WO2018123561A1 - トルク検出装置 - Google Patents

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WO2018123561A1
WO2018123561A1 PCT/JP2017/044559 JP2017044559W WO2018123561A1 WO 2018123561 A1 WO2018123561 A1 WO 2018123561A1 JP 2017044559 W JP2017044559 W JP 2017044559W WO 2018123561 A1 WO2018123561 A1 WO 2018123561A1
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gear
encoder
shaft
detection device
fixed
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PCT/JP2017/044559
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和道 佃
宏行 小笠原
雅 奥村
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アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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Priority to US16/341,660 priority patent/US20190265116A1/en
Priority to JP2018559003A priority patent/JPWO2018123561A1/ja
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    • G01L3/1428Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers
    • G01L3/1435Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element is other than a torsionally-flexible shaft involving springs using electrical transducers involving magnetic or electromagnetic means

Definitions

  • This disclosure relates to a torque detection device.
  • an inner shaft is arranged inside a torque transmission shaft of a speed change mechanism of a power transmission device, and one end portion of the torque transmission shaft and one end portion of the inner shaft are connected to each other so as not to be relatively rotatable.
  • the first encoder having the first detected portion is attached to the other end of the torque transmission shaft
  • the second encoder having the second detected portion is attached to the other end of the inner shaft
  • the first and second sensors An arrangement has been proposed in which the first and second detection units are arranged close to and opposed to the first and second detection units (for example, see Patent Document 1).
  • the outputs of the first and second sensors according to elastic torsional deformation (relative displacement of the first and second encoders) at both ends of the torque transmission shaft when torque is transmitted by the torque transmission shaft.
  • the torque of the torque transmission shaft is detected based on the signal phase difference ratio.
  • the sensor mounting workability can be improved and the wiring work of the harness can be simplified. I am doing so.
  • the torque detection device has a main object of providing a configuration that does not require a separate member for detecting torque in the case where the torque of the rotating shaft is detected by one sensor and the first and second encoders. To do.
  • the torque detection device employs the following means in order to achieve the main object described above.
  • the torque detection device includes: A torque detection device that detects torque of a rotating shaft that rotates integrally with a gear in a power transmission device including a speed change mechanism, A first encoder having a first detected part and directly fixed to the rotary shaft so as to rotate integrally with the rotary shaft; A second encoder that has a second detected portion, rotates integrally with the gear, and is directly fixed to the gear so that the second detected portion is close to the first detected portion; A rotational displacement detection sensor for detecting rotational displacement of the first detected portion and the second detected portion; It is a summary to provide.
  • a first encoder that has a first detected portion and is directly fixed to the rotating shaft so as to rotate integrally with the rotating shaft
  • a second encoder that has a second detected portion and is integrated with the gear.
  • a second encoder that rotates and is directly fixed to the gear so that the second detected part comes close to the first detected part
  • rotational displacement detection that detects the rotational displacement of the first detected part and the second detected part.
  • a sensor a separate member for detecting the torque is not required.
  • the rotating shaft and the first encoder Since no separate member is required between the gear and the second encoder, it is possible to suppress an increase in the size of the torque detection device, and hence the power transmission device.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a power transmission device 10.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the power transmission device 10.
  • FIG. 3 is an enlarged view around a torque detection device 50.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the power transmission device 10.
  • the power transmission device 10 is configured as a device that transmits power from a power generation source such as an engine to a drive shaft 39 connected to a drive wheel.
  • the power transmission device 10 is a continuously variable transmission mechanism 20, a gear mechanism 30, a differential gear (actuating mechanism). 37).
  • the continuously variable transmission mechanism 20 includes a primary shaft (first shaft) 22 serving as a drive-side rotating shaft, a primary pulley 23 provided on the primary shaft 22, and a driven-side rotating shaft disposed parallel to the primary shaft 22.
  • a secondary cylinder 28 as a hydraulic actuator for changing the groove width of the secondary pulley 25.
  • the primary shaft 22 is connected to an input shaft (not shown) connected to a power generation source (not shown) such as an engine via a forward / reverse switching mechanism (not shown).
  • the primary pulley 23 includes a fixed sheave 23a formed integrally with the primary shaft 22, and a movable sheave 23b supported on the primary shaft 22 through a ball spline so as to be slidable in the axial direction.
  • the secondary pulley 25 is supported by a fixed sheave 25 a formed integrally with the secondary shaft 24, and is slidably supported by the secondary shaft 24 in the axial direction via a ball spline and is urged by the return spring 29 in the axial direction. Movable sheave 25b.
  • the primary cylinder 27 is formed behind the movable sheave 23b of the primary pulley 23, and the secondary cylinder 28 is formed behind the movable sheave 25b of the secondary pulley 25.
  • the primary cylinder 27 and the secondary cylinder 28 are supplied with hydraulic oil from the hydraulic control device in order to change the groove width between the primary pulley 23 and the secondary pulley 25.
  • the gear mechanism 30 includes a counter drive gear 31 that rotates integrally with the secondary shaft 24, a counter shaft that extends in parallel with the secondary shaft 24 and the drive shaft 39, and is rotatably supported by the transmission case 12 via a bearing. (Third axis) 32, a counter driven gear 33 fixed to the counter shaft 32 and meshing with the counter drive gear 31, and a drive pinion gear (final drive gear) formed integrally with the counter shaft 32 or fixed to the counter shaft 32 ) 34, and a differential ring gear (final driven gear) 35 that meshes with the drive pinion gear 34 and is connected to the differential gear 37.
  • a counter drive gear 31 that rotates integrally with the secondary shaft 24, a counter shaft that extends in parallel with the secondary shaft 24 and the drive shaft 39, and is rotatably supported by the transmission case 12 via a bearing. (Third axis) 32, a counter driven gear 33 fixed to the counter shaft 32 and meshing with the counter drive gear 31, and a drive pinion gear (final drive gear) formed integrally
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the power transmission device 10.
  • an oil passage 24 o for supplying hydraulic oil to each part in the transmission case 12, for example, the counter drive gear 31 and the bearings 41 and 42, is formed in the secondary shaft 24.
  • the cylinder member 28a constituting the secondary cylinder 28 is fixed to the secondary shaft 24 by a step portion 24s formed on the secondary shaft 24 and a nut 40 as a fixing member.
  • the counter drive gear 31 is formed in a hollow cylindrical shape, and has a large-diameter cylindrical portion 311 having a plurality of external teeth 310 that mesh with corresponding gear teeth of the counter-driven gear 33, and an axial direction from the large-diameter cylindrical portion 311. And the small-diameter cylindrical portions 312 and 313 having a smaller diameter than the large-diameter cylindrical portion 311.
  • a fitting spline 314 is formed on the inner peripheral surfaces of the large-diameter cylindrical portion 311 and the small-diameter cylindrical portion 313.
  • the fitting spline 314 is fitted to a spline 240 formed on the outer peripheral surface of the end of the secondary shaft 24 opposite to the secondary pulley 25.
  • the fitting spline 314 and the spline 240 function as a fitting portion.
  • the counter drive gear 31 rotates integrally with the secondary shaft 24.
  • the large-diameter cylindrical portion 311 and the small-diameter cylindrical portion 313 having the fitting spline 314 on the inner peripheral surface contribute to torque transmission
  • the fitting spline 314 is provided on the inner peripheral surface.
  • the small diameter cylindrical portion 312 that does not have contribute to torque transmission.
  • the small diameter cylindrical portions 312 and 313 of the counter drive gear 31 are rotatably supported by the transmission case 12 via bearings 41 and 42.
  • FIG. 3 is an enlarged view around the torque detector 50.
  • the torque detection device 50 is directly fixed to the secondary shaft 24 so as to rotate integrally with the secondary shaft 24 (fixed without using a separate member);
  • the second encoder 61 that is directly fixed to the counter drive gear 31 so as to rotate integrally with the counter drive gear 31 (fixed without using a separate member), and the rotational displacement of the first and second encoders 51 and 61 And a rotational displacement detection sensor 70 for detecting.
  • the first encoder 51 includes an annular first detected portion 52, a first fixed portion 53 that is directly fixed to the outer peripheral surface of the secondary shaft 24, and a first detected portion that extends from the first fixed portion 53.
  • N poles and S poles are alternately arranged at an equal pitch along the circumferential direction of the outer peripheral surface (for example, 25 pole pairs), and the magnetic characteristics are alternately alternated along the circumferential direction. Change the pitch.
  • the first detected portion 52 is fixed to the first extending portion 54 so as to overlap with at least a part of the nut 40 in the axial direction when viewed from the radial direction.
  • the first fixed portion 53 is formed in a cylindrical shape, and is press-fitted into the secondary shaft 24 between the nut 40 and the counter drive gear 31 in the axial direction of the secondary shaft 24.
  • the first extension portion 54 is a cylindrical small-diameter cylindrical shape that extends from the end portion (left end portion in FIG. 3) on the secondary cylinder 28 side of the first fixed portion 53 to the secondary cylinder 28 side (left side in FIG. 3).
  • the second encoder 61 includes an annular second detected portion 62 and a second fixed portion 63 that is directly fixed to the outer peripheral surface of the small diameter cylindrical portion 312 (a portion that does not contribute to torque transmission) of the counter drive gear 31. And a second extending portion 64 that extends from the second fixed portion 63 to the secondary cylinder 28 side (first encoder 51 side) and to which the second detected portion 62 is fixed.
  • the second detected unit 62 is configured in the same manner as the first detected unit 52.
  • the second detected portion 62 overlaps at least a part of the first fixed portion 53 in the axial direction as viewed from the radial direction and is close to the first detected portion 52 (for example, an interval of about several mm in the axial direction).
  • the second fixed portion 63 includes a tubular tubular portion 63a and an annular annular portion 63b extending radially inward from the free end portion (left end portion in FIG. 3) of the tubular portion 63a.
  • the tubular portion 63 a is press-fitted into the end portion of the small diameter tubular portion 312 of the counter drive gear 31 on the secondary cylinder 28 side, and at this time, the annular portion 63 b is the end surface of the small diameter tubular portion 312. Abut.
  • the second fixed portion 63 overlaps the bearing 41 in the axial direction when viewed from the radial direction.
  • the second extending portion 64 extends from the end portion (left end portion in FIG. 3) of the tubular portion 63a of the second fixed portion 63 to the secondary cylinder 28 side (left side in FIG. 3).
  • a cylindrical large-diameter cylindrical portion 67 extending to the left side of FIG. 3 and having the second detected portion 62 fixed to the outer peripheral surface thereof.
  • the small diameter cylindrical portion 65 is formed with an oil hole 65o.
  • the hydraulic oil from the secondary shaft 24 side can be supplied to the bearing 41 through the oil hole 65o.
  • the annular portion 63 b comes into contact with the end surface of the small diameter tubular portion 312, thereby Positioning with respect to the counter drive gear 31 is performed, and when the counter drive gear 31 is positioned with respect to the secondary shaft 24, positioning of the second detected portion 62 with respect to the first detected portion 52 is performed.
  • Rotational displacement detection sensor 70 is fixed to the transmission case and includes first and second detection units 71 and 72.
  • the first and second detection units 71 and 72 have magnetic detection elements such as Hall elements, Hall ICs, and MR elements, and are connected to the first and second detected parts 52 and 62 of the first and second encoders 51 and 61, respectively.
  • the output signals are changed according to changes in the magnetic characteristics of the first and second detected parts 52 and 62, which are arranged close to each other. Then, this output signal is transmitted to a torque calculation device (not shown) via the cable 69, and the torque calculation device determines the output of the secondary shaft 24 according to the output signals from the first and second detected parts 52 and 62. Calculate the torque.
  • the secondary shaft 24 When torque is transmitted by the secondary shaft 24, the secondary shaft 24 is twisted.
  • the degree of twist of the secondary shaft 24 increases as the torque of the secondary shaft 24 increases. Therefore, the position where the first fixed portion 53 is fixed on the secondary shaft 24 and the position where the second fixed portion 63 is fixed on the counter drive gear 31 (the fitting portion between the secondary shaft 24 and the counter drive gear 31). ) And the degree of twisting can be detected (estimated).
  • the torque calculation device converts the phase difference of the rising or falling of the rectangular wave output signals from the first and second detected portions 52 and 62 into the torque of the secondary shaft 24, thereby converting the secondary shaft. 24 torques were detected.
  • the detected torque of the secondary shaft 24 is used for hydraulic control when changing the groove widths of the primary pulley 23 and the secondary pulley 25 of the continuously variable transmission mechanism 20.
  • the first encoder 51 is directly fixed to the secondary shaft 24 between the nut 40 and the counter drive gear 31 in the axial direction of the secondary shaft 24, and the second encoder 61 is connected to the counter drive gear 31.
  • the small-diameter cylindrical portion 312 (portion that does not contribute to torque transmission) 31 is directly fixed to the end portion on the secondary shaft 24 side.
  • the torque detection device 50 since it is not necessary to provide a separate member for detecting the torque of the secondary shaft 24, it is possible to suppress an increase in the size of the torque detection device 50 and thus the power transmission device 10. Further, by configuring the torque detection device 50 in this way, the oil passage 24o can be provided inside the secondary shaft 24.
  • the first detected portion 52 of the first encoder 51 overlaps at least a part of the nut 40 in the axial direction when viewed from the radial direction, and the second detected portion 62 of the second encoder 61 is in the radial direction. From the perspective, it overlaps the first fixed portion 53 of the first encoder 51 in the axial direction. Thereby, the increase in the axial length of the secondary shaft 24 for arrangement
  • the torque of the secondary shaft 24 thus detected is used for hydraulic control when changing the groove widths of the primary pulley 23 and the secondary pulley 25 of the continuously variable transmission mechanism 20, the torque of the secondary shaft 24 is not detected.
  • the clamping pressure of the transmission belt 26 can be lowered to the extent that the transmission belt 26 does not slip. That is, it is not necessary to set the clamping pressure of the transmission belt 26 in consideration of a relatively large margin so that the transmission belt 26 does not slip even if there is a sudden change in the output torque as in the prior art. It can be made lower than that.
  • the first detected portion 52 overlaps at least a part of the nut 40 in the axial direction when viewed from the radial direction of the first detected portion 52 of the first encoder 51, and the second of the second encoder 61.
  • the second detected portion 62 overlaps the first fixed portion 53 of the first encoder 51 in the axial direction when viewed from the radial direction of the detected portion 62.
  • the present invention is not limited to this, and the first detected portion 52 may not overlap the nut 40 in the axial direction when viewed from the radial direction of the first detected portion 52.
  • the second detected portion 62 may not overlap the first fixed portion 53 of the first encoder 51 in the axial direction.
  • the first encoder 51 is fixed to the secondary shaft 24 between the nut 40 and the counter drive gear 31, and the second encoder 61 is fixed to the small diameter cylindrical portion 312 of the counter drive gear 31. It was supposed to be. However, the present invention is not limited to this.
  • the first encoder 51 is fixed to the secondary shaft 24 on the opposite side of the counter drive gear 31 from the secondary pulley 25, and the second encoder 61 is a small diameter cylinder of the counter drive gear 31. It is good also as what is fixed to the shape part 313.
  • the torque detection device 50 described above is configured as a magnetic device including the first encoder 51, the second encoder 61, and the rotational displacement detection sensor 70. However, as long as it can detect a rotational speed difference and a rotational phase difference, it may be configured as an optical device, for example.
  • the torque of the secondary shaft (second shaft) 24 of the continuously variable transmission mechanism 20 is detected.
  • the present invention is not limited to this, and the torque of the counter shaft (third axis) 52 may be detected, or the torque of the primary shaft (first axis) 22 may be detected.
  • the power transmission device 10 described above includes the continuously variable transmission mechanism 20 as the transmission mechanism.
  • the present invention is not limited to this, and a stepped transmission mechanism may be provided.
  • the torque detection device detects torque of the rotating shaft (24) that rotates integrally with the gear (31) in the power transmission device (10) including the speed change mechanism (20).
  • a first encoder (51) which is a device (50), has a first detected part (52), and is directly fixed to the rotary shaft (24) so as to rotate integrally with the rotary shaft (24).
  • a second encoder (61) that is fixed
  • a rotational displacement detection sensor (70) that detects rotational displacement of the first detected part (52) and the second detected part (62).
  • a first encoder that has a first detected portion and is directly fixed to the rotating shaft so as to rotate integrally with the rotating shaft
  • a second encoder that has a second detected portion and is integrated with the gear.
  • a second encoder that rotates and is directly fixed to the gear so that the second detected part comes close to the first detected part
  • rotational displacement detection that detects the rotational displacement of the first detected part and the second detected part.
  • a sensor a separate member for detecting the torque is not required.
  • the rotating shaft and the first encoder Since no separate member is required between the gear and the second encoder, it is possible to suppress an increase in the size of the torque detection device, and hence the power transmission device.
  • the first encoder (51) extends in the axial direction of the power transmission device (10) on the outer peripheral surface of the rotating shaft (24) and the inner peripheral surface of the gear (31).
  • Splines (240, 314) are formed at spaced positions, and the spline (240) of the rotating shaft (24) and the spline (314) of the gear (31) are fitted, and the gear (31 ) Has a non-contributing portion (312) that does not contribute to torque transmission between the spline (314) and the first encoder (51) in the axial direction, and the second encoder (61)
  • the gear (31) may be directly fixed to the non-contributing portion (312).
  • the first encoder that is directly fixed to the rotation shaft and the second encoder that is directly fixed to the gear can be separated in the torque transmission path.
  • the torque of the rotating shaft can be detected by detecting the twist of the rotating shaft by the two encoders. For this reason, a separate member becomes unnecessary, and the enlargement of the torque detection device and hence the power transmission device can be suppressed.
  • the non-contributing part (312) may be rotatably supported by the case (12) via the bearing (41).
  • the transmission mechanism (20) includes a primary shaft (22) having a primary pulley (23), a secondary shaft (24) having a secondary pulley (25), and the primary pulley (23). And a transmission belt (26) wound around the secondary pulley (25), and the gear (31) is the secondary pulley (25) of the secondary shaft (24).
  • the rotating shaft is connected to the opposite end, and the rotating shaft is the secondary shaft (24), and the first encoder (51) is connected to the secondary pulley (25) in the axial direction of the secondary shaft (24) and the It is directly fixed to the secondary shaft (24) between the gear (31) and the second encoder (6 ) It may be as being directly fixed to the gear (the gear in the secondary pulley (25) side of the 31) (31) in the axial direction.
  • the holding pressure of the transmission belt can be optimally set according to the actual torque detected by the torque detection device, so that the holding pressure of the transmission belt can be further lowered to the extent that the transmission belt does not slip. . That is, it is not necessary to set the transmission belt clamping pressure in consideration of a relatively large margin so that the transmission belt does not slip even if there is a sudden change in output torque as in the conventional case. Can be lowered.
  • the continuously variable transmission mechanism (20) includes a secondary cylinder (28) for changing the groove width of the secondary pulley (25) and a cylinder member (28a) constituting the secondary cylinder (28).
  • a first fixed portion (53) directly fixed to the secondary shaft (24), and extending from the first fixed portion (53) toward the fixing member (40) and the first detected portion A first extension portion (54) fixed so that (52) overlaps at least a part of the fixing member (40) in the axial direction when viewed from the radial direction of the first detected portion (52).
  • the encoder (61) includes a second fixed portion (63) that is directly fixed to the gear (31), extends from the second fixed portion (63) to the first encoder (51) side, and is A second extension in which the second detected part (62) is fixed so as to overlap with at least a part of the first fixed part (53) in the axial direction when viewed from the radial direction of the second detected part (62). And a protruding portion (64). If it carries out like this, the increase in the axial length of a secondary shaft for arrangement
  • the gear (31) is rotatably supported by the case (12) via a bearing (41), and the second fixed portion (63) is a diameter of the second fixed portion (63). It is good also as what overlaps at least one part of the said bearing (41) to the said axial direction seeing from the direction. In this way, an increase in the axial length of the secondary shaft can be further suppressed.
  • this indication is not limited to such embodiment at all, and can be implemented with various forms within the range which does not deviate from the gist of this indication. Of course.
  • This disclosure can be used in the torque detection device manufacturing industry and the like.

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Abstract

変速機構を備える動力伝達装置における、ギヤと一体に回転する回転軸のトルクを検出するトルク検出装置において、第1被検出部を有し、回転軸と一体に回転するように回転軸に直接固定される第1エンコーダと、第2被検出部を有し、ギヤと一体に回転すると共に第2被検出部が第1被検出部に近接するようにギヤに直接固定される第2エンコーダと、第1被検出部および第2被検出部の回転変位を検出する回転変位検出センサと、を備える。

Description

トルク検出装置
 本開示は、トルク検出装置に関する。
 従来、この種のトルク検出装置としては、動力伝達装置の変速機構のトルク伝達軸の内側に内軸を配置すると共にトルク伝達軸の一端部と内軸の一端部とを互いに相対回転不能に連結し、第1被検出部を有する第1エンコーダをトルク伝達軸の他端部に取り付け、第2被検出部を有する第2エンコーダを内軸の他端部に取り付け、第1,第2センサの第1,第2検出部を第1,第2被検出部に近接対向配置するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このトルク検出装置では、トルク伝達軸によりトルクを伝達する際のトルク伝達軸の両端部の弾性的な捩れ変形(第1,第2エンコーダの相対変位)に応じた第1,第2センサの出力信号の位相差比に基づいてトルク伝達軸のトルクを検出する。そして、このトルク伝達装置では、トルク伝達軸および内軸の他端側にそれぞれ第1,第2エンコーダを取り付けることにより、センサの取付作業性を良好にできると共にハーネスの配線作業の簡略化を図れるようにしている。
特開2015-172563号公報
 しかしながら、上述のトルク検出装置では、トルク伝達軸における互いに離間した2点の捩れを1つのセンサおよび第1,第2エンコーダにより検出しようとすると、トルク伝達軸の内側に内軸を設けるなど、トルクを検出するための別部材が必要になってしまう。
 本開示のトルク検出装置は、1つのセンサおよび第1,第2エンコーダにより回転軸のトルクを検出するものにおいて、トルクを検出するための別部材を必要としない構成を提供することを主目的とする。
 本開示のトルク検出装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
 本開示のトルク検出装置は、
 変速機構を備える動力伝達装置における、ギヤと一体に回転する回転軸のトルクを検出するトルク検出装置であって、
 第1被検出部を有し、前記回転軸と一体に回転するように前記回転軸に直接固定される第1エンコーダと、
 第2被検出部を有し、前記ギヤと一体に回転すると共に前記第2被検出部が前記第1被検出部に近接するように前記ギヤに直接固定される第2エンコーダと、
 前記第1被検出部および前記第2被検出部の回転変位を検出する回転変位検出センサと、
 を備えることを要旨とする。
 この本開示のトルク検出装置では、第1被検出部を有し回転軸と一体に回転するように回転軸に直接固定される第1エンコーダと、第2被検出部を有しギヤと一体に回転すると共に第2被検出部が第1被検出部に近接するようにギヤに直接固定される第2エンコーダと、第1被検出部および第2被検出部の回転変位を検出する回転変位検出センサと、を備える。これにより、1つの回転変位検出センサおよび第1,第2エンコーダにより回転軸のトルクを検出するものにおいて、トルクを検出するための別部材を必要としない、詳細には、回転軸と第1エンコーダとの間やギヤと第2エンコーダとの間に別部材を必要としないから、トルク検出装置ひいては動力伝達装置の大型化を抑制することができる。
動力伝達装置10の構成の概略を示す構成図である。 動力伝達装置10の要部の拡大図である。 トルク検出装置50周辺の拡大図である。
 次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。
 図1は、動力伝達装置10の構成の概略を示す構成図である。動力伝達装置10は、エンジンなどの動力発生源からの動力を駆動輪に接続されたドライブシャフト39に伝達する装置として構成されており、無段変速機構20やギヤ機構30,デファレンシャルギヤ(作動機構)37を備える。
 無段変速機構20は、駆動側回転軸としてのプライマリシャフト(第1軸)22と、プライマリシャフト22に設けられたプライマリプーリ23と、プライマリシャフト22と平行に配置された従動側回転軸としてのセカンダリシャフト(第2軸)24と、セカンダリシャフト24に設けられたセカンダリプーリ25と、プライマリプーリ23の溝とセカンダリプーリ25の溝とに掛け渡された伝動ベルト26と、プライマリプーリ23の溝幅を変更するための油圧式アクチュエータとしてのプライマリシリンダ27と、セカンダリプーリ25の溝幅を変更するための油圧式アクチュエータとしてのセカンダリシリンダ28と、を備える。
 プライマリシャフト22は、エンジンなどの動力発生源(図示省略)に連結されたインプットシャフト(図示省略)に前後進切替機構(図示省略)を介して連結される。プライマリプーリ23は、プライマリシャフト22と一体に形成された固定シーブ23aと、プライマリシャフト22にボールスプラインを介して軸方向に摺動自在に支持される可動シーブ23bと、を有する。セカンダリプーリ25は、セカンダリシャフト24と一体に形成された固定シーブ25aと、セカンダリシャフト24にボールスプラインを介して軸方向に摺動自在に支持されると共にリターンスプリング29により軸方向に付勢される可動シーブ25bと、を有する。
 プライマリシリンダ27は、プライマリプーリ23の可動シーブ23bの背後に形成され、セカンダリシリンダ28は、セカンダリプーリ25の可動シーブ25bの背後に形成される。プライマリシリンダ27とセカンダリシリンダ28とには、プライマリプーリ23とセカンダリプーリ25との溝幅を変化させるために油圧制御装置から作動油が供給される。これにより、動力発生源からインプットシャフトや前後進切替機構を介してプライマリシャフト22に伝達された動力を無段階に変速してセカンダリシャフト24に伝達することができる。そして、セカンダリシャフト24に伝達された動力は、ギヤ機構30やデファレンシャルギヤ37およびドライブシャフト39を介して左右の駆動輪に伝達される。
 ギヤ機構30は、セカンダリシャフト24と一体に回転するカウンタドライブギヤ31と、セカンダリシャフト24やドライブシャフト39と平行に延在すると共に軸受を介してトランスミッションケース12により回転自在に支持されるカウンタシャフト(第3軸)32と、カウンタシャフト32に固定されると共にカウンタドライブギヤ31に噛合するカウンタドリブンギヤ33と、カウンタシャフト32と一体に成形されたまたはカウンタシャフト32に固定されたドライブピニオンギヤ(ファイナルドライブギヤ)34と、ドライブピニオンギヤ34に噛合すると共にデファレンシャルギヤ37に連結されるデフリングギヤ(ファイナルドリブンギヤ)35とを有する。
 図2は、動力伝達装置10の要部の拡大図である。図示するように、セカンダリシャフト24内には、トランスミッションケース12内の各部、例えば、カウンタドライブギヤ31や軸受41,42などに作動油を供給するための油路24oが形成されている。セカンダリシリンダ28を構成するシリンダ部材28aは、セカンダリシャフト24に形成された段差部24sと固定部材としてのナット40とによりセカンダリシャフト24に固定される。
 カウンタドライブギヤ31は、中空筒状に形成されており、カウンタドリブンギヤ33の対応するギヤ歯に噛合する複数の外歯310を有する大径筒状部311と、大径筒状部311から軸方向のセカンダリプーリ25側およびその反対側に延出すると共に大径筒状部311よりも小径の小径筒状部312,313と、を備える。大径筒状部311および小径筒状部313の内周面には、嵌合スプライン314が形成されている。嵌合スプライン314は、セカンダリシャフト24のセカンダリプーリ25とは反対側の端部の外周面に形成されたスプライン240に嵌合される。即ち、嵌合スプライン314およびスプライン240は、嵌合部として機能する。これにより、カウンタドライブギヤ31は、セカンダリシャフト24と一体に回転する。この際、カウンタドライブギヤ31のうち、内周面に嵌合スプライン314を有する大径筒状部311および小径筒状部313は、トルクの伝達に寄与し、内周面に嵌合スプライン314を有しない小径筒状部312は、トルクの伝達に寄与しない。カウンタドライブギヤ31の小径筒状部312,313は、軸受41,42を介してトランスミッションケース12により回転自在に支持される。
 こうして構成された動力伝達装置10では、トルク検出装置50により、セカンダリシャフト24のトルクが検出される。図3は、トルク検出装置50周辺の拡大図である。トルク検出装置50は、図2や図3に示すように、セカンダリシャフト24と一体に回転するようにセカンダリシャフト24に直接固定される(別部材を介さずに固定される)第1エンコーダ51と、カウンタドライブギヤ31と一体に回転するようにカウンタドライブギヤ31に直接固定される(別部材を介さずに固定される)第2エンコーダ61と、第1,第2エンコーダ51,61の回転変位を検出する回転変位検出センサ70と、を備える。
 第1エンコーダ51は、環状の第1被検出部52と、セカンダリシャフト24の外周面に直接固定される第1被固定部53と、第1被固定部53から延出すると共に第1被検出部52が固定される第1延出部54と、を備える。第1被検出部52は、外周面の周方向に沿ってN極とS極とが交互に等ピッチで配置されており(例えば25極対)、周方向に沿って磁気特性を交互に等ピッチで変化させる。この第1被検出部52は、その径方向からみてナット40の少なくとも一部と軸方向に重なるように第1延出部54に固定される。第1被固定部53は、筒状に形成されており、セカンダリシャフト24の軸方向におけるナット40とカウンタドライブギヤ31との間でセカンダリシャフト24に圧入される。第1延出部54は、第1被固定部53のセカンダリシリンダ28側の端部(図3の左端部)からセカンダリシリンダ28側(図3の左側)に延出する筒状の小径筒状部55と、小径筒状部55の遊端部(図3の左端部)から径方向外側に延出する環状の環状部56と、環状部56の外周からセカンダリシリンダ28側(図3の左側)に延出すると共に外周面に第1被検出部52が固定される筒状の大径筒状部57と、を有する。この第1エンコーダ51では、第1被固定部53がセカンダリシャフト24に圧入される際に環状部56がナット40の端面に当接することにより、第1被検出部52の位置決めが行なわれる。
 第2エンコーダ61は、環状の第2被検出部62と、カウンタドライブギヤ31の小径筒状部312(トルクの伝達に寄与しない部分)の外周面に直接固定される第2被固定部63と、第2被固定部63からセカンダリシリンダ28側(第1エンコーダ51側)に延出すると共に第2被検出部62が固定される第2延出部64と、を備える。第2被検出部62は、第1被検出部52と同一に構成されている。この第2被検出部62は、その径方向からみて第1被固定部53の少なくとも一部と軸方向に重なると共に第1被検出部52と近接する(例えば、軸方向に数mm程度の間隔となる)ように第2延出部64に固定される。第2被固定部63は、筒状の筒状部63aと、筒状部63aの遊端部(図3の左端部)から径方向内側に延出する環状の環状部63bと、を有する。この第2被固定部63は、筒状部63aがカウンタドライブギヤ31の小径筒状部312のセカンダリシリンダ28側の端部に圧入され、その際に環状部63bが小径筒状部312の端面に当接する。このとき、第2被固定部63は、その径方向からみて軸受41と軸方向に重なっている。第2延出部64は、第2被固定部63の筒状部63aの環状部63b側の端部(図3の左端部)からセカンダリシリンダ28側(図3の左側)に延出する筒状の小径筒状部65と、小径筒状部65の遊端部(図3の左端部)から径方向外側に延出する環状の環状部66と、環状部66の外周からセカンダリシリンダ28側(図3の左側)に延出すると共に外周面に第2被検出部62が固定される筒状の大径筒状部67と、を有する。小径筒状部65には、油孔65oが形成されている。これにより、セカンダリシャフト24側からの作動油を油孔65oを介して軸受41に供給することができる。この第2エンコーダ61では、筒状部63aが小径筒状部312の端部に圧入される際に環状部63bが小径筒状部312の端面に当接することにより、第2被検出部62のカウンタドライブギヤ31に対する位置決めが行なわれ、カウンタドライブギヤ31がセカンダリシャフト24に対して位置決めされる際に第2被検出部62の第1被検出部52に対する位置決めが行なわれる。
 回転変位検出センサ70は、トランスミッションケースに固定され、第1,第2検出部71,72を備える。第1,第2検出部71,72は、ホール素子やホールIC,MR素子等の磁気検出素子を有すると共に第1,第2エンコーダ51,61の第1,第2被検出部52,62に近接対向配置され、第1,第2被検出部52,62の磁気特性変化に応じて出力信号を変化させる。そして、この出力信号をケーブル69を介してトルク演算装置(図示せず)に送信し、トルク演算装置は、第1,第2被検出部52,62からの出力信号に応じてセカンダリシャフト24のトルクを演算する。セカンダリシャフト24によりトルクが伝達される際には、セカンダリシャフト24に捻れが生じる。そして、セカンダリシャフト24の捻れの程度は、セカンダリシャフト24のトルクが大きいほど大きくなる。このため、セカンダリシャフト24における第1被固定部53が固定される位置と、カウンタドライブギヤ31における第2被固定部63が固定される位置(セカンダリシャフト24とカウンタドライブギヤ31との嵌合部)の位置と、の捻れの程度を把握できれば、セカンダリシャフト24のトルクを検出(推定)することができる。本実施形態では、トルク演算装置は、第1,第2被検出部52,62からの矩形波の出力信号の立ち上がりまたは立ち下がりの位相差をセカンダリシャフト24のトルクに変換することにより、セカンダリシャフト24のトルクを検出するものとした。なお、こうして検出したセカンダリシャフト24のトルクは、無段変速機構20のプライマリプーリ23およびセカンダリプーリ25の溝幅を変化させる際の油圧制御などに用いられる。
 この本開示のトルク検出装置50では、セカンダリシャフト24の軸方向におけるナット40とカウンタドライブギヤ31との間で第1エンコーダ51をセカンダリシャフト24に直接固定すると共に、第2エンコーダ61をカウンタドライブギヤ31の小径筒状部312(トルクの伝達に寄与しない部分)のセカンダリシャフト24側の端部に直接固定する。これにより、第1エンコーダ51と第2エンコーダ61と回転変位検出センサ70とをを備えるものにおいて、第1エンコーダ51と第2エンコーダ61とをトルクの伝達経路において離間させることができるから、セカンダリシャフト24の捻れを検出してセカンダリシャフト24のトルクを検出することができる。このため、セカンダリシャフト24のトルクの検出のための別部材を設ける必要がないから、トルク検出装置50ひいては動力伝達装置10の大型化を抑制することができる。また、トルク検出装置50をこのように構成することにより、セカンダリシャフト24の内側に油路24oを設けることができる。
 しかも、第1エンコーダ51の第1被検出部52は、その径方向からみてナット40の少なくとも一部と軸方向に重なっており、第2エンコーダ61の第2被検出部62は、その径方向からみて第1エンコーダ51の第1被固定部53と軸方向に重なっている。これにより、トルク検出装置50の配置のための、セカンダリシャフト24の軸長の増加を抑制することができる。さらに、第2被固定部63は、その径方向からみて軸受41と軸方向に重なっている。これにより、セカンダリシャフト24の軸長の増加をより抑制することができる。
 さらに、こうして検出したセカンダリシャフト24のトルクを、無段変速機構20のプライマリプーリ23およびセカンダリプーリ25の溝幅を変化させる際の油圧制御などに用いるから、セカンダリシャフト24のトルクを検出しないものに比して、伝動ベルト26の挟持圧を伝動ベルト26が滑らない程度でより低くすることができる。即ち、従来のように、出力トルクの急変があっても伝動ベルト26が滑らないように比較的大きいマージンを考慮して伝動ベルト26の挟持圧を設定する必要がないから、挟持圧を従来に比して低くすることができるのである。
 上述のトルク検出装置50では、第1エンコーダ51の第1被検出部52の径方向からみて第1被検出部52がナット40の少なくとも一部と軸方向に重なると共に第2エンコーダ61の第2被検出部62の径方向からみて第2被検出部62が第1エンコーダ51の第1被固定部53と軸方向に重なるものとした。しかし、これに限定されるものではなく、第1被検出部52の径方向からみて第1被検出部52がナット40と軸方向に重ならないものとしてもよい。また、第2被検出部62の径方向からみて第2被検出部62が第1エンコーダ51の第1被固定部53と軸方向に重ならないものとしてもよい。
 上述のトルク検出装置50では、第1エンコーダ51がナット40とカウンタドライブギヤ31との間でセカンダリシャフト24に固定されると共に第2エンコーダ61がカウンタドライブギヤ31の小径筒状部312に固定されるものとした。しかし、これに限定されるものではなく、第1エンコーダ51がカウンタドライブギヤ31よりもセカンダリプーリ25とは反対側でセカンダリシャフト24に固定されると共に第2エンコーダ61がカウンタドライブギヤ31の小径筒状部313に固定されるものとしてもよい。
 上述のトルク検出装置50では、第1エンコーダ51と第2エンコーダ61と回転変位検出センサ70とを備える磁気式の装置として構成されるものとした。しかし、回転数差や回転位相差を検出できるものであれば、例えば、光学式の装置などとして構成されるものとしてもよい。
 上述のトルク検出装置50では、無段変速機構20のセカンダリシャフト(第2軸)24のトルクを検出するものとした。しかし、これに限定されるものではなく、カウンタシャフト(第3軸)52のトルクを検出するものとしたり、プライマリシャフト(第1軸)22のトルクを検出するものとしたりしてもよい。
 上述の動力伝達装置10では、変速機構として、無段変速機構20を備えるものとした。しかし、これに限定されるものではなく、有段変速機構を備えるものとしてもよい。
 以上説明したように、本開示のトルク検出装置は、変速機構(20)を備える動力伝達装置(10)における、ギヤ(31)と一体に回転する回転軸(24)のトルクを検出するトルク検出装置(50)であって、第1被検出部(52)を有し、前記回転軸(24)と一体に回転するように前記回転軸(24)に直接固定される第1エンコーダ(51)と、第2被検出部(62)を有し、前記ギヤ(31)と一体に回転すると共に前記第2被検出部が前記第1被検出部に近接するように前記ギヤ(31)に直接固定される第2エンコーダ(61)と、前記第1被検出部(52)および前記第2被検出部(62)の回転変位を検出する回転変位検出センサ(70)と、を備えることを要旨とする。
 この本開示のトルク検出装置では、第1被検出部を有し回転軸と一体に回転するように回転軸に直接固定される第1エンコーダと、第2被検出部を有しギヤと一体に回転すると共に第2被検出部が第1被検出部に近接するようにギヤに直接固定される第2エンコーダと、第1被検出部および第2被検出部の回転変位を検出する回転変位検出センサと、を備える。これにより、1つの回転変位検出センサおよび第1,第2エンコーダにより回転軸のトルクを検出するものにおいて、トルクを検出するための別部材を必要としない、詳細には、回転軸と第1エンコーダとの間やギヤと第2エンコーダとの間に別部材を必要としないから、トルク検出装置ひいては動力伝達装置の大型化を抑制することができる。
 こうした本開示のトルク検出装置において、前記回転軸(24)の外周面および前記ギヤ(31)の内周面には、前記第1エンコーダ(51)から前記動力伝達装置(10)の軸方向に離間した位置にスプライン(240,314)が形成され、前記回転軸(24)の前記スプライン(240)と前記ギヤ(31)の前記スプライン(314)とが嵌合しており、前記ギヤ(31)は、前記スプライン(314)と前記第1エンコーダ(51)との前記軸方向における間に、トルクの伝達に寄与しない非寄与部(312)を有し、前記第2エンコーダ(61)は、前記ギヤ(31)の前記非寄与部(312)に直接固定されるものとしてもよい。こうすれば、回転軸に直接固定される第1エンコーダと、ギヤに直接固定される第2エンコーダと、をトルク伝達経路において離間させることができるから、1つの回転変位検出センサおよび第1,第2エンコーダにより回転軸の捻れを検出して回転軸のトルクを検出することができる。このため、別部材が不要となり、トルク検出装置ひいては動力伝達装置の大型化を抑制することができる。この場合、前記非寄与部(312)は、軸受(41)を介してケース(12)に回転自在に支持されるものとしてもよい。
 本開示のトルク検出装置において、前記変速機構(20)は、プライマリプーリ(23)を有するプライマリシャフト(22)と、セカンダリプーリ(25)を有するセカンダリシャフト(24)と、前記プライマリプーリ(23)と前記セカンダリプーリ(25)とに巻き掛けられる伝動ベルト(26)と、を有する無段変速機構であり、前記ギヤ(31)は、前記セカンダリシャフト(24)の前記セカンダリプーリ(25)とは反対側の端部に連結され、前記回転軸は、前記セカンダリシャフト(24)であり、前記第1エンコーダ(51)は、前記セカンダリシャフト(24)の軸方向における前記セカンダリプーリ(25)と前記ギヤ(31)との間で前記セカンダリシャフト(24)に直接固定され、前記第2エンコーダ(61)は、前記軸方向における前記ギヤ(31)の前記セカンダリプーリ(25)側で前記ギヤ(31)に直接固定されるものとしてもよい。こうすれば、トルク検出装置により検出される実トルクに応じて伝動ベルトの挟持圧を最適に設定することができるから、伝動ベルトの挟持圧を伝動ベルトが滑らない程度でより低くすることができる。即ち、従来のように、出力トルクの急変があっても伝動ベルトが滑らないように比較的大きいマージンを考慮して伝動ベルトの挟持圧を設定する必要がないから、挟持圧を従来に比して低くすることができるのである。
 この場合、前記無段変速機構(20)は、前記セカンダリプーリ(25)の溝幅を変更するためのセカンダリシリンダ(28)と、前記セカンダリシリンダ(28)を構成するシリンダ部材(28a)を前記セカンダリシャフト(24)に固定するための固定部材(40)と、を更に有し、前記第1エンコーダ(51)は、前記軸方向における前記固定部材(40)と前記ギヤ(31)との間で前記セカンダリシャフト(24)に直接固定される第1被固定部(53)と、前記第1被固定部(53)から前記固定部材(40)側に延出すると共に前記第1被検出部(52)が前記第1被検出部(52)の径方向からみて前記固定部材(40)の少なくとも一部と前記軸方向に重なるように固定される第1延出部(54)と、を有し、前記第2エンコーダ(61)は、前記ギヤ(31)に直接固定される第2被固定部(63)と、前記第2被固定部(63)から前記第1エンコーダ(51)側に延出すると共に前記第2被検出部(62)が前記第2被検出部(62)の径方向からみて前記第1被固定部(53)の少なくとも一部と前記軸方向に重なるように固定される第2延出部(64)と、を有するものとしてもよい。こうすれば、トルク検出装置の配置のための、セカンダリシャフトの軸長の増加を抑制することができる。
 この場合、前記ギヤ(31)は、軸受(41)を介してケース(12)に回転自在に支持され、前記第2被固定部(63)は、前記第2被固定部(63)の径方向からみて前記軸受(41)の少なくとも一部と前記軸方向に重なっているものとしてもよい。こうすれば、セカンダリシャフトの軸長の増加をより抑制することができる。
 以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
 本開示は、トルク検出装置の製造産業などに利用可能である。

Claims (6)

  1.  変速機構を備える動力伝達装置における、ギヤと一体に回転する回転軸のトルクを検出するトルク検出装置であって、
     第1被検出部を有し、前記回転軸と一体に回転するように前記回転軸に直接固定される第1エンコーダと、
     第2被検出部を有し、前記ギヤと一体に回転すると共に前記第2被検出部が前記第1被検出部に近接するように前記ギヤに直接固定される第2エンコーダと、
     前記第1被検出部および前記第2被検出部の回転変位を検出する回転変位検出センサと、
     を備えるトルク検出装置。
  2.  請求項1記載のトルク検出装置であって、
     前記回転軸の外周面および前記ギヤの内周面には、前記第1エンコーダから前記動力伝達装置の軸方向に離間した位置にスプラインが形成され、前記回転軸の前記スプラインと前記ギヤの前記スプラインとが嵌合しており、
     前記ギヤは、前記スプラインと前記第1エンコーダとの前記軸方向における間に、トルクの伝達に寄与しない非寄与部を有し、
     前記第2エンコーダは、前記ギヤの前記非寄与部に直接固定される、
     トルク検出装置。
  3.  請求項2記載のトルク検出装置であって、
     前記非寄与部は、軸受を介してケースに回転自在に支持される、
     トルク検出装置。
  4.  請求項1ないし3のうちの何れか1つの請求項に記載のトルク検出装置であって、
     前記変速機構は、プライマリプーリを有するプライマリシャフトと、セカンダリプーリを有するセカンダリシャフトと、前記プライマリプーリと前記セカンダリプーリとに巻き掛けられる伝動ベルトと、を有する無段変速機構であり、
     前記ギヤは、前記セカンダリシャフトの前記セカンダリプーリとは反対側の端部に連結され、
     前記回転軸は、前記セカンダリシャフトであり、
     前記第1エンコーダは、前記セカンダリシャフトの軸方向における前記セカンダリプーリと前記ギヤとの間で前記セカンダリシャフトに直接固定され、
     前記第2エンコーダは、前記軸方向における前記ギヤの前記セカンダリプーリ側で前記ギヤに直接固定される、
     トルク検出装置。
  5.  請求項4記載のトルク検出装置であって、
     前記無段変速機構は、前記セカンダリプーリの溝幅を変更するためのセカンダリシリンダと、前記セカンダリシリンダを構成するシリンダ部材を前記セカンダリシャフトに固定するための固定部材と、を更に有し、
     前記第1エンコーダは、前記軸方向における前記固定部材と前記ギヤとの間で前記セカンダリシャフトに直接固定される第1被固定部と、前記第1被固定部から前記固定部材側に延出すると共に前記第1被検出部が前記第1被検出部の径方向からみて前記固定部材の少なくとも一部と前記軸方向に重なるように固定される第1延出部と、を有し、
     前記第2エンコーダは、前記ギヤに直接固定される第2被固定部と、前記第2被固定部から前記第1エンコーダ側に延出すると共に前記第2被検出部が前記第2被検出部の径方向からみて前記第1被固定部の少なくとも一部と前記軸方向に重なるように固定される第2延出部と、を有する、
     トルク検出装置。
  6.  請求項5記載のトルク検出装置であって、
     前記ギヤは、軸受を介してケースに回転自在に支持され、
     前記第2被固定部は、前記第2被固定部の径方向からみて前記軸受の少なくとも一部と前記軸方向に重なっている、
     トルク検出装置。
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