JPS6333634A

JPS6333634A - トルク検出装置

Info

Publication number: JPS6333634A
Application number: JP17719786A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Kubota; 窪田　智気
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Shinsangyo Kaihatsu KK
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Shinsangyo Kaihatsu KK
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1986-07-28
Publication date: 1988-02-13

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、磁歪式トルクセンサに係わり、特に自動車の
動力伝達シャフトの捩じれを検出することによりシャフ
トに作用するトルクを測定するトルク検出装置に関する
。

〔従来の技術〕

一般に、４輪駆動車においては、コーナリングの際に左
右の車輪の旋回半径が異なるので、この影響を吸収し、
スムーズにコーナリングを行うために、旋回半径の差に
応じて左右の車輪の回転数差を吸収する機構、すなわち
デフ機構（フロントデフ、リアデフ）を備えている。こ
の旋回半径の差は、前輪と後輪との間にも生じるので、
４輪駆動車においては、旋回半径の差に応じて前輪と後
輪の回転数差を吸収する機構、すなわちセンターデフ機
構を備えたものが提案されている。　　゛しかしながら
、このセンターデフ機構は、前輪と後輪のトルクを均等
な比率に分配する機能を有するため、駆動力伝達限界は
、前輪あるいは後輪のうちの駆動力の低い方の値にバラ
ンスすることとなる０例えば、前輪の一方が空転すると
、駆動エネルギーはそこに逃げてしまい、後輪の駆動力
は極めて小さくなってしまう、このため、センターデフ
付４輪駆動車は、センターデフ無し４輪駆動車に在べて
、路面摩擦係数が低い時などに、伝達駆動力が劣ること
がある。このことは、例えば加速時のように大きな駆動
力を発生させた時に、駆動力を充分に路面に伝達できず
、前輪あるいは後輪のスリップ（空転）などの現象とし
て現れる。

このような悪影響を防止するために、従来、前輪と後輪
間の動力伝達をセンターデフを介することな（直結させ
るロック機構を設け、加速時或いは悪路４行時のような
大きな駆動力を必要とする時は、センターデフ機構を手
動でロックさせ、大きな駆動力を必要としない通常走行
時には、手動でロックを解除していた。

しかしながら、センターデフ機構をロックして走行して
いる場合、コーナリング時、旋回半径が小さいと、前輪
側の回転数が後輪側の回転数よりも太き（なりすぎ、そ
の結果、前輪側に負トルクが発生し、あたかも前輪側の
みにブレーキがかかるというタイトコーナブレーキング
現象が生じる。

この現象のため、車速か大きく、旋回による遠心力が大
きい場合、タイヤが遠心方向に横滑りし、前後輪の回転
数差は、タイヤの滑りで吸収されることになり、コーナ
リング時の走行安定性に悪影響を及ぼすという問題を生
じていた。また、手動でセンターデフ機構のロックを解
除するにしても、路面状態を正確に判断できないため、
本質的な解決にはならない。

このように、センターデフ機構をロックして走行してい
る場合、タイトコーナブレーキング現象が生じるが、こ
れを確実に回避するためには、駆動輪のトルクを絶えず
監視し、例えば負トルクが発生した場合に、自動的にセ
ンターデフ機構のロックを解除してやる必要があり、そ
のため、駆動軸に作用するトルクを測定する必要が生じ
る。

従来、シャフト等に作用するトルクを測定するために磁
歪式トルクセンサが用いられている。これは、強磁性材
料よりなる伝達シャフトの円周方向に磁化コイルを、シ
ャフトの長手方向に検出コイルを配置し、磁化コイルに
高周波電流を供給してシャフトを長手方向に交番磁化さ
せておき、トルクが加わった際にシャフトに生じる円周
方向の磁束の変化を検出コイルにより電圧に変換して取
出すようにしている。しかしながら、測定しようとする
トルクの伝達軸であるシャフトが回転する際に、シャフ
トの磁気特性が不均一であるため、その出力に乱れが生
じるという問題を有している。

これを解決するために、検出コイルの数を増加させる方
法が特開昭５“３−７７５７２号公報に示されている。

これを第５図ないし第７図により説明すると、第５図に
おいて、トルクセンサ６１はトランスミフシタン６２内
のトルク伝達軸６３に軸受６４を介して装着されている
。該トルクセンサ６１は、第６図に示すように、励磁コ
イルボビン６５と該励磁コイルボビン６５の両側に配置
される検出コイルボビン６６．６７からなり、これらコ
イルボビン６５．６６．６７には、リング状部分６８と
該リング状部分６８から半径方向に向かって伸びる複数
のコア６９．６９、・・・が設けられ、これらコイルボ
ビン６５．６６．６７がトルク伝達軸６３を取囲んで配
置されたとき、前記複数のコア６９．６９、・・・は、
トルク伝達軸６３の外周面に近接する。さらに、コイル
ボビン６５．６６．６７の複数のコア６９．６９、・・
・には、それぞれ電気巻線７０．７Ｑ、・・・、７１，
７１、・・・および７２．７２、・・・が設けられ、第
７図に示すように、一方のコイルボビン６５の電気巻線
７０．７０、・・・は。

トルクセンサ６１の１次巻線を形成し、該１次巻線は中
央タップを接地した直列結線とされている。

他方のコイルボビン６６．６７の電気巻線７１、７１、
・・・および７２．７２、・・・は、直列に結線され２
次巻線を形成し、その両端は信号処理回路７３内の減算
増幅器７５に接続されている。減算増幅器７５は伝達軸
６３のトルクに関する出力信号を検知回路７６に供給し
、フィルタ回路７７を通りトルク指示装置７８において
トルクを表示するものである。

上記従来例においては、コイルボビンがリング状に形成
されているが、第８図に示すようにトルク伝達軸８０に
近接して互いに直交するコ字形コイルボビン８１．８２
を配置させる磁歪式トルクセンサも知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のトルクセンサの内コイルボビンをリング状に
形成した例においては、センサと伝達シャフトの位置決
めを正確に行うために、軸受けを用いて行っており、こ
の方法では、軸受けをシャフトに通してから組付けを行
わなければならないため組付は工数の増加、組付けが困
難という問題を有していた。

また、コイルボビンを互いに直交するコ字形とする例に
おいては、と（に車両のように伝達シャフトが高速回転
する場合には、位置決めを正確に行うことが困難であっ
た。また、センサと伝達シャフトのギャップを一定に保
つにはセンサーの寸法精度を高める必要があり、加工が
困難で時間がかかり、コストも高くなった。

さらに、磁歪式トルクセンサを電動モータ内部、エンジ
ン内部、トランスミッション内部或いはトランスファ内
部等の温度変化の大きな条件下で使用する場合、センサ
出力はその周囲温度により変化し所定値を示さなくなる
ため、温度条件によりセンサ出力を補正するという問題
を有していた。

このため、温度センサをトルクセンサとは別の場所に、
例えばエンジンであればオイルパンのドレンプラグに取
付けるか、若しくは油温センサの信号を共用する等の方
式が考えられるが、トルクセンサと温度センサが同一の
温度条件下でないため正確な補正が行われず、また、こ
れを解決するためにトルクセンサに近接した位置に温度
センサを設ける場合には、エンジン、トランスミッショ
ン或いはトランスファ等ではケースを加工する必要があ
り、工数が増加すると共に精密な補正を保証することが
できないという問題を有していた。

本発明は上記問題を解決するものであって、センサおよ
びトルク伝達ケースの寸法精度を必要以上に高める必要
がなく、また、伝達シャフトとセンサのギャップが常に
一定に保持し、トルクを正確に検出すると共に、温度補
正を簡単かつ正確に行うことができるトルク検出装置を
提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕そのために本発明のトルク検出装置は、センサアッシイ
内に樹脂によりモールド固定される磁歪式トルクセンサ
および温度補償素子を配設すると共に、該磁歪式トルク
センサをトルク伝達シャフトとの間にギャップを有する
ように配設したことを特徴とし、さらには、シリンダ部
を有するプッシュアッシイと、該シリンダ部内に摺動自
在に配設されトルク伝達シャフトにスプリングにより付
勢されるセンサアッシイと、該センサアッシイ内に樹脂
によりモールド固定される磁歪式トルクセンサおよび温
度補償素子と、トルク伝達シャフトを内装するケースと
を備え、該磁歪式トルクセンサは前記トルク伝達シャフ
トとの間にギャップを有するように配設されるとともに
、前記ケースに設けられた取付は孔を介して前記プッシ
ュアッシイを挿入固定することを特徴とするものである
。

〔作用および発明の効果〕

本発明においては、磁歪式トルクセンサと同一の条件下
で温度を測定できるために、掻めて正確に温度の補正を
行うことができると共に、トルクセンサとは別に温度セ
ンサを設ける必要がないため、加工工数が低減できスペ
ース的にもコンパクトに収容することが可能となる。

また、磁歪式トルクセンサが伝達シャフトに対して浮動
式のため、ケースの精度を必要以上に高める必要がなく
、簡単に組付けを行うことができる。また、伝達シャフ
トとセンサのギャップが常に一定であるため、トルクを
正確に検出することができると共に、ギャップを一定に
保持するためにセンサの寸法精度を低くすることが可能
となる。

また、磁歪式トルクセンサをケースの外部から取付は可
能であるため、簡単に取付けることができると共に、ト
ラブル発生時においても、ケースを分解する必要がなく
、センサ部分のみを交換するだけで簡単に補修が可能と
なる。

（実施例〕以下、図面を参照しつつ本発明の実施例について説明す
る。第１図は本発明のトルク検出装置の１実施例を示す
断面図、第２図および第３図は本発明のトルク検出装置
の温度補償回路を示す図、第４図は本発明のトルク検出
装置を４輪駆動車のトランスファに取付けた断面図であ
る０図中、１はトルク検出装置、２はプッシュアッシイ
、３はスプリング、４はセンサアッシイ、５はボルト取
付孔、６はシリンダ部、７はスリット、８はハウジング
、９は磁歪式トルクセンサ、１０は温度補償素子、１１
は嵌合突起、１２は伝達シャフト、１３はエキサイタ１
．１４はビックアンプ、１５はコイル、１６は電力入出
力コードである。

第１図において、６トルク検出装置置１は、プッシュア
ッシイ２と、該プッシュアッシイ２内にスプリング３を
介して摺動自在に取付けられるセンサアッシイ４からな
る。プッシュアッシイ２にはモーター、エンジン、トラ
ンスミッションなどのトルク伝達軸のケースに固定する
ボルト取付孔５が設けられると共に、プッシュアッシイ
２のシリンダ部６にスリット７．７が設けられている。

一方、センサアッシイ４は、ハウジング８内に磁歪式ト
ルクセンサ９と温度補償素子１０とを樹脂によりモール
ド固定して形成されている。該温度補償素子ｌＯとして
は温度変化に敏感に反応する素子例えば、ダイオード、
サーミスタ、コンデンサ、熱電対等を用いる。ハウジン
グ８の側壁には嵌合突起ｔｉｌｌが設けられ、該嵌合突
起１１．１１を前記プッシュアッシイ２のシリンダ部６
に設けられたスリット７．７に嵌合することにより、セ
ンサアッシイ４をプッシュアッシイ２内に摺動自在に取
付けている。

磁歪式トルクセンサ９は、伝達シャフト１２の外周面と
一定のギャップが設けられるようにセンサアッシイ４内
にモールド固定され、スプリング３の付勢力により伝達
シャフト１２に一定のギャップを維持しながら押付けら
れる。このため伝達シャフト１２と接触する面は摩耗に
たいして強（摩擦係数の小さい材料を用いる。該磁歪式
トルクセンサ９は、エキサイタ１３．１３、・・・とピ
ックアップ１４．１４、・・・を備え、それぞれにコイ
ル１５．１５、・・・を備え、エキサイタ１３．１３、
・・・とピックアップ１４．１４、・・・の先端は伝達
シャフト１２の外周面と同一曲率面となるように形成さ
れている。１６は磁歪式トルクセンサ９および温度補償
素子１０への電力入出力コードである。

次に第２図および第３図により本発明のトルク検出装置
の温度補償回路について説明すると、第２図において、
発振器２０の出力は電力増幅器２１を通り、トルクセン
サ９の１次コイルに送られ、第１図におけるエキサイタ
１３のコイル１５を励磁すると、伝達シャフト１２の長
さ方向に磁界が発生する。この状態で、シャフト１２に
トルクが作用してシャフトが撲じれると、シャフト１２
に磁気的量が生じ、そのため磁界は方向性が乱され、シ
ャフト２１の捩じれ方向成分が発生し、そのピックアッ
プ１４のコイル１５には電圧が発生する。

この電圧は信号処理部２２に送られ電力増幅器の出力に
応じた信号に変換され、加算器２３に送られる。一方、
温度補償素子ｌＯは温度変化に応じて例えば抵抗値が増
減し、それを信号処理部２４でアナログ信号として加算
器２３に出力し、ここで信号処理部２２からの信号に対
して温度の補正処理を行いトルク信号として出力するも
のである。

第３図は第２図の実施例がアナログ回路を用いて温度補
償を行うのに対し、本実施例はＡ−Ｄ変換器２５．２６
および演算処理プロセッサ２７を用いて温度補償を行う
例を示している。

第４図は本発明のトルク検出装置を取付けたセンターデ
フ付４輪駆動車の動力伝達系を示す図である０図中、３
０はトランスファ、Ａはセンターデフ機構、Ｂはフロン
トデフ機構、３１はリングギヤ、３２はフロントデフケ
ース、３３はセンターデフ用クラッチ、３４は円錐コロ
軸受、３５は第一中空シャフト、３６はデフキャリヤ、
３７はデフピニオン、３８．３９はサイドギヤ、４０は
第２中空シヤフト、４１はデフキャリヤ、４２はデフピ
ニオン、４３．４４はサイドギヤ、４５は左前輪駆動軸
、４６は駆動シャフト、４９は右前輪駆動軸、５０はセ
ンターデフケース、５１は後輪駆動用リングギヤ、５２
はギヤ、５３はドライブピニオンシャフト、５５はトラ
ンスファケース、５６は取付孔、５７はボルト、１はト
ルク検出装置、９は本発明による磁歪式トルクセンサ、
１０は温度補償素子を示す。

一般に、センターデフ付４輪駆動車において、エンジン
をフロント側に載置した場合には、第２図に示すような
駆動力伝達機構となる。即ち、エンジンの回転は、自動
変速機構（図示せず）を介して適宜変速され、トランス
ファ３０内に配置されたリングギヤ３１を介してフロン
トデフケース３２に伝達される。そして、通常の走行時
においてはセンターデフ用クラッチ３３は解放状態にあ
り、この状態ではフロントデフケース３２の回転は第一
中空シャフト３５を介してセンターデフ機構Ａのデフキ
ャリヤ３６に伝達され、更にデフピニオン３７から左右
のサイドギヤ３８．３９に伝達される。そして、左サイ
ドギヤ３８の回転は第２中空シヤフト４０を介してフロ
ントデフ機構Ｂのデフキャリヤ４１に伝達され、更にデ
フピニオン４２から左右のサイドギヤ４３．４４に伝達
され、そして、左サイドギヤ４３から左前輪駆動軸４５
へ伝達され、右サイドギヤ４４からは、駆動シャフト４
６を介して右前輪駆動軸４９へ伝達される。

一方、センターデフ機構Ａの右サイドギヤ３９の回転は
該ギヤとスプライン結合しているセンターデフケース５
０に伝達され、更に、後輪駆動用リングギヤ５１及びギ
ヤ５２を介してドライブピニオンシャフト５３に伝達さ
れ、そして図示しないプロペラシャフト及びリヤデフ装
置を介して左右の後輪駆動軸に伝達される。

また、雪路、砂道等で大きな駆動力を必要とする場合、
また車輪がスリップを生じる虞れがある場合には、セン
ターデフ用クラッチ３３を係合させ、センターデフ機構
Ａをロックさせる。この状態ではフロントデフケース３
２の回転はセンターデフ用クラッチ３３を介して直接、
フロントデフ機構Ｂのデフキャリヤ４１に伝達され、更
にデフピニオン４２から左右のサイドギヤ４３．４４に
伝達されてそれぞれ左右の前輪駆動軸４４．４９に伝達
される。これと同時に、フロントデフケース３２及びデ
フキャリヤ４１とそれぞれ中空シャフト３５．４０を介
して一体となっているセンターデフ装置Ａのデフキャリ
ヤ３６及び左サイドギヤ３８が差動運動することなく一
体に回転され、更にこの回転はセンターデフケース５０
に伝達される。これにより、前輪駆動用のデフキャリヤ
４１と同速度の回転が後輪駆動用リングギヤ５１に伝達
されて、左右の後輪駆動軸が駆動される。

上記トランスファ３０のトランスファケース５５には、
駆動シャフト４６と対向する位置に取付孔５６が設けら
れ、該取付孔５６にトルク検出装置１を挿入し、ボルト
５７により固定している。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく種
々の変更が可能である０例えば、上記実施例においては
、センサアッシイ４をスプリング３により付勢している
が、ゴム或いはエアーにより付勢するようにしてもよい
。

また、上記実施例においては、磁歪式トルクセンサ９は
、伝達シャフト１１の外周面と一定のギャップが設けら
れるようにセンサアッシイ４内にモールド固定されてい
て、伝達シャフト１１が直接センサアッシイ４を受けて
いるが、伝達シャフト１１にベアリングを嵌合し、該ベ
アリングにセンサアッシイ４を乗せ不ようにしてもよい
。

以上のように本発明によれば、磁歪式トルクセンサと同
一の条件下で温度を測定できるために、極めて正確に温
度の補正を行うことができると共に、トルクセンサとは
別に温度センサを設ける必要がないため、加工工数が低
減できスペース的にもコンパクトに収容することが可能
となる。

また、磁歪式トルクセンサをケースの外部から取付−け
可能であるため、簡単に取付けることができると共に、
トラブル発生時においても、ケースを分解する必要がな
く、センサ部分のみを交換するだけで簡単に補修が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトルク検出装置の１実施例を示す断面
図、第２図および第３図は本発明のトルク検出装置の温
度補償回路を示す図、第４図は本発明のトルク検出装置
を４輪駆動車のトランスファに取付けた断面図、第５図
は従来の磁歪式トルクセンサをシャフトに取付けた断面
図、第６図は従来の磁歪式トルクセンサの斜視図、第７
図は第５図における検出方式を説明するためのブロック
図、第８図は従来の磁歪式トルクセンサの斜視図である
。１・・・トルク検出装置、２・・・ブツシュアノシイ、
３・・・スプリング、４はセンサアッシイ、５・・・ボ
ルト取付孔、６・・・側壁、７・・・スリット、８・・
・ハウジング、９・・・磁歪式トルクセンサ、１ｏ・・
・温度補償素子、１１・・・嵌合突起、１２・・・伝達
シャフト、１３・・・エキサイタ、１４・・・ビソクア
フプ、１５・・・コイル、１６・・・電力入出力コード
、５５・・・トランスファケース、５６・・・取付孔。出願人　アイシン・ワーナー株式会社（外１名）代理人
弁理士　白　井　博　樹（外２名）第１図第２図第３図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）センサアッシイ内に樹脂によりモールド固定され
る磁歪式トルクセンサおよび温度補償素子を配設すると
共に、該磁歪式トルクセンサをトルク伝達シャフトとの
間にギャップを有するように配設したことを特徴とする
トルク検出装置。
（２）シリンダ部を有するプッシュアッシイと、該シリ
ンダ部内に摺動自在に配設されトルク伝達シャフトにス
プリングにより付勢されるセンサアッシイと、該センサ
アッシイ内に樹脂によりモールド固定される磁歪式トル
クセンサおよび温度補償素子と、トルク伝達シャフトを
内装するケースとを備え、該磁歪式トルクセンサは前記
トルク伝達シャフトとの間にギャップを有するように配
設されるとともに、前記ケースに設けられた取付け孔を
介して前記プッシュアッシイを挿入固定することを特徴
とするトルク検出装置。
（３）プッシュアッシイにスリットを設けると共にセン
サアッシイに嵌合突起を設け、該嵌合突起を前記スリッ
トに嵌合させることにより、センサアッシイをプッシュ
アッシイ内に摺動自在に配設することを特徴とする特許
請求の範囲第２項記載のトルク検出装置。