JP4352162B2 - Torque detection device for drive shaft - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車において、エンジンからトランスミッションおよびディファレンシャルギヤを介して伝達された回転力を車輪に伝えるドライブシャフトのトルクを検出する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のトラクションコントロールシステム、オートクラッチコントロールシステム、アンチロックブレーキシステムなどにおいては、ドライブシャフトのトルクをコントローラにフィードバックすることが望まれている。
【０００３】
ドライブシャフトのトルクを検出する装置としては、ドライブシャフトをディファレンシャルギヤの出力軸に連結するジョイントのステム部に設けられたトルク検出部を備えており、トルク検出部が、軸状のステム部外周面に周方向に間隔をおいて形成された複数条の磁歪膜と、ステム部の周囲に磁歪膜の列を囲繞するように配されたコイルよりなるトルク検知器とを備えたものが知られている（特開２００１−６５５３７号公報参照）。ここで、磁歪膜は、ステム部の外周面に溝を形成し、ここに磁歪材を溶射する方法、またはアモルファス合金のような磁性薄帯に磁歪材を溶射して磁歪膜を形成して後、磁性薄帯をステム部外周面に接着することにより形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したトルク検出装置では、磁歪膜の形成作業が面倒であるとともに、コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、上記問題を解決し、製造が簡単でかつコストが安いドライブシャフトのトルク検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
本発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、エンジンからトランスミッションおよびディファレンシャルギヤを介して伝達された回転力をドライブシャフトに伝える場合、ドライブシャフトの駆動トルクに応じた荷重が、トランスミッションとドライブシャフトとの間に配された軸を回転自在に支持する転がり軸受に負荷されてその固定輪、および固定輪が固定される固定部材の固定輪近傍に周期的な転動歪みが発生し、この転動歪みに基づいてドライブシャフトのトルクを検出しうることを見出した。この発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。
【０００７】
請求項１の発明によるドライブシャフトのトルク検出装置は、
自動車において、エンジンからトランスミッションおよびディファレンシャルギヤを介して伝達された回転力を車輪に伝えるドライブシャフトのトルクを検出する装置であって、
トランスミッションとドライブシャフトとの間に配された軸を回転自在に支持する円すいころ軸受の外輪が固定部材に固定され、前記外輪の外周面に、前記外輪の軸方向に伸びる横断面略Ｕ字状の凹所が形成され、ラジアル方向に広がりを持つ面となっている前記凹所のいずれか一方の側面に、トルク検出用の歪みゲージが、その長手方向が前記凹所の長手方向を向くように接着されており、前記歪みゲージが前記外輪のラジアル方向の転動歪みを電圧として出力し、予め求められていた前記歪みゲージの出力電圧の振幅と軸受荷重との関係、および軸受荷重とドライブシャフトのトルクとの関係に基づいて、ドライブシャフトのトルクが検出されるようになされているものである。
【０００８】
請求項１の発明のトルク検出装置によれば、エンジンからトランスミッションおよびディファレンシャルギヤを介して伝達された回転力をドライブシャフトに伝える場合に、ドライブシャフトの駆動トルクに応じた荷重が、トランスミッションとドライブシャフトとの間に配された軸を回転自在に支持する円すいころ軸受に負荷され、この円すいころ軸受の固定輪である外輪に周期的な転動歪みが発生して歪みゲージの抵抗が変化する。歪みゲージは、その抵抗の変化を電気信号として出力し、トルク検出部は、この出力信号の振幅に基づいてドライブシャフトのトルクを検出する。
【０００９】
そして、円すいころ軸受の外輪に歪みゲージを接着するだけであるので、その製造が簡単になるとともに、コストが安くなる。
【００１０】
また、円すいころ軸受の固定輪である外輪の場合、荷重を受けると、そのラジアル方向に比較的大きな歪みが発生する。したがって、ラジアル方向に広がりを持つ面となっている前記凹所のいずれか一方の側面に、トルク検出用の歪みゲージが、その長手方向が前記凹所の長手方向を向くように接着されていると、歪みゲージからの出力信号の精度が向上し、ドライブシャフトのトルクをより正確に検出することができる。
【００１１】
さらに、請求項１の発明のトルク検出装置のように、外輪の外周面に、外輪の軸方向に伸びる横断面略Ｕ字状の凹所が形成され、凹所のいずれか一方の側面に、トルク検出用の歪みゲージが、その長手方向が凹所の長手方向を向くように接着されている場合、歪みゲージが、外輪が固定されている固定部材に干渉することがなくなる。
【００１２】
請求項２の発明によるドライブシャフトのトルク検出装置は、
自動車において、エンジンからトランスミッションおよびディファレンシャルギヤを介して伝達された回転力を車輪に伝えるドライブシャフトのトルクを検出する装置であって、
トランスミッションとドライブシャフトとの間に配された軸を回転自在に支持する円すいころ軸受の外輪が固定部材に固定され、前記固定部材における前記外輪が固定される部分の内周面に、前記外輪の軸方向に伸びる横断面略Ｕ字状の凹所が形成され、前記凹所内に、トルク検出用の歪みゲージが、その長手方向が前記凹所の長手方向を向くように配され、前記歪みゲージが、前記凹所のいずれか一方の側面に接着されており、前記歪みゲージが前記外輪のラジアル方向の転動歪みを電圧として出力し、予め求められていた前記歪みゲージの出力電圧の振幅と軸受荷重との関係、および軸受荷重とドライブシャフトのトルクとの関係に基づいて、ドライブシャフトのトルクが検出されるようになされているものである。この場合、外輪に凹所を形成する場合に比べて、外輪の強度低下を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１はこの発明によるトルク検出装置を備えたＦＲ自動車におけるディファレンシャルギヤ装置の構成を示し、図２および図３はその要部の構成を示し、図４はこの発明によるトルク検出装置の電気的構成を示す。なお、図１に関する説明において、図面の右側を前、左側を後といい、同じく上下を左右というものとする。
【００１５】
図１において、ディファレンシャルギヤ装置は、ハウジング(1)と、エンジンからトランスミッションおよびプロペラシャフト（いずれも図示略）を介して伝達された回転力により回転させられるディファレンシャルドライブピニオン(2)と、ハウジング(1)内に配されかつ１対のサイドギヤおよび１対のディファレンシャルピニオンギヤを収容したディファレンシャルケース(3)と、ディファレンシャルケース(3)に固定されかつディファレンシャルドライブピニオン(2)と噛み合うリングギヤ(4)と、左右１対のドライブシャフト(5)とを備えている。なお、ディファレンシャルケース(3)内の構造の図示は省略する。各ドライブシャフト(5)に、ディファレンシャルケース(3)内において、各サイドギヤが回転はしないが軸方向に移動しうるように取り付けられている。
【００１６】
ディファレンシャルドライブピニオン(2)は、図示しないプロペラシャフトに連結された入力軸(6)の後端部に固定状に設けられている。入力軸(6)は、前後２つの円すいころ軸受(8)(7)によりハウジング(1)（固定部材）に対して回転自在に支持されている。各ドライブシャフト(5)のディファレンシャルケース(3)側の端部は、円すいころ軸受(9)(10)によりハウジング(1)に対して回転自在に支持されている。ディファレンシャルギヤ装置のここまでの構成は公知である。
【００１７】
図２および図３に示すように、ディファレンシャルドライブピニオン(2)が固定状に設けられた入力軸(6)を支持する後側の円すいころ軸受(7)における固定輪である外輪(7a)の外周面に、前端から後端寄りの部分まで伸びる横断面略Ｕ字状の凹所(11)が形成されている。凹所(11)の両側面および後端面は、それぞれ外輪(7a)のラジアル方向に広がりを持っている。凹所(11)の一方の側面に、トルク検出用の歪みゲージ(12)が接着されており、トルク検出装置は、歪みゲージ(12)の出力信号の振幅に基づいて、ドライブシャフト(5)のトルクを検出するようになっている。
【００１８】
円すいころ軸受(7)が荷重を受けた場合、外輪(7a)のラジアル方向に比較的大きな歪みが発生するので、凹所(11)におけるラジアル方向に広がりを持つ面である側面に歪みゲージ(12)を接着した場合、歪みゲージ(12)からの出力信号の精度が向上するので好ましく、特に凹所(11)の側面の場合は、外輪(7a)の軸方向に十分な長さを確保できるので、より好ましい。
【００１９】
図４に示すように、トルク検出装置は、歪みゲージ(12)の他に、歪みゲージ(12)からの出力信号を増幅する増幅器(13)と、増幅器(13)で増幅された歪みゲージ(12)の出力電圧に基づいてドライブシャフト(5)のトルクを検出するトルク検出部(14)とを備えている。
【００２０】
上述したようなディファレンシャルギヤ装置を備えたＦＲ自動車において、エンジンからトランスミッションおよびディファレンシャルギヤ装置を介して伝達された回転力をドライブシャフト(5)に伝える場合、ドライブシャフト(5)の駆動トルクに応じた荷重が円すいころ軸受(7)に負荷されるため、外輪(7a)には、円すいころ(7b)が１個通過する毎に周期的に変化するラジアル方向の転動歪みが発生する。このような転動歪みが発生すると歪みゲージ(12)の抵抗が周期的に変化し、歪みゲージ(12)は抵抗の変化を電圧として出力する。増幅器(13)は、歪みゲージ(12)からの出力電圧を、たとえば図５に示すように増幅する。トルク検出部(14)には、予め求めておいた歪みゲージ(12)の出力電圧の振幅と軸受荷重との関係（図６参照）、および軸受荷重とドライブシャフト(5)の駆動トルクとの関係（図７参照）が設定されている。トルク検出部(14)は、増幅器(13)からの出力に基づき、上記関係を利用してドライブシャフト(5)の駆動トルクを求め、これをトラクションコントロールシステム、オートクラッチコントロールシステム、アンチロックブレーキシステムなどのコントローラに出力する。
【００２１】
上記実施形態においては、入力軸(6)の後端部を支持する円すいころ軸受(7)の外輪(7a)に歪みゲージ(12)が接着されているが、ドライブシャフトの駆動トルクに応じたラジアル荷重は、他の円すいころ軸受(8)(9)(10)にも負荷され、これらの円すいころ軸受の外輪にも上述したような転動歪みが発生する。したがって、円すいころ軸受(7)の外輪(7a)に代えて、他のいずれかの円すいころ軸受(8)〜(10)の外輪に歪みゲージ(12)を接着してもよい。特に、トラクションコントロールシステム、オートクラッチコントロールシステム、アンチロックブレーキシステムなどにおいては、前進時のドライブシャフトのトルクをコントローラにフィードバックする必要があるので、前進時に荷重が負荷される円すいころ軸受の外輪に、歪みゲージ(12)を接着しておくのがよい。
【００２２】
上記実施形態は、この発明によるトルク検出装置をＦＲ自動車に適用した場合を示したが、マニュアルトランスミッションを備えたＦＦ自動車やオートマチックトランスミッションを備えたＦＦ自動車にも適用可能である。
【００２３】
このようなＦＦ自動車において、歪みゲージが接着される固定輪を有する転がり軸受の配置個所を、図８および図９を参照して説明する。なお、図８および図９に関する説明において、図面の左右を左右というものとする。
【００２４】
図８はＦＦ自動車のマニュアルトランスアクスルの構成を示す。
【００２５】
図８において、マニュアルトランスアクスルは、既に知られているように、トランスミッション部分(20)とディファレンシャル部分(21)とよりなり、トランスミッション部分(20)においてハウジング(22)に対して回転自在に支持されたカウンタシャフト(23)の右端部に歯車(24)が固定状に設けられている。また、ディファレンシャル部分(21)において、１対のサイドギヤおよび１対のディファレンシャルピニオンギヤを収容したディファレンシャルケース(25)がハウジング(22)内に配され、ディファレンシャルケース(25)にカウンタシャフト(23)の歯車(24)と噛み合うリングギヤ(26)が固定されている。ディファレンシャルケース(25)内のサイドギヤは、左右１対のドライブシャフト(27)に、回転はしないが軸方向に移動しうるように取り付けられている。各ドライブシャフト(27)のディファレンシャルケース(25)側の端部は、円すいころ軸受(28)(29)によりハウジング(22)に対して回転自在に支持されている。なお、ディファレンシャルケース(25)内の構造の図示は省略する。
【００２６】
そして、ハウジング(22)に対してドライブシャフト(27)を回転自在に支持するいずれかの円すいころ軸受、好ましくは前進時に荷重を受ける円すいころ軸受の固定輪である外輪に、図２および図３と同様な凹所が形成され、凹所の側面に、トルク検出用の歪みゲージが接着されるようになっている。
【００２７】
図９はＦＦ自動車のオートマチックトランスアクスルの構成を示す。
【００２８】
図９において、オートマチックトランスアクスルは、既に知られているように、トランスミッション部分(30)とディファレンシャル部分(31)とよりなり、右端部に歯車(32)が固定状に設けられたカウンタシャフト(33)が、トランスミッション部分(30)においてハウジング(34)内に配されている。カウンタシャフト(33)の左右両端部が円すいころ軸受(35)(36)によって、同じく長さ方向の中間部が円筒ころ軸受(37)によって、それぞれハウジング(34)に対して回転自在に支持されている。また、ディファレンシャル部分において、１対のサイドギヤおよび１対のディファレンシャルピニオンギヤを収容したディファレンシャルケース(38)がハウジング(34)内に配され、ディファレンシャルケース(38)にカウンタシャフト(33)の歯車(32)と噛み合うリングギヤ(39)が固定されている。ディファレンシャルケース(38)内のサイドギヤは、左右１対のドライブシャフト(40)に、回転はしないが軸方向に移動しうるように取り付けられている。各ドライブシャフト(40)のディファレンシャルケース(38)側の端部は、円すいころ軸受(41)(42)によりハウジング(34)に対して回転自在に支持されている。なお、ディファレンシャルケース(38)内の構造の図示は省略する。
【００２９】
そして、ハウジング(34)に対してカウンタシャフト(33)を回転自在に支持する円すいころ軸受(35)(36)および円筒ころ軸受(37)、ならびにハウジング(34)に対してドライブシャフト(40)を回転自在に支持する円すいころ軸受(41)(42)のうちのいずれかの軸受、好ましくは前進時に荷重を受ける軸受の固定輪である外輪に、図２および図３と同様な凹所が形成され、凹所の側面に、トルク検出用の歪みゲージが接着されるようになっている。
【００３０】
図１０よび図１１は、この発明によるトルク検出装置の他の実施形態を示す。なお、図１０および図１１において、図２および図３に示すものと同一物および同一部分にはそれぞれ同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００３１】
図１０および図１１において、ハウジング(1)における円すいころ軸受(7)の外輪(7a)が固定されている部分の内周面に、外輪(7a)の軸方向に伸びる横断面略Ｕ字状の凹所(50)が形成されている。そして、歪みゲージ(12)は凹所(50)内において、外輪(7a)の外周面に接着されている。その他の構成は、図１〜図４に示す実施形態と同一である。
【００３２】
なお、図１０および図１１において、歪みゲージ(12)は、外輪(7a)外周面に代えて、凹所(50)の側面に接着されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるトルク検出装置を備えたＦＲ自動車におけるディファレンシャルギヤ装置の構成を示す水平断面図である。
【図２】 図１の一部拡大図である。
【図３】 図２のIII−III線断面図である。
【図４】 この発明によるトルク検出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図５】 増幅器により増幅された歪みゲージの出力電圧を示す図である。
【図６】 歪みゲージの出力電圧の振幅と軸受荷重との関係を示すグラフである。
【図７】 軸受荷重とドライブシャフトの駆動トルクとの関係を示すグラフである。
【図８】 ＦＦ自動車のマニュアルトランスアクスルの構成を示す一部切り欠き正面図である。
【図９】 ＦＦ自動車のオートマチックトランスアクスルの構成を示す一部切り欠き正面図である。
【図１０】 この発明によるトルク検出装置の他の実施形態を示す図２相当の断面図である。
【図１１】 図１０のXI−XI線断面図である。
【符号の説明】
(5)(27)(40)：ドライブシャフト
(6)：入力軸
(7)：円すいころ軸受
(7a)：外輪
(8)(9)(10)：円すいころ軸受
(11)(50)：凹所
(12)：歪みゲージ
(33)：カウンタシャフト
(35)(36)：円すいころ軸受
(37)：円筒ころ軸受
(41)(42)：円すいころ軸受[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for detecting torque of a drive shaft that transmits a rotational force transmitted from an engine via a transmission and a differential gear to wheels in an automobile.
[0002]
[Prior art]
In automobile traction control systems, auto clutch control systems, anti-lock brake systems, etc., it is desired to feed back the torque of the drive shaft to the controller.
[0003]
The device for detecting the torque of the drive shaft is provided with a torque detection portion provided in the stem portion of the joint that connects the drive shaft to the output shaft of the differential gear, and the torque detection portion is an outer peripheral surface of the shaft-like stem portion. And a plurality of magnetostrictive films formed at intervals in the circumferential direction, and a torque detector comprising a coil arranged so as to surround a row of magnetostrictive films around the stem portion. (See JP 2001-65537 A). Here, the magnetostrictive film is formed by forming a groove on the outer peripheral surface of the stem portion and spraying the magnetostrictive material thereon, or after forming the magnetostrictive film by spraying the magnetostrictive material on a magnetic ribbon such as an amorphous alloy. The magnetic ribbon is bonded to the outer peripheral surface of the stem portion.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the torque detection device described above has a problem that the operation of forming the magnetostrictive film is troublesome and the cost is increased.
[0005]
An object of the present invention is to provide a torque detection device for a drive shaft that solves the above problems and is simple to manufacture and inexpensive.
[0006]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
As a result of repeated investigations to solve the above problems, the present inventor, when transmitting the rotational force transmitted from the engine via the transmission and the differential gear to the drive shaft, the load corresponding to the drive torque of the drive shaft is A periodic rolling strain is generated near the fixed ring of the fixed ring and the fixed member to which the fixed ring is fixed. The present inventors have found that the torque of the drive shaft can be detected based on this rolling distortion. The present invention has been completed based on such knowledge.
[0007]
A drive shaft torque detection device according to the invention of
In an automobile, a device for detecting torque of a drive shaft that transmits a rotational force transmitted from an engine via a transmission and a differential gear to a wheel,
An outer ring of a tapered roller bearing that rotatably supports a shaft disposed between a transmission and a drive shaft is fixed to a fixing member, and has a substantially U-shaped cross section extending on an outer peripheral surface of the outer ring in the axial direction of the outer ring. The strain gauge for detecting torque is arranged on one of the side surfaces of the recess which has a surface extending in the radial direction so that the longitudinal direction thereof faces the longitudinal direction of the recess. The strain gauge outputs the rolling strain in the radial direction of the outer ring as a voltage, and the relationship between the amplitude of the output voltage of the strain gauge and the bearing load, which has been obtained in advance, and the bearing load and the drive The drive shaft torque is detected based on the relationship with the shaft torque .
[0008]
According to the torque detection device of the first aspect of the present invention, when the rotational force transmitted from the engine via the transmission and the differential gear is transmitted to the drive shaft, the load corresponding to the drive torque of the drive shaft is the transmission and the drive shaft. Is loaded on a tapered roller bearing that rotatably supports the shaft, and periodic rolling strain is generated in the outer ring , which is a fixed ring of the tapered roller bearing, and the resistance of the strain gauge changes. The strain gauge outputs the change in resistance as an electrical signal, and the torque detector detects the torque of the drive shaft based on the amplitude of the output signal.
[0009]
And, since the strain gauge is simply bonded to the outer ring of the tapered roller bearing, the manufacture is simplified and the cost is reduced.
[0010]
In the case of an outer ring which is a fixed ring of a tapered roller bearing, a relatively large strain is generated in the radial direction when a load is received. Therefore, a strain gauge for torque detection is bonded to one of the side surfaces of the recess having a surface extending in the radial direction so that the longitudinal direction thereof faces the longitudinal direction of the recess. As a result, the accuracy of the output signal from the strain gauge is improved, and the torque of the drive shaft can be detected more accurately.
[0011]
Further, as in the torque detection device of the invention of
[0012]
A drive shaft torque detection device according to the invention of
In an automobile, a device for detecting torque of a drive shaft that transmits a rotational force transmitted from an engine via a transmission and a differential gear to a wheel,
An outer ring of a tapered roller bearing that rotatably supports a shaft disposed between a transmission and a drive shaft is fixed to a fixing member, and an inner peripheral surface of a portion of the fixing member to which the outer ring is fixed is fixed to the outer ring of the outer ring. A recess having a substantially U-shaped cross section extending in the axial direction is formed, and a strain gauge for torque detection is arranged in the recess so that the longitudinal direction thereof faces the longitudinal direction of the recess. Is bonded to any one side surface of the recess, and the strain gauge outputs the rolling strain in the radial direction of the outer ring as a voltage, and the amplitude of the output voltage of the strain gauge obtained in advance is The drive shaft torque is detected based on the relationship between the bearing load and the relationship between the bearing load and the drive shaft torque . In this case, it is possible to prevent a decrease in strength of the outer ring compared to the case where a recess is formed in the outer ring.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 shows the configuration of a differential gear device in an FR automobile equipped with a torque detection device according to the present invention, FIGS. 2 and 3 show the configuration of the main part thereof, and FIG. 4 shows the electrical configuration of the torque detection device according to the present invention. Indicates. In the description related to FIG. 1, the right side of the drawing is referred to as the front, the left side is referred to as the rear, and the upper and lower sides are also referred to as the left and right.
[0015]
In FIG. 1, a differential gear device includes a housing (1), a differential drive pinion (2) rotated by a rotational force transmitted from an engine via a transmission and a propeller shaft (both not shown), a housing (1 ) And a differential case (3) that houses a pair of side gears and a pair of differential pinion gears, a ring gear (4) that is fixed to the differential case (3) and meshes with the differential drive pinion (2), And a pair of drive shafts (5). Illustration of the structure in the differential case (3) is omitted. In the differential case (3), each side gear is attached to each drive shaft (5) so as not to rotate but to move in the axial direction.
[0016]
The differential drive pinion (2) is fixedly provided at the rear end portion of the input shaft (6) connected to a propeller shaft (not shown). The input shaft (6) is rotatably supported with respect to the housing (1) (fixed member) by two front and rear tapered roller bearings (8) and (7). The end of each drive shaft (5) on the differential case (3) side is rotatably supported with respect to the housing (1) by tapered roller bearings (9) and (10). The structure of the differential gear device so far is known.
[0017]
As shown in FIGS. 2 and 3, the outer ring (7a) which is a fixed ring in the tapered roller bearing (7) on the rear side that supports the input shaft (6) in which the differential drive pinion (2) is fixedly provided. A recess (11) having a substantially U-shaped cross section extending from the front end to the portion near the rear end is formed on the outer peripheral surface. Both side surfaces and the rear end surface of the recess (11) have a spread in the radial direction of the outer ring (7a). A strain gauge (12) for torque detection is bonded to one side surface of the recess (11), and the torque detection device is based on the amplitude of the output signal of the strain gauge (12). so as to detect the torque.
[0018]
When the tapered roller bearing (7) receives a load, a relatively large strain is generated in the radial direction of the outer ring (7a) .Therefore , a strain gauge ( Adhering 12) is preferable because the accuracy of the output signal from the strain gauge (12) is improved, and especially in the case of the side surface of the recess (11), a sufficient length is secured in the axial direction of the outer ring (7a). Since it is possible, it is more preferable.
[0019]
As shown in FIG. 4, in addition to the strain gauge (12), the torque detector includes an amplifier (13) for amplifying an output signal from the strain gauge (12), and a strain gauge (13) amplified by the amplifier (13). And a torque detector (14) for detecting the torque of the drive shaft (5) based on the output voltage of 12).
[0020]
In the FR vehicle equipped with the differential gear device as described above, when the rotational force transmitted from the engine via the transmission and the differential gear device is transmitted to the drive shaft (5), it corresponds to the drive torque of the drive shaft (5). Since the load is applied to the tapered roller bearing (7), a radial rolling strain that periodically changes every time one tapered roller (7b) passes is generated in the outer ring (7a). When such rolling strain occurs, the resistance of the strain gauge (12) changes periodically, and the strain gauge (12) outputs the change in resistance as a voltage. The amplifier (13) amplifies the output voltage from the strain gauge (12) as shown in FIG. In the torque detector (14), the relationship between the amplitude of the output voltage of the strain gauge (12) obtained in advance and the bearing load (see FIG. 6), and the bearing load and the drive torque of the drive shaft (5) A relationship (see FIG. 7) is set. The torque detector (14) obtains the drive torque of the drive shaft (5) using the above relationship based on the output from the amplifier (13), and uses this to determine the traction control system, auto clutch control system, anti-lock brake system. Output to the controller.
[0021]
In the above embodiment, the strain gauge (12) is bonded to the outer ring (7a) of the tapered roller bearing (7) that supports the rear end portion of the input shaft (6), but according to the drive torque of the drive shaft. The radial load is also applied to the other tapered roller bearings (8), (9), and (10), and the rolling strain as described above is also generated in the outer rings of these tapered roller bearings. Therefore, instead of the outer ring (7a) of the tapered roller bearing (7), the strain gauge (12) may be bonded to the outer ring of any of the other tapered roller bearings (8) to (10). In particular, in traction control systems, auto clutch control systems, anti-lock brake systems, etc., it is necessary to feed back the torque of the drive shaft during forward travel to the controller, so the outer ring of the tapered roller bearing that is loaded during forward travel, It is better to bond the strain gauge (12).
[0022]
In the above embodiment, the torque detection device according to the present invention is applied to an FR vehicle. However, the present invention can also be applied to an FF vehicle equipped with a manual transmission and an FF vehicle equipped with an automatic transmission.
[0023]
In such an FF vehicle, the location of the rolling bearing having a fixed ring to which a strain gauge is bonded will be described with reference to FIGS. 8 and 9. 8 and 9, the left and right sides of the drawings are referred to as the left and right sides.
[0024]
FIG. 8 shows the configuration of the manual transaxle of the FF vehicle.
[0025]
In FIG. 8, as already known, the manual transaxle includes a transmission portion (20) and a differential portion (21), and is supported rotatably with respect to the housing (22) in the transmission portion (20). A gear (24) is fixedly provided at the right end of the counter shaft (23). In the differential portion (21), a differential case (25) accommodating a pair of side gears and a pair of differential pinion gears is arranged in the housing (22), and the gear of the counter shaft (23) is placed in the differential case (25). A ring gear (26) that meshes with (24) is fixed. The side gear in the differential case (25) is attached to the pair of left and right drive shafts (27) so as to move in the axial direction without rotating. The end of each drive shaft (27) on the differential case (25) side is rotatably supported with respect to the housing (22) by tapered roller bearings (28) and (29). Illustration of the structure in the differential case (25) is omitted.
[0026]
2 and 3 are attached to any one of the tapered roller bearings that rotatably support the drive shaft (27) with respect to the housing (22), preferably a fixed ring of the tapered roller bearing that receives a load during forward movement. The same recess is formed, and a strain gauge for torque detection is bonded to the side surface of the recess.
[0027]
FIG. 9 shows a configuration of an automatic transaxle of an FF vehicle.
[0028]
As shown in FIG. 9, the automatic transaxle includes a countershaft (33) which is composed of a transmission portion (30) and a differential portion (31), and a gear (32) is fixedly provided at the right end portion. ) Is arranged in the housing (34) in the transmission part (30). The left and right ends of the counter shaft (33) are rotatably supported with respect to the housing (34) by tapered roller bearings (35) and (36), and the intermediate portion in the length direction is also supported by the cylindrical roller bearing (37). ing. In the differential portion, a differential case (38) containing a pair of side gears and a pair of differential pinion gears is disposed in the housing (34), and the gear (32) of the counter shaft (33) is placed in the differential case (38). A ring gear (39) that meshes with is fixed. Side gears in the differential case (38) are attached to a pair of left and right drive shafts (40) so that they can move in the axial direction without rotating. The end of each drive shaft (40) on the differential case (38) side is rotatably supported with respect to the housing (34) by tapered roller bearings (41) and (42). The illustration of the structure inside the differential case (38) is omitted.
[0029]
The tapered roller bearings (35) (36) and the cylindrical roller bearing (37) that rotatably support the counter shaft (33) with respect to the housing (34), and the drive shaft (40) with respect to the housing (34) A recess similar to that shown in FIGS. 2 and 3 is formed in any one of the tapered roller bearings (41) and (42) that rotatably support the outer ring, which is preferably a fixed ring of the bearing that receives a load during forward movement. A strain gauge for torque detection is bonded to the side surface of the recess.
[0030]
10 and 11 show another embodiment of the torque detection device according to the present invention. 10 and 11, the same components and the same parts as those shown in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0031]
10 and 11, a substantially U-shaped cross section extending in the axial direction of the outer ring (7a) is formed on the inner peripheral surface of the portion of the housing (1) where the outer ring (7a) of the tapered roller bearing (7) is fixed. A recess (50) is formed. The strain gauge (12) is bonded to the outer peripheral surface of the outer ring (7a) in the recess (50). Other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIGS.
[0032]
10 and 11, the strain gauge (12) may be bonded to the side surface of the recess (50) instead of the outer peripheral surface of the outer ring (7a).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a horizontal sectional view showing a configuration of a differential gear device in an FR vehicle equipped with a torque detection device according to the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of a torque detection device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an output voltage of a strain gauge amplified by an amplifier.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amplitude of the output voltage of the strain gauge and the bearing load.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between bearing load and drive shaft drive torque.
FIG. 8 is a partially cutaway front view showing a configuration of a manual transaxle of an FF vehicle.
FIG. 9 is a partially cutaway front view showing a configuration of an automatic transaxle of an FF vehicle.
FIG. 10 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2, showing another embodiment of the torque detection device according to the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
[Explanation of symbols]
(5) (27) (40): Drive shaft
(6): Input shaft
(7): Tapered roller bearing
(7a): Outer ring
(8) (9) (10): Tapered roller bearing
(11) (50): Recess
(12): Strain gauge
(33): Counter shaft
(35) (36): Tapered roller bearing
(37): Cylindrical roller bearing
(41) (42): Tapered roller bearing
Claims (2)
トランスミッションとドライブシャフトとの間に配された軸を回転自在に支持する円すいころ軸受の外輪が固定部材に固定され、前記外輪の外周面に、前記外輪の軸方向に伸びる横断面略Ｕ字状の凹所が形成され、ラジアル方向に広がりを持つ面となっている前記凹所のいずれか一方の側面に、トルク検出用の歪みゲージが、その長手方向が前記凹所の長手方向を向くように接着されており、前記歪みゲージが前記外輪のラジアル方向の転動歪みを電圧として出力し、予め求められていた前記歪みゲージの出力電圧の振幅と軸受荷重との関係、および軸受荷重とドライブシャフトのトルクとの関係に基づいて、ドライブシャフトのトルクが検出されるようになされているドライブシャフトのトルク検出装置。In an automobile, a device for detecting torque of a drive shaft that transmits a rotational force transmitted from an engine via a transmission and a differential gear to a wheel,
An outer ring of a tapered roller bearing that rotatably supports a shaft disposed between a transmission and a drive shaft is fixed to a fixing member, and has a substantially U-shaped cross section extending on an outer peripheral surface of the outer ring in the axial direction of the outer ring. The strain gauge for detecting torque is arranged on one of the side surfaces of the recess which has a surface extending in the radial direction so that the longitudinal direction thereof faces the longitudinal direction of the recess. The strain gauge outputs the rolling strain in the radial direction of the outer ring as a voltage, and the relationship between the amplitude of the output voltage of the strain gauge and the bearing load, which has been obtained in advance, and the bearing load and the drive A drive shaft torque detecting device configured to detect a drive shaft torque based on a relationship with a shaft torque.
トランスミッションとドライブシャフトとの間に配された軸を回転自在に支持する円すいころ軸受の外輪が固定部材に固定され、前記固定部材における前記外輪が固定される部分の内周面に、前記外輪の軸方向に伸びる横断面略Ｕ字状の凹所が形成され、前記凹所内に、トルク検出用の歪みゲージが、その長手方向が前記凹所の長手方向を向くように配され、前記歪みゲージが、前記凹所のいずれか一方の側面に接着されており、前記歪みゲージが前記外輪のラジアル方向の転動歪みを電圧として出力し、予め求められていた前記歪みゲージの出力電圧の振幅と軸受荷重との関係、および軸受荷重とドライブシャフトのトルクとの関係に基づいて、ドライブシャフトのトルクが検出されるようになされているドライブシャフトのトルク検出装置。In an automobile, a device for detecting torque of a drive shaft that transmits a rotational force transmitted from an engine via a transmission and a differential gear to a wheel,
An outer ring of a tapered roller bearing that rotatably supports a shaft disposed between a transmission and a drive shaft is fixed to a fixing member, and an inner peripheral surface of a portion of the fixing member to which the outer ring is fixed is fixed to the outer ring of the outer ring. A recess having a substantially U-shaped cross section extending in the axial direction is formed, and a strain gauge for torque detection is arranged in the recess so that the longitudinal direction thereof faces the longitudinal direction of the recess. Is bonded to any one side surface of the recess, and the strain gauge outputs the rolling strain in the radial direction of the outer ring as a voltage, and the amplitude of the output voltage of the strain gauge obtained in advance is relationship between bearing load, and based on the relationship between the torque of the bearing load and the drive shaft, the torque detection instrumentation of the drive shaft torque of the drive shaft is adapted to be detected .
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