(57)【要約】  円錐形プーリ巻掛け伝動装置のためのトルク検出装置であって、該トルク検出装置が、円錐形プーリ対の軸（１０）と不動に結合された傾斜面（３２）と、前記軸に周面係合し、該軸に対して相対的に軸方向で摺動可能且つ回転可能な検出ピストン（３６）と不動に結合された別の傾斜面（３８）とを有しており、これらの傾斜面が、前記検出ピストンと軸との間に作用するトルクの変化に際して、検出ピストンの軸方向位置を、当該傾斜面間に配置された複数の球（４０）の傾斜面に沿った転動により変化させるように形成されており、トルク検出装置が更に、可動プーリ（１４）と不動に結合されたガイド面（５８）を有しており、該ガイド面の半径方向内側に前記球が接触しており、前記可動プーリが、前記軸と相対回動不能に且つ軸方向摺動可能に結合されており且つ前記検出ピストンの軸方向位置に関連した液圧で以て、前記軸と不動に結合された固定プーリに向かって押圧されており、前記ガイド面が、球と前記軸の軸線との間の半径方向間隔が、可動プーリと固定プーリとの間の軸方向間隔に関連するように成形されている形式のものにおいて、  前記ガイド面（５８）が、各球（４０）の前記傾斜面（３２，３８）との接触点、球のガイド面（５８）との接触点及び球の中心点が半径方向に向けられた１平面内に位置するように構成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐形プーリ巻掛け伝動装置のためのトルク検出装置であって、該トルク検出装置が、円錐形プーリ対の軸（１０）と不動に結合された傾斜面（３２）と、前記軸に周面係合し、該軸に対して相対的に軸方向で摺動可能且つ回転可能な検出ピストン（３６）と不動に結合された別の傾斜面（３８）とを有しており、これらの傾斜面が、前記検出ピストンと軸との間に作用するトルクの変化に際して、検出ピストンの軸方向位置を、当該傾斜面間に配置された複数の球（４０）の傾斜面に沿った転動により変化させるように形成されており、トルク検出装置が更に、可動プーリ（１４）と不動に結合されたガイド面（５８）を有しており、該ガイド面の半径方向内側に前記球が接触しており、前記可動プーリが、前記軸と相対回動不能に且つ軸方向摺動可能に結合されており且つ前記検出ピストンの軸方向位置に関連した液圧で以て、前記軸と不動に結合された固定プーリに向かって押圧されており、前記ガイド面が、球と前記軸の軸線との間の半径方向間隔が、可動プーリと固定プーリとの間の軸方向間隔に関連するように成形されている形式のものにおいて、
前記ガイド面（５８）が、各球（４０）の前記傾斜面（３２，３８）との接触点、球のガイド面（５８）との接触点及び球の中心点が半径方向に向けられた１平面内に位置するように構成されていることを特徴とする、円錐形プーリ巻掛け伝動装置のためのトルク検出装置。
【請求項２】
円錐形プーリ巻掛け伝動装置のためのトルク検出装置であって、該トルク検出装置が、円錐形プーリ対の軸（１０）と不動に結合された傾斜面（３２）と、前記軸に周面係合し、該軸に対して相対的に軸方向で摺動可能且つ回転可能な検出ピストン（３６）と不動に結合された別の傾斜面（３８）とを有しており、これらの傾斜面が、前記検出ピストンと軸との間に作用するトルクの変化に際して、検出ピストンの軸方向位置を、当該傾斜面間に配置された複数の球（４０）の傾斜面に沿った転動により変化させるように形成されており、トルク検出装置が更に、可動プーリ（１４）と不動に結合されたガイド面（５８）を有しており、該ガイド面の半径方向内側に前記球が接触しており、前記可動プーリが、前記軸と相対回動不能に且つ軸方向摺動可能に結合されており且つ前記検出ピストンの軸方向位置に関連した液圧式の圧着圧力で以て、前記軸と不動に結合された固定プーリに向かって押圧されており、前記成形ガイド面が、球と前記軸の軸線との間の半径方向間隔が、可動プーリと固定プーリとの間の軸方向間隔に関連するように成形されている形式のものにおいて、
前記ガイド面（５８）が、各球（４０）の前記傾斜面（３２，３８）との接触点及び球のガイド面（５８）との接触点が半径方向に対して予め規定された角度を有する１平面内に位置するように構成されていることを特徴とする、円錐形プーリ巻掛け伝動装置のためのトルク検出装置。
【請求項３】
前記傾斜面（３２，３８）の勾配が、これらの傾斜面の最も低い位置から離れるにつれて、圧着圧力とトルクとの比が傾斜面とガイド面（５８）との相対的な位置とはほぼ無関係であるように減少している、請求項１又は２記載のトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円錐形プーリ巻掛け伝動装置のためのトルク検出装置に関する。
【０００２】
例えば自動車に使用される円錐形プーリ巻掛け伝動装置は、一般に２つの円錐形プーリ対を有しており、これらの円錐形プーリ対は、例えばリンクプレートチェーン等の巻掛け手段により巻掛けられる。各円錐プーリ対の円錐プーリ間の間隔を逆向きで変えることにより、伝動装置の変速比が連続的に変えられる。
【０００３】
有利には、１円錐形プーリ対は、殊に駆動側に組み込まれたトルクセンサを有しており、このトルクセンサによって、駆動モータから作用するトルクが検出され、所属のプーリ対の円錐プーリ間の圧着圧力が前記トルクに対応して変化される。
【０００４】
このような、組み込まれたトルクセンサを備えた円錐プーリ巻掛け伝動装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３４２９４号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５４６４４号明細書、ドイツ連邦共和国特許第４０２６６８３号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開１９５４５４９２号明細書及びドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５１９５０号明細書に記載されている。
【０００５】
図４には、円錐プーリ巻掛け伝動装置の駆動側部分の横断面図が示されている。固定プーリ（図示せず）と一体に形成された入力軸１０には、軸方向で摺動可能に、しかし当該入力軸１０と相対回動不能に結合された可動プーリ１４が配置されている。
【０００６】
可動プーリ１４の裏側には、この可動プーリ１４の半径方向外側の領域にシリンダリング１６が半径方向で互いに間隔をあけられた２つの壁を備えて不動に固定されており、前記シリンダリング１６内でピストン１８が作動するので、この図面ではピストン１８の右側に第１の圧力室２０が形成されており、この第１の圧力室２０には、可動プーリ１４に形成された複数の半径方向孔２２、可動プーリ１４と軸１０との間の環状室２４、軸１０に形成された半径方向孔２６及び軸方向孔２８を介して、伝達比調整のために変更可能な液圧を供給することができる。
【０００７】
全体的に環状のピストン１８は、全体的にコップ形の支持リング３０に不動に結合されており、この支持リング３０もやはり、入力軸１０に不動に結合されている。支持リング３０の端面に傾斜面３２が形成されている。
【０００８】
更に、支持リング３０の内側には、全体的に環状に形成された検出ピストン３６が入力軸１０の周面及び支持リング３０の内周面に対してシールされて、軸方向で摺動可能に配置されている。当該の検出ピストン３６は、可動プーリ１４に向けられた突出部を備えて形成されており、この突出部の背面側に傾斜面３８が形成されており、この傾斜面３８は、前記傾斜面３２に対する対応面を形成している。これらの傾斜面３２，３８間には転動体（図示の実施例では球４０）が配置されている。
【０００９】
検出ピストン３６と可動プーリ１４との間には第２の圧力室４２が形成されており、この第２の圧力室４２には、入力軸１０を通る供給導管４４を介して液圧を供給することができ、この場合、液圧媒体は、やはり入力軸１０内に形成された導出導管４６を介して導出可能である。
【００１０】
第２の圧力室に通じる供給導管開口４８の有効横断面は、可動プーリ１４の軸方向位置によって規定される。第２の圧力室４２から通じる導出導管開口５０の有効横断面は、検出ピストン３６の位置によって規定される。検出ピストン３６は、周方向で間隔を開けられた軸方向のアーム５２で以て支持リング３０の切欠きを貫通して突出している。前記アーム５２の半径方向外面には、軸方向及び半径方向に向けられた複数の歯列が設けられており、これらの歯列は入力ホイール５４の内側歯列と噛み合っており、この入力ホイール５４は軸受け８を介して軸方向でほぼ摺動不能に入力軸１０に支承されている。
【００１１】
可動プーリ１４と不動に結合されたシリンダリング１６の半径方向内側には、リング部材５６がシリンダリング１６と不動に結合されており、当該リング部材５６の内面はガイド面５８を形成しており、このガイド面５８には球４０が接触しており、更にガイド面５８は球４０の半径方向外向きの運動を制限する。
【００１２】
ここまでに説明した装置の構成及び機能は自体公知なので、以下簡単にのみ説明する。
【００１３】
回転駆動可能な入力ホイール５４から検出ピストン３６にトルクが作用すると、このトルクは傾斜面３８、球４０及び傾斜面３２を介して支持リング３０延いては軸１０に伝達される。前記傾斜面は、検出ピストン３６がトルクの増大に伴って、図１では右側に向かって運動し、これにより導出導管開口５０が次第に閉鎖されるように構成されている。導出導管開口５０の有効サイズが小さくなるにつれて、第２の圧力室４２内の圧力は増大し、これにより、可動プーリ１４には入力トルクに関連した圧着圧力が作用する。可動プーリ１４が大幅に左側に向かって摺動されると（伝動装置の最大のアンダードライブ）、供給導管開口４８が閉鎖されるので、第２の圧力室４２は無圧状態である。可動プーリ１４が図４において右側に向かって移動すると、ガイド面５８の有効半径が縮小することにより、球と傾斜面との間の接触部は、可動プーリ１４の摺動増大に伴って右側に向かって半径方向内側へずれ、これにより、第２の圧力室４２内の圧力が付加的に伝達比に関連して変化される。それというのも、傾斜面の勾配が、球と傾斜面との間の接触箇所の、入力軸１０の軸線からの半径方向間隔に関連しているからである。この場合、楔面の勾配は、一般に半径方向内側の方が、半径方向外側よりも大きい。
【００１４】
特に検出ピストン３６、傾斜面３２，３８、ガイド面５８及び球４０によって形成された公知のトルク検出装置は、以下の特徴を有している。即ち：
‐入力軸１０の回転数の増大に伴って、球４０に作用する遠心力が増大し、この遠心力は一般に傾斜面及びガイド面の反力によって完全には引き受けられないので、第２の圧力室４２内の圧力は回転数関連性となる。このことは、円錐形プーリ巻掛け伝動装置のスリップ又は過負荷又はヒステリシスをも惹起する恐れがある。
‐入力軸１０の軸線からの間隔のみに関連した周方向の傾斜面の勾配（半径方向の関連性）の場合は、球が傾斜面に接して転動する転動面に対する垂線は、半径方向成分を有している。従って、球の中心点及び球と傾斜面との間の接触点は、異なる半径上に位置している。この相違は、検出ピストンの軸方向摺動にほぼ比例している。その結果、圧着圧力（第２の圧力室内の圧力）とトルクとの間の比は、伝達比に関連するのみならず、第２の圧力室４２を通流する液圧媒体の体積流及び背圧並びにトルクにも関連している。
【００１５】
本発明の課題は、検出されたトルクの、回転数、体積流、背圧及び別の値との、上で説明した不都合な関連性が阻止されたトルク検出装置を提供することである。
【００１６】
本発明の課題の第１の解決手段は、円錐形プーリ巻掛け伝動装置のためのトルク検出装置であって、該トルク検出装置が、円錐形プーリ対の軸と不動に結合された傾斜面と、前記軸に周面係合し、該軸に対して相対的に軸方向で摺動可能且つ回転可能な検出ピストンと不動に結合された別の傾斜面とを有しており、これらの傾斜面が、前記検出ピストンと軸との間に作用するトルクの変化に際して、検出ピストンの軸方向位置を、当該傾斜面間に配置された複数の球の傾斜面に沿った転動により変化させるように形成されており、トルク検出装置が更に、可動プーリと不動に結合されたガイド面を有しており、該ガイド面の半径方向内側に前記球が接触しており、前記可動プーリが、前記軸と相対回動不能に且つ軸方向摺動可能に結合されており且つ前記検出ピストンの軸方向位置に関連した液圧で以て、前記軸と不動に結合された固定プーリに向かって押圧されており、前記ガイド面が、球と前記軸の軸線との間の半径方向間隔が、可動プーリと固定プーリとの間の軸方向間隔に関連するように成形されており、しかも前記ガイド面が、各球の前記傾斜面との接触点、球のガイド面との接触点及び球の中心点が半径方向に向けられた１平面内に位置するように構成されていることによって得られる。
【００１７】
これにより、遠心力が反力により完全に引き受けられ、圧着圧力の不都合な回転数関連性は惹起されないということが達成される。
【００１８】
本発明の課題の別の解決手段は、円錐形プーリ巻掛け伝動装置のためのトルク検出装置であって、該トルク検出装置が、円錐形プーリ対の軸と不動に結合された傾斜面と、前記軸に周面係合し、該軸に対して相対的に軸方向で摺動可能且つ回転可能な検出ピストンと不動に結合された別の傾斜面とを有しており、これらの傾斜面が、前記検出ピストンと軸との間に作用するトルクの変化に際して、検出ピストンの軸方向位置を、当該傾斜面間に配置された複数の球の傾斜面に沿った転動により変化させるように形成されており、トルク検出装置が更に、可動プーリと不動に結合されたガイド面を有しており、該ガイド面の半径方向内側に前記球の半径方向外側領域が接触しており、前記可動プーリが、前記軸と相対回動不能に且つ軸方向摺動可能に結合されており且つ前記検出ピストンの軸方向位置に関連した液圧式の圧着圧力で以て、前記軸と不動に結合された固定プーリに向かって押圧されており、前記ガイド面が、球と前記軸の軸線との間の半径方向間隔が、可動プーリと固定プーリとの間の軸方向間隔に関連するように成形されており、しかも前記ガイド面が、各球の前記傾斜面との接触点及び球のガイド面との接触点が半径方向に対して予め規定された角度を有する１平面内に位置するように構成されていることによって得られる。
【００１９】
これにより、遠心力が、前記角度に基づき予め規定可能な圧着圧力の回転数関連性を生ぜしめ、この回転数関連性は、伝動装置の制御において考慮され得る。
【００２０】
有利には、傾斜面の勾配が、該傾斜面の最も低い位置から離れるにつれて減少し、圧着圧力及びトルクの比が、傾斜面とガイド面との相対位置とはほぼ無関係である。
【００２１】
これにより、球の中心点に関する接触点の半径方向ずれのネガティブな影響が補償され得る。このことは、ガイド面の予め規定された各位置における半径方向ずれ、軸方向ずれ及び周方向ずれが、トルクと圧着圧力若しくは第２の圧力室内の圧力との比がほぼ一定のままであるように配置されていることによって得られる。
【００２２】
以下に、大体においてあらゆる形式の、組み込まれたトルクセンサを備えた円錐形プーリ巻掛け伝動装置に使用可能な本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２３】
以下に説明する本発明によるジオメトリは、図４に示した伝動装置において使用可能である。
【００２４】
図１ａには、傾斜面３２，３８間の球４０が示されており、前記傾斜面３２，３８は周方向で支持リング３０若しくは検出ピストン３６に交互に形成されている。
【００２５】
図１ａにはトルクフリーの状態が示されており、この状態では検出ピストン３６は支持リング３０に最大限に接近している。図１ｂに示した状態では、検出ピストン３６に形成された傾斜面３８は周方向ｙで、入力ホイール５４により入力されたトルクに基づき支持リング３０の傾斜面３２に対して相対的にずらされており、その結果、球４０は両傾斜面に沿ってある程度転動し且つ支持リング３０と検出ピストン３６との間の間隔を拡大させる。看取されるように、これにより、接触点Ｂ１，Ｂ２と球の中心点Ｍとを結ぶ線は、ｘ方向（入力軸１０の軸線方向）に対して所定の角度を成す。接触点Ｂ１，Ｂ２、球の中心点Ｍ及びガイド面５８との球の接触点とを含む１平面が半径方向を向き続けるためには、前記の成形ガイド面５８が、図４に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図で見て図２に示した形状を有している。この場合は半径方向で見て支持リング３０の傾斜面３２の最も低い位置に位置する位置から出発して半分だけが周方向で図示されている。看取されるように、ガイド面はその中間領域に平坦部６０を有しており、この平坦部６０には球４０が、図２ａに点Ｐ１で示した位置で接触している。
【００２６】
図２ｂには、図１ｂに示した状態における、球４０とガイド面５８との間の接触が示されており、この場合、接触箇所Ｐ２，Ｐ３は側方に移動し且つ点Ｂ１，Ｍ，Ｂ２，Ｐ４（Ｐ２とＰ３との中間）を含む１平面は半径方向を向いたままである。
【００２７】
ポンピング状態、即ち周方向での傾斜面３２，３８間の大幅な摺動に対応する図２ｃに示した状態では、接触点Ｐ５は図２ｂの有効接触点Ｐ４に比べて更に移動されている。
【００２８】
ガイド面５８は、球の傾斜面とガイド面との接触点及び球中心を含む１平面が半径方向で位置するように、傾斜面３２，３８に合わせられていてよい。これにより、回転数の増大に伴って球４０に作用する遠心力が反力により完全に引き取られ、圧着圧力の不都合な回転数関連性は生じないということが保証される。また、ガイド面５８は、球の傾斜面とガイド面との接触点が、半径方向で所与の角度を有する１平面を規定するように構成されていてもよい。これにより、円錐形プーリ巻掛け伝動装置の液圧制御において考慮可能な、予め規定可能な圧着圧力の回転数関連性が得られる。
【００２９】
図３には、図１とは異なる形状の傾斜面が示されており、この場合は支持リング３０の傾斜面３２のみが図示されている。看取されるように、傾斜面３２の勾配αは周方向ｙで変化しており、しかも、この勾配は最も低い位置からの距離が増大するにつれて小さくなる。周方向で減少するこの勾配を以て、球中心Ｍに関する接触点の半径方向ずれのネガティブな影響は、ｒ・ｔａｎ（α）（トルクに対応）と、圧着圧力若しくは第２の圧力室４２内の圧力との比が、ｒ及び／又はαが変化してもほぼ一定であり続けるように、傾斜面３２又はガイド面５８の予め規定されたあらゆるポジションにおける半径方向ずれ、軸方向ずれ及び周方向ずれが変化することに基づき、補償され得る。ｒは入力軸１０の軸線からの接触点Ｂの半径方向距離であり、α＝α（ｒ）は、前記半径方向距離に関連した主傾斜面角度、即ち図３に示した球４０の傾斜面の最も低い位置における勾配である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１ａ及び図１ｂには、周方向で異なる傾斜面相互の相対位置に関する、図４に示したＩ−Ｉ平面に沿って断面した断面図が示されている。
【図２】図２ａ〜図２ｃは、それぞれ図４に示したＩＩ−ＩＩ平面に沿って断面した断面図であり、この場合、球は周方向に関して、ガイド面に対してそれぞれ異なる位置にある。
【図３】図１とは異なる形状の傾斜面を図１と同様に示した図である。
【図４】自体公知の構成形式の円錐形プーリ巻掛け伝動装置の駆動側の部分領域を横断して示した図である。
【図１ａ】
2009531610.tif 000002
【図１ｂ】
2009531610.tif 000003
【図２ａ】
2009531610.tif 000004
【図２ｂ】
2009531610.tif 000005
【図２ｃ】
2009531610.tif 000006
【図３】
2009531610.tif 000007
【図４】
2009531610.tif 000008
【国際調査報告】
2009531610.tif 000009
2009531610.tif 000010
2009531610.tif 000011
2009531610.tif 000012