JPS6295433A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、車両の回転軸に発生するトルクを検出するの
に好適な、位相差方式を利用したトルク検出装置に関す
る。

〔発明の背景〕

従来からあるトルク検出装置は、計測用等のための高精
度なトルク検出を目的とする。このため。

車輌の制御の目的に対しては、装置が高価であることや
苛酷な温度、振動等の使用条件であることを考えると、
不向きである。この問題を解決するためのものとしては
、特開昭５８−１６７９３３号に開示されたものがあり
、車両の回転軸に取り付けられた既存の２枚の歯車の相
対位置関係を、回転軸の１回転毎に同期して検出する手
段と、この検出した信号から回転軸の発生トルクを算出
する手段から構成されていた。しかし、この装置では１
回転軸が１回転したことを検出する方法が明示されてお
らず、これを機械的方法で実現すると機構的に複雑にな
り価格も高くなるという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、車両の回転軸のトルクを非接触で、精
度良く検出し、且つ構成が簡単な車載用のトルク検出装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、車両の回転軸に一定間隔で取り付けられた既
存の２枚の歯車の回転位置を検出するため、２枚の歯車
の外周に近接した位置に各々回転位置検出器を設け、こ
の回転位置検出器の一方の出力信号を、その回転位置検
出器に対応した歯車の歯数の値の逆数値で分周すること
によって、回転軸の１回転毎の同期信号を生成し、この
同期信号ともう一方の回転位置検出器の出力信号との位
相差を検出してトルクを算出する構成としたことを特徴
としたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に従い説明する。

第５図は、Ｆ／Ｆ車のマニュアルトランスミッション内
の構造を示す図である。エンジンで発生した駆動力は、
クラッチ、変速ギヤ（以上図示を省略）を介して歯車４
．出力軸２．歯車３．ディファレンシャルギア５を介し
て最終的に車軸６に伝達される。以下の実施例は、この
ような機構中のディファレンシャルギア５に駆動力を伝
達する出力軸２のトルクを、出力軸２に設けられた既存
の２枚の歯車３，４の相対位置関係によって検出するも
のである。

第１図は、本発明の一実施例を示すものであり、第２図
はその動作波形を示すタイムチャートである。これらの
図に於て、前記出力軸２に一定間隔で取り付けられた２
枚の歯車３，４の外周の各々に近接して、それらの歯車
３，４の回転軸位置を検出するための、磁気抵抗式回転
位置検出器１３゜１４を取付ける。これは、歯車の歯の
部分の山と谷が交互に通過することにより磁気抵抗が変
化してコイルに流れる電流が変化するのを利用したもの
で、この磁気抵抗式回転位置検出器１３．１４の出力信
号は各々第：３図の信号Ａ、Ｂのようになる。ここで、
前記２枚の歯車は、車両の既存のものを使用しているた
め、一般に歯車の歯数が異なり、その結果前記信号Ａ、
Ｈの周期も同様に異なる。又、前記信号Ｂについて、実
線が無負荷時とすると、負荷時には出力軸２のねじれの
ために破線のようにその位相がおくれる。このような位
置検出器１３．１４の出力信号Ａ、Ｂは波形整形回路１
５．１６で短形波パルスＣ，Ｆのように変換される。こ
のうち、波形整形回路１５の出力信号Ｃは、出力軸２の
回転数を検出するためにマイクロコンピュータ２６へ入
力され、また分周回路１７へも入力される。この分周回
路１７は、歯車３の歯数をＮｌ　としたとき、六方信号
Ｃの周波数を１／Ｎ１に分周する構成とすると、この出
力信号りは、歯車３の１回転毎に１パルスが出力される
ところの、歯車３の回転に同期した信号となる。

この分周回路という簡単な回路によって歯車３の１回転
毎の同期信号を生成している点が前記公知例と異なる本
実施例の特徴である。この分周回路１７の出力りはフリ
ップフロップ１８のセット端子Ｓへ印加され、その立下
りによりフリップフロップ１８をセットする。一方、波
形整形回路１６の出力Ｆはフリップフロップ１８のリセ
ット端子Ｒへ印加され、その立下りでフリップフロップ
１８をリセットするから、フリップフロップ１８の出力
Ｇは、ｆｉｒＴＦｌ、３の１回転毎に同期して出方され
るパルス信号りの立下りから、その時、直に対応する波
形整形回路１６の出力Ｆのパルスの立下りまでの間だけ
オンとなるパルスであって、このパルス幅は信号Ｆの立
下り時点が負荷の有無によって変化するのに合せて変化
する。従ってこの信号Ｇのパルス幅を、無負荷時と負荷
時に計測すれば、その差から後述のようにしてトルクを
検出できるので、信号Ｇオン時のみゲート２ｏを開き、
基準クロック発生回路１９からのクロック信号Ｈをその
オン時間だけ通過させてカウンタ２１で計数し、その計
数値２４をマイクロコンピュータ２６へ入力している。

なお信−号２２はカウンタ２１をリセットするリセット
信号、信号りをゲート２３で反転した信号Ｅは前記計数
値２４を計数開始するタイミング信号を得るための信号
である。また、ニュートラルスイッチ１１は、負荷時に
はオフとなっていて、プルアップ抵抗１２によりマイク
ロコンピュータ２６へは電源電圧レベルのハイレベルが
入力され、無負荷時にはオンしていてマイクロコンピュ
ータ２６へはローレベルが入力される。

これによってマイクロコンピュータ２６は車が負荷状態
か否かを認識できろ。

マイクロコンピュータ２６は、以上のように生成される
いくつかの信号を取込んで第３図及び第４図に示すフロ
ーに従った処理を実行する。第３図はトルク値を算出す
るためのメインルーチンのフローチャートであって、ス
テップ３１ではマイクロコンピュータ２６の初期設定操
作を行う。ステップ３２では信号Ｅがローレベルになっ
た時に行う第４図の割込処理ルーチン中の割込フラグの
メモリをリセットする。システム３３では第４図の割込
処理ルーチンの処理待ちとする。このルーチンでは後述
のようにカウンタ２１の計数値と出力軸２の回転数がと
り込まれる。これが終了するとステップ３４にて割込フ
ラグをリセットし、続いてステップ３５でニュートラル
スイッチ１１の状態をしらべて負荷、無負荷の判定を行
う、そして負荷時ならステップ３３〜３５をくり返し、
無負荷であればステップ３６へ進む。以上のステップ３
３〜３５の処理は１本発明が行っているトルク検出が位
相方式であるため、最初に基準となる無負荷時のデータ
をとり込んでおくためのものである。続いてステップ３
６〜３８では、上記ステップ３３〜３５と全く同様にし
て今度は負荷時のデータを割込処理ルーチン（第４図）
を起動してとり込みこれが終るとステップ３９にて以下
のようにしてトメクＴを算出する。

まず、一般的な関係式としてトルクＴが加わったときの
出力軸２のねじれ角ΔθとトルクＴの関係は で与えられる。但しｄは出力軸２の直径、Ｇは出力軸２
の横弾性係数、Ｑは歯車３，４間の距離であり、これは
定数として予め与えられているからＫも定数で既知であ
る。一方、第４図の割込み処理ルーチンによりとり込ま
れた出力軸２の回転数を１秒間にｎ、カウンタ２１の計
数値が示す時間をτ秒とすると、出力軸２の回転速度ω
はω＝２πｎ（ラジアン７秒）であるから、τ秒の間に
出力軸２はＯ＝ωτラジアン回転する。そうすると無負
荷時及び負荷時の入力データからそれぞれの時の回転角
θｏ、０シを算出し、Δθ＝ＯＬ−００によって出力軸
２のねじれ角へ〇を容易に算出できる。従って式（１）
から出力軸２のトルクＴを求めろことができ、以上がス
テップ３９の処理方法である。

次のステップ４０では、算出したトルク値Ｔを利用する
機器等に転送するために、トルク値Ｔをマイクロコンピ
ュータ２６の出力端子へ転送する。

その後再びステップ３６の処理へフィールドバックし、
出力軸２の負荷、無負荷時の検出を行う。

第４図は前記計数器２１で計数したクロックパルス数と
、前記出力軸２の回転数を検出するための割込ルーチン
のフローチャートであって、これは信号Ｅがローレベル
の時に起動される。そしてステップ５１では、割込ルー
チン処理になったことを確認するための割込フラグのメ
モリをセットし、ステップ５２では計数器２１の内容の
りセットを行って計数開始状態とする。ステップ５３で
は計数器２１で前記信号工のクロックパルスが計数され
るのを待ち、ステップ５４で、計数器２１の計数結果を
出力データとしてマイクロコンピュータ２６へとり込む
、このデータは前述の位相差を表わす時間τを与える。

次のステップ５５では回転軸２の回転数ｎを前記信号Ｃ
から算出し、ステップ５６でニュートラルスイッチ１１
の状態により、負荷時か無負荷時かの判定を行う。もし
ニュートラルスイッチ５６がオフの場合は、クラッチ接
合状態で負荷時とみなし、ステップ５７で割込フラグの
メモリをリセットする。又、ニュートラルスイッチ５６
がオンの時はクラッチ離脱状態で、無負荷時とみなし、
ステップ５８で割込フラグのメモリをセットする。

以上、説明したように、本実施例によると、歯数の異な
る既存の２枚の歯車の回転位置状態を回転位置検出器で
検出後、デジタル処理することにより、前記出力軸に発
生するトルクを非接触で精度良く検出可能となる。又、
前記同位置検出器も従来の物を流用することで、出力軸
自体の加工を施すことなく取り付は可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、車両の回転軸に一定間隔で設けられた
既存の２枚の歯車を利用して、簡単な構成により回転軸
のトルクを非接触でかつ精度良く検出できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は第１図の
実施例の動作を示すタイミングチャート、第３図及び第
４図はマイクロコンピュータの処理内容を示すフローチ
ャート、第５図はＦ／Ｆ車マニュアルトランスミッショ
ンの構造図である。 ２・・・出力軸、３，４・・・歯車、１１・・・ニュー
トラルスイッチ、１３．１４・・・磁気抵抗式回転位置
検出器、１５．１６・・・波形整形回路、１７・・・分
周回路、１８・・・フリップフロップ回路、１９・・・
基準クロック発生回路、２０・・・ゲート回路、２１・
・・カウンタ、２６・・・マイクロコンピュータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、車両の回転軸に一定間隔で取り付けられた歯数Ｎ＿
   １の第１歯車及び歯数Ｎ＿２の第２歯車の各々の回転位
   置を検出するための各歯車対応に設けられた第１回転位
   置検手段及び第２回転位置検出手段と、上記第１回転位
   置検出手段の出力信号を上記第１歯車の歯数Ｎ＿１の値
   の逆数１／Ｎ＿１に分周する分周回路と、該分周回路の
   出力信号が出力される毎に該出力信号と上記第２回転位
   置検出手段の出力信号との位相差及び上記第１回転位置
   検出手段出力から回転軸の回転数を検出するところの位
   相差及び回転数検出手段と、該手段により検出された上
   記位相差及び回転数とから回転軸に発生するトルク値を
   算出する演算手段とにより構成されたことを特徴とする
   トルク検出装置。