DE102005023182B4

DE102005023182B4 - Drehmomenterfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102005023182B4
Application number: DE102005023182.9A
Authority: DE
Inventors: Kyoung Pyo Ha
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2004-08-11
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: KR100634604B1; JP2006052836A; US20060032302A1; DE102005023182A1; KR20060014633A; US7134329B2

Abstract

Drehmomenterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines von einem Motorabtriebselement (18) an ein Drehmomentwandlerantriebselement (17) übertragenen Drehmoments, aufweisend: eine Antriebsplatte (4), die jeweils mit dem Motorabtriebselement (18) und dem Drehmomentwandlerantriebselement (17) verbindbar ist und in Antwort auf das von dem Motorabtriebselement (18) an das Drehmomentwandlerantriebselement (17) übertragene Drehmoment elastisch verformbar ist; wenigstens einen Dehnmessstreifen (12, 22), der an der Antriebsplatte (4) montiert ist; und eine Drehmomenterfassungsschaltung (500), die mit dem Dehnmessstreifen (12, 22) elektrisch verbunden ist, um elektrische Signale dem Dehnmessstreifen (12, 22) zuzuführen und elektrische Signale zu empfangen, die von dem Dehnmessstreifen (12, 22) ausgegeben werden, wobei die Drehmomenterfassungsschaltung (500) Drehmomentsignale auf der Basis der elektrischen Signale erzeugt, die von dem Dehnmessstreifen (12, 22) ausgegeben werden, wobei die Antriebsplatte (4) aufweist: einen ersten Verbindungsabschnitt (8), der mit dem Motorabtriebselement (18) verbindbar ist; eine Mehrzahl von zweiten Verbindungsabschnitten (9), die getrennt voneinander angeordnet und mit dem Drehmomentwandlerantriebselement (17) verbindbar sind; und eine Mehrzahl von Kupplungsabschnitten (7, 10), die den ersten Verbindungsabschnitt (8) mit den zweiten Verbindungsabschnitten (9) verbinden und ungleich weit voneinander entfernt angeordnet sind, wobei der Dehnmessstreifen (12, 22) an dem Kupplungsabschnitt (10) montiert ist, der relativ weiter von den benachbarten Kupplungsabschnitten (7) entfernt ist, als die benachbarten Kupplungsabschnitte (7) voneinander entfernt sind.

Description

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.
Um die Effizienz eines Motors zu verbessern, ist es wichtig, sowohl die Leistungsübertragungseffizienz als auch die Effizienz des Motors selbst zu erhöhen.
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.
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.
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 (Offenlegung-Nr. 1999-0084981 ) offenbart.
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.
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.
Im Allgemeinen kann eine Vorrichtung zum Übertragen einer Motorabtriebsleistung auf ein Getriebe in ein Einmassenschwungrad, ein Zweimassenschwungrad und eine Antriebsplatte eingeteilt werden.
1 zeigt eine Antriebsplatte gemäß dem Stand der Technik.
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.
Wie oben beschrieben, kann die Vorrichtung gemäß dem koreanischen Patent Nr. 10-0283294-0000 bei einem Einmassenschwungrad verwendet werden.
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.
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.
Aus der DE 103 04 359 A1 ist eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines von einem Motorabtriebselement auf ein Drehmomentwandlerantriebselement übertragenen Drehmoments bekannt, mit einer Antriebsplatte, die jeweils mit dem Motorabtriebselement und dem Drehmomentwandlerantriebselement verbindbar ist und in Antwort auf das von dem Motorabtriebselement an das Drehmomentwandlerantriebselement übertragene Drehmoment elastisch verformbar ist, wenigstens einem Dehnmessstreifen, der an der Antriebsplatte montiert ist, einer Drehmomenterfassungsschaltung, die mit dem Dehnmessstreifen elektrisch verbunden ist, um elektrische Signale dem Dehmessstreifen zuzuführen und elektrische Signale zu empfangen, die von dem Drehmessstreifen ausgegeben werden, wobei die Drehmomenterfassungsschaltung Drehmomentsignale auf der Basis der elektrischen Signale erzeugt, die von dem Drehmessstreifen ausgegeben werden, wobei die Antriebsplatte aufweist einen ersten Verbindungsabschnitt, der mit dem Motorabtriebselement verbindbar ist, einen zweiten Verbindungsabschnitt, der mit dem Drehmomentwandlerantriebselement verbindbar ist, und eine Mehrzahl von Kupplungsabschnitten, die den ersten Verbindungsabschnitt mit dem zweiten Verbindungsabschnitt verbinden und voneinander entfernt angeordnet sind.
Weitere Drehmomenterfassungsvorrichtungen sind bekannt aus EP 0 575 634 A1 , DE 42 08 522 C2 , DE 101 44 143 C1 , US 4 836 034 A , DE 195 02 616 A1 , DE 29 901 513 U1 .
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Drehmomenterfassungsvorrichtung zu schaffen, die einfach einbaubar und leicht ist und mit der das Drehmoment eines mit einem Automatikgetriebe ausgestatteten Fahrzeugs zuverlässig erfasst werden kann.
Hierzu wird gemäß der Erfindung eine Drehmomenterfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Antriebsplatte gemäß dem Stand der Technik;
2 eine perspektivische Ansicht einer Antriebsplatte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts A aus 2;
4 eine Drehmomenterfassungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 Module der Drehmomenterfassungsschaltung gemäß der Ausführungsform der Erfindung; und
6 eine Vorrichtung zum Zuführen von Elektroenergie gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
Mit Bezug auf die Zeichnung wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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.
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.
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.
Die Dehnmessstreifen 12 und 22 sind an der Antriebsplatte 4 montiert.
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.
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.
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.
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.
Die Kupplungsabschnitte 7 und 10 verbinden den ersten Verbindungsabschnitt 8 mit den zweiten Verbindungsabschnitten 9 und sind ungleich weit voneinander entfernt angeordnet.
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.
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.
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.
Die Kupplungsabschnitte 7 und 10 gemäß der Ausführungsform der Erfindung haben Abmessungen von 2 mm Dicke, 5 mm Breite, und 20 mm Länge.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
4 und 5 zeigen jeweils eine Drehmomenterfassungsschaltung 500 und Module der Drehmomenterfassungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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.
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.
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.
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.
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.
6 zeigt die Elektroenergieversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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.
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.
Obwohl in 6 zwei erste Spulen 19 gezeigt sind, ist die Anzahl der ersten Spulen 19 nicht darauf beschränkt.
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.
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.

Claims

Drehmomenterfassungsvorrichtung zum Erfassen eines von einem Motorabtriebselement (18) an ein Drehmomentwandlerantriebselement (17) übertragenen Drehmoments, aufweisend: eine Antriebsplatte (4), die jeweils mit dem Motorabtriebselement (18) und dem Drehmomentwandlerantriebselement (17) verbindbar ist und in Antwort auf das von dem Motorabtriebselement (18) an das Drehmomentwandlerantriebselement (17) übertragene Drehmoment elastisch verformbar ist; wenigstens einen Dehnmessstreifen (12, 22), der an der Antriebsplatte (4) montiert ist; und eine Drehmomenterfassungsschaltung (500), die mit dem Dehnmessstreifen (12, 22) elektrisch verbunden ist, um elektrische Signale dem Dehnmessstreifen (12, 22) zuzuführen und elektrische Signale zu empfangen, die von dem Dehnmessstreifen (12, 22) ausgegeben werden, wobei die Drehmomenterfassungsschaltung (500) Drehmomentsignale auf der Basis der elektrischen Signale erzeugt, die von dem Dehnmessstreifen (12, 22) ausgegeben werden, wobei die Antriebsplatte (4) aufweist: einen ersten Verbindungsabschnitt (8), der mit dem Motorabtriebselement (18) verbindbar ist; eine Mehrzahl von zweiten Verbindungsabschnitten (9), die getrennt voneinander angeordnet und mit dem Drehmomentwandlerantriebselement (17) verbindbar sind; und eine Mehrzahl von Kupplungsabschnitten (7, 10), die den ersten Verbindungsabschnitt (8) mit den zweiten Verbindungsabschnitten (9) verbinden und ungleich weit voneinander entfernt angeordnet sind, wobei der Dehnmessstreifen (12, 22) an dem Kupplungsabschnitt (10) montiert ist, der relativ weiter von den benachbarten Kupplungsabschnitten (7) entfernt ist, als die benachbarten Kupplungsabschnitte (7) voneinander entfernt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Paar Dehnmessstreifen (12, 22) beiderseits des Kupplungsabschnitts (10), der relativ weiter von den benachbarten Kupplungsabschnitten (7) entfernt ist, im Abstand von dessen Längsmitte einander gegenüberliegend montiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Drehmomenterfassungsschaltung (500) aufweist: ein erstes Modul (13), das einen von einer Elektroenergieversorgungsvorrichtung (600) zugeführten Wechselstrom in einen Gleichstrom umwandelt; ein zweites Modul (14), das den Gleichstrom von dem ersten Modul (13) empfängt, elektrische Signale dem Dehnmessstreifen (12, 22) zuführt, elektrische Signale empfängt, welche von dem Dehnmessstreifen (12, 22) ausgegeben werden, die von dem Dehnmessstreifen (12, 22) ausgegebenen elektrischen Signale verstärkt, und die empfangenen elektrischen Signale in digitale Signale umwandelt; und ein drittes Modul (15), das den Gleichstrom von dem ersten Modul (13) empfängt, die digitalen Signale von dem zweiten Modul (14) empfingt, und die empfangenen digitalen Signale ausgibt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das erste, das zweite und das dritte Modul (13, 14, 15) an der Antriebsplatte (4) befestigt sind; und das dritte Modul (15) eine Antenne (16) zur drahtlosen Übertragung der digitalen Signale aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Elektroenergieversorgungsvorrichtung (600) aufweist: eine erste Spule (19); und eine zweite Spule (20), die in einem vorbestimmten Abstand von der ersten Spule (19) an der Antriebsplatte (4) montiert ist.