JP2008190890A

JP2008190890A - トルク検出装置

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Publication number: JP2008190890A
Application number: JP2007022793A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Isono; 宏磯野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: JP5061627B2

Abstract

【課題】トルク検出装置の検出器で検出される正転側伝達荷重と逆転側伝達荷重を高精度にて検出する、しかも各検出素子に加わる負荷を低減する。
【解決手段】トルク検出装置は、検出器Ａ１と演算器Ｂを備えている。検出器Ａ１は、同軸的に配置されて正転方向および逆転方向にトルク伝達可能で相対回転可能に設けられた第１回転部材１１と第２回転部材１２、これら両部材１１，１２の正転伝達側に組付けられ正転時に増大し逆転時に減少する正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する正転側荷重検出素子Ｓ１、前記両部材１１，１２の逆転伝達側に組付けられ逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する逆転側荷重検出素子Ｓ２を備えていて、前記両部材１１，１２間で伝達される全ての伝達トルクが荷重低減機構５０にて所定の比率で低減された状態で正転側荷重検出素子Ｓ１と逆転側荷重検出素子Ｓ２を介して伝達される構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、同軸的に配置されて正転方向および逆転方向にトルク伝達可能で相対回転可能に設けられた第１回転部材と第２回転部材間の伝達トルクを検出可能なトルク検出装置に関する。

この種のトルク検出装置の一つとして、第１回転部材と第２回転部材の正転伝達側に組付けられて正転側伝達荷重に応じた電気信号を出力する正転側荷重検出素子、第１回転部材と第２回転部材の逆転伝達側に組付けられて逆転側伝達荷重に応じた電気信号を出力する逆転側荷重検出素子を備えた検出器と、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて第１回転部材と第２回転部材間の伝達トルクを演算する演算器を備えたものがあり、例えば、下記特許文献１に示されている。
特開２００３−１４５６３号公報

上記した特許文献１に記載されているトルク検出装置（タイヤ作用力検出装置）では、ホイール側運動部と保持体側運動部（第１回転部材と第２回転部材）が、これらの相対変位時に弾性変形可能な連結体を用いて、機械的に連結されている。また、上記した弾性変形可能な連結体には、保持体側運動部に対するホイール側運動部の中立状態から一方への相対変位に基づく前記連結体の一方への弾性変形により歪んで一方への伝達荷重を電気信号に変換して出力する一方の検出素子（歪みゲージ、圧電素子等）と、保持体側運動部に対するホイール側運動部の中立状態から他方への相対変位に基づく前記連結体の他方への弾性変形により歪んで他方への伝達荷重を電気信号に変換して出力する他方の検出素子（歪みゲージ、圧電素子等）がそれぞれ一体的に組付けられている。

ところで、上記した特許文献１の構成では、ホイール側運動部と保持体側運動部（第１回転部材と第２回転部材）の相対回転時に、連結体が回転方向に弾性変形するとともに、径方向や軸方向にも弾性変形するおそれがあって、連結体を含むトルク伝達部に作用する回転方向荷重（正転側伝達荷重と逆転側伝達荷重）を精度よく検出することが難しい。また、上記した特許文献１の構成では、ホイール側運動部と保持体側運動部（第１回転部材と第２回転部材）との間で伝達される伝達トルクの一部は各検出素子を介して伝達されるものの、同伝達トルクの残部は各検出素子を介することなく伝達されるため、同伝達トルクを高精度にて検出することが難しい。

本発明は、上記した問題に対処すべくなされたものであり、同軸的に配置されて正転方向および逆転方向にトルク伝達可能で相対回転可能に設けられた第１回転部材と第２回転部材、前記第１回転部材と前記第２回転部材の正転伝達側に組付けられて正転時に増大し逆転時に減少する正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する正転側荷重検出素子、前記第１回転部材と前記第２回転部材の逆転伝達側に組付けられて逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する逆転側荷重検出素子を備えた検出器と、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて前記第１回転部材と前記第２回転部材間の伝達トルクを演算する演算器を備えたトルク検出装置であり、前記検出器にて前記第１回転部材と前記第２回転部材との間で伝達される全ての伝達トルクが荷重低減機構にて所定の比率で低減された状態で前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子を介して伝達される構成とされていることに特徴がある。

このトルク検出装置においては、第１回転部材と第２回転部材との間で伝達される全ての伝達トルクが荷重低減機構にて所定の比率で低減された状態で正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子を介して伝達されるため、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子からの各出力によって、検出器で検出される正転側伝達荷重と逆転側伝達荷重を高精度にて検出することが可能である。これにより、演算器にて演算により得られる伝達トルクを高精度なものとすることが可能である。しかも、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子に伝達される伝達トルクは、荷重低減機構にて所定の比率で低減されているため、各検出素子に加わる負荷（荷重）を低減することができる。

また、本発明の実施に際して、前記検出器には、前記正転側荷重検出素子に正転側伝達荷重を付加すると同時に前記逆転検出素子に逆転側伝達荷重を付加することが可能な荷重付加手段が設けられていることも可能である。この場合において、荷重付加手段は第１回転部材と第２回転部材の相対回転を拘束する拘束手段でもあり、荷重付加手段によって、正転側荷重検出素子に正転側伝達荷重を付加すると同時に逆転検出素子に逆転側伝達荷重を付加することが可能であって、トルク無負荷時においても、各検出素子に各荷重を付加することが可能である。このため、トルク無負荷時においても、各検出素子の安定した出力を得ることが可能である。また、荷重付加手段によって第１回転部材と第２回転部材間の回転方向でのガタを無くすことが可能である。このため、上記したガタに伴う異音や摩耗の発生を無くすことが可能である。

この場合において、前記荷重付加手段はねじにより荷重調整可能であることが望ましい。この場合には、正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子に付加する各荷重を無段階に調整することが可能であり、トルク無負荷時における正転側荷重検出素子と逆転側荷重検出素子の出力を最適に（例えば、最大出力値と最小出力値の中間値に）設定することが可能である。

以下に、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。図１〜図５は本発明の第１実施形態を示していて、この第１実施形態のトルク検出装置は、車両の各車輪（図示省略）とアクスルハブ２２（図２参照）間に組付けられる各検出器Ａ１と、車体側に組付けられる演算器Ｂ（図３参照）とを含むように構成されている。

各検出器Ａ１は、第１回転部材としてのハブ側ハウジング１１と、第２回転部材としてのホイール側ハウジング１２を備えるとともに、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２の水平方向に延びた回転中心から同一（図２に示した半径Ｒ１）の円周上に回転方向に１８０度位相で配設された二対４個の正転側荷重検出素子Ｓ１と、二対４個の逆転側荷重検出素子Ｓ２を備えている。

ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２は、同軸的に配置されていて、正転方向（図１の時計方向）および逆転方向（図１の反時計方向）にトルク伝達可能で、相対回転可能に設けられている。また、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２間には、４個のトルク伝達部Ｔ１〜Ｔ４が回転方向にて等間隔（９０度の間隔）に設けられている。

各トルク伝達部Ｔ１〜Ｔ４は、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２間にて所定の回転方向間隔で配置された一対のボール１３，１３と、ハブ側ハウジング１１に一体的に形成されて一対のボール１３，１３間に介入する突起部１１ａと、ホイール側ハウジング１２に一体的に形成されて突起部１１ａとの間にて各ボール１３を介してトルク伝達可能な一対の保持壁１２ａ，１２ｂを備えるとともに、突起部１１ａの各ボール受承部位（各ボール１３を回転方向にて受承する部位）にそれぞれ組付けられて各ボール１３との間で伝達される回転方向荷重を検出する正転側荷重検出素子Ｓ１と逆転側荷重検出素子Ｓ２およびこれらの検出素子Ｓ１，Ｓ２とともに組付けられる８個の荷重低減機構５０を備えている。

ハブ側ハウジング１１は、回転方向にて等間隔（９０度の間隔）に設けた４個のフランジ部１１ｂにて、アクスルハウジング２１内にて回転可能なアクスルハブ２２に一体的に組付けられるように構成されている。ホイール側ハウジング１２は、回転方向にて等間隔（９０度の間隔）に設けた４個のフランジ部１２ｃに組付けたハブボルト１４にて、車輪（図示省略）を支持するように構成されている。

各ボール１３は、ハブ側ハウジング１１およびホイール側ハウジング１２とによってスラストボールベアリングを構成するものであり、ハブ側ハウジング１１の一側（図２の左側で各ボール１３と軸方向にて係合する係合面）に回転中心から半径Ｒ１で設けた断面Ｖ字状のガイド溝１１ｃに転動可能に保持された状態（径方向移動を規制された状態）でホイール側ハウジング１２の他側面１２ｄに転動可能に係合している。

また、この第１実施形態においては、ハブ側ハウジング１１およびホイール側ハウジング１２に対して多数のボール１５と段付スリーブ１６とロックナット１７が組付けられていて、ホイール側ハウジング１２と段付スリーブ１６間にて、ハブ側ハウジング１１と各ボール１３〜１３，１５〜１５等が軸方向にて挟持されている。

各ボール１５は、段付スリーブ１６およびハブ側ハウジング１１とによってアンギュラボールベアリングを構成するものであり、ケージ（図示省略の保持器）によって回転方向にて略等間隔に保持された状態にてハブ側ハウジング１１の内周部他側（図２の内周部右側）に設けた環状の外輪軌道面１１ｄに一点で転動可能に係合するとともに段付スリーブ１６の外周に設けた環状の内輪軌道面１６ａ，１６ｂに二点で転動可能に係合している。

段付スリーブ１６は、図２左端部外周に形成した雄ねじ部１６ｃにて、ホイール側ハウジング１２の内周に形成した雌ねじ部１２ｅに、軸方向にて螺合量調整可能にねじ結合されていて、雄ねじ部１６ｃに螺着したロックナット１７により固定保持されている。なお、段付スリーブ１６は、アクスルハブ２２の端面に対して僅かな軸方向隙間で対向していて、ホイール側ハウジング１２とのねじ結合部での結合が緩くなってもアクスルハブ２２の端面に当たって抜け止めされるように構成されている。

ところで、この第１実施形態においては、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２との間で伝達される全ての伝達トルク（正転時の全伝達トルクと逆転時の全伝達トルク）が、各荷重低減機構５０にて所定の比率で低減された状態で４個の正転側荷重検出素子Ｓ１と４個の逆転側荷重検出素子Ｓ２を介して伝達される構成とされている。

各正転側荷重検出素子Ｓ１は、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２の正転伝達側に組付けられていて、正転時に増大し逆転時に減少する回転方向荷重（各ボール１３と各正転側荷重検出素子Ｓ１間にて各荷重低減機構５０を介して伝達される正転側伝達荷重）を電気信号（電圧Ｖ１）に変換して出力する例えば歪みゲージ、圧電素子等であり、その出力（電圧Ｖ１）は図３にて示したように検出器本体３０に伝わるように結線されている。

各逆転側荷重検出素子Ｓ２は、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２の逆転伝達側に組付けられていて、逆転時に増大し正転時に減少する回転方向荷重（各ボール１３と各逆転側荷重検出素子Ｓ２間にて各荷重低減機構５０を介して伝達される逆転側伝達荷重）を電気信号（電圧Ｖ２）に変換して出力する例えば歪みゲージ、圧電素子等であり、その出力（電圧Ｖ２）は図３にて示したように検出器本体３０に伝わるように結線されている。

各荷重低減機構５０は、各突起部１１ａに設けた円形の取付孔に組付けられて一端面の一部（面積Ｅ１）にて各検出素子Ｓ１またはＳ２に当接し一端面の残部（面積Ｅ２）にて円形の取付孔の底壁に当接する円形のゴムプレート５１と、このゴムプレート５１と同径でゴムプレート５１とともに円形の取付孔に組付けられて一端面の全部（面積Ｅ１＋Ｅ２）にてゴムプレート５１の他端面の全部に当接する円形の金属プレート５２を備えていて、各ボール１３から各検出素子Ｓ１またはＳ２に伝達される伝達トルクを所定の比率Ｅ１／（Ｅ１＋Ｅ２）で低減するように構成されている。

また、この第１実施形態においては、図４に示したように、各正転側荷重検出素子Ｓ１の回転方向荷重（伝達荷重）に応じた出力勾配の絶対値と各逆転側荷重検出素子Ｓ２の回転方向荷重に応じた出力勾配の絶対値が略同じに設定されるとともに、トルク無負荷時（伝達荷重がゼロのとき）における各正転側荷重検出素子Ｓ１と逆転側荷重検出素子Ｓ２の出力が最大出力値Ｖｍａｘと最小出力値Ｖｍｉｎの中間値Ｖｏに設定されている。

検出器本体３０は、図３にブロック図で概念的に示したように、信号処理回路３１、送信器３２、電源３３等を含んでいて、ハブ側ハウジング１１に一体的に固定されている。信号処理回路３１は、各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２からの出力を４個の正転側荷重検出素子Ｓ１の平均出力Ｖａと４個の逆転側荷重検出素子Ｓ２の平均出力Ｖｂに演算処理した後に送信器３２に供給するものである。送信器３２は、その供給された各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２からの平均出力Ｖａ，Ｖｂを電波として演算器Ｂの受信器４１に送信するものである。電源３３は、各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２、信号処理回路３１、送信器３２等の作動に必要な電力を供給するものである。

一方、演算器Ｂは、図３にブロック図で概念的に示したように、受信器４１、信号処理装置４２等を含んでいて、車体側に組付けられており、車両制御装置Ｃに接続されている。受信器４１は、送信器３２から受信した平均出力Ｖａ，Ｖｂを信号処理装置４２に供給するものである。

信号処理装置４２は、図５のフローチャートに対応したプログラムを所定の微小な演算周期毎に繰り返し実行するマイクロコンピュータを備えていて、受信器４１からの平均出力Ｖａ，Ｖｂに基づいて演算処理されたハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２間の伝達トルクを車両制御装置Ｃに供給（出力）するものである。車両制御装置Ｃは、車両の状態を制御するアクチュエータ（図示しない）と、そのアクチュエータを駆動するとともにその駆動状態を制御するコントローラ（図示しない）とを含むように構成されている。

上記のように構成したこの第１実施形態のトルク検出装置においては、当該車両のイグニッションスイッチ（図示省略）がＯＮとされている状態のとき、信号処理装置４２のマイクロコンピュータが図５のフローチャートに対応したプログラムを所定の微小な演算周期毎に繰り返し実行して、受信器４１からの平均出力Ｖａ，Ｖｂに基づいて車両制御装置Ｃにて必要な伝達トルクを演算し、これを信号処理装置４２内に記憶するとともに車両制御装置Ｃに供給する。

信号処理装置４２のマイクロコンピュータは、図５のステップ１０１にて処理を開始し、ステップ１０２にて、各正転側荷重検出素子Ｓ１の平均出力Ｖａと各逆転側荷重検出素子Ｓ２の平均出力Ｖｂを読み込み、これらを今回値Ｖａ１，Ｖｂ１として記憶する。また、ステップ１０３にて逆転側荷重検出素子Ｓ２が異常か否かを判定し、ステップ１０４にて正転側荷重検出素子Ｓ１が異常か否かを判定する。

ここで、正転側荷重検出素子Ｓ１と逆転側荷重検出素子Ｓ２が正常であると、ステップ１０３にて「Ｎｏ」と判定され、ステップ１０４にて「Ｎｏ」と判定されて、ステップ１０５〜１１０が実行される。また、逆転側荷重検出素子Ｓ２が異常であると、ステップ１０３にて「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１１１〜１１４が実行されるとともにステップ１０７〜１１０が実行される。また、正転側荷重検出素子Ｓ１が異常であると、ステップ１０４にて「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１２１〜１２４が実行されるとともにステップ１０７〜１１０が実行される。

ステップ１０３では、各逆転側荷重検出素子Ｓ２の平均出力Ｖｂの今回値Ｖｂ１と前回値Ｖｂ２（初回のみ初期値Ｖｏ）の差（Ｖｂ１−Ｖｂ２）と、各正転側荷重検出素子Ｓ１の平均出力Ｖａの今回値Ｖａ１と前回値Ｖａ２（初回のみ初期値Ｖｏ）の差（Ｖａ１−Ｖａ２）の比（Ｖｂ１−Ｖｂ２）／（Ｖａ１−Ｖａ２）が、−α１〜+α１（α１＝０．２）内にあるか否かが判定されるとともに、（Ｖａ１≠Ｖａ２）であるか否かが判定される。これらの判定が共に「Ｙｅｓ」と判定されたときには、ステップ１０３で「Ｙｅｓ」と判定され、それ以外のときには、ステップ１０３で「Ｎｏ」と判定される。

一方、ステップ１０４では、各正転側荷重検出素子Ｓ１の平均出力Ｖａの今回値Ｖａ１と前回値Ｖａ２（初回のみ初期値Ｖｏ）の差（Ｖａ１−Ｖａ２）と、各逆転側荷重検出素子Ｓ２の平均出力Ｖｂの今回値Ｖｂ１と前回値Ｖｂ２（初回のみ初期値Ｖｏ）の差（Ｖｂ１−Ｖｂ２）の比（Ｖａ１−Ｖａ２）／（Ｖｂ１−Ｖｂ２）が、−α１〜+α１（α１＝０．２）内にあるか否かが判定されるとともに、（Ｖｂ１≠Ｖｂ２）であるか否かが判定される。これらの判定が共に「Ｙｅｓ」と判定されたときには、ステップ１０４で「Ｙｅｓ」と判定され、それ以外のときには、ステップ１０４で「Ｎｏ」と判定される。

このため、各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２が正常である場合には、ステップ１０５にて各正転側荷重検出素子Ｓ１の平均出力Ｖａの今回値Ｖａ１と、各逆転側荷重検出素子Ｓ２の平均出力Ｖｂの今回値Ｖｂ１に基づいて、伝達荷重Ｆに相当する電圧値Ｖｔが演算される。また、ステップ１０６にて信号処理装置４２に内蔵した第１カウンタのカウント値Ｃａと第２カウンタのカウント値Ｃｂが共にゼロにリセットされ、ステップ１０７にて各正転側荷重検出素子Ｓ１の平均出力Ｖａの今回値Ｖａ１が前回値Ｖａ２として記憶されるとともに各逆転側荷重検出素子Ｓ２の平均出力Ｖｂの今回値Ｖｂ１が前回値Ｖｂ２として記憶される。また、ステップ１０８にて伝達荷重Ｆに相当する電圧値Ｖｔに基づいて「電圧値と伝達荷重の関係を表すマップ」（図４相当のもので予め記憶させてある）を参照して伝達荷重Ｆが演算され、ステップ１０９にて伝達荷重Ｆに基づいて伝達荷重Ｆに半径Ｒ１（回転中心から各検出素子Ｓ１，Ｓ２の配設位置までの距離）を乗算することにより伝達トルクが演算されるとともに出力される。なお、ステップ１１０では、プログラムの実行を終了する。

また、各正転側荷重検出素子Ｓ１が正常であり各逆転側荷重検出素子Ｓ２が異常である場合には、ステップ１１１にて第１カウンタのカウント値Ｃａがカウントアップされ、ステップ１１２にて第１カウンタのカウント値Ｃａが「１」か否かが判定される。各逆転側荷重検出素子Ｓ２が正常から異常に変わった初回では第１カウンタのカウント値Ｃａが「１」であるため、ステップ１１２にて「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１１３とステップ１１４が実行され、初回以外では第１カウンタのカウント値Ｃａが「２」以上であるため、ステップ１１２にて「Ｎｏ」と判定されて、ステップ１１３が実行されることなくステップ１１４が実行される。

ステップ１１３では、各平均出力Ｖａ，Ｖｂの前回値Ｖａ２，Ｖｂ２が固定値Ｖａ２ｆ，Ｖｂ２ｆとして記憶される。また、ステップ１１４では、正常である各正転側荷重検出素子Ｓ１の平均出力Ｖａの今回値Ｖａ１と、ステップ１１３にて得られた固定値Ｖａ２ｆ，Ｖｂ２ｆに基づいて、伝達荷重Ｆに相当する電圧値Ｖｔが演算される。なお、ステップ１１４の実行後には、上述したステップ１０７〜１１０が実行される。

また、各正転側荷重検出素子Ｓ１が異常であり各逆転側荷重検出素子Ｓ２が正常である場合には、ステップ１２１にて第２カウンタのカウント値Ｃｂがカウントアップされ、ステップ１２２にて第２カウンタのカウント値Ｃｂが「１」か否かが判定される。各逆転側荷重検出素子Ｓ１が正常から異常に変わった初回では第２カウンタのカウント値Ｃｂが「１」であるため、ステップ１２２にて「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１２３とステップ１２４が実行され、初回以外では第２カウンタのカウント値Ｃｂが「２」以上であるため、ステップ１２２にて「Ｎｏ」と判定されて、ステップ１２３が実行されることなくステップ１２４が実行される。

ステップ１２３では、各平均出力Ｖａ，Ｖｂの前回値Ｖａ２，Ｖｂ２が固定値Ｖａ２ｆ，Ｖｂ２ｆとして記憶される。また、ステップ１２４では、正常である各逆転側荷重検出素子Ｓ２の平均出力Ｖｂの今回値Ｖｂ１と、ステップ１２３にて得られた固定値Ｖａ２ｆ，Ｖｂ２ｆに基づいて、伝達荷重Ｆに相当する電圧値Ｖｔが演算される。なお、ステップ１１４の実行後には、上述したステップ１０７〜１１０が実行される。

ところで、この第１実施形態のトルク検出装置においては、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２間で伝達される全ての伝達トルクが荷重低減機構５０にて所定の比率Ｅ１／（Ｅ１＋Ｅ２）で低減された状態で各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２を介して伝達されるため、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２からの各平均出力Ｖａ，Ｖｂによって、検出器Ａ１で検出される正転側伝達荷重と逆転側伝達荷重を高精度にて検出することが可能である。これにより、演算器Ｂにて演算により得られる伝達トルクを高精度なものとすることが可能である。しかも、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２に伝達される伝達トルクは、荷重低減機構５０にて所定の比率Ｅ１／（Ｅ１＋Ｅ２）で低減されているため、各検出素子Ｓ１またはＳ２に加わる負荷（荷重）を低減することができる。

また、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２は、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２の回転中心から同一の円周上に配設されていて、各正転側荷重検出素子Ｓ１の回転方向荷重に応じた出力勾配の絶対値と各逆転側荷重検出素子Ｓ２の回転方向荷重に応じた出力勾配の絶対値が略同じに設定されている。このため、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２の各平均出力Ｖａ，Ｖｂに基づいて、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２間の伝達荷重Ｆを容易に演算する（図５のステップ１０５とステップ１０８参照）ことが可能であり、この演算された伝達荷重Ｆに基づいてハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２間の伝達トルクを容易に演算する（ステップ１０９参照）ことが可能である。

また、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２の回転中心が水平方向に延びていて、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２がそれぞれ回転方向に１８０度位相で二対配置されている。このため、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２に入力する垂直方向の荷重を相殺することが可能であり、各正転側荷重検出素子Ｓ１にて検出される正転側伝達荷重と各逆転側荷重検出素子Ｓ２にて検出される逆転側伝達荷重を高精度にて検出することが可能である。

上記した第１実施形態の検出器Ａ１においては、ハブ側ハウジング１１における突起部１１ａの各ボール１３を周方向にて受承する部位に各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ組付けて本発明を実施したが、ホイール側ハウジング１２における各保持壁１２ａ，１２ｂの各ボール１３を周方向にて受承する部位に各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２をそれぞれ組付けて本発明を実施することも可能である。

また、上記した第１実施形態の検出器Ａ１においては、図１に示したように、各トルク伝達部Ｔ１〜Ｔ４において、各保持壁１２ａ，１２ｂと各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２間に各ボール１３，１３を単に介在させて実施したが、図６に示した第２実施形態の検出器Ａ２のように、各保持壁１２ｂに調整ねじ１８とロックナット１９（ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２の相対回転を拘束する拘束手段でもある荷重付加手段）を組付けて実施することも可能である。この場合には、保持壁１２ｂに対して調整ねじ１８を進退させることにより、一対のボール１３，１３と一対の検出素子Ｓ１，Ｓ２との荷重低減機構５０を介した係合荷重を無段階に調整可能であり、また調整後の状態はロックナット１９により固定保持可能である。

このため、この第２実施形態の検出器Ａ２を用いた場合には、各正転側荷重検出素子Ｓ１に正転側伝達荷重を付加すると同時に各逆転側検出素子Ｓ２に逆転側伝達荷重を付加することが可能であって、トルク無負荷時においても、各検出素子Ｓ１，Ｓ２に各荷重を付加することが可能である。このため、トルク無負荷時においても、各検出素子Ｓ１，Ｓ２の安定した出力を得ることが可能である。また、調整ねじ１８とロックナット１９（荷重付加手段）によってハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２の相対回転を拘束して、ハブ側ハウジング１１とホイール側ハウジング１２間の回転方向でのガタを無くすことが可能であるため、上記したガタに伴う異音や摩耗の発生を無くすことが可能である。

また、この第２実施形態の検出器Ａ２においては、調整ねじ１８を進退させることにより荷重調整可能である。このため、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２に付加する各荷重を無段階に調整することが可能であり、トルク無負荷時における各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２の出力を、例えば、最大出力値Ｖｍａｘと最小出力値Ｖｍｉｎの中間値Ｖｏに容易に設定することが可能である。

上記した第２実施形態においては、各保持壁１２ｂに調整ねじ１８とロックナット１９（荷重付加手段）を設けて、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２に付加する各荷重を無段階に調整可能としたが、各保持壁１２ｂと各保持壁１２ａにそれぞれ調整ねじ１８とロックナット１９（荷重付加手段）を設けて、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２に付加する各荷重を無段階に調整可能とすることも可能である。

また、上記した各実施形態においては、各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２の平均出力Ｖａ，Ｖｂを検出器本体３０の信号処理回路３１にて演算するようにして実施したが、各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２の平均出力Ｖａ，Ｖｂを演算器Ｂの信号処理装置４２にて演算するようにして実施することも可能である。この場合には、図５に示したステップ１０２の実行前に各荷重検出素子Ｓ１，Ｓ２の平均出力Ｖａ，Ｖｂを演算する。

また、上記した各実施形態においては、車輪とアクスルハブ間にて伝達される伝達トルクを検出する実施形態に本発明を実施したが、本発明は上記各実施形態以外の伝達トルク検出部にも上記各実施形態と同様にまたは適宜変更して実施可能である。

上記した各実施形態においては、各荷重低減機構５０が、ゴムプレート５１と金属プレート５２を備える構成として実施したが、例えば、図７に示した変形実施形態のように、各荷重低減機構１５０が、ネジ１５１を備える構成として実施することも可能である。各ネジ１５１は、軸方向（ボール１３から検出素子Ｓ１またはＳ２に荷重が伝達される方向）にて弾性変形可能であり、各突起部１１ａに設けたネジ孔に螺合されていて、一端面にて各検出素子Ｓ１またはＳ２に当接し、他端面にて各ボール１３に当接している。

このため、図７の変形実施形態では、各ボール１３から各検出素子Ｓ１またはＳ２に向けて伝達される伝達トルクの一部がネジ１５１自体およびネジ１５１と突起部１１ａとのネジ螺合部を介して各突起部１１ａに伝達され、同伝達トルクの残部がネジ１５１自体を介して各検出素子Ｓ１またはＳ２に伝達される。したがって、この変形実施形態においても、各正転側荷重検出素子Ｓ１と各逆転側荷重検出素子Ｓ２に伝達される伝達トルクは、荷重低減機構１５０にて所定の比率で低減され、各検出素子Ｓ１またはＳ２に加わる負荷（荷重）を低減することが可能である。なお、図７にて採用した荷重低減機構１５０は図６に示した第２実施形態にも同様に実施することが可能である。

本発明によるトルク検出装置における検出器の第１実施形態を示した縦断側面図である。図１に示した検出器の要部縦断正面図である。図１および図２に示した検出器を含む本発明によるトルク検出装置の電気的な構成を概略的に示すブロック図である。図１に示した各荷重検出素子にて得られる荷重と電圧の関係を示すグラフである。図３に示した演算器における信号処理装置のマイクロコンピュータが実行するプログラムのフローチャートである。本発明によるトルク検出装置における検出器の第２実施形態を示した縦断側面図である。荷重低減機構の変形実施形態を示す要部断面図である。

符号の説明

１１…ハブ側ハウジング（第１回転部材）、１２…ホイール側ハウジング（第２回転部材）、１３…ボール、１８，１９…調整ねじ，ロックナット（荷重付加手段）、３０…検出器本体、５０…荷重低減機構、Ｓ１…正転側荷重検出素子、Ｓ２…逆転側荷重検出素子、Ａ１…検出器、Ｂ…演算器

Claims

同軸的に配置されて正転方向および逆転方向にトルク伝達可能で相対回転可能に設けられた第１回転部材と第２回転部材、前記第１回転部材と前記第２回転部材の正転伝達側に組付けられて正転時に増大し逆転時に減少する正転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する正転側荷重検出素子、前記第１回転部材と前記第２回転部材の逆転伝達側に組付けられて逆転時に増大し正転時に減少する逆転側伝達荷重を電気信号に変換して出力する逆転側荷重検出素子を備えた検出器と、前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子の各出力に基づいて前記第１回転部材と前記第２回転部材間の伝達トルクを演算する演算器を備えたトルク検出装置であり、前記検出器にて前記第１回転部材と前記第２回転部材との間で伝達される全ての伝達トルクが荷重低減機構にて所定の比率で低減された状態で前記正転側荷重検出素子と前記逆転側荷重検出素子を介して伝達される構成とされていることを特徴とするトルク検出装置。
請求項１に記載のトルク検出装置において、前記検出器には、前記正転側荷重検出素子に正転側伝達荷重を付加すると同時に前記逆転検出素子に逆転側伝達荷重を付加することが可能な荷重付加手段が設けられていることを特徴とするトルク検出装置。
請求項２に記載のトルク検出装置において、前記荷重付加手段はねじにより荷重調整可能であることを特徴とするトルク検出装置。