JPH0452537A - トルク検出装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、動力伝達軸の軸方向に離間した２つの部位の
回転位相差から軸トルクを検出するトルク検出装置に関
する。

〔従来技術〕

従来から、エンジンや電動モータなどにより回転駆動さ
れる動力伝達軸の軸トルクを検出するトルク検出装置と
して、動力伝達軸の捩じれ角から軸トルクを検出するよ
うにしたものが知られている。

通常、上記トルク検出装置では、動力伝達軸の軸方向に
離間した２つの部位に被検出部を形成し、これら被検出
部を夫々検出する１対のセンサを動力伝達軸の外側の固
定部材に被検出部と対向状に設け、両センサ出力に基い
て離間した２つの部位の回転位相差を求め、回転位相差
から動力伝達軸の捩じれ角を演算して軸トルクを求める
ように構成されている。

一方、特開昭６４−２１２５５公報には、自動変速機の
入力軸の軸方向に離間した２つの部位に形状磁気異方性
を有する被検出部を形成し、この２つの部位に形成され
た被検出部を夫々検出する検出コイルを入力軸の外周側
の固定部材に固定し、雨検出コイルからの出力に基いて
入力軸の軸トルりを検出するトルク検出装置が記載され
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来及び公報のトルク検出装置では、動力伝達軸の
外周面に被検出部を形成するときに、相離間した１対の
被検出部を位相誤差のない状態に精密に形成するのが非
常に難しいという問題がある。

１対のセンサの組付は位相誤差は検出トルクの誤差を招
くので、１対のセンサを高精度に組付ける必要があるが
、１対の相離間した被検出部に対応するように１対のセ
ンサを固定部材の相離間した部位に高精度に組付けるこ
とが非常に難しいこと、自動変速機などの場合動力伝達
軸の外周側の極く限られた狭い範囲にしか固定部材が存
在しないので１対のセンサの軸方向離間距離を大きく設
定することが出来ず、軸トルクの検出精度高めることが
難しいこと、などの問題がある。

本発明の目的は、被検出部を容易に形成でき、センサな
どの検出手段の組付精度及び組付性を向上でき、軸トル
クの検出精度を向上し得るようなトルク検出装置を提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るトルク検出装置は、動力伝達軸の軸方向に
離間した２つの部位の回転位相差から軸トルクを検出す
るトルク検出装置において、一端が上記各部位に夫々固
定され他端が動力伝達軸の外側の固定部材に対応する位
置まで夫々延長された１対の被検出側部材と、上記各被
検出側部材の他端部の外周部に形成された被検出部と、
上記固定部材に固定的に併設され上記１対の被検出部を
夫々検出する１対の検出手段とを備えたものである。

〔作用〕

本発明に係るトルク検出装置においては、１対の被検出
側部材の一端部が動力伝達軸の２つの部位に夫々固定さ
れ、また他端部が動力伝達軸の外側の固定部材に対応す
る位置まで夫々延長され、これら被検出側部材の他端部
の外周部に夫々形成された１対の被検出部を固定部材に
固定的に併設された１対の検出手段で夫々検出し、２つ
の部位の回転位相差から動力伝達軸の軸トルクが求めら
れる。

上記のように、１対の被検出部を１対の被検出側部材に
形成するので、動力伝達軸の形状やサイズに関係なく比
較的高精度かつ容易に被検出部を形成出来る。また、被
検出側部材を非磁性材料で構成すれば非磁性化処理を施
すことなく被検出部を容易に形成することが出来る。

更に、固定部材に併設された１対の検出手段で、固定部
材に対応する位置まで延長された被検出側部材の被検出
部を検出し、１対の部位の回転位相差を検出するので、
検出手段を相離間した１対の部位に対向して配設する必
要がなく、１対の被検出部に対向させて配設すればよい
ので、検出手段の組付精度と組付性を向上させることが
出来る。

更に、自動変速機のように動力伝達軸の外側の極く限ら
れた狭い範囲にしか固定部材が存在しない場合にも、１
対の被検出側部材を長くすれば動力伝達軸の相離間した
１対の部位間の間隔を大きく設定できるので、軸トルク
の検出精度を向上させることが出来る。

〔発明の効果〕

本発明に係るトルク検出装置によれば、上記〔作用〕の
項で詳述したように、動力伝達軸に夫々固定した１対の
被検出側部材に夫々被検出部を形成したことにより、動
力伝達軸の形状やサイズに関係なく被検出部を高精度に
かつ容易に形成できること、１対の検出手段の組付精度
及び組付性を向上し得ること、軸トルクの検出精度を向
上させることが出来ること、などの効果が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例は、自動車用の自動変速機のタービン軸の軸ト
ルクを検出するトルク検出装置に本発明を適用した場合
のものである。

先ず、自動変速機１について簡単に説明すると、第１図
に示すように、エンジン（図示路）のクランク軸２と同
軸にタービン軸３が設けられ、タービン軸３にはトルク
コンバータ４とオイルポンプ５と多段変速機構６とが同
軸上にエンジン側から順に配置され、多段変速機構６の
下側には多段変速機構６を変速制御するための油圧コン
トロールバルブユニット７が設けられている。

上記トルクコンバータ４は、第２図に示すように、ポン
プ１０とタービン１１とステータ１２とを備え、ポンプ
１０はカバ一部材１３を介してクランク軸２の軸端に連
結されるとともにポンプハブ１４を介してオイルポンプ
５の駆動歯車１５に連結され、タービン１１はタービン
ハブ１６を介してタービン軸３に連結され、ステータ１
２はワンウェイクラッチ１７を介してオイルポンプ５の
ステータ固定軸部２２に接続され、クランク軸２の回転
力は、ポンプ１０とタービン１１との間を循環するオイ
ルを介してポンプ１０からタービン１１に伝達され、タ
ービンハブ１６を介してタービン軸３に伝達される。

上記オイルポンプ５は、自動変速機１のケーシング８に
固着されたポンプハウジング２０とポンプカバー２１内
に組込まれ、ポンプカバー２１にはエンジン側へ延びワ
ンウェイクラッチ１７に接続された略円筒状のステータ
固定軸部２２と、多段変速機構６側へ延びる略円筒状の
固定軸部２３とが形成され、タービン軸３は固定軸部２
２・２３に回転自在に挿通されている。

上記油圧コントロールバルブユニット７は、多段変速機
構６等を切換制御するコントロールバルブ機構と自動変
速機１内のライン圧（作動油の油圧）を設定するライン
圧設定機構とを備え、この油圧コントロールバルブユニ
ット７はコントロールユニット３０で制御される。

上記コントロールユニッ１−３０は、所定の特性で変速
制御を実行する為の制御プログラムを格納したマイクロ
コンピュータを備え、エンジンのスロットル開度センサ
３１とアイドルスイッチ３２と車速センサ３３と運転席
の操作レバーの設定状態を検出する複数のスイッチ３４
と後述のトルク検出装置などからの種々の信号がコント
ロールユニット３０へ供給され、これらの信号に基いて
コントロールユニット３０は、コントロールバルブ機構
とライン圧設定機構を制御し、自動車の走行状態に応じ
て自動的に変速段を切換えるとともにライン圧を設定す
る。尚、上記油圧コントロールバルブユニット７は既存
周知のものであり、変速段の切換え及びライン圧の設定
は、−船釣な自動変速制御により行われる。

トルク検出装置は、ライン圧設定制御で用いられるター
ビン軸３の軸トルクを検出するためのもので、第２図・
第３図に示すように、タービン軸３のオイルポンプ５に
対応する位置にはアルミニウム合金製の前後１対の円筒
部材４０・４１が僅かに隙間をあけて直列状に外遊嵌さ
れ、円筒部材４０・４１の相対向しない基端部の固定部
４０ａ・４１ａはタービン軸３の軸方向に相離間した１
対の固定部位３ａ・３ｂにピン部材４２を介して夫々固
定され、百円筒部材４０・４１の先端部はポンプカバー
２１のカバー壁部２４に対応する位置まで延長され、円
筒部材４０・４１の固定部４０ａ・４１ａ以外の部分と
タービン軸３間には僅かな隙間が形成され、円筒部材４
０・４１はタービン軸３と一体的に回転する。

円筒部材４０・４１の相対向する先端部の外周部には所
定幅の略円筒状の磁気記録層４３・４４が溶射にて形成
され、カバー壁部２４の内端部にはホルダ部材４５が固
着され、ホルダ部材４５には磁気記録層４３・４４に夫
々対向する前後１対の磁気ヘッド４６・４７が装着され
、磁気ヘッド４６・４７はコントロールユニット３０に
夫々接続されている。尚、上記磁気ヘッド４６・４７は
、コントロールユニット３２からの電気信号で磁気記録
層４３・４４に所定の磁気パターンを書込み可能で、且
つ磁気記録層４３・４４に書込まれた磁気パターンに対
応する電気信号をコントロールユニット３０に出力可能
なものである。

上記トルク検出制御について簡単に説明する。

上記コントロールユニット３０のマイクロコンピュータ
にはトルク検出制御の制御プログラムが予め入力格納さ
れており、例えば運転開始時など、アイドルスイッチ３
２及びスイッチ３４のうちのニュートラルスイッチがＯ
Ｎ状態のとき、つまりアイドル運転中で且つタービン軸
３に負荷が作用していないときには、コントロールユニ
ット３０から磁気ヘッド４６・４７へ所定周波数、のデ
ジタル信号が出力され、第４図に示すように、磁気記録
層４３・４４に同一周波数で且つ同一位相のデジタル信
号に対応する磁気パターンが書き込まれる。

次に、磁気記録層４３・４４への書込み完了後、磁気記
録層４３・４４に記憶された磁気パターンを随時磁気ヘ
ッド４６・４７で読込み、磁気ヘッド４６・４７から出
力されるデジタル信号の位相差から第１固定部位３ａと
第２固定部位３ｂ間のタービン軸３の捩じれ角が演算さ
れ、捩じれ角からタービン軸３の軸トルクを求めてライ
ン圧設定制御へ出力する。

上記軸トルクの演算について、第４図・第５図を参照し
ながら説明する。

トルク負荷の開放時におけるタービン軸３の回転数Ｎｏ
、磁気ヘッド４６・４７の書込み周波数ｆＯ（第４図参
照）、磁気記録層４３・４４に記憶される磁気点列の数
をＺとすると、（１）式の関係が成立する。

ｆｏ””ＺＮｏ　　・・・（１） 次に、タービン軸３にトルクが負荷されると、タービン
軸３に捩じれが生し、第５図に示すように、磁気ヘッド
４６・４７から出力されるデジタル信号に第１固定部位
３ａ及び第２固定部位３ｂ間のタービン軸３の捩じれ角
θに相当する位相差Δｔが発生する。ここで、タービン
軸３０回転数をＮ、［気ヘッド４６・４７から得られる
デジタル信号の周波数ｆとして、捩じれ角θと位相差Δ
ｔには（２）式の関係が成立する。

θ＝２πＮΔｔ ＝２π（ｆ／Ｚ）Δｔ ＝２π（ＮＯ／ｆＤ　）ｆΔｔ・・・（２）但し、（１
）式同様、ｆ＝ＮＺの関係を用いた。

一方、タービン軸３に負荷されたトルクをＴとして、ト
ルクＴと捩じれ角θとの関係については（３）式に示す
通りである。

Ｔ＝πＧｄ’　θ／３２Ｌ・・・（３）但し、Ｇはター
ビン軸３の横弾性係数、ｄは第１固定部位３ａ及び第２
固定部位３ｂ間のタービン軸３の直径、Ｌは第１固定部
位３ａ及び第２固定部位３ｂ間の距離である。

次に、（２）式を（３）式へ代入すると、（４）式を得
ることが出来る。この式は、トルクＴと磁気パターンの
書込み及び読込みの諸変数との関係を示す式となる。

Ｔ＝π”　Ｇｄ’　　（Ｎｏ　／ｆｏ　）ｆΔｔ／１６
Ｌ・・・（４） 次に、上記トルク検出装置の作用について説明する。

自動車の自動変速機１のように、広範囲のトルクを長時
間に亙って断続的に負荷させるシステムでは、タービン
軸３に疲労が蓄積して無負荷状態においても捩じれが残
留したり、走行時の振動により磁気ヘッド４６・４７の
取付は位置に経年変化による位置ズレが発生する。

上記トルク検出装置では、自動車の運転開始時或いは運
転中随時磁気記録層４３・４４に新たな磁気パターンを
書き込むことが出来るので、タービン軸３に残留した捩
じれや磁気ヘッド４６・４７の位置ズレに影響されるこ
となく精度良くタービン軸３の軸トルクを演算出来る。

上記磁気記録層４３・４４はその磁気特性を良くするた
めアルミニウム合金製の部材に対して磁性体を溶射して
形成することになるが、円筒部材４０・４１がアルミニ
ウム合金製なので、直接的に磁性体を溶射することが出
来、しかも円筒部材４０・４１はタービン軸３よりも格
段に小型軽量なものなので、磁気記録層４３・４４を簡
単に形成することが出来る。

更に、各固定部位３ａ・３ｂと一体的に回転する円筒部
材４０・４１をカバー壁部２４に対応する位置まで延長
し、円筒部材４ｏ・４１の先端部に磁気記録層４３・４
４を形成しであるので、磁気ヘッド４６・４７をホルダ
部材４５に二律的に組付けることが出来、磁気ヘッド４
６・４７の組付精度及び組付性を向上出来るとともに、
両日筒部材４０・４１を軸方向に長くしてその固定部４
０ａ・４１ａ間の寸法を大きく設定することにょリ、タ
ービン軸３の軸トルクの検出精度を容易に向上出来る。

以上のように、タービン軸３の軸トルクを直接的に精度
良く検出出来ること、磁気記録層４３・４４の形成作業
を簡単化して生産性を向上出来ること、磁気ヘッド４６
・４７の組付精度・組付性を向上出来ること、軸トルク
の検出精度を向上できること、などの効果が得られる。

尚、上記磁気ヘッド４６・４７の取付位置が円筒部材４
０・４１よりも前側或いは後側にしか設けることができ
ない場合には、両回筒部材４０・４１を所定距離ラップ
させ、磁気記録層４３・４４を磁気ヘッド４６・４７に
夫々対向させてもよい。

尚、本実施例は、磁気記録層４３・４４と磁気ヘッド４
６・４７とを備えたトルク検出装置に本発明を適用した
が、複数のスリットや突部を磁気記録層４３・４４に対
応する位置に形成し、このスリットや突部を検出する１
対のセンサを設け、各固定部位３ａ・３ｂの回転位相差
を検出するようにしてもよい。

尚、本実施例では、自動車の自動変速機１に本発明を適
用したが、工作機械などの各種機械装置に対しても勿論
適用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は自動変速
機の側面図、第２図は自動変速機の要部縦断面図、第３
図はトルク検出装置の縦断面図、第４図は磁気記録層に
書込まれるデジタル信号の説明図、第５図は磁気記録層
から読出されるデジタル信号の説明図である。 ３・・タービン軸、　３ａ・・第１固定部位、３ｂ・・
第２固定部位、　２４・・カバー壁部、４０・４１・・
円筒部材、　４０ａ・４１ａ・・固定部、　４３・４４
・・磁気記録層、　４６・４７・・磁気ヘッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）動力伝達軸の軸方向に離間した２つの部位の回転
   位相差から軸トルクを検出するトルク検出装置において
   、 一端が上記各部位に夫々固定され他端が動力伝達軸の外
   側の固定部材に対応する位置まで夫々延長された１対の
   被検出側部材と、 上記各被検出側部材の他端部の外周部に形成された被検
   出部と、 上記固定部材に固定的に併設され上記１対の被検出部を
   夫々検出する１対の検出手段とを備えたことを特徴とす
   るトルク検出装置。