【発明の詳細な説明】
エンジントルク検知装置
発明の背景
この発明は内燃機関（エンジン）により発生されるトルクに対応（相当）する
信号を発生することに関する。エンジンにより発生されるトルクの計測は一般に
、精密で高価な機器を用いるテスト室内で行われ、また、長時間を要するもので
あった。実際に運転されている状態（例えば、自動車走行中）でトルクを監視（
モニタ）することは難しい。トランスミッション機構の駆動ラインにおけるバネ
規制されたたわみ・そり（spring resisted deflection）の計測が研究されてい
るが、従来にあっては、実際に運転されている自動車のトルクを検知する装置は
開発されていない。
内燃機関は、乗用車からトラック、トラクタ、戦車、ボート、船舶、航空機、
空気圧縮機、芝刈機に至るまでのほとんど全種類の可動装置に動力を与えること
ができる。電子制御システムは今日、自動車のエンジン機能を監視し制御するた
めによく用いられる。なぜなら、電子制御システムは、費用効果が高いと共に信
頼性が高く、さらに、１０年前には認識されていなかった方法・メカニズで自動
車エンジンの機能、性能、信頼性及び効率を向上することが証明されているから
である。マイクロプロセッサを搭載していない自動車はほとんどない。
電気信号をマイクロプロセッサで処理して、これを別の装置においてさらに利
用するためには、エンジン作動中に電気（電子）信号を発生するエンジントルク
検知装置があると便利である。例えば、エンジントルク及びエンジンスピードを
監視してみると、これらはエンジン馬力に比例している。従って、これらを容易
に開ループシステムで自動車のインストゥルメントパネルに表示することができ
ると共に、運転者に警告することができる（警告により、例えば、ギアチェンジ
をさせる）。より重要なことは、従来において効率やシフト性能を向上させるた
めに用いられていた他の入力を利用して、閉ループシステムで自動的にオートマ
チックトランスミッションのギアをシフトさせることができる点である。
トルク検知装置はオーバーランの程度を検知することもできる。オーバーラン
は例えば、ディーゼルトラックが下り坂を走行してエンジンがオーバースピード
になるときに起きる。他の入力を考慮しつつリターダを自動的に起動して自動車
を減速することができる。
農場用トラクタでは、トルク検知装置は時々、土壌や地形が変化するときにト
ラクタの速度を維持できるのに丁度十分な量だけ耕作器具を上下するために用い
られる。坂を登るときは、トルク検知装置は、パワーシフト（自動変速）トラン
スミッションをシフトダウンする。また、トルク検知装置は、動力取り出し駆動
装置（power-take-off drive:P.T.O．）のトルク変動を検知することもでき、ま
ぐさ・かいば・飼草（forage）刈取り機に取り込まれる穀物・作物が多くなりす
ぎると、不都合な状態が解消されるまでパワーシフトトランスミッションをシフ
トダウンしたままに維持する。
エンジン馬力テストは一般にテスト室で行われ、得られた結果は実際に自動車
で起きているものとは異なることがしばしばある。これは、吸気システム、冷却
システム及び排気システムが実際のものとは異なるからである。電子トルク装置
は実際に生じている馬力を読み取ることができ、メインテナンスチューンアップ
（tune-ups）、分類及び規定テスト・調整テストのためにエンジンを監視・検査
・調査する場合に有利である。
例えば、農場用トラクタを販売し世界中の色々な所で使用する前に、農場用ト
ラクタの動力取り出し駆動装置（P.T.O.）の馬力・動力・パワー及び連結棒馬力
（drawbar horsepower）はリンカーン市のネブラスカ大学テストセンタで調査さ
れる。フライホイールでの馬力を読むことができ、これを動力取り出し駆動装置
（P.T.O.）の馬力及び連結棒馬力と比較して駆動ラインの効率が判定できれば便
利である。現場では、フライホイール馬力を連結棒馬力と比較することにより全
仕事効率を連続的に監視することができる。上記馬力は牽引タイプの機器・器具
がトラクタの連結棒に連結されいる場合は容易に計測することができる。
上述したようなエンジン作動中のトルク検出により、内燃機関により動力駆動
される色々な機械の機能や効率を、今日まで不可能であった程度にまで改善する
ことが出来る。
また、アメリカ合衆国特許第４、５９２、２４１号には、第１回転部材と第２
回転部材との間でトルクを伝達する弾性ブレードタイプの部材が開示されている
。図示例では、これら部材の内端及び外端はそれぞれ、隙間なく嵌合するスロッ
トに取り付けられている。この構成では、スプリングがスロットに拘束され（固
定され）、各スプリングの端部においてかなりひどい侵食・腐食が生じてしまう
。また、捻り荷重によりたわむ際・反る際に生ずる径方向運動によりスプリング
がスロットから出てしまう部分においてもかなりの侵食・腐食が生じてしまう。
更に、これらは横に・斜めに傾き、その状態に保持されることがあり、かかる場
合、さらに摩擦が大きくなってしまう。また、これら部材のたわみ・反りは極め
て小さく正確に検出することは難しい。加えて、スプリングに荷重が作用してい
るときあるいはしていないときにスプリング部材をスロット内に拘束すると、高
いヒステリシスが生じてしまうと共に、上記アメリカ合衆国特許の図４に示した
ようにフライホイール部材の角度たわみ（回転方向のそり）とトルクの間に直線
関係が現れない。上記アメリカ合衆国特許の図５−図８に示した実施例では、検
出器がピックアップできるたわみ（そり）はさらに小さい。
本発明の目的は、エンジンとトランスミッションを結ぶ駆動連結ラインに設け
た装置によりエンジントルクを検出し、アメリカ合衆国特許第４、５９２、２４
１号に開示された装置の課題を解決することである。
発明の開示
本発明の上記及びその他の目的は以下の詳細な説明及び請求の範囲を読むこと
により明かになるであろう。また、本発明の上記及びその他の目的は、エンジン
とトランスミッションとを連結する連結ラインにブレードスプリングの組を複数
設け、エンジントルクに比例した相対角度変位を生じさせる装置により達成され
る。
本発明の第１実施例では、装置はエンジンをオートマチックトランスミッショ
ンに直接連結する連結機構に設けられる。連結機構は、例えば前輪駆動及び後輪
駆動自動車に現在用いられているトルクコンバータや、トラック、バス、オフロ
ード車及び軍事用車両に用いられているトルクコンバータを含む。
この本発明の第１実施例では、エンジンのクランクシャフトをトルクコンバー
タのハウジングに接続するのに通常採用される可撓プレートにスプリングカップ
リングが組み込まれている。可撓プレートは一連の円弧状スロットを有し、ブッ
シュの段部（直径が階段状に変化する部分）が上記スロットを通る。ブッシュの
内部にはネジが切られている（あるいは、外部にネジ部を有するスタッドの段部
が上記スロットを通過するようにしてもよい）。複数のブッシュがトルクコンバ
ータハウジングに取り付けられ、各ブッシュはネジ部付き締結部材（例えば、ボ
ルト）に係合し（ボルトを収容するように係合する）、ネジ部付き締結部材は可
撓プレートを通過し、それぞれのブッシュの内部ネジ部に螺合される（あるいは
、段部を有するスタッドにナットを螺合する）。段部により、可撓プレートとト
ルクコンバータハウジングとの間に縦方向の隙間を形成することができ、よって
、可撓プレートとトルクコンバータハウジングは所定範囲内で相対回転すること
ができる。所定範囲とは、ネジ付き締結部材が螺合された後に、段部が可撓プレ
ートの円弧状スロットの端部に接触するまでである。可撓プレートはもはやトル
クをクランクシャフトからトルクコンバータへ伝達しない。
この実施例では、トルクは複数組のブレード状スプリングにより伝達される。
ブレード状スプリングは可撓プレートに取り付けられたハブに形成されたラジア
ルスロットにしっかりと固定されており、スロットから径方向外方に延びる。各
スプリングブレード組は２つの接触するローラ（ローラ対）の間を延びる。接触
ローラは被駆動ディスクに接続されたピンを中心に回転する。このディスクの外
周部近傍は可撓プレートの前部にボルト締結されている。ボルト締結部材は全ア
ッセンブリのトルクコンバータハウジングに接続されている。
エンジンからのトルク、あるいは例えばブレーキ時に生ずるオーバーランの際
の車輪からのリバーストルクにより、スプリングブレードは無荷重状態の位置か
らどちらかの方向に所定範囲内でたわむ。この所定範囲は、ブッシュ締結部材の
段部と円弧状スロットとの間の周方向の隙間により決定される。このようにトル
クコンバータハウジングと可撓プレートとの間の相対運動を制限することにより
、
スプリングブレードの最大曲げ応力を安全限界値未満に維持することができ、寿
命を事実上無限にすることができる。
スプリングブレードは好ましくは、バルブスプリング用のバネ鋼と同じグレー
ドの市販のバネ鋼から製造される。スプリングブレードの内端をしっかりと固定
することにより、遠心力やねじり振動や横方向の傾倒に坑することができるよう
にし、また、たわみ（そり）が生じている間はローラに接触することにより摩擦
や摩耗を減少し、さらに、無荷重位置から負荷（荷重）状態及び無負荷（無荷重
）状態に変化する際のヒステリシスを小さくすることができる。
可撓プレートとトルクコンバータハウジングとの間で検出される角度わたみ（
そり）がセンサ（検知器）にとって十分大きな値（正確で且つ容易に復号化され
る信号をオンボードのマイクロプロセッサに送信するのに十分大きい値）である
ことを保障するために、必要ならば、２つ以上のスプリングブレードが各スロッ
トに設けられる。例えば、３つの薄いブレード状スプリングを１組として、複数
の組を可撓プレートの軸の回りに配置してもよい。例えば、３つの薄いブレード
状スプリングを１組とし、これを１２組（合計で３６個）設けてもよい。この場
合、たわみは１２個の厚いスプリングブレードが用いられた場合に比べ1.73倍の
大きさになる。
トルク検出を完了するためには、トルクコンバータハウジングの周部と可撓プ
レートの周部に適当なスロットもしくはその他の要素を設け、スロット等を位置
センサにより検知し、電気出力信号をオンボードのマイクロプロセッサに送信す
る。この信号は、点火時期、空燃比、ギア選択等を制御するために用いられる。
本発明の第２の実施例に係る装置は、２つの部材からなるフライホイールを有
している。一方の部材（第１部材）はエンジンクランクシャフトに取り付けられ
る。他方の部材（第２部材）は一連のベアリングローラを有している。これらベ
アリングローラは周方向に間隔をおいて回転軸回りに設けられる。第１部材の内
径部が上記一連のベアリングローラを囲むように設けられる。よって、第２部材
は第１部材に接触して支持され、自由にある程度回転することができる。この回
転により、これら２つの部材の間の相対的な角度運動（回転運動）におけるヒス
テリシス及び摩擦を最小にすることができる。ブッシュがベアリングローラを支
持する。ブッシュは上記第１部材の円弧状開口部を通過して延びる（１つのブッ
シュが１つの開口部を通る）。これら開口部により、相対回転の限度が決められ
る。ブッシュは第２部材のボルトにより固定され、上記２つの部材を軸方向に保
持・固定する。
また、間隔を有する一連のスプリング係合ローラが設けられ、２つのローラに
より１つのブレード状スプリングの自由端を支持する。ブレード状スプリングは
ハブに固定され、ハブは第１部材に取り付けられる。これは上記第１実施例とほ
ぼ同じ構成である。
第３実施例では、摩擦クラッチも近接連結されるトルクコンバータも用いられ
ない。別個のディスクタイプのトルクセンサが１ピースタイプのフライホイール
に連結される。スプリングカップリング手段は２つの薄い金属製ディスクからな
り、これらディスクは段部付きスペーサにより隔てられる。また、これらディス
クは、接続部材により、これらディスクの間に設けられた被駆動部材を駆動する
。この構成により、一連のブレード状スプリング゛の抵抗に坑してある程度の回
転が可能になる。各ブレード状スプリングの内端は固定され、外端（自由端）は
２つのローラ（ローラ対）の間を延びている。
図面の簡単な説明
図１は、エンジンのトランスミッションとトルクコンバータとの間に設けられ
た本発明の第１実施例に係るトルクセンサ装置を具備するカップリング構造の１
−１線矢視部分断面図を示し、付随するマイクロプロセッサと利用装置を表すブ
ロック図も示している。
図２は図１の２−２線矢視断面の一部を示している。
図３は図２の３−３線矢視部分断図である。
図４は変位センサ装置の変形例の部分断図である。
図５は、フライホイールクラッチとエンジンと間に設けられた本発明の第２実
施例に係るトルクセンサ装置を具備する接続構造の図６の５−５線矢視部分断図
であり、付随するマイクロプロセッサと利用装置を表すブロック図も示している
。
図６は図５の６−６線矢視部分断図である。
図７は図６の７−７線矢視部分断図である。
図８は図５の８−８線矢視方向から見た部分端面図である。
図９は、フライホイールとトランスミッションとの間に設けられた本発明の第
３実施例に係るトルクセンサ装置を具備するカップリング構造の図１０の９−９
線矢視部分断図である。
図１０は図９の１０−１０線矢視部分断図である。
詳細な説明
以下の説明においては特定の用語・表現が用いられているが、それらは説明を
明確にするために採用されたものであり、特定の実施例を説明するためのもので
ある。かかる用語等は発明を限定するものではなく、請求の範囲から把握される
技術的範囲内で種々の形態・変形を取り得る。
図１、図２及び図３を参照すると、本発明の第１実施例は、エンジンの可撓プ
レート１とトルクコンバータハウジング２との間で作動するトルクセンサ装置か
らなっている。この図示例では、可撓プレート１はリベット４により駆動ハブ３
に取り付けられている。駆動ハブ３はドエル（dowel）６とボルト７によりクラ
ンクシャフト５に接続されている。スタータリングギア８は可撓プレート１の外
周に締りばめされている。エンジンとトランスミッションハウジングとの間のア
ダプタプレート９はトランスミッションハウジング１０のフランジに当接してい
る。
トルクコンバータハウジングの前部はベアリング１１により支持され、ベアリ
ング１１はエンジンのクランクシャフト５に取り付けられている。トルクコンバ
ータハウジングの後部はベアリング１２により支持され、このベアリング１２は
トランスミッションハウジング１０に支持されている。
図示された構成では、トルクコンバータハウジング２は４つの丸いブッシュ１
３を有している。このブッシュ１３の内部にはネジが切られている。ブッシュ１
３はトルクコンバータハウジング２の前面の外周近傍に溶接されている。ブッシ
ュ１３は段部１４を有し、この段部が可撓プレート１に形成された円弧状スロッ
ト１５を通過する。ボルト１６が環状駆動ディスク１７の丸孔を通って、ブッシ
ュ１３の内側ネジ部に係合（螺合）することにより、駆動ディスク１７をブッシ
ュ１３の端面に締結している。この構成によれば、可撓プレート１はトルクコン
バータハウジング２に対して回転自在となる。なぜなら、段部１４の軸方向長さ
が可撓プレート１の厚さより大きいからである。回転運動の量は、円弧状スロッ
ト１５の端部に接触する段部１４のサイズにより決定される。トルクコンバータ
ハウジング２の端部が、可撓プレート１の端部に向き合うように設けられている
。可撓プレート１は駆動ディスク１７と段部１４の肩部との間に設けられている
。
幾つかのトルクコンバータでは、ブッシュとボルトの代わりにネジ部付きスタ
ッドとナットが採用され、段部がスタッドに形成される。
複数の矩形ブレード状スプリング１８が一組にされ複数組配置されている。各
スプリング組１８の一端はスロット１９Ａ（図２）に固定される。スロット１９
Ａは駆動ハブ３の回りに間隔をおいて設けられている。よって、複数のスプリン
グ組１８が複数のスロット１９Ａから放射状に延びることになる。上記固定は、
例えば、内端をスロット１９Ａに焼結または鋳造することによりなされるか、接
着剤LOCTITE（登録商標）620を用いて行われる。ブレード状スプリング１８は種
々のスロット１９Ａと組み合わせて設けることができ、これにより、異なるエン
ジンのパワーに適合させることができる。
ブレード状スプリング１８は駆動ハブ３をトルクコンバータハウジング２に接
続している。より詳しくは、ブレード状スプリング１８の自由端が２つのローラ
１９の間を延び、自由端近傍でこれらローラ１９に接触し支持されている。ロー
ラ１９はピン２０を中心に回転する。ピン２０は駆動ディスク１７にリベット固
定されている。ピン２０は可撓プレート１の円弧状スロット２１を通過する。エ
ンジントルクまたは自動車車輪からのリバーストルクにより、ブレード状スプリ
ング１８は無荷重位置から左右どちらかに所定範囲内でたわむ（反る）。所定範
囲とは、段部１４が円弧状スロット１５内で運動できる量（当接するまでの移動
量）により決定される。これにより、ブレード状スプリング１８のたわみ量が制
限され、過度の応力が作用しない。
この運動は位置センサ２２と２３により検知される。これら位置センサ２２、
２３はそれぞれ可撓プレート１の周部とトルクコンバータハウジング２の周部に
形成された歯部２４、２５に対向している。オンボードのマイクロプロセッサ２
５と使用装置２６のブロック図が示されている。
図３もまた、トランスミッションハウジング１０とトルクコンバータハウジン
グ２が設けられる前に、可撓プレート１、駆動ハブ３、駆動ディスク１７、ブレ
ード状スプリング１８、ピン２０、ローラ１９及びスタータリングギア８がどの
ように組み立てられ、クランクシャフト５にボルト固定されるかを図示している
。この段階では、駆動ディスク１７の孔１７Ａのみを締結部材１３のネジ付き孔
に整列させるだけでよい。ボルト１６は１回に１本ずつアダプタプレート９の開
口部９Ａを通して取り付けられる。これはトルクセンサ装置を有さない従来の可
撓プレートアッセンブリの丸孔に締結部材１３を整列させることと何の変わりも
ない。
図４は可撓プレート１の外周とトルクコンバータハウジング２の外周にそれぞ
れ形成されたラジアルスロット２８と２９に対向する電気光学装置（光センサ）
２７を示している。
図５−図８は２ピースタイプのフライホイールを用いる本発明のトルク検知装
置を示している。このトルク検知装置は内燃機関のクランクシャフト３３にボル
ト３２により固定される駆動部材３１からなる。スタータリングギア３４は駆動
部材３１の周部に締りばめされている。２つの部分からなるフライホイールの被
駆動部材３５はボス部３５Ａを有し、このボス部３５Ａが駆動部材３１の円形凹
部３１Ａ内に位置する。ボス部３５Ａは、長手方向においては一連のボルト３６
、保持ディスク３７及び中空スリーブ３８により保持されている。スリーブ３８
は被駆動部材ボス３５Ａの前面のカウンタボア３８Ａに設けられ、駆動部材３１
の円弧状スロット３９を通過する。一連のローラ４０はそれぞれスリーブ３８上
で（スリーブを中心に）回転し、駆動部材３１の凹部４１の内周面に接触する。
被駆動部材３５は従って、ローラ４０、４４により駆動部材３１に対して回転
自在に支持される。これにより、摩擦が生ずることはなく、また、大きな直径の
回転支持構造が形成される。
駆動部材３１と被駆動部材３５は従って、スリーブ３８と円弧状スロット３９
との間の周方向クリアランスだけ自由に相対回転することができる。保持ディス
ク３７の後面３７Ａと、駆動部材３１の前面３１Ｂに機械加工された円形凹部４
２の底面４２Ａとの間に縦方向の遊びが形成される。駆動部材３１の後面３１Ｃ
と被駆動部材３５の凹面３５Ｂとの間にも縦方向クリアランスが存在する（但し
、点４３の所では接触している）。第１の縦方向クリアランスにより、駆動部材
３１と被駆動部材３５との間で相対回転が可能となる。
図６に図示するように、別の一連のローラ４４が、被駆動部材３５の前面に圧
入されたピン４５に設けられている。
エンジントルクはクランクシャフト３３からボルト３２とドエル４６を介して
駆動ハブ４７に伝達され、その後、ブレード状スプリング４８により伝達される
。ブレード状スプリング４８の内端は駆動ハブ４７に形成されたスロット４９に
固定され、外端（自由端）はローラ５０の間をローラと接触しながら通過してい
る。ローラ５０はピン５１に取り付けられており、ピン５１は被駆動部材３５の
前面に圧入されている（図７）。ブレード状スプリング４８は３つで１組とされ
、各スロット４９に設けられている。これは、１つのブレード状スプリング４８
の場合と比べ、同じ荷重でたわみ（反り）を大きくするためである。図示実施例
では、トルクは両方向に伝達することができる。
ほこりよけ５７が駆動ハブ４７にボルト３２により固定されている。符号５８
は摩擦クラッチを示している。
２つの位置センサ５２と５３が概略的に図示されている。位置センサ５２、５
３はそれぞれスタータリングギア３４の歯と被駆動部材３５の周部の歯に対向す
るように設けられている。この構成により、駆動部材３１と被駆動部材３５の角
度たわみ（回転方向のそり）に相当する電子信号をオンボードマイクロプロセッ
サ５５と使用装置５６に送信することができる。
図９と図１０は典型的な３ピースタイプの（３つの部材からなる）カップリン
グを示している。このカップリングは自身の切断・断続クラッチ（disconnect c
lutch）によりトランスミッションを駆動する。
第１駆動部材６１はエンジンフライホイール６２にボルト６３により固定され
ている。また、第１駆動部材６１は第２駆動部材６４に段部付きリベット６５に
より接続さている。段部付きリベット６５はさらに、駆動ハブ６６を駆動部材６
１に固定している。被駆動部材６７は駆動部材６１と６４の間に位置され、これ
らの間に保持される。また、被駆動部材６７は内部スプライン６８を有している
。内部スプライン６８は被駆動部材６７のハブを機械加工して形成されたもので
あり、ハウジング７０に支持されるトランスミッションの入力軸６９を駆動する
。内側直径部７１と７２は被駆動部材６７のハブの外側直径部８３と８４に重な
る。被駆動部材６７に形成された円弧状スロット７３を段部付きリベット６５が
通り、被駆動部材６７と駆動部材６１、６４との間の回転を制限する。
フライホイール６２と駆動部材６１、６４からのトルクの伝達は、矩形ブレー
ド状スプリング７４によりなされる。ブレード状スプリング７４の内端は駆動ハ
ブ６６に形成されたスロット７５に固定され、各スプリング７４の外端は一対の
ローラ７６の間を延びる（ローラ７６に接触しながら）。ローラ７６は被駆動部
材６７にリベット固定されたピン７７のまわりを回転することができる。エンジ
ントルクまたは車輪からのリバーストルクは、ブレード状スプリング７４を無負
荷位置から所定範囲内でどちらかの方向に変形させる。所定範囲は、円弧状スロ
ット７３内での段部付きリベット６５の運動により決定される。この運動は位置
センサ（即ち、電気光学センサ）７８により検出される。センサ７８はスロット
７９、８０に対向して設けられている。スロット７９、８０は被駆動部材６７と
駆動ディスク６４の周部延出部に、それぞれ径方向に形成されている。
上記各実施例のように複数のブレード状スプリングを１組としてこれを複数組
設けると、摩耗、摩擦及びヒステリシスが最小になり、組立が容易になり、どの
様なエンジンとトランスミッションの組み合わせにも容易に適用することが出来
る。遠心力やねじり振動により引き起こされる侵食性の腐食も防止できる。
複数の薄いスプリングを用いることによりスプリングには大きなたわみ（そり
）が生ずるので、オートマチックトランスミッションのロックアップクラッチで
従
来使用されていたねじれダンパが不要になる。また、マニュアル式の摩擦クラッ
チに従来用いられていたねじれダンパも不要になる。Detailed Description of the Invention
Engine torque detector
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention corresponds (corresponds) to the torque generated by the internal combustion engine (engine)
Regarding generating a signal. Measuring the torque generated by an engine is generally
It is performed in a test room that uses precision and expensive equipment, and it also takes a long time.
there were. Monitor the torque while actually driving (for example, while the vehicle is running) (
It is difficult to monitor). Spring in drive line of transmission mechanism
Measurement of regulated deflection and spring resisted deflection has been studied.
However, in the past, the device for detecting the torque of the actually driven vehicle is
Not developed.
Internal combustion engines range from passenger cars to trucks, tractors, tanks, boats, ships, aircraft,
Power almost any type of moving device, from air compressors to lawnmowers
Can be. Electronic control systems today monitor and control the engine functions of automobiles.
Often used for Because electronic control systems are both cost effective and reliable.
Highly reliable, and automated by methods and mechanisms that were not recognized 10 years ago
Proven to improve car engine functionality, performance, reliability and efficiency
Is. Few cars have a microprocessor.
The electrical signal is processed by a microprocessor, which can be used further in another device.
Engine torque that produces an electrical (electronic) signal during engine operation
It would be convenient to have a detector. For example, engine torque and engine speed
When monitored, these are proportional to engine horsepower. Therefore, these are easy
Can be displayed on the car instrument panel with open loop system
The driver can be warned as well as
To make). What is more important is to improve efficiency and shift performance in the past.
The other inputs used to automatically automate the system in a closed-loop system.
The point is that the gears of the tic transmission can be shifted.
The torque detection device can also detect the degree of overrun. overrun
Is a diesel truck traveling downhill and the engine is overspeeding
Happens when. Auto start the retarder taking into account other inputs
Can slow down.
On farm tractors, torque sensing devices are sometimes used when the soil or terrain changes.
Used to raise and lower the tiller just enough to maintain the speed of the tractor
Can be When climbing a hill, the torque detection device will turn on the power shift (automatic shift) transformer.
Shift down the mission. In addition, the torque detection device is a power extraction drive
It is also possible to detect torque fluctuations in the device (power-take-off drive: P.T.O.).
A lot of grains and crops are taken into the grass, squid, and forage reaper.
The power shift transmission until the inconvenient condition is resolved.
Keep down.
Engine horsepower tests are generally performed in a test room and the results obtained are actually
Often different from what is happening in. This is the intake system, cooling
This is because the system and the exhaust system are different from the actual ones. Electronic torque device
Can read the horsepower that is actually occurring, and tune up for maintenance
(Tune-ups), monitoring and inspection of engines for classification and regulatory / tuning tests
・ It is advantageous when investigating.
For example, before you sell a farm tractor for use in various locations around the world,
Horsepower, power and power of the power take-out drive unit (P.T.O.) for the tractor and horsepower of the connecting rod
(Drawbar horsepower) was surveyed at the University of Nebraska Test Center in Lincoln.
Be done. You can read the horsepower on the flywheel, and use this to take out the power
(P.T.O.) horsepower and connecting rod horsepower If you can determine the efficiency of the drive line compared to horsepower
It is profitable. In the field, by comparing flywheel horsepower with connecting rod horsepower,
Work efficiency can be continuously monitored. The above horsepower is a towing type device
If is connected to the connecting rod of the tractor, it can be easily measured.
Driven by the internal combustion engine by detecting the torque during engine operation as described above
To improve the functions and efficiencies of various machines to the extent not possible until today
You can
US Pat. No. 4,592,241 discloses a first rotating member and a second rotating member.
An elastic blade type member for transmitting torque to and from a rotating member is disclosed
. In the illustrated example, the inner end and the outer end of each of these members are respectively fitted with a gap without a gap.
It is attached to the In this configuration, the spring is constrained by the slot
However, there is considerable erosion / corrosion at the end of each spring.
. In addition, the spring is caused by the radial movement that occurs when it is bent or warped by a torsion load.
Significant erosion / corrosion will occur even in the part where the is out of the slot.
Furthermore, they may be tilted sideways or diagonally and may be held in that state.
If this happens, the friction will increase further. Also, the deflection and warpage of these members are extremely
Small and difficult to detect accurately. In addition, the load is acting on the spring.
Capping the spring member in the slot with or without
Along with the occurrence of some hysteresis, it is shown in FIG.
A straight line between the angular deflection of the flywheel member (warpage in the direction of rotation) and the torque
Relationship does not appear. In the embodiment shown in FIGS.
The bend (sledding) that the dispenser can pick up is even smaller.
The object of the present invention is to provide a drive connection line connecting the engine and the transmission.
The engine torque is detected by the device described in US Pat. No. 4,592,24.
It is to solve the problem of the device disclosed in No. 1.
Disclosure of the invention
The above and other objects of the present invention, read the following detailed description and claims.
Will be revealed by. The above and other objects of the invention are also related to an engine.
There are multiple pairs of blade springs on the connection line that connects the
Achieved by a device that provides a relative angular displacement that is proportional to the engine torque
It
In a first embodiment of the present invention, the device includes an engine for automatic transmission.
It is provided in a connecting mechanism that connects directly to the connector. The connecting mechanism may be, for example, front wheel drive and rear wheel.
Torque converters currently used in drive vehicles, trucks, buses,
Includes torque converters used in modern and military vehicles.
In the first embodiment of the present invention, the crankshaft of the engine is torque-converted.
Spring plate on a flexible plate that is usually used to connect
The ring is incorporated. The flexible plate has a series of arcuate slots,
The stepped portion of the shoe (the portion where the diameter changes stepwise) passes through the slot. Bush
Internally threaded (or stud steps with external threads)
May pass through the slot). Torque converter with multiple bushes
Mounted on the motor housing and each bushing is a threaded fastener (e.g.
Bolts) (engaged to accommodate bolts) and threaded fasteners
It passes through the flexible plate and is screwed into the internal threads of each bush (or
, Screw the nut onto the stud with the step). The step allows the flexible plate and
A vertical gap can be formed between the Luk converter housing and
, The flexible plate and torque converter housing should rotate relative to each other within a specified range.
Can be. The predetermined range means that after the screwed fastening member is screwed, the step portion is flexible.
Up to the end of the arcuate slot of the slot. Flexible plate is no longer
Is not transmitted from the crankshaft to the torque converter.
In this embodiment, torque is transmitted by multiple sets of blade springs.
The blade-shaped spring is a radius formed on a hub attached to a flexible plate.
Is firmly fixed to the slot and extends radially outward from the slot. each
The spring blade set extends between two contacting rollers (roller pair). contact
The roller rotates about a pin connected to the driven disk. Outside of this disc
The vicinity of the peripheral portion is bolted to the front portion of the flexible plate. All bolt fastening members are
It is connected to the assembly torque converter housing.
Torque from the engine, or overrun, for example when braking
The reverse torque from the wheels of the spring blade causes the spring blade to move to the unloaded position.
Deflection in either direction within a specified range. This predetermined range is the bush fastening member
Determined by the circumferential clearance between the step and the arcuate slot. Like this
By limiting the relative movement between the converter housing and the flexible plate
,
The maximum bending stress of the spring blade can be maintained below the safety limit value,
Life can be virtually infinite.
The spring blades are preferably the same gray as the spring steel for the valve springs.
Manufactured from commercially available spring steel. Firmly fixed the inner edge of the spring blade
By doing so, it is possible to dig into centrifugal force, torsional vibration and tilting in the lateral direction.
Also, friction is caused by contact with the roller during deflection (warpage).
And wear, and also from the unloaded position to the loaded (loaded) state and unloaded (unloaded)
) It is possible to reduce the hysteresis when changing to the state.
Angular deflection detected between the flexible plate and torque converter housing (
The sled has a large enough value for the sensor (the detector) to be decoded accurately and easily.
Large enough to send the signal to the onboard microprocessor)
To ensure that two or more spring blades are
It is installed in the For example, a set of three thin blade springs
May be arranged around the axis of the flexible plate. For example, three thin blades
The springs may be provided as one set, and 12 sets (36 in total) may be provided. This place
The deflection is 1.73 times greater than if 12 thick spring blades were used.
It becomes big.
To complete the torque detection, the circumference of the torque converter housing and the flexible
Position the slots, etc. by providing appropriate slots or other elements around the perimeter of the rate
Detected by the sensor and send the electrical output signal to the onboard microprocessor
It This signal is used to control ignition timing, air-fuel ratio, gear selection, etc.
The device according to the second embodiment of the present invention has a flywheel composed of two members.
are doing. One member (first member) is attached to the engine crankshaft
It The other member (second member) has a series of bearing rollers. These
The aligning rollers are provided around the rotation axis at intervals in the circumferential direction. Of the first member
A diameter portion is provided to surround the series of bearing rollers. Therefore, the second member
Is supported in contact with the first member and can rotate freely to some extent. This time
The rolling causes the hiss in a relative angular movement (rotational movement) between these two members.
Minimization of teresis and friction. The bush supports the bearing roller
Carry. The bush extends through the arcuate opening of the first member (one bushing).
Shu passes through one opening). These openings set the limits for relative rotation.
It The bush is fixed by the bolt of the second member and keeps the above two members in the axial direction.
Hold and fix.
Also, a series of spaced spring-engaging rollers are provided,
One supports the free end of one blade-like spring. Blade spring
It is fixed to the hub and the hub is attached to the first member. This is the same as the first embodiment.
It has almost the same structure.
In the third embodiment, a friction clutch and a torque converter closely connected are also used.
Absent. Separate disc type torque sensor is a one-piece type flywheel
Connected to. The spring coupling means consist of two thin metal discs.
The discs are separated by a stepped spacer. Also, these discs
The connecting member drives the driven member provided between these disks.
. With this configuration, the resistance of a series of blade-shaped springs is lowered to a certain degree.
It becomes possible to roll. The inner end of each blade spring is fixed and the outer end (free end) is
It extends between two rollers (roller pair).
Brief description of the drawings
1 is provided between an engine transmission and a torque converter.
1 of the coupling structure including the torque sensor device according to the first embodiment of the present invention.
1 is a partial cross-sectional view taken along line -1 showing the accompanying microprocessor and utilization device.
A lock diagram is also shown.
FIG. 2 shows a part of a cross section taken along the line 2-2 of FIG.
FIG. 3 is a partial sectional view taken along the line 3-3 of FIG.
FIG. 4 is a partial sectional view of a modification of the displacement sensor device.
FIG. 5 is a second embodiment of the present invention provided between the flywheel clutch and the engine.
6 is a partial sectional view of the connection structure including the torque sensor device according to the embodiment, taken along the line 5-5 in FIG.
And also shows a block diagram showing the associated microprocessor and utilization device.
.
FIG. 6 is a partial sectional view taken along the line 6-6 of FIG.
7 is a partial sectional view taken along the line 7-7 of FIG.
FIG. 8 is a partial end view as seen from the direction of arrow 8-8 in FIG.
FIG. 9 shows a first embodiment of the present invention provided between the flywheel and the transmission.
9-9 of FIG. 10 showing the coupling structure including the torque sensor device according to the third embodiment.
FIG.
FIG. 10 is a partial cross-sectional view taken along the line 10-10 of FIG.
Detailed description
Although specific terms and expressions are used in the following explanation, they are not explained.
It has been adopted for clarity and is intended to explain a particular embodiment.
is there. Such terms do not limit the invention and can be understood from the scope of claims.
It can take various forms and modifications within the technical scope.
Referring to FIGS. 1, 2 and 3, a first embodiment of the present invention is directed to a flexible engine
Is it a torque sensor device operating between the rate 1 and the torque converter housing 2?
It consists of In this illustrated example, the flexible plate 1 is driven by a rivet 4 into a drive hub 3
Is attached to. The drive hub 3 is clamped by a dowel 6 and bolts 7.
It is connected to the shaft 5. The starter ring gear 8 is located outside the flexible plate 1.
It is tightly fitted around the circumference. Between the engine and transmission housing
The adapter plate 9 is in contact with the flange of the transmission housing 10.
It
The front portion of the torque converter housing is supported by the bearing 11, and
The ring 11 is attached to the crankshaft 5 of the engine. Torque converter
The rear part of the data housing is supported by a bearing 12, which is
It is supported by the transmission housing 10.
In the configuration shown, the torque converter housing 2 has four round bushes 1
Have three. The bush 13 is internally threaded. Bush 1
3 is welded near the outer periphery of the front surface of the torque converter housing 2. Bushi
The window 13 has a step portion 14, and this step portion has an arc-shaped slot formed on the flexible plate 1.
Pass 15 The bolt 16 passes through the round hole of the annular drive disk 17 and
Of the drive disk 17 by engaging (screw-engaging) with the inner thread portion of the window 13.
It is fastened to the end face of the sleeve 13. According to this configuration, the flexible plate 1 is a torque controller.
It is rotatable with respect to the barter housing 2. Because the axial length of the stepped portion 14
Is larger than the thickness of the flexible plate 1. The amount of rotational movement is
It is determined by the size of the step portion 14 that contacts the end portion of the belt 15. Torque converter
The end of the housing 2 is provided so as to face the end of the flexible plate 1.
. The flexible plate 1 is provided between the drive disk 17 and the shoulder of the step portion 14.
.
In some torque converters, bushing and bolts replace threaded star
A pad and a nut are adopted, and a step is formed on the stud.
A plurality of rectangular blade-shaped springs 18 are made into one set and a plurality of sets are arranged. each
One end of the spring set 18 is fixed to the slot 19A (FIG. 2). Slot 19
A is provided around the drive hub 3 at intervals. Therefore, multiple sprinkles
The tuples 18 will extend radially from the plurality of slots 19A. The above fixing is
For example, by sintering or casting the inner end into the slot 19A, or by welding.
It is carried out using the adhesive LOCTITE® 620. The blade-shaped spring 18 is a seed
Can be provided in combination with different slots 19A, which allows different slots to be installed.
Can be adapted to the power of gin.
The blade-shaped spring 18 connects the drive hub 3 to the torque converter housing 2.
It continues. More specifically, the blade-shaped spring 18 has two free ends.
It extends between 19 and is in contact with and supported by these rollers 19 near the free end. Low
The la 19 rotates about the pin 20. The pin 20 is fixed to the drive disk 17 by rivets.
It is fixed. The pin 20 passes through the arcuate slot 21 of the flexible plate 1. D
Engine torque or reverse torque from the car wheels
The ring 18 bends (warps) from the unloaded position to the left or right within a predetermined range. Predetermined range
The term “enclosure” means the amount by which the stepped portion 14 can move within the arcuate slot 15 (movement until abutting).
Amount). As a result, the amount of deflection of the blade-shaped spring 18 is controlled.
Limited and not overstressed.
This movement is detected by the position sensors 22 and 23. These position sensors 22,
Numerals 23 denote the circumference of the flexible plate 1 and the circumference of the torque converter housing 2, respectively.
It faces the formed tooth portions 24, 25. On-board microprocessor 2
5 and a block diagram of the use device 26 is shown.
FIG. 3 also shows the transmission housing 10 and the torque converter housing.
The flexible plate 1, the drive hub 3, the drive disk 17, and the
Which of the card-shaped spring 18, pin 20, roller 19 and starter ring gear 8
Shown assembled or not and bolted to the crankshaft 5
. At this stage, only the holes 17A of the drive disk 17 are screwed into the holes of the fastening member 13.
All you have to do is to align. Open the adapter plate 9 one bolt at a time.
It is attached through the mouth 9A. This is a conventional option that does not have a torque sensor device.
Aligning the fastening members 13 with the round holes in the flexible plate assembly
Absent.
FIG. 4 shows the outer circumference of the flexible plate 1 and the outer circumference of the torque converter housing 2, respectively.
Electro-optical device (optical sensor) facing the formed radial slots 28 and 29
27 is shown.
5 to 8 show a torque detecting device of the present invention using a two-piece type flywheel.
Shows the location. This torque detector is mounted on the crankshaft 33 of the internal combustion engine.
The drive member 31 is fixed by a boot 32. Starter gear 34 is driven
An interference fit is applied to the peripheral portion of the member 31. Flywheel cover consisting of two parts
The driving member 35 has a boss portion 35A, and the boss portion 35A is a circular concave portion of the driving member 31.
Located within the section 31A. The boss portion 35A has a series of bolts 36 in the longitudinal direction.
It is held by the holding disk 37 and the hollow sleeve 38. Sleeve 38
Is provided in the counter bore 38A on the front surface of the driven member boss 35A, and
Passing through the arc-shaped slot 39 of. A series of rollers 40 on each sleeve 38
Then, it rotates (about the sleeve) and comes into contact with the inner peripheral surface of the recess 41 of the drive member 31.
The driven member 35 is therefore rotated relative to the drive member 31 by the rollers 40,44.
Freely supported. This will not cause friction and will
A rotating support structure is formed.
The driving member 31 and the driven member 35 are thus connected to the sleeve 38 and the arcuate slot 39.
It is possible to freely rotate only the circumferential clearance between and. Holding disc
A circular recess 4 machined on the rear surface 37A of the drive member 37 and the front surface 31B of the drive member 31.
A vertical play is formed between the second bottom surface 42A and the second bottom surface 42A. Rear surface 31C of drive member 31
There is also a vertical clearance between the driven member 35 and the concave surface 35B (however,
, They are touching at point 43). The first longitudinal clearance allows the drive member
Relative rotation is possible between 31 and the driven member 35.
As shown in FIG. 6, another series of rollers 44 presses against the front surface of the driven member 35.
It is provided on the inserted pin 45.
The engine torque is from the crankshaft 33 through the bolt 32 and the dwell 46.
It is transmitted to the drive hub 47 and then transmitted by the blade spring 48.
. The inner end of the blade spring 48 is inserted into the slot 49 formed in the drive hub 47.
It is fixed, and the outer end (free end) passes between the rollers 50 in contact with the rollers.
It The roller 50 is attached to the pin 51, and the pin 51 is attached to the driven member 35.
It is pressed into the front (Fig. 7). Three blade-shaped springs 48 are set as one set.
, Provided in each slot 49. This is a blade spring 48
This is because the deflection (warpage) is increased under the same load as compared with the case of. Illustrated embodiment
Then, torque can be transmitted in both directions.
A dust shield 57 is fixed to the drive hub 47 with bolts 32. Reference numeral 58
Indicates a friction clutch.
Two position sensors 52 and 53 are shown schematically. Position sensors 52, 5
3 are opposed to the teeth of the starter ring gear 34 and the teeth of the peripheral portion of the driven member 35, respectively.
Is provided. With this configuration, the angle between the driving member 31 and the driven member 35
An electronic signal equivalent to the degree of deflection (warpage in the direction of rotation) is sent to the on-board microprocessor.
It can be transmitted to the service 55 and the used device 56.
9 and 10 show a typical three-piece type (consisting of three members) coupling ring.
Is shown. This coupling has its own disconnect / intermittent clutch (disconnect c
lutch) to drive the transmission.
The first drive member 61 is fixed to the engine flywheel 62 with bolts 63.
ing. Further, the first driving member 61 is attached to the second driving member 64 by the stepped rivet 65.
Better connected. The stepped rivet 65 further connects the drive hub 66 to the drive member 6
It is fixed at 1. The driven member 67 is located between the driving members 61 and 64, and
Held between the two. Further, the driven member 67 has an internal spline 68.
. The inner spline 68 is formed by machining the hub of the driven member 67.
Yes, drives the input shaft 69 of the transmission supported by the housing 70
. Inner diameter portions 71 and 72 overlap outer diameter portions 83 and 84 of the hub of driven member 67.
It The arcuate slot 73 formed in the driven member 67 is moved by the stepped rivet 65.
As described above, rotation between the driven member 67 and the driving members 61 and 64 is limited.
Transmission of torque from the flywheel 62 and the drive members 61 and 64 is performed by the rectangular breaker.
It is made by a dovetail spring 74. The inner end of the blade-shaped spring 74 is a drive hub.
The spring 75 is fixed to the slot 75 formed in the sleeve 66, and the outer end of each spring 74 is
Extends between rollers 76 (while contacting rollers 76). The roller 76 is a driven part
It can rotate around a pin 77 riveted to the material 67. Engine
Torque or reverse torque from the wheels causes blade-shaped spring 74 to
Deform in either direction within a predetermined range from the load position. The specified range is a circular slot.
It is determined by the movement of the stepped rivet 65 in the cup 73. This movement is in position
It is detected by a sensor (that is, an electro-optical sensor) 78. Sensor 78 is a slot
It is provided so as to face 79 and 80. The slots 79 and 80 are connected to the driven member 67.
The drive disk 64 is formed in the circumferentially extending portion in the radial direction.
As in each of the above embodiments, a plurality of blade-shaped springs are set as one set
When installed, wear, friction and hysteresis are minimized to facilitate assembly and
It can be easily applied to various engine and transmission combinations.
It Erosive corrosion caused by centrifugal force and torsional vibration can also be prevented.
Due to the use of multiple thin springs
) Occurs, so with the lockup clutch of the automatic transmission
Obedience
The twist dampers that have been used since now are no longer needed. In addition, a manual friction clutch
It eliminates the need for the torsional damper that was used in the past.