JP2012246822A - Driving system control device - Google Patents

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Masashi Hikita
真史 疋田
Toshiro Toyoda
俊郎 豊田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve a structure capable of performing optimum control in accordance with each state, even in an engine 1 supplied with fuel deteriorated with the lapse of time or fuel other than specified fuel, by measuring an output torque of the engine 1 with the practical structure.SOLUTION: This driving system control device includes a torque measuring device 4 determining torque input from a crankshaft of the engine 1 to a transmission 2. The torque measuring device 4 includes: a disk-shaped detected plate supported and fixed to the crankshaft or a part of a rotary shaft rotated with torque proportional to the crankshaft; a sensor having a detection part disposed opposite an outer diameter side edge part of the detected plate while being supported by a stationary part; and a torque calculator calculating the torque of the crankshaft on the basis of an output signal of the sensor. An engine controller 3 adjusts a fuel supply amount to the engine 1 or adjusts a gear ratio of the transmission 2 on the basis of a value of the torque calculated by the torque calculator.

Description

この発明は、例えば運転者によるアクセルペダルの操作状態に関連する状態量を表す信号に基づいて、自動車のエンジンを制御する事により、最適な運行状態を実現する為の、駆動系制御装置の改良に関する。具体的には、例えば経年劣化や不適切な燃料補給等により、エンジンの出力が設計値からずれた場合にも、その状況に応じた最適な制御を行える制御装置を実現するものである。   The present invention is an improvement of a drive system control device for realizing an optimal driving state by controlling an automobile engine based on a signal representing a state quantity related to an operation state of an accelerator pedal by a driver, for example. About. Specifically, a control device that can perform optimal control according to the situation even when the output of the engine deviates from the design value due to, for example, aging or inappropriate fuel supply is realized.

近年の電子制御された自動車の場合、アクセルペダルの操作状態(開度、操作速度等)に応じてエンジンが出力すべきトルク(目標トルク)を求め、エンジン制御器によりこのエンジンの燃焼室に供給する燃料(ガソリン、軽油等の燃料と空気との混合気)の供給量を調整する事が、例えば特許文献1等に記載されて広く知られており、実際に広く行われている。又、更に電子化された自動車の場合、前記操作状態に対応して、自動変速機の変速比を調節する事も、例えば特許文献2等に記載されて広く知られており、実際に広く行われている。尚、前記自動変速機が遊星歯車式等の有段式の場合には、変速機調節は段階的に行われ、ベルト式、トロイダル式等の無段式の場合には、変速比調節は連続的に行われる。   In recent electronically controlled automobiles, the torque (target torque) that the engine should output is determined according to the accelerator pedal operation state (opening, operation speed, etc.) and supplied to the combustion chamber of the engine by the engine controller. Adjustment of the amount of fuel to be supplied (a mixture of fuel such as gasoline or light oil and air) is widely known and described widely in, for example, Patent Document 1 and the like. Further, in the case of a more electronic vehicle, adjusting the gear ratio of the automatic transmission according to the operation state is widely known as described in, for example, Patent Document 2 and the like. It has been broken. When the automatic transmission is a stepped type such as a planetary gear type, the transmission is adjusted stepwise. When the automatic transmission is a continuously variable type such as a belt type or a toroidal type, the gear ratio adjustment is continuous. Done.

図19は、アクセルペダルの操作状況に応じてエンジン及び変速機(自動変速機)を制御する自動車の駆動系制御装置の動作状況の1例を示している。ステップ1(S1)で運転者によるアクセルの操作状態を検出したならば、ステップ2でエンジン制御器により、エンジンの燃焼室内への燃料の供給状態(供給量)を決定し、ステップ3で、実際にエンジンを、前記操作状況に応じて運転する。そして、ステップ4で、このエンジンの出力トルクを推定する。この出力トルクの推定は、前記燃料の供給量とこのエンジンの回転速度とから前記燃焼室内の圧力を算出し、更にこの圧力と燃焼室の数(気筒数)とから求める。そして、求めたトルクの推定値を前記エンジン制御器にフィードバックし、このエンジン制御器による前記エンジン制御の精度を向上させる。又、前記トルクの推定値を表す信号は、前記自動変速機の制御器にも送り、ステップ5で、この自動変速機の変速比を制御する。   FIG. 19 shows an example of the operation status of the drive system controller for an automobile that controls the engine and the transmission (automatic transmission) in accordance with the operation status of the accelerator pedal. If it is detected in step 1 (S1) that the accelerator is operated by the driver, in step 2, the engine controller determines the fuel supply state (supply amount) into the combustion chamber of the engine. The engine is operated according to the operation status. In step 4, the output torque of the engine is estimated. The output torque is estimated by calculating the pressure in the combustion chamber from the amount of fuel supplied and the rotational speed of the engine, and further calculating the output torque from the number of combustion chambers (number of cylinders). Then, the obtained estimated value of torque is fed back to the engine controller, and the accuracy of the engine control by the engine controller is improved. A signal representing the estimated value of the torque is also sent to the controller of the automatic transmission, and in step 5, the transmission ratio of the automatic transmission is controlled.

上述の図19に示した、エンジン及び自動変速機の制御は、このエンジンの性能が設計値通りである事を前提としている。これに対して、エンジンの性能は、長期間に亙る使用に伴って、僅かずつではあるが低下(経年劣化)する事が避けられない。例えば、燃焼室の内周面やピストンリングの外周縁は次第に摩耗し、シリンダ室内の圧力が、僅かずつ低下して、前記出力トルクが低下する。従って、前記図19に示した様な手順で、経年劣化したエンジンをフィードバック制御すると、適切な制御を行えず、運転者が意図する走行性能を得られなかったり、燃費性能が悪化する可能性がある。尚、この様に、実際の出力トルクが設計値からずれる状況は、燃料として指定された以外のものを使用した場合(ハイオクガソリン指定に拘らずレギュラーガソリンを給油したり、粗悪な燃料を給油された場合)にも生じる。何れにしても、前記燃焼室内に圧力センサを設置して、この燃焼室内の圧力を実際に測定すれば、前記経年劣化に拘らず、適切なフィードバック制御が可能になる。但し、各燃焼室内の圧力を実測してこのフィードバック制御に利用する事は現実的ではない。   The control of the engine and the automatic transmission shown in FIG. 19 is based on the premise that the performance of the engine is as designed. On the other hand, the performance of the engine is inevitably lowered (aged deterioration) little by little with long-term use. For example, the inner peripheral surface of the combustion chamber and the outer peripheral edge of the piston ring are gradually worn, and the pressure in the cylinder chamber is gradually decreased, so that the output torque is decreased. Accordingly, if feedback control is performed on an engine that has deteriorated over time according to the procedure shown in FIG. 19, there is a possibility that appropriate control cannot be performed, and the driving performance intended by the driver cannot be obtained, or the fuel consumption performance may deteriorate. is there. In addition, the situation where the actual output torque deviates from the design value in this way is when a fuel other than those specified as fuel is used (regular gasoline is supplied regardless of high-octane gasoline specification, or poor fuel is supplied). Also occurs). In any case, if a pressure sensor is installed in the combustion chamber and the pressure in the combustion chamber is actually measured, appropriate feedback control becomes possible regardless of the aging deterioration. However, it is not realistic to actually measure the pressure in each combustion chamber and use it for this feedback control.

特開2010−13003号公報JP 2010-13003 A 特開2003−166640号公報JP 2003-166640 A

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、実用的な構造で、エンジンの出力トルクを測定し、例えば、経年劣化したり、指定以外の燃料を給油されたエンジンでも、それぞれの状態に応じた最適な制御を行える、自動車、各種産業機械等、エンジンを動力源とする各種機械装置の駆動系制御装置を実現すべく発明したものである。   In view of the circumstances as described above, the present invention measures the output torque of an engine with a practical structure and, for example, an engine that has deteriorated over time or has been fueled with fuel other than specified, depending on the state of each engine. The present invention was invented to realize a drive system control device for various mechanical devices using an engine as a power source, such as automobiles and various industrial machines, capable of performing optimal control.

本発明の駆動系制御装置は、エンジンと、変速機と、エンジン制御器と、エンジントルク測定手段とを備える。
このうちのエンジンは、シリンダ内への燃料供給に基づいてクランクシャフトを回転させる。
又、前記変速機は、前記クランクシャフトの回転を入力し、この回転の速度を変更してから、例えば駆動輪等の被駆動部に向けて出力する。
又、前記エンジン制御器は、運転者或いはオペレータが行う、アクセルペダル、アクセルレバー等のアクセルの操作に関連する状態量を表す信号に基づいて、前記エンジンのシリンダ内への燃料供給量を調整する。尚、この状態量を表す信号には、本発明を自動車用駆動系制御装置として実施する場合に於いて、オートクルーズ或いはクルーズコンピュータ等と称される、自動走行モード用のスイッチがONされた状態で、指定された走行状態を維持する為に必要な条件を表す信号も含む。同様に、各種産業機械用駆動系制御装置として実施する場合に於いて、運転速度を一定に維持する為の装置から出力される信号も含む。
又、前記エンジントルク測定手段は、前記クランクシャフトから前記変速機に入力されるトルクを求めるもので、被検出板と、センサと、トルク演算器とを備える。
このうちの被検出板は、円板状で、前記クランクシャフト又はこのクランクシャフトと比例したトルクで回転する回転軸である、被検出回転軸の一部に、この被検出回転軸と同心に支持固定されており、外径側端部の特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させている。
又、前記センサは、固定の部分に支持された状態で、検出部を前記被検出板の外径側端部に対向させている。
又、前記トルク演算器は、前記センサの出力信号に基づいて前記クランクシャフトのトルクを算出する。
The drive system controller of the present invention includes an engine, a transmission, an engine controller, and engine torque measuring means.
Among these engines, the crankshaft is rotated based on the fuel supply into the cylinder.
The transmission receives the rotation of the crankshaft, changes the speed of the rotation, and then outputs it to a driven part such as a driving wheel.
The engine controller adjusts a fuel supply amount into the cylinder of the engine based on a signal representing a state quantity related to an accelerator operation such as an accelerator pedal or an accelerator lever performed by a driver or an operator. . It should be noted that the signal representing the state quantity is a state in which an automatic driving mode switch called an auto cruise or a cruise computer is turned on when the present invention is implemented as an automobile drive system control device. And a signal representing a condition necessary for maintaining the designated traveling state. Similarly, when implemented as a drive system control device for various industrial machines, it also includes a signal output from a device for maintaining the operation speed constant.
The engine torque measuring means obtains torque input from the crankshaft to the transmission, and includes a detected plate, a sensor, and a torque calculator.
The plate to be detected is disc-shaped, and is supported concentrically with the detected rotation shaft on the crankshaft or a part of the rotation shaft that rotates with a torque proportional to the crankshaft. It is fixed, and the characteristic of the outer diameter side end portion is changed alternately and at equal intervals in the circumferential direction.
In addition, the sensor is supported by a fixed portion, and the detection portion is opposed to the outer diameter side end portion of the detection plate.
The torque calculator calculates the torque of the crankshaft based on the output signal of the sensor.

上述の様な本発明の駆動系制御装置を実施する場合に、例えば請求項2に記載した発明の様に、前記エンジン制御器は、前記トルク演算器が算出したトルクの値に基づいて、前記燃料供給量を調整する。
或いは、請求項3に記載した発明の様に、前記変速機を自動変速機とする。又、前記アクセルの操作に関連する状態量を表す信号に基づいてこの自動変速機の変速比を調整する、変速機制御器を備える。そして、この変速機制御器は、前記トルク演算器が算出したトルクの値に基づいて、前記変速比を調整する。
When implementing the drive system control apparatus of the present invention as described above, for example, as in the invention described in claim 2, the engine controller is configured based on the torque value calculated by the torque calculator. Adjust the fuel supply.
Alternatively, as in the invention described in claim 3, the transmission is an automatic transmission. Further, a transmission controller is provided for adjusting a gear ratio of the automatic transmission based on a signal representing a state quantity related to the operation of the accelerator. The transmission controller adjusts the transmission ratio based on the torque value calculated by the torque calculator.

又、上述の様な本発明の駆動系制御装置を実施する場合に、例えば請求項4に記載した発明の様に、前記被検出板を、前記変速機内の歯車伝達装置を構成する歯車とする。
又、前記歯車伝達装置は、1対の回転軸と、これら両回転軸のそれぞれの一部に固定されて、それぞれの外径側端部に形成した歯を互いに噛合させる事により、これら両回転軸同士の間でのトルクの伝達を可能とした1対の歯車とを備えたものとする。
そして、前記センサを1対設けて、これら両センサの検出部をそれぞれ、前記1対の歯車のうちの少なくとも一方の歯車の前記外径側端部に設けた歯に対向させる。そして、前記両センサの出力信号を、当該歯車の回転に伴って変化させる。
そして、前記トルク演算器は、前記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差と、前記被検出板である歯車を固定した回転軸と前記クランクシャフトとの間に存在する歯車伝達機構の変速比及び摩擦損失に基づいて、このクランクシャフトのトルクを算出する。
Further, when implementing the drive system control apparatus of the present invention as described above, for example, as in the invention described in claim 4, the detected plate is a gear constituting a gear transmission apparatus in the transmission. .
Further, the gear transmission device is fixed to a pair of rotating shafts and a part of each of the rotating shafts, and the teeth formed on the outer diameter side end portions are engaged with each other, thereby rotating both the shafts. A pair of gears that enable transmission of torque between the shafts is provided.
Then, a pair of the sensors are provided, and the detection portions of both the sensors are opposed to the teeth provided on the outer diameter side end of at least one of the pair of gears. Then, the output signals of both sensors are changed as the gear rotates.
The torque calculator includes a phase difference that exists between the output signals of the two sensors, and a gear transmission mechanism that exists between the rotating shaft that fixes the gear that is the detection plate and the crankshaft. The crankshaft torque is calculated based on the gear ratio and friction loss.

上述の様な請求項4に記載した発明を実施する場合に、より具体的には、例えば請求項5に記載した発明の様に、前記1対の歯車をはすば歯車とする。又、前記1対のセンサのうちの一方のセンサの検出部を前記1対の歯車のうちの一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して径方向に、他方のセンサの検出部をこの一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して軸方向に、それぞれ対向させる。そして、前記トルク演算器は、前記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記クランクシャフトのトルクを算出する。   When carrying out the invention described in claim 4 as described above, more specifically, for example, as in the invention described in claim 5, the pair of gears are helical gears. Further, the detection portion of one of the pair of sensors is detected by the other sensor in a radial direction with respect to a tooth formed on an outer diameter side end portion of one of the pair of gears. The portions are made to face each other in the axial direction with respect to the teeth formed on the outer diameter side end portion of the one gear. Then, the torque calculator calculates the torque of the crankshaft based on a change in phase difference existing between the output signals of the two sensors.

或いは、前記請求項4に記載した発明を実施する場合に、請求項6に記載した発明の様に、前記1対の歯車をはすば歯車とする。又、前記1対のセンサのうちの一方のセンサの検出部を何れか一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して、他方のセンサの検出部を他方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して、それぞれ径方向に対向させる。そして、前記トルク演算器は、前記両歯車同士の軸方向に関する相対変位に伴って発生する、前記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記クランクシャフトのトルクを算出する。
この様な請求項6に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項7に記載した発明の様に、前記1対のセンサを、前記1対の歯車の噛合部から円周方向に関して90度の位置よりもこの噛合部に近い位置に配置する。そして、これら両センサを単一のホルダに保持する。
Alternatively, when the invention described in claim 4 is implemented, the pair of gears are helical gears as in the invention described in claim 6. Further, the detection part of one of the pair of sensors is formed on the outer diameter side end of one of the gears, and the detection part of the other sensor is connected to the outer diameter side of the other gear. The teeth formed at the ends are opposed to each other in the radial direction. The torque calculator calculates the torque of the crankshaft based on a change in phase difference between the output signals of the sensors, which is generated in association with the relative displacement of the two gears in the axial direction. calculate.
In the case of carrying out the invention described in claim 6, it is preferable that the pair of sensors are connected to each other from the meshing portion of the pair of gears in the circumferential direction as in the invention described in claim 7. It arrange | positions in the position near this meshing part rather than the position of degree. Both of these sensors are held in a single holder.

或いは、前記請求項4に記載した発明を実施する場合に、請求項8に記載した発明の様に、前記1対のセンサのそれぞれを、前記1対の歯車のそれぞれの前記外径側端部に形成した歯に、それぞれ径方向に対向させる。そして、前記トルク演算器は、前記歯車の中心軸同士の相対位置変化に伴って発生する、前記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記クランクシャフトのトルクを算出する。
この様な請求項8に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項9に記載した発明の様に、前記1対のセンサの検出部を、前記1対の歯車の噛合部を挟んで180度反対側位置に存在させる。そして、これら両センサは、これら両歯車の回転中心が前記噛合部の接線方向に相対変位する事に伴って、互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる。
或いは、請求項10に記載した発明の様に、前記1対のセンサの検出部を、前記1対の歯車の噛合部を挟んで180度反対側位置から、これら両歯車の圧力角分だけ周方向にそれぞれ移動した位置に存在させる。そして、前記両センサは、前記両歯車の回転中心が前記噛合部の接線方向から前記圧力角分傾斜した方向に相対変位する事に伴って互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる。
Alternatively, when the invention described in claim 4 is carried out, as in the invention described in claim 8, each of the pair of sensors is connected to the outer diameter side end portion of each of the pair of gears. The teeth formed in the above are respectively opposed in the radial direction. The torque calculator calculates the torque of the crankshaft based on a change in the phase difference between the output signals of the two sensors, which is generated when the relative positions of the central axes of the gears change. calculate.
When the invention described in claim 8 is carried out, for example, as in the invention described in claim 9, the detection unit of the pair of sensors is connected to the meshing part of the pair of gears with 180. Exist at the opposite position. These two sensors change the phase difference between the output signals of the two gears as the rotational centers of the two gears are relatively displaced in the tangential direction of the meshing portion.
Alternatively, as in the invention described in claim 10, the detection portions of the pair of sensors are rotated by an angle corresponding to the pressure angle of both gears from a position 180 degrees opposite to the meshing portion of the pair of gears. It exists in the position moved to each direction. The two sensors change the phase difference between the output signals as the rotational centers of the two gears are relatively displaced in a direction inclined by the pressure angle from the tangential direction of the meshing portion.

或いは、前記請求項4に記載した発明を実施する場合に、請求項11に記載した発明の様に、前記1対のセンサの検出部を、前記1対の歯車のうち一方の歯車の外周面に対向させる。又、これら両センサの検出部がこの一方の歯車に対向している位置を、前記歯車同士の噛合部から円周方向にそれぞれ90度ずれた部分とする。そして、前記1対のセンサは、前記一方の歯車が他方の歯車から離れる方向に変位する事に伴って、互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる。   Alternatively, when carrying out the invention described in claim 4, as in the invention described in claim 11, the detection part of the pair of sensors is used as an outer peripheral surface of one gear of the pair of gears. To face. Further, the positions where the detection parts of these two sensors are opposed to this one gear are defined as portions that are each shifted by 90 degrees in the circumferential direction from the meshing part of the gears. The pair of sensors change the phase difference between the output signals of the one gear as the one gear is displaced in a direction away from the other gear.

或いは、前記請求項4に記載した発明を実施する場合に、請求項12に記載した発明の様に、前記1対の歯車をはすば歯車とする。又、前記1対のセンサのうちの一方のセンサの検出部を、これら両歯車のうちの一方の歯車の前記外径側端部に形成した歯に径方向に対向させる。更に、他方のセンサの検出部を、この一方の歯車に隣接してこの一方の歯車と同じ回転軸に固定された平歯車の外径側端部に形成した歯に径方向に対向させる。そして、前記トルク演算器は、前記1対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて前記クランクシャフトのトルクを算出する。   Alternatively, when carrying out the invention described in claim 4, the pair of gears are helical gears as in the invention described in claim 12. Further, the detection part of one of the pair of sensors is opposed to a tooth formed on the outer diameter side end of one of the two gears in the radial direction. Further, the detection part of the other sensor is opposed to teeth formed on the outer diameter side end of a spur gear fixed to the same rotation shaft as the one gear adjacent to the one gear. The torque calculator calculates the torque of the crankshaft based on a phase difference existing between the output signals of the pair of sensors.

或いは、前記請求項4に記載した発明を実施する場合に、請求項13に記載した発明の様に、前記1対の歯車のうちの少なくとも一方の歯車のうちで、前記1対のセンサのうちの少なくとも一方のセンサの検出部が対向する歯車の前記外径側端部に設けた各歯の歯先面の一部に、当該歯車の軸方向に対し傾斜した凹溝を設ける。そして、前記少なくとも一方のセンサの検出部を、前記各歯のうちでこれら各凹溝を形成した部分に対向させる。   Alternatively, when the invention described in claim 4 is carried out, as in the invention described in claim 13, of at least one gear of the pair of gears, of the pair of sensors. A concave groove that is inclined with respect to the axial direction of the gear is provided in a part of the tooth tip surface of each tooth provided at the outer diameter side end of the gear facing the detection portion of at least one of the sensors. And the detection part of the said at least one sensor is made to oppose the part which formed these each ditch | groove among each said tooth | gear.

又、上述の請求項4〜7、12、13に記載した発明を実施する場合に、例えば請求項14に記載した発明の様に、前記1対の歯車のうち、前記被検出板として機能する歯車を外嵌固定した回転軸に、この回転軸を軸方向に所定の力で押圧する弾力を付与する。   Further, when the invention described in the above fourth to seventh, twelfth, and thirteenth embodiments is carried out, as in the invention described in the fourteenth aspect, for example, the pair of gears functions as the detected plate. A resilience that presses the rotation shaft in the axial direction with a predetermined force is applied to the rotation shaft to which the gear is fitted and fixed.

更に、本発明を実施する場合の具体的構造の別例として、請求項15に記載した発明の様に、前記クランクシャフトの両端部に、それぞれが前記被検出板である1対のエンコーダを固定すると共に、これら両エンコーダの外径側端部に設けた被検出面に、それぞれセンサの検出部を対向させる。そして、前記トルク演算器は、これら両センサの出力信号同士の間の位相差に基づいて、前記クランクシャフトのトルクを求める。   Further, as another example of the specific structure when carrying out the present invention, as in the invention described in claim 15, a pair of encoders, each of which is the detected plate, are fixed to both ends of the crankshaft. At the same time, the detection portions of the sensors are made to face the detected surfaces provided at the outer diameter side ends of both encoders. And the said torque calculator calculates | requires the torque of the said crankshaft based on the phase difference between the output signals of these both sensors.

上述の様に構成する本発明によれば、実用的な構造で、エンジンの出力トルクを測定し、このトルクの測定値に応じて各種制御を適切に行える機械装置の駆動系制御装置を実現できる。
例えば、請求項2に記載した発明によれば、経年劣化したり、指定以外の燃料を給油されたエンジンでも、それぞれの状態に応じた最適な制御を行える駆動系制御装置を実現できる。即ち、実際のエンジンの出力トルクを測定し、この測定値をエンジン制御器による燃料供給量にフィードバックできるので、前記エンジンの置かれている状況に関係なく、前記最適な制御を行える。又、請求項3に記載した発明によれば、前記エンジンだけでなく、自動変速機の変速比制御も最適に行える。
According to the present invention configured as described above, it is possible to realize a drive system control device for a mechanical device that measures the output torque of the engine with a practical structure and can appropriately perform various controls according to the measured value of the torque. .
For example, according to the second aspect of the present invention, it is possible to realize a drive system control device that can perform optimal control in accordance with each state even with an engine that has deteriorated over time or has been fueled with fuel other than specified. That is, the actual output torque of the engine is measured, and the measured value can be fed back to the fuel supply amount by the engine controller, so that the optimum control can be performed regardless of the situation where the engine is placed. According to the invention described in claim 3, not only the engine but also the gear ratio control of the automatic transmission can be optimally performed.

又、請求項4〜14に記載した発明によれば、センサ以外に、トルク測定の為の専用の部品を変速機内の歯車伝達装置部分に設置しなくても、この歯車伝達装置が伝達するトルクの方向及び大きさを測定する事が可能となる。この結果、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、歯車伝達装置に繋がったクランクシャフトの出力トルクを測定する事に伴うコスト上昇を低く抑えられる。しかも、設置スペースを小さく抑えて、例えば変速機の構成部品を収納したケーシング内の限られた空間に設置する事が容易になる。   Further, according to the invention described in claims 4 to 14, the torque transmitted by the gear transmission device can be transmitted without installing a dedicated component for torque measurement other than the sensor in the gear transmission device portion in the transmission. It is possible to measure the direction and size of the. As a result, parts production, parts management, and assembly work are all facilitated, and the cost increase associated with measuring the output torque of the crankshaft connected to the gear transmission can be kept low. In addition, it is easy to install in a limited space in the casing that houses the components of the transmission, for example, while keeping the installation space small.

本発明の駆動系制御装置を自動車に適用した場合の基本的構造を示す模式図。The schematic diagram which shows the basic structure at the time of applying the drive-train control apparatus of this invention to a motor vehicle. エンジンのクランクシャフトの出力トルクを測定する測定装置の1例を示す模式図。The schematic diagram which shows an example of the measuring apparatus which measures the output torque of the crankshaft of an engine. 前記測定装置の具体的構造を説明する為の模式図。The schematic diagram for demonstrating the specific structure of the said measuring apparatus. この測定装置により測定した前記出力トルクを利用して、エンジン及び自動変速機を制御する状態を示すフローチャート。The flowchart which shows the state which controls an engine and an automatic transmission using the said output torque measured with this measuring apparatus. 変速機内の歯車伝達装置部分に組み込んだ前記出力トルクの測定装置の第1例を説明する為、互いに噛合した1対のはすば歯車及び1対のセンサを、これら両はすば歯車の軸方向から見た状態で示す正面図。In order to explain a first example of the output torque measuring device incorporated in a gear transmission device in a transmission, a pair of helical gears and a pair of sensors meshed with each other, both of which are the shafts of the helical gears. The front view shown in the state seen from the direction. 前記1対のはすば歯車のうち一方のはすば歯車と前記1対のセンサとの組み合わせ状態を示す斜視図。The perspective view which shows the combined state of one helical gear and said one pair of sensor among said pair of helical gears. 互いに噛合した1対のはすば歯車に加わる力を説明する為の模式図。The schematic diagram for demonstrating the force added to a pair of helical gear which meshed | engaged mutually. 前記1対のセンサの出力信号の位相差に基づいて前記1対のはすば歯車により伝達されるトルクを求める手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure which calculates | requires the torque transmitted by the said pair of helical gears based on the phase difference of the output signal of the said pair of sensors. 前記1対のはすば歯車の軸方向変位に伴って前記1対のセンサの出力信号の位相が変化する状態を示す線図。The diagram which shows the state from which the phase of the output signal of the said pair of sensor changes with the axial direction displacement of the said pair of helical gears. 変速機内の歯車伝達装置部分に組み込んだ前記出力トルクの測定装置の第2例を説明する為、互いに噛合した1対のはすば歯車及び1対のセンサを、これら両はすば歯車の径方向から見た状態で示す略側面図。In order to explain a second example of the output torque measuring device incorporated in the gear transmission device in the transmission, a pair of helical gears and a pair of sensors meshed with each other, both of which are the diameters of the helical gears. The schematic side view shown in the state seen from the direction. 同第3例を説明する為、互いに噛合した1対のはすば歯車及び1対のセンサを、これら両はすば歯車の軸方向から見た状態で示す略正面図。In order to explain the third example, a schematic front view showing a pair of helical gears and a pair of sensors meshed with each other as seen from the axial direction of the helical gears. 同第4例を説明する為、互いに噛合した1対のはすば歯車及び1対のセンサを、これら両はすば歯車の軸方向から見た状態で示す略正面図。In order to explain the fourth example, a schematic front view showing a pair of helical gears and a pair of sensors meshed with each other as seen from the axial direction of the helical gears. 同第5例を説明する為、互いに噛合した1対のはすば歯車及び1対のセンサを、これら両はすば歯車の軸方向から見た状態で示す略正面図。In order to explain the fifth example, a schematic front view showing a pair of helical gears and a pair of sensors meshed with each other as seen from the axial direction of the helical gears. 同第6例を説明する為、互いに噛合した1対のはすば歯車及び1対のセンサを、これら両はすば歯車の軸方向から見た状態で示す略正面図。In order to explain the sixth example, a schematic front view showing a pair of helical gears and a pair of sensors meshed with each other as seen from the axial direction of the helical gears. 同第7例を説明する為、互いに噛合した1対のはすば歯車及びこれら両はすば歯車に隣接して設けた1対の平歯車と2対のセンサとを、これら両歯車の径方向から見た状態で示す略側面図。In order to explain the seventh example, a pair of helical gears meshed with each other, a pair of spur gears provided adjacent to the helical gears, and two pairs of sensors, The schematic side view shown in the state seen from the direction. 同第8例を説明する為、一方の平歯車及び1対のセンサのうちの一方のセンサを、平歯車の径方向から見た状態で示す側面図(A)と斜視図(B)。In order to explain the eighth example, a side view (A) and a perspective view (B) showing one sensor of one spur gear and a pair of sensors as viewed from the radial direction of the spur gear. 前記第8例の変形例を説明する為の、図16の(A)と同様の図。The figure similar to (A) of FIG. 16 for demonstrating the modification of the said 8th example. 変速機内の歯車伝達装置部分に組み込んだ前記出力トルクの測定装置の第9例を説明する為、一方のはすば歯車及び1対のセンサのうちの一方のセンサを、このはすば歯車の径方向から見た状態で示す側面図。In order to explain the ninth example of the output torque measuring device incorporated in the gear transmission device in the transmission, one of the helical gear and one of the pair of sensors is connected to the helical gear. The side view shown in the state seen from radial direction. 従来から行われている、エンジン及び自動変速機を制御する状態を示すフローチャート。The flowchart which shows the state which controls the engine and automatic transmission conventionally performed.

[実施の形態の第1例]
図1〜4は、請求項1〜3、15に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例の駆動系制御装置は、図1に示す様に、エンジン1と、変速機2と、エンジン制御器3と、エンジントルク測定手段であるトルク測定器4とを備える。このうちのエンジン1は、シリンダ内への燃料供給に基づいて、図2に示したクランクシャフト5を回転させる。又、前記変速機2は、このクランクシャフト5の回転を入力し、この回転の速度を変更してから、図示しないデファレンシャルギヤ等を介して、左右1対の駆動輪6、6に向けて出力する。
[First example of embodiment]
1-4 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 3 and 15. As shown in FIG. 1, the drive system control device of the present example includes an engine 1, a transmission 2, an engine controller 3, and a torque measuring device 4 that is an engine torque measuring unit. Of these, the engine 1 rotates the crankshaft 5 shown in FIG. 2 based on the supply of fuel into the cylinder. The transmission 2 receives the rotation of the crankshaft 5 and changes the speed of the rotation, and then outputs it to a pair of left and right drive wheels 6 and 6 via a differential gear (not shown). To do.

又、前記エンジン制御器3は、運転者が行う、アクセルペダル7の操作に関連する状態量、即ち、操作方向(開閉方向)、踏み込み量、踏み込み速度(開放速度)等を表す信号に基づいて、前記エンジン1のシリンダ内への燃料供給量を調整する。
又、前記トルク測定器4は、前記クランクシャフト5から前記変速機2に入力されるトルクを、このトルクに基づくこのクランクシャフト5の捩れを利用して求めるもので、図3に示す様に構成している。即ち、このクランクシャフト5の両端部に、それぞれが特許請求の範囲に記載した被検出板である1対のエンコーダ8a、8bを固定し、これら両エンコーダ8a、8bの被検出面(外周面)に、それぞれセンサ9a、9bの検出部を対向させている。これら両センサ9a、9bの出力信号同士の関係は、前記クランクシャフト5がトルクを出力せず、従ってこのクランクシャフト5が弾性変形していない状態で、所定の位相差を初期値として有する。これに対して、このクランクシャフト5がトルクを出力し、このクランクシャフト5が捩り方向に弾性変形した状態では、前記両センサ9a、9bの出力信号同士の間の位相差が初期値からずれる。この位相差の初期値からのずれの大きさは、前記クランクシャフト5が出力するトルクの大きさに応じて、ほぼ比例するので、前記位相差に基づいて、このトルクを求める事ができる。
Further, the engine controller 3 is based on a signal representing a state quantity related to the operation of the accelerator pedal 7 performed by the driver, that is, an operation direction (opening / closing direction), a depression amount, a depression speed (release speed), and the like. The fuel supply amount into the cylinder of the engine 1 is adjusted.
The torque measuring device 4 obtains the torque input from the crankshaft 5 to the transmission 2 using the torsion of the crankshaft 5 based on the torque, and is configured as shown in FIG. is doing. That is, a pair of encoders 8a and 8b, which are detection plates described in the claims, are fixed to both ends of the crankshaft 5, and the detection surfaces (outer peripheral surfaces) of both encoders 8a and 8b. Further, the detection portions of the sensors 9a and 9b are opposed to each other. The relationship between the output signals of both the sensors 9a and 9b has a predetermined phase difference as an initial value in a state where the crankshaft 5 does not output torque and therefore the crankshaft 5 is not elastically deformed. On the other hand, when the crankshaft 5 outputs torque and the crankshaft 5 is elastically deformed in the torsional direction, the phase difference between the output signals of the sensors 9a and 9b deviates from the initial value. Since the magnitude of the deviation from the initial value of the phase difference is substantially proportional to the magnitude of the torque output from the crankshaft 5, this torque can be obtained based on the phase difference.

即ち、図4に示す様に、S(ステップ)1で運転者によるアクセルの操作状態を検出したならば、S2でエンジン制御器により、前記エンジン1の燃焼室内への燃料の供給状態(供給量)を決定し、S3で、実際にこのエンジン1を、前記操作状況に応じて運転する。そして、S4で、前記図3に示したトルク測定器4により、実際に前記エンジン1の出力トルクを測定する。そして、求めたトルクの測定値を前記エンジン制御器3にフィードバックし、このエンジン制御器3による前記エンジン1の制御の精度を向上させる。又、前記トルクの測定値を表す信号は、前記変速機2(自動変速機)の制御器にも送り、S5で、この自動変速機の変速比を制御する。   That is, as shown in FIG. 4, if the operation state of the accelerator by the driver is detected in S (step) 1, the fuel supply state (supply amount) into the combustion chamber of the engine 1 is detected by the engine controller in S2. In step S3, the engine 1 is actually operated in accordance with the operation status. In step S4, the output torque of the engine 1 is actually measured by the torque measuring device 4 shown in FIG. Then, the obtained torque measurement value is fed back to the engine controller 3 to improve the accuracy of control of the engine 1 by the engine controller 3. A signal representing the measured value of the torque is also sent to the controller of the transmission 2 (automatic transmission), and the speed ratio of the automatic transmission is controlled in S5.

上述の様に構成し作用する本例の駆動系制御装置は、実用的な構造で、実際にエンジン1が出力するトルクを測定し、この測定値に基づいて、前記エンジン制御器3による燃料供給量の制御や前記変速機2の制御を行うので、経年劣化したり、指定以外の燃料を給油された場合でも、それぞれの状態に応じた最適な制御を行える。   The drive system control apparatus of this example configured and operated as described above has a practical structure, and measures the torque actually output by the engine 1 and supplies fuel by the engine controller 3 based on the measured value. Since the control of the amount and the control of the transmission 2 are performed, even when the fuel has deteriorated over time or fuel other than the specified fuel is supplied, optimal control according to each state can be performed.

[実施の形態の第2例]
図5〜9は、請求項1〜5に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。尚、本例及び後述する実施の形態の第3〜9例の特徴は、エンジンの出力トルクを測定する為の測定装置を、変速機2(図1参照)内の歯車伝達装置13部分に組み込んだ点にある。トルク測定器4aの点を除き、駆動系制御装置全体の構成は、上述した実施の形態の第1例と同様、前記図1に示した通りであるから、重複する説明を省略し、以下、本例の特徴である前記トルク測定器4aの点を中心に説明する。
[Second Example of Embodiment]
5 to 9 show a second example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 5. The features of this example and third to ninth examples of the embodiments to be described later are that a measuring device for measuring the output torque of the engine is incorporated in the gear transmission device 13 in the transmission 2 (see FIG. 1). That is the point. Except for the point of the torque measuring device 4a, the configuration of the entire drive system control device is the same as that shown in FIG. 1 as in the first example of the embodiment described above. The point of the torque measuring device 4a, which is a feature of this example, will be mainly described.

本例の構造の場合、互いに平行に配置された1対の回転軸10a、10bの中間部に、1対の歯車11a、11bを、それぞれこれら両回転軸10a、10bと共に回転する様に支持固定し、更に、これら両歯車11a、11b同士を互いに噛合させている。前記両回転軸10a、10bは、前記変速機2の構成部品を収納したケーシング内に、径方向及び軸方向に関するがたつきを抑えた状態で、回転自在に支持している。この為に前記回転軸10a、10bを前記ケーシングの端壁或いは中間支持壁に、アンギュラ型玉軸受、円すいころ軸受等の、予圧を付与した転がり軸受により支持している。又、前記両歯車11a、11bは、何れも、工具鋼等の磁性金属製のはすば歯車で、それぞれの外径側端部に、それぞれ軸方向に対し傾斜した歯12a、12bを形成している。そして、これら両歯12a、12b同士を、互いに隙間なく(バックラッシを零とした状態で)噛合させている。この構成により、前記両回転軸10a、10b同士の間でトルクを、バックラッシに基づくタイムラグを生じる事なく伝達可能な、歯車伝達装置13を構成している。   In the case of the structure of this example, a pair of gears 11a and 11b are supported and fixed so as to rotate together with the two rotation shafts 10a and 10b, respectively, in the middle part of the pair of rotation shafts 10a and 10b arranged in parallel to each other. Furthermore, these gears 11a and 11b are meshed with each other. Both the rotating shafts 10a and 10b are rotatably supported in a casing in which the components of the transmission 2 are housed in a state where rattling in the radial direction and the axial direction is suppressed. For this purpose, the rotary shafts 10a and 10b are supported on the end wall or intermediate support wall of the casing by rolling bearings to which preload is applied, such as angular ball bearings or tapered roller bearings. Both the gears 11a and 11b are helical gears made of magnetic metal such as tool steel, and teeth 12a and 12b that are inclined with respect to the axial direction are formed at the respective outer diameter side ends. ing. The teeth 12a and 12b are meshed with each other without a gap (with zero backlash). With this configuration, the gear transmission device 13 is configured that can transmit torque between the rotating shafts 10a and 10b without causing a time lag based on backlash.

前記両歯車11a、11bのうちの一方(例えば、後述する基準円直径dが小さく、噛合に加わる力が大きくなる小径側)の歯車11aの外径側端部に、1対のセンサ9a、9bの検出部を近接対向させている。これら両センサ9a、9bは何れも、ホール素子、磁気抵抗素子等の磁気検出素子と永久磁石とを組み合わせた磁気検出式のもので、前記検出部が対向する部分の磁気特性の変化に応じて出力信号を変化させる。本例の場合には、前記センサ9a、9bに、波形整形回路を有するICを組み込んでいる。従って、これら両センサ9a、9bは、それぞれの検出部の近傍(微小隙間を介して対向する直前部分)を、前記一方の歯車11aの外径側端部に形成した歯12aが通過すると、この歯12aの凹凸に基づいて、後述する図9に示す様な矩形波(パルス信号)を出力する。   A pair of sensors 9a, 9b is provided at the outer diameter side end of the gear 11a of one of the gears 11a, 11b (for example, a smaller diameter side where a reference circle diameter d described later is smaller and a force applied to meshing is larger). The detectors are close to each other. Both of these sensors 9a and 9b are of a magnetic detection type in which a magnetic detection element such as a Hall element or a magnetoresistive element is combined with a permanent magnet, and according to the change in magnetic characteristics of the portion where the detection unit faces. Change the output signal. In the case of this example, an IC having a waveform shaping circuit is incorporated in the sensors 9a and 9b. Accordingly, when the teeth 12a formed at the outer diameter side end portion of the one gear 11a pass through the vicinity of the respective detection portions (the portion immediately before facing each other through a minute gap), these two sensors 9a and 9b Based on the unevenness of the teeth 12a, a rectangular wave (pulse signal) as shown in FIG.

それぞれがこの様な特性を有する前記両センサ9a、9bのうち、一方のセンサ9aの検出部は、前記一方の歯車11aの外周面(前記歯12aの先端縁)に、径方向に対向させている。これに対して他方のセンサ9bは、前記一方の歯車11aの外径側端部の軸方向片端面(前記歯12aの軸方向端面)に、軸方向に対向させている。尚、前記一方の歯車11aの円周方向に関する、前記両センサ9a、9bの検出部の位置は、互いにほぼ同じとして、これら両センサ9a、9bを近接配置している。この理由は、前記両センサ9a、9bを単一の合成樹脂製ホルダ(図示せず)内に包埋支持して一体型のセンサユニットとし、これら両センサ9a、9bの位置決め精度及び組み付け作業性を良好にする為である。尚、この合成樹脂製ホルダに就いては、形状は異なるが、後述する図11に示す様な、合成樹脂製ホルダ20を採用できる。   Of the two sensors 9a and 9b each having such characteristics, the detecting portion of one sensor 9a is opposed to the outer peripheral surface of the one gear 11a (the leading edge of the tooth 12a) in the radial direction. Yes. On the other hand, the other sensor 9b is opposed in the axial direction to one axial end surface (the axial end surface of the tooth 12a) of the outer diameter side end of the one gear 11a. Note that the positions of the detection portions of the sensors 9a and 9b with respect to the circumferential direction of the one gear 11a are substantially the same, and the sensors 9a and 9b are arranged close to each other. This is because the sensors 9a and 9b are embedded and supported in a single synthetic resin holder (not shown) to form an integrated sensor unit, and the positioning accuracy and assembly workability of both sensors 9a and 9b are achieved. It is for making good. The synthetic resin holder has a different shape, but a synthetic resin holder 20 as shown in FIG.

前記両センサ9a、9bの出力信号は、図示しないトルク演算器に入力する。すると、このトルク演算器は、これら両センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差に関する情報に基づき、前記一方の歯車11aのうちで、前記両センサ9a、9bを設置した部分の軸方向に関する変位量を算出する。又、この変位量に基づいて、前記歯車伝達装置13により伝達されるトルクを算出する。以下、この変位量並びにトルクTを求める手順に就いて、図7〜9を参照しつつ説明する。   Output signals from both sensors 9a and 9b are input to a torque calculator (not shown). Then, based on the information regarding the phase difference existing between the output signals of both the sensors 9a and 9b, the torque calculator calculates the portion of the one gear 11a where the sensors 9a and 9b are installed. The amount of displacement in the axial direction is calculated. Further, based on the amount of displacement, the torque transmitted by the gear transmission device 13 is calculated. Hereinafter, a procedure for obtaining the displacement amount and the torque T will be described with reference to FIGS.

それぞれがはすば歯車である1対の歯車11a、11b同士の噛合部には、図7に矢印で示す様な方向の力が加わる。即ち、歯車伝達の分野で広く知られている様に、前記両歯車11a、11bのそれぞれの歯12a、12b同士の噛合に基づいて、これら両歯12a、12b同士の噛合部の接線方向に接線方向力Ft(Ft1、Ft2)が、これら両歯12a、12bの円周方向側面同士の押し付け合いに基づいて、前記トルクTの伝達方向に応じた方向に加わる。又、前記両歯車11a、11bの回転中心同士を離す方向に半径方向力Fr(Fr1、Fr2)が、前記両歯12a、12bの円周方向側面の傾斜に基づいて加わる。更に、前記両歯車11a、11b同士を軸方向に相対変位させる方向に軸方向力Fx(Fx1、Fx2)が、これら両歯車11a、11bの中心軸の方向に対する前記両歯12a、12bの傾斜(捩れ角の存在)に基づいて、前記トルクTの伝達方向に応じた方向に加わる。   A force in a direction as indicated by an arrow in FIG. 7 is applied to the meshing portion of the pair of gears 11a and 11b, each of which is a helical gear. That is, as is widely known in the field of gear transmission, based on the meshing of the teeth 12a and 12b of the gears 11a and 11b, the tangential direction of the meshing portion of the teeth 12a and 12b is tangential. A directional force Ft (Ft1, Ft2) is applied in a direction corresponding to the transmission direction of the torque T based on the pressing of the circumferential side surfaces of the two teeth 12a, 12b. Further, a radial force Fr (Fr1, Fr2) is applied in the direction of separating the rotation centers of the gears 11a, 11b based on the inclination of the circumferential side surfaces of the teeth 12a, 12b. Further, an axial force Fx (Fx1, Fx2) in the direction in which the two gears 11a, 11b are relatively displaced in the axial direction is inclined by the two teeth 12a, 12b with respect to the direction of the central axis of the two gears 11a, 11b ( Based on the presence of the twist angle), the torque T is applied in the direction corresponding to the transmission direction.

又、前記各力Ft、Fr、Fxの大きさは、次式で表す様に、前記両歯車11a、11b同士の間で伝達するトルクTに比例する。
Ft∝2000T/d −−−(1)
Fr∝Ft・(tanα/cosβ) −−−(2)
Fx∝Ft・tanβ −−−(3)
尚、これら各式中、Tはトルク[N・m]を、dは基準円直径[mm]を、αは圧力角[deg]を、βは捩れ角[deg]を、それぞれ表している。この捩れ角βは、一般的には20度程度であるが、本例の場合、例えば15度〜30度程度の範囲で設定する。
そして、前記両歯車11a、11bは、前記噛合部から入力される、前記各力Ft、Fr、Fxに基づいて、各方向に押される。
尚、本例の場合には関係ない(後述する実施の形態の実施の形態の第4〜5例の場合には関係する)が、平歯車の場合には、捩れ角β=0であり、cosβ=1、tanβ=0であるから、
Fr∝Ft・tanα −−−(4)
Fx=0 −−−(5)
となる。
The magnitudes of the forces Ft, Fr, and Fx are proportional to the torque T transmitted between the gears 11a and 11b, as represented by the following equation.
Ft∝2000T / d --- (1)
Fr∝Ft · (tan α / cos β) (2)
Fx∝Ft · tanβ --- (3)
In these equations, T represents torque [N · m], d represents a reference circle diameter [mm], α represents a pressure angle [deg], and β represents a twist angle [deg]. The twist angle β is generally about 20 degrees, but in this example, it is set in a range of about 15 degrees to 30 degrees, for example.
The gears 11a and 11b are pushed in each direction based on the forces Ft, Fr, and Fx input from the meshing portion.
In the case of this example (not related to the case of the fourth to fifth examples of the embodiments described later), in the case of a spur gear, the twist angle β = 0, Since cos β = 1 and tan β = 0,
Fr∝Ft · tan α --- (4)
Fx = 0 --- (5)
It becomes.

一方、前記両歯車11a、11bは前記両回転軸10a、10bにそれぞれ固定されており、これら両回転軸10a、10bは、前述した様にケーシング内に、予圧を付与された転がり軸受により、回転自在に支持されている。そして、前記歯車伝達装置13により前記トルクTを伝達する際には、前記各転がり軸受、更には、これら各転がり軸受を設置した、前記ケーシングの端壁或いは中間支持壁は、前記各力Ft、Fr、Fxに基づいて弾性変形する。そして、この弾性変形に基づいて、前記両回転軸10a、10b、及び、これら両回転軸10a、10bに支持固定された、前記両歯車11a、11bが変位する。この様にして生じる変位の量は、前記トルクTに応じて前記各力Ft、Fr、Fxが大きくなる程大きくなり、前記両歯車11a、11bの支持剛性が高い程小さくなる(支持剛性が低い程大きくなる)。本例の場合には、前記一方の歯車11aの歯12aにそれぞれの検出面を近接対向させた、前記両センサ9a、9bの出力信号の位相差に基づいて、前記一方の歯車11aの、前記軸方向力Fxに基づく軸方向に関する変位量を測定する。更に、この変位量に基づいて、前記歯車伝達装置13が伝達するトルクTを算出する。この手順に就いて、図8〜9により説明する。   On the other hand, the gears 11a and 11b are fixed to the rotary shafts 10a and 10b, respectively. The rotary shafts 10a and 10b are rotated by a rolling bearing provided with a preload in the casing as described above. It is supported freely. When transmitting the torque T by the gear transmission device 13, the rolling bearings, and further, the end wall or the intermediate support wall of the casing in which the rolling bearings are installed are the force Ft, Elastically deforms based on Fr and Fx. And based on this elastic deformation, both the rotating shafts 10a and 10b and the both gears 11a and 11b supported and fixed to the rotating shafts 10a and 10b are displaced. The amount of displacement generated in this way increases as the forces Ft, Fr, and Fx increase according to the torque T, and decreases as the support rigidity of the gears 11a and 11b increases (the support rigidity is low). It gets bigger). In the case of this example, based on the phase difference between the output signals of the sensors 9a and 9b, the detection surfaces of which are close to and opposed to the teeth 12a of the one gear 11a, A displacement amount in the axial direction based on the axial force Fx is measured. Further, based on this displacement amount, a torque T transmitted by the gear transmission device 13 is calculated. This procedure will be described with reference to FIGS.

図8のフローチャートに示したS(ステップ)1で、前記歯車伝達装置13がトルクTを伝達している場合には、S2で、前記両歯車11a、11bの歯12a、12b同士の噛合部に、前記各力Ft、Fr、Fxが加わる。本例の場合には、このうちの軸方向力Fxに基づき、S3で、前記一方の歯車11aが軸方向に(例えば数十μm程度)微小変位する。この微小変位に基づいて、前記両センサ9a、9bの出力信号同士の位相差が変化する。即ち、これら両センサ9a、9bのうち、前記歯12aの軸方向端面に検出部を対向させたセンサ9bの出力信号に関しては、前記変位に基づいて位相が変化する事はない。これに対して、前記歯12aの外周面(先端縁)に検出部を対向させたセンサ9aの出力信号に関しては、この歯12aの捩れ角βの存在により、前記変位に基づいて位相が変化する。   In S (step) 1 shown in the flowchart of FIG. 8, when the gear transmission device 13 is transmitting the torque T, in S2, the teeth 12a and 12b of the both gears 11a and 11b are engaged with the meshing portion. The forces Ft, Fr, and Fx are applied. In the case of this example, based on the axial force Fx, the one gear 11a is slightly displaced in the axial direction (for example, about several tens of μm) in S3. Based on this minute displacement, the phase difference between the output signals of the sensors 9a and 9b changes. That is, of these two sensors 9a and 9b, the phase of the output signal of the sensor 9b in which the detector is opposed to the axial end face of the tooth 12a does not change based on the displacement. On the other hand, the phase of the output signal of the sensor 9a having the detection portion opposed to the outer peripheral surface (tip edge) of the tooth 12a changes based on the displacement due to the presence of the twist angle β of the tooth 12a. .

例えば、前記歯車伝達装置13がトルクTを伝達しない状態(初期状態)では、前記両センサ9a、9bの出力信号同士の位相差(初期位相差)δが、図9の(A)(B)の上段の破線及び下段の実線で示す様に、1周期Lの1/2(δ=L/2)であると仮定する。尚、この様な初期位相差δ(L/2)の設定は、前記トルクTの伝達方向に拘らず、常に所定方向の位相差を存在させ(トルクTの作用方向が逆転する過程で、位相差がゼロにならない様にし)、この位相差に基づいて、前記トルクTの作用方向及びその大きさを容易に求められる様にする為に重要である。   For example, when the gear transmission device 13 does not transmit the torque T (initial state), the phase difference (initial phase difference) δ between the output signals of the sensors 9a and 9b is (A) and (B) in FIG. As shown by the upper broken line and the lower solid line, it is assumed that 1/2 of one cycle L (δ = L / 2). The initial phase difference δ (L / 2) is set in such a manner that a phase difference in a predetermined direction always exists regardless of the transmission direction of the torque T (in the process where the acting direction of the torque T is reversed). It is important to prevent the phase difference from becoming zero) and to easily determine the direction of action and the magnitude of the torque T based on this phase difference.

上述の様な中立状態から、前記歯車11aが軸方向に変位した場合に、前記センサ9bの被検出面(歯12bの軸方向端面で、このセンサ9bの検出部が対向している部分)は、図8のS4の様に、前記歯車11aの周方向には移動しないので、前記センサ9bの出力信号の位相は変化しない。これに対して、前記外周面側のセンサ9aの被検出面(歯12bの先端面で、このセンサ9aの検出部が対向している部分)は、前記捩れ角βの存在に基づいて、図8のS5に示す様に周方向に移動するので、前記センサ9aの出力信号の位相が変化する。例えば、前記歯車11aが図6の矢印A方向に回転する場合、この歯車11aが同図の矢印B方向に変位すると、前記外周面側のセンサ9aの出力信号の位相が進み、このセンサ9aと前記軸方向端面側のセンサ9bとの位相差が、図9の(A)のδ1(0<δ1<L/2)程度に短くなる。これに対して、前記歯車11aが同図の矢印C方向に変位すると、前記外周面側のセンサ9aの出力信号の位相が遅れ、このセンサ9aと前記軸方向端面側のセンサ9bとの位相差が、図9の(B)のδ2(L>δ2>L/2)程度に長くなる。   When the gear 11a is displaced in the axial direction from the neutral state as described above, the detection surface of the sensor 9b (the portion where the detection portion of the sensor 9b faces the axial end surface of the tooth 12b) is Since the gear 11a does not move in the circumferential direction as in S4 of FIG. 8, the phase of the output signal of the sensor 9b does not change. On the other hand, the surface to be detected of the sensor 9a on the outer peripheral surface side (the portion where the detection portion of the sensor 9a faces the tip surface of the tooth 12b) is based on the presence of the twist angle β. 8, the phase of the output signal of the sensor 9a changes. For example, when the gear 11a rotates in the direction of arrow A in FIG. 6, when the gear 11a is displaced in the direction of arrow B in FIG. 6, the phase of the output signal of the sensor 9a on the outer peripheral surface advances, The phase difference from the sensor 9b on the axial end face side becomes as short as δ1 (0 <δ1 <L / 2) in FIG. In contrast, when the gear 11a is displaced in the direction of arrow C in the figure, the phase of the output signal of the sensor 9a on the outer peripheral surface side is delayed, and the phase difference between the sensor 9a and the sensor 9b on the axial end surface side is delayed. However, it becomes longer to about δ2 (L> δ2> L / 2) in FIG.

要するに、図8のS6の様に、前記両センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差δ(δ1、δ2)が変化する。この様に、この位相差δ(δ1、δ2)が前記初期状態の位相差{δ(L/2)}に対して変化する方向は、前記トルクTの伝達方向に応じて決まり、変化の大きさはこのトルクTの大きさに応じて決まる。即ち、前記図9の(A)に示すδ1なる位相差が存在する場合には、前記歯車11aに、図6の矢印B方向に、「δ−δ1」なる大きさの位相差に見合う軸方向力Fxが加わっている事になる。これに対して、前記図9(B)に示すδ2なる位相差が存在する場合には、前記歯車11aに、図6の矢印C方向に、「δ2−δ」なる大きさの位相差に見合う軸方向力Fxが加わっている事になる。   In short, as in S6 of FIG. 8, the phase difference δ (δ1, δ2) existing between the output signals of the sensors 9a, 9b changes. Thus, the direction in which the phase difference δ (δ1, δ2) changes with respect to the initial phase difference {δ (L / 2)} is determined according to the transmission direction of the torque T, and the magnitude of the change is large. The length is determined according to the magnitude of the torque T. That is, when there is a phase difference of δ1 shown in FIG. 9A, the gear 11a has an axial direction corresponding to the phase difference of “δ−δ1” in the arrow B direction of FIG. The force Fx is added. On the other hand, when the phase difference of δ2 shown in FIG. 9B exists, the gear 11a matches the phase difference of the magnitude of “δ2-δ” in the direction of arrow C in FIG. An axial force Fx is applied.

尚、前記位相差δ(δ1、δ2)の大きさの絶対値は、前記歯車11aの回転速度に応じて変化する。従って、この絶対値からでは、この回転速度が既知の一定値である場合にしか前記トルクTを求められないのに対して、前記変速機2内の歯車11aの回転速度は、大きく変化する。そこで、S7で、この回転速度の影響を排除すべく、前記位相差δ(δ1、δ2)を前記1周期Lにより除して、この1周期Lに対するこの位相差の比、即ち、位相差比δ(δ1、δ2)/Lを求める。そして、S8で、この位相差比δ(δ1、δ2)/Lに所定の定数(変位変換定数)を乗じる(積を求める)事により、S9で、前記歯車11aの、軸方向に関する変位量を求める。尚、前記変位変換定数は、前記歯12aの歯数、捩れ角β等に基づいて、数学的に、容易に求められる。   The absolute value of the magnitude of the phase difference δ (δ1, δ2) changes according to the rotational speed of the gear 11a. Therefore, from this absolute value, the torque T can be obtained only when this rotational speed is a known constant value, whereas the rotational speed of the gear 11a in the transmission 2 varies greatly. Therefore, in S7, in order to eliminate the influence of the rotational speed, the phase difference δ (δ1, δ2) is divided by the one cycle L, and the ratio of the phase difference to the one cycle L, that is, the phase difference ratio. δ (δ1, δ2) / L is obtained. In S8, the phase difference ratio δ (δ1, δ2) / L is multiplied by a predetermined constant (displacement conversion constant) (a product is obtained), and in S9, the displacement amount of the gear 11a in the axial direction is determined. Ask. The displacement conversion constant can be easily obtained mathematically based on the number of teeth 12a, the twist angle β, and the like.

この様にして、前記歯車11aの軸方向に関する変位量を求めたならば、S10で、この変位量に、この変位量と前記軸方向力Fxとの関係を示す定数(荷重変換定数)を乗じる。尚、この荷重定数は、S11に示す様に、前記歯車11aの支持剛性を勘案しつつ、S12に示す様に、実験或いは計算により、予め求めて、前記変位量に基づいて前記軸方向力Fxを求める為のソフトウェア中に組み込んでおく。そして、このソフトウェアを使用した計算により、S13に示す様に、前記軸方向力Fxを算出する。前述した通り、この軸方向力Fxと前記トルクTとの間には、前記(1)(3)式で表される様な関係があるので、S14に示す様に、前記噛合部に存在する摩擦の影響(フリクションロス)等の影響を補正しつつ、前記(1)(3)式を組み込んだソフトウェアにより、図8のS15で、前記軸方向力Fxから前記トルクTを求める。この様にして前記歯車伝達装置13部分を通過するトルクを求めたならば、被検出板である前記歯車11aを固定した前記回転軸10aとクランクシャフト5(図2参照)との間に存在する歯車伝達機構の変速比及び摩擦損失に基づいて、このクランクシャフト5の出力トルクを算出する。尚、このうちの摩擦損失は僅少であるから、無視する事もできる。   If the displacement amount in the axial direction of the gear 11a is obtained in this way, in S10, the displacement amount is multiplied by a constant (load conversion constant) indicating the relationship between the displacement amount and the axial force Fx. . As shown in S11, this load constant is obtained in advance by experiment or calculation as shown in S12 while taking into account the support rigidity of the gear 11a, and based on the displacement, the axial force Fx. Incorporated in the software for seeking. Then, the axial force Fx is calculated by calculation using this software as shown in S13. As described above, the axial force Fx and the torque T have a relationship represented by the equations (1) and (3), and therefore exist at the meshing portion as shown in S14. While correcting the influence of friction (friction loss) and the like, the torque T is obtained from the axial force Fx in S15 of FIG. 8 by software incorporating the equations (1) and (3). If the torque passing through the gear transmission device 13 is determined in this way, it exists between the rotary shaft 10a and the crankshaft 5 (see FIG. 2) to which the gear 11a as the detection plate is fixed. The output torque of the crankshaft 5 is calculated based on the gear ratio and friction loss of the gear transmission mechanism. Of these, the friction loss is negligible and can be ignored.

上述の様に本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4aによれば、変速機2のケーシング内に、1対のセンサ9a、9bを単一のホルダ内に包埋支持した単一のセンサユニット、及び、これら両センサ9a、9bの出力信号を取り出す為のハーネスを設置するのみで、前記クランクシャフト5の出力トルクを求められる。即ち、前記センサユニット及び前記ハーネス以外に、トルク測定の為の専用の部品を前記歯車伝達装置13部分に設置しなくても、この歯車伝達装置13が伝達するトルクの方向及び大きさを測定可能となる。この結果、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、前記変速機2を構成する歯車伝達装置13に物理量測定装置を組み込む事に伴うコスト上昇を低く抑えられる。しかも、設置スペースを小さく抑えて、前記ケーシング内の限られた空間に設置する事が容易になる。   As described above, according to the torque measuring device 4a incorporated in the drive system control device of this example, a single pair of sensors 9a and 9b are embedded and supported in a single holder in the casing of the transmission 2. The output torque of the crankshaft 5 can be obtained only by installing a sensor unit and a harness for taking out the output signals of both the sensors 9a and 9b. In other words, in addition to the sensor unit and the harness, the direction and magnitude of the torque transmitted by the gear transmission device 13 can be measured without installing a dedicated component for torque measurement in the gear transmission device 13 portion. It becomes. As a result, parts manufacture, parts management, and assembly work are all facilitated, and the cost increase associated with incorporating the physical quantity measuring device into the gear transmission device 13 constituting the transmission 2 can be suppressed to a low level. And it becomes easy to install in the limited space in the said casing, restraining installation space small.

尚、前記変速機2に複数組の歯車伝達装置が設けられている場合、前記センサユニットを、より後段(出力側)の歯車伝達装置に設置する事が、トルクの測定精度を高くする面から有利である。この理由は、一般的な自動車用変速機の場合、後段程、伝達するトルクが大きくなり、歯車の変位量も多くなる為である。但し、この場合には、前記摩擦損失を考慮する必要性が高くなる。勿論、変速比の変化も考慮して、前記クランクシャフト5の出力トルクを求める必要がある。   In the case where a plurality of sets of gear transmission devices are provided in the transmission 2, it is possible to increase the accuracy of torque measurement by installing the sensor unit in the gear transmission device at the subsequent stage (output side). It is advantageous. The reason for this is that in the case of a general automobile transmission, the torque to be transmitted increases and the amount of displacement of the gears increases in the latter stage. However, in this case, it is necessary to consider the friction loss. Of course, it is necessary to obtain the output torque of the crankshaft 5 in consideration of the change in the gear ratio.

又、前記両センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差比δ(δ1、δ2)/Lに基づいて前記トルクTを求める場合、必ずしも前記歯車11aの軸方向の変位量を求める必要はない。例えば、位相差比δ(δ1、δ2)/LとトルクTとの関係を表した式を組み込んだソフトウェアを、前記トルク演算器中にインストールしておく事により、位相差比δ(δ1、δ2)/Lから直接前記トルクTを求める事もできる。尚、この様な位相差比δ(δ1、δ2)/LとトルクTとの関係を表した式は、前記歯車伝達装置13に既知のトルクを入力しつつ、前記両センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差比δ(δ1、δ2)/Lを測定する事により求める事ができる。   Further, when the torque T is obtained based on the phase difference ratio δ (δ1, δ2) / L existing between the output signals of the sensors 9a, 9b, the axial displacement amount of the gear 11a is always obtained. There is no need. For example, by installing software incorporating an expression representing the relationship between the phase difference ratio δ (δ1, δ2) / L and the torque T in the torque calculator, the phase difference ratio δ (δ1, δ2 ) / L, the torque T can be obtained directly. It should be noted that such an expression representing the relationship between the phase difference ratio δ (δ1, δ2) / L and the torque T is obtained by inputting the known torque to the gear transmission device 13 and outputting the outputs of the sensors 9a, 9b. It can be obtained by measuring the phase difference ratio δ (δ1, δ2) / L existing between the signals.

[実施の形態の第3例]
図10は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4bの場合には、1対のセンサ9a、9bのうちの一方のセンサ9aの検出部を、一方の歯車11aの外径側端部に形成した歯12aに対して、他方のセンサ9bの検出部を、他方の歯車11bの外径側端部に形成した歯12bに対して、それぞれ径方向に対向させている。本例の場合には、前記両センサ9a、9bの検出部を、それぞれ前記両歯車11a、11bの外周面のうちで、前記両歯12a、12bの噛合部から、円周方向に90度外れた位置に対向させている。
[Third example of embodiment]
FIG. 10 shows a third example of the embodiment of the invention corresponding to claims 1 to 4 and 6. In the case of the torque measuring device 4b incorporated in the drive system control device of this example, the detection part of one sensor 9a of the pair of sensors 9a and 9b is formed at the outer diameter side end of one gear 11a. The detection part of the other sensor 9b is opposed to the tooth 12b in the radial direction with respect to the tooth 12b formed at the outer diameter side end of the other gear 11b. In the case of this example, the detection portions of both the sensors 9a and 9b are separated by 90 degrees in the circumferential direction from the meshing portions of the teeth 12a and 12b on the outer peripheral surfaces of the gears 11a and 11b, respectively. It is made to oppose.

この様な本例の構造は、それぞれがはすば歯車である前記両歯車11a、11bにより構成する、歯車伝達装置13によるトルクの伝達時に、これら両歯車11a、11bが軸方向に相対変位する事を利用して、このトルクを求めるものである。即ち、前記歯車伝達装置13によるトルクの伝達時に前記両歯車11a、11bには、前述した図7に示す、軸方向力Fx(Fx1、Fx2)が、このトルクの伝達方向に応じて、互いに反対方向に加わる。この結果、前記両歯車11a、11b同士が、軸方向に関して相対変位する。そして、前記両センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差が、前記トルクの伝達方向に応じた方向に、初期値からずれる。
そこで、前記両センサ9a、9bの出力信号を処理する演算器により、これら両センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、前記歯車伝達装置13が伝達するトルクを算出する。
Such a structure of this example is configured by the gears 11a and 11b, which are helical gears, and the gears 11a and 11b are relatively displaced in the axial direction when torque is transmitted by the gear transmission device 13. This torque is obtained by utilizing the facts. That is, when torque is transmitted by the gear transmission device 13, the axial forces Fx (Fx1, Fx2) shown in FIG. 7 described above are opposite to each other according to the direction of torque transmission. Join the direction. As a result, the gears 11a and 11b are relatively displaced in the axial direction. And the phase difference which exists between the output signals of both said sensors 9a and 9b shift | deviates from the initial value in the direction according to the transmission direction of the said torque.
Therefore, the torque transmitted by the gear transmission device 13 is calculated by the arithmetic unit that processes the output signals of the sensors 9a and 9b based on the phase difference existing between the output signals of the sensors 9a and 9b. To do.

本例の場合、一方のセンサ9aの位相が進む(又は遅れる)場合に、他方のセンサ9bの位相が遅れる(又は進む)。従って、前記歯車伝達装置13により伝達するトルクTの大きさが同じであると仮定した場合に、前述した実施の形態の第2例の場合に比べて、前記両センサ9a、9bの位相差δを2倍程度に大きくできる。この為、この位相差δから前記トルクTを求める場合のゲインを2倍程度大きくできて、このトルクTの測定精度向上を図れる。
前記位相差δに基づいて求めた変位量(或いはこの位相差δそのもの)から前記トルクTを求める為の式に関しては、前述した実施の形態の第2例の場合と同様、予め実験等により求めておく。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第2例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
In the case of this example, when the phase of one sensor 9a is advanced (or delayed), the phase of the other sensor 9b is delayed (or advanced). Therefore, when it is assumed that the magnitude of the torque T transmitted by the gear transmission device 13 is the same, the phase difference δ between the sensors 9a and 9b is larger than that in the second example of the embodiment described above. Can be increased by a factor of two. Therefore, the gain for obtaining the torque T from the phase difference δ can be increased by about twice, and the measurement accuracy of the torque T can be improved.
The equation for obtaining the torque T from the amount of displacement obtained based on the phase difference δ (or the phase difference δ itself) is obtained in advance through experiments or the like, as in the second example of the embodiment described above. Keep it.
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the second example of the above-described embodiment, illustration and description regarding the equivalent parts are omitted.

[実施の形態の第4例]
図11は、請求項1〜4、6、7に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4cの場合には、1対のセンサ9a、9bを、上述した実施の形態の第3例の場合よりも、歯車伝達装置13を構成する1対の歯車11a、11bの歯12a、12b同士の噛合部に近い位置に配置している。そして、前記両センサ9a、9bを単一の合成樹脂製ホルダ20に保持している。
この様な本例の構造によれば、前記両センサ9a、9bの設置を容易にでき、且つ、これら両センサ9a、9b同士の位置関係を精度良く規制できる。更に、前記両歯車11a、11bの歯12a、12b同士の噛合部に働く軸方向力Fxに基づく、これら両歯車11a、11bの傾斜が、前記センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差δを大きくする方向に寄与する。この為、上述した実施の形態の第3例よりも更に、この位相差δから前記歯車伝達装置13が伝達するトルクTを求める場合のゲインを大きくできて、このトルクTの測定精度向上を図れる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第3例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
[Fourth Example of Embodiment]
FIG. 11 shows a fourth example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4, 6, and 7. In the case of the torque measuring device 4c incorporated in the drive system control device of the present example, the pair of sensors 9a and 9b are arranged in a pair constituting the gear transmission device 13 as compared with the case of the third example of the embodiment described above. The gears 11a and 11b are arranged at positions close to the meshing portion between the teeth 12a and 12b. The sensors 9a and 9b are held by a single synthetic resin holder 20.
According to such a structure of this example, both the sensors 9a and 9b can be easily installed, and the positional relationship between the sensors 9a and 9b can be regulated with high accuracy. Further, the inclination of both gears 11a and 11b based on the axial force Fx acting on the meshing portion between the teeth 12a and 12b of the both gears 11a and 11b exists between the output signals of the sensors 9a and 9b. This contributes to increasing the phase difference δ. For this reason, the gain for obtaining the torque T transmitted by the gear transmission device 13 from the phase difference δ can be increased from the third example of the embodiment described above, and the measurement accuracy of the torque T can be improved. .
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the third example of the above-described embodiment, illustration and description regarding equivalent parts are omitted.

[実施の形態の第5例]
図12は、請求項1〜4、8、9に対応する、本発明の実施の形態の第5例を示している。先に述べた実施の形態の第2〜4例は、何れも、前述の図7により説明した各方向の力のうち、軸方向力Fxに基づく歯車の変位を測定する事により、歯車伝達装置13が伝達するトルクTを算出する様にしている。これに対して本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4dの場合には、接線方向力Ft(Ft1、Ft2)に基づく1対の歯車11a、11bの相対変位を測定する事により、歯車伝達装置13が伝達するトルクTを算出する様にしている。この為に本例の場合には、1対のセンサ9a、9bの検出部を、前記両歯車11a、11bの外周面のうちで、これら両歯車11a、11bの歯12a、12b同士の噛合部を挟んで180度反対側位置に対向させている。
[Fifth Example of Embodiment]
FIG. 12 shows a fifth example of the embodiment of the invention corresponding to claims 1 to 4, 8 and 9. In the second to fourth examples of the embodiment described above, the gear transmission device is obtained by measuring the displacement of the gear based on the axial force Fx among the forces in the respective directions described with reference to FIG. The torque T transmitted by 13 is calculated. On the other hand, in the case of the torque measuring device 4d incorporated in the drive system control apparatus of this example, the relative displacement of the pair of gears 11a and 11b based on the tangential force Ft (Ft1, Ft2) is measured, thereby The torque T transmitted by the transmission device 13 is calculated. For this reason, in the case of this example, the detection part of the pair of sensors 9a, 9b is used as the meshing part between the teeth 12a, 12b of the gears 11a, 11b in the outer peripheral surfaces of the gears 11a, 11b. It is made to oppose the 180 degree opposite position on both sides.

前記歯車伝達装置13によりトルクTを伝達する際には、前記両歯車11a、11bが、前記接線方向力Ft(Ft1、Ft2)に基づいて、前記噛合部の接線方向に、且つ、互いに逆方向に変位する。この結果、一方のセンサ9aの出力信号の位相が進む(又は遅れる)と同時に、他方のセンサ9bの出力信号の位相が遅れ(又は進み)、これら両センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差が変化する。そこで、この位相差が変化する方向により前記トルクTの伝達方向を、同じくこの位相差の変化量によりこのトルクTの大きさを、それぞれ求める。   When the torque transmission is transmitted by the gear transmission device 13, the two gears 11a and 11b are tangential to the meshing portion based on the tangential force Ft (Ft1 and Ft2) and opposite to each other. It is displaced to. As a result, the phase of the output signal of one sensor 9a advances (or delays), and at the same time, the phase of the output signal of the other sensor 9b delays (or advances), and the output signals of both the sensors 9a and 9b are in between. The existing phase difference changes. Therefore, the transmission direction of the torque T is determined from the direction in which the phase difference changes, and the magnitude of the torque T is determined from the amount of change in the phase difference.

尚、本例の様に、前記接線方向力Ft(Ft1、Ft2)に基づいて前記トルクTを求める構造を実施する場合には、前記両歯車11a、11bは、はすば歯車に限らず、平歯車であっても良い。これら両歯車11a、11bがはすば歯車である場合には、前記接線方向力Ft(Ft1、Ft2)に基づく変位と、軸方向力Fx(Fx1、Fx2)による変位とが合成された変位に基づいて、前記トルクTを求める事になる。平歯車である場合には、前記接線方向力Ft(Ft1、Ft2)による変位のみに基づき、前記トルクTを求める。
何れにしても、前記位相差に基づいて求めた変位量(或いはこの位相差そのもの)から前記トルクTを求める為の式に関しては、前述した実施の形態の第1例の場合と同様、予め実験等により求めておく。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第2例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
When the structure for obtaining the torque T based on the tangential force Ft (Ft1, Ft2) is implemented as in this example, the both gears 11a and 11b are not limited to helical gears. Spur gears may be used. When both the gears 11a and 11b are helical gears, the displacement based on the tangential force Ft (Ft1, Ft2) and the displacement due to the axial force Fx (Fx1, Fx2) are combined. Based on this, the torque T is obtained. In the case of a spur gear, the torque T is obtained based only on the displacement by the tangential force Ft (Ft1, Ft2).
In any case, with respect to the equation for obtaining the torque T from the displacement amount obtained based on the phase difference (or the phase difference itself), as in the case of the first example of the above-described embodiment, an experiment is performed in advance. Etc.
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the second example of the above-described embodiment, illustration and description regarding the equivalent parts are omitted.

[実施の形態の第6例]
図13は、請求項1〜4、8、10に対応する、本発明の実施の形態の第6例を示している。本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4eは、上述した実施の形態の第5例と同様に、接線方向力Ft(Ft1、Ft2)に基づく1対の歯車11a、11bの相対変位を測定する事により、歯車伝達装置13が伝達するトルクTを算出する様にしている。
但し、本例の場合には、1対のセンサ9a、9bの検出部を、前記両歯車11a、11bの外周面のうちで、これら両歯車11a、11bの歯12a、12b同士の噛合部を挟んで180度反対側位置に対向させる位置ではなく、この位置から、当該歯車11a、11bの圧力角(各歯車の歯面の基準円上の1点に於ける、当該歯車の半径線と歯面の接線との成す角度)分だけ周方向にそれぞれ更に移動した位置に於いて、前記両歯車11a、11bに対向させている。この圧力角は、14.5度〜22.5度の範囲内の所定値に設定されるが、通常は20度である。
[Sixth Example of Embodiment]
FIG. 13 shows a sixth example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4, 8 and 10. Similar to the fifth example of the above-described embodiment, the torque measuring device 4e incorporated in the drive system control device of this example calculates the relative displacement of the pair of gears 11a and 11b based on the tangential force Ft (Ft1, Ft2). By measuring, the torque T transmitted by the gear transmission 13 is calculated.
However, in the case of this example, the detection part of the pair of sensors 9a and 9b is the engagement part between the teeth 12a and 12b of the two gears 11a and 11b in the outer peripheral surfaces of the two gears 11a and 11b. This position is not a position opposed to the opposite side position by 180 degrees, but from this position, the pressure angle of the gears 11a and 11b (the radial line of the gear and the tooth at one point on the reference circle of the tooth surface of each gear) The two gears 11a and 11b are opposed to each other at positions further moved in the circumferential direction by an angle formed by the tangent to the surface. The pressure angle is set to a predetermined value within a range of 14.5 degrees to 22.5 degrees, but is usually 20 degrees.

より具体的には、図13に示す通り、前記両歯車11a、11bの歯12a、12b同士の噛合部を挟んで180度反対側位置から、これら両歯車11a、11bの噛合部に於ける基準円上の歯面の法線に平行な直線αに対し直角であって、これら両歯車11a、11bの回転中心を通る線上β、γまでずらした位置にセンサ9a、9bを配置する。歯車11aが歯車11bを押す場合にこの押す力は、これら両歯の歯面同士の当接部に於ける、これら歯面の法線に平行な直線(共通法線)α上の方向に働く。この為、これら両歯車11a、11bの相対変位量は、この直線α方向で、これら両歯車11a、11bの歯12a、12b同士の噛合部の接線方向よりも大きくなる。従って、センサ9a、9bの設置位置を、歯車11a、11bの歯12a、12b同士の噛合部を挟んで180度反対側位置から圧力角分だけずらす事により、トルク変動に伴うこれら両歯車11a、11bの相対変位量の最大値を検出する事が可能となる。そして、この検出ゲインの増加により、これら両歯車11a、11bの接線方向に於ける変位量の検出精度を実質的に向上させる事ができる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第5例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
More specifically, as shown in FIG. 13, the reference at the meshing portion of the two gears 11a and 11b from a position 180 degrees opposite to the meshing portion of the teeth 12a and 12b of the two gears 11a and 11b. Sensors 9a and 9b are arranged at positions which are perpendicular to a straight line α parallel to the normal line of the tooth surface on the circle and are shifted to β and γ on the lines passing through the rotation centers of both gears 11a and 11b. When the gear 11a pushes the gear 11b, the pushing force acts in a direction on a straight line (common normal) α parallel to the normal of the tooth surfaces at the contact portion between the tooth surfaces of both teeth. . For this reason, the relative displacement amount of both the gears 11a and 11b is larger in the direction of the straight line α than the tangential direction of the meshing portion between the teeth 12a and 12b of the both gears 11a and 11b. Therefore, by shifting the installation positions of the sensors 9a and 9b by the pressure angle from the position opposite to 180 degrees across the meshing portions of the teeth 12a and 12b of the gears 11a and 11b, both the gears 11a and 11 It is possible to detect the maximum value of the relative displacement amount 11b. The detection accuracy of the displacement amount in the tangential direction of the two gears 11a and 11b can be substantially improved by increasing the detection gain.
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the fifth example of the above-described embodiment, illustration and description relating to equivalent parts are omitted.

[実施の形態の第7例]
図14は、請求項1〜4、8、11に対応する、本発明の実施の形態の第7例を示している。本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4fの場合には、前述の図7により説明した各方向の力のうち、径方向力Fr(Fr1、Fr2)に基づく1対の歯車11a、11bの変位を測定する事により、歯車伝達装置13が伝達するトルクTを算出する様にしている。この為に本例の場合には、2対のセンサ9a〜9dを設け、これら各センサ9a〜9dの検出部を、前記歯車伝達装置13を構成する1対の歯車11a、11bの外周面に、これら両歯車11a、11b毎に、それぞれ1対ずつ対向させている。前記各センサ9a〜9dの検出部が対向している位置は、それぞれ前記両歯車11a、11bの噛合部から円周方向に90度ずれた部分としている。即ち、1対のセンサ9a、9bの検出部を、一方の歯車11aの外周面のうちで、前記噛合部の接線方向反対側2箇所位置に対向させている。これに対して、別の1対のセンサ9c、9dの検出部を、他方の歯車11bの外周面のうちで、前記噛合部の接線方向反対側2箇所位置に対向させている。
[Seventh example of embodiment]
FIG. 14 shows a seventh example of the embodiment of the invention corresponding to claims 1-4, 8, and 11. In the case of the torque measuring device 4f incorporated in the drive system control device of this example, a pair of gears 11a, 11b based on the radial force Fr (Fr1, Fr2) among the forces in the respective directions described with reference to FIG. By measuring the displacement, the torque T transmitted by the gear transmission 13 is calculated. Therefore, in the case of this example, two pairs of sensors 9a to 9d are provided, and the detection portions of these sensors 9a to 9d are arranged on the outer peripheral surfaces of the pair of gears 11a and 11b constituting the gear transmission device 13. The gears 11a and 11b are opposed to each other in pairs. The positions where the detection portions of the sensors 9a to 9d are opposed to each other are portions shifted by 90 degrees in the circumferential direction from the meshing portions of the gears 11a and 11b. That is, the detection portions of the pair of sensors 9a and 9b are opposed to two positions on the tangential opposite side of the meshing portion in the outer peripheral surface of one gear 11a. On the other hand, the detection part of another pair of sensors 9c and 9d is opposed to two positions on the tangential opposite side of the meshing part in the outer peripheral surface of the other gear 11b.

本例の場合には、前記噛合部で発生する前記径方向力Fr(Fr1、Fr2)に基づいて前記両歯車11a、11bが互いに離れる方向に関する変位量を求め、前記トルクTを算出する様にしている。先ず、前記一方の歯車11aの変位量は、前記1対のセンサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差の変化量により求められる。即ち、前記一方の歯車11aが前記離れる方向に変位すると、前記両センサ9a、9bのうちの一方のセンサ9a(又は9b)の出力信号の位相が進み、他方のセンサ9b(又は9a)の出力信号の位相が遅れる。そして、これら両センサ9a、9bの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記一方の歯車11aの変位量を求められる。同様に、前記他方の歯車11bの変位量に関しても、前記別の1対のセンサ9c、9dの出力信号同士の間に存在する位相差の変化量に基づいて求められる。そして、前記両歯車11a、11bの変位量の合計、即ち、トルク伝達時にこれら両歯車11a、11bの回転中心同士が離れる量から、前記トルクTを算出する。この変位量からトルクTを求める式に関しても、実験等により予め求めておく。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第2例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
In the case of this example, the displacement T in the direction in which the two gears 11a and 11b are separated from each other is obtained based on the radial force Fr (Fr1, Fr2) generated at the meshing portion, and the torque T is calculated. ing. First, the amount of displacement of the one gear 11a is obtained from the amount of change in phase difference existing between the output signals of the pair of sensors 9a, 9b. That is, when the one gear 11a is displaced in the away direction, the phase of the output signal of one sensor 9a (or 9b) of the two sensors 9a and 9b advances, and the output of the other sensor 9b (or 9a). The signal phase is delayed. And based on the change of the phase difference which exists between the output signals of both these sensors 9a and 9b, the displacement amount of said one gearwheel 11a is calculated | required. Similarly, the amount of displacement of the other gear 11b is also determined based on the amount of change in the phase difference existing between the output signals of the other pair of sensors 9c, 9d. Then, the torque T is calculated from the total amount of displacement of the gears 11a and 11b, that is, the amount by which the rotational centers of the gears 11a and 11b are separated from each other during torque transmission. The formula for obtaining the torque T from this displacement amount is also obtained in advance by experiments or the like.
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the second example of the above-described embodiment, illustration and description regarding the equivalent parts are omitted.

[実施の形態の第8例]
図15は、請求項1〜4、12に対応する、本発明の実施の形態の第8例を示している。本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4gの場合には、歯車伝達装置13を構成する1対の歯車11a、11bをはすば歯車としている。特に、本例の場合には、これら両歯車11a、11bにそれぞれ隣接する状態で1対の平歯車14a、14bを、それぞれ設けている。一方の歯車11aの歯数と一方の平歯車14aの歯数とは同じとし、他方の歯車11bの歯数と他方の平歯車14bの歯数とは同じとしている。又、2対のセンサ9a〜9dを設け、一方の対となるセンサ9a、9bの検出部を、一方の歯車11aの外周面と一方の平歯車14aの外周面とに、それぞれ対向させている。これに対して、別の対となるセンサ9c、9dの検出部を、他方の歯車11bの外周面と他方の平歯車14bの外周面とに、それぞれ対向させている。本例の場合、それぞれの検出部を平歯車14a、14bの外周面に対向させたセンサ9b、9dが、前述の実施の形態の第1例で、歯12aの軸方向端面に検出部を対向させたセンサ9bの役目を持つ。
[Eighth Example of Embodiment]
FIG. 15 shows an eighth example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4 and 12. In the case of the torque measuring device 4g incorporated in the drive system control device of this example, the pair of gears 11a and 11b constituting the gear transmission device 13 are helical gears. In particular, in the case of this example, a pair of spur gears 14a and 14b is provided in a state adjacent to both the gears 11a and 11b, respectively. The number of teeth of one gear 11a is the same as the number of teeth of one spur gear 14a, and the number of teeth of the other gear 11b is the same as the number of teeth of the other spur gear 14b. In addition, two pairs of sensors 9a to 9d are provided, and the detection portions of one pair of sensors 9a and 9b are opposed to the outer peripheral surface of one gear 11a and the outer peripheral surface of one spur gear 14a, respectively. . On the other hand, the detection parts of the sensors 9c and 9d which are another pair are opposed to the outer peripheral surface of the other gear 11b and the outer peripheral surface of the other spur gear 14b, respectively. In the case of this example, the sensors 9b and 9d in which the respective detection portions are opposed to the outer peripheral surfaces of the spur gears 14a and 14b are the first example of the above-described embodiment, and the detection portions are opposed to the axial end surfaces of the teeth 12a. It has the role of the sensor 9b.

この様な本例の構造は、それぞれがはすば歯車であって互いに噛合した1対の歯車11a、11bに隣接する部分に、それぞれこれら両歯車11a、11bと歯数が同じである(又は整数倍の関係がある)平歯車14a、14bが設けられている場合に有効である。1対のセンサ9a、9b(又は9c、9d)の出力信号同士の間に存在する位相差の変化に応じて前記歯車11a(又は11b)の軸方向に関する変位量を求め、この変位量から前記歯車伝達装置13が伝達するトルクTを算出する手順に関しては、前述の実施の形態の第2例の場合と同様である。従って、このトルクTは、前記各センサ9a〜9dのうちの一方の組9a、9b(又は9c、9d)のみ設ければ足りるし、その場合には、一方の平歯車14a(又は14b)のみ存在すれば良い。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第1例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
Such a structure of this example is a helical gear, and is adjacent to a pair of gears 11a and 11b meshed with each other, and has the same number of teeth as those gears 11a and 11b, respectively (or This is effective when spur gears 14a and 14b are provided. A displacement amount in the axial direction of the gear 11a (or 11b) is obtained according to a change in phase difference existing between output signals of the pair of sensors 9a, 9b (or 9c, 9d), and the displacement amount is calculated from the displacement amount. The procedure for calculating the torque T transmitted by the gear transmission device 13 is the same as in the second example of the above-described embodiment. Accordingly, it is sufficient to provide this torque T only for one set 9a, 9b (or 9c, 9d) of the sensors 9a-9d. In this case, only one spur gear 14a (or 14b) is required. It only has to exist.
Since the configuration and operation of other parts are the same as those of the first example of the above-described embodiment, illustration and description regarding the equivalent parts are omitted.

[実施の形態の第9例]
図16〜17は、請求項1〜4、13に対応する、本発明の実施の形態の第9例を示している。本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4hの場合には、1対の歯車のうち、センサ9aの検出部が対向する一方又は両方の歯車の外径側端部に設けた歯の歯先面の一部に、センサ検知用の凹溝15、15を設けた点に特徴がある。本例では、センサの位置決めを当該センサ検知用の凹溝15、15の設置位置に応じて行う必要があるが、以下の様な利点を有する。
[Ninth Embodiment]
16 to 17 show a ninth example of the embodiment of the invention corresponding to claims 1 to 4 and 13. In the case of the torque measuring instrument 4h incorporated in the drive system control device of this example, the teeth of the teeth provided at the outer diameter side end of one or both gears of the pair of gears facing the detection part of the sensor 9a. It is characterized in that the sensor detection concave grooves 15 are provided in part of the front surface. In this example, the sensor needs to be positioned in accordance with the installation position of the sensor detection concave grooves 15 and 15, and has the following advantages.

図16の(A)(B)に示した例では、平歯車14cの歯12cの各歯先面にセンサ検知用の凹溝15、15を形成している。平歯車の場合、それ自体の噛合によっては、歯車同士が軸方向に相対変位する事はないが、隣接するはすば歯車同士の噛合によって、その回転軸が軸方向に移動する事に伴い、平歯車が軸方向に変位する場合がある。平歯車の歯自体は捩れ角を持たないので、平歯車14cに軸方向力Fx(Fx1、Fx2)が掛かっても、その軸方向変位に基づいて、センサ9aの出力信号に関して位相が変化する事はない。しかしながら、本例では、センサ検知用の凹溝15をその傾き角を自由に設定した状態で設けている。従って、このセンサ検知用の凹溝15の傾きに基づいて、前記平歯車14cの軸方向変位を検知する事が可能となる。この様な構成は、隣接するはすば歯車自体の周囲にセンサを対向させるスペースがない場合に好適である。   In the example shown in FIGS. 16 (A) and 16 (B), the sensor detecting concave grooves 15 and 15 are formed on the tooth tip surfaces of the teeth 12c of the spur gear 14c. In the case of a spur gear, depending on the meshing of itself, the gears do not relatively displace in the axial direction, but as the rotating shaft moves in the axial direction due to the meshing of adjacent helical gears, The spur gear may be displaced in the axial direction. Since the teeth of the spur gear itself do not have a twist angle, even if an axial force Fx (Fx1, Fx2) is applied to the spur gear 14c, the phase of the output signal of the sensor 9a changes based on the axial displacement. There is no. However, in this example, the sensor detecting concave groove 15 is provided in a state where the inclination angle is freely set. Accordingly, it is possible to detect the axial displacement of the spur gear 14c based on the inclination of the sensor detecting groove 15. Such a configuration is suitable when there is no space for the sensors to face each other around the adjacent helical gears themselves.

又、図17の(A)(B)に示した例では、はすば歯車である歯車11cの歯12dの各歯先面に対して、センサ検知用の凹溝15a又は15bを形成している。図面から明らかな通り、センサ検知用の凹溝15a、15bの傾き角は任意に設定でき、且つ、その傾き方向も任意とする事ができる。これらの例では、前記歯車11cの歯12d自体の傾きと関係なく、測定すべき変位に応じて適切な傾きのセンサ検知用の凹溝15a、15bを別途設ける事で、歯12d自体の傾きに制限される事なく、歯車11cの変位を測定する事が可能となる。従って、動力伝達に適する様に設定されたはすば歯車の捩れ角に依存される事なく、検出ゲインを高める事が可能となる。又、前記歯車11cの歯12d自体の設計精度が十分でなかったり、経年による形状精度の劣化等が生じたりした場合でも、歯精度に依存する事なく、前記凹溝15a、15bの形状の精度に応じた測定が可能となる為、より精度の高い変位検出が可能となる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第2例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。尚、本例は、実施の形態の第2例のみならず、第3〜8例と組み合わせても実施する事ができる。
In the example shown in FIGS. 17A and 17B, a sensor detecting concave groove 15a or 15b is formed on each tooth tip surface of the tooth 12d of the gear 11c which is a helical gear. Yes. As is apparent from the drawings, the inclination angles of the sensor detection concave grooves 15a and 15b can be arbitrarily set, and the inclination directions can also be arbitrary. In these examples, regardless of the inclination of the tooth 12d itself of the gear 11c, the concave grooves 15a and 15b for detecting the sensor having an appropriate inclination according to the displacement to be measured are separately provided, thereby reducing the inclination of the tooth 12d itself. Without being limited, the displacement of the gear 11c can be measured. Therefore, the detection gain can be increased without depending on the helical angle of the helical gear set to be suitable for power transmission. Further, even when the design accuracy of the tooth 12d itself of the gear 11c is not sufficient or the shape accuracy is deteriorated due to aging, the accuracy of the shape of the concave grooves 15a and 15b is not dependent on the tooth accuracy. Therefore, it is possible to detect displacement with higher accuracy.
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the second example of the above-described embodiment, illustration and description regarding the equivalent parts are omitted. In addition, this example can be implemented not only in the second example of the embodiment but also in combination with the third to eighth examples.

[実施の形態の第10例]
図18は、請求項1〜4、14に対応する、本発明の実施の形態の第10例を示している。本例の駆動系制御装置に組み込むトルク測定器4iの場合には、それぞれがはすば歯車である1対の歯車のうち、1対のセンサの検出部が対向する一方又は両方の歯車を外嵌固定した回転軸に、この回転軸を軸方向に所定の力で押圧する弾力を付与している。
[Tenth example of embodiment]
FIG. 18 shows a tenth example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4 and 14. In the case of the torque measuring device 4i incorporated in the drive system control apparatus of this example, one or both of the gears, each of which is a helical gear, are opposed to one or both of the pair of gears facing the detectors. An elastic force that presses the rotating shaft in the axial direction with a predetermined force is applied to the rotating shaft fitted and fixed.

図18に示す例では、はすば歯車である歯車11aが固定された回転軸10aの端部に外嵌固定され、この回転軸10aを回転可能にケーシング17に回転自在に支持する転がり軸受18とこのケーシング17との間に、弾性部材である皿ばね19を設けて、前記回転軸10aに対して、軸方向に押圧する弾力を付与している。この為、前記ケーシング17の一部に、前記転がり軸受18の外輪を、軸方向の移動を可能に内嵌支持している。   In the example shown in FIG. 18, a rolling bearing 18 that is externally fitted and fixed to an end of a rotating shaft 10 a to which a gear 11 a that is a helical gear is fixed, and rotatably supports the rotating shaft 10 a on a casing 17. A disc spring 19 that is an elastic member is provided between the casing 17 and the casing 17 so as to give an elastic force to the rotating shaft 10a in the axial direction. For this reason, the outer ring of the rolling bearing 18 is supported in a part of the casing 17 so as to be movable in the axial direction.

この様に皿ばね19等の弾性部材を設ける事により、前記回転軸10a及びこの回転軸10aに固定された歯車11aには、トルクTの作用に拘わらず、軸方向の弾力が付与される。そして、この歯車11aにトルクTに応じた軸方向力Fx(Fx1、Fx2)が加わった場合には、この軸方向力Fx(Fx1、Fx2)と前記皿ばね19による軸方向の弾力との和又は差が歯車11aに作用する。この様にして、本例では、この皿ばね19によりこの歯車11aを支持した前記回転軸10aのアキシアル剛性を安定させて、この回転軸10aの軸方向変位とトルクTとの関係を安定化させる事ができる為、より安定したトルク検出を実現する事ができる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第2例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。尚、本例は、実施の形態の第2例のみならず、第3〜9例と組み合わせても実施する事ができる。
By providing an elastic member such as a disc spring 19 in this way, axial elasticity is applied to the rotating shaft 10a and the gear 11a fixed to the rotating shaft 10a regardless of the action of the torque T. When an axial force Fx (Fx1, Fx2) corresponding to the torque T is applied to the gear 11a, the sum of the axial force Fx (Fx1, Fx2) and the axial elasticity of the disc spring 19 is summed. Alternatively, the difference acts on the gear 11a. In this way, in this example, the axial rigidity of the rotary shaft 10a that supports the gear 11a by the disc spring 19 is stabilized, and the relationship between the axial displacement of the rotary shaft 10a and the torque T is stabilized. This makes it possible to achieve more stable torque detection.
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the second example of the above-described embodiment, illustration and description regarding the equivalent parts are omitted. In addition, this example can be implemented not only in the second example of the embodiment but also in combination with the third to ninth examples.

本発明の駆動系制御装置は、図示の様な自動車用エンジンへの燃料供給量や変速機の変速比を調整する場合に限らず、エンジンの出力トルクを求めて各種制御を行う場合に利用できる。   The drive system control device of the present invention can be used not only for adjusting the fuel supply amount to the automobile engine and the transmission gear ratio as shown in the figure, but also for performing various controls by obtaining the output torque of the engine. .

1 エンジン
2 変速機
3 エンジン制御器
4、4a〜4i トルク測定器
5 クランクシャフト
6 駆動輪
7 アクセルペダル
8a、8b エンコーダ
9a、9b、9c、9d センサ
10a、10b 固定軸
11a、11b、11c 歯車
12a、12b、12c、12d 歯
13 歯車伝達装置
14a、14b、14c、14d 平歯車
15、15a、15b 凹溝
16 平歯車
17 ケーシング
18 転がり軸受
19 皿ばね
20 合成樹脂製ホルダ
1 Engine 2 Transmission
3 Engine controller 4, 4a to 4i Torque measuring device 5 Crankshaft 6 Drive wheel 7 Accelerator pedals 8a, 8b Encoders 9a, 9b, 9c, 9d Sensors 10a, 10b Fixed shafts 11a, 11b, 11c Gears 12a, 12b, 12c, 12d tooth 13 gear transmission devices 14a, 14b, 14c, 14d spur gears 15, 15a, 15b concave groove 16 spur gear 17 casing 18 rolling bearing 19 disc spring 20 synthetic resin holder

Claims (15)

シリンダ内への燃料供給に基づいてクランクシャフトを回転させるエンジンと、このクランクシャフトの回転を入力し、この回転の速度を変更してから出力する変速機と、運転者が行う、アクセルの操作に関連する状態量を表す信号に基づいて、前記エンジンのシリンダ内への燃料供給量を調整するエンジン制御器と、前記クランクシャフトから前記変速機に入力されるトルクを求めるエンジントルク測定手段とを備え、このエンジントルク測定手段は、前記クランクシャフト又はこのクランクシャフトと比例したトルクで回転する回転軸である、被検出回転軸の一部に、この被検出回転軸と同心に支持固定された、外径側端部の特性を円周方向に関して交互に且つ等間隔で変化させた、円板状の被検出板と、固定の部分に支持された状態で、検出部をこの被検出板の外径側端部に対向させたセンサと、このセンサの出力信号に基づいて前記クランクシャフトのトルクを算出するトルク演算器とを備えたものである駆動系制御装置。   The engine that rotates the crankshaft based on the fuel supply into the cylinder, the transmission that inputs the rotation of the crankshaft, changes the speed of the rotation, and outputs it, and the accelerator operation performed by the driver An engine controller for adjusting a fuel supply amount into the cylinder of the engine based on a signal representing a related state quantity; and an engine torque measuring means for obtaining a torque input from the crankshaft to the transmission. The engine torque measuring means is an external shaft which is supported and fixed concentrically with the detected rotation shaft on a part of the detected rotation shaft, which is the rotation shaft rotating at a torque proportional to the crankshaft or the crankshaft. In the state supported by the fixed part and the disk-shaped detection plate, in which the characteristics of the radial side end are changed alternately and at equal intervals in the circumferential direction A drive system control device comprising: a sensor having a detection unit opposed to an outer diameter side end of the plate to be detected; and a torque calculator for calculating the torque of the crankshaft based on an output signal of the sensor . 前記エンジン制御器は、前記トルク演算器が算出したトルクの値に基づいて前記燃料供給量を調整する、請求項1に記載した駆動形制御装置。   The drive type control device according to claim 1, wherein the engine controller adjusts the fuel supply amount based on a torque value calculated by the torque calculator. 前記変速機が自動変速機であって、前記アクセルの操作に関連する状態量を表す信号に基づいてこの自動変速機の変速比を調整する変速機制御器を備え、この変速機制御器は、前記トルク演算器が算出したトルクの値に基づいて前記変速比を調整する、請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した駆動系制御装置。   The transmission is an automatic transmission, and includes a transmission controller that adjusts a gear ratio of the automatic transmission based on a signal that represents a state quantity related to the operation of the accelerator. 3. The drive system control device according to claim 1, wherein the speed ratio is adjusted based on a torque value calculated by the torque calculator. 4. 前記被検出板が、前記変速機内の歯車伝達装置を構成する歯車であり、
この歯車伝達装置は、1対の回転軸と、これら両回転軸のそれぞれの一部に固定されて、それぞれの外径側端部に形成した歯を互いに噛合させる事により、これら両回転軸同士の間でのトルクの伝達を可能とした1対の歯車とを備えたものであり、
前記センサは1対設けられていて、これら両センサはそれぞれの検出部を、前記1対の歯車のうちの少なくとも一方の歯車の前記外径側端部に設けた歯に対向させる事により、当該歯車の回転に伴って出力信号を変化させるものであり、
前記トルク演算器は、前記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差と、前記被検出板である歯車を固定した回転軸と前記クランクシャフトとの間に存在する歯車伝達機構の変速比及び摩擦損失に基づいて、このクランクシャフトのトルクを算出する、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した駆動系制御装置。
The detected plate is a gear constituting a gear transmission in the transmission;
This gear transmission device is fixed to a pair of rotating shafts and a part of each of these rotating shafts, and the teeth formed on the respective outer diameter side end portions are engaged with each other, whereby these rotating shafts are connected to each other. And a pair of gears that enable transmission of torque between the two,
A pair of the sensors are provided, and both the sensors are configured so that their detection portions are opposed to teeth provided on the outer diameter side end portion of at least one gear of the pair of gears. The output signal is changed with the rotation of the gear,
The torque calculator includes a phase difference that exists between the output signals of the two sensors, and a gear ratio of a gear transmission mechanism that exists between the rotating shaft that fixes the gear that is the detection plate and the crankshaft. The drive system control device according to claim 1, wherein the torque of the crankshaft is calculated based on the friction loss.
前記1対の歯車がはすば歯車であり、前記1対のセンサのうちの一方のセンサの検出部が前記1対の歯車のうちの一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して径方向に、他方のセンサの検出部がこの一方の歯車の前記外径側端部に形成した歯に対して軸方向に、それぞれ対向しており、前記トルク演算器は、前記センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて前記クランクシャフトのトルクを算出する、請求項4に記載した駆動系制御装置。   The pair of gears are helical gears, and the detection part of one of the pair of sensors is formed on a tooth formed on an outer diameter side end of one of the pair of gears. On the other hand, in the radial direction, the detection part of the other sensor is opposed to the tooth formed at the outer diameter side end of the one gear in the axial direction, and the torque calculator The drive system controller according to claim 4, wherein the torque of the crankshaft is calculated based on a change in a phase difference existing between output signals. 前記1対の歯車がはすば歯車であり、前記1対のセンサのうちの一方のセンサの検出部が何れか一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して、他方のセンサの検出部が他方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して、それぞれ径方向に対向しており、前記トルク演算器は、前記両歯車同士の軸方向に関する相対変位に伴って発生する、前記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて前記クランクシャフトのトルクを算出する、請求項4に記載した駆動系制御装置。   The pair of gears are helical gears, and the sensor of the sensor of one of the pair of sensors is the other sensor with respect to the teeth formed at the outer diameter side end of one of the gears. And the torque calculator is generated in accordance with the relative displacement in the axial direction of the two gears. The drive system control device according to claim 4, wherein the torque of the crankshaft is calculated based on a change in phase difference existing between output signals of the two sensors. 前記1対のセンサを前記1対の歯車の噛合部から円周方向に関して90度の位置よりもこの噛合部に近い位置に配置して、これら両センサを単一のホルダに保持している、請求項6に記載した駆動系制御装置。   The pair of sensors is arranged at a position closer to the meshing portion than a position of 90 degrees in the circumferential direction from the meshing portion of the pair of gears, and both the sensors are held in a single holder. The drive system control apparatus according to claim 6. 前記1対のセンサのそれぞれが、前記1対の歯車のそれぞれの前記外径側端部に形成した歯に、それぞれ径方向に対向しており、前記トルク演算器は、前記両歯車の中心軸同士の相対位置変化に伴って発生する、前記両センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて前記クランクシャフトのトルクを算出する、請求項4に記載した駆動系制御装置。   Each of the pair of sensors is opposed to a tooth formed on the outer diameter side end of each of the pair of gears in the radial direction, and the torque calculator is configured to have a central axis of the two gears. The drive system control device according to claim 4, wherein the torque of the crankshaft is calculated based on a change in phase difference existing between output signals of the two sensors, which is generated in accordance with a relative position change between the sensors. 前記1対のセンサの検出部が、前記1対の歯車の噛合部を挟んで180度反対側位置に存在しており、これら両センサは、これら両歯車の回転中心が前記噛合部の接線方向に相対変位する事に伴って、互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる、請求項8に記載した駆動系制御装置。   The detection portions of the pair of sensors are present at positions opposite to each other by 180 degrees across the meshing portion of the pair of gears, and the rotation centers of these gears are tangential to the meshing portion. The drive system control device according to claim 8, wherein the phase difference between the output signals is changed in accordance with relative displacement. 前記1対のセンサの検出部が、前記1対の歯車の噛合部を挟んで180度反対側位置から、これら両歯車の圧力角分だけ周方向にそれぞれ移動した位置に存在しており、前記両センサは、前記両歯車の回転中心が前記噛合部の接線方向から前記圧力角分傾斜した方向に相対変位する事に伴って互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる、請求項8に記載した駆動系制御装置。   The detection portions of the pair of sensors are present at positions that are respectively moved in the circumferential direction by a pressure angle of both gears from a position 180 degrees opposite to the meshing portion of the pair of gears. The both sensors change a phase difference between the output signals of each other as the rotational centers of the gears are relatively displaced in a direction inclined by the pressure angle from a tangential direction of the meshing portion. Drive system control device described in 1. 前記1対のセンサの検出部が、前記1対の歯車のうち一方の歯車の外周面に対向しており、これら両センサの検出部がこの一方の歯車に対向している位置は、前記両歯車同士の噛合部から円周方向にそれぞれ90度ずれた部分であり、前記1対のセンサは、前記一方の歯車が他方の歯車から離れる方向に変位する事に伴って、互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる、請求項4に記載した駆動系制御装置。   The detection part of the pair of sensors faces the outer peripheral surface of one gear of the pair of gears, and the position where the detection parts of both sensors face the one gear Each of the pair of sensors is a portion that is shifted by 90 degrees in the circumferential direction from the meshing portion between the gears. The drive system control device according to claim 4, wherein a phase difference between the two is changed. 前記1対の歯車がはすば歯車であり、前記1対のセンサのうちの一方のセンサの検出部が、これら両歯車のうちの一方の歯車の前記外径側端部に形成した歯に径方向に対向し、他方のセンサの検出部がこの一方の歯車に隣接してこの一方の歯車と同じ回転軸に固定された平歯車の外径側端部に形成した歯に径方向に対向しており、前記トルク演算器は、前記1対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて前記クランクシャフトのトルクを算出する、請求項4に記載した駆動系制御装置。   The pair of gears is a helical gear, and the detection part of one of the pair of sensors is connected to a tooth formed on the outer diameter side end of one of the two gears. Opposite to the radial direction, the detection part of the other sensor faces the teeth formed on the outer diameter side end of the spur gear fixed to the same rotating shaft as this one gear adjacent to this one gear. 5. The drive system control device according to claim 4, wherein the torque calculator calculates the torque of the crankshaft based on a phase difference existing between output signals of the pair of sensors. 前記1対の歯車のうちの少なくとも一方の歯車のうちで、前記1対のセンサのうちの少なくとも一方のセンサの検出部が対向する歯車の前記外径側端部に設けた各歯の歯先面の一部に、当該歯車の軸方向に対し傾斜した凹溝が設けられており、前記少なくとも一方のセンサの検出部が、前記各歯のうちでこれら各凹溝を形成した部分に対向している、請求項4に記載した駆動系制御装置。   Of at least one gear of the pair of gears, tooth tips of each tooth provided at the outer diameter side end portion of the gear facing the detection portion of at least one sensor of the pair of sensors A concave groove that is inclined with respect to the axial direction of the gear is provided in a part of the surface, and the detection part of the at least one sensor is opposed to a part of the teeth that forms the concave grooves. The drive system control device according to claim 4. 前記1対の歯車のうち、前記検出板として機能する歯車を外嵌固定した回転軸に、この回転軸を軸方向に所定の力で押圧する弾力を付与している、請求項4〜7、12、13のうちの何れか1項に記載した駆動系制御装置。   The elastic force which presses this rotating shaft with a predetermined force in the direction of an axis is given to the rotating shaft which carried out external fixation of the gear which functions as the above-mentioned detection gear among the pair of gears, The drive system control device according to any one of 12 and 13. 前記クランクシャフトの両端部に、それぞれが前記被検出板である1対のエンコーダを固定すると共に、これら両エンコーダの外径側端部に設けた被検出面に、それぞれセンサの検出部を対向させており、前記トルク演算器は、これら両センサの出力信号同士の間の位相差に基づいて前記クランクシャフトのトルクを求める、請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した駆動系制御装置。   A pair of encoders, each of which is the plate to be detected, are fixed to both ends of the crankshaft, and the detection portions of the sensors are opposed to the detection surfaces provided on the outer diameter side ends of both encoders. The drive system control according to any one of claims 1 to 3, wherein the torque calculator obtains the torque of the crankshaft based on a phase difference between the output signals of both sensors. apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021184142A1 (en) * 2020-03-16 2021-09-23 周翔 Transmission speed change control system

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