DE19522840A1

DE19522840A1 - Vorrichtung zum Erfassen der Bewegung eines um eine Achse rotierenden, axial verschiebbaren Bauelementes

Info

Publication number: DE19522840A1
Application number: DE19522840A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr Hinrichsen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1996-01-04

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen der Bewe gung eines um eine Achse rotierenden, axial verschiebbaren Bau elementes mit einem Signalgeber, der in Abhängigkeit von an der Umfangsfläche des Bauelementes angeordneten Markierungen Signa le erzeugt, deren Frequenz ein Maß für die Winkelgeschwindig keit des sensierten Bauelementes ist.

Aus bekannten Veröffentlichungen sind Meßeinrichtungen zum Er mitteln der Drehzahl oder des Drehwinkels eines in Drehungen versetzbaren Bauelementes bekannt. So beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 31 19 414 A1 einen Signalgeber zum Abta sten von an einem sich relativ zum Signalgeber bewegenden Bau teil angebrachten Markierungen, die gleichmäßig auf dem Umfang des Bauteils angeordnet sind. Durch die Abtastung der Markie rungen vom Signalgeber wird ein drehzahlabhängiges Signal er zeugt.

Bei verschiedenen Anwendungen, beispielsweise einem CVT-Getrie be ist es notwendig, neben der Drehzahl der Riemenscheiben auch den Abstand der axial beweglichen Riemenscheibe zu der fest stehenden Riemenscheibe zu erfassen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, die bekannte Meßeinrichtung derart weiter zu entwickeln, daß neben der Dreh zahl auch die axiale Verschiebung oder Lage eines rotierenden Bauelementes erfaßt werden kann.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dar gestellt.

Erfindungsgemäß sind bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs die Markierungen derart ausgebildet, daß die Form der vom Signalgeber erzeugenden Signale ein Maß für die axiale Lage oder Verschiebung des Bauelementes ist. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die über den Umfang des Bauelementes verteilten Markierungen im wesent lichen trapezförmig ausgebildet.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Kante der Mar kierungen senkrecht zur Bewegungsrichtung des zu sensierenden Bauelementes auszuführen. Die zugehörige Flanke des Sensor Signals ist dann winkeltreu, das heißt unabhängig von der Axiallage des Bauelementes. Wird diese Flanke zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit verwendete entstehen bei Änderung der Axiallage des Bauelementes keine Meßungenauigkeiten, die sonst durch eine Korrekturrechnung kompensiert werden müßten.

Bei der Verwendung eines elektromagnetischen Meßgebers können die Markierungen aus magnetisierbaren oder magnetischen Ab schnitten bestehen. Eine andere Möglichkeit sieht vor, die Mar kierungen geometrisch derart auszubilden, daß bei Bewegung des Bauelementes zum elektromagnetischen Meßgeber sich der Luft spalt zwischen Bauelement und Meßgeber ändert.

Der elektromagnetische Meßgeber ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung als Hallelement ausgebildet. Neben elektromagne tischen Meßwertaufnehmern können auch kapazitive oder optische Meßeinrichtungen verwendet werden.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß mit einem einzigen Meßwertaufnehmer sowohl die Drehzahl als auch die axiale Bewe gung oder Lage des Bauelementes erfaßt werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs beispiels näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zei gen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines CVT- Getriebes,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Umfangsfläche der rotie renden Riemenscheibe mit trapezförmigen Mar kierungen und

Fig. 3a und 3b die Sensorsignalverläufe des Signalgebers an den axialen Kanten der rotierenden Riemen scheibe.

Das in Fig. 1 dargestellte stufenlose automatische Getriebe, das vorteilhaft in Kraftfahrzeugantrieben Anwendung findet, besteht im wesentlichen aus zwei Riemenscheibenpaaren 4a; 4b, von denen das erste Riemenscheibenpaar 4a über eine Antriebs welle 6 mit der Kurbelwelle einer nicht dargestellten Brenn kraftmaschine drehfest verbunden ist. Das zweite Riemen scheibenpaar 4b sitzt auf einer Getriebeabtriebswelle 9, die über ein Ausgleichsgetriebe 3 mit den nicht dargestellten An triebswellen des Kraftfahrzeuges verbunden ist. Ein als Treib riemen 7 ausgebildetes Kraftübertragungselement, das zwischen den Riemenscheibenpaaren 4a und 4b geführt ist, verbindet beide Riemenscheibenpaare antriebstechnisch miteinander. Zur Einstel lung des Getriebeübersetzungsverhältnisses ist jeweils eine der Riemenscheiben 5a; 5b auf der An- bzw. Getriebeabtriebswelle 6; 9 verschiebbar angeordnet. Durch das gegenseitige Verschieben der beweglichen Riemenscheiben 5a; 5b wird dabei der Ablaufra dius des Treibriemens 7 auf dem einen Scheibenpaar 4a; 4b ver größert und auf dem anderen 4b; 4a verkleinert. Dem stufenlosen Getriebe ist ein Umkehrgetriebe 10, das beispielsweise als Pla netenradgetriebe ausgebildet ist, mit einer Kupplungsanordnung 8 vorgeschaltet.

Bei einem solchen Getriebe kann es aus Gründen einer zusätzli chen Ermittlung des Schlupfes bzw. eines eventuellen Durch rutschens des Treibriemens 7 als auch für eine Notlauffunktion notwendig sein, die Antriebs- und Abtriebsdrehzahl zu erfassen. Für eine Ermittlung des momentanen Übersetzungsverhältnisses zwischen den Riemenscheibenpaaren 4a; 4b wird weiterhin die axiale Verschiebung oder Lage der beweglichen Riemenscheiben 5a; 5b benötigt. Dazu sind bei dem Ausführungsbeispiel auf den Umfangsflächen der Riemenscheiben 5a und 5b gleichmäßig ver teilt mehrere trapezförmige Markierungen 2 aufgebracht. Dies kann durch Einbringen von Abschnitten aus magnetisierbaren oder magnetischen Material erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, durch Ausfräsen der Markierungen gezielte Luftspalt änderungen bei einer Bewegung zwischen den Riemenscheiben und den feststehenden elektromagnetischen Signalgeber 1 hervorzu rufen.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt einer Umfangsfläche der Riemen scheibe 5a; 5b dargestellt, wobei die Markierungen so ausgebil det sind, daß bei einer Position des Signalgebers 1 an der Kan te A der Riemenscheibe eine Abtastsignalfolge U_sensor mit zeit lich kurzen Signalimpulsen erhalten wird, die sich bei axialer Verschiebung des Signalgebers 1 in Richtung der Kante B verlän gern. Die Frequenz der Abtastsignalfolge U_sensor ist dabei pro portional der Drehzahl der sensierten Riemenscheibe. Die Fig. 3a und 3b zeigen die Abtastsignalfolgen U_sensor des Signal gebers 1 in den Positionen A und B.

Eine andere Möglichkeit für den Einsatz der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung besteht in der Sensierung der Getriebe -Eingangswellendrehzahl und dem Kupplungsausrückweg einer Kupp lungs-Getriebekombination, wobei die abzutastenden Markierungen vorteilhafterweise auf einem Bauteil des Ausrücklagers ange bracht sind.

Bezugszeichenliste

1 Signalgeber
2 Markierungen
3 Ausgleichsgetriebe
4a Riemenscheibenpaar
4b Riemenscheibenpaar
5a bewegliche Riemenscheibe
5b bewegliche Riemenscheibe
6 Antriebswelle
7 Treibriemen
8 Kupplungsanordnung
9 Getriebeabtriebswelle
10 Umkehrgetriebe
U_sensor Abtastsignalfolge
A Kante der Riemenscheibe
B Kante der Riemenscheibe

Claims

1. Vorrichtung zum Erfassen der Bewegung eines um eine Achse rotierenden, axial verschiebbaren Bauelementes mit einem Signalgeber, der in Abhängigkeit von an der Umfangsfläche des Bauelementes angeordneten Markierungen Abtastsignale erzeugt, deren Frequenz ein Maß für die Winkelgeschwindig keit des sensierten Bauelementes (4a; 4b) ist, dadurch ge kennzeichnet, daß die Markierungen (2) derart ausgebildet sind, daß die Form der vom Signalgeber (1) erzeugten Signa le (U_sensor) ein Maß für die axiale Lage des Bauelementes (4a; 4b) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Umfang des Bauelementes (4a; 4b) verteilten Markierungen (2) im wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (2) eine im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des sensierten Bauelementes (4a; 4b) ver laufende Kante aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geke nnzeichnet, daß der Signalgeber (1) ein elektromagnetischer Meßwertaufnehmer ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen (2) aus einem magnetisierbaren oder magne tischen Material bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (4a; 4b) aus einem magnetisierbaren Ma terial besteht und die Markierungen derart ausgebildet sind, daß bei Bewegung des Bauelementes (4a; 4b) zum elek tromagnetischen Meßwertaufnehmer (1) sich der Luftspalt zwischen dem Bauelement (4a; 4b) und dem elektromagne tischen Meßwertaufnehmer (1) ändert.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der elektromagnetische Meßwertaufnehmer (1) als Hallelement ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (1) als kapazitive Meßeinrichtung ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (1) als optische Meß einrichtung ausgebildet ist.

10. Stufenloses automatisches Getriebe mit zwei Riemenscheiben paaren, wobei jeweils eine der Riemenscheiben mit einer An triebs- oder Abtriebswelle fest verbunden ist und die ande re Riemenscheibe auf der Antriebs- oder Abtriebswelle axial verschiebbar angeordnet ist, und einem zwischen den Riemen scheiben geführten Kraftübertragungselement, mit einer Vor richtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die vom Signalgeber (1) abtastbaren Markierungen auf den Umfangsf lächen der axial verschiebbar angeordneten Riemenscheiben (5a; 5b) ausgebildet sind.

11. Kupplung für ein Kraftfahrzeug mit einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, wobei die vom Signalgeber (1) ab tastbaren Markierungen (2) auf einem mit der Eingangswelle rotierenden Teil des Ausrücklagers derart ausgebildet sind, daß mit dem Signalgeber (1) der Ausrückweg als Lage des Teils des Ausrücklagers und die Winkelgeschwindigkeit der Eingangswelle erfaßt wird.