CN108474698A - 带力矩测定装置的旋转传递装置 - Google Patents

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Abstract

在发动机的输出力矩的传递路径中存在于减震器与变速器的离合器机构的离合部之间部分的，利用连结轴将相互的中心部彼此连结的驱动器板与离合器盖体，固定第一、第二编码器。随此，使第一、第二传感器的检测部与这些第一、第二编码器的被检测部对置。

Description

带力矩测定装置的旋转传递装置
技术领域
本发明涉及带力矩测定装置的旋转传递装置。
背景技术
当前，为了推进汽车的高效率化、低单位燃料行驶距离化，为了对发动机进行最佳的输出控制(包含与混合动力车的马达调谐的输出控制)，希望测定发动机的输出力矩的大小。作为测定发动机的输出力矩的大小的方法，例如考虑测定由存在于发动机下游侧的任意的力矩传递部件传递的力矩的大小的方法。
另一方面，以往作为测定由力矩传递部件传递的力矩的大小的方法，已知将力矩传递部件的弹性的扭曲变形量转换为1对传感器的输出信号的相位差，基于该相位差来测定力矩的大小的方法。
作为这样的方法的适用例，在专利文献1记载了将构成汽车的变速器的离合器机构和变速机构的、构成变速机构的任意1个力矩传递轴(输入轴、中间轴等)的弹性扭曲变形量转换为1对传感器的输出信号的相位差，基于该相位差来测定由该力矩传递轴传递的力矩的大小的装置。
然而，在这样的以往构造的情况下，由于在构成变速机构的许多元件互相以密集的状态收容的变速箱壳体内设置用于测定力矩的1对各编码器和传感器，因此，有的情况下这些1对各编码器和传感器的设置的自由度低，变速器的设计难。在该变速器是双离合器变速器(DCT)的情况下，根据行驶时的档位(1挡、2挡等)，在力矩的传递路径变速机构的内部改变，并且行驶时进行档的变更(换档)时，力矩的传递路径在变速机构的内部会分岔。因此，只测定由任意1条力矩传递轴传递的力矩的大小，难以准确求出发动机的输出力矩的大小。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-29328号公报
发明内容
本发明欲解决的问题
本发明是鉴于上述这样的情况，为了实现用于测定力矩的大小的编码器和传感器的设置容易，而且与变速器的种类无关，能够容易求出发动机的输出力矩的大小的构造而发明的。
用于解决问题的方案
本发明的带力矩测定装置的旋转传递装置包括：1对旋转体、连结部件、第一编码器、第二编码器、第一传感器、第二传感器。
1对旋转体在从发动机的曲轴与变速器的变速机构相通的所述发动机的输出力矩的传递路径中吸收所述发动机的旋转变动的减震器、与所述变速器的离合器机构的离合部之间的部分，沿着所述传递路径互相串联设置。
所述连结部件将所述1对旋转体彼此能传递力矩地在同轴上连结。作为这样的连结部件，例如可以采用外径尺寸比所述1对旋转体的各外径尺寸小，将所述1对旋转体的中心部彼此能传递力矩地在同轴上连结的连结轴。
所述第一编码器固定在所述1对旋转体的一个，使被检测部的特性在圆周方向交替变化。
所述第二编码器固定在所述1对旋转体的另一个，使被检测部的特性在圆周方向交替变化。
所述第一传感器在使所述第一编码器的被检测部与自身的检测部对置的状态下，被支持在使用时也不旋转的部分，与所述第一编码器的被检测部的与所述自身的检测部对置的部分的特性变化对应地使输出信号变化。
所述第二传感器在使所述第二编码器的被检测部与自身的检测部对置的状态下，被支持在使用时也不旋转的部分，与所述第二编码器的被检测部的与所述自身的检测部对置的部分的特性变化对应地使输出信号变化。
进一步，本发明的带力矩测定装置的旋转传递装置能基于所述第一传感器与所述第二传感器的输出信号彼此之间的相位差，测定所述发动机的输出力矩。
发明的效果
根据本发明的带力矩测定装置的旋转传递装置，用于测定力矩的大小的第一、第二编码器和第一、第二传感器的设置容易，而且与变速器的种类无关，能够容易求出发动机的输出力矩的大小。
即，在本发明的情况下，相对于在从发动机的曲轴与变速器的变速机构相通的发动机的输出力矩的传递路径中用于吸收发动机的旋转变动的减震器、与变速器的离合器机构的离合部之间部分，沿着传递路径互相串联设置的1对旋转体，固定第一、第二编码器。而且，使第一传感器的检测部与第一编码器的被检测部，使第二传感器的检测部与第二编码器的被检测部分别对置。1对旋转体的周边的元件的密集度比构成变速机构的元件的密集度低(或者容易降低)。因此，在本发明的情况下，与如上述的以往构造那样，将第一、第二编码器和第一、第二传感器设置在变速机构情况相比，可以容易进行这些第一、第二编码器和第一、第二传感器的设置(能够提高设置的自由度)。进一步，在本发明的情况下，能够将发动机的输出力矩在输入至变速机构前测定。所以，在变速器是双离合器变速器情况那样，利用行驶时的档位(1挡、2挡等)，力矩在变速机构的内部的传递路径改变，并且在进行行驶时的档位的切换(换档)时，即使力矩的传递路径在变速机构21的内部分岔的情况下，在发生这样的现象前，能够测定该所述发动机的输出力矩的大小。所以，在本发明的情况下，与变速器的种类无关，能够容易求出所述发动机的输出力矩的大小。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的一个例子的、包含带力矩测定装置的旋转传递装置的变速器的截面示意图。
附图标记的说明
1：带力矩测定装置的旋转传递装置
2：变速器
3：驱动器板
4：离合器盖体
5：连结轴
6：第一编码器
7：第二编码器
8：第一传感器
9：第二传感器
10：曲轴
11：飞轮
12：减震器
13：底板部
14：筒状部
15：第一被检测部
16：第二被检测部
17：托架
18：传感器单元
19：离合器外壳
20：离合器机构
21：变速机构
22：第一离合器板
23：第二离合器板
24：离合切换单元
25：第一输入轴
26：第二输入轴
27：第一中间轴
28：第二中间轴
29：1档驱动齿轮
30：2档驱动齿轮
31：3档驱动齿轮
32：4档驱动齿轮
33：1档从动齿轮
34：2档从动齿轮
35：3档从动齿轮
36：4档从动齿轮
37：后退齿轮
38：中间齿轮
39：第一输出齿轮
40：第二输出齿轮
41：第一同步网格机构
42：第二同步网格机构
43：第三同步网格机构
44：变速箱壳体
45：环形齿轮
具体实施方式
[实施方式的第1例]
参照图1说明本发明的实施方式的第1例。
本例的带力矩测定装置的旋转传递装置1在装入到车用的变速器2的状态下使用，包括驱动器板3、离合器盖体4、连结轴5、第一编码器6、第二编码器7、第一传感器8、第二传感器9。
在本例相关的以下的说明中，关于轴向的“一侧”未图1的左侧，关于轴向的“另一侧”为图1的右侧。
如图1所示，在发动机的曲轴10的轴向一端部，圆板状的飞轮11与该曲轴10同轴地结合固定。
驱动器板3构成为圆板状，在飞轮11的轴向一侧与该飞轮11同轴地配置。在该状态下，驱动器板3经由用于吸收发动机的旋转变动的减震器12，能传递力矩地与飞轮11连接。另外，在本例的情况下，驱动器板3相当于权利要求书所记载的1对旋转体的一个。
离合器盖体4构成为有底圆筒状，包括：圆板状的底板部13；以从该底板部13的径向外端部向轴向一侧延伸的状态设置的筒状部14。这样的离合器盖体4在驱动器板3的轴向一侧，与该驱动器板3同轴地配置。另外，在本例的情况下，离合器盖体4相当于权利要求书所记载的1对旋转体的另一个。
连结轴5将轴向两端部能传递力矩地与驱动器板3的中心部、构成离合器盖体4的底板部13的中心部结合。另外，在本例的情况下，连结轴5相当于权利要求书所记载的连结部件。
第一编码器6外嵌固定在驱动器板3的外周面。因此，第一编码器6能与驱动器板3的外周面一起(同步)旋转。
第二编码器7外嵌固定在构成离合器盖体4的底板部13的外周面。因此，第二编码器7能与底板部13的外周面一起(同步)旋转。
第一编码器6的外周面为第一被检测部15，第二编码器7的外周面为第二被检测部16。这些第一、第二被检测部15、16的相互的直径相等，以互相同轴，且在轴向相邻的状态接近配置。在第一、第二被检测部15、16，S极与N极分别在圆周方向交替且以等间距配置，使磁特性在圆周方向交替且等间距变化。第一、第二被检测部15、16的磁极(S极、N极)的总数互相相等。
第一传感器8与第二传感器9被合成树脂制的托架17包埋，从而构成传感器单元18。在第一传感器8的检测部即第一检测部、第二传感器9的检测部即第二检测部，分别装入有霍尔元件、孔IC、MR元件(包含GMR元件、TMR元件、AMR元件)等磁检测元件。传感器单元18在使第一传感器8的第一检测部与第一编码器6的第一被检测部15，使第二传感器9的第二检测部与第二编码器7的第二被检测部16分别接近对置的状态下，被支持固定在使用时也不旋转的离合器外壳19。因此，第一传感器8与第一被检测部15的磁特性变化对应地使输出信号变化，第二传感器9与第二被检测部16的磁特性变化对应地使输出信号变化。在本例的情况下，将这样的第一、第二传感器8、9的输出信号通过从传感器单元18拉出的未图示的1条线束发送至未图示的计算器。
组装有上述这样的本例的带力矩测定装置的旋转传递装置1的变速器2是双离合器变速器，包括离合器机构20、变速机构21。
离合器机构20包括离合器盖体4、第一离合器板22、第二离合器板23、离合切换单元24，与飞轮11、减震器12、驱动器板3、连结轴5与第一、第二编码器6、7、和传感器单元18一起容纳在离合器外壳19内。
第一、第二离合器板22、23分别在构成离合器盖体4的筒状部14的径向内侧，以在轴向互相隔离的状态下，与离合器盖体4同轴地配置。第二离合器板23配置在第一离合器板22的轴向一侧。
离合切换单元24构成为将第一离合器板22与第二离合器板23与构成离合器盖体4的筒状部14能在分别能传递力矩地连接(由于油压的导入而经由其他部件摩擦接合)的状态；能传递力矩地不连接的状态间切换。在本例的情况下，筒状部14与第一、第二离合器板22、23之间部分相当于权利要求书所记载的离合部。
变速机构21包括第一输入轴25、第二输入轴26、第一中间轴27、第二中间轴28、1～4档驱动齿轮29～32、1～4档从动齿轮33～36、后退齿轮37、中间齿轮38、第一输出齿轮39、第二输出齿轮40、第一～第三同步网格机构41～43，容纳在变速箱壳体44内。
第一输入轴25在与离合器盖体4同轴地配置的状态下，相对于变速箱壳体44能被未图示的轴承旋转地支持。第一离合器板22能传递力矩地支持在该第一输入轴25的轴向另一端部。
第二输入轴26是圆管状的中空轴，通过在径向内侧在该第一输入轴25的轴向另一端部第一输入轴25的轴向中间部，基于该第一输入轴25同心(同轴)地配置。在该状态下，第二输入轴26相对于第一输入轴25的轴向中间部的外周面被未图示的轴承能旋转地支持，并且相对于变速箱壳体44被未图示的轴承能旋转地支持。第二离合器板23能传递力矩地支持在第二输入轴26的轴向另一端部。
第一、第二中间轴27、28分别在相对于第一、第二输入轴25、26平行配置的状态下，相对于变速箱壳体44被未图示的轴承能旋转地支持。
1～4档驱动齿轮29～32的奇数段驱动齿轮的1档驱动齿轮29和3档驱动齿轮31分别相对于第一输入轴25的外周面的、从第二输入轴26的径向内侧向轴向一侧突出的部分，在轴向互相隔离的状态下能传递力矩地被支持。
1～4档驱动齿轮29～32的偶数段驱动齿轮的2档驱动齿轮30和4档驱动齿轮32分别相对于第二输入轴26的外周面，在轴向互相隔离的状态下能传递力矩地被支持。
1～4档从动齿轮33～36的奇数段从动齿轮的1档从动齿轮33和3档从动齿轮35分别相对于第一中间轴27的外周面的轴方向中间部，在轴向互相隔离的状态下能相对于第一中间轴27相对旋转地被支持。在该状态下，1档从动齿轮33与1档驱动齿轮29，3档从动齿轮35与3档驱动齿轮31分别始终啮合。
1～4档从动齿轮33～36的偶数段从动齿轮的2档从动齿轮34和4档从动齿轮36分别相对于第二中间轴28的外周面的轴方向另一端部，在轴向互相隔离的状态下能相对于第二中间轴28相对旋转地被支持。在该状态下，2档从动齿轮34与2档驱动齿轮30，4档从动齿轮36与4档驱动齿轮32分别始终啮合。
后退齿轮37在第二中间轴28的外周面的轴方向中间部，能相对于该第二中间轴28相对旋转地被支持。在该状态下，后退齿轮37经由中间齿轮38始终啮合在1档驱动齿轮29。中间齿轮38相对于变速箱壳体44，被未图示的支持轴和轴承能旋转地支持。
第一输出齿轮39相对于第一中间轴27的外周面的轴向一端部，能传递力矩地被支持。第二输出齿轮40相对于第二中间轴28的外周面的轴向一端部，能传递力矩地被支持。在该状态下，第一、第二输出齿轮39、40分别始终啮合在构成差动装置(差动齿轮)的环形齿轮45。
第一同步网格机构41以架设在第一中间轴27与1档从动齿轮33和3档从动齿轮35之间的状态设置。这样的第一同步网格机构41具有的构成是：能在1档从动齿轮33与3档从动齿轮35两者都相对于第一中间轴27能相对旋转地被支持的状态(中立状态)；1档从动齿轮33和3档从动齿轮35的仅任意一个相对于第一中间轴27能传递力矩地连接的状态间切换。
第二同步网格机构42以架设在第二中间轴28与2档从动齿轮34和4档从动齿轮36之间的状态设置。这样的第二同步网格机构42具有的构成是：能在2档从动齿轮34与4档从动齿轮36两者都相对于第二中间轴28能相对旋转地被支持的状态(中立状态)；2档从动齿轮34和4档从动齿轮36的仅任意一个相对于第二中间轴28能传递力矩地连接的状态间切换。
第三同步网格机构43以架设在第二中间轴28与后退齿轮37之间的状态设置。这样的第三同步网格机构43具有的构成是：能在后退齿轮37相对于第二中间轴28能相对旋转地被支持的状态(中立状态)；后退齿轮37相对于第二中间轴28能传递力矩地连接的状态间切换。
接下来，说明具有上述这样的构成的本例的变速器2的运动。
在发动机启动后，未图示的控制装置根据汽车的运转状态(加速器开度、发动机的旋转速度、车速等)，使离合器机构20和第一～第三同步网格机构41～43工作，适当切换档(齿轮段)。
在发动机启动之后的汽车的停车状态下，构成离合器机构20的离合器盖体4与第一、第二离合器板22、23的连接都断开，第一～第三同步网格机构41～43分别处于中立状态。
为了从该状态使汽车行驶，驾驶者使变速杆移动至前进位置时，第一同步网格机构41将1档从动齿轮33与第一中间轴27切换为能传递力矩的状态，形成1档的连接状态。进一步，从该状态，加速器开度增大，发动机超过预定旋转速度时，利用离合切换单元24，离合器盖体4与第一离合器板22连接。其结果是，如图1中粗糙的实线所示，曲轴10、飞轮11、减震器12、驱动器板3、连结轴5、离合器盖体4依次传递的，发动机的输出力矩进一步依次传递至该离合器盖体4、第一离合器板22、第一输入轴25、1档驱动齿轮29、1档从动齿轮33、第一中间轴27、第一输出齿轮39、环形齿轮45，汽车以1档开始行驶。
接下来，在汽车从1档的行驶切换至2档的行驶(进行换档)的情况下，首先，第二同步网格机构42将2档从动齿轮34与第二中间轴28换档至能传递力矩的状态，从而形成2档的连接状态。之后，利用离合切换单元24，进行第一、第二离合器板22、23相对于离合器盖体4的连接的代替，断开离合器盖体4与第一离合器板22的连接，并且离合器盖体4与第二离合器板23连接。其结果是，发动机的输出力矩如图1中的粗糙的虚线所示，以离合器盖体4、第二离合器板23、第二输入轴26、2档驱动齿轮30、2档从动齿轮34、第二中间轴28，第二输出齿轮40、环形齿轮45依次传递，汽车以2档开始行驶。
但是，上述这样的第一、第二离合器板22、23相对于离合器盖体4的连接的代替，是在离合器盖体4与第一离合器板22的连接(经由其他部件的摩擦接合)被缓缓解除，离合器盖体4与第二离合器板23(经由其他部件摩擦接合)被缓缓连接的形态下进行的。即，在进行第一、第二离合器板22、23相对于离合器盖体4的连接的代替的期间，离合器盖体4与第一离合器板22以半离合器连接的状态；离合器盖体4和第二离合器板23以半离合器连接的状态临时并立。所以，在该期间，变速机构21的内部的发动机的输出力矩的传递路径在图1中，成为分岔为粗糙的实线所示的传递路径、粗糙的虚线所示的传递路径的状态。
在本例的变速器2中，与向上述的1档、2档的行驶的切换(换档)同样，进行向3档、4档和后退的行驶的切换(换档)。
特别是，在本例的变速器2的情况下，在进行向无论哪个档的行驶的切换时，预先形成该档的连接状态，并且第一、第二离合器板22、23相对于离合器盖体4的连接的代替在相互连接临时并立地进行，因此，能够防止产生变速冲击、力矩穿过。
在具有以上这样的构成的本例的带力矩测定装置的旋转传递装置1的情况下，在从曲轴10向变速器2进行发动机的输出力矩的传递时，构成传感器单元18的第一、第二传感器8、9的输出信号随着第一、第二编码器6、7与驱动器板3和离合器盖体4一起旋转，分别周期性变化。此处，该变化的频率(和周期)取与驱动器板3和离合器盖体4的旋转速度相称的值。所以，如果预先检查这些频率(或者周期)与旋转速度的关系，那么基于该频率(或者周期)，能够求出该旋转速度。在从曲轴10向变速器2进行发动机的输出力矩的传递时，连结轴5弹性地扭曲变形，并且随着驱动器板3和构成离合器盖体4的底板部13分别在圆周方向弹性变形，第一、第二编码器6、7彼此在旋转方向相对移位。而且，这样第一、第二编码器6、7彼此在旋转方向相对移位的结果，第一、第二传感器8、9的输出信号彼此之间的相位差比(＝相位差/1周期)变化。此处，该相位差比取与发动机的输出力矩相称的值。所以，如果预先检查这些相位差比与输出力矩的关系，那么基于该相位差比，能够求出该输出力矩。
特别是，根据本例的带力矩测定装置的旋转传递装置1，用于测定发动机的输出力矩的大小的第一、第二编码器6、7和第一、第二传感器8、9的设置容易，而且与变速器2是双离合器变速器无关地，能够容易求出发动机的输出力矩的大小。
在本例的情况下，将第一编码器6外嵌固定在驱动器板3的外周面，将第二编码器7外嵌固定在构成离合器盖体4的底板部13的外周面，并且使第一传感器8的第一检测部与第一编码器6的第一被检测部15，使第二传感器9的第二检测部与第二编码器7的第二被检测部15分别对置。另一方面，驱动器板3和离合器盖体4的周边的元件的密集度比构成变速器2的变速机构21的元件的密集度低(或者容易降低)。因此，在本例的情况下，与上述的以往构造那样，将第一、第二编码器6、7和第一、第二传感器8、9设置在变速器2的变速机构21的情况相比，可以容易进行第一、第二编码器6、7和第一、第二传感器8、9的设置(能够提高设置的自由度)。进一步，在本例的情况下，能够在驱动器板3与离合器盖体4之间的部分测定发动机的输出力矩。换言之，能够将发动机的输出力矩在输入至变速机构21前测定。所以，如本例所示，利用行驶时的档位，力矩在变速机构21的内部的传递路径改变，并且在进行行驶时的档位的切换(换档)时，即使力矩的传递路径在变速机构21的内部分岔的情况下，在发生这样的现象前，能够测定该力矩的大小。所以，在本例的情况下，与变速器2是双离合器变速器无关，能够容易求出发动机的输出力矩的大小。
在本例的情况下，由于在设置有第一、第二编码器6、7的部分彼此之间不存在减震器12，因此，能够防止该减震器12所产生的谐振所导致的异常振动成为力矩测定的噪声的问题。
产业上的利用可能性
在上述的实施方式中，对于在发动机的输出力矩的传递路径的上游侧设置减震器，在下游侧设置离合器机构的构造适用了本发明，但本发明也可以适用于在传递路径的上游侧设置离合器机构，在下游侧设置减震器的构造。
第一、第二编码器的输出信号彼此之间的相位差不仅根据连结轴的弹性的扭曲变形，而且还根据1对旋转体的圆周方向的弹性变形而变化。因此，在每单位力矩的连结轴的弹性的扭曲变形小的情况下，减小1对旋转体的至少任意一个的壁厚，增大每单位力矩的该任意一个圆周方向的弹性变形量，也能够确保力矩测定的灵敏度。
本申请基于2015年12月25日申请的日本专利申请(日本特愿2015-252766)，其内容作为参照并入本文。

Claims (1)

1.一种带力矩测定装置的旋转传递装置，包括：
1对旋转体，在从发动机的曲轴与变速器的变速机构相通的、所述发动机的输出力矩的传递路径的、用于吸收所述发动机的旋转变动的减震器，与所述变速器的离合器机构的离合部之间部分，沿着所述传递路径互相串联设置；
连结部件，能传递力矩地将所述1对旋转体彼此在同轴上连结；
第一编码器，固定在所述1对旋转体的一个，使被检测部的特性在圆周方向交替变化；
第二编码器，固定在所述1对旋转体的另一个，使被检测部的特性在圆周方向交替变化；
第一传感器，在使自身的检测部与所述第一编码器的被检测部对置的状态下被支持在使用时也不旋转的部分，与使所述第一编码器的被检测部与所述自身的检测部对置的部分的特性变化对应地使输出信号变化；
第二传感器，在使自身的检测部与所述第二编码器的被检测部对置的状态下被支持在使用时也不旋转的部分，与使所述第二编码器的被检测部与所述自身的检测部对置的部分的特性变化对应地使输出信号变化，
能基于所述第一传感器与所述第二传感器的输出信号彼此之间的相位差，测定所述发动机的输出力矩。
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