JP6915445B2 - トルク測定装置付回転伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車用自動変速機に組み込んで、トルクを伝達するとともに、伝達するトルクの大きさを測定するために利用する、トルク測定装置付回転伝達装置に関する。

自動車用自動変速機を構成する軸の回転速度と、この軸により伝達しているトルクの大きさとを測定し、その測定結果を当該変速機の変速制御又はエンジンの出力制御を行うための情報として利用することが、従来から行われている。また、特開昭５７−１６９６４１号公報には、軸の弾性的な捩れ変形量を１対のセンサの出力信号の位相差に変換し、この位相差に基づいてトルクの大きさを測定する装置が記載されている。このような従来構造について、図８を参照して説明する。

従来構造では、運転時にトルクを伝達するトルク伝達軸１の軸方向２箇所位置に、１対のエンコーダ２を外嵌固定している。１対のエンコーダ２の外周面である被検出面の磁気特性は、円周方向に関して交互に、かつ、等ピッチで変化している。また、被検出面の磁気特性が円周方向に関して変化するピッチは、１対の被検出面同士で互いに等しい。また、それぞれの被検出面に、１対のセンサ３の検出部を対向させた状態で、これら両センサ３を、図示しないハウジングに支持している。これら両センサ３は、それぞれ自身の検出部を対向させた部分の磁気特性の変化に対応して、その出力信号を変化させる。

上述のような両センサ３の出力信号は、トルク伝達軸１とともに１対のエンコーダ２が回転することに伴い、それぞれ周期的に変化する。この変化の周波数（及び周期）は、トルク伝達軸１の回転速度に見合った値をとる。このため、この周波数（又は周期）に基づいて、トルク伝達軸１の回転速度を求められる。また、トルク伝達軸１によりトルクを伝達することに伴って、トルク伝達軸１が弾性的に捩れ変形すると、１対のエンコーダ２が回転方向に相対変位する。この結果、１対のセンサ３の出力信号同士の間の位相差が変化する。位相差は、トルク（トルク伝達軸１の弾性的な捩れ変形量）に見合った値をとる。このため、この関係を利用して、位相差からトルクを求めることができる。図示の構造では、１対のセンサ３の出力信号は、それぞれハーネス４を通じて、図示しない演算器に送信され、該演算器により、トルク伝達軸１の回転速度及び伝達するトルクが算出される。

特開昭５７−１６９６４１号公報 特開２００８−３９５３７号公報

ところが、上述したような従来構造では、それぞれのエンコーダ２に、着磁ピッチ誤差などの形状誤差や偏心などの幾何的な誤差が存在すると、１対のセンサ３の出力信号中に誤差成分が含まれてしまう。このため、１対のセンサ３の出力信号から求められるトルクにも誤差成分が含まれる。したがって、何らかの対策を施さない場合には、トルクの測定精度が低下する可能性がある。

そこで、特開２００８−３９５３７号公報に記載されているようなＬＭＳアルゴリズムを用いた適応フィルタを利用して、誤差成分を除去することが考えられる。ＬＭＳアルゴリズムを用いた適応フィルタは、誤差成分と相関性のある、回転体の回転周波数のｎ次成分を有するキャンセル信号を学習し、対象信号から誤差成分を除去する特性を有している。ここで、エンコーダの着磁ピッチの誤差に基づく周波数は、エンコーダ（トルク伝達軸）の回転周波数の１次成分に一致するため、ＬＭＳアルゴリズムを用いた適応フィルタを利用することで、着磁ピッチの誤差に基づく誤差成分を除去することが可能になる。

ところが、例えば自動車用自動変速機を構成するトルク伝達軸は、駆動源のトルク変動の影響を受けて回転方向に振動するため、フィルタリング処理の対象となる対象信号は振動信号となる。したがって、該対象信号の周波数と、トルク伝達軸の回転周波数のｎ次成分とが一致する状況下では、誤差成分だけでなく、実際のトルクを表す信号までもがキャンセルされてしまい、トルクを求めることができなくなる（補正後のトルクの値がゼロになる）。この結果、トルクの測定精度に関する信頼性が低くなる。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、トルクの測定精度に関する信頼性を向上できる構造を実現することにある。

本発明のトルク測定装置付回転伝達装置は、トルク伝達軸と、１対のエンコーダと、１対のセンサと、演算器とを備える。
前記トルク伝達軸は、使用時にトルクを伝達するものである。
前記１対のエンコーダは、それぞれの被検出面にＳ極とＮ極とが円周方向に関して交互に配置された永久磁石製で、前記トルク伝達軸に直接又は使用時にこのトルク伝達軸と同期して回転する部材に支持されている。
前記１対のセンサは、前記１対のエンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させ、この検出部を通過する磁束密度に応じて出力信号を変化させるもので、使用時にも回転しない部分に支持されている。
前記演算器は、前記１対のセンサの出力信号から処理信号を得る信号算出機能と、前記処理信号中に含まれる誤差成分を除去するために、ＬＭＳアルゴリズムを用いた適応フィルタによるフィルタリング処理を施すフィルタ機能とを有している。
特に本発明のトルク測定装置付回転伝達装置では、前記演算器は、前記処理信号の周波数と、前記トルク伝達軸の回転周波数のｎ次成分（ｎは正の整数）とが、互いに一致するか否かを判定し、一致する場合には、前記適応フィルタの学習を停止する。

また、本発明では、前記処理信号の周波数と前記トルク伝達軸の回転周波数のｎ次成分とが一致した場合に、前記処理信号の周波数と前記トルク伝達軸の回転周波数のｎ次成分とが一致する以前に学習した学習値に基づきフィルタリング処理を実行することもできる。

また、本発明では、前記処理信号として、前記１対のセンサの出力信号同士の位相差に基づき算出されるトルク信号を採用することができる。あるいは、前記処理信号として、前記１対のセンサの出力信号同士の位相差を表す信号、若しくは、位相差比（位相差／周期）を表す信号などを採用することができる。

上述のような本発明のトルク測定装置付回転伝達装置によれば、トルクの測定精度に関する信頼性の向上を図れる。

図１は、実施の形態の第１例に係るトルク測定装置付回転伝達装置の断面図である。 図２は、トルク信号に対してフィルタリング処理を実行する適応フィルタのブロック図を示す図である。 図３は、トルク信号の周波数とトルク伝達軸の回転周波数との一致の可否と、適応フィルタによる学習実行の有無との関係を説明するために示す模式図である。 図４の（Ａ）は、本実施例に関して、トルク信号の周波数とトルク伝達軸の回転周波数とが一致しない場合を示しており、図４の（Ｂ）は、本実施例に関して、トルク信号の周波数とトルク伝達軸の回転周波数とが一致する場合を示しており、図４の（Ｃ）は、比較例に関して、トルク信号の周波数とトルク伝達軸の回転周波数とが一致する場合を示しており、図４の（Ａ）〜（Ｃ）のそれぞれに関して、上段にはフィルタリング処理前の信号を、中段にはフィルタリング処理により除去する信号を、下段にはフィルタリング処理後に得られる信号をそれぞれ示している。 図５は、実施の形態の第２例に関し、トルク測定装置付回転伝達装置を備えた動力伝達機構（パワートレイン）を示す模式図である。 図６は、実施の形態の第３例を示す、図５に相当する図である。 図７は、実施の形態の第４例を示す、図５に相当する図である。 図８は、従来構造のトルク測定装置付回転伝達装置の１例を示す略側面図である。

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１〜図４を用いて説明する。
本例のトルク測定装置付回転伝達装置は、自動車用の自動変速機に組み込んで使用するもので、ハウジング（ミッションケース）５と、カウンタ軸として機能するトルク伝達軸１ａと、それぞれがカウンタギヤとして機能する入力歯車６及び出力歯車７と、１対の転がり軸受８ａ、８ｂと、第一エンコーダ９及び第二エンコーダ１０と、１対のセンサユニット１１ａ、１１ｂと、演算器２６とを備える。
なお、本例に関する以下の説明中、軸方向に関して「片側」とは、図１の右側をいい、軸方向に関して「他側」とは、図１の左側をいう。

トルク伝達軸１ａは、炭素鋼の如き合金鋼により中空円筒状に造られたもので、焼き入れ、焼き戻し処理などの熱処理を行い、トルク伝達軸１ａの表面硬さをＨＶ４００以上とするとともに、表面炭素濃度を０．２％以上としている。また、本例では、トルク伝達軸１ａにトルクを入力するための入力歯車６を、トルク伝達軸１ａの軸方向他端寄り部分（図１の左端寄り部分）に、トルク伝達軸１ａとは別体に設けており、トルクを出力するための出力歯車７を、トルク伝達軸１ａの軸方向片端寄り部分（図１の右端寄り部分）に、トルク伝達軸１ａとは別体に設けている。また、トルク伝達軸１ａのうち、入力歯車６及び出力歯車７が設置された部分を挟んだ両側部分（軸方向他端部分及び軸方向片端部）を、１対の転がり軸受８ａ、８ｂにより、ハウジング５に対し回転自在に支持している。

入力歯車６及び出力歯車７は、炭素鋼の如き合金鋼製のはすば歯車又は平歯車であり、トルク伝達軸１ａとは別体に設けられている。このために、入力歯車６及び出力歯車７の嵌合部に関して、同心性（同軸度）を確保するための円筒面嵌合部と、相対回転を防止するためのインボリュートスプライン係合部とを、軸方向に隣接配置した構成を採用している。

１対の転がり軸受８ａ、８ｂは、例えば深溝型、アンギュラ型などの玉軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、ラジアルニードル軸受、自動調心ころ軸受など（図示の例は玉軸受）であり、それぞれが円環状の外輪１２ａ、１２ｂ及び内輪１３ａ、１３ｂと、複数個の転動体１４とから構成されている。外輪１２ａ、１２ｂは、使用時にも回転しない静止輪であり、ハウジング５に内嵌固定されている。内輪１３ａ、１３ｂは、使用時に回転する回転輪であり、トルク伝達軸１ａに外嵌固定されている。転動体１４は、外輪１２ａ、１２ｂの軸方向中間部内周面に形成された外輪軌道と、内輪１３ａ、１３ｂの軸方向中間部外周面に形成された内輪軌道との間に、保持器により保持された状態で、転動自在に設けられている。また、本例では、転がり軸受８ａ、８ｂ同士で、互いの接触角を逆向きとしている。

第一エンコーダ９は、トルク伝達軸１ａの軸方向他端部に支持固定されている。このため、第一エンコーダ９は、トルク伝達軸１ａの軸方向他端部とともに（同期して）回転可能である。これに対し、第二エンコーダ１０は、トルク伝達軸１ａの軸方向片端部に外嵌固定されている。このため、第二エンコーダ１０は、トルク伝達軸１ａの軸方向片端部とともに（同期して）回転可能である。

第一エンコーダ９は、トルク伝達軸１ａの軸方向他端部に螺合固定されるナットの如き円環状のねじ環１５と、ねじ環１５の外周面に固定された、ゴム、合成樹脂などの高分子材料中に磁性粉を分散させて全体を円筒状とした、ゴム磁石、プラスチック磁石等の永久磁石製のエンコーダ本体１６とから構成されている。これに対し、第二エンコーダ１０は、トルク伝達軸１ａの軸方向片端部に螺合固定されるナットの如きねじ環１７と、ねじ環１７の外周面に固定された永久磁石製のエンコーダ本体１８とから構成されている。

エンコーダ本体１６、１８中に含有する磁性粉としては、例えば、ストロンチウムフェライト、バリウムフェライトなどのフェライト系の磁性粉や、サマリウム−鉄、サマリウム−コバルト、ネオジウム−鉄−ボロンなどの希土類元素の磁性粉を採用できる。それぞれが被検出面である、エンコーダ本体１６、１８の外周面は、互いの直径が等しく、互いに同軸に配置されている。また、エンコーダ本体１６、１８の外周面には、それぞれＳ極とＮ極とが、円周方向に関して交互にかつ等ピッチで配置されており、磁気特性を円周方向に関して交互にかつ等ピッチで変化させている。エンコーダ本体１６、１８の外周面の磁極（Ｓ極、Ｎ極）の総数は、互いに一致している。

センサユニット１１ａは、転がり軸受８ａを構成する外輪１２ａに支持固定されており、第一センサ１９と、該第一センサ１９を支持した合成樹脂製のセンサブロック２０と、該センサブロック２０を内側に保持した金属製のセンサキャップ２１とを備えている。これに対し、センサユニット１１ｂは、転がり軸受８ｂを構成する外輪１２ｂに支持固定されており、第二センサ２２と、該第二センサ２２を支持した合成樹脂製のセンサブロック２３と、該センサブロック２３を内側に保持した金属製のセンサキャップ２４とを備えている。

第一センサ１９及び第二センサ２２のそれぞれの検出部には、ホール素子、ホールＩＣ、ＭＲ素子（ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子、ＡＭＲ素子を含む）などの磁気検出素子が組み込まれている。そして、センサユニット１１ａ、１１ｂを上述のように支持した状態で、第一センサ１９の検出部を、第一エンコーダ９の被検出面（エンコーダ本体１６の外周面）に近接対向させるとともに、第二センサ２２の検出部を、第二エンコーダ１０の被検出面（エンコーダ本体１８の外周面）に近接対向させている。このため、第一センサ１９は、自身の検出部を通過する磁束密度（検出面を通過する磁束／検出面の面積）に応じて出力信号を変化させ、また、第二センサ２２は、自身の検出部を通過する磁束密度に応じて出力信号を変化させる。本例では、第一センサ１９及び第二センサ２２の出力信号を、それぞれハーネス２５ａ、２５ｂを通じて、演算器２６に送信可能としている。

本例の演算器２６は、第一センサ１９及び第二センサ２２の出力信号を利用して、トルク伝達軸１ａが伝達するトルクを精度良く求める機能を有している。具体的には、演算器２６は、第一、第二両センサ１９、２２の出力信号同士の位相差に基づき算出されるトルクを表すトルク信号中に含まれる、誤差成分を除去する機能を有する。以下、演算器２６が備える機能について詳しく説明する。

トルク伝達軸１ａによりトルクを伝達する際には、トルク伝達軸１ａのうち、入力歯車６と出力歯車７との間部分が弾性的に捩れ変形することに伴い、トルク伝達軸１ａの軸方向両端部同士（第一、第二両エンコーダ９、１０同士）が回転方向（周方向）に相対変位する。そして、このように第一、第二両エンコーダ９、１０同士が回転方向に相対変位する結果、トルク伝達軸１ａの捩れ角に相当する、第一、第二両センサ１９、２２の出力信号同士の間の位相差が変化する。位相差は、トルク（トルク伝達軸１ａの弾性的な捩れ変形量）に見合った値をとる。したがって、演算器２６は、トルク伝達軸１ａの捩れ剛性をもとに予め求めておいたトルクと位相差との関係（表やマップなど）を表すデータ等を利用し、自身が備える信号算出機能により、第一、第二両センサ１９、２２の出力信号同士の位相差から、図４の上段に実線で示したような波形のトルク信号ｄを算出する。

本例では、上述のように、第一、第二両センサ１９、２２の出力信号同士の位相差に基づいて、トルク伝達軸１ａが伝達しているトルクの大きさ及び方向を求めるが、このトルクの大きさ及び方向を正確に求めるためには、第一、第二各エンコーダ９、１０の被検出面の精度が良好である必要がある。これに対して、第一、第二各エンコーダ９、１０の被検出面の特性が変化する境界部分の位置に関する精度は、着磁ピッチの誤差等により、必ずしも十分でない場合がある。そこで本例では、トルク信号ｄを、図２に示すような適応フィルタ２７により処理することで、着磁ピッチに基づく誤差（Ｎ極とＳ極との境界部分の位置に関する誤差）を除去するようにしている。本例で使用する適応フィルタ２７は、ＬＭＳアルゴリズムを用いるものである。以下、適応フィルタ２７のフィルタ機能について、着磁ピッチの誤差を除去する場合を中心に説明する。

第一、第二各センサ１９、２２の検出部が対向する部分での、第一、第二各エンコーダ９、１０の被検出面に存在するＮ極とＳ極との境界位置は、実際にトルク伝達軸１ａが捩れることに伴って変化した分と、着磁ピッチの誤差等による誤差成分とが重畳されたものになる。このため、図４の上段に示すように、第一、第二両センサ１９、２２の出力信号から得られた算出値であるトルク信号ｄ（実線）は、トルク伝達軸１ａが伝達するトルクの大きさに見合った実際のトルクを表す信号ｄ_ｄ（一点鎖線）と、第一、第二各エンコーダ９、１０の着磁ピッチの誤差等による誤差成分ｄ_ｎ（破線）とが足し合わされた信号（ｄ＝ｄ_ｄ＋ｄ_ｎ）になる。したがって、適応フィルタ２７により、トルク信号ｄから誤差成分（変動分）ｄ_ｎを差し引けば、実際のトルクを表す信号ｄ_ｄを求められることになる。

一方、適応フィルタ２７を作動させるためには、誤差成分ｄ_ｎと相関性のある参照信号ｘが必要になる。参照信号ｘを入手できれば、適応フィルタ２７は自己学習によって、実際の信号の流れ「ｄ_ｎ→ｄ」の伝達特性と同じ特性を持った、ＦＩＲ（finite impulse response）フィルタを形成する。つまり、適応フィルタ２７は、参照信号ｘを用いて誤差成分ｄ_ｎを学習することで、キャンセル信号ｙ｛後述するｙ（ｋ）｝を得る。このため、トルク信号ｄからキャンセル信号ｙを差し引けば、トルク信号ｄから誤差成分ｄ_ｎを取り除いた（ｄ−ｄ_ｎ）ことと等価になる。このようにして誤差成分ｄ_ｎを取り除く場合に、適応フィルタ２７は、信号の主ルート（図２の上半部分）を送られるトルク信号ｄに対してフィルタリングするのではなく、副ルート（図２の下半部分）を送られる参照信号ｘに基づいてキャンセル信号ｙを計算する。そして、トルク信号ｄからキャンセル信号ｙを引き算する。

ここで、第一、第二各エンコーダ９、１０の着磁ピッチの誤差による影響は、トルク伝達軸１ａの回転周波数の１次成分に一致する。このため、参照信号ｘは、例えば第一、第二各エンコーダ９、１０が、１回転当たりＭパルスのものであれば、Ｍデータで１周期となるような、サイン波、三角波、矩形波、パルス波等として自己生成できる。そして、得られた参照信号ｘに基づいてキャンセル信号ｙを求めたならば、このキャンセル信号ｙを、トルクを表すトルク信号ｄから差し引いて、本来のトルクを表す信号ｄ_ｄを表す修正信号ｅ｛後述するｅ（ｋ）｝を求める。なお、適応フィルタ２７部分で、キャンセル信号ｙを求め、さらにこのキャンセル信号ｙをトルクを表すトルク信号ｄから差し引いて、修正信号ｅを得るための処理は、次の（１）〜（３）式に基づいて行う。

前記（１）（２）（３）式中、ｋは時系列でのデータ番号、Ｎは適応フィルタ２７として用いるＦＩＲフィルタのタップ数である。また、ｗはこのＦＩＲフィルタのフィルタ係数を表し、ｗ_ｋはｋ番目のデータ処理をする場合に使用するフィルタ係数を、ｗ_ｋ＋１は次のデータ系列（ｋ＋１番目）を処理する場合に使用するフィルタ係数を、それぞれ表している。すなわち、ＦＩＲフィルタは、前記（３）式により逐次適正にフィルタ係数が更新されていく適応フィルタとなる。

なお、適応フィルタ２７に入力する参照信号ｘは、トルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次（ｎは正の整数）成分と相関のある信号であれば良いので、第一、第二各エンコーダ９、１０の１回転当り１インパルス信号でも構わない。そこで、参照信号ｘが１インパルス信号であると同時に、適応フィルタ２７のタップ数Ｎが、第一、第二各エンコーダ９、１０の１回転当りのパルス数と等しい場合を想定する。この場合、時系列ｋの瞬間に計算に使用する参照信号ｘは、次の（４）式で表される。

前記（４）式で、参照信号ｘが値１のインパルスとなる位置ｊは、時系列ｋが進んでいくのに従って右側に１個ずつずれて行き、一番右側のＮ−１番目までずれると、次の時系列では、新たなインパルス値が一番左の０番目に表れることになる。すなわち、参照信号ｘは、値１のインパルスの位置を０番目からＮ−１番目まで巡回させただけのデータ列となる。前記（４）式を、前述の（１）（３）式に代入すると、次の（５）（６）式を得られる。

同期式でない通常のＬＭＳアルゴリズムで適応フィルタを作動させる場合には、前記（１）（２）（３）式に示す計算を繰り返し行う必要があるのに対して、同期式ＬＭＳアルゴリズムで適応フィルタを作動させる場合には、前記（５）（６）式及び（２）式に示す計算を行うだけで済む。

ここで、トルク伝達軸１ａは、エンジンなどの駆動源のトルク変動の影響を受けて回転方向に振動するため、フィルタリング処理の対象となるトルク信号ｄは振動信号となる。したがって、何らの対策も施さないと、トルク信号ｄの周波数と、トルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分とが一致する状況下では、誤差成分ｄ_ｎだけでなく、本来のトルクを表す信号ｄ_ｄまでもがキャンセルされてしまい、トルクを求めることができなくなる（補正後のトルクの値がゼロになる）。

具体的には、従来例を示した図４の（Ｃ）を参照して説明すると、上段に示すように、算出値であるトルク信号ｄの周波数がトルク伝達軸の回転周波数のｎ次成分（図示の例では１次成分）と一致している場合には、中段に示すように、誤差成分の学習値（キャンセル信号ｙ）としてｄ（＝ｄ_ｄ＋ｄ_ｎ）を学習する。このため、下段に示すように、フィルタリング処理後に得られる補正値（修正信号ｅ）はゼロになる。

そこで本例では、演算器２６により、トルク信号ｄの周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分とが一致する否かを判定する。そして、図３に示すように、トルク信号ｄの周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分とが、互いに一致していない場合には、適応フィルタ２７の学習を実行し、一致している場合には、適応フィルタ２７の学習を停止する。
なお、トルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分は、第一センサ１９の出力信号又は第二センサ２２の出力信号を利用して求められる。すなわち、第一センサ１９の出力信号又は第二センサ２２の出力信号からトルク伝達軸１ａの回転速度が求められるため、この回転速度を利用して、トルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分を求めることができる。

トルク信号ｄの周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分とが、互いに一致していない場合には、当該状態で学習したキャンセル信号ｙを、トルク信号ｄから差し引いて、本来のトルクを表す信号ｄ_ｄを表す修正信号ｅを得る。具体的には、図４の（Ａ）の上段に示すように、算出値であるトルク信号ｄ（実線）の周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分（図示の例では１次成分）と一致していない場合には、同図の中段に示すように、学習値としてｄ_ｎ（破線）が得られる。このため、同図の下段に示すように、補正値（修正信号ｅ）としてｄ_ｄ（＝ｄ−ｄ_ｎ）が得られる。

これに対し、トルク信号ｄの周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分とが、互いに一致している場合には、適応フィルタ２７の学習を停止する。そして、演算器２６は、トルク信号ｄの周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分とが一致する以前（例えば直前）に学習した学習値であるキャンセル信号ｙを利用して、修正信号ｅを求める。具体的には、図４の（Ｂ）の上段に示すように、算出値であるトルク信号ｄ（実線）の周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分（図示の例では１次成分）とが互いに一致している場合には、そのまま誤差成分を学習すると、従来例｛図４の（Ｃ）参照｝のように、学習値がｄとなる。このため、本例では、このような学習を行わずに、代わりに、図４の（Ｂ）の中段に示すような、トルク信号ｄの周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分とが一致する以前に学習した学習値ｄ_ｎ（破線）を利用して、下段に示すように、補正値（修正信号ｅ）としてｄ_ｄ（＝ｄ−ｄ_ｎ）を得る。

なお、適応フィルタ２７に関して、演算を開始する際に最初に用いるフィルタ係数ｗ_ｋは、零を代入しておいても、動き始めれば自己適応していくので差し支えはないが、予め望ましいフィルタ特性を求めてその値を代入しておいても良い。あるいは、前回の処理で最後に使用したフィルタ係数を、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段に記憶しておき、再始動時に使用しても良い。さらには、最初に入力される信号により表されるデータを、フィルタ係数の初期値とすることもできる。

また、前記（３）式中のμは、ステップサイズパラメータと呼ばれる、フィルタ係数を自己適正化させていく場合の更新量を決定する値であり、通常０．０１〜０．００１程度の値となるが、実際には、適応動作の妥当性を事前に調べて設定するか、次の（７）式を用いて逐次更新することもできる。

なお、（７）式中のαも、フィルタ係数を自己適正化させていくための更新量を決定するパラメータとなるが、０＜α＜１の範囲であれば良く、前記μよりも設定が容易である。また、参照信号ｘを自己生成する場合には、前記（７）式中の分母の値は既知であり、μの最適値を事前に算出しておくこともできる。計算量削減の観点からは、予め（７）式でこのμを算出しておき、このμを定数として前記（３）式でフィルタ係数を自己適正化させるのが望ましい。

以上のような構成を有する本例では、第一センサ１９の出力信号と第二センサ２２の出力信号との位相差から算出されるトルク信号ｄ中に、第一、第二各エンコーダ９、１０のピッチ誤差に基づく誤差成分が含まれている場合にも、演算器２６が備えるフィルタ機能により、誤差成分を除去することができる。このため、トルクの測定精度に関する信頼性の向上を図れる。しかも本例では、エンジンのトルク変動に起因したトルク信号ｄの振動の周波数とトルク伝達軸１ａの回転周波数のｎ次成分とが、互いに一致する状況下でも、トルクの算出が行えなくなる（補正値がゼロになる）ことを防止できる。したがって、トルクの測定精度に関する信頼性を十分に確保できる。

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例では、図５を参照して、本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を、車両用自動変速装置の具体的な構造に適用する場合について説明する。図示の例では、動力源であるエンジン２８から出力される動力が、無段変速機２９を構成する、トルクコンバータ３０、前後進切替機構３１、ベルト式変速機構３２、及び、カウンタギヤ機構３３等を介して、図示しない駆動輪に伝えられる。

エンジン２８には、シリンダの数やその配列により各種構造のものが存在するが、その構造に応じて、エンジン出力軸（クランクシャフト）３４の回転方向の振動の周波数は変化する。例えば多くの自動車で採用されている４気筒エンジンでは、エンジン出力軸３４の回転方向の振動は、エンジン出力軸３４の回転数の２倍の周波数（回転周波数の二次の成分）となる。

トルクコンバータ３０は、エンジン２８のエンジン出力軸３４から入力されるトルクを、流体を介して伝達する機能の他、機械的に伝達する機能（ロックアップ機構）を備えている。また、トルクコンバータ３０は、伝達するトルクを増幅する機能も有する。

前後進切替機構３１は、図示しない複数の歯車から構成されており、自動車の前進と後進とを切り替える。

ベルト式変速機構３２は、インプットシャフト３５に固定されたプライマリプーリ３６と、アウトプットシャフト３７に固定されたセカンダリプーリ３８との間に、無端ベルト３９を架け渡して構成されている。ベルト式変速機構３２は、プライマリプーリ３６の溝幅とセカンダリプーリ３８の溝幅とを相対的に変化させることで、インプットシャフト３５とアウトプットシャフト３７との間の変速比を無段階に調節することができる。

カウンタギヤ機構３３は、ベルト式変速機構３２を構成するアウトプットシャフト３７と平行に配置されたカウンタ軸４０を備えている。カウンタ軸４０には、それぞれがカウンタギヤとして機能する入力歯車４１及び出力歯車４２が互いに軸方向に離隔した状態で固定されている。カウンタ軸４０は、このうちの入力歯車４１をベルト式変速機構３２のアウトプットシャフト３７に固定された出力ギヤ４３に噛合させることで、アウトプットシャフト３７とは反対方向に回転する。本例では、このようなカウンタ軸４０をトルク伝達軸として、本発明を適用する。

エンジン２８のトルク変動に基づくエンジン出力軸３４の回転方向の振動は、トルクコンバータ３０、前後進切替機構３１、ベルト式変速機構３２等を介して、カウンタギヤ機構３３を構成するカウンタ軸４０にまで伝達される。したがって、実施の形態の第１例の場合と同様に、カウンタ軸４０が伝達するトルクを求めるべく、第一センサ１９及び第二センサ２２（図１参照）によりカウンタ軸４０の回転方向の捩れを検出し、これら第一センサ１９の出力信号と第二センサ２２の出力信号との位相差に基づき、演算器２６（図１参照）によりカウンタ軸４０が伝達するトルクを表すトルク信号を得た場合、このトルク信号は、エンジン出力軸３４の振動に起因した、エンジン出力軸３４の回転周波数の２次の成分を有している。

ここで、トルクコンバータ３０が、ロックアップ機構により機械的にトルクを伝達している場合を考えると、エンジン出力軸３４の回転周波数とカウンタ軸４０の回転周波数との比は、エンジン出力軸３４とカウンタ軸４０との間に存在する機構の変速比によって決まる。このため、エンジン出力軸３４とカウンタ軸４０との間の変速比が０．５の整数倍（０．５、１．０、１．５・・・）付近の時に、カウンタ軸４０の回転周波数と、カウンタ軸４０が伝達するトルクのトルク信号の周波数（＝エンジン出力軸３４の回転周波数の２次の成分）とが一致する。

そこで本例では、エンジン出力軸３４とカウンタ軸４０との間に存在する機構の変速比が、０．５の整数倍になる場合には、演算器２６は、適応フィルタ２７（図２参照）の学習を停止する。これに対し、エンジン出力軸３４とカウンタ軸４０との間に存在する機構の変速比が、０．５の整数倍にならない場合には、演算器２６は、適応フィルタ２７の学習を実施する。

上述の説明は、エンジン２８が４気筒エンジンである場合を例に行ったため、エンジン出力軸３４の振動は、エンジン出力軸３４の回転数の２倍の周波数（回転周波数の２次の成分）を有していた。これに対し、エンジン２８が、Ｎ気筒である場合を考えると、エンジン出力軸３４の振動は、エンジン出力軸３４の回転数のＮ／２倍の周波数を有しているため、エンジン出力軸３４とカウンタ軸４０との間に存在する機構の変速比が、２／Ｎの整数倍になる場合に、カウンタ軸４０の回転周波数とカウンタ軸４０が伝達するトルクのトルク信号の周波数とが互いに一致することになる。そこで、エンジン出力軸３４とカウンタ軸４０との間に存在する機構の変速比が、２／Ｎの整数倍になる場合に、演算器２６は、適応フィルタ２７の学習を停止する。これに対し、エンジン出力軸３４とカウンタ軸４０との間に存在する機構の変速比が、２／Ｎの整数倍にならない場合には、演算器２６は、適応フィルタ２７の学習を実施する。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

［実施の形態の第３例］
実施の形態の第３例について、図６を用いて説明する。本例では、自動車用自動変速機として、図６に示すような、平行軸歯車式の多段変速機４４を使用する場合について説明する。

図示の多段変速機４４は、互いに平行に配置されたインプットシャフト３５ａとアウトプットシャフト３７ａとを有している。インプットシャフト３５ａには、１速から４速の駆動側の歯車４５ａ〜４５ｄ及び後進用の歯車４６ａが、それぞれ空転可能に支持されている。これに対し、アウトプットシャフト３７ａには、１速から４速の従動側の歯車４７ａ〜４７ｄ及び後進用の歯車４６ｂがそれぞれ固定されている。また、インプットシャフト３５ａとアウトプットシャフト３７ａとの間に配置された図示しない中間軸には、後進用の歯車４６ｃが固定されている。

そして、歯車４５ａと歯車４７ａとにより１速の歯車対を形成し、歯車４５ｂと歯車４７ｂとにより２速の歯車対を形成し、歯車４５ｃと歯車４７ｃとにより３速の歯車対を形成し、歯車４５ｄと歯車４７ｄとにより４速の歯車対を形成している。また、３つの歯車４６ａ〜４６ｃにより後進用の歯車対を形成している。図示の多段変速機４４は、４段の変速段を有しており、インプットシャフト３５ａに締結される歯車を選択することで、変速段が切り換えられる。

上述のような多段変速機４４を構成するインプットシャフト３５ａと、エンジン２８のエンジン出力軸３４との間には、クラッチ４８が設けられている。クラッチ４８が締結されると、エンジン２８の動力がインプットシャフト３５ａに伝達される。本例では、多段変速機４４を構成するアウトプットシャフト３７ａをトルク伝達軸として、本発明を適用する。

上述のような多段変速機４４では、クラッチ４８が締結されている状況下では、エンジン出力軸３４の回転周波数とアウトプットシャフト３７ａの回転周波数との比は、多段変速機４４の変速比（何れの歯車対がトルクを伝達するか）によって決まる。このため、エンジン２８がＮ気筒である場合には、多段変速機４４の変速比が２／Ｎの整数倍になる場合に、演算器２６（図１参照）は、適応フィルタ２７（図２参照）の学習を停止する。これに対して、多段変速機４４の変速比が２／Ｎの整数倍にならない場合には、適応フィルタ２７の学習を実施する。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例及び第２例と同じである。

［実施の形態の第４例］
実施の形態の第４例では、図７を用いて、実施の形態の第２例及び第３例よりも模式的なモデルについて説明する。
図示のように、トルクの測定対象となるトルク伝達軸１ｂと、該トルク伝達軸１ｂが伝達するトルクを発生するとともにトルク変動を生じる駆動源４９との間に、変速機構５０を備える構造を考える。このような本例の場合にも、実施の形態の第１例と同様に、駆動源４９のトルク変動に基づき、トルク伝達軸１ｂが伝達するトルクのトルク信号は振動信号となるため、該トルク信号の周波数を算出し、この周波数とトルク伝達軸１ｂの回転周波数のｎ次成分とが一致する否かを判定する。そして、トルク信号の周波数とトルク伝達軸１ｂの回転周波数のｎ次成分とが、互いに一致しない場合には、演算器２６（図１参照）は、適応フィルタ２７（図２参照）の学習を実施するのに対し、一致する場合には、適応フィルタ２７の学習を停止する。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同じである。

本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を構成するトルク伝達軸は、自動車のパワートレインを構成する回転軸に限らず、例えば、風車の回転軸（主軸、増速器の回転軸）、圧延機のロールネック、鉄道車両の回転軸（車軸、減速機の回転軸）、工作機械の回転軸（主軸、送り系の回転軸）、建設機械・農業機械・家庭用電気器具・モータの回転軸など、各種機械装置の回転軸を対象にすることができる。

また、自動車のパワートレインを構成する場合には、例えば、トルクコンバータからトルクが入力されるインプットシャフト（タービンシャフト）や、カウンタシャフトを対象とすることができる。
また、本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を組み込んで変速機を構成する場合の変速機の形式は、特に限定されず、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）、ベルト式やトロイダル式等の各種無段変速機（ＣＶＴ）、オートメーテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）、トランスファーなど、車側の制御により変速を行う変速機を採用できる。
また、変速機の設置位置と駆動輪との関係は特に限定されず、前置エンジン前輪駆動車（ＦＦ車）、前置エンジン後輪駆動車（ＦＲ車）、及び、四輪駆動車などが対象となる。
また、変速機の上流側に置かれる動力源は、必ずしもガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関である必要はなく、例えばハイブリッド車や電気自動車に用いられる電動モータであっても良い。

また、上述した実施の形態では、エンコーダの被検出面を円筒状とし、この被検出面にセンサの検出部を径方向に対向させた構造を例に説明したが、本発明を実施する場合には、エンコーダの被検出面を円輪状とし、この被検出面にセンサの検出部を軸方向に対向させる構造を採用することもできる。また、１対のエンコーダは、トルク伝達軸に対して直接支持されていても良いし、スリーブ、歯車、軸受用内輪等の他の部材を介して支持されていても良い。さらに、１対のエンコーダと１対のセンサとは、トルク伝達軸の軸方向両側に互いに離隔して配置する構造に限らず、トルク伝達軸の内径側に配置する内軸を利用して、１対のエンコーダ及び１対のセンサを互いに近接配置することもできる。

また、トルク伝達軸を回転自在に支持するための転がり軸受は、玉軸受に限らず、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、ニードル軸受等、従来から知られた各種構造の転がり軸受を使用することができる。

１、１ａ、１ｂ トルク伝達軸
２ エンコーダ
３ センサ
４ ハーネス
５ ハウジング
６ 入力歯車
７ 出力歯車
８ａ、８ｂ 転がり軸受
９ 第一エンコーダ
１０ 第二エンコーダ
１１ａ、１１ｂ センサユニット
１２ａ、１２ｂ 外輪
１３ａ、１３ｂ 内輪
１４ 転動体
１５ ねじ環
１６ エンコーダ本体
１７ ねじ環
１８ エンコーダ本体
１９ 第一センサ
２０ センサブロック
２１ センサキャップ
２２ 第二センサ
２３ センサブロック
２４ センサキャップ
２５ａ、２５ｂ ハーネス
２６ 演算器
２７ 適応フィルタ
２８ エンジン
２９ 無段変速機
３０ トルクコンバータ
３１ 前後進切替機構
３２ ベルト式変速機構
３３ カウンタギヤ機構
３４ エンジン出力軸
３５、３５ａ インプットシャフト
３６ プライマリプーリ
３７、３７ａ アウトプットシャフト
３８ セカンダリプーリ
３９ 無端ベルト
４０ カウンタ軸
４１ 入力歯車
４２ 出力歯車
４３ 出力ギヤ
４４ 多段変速機
４５ａ〜４５ｄ 歯車
４６ａ〜４６ｃ 歯車
４７ａ〜４７ｃ 歯車
４８ クラッチ
４９ 駆動源
５０ 変速機構

Claims (3)

1. 使用時にトルクを伝達するトルク伝達軸と、
   それぞれの被検出面にＳ極とＮ極とが円周方向に関して交互に配置された永久磁石製で、前記トルク伝達軸に直接又は使用時にこのトルク伝達軸と同期して回転する部材に支持された１対のエンコーダと、
   前記１対のエンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させ、この検出部を通過する磁束密度に応じて出力信号を変化させる、使用時にも回転しない部分に支持された１対のセンサと、
   前記１対のセンサの出力信号から処理信号を得る信号算出機能と、前記処理信号中に含まれる誤差成分を除去するために、ＬＭＳアルゴリズムを用いた適応フィルタによるフィルタリング処理を施すフィルタ機能と、を有する演算器とを備え、
   前記演算器は、前記処理信号の周波数と前記トルク伝達軸の回転周波数のｎ次成分（ｎは正の整数）とが互いに一致するか否かを判定し、一致する場合には、前記適応フィルタの学習を停止する、
   トルク測定装置付回転伝達装置。
2. 前記処理信号の周波数と前記トルク伝達軸の回転周波数のｎ次成分とが一致した場合には、前記処理信号の周波数と前記トルク伝達軸の回転周波数のｎ次成分とが一致する以前に学習した学習値に基づきフィルタリング処理を実行する、請求項１に記載したトルク測定装置付回転伝達装置。
3. 前記処理信号が、前記１対のセンサの出力信号同士の位相差に基づき算出されるトルク信号である、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したトルク測定装置付回転伝達装置。

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