JPH0399240A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両の機関から変速機へ伝達されるトルクなど
を高精度で検出し得るトルク検出装置に関するものであ
る。

［従来の技＃ｉ］ クラッチを併用する歯車式自動変速装置では、クラッチ
を円滑に接続することが重要な課題となる。クラッチ接
続動作に伴う伝迷トルクの急激な変化による衝撃を緩和
するために、伝達トルクの変動速度を演算し、この演算
値が設定値よりも大き過ぎる場合に、クラッチの接続力
を弱めるという、フィードバックｉＩＩＪｖｓが採用さ
れている。

上述の装置に用いるトルク検出装置として、特開昭５８
−７０１３６号公報に開示されるように、入力軸と出力
軸を可撓軸により回転結合し、入力軸と出力軸に歯数と
外径が等しい１対の歯車状の磁性板を結合し、各磁性板
に対向して配設した回転数センサにより回転差動を検出
し、トルク変動を求めるものが知られている。しかし、
この装置では入力軸と出力軸の回転差動を直接的に回転
数センサで検出するものであるから、検出精度を高めよ
うとすれば、可撓軸の可撓性を高く（捩れ剛性を小さ＜
）シなければならず、可撓軸の可撓性を高めると入力軸
から出力軸へ伝達し得るトルクの大きざが制限されると
いう問題がある。

また、リング歯車と入力軸と出力軸に形成した太陽歯車
との間に遊星歯車を噛み合せ、遊星歯車を支持するキャ
リャのばねに抗する回転変位量から伝達トルクを検出す
るものも知られているが、この装置ではトルク変動がな
くても常にＴｉ星歯車の自・公転が生じ、ｒＩｐｍ損失
を伴うので耐力の伝達効率が低下する。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上述の問題に鑑み、トルク変動がない状
態では歯車に相対回転が生じず、したがって機械的摩擦
損失が少なく、高精度でトルク変動を検出し得るトルク
検出装置を提供することにある。

［問題を解決するための手段］ 上記目的を達或するために、本発明の構或は入力軸と出
力軸を可撓軸により回転結合し、入力軸と出力軸に結合
した歯数の異なる歯車に噛み合って一体的に回転する歯
車を、出力軸に遊転可能に支持したハウジングに軸支持
し、入力軸とハウジングにそれぞれ結合した１対の歯車
状の磁性板の周縁に対向して電磁式回転数センサを配設
してなるものである。

［作用］ 入力軸２にトルク変動が生じると、可撓軸１３の捩れ量
が変化し、入力軸２の磁性板４と出力軸側に設けた磁性
板５との間に回転差動が生じる。

磁性板５は出力輸１２に直接支持されるのでなく、増速
歯車機構１８のハウジング９に結合されるので、入力輸
２に対する出力軸１２の回転差動量が増幅されて磁性板
５へ伝達される。したがって、トルク変動に伴う磁性板
４．５の回転差動が回転数センサ１７．１６により高精
度で検出される。

また、トルク変動が生じない定速回転では、出力輸１２
と増速歯車機構１８とは一体的に回転し、増速歯車機構
１８の歯車間に相対的噛合い運動は生じないから、この
状態では機械的摩擦損失がなく、伝達効率の低下がない
。

［発明の実施例］ 第１図は本発明に係るトルク検出装置の構成を示す側面
断面図である。互いに同軸に配設される入力軸２と出力
輸１２は、端部に形成したスプライン穴１９．２０に、
可撓輸１３の端部に形或したスプライン軸部３．１０を
嵌合して回転結合される。入力軸２に歯４ａを有する歯
車状の磁性板４が結合され、磁性板４の周縁に対向して
電磁式回転数センサ１７が配設される。回転数センサ１
７は磁性板４の回転に伴って歯４ａが検出コイルに離接
・接近する時の磁気変化をパルス密度として検出づる公
知のものである。

入力軸２の端部と出力軸１２の端部にそれぞれ歯数の異
なる歯車１５．１４が形成され、両者に噛み合う歯車６
と歯車８がボス部で一体に結合され、かつ軸７によりハ
ウジング９に支持される。

ハウジング９は歯車１５．１４を取り囲むように入力軸
２と出力軸１２に遊転可能に支持される。

ハウジング９は入力軸２と出力軸１２の一方に支持する
ようにしてもよい。ハウジング９に前述の磁性板４と外
径および歯５ａの数が同じ磁性板５が結合される。磁性
板５の周縁に対向して回転数センサ１７と同じ回転数セ
ンサ１６が配設される。

次に、本発明によるトルク検出装置の作動について説明
する。歯車１５．１４に噛み合う歯車６．８は増速Ｉｉ
１車機構１８ないし可撓軸の捩れ量増幅機構を構或し、
入力軸２に対する出力軸１２の回転差動を増幅して磁性
板５へ伝達する。

入力軸２にトルク変動がない場合は、可撓軸１３の僅か
な捩れを伴って入力軸２の回転は出力軸１２へ伝達され
る。入力軸２と出力軸１２との間に回転差勤がないから
、増速歯ＩＩＩ機構１８の歯車６，８は歯車１５．１４
と所定の位置で噛み合ったまま相対回転することはなく
、したがって、ハウジング９は出力軸１２と一体的に回
転する。この時、入力軸２の磁性板４とハウジング９の
磁性板５とは同速で回転し、各回転数センサ１７，１６
により検出されるパルス密度（単位時間当りのパルス数
）は等しい。

入力軸２に１・ルク変動が生じると、可撓軸１３の捩れ
量に変化が生じ、入力軸２と出力軸１２との間に回転差
動が生じる。仮にトルク増大に伴って歯車１４よりも歯
車１５が速く回転する（回転位相が進む）と、歯車６が
軸７を中心として回転しようとする。しかし、一車６と
一体の歯車８の回転は歯ＩＩ１４により拘束されるので
、結局歯車６，８が歯車１５．１４の回りを周回する。

すなわち、歯車６，８の公転に伴ってハウジング９が出
力軸１２よりも遅れて（回転位相が遅れる）回転し、結
果として磁性板４と磁性板５との間に回転差動が生じる
。磁性板４の回転数として回転数センサ１７により検出
されるパルス密度よりも、磁性板５の回転数として回耘
数センサ１６により検出されるパルス密度が、第２図に
示すように変化するので、両者のパルス密度の差からト
ルクの変化が検出される。第２図にハツチングで示す面
積が可撓軸１３の捩れ量の変化に相当し、予め可撓軸１
３の捩れ量とトルクとの関係を求めておけば、第２図の
ハツチングで示す面積から伝達トルクが求まる。

第２図は入力軸２の回転数が一定でトルクだけが増減す
る場合、すなわち回転数センサ１７により検出されるパ
ルス密度（Ｉｍ１７ａ）が一定の場合を表しているが、
第３図に示すように、入力軸２の回転数が変化する場合
でも、入力軸２のトルク変動に伴って回転数センサ１７
により得られるパルス密度の変化を表す曲線１７ａに対
し、回転数センサ１６により得られるパルス密度の変化
を表す曲線１６ａとの間にずれが生じることはいうまで
もない。

なお、上述の実施例において、回転数センサ１６．１７
は、永久磁石と検出コイルを組み合せたものに限らず、
磁気抵抗素子を用いたものなど、歯車状の磁性板の歯の
離接をパルス変化として電気的に検出するものであれば
よい。

第４図は一般的な車両用内燃機関のクラッチに、本発明
によるトルク検出装置を組み付けた側面断面図である。

内燃機関のクランク−２６の端部にフライホイール２４
が結合されるとともに、軸受３２により従動輪〈変速機
の入力軸）３３が支持される。従勤軸３３に中空の軸１
２ａがスプライン結合され、軸１２ａの左端部に７ラン
ジ状のクラッチハブ２１が結合される。クラッチハブ２
１の左側に補助板２２ａが、右側にクラッチ板２２がそ
れぞれ重ね合され、互いに図示してないビンにより連結
され、かつクラッチハプ２１と所定の範囲で相対回動可
能に支持される。クラッチ板２２は軸１２ａに外挿支持
した中空の軸２ａに結合される。クラッチ板２２の周縁
部両面にフエーシング２５が結合され、前述のフライホ
イール２４と押付板３６との間に配設される。

フライホイール２４の周縁部に結合したブラケット２９
に、支軸３０により解除レバー３１が支持され、解除レ
バー３１の外端部にビン２７によ゜り押付板３６が支持
される。解除レバー３１の内端は公知のレリーズ軸受３
４へ当接される。図示してないばねの力により解除レバ
ー３１は支軸３０を中心として反時計方向へ回転付勢さ
れ、押付板３６によりフエーシング２５がフライホイー
ル２４に１１１１１２係合され、これによりフライホイ
ール２４の回転がクラッチ板２２を経て軸２ａへ伝達さ
れる。

クラッチ板２２とクラッチハブ２１の重合せ面に周方向
等間隔に形或した複数の角窓に、緩衝用コイルばね２３
が介装され、これによりクラッチ板２２の回転がクラッ
チハプ２１を経て軸１２ａと従動軸３３へ伝達される。

軸２ａの外側に軸方向摺動可能に支持したレリーズ軸受
３４を左方へ押すと、解除レバー３１が時計方向に回動
され、押付板３６が右方へ移動し、フエーシング２５の
フライホイール２４とのＩＩ＠ｉｌｌ係合が解除され、
クラッチが遮断される。以上の構成は従来のクラッチと
ほぼ同様である。

上述のクラッチではクラッチ板２２を結合する軸２ａが
入力輪２に相当し、クラッチハブ２１を結合する軸１２
ａが出力＠１２に相当する。軸２ａに歯車状の磁性板４
が結合され、磁性板４の周縁に対向するように回転数セ
ンサ１７がクラッチケース２８の壁部に配設される。軸
２ａの右端部に歯車１５が、軸１２ａの右端部に歯車１
４がそれぞれ形威され、歯車１５．１４にそれぞれ噛み
合う歯１１１６．８がボス部で一体に結合され、かつ軸
７によりハウジング９に支持される。ハウジング９は軸
２ａと軸１２ａに遊転可能に支持される。

ハウジング９のボス部に磁性板４と並ぶ磁性板５がスプ
ライン結合される。磁性板５の周縁に対向するよう回転
数センサ１６がクラッチケース２８の壁部に配設される
。

フライホイール２４からクラッチ板２２を経てクラッチ
ハブ２１へ伝達されるトルクに変動が生じると、コイル
ばね２３の撓みを伴って軸２ａと軸１２ａとの間に回転
差勤が生じる。この回転差動は歯車６．８を含む増速歯
ＩＩ機ｌＩ１８により増幅されて磁性板５へ伝達される
。こうして、磁性板４．５の回転差勤が回転数センサ１
７．１６により検出され、伝達トルクの変動が求まる。

なお、第４図に示す実施例において、クラッチ板２２と
クラッチハブ２１との間にコイルばね２３を介装する代
りに、軸２ａと軸１２ａとの間に、好ましくは磁性板４
と磁性板５との間に捩ればねを介装しても同じ作用・効
果が得られ、クラッチ板２２とクラッチハブ２１に関連
する構或が簡単になる。

第５図は増速歯Ｉｍ機構１８として遊星歯重機構を用い
た＊施例を示す。入力軸２に可撓軸１３を介して回転結
合される出力軸１２の端部に歯ＩＩ４５が結合される。

歯車４５はリング歯車４４に噛み合されて両者が一体的
に運動するよう構成される。したがって、出力輪１２の
端部に直接リング歯車４４を結合してもよい。入力軸２
に中空の軸４１が遊転可能に支持される。＠４１の右端
部に太陽歯車４７が形成される一方、左端部に磁性板５
が結合される。リング歯車４４と太陽歯車４７との間に
遊星歯１［４２が噛み合される。遊星歯車４２の軸４３
は入力軸２に結合したキャリャ４６に支持される。入力
軸２に結合した磁性板４と軸４１に結合した磁性板５が
互いに並設され、これらの周縁部に回転数センサ１７，
１６が配設される。

この実施例によれば、入力軸２にトルク変動がない場合
は、入力軸２のキャリャ４６と出力軸１２のリング歯車
４４とは同速で回転するから、遊星歯車４２には自転が
生じず、したがって、太陽歯車４７も出力軸１２と同速
で回転する。この時、磁性板４と磁性板５との間に回転
差動は生じない。

入力軸２のトルクが例えば急激に増大すると、可撓輪１
３の捩れ量が増大し、キャリャ４６とリング歯ＩＩ４４
との間に回転差動が生じる。リング歯車４４よりもキャ
リャ４６の回転位相が進み、遊星歯車４２の自転を伴っ
て太陽歯！１４２の回転位相が進む。この結果、磁性板
４よりも磁性板５の回転位相が進む。入力軸２の回転数
の変化が回転数センサ１７により検出される一方、入力
軸２のキャリャ４６と出力軸１２のリング歯車４４との
回転差動は、歯車増速機構１８により増幅されて、磁性
板５へ伝達され、回転数センサ１６により検出ざれる。

したがって、回転数センサ１７，１６により磁性板４と
磁性板５の回転差動が、パルス密度の変化として検出さ
れ、この結果から伝達トルクが求まる。

なお、トルクの急変時、増速歯車機構はトルク変動を緩
和する方向の慣性抵抗となり、いわゆるダンパ作用をす
るので、出力軸へ伝達されるトルク変動が緩和される。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、入力軸と出力軸を可撓軸により
回転結合し、入力軸と出力軸に結合した歯数の異なる歯
車に噛み合って一体的に回転する歯車を、出力軸に遊転
可能に支持したハウジングに軸支持し、入力軸とハウジ
ングにそれぞれ結合した１対の歯車状の磁性板の周縁に
対向して電磁式回転数センサを配設してなるから、入力
軸の磁性板の回転数と、出力輪側に増速歯車機構を介し
て結合した磁性板の回転数を検出し、両者の検出ｍ〈パ
ルス！５ｍ〉を比較することにより、伝達トルクの変動
を高精度で求めることができる。

１対の磁性板の回耘差勤は非接触型の電磁式回転数セン
サにより検出されるので耐久性に優れる。

入力軸と出力軸の回転差動が増速歯車機構で増幅される
ので、入力軸と出力軸を回転結合する可撓軸の捩れ剛性
を高くしても、高精度で回転差動が検出され、また大き
なトルク伝達能力が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るトルク検出＠置の側面断面図、第
２．３図は同装置の回転数センサにより検出されるパル
ス密度を表す線図、第４図は同検出装置を車両のクラッ
チに組み込んだ状態を示す側面断面図、第５図は他の増
速歯車機構を備えたトルク検出装置の側面断面図である
。 ２：人力＠４．５：磁性板　９：ハウジング１２：出力
軸　１３：可撓軸　１６．１７：回転数センサ　１８：
増速歯車機構

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力軸と出力軸を可撓軸により回転結合し、入力軸と出
   力軸に結合した歯数の異なる歯車に噛み合つて一体的に
   回転する歯車を、出力軸に遊転可能に支持したハウジン
   グに軸支持し、入力軸とハウジングにそれぞれ結合した
   １対の歯車状の磁性板の周縁に対向して電磁式回転数セ
   ンサを配設してなるトルク検出装置。