限公司 一种中置电机电动自行车的中轴力矩传感系统

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