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Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Drehmomenterfassungsvorrichtung,
und insbesondere eine Vorrichtung zum Erfassen eines Drehmoments,
das von einem Motor eines Fahrzeuges mit einem Automatikgetriebe
abgegeben wird.
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Um
die Effizienz eines Motors zu verbessern, ist es wichtig, sowohl
die Leistungsübertragungseffizienz
als auch die Effizienz des Motors selbst zu erhöhen.
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Um
die Leistungsübertragungseffizienz
zu erhöhen,
ist es notwendig, dass die Motorabtriebsleistung und die übertragene
Leistung in jeweiligen Leistungsübertragungsschritten
erfasst werden, wenn der Motor in Betrieb ist.
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Im
Allgemeinen wird die von einer Welle übertragene Leistung von einem
Drehmomentmesser erfasst. Da der Drehmomentmesser bereits handelsüblich ist,
kann ein für
ein Zielobjekt geeigneter Drehmomentmesser angewendet werden.
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Eine
Vorrichtung, welche ein Abtriebsdrehmoment von einem Motor erfassen
kann, wenn der Motor in Betrieb ist, wurde in dem koreanischen Patent
Nr. 10-0283294-0000 (Offenbarung Nr. 1999-0084981) offenbart.
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Außerdem wurden
wissenschaftliche Beiträge
(Technische Beiträge
der Gesellschaft der Kraftfahrzeugingenieure (SAE TP) 2000-01-3096, 2001-01-1335,
2002-01-1143, 2003-01-3202 usw.) über eine Vorrichtung zur Drehmomenterfassung durch
Montieren des handelsüblichen
Drehmomentmessers an einen Motor beim Betrieb des Motors veröffentlicht.
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Jedoch
muss für
die Montage der Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß dem koreanischen
Patent und den Beiträgen
ein Montageabschnitt eines Fahrzeugmotors übermäßig umgestaltet werden. Daher
ist es praktisch schwierig, die Drehmomenterfassungsvorrichtung
in einem Fahrzeug anzuwenden.
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Im
Allgemeinen kann eine Vorrichtung zum Übertragen einer Motorabtriebsleistung
auf ein Getriebe in ein Einmassenschwungrad, ein Zweimassenschwungrad
und eine Antriebsplatte eingeteilt werden.
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1 zeigt eine Antriebsplatte
gemäß dem Stand
der Technik.
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Wie
in 1 gezeigt ist, sind
Schraubenlöcher 2 zum
Verbinden mit einem Drehmomentwandler des Getriebes an einem Umfang
der Antriebsplatte 1 ausgebildet, und Schraubenlöcher 3 zum
Verbinden mit einer Kurbelwelle des Motors sind an einem Innenteil
der Antriebsplatte 1 ausgebildet. Das heißt, die
Antriebsplatte 1 verbindet die Kurbelwelle des Motors mit
dem Drehmomentwandler des Getriebes und überträgt das Drehmoment zwischen
ihnen.
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Wie
oben beschrieben, kann die Vorrichtung gemäß dem koreanischen Patent Nr. 10-0283294-0000
bei einem Einmassenschwungrad verwendet werden.
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Bei
einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe ist die Erfassung der von dem
Motor an das Getriebe übertragenen
Leistung sehr wichtig. Jedoch gibt es noch keine handelsübliche Vorrichtung,
welche die von der Antriebsplatte übertragene Leistung erfassen kann.
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Außerdem ist
die herkömmliche
Vorrichtung dahingehend problematisch, dass der Motormontageabschnitt übermäßig umgestaltet
werden muss, damit der handelsübliche
Drehmomentmesser zwischen dem Motor und dem Getriebe montiert werden kann.
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Mit
der Erfindung wird eine Drehmomenterfassungsvorrichtung geschaffen,
bei der in vorteilhafter Weise das Drehmoment eines Fahrzeuges mit
einem Automatikgetriebe erfasst wird.
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Gemäß der Erfindung
weist eine beispielhafte Drehmomenterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines
von einem Motorabtriebselement auf ein Drehmomentwandlerantriebselement übertragenen
Drehmoments eine Antriebsplatte, die derart konfiguriert ist, dass
sie jeweils mit dem Motorabtriebselement und dem Drehmomentwandlerantriebselement
verbindbar ist und in Antwort auf das von dem Motorabtriebselement
auf das Drehmomentwandlerantriebselement übertragene Drehmoment elastisch
verformbar ist, wenigstens einen Dehnmessstreifen, der an der Antriebsplatte
montiert ist, und eine Drehmomenterfassungsschaltung auf, die mit
dem Dehnmessstreifen elektrisch verbunden ist, um dem Dehnmessstreifen
elektrische Signale zuzuführen
und elektrische Signale zu empfangen, die von dem Dehnmessstreifen
ausgegeben werden, wobei die Drehmomenterfassungsschaltung Drehmomentsignale
auf der Basis der elektrischen Signale erzeugt, die von dem Dehnmessstreifen
ausgegeben werden.
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Die
Antriebsplatte weist einen ersten Verbindungsabschnitt, der derart
konfiguriert ist, dass er mit dem Motorabtriebselement verbindbar
ist, einen zweiten Verbindungsabschnitt, der derart konfiguriert ist,
dass er mit dem Drehmomentwandlerantriebselement verbindbar ist,
und eine Mehrzahl von Kupplungsabschnitten auf, die den ersten Verbindungsabschnitt
mit dem zweiten Verbindungsabschnitt verbinden. Die Kupplungsabschnitte
sind ungleich weit voneinander entfernt angeordnet, und der Dehnmessstreifen
ist an dem Kupplungsabschnitt montiert, der relativ weiter von den
benachbarten Kupplungsabschnitten entfernt ist, als die benachbarten Kupplungsabschnitte
voneinander entfernt sind.
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Der
wenigstens eine Dehnmessstreifen umfasst ein Paar Dehnmessstreifen,
die an im Wesentlichen gleichen Stellen an jeder Seite und entfernt von
der Längsmitte
des Kupplungsabschnitts, der relativ weiter von den benachbarten
Kupplungsabschnitten entfernt ist, montiert sind.
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Die
Drehmomenterfassungsschaltung weist ein erstes Modul, das einen
von einer Elektroenergieversorgungsvorrichtung zugeführten Wechselstrom in
einen Gleichstrom umwandelt, ein zweites Modul, das den Gleichstrom
von dem ersten Modul empfängt,
elektrische Signale dem Dehnmessstreifen zuführt, elektrische Signale empfängt, die
von dem Dehnmessstreifen ausgegeben werden, die von dem Dehnmessstreifen
ausgegebenen elektrischen Signale verstärkt, und die empfangenen elektrischen
Signale in digitale Signale umwandelt, und ein drittes Modul auf,
das den Gleichstrom von dem ersten Modul empfängt, die digitalen Signale
von dem zweiten Modul empfängt,
und die empfangenen digitalen Signale ausgibt.
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Das
erste, das zweite und das dritte Modul sind an der Antriebsplatte
befestigt, und das dritte Modul weist eine Antenne zur drahtlosen Übertragung
der digitalen Signale auf.
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Die
Elektroenergieversorgungsvorrichtung weist eine erste Spule und
eine zweite Spule auf, die an der Antriebsplatte um einen vorbestimmten
Abstand von der ersten Spule entfernt montiert ist.
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Die
Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Antriebsplatte gemäß dem Stand der
Technik;
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2 eine
perspektivische Ansicht einer Antriebsplatte gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts A aus 2;
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4 eine
Drehmomenterfassungsschaltung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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5 Module
der Drehmomenterfassungsschaltung gemäß der Ausführungsform der Erfindung; und
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6 eine
Vorrichtung zum Zuführen
von Elektroenergie gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
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Mit
Bezug auf die Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Die
Erfindung betrifft eine Drehmomenterfassungsvorrichtung, die das
von einem Motor auf ein Getriebe eines Fahrzeuges mit einem Automatikgetriebe übertragene
Drehmoment erfassen kann, wobei die von dem Motor abgegebene Leistung über eine
Antriebsplatte auf das Automatikgetriebe übertragen wird.
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Wie
aus den 2-6 ersichtlich
ist, erfasst die Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung das Drehmoment, das von einem Motorabtriebselement 18 auf ein
Drehmomentwandlerantriebselement 17 übertragen wird, und weist eine
Antriebsplatte 4, wenigstens einen Dehnmessstreifen 12, 22,
und eine Drehmomenterfassungsschaltung 500 auf. Bei dieser
Ausführungsform
sind vier Dehnmessstreifen 12, 22 vorgesehen.
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Die
Antriebsplatte 4 ist derart aufgebaut, dass sie mit dem
Motorabtriebselement 18 und dem Drehmomentwandlerantriebselement 17 verbindbar und
in Antwort auf das von dem Motorabtriebselement 18 auf
das Drehmomentwandlerantriebselement 17 übertragene
Drehmoment elastisch verformbar ist.
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Die
Dehnmessstreifen 12 und 22 sind an der Antriebsplatte 4 montiert.
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Die
Drehmomenterfassungsschaltung 500 ist mit den Dehnmessstreifen 12 und 22 derart
elektrisch verbunden, dass sie elektrische Signale an diese ausgibt
und von dieser empfängt.
Außerdem
erzeugt die Drehmomenterfassungsschaltung 500 Drehmomentsignale
auf der Basis der elektrischen Signale, die von den Dehnmessstreifen 12 und 22 ausgegeben
werden.
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In
der Antriebsplatte 4 sind Schraubenlöcher 5 und 6 ausgebildet, über welche
das Motorabtriebselement 18 und das Drehmomentwandlerantriebselement 17 an
der Antriebsplatte 4 montiert sind. Die Antriebsplatte 4 kann
anstelle einer herkömmlichen Antriebsplatte
montiert werden.
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Mit
Bezug auf 2 weist die Antriebsplatte 4 einen
ersten Verbindungsabschnitt 8, drei zweite Verbindungsabschnitte 9,
und eine Mehrzahl von Kupplungsabschnitten 7 und 10 auf.
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Der
erste Verbindungsabschnitt 8 ist derart aufgebaut, dass
er mit dem Motorabtriebselement 18 verbindbar ist, und
die zweiten Verbindungsabschnitte 9 sind derart aufgebaut,
dass sie mit dem Drehmomentwandlerantriebselement 17 verbindbar
sind. Insbesondere ist das Motorabtriebselement 18 mit den
Schraubenlöchern 6 des
ersten Verbindungsabschnitts 8 verbunden, und das Drehmomentwandlerantriebselement 17 ist
mit den Schraubenlöchern 5 des
zweiten Verbindungsabschnitts 9 verbunden.
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Die
Kupplungsabschnitte 7 und 10 verbinden den ersten
Verbindungsabschnitt 8 mit den zweiten Verbindungsabschnitten 9 und
sind ungleich weit voneinander entfernt angeordnet.
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Außerdem sind
die Dehnmessstreifen 12 und 22 an den Kupplungsabschnitten 10 montiert, welche
relativ weiter von den Kupplungsabschnitten 7 entfernt
sind, als die Kupplungsabschnitte 7 voneinander entfernt
sind.
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Die
Steifigkeit der Antriebsplatte 4 wird von der Dicke, der
Breite, der Länge
und der Anzahl der Kupplungsabschnitte 7 und 10 bestimmt.
Wenn die Steifigkeit der Antriebsplatte 4 zu hoch ist,
ist der durch das übertragene
Drehmoment bewirkte Verformungsgrad zu niedrig, wodurch es schwierig
ist, das Drehmoment zu erfassen, und wenn die Steifigkeit der Antriebsplatte 4 zu
niedrig ist, kann die Antriebsplatte 4 durch das übertragene
Drehmoment gebrochen werden. Daher weist gemäß der Ausführungsform der Erfindung die
Antriebsplatte 4 die Kupplungsabschnitte 7 und 10 auf,
die derart aufgebaut sind, dass die Antriebsplatte 4 eine
geeignete Steifigkeit hat.
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Bei
der Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Kupplungsabschnitte 7 und 10 drei
erste Kupplungsabschnitte 10 und vierundzwanzig zweite Kupplungsabschnitte 7,
jedoch ist die Anzahl der Kupplungsabschnitte nicht darauf beschränkt.
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Die
Kupplungsabschnitte 7 und 10 gemäß der Ausführungsform
der Erfindung haben Abmessungen von 2 mm Dicke, 5 mm Breite, und
20 mm Länge.
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Der
Abstand zwischen den ersten Kupplungsabschnitten 10 und
den zweiten Kupplungsabschnitten 7 ist derart weit ausgebildet,
dass durch das Drehmoment eine starke Verformung an den ersten Kupplungsabschnitten 10 erzeugt
wird.
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Die
Dehnmessstreifen 12 und 22 erzeugen elektrische
Signale und sind an im Wesentlichen gleichen Stellen an jeder Seite
und entfernt von der Längsmitte
der ersten Kupplungsabschnitte 10 montiert.
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Gemäß der Ausführungsform
der Erfindung sind die Dehnmessstreifen 12 und 22 an
der Stelle eines Viertels der Gesamtlänge der ersten Kupplungsabschnitte 10 von
dem zweiten Verbindungsabschnitt 9 montiert.
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Außerdem sind
zur genauen Erfassung des von dem Motor abgegebenen Drehmoments
vier Dehnmessstreifen 12, 22 an zwei ersten Kupplungsabschnitten 10 montiert,
d.h. zwei Dehnmessstreifen 12 und 22 sind jeweils
an zwei ersten Kupplungsabschnitten 10 montiert.
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Außerdem weisen
die vier Dehnmessstreifen 12, 22 eine Vollbrücke auf,
die bei einem Verfahren mit einer elektrischen Schaltung verwendet
wird, dessen ausführliche Beschreibung
weggelassen wird, da dieses für
einschlägige
Fachleute offensichtlich ist.
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Da
die Dehnmessstreifen 12 und 22 an der Antriebsplatte 4 montiert
sind und sich zusammen mit der Antriebsplatte 4 drehen,
ist eine Vorrichtung zum Zuführen
von Elektroenergie und zum Übertragen elektrischer
Signale von den Dehnmessstreifen 12 und 22 nach
außen
erforderlich.
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4 und 5 zeigen
jeweils eine Drehmomenterfassungsschaltung 500 und Module
der Drehmomenterfassungsschaltung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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Wie
in 5 gezeigt, ist die Drehmomenterfassungsschaltung 500 mit
Schraubenlöchern 11 zwischen
den zweiten Verbindungsabschnitten 9 der Antriebsplatte 4 verbunden
und weist ein erstes Modul 13, ein zweites Modul 14 und
ein drittes Modul 15 auf.
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Das
erste Modul 13 wandelt einen von einer Elektroenergieversorgungsvorrichtung 600 (6) zugeführten Wechselstrom
in einen Gleichstrom um. Außerdem
führt das
erste Modul 13 den umgewandelten Gleichstrom über Leitungen
(nicht gezeigt) dem zweiten und dem dritten Modul 14 und 15 zu.
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Das
zweite Modul 14 empfängt
den Gleichstrom von dem ersten Modul 13, führt elektrische
Signale den Dehnmessstreifen 12 und 22 zu, und
empfängt
elektrische Signale von den Dehnmessstreifen 12 und 22.
Außerdem
verstärkt
das zweite Modul 14 die von den Dehnmessstreifen 12 und 22 ausgegebenen
elektrischen Signale und wandelt diese in digitale Signale um.
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Das
dritte Modul 15 empfängt
den Gleichstrom von dem ersten Modul 13, empfängt die
digitalen Signale von dem zweiten Modul 14, und überträgt die empfangenen
digitalen Signale über
eine Antenne 16 nach außen. Gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung wird das dritte Modul 15 vorzugsweise unter Verwendung
der Bluetooth-Technologie realisiert, welche für drahtlose Kommunikation verwendet wird,
jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind die jeweiligen Module 13, 14 und 15 in
Gehäusen
aus Metall montiert, um die Module zu schützen, jedoch ragt die Antenne 16 des
dritten Moduls 15 aus dem Gehäuse des dritten Moduls 15 zur drahtlosen Übertragung
heraus.
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6 zeigt
die Elektroenergieversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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Wie
in 6 gezeigt, weist die Elektroenergieversorgungsvorrichtung 600 erste
Spulen 19 und zweite Spulen 20 auf. Die ersten
Spulen 19 sind an einem feststehenden Teil des Fahrzeuges,
z.B. einem Zylinderblock montiert, und die zweiten Spulen 20 sind
an der Antriebsplatte 4 derart montiert, dass sie in einem
vorbestimmten Abstand von den ersten Spulen 19 zu diesen
ausgerichtet sind. Der vorbestimmte Abstand beträgt vorzugsweise 1 mm.
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Das
heißt,
die zweiten Spulen 20 sind an der Antriebsplatte 4 befestigt,
so dass sie sich zusammen mit dieser drehen, und die ersten Spulen 19 sind an
dem feststehenden Teil des Fahrzeuges befestigt, so dass sie feststehende
Teile sind.
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Obwohl
in 6 zwei erste Spulen 19 gezeigt sind,
ist die Anzahl der ersten Spulen 19 nicht darauf beschränkt.
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Der
Wechselstrom wird der ersten Spule 19 von außen zugeführt und
dann durch elektromagnetische Induktion an die zweite Spule 20 übertragen, und
eine Beschreibung davon wird weggelassen, da dies für einschlägige Fachleute
offensichtlich ist.
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Wie
oben beschrieben, kann gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung die Drehmomenterfassungsvorrichtung das Abtriebsdrehmoment
eines Motors eines Fahrzeuges mit einem Automatikgetriebe genau
erfassen. Außerdem
kann die Drehmomenterfassungsvorrichtung den Abtrieb des Motors überwachen
und die Effizienz des Getriebes und des Motors usw. während des
Betriebs des Motors genau erfassen.