JP2007163432A - Apparatus for measuring axial torque of drive shaft - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車のエンジンの動力を車輪に伝達する役目を持っている駆動輪車軸、すなわちドライブシャフトにおいて、その軸トルクを測定する装置に関する。このようなドライブシャフトとしては、前輪駆動車の前車軸、後輪駆動車の後車軸、全輪駆動車の全車軸が該当する。 The present invention relates to an apparatus for measuring a shaft torque of a drive wheel axle having a role of transmitting power of an engine of an automobile to a wheel, that is, a drive shaft. As such a drive shaft, a front axle of a front wheel drive vehicle, a rear axle of a rear wheel drive vehicle, and an entire axle of an all wheel drive vehicle are applicable.
独立懸架方式のサスペンションを採用する自動車のドライブシャフトでは、サスペンションの動きに追随しながら駆動力を伝達する必要がある。このため、ドライブシャフトの一端は等速ジョイントを介してディファレンシャルと連結され、他端は等速ジョイントを介して車軸(アクスル)と連結される。このようにしてドライブシャフトはエンジンの動力を車輪まで伝える駆動系統に組み込まれ、エンジンの動力は最終的にドライブシャフトによって車輪に伝えられる。
また、最近の自動車はあらゆる部分に電子制御技術が導入されており、アンチロックブレーキシステム(ABS)、トラクションコントールシステム(TCS)、ノンスリップデフ(LSD)などの走行制御では車輪速信号が利用されている。このために、通常、ドライブシャフトのアウトボード側(アクスル側)にABS(アンチロックブレーキシステム)制御用のパルサーリングが設けられ、車輪の回転に伴い歯車状のパルサーリングが回転すると、それに近接して車体側に設置された電磁ピックアップに車輪回転数に比例した周波数のパルスが発生するようになっている。
In an automobile drive shaft that employs an independent suspension type suspension, it is necessary to transmit a driving force while following the movement of the suspension. For this reason, one end of the drive shaft is connected to the differential via a constant velocity joint, and the other end is connected to an axle (axle) via the constant velocity joint. In this way, the drive shaft is incorporated in a drive system that transmits engine power to the wheels, and the engine power is finally transmitted to the wheels by the drive shaft.
In addition, electronic control technology has been introduced in all parts of recent automobiles, and wheel speed signals are used for driving control such as anti-lock brake system (ABS), traction control system (TCS), and non-slip differential (LSD). Yes. For this purpose, a pulsar ring for ABS (anti-lock brake system) control is usually provided on the outboard side (axle side) of the drive shaft, and when the gear-shaped pulsar ring rotates with the rotation of the wheel, it approaches it. Thus, a pulse having a frequency proportional to the wheel speed is generated in the electromagnetic pickup installed on the vehicle body side.
特許文献1において、両端に等速ジョイントを具備した自動車のドライブシャフトであって、各等速ジョイントすなわちインボード側、アウトボード側のそれぞれの等速ジョイントの外輪にパルサーリングを取り付け、両パルサーリングによって発生する回転信号を検出し、ドライブシャフトに生じたねじれに対応する回転信号の位相差を演算処理して軸トルクを求めるドライブシャフトの軸トルク測定方法が示されている。
また、求めた軸トルク信号に基づいてエンジンの出力を制御することにより、過大トルクの発生を防止し、この過大トルクの発生防止によってドライブシャフトの軸径および等速ジョイントのサイズダウンによる軽量化を図ることが開示されている。
In addition, by controlling the engine output based on the obtained shaft torque signal, the generation of excessive torque is prevented, and the generation of this excessive torque prevents weight reduction by reducing the shaft diameter of the drive shaft and the constant velocity joint. It is disclosed.
自動車に使用されるドライブシャフトの等速ジョイントは、自動車の急発進や急加速時等の過大トルクが発生してもこれに十分耐えられる強度が要求される。そのため、軸径やジョイント外径は大きく、重量も重くならざるを得ない。
一方、燃費改善には車体の軽量化が非常に効果的であり、ドライブシャフトも軽量化の必要にせまられている。
A constant velocity joint of a drive shaft used in an automobile is required to have a strength sufficient to withstand an excessive torque generated when the automobile is suddenly started or accelerated. Therefore, the shaft diameter and joint outer diameter are large, and the weight must be heavy.
On the other hand, weight reduction of the vehicle body is very effective for improving fuel efficiency, and the drive shaft is also required to be light weight.
この軽量化を図るには、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定し、特許文献1に示されるように、求めた軸トルクでエンジン出力を制御し、過大トルクの発生を防止することが効果的である。
しかし、特許文献1には、上記のように両側の等速ジョイントの位相差によってドライブシャフトの軸トルクを求める方法が開示されているが、その位相差を測定する具体的な記述がなく、正確なトルクを測定する方法の確立が望まれていた。
In order to reduce the weight, it is necessary to accurately measure the shaft torque acting on the drive shaft and control the engine output with the obtained shaft torque to prevent the generation of excessive torque, as disclosed in
However,
また、低μ(摩擦係数)路での走行では、タイヤのスリップが発生しやすく、タイヤ進行方向における路面−タイヤ間作用力が測定できれば、この測定データを利用して、車体制御によってこれを事前に防止も可能となる。そのため、この路面−タイヤ間作用力を測定できる方法の確立についても望まれる。 Also, when traveling on a low μ (coefficient of friction) road, tire slip is likely to occur, and if the road surface-tire acting force in the tire traveling direction can be measured, this measurement data is used to control this in advance by vehicle body control. It is also possible to prevent this. Therefore, establishment of a method capable of measuring the road surface-tire acting force is also desired.
この発明の目的は、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定できて、ドライブシャフトの軽量化に貢献でき、さらに、路面−タイヤ間の作用力の推定を可能とするドライブシャフトの軸トルク測定装置を提供することである。 The object of the present invention is to accurately measure the axial torque acting on the drive shaft, contribute to reducing the weight of the drive shaft, and further to estimate the acting force between the road surface and the tire. Is to provide a device.
この発明の第1の発明にかかるドライブシャフトの軸トルク測定装置は、両端にて等速ジョイントを介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトの各等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを設け、これら各センサーターゲットに対向して、ドライブシャフトのねじれ角により生じる状況を検出するセンサを設け、これらのセンサの出力の比較によりドライブシャフトの軸トルクを求める軸トルク演算部を備えたドライブシャフトの軸トルク測定装置であって、前記各センサーターゲットに対向して配置されるセンサをそれぞれ複数個とし、前記軸トルク演算部は、各センサーターゲットに対向配置された複数個のセンサの出力に所定の処理を施した結果を比較して前記軸トルクを求めるものとしたことを特徴とする。 The shaft torque measuring device for a drive shaft according to the first invention of the present invention is provided with a sensor target on the outer ring of each constant velocity joint of the drive shaft connected to the drive system of the automobile via the constant velocity joint at both ends, Opposite each of these sensor targets, a sensor for detecting the situation caused by the torsion angle of the drive shaft is provided, and the shaft of the drive shaft is provided with an axial torque calculation unit that obtains the axial torque of the drive shaft by comparing the outputs of these sensors The torque measuring device includes a plurality of sensors arranged to face each of the sensor targets, and the shaft torque calculation unit performs a predetermined process on the outputs of the plurality of sensors arranged to face each of the sensor targets. The shaft torque is obtained by comparing the results of the above.
ドライブシャフトにトルクが作用すると、ドライブシャフトにねじれが生じる。ドライブシャフトの両端の各等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを設けておき、これら各センサーターゲットに対向してセンサを設けておけば、前記トルクによるねじれ角によって生じる状況を前記センサの出力として検出することができる。これらセンサの出力を軸トルク演算部で比較することでドライブシャフトの軸トルクが求められる。
この場合に、各センサーターゲットに対向して配置されるセンサをそれぞれ複数個とし、前記軸トルク演算部はそれぞれ複数個とした前記各センサの出力に所定の処理を施した結果について前記比較を行って軸トルクを求めるものとしているので、センサーターゲットの回転振れや取付け誤差によるセンサーターゲット−センサ間のエアギャップ変動の影響が少なくなり、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定できる。
また、求めたトルク信号に基づいてエンジンの出力を制御し過大トルクの発生を抑えることにより、ドライブシャフトの軸および等速ジョイントのサイズダウンが実現でき、車両の軽量化に寄与できる。この軽量化により、自動車の燃費が向上る。さらに、低μ路での走行では、タイヤのスリップが発生しやすいが、前記軸トルク測定値によってタイヤ進行方向における路面- タイヤ間の作用力も推定して把握でき、車体制御によってこれを事前に防止することができる。
また、軸トルクを走行制御に利用することで最適制御が可能となる。たとえば、トラクションコントロールに必要なエンジン制御用の駆動軸トルク信号として利用することができる。ATトランスミッションに駆動軸トルク制御を加えることにより効率の向上が得られ、燃費が改善される。電子制御LSDに駆動軸トルク制御を加えることにより最適なトルク配分が得られる。
このように、この構成のドライブシャフトの軸トルク測定装置によると、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定できて、ドライブシャフトの軽量化に貢献でき、さらに、路面−タイヤ間の作用力の推定が可能となる。
When torque acts on the drive shaft, the drive shaft is twisted. If a sensor target is provided on the outer ring of each constant velocity joint at both ends of the drive shaft and a sensor is provided opposite to each sensor target, the situation caused by the twist angle due to the torque is detected as the output of the sensor. be able to. The shaft torque of the drive shaft is obtained by comparing the outputs of these sensors with the shaft torque calculation unit.
In this case, a plurality of sensors are arranged opposite to each sensor target, and the shaft torque calculation unit performs a comparison on the result of performing predetermined processing on the output of each sensor. Therefore, the influence of the air gap fluctuation between the sensor target and the sensor target due to the rotational fluctuation of the sensor target and the mounting error is reduced, and the axial torque acting on the drive shaft can be accurately measured.
Further, by controlling the output of the engine based on the obtained torque signal and suppressing the generation of excessive torque, it is possible to reduce the size of the shaft of the drive shaft and the constant velocity joint, thereby contributing to weight reduction of the vehicle. This weight reduction improves the fuel efficiency of the automobile. In addition, tire slip is likely to occur when driving on low-μ roads, but the force between the road surface and the tire in the tire traveling direction can be estimated and understood from the measured axial torque, and this can be prevented in advance by vehicle body control. can do.
Moreover, optimal control is possible by using the shaft torque for travel control. For example, it can be used as a drive shaft torque signal for engine control necessary for traction control. By adding drive shaft torque control to the AT transmission, efficiency is improved and fuel efficiency is improved. Optimal torque distribution can be obtained by adding drive shaft torque control to the electronic control LSD.
Thus, according to the drive shaft axial torque measuring device of this configuration, it is possible to accurately measure the axial torque acting on the drive shaft, contribute to weight reduction of the drive shaft, and further to reduce the acting force between the road surface and the tire. Estimation is possible.
この発明の第2の発明にかかるドライブシャフトの軸トルク測定装置は、両端にて等速ジョイントを介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトの各等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを設け、これら各センサーターゲットに対向して各センサーターゲットの回転により発生する回転パルス信号を検出するセンサを設け、ドライブシャフトに生じたねじれに対応する回転信号の位相差を演算処理してドライブシャフトの軸トルクを求める軸トルク演算部を備えたドライブシャフトの軸トルク測定装置であって、前記各センサーターゲットに対向して配置されるセンサをそれぞれ複数個とし、前記軸トルク演算部は、各センサーターゲットに対向配置された複数個のセンサの出力に所定の処理を施した結果を比較して前記軸トルクを求めるものとしたことを特徴とする。 A shaft torque measuring device for a drive shaft according to a second invention of the present invention is provided with a sensor target on the outer ring of each constant velocity joint of the drive shaft connected to the drive system of the automobile via the constant velocity joint at both ends, A sensor for detecting a rotation pulse signal generated by the rotation of each sensor target is provided opposite to each sensor target, and the phase difference of the rotation signal corresponding to the torsion generated in the drive shaft is calculated to process the shaft torque of the drive shaft. An axial torque measuring device for a drive shaft having an axial torque calculation unit for obtaining a plurality of sensors arranged facing each sensor target, wherein the shaft torque calculation unit faces each sensor target The shaft is compared by comparing the results of applying predetermined processing to the outputs of the plurality of arranged sensors. Characterized in that shall determine the torque.
第2の発明は、第1の発明において、ドライブシャフトのねじれ角により生じる状況を検出するセンサとして、各センサーターゲットの回転により発生する回転パルス信号を検出するセンサを設けたものである。
ドライブシャフトにトルクが作用すると、ドライブシャフトにねじれが生じる。ドライブシャフトの両端の各等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを設けておき、これら各センサーターゲットに対向してセンサを設けておけば、前記トルクによるねじれは、両センサーターゲットによって発生する回転信号の位相差となって現れる。この回転パルス信号の位相差を軸トルク演算部で演算処理することでドライブシャフトの軸トルクが求められる。
この場合に、各センサーターゲットに対向して配置されるセンサをそれぞれ複数個とし、前記軸トルク演算部はそれぞれ複数個とした前記各センサの出力に所定の処理を施した結果について前記位相差を得るための比較を行って軸トルクを求めるものとしているので、センサーターゲットの回転振れや取付け誤差によるセンサーターゲット−センサ間のエアギャップ変動の影響が少なくなり、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定でき、ドライブシャフトの軽量化に貢献でき、さらに、路面−タイヤ間の作用力の推定が可能となる。
また、ABS用パルサーリング等からなるセンサーターゲットの設けられたドライブシャフトに、パルサーリング等からなる別のセンサーターゲットを一つ追加するだけで軸トルクを検出することができるため、低コストでドライブシャフトの軸トルクを検出することができる。しかも、同じセンサーターゲットに対向して配置されるセンサを複数個に増やすことで軸トルクを正確に測定することを可能としたものであるため、コスト増をできるだけ抑えて、軸トルクの測定精度を向上させることができる。
According to a second invention, in the first invention, a sensor for detecting a rotation pulse signal generated by rotation of each sensor target is provided as a sensor for detecting a situation caused by a twist angle of the drive shaft.
When torque acts on the drive shaft, the drive shaft is twisted. If a sensor target is provided on the outer ring of each constant velocity joint at both ends of the drive shaft, and a sensor is provided opposite to each sensor target, the twist due to the torque causes the level of the rotation signal generated by both sensor targets. Appears as a phase difference. The shaft torque of the drive shaft is obtained by computing the phase difference of the rotation pulse signal in the shaft torque computing unit.
In this case, a plurality of sensors are arranged opposite to each sensor target, and the shaft torque calculation unit calculates the phase difference with respect to the result of performing predetermined processing on the outputs of the sensors. Since the shaft torque is calculated by comparison, the influence of the air gap between the sensor target and the sensor due to the rotational deflection of the sensor target and mounting error is reduced, and the shaft torque acting on the drive shaft is accurately determined. It can be measured and contributes to the weight reduction of the drive shaft, and further, it is possible to estimate the acting force between the road surface and the tire.
In addition, it is possible to detect shaft torque by adding another sensor target consisting of a pulsar ring to a drive shaft provided with a sensor target consisting of an ABS pulsar ring, etc. The shaft torque can be detected. Moreover, since the shaft torque can be accurately measured by increasing the number of sensors arranged facing the same sensor target, the increase in cost can be suppressed as much as possible and the accuracy of measuring the shaft torque can be reduced. Can be improved.
これらの発明において、前記センサーターゲットに対向して配置される複数個のセンサは、前記センサーターゲットの周面に対向するものとしても良く、また、前記センサーターゲットの端面に対向するものとしても良い。 In these inventions, the plurality of sensors arranged facing the sensor target may be opposed to the peripheral surface of the sensor target, or may be opposed to the end surface of the sensor target.
また、これら第1および第2の発明において、同じセンサーターゲットに対向して配置される複数個のセンサを1つのハウジングに収めても良い。この構成の場合、センサの取付けを精度よくかつ簡易化することができる。 In the first and second inventions, a plurality of sensors arranged to face the same sensor target may be housed in one housing. In the case of this configuration, it is possible to simplify and simplify the attachment of the sensor.
この発明の第1の発明にかかるドライブシャフトの軸トルク測定装置は、両端にて等速ジョイントを介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトの各等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを設け、これら各センサーターゲットに対向して、ドライブシャフトのねじれ角により生じる状況を検出するセンサを設け、これらのセンサの出力の比較によりドライブシャフトの軸トルクを求める軸トルク演算部を備えたドライブシャフトの軸トルク測定装置であって、前記各センサーターゲットに対向して配置されるセンサをそれぞれ複数個とし、前記軸トルク演算部は、各センサーターゲットに対向配置された複数個のセンサの出力に所定の処理を施した結果を比較して前記軸トルクを求めるものとしたため、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に測定できて、ドライブシャフトの軽量化に貢献でき、さらに、路面−タイヤ間の作用力の推定が可能となる。また、同じセンサーターゲットに対向して配置されるセンサを複数個に増やすことで軸トルクを正確に測定することを可能としたものであるため、低コストで、軸トルクの測定精度を向上させることができる。 The shaft torque measuring device for a drive shaft according to the first invention of the present invention is provided with a sensor target on the outer ring of each constant velocity joint of the drive shaft connected to the drive system of the automobile via the constant velocity joint at both ends, Opposite each of these sensor targets, a sensor for detecting the situation caused by the torsion angle of the drive shaft is provided, and the shaft of the drive shaft is provided with an axial torque calculation unit for obtaining the axial torque of the drive shaft by comparing the outputs of these sensors The torque measuring device includes a plurality of sensors arranged to face each of the sensor targets, and the shaft torque calculation unit performs a predetermined process on the outputs of the plurality of sensors arranged to face each of the sensor targets. The shaft torque is calculated by comparing the results of the A shaft torque use in accurately measuring, can contribute to a reduction in the weight of the drive shaft, further, the road surface - it is possible to estimate the force acting between the tire. In addition, by increasing the number of sensors arranged opposite to the same sensor target, it is possible to accurately measure the shaft torque, thereby improving the measurement accuracy of the shaft torque at a low cost. Can do.
この発明の第2の発明にかかるドライブシャフトの軸トルク測定装置は、両端にて等速ジョイントを介して自動車の駆動系統に接続されるドライブシャフトの各等速ジョイントの外輪にセンサーターゲットを設け、これら各センサーターゲットに対向して各センサーターゲットの回転により発生する回転パルス信号を検出するセンサを設け、ドライブシャフトに生じたねじれに対応する回転信号の位相差を演算処理してドライブシャフトの軸トルクを求める軸トルク演算部を備えたドライブシャフトの軸トルク測定装置であって、前記各センサーターゲットに対向して配置されるセンサをそれぞれ複数個とし、前記軸トルク演算部は、各センサーターゲットに対向配置された複数個のセンサの出力に所定の処理を施した結果を比較して前記軸トルクを求めるものとしたため、ドライブシャフトに作用する軸トルクを正確に、かつ極めて低コストで測定できて、ドライブシャフトの軽量化に貢献でき、さらに、路面−タイヤ間の作用力の推定が可能となる。また、同じセンサーターゲットに対向して配置されるセンサを複数個に増やすことで軸トルクを正確に測定することを可能としたものであるため、低コストで、軸トルクの測定精度を向上させることができる。 A shaft torque measuring device for a drive shaft according to a second aspect of the present invention provides a sensor target on the outer ring of each constant velocity joint of the drive shaft connected to the drive system of the vehicle via a constant velocity joint at both ends, A sensor for detecting a rotation pulse signal generated by the rotation of each sensor target is provided opposite to each sensor target, and the phase difference of the rotation signal corresponding to the torsion generated in the drive shaft is calculated to process the shaft torque of the drive shaft. An axial torque measuring device for a drive shaft having an axial torque calculation unit for obtaining a plurality of sensors arranged facing each sensor target, wherein the shaft torque calculation unit faces each sensor target The shaft is compared by comparing the results of applying predetermined processing to the outputs of the plurality of arranged sensors. Because the torque is required, the shaft torque acting on the drive shaft can be measured accurately and at a very low cost, contributing to the weight reduction of the drive shaft and the estimation of the acting force between the road surface and the tire. Become. In addition, by increasing the number of sensors arranged opposite to the same sensor target, it is possible to accurately measure the shaft torque, thereby improving the measurement accuracy of the shaft torque at a low cost. Can do.
この発明の一実施形態を、図1ないし図7と共に説明する。図1に示すように、ドライブシャフト1は両端にて等速ジョイント2,3を介して駆動系統に接続される。図示する実施形態の場合、インボード側はトリポード型スライド式等速ジョイント2によりディファレンシャル(図示せず)と連結され、アウトボード側はバーフィールド型固定式等速ジョイント3によりアクスル(図示せず)と連結される。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the
なお、ドライブシャフト1の両端の等速ジョイント2,3は、図示の例のような組合せに限られない。たとえば、前輪駆動車の前車軸すなわち駆動輪前車軸の場合、前輪が操舵されるため、車輪側となるアウトボード側の等速ジョイント3は大きな作動角と共に等速性が要求される。この要求を満たすため、アウトボード側の等速ジョイント3にはバーフィールド型固定式継手(ゼッパ型固定式継手)、トリポード型固定式等速ジョイントなどが用いられる。車体側となるインボード側の等速ジョイント2にはサスペンションの動きを許容する作動角が要求される。この作動角は車輪側等速ジョイント3ほど大きくないが、サスペンションの動きに伴う車体の長さ変化を可能にする必要がある。このためインボード側等速ジョイント2にはバーフィールド型スライド式継手、トリポード型スライド式継手、クロスグローブ型継手などが用いられる。独立懸架方式の駆動輪後車軸は舵取り機能が不要で大きな作動角を必要としないためカルダン継手が使用される場合もある。
The
アウトボード側の等速ジョイント3の外輪3aにはABS(アンチロックブレーキシステム)制御用のセンサーターゲット5が取り付けられている。インボード側の等速ジョイント2の外輪2aにも同種のセンサーターゲット4が取り付けられている。センサーターゲット4,5は、歯車状のパルサーリングまたはN極とS極の磁極対が円周方向に並べて設けられた磁気エンコーダ等からなる。車体側には、これらのセンサーターゲット4,5に近接する位置には、電磁ピックアップ等からなる複数個のセンサ6,6、およびセンサ7,7がそれぞれ設置されている。
A
図2(A),(B)は、インボード側のセンサ6およびアウトボード側のセンサ7をそれぞれ2個ずつ設け、それぞれセンサーターゲット4,5をパルサーリングとした例、および磁気エンコーダとした例を示す。同図に示すように、インボード側の2個のセンサ6,6、およびアウトボード側の2個のセンサ7,7は、センサーターゲット4、5の歯ないし磁極対のピッチ角の整数倍の角度だけ隔てて設置されている。
センサーターゲット4,5が回転すると、インボード側のセンサ6,6およびアウトボード側のセンサ7,7のぞれぞれに回転数に比例した周波数のパルスが発生する。各センサーターゲット4,5と、対応するインボード側センサ6,6およびアウトボード側センサ7,7とで、回転速度や回転角度を検出する回転検出器8,9がそれぞれ構成される。
FIGS. 2A and 2B show an example in which two
When the
ここで、図1および図2では歯車状のパルサーリングまたは磁気エンコーダからなるセンサーターゲット4,5と電磁ピックアップからなるセンサ6,7とでセンサ系を構成したが、いかなるセンサーターゲットを用いても良い。また、センサ6,7として、電磁ピックアップの代わりに、光学式センサや他の磁気センサを使用しても良い。
Here, in FIG. 1 and FIG. 2, the sensor system is composed of the
図3は、このドライブシャフトの軸トルク測定装置の概念構成を示す。この軸トルク測定装置は、軸トルク演算部10と、前記インボード側およびアウトボード側の回転検出器8,9とで構成される。
軸トルク演算部10は、上記各センサ6,7で検出した回転パルス信号からドライブシャフト1に生じたねじれに対応する位相差を演算処理で求める位相差演算処理手段11、および求められた位相差から軸トルクを求める位相差対応軸トルク演算手段12とで構成される。
軸トルク演算部10で検出されたドライブシャフト1の軸トルクは、車両走行制御装置13による車両制御に使用される。また、上記各センサ6,7で検出する回転パルス信号は、アンチロックブレーキシステム(図示せず)の制御に用いられる。
前記位相差演算処理手段11および位相差対応軸トルク演算手段12の詳細は、次に述べる軸トルク測定方法と共に説明する。
FIG. 3 shows a conceptual configuration of this drive shaft axial torque measuring apparatus. This shaft torque measuring device includes a shaft
The shaft
The shaft torque of the
Details of the phase difference calculation processing means 11 and the phase difference corresponding shaft torque calculation means 12 will be described together with a shaft torque measuring method described below.
上記構成の軸トルク測定装置を用いた軸トルク測定方法を説明する。
自動車の急発進、急加速時においては、駆動系統に発生する軸トルクは大きく、四輪および二輪車の駆動系統の中でクラッチ部を除く最も剛性の低いところはドライブシャフト1である。そのため、ドライブシャフト1はねじられる。このねじれ角を電磁ピックアップなどからなるセンサ6,7からのパルス信号に基づいて演算し、軸トルクを求める。
A shaft torque measuring method using the shaft torque measuring device having the above configuration will be described.
The shaft torque generated in the drive system is large at the time of sudden start and acceleration of the automobile, and the
図4に示すように、軸トルクが発生していない場合は、ドライブシャフト1の両端におけるねじれはなく、インボード側およびアウトボード側のセンサーターゲット4,5によるパルスも位相が合っている。
As shown in FIG. 4, when no axial torque is generated, there is no twist at both ends of the
しかし、軸トルクが発生するとドライブシャフト1がねじれるため、図5に示すように、インボード側のセンサーターゲット4により発生するパルスよりもアウトボード側のセンサーターゲット5により発生するパルスが遅れ、位相差t’が生ずる。図では、位相差t’として、インボード側回転パルスの立ち下がりとアウトボード側回転パルスの立ち下がりを示す。位相差t’は、各信号の立ち上がり間の位相差であっても良い。
However, when the shaft torque is generated, the
ドライブシャフト1のねじれ角は、インボード側回転パルスの周期をtとするとt’/tで求められる。しかし、センサーターゲット4,5の回転振れや取付け誤差により、センサーターゲット4,5−センサ6,7間のエアギャップの変動が生じると、回転パルスの立ち下がりや立ち上がりに進みや遅れが生じ、位相差t’や周期tが正確に検出できなくなり、ねじれ角に誤差が生じる。
The torsion angle of the
そこでこの実施形態では、各センサーターゲット4,5の回転を検出するセンサ6,7をそれぞれ複数個設け、各センサの回転信号の周期tおよび位相差t’の平均を求める。これにより、より一層正確なねじれ角を検出することができる。周期tおよび位相差t’は、図3の位相差演算処理手段11内に設けられた周期tおよび位相差t’測定用のクロック(図示せず)を基準にして、前記の平均化した周期,位相差等を演算処理し、算出する。
図3の位相差対応軸トルク演算手段12では、位相差演算処理手段11で求められた周期tおよび位相差t’に基づき軸トルクが演算処理され、算出される。位相差から軸トルクを求める計算式は、予め測定、計算あるいはシミュレーションにより求めておく。また等速ジョイント2,3内部のトルクとねじれ角の非線形性を補正するようにしても良い。これにより、より正確な軸トルクの測定が可能となる。
Therefore, in this embodiment, a plurality of
In the phase difference corresponding shaft torque calculation means 12 of FIG. 3, the shaft torque is calculated and calculated based on the period t and the phase difference t ′ obtained by the phase difference calculation processing means 11. The calculation formula for obtaining the shaft torque from the phase difference is obtained in advance by measurement, calculation or simulation. Further, the nonlinearity of the torque and torsion angle inside the
前記各センサーターゲット4,5のうち一方のセンサーターゲットがABS用として設けられる場合には、ABS用とは別のセンサーターゲットを一つ追加するだけで軸トルクを測定することができることとなるため、極めて低コストでドライブシャフト1の軸トルクを測定することができる。
When one of the
また、この実施形態では、インボード側のセンサ6およびアウトボード側のセンサ7をそれぞれ2個ずつ配置したが、各センサ6,7の個数をさらに増やすことで、より正確な位相差の検出が可能になる。
In this embodiment, two
また、アウトボード側のセンサーターゲット5とセンサ7との間の位置関係や、インボード側センサーターゲット4とセンサ6との間の位置関係によっては、ドライブシャフト1に軸トルクが作用していない状態であっても、位相差が検出される場合がある。
そこで、このような誤検出が生じないようにするために、ドライブシャフト1に軸トルクが作用していない状態で、アウトボード側の回転パルス信号とインボード側の回転パルス信号の位相差がゼロとなるように、各等速ジョイント2,3の外輪2a ,3aへのセンサーターゲット4,5の固定位置、もしくはセンサ6,7の位相角を調整することが望ましい。
In addition, depending on the positional relationship between the
Therefore, in order to prevent such erroneous detection, the phase difference between the rotation pulse signal on the outboard side and the rotation pulse signal on the inboard side is zero when no axial torque is applied to the
また、ドライブシャフト1に軸トルクが作用していない状態で、アウトボード側の回転パルス信号とインボード側の回転パルス信号に位相差があった場合には、この値を予め測定しておき、軸トルク測定時の位相差の演算結果を補正するようにしても良い。
In addition, when there is a phase difference between the rotation pulse signal on the outboard side and the rotation pulse signal on the inboard side when no axial torque is applied to the
また、図1および図2に示した例では、インボード側およびアウトボード側の各センサーターゲット4,5に対して、対応するセンサ6,7をラジアル方向から対向させているが、図6(A),(B)に正面図および側面図で示すように、各センサーターゲット4,5に対して、対応するセンサ6,7をアキシアル方向に対向させても良い。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, the corresponding
また、図1に示した例では、インボード側の複数個のセンサ6、およびアウトボード側の複数個のセンサ7を、それぞれ個別に配置しているが、図7に示すように、インボード側の複数個のセンサ6を1つのハウジング14で、アウトボード側の複数個のセンサ7についても1つのハウジング15でそれぞれ収めるようにしても良い。このように1つのハウジング14,15内に複数個のセンサ6,7を収めることで、センサ6,7の取付けを精度よくかつ簡易化することができる。
In the example shown in FIG. 1, a plurality of
図3における車両走行制御装置13は、上記したようにして求められた軸トルクの信号に基づいて、例えば、エンジンの点火タイミングを遅らせる等のエンジン制御を行なう。そうすることによって、過大トルクの発生を防止できる。過大トルクの発生が防止できれば、ドライブシャフト1の軸径や等速ジョイント2、3の外径のサイズダウンが可能となる。さらに、このようにして求められた軸トルクの測定値によって、路面−タイヤ間のスリップ状態も推定して把握でき、走行制御に利用できる。
また、この車両走行制御装置13は、上記したようにして求められた軸トルク信号を、トラクションコントロールのためのエンジン制御や、ATトランスミッションの制御、電子制御LSD等の走行制御に利用するものであっても良い。
The vehicle
Further, the vehicle
1…ドライブシャフト
2,3…等速ジョイント
2a,3a…等速ジョイント外輪
4,5…センサーターゲット
6,7…センサ
10…軸トルク演算部
14,15…ハウジング
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各センサーターゲットに対向して配置されるセンサをそれぞれ複数個とし、前記軸トルク演算部は、各センサーターゲットに対向配置された複数個のセンサの出力に所定の処理を施した結果を比較して前記軸トルクを求めるものとしたことを特徴とするドライブシャフトの軸トルク測定装置。 A sensor target is provided on the outer ring of each constant velocity joint of the drive shaft that is connected to the drive system of the vehicle via a constant velocity joint at both ends, and the situation caused by the twist angle of the drive shaft is opposed to each sensor target. A shaft torque measuring device for a drive shaft provided with a sensor for detecting, and having a shaft torque calculation unit for obtaining the shaft torque of the drive shaft by comparing the outputs of these sensors,
A plurality of sensors are arranged facing each sensor target, and the shaft torque calculation unit compares the results of performing predetermined processing on the outputs of the plurality of sensors arranged facing each sensor target. A shaft torque measuring device for a drive shaft, characterized in that the shaft torque is obtained.
前記各センサーターゲットに対向して配置されるセンサをそれぞれ複数個とし、前記軸トルク演算部は、各センサーターゲットに対向配置された複数個のセンサの出力に所定の処理を施した結果を比較して前記軸トルクを求めるものとしたことを特徴とするドライブシャフトの軸トルク測定装置。 A sensor target is provided on the outer ring of each constant velocity joint of the drive shaft connected to the drive system of the vehicle via a constant velocity joint at both ends, and rotation pulses generated by the rotation of each sensor target facing these sensor targets. A shaft torque measuring device for a drive shaft provided with a sensor for detecting a signal, and having a shaft torque calculation unit for calculating a shaft torque of the drive shaft by calculating a phase difference of a rotation signal corresponding to a twist generated in the drive shaft. And
A plurality of sensors are arranged facing each sensor target, and the shaft torque calculation unit compares the results of performing predetermined processing on the outputs of the plurality of sensors arranged facing each sensor target. A shaft torque measuring device for a drive shaft, characterized in that the shaft torque is obtained.
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