JPH04301532A - パワートレインのトルク検出装置 - Google Patents

パワートレインのトルク検出装置

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JPH04301532A
JPH04301532A JP3066003A JP6600391A JPH04301532A JP H04301532 A JPH04301532 A JP H04301532A JP 3066003 A JP3066003 A JP 3066003A JP 6600391 A JP6600391 A JP 6600391A JP H04301532 A JPH04301532 A JP H04301532A
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gear
output
pair
power train
torque detection
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Sadayasu Ueno
上野　定寧
Yutaka Nishimura
豊 西村
Yasunori Mori
毛利　康典
Nobuo Kurihara
伸夫 栗原
Hiroshi Kuroiwa
弘 黒岩
Mitsuyasu Masuda
光泰 増田
Shigeru Horikoshi
茂 堀越
Matsuo Amano
松男 天野
Kazuto Kinoshita
和人 木下
Junichi Ishii
潤市 石井
Kiyoshi Horibe
清 堀部
Kiyoshi Miura
清 三浦
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/14—Inputs being a function of torque or torque demand
    • F16H59/16—Dynamometric measurement of torque
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/109—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving measuring phase difference of two signals or pulse trains

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はトルク検出技術に係わり
、特に自動車用パワートレインのトルク検出に適した位
相差式トルク検出技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のトルク検出技術としては
センサ自体が独立してトルク検出機能を有し、一体形に
パッケージされており、動力伝達軸に取付けて用いると
いう構想で考えられてきた。この場合トルク検出の方式
としては、磁歪式，位相差式などのような動力伝達軸の
捩れを検出する方式が多い。この様な技術は例えば、特
開昭６０−２２０８３４号，特開昭５８−１６７９３３
号，特開昭６０−９３３２７　号等で確保されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成の場合、例えば次のような技術課題があって実用化を
難しくしていた。すなわち、磁歪式の場合には高温の潤
滑油の雰囲気中で検出部材の磁気特性が温度誤差や経時
変化の要因となる。また磁歪式，位相差式に共通の課題
として、トランスミッション内の出力軸に独立したトル
ク検出機能を付加できる余剰スペースが殆どない。さら
に、特性の温度補正や経時変化補正などを必要とする信
号処理回路を独立したモジュールとしてセンサ側に付加
するためコストアップが避けられない。
【０００４】本発明はこのような課題に対処すべくなさ
れたもので、その第１の目的とするところは、トランス
ミッション内の出力軸にトルク検出装置を構成すること
にある。
【０００５】本発明の第２の目的は、信号処理回路の機
能を独立したモジュールとしてセンサ側に付加すること
なく、信号処理機能を付与することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる第１の目的は出力
伝達軸の捩れを、ギア対のそれぞれの歯車の位相差で検
出するいわゆる位相差式トルク検出機構を採用し、この
位相差式トルク検出機構のギア対のうち少なくともいず
れか一方のギアとして、トランスミッション内の出力伝
達軸に取付けられた既存のギアを兼用することによって
達成される。
【０００７】次に上記の第２の目的を達成する手段は、
ギア対の位相検出用ピックアップ対で得られた位相信号
を既存のプロセッサ機能やデジタル信号処理機能を有す
る制御ユニット内において、位相差信号に変換し、位相
差にリンクしたクロックパルスまたはＤ−Ａ信号で出力
することによって達成される。
【０００８】
【作用】上記の前者のように構成することによって、ト
ランスミッション内に少ないスペース，少ない部材でト
ルク検出機能を付与することができるようになるばかり
でなく、既存の部材を活用するためコストアップを抑制
する効果もある。
【０００９】上記の後者のように構成することによって
、位相差信号処理装置を別置きにする必要がなくなるば
かりでなく、既存のプロセッサ機能や信号処理機能を活
用するためコストアップを抑制する効果もある。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の第１実施例を図面により説明
する。図１はＦＲ車用トランスミッションに本発明の請
求項１および２を適用した一例を示す。図中トルク検出
機能は、１のアウトプットシャフトを挾んでリジッドに
固定された２の車速＆パーキングギアと３のウォームギ
アの歯車の位相をそれぞれ４と５のピックアップで検出
し、６のパワートレイン制御ユニット内で信号処理をし
て位相差を求める。ここでトランスミッションの概要を
図で示すと、エンジンの出力はトルクコンバータ７を経
てインプットシャフト８へ伝達され、さらにギアトレイ
ン９を経由してアウトプットシャフト１へ伝えられる。
【００１１】出力伝達軸にギア対をリジッドに配設する
位置は、インプットシャフト８とアウトプットシャフト
１のいずれかになる。前者の場合既にタービン回転ギア
があるので、これに対向するギアをトルクコンバータ７
か、ギアトレイン９のいずれかに設けることになる。ア
ウトプットシャフト１の場合は図１の実施例に示す通り
車速＆パーキングギア２とウォームギア３の部分にオー
プンスペースがあるので、これを活用してトルク検出機
能を付与することが容易である。具体的には、ギア間の
シャフトの部分はトーションバーの機能を持たせるよう
に予め加工するとか、既存のギアは歯車の形状寸法が互
いに異なるので、信号処理を容易にするためにこれらの
ギアに近接して同一のギアを設けるとか、さらに、当該
ギア対係合部材を用いて隣接させ、ピックアップを一体
化して精度，装着性，コスト面で改善を計るなどの手段
がある。
【００１２】さらに本発明の第２実施例を説明する。図
２はＦＦ車に本発明の請求項１および３を適用した実施
例である。図中、トルクコンバータ１０，インプットシ
ャフト１１，ギアトレイン１２，アウトプットシャフト
１３は図１と同様の機能を有する。ギア対はアイドラギ
ア１５とピニオンリダクションギア１６からなり、これ
らがトーションバーの機能を有するトランスファシャフ
ト１７の捩れを検出する。ピックアップ１８，１９で検
出された位相から制御ユニット２０で位相差信号が求め
られる。ＦＦ車の場合、インプットシャフト１１，アウ
トプットシャフト１３の周辺にはトルク検出機能を付与
するスペースをとることは難しい。ギア対として考えら
れるその他の組合わせは、アイドラギア１５とファイナ
ルギア２１の組合わせ、アウトプットギア２２とファイ
ナルギア２１との組合わせがある。
【００１３】本発明の第３実施例として、図３に位相差
信号処理回路の基本構成を示す。図中２５，２６はピッ
クアップ対で検出した位相信号の入力端子である。信号
は信号処理回路２７，２８で増幅，波形整形され、フリ
ップフロップ回路で位相差に相当する時間だけオンして
いるいわゆる位相差パルスに変換される。水晶発振器の
クロックパルスをこの位相差パルスとともにゲート回路
を通すことによってパルス幅情報の位相差パルスがパル
ス数情報の位相差パルスに変換される。これらのデジタ
ル情報はさらに３２で検波，整流，濾波することにより
アナログ情報に変換できる。
【００１４】本発明の請求項４について、図２に示す実
施例を用いて説明する。本実施例の場合、ハウジングの
外部にギア対に対応するピックアップ対とそれらの配線
のためのスペースが必要である。実装上はピックアップ
対１８，１９よりもピックアップ対２３，２４の方がス
ペースに余裕があり具合がよい。このように、トーショ
ンバーの機能を有するトランスファシャフト１７にリジ
ッドに固定されたアイドラギア１５，ピニオンリダクシ
ョンギア１６に必ずしもピックアップ対を取りつけるの
がよいとは限らない場合がある。請求項に述べているよ
うに本実施例では既存の部材であるギア対１５，１６を
回避して周辺にスペースのあるギア対２１，２２を利用
している。
【００１５】本発明の請求項５について、図１を用いて
説明する。本実施例の場合、ピックアップ４は車速ピッ
クアップの機能を兼備しており、前者は位相信号として
、後者は単位時間あたりの歯数信号として用いることに
なる。１つのピックアップで複数の信号を出力すること
は、単に部品数の低減効果だけでなくコスト，信頼性な
どの波及効果が大きい。
【００１６】本発明の請求項６について説明する。対を
なすギアの外径が異なる場合、小さい方の外径のギアの
歯数を大きい方の整数分の１とし、ピックアップ対はほ
ぼ同じ仕様のものを使うことができるようにするととも
に、互いにその外径の異なるギア対の個々の歯の形状寸
法はピックアップとの間の磁場分布が相似となるように
、ピックアップの磁路形状を含めて整合させる。この結
果異径ギア対において問題となる出力軸が１回転する間
の位相差の偏差を軽減でき、異径ギア対の実用化を可能
とすることができる。異径ギアの実用化に有効なその他
の手段として、電磁式ピックアップの回転速度依存性を
電子的に補正して位相差信号の誤差を軽減する方法があ
る。
【００１７】本発明の請求項７について説明する。トラ
ンスミッション組立て後のギア対の出力レベルを較正す
る手段は、トランスミッションを構成する部品や材料の
ばらつきから必要である。本発明で採択した手段として
は、出力特性を“Ｈｉｇｈ”，“Ｌｏｗ”２レベルに分
けて考えることとし、“Ｌｏｗ”レベル側は車両が停止
した状態における自動変速機のレバー位置“Ｐａｒｋ”
または“Ｎｅｕｔｒａｌ　”における位相差をメモリし
てこれで較正する。“Ｈｉｇｈ”レベル側はトルクと位
相差の関係は材料と寸法によるため安定とみなせるので
、上記の“Ｌｏｗ”レベル較正を必要に応じて定期的に
行なうことによって、長期にわたる精度維持が可能とな
る。
【００１８】本発明の請求項８について説明する。ピッ
クアップ対で取込んだ位相信号は制御ユニット内にある
既存のプロセッサやデジタル回路と必要に応じて追加し
た回路を使って位相差信号に変換する。新たに追加する
回路をできるだけ減らすことによって信号処理系統の小
形化とコスト低減が可能となる。
【００１９】本発明の第４の実施例を図４により説明す
る。図はＦＲ車のトランスミッションの要部断面図であ
り、図中パーキングギア２に隣接して固定された第１の
位相検出ギア３３に対して、アウトプットシャフト１の
トーションバー部を介してウォームギア３に嵌合固定さ
れた捩れ検出用パイプ３４は互いに同軸上を滑動するよ
うに組み立てられる。図中の３９はギア３３に設けられ
た軸合わせ用のガイドである。位相検出用の第２のギア
３５は予め合わせピン４０を挿入してギア３３と３５の
歯を位置合わせしてからねじ４１で締結する。なお、ピ
ン４０はねじ締結後外すものとする。ギア対３３，３５
に対応するピックアップ３７，３８はその相対位置関係
を固定するためにこれらを一体化しエクステンションカ
バー３６に締結する。ピックアップ対３７，３８はそれ
ぞれのギアに対して磁路を構成する。この時歯車内で閉
磁路を形成することによって感度を向上できる。ギア対
３３，３５は磁気的に分離していることが必要なので、
パイプ３４と一体の部材スペーサ４２は非磁性材でなけ
ればならない。ここで、具体的なデータ例を示す。ギア
の主仕様：外径８０φ，ピッチ１５ｄｅｇ，モジュール
１．５　，ピックアップの主仕様：間隙０．８ｍｍ　，
オープン磁路構成の時、センサの出力感度１１ｍＶｐ／
ｒｐｍが実験的に得られている。この時、車速に換算し
た出力軸回転数（最小値）４ｋｍ／ｈにおけるセンサ出
力は、タイヤ径を１．９ｍ　とすると、３８５ｍＶｐが
得られる。このレベルはゼロクロス法で信号処理するこ
とによりＥＭＩの障害なく位相差の読取りができるレベ
ルである。出力軸の捩り／トルク感度をフルトルク１０
０ｋｇ・ｍにおいて１ｄｅｇに設計すると車速に換算し
た出力軸回転数４ｋｍ／ｈのとき、パルスの周期７１ｍ
ｓ，ギア対のパルスの位相差（最大値）４．８　ｍｓで
ある。
【００２０】本発明の請求項９はギア対を一箇所に集め
初期の歯の位置合わせをできるようにしたものである。 これによって、トルク信号のゼロレベル調整ができるた
めに、電子回路によるゼロの微調整が不要になるか簡単
になる。さらに本発明によると、ギア対は同時加工また
は同形の豆動加工ができるため位相差の検出精度が上が
るとか、ギア対の直径を大きくできる位置に配置するこ
とができるなどの効果がある。
【００２１】本発明の請求項１０は一対のピックアップ
を一体化することによって、位相差検出精度を向上でき
るとともに、取付けのスペースファクタの改善，ピック
アップのハウジング部材や工数の低減の効果がある。
【００２２】
【発明の効果】本発明によれば、パワートレインのトル
ク検出機能を付与するのに、センサやその信号処理モジ
ュールを独立に新設することなく、既存の部材やスペー
スを活用して、最小限の追加部材で実現できる。そのた
め、ＦＦ車，ＦＲ車の区別なく適用でき、その方式は実
績ある技術の応用で、性能，コスト，信頼性の面でも実
用的な構成である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すシステム構成図であ
る。
【図２】本発明の第２実施例を示すシステム構成図であ
る。
【図３】本発明の第３実施例を示す位相差信号処理回路
の基本構成図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す位相差式検出部の断
面構造図である。
【符号の説明】
１…アウトプットシャフト、２…車速＆パーキングギア
、３…ウォームギア、４，５…ピックアップ、６…パワ
ートレイン制御ユニット。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パワートレインの出力伝達軸の一部をトー
    ションバーとして用い、その出力トルクによる捩れをそ
    の前後に配置した一対のギアの位相差で検出するパワー
    トレインのトルク検出装置において、前記ギア対の少な
    くともいずれか一方のギアを、トランスミッション内の
    既存のギアを兼用することを特徴とするパワートレイン
    のトルク検出装置。
  2. 【請求項２】請求項１記載のものにおいて、前記既存の
    ギアがＦＲ車用トランスミッションの車速検出ギア，パ
    ーキングギア、およびウォームギアの少なくとも１つで
    あることを特徴とするパワートレインのトルク検出装置
    。
  3. 【請求項３】請求項１記載のものにおいて、前記既存の
    ギアがＦＦ車用トランスミッションのトランスファシャ
    フトに固定されたアイドラギアかピニオンリダクション
    ギア、またはインプットシャフトに固定されたアウトプ
    ットギアか、出力軸に設けられたファイナルギアの少な
    くとも１つで、且つ前記トーションバーの少なくとも一
    部がトランスファシャフトを含むことを特徴とするパワ
    ートレインのトルク検出装置。
  4. 【請求項４】請求項３記載のものにおいて、前記トルク
    検出用ギア対がアウトプットギアとファイナルギアであ
    ることを特徴とする位相差式トルク検出装置。
  5. 【請求項５】請求項１乃至２のいずれかに記載のものに
    おいて、車速検出用のピックアップをトルク検出用に兼
    用したことを特徴とするパワートレインのトルク検出装
    置。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載のものに
    おいて、互いにその外径の異なるギア対の個々の歯の形
    状寸法をピックアップとの間の磁場分布が相似となるよ
    うに形成するとともに、歯数を互いに整数分の１とする
    ことを特徴とするパワートレインのトルク検出装置。
  7. 【請求項７】パワートレインの出力伝達軸の一部をトー
    ションバーとして用い、その出力トルクによる捩れをそ
    の前後に配置した一対のギアの位相差で検出するものに
    おいて、組立て後のギア対の出力基準となる“Ｌｏｗ”
    レベルにおける出力トルクに対応する位相差の較正を、
    自動変速機のレバー位置“Ｐａｒｋ”または“Ｎｅｕｔ
    ｒａｌ　”における位相差を出力基準の“Ｌｏｗ”レベ
    ルとして較正することを特徴とするパワートレインのト
    ルク検出装置における出力較正方法。
  8. 【請求項８】請求項１乃至６のいずれかに記載のものに
    おいて、一対のギアに対応して配置された一対の位相検
    出用ピックアップで得られた位相信号を既存のデジタル
    信号処理装置に入力し、両位相信号の位相差にリンクし
    たクロックパルス信号またはそれをＤ−Ａ変換したアナ
    ログ信号で出力することを特徴とするパワートレインの
    トルク検出装置。
  9. 【請求項９】パワートレインの出力伝達軸の一部をトー
    ションバーとして用い、その出力トルクによる捩れをそ
    の前後に配置した一対のギアの位相差で検出するパワー
    トレインのトルク検出装置において、パーキングギア（
    ２）に隣接固定して設けた第１の位相検出ギア（３３）
    ，トーションバーを介してウォームギア（３）の位置に
    固定され前記ギア（３３）と同軸上で滑動する捩れ伝達
    用のパイプ（３４）、予め前記ギア（３３）と同一形状
    に加工され、歯を位置合わせされた状態で前記パイプ（
    ３４）に締結され、ギア（３３）とは磁気的に分離され
    た第２の位相検出用ギア（３５）、それぞれのギアに対
    応して設けられたピックアップからなることを特徴とす
    るパワートレインのトルク検出装置。
  10. 【請求項１０】請求項１，２および９のいずれかに記載
    のものにおいて、隣接して平行に配置された位相検出用
    ギア（３３，３５）とそれぞれ対向するピックアップ（
    ３７，３８）を一体的に固定してエキステンションカバ
    ー（３６）に所要のギアとの間隙を得るように締結した
    ことを特徴とするパワートレインのトルク検出装置。
JP3066003A 1991-03-29 1991-03-29 パワートレインのトルク検出装置 Pending JPH04301532A (ja)

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