CN116761994A - 传动板型转矩转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高了应变片的检测灵敏度的传动板型转矩转换器。传动板型转矩转换器(100)具有：板(10)；以及转矩测定装置(20)，用于对施加于板的转矩进行测定，板具有外圈(11)、内圈(12)以及连接外圈和内圈的多个辐条(13)，在辐条配置有转矩测定装置的应变片(25)，在辐条设有至少一个贯通孔(14)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对施加于传动板的转矩进行测定的传动板型转矩转换器。
背景技术
以往，为了将发动机的驱动力传递至变速器的变矩器，使用了传动板(挠性板)。已知一种如下技术，其通过代替该传动板而使用传动板型转矩转换器来检测实际车辆行驶中的发动机的转矩。例如，专利文献1中公开了一种转矩测量装置，其将配置于板的应变发生部的应变片和对由温度引起的应变片的电阻值的变化进行补偿的温度计配置于板的同一圆周线上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-184466号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在现有技术中，存在如下问题：板的应变发生部并不充分变形，从而应变片的检测灵敏度低。因此，本发明的目的在于提供一种提高了应变片的检测灵敏度的传动板型转矩转换器。此外，本发明的进一步的目的在于高精度地检测转矩输出。
用于解决问题的方案
本发明的传动板型转矩转换器具有：板；以及转矩测定装置，用于对施加于所述板的转矩进行测定，
所述板具有外圈、内圈以及连接所述外圈和所述内圈的多个辐条，
在所述辐条配置有所述转矩测定装置的应变片，
在所述辐条设有至少一个贯通孔。
在本发明中，优选的是，在所述辐条的径向的两侧，隔着所述应变片设有两个贯通孔。
在本发明中，优选的是，在所述辐条的周向的两侧设有壁，
供所述应变片配置的所述辐条的中央部分的厚度比所述壁的厚度薄。
在本发明中，优选的是，在相对于所述辐条在周向上对称的位置设有两个螺钉孔。
在本发明中，优选的是，所述应变片的电阻体的材料为镍铬。
在本发明中，优选的是，所述应变片配置于所述多个辐条各自的表背侧。
附图说明
图1是表示本发明的传动板型转矩转换器的构成的框图。
图2是本发明的第一实施方式的传动板型转矩转换器的板的俯视图。
图3的(a)是本发明的第二实施方式的传动板型转矩转换器的板的俯视图，图3的(b)是辐条的放大立体图。
图4是用于对本发明的传动板型转矩转换器的与离心力相关的研究进行说明的图。
图5是本发明的第三实施方式的传动板型转矩转换器的板的俯视图。
图6是表示追加了配重的板的旋转试验的结果的图。
图7是用于对本发明的传动板型转矩转换器的与温度相关的研究进行说明的图。
图8是用于对本发明的传动板型转矩转换器的与弯曲载荷相关的研究进行说明的图。
图9是用于对本发明的传动板型转矩转换器的与推力载荷相关的研究进行说明的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的传动板型转矩转换器的构成的框图。
传动板型转矩转换器100具有：板10；以及转矩测定装置20，用于对施加于板10的转矩进行测定。
板10代替配置于发动机与变速器之间的现有的传动板。
转矩测定装置20具有送电装置21、送电线圈22、受电线圈23、整流器24、应变片25、发送器26、接收天线27以及接收器28。应变片25配置于板10的辐条，构成桥电路。受电线圈23、整流器24以及发送器26配置于板10的任意部位。送电装置21、送电线圈22、接收天线27以及接收器28配置于板10的附近(电波的收发范围)。
从送电装置21向应变片25感应供电，通过应变片25来测定施加于板10的转矩，通过无线来传输测定到的转矩。转矩测定装置20的构成和动作是公知的，因此省略详细的说明。
图2是本发明的第一实施方式的传动板型转矩转换器的板的俯视图。
板10a具有外圈11、内圈12以及连接外圈11和内圈12的多个辐条13。在图示例子中，设有六根辐条13，但辐条13只要为三根以上即可，可以设为任意数量。
在辐条13设有至少一个贯通孔14。
由于贯通孔14，辐条13的强度会降低，因此辐条13上的应变片易于向倾斜方向变形，应变片的检测灵敏度会提高。
图3的(a)是本发明的第二实施方式的传动板型转矩转换器的板的俯视图，图3的(b)是辐条的放大立体图。
第二实施方式的板10b除了在辐条13设有两个贯通孔14这一点之外，其余与第一实施方式的板10a相同。
两个贯通孔14隔着应变片(未图示)设于辐条13的径向的两侧。两个贯通孔14的中心位于辐条13的中心轴上。此外，在辐条13的周向的两侧设有壁13w，供应变片配置的辐条13的中央部分13c的厚度比壁13w的厚度薄。此外，辐条13的宽度W在径向上恒定，辐条13具有I字形。
通过设置两个贯通孔14，辐条13的中央部分13c具有X字形，应变片更易于向倾斜方向变形，能高效地检测转矩输出。此外，辐条13的中央部分13c较薄，由此该辐条13易于向扭转方向变形，因此应变片的检测灵敏度会提高。不过，若仅设置贯通孔14并使中央部分13c变薄，则相对于推力方向和弯曲方向(横向)的强度会不足。因此，通过使辐条13的壁13w变厚，能充分确保相对于推力方向和弯曲方向的强度。需要说明的是，壁13w的强度由壁13w的体积决定，因此也可以调整壁13w的厚度和/或宽度。
图示例子的贯通孔14是一个例子，可以进行各种变形。
例如，贯通孔14的直径与辐条13的中央部分13c的宽度相同，但也可以小于中央部分13c的宽度。此外，贯通孔14除了为圆形之外，也可以为椭圆形。
使用图4，对本发明的传动板型转矩转换器的与离心力相关的研究进行说明。
图4的(a)示出无负荷的状态下的辐条和应变片，图4的(b)示出施加了转矩的状态下的辐条和应变片，图4的(c)示出施加了离心力的状态下的辐条和应变片。
在辐条13配置有两片应变片x、y，应变片x的电阻体相对于径向倾斜-45°，应变片y的电阻体相对于径向倾斜+45°。
如图4的(a)所示，在无负荷的状态下，转矩输出为零。
如图4的(b)所示，在向箭头方向施加了转矩的状态下，应变片x因电阻体缩短而电阻值减小，应变片y因电阻体伸长而电阻值增加，电阻值的差作为转矩被输出。
如图4的(c)所示，在向箭头方向施加了离心力的状态下，应变片x、y以相同的方式伸长，因此转矩输出为零。如此，通过将辐条13设为相对于应变片x、y对称的形状(I字形)，即使板因离心力而变形，也能使转矩输出为零。
不过，实际上，在板的加工中存在误差，因此有时辐条13会因离心力而倾斜变形，从而会输出转矩。以下，对改善该问题的构成进行说明。
图5是本发明的第三实施方式的传动板型转矩转换器的板的俯视图。
第三实施方式的板10c除了在设有螺钉孔15这一点之外，其余与第二实施方式的板10b相同。
螺钉孔15设于外圈11的隔着辐条13在周向上对称的位置。通过在这十二个螺钉孔15中的任一个或多个螺钉孔15追加由螺栓和螺母形成的配重(未图示)，即使辐条13因离心力而倾斜变形，也能使转矩输出为零。
如此，能通过配重来抵消由离心力引起的误差，从而能高精度地检测转矩输出。
需要说明的是，只要两个螺钉孔15设于相对于一个辐条13在周向上对称的位置即可，螺钉孔15并不限定于图示例子的位置。例如，螺钉孔15也可以设于内圈12。
如图6所示，在追加了配重的板中进行了旋转试验，并可以确认：即使增加转速，转矩输出也恒定。
在第三实施方式的板10c中，设有贯通孔14和螺钉孔15这双方，但也可以不设置贯通孔14而仅设置螺钉孔15。
使用图7，对本发明的传动板型转矩转换器的与温度相关的研究进行说明。
就传动板型转矩转换器而言，其外圈连接于低温的变速器，其内圈连接于高温的发动机，因此由于外圈与内圈之间的温度差，在温度变化中(温度过渡时)，转矩输出有时会发生变化(漂移)。在恒温槽中以假定实际车辆试验的方式对此进行了研究。
图7的(a)示出恒温槽的温度变化。在25℃下维持120分钟，然后用30分钟使温度上升至80℃，并在80℃下维持30分钟。然后，反复以下操作：在90℃下维持10分钟，在80℃下维持10分钟。再然后，反复以下操作：在90℃下维持30分钟，在80℃下维持30分钟。在恒温槽中，内圈与地面接触，外圈与空气接触，由此在外圈的温度发生变化之后，内圈的温度发生变化。
图7的(b)是表示使用了由作为一般的材料的铜镍的电阻体形成的应变片的情况下的温度和转矩输出的图表。在外圈的位置A、D和内圈的位置B、C测定了温度。
在图7的(b)中，可知：由双点划线表示的转矩输出与温度变化相匹配地发生了变化。传动板型转矩转换器在恒温槽内静止，未被施加转矩，因此该输出变化并非转矩输出，而是由热电动势引起的异常值。因此，对不会产生热电动势的应变片的材料进行了研究。
图7的(c)是表示使用了由镍铬的电阻体形成的应变片的情况下的温度和转矩输出的图表。
在图7的(c)中，可知：由双点划线表示的转矩输出基本恒定。
如此，通过将应变片的电阻体的材料从一般的铜镍变更为镍铬，能避免转矩输出的变化，因此能高精度地检测转矩输出。
此外，只要是不会产生热电动势的材料即可，也可以使用除镍铬之外的材料。
需要说明的是，在图7的(b)、图7的(c)这双方的情况下，布线使用了铜线。
在设有贯通孔14和螺钉孔15这双方的第三实施方式的板10c中进行了温度变化的研究，但在无贯通孔14和螺钉孔15的板中，也可以对应变片的电阻体采用不会产生热电动势的材料。
使用图8，对本发明的传动板型转矩转换器的与弯曲载荷相关的研究进行说明。
当应变片因弯曲载荷而变形时，表观上会输出转矩，但这并非实际的转矩输出，而是由弯曲载荷引起的误检测。因此，如图8所示，在六根辐条13的表背侧配置了应变片，对板10施加了弯曲载荷，进行了FEM(Finite Element Method：有限元法)分析。
在A1-A2轴向(附图纵向)上施加了弯曲载荷的情况下，在位置A1x的应变片的输出和与之对置的位置A2y的应变片的输出中，其绝对值相同且符号相反，从而这两个输出相互抵消。同样地，A1y和A2x的输出相互抵消，B1x和C2y的输出相互抵消，B1y和C2x的输出相互抵消，C1x和B2y的输出相互抵消，C1y和B2x的输出相互抵消。
需要说明的是，六根辐条13的表侧的应变片彼此将由弯曲载荷引起的误输出抵消，同样地，六根辐条13的背侧的应变片彼此将由弯曲载荷引起的误输出抵消。
此外，由于计的粘贴角度、位置、加工不均匀等，输出会包括误差，但当计元件数变多(例如二十四个元件)时，桥电路的各边变为计元件数的1/4的平均值(六个元件的平均)，因此能将不均匀的影响抑制得较低。
使用图9，对本发明的传动板型转矩转换器的与推力载荷相关的研究进行说明。
当应变片因推力载荷而变形时，表观上会输出转矩，但这并非实际的转矩输出，而是由推力载荷引起的误检测。因此，与图8的情况同样地，在六根辐条13的表背侧配置了应变片，对板10施加了推力载荷，进行了实际测量。
如图9的(a)所示，将板10的内圈12固定于台，在板10的上方配置夹具，从夹具的上方施加推力载荷。如图9的(b)所示，板10在外圈11的六个部位与夹具接触。
在如图9的(a)的箭头所示地从夹具的上方施加了推力载荷的情况下，位置A1x的应变片的输出和位置A1y的应变片的输出相互抵消。即，一个辐条13的表侧的两个应变片彼此将由推力载荷引起的误输出抵消，一个辐条13的背侧的两个应变片彼此将由推力载荷引起的误输出抵消。
此外，可以确认：转矩输出的变化量非常小。
如此，为了抵消由弯曲载荷和推力载荷引起的误输出，优选的是，应变片配置于各辐条的表背侧。
附图标记说明
10、10a、10b、10c：板；11：外圈；12：内圈；13：辐条；13c：中央部分；13w：壁；14：贯通孔；15：螺钉孔；20：转矩测定装置；21：送电装置；22：送电线圈；23：受电线圈；24：整流器；25：应变片；26：发送器；27：接收天线；28：接收器；100：传动板型转矩转换器。
Claims (6)
1.一种传动板型转矩转换器，具有：板；以及转矩测定装置，用于对施加于所述板的转矩进行测定，其中，
所述板具有外圈、内圈以及连接所述外圈和所述内圈的多个辐条，
在所述辐条配置有所述转矩测定装置的应变片，
在所述辐条设有至少一个贯通孔。
2.根据权利要求1所述的传动板型转矩转换器，其中，
在所述辐条的径向的两侧，隔着所述应变片设有两个贯通孔。
3.根据权利要求1或2所述的传动板型转矩转换器，其中，
在所述辐条的周向的两侧设有壁，
供所述应变片配置的所述辐条的中央部分的厚度比所述壁的厚度薄。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动板型转矩转换器，其中，
在相对于所述辐条在周向上对称的位置设有两个螺钉孔。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传动板型转矩转换器，其中，
所述应变片的电阻体的材料为镍铬。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的传动板型转矩转换器，其中，
所述应变片配置于所述多个辐条各自的表背侧。
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