JP4889153B2

JP4889153B2 - トルク測定装置

Info

Publication number: JP4889153B2
Application number: JP2000579957A
Authority: JP
Inventors: ヴァーノン，エー．ランブソン，
Original assignee: ヴァーノン，エー．ランブソン，
Priority date: 1998-10-30
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: EP1133682A4; JP2003518240A; EP1133682B1; WO2000026625A1; WO2000026625A8; CA2347796C; CA2347796A1; EP1133682A1; US6269702B1; DE69915672D1; ATE262166T1

Description

【０００１】
［関連出願のクロスリファレンス］
本発明は、１９９８年１０月３０日に出願された現在継続中の米国仮特許出願第６０／１０６，４９２号より優先権を主張する特許出願である。
【０００２】
【技術分野】
本発明は、トルク測定装置に関するもので、より詳しくは回転シャフトのトルク出力を測定するストラクチュアに関するものである。
【０００３】
【発明の背景】
エンジン・クランクシャフト・トルクはエンジン及び自動車のパフォーマンスにとって非常に重要な要因である。オートマッチック・トランスミッションでの自動車運転における燃料節約、運転性、そして操作平滑度は、トランスミッション・シフトのポイント及びエンジン操作のパラメーターの作用で影響されるものである。クランク・シャフト・トルクは、これらのシャフト・ポイントを最適化する目的で考慮に入れられるものである。駆動車両のデザイン及び適切な作用もまた考慮されなければならない。
【０００４】
一般的にクランク・シャフト・トルクは、大いに専門的で高価なダイナモメータ機器及び装置を利用してテスト・セル内で測定されてきた。しかし前記機器は、大きく非常に精密なものであるため、自動車に全く適していない。
【０００５】
また、エンジン・クランク・シャフト・トルクを測定するその他の試みは、フラッツ（ＦＬＡＴＳ）を機械加工してエンジン・クランク・シャフトを作成し、フラッツにひずみゲージまたはストレス・ゲージを設置することによって行われた。トルク・ロードがクランク・シャフトに与えられ、ひずみゲージがフラッツの位置で導かれたストレス・ロードを検知する。ひずみゲージより結果として得られた信号は、トルク値を示唆するトルク校正データと比較される。
【０００６】
前記トルク測定装置は、幾つかの問題に悩まされる。センサーの設置及び各個別のクランク・シャフトを物理的にロードし校正をすることが困難であり実用的ではないことに加え、エンジン・クランク・シャフトの寿命を短縮するといった改修が装置を設定するために必要となるため商業生産車への使用には適していないということである。
また、ねじりロードに起因するストレス及び非ねじりロード（即ち、軸ロード、シャー／ラジアルロード、屈曲ロード（ＢＥＮＤＩＮＧＬＯＡＤＳ）、スキュー／ミスアレインメントロード）に起因するストレスの区別をできないため、不正確であるといった問題に直面する。
【０００７】
従来のトルク測定装置（特にスリップ・リングを用いた装置）に潜在する寸法制約及び正確性の問題は、他の主要な自動車システムに一般的なデザイン・サイクルよりも長い自動車ドライブ・トレーン（ＡＵＴＯＭＯＴＩＶＥＤＲＩＶＥＴＲＡＩＮ）のデザイン・サイクルに大きく貢献することとなった。従来技術のトルク測定装置の設置時の欠点はまた実際上商業生産自動車への組み込みを排除するものとなる。
【０００８】
［発明の要約］
本発明の原理に基づいて、回転シャフトのトルク測定方法とその装置が提供される。第一実施例において、前記装置はシャフトに取り付けた変換器を有する。前記変換器は、第一プレート部材、前記第一プレートより伸張したウエブ、及び前記ウエブに接続した第二プレート部材を有する。複数のひずみケージは、任意位置の選択されたパターンで検知回路を形成する前記変換器に搭載される。第一プレートは強固にシャフトに連結される。シャフトにトルクが加わると、前記変換器も回転する。シャフトよりのねじりロードが第一プレート、ウエブ、そして第二プレート部材にストレスを引き起こす。ひずみゲージは、ロードが変換器によって移動する時に通過する変換器内の位置に設置される。ひずみゲージは、ストレスに反応し、引き起こされたストレスの測定をする信号を発生させる。検知回路から発せられる信号は、校正データと比較され、トルク値が推定される。
【０００９】
第一実施例において、前記ひずみゲージは、変換器上に対で設置され、ホウィートストーン・ブリッジとして電気的に接続される。本実施例においては、非ねじりロードより結果として受けるひずみが測定信号によってキャンセルされ、従ってトルク測定の正確さを改善するものである。
【００１０】
その他の実施例において、ひずみゲージは、変換器中の薄肉部に位置する。薄肉部は局部高ストレス領域を形成する目的で作成される。夫々のひずみゲージを通じて常にストレスを与えるよう設計されることが望ましい。
【００１１】
その他の実施例において、変換器は、非連結アパーチユアを有する。非連結アパーチユアは、穴またはスリットを有し、変換器全体のどの位置にも配置可能である。非連結アパーチユアを適切に利用することによって、変換器の反り及び屈曲によって生じるヒステリシスが最小化される。
【００１２】
［本発明の詳細な説明］
第一実施例において、本発明のトルク変換機は、ここにテストされているように自動車ドライブ・トレーンに接続される。
第一プレートは、クランク・シャフトの一端に接続され、第二プレートは、フレックス・プレートまたはフライホイールに接続される。（ここでフレックス・プレートとフライホイールは交互に使用される。）
【００１３】
便宜上ここではフライホイールという用語は広い意味を持ち、フレックスプレート、連結車輪、またはクランク・シャフトとトルク・コンバータ間の連結部材といった用語を含むものとする。
【００１４】
前記フライホールは、公知のベアリング及び連結部材を介して公知の技術を利用してトランスミッションに接続される。トランスミッションの出力は駆動シャフトまたはその他のロード（ＯＴＨＥＲＬＯＡＤ）に接続される。そしてエンジンが作動し、前記シャフトを回転させるパワーを供給する。様々なロードがテスト・ルーチン全体を通してドライブ・トレーンに設置され、ひずみゲージの出力が検知され、テスト・ルーチン全体を通してトルクが得られる。
【００１５】
その他の実施例において、トルク変換器は、エンドユーザーにより運転される顧客購入自動車のドライブ・トレーンに接続される。
トルク測定よりの出力は、入力としてオンボード電子制御ユニットに供給され、自動車操作に微調整を行う。また、トルクという形でオペレータに表示されるか、瞬間回転速度と合わせて瞬間馬力の読出しを行うか、またはそれら両方を行う。
【００１６】
図１は、本発明の実施例に基づくトルク変換器１０の等角図である。
トルク変換器１０は、複数のウエブ部材１８によって第二プレート部材１６に取り付けられた第一プレート部材を有するアセンブリ１２を含むものである。
第一プレート部材１４は、第一プレート部材１４をクランク・シャフト及び第一アレインメント・アパーチユア（ＦＩＲＳＴＡＬＩＧＮＭＥＮＴＡＰＥＲＴＵＲＥ）２２といったトルク・ソースに締め付けるための複数の第一ボルト穴２０を有する。
第一プレート部材１４はまたストラクチャ・サポートを改善するために第一ボルト穴２０付近にタブ２４を有する。ノッチ２６は、クランク・シャフトのオフセット・ホール・マッチングのインジケータとして、第一ボルト穴２０の一つに設置される。
【００１７】
同様に、第二プレート部材１６は、第二プレート部材１６をロードに取り付けるために複数の第二ボルト穴２８を有する。
前記ロードは、フライホイール、フレックス・プレート、トランスミッション、またはその他のロードである。
第二プレート部材１６は、第二アレインメント・アパーチユア３０を有し、また複数の非連結アパーチユア（ＤＥＣＯＵＰＬＩＮＧＡＰＥＲＴＵＲＥ）３２も有する。
【００１８】
図１に示した実施例において、非連結アパーチユア３２は、第一ボルト穴２０へのアクセスを可能とする。
第二プレート部材１６は、図２に示されたアレインメント・ピン・アパーチユア（ＡＬＩＧＮＭＥＮＴＰＩＮＡＰＥＲＴＵＲＥ）３３を有する。一つ以上のひずみ取りスリット２７は、本明細書の他の部分に説明されるその他の実施例に記載されている。
【００１９】
図２Ａは、図１のトルク変換器１０の軸方向より見たの断面図である。
ウエブ部材１８は断面で示されている。一対のひずみゲージ４２は、ウエブ部材１８の両側に第二プレート部材１６の表面に設置される。
【００２０】
その他の実施例において、ひずみゲージ４２は第二プレート部材１６の外側に設置され、薄膜または製造性、若しくはそれら両方を考慮に入れ、図２Ａに示されたように直接対面する位置に設置される。
【００２１】
ひずみゲージ４２は、これら以外の位置に異なった方向に配置可能であり、単一または対でも可能であり、トルク変換器１０上の図２Ａに示される位置以外にも設置可能である。
【００２２】
ひずみゲージ４２の位置は、信頼性のあるトルク測定を提供し、非トルク方向に発生するストレスによる影響を軽減または排除するように選択される。例えば、ウエブ部材の何れか側（またはウエブ部材上）に位置することによって、プレート回転時のトルクからのストレスを第二プレート部材で測定する。非トルク・ソースからのストレスは信号応答の差し引きによって排除される。
【００２３】
図２Ｂは、図２Ａのトルク変換器１０の一実施例に基づいた検知回路４０の回路図である。
検知回路４０は、導電素子４４によって相互に電気接続されるひずみゲージ４２を有する。
パワー・リード４６は、検知回路４０のひずみゲージ４２に電力を導くものであり、主信号リード４８は、ひずみゲージよりの測定信号５０を下記に説明する信号コンディショニング及びトランスミッション・コンポーネントに配送する。
図示されないワイヤ・ノッチ（ＷＩＲＩＮＧＮＯＴＣＨ）は、第二プレート部材２８表面に配置され、パワー・リード４６または主信号リード４８、若しくはそれら両方が前記ワイヤ・ノッチに沿って配設される。
【００２４】
薄膜タイプ及び厚膜タイプといった様々なひずみゲージ４２が使用可能である。
薄膜ゲージは様々な形に形成可能であり、例えば適当な導電及び断熱性物質の交互の膜を連続してマスキング及びスプッタリングして形成可能である。
【００２５】
電気リード４４、４６、４８は、断熱膜のスプッタリング、導線のスプッタリング、必要な場合はエッチング、そして保護断熱膜によってコーティングするといった適切な技術を用いてアッセンブリ１２に直接形成可能である。ひずみゲージ及び導電リードの作成は、当業者にとって公知のものであるが、その他の適応可能な技術も利用可能である。
【００２６】
図２Ｂに示される実施例において、ひずみゲージ４２は、各ウエブ部材１８の相反側方向に設置され、ホイートストーン・ブリッジ５２の要領で電気的に接続されている。
ホイートストーン・ブリッジ５２は、直流定電圧、定電流類、または一つの実施例におけるような交流タイプであることが可能である。
【００２７】
非ねじりロード（即ち、軸ロード、シアまたはラジアルロード、屈曲ロード、若しくはスキューまたはミスアラインメントロード）は、ウエブ部材１８の一方側に正値ひずみを発生させ、ウエブ部材１８の他方側に負値ひずみを発生させる。
【００２８】
ウエブ部材１８と一体のひずみゲージ４２は、ホイートストーン・ブリッジ５２の隣設ブランチ５４に戦略的に向き合って配置されることによって、非ひずみロードの正負ひずみ値がライン４８上の測定信号５０から電気的に排除される。
【００２９】
これによって、検知回路４０は、一つ以上のストレス値を合わせ、非ねじりストレス値の排除を達成可能であり、ねじり力によって発生するストレス値のみからなる測定信号５０を生成可能である。
言い換えれば、ホイートストーン・ブリッジ５２の付加効果を合わせることによって、即ち変換器上のひずみゲージの戦略的配置及びホイートストーン・ブリッジ５２中のひずみゲージの戦略的配線方向によって、ねじりロードのみによって発生したストレスを追加し、ホイートストーン・ブリッジ５２から純産出信号を作成することが可能である。
それと同時に、非ねじりロードが排除され、ホイートストーン・ブリッジ５２からの純産出には非ねじりロードが全く入らないこととなる。
【００３０】
上述の実施例の一つの利点は、トルク測定の正確性が改善されることである。
非ねじりロードの効果は電気的に無効となり、測定された信号５０から排除されるため、クランク・シャフトからのトルクのより正確な測定を提供することとなる。
【００３１】
図３は、本発明の一実施例に基づいた変換器１２に搭載されたひずみゲージ４２の部分拡大横断面図である。
【００３２】
本実施例において、ひずみゲージ４２は薄肉部５７に位置し、プレート１６の主要部の厚さｔ２より薄い厚さｔ１を有する。
肉厚が低減した薄肉部５７は、リセス５６を有することによって達成できる。
リセス５６は、第二プレート部材１６の厚さを変更することで形成され、夫々のひずみゲージ４２を横断して約一定のストレスを提供するようデザイン可能である。
リセス５６は、高ストレスが集中した領域付近に位置することが望ましく、例えばウエブ部材１８及び第二プレート部材１６のジャンクションのコーナー・フィレット５８付近であり、または変換器１２における高ストレス集中局部を形成するのに利用可能である。
【００３３】
上記の薄肉部５７の利点は、トルク測定の正確性が改善されることである。
高ストレスが集中した局部を形成することによって、測定信号５０が強化され、信号対雑音比が改善される。
ｔ１とｔ２の厚さにほんの少しの違いしかない場合、大容量のトルク・ストレスは領域ｔ１に集中される。
【００３４】
ここに記された実施例において、ストレスは、ウエブ１８からの距離をベースとした長さＬ全体で変わる肉厚ｔ１を有しているためにひずみゲージ４２の全長Ｌ全体において一定である。
【００３５】
即ち、フィレット５８のエッジは非常に高いストレス域となっている。
ひずみゲージ５８を前記領域またはウエブ上に搭載することが可能である。
【００３６】
しかし、フィレットの小さな曲線または不規則な表面とひずみゲージの寸法が故に実用的でないことがしばしある。
傾斜が一定ストレス領域を維持する薄肉部５７に選択することで、ひずみゲージ４２によって均一な検知を供給することとなる。
殆ど一定のストレスを夫々のひずみゲージ４２を横断して供給することによって、改善された信号の質及び改善された非ねじりロード効果の取り消しを成し遂げることが可能である。
【００３７】
図４は、ドライブ・トレインに取り付けた図１のトルク変換記１０の側面図である。
ドライブ・トレインは、クランク・シャフト６０、フライホイール６６、転送部材６７（通常トルク・コンバーター）、トランスミッション６９、及びドライブ・シャフト７１を有する。
【００３８】
第一プレート部材１４は、クランク・シャフト・ボルト６２によってクランク・シャフト６０の端に締結される。
【００３９】
第二プレート部材１６は、フレックスプレート・ボルト６８を利用してフライホイール６６の端に締結される。
【００４０】
リング・ギアー７２は、始動電動機７４のギアとけ係合するようにフライホイール６６の外周付近に位置される。
【００４１】
通常は自動車のトルク・コンバーターであるが如何なる連結部材でも可能である連結部材６７は、フライホイール６６とランスミッション６９に接続される。
【００４２】
トランスミッション６９は、連結部材６７からパワーを受け、自動車の車輪７３を回転させて自動車を前進させるために選択された速度で駆動シャフト７１を回転させる。
【００４３】
図４のパーツは、スケール用のものではなく、ブロックで示され、トルク変換記１０がドライブ・トレインの一構成部品であることを示している。
【００４４】
エンジンからのパワーは、直列でトルク変換器１０を通過してドライブ・トレインの残り部分に通じ、従って全ロードがトルク変換器１０を通過することとなる。
【００４５】
エンジン始動時に、始動電動機７４がリング・ギア７２と係合する場合、トルクが第二プレート部材１６にかかり、第二プレート部材１６が回転し始める。
【００４６】
第二プレート部材１６は、ウエブ部材１８を通って第一プレート部材１４にトルクを転送し、エンジンの内部摩擦力のために回転運動の妨害となる。
ストレスは、全変換器１２より展開され、必要に応じてモニタ可能な検知回路４０のひずみゲージ４２によって検知される。
【００４７】
そして、エンジン始動後は、クランク・シャフト６０によってトルクが第一プレート部材１４に送られる。
操作中、第一プレート部材１４がエンジンのクランク・シャフトに締結可能で、第二プレート部材１６がフライホイールに締結可能である。
【００４８】
エンジンによってトルクが第一プレート部材１４にかかると、第一プレート部材１４が回転し始め、ウエブ部材１８を通じて第二プレート部材１６にトルクを転送する。
第二プレート部材１６は、フライホイールの内部とその他の内部摩擦力とロードのために回転運動に弊害となる。
従って、ストレスが第一プレート部材１４、第二プレート部材１６、そしてウエブ部材１８に発展する。
検知回路４０のひずみゲージ４２は、変換器１２を横断する様々な位置のストレスを測定し、測定信号５０が生成される。
【００４９】
燃料がエンジンに供給されなくなり、自動車が惰行している場合、エンジンがロードドとなり、自動車の車輪がドライブ・トレインを回転させるパワーを供給する。
ここでトルクは、トルク変換器１０に逆方向に与えられる。この逆トルクが検知され、測定値が出力として供給される。
【００５０】
上記の実施例の一つの利点は、ひずみゲージ４２がエンジンのクランク・シャフトに搭載されず、むしろ変換器１２に搭載されることである。
従って、殆どエンジン・クランク・シャフトを変更する必要がない。
このことが消費者向け大量生産車におけるトルク変換器１０への適用性を改善することとなる。
【００５１】
非連結アパーチユア２７は、第一実施例の第二プレート部材１６に見られる。
【００５２】
その他の実施例においては、非連結アパーチユア２７が存在しない。即ち、プレート１４と１６が一枚板であり、穴またはボルト穴を有していないということである。
【００５３】
非アパーチユア２７を利用することの利点は、例えば上記のようにエンジンがドライブ・モードから惰行モードへと変更される時のように、与えられるトルクが小さな正値から小さな負値に変わる時に経験するボルト穴２８におけるバックリング（ＢＵＣＫＬＩＮＧ）またはプレート移動若しくは両方を引き起こすロードを回避するためにヒステリシスの可能性を減少させるということである。
【００５４】
その他の実施例において、追加の非連結アパーチユア２７は、変換器１２全体に位置するようサイズ可能である。
例えば、追加の非連結アパーチユアの実施例は、第二プレート部材１６中に搭載されているひずみ解消スリット２７として図１に示されている。
【００５５】
一つ以上のひずみ解消スリット２７が追加され、ボルト位置におけるひずみとピンチング（ＰＩＮＣＨＩＮＧ）によって起こるヒステリシスを軽減することが可能である。
【００５６】
図５は、図１のトルク変換器がフライホイール６６に連結された状態の図４の５−５断面図である。
本実施例において、検知回路４０は、コネクタ７６と、絶縁形変成器７８と、送信機８０とを有し、それらはフライホイール６６に搭載される。
【００５７】
図２Ｂに示されたワイ接続は、コネクタ５６に共に集められ、ライン４７を介して第二コネクタ４９へとつながり、ライン４８を介して主コネクタ７６につながる。
【００５８】
フライホイール６６は、始動電動機と係合する目的で歯７２を有している。
本明細書及び請求項に使用されている用語フライホイール６６は、一般的にはクランク・シャフトをトランスミッションへ接続するプレートであり、フレックスプレートを有し、オートマチック・トランスミッションまたはその種のタイプのプレートと呼ばれている。
【００５９】
何通りもある構成のうちの一つである本実施例において、８個の送信機までフライホイール・サポート・ハードウエアに搭載することが可能である。
これによって、複数のタイプのセンサー（即ち、圧力、温度、ひずみ等）を２８個まで利用し、そこからデータを許可し、回転するハードウエアから外部受信機に同時に送信する位置とする。
【００６０】
着脱可能なリテーナと保護カバー６４はフライホイールの各４分の１づつ設置される。
図５は外された四つのカバー６４のうちの一つを示している。
【００６１】
図６は、オートマチック・トランスミッション仕様自動車のドライブ・トレインに設置された図５のトルク変換器１０の６−６部分側面及び断面図である。
【００６２】
本実施例において、トルク変換器１０の第一プレート部材１４は、クランク・シャフト・ボルト６２を利用してクランク・シャフトに締結され、第二プレート部材１６は、フレックスプレート・ボルト６８を利用してフライホイール６６に締結される。
【００６３】
フロントカバー８４とパイロット・ガイド８６を有したトルク・コンバータ８２もまたフライホイール６６に取り付けられる。
パイロット・ガイド８６は、第二プレート部材１６の第二アレインメント・アパーチユア３０と、第一プレート部材１４の第一アレインメント・アパーチユアとを通過し、クランク・シャフト６０内のパイロット・ベアリング８８（又はブッシュ）に滑動可能に係合する。
【００６４】
受信アンテナ９０は、エンジン・ブロック９１に位置し、送信機８０より発信した測定信号９０を受信するよう形成されている。
二次信号リード９２は、受信アンテナ９０から電気的に接続され、受信または検知若しくは両方をし、装置を制御する。自動車が始動する時、スターター７４はフライホイール６６の歯７２と係合する位置にある。
【００６５】
操作中、測定信号５０は、ホイーとストーン・ブリッジ５２から主信号リード４８に沿って送信機につながるコネクター７６へと送信される。信号は調整され増幅される。
信号の調整及び像幅機能は、一般的には送信機８０の一部として含まれるが、適用目的と回路デザインによっては別体を設けて行うことも可能である。
【００６６】
そして送信機８０は、測定信号５０を受信アンテナ９０に送信し、二次信号リード９２によって意図した如何なる位置、例えば他の自動車電機制御回路、データ表示またはデータ処理システム等にも移動される。
信号５０は、送信機によって常に送信され、受信アンテナ９０によって常に受信される。送信機及び検知回路へのパワーは、導電ピックアップ、ローカル・ジェネレータ、またはその他の許容技術によって供給される。
絶縁形変成器は、各送信機にパワーを供給する一方混信妨害を回避するために電気的に区別する役割も果たす。
【００６７】
上記の実施例の利点は、回転送信機８０から固定受信アンテナ９０へ測定信号を送信することにより、実際の接続が必要なくなることである。スリップ・リング調整等の実際の接触が必要となるパーツの衰耗を回避でき、システムのメインテナンスを低減できる。
【００６８】
図７は、本発明のその他の実施例に基づくアンテナの設置と導電パワー供給ピックアップの部分拡大側面図である。
【００６９】
本実施例において、トルク・コンバーター８２は、トランスミッション・ケース１９６に対面したバック・カバー１９４を有する。
トルク・コンバーター８２は、急激に回転するのに対し、トランスミッション・ケース１９６は固定部材である。
トルク変換器１０は、トルク・コンバーター８４の正面に位置し、スケールが大きすぎるため図示されていない。
送信アンテナ１８０は、バック・カバー１９４に搭載され、受信アンテナ１９０は、トランスミッション・ケース１９６に搭載される。
主信号リード４８は、変換器１２のひずみゲージ４２から送信機８０へのルートをカバーする。
調整及び送信信号は、送信機からリードワイヤーを介してトルク・コンバーター８２の表面を通過し、送信アンテナ１８０にルートされる。
二次信号リード１９２は、受信アンテナ１９０からトランスミッション・ケース１９６上を通過し、受信または制御装置若しくは両方へとルートされる。
【００７０】
第一誘導エレメント２００は、トランスミッション・ケース１９６に搭載され、第二誘導エレメント２０２がトルク・コンバーター８２のバック・カバー１９４に搭載される。
【００７１】
主パワー・リード２０４は、トランスミッション・ケース１９６上を通り、第一誘導エレメント２００に接続される。
【００７２】
二次パワー・リード２０６は、二次誘導エレメント２０２に接続され、トルク・コンバーター８２のバックカバー１９４上とフロント・カバー８４下を通り、送信機８０と変換器１２のひずみゲージを含む検知回路にパワーを供給する。
【００７３】
誘導エレメント２００と２０２の何れか一方は、パワーを転送するために書くロケーションで円柱状にコイルされ、エア・ギャップ・トランスフォーマーに似た働きをし、コイル間のパワー転送を行う。
【００７４】
操作中に、パワーは第一誘導エレメント２００に供給される。
パワーは、誘導し代に誘導エレメント２０２に転送され、送信機８０、絶縁形変成器７８、コネクター７６といった電気回路にルートされ、送信機８０を介して変換器１２のひずみゲージ４２に転送される。
【００７５】
同様に、測定信号５０は、変換器のひずみゲージ４２から送信機にルートされ、主信号リード１４８によって送信アンテナ１８０にルートされ、そこでは受信アンテナ１９０から送信され、二次信号リード１９２によって望ましい位置に転送される。
【００７６】
また、第一誘導エレメント２００は磁気を有し、第二誘導エレメント２０２はワイヤー・コイルであり、従ってパワーがトルク・コンバーター８４によって送信ケース１９６に対してパワーを発生させる。その他のパワー生成手段も可能である。
図７に示した実施例の利点は、信号がピックアップ及びエンジン以外の自動車構成部にルートされるのに便利な送信ケースで受信されるということである。パワーは、誘導エレメントによって供給され、実際の接続は必要としない。実際の接続を必要とするパーツの衰耗が回避でき、システムのメインテナンスが軽減できる。
本実施例のその他の利点は、受信アンテナ１９０、第一誘導エレメント２００、そしてそれらに関連するリードが、エンジン・ブロック９１よりむしろ送信ケース１９６に位置することにある。従って、望ましくないエンジン・ブロック９１の変更が回避される。
【００７７】
一実施例に基づいて、複数のトルク変換器がドライブ・トレインの異なった場所に位置される。自動車が道路を走行中様々な道路状況に直面している間、これによって異なった場所でのトルク測定が可能となる。
説明された実施例においては、トルク変換器は、トランスミッション前の直背後のエンジンに接続される。これがエンジンによって供給される直接のパワーのトルク測定を許すものである。
オンボード・コンピューターに供給されるトルク情報とは、オンボード・コンピューターが自動車運転中に直面する全操作局面に対するエンジン操作パラメーターの全てを常に調整し最適化することを可能ならしめるために必要なフィードバック情報である。
【００７８】
更なる実施例において、追加的なトルク変換器は、ドライブ・シャフト前のトランスミッションの出力部に設置される。追加的なトルク変換器は、パワーを車輪へ与えるドライブ・トレイン上の直接のトルク測定を許す。従って、様々なギアを通じてトランスミッションのシフトによって生じるトルクの変化は検知されてユーザーまたは電気制御下でデータを利用してシフトのポイントを調整することが可能なオンボード・コンピューターに提供される。
【００７９】
更なる代替の実施例では、トルク変換器がトランスミッション自体の内の異なった場所に設置されることが可能となる。第一ギアまたはその他のギアからのトルクが測定され、入力トルクと比較され、夫々のギア・チェンジのシフトのポイントが詳しく検知され選択され、好ましい車輪へのパワーの転送がスムーズに行われる。また。開発された新しい連続可変トランスミッション（ＣＯＮＴＩＮＵＯＵＳＬＹＶＡＲＩＡＢＬＥＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ又はＣＶＴ）及び（トルク・コンバータなしの）自動シフト・マニュアル・タイプ・トランスミッションは、このトルク測定システムをトランスミッション及びドライブ・トレイン全体に利用することができ、データ・フィードバックをオンボード・コンピューター制御システムの計測読み出し装置、その他のデータ取得システム、またはその他のデータ取得装置に供給することによって開発と生産の両方の目的で利用可能となる。
【００８０】
同じように、トルク変換器は、後差動装置内または車輪にかかるトルクを直接測定するために差動装置の各出力部に設置可能である。また、前輪駆動車においては、車輪を駆動するパワーを供給する適切な軸位置に設置することも可能である。こうすることによって、改善されたトラクション制御、操作安全性、運転パフォーマンスを車道においても車道外においてもそして悪天候時においても提供することとなる。また、エンジン及びトランスミッション用のオンボード診断器具としても使用することも可能である。ここで実行可能となる技術は、自動車用から産業用、そして海事用から航空用を含むがこれらに限らない全タイプのトランスミッション、パワー・トレイン、そしてエンジン・システムに有益なものとなる。
【００８１】
ここに説明された本発明は、モーターまたはドライブ・トレインとの如何なるタイプまたは応用の組み合わせにおけるトルクの測定に有益なものである。ガソリン、ディーゼル、電気、プロパン等の自動車ドライブ・トレインに有益なものである。
また飛行機エンジンとドライブ・トレイン、油井掘削装置、例えば水または油井ポンプ・システムのポンプ、水力発電機及び水力発電モーター、またはその他のドライブ・トレインに接続されるモーターを有したシステムにも利用可能である。
従って、ここに示されたモーターとドライブ・トレインのコンビネーションは、如何なる上記のコンビネーションにも応用にも適用可能である。
【００８２】
前述から、改善されたトルク測定の手段及び装置が示され説明された。本発明のコンビネーションは説明を目的としてここに記されたが、様々な変更が本発明の精神より逸脱しない範囲において可能である。従って、本発明はこれより続く請求項に定義されたことによってむしろ限定されるが、ここに説明された実施例に限定されることない。
【００８３】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例に基づくトルク変換器の等角図である。
【図２】図２Ａは、第二実施例に基づく図１のトルク変換器の断面図である。
図２Ｂは、第二実施例に基づく図１に示したトルク変換器と共に利用する検知回路の部分回路図である。
【図３】図３は、図１に示した実施例のトルク変換器に設置したひずみゲージの部分拡大横断面図である。
【図４】図４は、自動車ドライブ・トレーンに取り付けられた図１のトルク変換器を示す概要ブロック図である。
【図５】図５は、フレックス・プレートに接続された図１のトルク変換器の正面図である。
【図６】図６は、図５に示したアッセンブリの５−５側面図である。
【図７】図７は、本発明の実施例に基づいたアンテナ及び電源転送の部分側面図である。

Claims

第一平面に伸張し、複数のアパーチユアを有し、回転可能なシャフトに連結される第一プレート部材と、
第一プレート部材より前記シャフトから離間する方向に向かって前記第一プレート部材に対して垂直に伸張する第一の複数のウエブ部材と、
ウエブ部材に連結され、第一プレート部材と平行に平面状に伸張する第二プレート部材と、
前記第二プレート部材は該ウエブ部材を間に挟んでその両側の位置に他の領域よりも薄く形成した薄肉部を含み、
前記第二プレート部材の前記薄肉部に設置される複数対の第一および第二ひずみゲージであって、前記第一および第二ひずみゲージが各ウエブ部材と第二プレート部材との間の連結点に隣接して配置され、前記第一ひずみゲージが前記第二プレート部材の薄肉部において各ウエブ部材の一方側に位置するとともに、前記第二ひずみゲージが前記第二プレート部材の薄肉部において各ウエブ部材の他方側に位置する、複数の第一および第二ひずみゲージと、
各対の各第一ひずみゲージ間を結ぶ直列電気接続部材と、
各対の各第二ひずみゲージ間を結ぶ直列電気接続部材とよりなる、
回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器。
請求項１に記載の回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器において、ひずみゲージがホイートストーン・ブリッジ電気回路コンフィグレーションに接続されることを特徴とする、回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器。
第一平面に伸張し、複数のアパーチユアを有し、回転可能なシャフトに連結される第一プレート部材と、
第一プレート部材より前記シャフトから離間する方向に向かって前記第一プレート部材に対して垂直に伸張する一対のウエブ部材であって、第一プレート部材と垂直であり第一プレート部材の中心を通過する中心平面を挟んで前記の対の第一ウエブ部材と第二ウエブ部材とが鏡像位置に設置された対のウエブ部材と、
前記の対のウエブ部材と連結し、第一プレート部材と平行に伸張する第二プレート部材と、
前記第二プレート部材は該ウエブ部材を間に挟んでその両側の位置に他の領域よりも薄く形成した薄肉部を含み、
前記第二プレート部材の前記薄肉部に設置される複数対の第一および第二ひずみゲージであって、前記第一および第二ひずみゲージが各ウエブ部材と第二プレート部材との間の連結点と隣接した第二プレート部材上に配置され、前記第一ひずみゲージが前記第二プレート部材の薄肉部において各ウエブ部材の一方側に位置するとともに、前記第二ひずみゲージが前記第二プレート部材の薄肉部において各ウエブ部材の他方側に位置する、複数の第一および第二ひずみゲージと、
前記複数対の第一および第二ひずみゲージによって構成される四本の脚部からなるホイートストーン・ブリッジ回路であって、対のウエブ部材の第一ウエブ部材の第一ひずみゲージが対のウエブ部材の第二ウエブ部材の第一ひずみゲージと相反位置のホイールストーン・ブリッジの脚部に位置し、第一ウエブ部材の第二ひずみゲージが対のウエブ部材の第二ウエブ部材の第二ひずみゲージと相反する位置のホイールストーン・ブリッジの脚部に位置し、第一ひずみゲージと第二ひずみゲージが互いに隣接する脚部に配置される、ホイートストーン・ブリッジ回路とよりなる、
回転可能シャフトからのトルクを検知する変換器。
請求項３に記載の回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器において、第一プレート部材の中心を通過する中心平面を挟んで鏡像位置に配置された第二の対のウエブ部材であり、第二の対のウエブ部材の夫々の隣り合う両側に一対のひずみゲージが第二プレート部材に連結されて配置され、前記一対のひずみゲージがホイートストーン・ブリッジの対応する脚部に直列接続された、第二の対のウエブ部材をさらに含むことを特徴とする、回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器。
請求項１に記載の回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器において、
第一平面に伸張し、複数のアパーチュアを有し、回転可能なシャフトに連結される第一プレート部材と、
第一プレート部材より前記シャフトから離間する方向に向かって前記第一プレート部材に対して垂直に伸張する第一の複数のウエブ部材と、
ウエブ部材に連結され、第一プレート部材と平行に平面状に伸張する第二プレート部材と、
前記第二プレート部材上に位置し、各ウエブ部材の各側に隣接した薄肉部を構成するリセス領域と、
前記リセス領域内に位置し、第二プレート部材上に位置するひずみゲージとよりなる、
回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器。
請求項１に記載の回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器において、送信アンテナを有する検知回路を含むことを特徴とする、回転可能シャフトよりトルクを検知する変換器。