JPH0452538A - 自動変速機のトルク検出装置 - 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、自動変速機のトルク検出装置に関し、特にタ
ービン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ものに関する。

〔従来技術〕

通常、自動車の自動変速機では、スロットル弁の開度な
どに基いてライン圧の設定などの制御を行っているが，
、最近ではタービン軸の軸トルクをトルク検出装置で直
接的に検出し、この検出データを用いてより精度良くラ
イン圧などを制御するようにしたものが提案されている
。

上記自動変速機のトルク検出装置として、例えば、特開
昭６４−２１２５５公報には、タービン軸の外周部の軸
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センサをステータ軸に固定し、雨検
出センサからの出力に基いてタービン軸の軸トルクを検
出するように構成したものが記載されている。

一方、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。

〔発明が解決しようとする課題〕 上記公報及び従来のトルク検出装置において、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、自動変速機の場合タービン軸の外周側の
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。

更に、上記公報のトルク検出装置では、検出センサとタ
ービン軸間の隙間をシールするシール部材が設けられて
いないので、異物が潤滑オイルとともに検出センサと被
検出部間に侵入した場合、また検出センサの組付は誤差
などにより、検出センサとタービン軸間の隙間が不均一
になる場合には、安定したセンサ出力を得ることが難し
くなるという問題がある。

本発明の目的は、検出手段の組付精度・組付性・信顧性
を向上し且つ軸トルクの検出精度を比較的容易に向上し
得る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〕

第１請求項に係る自動変速機のトルク検出装置は、ター
ビン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自動変速機のトルク検出装置におい
て、タービン軸に外遊嵌状に装着されステータ固定軸に
固定された固定スリーブと、上記固定スリーブの両端部
において固定スリーブとタービン軸間の環状隙間に装着
されたシール付ベアリングと、上記１対のシール付ベア
リング間でタービン軸の軸方向に離間した２つの部位の
外周面に設けられた１対の被検出部と、上記１対の被検
出部に対応する固定スリーブの部位に設けられた１対の
検出ヘッドとを備えたものである。

第２請求項に係る自動変速機のトルク検出装置は、第１
請求項に係る自動変速機のトルク検出装置において、上
記固定スリーブの一端部がステータ固定軸からタービン
軸の軸端に連結されたタービンハブ側へ延長されている
ものである。

〔作用〕

第１請求項に係る自動変速機のトルク検出装置においで
は、固定スリーブがタービン軸に外遊嵌状に装着される
とともにステータ固定軸に固定され、タービン軸の軸方
向に離間した２つの部位の外周面に設けられた１対の被
検出部が、固定スリーブに設けられた１対の検出ヘッド
により夫々検出され、両波検出部におけるタービン軸の
回転位相差からタービン軸の軸トルクが検出される。固
定スリーブの両端部において固定スリーブとタービン軸
間の環状隙間にはシール付ベアリングが装着され、この
１対のシール付ベアリングにより検出ヘッドと被検出部
間への潤滑オイルの侵入が防止されるとともに、検出ヘ
ッドと被検出部間の隙間が一様に保持されるので安定し
た軸トルクの検出が可能となり、トルク検出装置の信顧
性を向上出来る。固定スリーブに１対の検出ヘッド及び
１対のシール付ベアリングを組付けた状態で、これらを
自動変速機に組付けることが出来、検出ヘッド及びシー
ル付ベアリングの組付精度及び組付性を大幅に向上出来
る。

第２請求項に係る自動変速機のトルク検出装置において
は、第１請求項と同様の作用が得られる。

加えて、固定スリーブの一端部がステータ固定軸からタ
ービン軸の軸端に連結されたタービンハブ側へ延長され
ているので、自動変速機の構成を殆ど変更することなく
、両検出ヘッドの間隔を大きくしてタービン軸の軸トル
クの検出精度を容易に向上出来る。

〔発明の効果〕

第１請求項に係る自動変速機の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、安定した軸トル
クの検出が可能となりトルク検出装置の信転性を向上出
来ること、検出ヘッド及びシール付ベアリングの組付精
度及び組付性を大幅に向上出来ること、などの効果が得
られる。

第２請求項に係る自動変速機のトルク検出装置によれば
、第１請求項と同様の効果が得られる。

加えて、自動変速機の構成を殆ど変更することなく、両
検出ヘッドの間隔を大きくして軸トルクの検出精度を容
易に向上出来る。

〔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（図示略）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とノ間ヲ循環するオイ
ルを介してポンプｌＯ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は再固定軸部
２２・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ト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３
１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、ステータ固定軸部２２の前半部に
対応するタービン軸３には略円筒状の固定スリーブ４０
が外遊嵌され、固定スリーブ４０はステータ固定軸部２
２に内嵌されるとともにネジ部材４１を介してステータ
固定軸部２２に固定され、固定スリーブ４０の先端部は
タービンハブ１６側へ延びてタービンハブ１６の後部に
内遊液され、固定スリーブ４０の両端部の内周部には環
状溝４２が形成され、各環状溝４２とタービン軸３間の
環状隙間４３にはシール付ベアリング４４が装着され、
この１対のシール付ヘアリング４４により、固定スリー
ブ４０はタービン軸３に対して所定の隙間でもって相対
回転自在に支持され、固定スリーブ４０とタービン軸３
間の隙間への潤滑オイルの侵入が防止される。

上記両シール付ベアリング４４間でタービン軸３の外周
部には略円筒状の磁気記録層４５が溶射にて形成され、
磁気記録層４５は両シール付ベアリング４４付近まで形
成され、固定スリーブ４０の上部には磁気記録層４５の
両端部の被検出部４５ａ・４５ｂに対向する１対の磁気
ヘッド４６・４７が装着され、磁気ヘッド４６・４７は
自動変速機１のコントロールユニット３０に夫々接続す
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３０からの電気信号で被検出部４５ａ・４
５ｂに所定の磁気パターンを書込み可能で、且つ被検出
部４５ａ・４５ｂ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。尚、符号４８は磁気ヘッド４５ａ・４５ｂのリ
ード線４９とコントロールユニット３０からのリード線
５０とを接続するためのコネクタであり、符号５１はリ
ード線５０をポンプカバー２１外へ案内するための通路
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、被検出部４
５ａ・４５ｂ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込まれる。

次に、被検出部４５ａ・４５ｂへの書込み完了後、被検
出部４５ａ・４５ｂ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被検出部４５ａ
・４５ｂ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
なか−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Ｎ０
、磁気ヘッド４６・４７の書込み周波数ｆＯ（第４図参
照）、被検出部４５ａ・４５ｂ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。

ｒ　ｏ　＝　ｚ　Ｎｏ　　ＨＨＨｍ 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に捩じれが生じ、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被検出部４５
ａ・４５ｂ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３の回転数をＮ、磁気ヘッド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Δｔには（２）式の関係が成立する。

θ＝２πＮΔｔ ＝２π（ｆ／Ｚ）Δｔ ＝２π（Ｎ（＋　／　ｆ　ｏ　）　ｆΔｔ・・・（２）
但し、（１）弐同様、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＝πＣｄ’　θ／３２Ｌ・・・（３）但し、Ｇはター
ビン軸３の横弾性係数、ｄは被検出部４５ａ・４５ｂ間
のタービン軸３の直径、Ｌは被検出部４５ａ・４５ｂ間
の距離である。

次ニ、（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＝π２　Ｇｄ４　（Ｎｏ　／ｆ０　）ｆΔｔ／１６Ｌ
・　・　・（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
転中随時被検出部４５ａ・４５ｂに新たな磁気パターン
を書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（精度良くタービン軸３の軸トルクを演算出来る。

磁気ヘッド４６・４７及びシール付ベアリング４４を固
定スリーブ４０に一体的に組付けた状態で、固定スリー
ブ４０を自動変速機１に組付けることが出来、磁気ヘッ
ド４６・４７及びシール付ベアリング４４の組付精度・
組付性が向上する。

シール付ベアリング４４により、磁気ヘッド４６・４７
と被検出部４５ａ・４５ｂ間の隙間が略均−に保持され
るとともに、磁気ヘッド４６・４７と被検出部４５ａ・
４５ｂ間への潤滑オイルなどの侵入が防止されるので、
トルク検出装置の信転性が大幅に向上する。

固定スリーブ４０をタービンハブ１６側へ延長すること
により、両磁気ヘッド４６・４７の間隔を大きくしであ
るので、自動変速機１の構成を殆ど変更することなく軸
トルクの検出精度を向上出来る。

以上のように、磁気ヘッド４６・４７及びシール付ベア
リング４４の組付精度・組付性を向上出来ること、トル
ク検出装置の信転性を向上出来ること、自動変速機工の
構成を殆ど変更することなく軸トルクの検出精度を向上
出来ること、などの効果が得られる。

尚、本実施例は、磁気記録層４５と磁気ヘッド４６・４
７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被検出部４５ａ・４５ｂ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、この１対のセンサで被検出部４５ａ・４
５ｂの回転位相差を検出するようにしてもよい。

【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。 １・・自動変速機、　３・・タービン軸、Ｉ６・・ター
ビンハブ、　　２１・・ポンプカバー２２・・ステータ
固定軸部、　４０・・固定スリーブ、　４２・・環状溝
、　４４・・シール付ベアリング、　４５ａ・４５ｂ・
・被検出部、４６・４７・　・磁気ヘッド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービン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自動変速機のトルク検出
   装置において、 タービン軸に外遊嵌状に装着されステータ固定軸に固定
   された固定スリーブと、 上記固定スリーブの両端部において固定スリーブとター
   ビン軸間の環状隙間に装着されたシール付ベアリングと
   、 上記１対のシール付ベアリング間でタービン軸の軸方向
   に離間した２つの部位の外周面に設けられた１対の被検
   出部と、 上記１対の被検出部に対応する固定スリーブの部位に設
   けられた１対の検出ヘッドとを備えたことを特徴とする
   自動変速機のトルク検出装置。
2. （２）上記固定スリーブの一端部がステータ固定軸から
   タービン軸の軸端に連結されたタービンハブ側へ延長さ
   れていることを特徴とする第１請求項に記載の自動変速
   機のトルク検出装置。