WO2014207953A1 - 回転伝達装置 - Google Patents

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WO2014207953A1
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encoder
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松田 靖之
大輔 郡司
真史 疋田
一宇 田中
植田 徹
竹原 徹
智治 齋藤
吉岡 宏泰
優香 金子
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日本精工株式会社
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Priority claimed from JP2013229682A external-priority patent/JP6075269B2/ja
Priority claimed from JP2013229952A external-priority patent/JP2015090313A/ja
Priority claimed from JP2013229873A external-priority patent/JP6075270B2/ja
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    • F16H59/14Inputs being a function of torque or torque demand
    • F16H2059/147Transmission input torque, e.g. measured or estimated engine torque

Definitions

  • the present invention relates to a rotation transmission device which is incorporated in various mechanical devices such as an automatic transmission for automobiles and transmits torque by a rotation shaft and measures a torque transmitted by the rotation shaft.
  • the rotational speed of the rotation shaft of the automatic transmission and the torque transmitted by the rotation shaft are measured, and based on the measurement results, shift control of the automatic transmission itself or the output of the engine
  • a control mechanism is provided.
  • the amount of elastic torsional deformation of a rotating shaft transmitting torque is described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 1-254826 as the phase difference between the output signals of a pair of sensors. There are devices that convert and measure the torque based on this phase difference.
  • FIG. 66 shows a first example of a conventional torque measuring device having such a structure.
  • the torque measuring device includes a pair of encoders 2 externally fitted and fixed at two positions in the axial direction of the rotary shaft 1, and a sensor 3 corresponding to each encoder 2 and supported by a housing (not shown).
  • the outer peripheral surface of these encoders 2 functions as a detected portion, and the magnetic characteristics thereof alternately and equally change in the circumferential direction. Further, the pitches at which the magnetic characteristics change in the circumferential direction on the outer peripheral surface of these encoders 2 are equal to one another.
  • the sensor 3 is disposed such that its detection portion faces the outer peripheral surface of the encoder 2. Each of these sensors 3 changes its output signal in response to the change of the magnetic property of the outer peripheral surface of the encoder 2 that the respective detection units face.
  • the output signal of the sensor 3 periodically changes as the encoder 2 rotates with the rotary shaft 1.
  • the frequency and period of this change take values commensurate with the rotational speed of the rotating shaft 1. For this reason, based on this frequency or period, the rotational speed of the rotating shaft 1 can be determined.
  • the encoders 2 are mutually displaced in the rotational direction relative to each other.
  • This phase difference ratio takes a value commensurate with the amount of elastic torsional deformation of the rotary shaft 1 accompanying torque transmission. Therefore, based on the phase difference ratio, the torque transmitted by the rotating shaft 1 can be obtained.
  • the torque measuring device of the first example of the conventional structure When the torque measuring device of the first example of the conventional structure is applied to an automatic transmission for a car, the torsional rigidity of the rotary shaft 1 to be measured by the torque is high. There is a problem that it is difficult to secure a sufficient torque, and the resolution of torque measurement becomes low. Moreover, since it is necessary to space apart and install two sensors 3 to an axial direction, there also exists a problem that arrangement of two harness 4 drawn out from these sensors 3 becomes difficult. Furthermore, it is necessary to provide a support fixing portion for supporting these sensors 3 with high accuracy relative positional relationship in the housing, and there is also a problem that processing of the housing becomes complicated.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 1-254826 discloses a torque measuring device having a structure in which a sensor is unitized.
  • FIG. 67 shows a second example of a conventional torque measuring device having such a structure.
  • the detected portions of a pair of encoders 2a fixed at two axial positions of the rotary shaft 1 are extended toward the axial center and arranged at the axial center of the rotary shaft 1
  • the detection portions of the pair of sensors constituting the single sensor unit 5 are respectively opposed to the detected portions of the encoder 2a.
  • the torque measuring device of the second example of the conventional structure is applied to an automatic transmission for a car, although the installation of the sensor unit 5 is simplified, the problem that the resolution of torque measurement is low is solved. Do not mean.
  • Japanese Utility Model Application Publication No. 2-17311 discloses a torque measuring device having a structure using a torsion bar.
  • the encoders are fixed to the respective outer peripheral surfaces, and a pair of rotational axes arranged on the same straight line is more elastic than these rotational axes.
  • the relative displacement of the encoders in the rotational direction can be increased based on the elastic torsional deformation of the torsion bar that occurs at the time of transmission of torque, so that the resolution of torque measurement can be improved.
  • the torque measuring device of the third example of this conventional structure is applied to the counter shaft of an automatic transmission for automobiles, it is difficult to sufficiently improve the resolution of the torque measurement. That is, the input gear and the output gear are fixed at two positions in the axial direction of the counter shaft, and among the counter shaft, a portion which is elastically torsionally deformed at the time of transmission of torque is Only the part between them. Since the axial spacing of this portion is small and it is difficult to make the axial dimension of the torsion bar to be installed in this portion sufficiently long, it is not possible to secure a sufficient amount of elastic torsional deformation of the torsion bar. is there.
  • JP-A-2010-185478 As another prior art document related to the present invention, there is JP-A-2010-185478.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2010-185478 describes a torsion bar having high fatigue strength capable of coping with a large stress load and a method of manufacturing the same.
  • the present invention can measure the transmission torque using only one pair of encoder and one sensor unit, and increase the resolution of torque measurement regardless of the axial distance between the pair of gears. It is to realize the structure of the rotation transmission device that can
  • the rotation transmission device of the present invention includes a rotation shaft unit, a first gear, a second gear, a first encoder, a second encoder, and a sensor unit.
  • the rotary shaft units are hollow, are disposed concentrically with each other, and are rotatably supported with respect to the housing in a state in which the respective end portions are rotatably combined with each other.
  • the second rotary shaft hollow, concentrically disposed on the inner diameter side of the first and second rotary shafts, and connected at one end to the first rotary shaft so as not to be relatively rotatable, and the other end second And a torsion bar non-rotatably coupled to the rotation shaft.
  • the first gear is provided at an axially intermediate portion of the outer peripheral surface of the first rotation shaft.
  • the second gear is provided at an axially intermediate portion of the outer peripheral surface of the second rotation shaft.
  • the first and second gears may be separately formed from the first and second rotation shafts and fixed to the axially intermediate portion of the outer peripheral surface of the first and second rotation shafts. Alternatively, it may be integrally formed on the axially intermediate portion of the outer peripheral surface of the first and second rotation shafts.
  • the first encoder is fixed with respect to one of the first and second rotation axes, is concentric with the one rotation axis, and changes the magnetic characteristics alternately and at equal pitches.
  • the second encoder is fixed to the other of the first and second rotation axes, is concentric with the other rotation axis, and changes the magnetic characteristics alternately at equal pitches.
  • the first and second detection portions may be annular or may be annular.
  • the first and second encoders may also be supported on and fixed to the rotating shaft or these members separately from the rotating shaft or a member made separately from the member rotating in synchronization with the rotating shaft, or You may form integrally with these members.
  • the sensor unit is supported with respect to the housing, and includes at least one sensor facing the first and second detection parts, and the at least one sensor faces the first and second detection parts. It is configured to change the output signal in response to the change in the magnetic characteristics of the portion being processed.
  • the first encoder is fixed directly or indirectly to the input shaft which is the first rotation axis
  • the second encoder is fixed directly or indirectly to the output shaft which is the second rotation axis .
  • the torsion bar includes, at an axial intermediate portion, a spring portion which is a portion that elastically twists and deforms when transmitting a torque, and the axial dimension of the spring portion is the first and It is larger than the axial distance between the second gears.
  • the spring portion has an axially intermediate portion excluding both end portions in the axial direction, and a radial thickness smaller than that of the end portions in the axial direction, and an inner peripheral surface and an outer peripheral surface Is a single cylindrical surface concentric with each other, and the ratio di / do of the inner diameter dimension di to the outer diameter dimension do of the circular tube portion is 0.5 ⁇ di / do ⁇ 0.8 Within the range.
  • the ten-point average roughness Rz of the circular tube portion is in the range of Rz ⁇ 22 ⁇ m.
  • the one end and the other end of the torsion bar are connected to the end opposite to the end combined with each other among the first and second rotation shafts.
  • the combined end of the first and second rotation shafts is one end of the second rotation shaft and the other end of the first rotation shaft
  • one end of the torsion bar is the first rotation shaft.
  • the other end of the torsion bar is connected to the other end of the second rotation shaft.
  • the torsion bar is disposed concentrically with the torsion bar on the inner diameter side of the torsion bar, one end of the torsion bar is connected non-rotatably with respect to the one rotation axis, and the other end is the end of the torsion bar
  • a first encoder is fixed with respect to the other end of the connection shaft
  • a second encoder is the connection shaft among the other rotation shafts. Is fixed near the first encoder at the other end of the second end, and the first and second detection portions are arranged close to each other (for example, within 10 mm, more preferably within 5 mm) Will be placed.
  • one end of the torsion bar is one end of the first rotation shaft If the other end of the torsion bar is connected to the other end of the second rotation shaft, then one end of the connection shaft is connected to one end of the first rotation shaft,
  • the other end of the connecting shaft axially projects from the other end of the second rotating shaft, the first encoder is fixed to the other end of the connecting shaft, and the second encoder is the other end of the second rotating shaft It is fixed to
  • the first and second encoders and the sensor unit are disposed at one axial end (one axial end or the other axial end) of the rotary shaft unit.
  • an end portion inner circumferential surface (for example, the other end portion inner circumferential surface of the second rotation shaft) of the other rotation shaft at the other end side of the connection shaft and the connection shaft or the first encoder is provided between the core bar constituting the shaft and the outer peripheral surface of the fitting cylindrical portion with respect to the connection shaft.
  • a flange portion is provided on the outer peripheral surface of the one end portion of the connecting shaft, and the inner peripheral surface of one end portion of the connecting shaft of the one rotating shaft (for example, an inner peripheral surface of one end portion of the first rotating shaft) And the connection shaft is non-rotatably supported relative to the one rotation shaft.
  • the other rotation shaft may be a rolling bearing disposed between an end portion of the outer peripheral surface of the other rotation shaft near the other end of the connecting shaft and the inner peripheral surface of the housing.
  • An outer ring that rotatably supports the housing and the sensor unit includes a sensor cover and a detection unit held and fixed inside the sensor cover; and the sensor cover includes the rolling bearing In the state in which the first and second encoders are positioned in the space inside the sensor cover by supporting and fixing the end on the other end side of the connection shaft among the other rotation shaft among them, The detection unit is opposed to the first and second detection units.
  • the second rotation shaft is supported on the housing by a rolling bearing disposed between the other end portion of the second rotation shaft and the inner peripheral surface of the housing, and the sensor cover of the sensor unit is And supporting and fixing the end of the outer ring of the rolling bearing on the other end side of the second rotating shaft, and the first encoder and the second rotation fixed to the other end of the connecting shaft in the space inside the sensor cover Position the second encoder fixed to the other end of the shaft.
  • the space is partitioned between a space in which a plurality of rolling elements constituting the rolling bearing are installed and a space inside the sensor cover in which the first and second detection portions are arranged. It is preferable to install a sealing device.
  • the other rotation shaft may be a rolling bearing disposed between an end portion of the outer peripheral surface of the other rotation shaft near the other end of the connecting shaft and the inner peripheral surface of the housing.
  • the second encoder is rotatably supported with respect to the housing, and the second encoder is externally fitted and fixed to an end portion of the inner ring constituting the rolling bearing on the other end side of the connection shaft.
  • the second rotary shaft is supported on the housing by a rolling bearing disposed between the other peripheral portion of the outer peripheral surface of the second rotary shaft and the inner peripheral surface of the housing, and the second encoder is The rolling bearing is externally fitted and fixed to the other end of the inner ring.
  • both the first and second detection portions are cylindrical, and at least one axial end of the first and second detection portions is the other end of the connecting shaft of the other rotation shaft.
  • the end of the part side or the outer diameter side of the other part externally fixed to the end, and the end of the other rotation shaft is disposed at a position overlapping with the end of the other part or the other part in the radial direction it can.
  • the first encoder is fixed to the first rotation axis at a position where the first encoder is sandwiched between the first and second gears in the axial direction, and the second encoder is the first in the axial direction. It is fixed with respect to the 2nd rotating shaft in the position pinched
  • the rotating shaft unit is rotatably supported by a plurality of rolling bearings with respect to the housing, and the first rotating shaft or the second rotating shaft is the plurality of rolling bearings. It is integrally formed with the inner ring that constitutes at least one of the rolling bearings.
  • the first rotation axis or the second rotation axis is integrally formed with the torsion bar.
  • the sensor unit includes a first sensor facing the first detected part, and a second sensor facing the second detected part, and the first and second sensors are: Generating an output signal that changes in response to a change in magnetic characteristics of a portion of the first and second detected portions where the first and second sensors face each other, wherein the first and second detecting portions are Any of them may be annularly arranged close to each other in the axial direction of the rotary shaft unit.
  • the diameter of the rotary shaft unit with respect to the first and second detection portions may be the first and second sensors. Make them face each other.
  • first and second detection units may both be arranged in the shape of a circular ring and be disposed in proximity to each other in the radial direction of the rotary shaft unit.
  • the first and second sensors may be The detection unit is opposed in the axial direction of the rotary shaft unit.
  • the first and second encoders are made of a magnetic material
  • the first and second detection portions are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction, and a thickness-reduced portion and a solid portion And overlapping each other in a radial direction or an axial direction in a state of being close to each other
  • the sensor unit is constituted by a stator made of a magnetic material and a plurality of coils constituted by a single conducting wire; In the state where drive voltage is applied to the conducting wire, the output current or the output voltage of the conducting wire is used as an output signal, and the stator is extended in the overlapping direction of the first and second detection parts.
  • the respective front end faces are arranged at equal pitches in the circumferential direction, with one of the first and second detection portions facing one of the first and second detection portions from one side in the overlapping direction.
  • a plurality of core portions and an annular rim portion connecting the proximal end portions of the plurality of core portions, and fitting the plurality of coils one by one to the plurality of core portions, and The winding directions of the coils adjacent in the circumferential direction are opposite to each other.
  • the first and second encoders are made of a magnetic material, and the first and second detection portions are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction, and a thickness-reduced portion and a solid portion And the solid portion constituting the first detection portion and the solid portion constituting the second detection portion are alternately arranged in the circumferential direction with a gap in the circumferential direction interposed,
  • the sensor unit is configured of a single sensor facing the alternately arranged portions of the first and second detection portions, and the sensor is a portion of the first and second detection portions. An output signal is generated which changes in response to a change in magnetic characteristics of the portion where the sensor is opposed among the portions where the portions are alternately arranged.
  • the sensor unit comprising a magnetic detection element or a coil disposed between the first and second detection parts, the magnetic detection element The output voltage or the output current of or the output voltage or the output current of the coil is used as an output signal.
  • first and second rotation shafts are combined with each other in a state in which displacements in directions approaching each other in the axial direction are prevented, and the first and second gears are helical gears respectively;
  • the direction of inclination of the teeth of the two gears is the positive rotation of the first and second gears (the rotation in the rotation direction which is frequently achieved in use, for example, when the vehicle is moving forward)
  • the axial direction gear reaction forces acting on the first and second gears are regulated so as to face (press) each other.
  • any one of the first combination cylinder provided at the other end of the first rotation shaft and the second combination cylinder provided at one end of the second rotation shaft is used as the combination cylinder.
  • Insert the inner diameter side of the other combination cylinder and install a radial bearing (radial rolling bearing or radial slide bearing) between the mutually facing peripheral surfaces of the first and second combination cylinders.
  • a thrust bearing (a thrust rolling bearing or a thrust slide bearing) between the step surface provided on the base end of the outer peripheral surface of the one combination cylinder and the tip surface of the other combination cylinder. Is preferably installed.
  • an annular thrust washer held between the stepped surface and the tip end surface can be used as the thrust bearing.
  • a pair of the thrust washers is provided at one or more circumferential positions (preferably, at a plurality of equally spaced positions), with a portion between the step surface and the tip end surface sandwiched from both sides in the radial direction It is preferable to form a non-walled portion communicating the spaces of the two.
  • a recessed groove or the like provided on at least one side face of the thrust washer can be adopted as the wall thinning portion.
  • the outer peripheral edge of the thrust washer protrudes radially outward from a portion between the step surface and the distal end surface, and a reinforcing cylindrical portion is provided over the entire outer peripheral edge.
  • a first male spline portion having a first plated layer in a surface layer portion on an outer peripheral surface at one end of the torsion bar, and an inner peripheral surface of the first rotation shaft is engaged with the first male spline portion.
  • a compatible first female spline portion is provided respectively.
  • the metal constituting the first plating layer is a metal softer than the metal constituting the torsion bar and the first rotation shaft.
  • the second male spline part having the second plated layer in the surface layer part on the outer peripheral surface of the other end of the torsion bar and the second male spline part on the inner peripheral surface of the second rotating shaft.
  • the second female splines are provided respectively.
  • the metal constituting the second plating layer is a metal softer than the metal constituting the torsion bar and the second rotation shaft.
  • the second male spline portion is press-fit to the second female spline portion with an interference smaller than the thickness dimension in the free state of the second plated layer, so that the second male spline portion is engaged without looseness in the circumferential direction.
  • the metal constituting the first and second plated layers is copper or nickel.
  • the output signal of the sensor unit is such that the first and second encoders (first and second detected parts) rotate together with the rotary shaft unit (first and second rotary shafts). Changes corresponding to this rotational speed. Therefore, if necessary, the rotational speed can be measured based on the output signal of the sensor unit. Further, when torque is transmitted between the first and second gears by the rotary shaft unit, the first and second axial distortions occur in the axially intermediate portion of the torsion bar.
  • the gears (first and second rotation shafts, first and second encoders) are relatively displaced in the rotational direction.
  • the output signal of the sensor unit changes in proportion to the relative displacement amount (the magnitude of the torque). Therefore, the torque can be measured based on the output signal of the sensor unit.
  • the torsion bars which are hollow respectively and whose both end portions are connected non-rotatably with respect to these rotation axes, are disposed on the inner diameter side of these rotation axes. Therefore, for example, the axial dimension of the axially intermediate portion of the torsion bar can be made larger than the axial distance between the first and second gears, and the axially intermediate portion of the torsion bar is generated when transmitting torque. A sufficient amount of elastic torsional deformation can be secured.
  • the rotary shaft unit is an integral rotary shaft, it occurs at the time of transmission of the torque regardless of the width of the axial distance between the first and second gears.
  • the relative displacement amount in the rotational direction of these gears can be sufficiently increased. Therefore, the resolution of the torque measurement can be sufficiently enhanced.
  • the first and second encoders are provided at one end of a rotating shaft unit, more specifically, at one end of an input shaft that is a first rotating shaft or an output shaft that is a second rotating shaft. It can be arranged centrally at the other end. Therefore, the sensor unit can be supported by the rigid end portion of the housing, and the radial gear acting on the first and second gears (the input gear and the output gear) at the time of torque transmission. The torque measurement accuracy by the sensor unit can be secured regardless of the deformation (elastic deformation) of the housing based on the reaction force.
  • the number of harnesses drawn from the sensor unit can be one, and the arrangement of the harness can be easily performed.
  • the support fixing portion of the sensor unit provided in the housing may be only one, processing of the housing can be facilitated.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a rotation transmission device of a first example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an end view of the other end of the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 4 is an end view of one end side of the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the rotation transmission device shown in FIG. 6 is a cross-sectional view of the rotation transmission device shown in FIG. 1, taken along aa in FIG.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the other end of the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 8 is an enlarged view of a portion b of FIG. 6 (a combination of the input shaft and the end of the output shaft).
  • FIG. 1 is a perspective view showing a rotation transmission device of a first example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an end view of the
  • FIG. 9 is a conceptual view of a part in a circumferential direction of a first detection portion and a second detection portion in an encoder of the rotation transmission device shown in FIG. 1 as viewed from the outer diameter side.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the facing portion of the sensor unit and the encoder of the rotation transmission device shown in FIG. 11 (A) to 11 (C) are perspective views showing three examples of thrust washers applicable to the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a torque transmission path in the rotation transmission device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 13 is a conceptual view of a part in a circumferential direction of a first detection portion and a second detection portion in an encoder of a rotation transmission device according to a second example of the embodiment of the present invention as viewed from the outer diameter side.
  • FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the facing portion of the sensor unit and the encoder of the rotation transmission device according to the second example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 (A) is an end view of the first encoder of the rotation transmission device of the third example of the embodiment of the present invention, and FIG. 15 (B) is an end view of the second encoder.
  • FIG. 15 (A) is an end view of the first encoder of the rotation transmission device of the third example of the embodiment of the present invention
  • FIG. 15 (B) is an end view of the second encoder.
  • FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the first encoder and the second encoder are coupled by a pin at the opposing portion of the sensor unit and the encoder of the rotation transmission device of the third example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a perspective view of the first encoder and the second encoder of the rotation transmission device of the fourth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A is an end view of the first encoder of the rotation transmission device of the fifth example of the embodiment of the present invention, and FIG. 18B is an end view of the second encoder.
  • FIG. 19 is an enlarged cross-sectional view of a circumferential direction part of an involute spline engagement portion between a torsion bar and an input shaft or an output shaft in a rotation transmission device according to a sixth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an enlarged cross-sectional view showing a portion in the circumferential direction of the involute spline engaging portion shown in FIG. 19 before providing a plated layer on the surface layer portion of the male involute spline portion.
  • FIG. 21 is a diagram showing the relationship between sensor output and transmission torque in the rotation transmission device of the sixth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is an enlarged cross-sectional view of one end portion of a rotation transmission device according to a seventh example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is an enlarged perspective view of one end of a connecting shaft used in a seventh example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is an axial sectional view showing a rotation transmission device of an eighth example of the embodiment of the present invention together with a sensor.
  • FIG. 25 is an enlarged cross-sectional view of the other end portion of the rotation transmission device of the ninth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is an end view of the other end side of the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along the line cc in FIG. 25, of the rotation transmission device shown in FIG. FIG.
  • FIG. 28 is an exploded perspective view of a first encoder, a second encoder, and a sensor unit of the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 29A is a view showing a state in which torque is not transmitted for a part in the circumferential direction of the opposing portion of the sensor unit of the rotation transmission device shown in FIG. 25 and the encoder
  • FIG. FIG. 26C is a diagram showing an output signal of the sensor unit at the time of non-transmission of torque and at the time of transmission of torque in this device.
  • FIG. 30 is an enlarged view of the other end of the rotation transmission device of the tenth example of the embodiment of the present invention.
  • 31 is a view of the encoder of the rotation transmission device shown in FIG. 30 as viewed from the outer diameter side.
  • FIG. 29A is a view showing a state in which torque is not transmitted for a part in the circumferential direction of the opposing portion of the sensor unit of the rotation transmission device shown in FIG. 25 and the encoder
  • FIG. 32 is an end view showing the other end of the rotation transmission device shown in FIG. 30 with the sensor unit omitted.
  • FIG. 33 is an exploded perspective view showing an encoder of the rotation transmission device shown in FIG. 30 in a state of being separated into a first encoder and a second encoder.
  • FIG. 34 (A) is a diagram showing an output signal of the sensor unit at the time of non-transmission of torque
  • FIG. 34 (B) is a graph showing the torque transmission of the tenth example of the embodiment of the present invention. It is a diagram which shows the output signal of the sensor unit at the time of transmission.
  • FIG. 34 (A) is a diagram showing an output signal of the sensor unit at the time of non-transmission of torque
  • FIG. 34 (B) is a graph showing the torque transmission of the tenth example of the embodiment of the present invention. It is a diagram which shows the output signal of the sensor unit at the time of transmission.
  • FIG. 34 (A) is a diagram showing an output signal of the sensor unit
  • FIG. 35 is a diagram showing the relationship between the duty ratio ⁇ of the output signal of the sensor and the torque in the rotation transmission device of the tenth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is an enlarged sectional view showing the other end portion of the rotation transmission apparatus of the eleventh example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 38 is an end view of the other end side of the rotation transmission device shown in FIG.
  • FIG. 38 is an exploded perspective view showing an encoder of the rotation transmission device shown in FIG. 36 in a state of being separated into a first encoder and a second encoder.
  • FIG. 39 is an enlarged cross-sectional view of the other end portion of the rotation transmission device of the twelfth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 is an end view of the other end side of the rotation transmission device shown in FIG. 41A shows the positional relationship between the magnetic poles of the first and second detection parts and the detection part of the sensor in the opposing part of the sensor unit and encoder of the rotation transmission device shown in FIG. It is a schematic diagram shown in the state at the time of non-transmission of a torque, and FIG. 41 (B) is a schematic diagram which shows the positional relationship in the state at the time of transmission of a torque.
  • FIG. 42 is a diagram showing the output signal of the sensor unit of the rotation transmission device of the twelfth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 43 is a schematic cross-sectional view showing a rotation transmission device of a thirteenth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 44 is a schematic cross-sectional view showing a rotation transmission apparatus of a fourteenth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 45 is a schematic cross-sectional view showing a rotation transmission device of a fifteenth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 46 is a schematic cross-sectional view showing a rotation transmission apparatus of a sixteenth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 47 is a schematic cross-sectional view showing a rotation transmission device according to a seventeenth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 48 is an enlarged view showing a combined portion of the input shaft and the end of the output shaft in the rotation transmission device according to the eighteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 49 is an enlarged view showing a combination portion of the input shaft and the end of the output shaft in the rotation transmission device according to the nineteenth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 50 is a cross-sectional view showing a torsion bar of the rotation transmission device of the twentieth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 51 is a schematic cross-sectional view of a rotation transmission device according to a twentieth example of the embodiment of the present invention, which was used in a test conducted to confirm the effects on durability and accuracy of torque measurement.
  • FIG. 52 is a schematic cross-sectional view showing a rotation transmission apparatus according to a twenty-first example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 53 is a schematic cross-sectional view showing a rotation transmission apparatus according to a twenty-second example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 54 is a schematic cross-sectional view showing a rotation transmission apparatus according to a twenty-third example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 55 is a schematic cross-sectional view showing the rotation transmitting apparatus of the twenty-fourth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 56 is an end view of the other end side of the rotation transmission device of the twenty-fifth example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 57 is an enlarged cross-sectional view of the other end of the rotation transmission device shown in FIG. 56.
  • FIG. 58 is an enlarged sectional view showing one end of a rotation transmission apparatus according to a twenty-sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 59 is an enlarged sectional view showing the other end portion of the rotation transmitting apparatus of the twenty-seventh embodiment according to the present invention.
  • 60 is an end view of the other end of the rotation transmission device shown in FIG. 59.
  • FIG. 61 is an enlarged sectional view showing the other end portion of the rotation transmitting apparatus according to the twenty-eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 62 is a side view showing a rotation transmission apparatus according to a twenty-ninth embodiment of the present invention.
  • 63 is a cross-sectional view of the rotation transmission device shown in FIG. 62 taken along the line dd in FIG. FIG.
  • FIG. 64 is a cross-sectional view of the rotation transmission device shown in FIG. 62 taken along the line ee in FIG. 65 is a cross-sectional view of the rotation transmission device shown in FIG. 62, taken along the line ff in FIG.
  • FIG. 66 is a schematic side view showing a torque measuring device of a first example of the conventional structure.
  • FIG. 67 is a schematic side view showing a part of a torque measuring device of a second example of the conventional structure in a cutaway state.
  • the rotation transmission device of this embodiment is an automatic transmission system for a vehicle equipped with a so-called transverse engine (transverse engine), such as a front wheel drive vehicle, a four wheel drive vehicle adopting the same motor and transmission arrangement as the front wheel drive vehicle. Used incorporated in the counter shaft and counter gear of the transmission.
  • the rotation transmission device of this embodiment includes a rotary shaft unit 6 functioning as a counter shaft, an input gear 7 as a first gear and an output gear 8 as a second gear, each functioning as a counter gear, and a connecting shaft 9. , A first encoder 10, a second encoder 11, and one sensor unit 12.
  • the rotary shaft unit 6 includes an input shaft 13 which is a hollow first rotary shaft, an output shaft 14 which is a hollow second rotary shaft, and a hollow torsion bar 15.
  • the input shaft 13 and the output shaft 14 are cylindrically made of steel and arranged concentrically with each other, and the end portions of the input shaft 13 and the output shaft 14 are connected to each other (the other end of the input shaft 13 And one end of the output shaft 14 are combined in a relatively rotatable manner.
  • the side on which the input gear 7 and the input shaft 13 of the rotary shaft unit 6 are installed is referred to as one end side
  • the side on which the output gear 8 and the output shaft 14 are installed is referred to as the other end.
  • the other end of the input shaft 13 is a first combination cylinder which is a first combination cylinder.
  • a portion 16 is provided, and an output combination cylinder portion 17 which is a second combination cylinder portion and whose inner diameter is larger than that of the input side combination cylinder portion 16 is provided at one end of the output shaft 14.
  • the input side combination use cylinder part 16 is inserted.
  • a radial needle bearing 18 is disposed between the mutually facing cylindrical peripheral surfaces of the input side and output side combination use cylinder portions 16 and 17.
  • annular thrust which is a thrust slide bearing, is formed between the step surface 19 provided on the base end of the outer peripheral surface of the input side combination cylinder 16 and the tip surface 20 of the output side combination cylinder 17.
  • the washer 21 is held.
  • the thrust washers 21 are radially elongated at a plurality of circumferentially equidistantly spaced portions of the annular main body portion.
  • the slit 22 is formed to open at the inner peripheral edge of the main body portion.
  • a reinforcing cylindrical portion 23 bent at a right angle in the axial direction from the outer peripheral edge is provided over the entire periphery at the outer peripheral edge of the main body portion of the thrust washer 21.
  • the thrust washer 21 is such that the proximal end portion of the input side combination tubular portion 16 does not have large rattling in the radial direction with the tip end edge of the reinforcing cylindrical portion 23 directed to one end side of the input shaft 13 It is externally fitted.
  • the radially intermediate portion of the main body portion of the thrust washer 21 is sandwiched between the step surface 19 and the tip surface 20.
  • the slits 22 communicate the pair of spaces present on both sides in the radial direction of the portion between the step surface 19 and the tip surface 20.
  • the diameter of the inscribed circle of the slit 22 (the inner diameter of the main body portion of the thrust washer 21) is made smaller than the diameter of the inner peripheral edge of the distal end surface 20
  • the diameter of the circle is made larger than the diameter of the outer peripheral edge of the distal end surface 20.
  • the torsion bar 15 is made of an alloy steel such as carbon steel in a tubular shape, and disposed concentrically on the inner diameter side of the input shaft 13 and the output shaft 14. One end of the torsion bar 15 is connected to the input shaft 13 and the other end is connected to the output shaft 14 such that relative rotation is not possible.
  • the outside diameter size of both ends of the torsion bar 15 is slightly increased compared to the outside diameter size of its middle part, and both ends of the torsion bar 15
  • the outer peripheral surface of each is engaged with the one end portion of the inner peripheral surface of the input shaft 13 and the other end portion of the inner peripheral surface of the output shaft 14 in a relatively non-rotatable manner.
  • a first female spline portion provided with an inner peripheral surface of one end portion of the input shaft 13 with a first male involute spline portion 62 which is a first male spline portion provided on the outer peripheral surface of one end portion of the torsion bar 15
  • the involute spline engaging portion 24a is configured by engaging with the first female involute spline portion 63, which is the second female involute spline portion 63, so as not to rattle in the circumferential direction.
  • a second male involute spline portion 64 which is a second male spline portion provided on the outer peripheral surface of the other end portion of the torsion bar 15 is provided on the inner peripheral surface of the other end portion of the output shaft 14
  • the involute spline engaging portion 24 b is configured by engaging the two female involute spline portion 65 so as not to rattle in the circumferential direction.
  • other rotation prevention structures such as a key engagement, are also employable as an engaging part of the input shaft 13 and the output shaft 14, and the torsion bar 15.
  • the axial dimension of a portion (a portion sandwiched between the involute spline engaging portions 24a and 24b) which elastically twists and deforms when transmitting a torque at an axially intermediate portion of the torsion bar 15 L is larger than the axial distance W between the input gear 7 and the output gear 8 (L> W) (in the example shown in the figure, L is set to a magnitude that is four times larger than W).
  • the input gear 7 is constituted by a helical gear made of an alloy steel such as carbon steel, and is externally fitted and fixed to an intermediate portion of the input shaft 13.
  • the fitting portion between the inner peripheral surface of the input gear 7 and the outer peripheral surface of the input shaft 13 is a cylindrical surface fitting portion 26 a (a peripheral surface of the input gear 7 and an outer peripheral surface of the input shaft 13) for securing concentricity.
  • a fitting portion configured by press-fitting the cylindrical surface portions with each other and an involute spline engaging portion 24c for preventing relative rotation are arranged adjacent to each other in the axial direction.
  • the axial positioning of the input gear 7 with respect to the input shaft 13 is performed by the inner periphery of the side surface of the other end of the input gear 7 on the step surface 27 formed near the middle other end of the outer peripheral surface of the input shaft 13 It is designed by bringing the parts into abutment.
  • the parking lock gear 28 is integrally formed on the inner peripheral portion of the side surface on the other end side of the input gear 7. At the time of parking lock, the rotation shaft unit 6 can not be rotated by engaging the tip portion of the lock member (not shown) with a part of the circumferential surface of the parking lock gear 28 in the circumferential direction.
  • the output gear 8 is also formed of a helical gear made of an alloy steel such as carbon steel, and is integrally formed with the output shaft 14 at a portion near the middle end of the outer peripheral surface of the output shaft 14 .
  • the output gear 8 may be separately formed and externally fitted and fixed to the output shaft 14.
  • the torque input from the input gear 7 to the input shaft 13 is transmitted to the output shaft 14 via the torsion bar 15 during the forward rotation of the rotary shaft unit 6 (the state where the vehicle is moving forward).
  • the axially intermediate portion of the torsion bar 15 is elastically torsionally deformed by an amount corresponding to the magnitude of the torque.
  • the rotary shaft unit 6 is rotatably supported by a pair of tapered roller bearings 29a and 29b disposed in opposite directions to each other with respect to a housing (a transmission case) (not shown).
  • a housing a transmission case
  • the inner ring 30 a constituting one tapered roller bearing 29 a is externally fitted to a portion near one end of the input shaft 13. Further, the spacer 31 is held between the large diameter end face of the inner ring 30 a and the side face at one end of the input gear 7.
  • the inner race 30a and the input gear 7 are coupled and fixed to the input shaft 13 by pressing the small diameter end face of the inner race 30a with a nut 32a screwed and fixed to one end of the outer peripheral surface of the input shaft 13 by screwing. doing.
  • the inner ring 30b constituting the other tapered roller bearing 29b is fitted around the other end of the output shaft 14. Further, the large diameter side end face of the inner ring 30 b is in contact with a step surface 33 formed on the other end side of the outer peripheral surface of the output shaft 14. Further, the small diameter end face of the inner ring 30b is pressed by a nut 32b screwed and fixed to the other end of the outer peripheral surface of the output shaft 14 to support and fix the inner ring 30b to the output shaft 14.
  • the inclination directions of the teeth of the input gear 7 and the output gear 8, which are each formed by a helical gear, are the positive rotations of the gears 7 and 8 (the positive rotation of the rotary shaft unit 6) )
  • the axial gear reaction forces acting on the gears 7 and 8 face each other (push each other).
  • the axial load applied to the tapered roller bearings 29a and 29b is suppressed when the gears 7 and 8 rotate forward, and the friction loss (dynamic torque) of the bearings 29a and 29b is reduced accordingly. Is reduced.
  • the connecting shaft 9 is concentrically disposed on the inner diameter side of the torsion bar 15.
  • the other end of the connecting shaft 9 projects from the opening on the other end side of the output shaft 14 in a state where one end of the connecting shaft 9 is connected to the input shaft 13 so as not to be relatively rotatable.
  • the outer peripheral surface of a portion of the one end of the connecting shaft 9 which protrudes from the opening at one end of the torsion bar 15 is outwardly flanged
  • the first male involute spline portion 62 which is provided at one end of the torsion bar 15 and which constitutes the involute spline engaging portion 24a and the flange portion 34 of the connecting shaft 9 constitute an involute spline engaging portion 24d.
  • the male involute splines are provided continuously on one end of the inner peripheral surface of the input shaft 13 and their specifications are equal to each other. That is, the involute spline engaging portions 24 a and 24 d share the first female involute spline portion 63 provided on the inner peripheral surface of one end portion of the input shaft 13 as these female involute spline portions.
  • the first encoder 10 is concentrically fixed to the other end of the connecting shaft 9. That is, the first encoder 10 is supported and fixed to the input shaft 13 via the connecting shaft 9. Thus, the first encoder 10 can rotate in synchronization with the input shaft 13.
  • the second encoder 11 is externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14. Thus, the second encoder 11 can rotate in synchronization with the output shaft 14.
  • the first encoder 10 is fixed to the outer peripheral surface of a magnetic metal annular metal core 35, which is externally fitted and fixed to the other end of the connecting shaft 9, and a cylindrical portion present on the outer peripheral portion of the core 35. It is comprised by the cylindrical permanent magnet 37 and.
  • the second encoder 11 is also fixed to the outer peripheral surface of a magnetic metal annular metal core 36, which is externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14, and a cylindrical portion present on the outer peripheral portion of the core 36. , And a cylindrical permanent magnet 38.
  • An outer peripheral surface of the permanent magnet 37 of the first encoder 10 is a first detected portion 39
  • an outer peripheral surface of the permanent magnet 38 of the second encoder 11 is a second detected portion 40.
  • the first and second detection portions 39, 40 have the same diameter, are concentric with each other, and axially adjacent to each other, for example, within 10 mm in axial direction, preferably within 5 mm of each other. It is arranged. Further, as shown in FIG. 9, in the detection target portions 39 and 40, S poles and N poles are arranged alternately at equal pitches in the circumferential direction. The total number of magnetic poles (S pole, N pole) of these detected portions 39, 40 is identical to each other.
  • the detected portion is in a state in which no torque is transmitted, that is, in a state in which the torsion bar 15 is not elastically twisted and deformed and the detected portions 39 and 40 are not relatively displaced in the rotational direction.
  • the circumferential phases of the 39 and 40 magnetic poles coincide with each other. That is, the same poles of these detected portions 39 and 40 are arranged adjacent to each other in the axial direction.
  • a cylindrical surface fitting portion 26b for ensuring the concentricity of the fitting portion between the inner peripheral surface of the core metal 35 of the first encoder 10 and the outer peripheral surface of the other end of the connecting shaft 9 And an involute spline engaging portion 24e for preventing relative rotation, by being arranged adjacent to each other in the axial direction. Further, the core metal 35 is prevented from coming off by a retaining ring 25d which is locked to the outer peripheral surface of the other end portion of the connecting shaft 9. On the other hand, the core metal 36 of the second encoder 11 is externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14 by tight fitting.
  • the sensor unit 12 includes a holder 41 made of synthetic resin, and a first sensor 42 a and a second sensor 42 b embedded in the tip of the holder 41. Magnetic detection elements such as a Hall element, a Hall IC, an MR element, and a GMR element are incorporated in the detection portions of the first and second sensors 42a and 42b.
  • the sensor unit 12 is supported by the housing in a state in which the detection unit of the first sensor 42a is in close proximity to the first detection unit 39 and the detection unit of the second sensor 42b is in close proximity to the second detection unit 40. There is. In the case of this example, as shown in FIG.
  • the detection unit of the first and second sensors 42a and 42b is a detection target 39, The same position in the circumferential direction of 40 is opposed.
  • the phase difference between the output signals of the sensors 42a and 42b is 180 degrees (the phase difference ratio is 0.5) in the rotational state where the transmission torque is zero.
  • an oil introduction passage 43 which is opened only at one end surface of the connecting shaft 9 is provided at the radial direction central portion of the connecting shaft 9.
  • oil passages 44a and 44b are provided at portions near both ends of the connecting shaft 9, the torsion bar 15, the input shaft 13 and the output shaft 14, respectively.
  • minute annular spaces 45a and 45b existing on the inner diameter side of the small diameter end portions of the inner rings 30a and 30b of the tapered roller bearings 29a and 29b It is in communication.
  • oil grooves 46a, 46b extending in the radial direction are formed at one or more locations in the circumferential direction of the tip end face of the nuts 32a, 32b.
  • the lubricating oil introduced from the opening at one end of the oil introducing passage 43 is passed through the oil passages 44a and 44b, the annular spaces 45a and 45b, and the oil grooves 46a and 46b to form the inside of the tapered roller bearings 29a and 29b. It is possible to supply
  • a part of the lubricating oil fed into the oil passages 44a, 44b is passed through the gap existing in the involute spline engaging parts 24a, 24b from the middle part of these oil passages 44a, 44b. It is fed into a cylindrical space 47 which exists between the outer peripheral surface of the portion and the inner peripheral surface of the intermediate portion of the input shaft 13 and the output shaft 14. Then, the lubricating oil fed into the cylindrical space 47 has a tip surface 48 of the input side combination cylinder 16 and a step surface 49 at the base end of the inner peripheral surface of the output side combination cylinder 17. Are supplied to the installation portion of the radial needle bearing 18 and the holding portion of the thrust washer 21 so as to lubricate these portions.
  • the lubricating oil that has reached the holding portion of the thrust washer 21 passes through the holding portion smoothly through the plurality of slits 22 provided in the thrust washer 21 while lubricating the holding portion.
  • the lubricating oil is efficiently supplied to the installation portion of the radial needle bearing 18 and the sandwiching portion of the thrust washer 21 and the lubrication state of the installation portion of the radial needle bearing 18 and the sandwiching portion of the thrust washer 21 becomes good. .
  • a thrust washer 21 is used.
  • a minute gap (a thickness of about 0.2 mm in the radial direction) exists between the inner peripheral surface of the torsion bar 15 and the outer peripheral surface of the connecting shaft 9 from the middle part of the oil passages 44a and 44b.
  • the lubricating oil is also fed into the In order to smoothly feed the lubricating oil into such a minute gap, in the portion of the outer peripheral surface of the connecting shaft 9 which is aligned with the oil passages 44a and 44b in the axial direction, a groove is formed over the entire periphery. 66a, 66b are provided.
  • the lubricating oil filled in the minute gap existing between the inner circumferential surface of the torsion bar 15 and the outer circumferential surface of the connecting shaft 9 functions as a film damper that attenuates minute vibrations of the connecting shaft 9.
  • the frequency and period of this change take values corresponding to the rotational speed of the rotary shaft unit 6. Therefore, if the relationship between the frequency or period of the output signals of the first and second sensors 42a and 42b and the rotational speed is examined in advance, the rotational speed can be determined based on the frequency or period of these output signals. it can.
  • the phase difference ratio takes a value corresponding to the torque transmitted by the rotation transmission device. Therefore, if the relationship between the phase difference ratio between the output signals of the first and second sensors 42a and 42b and the torque of the rotation transmission device is checked in advance, the torque of the rotation transmission device is calculated based on this phase difference ratio. It can be asked.
  • the shaft is divided into two, and is constituted by the input shaft 13 and the output shaft 14, and the input shaft 13 in which the input gear 7 is fixed to the axial intermediate portion of the outer peripheral surface
  • the output shaft 14 having the output gear 8 fixed to the axially middle portion is hollow in shape.
  • a torsion bar 15 is connected on the inner diameter side of the input shaft 13 and the output shaft 14 with respect to the input shaft 13 and the output shaft 14, and the inner diameter side of the torsion bar 15.
  • the connection shaft 9 supporting the first encoder 10 is disposed at the other end. That is, the torque transmission device-equipped rotation transmission device has a triple structure including the input shaft 13 and the output shaft 14, the torsion bar 15, and the connecting shaft 9.
  • the torque input from the input gear 7 has a path as shown by an arrow in FIG. 12 (input gear 7 ⁇ involute spline engaging portion 24 c ⁇ input shaft 13 ⁇
  • the torque is transmitted to the output gear 8 through the involute spline engaging portion 24a ⁇ the torsion bar 15 ⁇ the involute spline engaging portion 24b ⁇ the output shaft 14 ⁇ the output gear 8.
  • the axial dimension L of the axially intermediate portion of the torsion bar 15 is sufficiently larger than the axial distance W between the input gear 7 and the output gear 8 (L> W). Therefore, it is possible to secure a sufficient amount of elastic torsional deformation of the axially intermediate portion of the torsion bar 15 which occurs at the time of transmission of torque.
  • the input gear 7 generated at the time of torque transmission regardless of the width W of the axial distance W between the input gear 7 and the output gear 8.
  • the resolution of torque measurement is sufficiently large by sufficiently increasing the relative displacement amount in the rotational direction between (the input shaft 13, the first encoder 10) and the output gear 8 (the output shaft 14, the second encoder 11) can do. Further, in the case of this example, by adjusting the radial dimension and the axial dimension of the axial intermediate portion of the torsion bar 15 at the design stage, the torsional rigidity of the axial intermediate portion can be easily adjusted. . For this reason, compared with the structure which comprised the rotating shaft unit 6 by the single rotating shaft, the relationship between the torque which a rotation transmission apparatus transmits, and the relative displacement amount of the rotation direction between 1st and 2nd encoders 10 and 11 (Gain) can be easily designed to a desired value.
  • the number of harnesses (not shown) drawn from the sensor unit 12 can be one, so that the required harness can be easily disposed. Can.
  • the support fixing portion of the sensor unit 12 provided in the housing may be only one, processing of the housing is facilitated.
  • torque transmission accuracy is ensured by the sensor unit 12 regardless of the deformation (elastic deformation) of the housing based on the radial gear reaction force acting on the input gear 7 and the output gear 8 during torque transmission. be able to. That is, in the case of the present example, since the first and second encoders 10 and 11 are arranged concentrated on the other end side of the output shaft 14, the sensor unit 12 is closer to the end of the housing having high rigidity. It can be supported on the part. Therefore, even if the housing is deformed by the gear reaction force, the sensor unit 12 and the first and second encoders 10 and 11 are prevented from coming in contact with each other. Therefore, the distance between the detection unit of the sensor unit 12 and the first detected portion 39 of the first encoder 10 and the second detected portion 40 of the second encoder 11 can be reduced, and torque measurement accuracy can be improved. it can.
  • the rotary shaft unit 6 is configured by combining the input side combination use cylinder portion 16 of the input shaft 13 and the output side combination use cylinder portion 17 of the output shaft 14 via the radial needle bearing 18 and the thrust washer 21. Since the gear reaction force is mainly added to the engagement portion between the input side combination cylinder 16 and the output side combination cylinder 17, the gear reaction force is supported by the radial needle bearing 18 and the thrust washer 21. As a result, the gear reaction force is prevented from concentrating on the torsion bar 15.
  • the configuration is also such that the facing direction of the detection portions of the first and second encoders and the detection portions of the pair of sensors constituting the sensor unit is changed from radial to axial. It can also be adopted.
  • the detection portions of the first and second encoders are constituted by a pair of annular detection portions having different diameter dimensions, and the detection portions are directed in the same direction in the axial direction. Are arranged concentrically (superimposed in the radial direction) with each other, and the detection portions of a pair of sensors of the sensor unit, which are arranged in the radial direction of the rotary shaft unit, are arranged axially in these detected portions. You just have to face it.
  • Second Example of Embodiment 13 and 14 show a second example of the embodiment of the present invention.
  • the circumferential direction phases of the magnetic poles of the detection portions 39 and 40 of the first and second encoders 10 and 11 are 180 degrees out of phase with each other in the state where no torque is transmitted. That is, the different poles of these detection portions 39 and 40 are arranged adjacent to each other in the axial direction.
  • the detection portions of these sensors 42a and 42b are opposed to the same position in the circumferential direction of the detection portions 39 and 40 There is.
  • the phase difference between the output signals of the sensors 42a and 42b is 180 degrees (the phase difference ratio is 0.5) in the rotational state where the transmission torque is zero.
  • FIGS. 15 (A), 15 (B) and 16 show a third example of the embodiment of the present invention.
  • two through holes 67a and 67b are separated in the circumferential direction in the core metal 35b that constitutes the first encoder 10f. It is provided.
  • the cored bar 36b constituting the second encoder 11f is provided with one recessed hole 68 which is a defining portion.
  • the radial positions of the through holes 67a and 67b and the concave hole 68 are equal to each other in a state in which the central axes of the encoders 10f and 11f coincide with each other. Further, the pitch of these through holes 67a and 67b (distance between centers in the circumferential direction of each other) is the circumferential direction of one magnetization pitch of the encoders 10f and 11f (S pole and N pole adjacent in the circumferential direction) Center-to-center distance).
  • the pin 69 inserted or inserted into any one of the through holes 67a and 67b and the concave hole 68.
  • the encoders 10 f and 11 f are assembled at the use points while positioning the encoders 10 f and 11 f in the circumferential direction.
  • one of the through holes 67 a and 67 b is a through hole of the encoder 10 f through which the pin 69 is inserted.
  • the encoders 10f and 11f are assembled at the use points in a state where the relative positional relationship between the encoders 10f and 11f in the circumferential direction is shifted by one magnetization pitch from the positional relationship at the time of magnetization.
  • the pin 69 is pulled out from the through hole 67 a or 67 b and the concave hole 68.
  • the assembling work of the encoders 10 f and 11 f can be easily and accurately performed by the assembling work of the encoders 10 f and 11 f.
  • a through hole through which the pin 69 can be inserted without rattling can be provided.
  • the other configurations and functions are similar to those of the first and second examples of the embodiment.
  • Embodiment 17 (A) and 17 (B) show a fourth example of the embodiment of the present invention.
  • a pair of concave portions 70a and 70b, which are defining portions are separated in the circumferential direction on one axial end face (end face on the second encoder 11g side) of the permanent magnet 37b constituting the first encoder 10g.
  • one convex portion 71 serving as a defining portion is provided on one axial end surface (end surface on the first encoder 10 g side) of the permanent magnet 38 b constituting the second encoder 11 g.
  • the pitch of the recesses 70a, 70b is equal to the one magnetization pitch of the encoders 10g, 11g.
  • the axial direction end faces of the permanent magnets 37b and 38b of the encoders 10g and 11g are butted from the state shown in FIG.
  • the S poles and the N poles are alternately magnetized in the circumferential direction at equal pitches in the circumferential direction with respect to the detection portions 39 and 40 of the encoders 10g and 11g, respectively.
  • the permanent magnets 37b and 38b constituting the encoders 10g and 11g are used after positioning the encoders 10g and 11g in the circumferential direction by abutting the axial direction end faces and engaging the other of the concave portions 70a and 70b with the convex portion 71. Assemble in place. This makes it possible to easily and accurately assemble the encoders 10g and 11g to the use points.
  • the other configurations and functions are similar to those of the first and second examples of the embodiment.
  • FIG. 18 shows a fifth example of the embodiment of the present invention.
  • the axial direction other end surface (end surface opposite to the second encoder 11 h) of the permanent magnet 37 c constituting the first encoder 10 h and the axial direction one end surface of the permanent magnet 38 c constituting the second encoder 11 h A pair of mark portions 72a, 72b, 73a, 73b, each of which is a defining portion, such as a concave portion or a convex portion, is provided separately in the circumferential direction on the end surface of the 1 encoder 10h.
  • the circumferential positions of the mark portions 72a and 72b provided on the first encoder 10h are the two magnetized boundaries (S pole and N pole adjacent to each other in the circumferential direction) which exist in the detected portion 39 of the first encoder 10h.
  • the circumferential position of the Further, the circumferential direction positions of the mark portions 73a and 73b provided on the second encoder 11h are the circumferential direction positions of two magnetized boundaries adjacent in the circumferential direction, which are present on the detected portion 40 of the second encoder 11h. It matches with.
  • the work of assembling the encoders 10h and 11h to the use point is such that the circumferential direction positions of the mark portions 72a and 72b and the mark portions 73a and 73b coincide with each other in the assembled state, or These mark portions 72a, 72b, 73a, 73b are visually checked so that the circumferential direction positions of the mark portion 72a and the mark portion 73b (or the mark portion 72b mark portion 73a) coincide with each other.
  • the assembly work of the encoders 10 h and 11 h to the use point can be easily and accurately performed.
  • the other configurations and functions are similar to those of the first and second examples of the embodiment.
  • FIGS. 19 to 21 show a sixth example of the embodiment of the present invention.
  • a second male member in which the first plated layer 74 is provided on the outer peripheral surface of the other end of the torsion bar 15b on the surface layer of the first male involute spline portion 62a provided on the outer peripheral surface of one end of the torsion bar 15b.
  • the second plated layer 75 is provided on the surface layer portion of the involute spline portion 64a.
  • the first and second plated layers 74, 75 are softer than alloy steel such as carbon steel, which comprises the torsion bar 15b, the input shaft 13 and the output shaft 14 (see FIG. 6), such as copper and nickel Composed of metal.
  • the first male involute spline section 62a (the second male involute spline section 64a) is provided on the inner circumferential surface of the input shaft 13 and the first female involute spline section 63a (the second female involute provided on the inner circumferential surface of the output shaft 14).
  • the spline portion 65a) is press-fitted with an interference smaller than the thickness dimension in the free state of the first plated layer 74 (second plated layer 75).
  • the first male involute spline portion 62a (the second male involute spline portion 64a) and the first female involute spline portion 63a (the second female involute spline portion 65a) are engaged without looseness in the circumferential direction.
  • the involute spline engaging portion 24a1 (involute spline engaging portion 24b1) can be configured.
  • the first male involute spline portion 62a (second male involute spline portion 64a) and the first female involute spline portion 63a (second female involute spline portion 65a) have their first tooth surfaces in contact with each other.
  • the thickness dimension T in the free state of the first plated layer 74 (second plated layer 75) is shown in FIG.
  • the distance t between these tooth surfaces is larger (T > T).
  • the interval t is the diameter of the first male involute spline section 62a (second male involute spline section 64a) and the first female involute spline section 63a (second female involute spline section 65a) in the state shown in FIG.
  • t d ⁇ sin ⁇ ( ⁇ : angle of tooth surface with respect to radius line determined in design).
  • the interval t can also be determined by using a conventionally known measurement with a measurement pin or another method.
  • the involute spline engaging portions 24a1 and 24b1 are engaging portions that do not cause rattling in the circumferential direction. Therefore, when the rotational direction of the input shaft 13, which is the rotation shaft on the side where the torque is input, is reversed, the relative rotation of the circumferential clearance causing the rattle at the involute spline engaging portions 24a1 and 24b1 Can be prevented. That is, when the rotational direction of the input shaft 13 reverses, if relative rotation of the circumferential clearance occurs in the involute spline engaging portions 24a1 and 24b1, the first and second encoders 10 and 11 (see FIG. 6) In the meantime, relative rotation occurs.
  • the involute spline engaging portions 24a1 and 24b1 can be prevented from causing relative rotation for the circumferential clearance which causes rattling. Also, relative rotation is prevented from occurring between the first and second encoders 10 and 11.
  • the linearity of the characteristic curve representing the relationship between the sensor output and the torque can be generally maintained, and the minute torque can be measured accurately.
  • Seventh Example of Embodiment 22 and 23 show a seventh example of the embodiment of the present invention.
  • a collar portion 34a provided at one end of the connecting shaft 9b is internally fixed by close fitting to one end of the input shaft 13a.
  • the outer peripheral surface of the collar portion 34a is a cylindrical surface 76, and this cylindrical surface 76 is fitted in a cylindrical surface 77 provided on the inner peripheral surface of the other end portion of the input shaft 13a by tight fitting.
  • Such a configuration makes it possible to simplify the structure of the portion connecting one end of the connecting shaft 9b to the input shaft 13a in a relatively non-rotatable manner, and the manufacturing cost can be reduced accordingly.
  • the other configurations and functions are similar to those of the first to sixth examples of the embodiment.
  • FIG. 24 shows an eighth example of the embodiment of the present invention.
  • the inner ring 30c constituting one tapered roller bearing 29c of the pair of tapered roller bearings 29c and 29d rotatably supporting the rotary shaft unit 6b with respect to the housing is integrally formed with the input shaft 13b.
  • the inner ring 30d constituting the other tapered roller bearing 29d is integrally formed with the output shaft 14a.
  • nuts 32a, 32b for preventing the inner rings 30c, 30d from being removed are omitted.
  • the inner diameter dimension of the input gear 7 externally fitted and fixed to the input shaft 13b is made larger than the outer diameter dimension of the inner ring 30c.
  • the input gear 7 when the input gear 7 is attached to and detached from the input shaft 13b, the input gear 7 can pass axially around the inner ring 30c.
  • the number of parts and the number of assembly steps can be reduced, the structure can be simplified, the size and weight can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced because the inner rings 30c and 30d as individual parts and the nuts 32a and 32b can be omitted. It is possible to improve the strength of the large flanges of the inner rings 30c and 30d, and to improve the degree of freedom in the arrangement of the tapered roller bearings 29c and 29d.
  • the other configurations and functions are similar to those of the first to seventh examples of the embodiment.
  • the ninth example of the embodiment] 25 to 29 show a ninth example of the embodiment of the present invention.
  • the first encoder 10a externally fitted and fixed to the other end of the connecting shaft 9 is made of magnetic metal and has an L-shaped cross section, and the entire outer periphery is a spur gear It is referred to as 1 detected part 39a. That is, the first detection target portion 39a is configured by arranging a plurality of convex portions 50, which respectively protrude to the outer diameter side from the outer peripheral portion of the first encoder 10a, at an equal pitch in the circumferential direction.
  • the convex portion 50 corresponds to the solid portion
  • the portion between the convex portions 50 adjacent in the circumferential direction corresponds to the wall thinning portion. .
  • the second encoder 11a externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14 is made of a magnetic metal plate and formed in a cylindrical shape as a whole, and a front half projecting axially from the other end surface of the output shaft 14
  • the portion is a comb-like second detected portion 40a. That is, the second detection target portion 40a is configured by arranging a plurality of tongue pieces 51, which respectively extend from the axial intermediate portion of the second encoder 11a to the tip end side in the axial direction, at equal pitches in the circumferential direction. Ru.
  • the total number of the tongue pieces 51 corresponds to the total number of the convex portions 50.
  • the circumferential direction width represented by the central angle of these tongues 51 is equal to the circumferential direction width represented by the central angle of the convex portion 50.
  • the tongue piece 51 corresponds to the solid portion, and the portion between the tongue pieces 51 adjacent in the circumferential direction corresponds to the thinned portion. .
  • the first and second detected portions 39a, 40a are concentric with each other. That is, they are arranged to overlap in the radial direction. Further, in the non-transmission state of the torque, that is, in the state where the torsion bar 15 is not elastically deformed in torsion and the detection portions 39a and 40a are not relatively displaced in the rotational direction, the convex portion 50 and the tongue piece The circumferential phase with 51 is made to correspond to each other.
  • the sensor unit 12a is formed in an annular shape as a whole, and is concentrically disposed on the outer diameter side of the first and second detection portions 39a and 40a.
  • the sensor unit 12 a includes a stator 52 made of a magnetic material, and a plurality of coils 54 configured by one conducting wire 53.
  • the stator 52 is arranged at equal pitches in the circumferential direction, and has a plurality of core portions 55 which are respectively long in the radial direction, and an annular shape connecting outer diameter side end portions which are base end portions of the core portions 55.
  • the rim portion 56 of the The total number of core portions 55 corresponds to the total number of projections 50 or tongue pieces 51.
  • the circumferential width of the inner diameter end face which is the tip surface of the core 55, represented by the central angle is equal to the circumferential width of the tongue piece 51 (the circumferential width of the protrusion 50).
  • the inner diameter side end face of such a core portion 55 is closely opposed to the outer peripheral surface of the second detected portion 40a.
  • the coils 54 are respectively wound around the core 55, and the winding directions of the coils 54 adjacent to each other in the circumferential direction are opposite to each other. Therefore, in the case of this example, the total number of the coils 54 is an even number (10 in the illustrated example), and the total number of the projections 50 and the tongues 51 is also an even number.
  • the coil 54 has both functions of driving for generating a magnetic field and detection of a change in magnetic field. That is, by applying a drive voltage to the coils 54 (conductors 53), when a drive current is caused to flow through these coils 54, the stator 52 and the first and second stators 54 are respectively interposed between the coils 54 adjacent in the circumferential direction. A looped magnetic flux flows as indicated by thick arrow lines in FIG. 27 inside the encoders 10a and 11a. In this state, when the first and second encoders 10a and 11a rotate together with the rotary shaft unit 6, the density of the looped magnetic flux changes periodically, and in accordance with this, the periodic induced current is transmitted to the coil 54. Flow.
  • an output signal of the sensor unit 12a that is, an output of the conducting wire 53, specifically, a voltage and a current (in the case where the driving voltage is alternating current, their peak value and effective value) are shown in FIG. It changes periodically, as shown in.
  • the frequency (and period) of this output takes a value commensurate with the rotational speed of the rotary shaft unit 6. Therefore, if the relationship between the frequency (or period) of the output and the rotational speed is examined in advance, the rotational speed can be determined based on the frequency (or period).
  • the magnitude of the output of the conducting wire 53 is reduced.
  • the phase shift (the amount of decrease in the circumferential width of the magnetic path) increases as the torque increases. Therefore, the magnitude of the output decreases significantly as the torque increases.
  • the magnitude of the output not only varies with torque, but also varies with rotational speed. That is, the magnitude of the induced current (induced electromotive force of the coil 54) flowing through the coil 54 is proportional to the rate of change of the magnetic flux passing through the coils 54. Then, the rate of change of the magnetic flux increases in proportion to the rotational speed. Therefore, the size (amplitude) of the output increases in proportion to the rotational speed.
  • the influence of the torque on the magnitude of the output and the influence of the rotational speed on the magnitude of the output are examined in advance. Then, as described above, the rotational speed is determined based on the frequency (or period) of the output, and the magnitude of the output changed under the influence of the rotational speed is corrected to the original magnitude. In this way, the torque can be accurately determined based on the magnitude of the output after the correction.
  • the driving voltage applied to the conducting wire 53 may be a direct current, but is preferably an alternating current in order to improve the noise resistance.
  • the sensor unit 12a is configured by combining the stator 52 and the coil 54, and does not include precision electronic components such as a magnetic detection element, and thus is excellent in heat resistance and vibration resistance. Further, in the case of this example, since only one output is used to measure the rotational speed and the torque, it is not necessary to perform complicated signal processing at the time of measurement. Therefore, it is possible to use an inexpensive computing device that does not have very high processing capacity as an arithmetic unit that performs this signal processing.
  • the structure which changed the opposing direction of the to-be-detected part of a 1st and 2nd encoder and the front end surface of the core part which comprises a sensor unit from axial direction to axial direction is also employable.
  • the detection target portions of the first and second encoders are disposed so as to overlap each other in the axial direction as a pair of annular detection target portions having the same diameter dimension.
  • the core parts constituting the sensor unit are each formed to be long in the axial direction. Then, the tip end surfaces of these core portions may be opposed to the detected portions from one side in the axial direction which is the overlapping direction of the detected portions.
  • the other configurations and functions are the same as the first to eighth examples of the embodiment.
  • [Tenth example of the embodiment] 30 to 35 show a tenth example of the embodiment of the present invention.
  • the first encoder 10b externally fitted and fixed to the other end of the connecting shaft 9 and the second encoder 11b externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14 are each entirely made of magnetic metal. It is made in an annular shape, and a comb-tooth cylindrical to-be-detected part 39b (40b) is provided on each outer peripheral part. That is, the first detection portion 39b of the first encoder 10b and the second detection portion 40b of the second encoder 11b respectively have a plurality of tongue pieces 51a (51b) long in the axial direction at equal pitches in the circumferential direction.
  • tongue pieces 51a 51b
  • the tongue pieces 51a of the first detected portion 39b and the tongue pieces 51b of the second detected portion 40b are alternately arranged one by one in the circumferential direction, with a gap in the circumferential direction being interposed.
  • the circumferential direction widths of the portions between the tongue pieces 51a and 51b adjacent in the circumferential direction are all equal in the non-transmission state of the torque.
  • the circumferential width of the portion between the tongue pieces 51a and 51b adjacent in the circumferential direction and the circumferential width of the tongue pieces 51a and 51b are equal to each other. This is to set the duty ratio ⁇ in the non-transmission state of torque to 0.5.
  • the tongue piece 51a (51b) corresponds to the solid portion, and a portion between the tongue pieces 51a (51b) adjacent in the circumferential direction. Corresponds to the meat removing section.
  • the sensor unit 12b is provided with a holder 41a made of synthetic resin and one sensor 42c embedded at the tip of the holder 41a, and the detection portion of the sensor 42c is a detected portion 39b.
  • 40b portions where the tongue pieces 51a, 51b are alternately arranged in the circumferential direction are closely opposed to the outer peripheral surface.
  • the sensor 42c is a permanent magnet magnetized in the direction (radial direction in the illustrated example) in which the outer peripheral surfaces of the detection portions 39b and 40b face the detection portion of the sensor 42c itself, and both ends of the permanent magnet in the magnetization direction Among the planes, magnetic detection elements such as Hall elements, Hall ICs, MR elements, and GMR elements are provided on the end faces facing the outer peripheral surfaces of the detection portions 39b and 40b.
  • the output signal of the sensor 42c of the sensor unit 12b changes periodically along with the rotation of the first and second encoders 10b and 11b together with the rotary shaft unit 6.
  • the first and second encoders 10b and 11b are relatively displaced in the rotational direction based on elastic torsional deformation of the torsion bar 15 during transmission of torque by the rotary shaft unit 6, the tongues adjacent in the circumferential direction
  • the circumferential width of the portion between the pieces 51a and 51b changes. Specifically, of the portions between the tongues 51a and 51b, the circumferential width of the portion present alternately with respect to the circumferential direction is expanded, and the circumferential width of the remaining portion is narrowed. As a result, as shown in FIG.
  • the amount of expansion (narrowing amount) of the circumferential width of the portion between the tongue pieces 51a and 51b is a size corresponding to the torque transmitted by the rotation transmission device.
  • the torque can be obtained based on the duty ratio ⁇ .
  • the 2-pulse cycle A related to the output signal of the sensor 42c takes a value commensurate with the rotational speed of the rotary shaft unit 6. Therefore, if the relationship between the 2-pulse cycle A and the rotational speed is examined in advance, the rotational speed can also be determined based on the 2-pulse cycle A.
  • the axial dimension of the portion where the detected portions 39b and 40b are installed can be shortened. It can be a space-saving structure only for a minute. Further, since only one magnetic detection element is required to be incorporated into the sensor unit 12b, the cost of the sensor unit 12b can be reduced.
  • the other configurations and functions are the same as the first to eighth examples of the embodiment.
  • FIGS. 36 to 38 show an eleventh example of the embodiment of the present invention.
  • a first detected portion 39c constituting a first encoder 10c externally fitted and fixed to the other end of the connecting shaft 9 and a second encoder 11c externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14 are configured.
  • the second to-be-detected portions 40c are formed in a comb-tooth ring shape.
  • the tongue pieces 51c and 51d constituting the detection portions 39c and 40c are in a state in which clearances in the circumferential direction are interposed.
  • the detection part of one sensor 42c which comprises the sensor unit 12b is made to oppose the axial direction side of the part which arrange
  • Example 10 Except for changing the shape of the detection portions 39c and 40c into an annular shape and changing the facing direction of the detection portions 39c and 40c and the detection portion of the sensor 42c in the axial direction, the configuration and operation are Example 10 is the same as Example 10.
  • FIG. 39 to 42 show a twelfth example of the embodiment of the present invention.
  • the first encoder 10d supported and fixed to the other end of the connecting shaft 9 is made of a magnetic material and annular core metal 35a externally fitted and fixed to the other end of the connecting shaft 9, And a cylindrical permanent magnet 37a fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion present in the outer peripheral portion of 35a.
  • the first detection target portion 39d which is the outer peripheral surface of the permanent magnet 37a, south poles and north poles are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction.
  • the second encoder 11d supported and fixed to the other end of the output shaft 14 is made of a magnetic metal plate annular metal core 36a and a core metal 36a, which are externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14.
  • a cylindrical permanent magnet 38a fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion present in the outer peripheral portion.
  • the second detection target 40d which is the inner circumferential surface of the permanent magnet 38a, is concentrically disposed on the outer diameter side of the first detection target 39d with a predetermined radial interval. That is, the first and second detection portions 39d, 40d are opposed to each other with a predetermined radial interval.
  • the south poles and the north poles are alternately arranged at equal pitches in the circumferential direction.
  • the total number of the magnetic poles (S pole, N pole) disposed in the second detected portion 40d and the total number of the magnetic poles disposed in the first detected portion 39d coincide with each other.
  • the detection portions 39d and 40d are arranged such that different poles in the radial direction face each other in a state in which their respective centers coincide with each other.
  • the sensor unit 12c supported by a housing includes a holder 41b made of synthetic resin, and one sensor 42d embedded at the tip of the holder 41b. It arrange
  • a magnetic detection element such as a Hall element, a Hall IC, an MR element, or a GMR element is incorporated in the detection portion of the sensor 42d.
  • the sensitivity direction of the magnetic detection element is the first and second target in the central portion thereof. It coincides with the radial direction of the detection parts 39d, 40d. That is, the sensitivity direction of the magnetic detection element is the vertical direction in FIGS. 41A and 41B, and the magnetic flux density in the vertical direction and the output signal of the sensor unit 12c The magnitude of the output (voltage, current) is proportional.
  • the detection portions 39d and 40d in the non-transmission state of torque shown in FIG. 41A, that is, in the state where the detection portions 39d and 40d are not relatively displaced in the rotational direction, the detection portions 39d and 40d. Since the different poles of R.sub.2 are radially opposed to each other, the direction of the magnetic flux passing through the magnetic detection element substantially coincides with the sensitivity direction. That is, in this state, since the magnetic flux density in the sensitivity direction is maximized, the output of the magnetic detection element is also maximized. On the other hand, in the state at the time of transmission of torque shown in FIG.
  • the direction of the magnetic flux passing through the magnetic detection element is generally inclined relative to its sensitivity direction. That is, in this state, the magnetic flux density in the sensitivity direction decreases by the amount of this inclination, and the output of the magnetic detection element also decreases by that amount.
  • the magnitude of the inclination increases as the torque (displacement in the circumferential direction) increases. Therefore, the output of the magnetic detection element becomes maximum when the torque is zero, and decreases as the torque increases.
  • the detection portions 39 d and 40 d rotate with the rotary shaft unit 6.
  • the output of the magnetic detection element is sinusoidal as shown in FIG.
  • the magnitude (amplitude) of the output increases as the torque increases. Therefore, if the relationship between the magnitude of the output and the torque is examined in advance, the torque can be obtained based on the magnitude of the output.
  • the frequency (and period) of the output takes a value commensurate with the rotational speed of the rotary shaft unit 6. Therefore, if the relationship between the frequency (or period) and the rotational speed is examined in advance, the rotational speed can be determined based on the frequency (or period).
  • the magnetic pole arrangement of the detection portions 39d and 40d is shifted 90 degrees in the circumferential direction in the non-transmission state of torque, that is, one of the detection portions
  • the center of the magnetic pole and the boundary between the magnetic poles of the other detected portion may be radially opposed.
  • the output of the magnetic detection element becomes minimum in the non-transmission state of torque, and becomes larger as the transmission torque becomes larger.
  • a coil can also be used instead of using a magnetic detection element as a detection part of the sensor 42d of the sensor unit 12c.
  • the central axis of the coil is made to coincide with the radial direction of the first and second detection parts 39d and 40d.
  • the direction and the magnitude of the magnetic flux penetrating the coil periodically change when the detection portions 39d and 40d rotate together with the rotary shaft unit 6, and thus the output signal of the sensor unit 12c.
  • the output (voltage, current) of the coil changes periodically. Since the frequency (and period) of this output takes a value commensurate with the rotational speed, the rotational speed can be determined based on the frequency (or period).
  • the magnetic flux density vertically penetrating the coil changes in accordance with the magnitude of the torque (the amount of positional deviation between the different poles of the detection portions 39d and 40d in the circumferential direction). For this reason, the magnitude of the output of the coil changes according to the magnitude of the torque.
  • the magnitude of the output of the coil also changes depending on the rotational speed. Therefore, as in the ninth example of the embodiment, after the rotational speed is determined based on the frequency (or period) of the output of the coil, the magnitude of the output changed under the influence of the rotational speed is Make a correction to restore the original size. In this way, the torque can be accurately determined based on the magnitude of the output after the correction.
  • the cost of the sensor unit 12c can be reduced.
  • the structure which changed the opposing direction of the to-be-detected part of a 1st and 2nd encoder and the detection part of one sensor which comprises a sensor unit from radial direction to axial direction is also employable.
  • the detection portions of the first and second encoders are a pair of circular ring-shaped detection portions having the same diameter, and these detection portions are arranged to be opposed to each other in the axial direction. And between these to-be-detected parts, the detection part of one sensor which comprises a sensor unit should just be arrange
  • the other configurations and functions are the same as the first to eighth examples of the embodiment.
  • FIG. 43 shows a thirteenth example of the embodiment of the present invention.
  • the first and second encoders 10 and 11 and the sensor unit 12 are concentratedly arranged around one end of the input shaft 13. More specifically, the outer peripheral surface of the other end (left end in FIG. 43) of the connecting shaft 9a disposed on the inner diameter side of the torsion bar 15 is engaged with the involute spline engaged with the inner peripheral surface of the other end of the output shaft 14 In some cases, relative rotation is not possible. Further, a retaining ring (not shown) or the like is used to prevent axial displacement of the connecting shaft 9a with respect to the output shaft 14. On the other hand, one end (the right end in FIG.
  • FIG. 43 is a schematic view, and the illustration and the reference numerals are omitted in part.
  • the other configurations and functions are the same as in the first example of the embodiment.
  • [Fourteenth to seventeenth examples of the embodiment] 44 to 47 show fourteenth to seventeenth examples of the embodiment of the present invention.
  • the arrangement of the thirteenth example of the embodiment is applied to the structures of the ninth example to the twelfth example of the embodiment, and the first and second encoders 10a to 10d and 11a to 11d and the sensor unit 12a ... 12d are arranged centrally around one end of the input shaft 13.
  • FIG. 44 to FIG. 47 are schematic views, and in some parts, illustration and reference numerals are omitted.
  • the other configurations and functions are similar to those of the ninth to twelfth examples and the thirteenth example of the embodiment.
  • [18th and 19th examples of the embodiment] 48 and 49 show eighteenth and nineteenth examples of the embodiment of the present invention.
  • the radial bearing and the thrust bearing installed in this combined portion
  • One of the radial bearings is a cylindrical sleeve bearing 57, which is a radial slide bearing
  • the thrust bearing is a thrust needle bearing 58.
  • the thrust needle bearing 58 is externally fitted on the proximal end portion of the input side combination tubular portion 16 so that there is no large rattle in the radial direction, whereby positioning of the thrust needle bearing 58 in the radial direction is achieved. ing.
  • the radial bearing and the thrust bearing installed in the combination of the end portions of the input shaft 13 and the output shaft 14 are cylindrical.
  • the thrust washer 21c is externally fitted on the proximal end portion of the input-side combination cylinder 16 so as not to be large in the radial direction, whereby positioning in the radial direction is achieved.
  • the thrust washer 21c can be positioned in the circumferential direction by engaging a pin 59 implanted on the step surface 19 with an engagement hole 60 formed in a part of the thrust washer 21c itself. There is.
  • an oil passage 61 is formed at the base end of the input side combination cylinder 16.
  • Lubricating oil can be supplied from the cylindrical space 47 between the space in which the radial bearing is installed and the space in which the thrust bearing is installed through the oil passage 61 to improve the lubricating performance of these bearings.
  • the other configurations and functions are similar to those of the first to nineteenth examples of the embodiment.
  • FIG. 50 shows a twentieth example of an embodiment of the present invention.
  • the spring portion 115 which is a portion that is torsionally deformed at the time of torque transmission at the axial intermediate portion of the torsion bar 15 (see FIGS. 5 to 6), is fatigue-broken (broken) even by repeated torque transmission. It is important not to. In addition, in order to sufficiently ensure the accuracy and resolution of the torque measurement, it is also important to sufficiently secure the amount of elastic torsional deformation per unit torque of the torsion bar 15.
  • the spring portion 115a of the torsion bar 15a a unit necessary for securing the durability necessary for preventing fatigue failure due to repeated torque transmission and for enhancing the accuracy and resolution of the torque measurement.
  • the configuration of the torsion bar 15a is devised in order to achieve a high level of compatibility with the amount of elastic torsion deformation (torsion angle) per torque.
  • the spring portion 115a of the torsion bar 15a has a smaller thickness in the radial direction than the axially opposite end portions in the axially intermediate portion excluding the axially opposite end portions, and the inner circumferential surface and the outer periphery A circular tube portion 78 having a single cylindrical surface concentric with each other is provided. That is, the inner peripheral surface of the central hole of the torsion bar 15a is a single cylindrical surface over the entire length including the axially intermediate portion which is the inner peripheral surface of the spring portion 115a. On the other hand, in the spring portion 115 a, the outer peripheral surface of the circular pipe portion 78 is a single cylindrical surface concentric with the inner peripheral surface of the central hole of the circular pipe portion 78.
  • the radial thickness of the circular tube portion 78 is uniform as a whole.
  • the outer peripheral surfaces of the axially opposite end portions of the spring portion 115a are a pair of inclined surface portions 79 which are inclined in the direction of increasing the diameter toward the axially opposite end sides of the spring portion 115a. . Then, the outer peripheral surface of the circular tube portion 78 and the pair of male involute splines 62 and 64 at both axial end portions of the outer peripheral surface of the torsion bar 15a are provided continuously through the pair of inclined surface portions 79. It is done.
  • both end edge portions of the spring portion 115 a provided with the inclined surface portion 79 have a thickness in the radial direction larger than that of the circular pipe portion 78.
  • the radial thickness of the spring portion 115 a is minimized at the circular tube portion 78.
  • the axial dimension s of the circular tube portion 78 is larger than the axial distance W (see FIG. 6) between the input gear 7 and the output gear 8 (s> W).
  • the radial thickness of the spring portion 115 a is minimized at the circular tube portion 78, the torsional rigidity per unit length of the spring portion 115 a is also minimized at the circular tube portion 78. Therefore, the amount of elastic torsional deformation per unit length generated at the spring portion 115a at the time of torque transmission is maximum at the circular pipe portion 78.
  • most of the spring portion 115 a is a circular tube portion 78 except for the end portions in the axial direction. For this reason, most of the amount of elastic torsional deformation generated in the spring portion 115a at the time of torque transmission is that generated in the circular pipe portion 78.
  • the ratio di / do is set to 0.5 ⁇ di. It is in the range of /do ⁇ 0.8.
  • the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface of the circular tube portion 78 is accommodated within the range of Rz ⁇ 22 ⁇ m.
  • the hardness of at least the outer peripheral surface of the spring portion 115a is set to 450 Hv (preferably 500 Hv or more).
  • spring steel materials JIS G 4801 are generally used as materials of general torsion bars used by being incorporated into various mechanical devices.
  • Spring steel materials include silicon manganese steel (SUP6, SUP7), manganese chromium steel (SUP9, SUP9A), chromium vanadium steel (SUP10), manganese chromium boron steel (SUP11A), silicon chromium steel (SUP12) And chromium-molybdenum steel materials (SUP13), and their mechanical properties are yield stress (0.2% proof stress): 1000 to 1100 MPa, hardness: 350 Hv to 450 Hv.
  • the spring portion 115a of the torsion bar 15a constituting the rotation transmitting device with a torque measuring device of the present example in order to simultaneously ensure the durability and the elastic torsional deformation per unit torque. It is effective to use a material having a high yield stress ⁇ y and a high fatigue strength ⁇ w as the material of the torsion bar 15a, specifically, a fatigue stress ⁇ y of 1100 MPa or more (preferably 1200 MPa or more). It is effective to use a material having a strength ⁇ w of 500 MPa or more (preferably 600 MPa or more). Further, since there is a correlation between the yield stress ⁇ y and the fatigue strength ⁇ w, and the hardness, it is preferable that the hardness be hard.
  • the hardness of at least the outer peripheral surface of the spring portion 115a is 450Hv (of the spring steel material used as a material of the above-mentioned general torsion bar It is effective to set the hardness to the upper limit value) or more (preferably 500 Hv or more). However, if the hardness is too high, the material becomes brittle and the impact strength is excessively reduced. Therefore, the hardness is set to 850 Hv or less (preferably 800 Hv or less).
  • Spring steel steel material generally used as a material of a torsion bar, for example, as a metal material constituting the torsion bar 15a in order to make the hardness of at least the outer peripheral surface of the spring portion 115a out of the surface of the torsion bar 15a 450Hv or more
  • a metal material constituting the torsion bar 15a in order to make the hardness of at least the outer peripheral surface of the spring portion 115a out of the surface of the torsion bar 15a 450Hv or more
  • the carbon concentration of the metal material constituting the torsion bar 15a is set to 0.65% or more (preferably 0.7% or more).
  • the hardness can be improved when the metal material forming the torsion bar 15a is subjected to quenching and tempering treatment to generate martensite.
  • the carbon concentration is 1.5% or less (preferably 1.25% or less, more preferably 1.2% or less).
  • a high carbon chromium bearing steel carbon concentration: 0.9 to 1.1%) or a carbon tool steel (carbon concentration: 0.65 to 1.5%) as a metal material constituting the torsion bar 15a After quenching at 800 to 860 ° C., tempering at 150 to 500 ° C. is performed.
  • a spring steel material is used as a metal material constituting the torsion bar 15a, and the temperature (450 ° C. or less, preferably) of the spring steel material is lower than the tempering temperature (450 to 570 ° C.) of a normal spring steel material. Temper at 400 ° C.) to form a torsion bar 15a. Specifically, the torsion bar 15a is formed by subjecting a spring steel material to quenching treatment at 800 to 880 ° C. and then tempering at 150 to 450 ° C.
  • the surface of the torsion bar 15a may be subjected to a carburizing treatment or a carbonitriding treatment. That is, many carbides and nitrides can be deposited on the surface of the torsion bar 15a by performing the carburizing treatment or the carbonitriding treatment.
  • the torsion bar 15a is made of mechanical structure carbon steel (JIS G 4052) or an alloy for mechanical structure (JIS G 4053: nickel chromium steel, nickel chromium molybdenum steel, chromium steel, chromium molybdenum steel, manganese steel, manganese chromium) Steel etc. after carburizing treatment in a gas atmosphere of 700.degree. C. to 900.degree. C.
  • connection portion male involute spline portion 62, 64 or key portion
  • output shaft 13 or the output shaft 14 See FIGS. 5 to 6
  • the outer peripheral surface of the torsion bar 15a may be shot peened. Specifically, after subjecting the torsion bar 15a to a spring steel material at a temperature of 830 ° C. to 870 ° C., it is tempered at a temperature of 460 ° C. to 570 ° C. After that, shot peening is applied. In the shot peening process, a projective ball made of a material such as steel, glass, or ceramic and having a diameter of about 0.1 to 1 mm is used. By performing such shot peening, not only the hardness of the torsion bar 15a is improved, but also compressive residual stress can be generated to improve the fatigue strength. The compressive residual stress is desirably 200 MPa or more in the surface layer portion of the torsion bar 15a. In addition to the outer peripheral surface of the torsion bar 15a, the shot peening may be applied to the inner peripheral surface.
  • the ratio di / do of the inner diameter dimension di of the circular tube portion 78 to the outer diameter dimension do and the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface of the circular tube portion 78 respectively are in the above ranges (0. As it is contained in 5 ⁇ di / do ⁇ 0.8, Rz ⁇ 22 ⁇ m), with regard to the spring portion 115 a having the circular tube portion 78 as the main portion, securing of durability and elastic twist deformation per unit torque Can be achieved at a high level.
  • the circular tube portion 78 Since the ratio di / do of the inner diameter dimension di of the circular tube portion 78 to the outer diameter dimension do is 0.8 or less (di / do ⁇ 0.8), the circular tube portion 78 The maximum shear stress acting on the outer peripheral surface of the at the same time, since the ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface of the circular pipe portion 78 is 22 ⁇ m or less (Rz ⁇ 22 ⁇ m), even when the maximum shear stress is repeatedly applied to the outer peripheral surface of the circular pipe portion 78, the circular pipe portion It is possible to make it difficult to form a crack, which is a starting point of fatigue failure, on the outer peripheral surface of 38. Therefore, the durability of the spring portion 115a can be sufficiently ensured.
  • the ratio di / do of the inner diameter dimension di of the circular tube portion 78 to the outer diameter dimension do is 0.5 or more (0.5 ⁇ di / do)
  • the radial direction of the circular tube portion 78 Excessive thickness (torsion rigidity) can be prevented, and a sufficient amount of elastic torsional deformation per unit torque with respect to the spring portion 115a can be secured.
  • the hardness of at least the outer peripheral surface of the spring portion 115a of the surface of the torsion bar 15a is set to 450 Hv (preferably 500 Hv or more). Therefore, the durability of the spring portion 115a of the torsion bar 15a can be more easily ensured.
  • twist angle ⁇ of the circular tube portion 78 when the torque T is applied to the circular tube portion 38 is expressed by the following equation (2).
  • the maximum shear stress ⁇ max is correspondingly reduced, so that the fatigue failure is less likely to occur in the circular tube portion 78. Therefore, the durability of the spring portion 115 a having the circular pipe portion 78 as the main portion is improved as the inner diameter dimension di is reduced with respect to the outer diameter dimension do.
  • the inner diameter dimension di and the outer diameter dimension do of the circular tube portion 78 are obtained. It is understood that the ratio di / do with that of the above needs to be within a predetermined range.
  • the ratio di / do between the inner diameter di and outer diameter do of the circular tube portion 78 is the durability of the spring portion 115a and the amount of elastic torsional deformation per unit torque, that is, the accuracy of torque measurement ( And the influence on resolution).
  • a test sample a plurality of torsion bars 15a in which the ratio di / do of the inner diameter dimension di of the circular tube portion 78 to the outer diameter dimension do is different from each other are prepared.
  • a test was performed to apply a torque.
  • a test apparatus as schematically shown in FIG. 51 was used to conduct this test. That is, of the torsion bar 15a, one end (left end in FIG. 51) out of the spring 115a and one end (left end in FIG. 51) of the connecting shaft 9 inserted into the center hole of the torsion bar 15a
  • the second fixing member 81 is rotatably fixed to the other end (right end in FIG.
  • the torsion bar 15a which is fixed to the first fixing member 80 which is immobile and which is separated from the spring portion 115a of the torsion bar 15a. Fixed outside.
  • the first encoder 10 is externally fitted and fixed to the other end (the right end in FIG. 51) of the connecting shaft 9, and the second encoder 11 is externally fitted and fixed to the second fixture 81.
  • the sensor unit 12 is supported by a stationary support (not shown) in a state in which the detection portions of a pair of sensors constituting the sensor unit 12 are opposed to the detected portions of the first and second encoders 10 and 11 Fixed. In this state, torque was applied to the spring portion 115a of the torsion bar 15a based on the rotation of the second fixing tool 81 by a hydraulic device (not shown).
  • Other test conditions are as follows.
  • a constant torque T selected from the range of 500 to 2000 Nm is repeatedly loaded at a frequency of 20 Hz on the spring portion 115a of the torsion bar 15a to be a sample, using the above-mentioned test apparatus. Then, the magnitude of the fatigue limit torque Tw, which is the limit torque T at which fatigue failure does not occur in the circular tube portion 78 even when the total number of loads is 1.0 ⁇ 10 7 times, was examined.
  • the spring portion 115a of the torsion bar 15a does not undergo fatigue failure even if a torque T of 1000 Nm or less is repeatedly loaded, that is, fatigue larger than 1000 Nm It is required to have limited torque Tw.
  • the ratio di / do is 0.8 or less (di / do ⁇ 0. 8) It is necessary to do.
  • the ratio di / do may be 0.5 or more (0.5 ⁇ di / do).
  • the spring portion 115a of the torsion bar 15a it is possible to achieve both high durability and high elastic torsion deformation per unit torque, that is, high accuracy (resolution) of torque measurement. It has been found that the ratio di / do should be within the range of 0.5 ⁇ di / do ⁇ 0.8 in order to achieve this.
  • the inventors conducted an additional evaluation test. That is, in the previous evaluation test, as the plurality of torsion bars 15a serving as the sample, as in the case of general torsion bars used by being incorporated in various mechanical devices, any material remains heat treated on the spring portion 115a ( A material having a ten-point average roughness Rz of about 60 ⁇ m on the outer peripheral surface of the circular tube portion 78 was used.
  • the ratio di / do of the inner diameter di of the cylindrical portion 78 to the outer diameter do as a test sample is both 0.6 and the circular pipe
  • a plurality of torsion bars 15a having different ten-point average roughness Rz of the outer peripheral surface of the portion 78 were prepared.
  • the ten-point average roughness Rz was adjusted by subjecting the spring portion 115a to heat treatment and then polishing the outer peripheral surface of the circular pipe portion 78.
  • the size of the fatigue limit torque Tw of the circular pipe portion 78 was examined under the same conditions as the above evaluation test.
  • the results of this additional evaluation test are shown in Table 2 below.
  • FIG. 52 shows a twenty-first example of an embodiment of the present invention.
  • the rotation transmission device of the present embodiment is characterized in that the manufacturing cost is reduced by integrally forming some of the members constituting the device. That is, in the case of this example, the input side rotating body 82 enables rotation in synchronization with the input side unit 83 concentrically with the input side unit 83 at the axial middle portion of the input side unit 83. It is comprised by fixing externally. Further, the input unit 83 is integrally formed of an input shaft 13c, an inner ring 30e constituting a tapered roller bearing 29e rotatably supporting the input shaft 13c with respect to the housing, and a torsion bar 15b. It consists of goods.
  • the input side unit 83 has a step surface 27 facing the one end side in the axial direction of the input shaft 13 c on the outer peripheral surface of the axially middle portion.
  • the input side unit 83 applies plastic processing such as forging and cutting to metal materials such as chromium steel such as SCr420 and chromium molybdenum steel such as SCM420, and then heat treatment such as carburizing treatment or carbonitriding treatment. Be built.
  • the input gear 7 is positioned in the axial direction with respect to the input side unit 83 by abutting the inner peripheral portion of one side surface (left side surface in FIG. 52) of the input gear 7 against the step surface 27.
  • an axial displacement of the input gear 7 with respect to the input unit 83 can be obtained by, for example, locking a snap ring on a portion of the outer peripheral surface of the input unit 83 adjacent to one axial end of the input gear 7. It is blocking.
  • the inner diameter of the input gear 7 is made larger than the outer diameter of the inner ring 30e.
  • the output shaft 14 and the inner ring 30b constituting the tapered roller bearing 29b that rotatably supports the output shaft 14 with respect to the housing can be integrally formed.
  • the parts management cost and the assembly cost can be further suppressed, and the manufacturing cost of the rotation transmission device can be further reduced.
  • the other configurations and actions are the same as the first to twentieth examples of the embodiment.
  • FIG. 53 shows a twenty-second example of an embodiment of the present invention.
  • the input gear 7a in addition to the inner ring 30e, the input shaft 13c, and the torsion bar 15b, the input gear 7a is also integrally formed. Therefore, the input gear 7a need not be manufactured as a single component, and the installation of components such as a snap ring for preventing axial displacement of the input gear 7a with respect to the input shaft 13c can be omitted. Therefore, it is possible to further reduce the manufacturing cost of the rotation transmission device by suppressing the part management cost and the assembly cost.
  • the other configuration and action are similar to those of the twenty first example of the embodiment.
  • FIG. 54 shows a twenty-third example of an embodiment of the present invention.
  • the output side rotating body 84 is externally fitted with the output gear 8a concentrically with the output side unit 85 at an axially intermediate portion of the output side unit 85, enabling rotation in synchronization with the output side unit 85. It is constituted by fixing.
  • the output side unit 85 is formed of an integrally molded product in which an output shaft 14a, an inner ring 30f of a tapered roller bearing 29f rotatably supporting the output shaft 14a with respect to the housing, and a torsion bar 15c are integrally formed. Ru.
  • the output side unit 85 is provided with a step surface 86 facing the other end side in the axial direction of the output shaft 14 a on the outer peripheral surface of the axially middle portion.
  • the output side unit 85 applies plastic processing such as forging and cutting to metal materials such as chromium steel such as SCr420 and chromium molybdenum steel such as SCM420, and then performs heat treatment such as carburizing or carbonitriding. Be built.
  • the output gear 8a is positioned in the axial direction with respect to the output side unit 85 by abutting the inner peripheral portion of one side surface (right side surface in FIG. 54) of the output gear 8a against the step surface 86.
  • an axial displacement of the output gear 8a relative to the output unit 85 is achieved by, for example, locking the retaining ring to a portion of the outer peripheral surface of the output unit 85 adjacent to the other axial end of the output gear 8a. Is blocking.
  • the inner diameter of the output gear 8a is larger than the outer diameter of the inner ring 30d, and when the output gear 8a is attached to and removed from the output unit 85, the output gear 8a extends axially around the inner ring 30f. I am allowed to pass.
  • the input shaft 13 and the inner ring 30a constituting the tapered roller bearing 29a that rotatably supports the input shaft 13 with respect to the housing can be integrally formed.
  • the inner diameter dimension of the input gear 7 is made larger than the outer diameter dimension of the inner ring 30a so that the input gear 7 can pass axially around the inner ring 30a when the input gear 7 is attached and detached.
  • the input gear 7 can be integrally formed.
  • the other configurations and functions are similar to those of the first to twentieth examples of the embodiment.
  • FIG. 55 shows a twenty-fourth example of an embodiment of the present invention.
  • the output gear 8 in addition to the inner ring 30f, the output shaft 14a, and the torsion bar 15c, the output gear 8 is also integrally formed. Therefore, the output gear 8 need not be manufactured as a single component, and the installation of a component for preventing the axial displacement of the output gear 8 with respect to the output shaft 14c can be omitted. Therefore, it is possible to further reduce the manufacturing cost of the rotation transmission device by suppressing the part management cost and the assembly cost.
  • the other configuration and action are similar to those of the twenty-third example of the embodiment.
  • [Twenty-fifth example of the embodiment] 56 and 57 show a twenty-fifth example of an embodiment of the present invention.
  • the concentricity between the rotation centers of the first and second encoders 10 and 11 is made good, and the amount of swinging of the first encoder 10 with respect to the second encoder 11 is reduced.
  • the first encoder 10 is concentrically fixed to the other end of the connecting shaft 9.
  • the first encoder 10 has a core metal 35 made of magnetic metal and a permanent magnet 37.
  • the core metal 35 has a cylindrical fitting cylindrical portion 87 fitted to the other end of the connecting shaft 9, and an outwardly facing flange-like annular ring portion 88 provided at the axial direction intermediate portion of the fitting cylindrical portion 87. And a cylindrical portion 89 provided in a direction from the outer peripheral edge of the annular portion 88 toward one axial end of the connecting shaft 9.
  • the permanent magnet 37 is fixed to the outer peripheral surface of the cylindrical portion 89 over the entire circumference.
  • an oil-impregnated metal or synthetic resin is provided between the large diameter portion 90 provided on the inner peripheral surface of the other end portion of the output shaft 14b and the outer peripheral surface of one end portion (right end portion in FIG. 57) of the fitting cylindrical portion 87.
  • a slide bearing 91 made of slippery material such as is provided. Specifically, first, the involute spline engaging portion 24 d engages the outer peripheral surface of the flange portion 34 formed at one end of the connecting shaft 9 with the inner peripheral surface of one end of the input shaft 13 to obtain the connecting shaft.
  • the second male involute spline portion 64 provided on the outer peripheral surface of the other end portion of the torsion bar 15 is engaged with the second female involute spline portion 65 provided on the inner peripheral surface of the other end portion of the output shaft 14b. And the involute spline section 24b. Thereby, the torsion bar 15 is supported on the inner diameter side of the input shaft 13 and the output shaft 14b.
  • the slide bearing 91 is press-fit into the large diameter portion 90 of the output shaft 14b, and one side surface (right side surface in FIG. 57) of the slide bearing 91 is pressed against the other end surface of the torsion bar 15.
  • the torsion bar 15 is held between the retaining ring 25 a and the slide bearing 91 from both sides in the axial direction, and axial displacement of the torsion bar 15 with respect to the input shaft 13 and the output shaft 14 is prevented.
  • the core bar 36 constituting the second encoder 11 is externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14 b so that the second encoder 11 is concentric with and synchronized with the output shaft 14 b with respect to the output shaft 14 b. It supports the rotation which is possible.
  • the fitting cylindrical portion 87 of the core metal 35 constituting the first encoder 10 to the small diameter portion 92 provided at the other end of the connecting shaft 9, a cylindrical surface fitting for securing concentricity is achieved.
  • the joint portion 26b and the involute engagement portion 24e for blocking relative rotation are constituted, and the axial displacement of the core metal 35 is blocked by the snap ring 25d.
  • the first encoder 10 is supported and fixed to the input shaft 13 concentrically and synchronously with the input shaft 13 via the connecting shaft 9 and one end portion of the fitting cylinder portion 87 ( The outer peripheral surface of the right end portion of FIG. 57 is brought into sliding contact or close proximity with the inner peripheral surface of the slide bearing 91.
  • the procedure of assembling the rotation transmission apparatus of this example is not restricted to the procedure mentioned above. That is, after the torsion bar 15 is supported on the inner diameter side of the input shaft 13 and the output shaft 14b, the connecting shaft 9 is inserted on the inner diameter side of the torsion bar 15 or the slide bearing 91 is attached to the other end of the output shaft 14b. After press-fitting, the flange portion 34 of the connecting shaft 9 can be supported by the pair of retaining rings 25a, 25c in a state where axial displacement is prevented with respect to the input shaft 13.
  • the slide bearing 91 is press-fitted to the outer peripheral surface of one end portion of the fitting cylindrical portion 87 of the core metal 35 constituting the first encoder 10, and the fitting cylindrical portion 87 is fitted to the small diameter portion 92 of the connecting portion 9.
  • the outer peripheral surface of the slide bearing 91 and the large diameter portion 90 of the output shaft 14b can be in sliding contact or in close proximity to each other.
  • the sliding is performed between the large diameter portion 90 provided on the inner peripheral surface of the other end portion of the output shaft 14b and the outer peripheral surface of one end portion of the fitting cylindrical portion 87 of the core metal 35 constituting the first encoder 10. Since the bearing 91 is provided, the amount of fluctuation of the first encoder 10 with respect to the second encoder 11 which leads to a measurement error of torque can be suppressed small.
  • one side surface of the slide bearing 91 press-fitted into the large diameter portion 90 of the output shaft 14 b is pressed against the other end surface of the torsion bar 15. Therefore, as compared with the case where the torsion bar 15 is held from both sides in the axial direction by the snap rings 25a and 25b locked to the inner peripheral surfaces of the input shaft 13 and the output shaft 14 (14a) (see FIG. 6) The bar 15 can more effectively prevent axial rattling with respect to the input shaft 13 and the output shaft 14b. Further, since it is not necessary to provide a locking groove for locking the retaining ring 25b (see FIGS. 5 to 6) on the inner peripheral surface of the other end of the output shaft 14b, the axial dimension of the output shaft 14b can be shortened. The size and weight of the rotation transmission device can be reduced.
  • FIG. 58 shows a twenty-sixth embodiment of the present invention.
  • the feature of this embodiment is also the same as that of the twenty-fifth embodiment of the present invention, in that the concentricity between the rotation centers of the first and second encoders 10 and 11 is improved to lead to a measurement error of torque.
  • the structure is for suppressing the swinging amount with respect to the second encoder 11 to a small amount.
  • the connection shaft 9c is press-fit by press-fitting the flange portion 34b in the form of outward flange on the outer peripheral surface of one end of the connecting shaft 9c into the large diameter portion 93 provided on the inner peripheral surface of one end of the input shaft 13d.
  • the input shaft 13d With respect to the input shaft 13d, it supports concentrically and synchronously rotation with the input shaft 13d. Then, the other side surface (left side surface in FIG. 58) of the flange portion 34b is pressed directly to one end surface (right end surface in FIG. 58) of the torsion bar 15, that is, without interposing other members.
  • the connecting shaft 9c is supported on the input shaft 13c by press-fitting the flange portion 34b of the connecting shaft 9c into the large diameter portion 93 of the input shaft 13d. Therefore, as compared with the case where the connecting shaft 9 is supported relative to the input shaft 13 via the involute spline engaging portion 24a, the central axis of the connecting shaft 9a and the central axis of the input shaft 13a, and hence the output shaft The degree of concentricity with the central axis of 14 can be made better. As a result, the concentricity between the rotation centers of the first and second encoders 10 and 11 can be made better, and the amount of swinging of the first encoder 10 with respect to the second encoder 11 can be reduced. Can.
  • the torsion bar 15 has the input shaft 13a and the input shaft 13a in comparison with the case where the torsion bars 15 are held from both sides in the axial direction by the retaining rings 25a and 25b locked to the inner peripheral surfaces of the input shaft 13 and the output shaft 14. Axial rattle with respect to the output shaft 14 can be more effectively prevented.
  • the axial dimension of the input shaft 13d can be shortened, and the rotation transmission device can be miniaturized And weight reduction can be achieved. It is possible to simultaneously carry out the twenty-fifth and twenty-sixth embodiments.
  • the output shaft 14 is fixed to the housing by a tapered roller bearing 29g disposed between the other end (left end in FIG. 59) of the outer peripheral surface of the output shaft 14 and the inner peripheral surface of the housing. It is rotatably supported.
  • an extension cylindrical portion 95 in which the half on the other end side in the axial direction protrudes in the axial direction more than the small diameter end of the inner ring 30g constituting the tapered roller bearing 29g.
  • the inner peripheral surface of the extension cylindrical portion 95 is opposed to the outer peripheral surface of the nut 32 b which is screwed and tightened to the other end of the outer peripheral surface of the output shaft 14.
  • the sensor unit 12d includes a sensor cover 96, a sensor holder 97, and first and second sensors 42a and 42b.
  • the sensor cover 96 is made entirely of a metal plate and has a cylindrical shape with a bottom, and includes a cover cylindrical portion 98 and a cover bottom plate portion 99 closing the proximal end opening of the cover cylindrical portion 98.
  • an outwardly directed flange-like flange portion 100 is provided on the tip of the outer peripheral surface of the cover cylindrical portion 98, and the through hole 101 is formed in a part of the cover bottom plate 99 (in the illustrated example, the outer peripheral portion). It is provided.
  • the sensor holder 97 is made entirely of a synthetic resin and has a cylindrical shape with a bottom, and is fixed to the inner surface of the sensor cover 96 by insert molding or adhesion.
  • First and second sensors 42 a and 42 b are embedded in the cylindrical portion of the sensor holder 97 located on the inner diameter side of the cover cylindrical portion 98.
  • the connector portion 102 provided in a part of the sensor holder 97 is protruded to the outside of the sensor cover 96 through the through hole 101. Then, the end of the harness for taking out the detection signals of the first and second sensors 42a and 42b can be attached to and detached from the connector portion 102.
  • the sensor unit 12a having the above-described configuration is supported and fixed to the housing via the outer ring 94.
  • the distal end portion of the cover cylindrical portion 98 constituting the sensor cover 96 is press-fit onto the inner peripheral surface of the distal end portion of the extension cylindrical portion 95 of the outer ring 94 to be fitted in by interference fit.
  • the side surface of the collar portion 100 provided on the tip of the outer peripheral surface of the cover cylindrical portion 98 against the distal end surface of the extended cylindrical portion 95 can be achieved. There is.
  • the first and second encoders 10 and 11 are positioned in the space inside the sensor cover 96, and the first and second detected portions 39 and 40 of the first and second encoders 10 and 11, respectively.
  • the detection units of the first and second sensors 42a and 42b are opposed to each other.
  • a seal ring 104 which is a seal device for partitioning the spaces, is installed.
  • the seal ring 104 is formed of an annular core metal 105 having an L-shaped cross section and an annular seal member 106 reinforced by the core metal 105. Then, the core metal 105 is fitted on the outer peripheral surface of the tip end portion of the nut 32b which is a cylindrical surface by tight fitting, and the tip edge of the seal lip constituting the sealing material 106 is a cylindrical surface of the extended cylindrical portion 95.
  • the base end is in sliding contact with the inner circumferential surface.
  • the lubricating oil containing magnetic foreign matter such as iron powder supplied to the space where the tapered roller 75 is installed, is between the inner peripheral surface of the extension cylindrical portion 95 and the outer peripheral surface of the tip portion of the nut 32b. It is prevented from invading the space inside the sensor cover 96 through a certain portion.
  • lubricating oil containing magnetic foreign matter such as iron powder adheres to the tip surfaces of the first and second encoders 10 and 11 and the sensor unit 12, and the circles of the first and second encoders 10 and 11 It is prevented that the regular and periodic magnetic change over the circumferential direction is disturbed and the reliability of the output signal of the sensor unit 12 is reduced.
  • such a sealing apparatus can use not only the seal ring 104 but various types of things.
  • the sensor unit 12d is supported and fixed to an outer ring 94 which constitutes a tapered roller bearing 29c disposed between the output shaft 14 and the housing.
  • an outer ring 94 which constitutes a tapered roller bearing 29c disposed between the output shaft 14 and the housing.
  • the positioning accuracy of the sensor unit 12d with respect to the second encoders 10 and 11 can be easily ensured.
  • the sensor unit 12d and the rotary shaft unit 6 can be assembled in a predetermined positional relationship before assembling in the housing, and since this positional relationship does not shift thereafter, the positioning accuracy can be ensured also from this surface. It becomes easy to do.
  • the first and second detection portions 39, 40 and the detection portions of the first and second sensors 42a, 42b are disposed inside the sensor cover 96, and the space inside the sensor cover 96.
  • a seal ring 104 is provided to partition the spaces. Therefore, the lubricating oil (including the lubricating oil supplied to the space in which the tapered roller 103 is installed), which contains magnetic foreign matter, present in the inside of the housing is the first and second detection portions 39, 40 and It is possible to suppress or prevent adhesion to the detection portions of the first and second sensors 42a and 42b. As a result, it is possible to further improve the reliability of the torque measurement.
  • the first and second encoders 10 and 11 are housed in the space inside the sensor cover 96, for example, after assembling the sensor unit 12d and the rotary shaft unit 6 (see FIG. 6), When assembling them in a housing etc., it is prevented that the 1st and 2nd encoders 10 and 11 collide with a part of a housing, and are damaged.
  • the rolling bearing for rotatably supporting the input shaft and the output shaft with respect to the housing is not limited to the tapered roller bearing, and another type of bearing such as an angular ball bearing can be used.
  • the other configurations and actions are similar to those of the first to twenty-seventh embodiments.
  • FIG. 61 shows a twenty-eighth embodiment of the present invention.
  • an inner ring 30h constituting a tapered roller bearing 29h for rotatably supporting the output shaft 14c with respect to the housing is externally fitted to a portion near the other end of the output shaft 14c, and the large diameter end face of the inner ring 30h is The outer peripheral surface of the output shaft 14c is in contact with a step surface 33 formed in the vicinity of the other end.
  • the small diameter end face of the inner ring 30h is pressed by the nut 32c screwed and further tightened to the other end of the outer peripheral surface of the output shaft 14c, and the inner ring 30h is externally fitted and fixed to the output shaft 14c.
  • a cylindrical end of the inner ring 30h which protrudes axially from the inner diameter side of the outer ring 94a constituting the tapered roller bearing 29h, at the small diameter end which is the end of the other end of the output shaft 14c.
  • the extension cylindrical portion 107 is integrally provided.
  • a radial through hole 108 is provided in a portion near the small diameter side end of the inner ring 30 h. Then, lubricating oil can be supplied from the oil passage 44 b to the inside of the tapered roller bearing 29 h through the through hole 108.
  • a cored bar 36 a constituting the second encoder 11 a is externally fitted and fixed to the extension cylindrical portion 107. That is, the second encoder 11a is externally fitted and fixed to a portion near the other end of the output shaft 14c via the extension cylindrical portion 107 of the inner ring 30h. Further, the cored bar 36a constituting the second encoder 11a is formed in an annular shape as a whole with a crank shape in cross section, and the small diameter cylindrical portion 109 and the large diameter cylindrical portion 110 disposed concentrically with each other, and these cylindrical portions And an annular portion 111 which connects the axial end edges of 109, 110 with each other.
  • a cylindrical permanent magnet 38 a is fixed to the outer peripheral surface of the large diameter cylindrical portion 110.
  • the second encoder 11a is fixed to the inner ring 30h by externally fitting and fixing the small diameter cylindrical portion 109 of the cored bar 36a to the extended cylindrical portion 107 of the inner ring 30h by close fitting.
  • the large diameter cylindrical portion 110 and the permanent magnet 38a are radially superimposed on the axial half of the axial half of the nut 32c (right half in FIG. 61).
  • the cylindrical second detected portion 40a which is the outer peripheral surface of the permanent magnet 38a, is located on the outer diameter side of the axial direction half of the nut 32c. It arrange
  • the cored bar 35a constituting the first encoder 10a has a substantially C-shaped cross section and is formed in an annular shape as a whole, and the small diameter cylindrical portion 112 and the large diameter cylindrical portion 113 arranged concentrically with each other And an annular portion 114 connecting the axial end portions of the portions 112 and 113.
  • the cylindrical permanent magnet 37 a is fixed to the outer peripheral surface of the large diameter cylindrical portion 113.
  • the first encoder 10 a has the small diameter cylindrical portion 112 externally fitted and fixed to the other end (left end in FIG. 61) of the connecting shaft 9.
  • the fitting portion between the inner peripheral surface of the small diameter cylindrical portion 112 and the outer peripheral surface of the other end of the connecting shaft 9 is a cylindrical surface fitting portion 26b for ensuring concentricity, and an involute spline engagement for preventing relative rotation.
  • the joint portion 24e is arranged adjacent to each other in the axial direction. Further, the small diameter cylindrical portion 112 is prevented from coming off with respect to the connecting shaft 9 by a snap ring 25d locked to the outer peripheral surface of the other end portion of the connecting shaft 9. Also, in this state, one axial end (the right end in FIG. 61) and the middle of the large diameter cylindrical portion 113 and the permanent magnet 37a are outside the other axial half of the nut 32c (the left half in FIG. 61).
  • one axial end or middle portion of the cylindrical first detected portion 39a which is the outer peripheral surface of the permanent magnet 37a, is the shaft on the outer diameter side of the other axial half of the nut 32c. It arrange
  • the first detection target portion 39a and the second detection target portion 40a are arranged close to each other in the axial direction (for example, arranged with an interval of 5 mm or less in the axial direction). Then, among the first and second sensors 42a and 42b constituting the sensor unit 12, the detection portion of the first sensor 42a is the first detection portion 39a, and the detection portion of the second sensor 42b is the second detection portion 40a.
  • the sensor unit 12 is supported and fixed to the housing in a state where they are closely opposed in the radial direction.
  • the cylindrical second detected portion 40a of the second encoder 11a is disposed at a position where it radially overlaps the axial half of the nut 32c on the outer diameter side of the axial half.
  • the axial distance D40 from the axial center of the row of rolling elements of the tapered roller bearing 29h to the second detected portion 40a can be shortened as compared with the first example of the embodiment. Therefore, when torque is transmitted, a radial reaction force acting on output gear 8 is applied to output shaft 14 to cause output shaft 14 c to bend with tapered roller bearing 29 h as a fulcrum, the second detected The radial displacement and inclination of the portion 40a can be reduced.
  • the cylindrical first detected portions 39a of the first encoder 10a fixed to the other end of the connecting shaft 9 in the axial direction from one end portion to the middle portion the other half portion of the nut 32c in the axial direction On the radial side, it is disposed at a position where it radially overlaps with the other half in the axial direction. Therefore, the axial distance D39 from the axial center of the rolling element row of the tapered roller bearing 29h to the first detection portion 39a can be shortened as compared with the first example of the embodiment.
  • the whole of the second detected portion 40 of the second encoder 11 externally fitted and fixed to the other end of the output shaft 14 and the connecting shaft 9 Compared to a structure in which the entire first detected portion 39 of the first encoder 10 externally fitted and fixed to the other end of the second shaft is disposed in a portion protruding axially to the other side from the other end of the output shaft 14 Even if the distance between the first and second detected parts 39a and 40a and the tip end face of the sensor unit 12 is reduced, elastic deformation such as bending occurs in each member due to the radial gear reaction that acts at the time of torque transmission.
  • the contact between the first and second detection portions 39a and 40a and the tip end surface of the sensor unit 12 can be prevented.
  • the accuracy of the torque measurement can be further improved as compared with the first example of the embodiment.
  • On the radial side it is disposed at a position where it overlaps with the nut 32 c in the radial direction. Therefore, as in the case of the first example of the embodiment, the whole of the first and second detection portions 39, 40 is disposed in a portion projecting to the other side in the axial direction with respect to the other end of the output shaft 14
  • the axial dimension of the rotation transmission device can be shortened as compared to the structure described above. As a result, the size and weight of the rotation transmission device can be reduced.
  • the other configurations and actions are similar to those of the first to twenty-seventh embodiments.
  • Japanese-ninth example of the embodiment] 62 to 65 show a twenty-ninth example of an embodiment of the present invention.
  • the first and second encoders 10e and 11e and the sensor unit 12e are concentrated in the portion sandwiched between the input gear 7 and the output gear 8 in the axial direction at the middle of the rotary shaft unit 6a. are arranged.
  • the first encoder 10e is integrally formed on the front end surface (left end surface in FIGS. 62 and 65) of the parking lock gear 28 integrally formed on the inner peripheral portion of one side surface of the input gear 7. . That is, in the first encoder 10e, a plurality of magnetic metal convexes 50a formed integrally in the axial direction from the front end face of the parking lock gear 28 at an equal pitch in the circumferential direction It is constituted by arranging. The entire first encoder 10 e is referred to as a first detected portion 39 e. The first encoder 10 e is fixed to the input shaft 13 via the input gear 7 and the parking lock gear 28.
  • the second encoder 11 e is integrally formed at a portion adjacent to one end of the outer peripheral surface of the output shaft 14 in the axial direction with respect to the output gear 8. That is, the second encoder 11e is formed integrally with the plurality of convex portions 50b made of magnetic metal, each integrally formed in a state of radially projecting from a portion near one end of the outer peripheral surface of the output shaft 14 It is constituted by arranging at a pitch.
  • the entire second encoder 11 e is also referred to as a second detected portion 40 e.
  • the first and second encoders 10e, 11e are arranged close to each other with the outer diameter dimensions being equal and being concentric with each other and axially adjacent to each other.
  • the total number of the convex portions 50a and the total number of the convex portions 50b coincide with each other.
  • the circumferential direction width of the convex part 50a and the circumferential direction width of the convex part 50b are mutually equal. Further, in the state where torque is not transmitted, the phases of the convex portion 50a and the convex portion 50b in the circumferential direction are made to coincide with each other.
  • the sensor unit 12e further includes a holder 41c made of synthetic resin, and first and second sensors 42e and 42f embedded in the tip of the holder 41c.
  • the detecting portion of the first sensor 42e is on the outer peripheral surface (first detected portion 39e) of the first encoder 10e
  • the detecting portion of the second sensor 42f is on the outer peripheral surface of the second encoder 11e (second detected It is supported by a housing (not shown) in a state where it is closely opposed to the part 40e).
  • the sensors 42e and 42f are permanent magnets magnetized in the direction in which the outer peripheral surfaces of the encoders 10e and 11e respectively face the detection portions of the sensors 42e and 42f, and the end faces of the permanent magnet in the magnetization direction
  • a magnetic detection element such as a Hall element, a Hall IC, an MR element, or a GMR element is provided on the end face of the encoders 10e and 11e facing the outer peripheral surface.
  • the permanent magnets constituting the sensors 42e and 42f may share one.
  • the connecting shaft is not provided on the inner diameter side of the torsion bar 15c.
  • An oil introduction passage 43a opened only at one end surface is provided at a radial center of the torsion bar 15c.
  • the lubricating oil introduced into the oil introduction passage 43a through the end opening of the oil introduction passage 43a is provided in a pair of oil passages 44a and 44b provided on the both ends of the rotary shaft unit 6a. It is made to supply.
  • the frequency (and period) of the output signals of the first and second sensors 42e and 42f constituting the sensor unit 12e is the same as that of the rotary shaft unit 6a. Take a value commensurate with the rotational speed. Therefore, based on this frequency (or period), the rotational speed can be determined.
  • the other configurations and functions are the same as in the first example of the embodiment.
  • the type of transmission used by incorporating the present invention is not particularly limited as long as it has a counter shaft and a counter gear, and automatic transmission (AT), continuously variable transmission (CVT), manual transmission (MT), etc.
  • Various formats can be adopted.
  • the measured rotational speed and torque may be used to perform vehicle control other than shift control.
  • the prime mover disposed on the upstream side of the transmission need not necessarily be an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, and may be, for example, an electric motor used for a hybrid vehicle or an electric vehicle.
  • the present invention is widely applicable to various mechanical devices that need to transmit torque by means of a rotating shaft and measure the torque transmitted by this rotating shaft.

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Abstract

 高いトルク測定の分解能を備えた回転伝達装置が提供される。互いに同心に、かつ、互いの端部同士を相対回転可能に組み合わされた第1および第2回転軸13、14と、第1および第2回転軸の内径側に同心に配置され、一端部を第1回転軸13に連結され、他端部を第2回転軸14に連結されたトーションバー15とを備える回転軸ユニット6と、第1回転軸13の外周面に固定された第1歯車7と、第2回転軸14の外周面に固定された第2歯車9と、トーションバー15の内径側に同心に配置され、一端部が一方の回転軸13に連結され、他端部がトーションバー15の端部から軸方向に突出した連結軸9と、連結軸9の他端部に、第1回転軸13と同心に配置固定され、第1被検出部39を有する第1エンコーダと、第2回転軸14の他端部に、第1エンコーダと近接して固定され、第2被検出部40を有する第2エンコーダと、第1および第2被検出部39、40に対向する少なくとも1つのセンサ42a、42bを有するセンサユニットとを備える。

Description

回転伝達装置
 本発明は、自動車用自動変速機などの各種機械装置に組み込まれ、回転軸によりトルクを伝達すると共に、この回転軸が伝達するトルクを測定する機能を備えた、回転伝達装置に関する。
 自動車用自動変速機には、この自動変速機の回転軸の回転速度と、この回転軸が伝達するトルクとを測定し、その測定結果に基づいて、自動変速機自体の変速制御あるいはエンジンの出力制御を行う機構が備えられている。このようなトルクを測定する装置として、特開平1-254826号公報に記載されている、トルクを伝達している回転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そのトルクを測定する装置がある。
 図66は、このような構造を備えた従来のトルク測定装置の第1例を示している。このトルク測定装置は、回転軸1の軸方向2箇所位置に外嵌固定された1対のエンコーダ2と、それぞれのエンコーダ2に対応し、図示しないハウジングに支持されたセンサ3とを備える。これらのエンコーダ2の外周面は被検出部として機能するものであり、その磁気特性は、円周方向に関して交互かつ等ピッチで変化している。また、これらのエンコーダ2の外周面において磁気特性が円周方向に関して変化するピッチは、相互に等しくなっている。一方、センサ3は、その検出部がエンコーダ2の外周面に対向するように配置される。これらのセンサ3はそれぞれ、それぞれの検出部が対向するエンコーダ2の外周面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。
 センサ3の出力信号は、回転軸1と共にエンコーダ2が回転することに伴って、それぞれ周期的に変化する。この変化の周波数および周期は、回転軸1の回転速度に見合った値をとる。このため、この周波数または周期に基づいて、回転軸1の回転速度を求めることができる。また、回転軸1によりトルクを伝達することに伴って、回転軸1が弾性的に捩れ変形すると、エンコーダ2同士が互いに回転方向に相対変位する。この結果、それぞれのセンサ3の出力信号の間で位相差比(=位相差/1周期)が変化する。この位相差比は、トルク伝達に伴う回転軸1の弾性的な捩れ変形の変形量に見合った値をとる。このため、この位相差比に基づいて、回転軸1が伝達するトルクが求められる。
 従来構造の第1例のトルク測定装置を、自動車用自動変速機に適用しようとした場合、トルク測定の対象となる回転軸1の捩れ剛性が高いため、回転軸1の弾性的な捩れ変形量を十分に確保することが難しく、トルク測定の分解能が低くなるという問題がある。また、2個のセンサ3を軸方向に離隔して設置する必要があるため、これらのセンサ3から引き出された2本のハーネス4の配設が難しくなるという問題もある。さらに、これらのセンサ3を高精度な相対位置関係で支持するための支持固定部をハウジングに設ける必要があり、ハウジングの加工が複雑化するという問題もある。
 これに対して、特開平1-254826号公報には、センサをユニット化した構造のトルク測定装置が開示されている。図67は、このような構造を備えた従来のトルク測定装置の第2例を示している。このトルク測定装置では、回転軸1の軸方向2箇所位置に固定した1対のエンコーダ2aの被検出部を、軸方向中央部に向け延出させると共に、回転軸1の軸方向中央部に配置した単一のセンサユニット5を構成する1対のセンサの検出部を、エンコーダ2aの被検出部にそれぞれ対向させている。しかしながら、従来構造の第2例のトルク測定装置を自動車用自動変速機に適用しようとした場合も、センサユニット5の設置は簡易化されるものの、トルク測定の分解能が低いという問題が解決されるわけではない。
 また、実公平2-17311号公報には、トーションバーを用いた構造のトルク測定装置が開示されている。具体的には、この従来構造の第3例のトルク測定装置は、それぞれの外周面にエンコーダが固定され、同一直線上に配置された1対の回転軸を、これらの回転軸よりも弾性的に捩れ変形しやすいトーションバーにより連結している構造を備える。この場合、トルクの伝達時に生じるトーションバーの弾性的な捩れ変形に基づいて、これらのエンコーダの回転方向の相対変位量を大きくできるため、トルク測定の分解能を向上させることができる。しかしながら、この従来構造の第3例のトルク測定装置を、自動車用自動変速機のカウンタ軸に適用しても、そのトルク測定の分解能を十分に向上させることは難しい。すなわち、カウンタ軸の軸方向2箇所位置には、入力歯車と出力歯車とが固定されており、このカウンタ軸のうちで、トルクの伝達時に弾性的に捩れ変形する部分は、これらの歯車同士の間の部分のみである。この部分の軸方向間隔は小さく、この部分に設置されるべきトーションバーの軸方向寸法を十分に長くすることは難しいため、トーションバーの弾性的な捩れ変形量を十分に確保することができないのである。
 なお、本発明に関連する他の先行技術文献として特開2010-185478号公報がある。特開2010-185478号公報には、大きな応力負荷に対応可能な高疲労強度を有するトーションバーおよびその製造方法が記載されている。
特開平1-254826号公報 実公平2-17311号公報 特開2010-185478号公報
 本発明は、1対のエンコーダと1個のセンサユニットのみを使用して、伝達トルクを測定でき、かつ、1対の歯車同士の軸方向間隔の広狭に拘わらず、トルク測定の分解能を高くすることができる回転伝達装置の構造を実現することにある。
 本発明の回転伝達装置は、回転軸ユニットと、第1歯車と、第2歯車と、第1エンコーダと、第2エンコーダと、センサユニットとを備える。このうちの回転軸ユニットは、それぞれが中空状で、互いに同心に配置されると共に、互いの端部同士を相対回転可能に組み合わされた状態で、ハウジングに対して回転自在に支持された第1および第2回転軸と、中空状で、第1および第2回転軸の内径側に同心に配置され、かつ、一端部を第1回転軸に相対回転不能に連結され、他端部を第2回転軸に相対回転不能に連結されたトーションバーとを備える。
 第1歯車は、第1回転軸の外周面の軸方向中間部に設けられる。また、第2歯車は、第2回転軸の外周面の軸方向中間部に設けられる。なお、第1および第2歯車は、第1および第2回転軸と別体に造ったものを、第1および第2回転軸の外周面の軸方向中間部に結合固定してもよいし、あるいは、第1および第2回転軸の外周面の軸方向中間部に、一体形成してもよい。
 第1エンコーダは、第1および第2回転軸のうちの一方の回転軸に対して固定され、該一方の回転軸と同心で、磁気特性を交互かつ等ピッチで変化させた第1被検出部を有する。また、第2エンコーダは、第1および第2回転軸のうちの他方の回転軸に対し固定され、該他方の回転軸と同心で、磁気特性を交互かつ等ピッチで変化させた第2被検出部を有する。なお、第1および第2被検出部は、円環状とすることもでき、あるいは、円輪状とすることもできる。 また、第1および第2エンコーダも、前記回転軸あるいは該回転軸と同期して回転する部材と別体に造ったものを、前記回転軸あるいはこれらの部材に支持固定してもよく、あるいは、これらの部材と一体形成してもよい。
 前記センサユニットは、前記ハウジングに対し支持されており、第1および第2被検出部に対向する少なくとも1つのセンサを備え、第1および第2被検出部のうちで該少なくとも1つのセンサが対向している部分の磁気特性変化に対応して、出力信号を変化させるように構成されている。
 たとえば、第1エンコーダは、第1回転軸である入力軸に対して直接または間接的に固定され、第2エンコーダは、第2回転軸である出力軸に対して直接または間接的に固定される。
 本発明の一態様では、前記トーションバーが、軸方向中間部に、トルクを伝達する際に弾性的に捩れ変形する部分であるばね部を備え、該ばね部の軸方向寸法が、第1および第2歯車同士の間の軸方向間隔よりも大きくなっている。
 この場合、好ましくは、前記ばね部は、軸方向両端縁部分を除いた軸方向中間部に、該軸方向両端縁部分よりも径方向の肉厚が小さく、かつ、内周面と外周面とを互いに同心の単一円筒面とした、円管部を備え、該円管部の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doを、0.5≦di/do≦0.8の範囲内とする。代替的または追加的に、前記円管部の十点平均粗さRzを、Rz≦22μmの範囲とする。
 本発明の一態様では、前記トーションバーは、第1および第2回転軸のうち、互いに組み合わされた端部とは逆の端部に対して、前記一端部および前記他端部が連結されている。たとえば、第1および第2回転軸の互いに組み合わされた端部を、第2回転軸の一端部および第1回転軸の他端部とした場合、前記トーションバーの一端部は、第1回転軸の一端部に連結され、該トーションバーの他端部は、第2回転軸の他端部に連結される。
 本発明の一態様では、前記トーションバーの内径側に、該トーションバーと同心に配置され、一端部を前記一方の回転軸に対し相対回転不能に連結し、他端部を該トーションバーの端部から軸方向に突出させた連結軸を備えており、 第1エンコーダは、前記連結軸の他端部に対し固定されており、第2エンコーダは、前記他方の回転軸のうちの前記連結軸の他端部側の端部に、第1エンコーダに近接して、固定されており、第1および第2被検出部が互いに近接配置(たとえば10mm以内、より好ましくは5mm以内の間隔をあけて配置)される。たとえば、第1および第2回転軸の互いに組み合わされた端部を、第2回転軸の一端部および第1回転軸の他端部として、前記トーションバーの一端部が、第1回転軸の一端部に連結され、該トーションバーの他端部が、第2回転軸の他端部に連結されているとした場合、該連結軸の一端部は第1回転軸の一端部に連結され、該連結軸の他端部は第2回転軸の他端部から軸方向に突出し、第1エンコーダが該連結軸の他端部に固定されると共に、第2エンコーダが第2回転軸の他端部に固定される。この態様では、第1および第2エンコーダ、および、前記センサユニットは、前記回転軸ユニットの軸方向片端部(軸方向一端部または軸方向他端部)に配置される。
 この場合、好ましくは、前記他方の回転軸のうちの前記連結軸の他端部側の端部内周面(たとえば、第2回転軸の他端部内周面)と、前記連結軸または第1エンコーダを構成する芯金の該連結軸に対する嵌合筒部の外周面との間に、滑り軸受を設ける。
 あるいは、前記連結軸の前記一端部外周面に鍔部を設け、該鍔部を前記一方の回転軸の前記連結軸の一端側の端部内周面(たとえば、第1回転軸の一端部内周面)に圧入することにより、該連結軸を、該一方の回転軸に対し相対回転不能に支持する。
 あるいは、前記他方の回転軸を、該他方の回転軸の外周面のうちの前記連結軸の他端部側の端部寄り部分と前記ハウジングの内周面との間に設置された転がり軸受により、該ハウジングに対して回転自在に支持し、前記センサユニットを、センサカバーと、該センサカバーの内側に保持固定された検出部とにより構成し、該センサカバーを、前記転がり軸受を構成する外輪のうち、前記他方の回転軸のうちの前記連結軸の他端部側の端部に支持固定することで、前記センサカバーの内側の空間に第1および第2エンコーダを位置させた状態で、第1および第2被検出部に前記検出部を対向させる。たとえば、第2回転軸を、第2回転軸のうちの他端寄り部分と前記ハウジングの内周面との間に設置した転がり軸受により、該ハウジングに支持し、前記センサユニットの前記センサカバーを、前記転がり軸受の外輪の第2回転軸の他端部側の端部に支持固定、該センサカバーの内側の空間に、前記連結軸の他端部に固定された第1エンコーダおよび第2回転軸の他端部に固定された第2エンコーダを位置させる。この場合、前記転がり軸受を構成する複数個の転動体を設置した空間と、第1および第2被検出部を配置した前記センサカバーの内側の空間との間に、前記空間同士の間を仕切るシール装置を設置することが好ましい。
 あるいは、前記他方の回転軸を、該他方の回転軸の外周面のうちの前記連結軸の他端部側の端部寄り部分と前記ハウジングの内周面との間に設置された転がり軸受により、該ハウジングに対して回転自在に支持し、第2エンコーダを、前記転がり軸受を構成する内輪のうち、前記連結軸の他端部側の端部に外嵌固定する。たとえば、第2回転軸を、第2回転軸の外周面のうちの他端寄り部分と前記ハウジングの内周面と間に設置された転がり軸受により、該ハウジングに支持し、第2エンコーダを、該転がり軸受の内輪の他端部に外嵌固定する。
 この場合、第1および第2被検出部を何れも円筒状とし、第1および第2被検出部のうちの少なくとも軸方向片端部を、前記他方の回転軸のうちの前記連結軸の他端部側の端部または該端部に外嵌固定された他の部品の外径側で、該他方の回転軸の該端部または該他の部品と径方向に重畳する位置に配置することができる。たとえば、第2回転軸の他端部または該他端部に固定された構造の外径側に、これらと径方向に重畳する状態で、円筒状の第1および第2被検出部の少なくとも一部を配置する。
 本発明の一態様では、第1エンコーダが、軸方向に関して第1および第2歯車同士の間に挟まれた位置において、第1回転軸に対して固定され、第2エンコーダが、軸方向に関して第1および第2歯車同士の間に挟まれた位置において、第2回転軸に対して固定される。すなわち、この態様では、第1および第2エンコーダ、および、前記センサユニットは、前記回転軸ユニットの軸方向中間部に配置される。
 本発明の一態様では、前記回転軸ユニットが、前記ハウジングに対して複数の転がり軸受により回転自在に支持されたものであり、第1回転軸または第2回転軸が、前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの転がり軸受を構成する内輪と一体に造られている。
 本発明の一態様では、第1回転軸または第2回転軸が、前記トーションバーと一体に造られている。
 本発明の一態様では、前記センサユニットは、第1被検出部に対向させた第1センサと、第2被検出部に対向させた第2センサとを備え、第1および第2センサは、第1および第2被検出部のうちで第1および第2センサが対向している部分の磁気特性変化に対応して変化する出力信号を発生させる、なお、第1および第2検出部を、何れも円環状として、前記回転軸ユニットの軸方向に近接配置することができ、この場合には、第1および第2センサを、第1および第2検出部に対して前記回転軸ユニットの径方向に対向させる。また、第1および第2検出部は、何れも円輪状として、前記回転軸ユニットの径方向に近接配置することができ、この場合には、第1および第2センサを、第1および第2検出部に対して前記回転軸ユニットの軸方向に対向させている。
 本発明の一態様では、第1および第2エンコーダを、それぞれ磁性材製とし、第1および第2被検出部を、それぞれ円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置された除肉部と充実部とにより構成し、かつ、互いに近接した状態で径方向または軸方向に重畳配置し、前記センサユニットを、磁性材製のステータと、1本の導線により構成される複数のコイルとにより構成し、該導線に駆動電圧を印加した状態において、該導線の出力電流または出力電圧を出力信号として使用するように構成し、前記ステータを、それぞれが第1および第2被検出部の重畳方向に伸長させ、それぞれの先端面を第1および第2被検出部の何れかに対して、第1および第2被検出部の重畳方向片側から対向させた状態で、円周方向に関して等ピッチで配置された複数の芯部と、該複数の芯部の基端部同士を連結する円環状のリム部とにより構成し、前記複数のコイルを、前記複数の芯部に1つずつ外嵌させ、かつ、円周方向に隣り合うコイル同士における巻回方向が互いに逆となるようにしている。
 本発明の一態様では、第1および第2エンコーダを、それぞれ磁性材製とし、第1および第2被検出部を、それぞれ円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置された除肉部と充実部とにより構成し、第1被検出部を構成する充実部と第2被検出部を構成する充実部とを、円周方向の隙間を介在させた状態で円周方向に関して交互に配置させ、前記センサユニットを、第1および第2被検出部の前記充実部が交互に配置された部分に対向させた1個のセンサにより構成し、該センサを、第1および第2被検出部の前記充実部が交互に配置された部分のうちで該センサが対向している部分の磁気特性変化に対応して変化する出力信号を発生させるようにしている。
 本発明の一態様では、第1および第2被検出部を、それぞれS極とN極とを円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置した、径方向に関して互いに対向した1対の円筒面、または、軸方向に関して互いに対向した1対の円輪面により構成し、前記センサユニットを、第1および第2被検出部同士の間に配置された磁気検出素子またはコイルにより構成し、該磁気検出素子の出力電圧もしくは出力電流、または、前記コイルの出力電圧もしくは出力電流を、出力信号として使用するようにしている。
 さらに、第1および第2回転軸の端部同士を、軸方向に関して互いに近づき合う方向の変位を阻止した状態で組み合わせ、第1および第2歯車を、それぞれはすば歯車とし、第1および第2歯車の歯の傾斜方向を、第1および第2歯車の正回転時(使用時に実現する頻度の高い回転方向への回転時で、たとえば、車両が前進している状態での回転時)に、第1および第2歯車に作用するアキシアル方向のギヤ反力が互いに向き合う(押し付け合う)方向となるように規制することが好ましい。
 また、第1回転軸の他端部に設けた第1組み合わせ用筒部と、第2回転軸の一端部に設けた第2組み合わせ用筒部とのうちの何れか一方の組み合わせ用筒部を、他方の組み合わせ用筒部の内径側に挿入し、第1および第2組み合わせ用筒部の互いに対向する周面同士の間に、ラジアル軸受(ラジアル転がり軸受、または、ラジアル滑り軸受)を設置すると共に、前記一方の組み合わせ用筒部の外周面の基端部に設けた段差面と、前記他方の組み合わせ用筒部の先端面との間に、スラスト軸受(スラスト転がり軸受、または、スラスト滑り軸受)を設置することが好ましい。
 この場合、前記スラスト軸受として、たとえば前記段差面と前記先端面との間に挟持した円輪状のスラストワッシャを使用することができる。
 この場合、前記スラストワッシャの円周方向1箇所ないし複数箇所(好ましくは、等間隔の複数箇所)に、前記段差面と前記先端面との間部分を径方向両側から挟む位置に存在する1対の空間同士を連通する除肉部を形成することが好ましい。該除肉部としては、たとえば、前記スラストワッシャの両側面を連通する状態で設けたスリットや透孔のほか、該スラストワッシャの少なくとも一方の側面に設けた凹溝などを採用することができる。
 また、前記スラストワッシャの外周縁を、前記段差面と前記先端面との間部分から径方向外方に突出させ、この外周縁に、全周にわたって補強用円筒部を設けることが好ましい。
 また、好ましくは、前記トーションバーの一端部外周面に、その表層部に第1メッキ層を有する第1雄スプライン部を、前記第1回転軸の内周面に、第1雄スプライン部と係合可能な第1雌スプライン部を、それぞれ設ける。このうちの第1メッキ層を構成する金属は、前記トーションバーと第1回転軸とを構成する金属よりも軟質の金属とする。そして、第1雄スプライン部を第1雌スプライン部に対し、第1メッキ層の自由状態(外力が作用していない状態)での厚さ寸法よりも小さい締め代で圧入することにより、周方向のがたつきなく係合させる。これと共に、前記トーションバーの他端部外周面に、その表層部に第2メッキ層を有する第2雄スプライン部を、第2回転軸の内周面に、第2雄スプライン部と係合可能な第2雌スプライン部を、それぞれ設ける。第2メッキ層を構成する金属は、前記トーションバーと第2回転軸とを構成する金属よりも軟質の金属とする。そして、第2雄スプライン部を第2雌スプライン部に対し、第2メッキ層の自由状態での厚さ寸法よりも小さい締め代で圧入することにより、周方向のがたつきなく係合させる。この場合、たとえば第1および第2メッキ層を構成する金属を、銅またはニッケルとする。
 本発明の回転伝達装置の場合、センサユニットの出力信号は、回転軸ユニット(第1および第2回転軸)と共に、第1および第2エンコーダ(第1および第2被検出部)が回転することに基づいて、この回転速度に対応した変化をする。このため、必要とすれば、前記センサユニットの出力信号に基づいて、前記回転速度を測定できる。また、前記回転軸ユニットにより、第1および第2歯車同士の間でトルクを伝達する際には、トーションバーの軸方向中間部に弾性的な捩れ変形が生じることに伴い、第1および第2歯車同士(第1および第2回転軸同士、第1および第2エンコーダ同士)が、回転方向に相対変位する。そして、このように第1および第2エンコーダ同士が回転方向に相対変位する結果、前記センサユニットの出力信号が、この相対変位量(前記トルクの大きさ)に見合った変化をする。したがって、このセンサユニットの出力信号に基づいて、前記トルクを測定することができる。
 特に、本発明の場合には、外周面の軸方向中間部に第1歯車を設けた第1回転軸と、外周面の軸方向中間部に第2歯車を設けた第2回転軸とを、それぞれ中空状に構成すると共に、その両端部をこれらの回転軸に対して相対回転不能に連結した前記トーションバーを、これらの回転軸の内径側に配置している。したがって、たとえば、このトーションバーの軸方向中間部の軸方向寸法を、第1および第2歯車同士の軸方向間隔よりも大きくできて、トルクの伝達時に生じる、前記トーションバーの軸方向中間部の弾性的な捩り変形量を十分に確保することができる。この結果、本発明の場合には、前記回転軸ユニットを一体の回転軸とした構造とは異なり、第1および第2歯車同士の軸方向間隔の広狭に拘らず、前記トルクの伝達時に生じる、これらの歯車同士(第1および第2回転軸同士、第1および第2エンコーダ同士)の回転方向の相対変位量を十分に大きくすることができる。したがって、トルク測定の分解能を十分に高めることができる。
 また、本発明の場合には、設計の段階で、前記トーションバーの軸方向中間部の径寸法や軸方向寸法を調節することにより、この軸方向中間部の捩り剛性を容易に調節できる。このため、前記回転軸ユニットを一体の回転軸とした構造に比べて、前記トルクと第1および第2エンコーダ同士の回転方向の相対変位量との関係(ゲイン)を、計画的に設計しやすくできる。
 本発明の一態様においては、第1および第2エンコーダを、回転軸ユニットの片端部、より具体的には、第1回転軸である入力軸の一端部もしくは第2回転軸である出力軸の他端部に、集中して配置することができる。このため、センサユニットを、ハウジングのうちの剛性の高い端部寄り部分に支持することが可能となり、トルク伝達時に、第1および第2歯車(入力歯車および出力歯車)に作用するラジアル方向のギヤ反力に基づくハウジングの変形(弾性変形)に拘わらず、センサユニットによるトルク測定精度を確保することができる。
 さらに、本発明の一態様においては、使用するセンサユニットを1個にできるため、このセンサユニットから引き出されるハーネスの本数を1本とすることができ、このハーネスの配設を容易に行える。また、ハウジングに設けるセンサユニットの支持固定部も1箇所で済むため、このハウジングの加工を容易にできる。
図1は、本発明の実施の形態の第1例の回転伝達装置を示す斜視図である。 図2は、図1に示した回転伝達装置の側面図である。 図3は、図1に示した回転伝達装置の他端側の端面図である。 図4は、図1に示した回転伝達装置の一端側の端面図である。 図5は、図1に示した回転伝達装置の分解斜視図である。 図6は、図1に示した回転伝達装置についての、図3のa-a断面図である。 図7は、図1に示した回転伝達装置の他端部の拡大図である。 図8は、図6のb部(入力軸と出力軸の端部同士の組み合わせ部)の拡大図である。 図9は、図1に示した回転伝達装置のエンコーダにおける第1被検出部および第2被検出部の円周方向一部分を外径側から見た概念図である。 図10は、図1に示した回転伝達装置のセンサユニットとエンコーダとの対向部の拡大断面図である。 図11(A)~図11(C)は、図1に示した回転伝達装置に適用可能なスラストワッシャの3例を示す斜視図である。 図12は、図1に示した回転伝達装置におけるトルクの伝達経路を説明するための断面図である。 図13は、本発明の実施の形態の第2例の回転伝達装置のエンコーダにおける第1被検出部および第2被検出部の円周方向一部分を外径側から見た概念図である。 図14は、本発明の実施の形態の第2例の回転伝達装置のセンサユニットとエンコーダとの対向部の拡大断面図である。 図15(A)は、本発明の実施の形態の第3例の回転伝達装置の第1エンコーダの端面図であり、図15(B)は、第2エンコーダの端面図である。 図16は、本発明の実施の形態の第3例の回転伝達装置のセンサユニットとエンコーダとの対向部について、第1エンコーダと第2エンコーダとをピンにより結合した状態で示す拡大断面図である。 図17は、本発明の実施の形態の第4例の回転伝達装置の第1エンコーダおよび第2エンコーダの斜視図である。 図18(A)は、本発明の実施の形態の第5例の回転伝達装置の第1エンコーダの端面図であり、図18(B)は、第2エンコーダの端面図である。 図19は、本発明の実施の形態の第6例の回転伝達装置における、トーションバーと入力軸または出力軸とのインボリュートスプライン係合部の円周方向一部分の拡大断面図である。 図20は、図19に示したインボリュートスプライン係合部の円周方向一部分について、雄インボリュートスプライン部の表層部にメッキ層を設ける以前の状態で示す、拡大断面図である。 図21は、本発明の実施の形態の第6例の回転伝達装置における、センサ出力と伝達トルクとの関係を示す線図である。 図22は、本発明の実施の形態の第7例の回転伝達装置における一端部の拡大断面図である。 図23は、本発明の実施の形態の第7例に用いられる連結軸の一端部の拡大斜視図である。 図24は、本発明の実施の形態の第8例の回転伝達装置をセンサと共に示す、軸方向断面図である。 図25は、本発明の実施の形態の第9例の回転伝達装置の他端部の拡大断面図である。 図26は、図25に示した回転伝達装置の他端側の端面図である。 図27は、図25に示した回転伝達装置についての、図25のc-c断面図である。 図28は、図25に示した回転伝達装置の第1エンコーダ、第2エンコーダ、およびセンサユニットの分解斜視図である。 図29(A)は、図25に示した回転伝達装置のセンサユニットとエンコーダとの対向部の円周方向一部分について、トルクの非伝達時の状態で示す図であり、図29(B)は、この部分について、トルクの伝達時の状態で示す図であり、図26(C)は、この装置における、トルクの非伝達時および伝達時におけるセンサユニットの出力信号を示す線図である。 図30は、本発明の実施の形態の第10例の回転伝達装置の他端部の拡大図である。 図31は、図30に示した回転伝達装置のエンコーダを外径側から見た図である。 図32は、図30に示した回転伝達装置の他端部について、センサユニットを省略した状態で示す端面図である。 図33は、図30に示した回転伝達装置のエンコーダについて、第1エンコーダと第2エンコーダとに分離した状態で示す分解斜視図である。 図34(A)は、本発明の実施の形態の第10例の回転伝達装置に関して、トルクの非伝達時におけるセンサユニットの出力信号を示す線図であり、図34(B)は、トルクの伝達時におけるセンサユニットの出力信号を示す線図である。 図35は、本発明の実施の形態の第10例の回転伝達装置における、センサの出力信号のデューティ比εとトルクとの関係を示す線図である。 図37は、本発明の実施の形態の第11例の回転伝達装置の他端部を示す拡大断面図である。 図38は、図36に示した回転伝達装置の他端側の端面図である。 図38は、図36に示した回転伝達装置のエンコーダについて、第1エンコーダと第2エンコーダとに分離した状態で示す分解斜視図である。 図39は、本発明の実施の形態の第12例の回転伝達装置の他端部の拡大断面図である。 図40は、図39に示した回転伝達装置の他端側の端面図である。 図41(A)は、図39に示した回転伝達装置のセンサユニットとエンコーダとの対向部における、第1被検出部および第2被検出部の磁極とセンサの検出部との位置関係を、トルクの非伝達時の状態で示す模式図であり、図41(B)は、その位置関係を、トルクの伝達時の状態で示す模式図である。 図42は、本発明の実施の形態の第12例の回転伝達装置のセンサユニットの出力信号を示す線図である。 図43は、本発明の実施の形態の第13例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図44は、本発明の実施の形態の第14例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図45は、本発明の実施の形態の第15例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図46は、本発明の実施の形態の第16例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図47は、本発明の実施の形態の第17例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図48は、本発明の実施の形態の第18例の回転伝達装置における入力軸と出力軸の端部同士の組み合わせ部を示す拡大図である。 図49は、本発明の実施の形態の第19例の回転伝達装置における入力軸と出力軸の端部同士の組み合わせ部を示す拡大図である。 図50は、本発明の実施の形態の第20例の回転伝達装置のトーションバーを示す断面図である。 図51は、本発明の実施の形態の第20例の回転伝達装置について、その耐久性およびトルク測定の精度に関する効果を確認するために行った試験で使用した装置の略断面図である。 図52は、本発明の実施の形態の第21例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図53は、本発明の実施の形態の第22例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図54は、本発明の実施の形態の第23例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図55は、本発明の実施の形態の第24例の回転伝達装置を示す略断面図である。 図56は、本発明の実施の形態の第25例の回転伝達装置の他端側の端面図である。 図57は、図56に示した回転伝達装置の他端部の拡大断面図である。 図58は、本発明の実施の形態の第26例の回転伝達装置の一端部を示す拡大断面図である。 図59は、本発明の実施の形態の第27例の回転伝達装置の他端部を示す拡大断面図である。 図60は、図59に示した回転伝達装置の他端部の端面図である。 図61は、本発明の実施の形態の第28例の回転伝達装置の他端部を示す拡大断面図である。 図62は、本発明の実施の形態の第29例の回転伝達装置を示す側面図である。 図63は、図62に示した回転伝達装置についての、図62のd-d断面図である。 図64は、図62に示した回転伝達装置についての、図62のe-e断面図である。 図65は、図62に示した回転伝達装置についての、図63のf-f断面図である。 図66は、従来構造の第1例のトルク測定装置を示す略側面図。 図67は、従来構造の第2例のトルク測定装置について、その一部を切断した状態で示す略側面図である。
 [実施の形態の第1例]
 図1~図12は、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例の回転伝達装置は、前輪駆動車や、前輪駆動車と同様の原動機および変速機配置を採用する四輪駆動車などの、いわゆる横置きエンジン(トランスバースエンジン)を搭載した自動車用の自動変速機のカウンタ軸およびカウンタギヤ部分に組み込まれて使用される。本例の回転伝達装置は、カウンタ軸として機能する回転軸ユニット6と、それぞれがカウンタギヤとして機能する、第1歯車である入力歯車7および第2歯車である出力歯車8と、連結軸9と、第1エンコーダ10と、第2エンコーダ11と、1個のセンサユニット12とを備える。
 回転軸ユニット6は、中空状の第1回転軸である入力軸13と、中空状の第2回転軸である出力軸14と、中空状のトーションバー15とを備える。入力軸13および出力軸14は、それぞれ鋼により円筒状に造られたもので、互いに同心に配置され、かつ、入力軸13および出力軸14の互いの端部同士(入力軸13の他端部および出力軸14の一端部)が相対回転可能に組み合わされている。なお、説明の便宜のため、回転軸ユニット6の入力歯車7および入力軸13が設置される側を一端側といい、出力歯車8および出力軸14が設置される側を他端側という。本例の場合には、入力軸13と出力軸14との端部同士を相対回転可能に組み合わせるために、入力軸13の他端部に、第1組み合わせ用筒部である入力側組み合わせ用筒部16を設けると共に、出力軸14の一端部に、第2組み合わせ用筒部であり、内径がこの入力側組み合わせ用筒部16よりも大径の出力側組み合わせ用筒部17を設けている。そして、出力側組み合わせ用筒部17の内径側に、入力側組み合わせ用筒部16を挿入している。また、入力側および出力側組み合わせ用筒部16、17の互いに対向する円筒状の周面同士の間に、ラジアルニードル軸受18を設置している。さらに、入力側組み合わせ用筒部16の外周面の基端部に設けた段差面19と、出力側組み合わせ用筒部17の先端面20との間に、スラスト滑り軸受である、円輪状のスラストワッシャ21を挟持している。このような構成を採用することにより、入力軸13と出力軸14との端部同士を、相対回転可能に、かつ、軸方向に関して互いに近づき合う方向の変位を阻止した状態で組み合わせている。
 本例の場合、スラストワッシャ21は、図11(A)に詳示するように、円輪状の本体部分の円周方向等間隔の複数箇所に、それぞれが除肉部である、径方向に長いスリット22を、本体部分の内周縁に開口する状態で形成されている。また、スラストワッシャ21の本体部分の外周縁に、この外周縁から軸方向に直角に折れ曲がった補強用円筒部23が、全周にわたって設けられている。スラストワッシャ21は、補強用円筒部23の先端縁を入力軸13の一端側に向けた状態で、入力側組み合わせ用筒部16の基端部に、径方向に関する大きながたつきがないように外嵌される。スラストワッシャ21の本体部分の径方向中間部は、段差面19と先端面20との間に挟持される。この状態で、スリット22が、段差面19と先端面20との間にある部分の径方向両側に存在する1対の空間同士を連通している。すなわち、このような連通状態を実現するために、スリット22の内接円の直径(スラストワッシャ21の本体部分の内径)を先端面20の内周縁の直径よりも小さくすると共に、スリット22の外接円の直径を、先端面20の外周縁の直径よりも大きくしている。
 トーションバー15は、炭素鋼のような合金鋼により円管状に造られており、入力軸13および出力軸14の内径側に同心に配置される。トーションバー15の一端部は入力軸13に、その他端部は出力軸14に、それぞれ相対回転不能に連結される。このような連結状態を実現するために、本例の場合、トーションバー15の両端部の外径寸法を、その中間部の外径寸法に比べて少しだけ大きくすると共に、トーションバー15の両端部の外周面を、それぞれ入力軸13の内周面の一端寄り部分と、出力軸14の内周面の他端寄り部分とに、相対回転不能に係合させている。具体的には、トーションバー15の一端部外周面に設けた第1雄スプライン部である第1雄インボリュートスプライン部62を、入力軸13の一端部の内周面に設けた第1雌スプライン部である第1雌インボリュートスプライン部63に、周方向のがたつきがないように係合させることで、インボリュートスプライン係合部24aを構成している。また、トーションバー15の他端部外周面に設けた第2雄スプライン部である第2雄インボリュートスプライン部64を、出力軸14の他端部内周面に設けた第2雌スプライン部である第2雌インボリュートスプライン部65に、周方向のがたつきがないように係合させることで、インボリュートスプライン係合部24bを構成している。なお、入力軸13および出力軸14とトーションバー15との係合部として、キー係合などの他の回転防止構造を採用することもできる。また、入力軸13および出力軸14の内周面に係止した1対の止め輪25a、25bにより、トーションバー15を軸方向両側から挟持することで、トーションバー15の軸方向変位を阻止している。本例の場合、トーションバー15の軸方向中間部で、トルクを伝達する際に弾性的に捩れ変形する部分(インボリュートスプライン係合部24a、24b同士の間に挟まれた部分)の軸方向寸法Lを、入力歯車7と出力歯車8との軸方向間隔Wよりも大きく(L>W)している(図示の例では、LをWの4倍強の大きさとしている)。
 入力歯車7は、炭素鋼のような合金鋼から造られたはすば歯車により構成され、入力軸13の中間部に外嵌固定されている。入力歯車7の内周面と入力軸13の外周面との嵌合部は、同心性を確保するための円筒面嵌合部26a(入力歯車7の内周面と入力軸13の外周面の円筒面部同士を圧入嵌合させて構成される嵌合部)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24cとを、軸方向に隣接配置することにより構成される。また、入力軸13に対する入力歯車7の軸方向の位置決めは、入力軸13の外周面の中間部他端寄り部分に形成した段差面27に、入力歯車7の他端側の側面の内周寄り部分を当接させることにより図られている。本例の場合、入力歯車7の他端側の側面の内周寄り部分に、パーキングロック用歯車28を、一体に形成している。パーキングロック時には、パーキングロック用歯車28の外周面の円周方向一部分に、図示しないロック部材の先端部を係合させることで、回転軸ユニット6の回転が不能となる。一方、出力歯車8も、炭素鋼のような合金鋼から造られたはすば歯車により構成され、出力軸14の外周面の中間部一端寄り部分に、出力軸14と一体に形成されている。なお、出力歯車8を別体で形成し、出力軸14に外嵌固定する構成も採りうる。本例の場合、回転軸ユニット6の正回転時(自動車が前進している状態)に、入力歯車7から入力軸13に入力されたトルクは、トーションバー15を介して出力軸14に伝達され、出力歯車8から出力される。この際、トーションバー15の軸方向中間部は、トルクの大きさに見合った量だけ、弾性的に捩れ変形する。
 回転軸ユニット6は、互いの接触角を逆向きに配置された1対の円すいころ軸受29a、29bにより、図示しないハウジング(ミッションケース)に対して回転自在に支持されている。本例の場合、これらの円すいころ軸受29a、29bを回転軸ユニット6に組み付けるために、一方の円すいころ軸受29aを構成する内輪30aを、入力軸13の一端寄り部分に外嵌している。また、内輪30aの大径側端面と、入力歯車7の一端側の側面との間で、間座31を挟持している。さらに、入力軸13の外周面の一端部に螺合により締め付け固定されたナット32aにより、内輪30aの小径側端面を押圧することで、入力軸13に対して内輪30aおよび入力歯車7を結合固定している。一方、他方の円すいころ軸受29bを構成する内輪30bを、出力軸14の他端寄り部分に外嵌している。また、内輪30bの大径側端面を、出力軸14の外周面の他端寄り部分に形成した段差面33に当接させている。さらに、出力軸14の外周面の他端部に螺合により締め付け固定されたナット32bにより、内輪30bの小径側端面を押圧し、出力軸14に内輪30bを支持固定している。
 本例の場合、それぞれがはすば歯車により構成された、入力歯車7と出力歯車8との歯の傾斜方向を、これらの歯車7、8の正回転時(回転軸ユニット6の正回転時)に、これらの歯車7、8に作用するアキシアル方向のギヤ反力が互いに向き合う(互いに押し付け合う)方向となるように規制している。これにより、これらの歯車7、8の正回転時に、入力歯車7と出力歯車8に作用するアキシアル方向のギヤ反力の少なくとも一部を相殺できるようにしている。このような構成により、これらの歯車7、8の正回転時に、円すいころ軸受29a、29bに負荷されるアキシアル荷重が抑えられ、その分だけ、これらの軸受29a、29bの摩擦損失(動トルク)が抑えられる。
 連結軸9は、トーションバー15の内径側に同心に配置されている。また、連結軸9の一端部が入力軸13に相対回転不能に連結された状態で、連結軸9の他端部は出力軸14の他端側の開口から突出している。連結軸9の一端部を入力軸13に相対回転不能に連結するために、連結軸9の一端部のうち、トーションバー15の一端側の開口から突出した部分の外周面に、外向フランジ状の鍔部34を形成し、鍔部34の外周面と入力軸13の内周面とによりインボリュートスプライン係合部24dを構成することで、鍔部34と入力軸13とを相対回転不能に係合させている。なお、この係合部に関しても、代替的に、キー係合などの他の回転防止構造を採用することができる。さらに、入力軸13の一端部の内周面に係止した止め輪25aと、もう一つの止め輪25cにより、鍔部34を軸方向両側から挟持することで、連結軸9の軸方向変位を阻止している。なお、トーションバー15の一端部に設けられ、インボリュートスプライン係合部24aを構成する第1雄インボリュートスプライン部62と、連結軸9の鍔部34に設けられ、インボリュートスプライン係合部24dを構成する雄インボリュートスプライン部は、入力軸13の内周面の一端部に互いに連続して設けられ、その仕様は互いに等しくなっている。すなわち、インボリュートスプライン係合部24a、24dは、これらの雌インボリュートスプライン部として、入力軸13の一端部の内周面に設けられた第1雌インボリュートスプライン部63を共用している。
 第1エンコーダ10は、連結軸9の他端部に同心に外嵌固定されている。すなわち、第1エンコーダ10は、連結軸9を介して、入力軸13に支持固定されている。このため、第1エンコーダ10は、入力軸13と同期して回転可能である。また、第2エンコーダ11は、出力軸14の他端部に同心に外嵌固定されている。このため、第2エンコーダ11は、出力軸14と同期して回転可能である。第1エンコーダ10は、連結軸9の他端部に外嵌固定された、磁性金属製で円環状の芯金35と、芯金35の外周部に存在する円筒部の外周面に固定された円筒状の永久磁石37とにより構成される。第2エンコーダ11も、出力軸14の他端部に外嵌固定された、磁性金属製で円環状の芯金36と、芯金36の外周部に存在する円筒部の外周面に固定された、円筒状の永久磁石38とにより構成される。
 第1エンコーダ10の永久磁石37の外周面を、第1被検出部39とし、第2エンコーダ11の永久磁石38の外周面を、第2被検出部40としている。第1および第2被検出部39、40は、互いの直径が等しく、互いに同心に、かつ、軸方向に隣り合う状態で近接、たとえば、軸方向に10mm以内、好ましくは5mm以内の間隔をあけて、配置されている。また、これらの被検出部39、40には、図9に示すように、それぞれS極とN極とが、円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置されている。これらの被検出部39、40の磁極(S極、N極)の総数は、互いに一致している。本例の場合、トルクの非伝達時の状態、すなわち、トーションバー15が弾性的に捩れ変形しておらず、被検出部39、40が回転方向に相対変位していない状態で、被検出部39、40の磁極の周方向位相が、互いに一致している。すなわち、これらの被検出部39、40の同極同士が、軸方向に隣り合わせで配置されている。なお、本例の場合、第1エンコーダ10の芯金35の内周面と、連結軸9の他端部外周面との嵌合部を、同心性を確保するための円筒面嵌合部26b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24eとを、軸方向に隣接配置することにより構成している。さらに、連結軸9の他端部外周面に係止した止め輪25dにより、芯金35の抜け止めを図っている。一方、第2エンコーダ11の芯金36は、出力軸14の他端部に締り嵌めで外嵌固定されている。
 センサユニット12は、合成樹脂製のホルダ41と、ホルダ41の先端部に包埋された、第1センサ42aおよび第2センサ42bとを備える。第1および第2センサ42a、42bの検出部には、それぞれホール素子、ホールIC、MR素子、GMR素子などの磁気検出素子が組み込まれている。センサユニット12は、第1センサ42aの検出部を第1被検出部39に、第2センサ42bの検出部を第2被検出部40に、それぞれ近接対向させた状態で、ハウジングに支持されている。本例の場合、図10に示すように、第1および第2センサ42a、42bを互いに逆向きに配置した状態で、第1および第2センサ42a、42bの検出部を、被検出部39、40の円周方向の同じ位置に対向させている。これにより、伝達トルクがゼロとなる回転状態で、センサ42a、42bの出力信号同士の間の位相差が180度(前記位相差比が0.5)になるようにしている。
 また、本例の場合、連結軸9の径方向中心部に、連結軸9の一端面にのみ開口する油導入路43が設けられている。また、連結軸9とトーションバー15と入力軸13および出力軸14との両端寄り部分に、それぞれ油路44a、44bが設けられている。これらの油路44a、44bにより、油導入路43の両端寄り部分と、円すいころ軸受29a、29bの内輪30a、30bの小径側端部の内径側に存在する微小な環状空間45a、45bとを連通している。さらに、ナット32a、32bの先端面の円周方向1箇所ないし複数箇所に、それぞれ径方向にわたって延在する油溝46a、46bが形成されている。このような構成により、油導入路43の一端部開口から導入された潤滑油を、油路44a、44bと環状空間45a、45bと油溝46a、46bとを通じて、円すいころ軸受29a、29bの内部に供給することが可能となっている
 本例の場合、油路44a、44bに送り込んだ潤滑油の一部を、これらの油路44a、44bの中間部からインボリュートスプライン係合部24a、24bに存在する隙間を通じて、トーションバー15の中間部外周面と、入力軸13および出力軸14の中間部内周面との間に存在する、円筒状空間47内に送り込むようにしている。そして、円筒状空間47内に送り込まれた潤滑油を、入力側組み合わせ用筒部16の先端面48と、出力側組み合わせ用筒部17の内周面の基端部に存在する段差面49との間に存在する隙間を通じて、ラジアルニードル軸受18の設置部と、スラストワッシャ21の挟持部とに供給し、これらの部分を潤滑するようにしている。スラストワッシャ21の挟持部に到達した潤滑油は、この挟持部の潤滑に供されつつ、スラストワッシャ21に設けた複数のスリット22を通じて、この挟持部を円滑に通過する。この結果、ラジアルニードル軸受18の設置部およびスラストワッシャ21の挟持部への潤滑油の供給が効率よく行なわれ、ラジアルニードル軸受18の設置部およびスラストワッシャ21の挟持部の潤滑状態が良好になる。
 なお、図11(A)に示したスラストワッシャ21に代えて、図11(B)に示す、外周部の補強用円筒部を省略したスラストワッシャ21aや、図11(C)に示す、外周部の補強用円筒部と複数のスリットとを省略した、単なる円輪状のスラストワッシャ21bも使用することができる。ただし、上述したように、ラジアルニードル軸受の設置部およびスラストワッシャの挟持部の潤滑状態を良好にする観点からは、図11(A)および図11(B)に示したスリット22を備えるスラストワッシャ21、21aを使用することが好ましく、さらに、スラストワッシャの外周部(特に、スリット22の基端部周辺)の強度を確保する観点からは、図11(A)に示した補強用円筒部23を備えるスラストワッシャ21を使用することが好ましい。
 本例の場合、油路44a、44bの中間部から、トーションバー15の内周面と連結軸9の外周面との間に存在する微小隙間(径方向厚さが0.2mm程度となる円筒状の隙間)内にも、潤滑油が送り込まれる。このような微小隙間内への潤滑油の送り込みが円滑に行われるようにするため、連結軸9の外周面のうち、軸方向に関して油路44a、44bと整合する部分に、全周にわたって凹溝66a、66bが設けられている。運転時に、トーションバー15の内周面と連結軸9の外周面との間に存在する微小隙間に充填された潤滑油は、連結軸9の微小振動を減衰させる、フィルムダンパとして機能する。
 本例のトルク測定装置付き回転伝達装置の場合、センサユニット12の第1および第2センサ42a、42bの出力信号は、回転軸ユニット6の入力軸13および出力軸14と共に、第1および第2エンコーダ10、11が回転することに伴い、それぞれ周期的に変化する。ここで、この変化の周波数および周期は、回転軸ユニット6の回転速度に見合った値をとる。したがって、第1および第2センサ42a、42bの出力信号の周波数または周期と、回転速度との関係を予め調べておけば、これらの出力信号の周波数または周期に基づいて、回転速度を求めることができる。また、本例の場合、回転軸ユニット6により、入力歯車7と出力歯車8との間でトルクを伝達する際には、トーションバー15の軸方向中間部が弾性的に捩れ変形することに伴い、入力歯車7(入力軸13、第1エンコーダ10)と出力歯車8(出力軸14、第2エンコーダ11)とが回転方向に相対変位する。そして、第1および第2エンコーダ10、11が互いに回転方向に相対変位する結果、第1および第2センサ42a、42bの出力信号の間の位相差比(=位相差/1周期)が変化する。ここで、この位相差比は、回転伝達装置が伝達するトルクに見合った値をとる。したがって、第1および第2センサ42a、42bの出力信号の間の位相差比と回転伝達装置のトルクとの関係を予め調べておけば、この位相差比に基づいて、回転伝達装置のトルクを求めることができる。
 本例の場合、軸を2つに分割して、入力軸13と出力軸14とにより構成し、かつ、外周面の軸方向中間部に入力歯車7を固定した入力軸13と、外周面の軸方向中間部に出力歯車8を固定した出力軸14とを、それぞれ中空状に構成している。また、入力軸13と出力軸14に対して、その両端部を相対回転不能に連結したトーションバー15を、入力軸13と出力軸14の内径側に配置し、さらに、トーションバー15の内径側に、他端部に第1エンコーダ10を支持した連結軸9を配置している。すなわち、トルク測定装置付き回転伝達装置を、入力軸13および出力軸14と、トーションバー15と、連結軸9とにより構成される、三重構造としている。このような構造を有する本例の回転伝達装置の場合、入力歯車7から入力されたトルクは、図12に矢印で示すような経路(入力歯車7→インボリュートスプライン係合部24c→入力軸13→インボリュートスプライン係合部24a→トーションバー15→インボリュートスプライン係合部24b→出力軸14→出力歯車8)を通って、出力歯車8に伝達される。
 したがって、本例の場合、トーションバー15の軸方向中間部の軸方向寸法Lが、入力歯車7と出力歯車8との間の軸方向間隔Wよりも十分に大きくなる(L>W)。したがって、トルクの伝達時に生じる、トーションバー15の軸方向中間部の弾性的な捩り変形量を十分に確保することができる。この結果、回転軸ユニット6を単一の回転軸により構成した構造と異なり、入力歯車7と出力歯車8との間の軸方向間隔Wの広狭に拘らず、トルクの伝達時に生じる、入力歯車7(入力軸13、第1エンコーダ10)と出力歯車8(出力軸14、第2エンコーダ11)との間の回転方向の相対変位量を十分に大きくすることにより、トルク測定の分解能を十分に大きくすることができる。また、本例の場合には、設計の段階で、前記トーションバー15の軸方向中間部の径方向寸法や軸方向寸法を調節することにより、この軸方向中間部の捩り剛性を容易に調節できる。このため、回転軸ユニット6を単一の回転軸により構成した構造に比べて、回転伝達装置が伝達するトルクと第1および第2エンコーダ10、11の間の回転方向の相対変位量との関係(ゲイン)を、所望の値に設計しやすくできる。
 また、本例の場合、センサユニット12が単体であるため、センサユニット12から引き出されるハーネス(図示せず)の本数を1本にできるため、必要とされるハーネスの配設を容易に行うことができる。また、ハウジングに設けるセンサユニット12の支持固定部も1箇所で済むため、ハウジングの加工が容易化される。
 さらに、本例の場合、トルク伝達時に、入力歯車7および出力歯車8に作用するラジアル方向のギヤ反力に基づくハウジングの変形(弾性変形)に拘わらず、センサユニット12によるトルク測定精度を確保することができる。すなわち、本例の場合、第1および第2エンコーダ10、11を、出力軸14の他端側に集中して配置しているため、センサユニット12を、ハウジングのうち、剛性が高い端部寄り部分に支持することができる。このため、ギヤ反力により、ハウジングが変形した場合であっても、センサユニット12と第1および第2エンコーダ10、11とが接触してしまうことが防止される。したがって、センサユニット12の検出部と、第1エンコーダ10の第1被検出部39と第2エンコーダ11の第2被検出部40との間の間隔を小さくでき、トルク測定精度を向上させることができる。
 また、本例の場合、トルク伝達時に、入力歯車7および出力歯車8に作用するラジアル方向のギヤ反力に基づく応力が、トーションバー15に集中してしまうことを防止できる。すなわち、回転軸ユニット6は、入力軸13の入力側組み合わせ用筒部16と、出力軸14の出力側組み合わせ用筒部17とを、ラジアルニードル軸受18およびスラストワッシャ21を介して組み合わせることにより構成されているため、ギヤ反力は、主として、入力側組み合わせ用筒部16と出力側組み合わせ用筒部17との係合部に加わり、ラジアルニードル軸受18およびスラストワッシャ21によって支承される。この結果、ギヤ反力が、トーションバー15に集中してしまうことが防止される。
 なお、本例の回転伝達装置において、第1および第2エンコーダの被検出部と、センサユニットを構成する1対のセンサの検出部との対向方向を、径方向から軸方向に変更した構成も採用することもできる。この場合、第1および第2エンコーダの被検出部を、互いの径寸法が異なる1対の円輪状の被検出部により構成し、これらの被検出部を、軸方向に関して同じ方向に向けた状態で、互いに同心に(径方向に重畳させて)配置し、これらの被検出部に、回転軸ユニットの径方向に離隔して配置された、センサユニットの1対のセンサの検出部を軸方向に対向させればよい。
 [実施の形態の第2例]
 図13および図14は、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例の場合には、トルクの非伝達時の状態で、第1および第2エンコーダ10、11の被検出部39、40の磁極の周方向位相を、互いに180度ずらせている。すなわち、これらの被検出部39、40の異極同士を、軸方向に隣り合わせで配置している。また、センサユニット12の1対のセンサ42a、42bを互いに同じ向きに配置した状態で、これらのセンサ42a、42bの検出部を被検出部39、40の円周方向の同じ位置に対向させている。これにより、伝達トルクがゼロとなる回転状態で、センサ42a、42bの出力信号同士の間の位相差が180度(位相差比が0.5)になるようにしている。
 本例の場合、第1および第2エンコーダ10、11を使用箇所に組み付ける以前の状態で、これらのエンコーダ10、11を構成する永久磁石37、38の互いに対向する軸方向端面同士を磁気吸着させると、これらのエンコーダ10、11の磁極の周方向位相が、互いに180度ずれた状態となる。この状態で、これらのエンコーダ10、11の組付け作業を行えば、組付け後の状態で、図13に示したような磁極の配置関係を実現することが容易になる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例と同様である。
 [実施の形態の第3例]
 図15(A)、図15(B)および図16は、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合、図15(A)に示すように、第1エンコーダ10fを構成する芯金35bに、それぞれが規定部である2個の通孔67a、67bが、円周方向に離隔して設けられている。また、図15(B)に示すように、第2エンコーダ11fを構成する芯金36bに、規定部である1個の凹孔68が設けられている。これらのエンコーダ10f、11fの中心軸同士を一致させた状態で、通孔67a、67bと凹孔68との径方向位置は、互いに等しくなっている。また、これらの通孔67a、67bのピッチ(互いの円周方向に関する中心間距離)は、エンコーダ10f、11fの1着磁ピッチ(円周方向に隣り合うS極とN極との円周方向に関する中心間距離)と等しくなっている。
 本例の場合、製造段階で、エンコーダ10f、11fの着磁を行う際には、図16に示すように、これらのエンコーダ10f、11fの中心軸同士を一致させた状態で、通孔67a、67bのうちの何れか一方と凹孔68とに、それぞれ規定部材としてのピン69を、がたつきなく挿通ないしは挿入する。これにより、エンコーダ10f、11f同士の円周方向の位置決めが図られる。この状態で、エンコーダ10f、11fの被検出部39、40に対して同時に、互いに等しい周方向位相でS極とN極とを、円周方向に関して交互かつ等ピッチで着磁する作業を行う。
 着磁されたエンコーダ10f、11fを、図9に示した位置関係で使用箇所に組み付ける際には、通孔67a、67bのうちのいずれか一方と凹孔68とに挿通ないしは挿入されたピン69により、エンコーダ10f、11f同士の円周方向の位置決めを図りながら、これらのエンコーダ10f、11fを使用箇所に組み付ける。これに対して、エンコーダ10f、11fを、図13に示した位置関係で使用箇所に組み付ける際には、ピン69を挿通させるエンコーダ10fの通孔を、通孔67a、67bのうちのいずれか一方から他方に変更し、エンコーダ10f、11f同士の円周方向に関する相対的な位置関係を、着磁時の位置関係から1着磁ピッチ分ずらせた状態で、エンコーダ10f、11fを使用箇所に組み付ける。いずれの場合も、エンコーダ10f、11fを使用箇所に組み付け固定した後、通孔67aあるいは67bと凹孔68とからピン69を抜き取る。
 このようにエンコーダ10f、11fの組み付け作業により、これらのエンコーダ10f、11fの使用箇所への組み付け作業を、容易かつ正確に行うことができる。なお、凹孔68に代えて、ピン69をがたつきなく挿通可能な通孔を設けることもできる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例および第2例と同様である。
 [実施の形態の第4例]
 図17(A)および図17(B)は、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合、第1エンコーダ10gを構成する永久磁石37bの軸方向一端面(第2エンコーダ11g側の端面)に、それぞれが規定部である1対の凹部70a、70bを円周方向に離隔して設けている。また、第2エンコーダ11gを構成する永久磁石38bの軸方向一端面(第1エンコーダ10g側の端面)に、規定部である1個の凸部71を設けている。凹部70a、70bのピッチは、エンコーダ10g、11gの1着磁ピッチと等しくなっている。
 本例の場合、製造段階で、エンコーダ10g、11gの着磁を行う際には、図17(A)に示す状態から、エンコーダ10g、11gの永久磁石37b、38bの軸方向一端面同士を突き合わせ、凹部70a、70bのうちの一方と凸部71とを係合させることにより、エンコーダ10g、11g同士の円周方向の位置決めを図る。この状態で、エンコーダ10g、11gの被検出部39、40に対して同時に、互いに等しい周方向位相でS極とN極とを、円周方向に関して交互かつ等ピッチで着磁する作業を行う。
 エンコーダ10g、11gを、図9に示した位置関係で使用箇所に組み付ける際には、凹部70a、70bのうちの一方と凸部71とを係合させて、エンコーダ10g、11g同士の円周方向の位置決めを図りながら、エンコーダ10g、11gを使用箇所に組み付ける。これに対して、エンコーダ10g、11gを、図13に示した位置関係で使用箇所に組み付ける際には、図17(B)に示すように、エンコーダ10g、11gを構成する永久磁石37b、38bの軸方向一端面同士を突き合わせ、凹部70a、70bのうちの他方と凸部71とを係合させることにより、エンコーダ10g、11g同士の円周方向の位置決めを図ってから、エンコーダ10g、11gを使用箇所に組み付ける。これにより、エンコーダ10g、11gの使用箇所への組み付け作業を、容易かつ正確に行えるようになる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例および第2例と同様である。
 [実施の形態の第5例]
 図18は、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例の場合、第1エンコーダ10hを構成する永久磁石37cの軸方向他端面(第2エンコーダ11hと反対側の端面)と、第2エンコーダ11hを構成する永久磁石38cの軸方向一端面(第1エンコーダ10h側の端面)とに、それぞれが規定部である、凹部や凸部などの1対ずつの目印部72a、72b、73a、73bを、円周方向に離隔して設けている。第1エンコーダ10hに設けた目印部72a、72bの円周方向位置は、第1エンコーダ10hの被検出部39に存在する、円周方向に隣り合う2つの着磁境界(S極とN極との境界)の円周方向位置と一致している。また、第2エンコーダ11hに設けた目印部73a、73bの円周方向位置は、第2エンコーダ11hの被検出部40に存在する、円周方向に隣り合う2つの着磁境界の円周方向位置と一致している。
 本例の場合、エンコーダ10h、11hを使用箇所に組み付ける作業は、組み付け後の状態で、目印部72a、72bと目印部73a、73bとの円周方向位置が両方とも一致するように、または、目印部72aと目印部73b(あるいは目印部72b目印部73a)との円周方向位置が一致するように、これらの目印部72a、72b、73a、73bを目視により確認しながら行う。これにより、エンコーダ10h、11hの使用箇所への組み付け作業を、容易かつ正確に行えるようになる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例および第2例と同様である。
 [実施の形態の第6例]
 図19~図21は、本発明の実施の形態の第6例を示している。本例の場合、トーションバー15bの一端部外周面に設けた第1雄インボリュートスプライン部62aの表層部に、第1メッキ層74を、トーションバー15bの他端部外周面に設けた第2雄インボリュートスプライン部64aの表層部に、第2メッキ層75を、それぞれ設けている。第1および第2メッキ層74、75は、トーションバー15bと入力軸13と出力軸14(図6参照)を構成する、炭素鋼のような合金鋼よりも軟質である、銅、ニッケルなどの金属により構成される。第1雄インボリュートスプライン部62a(第2雄インボリュートスプライン部64a)は、入力軸13の内周面に設けた第1雌インボリュートスプライン部63a(出力軸14の内周面に設けた第2雌インボリュートスプライン部65a)に対して、第1メッキ層74(第2メッキ層75)の自由状態における厚さ寸法よりも小さい締め代をもって、圧入されている。これにより、第1雄インボリュートスプライン部62a(第2雄インボリュートスプライン部64a)と、第1雌インボリュートスプライン部63a(第2雌インボリュートスプライン部65a)とを周方向のがたつきなく係合させて、インボリュートスプライン係合部24a1(インボリュートスプライン係合部24b1)を構成することができる。本例の場合、第1雄インボリュートスプライン部62a(第2雄インボリュートスプライン部64a)と第1雌インボリュートスプライン部63a(第2雌インボリュートスプライン部65a)の互いの歯面同士の間では、第1メッキ層74(第2メッキ層75)が押し潰されることにより、インボリュートスプライン係合部24a1(インボリュートスプライン係合部24b1)の周方向のがたつきがなくす機能が発揮される。これに対して、第1雄インボリュートスプライン部62a(第2雄インボリュートスプライン部64a)と第1雌インボリュートスプライン部63a(第2雌インボリュートスプライン部65a)の互いの歯先と歯底との間には隙間が残り、これらの隙間が潤滑油通路として機能する。
 本例の場合には、上述のような締め代を設定するために、第1メッキ層74(第2メッキ層75)の自由状態での厚さ寸法Tを、図20に示した、第1雄インボリュートスプライン部62a(第2雄インボリュートスプライン部64a)に第1メッキ層74(第2メッキ層75)を形成する以前の状態での、これらの歯面同士の間隔tよりも、大きく(T>t)している。この間隔tは、図20に示した状態で、第1雄インボリュートスプライン部62a(第2雄インボリュートスプライン部64a)と第1雌インボリュートスプライン部63a(第2雌インボリュートスプライン部65a)との、径方向に関する相対移動可能量である2dを測定することに基づいて、t=d・sinθ(θ:設計で定められた半径線に対する歯面の角度)として求めることができる。なお、この間隔tは、従来から知られている測定ピンによる測定、その他の方法を用いて求めることもできる。
 本例の場合も、インボリュートスプライン係合部24a1、24b1が、それぞれ周方向のがたつきを生じない係合部になっている。このため、トルクが入力される側の回転軸である、入力軸13の回転方向が反転する際に、インボリュートスプライン係合部24a1、24b1で、がたつきの原因となる周方向隙間分の相対回転が生じることを防止できる。すなわち、入力軸13の回転方向が反転する際に、インボリュートスプライン係合部24a1、24b1で周方向隙間分の相対回転が生じると、第1および第2エンコーダ10、11(図6参照)同士の間にも、相対回転が生じる。この結果、図21に破線βで示すように、センサ出力とトルクとの関係を表す特性曲線が、トルク=0およびその近傍部分で急激に変化する非線形性を示し、微小トルクの測定を正確に行えなくなる。これに対して、本例の場合、入力軸13の回転方向が反転する際に、インボリュートスプライン係合部24a1、24b1で、がたつきの原因となる周方向隙間分の相対回転が生じることが防止され、第1および第2エンコーダ10、11同士の間でも、相対回転が生じることが防止される。この結果、図21に実線αで示すように、センサ出力とトルクとの関係を表す特性曲線の線形性が全体的に保たれ、微小トルクの測定を正確に行うことができる。
 本例の場合、第1および第2雄インボリュートスプライン部62a、64aを第1および第2雌インボリュートスプライン部63a、65aに圧入する際に、締め代分の変形(弾性変形または塑性変形)の大部分は、比較的軟質の第1および第2メッキ層74、75に生じる。このため、インボリュートスプライン係合部24a1、24b1のがたつきの原因となる周方向隙間を、第1および第2メッキ層74、75により効率よく埋めることができる。また、第1および第2メッキ層74、75を構成する銅やニッケルの変形は、インボリュートスプライン部62a、64a、63a、65aの本体部分を構成する鋼の変形に比べて小さい力で生じるため、圧入に要する力を低く抑えることができる。また、本例の場合には、第1および第2メッキ層74、75を構成する金属として、銅、ニッケルなどの適正な耐圧潰性および剛性を有する金属を使用しているため、長期にわたる使用によっても、メッキ層74、75と雌インボリュートスプライン部63a、65aの歯面との間に隙間を生じにくくすることができる。なお、インボリュートスプライン係合部24a1、24b1以外の、インボリュートスプライン係合部24c~24e(図6参照)についても、適宜、比較的軟質のメッキ層により周方向のがたつきをなくす構造を採用することができる。また、微小トルクの測定を必要としない用途では、本例の構造を採用せずに、何れのインボリュートスプライン係合部24a~24e(図6参照)に関しても、周方向の微小ながたつきを生じる係合部とすることもでき、そのような構造も本発明の範囲内である。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第5例と同様である。
 [実施の形態の第7例]
 図22および図23は、本発明の実施の形態の第7例を示している。本例の場合、連結軸9bの一端部に設けた鍔部34aを、入力軸13aの一端部に締り嵌めで内嵌固定している。具体的には、鍔部34aの外周面を円筒面76とし、この円筒面76を、入力軸13aの他端部内周面に設けた円筒面77に、締り嵌めで嵌合させている。このような構成により、連結軸9bの一端部を入力軸13aに相対回転不能に連結する部分の構造を簡素化でき、その分、製造コストを抑えることができる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第6例と同様である。
 [実施の形態の第8例]
 図24は、本発明の実施の形態の第8例を示している。本例の場合、ハウジングに対して回転軸ユニット6bを回転自在に支持する1対の円すいころ軸受29c、29dのうち、一方の円すいころ軸受29cを構成する内輪30cを入力軸13bと一体に造り、かつ、他方の円すいころ軸受29dを構成する内輪30dを出力軸14aと一体に造っている。これに伴い、内輪30c、30dの抜け止めを図るためのナット32a、32b(図6参照)を省略している。また、入力軸13bに外嵌固定する入力歯車7の内径寸法を、内輪30cの外径寸法よりも大きくしている。これにより、入力軸13bに対して入力歯車7を着脱する際に、入力歯車7が内輪30cの周囲を軸方向に通過できるようにしている。本例の場合、単独部品としての内輪30c、30d、および、ナット32a、32bを省略できる分、部品点数および組立工数の削減、構造の簡素化、小型軽量化、および製造コストの低減を図ることができ、かつ、内輪30c、30dの大鍔部の強度向上、および円すいころ軸受29c、29dの配置の自由度の向上を図ることができる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第7例と同様である。
 [実施の形態の第9例]
 図25~図29は、本発明の実施の形態の第9例を示している。本例の場合、連結軸9の他端部に外嵌固定された第1エンコーダ10aは、磁性金属により、断面L字形で全体を円環状に造られており、外周部を平歯車状の第1被検出部39aとしている。すなわち、第1被検出部39aは、それぞれが第1エンコーダ10aの外周寄り部分から外径側に突出した複数の凸部50を、円周方向に関して等ピッチで配置することにより構成される。なお、本例の場合、第1被検出部39aのうち、凸部50が充実部に相当し、円周方向に隣り合うこれらの凸部50同士の間にある部分が除肉部に相当する。
 また、出力軸14の他端部に外嵌固定された第2エンコーダ11aは、磁性金属板により、全体を円筒状に造られており、出力軸14の他端面から軸方向に突出した先半部を、櫛歯状の第2被検出部40aとしている。すなわち、第2被検出部40aは、それぞれが第2エンコーダ11aの軸方向中間部から軸方向先端側に延出した複数の舌片51を、円周方向に関して等ピッチで配置することにより構成される。これらの舌片51の総数は、凸部50の総数と一致している。また、これらの舌片51の中心角で表される円周方向幅は、凸部50の中心角で表される円周方向幅と等しい。なお、本例の場合、第2被検出部40aのうち、舌片51が充実部に相当し、円周方向に隣り合うこれらの舌片51同士の間にある部分が除肉部に相当する。
 本例の場合、第1被検出部39aの外周面に第2被検出部40aの内周面を近接対向させた状態で、第1および第2被検出部39a、40a同士を互いに同心に、すなわち径方向に重畳するように、配置している。また、トルクの非伝達時の状態、すなわち、トーションバー15が弾性的に捩れ変形しておらず、被検出部39a、40aが回転方向に相対変位していない状態で、凸部50と舌片51との円周方向の位相を、互いに一致させている。
 また、センサユニット12aは、全体を円環状に構成され、第1および第2被検出部39a、40aの外径側に同心に配置されている。センサユニット12aは、磁性材製のステータ52と、1本の導線53により構成された複数のコイル54とを備える。ステータ52は、円周方向に関して等ピッチで配置された、それぞれが径方向に長い複数の芯部55と、これらの芯部55の基端部である外径側端部同士を連結する円環状のリム部56とを備える。芯部55の総数は、凸部50ないしは舌片51の総数と一致している。また、これらの芯部55の先端面である内径側端面の、中心角で表される円周方向幅は、舌片51の円周方向幅(凸部50の円周方向幅)と等しい。本例の場合、このような芯部55の内径側端面を、それぞれ第2被検出部40aの外周面に近接対向させている。また、コイル54は、それぞれ芯部55に巻回されると共に、円周方向に隣り合うコイル54同士で、巻回方向を互いに逆にしている。このため、本例の場合、コイル54の総数を、偶数(図示の例では10個)とし、かつ、凸部50および舌片51の総数も、偶数としている。
 本例の場合、コイル54は、磁場を発生させる駆動用と、磁場変化の検出用との、両方の機能を兼ね備えている。すなわち、コイル54(導線53)に駆動電圧を印加することにより、これらのコイル54に駆動電流を流すと、円周方向に隣り合うコイル54同士の間で、それぞれステータ52および第1および第2エンコーダ10a、11aの内部を、図27に太い矢印線で示すようなループ状の磁束が流れる。この状態で、回転軸ユニット6と共に第1および第2両エンコーダ10a、11aが回転すると、ループ状の磁束の密度が周期的に変化し、これに伴って、コイル54に周期的な誘導電流が流れる。この結果、センサユニット12aの出力信号である、導線53の出力、具体的には、電圧、電流(駆動電圧が交流の場合は、これらの波高値や実効値など)が、図29(C)に示すように、周期的に変化する。ここで、この出力の周波数(および周期)は、回転軸ユニット6の回転速度に見合った値をとる。したがって、この出力の周波数(または周期)と回転速度との関係を予め調べておけば、この周波数(または周期)に基づいて、回転速度を求めることができる。
 本例の場合、トルクの伝達時に、トーションバー15が弾性的に捩れ変形することに基づいて、エンコーダ10a、11aが回転方向に相対変位すると、図29(A)から図29(B)の順に示すように、被検出部39a、40aを構成する凸部50と舌片51との円周方向の位相がずれる。これに伴い、凸部50と舌片51とが径方向に重畳している部分である、エンコーダ10a、11aの内部の磁路の円周方向幅が減少する。この結果、図29(C)の破線から実線の順に示すように、導線53の出力の大きさが低下する。ここで、位相のずれ(磁路の円周方向幅の減少量)は、トルクが大きくなるほど大きくなる。したがって、出力の大きさは、トルクが大きくなるほど大きく低下する。ただし、出力の大きさは、トルクによって変化するだけでなく、回転速度によっても変化する。すなわち、コイル54を流れる誘導電流(コイル54の誘導起電力)の大きさは、これらのコイル54を貫く磁束の変化の割合に比例する。そして、この磁束の変化の割合は、回転速度に比例して大きくなる。したがって、出力の大きさ(振幅)は、回転速度に比例して大きくなる。そこで、本例の場合、トルクが出力の大きさに与える影響と、回転速度が出力の大きさに与える影響とを、それぞれ予め調べておく。そして、上述のように、出力の周波数(または周期)に基づいて、回転速度を求め、この回転速度の影響を受けて変化した、出力の大きさを、元の大きさに戻す補正を行う。このようにすれば、この補正後の出力の大きさに基づいて、トルクを正確に求めることができる。なお、導線53に印加する駆動電圧は、直流でもよいが、耐ノイズ性を高めるために、交流とすることが望ましい。
 本例の場合、センサユニット12aは、ステータ52とコイル54とを組み合わせて構成され、磁気検出素子などの精密電子部品を備えていないため、耐熱性や耐振性に優れている。また、本例の場合、回転速度およびトルクを測定するために利用する出力が1つであるため、測定に際して煩雑な信号処理を行う必要がない。したがって、この信号処理を行う演算器として、処理能力が余り高くない、安価なものを使用できる。
 なお、第1および第2エンコーダの被検出部と、センサユニットを構成する芯部の先端面との対向方向を、径方向から軸方向に変更した構成を採用することもできる。この場合、第1および第2エンコーダの被検出部を、互いの径寸法が等しい1対の円輪状の被検出部として、かつ、これらの被検出部を軸方向に重畳配置する。一方、センサユニットを構成する芯部を、それぞれ軸方向に長く形成する。そして、これらの芯部の先端面を、被検出部に対して、これらの被検出部の重畳方向である軸方向の片側から対向させればよい。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第8例と同様である。
 [実施の形態の第10例]
 図30~図35は、本発明の実施の形態の第10例を示している。本例の場合、連結軸9の他端部に外嵌固定された第1エンコーダ10bと、出力軸14の他端部に外嵌固定された第2エンコーダ11bとは、それぞれ磁性金属により全体を円環状に造られており、それぞれの外周部に、櫛歯円筒状の被検出部39b(40b)が備えられる。すなわち、第1エンコーダ10bの第1被検出部39bと、第2エンコーダ11bの第2被検出部40bとは、それぞれ軸方向に長い複数の舌片51a(51b)を円周方向に関して等ピッチで配置し、かつ、これらの舌片51a(51b)の基端部同士を互いに連結することにより構成される。また、被検出部39b、40bの形状および径寸法は互いに等しいが、配置の向きが軸方向に関して互いに逆になっている。第1被検出部39bの舌片51aと、第2被検出部40bの舌片51bとが、円周方向の隙間を介在させた状態で、円周方向に関して1本ずつ交互に配置されている。本例の場合、トルクの非伝達時の状態で、円周方向に隣り合う舌片51a、51b同士の間にある部分の円周方向幅が、すべて等しくなっている。さらに、円周方向に隣り合う舌片51a、51b同士の間にある部分の円周方向幅と、舌片51a、51bの周方向幅とが、互いに等しくなっている。これは、トルクの非伝達時の状態におけるデューティ比εを0.5にするためである。なお、本例の場合、被検出部39b(40b)のうち、舌片51a(51b)が充実部に相当し、円周方向に隣り合うこれらの舌片51a(51b)同士の間にある部分が除肉部に相当する。
 本例の場合、センサユニット12bは、合成樹脂製のホルダ41aと、このホルダ41aの先端部に包埋された、1個のセンサ42cとを備え、センサ42cの検出部を、被検出部39b、40b(舌片51a、51bが円周方向に交互に配置された部分)の外周面に近接対向させている。センサ42cは、被検出部39b、40bの外周面とセンサ42c自体の検出部とが対向する方向(図示の例では径方向)に着磁された永久磁石と、この永久磁石の着磁方向両端面のうちで、被検出部39b、40bの外周面と対向する端面に配置された、ホール素子、ホールIC、MR素子、GMR素子などの磁気検出素子とを備える。
 本例の場合、センサユニット12bのセンサ42cの出力信号は、回転軸ユニット6と共に、第1および第2エンコーダ10b、11bが回転することに伴って、周期的に変化する。また、回転軸ユニット6によるトルクの伝達時に、トーションバー15の弾性的な捩れ変形に基づいて、第1および第2エンコーダ10b、11b同士が回転方向に相対変位すると、円周方向に隣り合う舌片51a、51b同士の間にある部分の円周方向幅が変化する。具体的には、舌片51a、51b同士の間にある部分のうち、円周方向に関して1つ置きに存在する部分の円周方向幅が拡がり、残りの部分の円周方向幅が狭まる。この結果、図34(A)から図34(B)の順に示すように、センサ42cの出力信号のデューティ比ε(=時間比B/A)が変化する。ここで、舌片51a、51b同士の間にある部分の円周方向幅の拡がり量(狭まり量)は、回転伝達装置が伝達するトルクに見合った大きさとなるため、デューティ比εも、このトルクに見合った値をとる。したがって、図35に示すような、デューティ比εとトルクとの関係を予め調べておけば、このデューティ比εに基づいて、トルクを求められる。さらに、センサ42cの出力信号に関する、2パルス周期Aは、回転軸ユニット6の回転速度に見合った値をとる。したがって、これら2パルス周期Aと回転速度との関係を予め調べておけば、この2パルス周期Aに基づいて、回転速度を求めることもできる。
 本例の場合、第1および第2エンコーダ10b、11bの被検出部同士を周方向に関して重畳させているため、これらの被検出部39b、40bを設置する部分の軸方向寸法を短くでき、その分だけ省スペースな構造とすることができる。また、センサユニット12bに組み込む磁気検出素子は、1個で足りるため、センサユニット12bのコストを抑えられる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第8例と同様である。
 [実施の形態の第11例]
 図36~図38は、本発明の実施の形態の第11例を示している。本例の場合、連結軸9の他端部に外嵌固定した第1エンコーダ10cを構成する第1被検出部39cと、出力軸14の他端部に外嵌固定した第2エンコーダ11cを構成する第2被検出部40cとを、それぞれ櫛歯円輪状に形成している。また、これらの被検出部39c、40cの軸方向位置を互いに一致させた状態で、被検出部39c、40cを構成する舌片51c、51d同士を、円周方向に関する隙間を介在させた状態で、円周方向に関して交互に配置している。そして、舌片51c、51dを配置した部分の軸方向側面に、センサユニット12bを構成する1個のセンサ42cの検出部を、軸方向に対向させている。
 被検出部39c、40cの形状を円輪状に変更し、かつ、被検出部39c、40cとセンサ42cの検出部との対向方向を軸方向に変更した点を除き、その構成および作用は、実施の形態の第10例と同様である。
 [実施の形態の第12例]
 図39~図42は、本発明の実施の形態の第12例を示している。本例の場合、連結軸9の他端部に支持固定された第1エンコーダ10dは、連結軸9の他端部に外嵌固定された磁性材製で円環状の芯金35aと、芯金35aの外周部に存在する円筒部の外周面に固定された円筒状の永久磁石37aとを備える。永久磁石37aの外周面である、第1被検出部39dには、S極とN極とが、円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置されている。一方、出力軸14の他端部に支持固定された第2エンコーダ11dは、出力軸14の他端部に外嵌固定された磁性金属板製で円環状の芯金36aと、芯金36aの外周部に存在する円筒部の内周面に固定された円筒状の永久磁石38aとを備える。永久磁石38aの内周面である、第2被検出部40dは、第1被検出部39dの外径側に、所定の径方向間隔をあけた状態で同心に配置されている。すなわち、第1および第2被検出部39d、40dは、所定の径方向間隔をあけた状態で、互いに対向している。そして、第2被検出部40dにも、S極とN極とが、円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置されている。第2被検出部40dに配置された磁極(S極、N極)の総数と、第1被検出部39dに配置された磁極の総数とは、互いに一致している。また、トルクの非伝達時の状態で、被検出部39d、40dは、径方向に関して異極同士が、それぞれの中心同士を一致させた状態で対向するように配置されている。
 本例の場合、図示しないハウジングに支持されたセンサユニット12cは、合成樹脂製のホルダ41bと、ホルダ41bの先端部に包埋された1個のセンサ42dとを備え、センサ42dが、被検出部39d、40d同士の間の径方向中央位置に配置されている。センサ42dの検出部には、ホール素子、ホールIC、MR素子、GMR素子などの磁気検出素子が組み込まれており、この磁気検出素子の感度方向は、その中心部における、第1および第2被検出部39d、40dの径方向と一致している。すなわち、この磁気検出素子の感度方向は、図41(A)および図41(B)における上下方向であり、この上下方向の磁束密度と、前記センサユニット12cの出力信号である、磁気検出素子の出力(電圧、電流)の大きさとが比例する。
 本例の回転伝達装置において、図41(A)に示すトルクの非伝達時の状態、すなわち、被検出部39d、40d同士が回転方向に相対変位していない状態では、被検出部39d、40dの異極同士が径方向に対向しているため、磁気検出素子を通過する磁束の方向は、全体的にその感度方向とほぼ一致する。すなわち、この状態では、この感度方向の磁束密度が最大になるため、磁気検出素子の出力も最大となる。これに対して、図41(B)に示すトルクの伝達時の状態、すなわち、被検出部39d、40d同士が回転方向に相対変位している状態では、被検出部39d、40dの異極同士の位置関係が円周方向ずれるため、磁気検出素子を通過する磁束の方向は、全体的にその感度方向に対して傾斜する。すなわち、この状態では、この傾斜の分だけ、感度方向の磁束密度が低下し、その分、磁気検出素子の出力も低下する。ここで、この傾斜の大きさは、トルク(円周方向のずれ)が大きくなるほど大きくなる。したがって、磁気検出素子の出力は、トルクがゼロの時に最大となり、トルクが大きくなるほど小さくなる。
 トルクの伝達時に、被検出部39d、40dは、回転軸ユニット6と共に回転している。このため、磁気検出素子の出力は、図42に示すように、正弦波状になる。この出力の大きさ(振幅)は、トルクが大きくなるほど大きくなる。したがって、出力の大きさとトルクとの関係を予め調べておけば、出力の大きさに基づいて、トルクが求められる。また、出力の周波数(および周期)は、回転軸ユニット6の回転速度に見合った値をとる。したがって、周波数(または周期)と回転速度との関係を予め調べておけば、周波数(または周期)に基づいて、回転速度を求めることができる。
 なお、本例を実施する場合に、トルクの非伝達時の状態で、被検出部39d、40d同士の磁極配置を、円周方向に関して電気角で90度ずらす、すなわち、一方の被検出部の磁極中心と、他方の被検出部の磁極間境界とを、径方向に対向させることもできる。この場合、上述した説明の場合とは逆に、磁気検出素子の出力は、トルクの非伝達時の状態で最小となり、伝達するトルクが大きくなるほど大きくなる。
 また、本例を実施する場合に、センサユニット12cのセンサ42dの検出部として、磁気検出素子を使用する代わりに、コイルを使用することもできる。コイルを使用する場合には、このコイルの中心軸を、第1および第2被検出部39d、40dの径方向に一致させる。このような構成を採用する場合、回転軸ユニット6と共に被検出部39d、40dが回転すると、コイルを貫く磁束の向きおよび大きさが周期的に変化するため、センサユニット12cの出力信号である、コイルの出力(電圧、電流)が周期的に変化する。この出力の周波数(および周期)は、回転速度に見合った値をとるため、周波数(または周期)に基づいて、回転速度を求めることができる。また、コイルを垂直に貫く磁束密度は、トルクの大きさ(被検出部39d、40dの異極同士の円周方向に関する位置ずれ量)に応じて変化する。このため、コイルの出力の大きさは、トルクの大きさに応じて変化する。ただし、実施の形態の第9例のセンサユニット12a(図25~図28参照)の場合と同様、コイルの出力の大きさは、回転速度によっても変化する。したがって、実施の形態の第9例の場合と同様に、コイルの出力の周波数(または周期)に基づいて回転速度を求めた後、この回転速度の影響を受けて変化した、出力の大きさを、元の大きさに戻す補正を行う。このようにすれば、この補正後の出力の大きさに基づいて、トルクを正確に求めることができる。
 本例の場合も、センサユニット12cに組み込むセンサ42dは、1個で足りるため、センサユニット12cのコストを抑えることができる。なお、第1および第2エンコーダの被検出部と、センサユニットを構成する1個のセンサの検出部との対向方向を、径方向から軸方向に変更した構成を採用することもできる。この場合、第1および第2エンコーダの被検出部を、互いの径寸法が等しい1対の円輪状の被検出部とし、かつ、これらの被検出部を軸方向に対向させて配置する。そして、これらの被検出部同士の間に、センサユニットを構成する1個のセンサの検出部を配置すればよい。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第8例と同様である。
 [実施の形態の第13例]
 図43は、本発明の実施の形態の第13例を示している。本例の場合、第1および第2エンコーダ10、11およびセンサユニット12を、入力軸13の一端部周辺に集中して配置している。具体的には、トーションバー15の内径側に配置した連結軸9aの他端部(図43の左端部)外周面を、出力軸14の他端部内周面に、インボリュートスプライン係合、キー係合などにより、相対回転不能に連結している。また、止め輪(図示せず)などを使用して、出力軸14に対する、連結軸9aの軸方向変位を阻止している。一方、連結軸9aの一端部(図43の右端部)を、入力軸13の一端側開口から突出させている。連結軸9aの一端部に第1エンコーダ10を外嵌固定し、かつ、入力軸13の一端部に第2エンコーダ11を外嵌固定している。また、これらのエンコーダ10、11の被検出部に、センサユニット12を構成する1対のセンサの検出部を対向させた状態で、センサユニット12をハウジング(図示せず)に支持している。なお、図43は略図であり、一部において図示や符号の記入を省略している。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例と同様である。
 [実施の形態の第14例~第17例]
 図44~図47は、本発明の実施の形態の第14例~第17例を示している。これらの例では、実施の形態の第9例~第12例の構造について、実施の形態の第13例の配置を適用し、第1および第2エンコーダ10a~10d、11a~11dおよびセンサユニット12a~12dを、入力軸13の一端部周辺に集中して配置している。なお、図44~図47は略図であり、一部において図示や符号の記入を省略している。その他の構成および作用は、実施の形態の第9例~第12例および第13例と同様である。
 [実施の形態の第18例および第19例]
 図48および図49は、本発明の実施の形態の第18例および第19例を示している。図48に示した実施の形態の第18例の構造の場合には、入力軸13と出力軸14との端部同士の組み合わせ部の構造に関して、この組み合わせ部に設置するラジアル軸受およびスラスト軸受のうちのラジアル軸受を、ラジアル滑り軸受である、円筒状のスリーブベアリング57とし、スラスト軸受を、スラストニードル軸受58としている。スラストニードル軸受58は、入力側組み合わせ用筒部16の基端部に径方向の大きながたつきがないように外嵌されており、これによって、スラストニードル軸受58の径方向の位置決めが図られている。
 これに対し、図49に示した実施の形態の第19例の構造の場合には、入力軸13と出力軸14との端部同士の組み合わせ部に設置するラジアル軸受およびスラスト軸受を、円筒状のスリーブベアリング57および円輪状のスラストワッシャ21cとしている。スラストワッシャ21cは、入力側組み合わせ用筒部16の基端部に径方向の大きながたつきがないように外嵌されることで、その径方向の位置決めが図られている。また、スラストワッシャ21cは、段差面19に植設されたピン59を、スラストワッシャ21c自体の一部に形成した係合孔60に係合させることによって、その円周方向の位置決めが図られている。
 何れにおいても、入力側組み合わせ用筒部16の基端部に油路61が形成されている。この油路61を通じて、円筒状空間47から、ラジアル軸受を設置した空間とスラスト軸受を設置した空間との間に、潤滑油を供給できるようにして、これらの軸受の潤滑性能を向上させている。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第19例と同様である。
 [実施の形態の第20例]
 図50は、本発明の実施の形態の第20例を示している。回転伝達装置においては、トーションバー15(図5~図6参照)の軸方向中間部で、トルク伝達時に捩れ変形する部分である、ばね部115が、繰り返しのトルク伝達によっても疲労破壊(破断)しないことが重要である。また、トルク測定の精度や分解能を十分に確保するためには、トーションバー15の単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量を十分に確保することも重要である。本例の回転伝達装置では、トーションバー15aのばね部115aに関して、繰り返しのトルク伝達による疲労破壊を防止するために必要な耐久性の確保と、トルク測定の精度や分解能を高めるために必要な単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量(捩れ角)の確保とを、高レベルで両立させるために、トーションバー15aの構成を工夫している。
 本例の場合、トーションバー15aのばね部115aは、軸方向両端縁部分を除いた軸方向中間部に、軸方向両端縁部分よりも径方向の肉厚が小さく、かつ、内周面と外周面とを互いに同心の単一円筒面とした、円管部78を備えている。すなわち、トーションバー15aの中心孔の内周面は、ばね部115aの内周面となる軸方向中間部を含めて、全長にわたって単一円筒面になっている。一方、ばね部115aのうち、円管部78の外周面は、円管部78の中心孔の内周面と同心の単一円筒面になっている。したがって、円管部78の径方向の肉厚は、全体的に均一になっている。これに対して、ばね部115aの軸方向両端縁部分の外周面は、ばね部115aの軸方向両端側に向かうほど直径寸法が大きくなる方向に傾斜した、1対の傾斜面部79になっている。そして、円管部78の外周面と、トーションバー15aの外周面の軸方向両端部の1対の雄インボリュートスプライン部62、64とが、1対の傾斜面部79を介して連続した状態で設けられている。したがって、傾斜面部79が設けられた、ばね部115aの軸方向両端縁部分は、円管部78よりも、径方向の肉厚が大きくなっている。言い換えれば、ばね部115aの径方向の肉厚は、円管部78で最小になっている。なお、この円管部78の軸方向寸法sは、入力歯車7と出力歯車8との軸方向間隔W(図6参照)よりも大きい(s>W)。
 ばね部115aの径方向の肉厚は、円管部78で最小になっているため、ばね部115aの単位長さ当たりの捩れ剛性も、円管部78で最小になっている。したがって、トルク伝達時にばね部115aで生じる単位長さ当たりの弾性的な捩れ変形量は、円管部78で最大となる。しかも、ばね部115aは、軸方向両端縁部分を除く大部分が、円管部78になっている。このため、トルク伝達時にばね部115aで生じる弾性的な捩れ変形量は、そのほとんどが、円管部78で生じたものとなる。したがって、ばね部115aに関して耐久性の確保と単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量の確保とを高レベルで両立させるための工夫は、特に、円管部78の構成に着目して行う必要がある。このような事情に鑑みて、本例の場合、円管部78の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doを調節することにより、この比di/doを、0.5≦di/do≦0.8の範囲に収めている。これと共に、円管部78の外周面に表面粗さを改善するための研磨加工を施すことにより、円管部78の外周面の十点平均粗さRzを、Rz≦22μmの範囲に収めている。さらには、トーションバー15aの表面のうち、少なくともばね部115aの外周面の硬さを450Hv(好ましくは500Hv以上)としている。
 なお、各種機械装置に組み込んで使用される一般的なトーションバーの材料としては、通常、ばね鋼鋼材(JIS G 4801)が用いられる。ばね鋼鋼材には、シリコンマンガン鋼鋼材(SUP6、SUP7)、マンガンクロム鋼鋼材(SUP9、SUP9A)、クロムバナジウム鋼鋼材(SUP10)、マンガンクロムボロン鋼鋼材(SUP11A)、シリコンクロム鋼鋼材(SUP12)、クロムモリブデン鋼鋼材(SUP13)があり、これらの機械的性質は、降伏応力(0.2%耐力):1000~1100MPa、硬さ:350Hv~450Hvとなっている。
 一方、本例のトルク測定装置付き回転伝達装置を構成するトーションバー15aのばね部115aに関して、耐久性の確保と単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量の確保とを高レベルで両立させるためには、このトーションバー15aの材料として、降伏応力σyと疲労強度σwとが高い材料を用いるのが効果的であり、具体的には、降伏応力σyが1100MPa以上(好ましくは1200MPa以上)で、疲労強度σwが500MPa以上(好ましくは600MPa以上)の材料を用いるのが効果的である。また、これら降伏応力σyおよび疲労強度σwと硬さとの間には相関関係があるため、硬さは硬い方が好ましい。具体的には、本例のように、トーションバー15aの表面のうち、少なくともばね部115aの外周面の硬さを、450Hv(上述した一般的なトーションバーの材料として使用されるばね鋼鋼材の硬さの上限値)以上(好ましくは500Hv以上)とするのが効果的である。ただし、この硬さを高くし過ぎると、材料が脆化し、衝撃強度が過度に低下する。このため、この硬さは、850Hv以下(好ましくは800Hv以下)とする。
 トーションバー15aの表面のうち、少なくともばね部115aの外周面の硬さを450Hv以上とするために、たとえばトーションバー15aを構成する金属材料として、一般的にトーションバーの材料として用いられるばね鋼鋼材(JIS G 4801、炭素濃度0.45~0.65%)よりも炭素濃度が高いものを使用する。すなわち、トーションバー15aを構成する金属材料の炭素濃度を、0.65%以上(好ましくは0.7%以上)とする。これにより、トーションバー15aを構成する金属材料に焼き入れおよび焼き戻し処理を施して、マルテンサイトを生成させた場合に、硬さを向上させることができる。ただし、この炭素濃度を高くし過ぎると、巨大な炭化物が生成され、加工性が過度に悪化したり、靱性が過度に低下したりする。このため、この炭素濃度は、1.5%以下(好ましくは1.25%以下、より好ましくは1.2%以下)とする。具体的には、トーションバー15aを構成する金属材料として、高炭素クロム軸受鋼(炭素濃度:0.9~1.1%)または炭素工具鋼(炭素濃度:0.65~1.5%)を使用し、800~860℃で焼入れを行った後、150~500℃で焼戻しを行う。
 あるいは、トーションバー15aを構成する金属材料としてばね鋼鋼材を用い、このばね鋼鋼材に対して、通常のばね鋼鋼材の焼き戻し温度(450~570℃)よりも低い温度(450℃以下、好ましくは400℃)で焼き戻し処理を施すことで、トーションバー15aを造る。具体的には、トーションバー15aを、ばね鋼鋼材に、800~880℃で焼き入れ処理を施した後、150~450℃で焼き戻し処理を施すことで造る。
 あるいは、トーションバー15aの表面に、浸炭処理または浸炭窒化処理を施してもよい。すなわち、浸炭処理または浸炭窒化処理を施すことで、トーションバー15aの表面に多くの炭化物や窒化物を析出させることができる。具体的には、トーションバー15aを、機械構造炭素鋼(JIS G 4052)あるいは機械構造用合金(JIS G 4053:ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、マンガン鋼、マンガンクロム鋼など)に、700℃~900℃のプロパン、メタン、ブタンなどの浸炭性ガス雰囲気中で浸炭処理を施すか、あるいは、浸炭性ガスおよびアンモニアガスの混合雰囲気中で浸炭窒化処理を施した後、150℃~500℃で焼き戻し処理を施すことで造る。これにより、トーションバー15aの両端部外周面に設けた、出力軸13または出力軸14(図5~図6参照)との連結部(雄インボリュートスプライン部62、64またはキー部)の耐摩耗性を十分に確保することができる。
 あるいは、トーションバー15aの外周面にショットピーニング加工を施してもよい。具体的には、トーションバー15aを、ばね鋼鋼材に、830℃~870℃で焼き入れ処理を施した後、460℃~570℃で焼き戻し処理を行い、さらに必要に応じて研磨加工を施した後、ショットピーニング加工を施す。このショットピーニング加工には、鋼、ガラス、セラミックスなどの材料製で直径が0.1~1mm程度の投射球を用いる。このようなショットピーニング加工を施すことで、トーションバー15aの硬さが向上するだけでなく、圧縮残留応力を発生させて疲労強度を向上させることができる。圧縮残留応力は、トーションバー15aの表層部で、200MPa以上とすることが望ましい。なお、ショットピーニング加工は、トーションバー15aの外周面に加え、内周面に施すこともできる。
 本例の場合、円管部78の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doと、円管部78の外周面の十点平均粗さRzとを、それぞれ上述の範囲(0.5≦di/do≦0.8、Rz≦22μm)に収めているため、円管部78を主要部とする、ばね部115aに関して、耐久性の確保と単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量の確保とを高レベルで両立させることができる。
 すなわち、本例の場合には、円管部78の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doを0.8以下(di/do≦0.8)としているため、円管部78の外周面に作用する最大剪断応力を低く抑えられる。同時に、円管部78の外周面の十点平均粗さRzを22μm以下(Rz≦22μm)としているため、円管部78の外周面に最大剪断応力が繰り返し負荷された場合でも、円管部38の外周面に疲労破壊の起点となる亀裂を生じにくくすることができる。したがって、ばね部115aの耐久性を十分に確保することができる。
 本例の場合、円管部78の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doを0.5以上(0.5≦di/do)としているため、円管部78の径方向の肉厚(捩れ剛性)が過大になることを防止して、ばね部115aに関する単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量を十分に確保することができる。
 さらに、本例の場合、トーションバー15aの表面のうちの少なくともばね部115aの外周面の硬さを450Hv(好ましくは500Hv以上)としている。このため、トーションバー15aのばね部115aの耐久性を、より確保しやすくすることができる。
 トーションバー15aのばね部115aに関しては、繰り返しのトルク伝達による疲労破壊を防止するために必要な耐久性の確保と、トルク測定の精度や分解能を高めるために必要な単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量の確保とを、高レベルで両立させることが重要である。
 トーションバー15aを構成するばね部115aの主要部である円管部78(外径寸法do、内径寸法di、軸方向寸法s、横弾性係数G)にトルクTが加わる場合に、円管部78に作用する最大剪断応力τmaxは、次の(1)式で表される。なお、最大剪断応力τmaxは、円管部78の外周面に作用する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 また、円管部38にトルクTが加わる場合の円管部78の捩れ角φは、次の(2)式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 (1)式から理解されるように、外径寸法doに対して、内径寸法diを小さくすると、その分、最大剪断応力τmaxが小さくなるため、円管部78に疲労破壊が生じにくくなる。したがって、円管部78を主要部とするばね部115aの耐久性は、外径寸法doに対して、内径寸法diを小さくするほど向上する。
 一方、(2)式から理解されるように、外径寸法doに対して、内径寸法diを大きくすると、その分、捩れ角φが大きくなる。すなわち、円管部78の弾性的な捩れ変形量が大きくなる。したがって、円管部78を主要部とするばね部115aの単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量は、外径寸法doに対して、内径寸法diを大きくするほど大きくなる。
 以上のことから、ばね部115aに関して耐久性の確保と単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量の確保とを高レベルで両立させるためには、円管部78の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doを、所定範囲に収める必要があることが理解される。
 以下、本発明の効果を確認するために行った試験について説明する。本試験では、円管部78の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doが、ばね部115aの耐久性と単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量、すなわち、トルク測定の精度(分解能)とに及ぼす影響について調べた。
 このために、試験用の試料として、円管部78の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doが互いに異なる複数のトーションバー15aを用意し、これらの試料について、ばね部115aにトルクを負荷する試験を行った。この試験を行うために具体的には、図51に略示するような試験装置を使用した。すなわち、トーションバー15aのうち、ばね部115aから外れた一端部(図51の左端部)と、トーションバー15aの中心孔に挿通した連結軸9の一端部(図51の左端部)とを、不動である第1固定具80に内嵌固定し、かつ、トーションバー15aのうち、ばね部115aから外れた他端部(図51の右端部)に、回動可能な第2固定具81を外嵌固定した。また、連結軸9の他端部(図51の右端部)に第1エンコーダ10を外嵌固定し、かつ、第2固定具81に第2エンコーダ11を外嵌固定した。さらに、第1および第2エンコーダ10、11の被検出部に、センサユニット12を構成する1対のセンサの検出部を対向させた状態で、センサユニット12を、図示しない不動の支持具に支持固定した。この状態で、図示しない油圧装置により、第2固定具81を回動させることに基づいて、トーションバー15aのばね部115aにトルクを負荷した。その他の試験条件は、以下の通りである。
<トーションバー15aについて>
材質 : SUP9A(マンガンクロム鋼)
円管部78の外径寸法do : 30mm
円管部78の内径寸法di : 各試料で異なる
円管部78の軸方向寸法s : 80mm
円管部78の外周面の十点平均粗さRz : 60μm程度
<耐久性の評価試験について>
 上述した試験装置を使用して、試料となるトーションバー15aのばね部115aに、500~2000Nmの範囲から選択される一定のトルクTを、周波数20Hzで繰り返し負荷する。そして、負荷総数1.0×10回でも円管部78に疲労破壊が生じない限界のトルクTである、疲労限トルクTwの大きさを調べた。
<トルク測定の精度(分解能)の評価試験について>
 上述した試験装置を使用して、試料となるトーションバー15aのばね部115aに、500NmのトルクTを繰り返し負荷する。そして、この際に1対のセンサの出力信号同士の位相差比に基づいて求められるトルク測定値のばらつき幅を求め、さらに、このばらつき幅を負荷トルクT(500Nm)で割った値を、トルクの測定誤差として求めた。
 上述した評価試験の結果(疲労限トルクTw、トルクの測定誤差)を、それぞれ表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 回転伝達装置を自動車の変速機に組み込んで使用する場合、トーションバー15aのばね部115aには、1000Nm以下のトルクTが繰り返し負荷されても疲労破壊を起こさないこと、すなわち、1000Nmよりも大きい疲労限トルクTwを有していることが要求される。表1の試験結果から明らかなように、このような要求に応えて、ばね部115aの耐久性を十分に確保するためには、比di/doを0.8以下(di/do≦0.8)とする必要がある。
 一方、トルク測定の精度(分解能)に関しては、表1の試験結果から明らかなように、比di/doが0.5以上(0.5≦di/do)になると、トルクの測定誤差が急激に小さく(6%以下に)なる。したがって、トルク測定の精度(分解能)を十分に確保するためには、比di/doを0.5以上(0.5≦di/do)とすればよい。
 上述した評価試験の結果から、トーションバー15aのばね部115aに関して、耐久性の確保と単位トルク当たりの弾性的な捩れ変形量、すなわち、トルク測定の精度(分解能)の確保とを高レベルで両立させるためには、比di/doを0.5≦di/do≦0.8の範囲に収めればよいとの知見が得られた。
 ところで、トーションバー15aのばね部115aにトルクが負荷される場合、(1)式の最大剪断応力τmaxは、円管部78の外周面に作用する。このため、円管部78が疲労により破断する場合には、まず、外周面に亀裂が発生し、この亀裂が内部に進展して破断に至る。この場合、この外周面の表面粗さが大きいと、この外周面に存在する微細な凹凸が応力集中源となり、亀裂が発生しやすくなるため、その分、疲労強度が低くなる。
 そこで、本発明者は、円管部78の外周面の表面粗さが疲労強度に及ぼす影響を調べるために、追加の評価試験を行った。すなわち、先の評価試験では、試料となる複数のトーションバー15aとして、各種機械装置に組み込んで使用される一般的なトーションバーと同様、何れも、ばね部115aに熱処理を施したままの材料(円管部78の外周面の十点平均粗さRzが60μm程度の材料)を使用した。これに対して、この追加の評価試験では、試験用の試料として、円管部78の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doが何れも0.6であり、かつ、円管部78の外周面の十点平均粗さRzが互いに異なる、複数のトーションバー15aを用意した。なお、十点平均粗さRzは、ばね部115aに熱処理を施した後、円管部78の外周面に研磨加工を施すことによって調整した。そして、これらの試料について、先の評価試験と同様の条件で、円管部78の疲労限トルクTwの大きさを調べた。この追加の評価試験の結果(疲労限トルクTw)を、下記の表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表2の試験結果から明らかなように、十点平均粗さRzが22μm以下(Rz≦22μm)になると、疲労限トルクTwが十分に大きく、かつ、一定の大きさ(1600Nm)となる。このことから、円管部78の外周面の十点平均粗さRzを22μm以下(Rz≦22μm)にすれば、円管部78の外周面に存在する微細な凹凸が応力集中源となることを防止でき、ばね部115aの耐久性を十分に確保する上で有利になるとの知見が得られた。
 なお、上述の説明は、実施の形態の第1例に係る構造に対して、本例のトーションバー15の構成を適用した場合を例として示した。ただし、本例は、これに限らず、本発明の実施の形態のその他の例にも適用することも可能である。
 [実施の形態の第21例]
 図52は、本発明の実施の形態の第21例を示している。本例の回転伝達装置は、この装置を構成する一部の部材を一体に造ることにより、その製造コストの低減を図っている点に特徴がある。すなわち、本例の場合、入力側回転体82は、入力側ユニット83の軸方向中間部に入力歯車7を、入力側ユニット83と同心に、かつ、入力側ユニット83と同期した回転を可能に外嵌固定することにより構成されている。また、入力側ユニット83は、入力軸13cと、入力軸13cをハウジングに対して回転自在に支持する円すいころ軸受29eを構成する内輪30eと、トーションバー15bとが一体に造られた、一体成形品により構成されている。入力側ユニット83は、軸方向中間部の外周面に、入力軸13cの軸方向一端側に向いた段差面27を設けている。入力側ユニット83は、SCr420などのクロム鋼やSCM420などのクロムモリブデン鋼などの金属材料に鍛造加工などの塑性加工や切削加工などを施した後、浸炭処理あるいは浸炭窒化処理などの熱処理を施して造られる。
 また、入力歯車7は、入力歯車7の片側面(図52の左側面)の内周寄り部分を段差面27に突き当てることにより、その入力側ユニット83に対する軸方向の位置決めを図っている。この状態で、入力側ユニット83の外周面のうち、入力歯車7の軸方向一端側に隣接する部分に止め輪を係止するなどして、入力歯車7の入力側ユニット83に対する軸方向変位を阻止している。なお、本例の場合、入力歯車7の内径寸法を、内輪30eの外径寸法よりも大きくしている。これにより、入力側ユニット83に対して入力歯車7を着脱する際に、入力歯車7が内輪30eの周囲を軸方向に通過できるようにしている。
 本例の場合、入力軸13cと、入力軸13cをハウジングに対して回転自在に支持する円すいころ軸受29eを構成する内輪30eと、トーションバー15bとを一体に造っているため、部品管理コストや組立コストを抑えることができる。さらに、これらの部材13c、30e、15b同士を互いに不離に組み立てるために用いられる、止め輪25a、間座31、ナット32aなどの部品が必要なくなり、この面からも部品管理コストを抑えることができる。この結果、回転伝達装置の製造コストを低減させることが可能となる。
 本例を実施する場合に、出力軸14と、出力軸14をハウジングに対し回転自在に支持する円すいころ軸受29bを構成する内輪30bとを一体に造ることもできる。これにより、さらに部品管理コストや組立コストを抑えられ、回転伝達装置の製造コストを、より一層低減することが可能となる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第20例と同様である。
 [実施の形態の第22例]
 図53は、本発明の実施の形態の第22例を示している。本例の場合、内輪30eと、入力軸13cと、トーションバー15bとに加えて、入力歯車7aも一体に造っている。このため、入力歯車7aを単独部品として造らずに済むと共に、入力軸13cに対する入力歯車7aの軸方向変位を阻止するための止め輪などの部品の設置を省略できる。したがって、その分、部品管理コストや組立コストを抑えて、回転伝達装置の製造コストの一層の低減を図ることができる。その他の構成および作用は、実施の形態の第21例と同様である。
 [実施の形態の第23例]
 図54は、本発明の実施の形態の第23例を示している。本例の場合、出力側回転体84は、出力側ユニット85の軸方向中間部に出力歯車8aを、出力側ユニット85と同心に、かつ、出力側ユニット85と同期した回転を可能に外嵌固定することにより、構成される。出力側ユニット85は、出力軸14aと、出力軸14aをハウジングに対して回転自在に支持する円すいころ軸受29fの内輪30fと、トーションバー15cとが一体に造られた、一体成形品により構成される。出力側ユニット85は、軸方向中間部の外周面に、出力軸14aの軸方向他端側に向いた段差面86を設けている。出力側ユニット85は、SCr420などのクロム鋼やSCM420などのクロムモリブデン鋼などの金属材料に鍛造加工などの塑性加工や切削加工などを施した後、浸炭処理あるいは浸炭窒化処理などの熱処理を施して造られる。
 出力歯車8aは、出力歯車8aの片側面(図54の右側面)の内周寄り部分を段差面86に突き当てることで、その出力側ユニット85に対する軸方向の位置決めが図られている。この状態で、出力側ユニット85の外周面のうち、出力歯車8aの軸方向他端側に隣接する部分に止め輪を係止するなどして、出力歯車8aの出力側ユニット85に対する軸方向変位を阻止している。なお、出力歯車8aの内径寸法は、内輪30dの外径寸法よりも大きくして、出力側ユニット85に対して出力歯車8aを着脱する際に、出力歯車8aが内輪30fの周囲を軸方向に通過できるようにしている。
 本例の場合、出力軸14aと、円すいころ軸受29fを構成する内輪30fと、トーションバー15cとを一体に造っているため、部品管理コストや組立コストが抑えられる。さらに、これらの部材14a、30f、15c同士を互いに不離に組み立てるために用いられる、止め輪25b、ナット32bなどの部品が必要なくなり、この面からも部品管理コストを抑えることができる。したがって、回転伝達装置の製造コストを低減させることができる。
 本例を実施する場合にも、入力軸13と、入力軸13をハウジングに対し回転自在に支持する円すいころ軸受29aを構成する内輪30aとを一体に造ることもできる。この場合、入力歯車7の内径寸法は、この内輪30aの外径寸法よりも大きくして、入力歯車7を着脱する際に、入力歯車7が内輪30aの周囲を軸方向に通過できるようにする必要がある。入力軸13および内輪30aを一体に造ることにより、部品管理コストや組立コストをさらに抑えられ、トルク測定装置付き回転伝達装置の製造コストをより一層低減できる。なお、入力軸13および内輪30aに加えて、入力歯車7を一体に造ることもできる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第20例の場合と同様である。
 [実施の形態の第24例]
 図55は、本発明の実施の形態の第24例を示している。本例の場合、内輪30fと、出力軸14aと、トーションバー15cとに加えて、出力歯車8も一体に造っている。このため、出力歯車8を単独部品として造らずに済むと共に、出力軸14cに対する出力歯車8の軸方向変位を阻止するための部品の設置を省略できる。したがって、その分、部品管理コストや組立コストを抑えて、回転伝達装置の製造コストの一層の低減を図ることができる。その他の構成および作用は、実施の形態の第23例と同様である。
 [実施の形態の第25例]
 図56および図57は、本発明の実施の形態の第25例を示している。本例の場合、第1および第2エンコーダ10、11の回転中心同士の同心度を良好にして、トルクの測定誤差に結び付く、第1エンコーダ10の第2エンコーダ11に対する振れ回り量を小さく抑えている。本例の場合も、第1エンコーダ10は、連結軸9の他端部に同心に固定されている。第1エンコーダ10は、磁性金属製の芯金35と、永久磁石37とを有する。芯金35は、連結軸9の他端部に嵌合される円筒状の嵌合筒部87と、嵌合筒部87の軸方向中間部に設けられた外向きフランジ状の円輪部88と、円輪部88の外周縁から連結軸9の軸方向一端側に向かう方向に設けられた円筒部89とにより構成されている。また、永久磁石37は、円筒部89の外周面に全周にわたって固定されている。
 本例の場合、出力軸14bの他端部内周面に設けた大径部90と、嵌合筒部87の一端部(図57の右端部)外周面との間に、含油メタル、合成樹脂などの滑りやすい材料製の滑り軸受91を設けている。具体的には、まず、連結軸9の一端部に形成した鍔部34の外周面と、入力軸13の一端部内周面とを、インボリュートスプライン係合部24dにより係合することで、連結軸9を入力軸13に対して支持する。この状態で、入力軸13の内周面に係止した、1対の止め輪25a、25cにより、鍔部34を軸方向両側から挟持して、入力軸13に対する連結軸9の軸方向変位を阻止する。次に、中空円管状のトーションバー15を、入力軸13および出力軸14bの内径側に、出力軸14bの他端側開口から挿入する。そして、トーションバー15の一端部外周面に設けた第1雄インボリュートスプライン部62を、入力軸13の一端部内周面に設けた第1雌インボリュートスプライン部63に係合させることで、インボリュートスプライン係合部24aとし、トーションバー15の他端部外周面に設けた第2雄インボリュートスプライン部64を、出力軸14bの他端部内周面に設けた第2雌インボリュートスプライン部65に係合させることで、インボリュートスプライン部24bとする。これにより、トーションバー15を、入力軸13および出力軸14bの内径側に支持する。次に、出力軸14bの大径部90に滑り軸受91を圧入し、滑り軸受91の片側面(図57の右側面)を、トーションバー15の他端面に押し付ける。これにより、トーションバー15を、止め輪25aと滑り軸受91との間で軸方向両側から挟持し、トーションバー15の、入力軸13および出力軸14に対する軸方向変位を阻止する。次いで、第2エンコーダ11を構成する芯金36を、出力軸14bの他端部に外嵌固定することにより、第2エンコーダ11を出力軸14bに対して、出力軸14bと同心、かつ、同期した回転を可能に支持する。そして、第1エンコーダ10を構成する芯金35の嵌合筒部87を、連結軸9の他端部に設けた小径部92に嵌合することにより、同心性を確保するための円筒面嵌合部26bと、相対回転を阻止するためのインボリュート係合部24eとを構成し、止め輪25dにより芯金35の軸方向変位を阻止する。これにより、第1エンコーダ10を連結軸9を介して、入力軸13に対し、入力軸13と同心に、かつ、同期した回転を可能に支持固定すると共に、嵌合筒部87の一端部(図57の右端部)外周面を滑り軸受91の内周面に、摺接ないし近接対向させる。
 なお、本例の回転伝達装置を組み立てる手順は、上述した手順に限られない。すなわち、入力軸13および出力軸14bの内径側に、トーションバー15を支持した後で、トーションバー15の内径側に連結軸9を挿通したり、出力軸14bの他端部に滑り軸受91を圧入した後で、連結軸9の鍔部34を、1対の止め輪25a、25cにより入力軸13に対し軸方向の変位を阻止した状態で支持したりすることもできる。
 また、滑り軸受91を、第1エンコーダ10を構成する芯金35の嵌合筒部87の一端部外周面に圧入し、嵌合筒部87を連結部9の小径部92に嵌合することで、滑り軸受91の外周面と、出力軸14bの大径部90とを、摺接ないし近接対向させることもできる。
 本例の場合、出力軸14bの他端部内周面に設けた大径部90と、第1エンコーダ10を構成する芯金35の嵌合筒部87の一端部外周面との間に、滑り軸受91を設けているため、トルクの測定誤差に結び付く、第1エンコーダ10の、第2エンコーダ11に対する振れ回り量を小さく抑えることができる。すなわち、大径部90に圧入した滑り軸受91の内周面を、連結軸9の他端部に外嵌固定した嵌合筒部87の外周面に、摺接ないし近接対向させているため、連結軸9の他端部に支持固定した第1エンコーダ10の回転中心と、出力軸14bに支持固定した第2エンコーダ11の回転中心との同心度をより良好にすることができる。この結果、トルクの測定誤差に結び付く、第1エンコーダ10の、第2エンコーダ11に対する振れ回り量を小さく抑えることが可能となる。
 本例の場合、出力軸14bの大径部90に圧入した滑り軸受91の片側面を、トーションバー15の他端面に押し付けている。このため、トーションバー15を、入力軸13および出力軸14(14a)の内周面に係止した止め輪25a、25bにより軸方向両側から挟持する場合(図6参照)と比較して、トーションバー15が、入力軸13および出力軸14bに対し軸方向にがたつくことをより有効に防止することができる。また、出力軸14bの他端部内周面に、止め輪25b(図5~図6参照)を係止するための係止溝を設ける必要がないため、出力軸14bの軸方向寸法を短くでき、回転伝達装置の小型化および軽量化を図ることができる。
 [実施の形態の第26例]
 図58は、本発明の実施の形態の第26例を示している。本例の特徴も、実施の形態の第25例と同様に、第1および第2エンコーダ10、11の回転中心同士の同心度を良好にして、トルクの測定誤差に結び付く、第1エンコーダ10の第2エンコーダ11に対する振れ回り量を小さく抑えるための構造にある。本例の場合、連結軸9cの一端部外周面に形成した外向フランジ状の鍔部34bを、入力軸13dの一端部内周面に設けた大径部93に圧入することで、連結軸9cを入力軸13dに対して、入力軸13dと同心に、かつ、同期した回転を可能に支持している。そして、鍔部34bの他側面(図58の左側面)を、トーションバー15の一端面(図58の右端面)に直接、すなわち他の部材を介することなく、押し付けている。
 本例の場合、連結軸9cを、連結軸9cの鍔部34bを入力軸13dの大径部93に圧入することで、入力軸13cに対して支持している。このため、連結軸9を入力軸13に対し、インボリュートスプライン係合部24aを介して支持する場合と比較して、連結軸9aの中心軸と、入力軸13aの中心軸、延いては出力軸14の中心軸との、同心度をより良好にすることができる。この結果、第1および第2エンコーダ10、11の回転中心同士の同心度をより良好にでき、トルクの測定誤差に結び付く、第1エンコーダ10の、第2エンコーダ11に対する振れ回り量を小さく抑えることができる。
 また、本例の場合、入力軸13dの大径部93に圧入した鍔部34bの他側面を、トーションバー15の一端面に押し付けている。このため、トーションバー15を、入力軸13および出力軸14の内周面に係止した止め輪25a、25bにより軸方向両側から挟持する場合と比較して、トーションバー15が、入力軸13aおよび出力軸14に対し軸方向にがたつくことをより有効に防止することができる。さらに、入力軸13aの他端部内周面に、止め輪25a、25cを係止するための係止溝を設ける必要がないため、入力軸13dの軸方向寸法を短くでき、回転伝達装置の小型化および軽量化を図ることができる。なお、実施の形態の第25例と第26例とを、同時に実施することは可能である。
 [実施の形態の第27例]
 図59~図60は、本発明の実施の形態の第28例を示している。本例の場合、第1および第2エンコーダ10、11に対するセンサユニット12dの位置決めを容易化し、トルク測定の信頼性の向上を図るために、センサユニット12dの構造、および、図示しないハウジングに対する、センサユニット12dの支持構造を工夫している。
 本例の場合、出力軸14は、出力軸14の外周面の他端(図59の左端)寄り部分とハウジングの内周面との間に設置された円すいころ軸受29gにより、ハウジングに対して回転自在に支持されている。ただし、円すいころ軸受29gを構成する外輪94のうち、軸方向他端側の半部を、円すいころ軸受29gを構成する内輪30gの小径側端部よりも軸方向に突出した、延長筒部95としている。そして、延長筒部95の内周面を、出力軸14の外周面の他端部に螺合しさらに締め付けた、ナット32bの外周面に対向させている。
 本例の場合、センサユニット12dは、センサカバー96と、センサホルダ97と、第1および第2センサ42a、42bとを備える。センサカバー96は、金属板により全体を有底円筒状に造られたもので、カバー円筒部98と、カバー円筒部98の基端開口を塞ぐカバー底板部99とを備える。また、カバー円筒部98の外周面の先端寄り部分に、外向フランジ状の鍔部100を設け、かつ、カバー底板部99の一部(図示の例では、外周寄り部分)に、通孔101を設けている。また、センサホルダ97は、合成樹脂により全体を有底円筒状に造られたもので、インサート成形または接着により、センサカバー96の内面に保持固定されている。センサホルダ97のうち、カバー円筒部98の内径側に位置する円筒状部分には、第1および第2センサ42a、42bが包埋されている。また、センサホルダ97の一部に設けたコネクタ部102を、通孔101を通じてセンサカバー96の外部に突出させている。そして、このコネクタ部102に、第1および第2センサ42a、42bの検出信号を取り出すためのハーネスの端部を着脱可能としている。
 本例の場合、上述のような構成を有するセンサユニット12aをハウジングに対して、外輪94を介して支持固定している。具体的には、センサカバー96を構成するカバー円筒部98の先端部を、外輪94の延長筒部95の先端部内周面に圧入することにより、締り嵌めで内嵌している。また、カバー円筒部98の外周面の先端寄り部分に設けた鍔部100の側面を、延長筒部95の先端面に突き当てることにより、外輪94に対するセンサユニット12dの軸方向の位置決めを図っている。そして、この状態で、センサカバー96の内側の空間に第1および第2エンコーダ10、11を位置させ、かつ、第1および第2エンコーダ10、11の第1および第2被検出部39、40に、第1および第2センサ42a、42bの検出部を対向させている。
 本例の場合、円すいころ軸受29gを構成する複数個の円すいころ103を設置した空間と、第1および第2被検出部39、40を配置したセンサカバー96の内側の空間との間に、これらの空間同士の間を仕切るシール装置である、シールリング104を設置している。シールリング104は、断面L字形で円環状の芯金105と、芯金105により補強された円環状のシール材106とにより構成される。そして、芯金105を、円筒面であるナット32bの先端部外周面に締り嵌めで外嵌し、かつ、シール材106を構成するシールリップの先端縁を、円筒面である延長筒部95の基端部内周面に摺接させている。これにより、円すいころ75を設置した空間に供給された、鉄粉などの磁性を有する異物を含んだ潤滑油が、延長筒部95の内周面とナット32bの先端部外周面との間にある部分を通じて、センサカバー96の内側の空間に侵入することを防止している。これにより、鉄粉などの磁性を有する異物を含んだ潤滑油が、第1および第2エンコーダ10、11やセンサユニット12の先端面に付着して、第1および第2エンコーダ10、11の円周方向にわたる規則的かつ周期的な磁気変化が乱れ、センサユニット12の出力信号の信頼性が低下してしまうことが防止される。なお、このようなシール装置は、シールリング104に限らず、各種形式のものを使用できる。たとえば、芯金を延長筒部95の内周面に内嵌固定すると共に、シールリップの先端縁をナット32b(または出力軸14)の表面に摺接させる形式のシール材を使用することもできる。何れにしても、シール装置としては、シール性能が良好であり、かつ、シールリップの先端縁と相手面との摺接抵抗を低く抑えられるものを使用することが好ましい。
 本例の場合、センサユニット12dを、出力軸14とハウジングとの間に設置した円すいころ軸受29cを構成する外輪94に支持固定している。このため、センサユニット12と、第1および第2エンコーダ10、11を支持する回転軸ユニット6(図6参照)とを、それぞれ別々にハウジングに対して支持固定した構造に比べて、第1および第2エンコーダ10、11に対するセンサユニット12dの位置決め精度の確保が容易になる。また、センサユニット12dと回転軸ユニット6とを、ハウジング内に組み付ける以前に所定の位置関係に組み付けることができ、この位置関係がその後ずれ動くこともないため、この面からもその位置決め精度を確保しやすくなる。
 本例の場合、第1および第2被検出部39、40と、第1および第2センサ42a、42bの検出部とを、センサカバー96の内側に配置すると共に、センサカバー96の内側の空間と、円すいころ軸受29gを構成する複数個の円すいころ103を設置した空間との間に、これらの空間同士の間を仕切るシールリング104を設置している。このため、ハウジングの内部に存在する、磁性を有する異物を含んだ潤滑油(円すいころ103を設置した空間に供給された潤滑油を含む)が、第1および第2被検出部39、40や第1および第2センサ42a、42bの検出部に付着することを抑制ないしは防止することができる。この結果、トルク測定の信頼性の一層の向上を図ることができる。
 本例の場合、第1および第2エンコーダ10、11がセンサカバー96の内側の空間に納められているため、たとえば、センサユニット12dと回転軸ユニット6(図6参照)とを組み立てた後、これらをハウジング内に組み付ける際などに、第1および第2エンコーダ10、11がハウジングの一部にぶつかって損傷することが防止される。また、ハウジング以外の部分を、このハウジングに組み付ける前の段階で、第1および第2センサ42a、42bの出力信号の検定を行うことができる。また、完成状態で、ハウジングに変形が生じたとしても、第1および第2被検出部39、40と第1および第2センサ42a、42bの検出部との位置関係にずれを生じにくくできる。この面からも、トルク測定の信頼性を向上させることができる。
 なお、ハウジングに対して入力軸および出力軸を回転自在に支持するための転がり軸受は、円すいころ軸受に限らず、アンギュラ玉軸受などの他の型式のものを使用することもできる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第27例と同様である。
 [実施の形態の第28例]
 図61は、本発明の実施の形態の第28例を示している。本例の場合も、トルク測定の精度の向上を図るために、第1および第2エンコーダ10a、11aの設置部の構造を工夫している。すなわち、出力軸14cをハウジングに対して回転自在に支持するための円すいころ軸受29hを構成する内輪30hを、出力軸14cの他端寄り部分に外嵌すると共に、内輪30hの大径側端面を、出力軸14cの外周面の他端寄り部分に形成した段差面33に当接させている。そして、この状態で、出力軸14cの外周面の他端部に螺合しさらに締め付けたナット32cにより、内輪30hの小径側端面を押圧することで、出力軸14cに内輪30hを外嵌固定している。特に、本例の場合、内輪30hのうち、出力軸14cの他端側の端部である小径側端部に、円すいころ軸受29hを構成する外輪94a内径側から軸方向に突出した円筒状の延長筒部107を一体に設けている。また、内輪30hの小径側端部寄り部分に、径方向の貫通孔108を設けている。そして、この貫通孔108を通じて、油路44bから前記円すいころ軸受29hの内部に潤滑油を供給できるようにしている。
 本例の場合、延長筒部107に、第2エンコーダ11aを構成する芯金36aを外嵌固定している。すなわち、第2エンコーダ11aを出力軸14cの他端寄り部分に対し、内輪30hの延長筒部107を介して外嵌固定している。また、第2エンコーダ11aを構成する芯金36aは、断面クランク形で全体を円環状に造られており、互いに同心に配置された小径円筒部109および大径円筒部110と、これらの円筒部109、110の軸方向端縁同士を連結する円輪部111とを備える。そして、大径円筒部110の外周面に円筒状の永久磁石38aを固定している。第2エンコーダ11aは、芯金36aの小径円筒部109を、内輪30hの延長筒部107に締り嵌めで外嵌固定することにより、内輪30hに固定される。また、この状態で、大径円筒部110および永久磁石38aを、ナット32cの軸方向片半部(図61の右半部)の外径側で、この軸方向片半部と径方向に重畳する位置に配置している。すなわち、本例の場合、永久磁石38aの外周面である円筒状の第2被検出部40aを、ナット32cの軸方向片半部の外径側で、この軸方向片半部(および出力軸14cの他端部)と径方向に重畳する位置に配置している。
 また、第1エンコーダ10aを構成する芯金35aは、断面略C字形で全体を円環状に造られており、互いに同心に配置された小径円筒部112および大径円筒部113と、これらの円筒部112、113の軸方向端部同士を連結する円輪部114とを備える。そして、大径円筒部113の外周面に円筒状の永久磁石37aを固定している。第1エンコーダ10aは、小径円筒部112を連結軸9の他端部(図61の左端部)に外嵌固定している。小径円筒部112の内周面と連結軸9の他端部外周面との嵌合部は、同心性を確保するための円筒面嵌合部26b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24eとを、軸方向に隣接配置することにより構成されている。また、小径円筒部112は、連結軸9の他端部外周面に係止した止め輪25dにより、連結軸9に対する抜け止めを図られている。また、この状態で、大径円筒部113および永久磁石37aの軸方向片端部(図61の右端部)および中間部を、ナット32cの軸方向他半部(図61の左半部)の外径側で、この軸方向他半部と径方向に重畳する位置に配置している。すなわち、本例の場合、永久磁石37aの外周面である円筒状の第1被検出部39aの軸方向片端部ないし中間部を、ナット32cの軸方向他半部の外径側で、この軸方向他半部(または出力軸14cの他端部)と径方向に重畳する位置に配置している。
 これにより、第1被検出部39aと、第2被検出部40aとを、軸方向に隣り合う状態で近接配置(たとえば軸方向に5mm以内の間隔をあけて配置)している。そして、センサユニット12を構成する第1および第2センサ42a、42bのうち、第1センサ42aの検出部を第1被検出部39aに、第2センサ42bの検出部を第2被検出部40aに、それぞれ径方向に近接対向させた状態で、センサユニット12をハウジングに対して支持固定している。
 本例の場合、第2エンコーダ11aの円筒状の第2被検出部40aを、ナット32cの軸方向片半部の外径側で、この軸方向片半部と径方向に重畳する位置に配置しているため、円すいころ軸受29hの転動体列の軸方向中央部から第2被検出部40aまでの軸方向距離D40を、実施の形態の第1例と比較して短くすることができる。したがって、トルク伝達時に、出力歯車8に作用するラジアル方向のギヤ反力が出力軸14に加わることにより、出力軸14cが円すいころ軸受29hを支点として撓むことに伴って生じる、第2被検出部40aの径方向の変位や傾きを小さく抑えることができる。さらに、連結軸9の他端部に外嵌固定した第1エンコーダ10aの円筒状の第1被検出部39aのうち、軸方向片端部ないし中間部を、ナット32cの軸方向他半部の外径側で、この軸方向他半部と径方向に重畳する位置に配置している。このため、円すいころ軸受29hの転動体列の軸方向中央部から第1被検出部39aまでの軸方向距離D39を、実施の形態の第1例と比較して短くできる。したがって、トルク伝達時に、ラジアル方向のギヤ反力により、連結軸9が円すいころ軸受29hを支点として撓んだ場合でも、この撓みに伴って生じる、第1被検出部39aの径方向の変位や傾きを小さく抑えることができる。
 したがって、本例の場合、実施の形態の第1例の場合のように、出力軸14の他端部に外嵌固定した第2エンコーダ11の第2被検出部40の全体と、連結軸9の他端部に外嵌固定した第1エンコーダ10の第1被検出部39の全体とを、出力軸14の他端部よりも軸方向他側に突出した部分に配置した構造と比べて、第1および第2被検出部39a、40aとセンサユニット12の先端面との間隔を小さくしても、トルク伝達時に作用するラジアル方向のギヤ反力によって各部材に撓みなどの弾性変形が生じることに拘らず、第1および第2被検出部39a、40aとセンサユニット12の先端面とが接触することを防止することができる。また、第1および第2被検出部39a、40aの径方向の変位や傾きに伴って生じる、第1および第2被検出部39a、40aの回転中心同士の間のずれを小さくすることができる。この結果、実施の形態の第1例の場合と比べて、トルク測定の精度をより一層向上させることができる。
 本例の場合には、第1被検出部39aの軸方向片端部ないし中間部と、第2被検出部40aとを、出力軸14cの他端部外周面に螺合固定したナット32cの外径側で、このナット32cと径方向に重畳する位置に配置している。このため、実施の形態の第1例の場合のように、第1および第2被検出部39、40の全体を、出力軸14の他端部よりも軸方向他側に突出した部分に配置した構造に比べて、回転伝達装置の軸方向寸法を短くできる。この結果、回転伝達装置の小型化および軽量化を図ることができる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例~第27例と同様である。
 [実施の形態の第29例]
 図62~図65は、本発明の実施の形態の第29例を示している。本例の場合、第1および第2エンコーダ10e、11eおよびセンサユニット12eを、回転軸ユニット6aの中間部で、軸方向に関して入力歯車7と出力歯車8との間に挟まれた部分に集中して配置している。
 このため、第1エンコーダ10eは、入力歯車7の片側面の内周寄り部分に一体形成されたパーキングロック用歯車28の先端面(図62、図65の左端面)に、一体形成されている。すなわち、第1エンコーダ10eは、それぞれがパーキングロック用歯車28の先端面から軸方向に突出する状態で一体形成された、磁性金属製である複数の凸部50aを、円周方向に関して等ピッチで配置することにより構成される。第1エンコーダ10eは、その全体を第1被検出部39eとしている。なお、第1エンコーダ10eは、入力歯車7およびパーキングロック用歯車28を介して、入力軸13に固定された状態になっている。また、第2エンコーダ11eは、出力軸14の外周面の一端寄り部分で、出力歯車8に対し軸方向に隣接する部分に、一体形成されている。すなわち、第2エンコーダ11eは、それぞれが出力軸14の外周面の一端寄り部分から径方向に突出する状態で一体形成された、磁性金属製である複数の凸部50bを、円周方向に関して等ピッチで配置することにより構成される。第2エンコーダ11eも、その全体を第2被検出部40eとしている。また、本例の場合、第1および第2エンコーダ10e、11eは、互いの外径寸法が等しく、互いに同心に、かつ、軸方向に隣り合う状態で近接配置されている。また、凸部50aの総数と、凸部50bの総数とは、互いに一致している。また、凸部50aの円周方向幅と、凸部50bの円周方向幅とは、互いに等しい。さらに、トルクの非伝達時の状態で、凸部50aと凸部50bとの、円周方向に関する位相を一致させている。
 また、センサユニット12eは、合成樹脂製のホルダ41cと、ホルダ41cの先端部に包埋された、第1および第2センサ42e、42fとを備える。センサユニット12eは、第1センサ42eの検出部を第1エンコーダ10eの外周面(第1被検出部39e)に、第2センサ42fの検出部を第2エンコーダ11eの外周面(第2被検出部40e)に、それぞれ近接対向させた状態で、図示しないハウジングに支持されている。センサ42e、42fは、それぞれエンコーダ10e、11eの外周面とセンサ42e、42f自体の検出部とが対向する方向に着磁された永久磁石と、この永久磁石の着磁方向両端面のうちで、エンコーダ10e、11eの外周面と対向する端面に配置された、ホール素子、ホールIC、MR素子、GMR素子などの磁気検出素子とを備える。センサ42e、42fを構成する永久磁石は、1個のものを共用することもできる。
 本例の場合、トーションバー15cの内径側には、連結軸が設けられていない。トーションバー15cの径方向中心部には、一端面にのみ開口した油導入路43aが設けられている。本例の場合には、油導入路43aの端部開口を通じて、油導入路43a内に導入した潤滑油を、回転軸ユニット6aの両端寄り部分に設けた1対の油路44a、44b内に供給するようにしている。
 本例の場合も、実施の形態の第1例の場合と同様に、センサユニット12eを構成する第1および第2センサ42e、42fの出力信号の周波数(および周期)は、回転軸ユニット6aの回転速度に見合った値をとる。したがって、この周波数(または周期)に基づいて、回転速度を求めることができる。また、第1および第2センサ42e、42fの出力信号同士の間の位相差比(=位相差/1周期)は、回転軸ユニット6aにより入力歯車7と出力歯車8との間で伝達されるトルクに見合った値をとる。したがって、この位相差比に基づいて、トルクを求めることができる。その他の構成および作用は、実施の形態の第1例と同様である。
 上述した実施の形態の各例に係る構造を実施する場合、構造上明らかな矛盾が生じない限り、他の実施の形態の各例に係る構造と組み合わせて実施することは自由である。
 本発明を組み込んで使用する変速機の形式は、カウンタ軸およびカウンタギヤを持つ構成であれば、特に限定されず、オートマチックトランスミッション(AT)、無段変速機(CVT)、マニュアルトランスミッション(MT)などの各種形式を採用できる。また、測定した回転速度およびトルクは、変速制御以外の車両制御を行うために利用してもよい。また、変速機の上流側に置かれる原動機は、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、たと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よい。何れにせよ、回転軸によりトルクを伝達すると共に、この回転軸が伝達するトルクを測定する必要がある、各種機械装置に対して、本発明は広く適用可能である。
 さらに、本発明を実施する場合に、トルクを測定することは必須であるが、コイルに電圧を惹起させる(誘導起電力を利用する)一部の構造を除き、回転速度を測定することは必須ではない。回転速度が必要であっても、別途簡易な構造により測定することもできる。
 1 回転軸
 2、2a エンコーダ
 3 センサ
 4 ハーネス
 5 センサユニット
 6、6a 回転軸ユニット
 7 入力歯車
 8 出力歯車
 9、9a、9b 連結軸
 10、10a~10h 第1エンコーダ
 11、11a~11h 第2エンコーダ
 12、12a~12e センサユニット
 13、13a~13c 入力軸
 14、14a~14c 出力軸
 15、15a~15c トーションバー
 16 入力側組み合わせ用筒部
 17 出力側組み合わせ用筒部
 18 ラジアルニードル軸受
 19 段差面
 20 先端面
 21、21a~21c スラストワッシャ
 22 スリット
 23 補強用円筒部
 24a~24e、24a1、24b1 インボリュートスプライン係合部
 25a~25d 止め輪
 26a、26b 円筒面嵌合部
 27 段差面
 28 パーキングロック用歯車
 29a~29h 円すいころ軸受
 30a~30h 内輪
 31 間座
 32a~32c ナット
 33 段差面
 34 鍔部
 35、35a、35b 芯金
 36、36a、36b 芯金
 37、37a~37c 永久磁石
 38、38a~38c 永久磁石
 39、39a~39e 第1被検出部
 40、40a~40e 第2被検出部
 41、41a~41c ホルダ
 42a~42f (第1、第2)センサ
 43、43a 油導入路
 44a、44b 油路
 45a、45b 環状空間
 46a、46b 油溝
 47 円筒状空間
 48 先端面
 49 段差面
 50、50a、50b 凸部
 51、51a~51d 舌片
 52 ステータ
 53 導線
 54 コイル
 55 芯部
 56 リム部
 57 スリーブベアリング
 58 スラストニードル軸受
 59 ピン
 60 係合孔
 61 油路
 62、62a 第1雄インボリュートスプライン部
 63、63a 第1雌インボリュートスプライン部
 64、64a 第2雄インボリュートスプライン部
 65、65a 第2雌インボリュートスプライン部
 66a、66b 凹溝
 67a、67b 通孔
 68 凹孔
 69 ピン
 70a、70b 凹部
 71 凸部
 72a、72b 目印部
 73a、73b 目印部
 74 第1メッキ層
 75 第2メッキ層
 76 円筒面
 77 円筒面
 78 円管部
 79 傾斜面部
 80 第1固定具
 81 第2固定具
 82 入力側回転体
 83 入力側ユニット
 84 出力側回転体
 85 出力側ユニット
 86 段差面
 87 嵌合筒部
 88 円輪部
 89 円筒部
 90 大径部
 91 滑り軸受
 92 小径部
 93 大径部
 94、94a 外輪
 95 延長筒部
 96 センサカバー
 97 センサホルダ
 98 カバー円筒部
 99 カバー底板部
 100 鍔部
 101 通孔
 102 コネクタ部
 103 円すいころ
 104 シールリング
 105 芯金
 106 シールリング
 107 延長筒部
 108 貫通孔
 109 小径円筒部
 110 大径円筒部
 111 円輪部
 112 小径円筒部
 113 大径円筒部
 114 円輪部
 115、115a ばね部

Claims (19)

  1.  それぞれが中空状で、互いに同心に配置されると共に、互いの端部同士を相対回転可能に組み合わされた状態で、ハウジングに対して回転自在に支持された第1および第2回転軸と、中空状で、第1および第2回転軸の内径側に同心に配置され、かつ、一端部を第1回転軸に相対回転不能に連結され、他端部を第2回転軸に相対回転不能に連結されたトーションバーとを備える回転軸ユニットと、
     第1回転軸の外周面の軸方向中間部に設けられた第1歯車と、
     第2回転軸の外周面の軸方向中間部に設けられた第2歯車と、
     第1および第2回転軸のうちの一方の回転軸に対して固定され、該一方の回転軸と同心で、磁気特性を交互かつ等ピッチで変化させた第1被検出部を有する第1エンコーダと、
     第1および第2回転軸のうちの他方の回転軸に対し固定され、該他方の回転軸と同心で、磁気特性を交互かつ等ピッチで変化させた第2被検出部を有する第2エンコーダと、
     前記ハウジングに対し支持されており、第1および第2被検出部に対向する少なくとも1つのセンサを備え、第1および第2被検出部のうちで該少なくとも1つのセンサが対向している部分の磁気特性変化に対応して、出力信号を変化させる、センサユニットと
    を備える、回転伝達装置。
  2.  前記トーションバーが、軸方向中間部に、トルクを伝達する際に弾性的に捩れ変形する部分であるばね部を備え、該ばね部の軸方向寸法が、第1および第2歯車同士の間の軸方向間隔よりも大きくなっている、請求項1に記載した回転伝達装置。
  3.  前記ばね部は、軸方向両端縁部分を除いた軸方向中間部に、該軸方向両端縁部分よりも径方向の肉厚が小さく、かつ、内周面と外周面とを互いに同心の単一円筒面とした、円管部を備え、該円管部の内径寸法diと外径寸法doとの比di/doを、0.5≦di/do≦0.8の範囲内としている、請求項2に記載した回転伝達装置。
  4.  前記ばね部は、軸方向両端縁部分を除いた軸方向中間部に、該軸方向両端縁部分よりも径方向の肉厚が小さく、かつ、内周面と外周面とを互いに同心の単一円筒面とした、円管部を備え、該円管部の十点平均粗さRzを、Rz≦22μmの範囲としている、請求項2に記載した回転伝達装置。
  5.  前記トーションバーは、第1および第2回転軸のうち、互いに組み合わされた端部とは逆の端部に対して、前記一端部および前記他端部が連結されている、請求項1に記載した回転伝達装置。
  6.  前記トーションバーの内径側に、該トーションバーと同心に配置され、一端部を前記一方の回転軸に対し相対回転不能に連結し、他端部を該トーションバーの端部から軸方向に突出させた連結軸を備えており、
     第1エンコーダは、前記連結軸の他端部に対し固定されており、
     第2エンコーダは、前記他方の回転軸のうちの前記連結軸の他端部側の端部に、第1エンコーダに近接して、固定されており、
     第1および第2被検出部が互いに近接配置されたものである、請求項1に記載した回転伝達装置。
  7.  前記他方の回転軸のうちの前記連結軸の他端部側の端部内周面と、前記連結軸または第1エンコーダを構成する芯金の該連結軸に対する嵌合筒部の外周面との間に、滑り軸受を設けられている、請求項6に記載した回転伝達装置。
  8.  前記連結軸は、前記一端部外周面に鍔部を備え、該鍔部を前記一方の回転軸の前記連結軸の一端側の端部内周面に圧入することにより、該一方の回転軸に対し相対回転不能に支持されたものである、請求項6に記載した回転伝達装置。
  9.  前記他方の回転軸は、該他方の回転軸の外周面のうちの前記連結軸の他端部側の端部寄り部分と前記ハウジングの内周面との間に設置された転がり軸受により、該ハウジングに対して回転自在に支持されており、
     前記センサユニットは、センサカバーと、該センサカバーの内側に保持固定された検出部とを備え、該センサカバーを、前記転がり軸受を構成する外輪のうち、前記他方の回転軸のうちの前記連結軸の他端部側の端部に支持固定することで、前記センサカバーの内側の空間に第1および第2エンコーダを位置させた状態で、第1および第2被検出部に前記検出部を対向させたものである、請求項6に記載した回転伝達装置。
  10.  前記転がり軸受を構成する複数個の転動体を設置した空間と、第1および第2被検出部を配置した前記センサカバーの内側の空間との間に、前記空間同士の間を仕切るシール装置が設置されている、請求項9に記載した回転伝達装置。
  11.  前記他方の回転軸は、該他方の回転軸の外周面のうちの前記連結軸の他端部側の端部寄り部分と前記ハウジングの内周面との間に設置された転がり軸受により、該ハウジングに対して回転自在に支持されたものであり、
     第2エンコーダは、前記転がり軸受を構成する内輪のうち、前記連結軸の他端部側の端部に外嵌固定されている、請求項6に記載した回転伝達装置。
  12.  第1および第2被検出部は何れも円筒状であり、
     第1および第2被検出部のうちの少なくとも軸方向片端部は、前記他方の回転軸のうちの前記連結軸の他端部側の端部または該端部に外嵌固定された他の部品の外径側で、該他方の回転軸の該端部または該他の部品と径方向に重畳する位置に配置されている、請求項11に記載した回転伝達装置。
  13.  第1エンコーダが、軸方向に関して第1および第2歯車同士の間に挟まれた位置において、第1回転軸に対して固定されており、
     第2エンコーダが、軸方向に関して第1および第2歯車同士の間に挟まれた位置において、第2回転軸に対して固定されている、請求項1に記載した回転伝達装置。
  14.  前記回転軸ユニットが、前記ハウジングに対して複数の転がり軸受により回転自在に支持されたものであり、
     第1回転軸または第2回転軸が、前記複数の転がり軸受のうちの少なくとも1つの転がり軸受を構成する内輪と一体に造られたものである、請求項1に記載した回転伝達装置。
  15.  第1回転軸または第2回転軸が、前記トーションバーと一体に造られたものである、請求項1に記載した回転伝達装置。
  16.  前記センサユニットは、第1被検出部に対向させた第1センサと、第2被検出部に対向させた第2センサとを備え、第1および第2センサは、第1および第2被検出部のうちで第1および第2センサが対向している部分の磁気特性変化に対応して変化する出力信号を発生させる、請求項1に記載したトルク測定装置付き回転伝達装置。
  17.  第1および第2エンコーダは、それぞれ磁性材製であり、
     第1および第2被検出部は、それぞれ円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置された除肉部と充実部とを備え、互いに近接した状態で径方向または軸方向に重畳配置されており、
     前記センサユニットは、磁性材製のステータと、1本の導線により構成される複数のコイルとを備え、該導線に駆動電圧を印加した状態において、該導線の出力電流または出力電圧を出力信号として使用するように構成されており、
     前記ステータは、それぞれが第1および第2被検出部の重畳方向に伸長し、それぞれの先端面を第1および第2被検出部の何れかに対して、第1および第2被検出部の重畳方向片側から対向させた状態で、円周方向に関して等ピッチで配置された複数の芯部と、該複数の芯部の基端部同士を連結する円環状のリム部と備え、
     前記複数のコイルは、前記複数の芯部に1つずつ外嵌され、かつ、円周方向に隣り合うコイル同士における巻回方向が互いに逆となっている、請求項1に記載した回転伝達装置。
  18.  第1および第2エンコーダは、それぞれ磁性材製であり、
     第1および第2被検出部は、それぞれ円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置された除肉部と充実部と備え、第1被検出部を構成する充実部と第2被検出部を構成する充実部とは、円周方向の隙間を介在させた状態で円周方向に関して交互に配置されており、
     前記センサユニットは、第1および第2被検出部の前記充実部が交互に配置された部分に対向させた1個のセンサを備え、該センサは、第1および第2被検出部の前記充実部が交互に配置された部分のうちで該センサが対向している部分の磁気特性変化に対応して変化する出力信号を発生させる、請求項1に記載した回転伝達装置。
  19.  第1および第2被検出部は、それぞれS極とN極とを円周方向に関して交互かつ等ピッチで配置した、径方向に関して互いに対向した1対の円筒面、または、軸方向に関して互いに対向した1対の円輪面を備え、
     前記センサユニットは、第1および第2被検出部同士の間に配置された磁気検出素子またはコイルを備え、該磁気検出素子の出力電圧もしくは出力電流、または、前記コイルの出力電圧もしくは出力電流を、出力信号として使用する、請求項1に記載した回転伝達装置。
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