JP7153596B2 - Torque measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、トルク計測装置に関する。 The present invention relates to a torque measuring device.
近年、自動車のトランスミッションの性能評価を行う上で、エンジンとトランスミッションとを連結した状態でエンジンのトルクを高精度に測定できることが求められている。このトルク計測の従来技術として、エンジンのクランクシャフトとトランスミッションのトルクコンバータとの間に設けられるドライブプレートをトルク計として利用したものが知られている(例えば特許文献1~3参照)。これらの特許文献には、トルクの検出素子としてひずみゲージを用いることが記載されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to evaluate the performance of an automobile transmission, it is required to be able to measure the torque of the engine with high accuracy while the engine and the transmission are coupled. As a conventional torque measurement technique, there is known a torque meter that uses a drive plate provided between the crankshaft of the engine and the torque converter of the transmission (see
ドライブプレートはエンジン近傍に配置されるため、高温の環境下に曝露されている。ドライブプレートの温度が高温になると、ひずみゲージの抵抗値が変化する。そのため、ひずみゲージを用いたブリッジ回路では、高温の影響により正確なトルク測定ができないおそれがある。 Since the drive plate is located near the engine, it is exposed to high temperatures. As the temperature of the drive plate rises, the resistance value of the strain gauge changes. Therefore, a bridge circuit using strain gauges may not be able to accurately measure torque due to the effects of high temperatures.
本発明は、このような問題を解決するためのものであり、ブリッジ回路に対する雰囲気温度の影響を低減して、トルクの計測精度を向上させることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve such a problem, and to reduce the influence of ambient temperature on a bridge circuit and improve torque measurement accuracy.
前記課題を解決するため、本発明は、中心部および外周部の一方が入力側回転体に連結し他方が出力側回転体に連結した円板回転体に作用するトルクの計測装置であって、前記円板回転体に配置され該円板回転体の起歪部のひずみを検出するブリッジ回路と、少なくとも、前記円板回転体よりも熱伝導率の高い物質で形成され前記ブリッジ回路を覆う伝熱層および前記伝熱層を覆う断熱層の2つの層を有する温度均一化手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a measuring device for torque acting on a disk rotating body, one of which is connected to an input side rotating body and the other of which is connected to an output side rotating body, comprising: a bridge circuit arranged on the disk rotor for detecting the strain of the strain-generating portion of the disk rotor; and a temperature equalizing means having two layers, a heat layer and a heat insulation layer covering the heat transfer layer.
本発明によれば、次の効果を奏する
(1)温度均一化手段が断熱層を有することで、ブリッジ回路に対し、雰囲気温度による熱伝達および熱放射の影響が低減され、熱伝導による影響が支配的となる。また、ブリッジ回路を覆う伝熱層からの放熱が抑制され、ブリッジ回路の温度の均一性が向上する。
(2)温度均一化手段が伝熱層を有することで、熱伝導による熱エネルギーの伝播が促進され、離れた位置に配置されているブリッジ回路構成部品それぞれの温度差が低減される。
これらにより、雰囲気温度に拘らず、ブリッジ回路のゼロ点平衡が維持される。
According to the present invention, the following effects are achieved: (1) The temperature equalizing means has a heat insulating layer, so that the influence of heat transfer and heat radiation due to the ambient temperature on the bridge circuit is reduced, and the influence of heat conduction is reduced. become dominant. Moreover, heat dissipation from the heat transfer layer covering the bridge circuit is suppressed, and the temperature uniformity of the bridge circuit is improved.
(2) Since the temperature equalizing means has a heat transfer layer, the propagation of heat energy is promoted by heat conduction, and the temperature difference between the bridge circuit components arranged at distant positions is reduced.
These maintain the zero point balance of the bridge circuit regardless of the ambient temperature.
本発明によれば、ブリッジ回路に対する雰囲気温度の影響が低減され、トルクの計測精度が向上する。 According to the present invention, the influence of ambient temperature on the bridge circuit is reduced, and torque measurement accuracy is improved.
図1において、本発明に係るトルク計測装置1は、ドライブプレート2に作用するトルクを計測する装置である。ドライブプレート2は、図2に示すように、入力側回転体としてのエンジンのクランクシャフト21と、出力側回転体としてのトルクコンバータ22との間に設けられる円板回転体である。図1に示すように、ドライブプレート2の中心部周りには、軸心Oを中心として複数の第1ボルト通し孔3が形成され、外周部周りには複数の第2ボルト通し孔4が形成されている。ドライブプレート2は、図2に示すように、一面側の中心部がクランクシャフト21の端面に突き当てられて、第1ボルト通し孔3を通した第1ボルト23により締結され、他面側の外周部がトルクコンバータ22に突き当てられて、第2ボルト通し孔4を通した第2ボルト24により締結される。
In FIG. 1, a torque measuring
図1に示すように、ドライブプレート2の外周縁には、図示しないセルモータのピニオンギヤと噛合するリングギヤ5が形成されている。ドライブプレート2の中心には、クランクシャフト21に嵌合してドライブプレート2を芯出しする芯出し孔6が形成されている。径方向における第1ボルト通し孔3と第2ボルト通し孔4との間の位置には、複数(本実施形態では12個)の肉抜き孔7が円周方向に等間隔で形成されている。肉抜き孔7は、円周方向に長手の略楕円形状を呈している。
As shown in FIG. 1, a
ドライブプレート2には、入力側の中心部から出力側の外周部に回転力が伝達される際に、ひずみを積極的に生じさせるための起歪部8が形成されている。起歪部8は、円周方向に等間隔で複数(本実施形態では12カ所)形成されており、それぞれ、隣り合う肉抜き孔7同士の間に配置されている。起歪部8は、径方向に長手の矩形状の薄肉部10を備えている。薄肉部10は、図2および図8から判るように、ドライブプレート2の表裏のそれぞれに凹部が設けられるように薄肉状に形成されている。
The
「ブリッジ回路31」
トルク計測装置1は、ドライブプレート2に配置されドライブプレート2の起歪部8のひずみを検出するブリッジ回路31を備えている。ブリッジ回路31は、例えばホイートストンブリッジ回路である。図4において、ブリッジ回路31は、抵抗素子R1~R4の抵抗値の変化でA点-B点間に電圧を生じさせ、当該電圧をトルクに応じた出力電圧として取り出す。抵抗素子R1~R4としてひずみゲージ11が用いられる。ひずみゲージ11は、外部からの引張力や圧縮力によって伸縮してその抵抗値が変化する。ひずみが生じていない場合、ブリッジ回路31は「R1・R4=R2・R3」で平衡状態(ゼロ点平衡)となり、出力電圧はゼロとなる。仮に、ひずみが生じていない場合で温度の影響によりブリッジ回路31内の抵抗値にばらつきが生じると、ゼロ点平衡がずれていわゆるゼロ点ドリフトが生じてしまう。また、温度の影響によりひずみゲージ11の出力感度も変化する。後記する温度均一化手段9は、ブリッジ回路31のゼロ点ドリフトやひずみゲージ11の出力感度の変化を抑制する機能を担う。
"
The
A点-B点間の出力電圧は、例えばアンプ32、A/Dコンバータ33、CPU34を備えた送信機35を介して送信される。送信機35はドライブプレート2の所定部に取り付けられる。送信された信号は、CPU36、D/Aコンバータ37、アンプ38を備えた受信機39で受信され、トルク出力装置40でトルク計測値が表示、保存される。なお、各ひずみゲージ11は、それぞれ2つの抵抗素子を備えて構成されている。
The output voltage between point A and point B is transmitted via a
図1において、薄肉部10の表裏にはひずみゲージ11(図1では11A~11Fで示す)が取り付けられている。本実施形態では、ひずみゲージ11は、12カ所の薄肉部10の内で1つ置きの6カ所に配置されている。これにより、ドライブプレート2には、ひずみゲージ11が、一面側と他面側にそれぞれ同一円周線上に等間隔で6個ずつ配置されている。ひずみゲージ11は接着材等により薄肉部10に取り付けられている。図3に示すように、ひずみゲージ11は、その中央部が、薄肉部10の中心を通る径方向線L上に位置するように配置されている。図1では、一面側の6個のひずみゲージ11A,11B,…,11Fが周方向に順に配置された様子を示しており、その各裏には、ひずみゲージ11A,11B,…,11Fに対応して、ひずみゲージ11G,11H,…,11Lが配置されている。
In FIG. 1, strain gauges 11 (indicated by 11A to 11F in FIG. 1) are attached to the front and back of the
図1において、トルク計測装置1は、温度によるひずみゲージ11の抵抗値の変化を補償する温度ゲージ12(図1では12A~12Fで示す)と、ブリッジ回路31の初期平衡状態を概ゼロにするゼロ補償線13と、ブリッジ回路31の温度特性を補償する温度補償線20とを備えている。温度ゲージ12は、温度と相関する抵抗素子を備えている。ひずみゲージ11の温度抵抗係数に合わせた仕様の温度ゲージ12を、図4に示すように、ブリッジ回路31に対して直列に接続することで、温度が変化した際のひずみゲージ11の抵抗値の変化を相殺し、同一のひずみに対して同一の電圧が出力されるように補償することができる。
In FIG. 1, the
ゼロ補償線13と温度補償線20は、一つの基板上に配線されている。ゼロ補償線13と温度補償線20は、図4に示すように、ブリッジ回路31の一辺に直列に接続されている。
The zero
図1に示すように、ひずみゲージ11、温度ゲージ12、ゼロ補償線13および温度補償線20を接続する配線14は、ブリッジ回路31を構成して円周状に引き回されたうえで、送信機35(図1では図示せず、図4参照)に接続されている。
As shown in FIG. 1, a
図5に、本実施形態のブリッジ回路31の具体例を示す。符号11A1、11A2は、図1のひずみゲージ11Aの抵抗であり、同様に、11B1,11B2…11L1,11L2はそれぞれひずみゲージ11B…11Lの抵抗を示している。ブリッジ回路31の一方の分岐路には、11G1,11A1,11K1,11E1,11I1,11C1,温度補償線20,ゼロ補償線13,11L2,11F2,11J2,11D2,11H2,11B2が直列に接続されている。他方の分岐路には、11G2、11A2,11K2,11E2,11I2,11C2,11B1,11H1,11D1,11J1,11F1,11L1が直列に接続されている。温度補償線20-ゼロ補償線13間のA点と、11C2-11B1間のB点との間の電圧が、トルクに応じた電圧として出力される。正電源電圧Vccとブリッジ回路31との間に温度ゲージ12G,12A,12H,12B,12I,12Cが直列に接続され、ブリッジ回路31とグランドGNDとの間に温度ゲージ12D,12J,12E,12K,12F,12Lが直列に接続されている。なお、以上の接続例はあくまで一例であり、配線14の引き回し等により適宜に設計変更してよい。
FIG. 5 shows a specific example of the
ここで、温度ゲージ12とブリッジ回路31との間に温度差が存在すると、その温度差によって温度ゲージ12の補償精度にずれが生じ、ブリッジ回路31を正しく補償できない。ブリッジ回路31自体においても、各ひずみゲージ11、ゼロ補償線13、温度補償線20の間で温度差が存在すると、ブリッジ回路31のゼロ点ドリフトが生じてしまう。以上から、補償精度を高めるためには、温度ゲージ12とブリッジ回路31とを略等価の温度下に配置する必要がある。
Here, if there is a temperature difference between the
本発明者は、ドライブプレート2の使用環境に基づく温度分布に着目し、以下のように解析を行った。ドライブプレート2はエンジン近傍に配置されるため、高温の環境下に曝露されている。熱の伝わり方には熱伝導、熱伝達、熱放射の3種類があるが、ドライブプレート2における熱伝達および熱放射は主にエンジン近傍の雰囲気温度の影響を受け、熱伝導は主にクランクシャフト21およびトルクコンバータ22からの熱の影響を受ける。このうちの熱伝導に着目すると、通常、エンジンのクランクシャフト21とトルクコンバータ22とではクランクシャフト21の温度の方が高いので、クランクシャフト21とトルクコンバータ22の温度差から、ドライブプレート2においてはクランクシャフト21との連結部である中心部から外側に向けて放射状に熱伝導する。つまり、ドライブプレート2の温度分布は、軸心Oから離れるにしたがい低温となり、任意の円周線上では全周にわたり均一温度となる放射状の温度勾配の分布となることが判った。
The inventor focused on the temperature distribution based on the usage environment of the
図6は、熱伝導シミュレーションによるドライブプレート2の温度分布を示し、120℃から80℃までの範囲を9つの区分T1~T9で表したものである。温度の高い区分から順にT1,T2,…とする。図6から、ドライブプレート2の温度分布は、中心部から区分T1を始まりとして少なくとも区分T4まではほぼ均一な放射状の温度勾配を示すことが判る。起歪部8は、この均一な放射状の温度勾配の範囲に形成されている。区分T5,T6については、第2ボルト通し孔4からの放熱の影響で放射状の分布が乱れ、第2ボルト通し孔4の周囲には第2ボルト通し孔4に向けて温度の低い区分T7,T8,T9が分布していることが判る。
FIG. 6 shows the temperature distribution of the
以上から、ブリッジ回路31と温度ゲージ12とを軸心Oから等距離に配置することで、すなわち、ひずみゲージ11と温度ゲージ12とゼロ補償線13と温度補償線20とをドライブプレート2の同一円周線上に配置することで、各者を互いに略等価の温度下におくことができる。つまり、熱伝達および熱放射の影響をできる限り低減できれば、ドライブプレート2における温度分布を主に熱伝導の影響で支配させることができ、温度ゲージ12の補償精度と、ブリッジ回路31におけるゼロ点平衡の精度を高めることができる。
From the above, by arranging the
図1において、温度ゲージ12は、ドライブプレート2の一面側および他面側で、各ひずみゲージ11の脇に接着材等により取り付けられている。一面側のひずみゲージ11A~11Fの各隣に温度ゲージ12A~12Fが配置され、他面側のひずみゲージ11G~11Lの各隣に温度ゲージ12G~12Lが配置されている。図3において、符号P1は、ひずみゲージ11の径外側の辺の中央点を示し、符号P2は、ひずみゲージ11の径内側の辺の中央点を示す。符号C1は、中央点P1を通る軸O回りの円周線であり、符号C2は、中央点P2を通る軸O回りの円周線である。「ひずみゲージ11と温度ゲージ12とを同一円周線上に配置する」とは、温度ゲージ12の少なくとも一部が、円周線C1と円周線C2との間の範囲に位置している関係を意味する。補償精度を高めるうえで、温度ゲージ12の面積の半分以上、望ましくは80%以上が円周線C1と円周線C2との間の範囲にかかるように温度ゲージ12を配置することが好ましい。
In FIG. 1, the temperature gauges 12 are attached to the sides of the strain gauges 11 on one side and the other side of the
ゼロ補償線13および温度補償線20についても同様であり、「ゼロ補償線13および温度補償線20を同一円周線上に配置する」とは、ゼロ補償線13、温度補償線20の少なくとも各一部が、円周線C1と円周線C2との間の範囲に位置している関係を意味する。
The same is true for the zero
「温度均一化手段9」
以上のように、熱伝導の温度分布を利用してブリッジ回路31を略等価の温度下に配置する構造では、前記したように熱伝達および熱放射の影響をできるだけ低減することが望まれる。しかし、エンジンルーム内の雰囲気温度等により、局所的に高温または低温の箇所があると、局所的な対流(熱伝達)や熱放射により一部のひずみゲージ11の抵抗値だけが変化し、ブリッジ回路31にゼロ点ドリフトが生じる。この問題に対し、本発明のトルク計測装置1は、温度均一化手段9(図1では仮想線にて示す)を備えている。温度均一化手段9は、熱伝達および熱放射の影響を低減しつつ、ドライブプレート2からの熱伝導を促進しブリッジ回路31全体に熱を均一に伝える。
"Temperature equalization means 9"
As described above, in a structure in which the
「第1実施例」
図7および図8において、温度均一化手段9は、少なくとも伝熱層16および断熱層17の2つの層を有する。第1実施例の温度均一化手段9は、伝熱層16および断熱層17に加えて絶縁層15を有する3層構造で構成されている。絶縁層15は、ブリッジ回路31と伝熱層16との間に配置されている。絶縁層15は、伝熱層16を配することによるブリッジ回路31と温度ゲージ12との短絡を防止する。
"First Example"
7 and 8, the temperature equalizing means 9 has at least two layers, a
絶縁層15は、略同一円周状に配置されたブリッジ回路31の構成部品(ひずみゲージ11、ゼロ補償線13、温度補償線20)と温度ゲージ12と配線14とを覆うように、ドライブプレート2の表と裏とで軸心Oを中心に環状に配置されている。絶縁層15は、例えば20μm~100μm程度の薄い環状の絶縁性フィルムであり、接着剤等によりドライブプレート2に貼着される。もし、ひずみゲージ11等が、それ自体で絶縁性が確保されているならば絶縁層15は省略してもよい。
The insulating
伝熱層16も、絶縁層15と同様、ブリッジ回路31の構成部品(ひずみゲージ11、ゼロ補償線13、温度補償線20)と温度ゲージ12と配線14とを覆うように、つまり、軸心O方向視でブリッジ回路31と重なるように、ドライブプレート2の表と裏とで軸心Oを中心に環状に配置されている。伝熱層16は、例えば、0.2mm~1mm程度の薄い環状の板材であり、接着剤等により絶縁層15もしくはドライブプレート2に貼着されている。
As with the insulating
伝熱層16は、ドライブプレート2の熱伝導を促進してブリッジ回路31全体に熱を均一に伝える機能を有する。伝熱層16は、ドライブプレート2よりも熱伝導率の高い物質で形成されている。一般にドライブプレート2は、SUS材や炭素鋼等の鋼板で形成されていることが多い。SUS420J2の熱伝導率は24W/(m・K)程度、S35Cの熱伝導率は43W/(m・K)程度である。伝熱層16は、これらの鋼板よりも熱伝導率の高い物質、例えば銅、アルミニウム、真ちゅう、金、銀、ニッケル、カーボン、シリコンの内のいずれか、またはこれらの内のいずれかを含む合金で形成されていることが好ましい。これらの中では、熱伝導率が400W/(m・K)程度と極めて高く、かつ汎用性に優れた銅または銅合金を使用することがより好ましい。
The
断熱層17は、伝熱層16を覆うように、つまり、軸心O方向視で伝熱層16と重なるように、ドライブプレート2の表と裏とで軸心Oを中心に環状に配置されている。断熱層17は、例えば、0.5mm程度の環状の板材であり、接着剤等により伝熱層16に貼着されている。
The
断熱層17は、ブリッジ回路31への熱伝達および熱放射の影響を抑止し、熱伝導の影響がドライブプレート2の温度分布に対して支配的となるようにする。また、断熱層17は、伝熱層16からの放熱を低減する。断熱層17は、熱伝導率が低い材質、例えば合成樹脂、グラスウール、ロックウール、セルローズファイバーの内のいずれかで形成されていることが好ましい。これらの中では、汎用性に優れた合成樹脂の発泡性断熱材が好ましい。合成樹脂の発泡性断熱材の熱伝導率は0.046W/(m・K)程度である。合成樹脂の発泡性断熱材としては、発泡性ポリイミド断熱材等である。
The
「伝熱層16の検証試験」
図9は、伝熱層16の検証試験の説明図、図10は図9におけるX-X断面図である。図9において、ドライブプレート2の一面側の中心位置には、エンジンのクランクシャフトを模擬した金属棒51がボルト52により締結されている。金属棒51には、加熱源として、シリコンラバーで被覆した電熱器53が巻かれている。ドライブプレート2は、他面側が僅かな接触面積で支持部54に載置されるように槽55内に配置されている。電熱器53の加熱温度は130℃、槽55内の雰囲気温度は80℃に設定した。この試験によれば、ドライブプレート2の中心部が金属棒51からの熱伝導で加熱され、図6で示したように、ドライブプレート2には、中心部が最も熱くなり、径外方向に向かうに連れて温度が低くなる温度勾配が発生する。
"Verification Test of
9 is an explanatory diagram of a verification test of the
ドライブプレート2の温度の測定点は、中心部寄りの温度測定点S1と、円周方向に引き回された配線14の脇の温度測定点S2と、ひずみゲージ11および温度ゲージ12の脇の温度測定点S3の3点とした。なお、温度測定点S1は金属棒51の軸端の位置とした。また、槽55内の温度測定点S4の雰囲気温度を測定した。以上の4つの温度測定点S1~S4について、伝熱層16の追加前の状態と追加後の状態とを熱電対を用いて測定した。伝熱層16は、図10に仮想線で示すように、温度測定点S2,S3を覆う環状の板材とした。具体的には、厚さ0.2mmの銅材を用い、ドライブプレート2に貼着した。
The temperature measurement points of the
図11(a)は伝熱層16の追加前の温度グラフ、図11(b)は伝熱層16の追加後の温度グラフである。温度測定点S2と温度測定点S3との温度差V、つまり配線14の位置とひずみゲージ11の位置の温度差が、図11(a)の伝熱層16の追加前では約10℃であるのに対し、図11(b)の伝熱層16の追加後では約2℃まで改善されていることが判る。
11(a) is a temperature graph before adding the
図12は、温度差Vに起因したブリッジ回路31からのトルクの出力誤差を時間経過とともに描いたグラフであり、図12(a)は伝熱層16の追加前の場合、図12(b)は伝熱層16の追加後の場合を示す。トルクの出力誤差が、図12(a)の伝熱層16の追加前では約9Nmであるのに対し、図12(b)の伝熱層16の追加後では半分の約4Nmまで改善されている。トルクのフルスケールを±1000Nmとすると、伝熱層16を追加したことで、トルクの出力誤差が約0.9%から約0.4%まで低減したこととなる。
FIG. 12 is a graph showing the torque output error from the
以上のように、少なくとも、ドライブプレート2よりも熱伝導率の高い物質で形成されブリッジ回路31を覆う伝熱層16および伝熱層16を覆う断熱層17の2つの層を有する温度均一化手段9を備えるトルク計測装置1とすることにより、以下の効果が奏される。
(1)温度均一化手段9が断熱層17を有することで、ブリッジ回路31に対し、エンジンルーム内の雰囲気温度による熱伝達および熱放射の影響が低減され、熱伝導による影響が支配的となる。また、ブリッジ回路31を覆う伝熱層16からの放熱が抑制され、ブリッジ回路31の温度の均一性が向上する。
(2)温度均一化手段9が伝熱層16を有することで、熱伝導による熱エネルギーの伝播が促進され、離れた位置に配置されているブリッジ回路31の構成部品それぞれの温度差が低減される。
これらにより、雰囲気温度に拘らず、ブリッジ回路31のゼロ点平衡が維持される。本実施形態のように伝熱層16が温度ゲージ12を覆う場合には、温度ゲージ12の補償精度も高度に維持される。
As described above, the temperature equalizing means has at least two layers: the
(1) Since the temperature equalizing means 9 has the
(2) Since the temperature equalizing means 9 has the
By these, the zero point balance of the
また、絶縁層15を有することで、伝熱層16を配することによるブリッジ回路31、温度ゲージ12の短絡が防止される。
In addition, the presence of the insulating
「第2実施例」
図13において、第2実施例の温度均一化手段9は、第1実施例の絶縁層15、伝熱層16および断熱層17に加えて、ドライブプレート2よりも熱伝導率の高い物質で形成され、断熱層17を覆う熱拡散層18および熱拡散層18を覆う第2断熱層19を有する5層構造で構成されている。絶縁層15、伝熱層16および断熱層17については第1実施例と同様なので説明は省略する。
"Second embodiment"
In FIG. 13, the temperature equalizing means 9 of the second embodiment is made of a material having a higher thermal conductivity than the
熱拡散層18は、断熱層17を覆うように、ドライブプレート2の表と裏とで軸心Oを中心に環状に配置されている。熱拡散層18は、伝熱層16と同様、0.2mm~1mm程度の薄い環状の板材であり、接着剤等により断熱層17に貼着されている。熱拡散層18も、伝熱層16と同様に、熱伝導率の高い銅、アルミニウム、真ちゅう、金、銀、ニッケル、カーボン、シリコンの内のいずれか、またはこれらの内のいずれかを含む合金で形成されていることが好ましい。これらの中では、熱伝導率が400W/(m・K)程度と極めて高く、かつ汎用性に優れた銅または銅合金を使用することがより好ましい。伝熱層16と熱拡散層18とは互いに同一形状、同一材質の部材としてもよいし、互いに異なるものであってもよい。
The
第2断熱層19は、熱拡散層18を覆うように、ドライブプレート2の表と裏とで軸心Oを中心に環状に配置されている。第2断熱層19は、断熱層17と同様、例えば、0.5mm程度の環状の板材であり、接着剤等により熱拡散層18に貼着されている。第2断熱層19も、熱伝導率が低い材質、例えば合成樹脂、グラスウール、ロックウール、セルローズファイバーの内のいずれかで形成されていることが好ましい。これらの中では、汎用性に優れた合成樹脂の発泡性断熱材が好ましい。断熱層17と第2断熱層19とは互いに同一形状、同一材質の部材としてもよいし、互いに異なるものであってもよい。
The second
「第2実施例の検証試験」
第2実施例の検証試験として、温度均一化手段9を設けずにブリッジ回路31を露出させたままの場合と、第2実施例の温度均一化手段9を設けた場合とで、ドライブプレート2の温度均一化手段9の配置部に対しヒートガンで局所的に対流熱をかける実験を行った。ヒートガンの風温度は250℃、風速は1000m/minである。伝熱層16および熱拡散層18は、それぞれ厚さ0.2mmの銅材を用いた。断熱層17および第2断熱層19は、それぞれ厚さ0.5mmの発泡性ポリイミド断熱材を用いた。
"Verification test of the second embodiment"
As a verification test of the second embodiment, the
ひずみゲージ11近傍の温度測定点S3の温度グラフを図14に示す。図14(a)は温度均一化手段9を設けなかった場合の温度グラフ、図14(b)は第2実施例の温度均一化手段9を設けた場合の温度グラフである。温度測定点S3の温度は、図14(a)では約110℃まで急激に上昇している。これに対し、第2実施例の温度均一化手段9を設けた場合の図14(b)では、第2断熱層19の表面(温度測定点S5)の温度が200℃近くまで上昇しているにも拘らず、温度測定点S3の温度については急激な過渡的変化が抑制され、略30℃~40℃の範囲でゆっくりとした温度上昇となっていることが判る。
FIG. 14 shows a temperature graph at the temperature measuring point S3 near the
図15は、温度測定点S3の温度変化に起因したブリッジ回路31からのトルクの出力誤差を時間経過とともに描いたグラフである。図15(a)は温度均一化手段9を設けなかった場合、図15(b)は第2実施例の温度均一化手段9を設けた場合を示す。トルクの出力誤差が、図15(a)ではプラス側とマイナス側でそれぞれ約10Nmとなり、トルクのフルスケール±1000Nmに対して±約1%の出力誤差となっているのに対し、図15(b)ではプラス側で3Nm未満となって0.3%未満まで改善されていることが判る。
FIG. 15 is a graph showing the torque output error from the
以上のように、第2実施例の温度均一化手段9によれば、第1実施例の前記(1),(2)の効果に加えて、局所的な対流や熱放射により雰囲気からの熱エネルギーの伝達が部分的に生じたとしても、先ず第2断熱層19で低減されたうえで熱拡散層18で拡散される。これにより、次の断熱層17で熱エネルギーが均一に低減されるため、伝熱層16での対流(熱伝達)や熱放射の影響が大幅に抑制される。
As described above, according to the temperature uniformizing means 9 of the second embodiment, in addition to the effects (1) and (2) of the first embodiment, heat from the atmosphere is dissipated by local convection and thermal radiation. Even if energy transmission occurs partially, it is first reduced by the second
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。エンジンやトルクコンバータが近接するドライブプレート2はその表裏に空きスペースがほとんど無い。そのため、図8に示すように、温度均一化手段9の厚みtは、第1実施例の3層構造、第2実施例の5層構造、絶縁層15を省略した2層構造、4層構造のいずれにおいても3mm以下に設定することが好ましい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. There is almost no empty space on the front and back of the
また、熱伝導の温度分布で略等価の温度下に配置されるのであれば、ブリッジ回路31のひずみゲージ11、ゼロ補償線13、温度補償線20や温度ゲージ12は必ずしも円周方向に配置する必要はなく、これらを覆う温度均一手段9の各層の形状も環状に限定される必要はない。
Also, if they are arranged under substantially equivalent temperatures in the temperature distribution of heat conduction, the
さらに、温度均一化手段9の各層は、例えばねじ止めによりドライブプレート2に取り付けられる構造にしてもよいし、塗布により形成してもよい。
Further, each layer of the temperature equalizing means 9 may be structured to be attached to the
また、第2断熱層19としては、熱伝導率の低い材質に限られず、断熱効果を有するものであれば、表面が高反射率の反射面を備えた層であってもよい。
The second
1 トルク計測装置
2 ドライブプレート(円板回転体)
8 起歪部
9 温度均一化手段
10 薄肉部
11 ひずみゲージ
12 温度ゲージ
13 ゼロ補償線
14 配線
15 絶縁層
16 伝熱層
17 断熱層
18 熱拡散層
19 第2断熱層
20 温度補償線
21 クランクシャフト(入力側回転体)
22 トルクコンバータ(出力側回転体)
31 ブリッジ回路
51 金属棒
52 ボルト
53 電熱器
54 支持部
55 槽
S1~S5 温度測定点
1
8 strain-generating
22 Torque converter (output side rotor)
31
Claims (7)
前記円板回転体に配置され該円板回転体の起歪部のひずみを検出するブリッジ回路と、
少なくとも、前記円板回転体よりも熱伝導率の高い物質で形成され前記ブリッジ回路を覆う伝熱層および前記伝熱層を覆う断熱層の2つの層を有する温度均一化手段と、
を備えることを特徴とするトルク計測装置。 A device for measuring torque acting on a disc rotating body in which one of the central part and the outer peripheral part is connected to the input side rotating body and the other is connected to the output side rotating body,
a bridge circuit that is arranged on the disc rotor and detects the strain of the strain-generating portion of the disc rotor;
a temperature equalizing means having at least two layers: a heat transfer layer formed of a material having a higher thermal conductivity than the disc rotor and covering the bridge circuit, and a heat insulating layer covering the heat transfer layer;
A torque measuring device comprising:
前記円板回転体よりも熱伝導率の高い物質で形成され前記断熱層を覆う熱拡散層および前記熱拡散層を覆う第2断熱層を有することを特徴とする請求項1に記載のトルク計測装置。 The temperature equalization means further
2. The torque measurement device according to claim 1, further comprising a heat diffusion layer formed of a material having a higher thermal conductivity than the disk rotating body and covering said heat insulation layer, and a second heat insulation layer covering said heat diffusion layer. Device.
前記ブリッジ回路と前記伝熱層との間に絶縁層を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のトルク計測装置。 The temperature equalization means further
3. The torque measuring device according to claim 1, further comprising an insulating layer between said bridge circuit and said heat transfer layer.
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