JP6561598B2 - トルク測定装置付回転伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車用自動変速機に組み込んで、トルクを伝達すると共に、伝達するトルクの大きさを測定する為に利用する、トルク測定装置付回転伝達装置の改良に関する。

自動車用自動変速機を構成する軸の回転速度と、この軸により伝達しているトルクの大きさとを測定し、その測定結果を当該変速機の変速制御又はエンジンの出力制御を行う為の情報として利用する事が、従来から行われている。又、トルクの大きさを測定する為に利用可能な装置として従来から、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トルクの大きさを測定する装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。この様な従来構造に就いて、図６を参照しつつ説明する。

図６に示した従来構造の場合、運転時にトルクを伝達するトルク伝達軸１の軸方向２箇所位置に、１対のエンコーダ２、２を外嵌固定している。被検出部である、これら両エンコーダ２、２の外周面である被検出面の磁気特性は、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化している。又、これら両被検出面の磁気特性が円周方向に関して変化するピッチは、これら両被検出面同士で互いに等しくなっている。又、これら両被検出面に、１対のセンサ３、３の検出部を対向させた状態で、これら両センサ３、３を、図示しないハウジングに支持している。これら両センサ３、３は、それぞれ自身の検出部を対向させた部分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ものである。

上述の様な前記両センサ３、３の出力信号は、前記トルク伝達軸１と共に前記両エンコーダ２、２が回転する事に伴い、それぞれ周期的に変化する。この変化の周波数（及び周期）は、前記トルク伝達軸１の回転速度に見合った値をとる。この為、この周波数（又は周期）に基づいて、この回転速度を求められる。又、前記トルク伝達軸１によりトルクを伝達する事に伴って、このトルク伝達軸１が弾性的に捩れ変形すると、前記両エンコーダ２、２が回転方向に相対変位する。この結果、前記両センサ３、３の出力信号同士の間の位相差比（＝位相差／１周期）が変化する。又、この位相差比は、前記トルク（前記トルク伝達軸１の弾性的な捩れ変形量）に見合った値をとる。この為、この位相差比に基づいて、前記トルクを求められる。

ところが、上述した様な従来構造のトルク測定装置付回転伝達装置の場合には、２個のセンサ３、３を、軸方向に離隔した状態で、それぞれ高精度な相対位置関係でハウジングに取り付ける必要がある。この為、これら両センサ３、３の取り付け作業が面倒になる。又、合計２本のハーネス４、４が必要になる為、これらハーネス４、４の配線作業が面倒になる（取り回し性が悪くなる）と共に、コスト及び重量の増大を招く。
又、前記トルク測定の分解能を高くする為には、前記両センサ３、３の出力信号同士の間の位相差比が大きい方が好ましく、この為に、前記トルク伝達軸１の弾性的な捩り変形量に基づく前記両エンコーダ２、２同士の回転方向の相対変位量を多く確保する事が求められている。
尚、本発明に関連するその他の先行技術文献としては、上述した特許文献１、２のほか、特許文献３〜５等に記載された発明がある。

特開平１−２５４８２６号公報 特開昭６３−８２３３０号公報 特開昭６０−２１３５６９号公報 特公平７−１８７６７号公報 特開２０１３−１９８２８号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、センサの取り付け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る事により、コスト及び重量の低減を図る事ができ、更に、トルク測定の分解能の向上を図れる構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトルク測定装置付回転伝達装置は、トルク伝達軸と、内軸と、第一特性変化部材と、第二特性変化部材と、増幅リンク部材と、センサ装置とを備える。
このうちのトルク伝達軸は、使用時にトルクを伝達するものである。
前記内軸は、前記トルク伝達軸の内径側に、軸方向一端側部分をこのトルク伝達軸の軸方向一端側部分に直接又は間接的に、前記トルク伝達軸に対する相対回転不能に連結された状態で配置されている。
前記第一特性変化部材は、前記トルク伝達軸の軸方向他端部に、中心軸が前記トルク伝達軸の中心軸と同軸上に位置する状態で直接又は間接的に固定されている。この様な第一特性変化部材は、特性が円周方向に関して交互に変化している第一被検出部を有している。
前記第二特性変化部材は、前記内軸の軸方向他端側部分のうち、前記トルク伝達軸の他端側開口部から軸方向他方側に突出した部分に、中心軸がこの内軸の中心軸と同軸上に位置すると共に、この内軸に対する相対回転を可能な状態で支持されている。この様な第二特性変化部材は、特性が円周方向に関して交互に変化している第二被検出部を有している。
前記増幅リンク部材は、前記内軸と前記第二特性変化部材との間に、この内軸の回転をこの第二特性変化部材に伝達可能な状態で設けられており、自身の揺動に基づいて、この第二特性変化部材を、この内軸が連結された位置での前記トルク伝達軸の捩れ角以上の角度で回転させる為のものである。
前記センサ装置は、１対の検出部を有しており、前記１対の検出部のそれぞれを前記第一、第二両被検出部に対向させた状態で使用時にも回転しない部分に支持されている。この様なセンサ装置は、前記第一、第二両被検出部のうち、前記１対の検出部を対向させた部分同士の円周方向の位相変化を検出する事ができる。

上述の様な本例のトルク測定装置付回転伝達装置を実施する場合には、追加的に、請求項２に記載した発明の様に、前記増幅リンク部材が、前記内軸との係合部である力点部に入力されたこの内軸の変位に基づき、前記第一特性変化部材又はこの第一特性変化部材と同期して回転する部材との係合部である支点部を中心に揺動し、前記第二特性変化部材との係合部である作用点部を介して、この第二特性変化部材を、前記内軸の捩れ角以上の角度で回転させる様に構成する事ができる。

上述の様な本例のトルク測定装置付回転伝達装置を実施する場合には、追加的に、請求項３に記載した発明の様に、前記作用点部と前記力点部との距離を、前記支点部と前記力点部との距離よりも大きくした構成を採用できる。

上述の様に構成する本発明のトルク測定装置付回転伝達装置によれば、センサの取り付け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る事により、コスト及び重量の低減を図れる。
即ち、本発明の場合には、トルク伝達軸が伝達するトルクの大きさを検出する為に使用する第一、第二両特性変化部材をこのトルク伝達軸の軸方向他方側に配置する構成を採用している。この為、前記第二特性変化部材を前記トルク伝達軸の軸方向一端側に配置する構造と比べて、センサ装置の取り付け作業性を良好にできる。又、前記第一、第二両特性変化部材同士を近くに配置する事ができる為、ハーネスの配線作業を簡略化できると共に、コスト及び重量の低減を図れる。

又、本発明のトルク測定装置付回転伝達装置によれば、トルク測定の分解能の向上を図れる。
即ち、本発明の場合、内軸と第二特性変化部材との間に、この内軸が連結された位置での前記トルク伝達軸の捩れ角（捩れ変形量）を増幅して前記第二特性変化部材に伝達する事ができる増幅リンク部材を設けている。この為、前記内軸から前記第二特性変化部材に伝わる、前記トルク伝達軸の弾性的な捩れ変形量を、このトルク伝達軸から前記第二特性変化部材に直接伝達する場合よりも大きくする事ができる。この結果、センサ装置が検出する前記第一、第二両特性変化部材同士の位相変化（位相差比）が大きくなり、トルク測定の分解能を向上させる事ができる。

本発明の実施の形態の１例を示す、トルク測定装置付回転伝達装置の断面図。 同じく、第二エンコーダを省略した状態で図１の左側から見た図であって、トルクを伝達していない状態（ａ）と、トルクを伝達している状態（ｂ）。 同じく、センサ装置を省略して示すトルク測定装置付回転伝達装置の分解斜視図。 同じく、図３とは異なる角度から見たセンサ装置を省略したトルク測定装置付回転伝達装置の分解斜視図。 同じく、増幅リンク部材のみを取り出して示す平面図。 従来構造のトルク測定装置付回転伝達装置の１例を示す略側面図。

［実施の形態の１例］
本発明の実施の形態の１例に就いて、図１〜５を参照しつつ説明する。本例のトルク測定装置付回転伝達装置５は、例えば自動車用の自動変速機に組み込んで使用する。この様なトルク測定装置付回転伝達装置５は、図示しないハウジング（ミッションケース）と、ベルト式ＣＶＴ等のインプットシャフト（又はカウンタシャフト）として機能する中空状（中空筒状）のトルク伝達軸６と、１対の転がり軸受７ａ、７ｂと、入力歯車８と、出力歯車９と、内軸１０と、第一エンコーダ１１と、第二エンコーダ１２と、増幅リンク部材１３と、センサ装置１４とを備える。

前記トルク伝達軸６は、炭素鋼の如き合金鋼により中空円筒状に造られている。この様なトルク伝達軸６の外周面のうち、軸方向一端（図１の右端）寄り部分から軸方向一端縁に掛けての部分には、外径寸法が、当該部分の軸方向他方側に隣接する部分の外径寸法よりも小さい一端側小径円筒部１５が形成されている。尚、本明細書及び特許請求の範囲全体で、軸方向、径方向及び円周方向とは、特に断らない限りトルク伝達軸の各方向を言う。

又、前記トルク伝達軸６の外周面のうち、この一端側小径円筒部１５の軸方向他方側に隣接した部分には、全周に亙り係止凹溝１６が形成されている。又、前記トルク伝達軸６の外周面のうち、この係止凹溝１６の軸方向他方側に隣接した部分には、トルクの入力部である雄スプライン部１７が形成されている。尚、この雄スプライン部１７には、後述する入力歯車８の雌スプライン部２８がスプライン係合され、前記トルク伝達軸６とは同軸上に存在しない動力源の回転軸と接続されている。但し、この入力歯車８の代わりに、図示しないクラッチ、筒型軸継手、フランジ型軸継手、流体継手（トルクコンバータを含む）等の動力継手をスプライン係合して、前記トルク伝達軸６と同軸上に配置されたエンジンやモータ等の動力源の回転軸と接続する構成を採用する事もできる。

又、前記トルク伝達軸６の外周面のうち、前記雄スプライン部１７の軸方向他方側に隣接した位置には、全周に亙り径方向外方に突出した状態で、位置決め凸部１８が形成されている。又、前記トルク伝達軸６の外周面のうち、軸方向他端（図１の左端）寄り部分から軸方向他端縁に掛けての部分には、外径寸法が、当該部分の軸方向一方側に隣接する部分の外径寸法よりも小さい他端側小径円筒部１９が形成されている。又、前記トルク伝達軸６の内周面は、全長に亙り内径寸法が変わらない円筒面状に形成されている。この様なトルク伝達軸６は、前記ハウジングに対して、前記両転がり軸受７ａ、７ｂにより回転自在に支持されている。本例の場合には、このトルク伝達軸６に、焼き入れ、焼き戻し処理等の熱処理を行い、このトルク伝達軸６の表面硬さをＨＶ４００以上とすると共に、表面炭素濃度を０．２％以上としている。

前記両転がり軸受７ａ、７ｂのうちの、一方（図１の右側）の転がり軸受７ａは、円すいころ軸受であり、円環状の外輪２０ａ及び内輪２１ａと、保持器２２ａと、複数個の転動体（円すいころ）２３ａ、２３ａとから構成されている。このうちの外輪２０ａは、前記ハウジングに内嵌固定されており、前記内輪２１ａは、前記トルク伝達軸６の一端側小径円筒部１５に外嵌固定されている。前記各転動体２３ａ、２３ａは、前記外輪２０ａの内周面に形成された外輪軌道２４ａと、前記内輪２１ａの外周面に形成された内輪軌道２５ａとの間に、前記保持器２２ａにより保持された状態で、転動自在に設けられている。

一方、前記両転がり軸受７ａ、７ｂのうちの、他方（図１の左側）の転がり軸受７ｂは、円すいころ軸受であり、円環状の外輪２０ｂ及び内輪２１ｂと、保持器２２ｂと、複数個の転動体（円すいころ）２３ｂ、２３ｂとから構成されている。このうちの外輪２０ｂは、前記ハウジングに内嵌固定されており、前記内輪２１ｂは、前記トルク伝達軸６の他端側小径円筒部１９に外嵌固定されている。前記各転動体２３ｂ、２３ｂは、前記外輪２０ｂの内周面に形成された外輪軌道２４ｂと、前記内輪２１ｂの外周面に形成された内輪軌道２５ｂとの間に、前記保持器２２ｂにより保持された状態で、転動自在に設けられている。
尚、前記両転がり軸受７ａ、７ｂとしては、上述の様な円すいころ軸受以外に、例えば深溝型、アンギュラ型等の玉軸受、円筒ころ軸受、ラジアルニードル軸受、自動調心ころ軸受等を採用する事もできる。

前記入力歯車８は、炭素鋼の如き合金鋼製のはすば歯車又は平歯車であり、筒部２６と、円輪状の歯車本体２７とから成る。このうちの筒部２６は、内周面に雌スプライン部２８が形成されている。又、前記歯車本体２７は、この筒部２６の外周面のうち、軸方向中間部から軸方向他端縁に掛けての部分に、径方向外方に突出した状態で形成されている。この様な歯車本体２７の外周面には、入力側歯部２９が形成されている。この様な入力歯車８は、前記筒部２６の雌スプライン部２８を、前記トルク伝達軸６の雄スプライン部１７にスプライン係合された状態で設けられている。又、この状態で、前記筒部２６の軸方向一端面が、前記トルク伝達軸６の係止凹溝１６に係止した止め輪３０の軸方向他側面に当接しており、前記筒部２６の軸方向他端面が前記トルク伝達軸６の位置決め凸部１８の軸方向一側面に当接している。この様にして、前記入力歯車８は、前記トルク伝達軸６に対する軸方向に関する位置決めを図られている。尚、前記入力歯車８とこのトルク伝達軸６との同軸性を図りつつ、相対回転を防止する為の構造として、前記入力歯車８とこのトルク伝達軸６との嵌合部を、同軸性を確保する為の円筒面嵌合部と、相対回転を防止する為のインボリュートスプライン係合部とを、軸方向に隣接配置して構成する事もできる。

前記出力歯車９は、素鋼の如き合金鋼製のはすば歯車又は平歯車であり、前記トルク伝達軸６の外周面の軸方向中間部のうちの軸方向他端寄り部分に一体に形成（固定）されている。尚、出力歯車を、トルク伝達軸とは別体として、このトルク伝達軸の軸方向中間部外周面に外嵌固定（スプライン係合）する事もできる。この場合には、この嵌合部を、同心性を確保する為の円筒面嵌合部と、相対回転を防止する為のインボリュートスプライン係合部とを、軸方向に隣接配置した構成を採用できる。

前記内軸１０は、炭素鋼の如き合金鋼又は合成樹脂により略円柱状（又は円管状）に造られている。この様な内軸１０は、軸方向一端寄り部分から軸方向一端縁に掛けての部分に、外径寸法が、当該部分の軸方向他方側に隣接した部分（軸方向中間部）の外径寸法よりも大きい嵌合面部３１が形成されている。又、前記内軸１０の軸方向他端寄り部分には、外径寸法が、当該部分の軸方向一方側に隣接した部分（軸方向中間部）よりも大きく、前記嵌合面部３１の外径寸法よりも僅かに小さい案内面部３２が形成されている。又、前記内軸１０の外周面のうち、この案内面部３２の軸方向他方側に隣接した部分で、前記トルク伝達軸６の軸方向他端側開口から軸方向他方側に突出した部分には、別体に設けた円輪状の内軸側フランジ部３３が外嵌固定されている。この様な内軸側フランジ部３３の外径寸法は、前記トルク伝達軸６の内径寸法よりも大きく、このトルク伝達軸６の他端側小径円筒部１９の外径寸法よりも小さい。又、前記内軸側フランジ部３３の軸方向他側面の径方向外端寄り部分の円周方向１箇所位置には、軸方向他方側に突出した状態で、円柱状の力点用凸部３４が形成されている。
又、前記内軸１０の軸方向他端部（内軸側フランジ部３３の軸方向他方側に隣接した部分）には、段付き軸部３５が形成されている。具体的には、この段付き軸部３５は、軸方向一方側半部に設けられた中径軸部３６と、軸方向他方側半部に設けられた小径軸部３７と、この中径軸部３６とこの小径軸部３７とを連続する段部３８とから成る。このうちの小径軸部３７の軸方向中間部外周面には、全周に亙り係止凹溝３９が形成されている。

この様な構成を有する内軸１０は、前記トルク伝達軸６の内径側に、このトルク伝達軸６と同軸に配置されている。この状態で、前記内軸１０の嵌合面部３１が、前記トルク伝達軸６の軸方向一端部内周面に圧入により内嵌固定されている。この様にして、前記内軸１０と前記トルク伝達軸６とは、一体的に回転可能な状態（相対回転不能な状態）に連結されている。又、前記内軸１０の案内面部３２は、前記トルク伝達軸６の軸方向他端部内周面と近接対向している。この為、トルク伝達時の、この内軸１０の振れ（振動）を小さく抑えて、トルク検出精度の向上を図る事ができる。又、上述の様に配置された状態で、前記内軸１０の内軸側フランジ部３３の軸方向一側面は、前記トルク伝達軸６の軸方向他端面と近接対向している。従って、前記内軸１０のうち、前記案内面部３２よりも軸方向他方側部分（内軸側フランジ部３３及び段付き軸部３５）は、前記トルク伝達軸６の軸方向他端開口から軸方向他方側に突出している。

尚、本例の構造の場合には、前記内軸１０と前記トルク伝達軸６とを相対回転不能に連結する為に、この内軸１０の嵌合面部３１（軸方向一端部）と、前記トルク伝達軸６の軸方向一端部内周面とを締り嵌めにより嵌合固定している。この様な構造以外に、前記内軸１０と前記トルク伝達軸６とを、相対回転不能に連結する構造として、例えばインボリュートスプラインやキーにより係合する構造を採用する事もできる。又、図示の構造の場合には、この内軸１０の嵌合面部３１（軸方向一端部）と、前記トルク伝達軸６の軸方向一端部内周面とを締り嵌めにより嵌合固定する際の組み付け工程上の理由から、別体に設けた内軸側フランジ部３３を内軸１０に外嵌固定する構成を採用している。但し、上述した様な、前記内軸１０と前記トルク伝達軸６とを、相対回転不能に連結する構造として、例えばインボリュートスプラインやキーにより係合する構造を採用した場合には、内軸と内軸側フランジ部とを一体に形成する構成を採用する事も可能である。

前記第一エンコーダ１１は、第一嵌合筒部４０と、第一エンコーダ本体４１とを備えている。このうちの第一エンコーダ本体４１は、円輪状であり、軸方向一側面の径方向内端部を、前記第一嵌合筒部４０の軸方向他側面に連続した状態で設けられている。この様な第一エンコーダ本体４１の外周面には、第一被検出部４２が形成されている。この第一被検出部４２は、Ｓ極とＮ極とが、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで配置されており、磁気特性が円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化している。又、前記第一エンコーダ本体４１の軸方向他側面の径方向内端部の円周方向１箇所位置には、軸方向他方側に突出した状態で、円柱状の支点用凸部４３が形成されている。

以上の様な構成を有する第一エンコーダ１１は、前記第一嵌合筒部４０の内周面を前記トルク伝達軸６の他端側小径円筒部１９のうち、前記他方の転がり軸受７ｂを構成する内輪２１ｂが外嵌固定された部分よりも軸方向他方側に、前記トルク伝達軸６と同期した回転が可能な状態に外嵌固定されている。この様に固定された状態で、前記第一エンコーダ１１の第一被検出部４２の中心軸は、前記トルク伝達軸６及び前記内軸１０の中心軸と同軸上に存在している。尚、第一エンコーダを、内輪に対して嵌合筒部により直接固定する構造だけでなく、例えば、支持環等を介して取り付ける構成を採用する事もできる。

前記第二エンコーダ１２は、円輪部４４と、第二エンコーダ本体４５とを備えている。
このうちの円輪部４４の内径寸法は、前記トルク伝達軸６の小径軸部３７の外径寸法よりも僅かに大きい。又、前記円輪部４４の軸方向一側面の径方向外端寄り部分の円周方向１箇所位置に、軸方向一方側に突出した状態で、円柱状の作用点用凸部４６が形成されている。
前記第二エンコーダ本体４５は、円筒状であり、軸方向他端部内周面が、前記円輪部４４の径方向外端縁に連続した状態で設けられている。又、前記第二エンコーダ本体４５の外周面には、第二被検出部４７が形成されている。この第二被検出部４７は、Ｓ極とＮ極とが、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで配置されており、磁気特性が円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化している。この様な第二被検出部４７の磁気特性の変化のピッチ、及び外径寸法は、前記第一エンコーダ１１の第一被検出部４２と同様である。

以上の様な構成を有する第二エンコーダ１２は、前記円輪部４４の内周面が、前記内軸１０の小径軸部３７の外周面に、この内軸１０に対する相対回転が可能な状態で緩く外嵌されている。この状態で、前記第二エンコーダ１２の第二被検出部４７の中心軸は、前記トルク伝達軸６及び前記内軸１０の中心軸と同軸上に存在している。又、前記円輪部４４の軸方向一側面の径方向内端部が、前記内軸１０の段付き軸部３５を構成する段部３８に当接しており、前記円輪部４４の軸方向他側面の径方向内端部が、前記小径軸部３７に形成された係止凹溝３９に係止された止め輪４８の軸方向一側面に当接している。この様にして、前記第二エンコーダ１２は、前記内軸１０に対する軸方向の位置決めを図られている。
又、上述の様に組み付けられた状態で、前記第一エンコーダ１１の第一被検出部４２と、前記第二エンコーダ１２の第二被検出部４７とは、軸方向に隣り合う状態で近接（例えば軸方向に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。

前記増幅リンク部材１３は、例えば、金属板に打ち抜き加工を施す事により造られたものであり、円輪部４９と、第一突片５０と、第二突片５１とから成る。
このうちの円輪部４９は、内径寸法が、前記内軸１０の段付き軸部３５を構成する中径軸部３６の外径寸法よりも大きい。尚、前記円輪部４９の内径寸法は、後述する様に、前記増幅リンク部材１３が揺動した場合に、この円輪部４９の内周面と、前記中径軸部３６の外周面とが干渉する事がない大きさに規制している。

前記第一突片５０は、前記円輪部４９の外周面の円周方向１箇所位置から径方向外方に突出した状態で形成されている。この様な第一突片５０の径方向外端寄り部分には、この第一突片５０を軸方向に貫通した状態で、円孔である支点用通孔５２が形成されている。この様な支点用通孔５２の内径寸法は、前記第一エンコーダ１１の支点用凸部４３の外径寸法よりも僅かに大きい。
又、前記第一突片５０の径方向中間部から前記円輪部４９の径方向外端部に掛けての部分に、これら第一突片５０及び円輪部４９を軸方向に貫通した状態で径方向に長い力点用長孔５３が形成されている。

又、前記第二突片５１は、前記円輪部４９の外周面のうち、この第一突片５０と径方向に関して反対側部分から径方向外方に突出した状態で形成されている。この様な第二突片５１の径方向外端部には、軸方向両端部及び径方向外端部が開口しており、軸方向から見た形状が、略半長円形状の作用点用切欠５４が形成されている。尚、この作用点用切欠５４は、例えば、長孔に形成する事もできる。
又、本例の場合、図５に示す様に、前記支点用通孔５２の中心Ｏ_５２と、前記力点用長孔５３の中心Ｏ_５３と、前記作用点用切欠５４の中心Ｏ_５４（円周方向に関する中心位置）とが、前記円輪部４９の中心を通る同一直線Ｘ上に位置している。又、この直線Ｘ上での、前記作用点用切欠５４の中心Ｏ_５４と前記力点用長孔５３の中心Ｏ_５３との距離Ｌ_１は、前記支点用通孔５２の中心Ｏ_５２と前記力点用長孔５３の中心Ｏ_５３との距離Ｌ_２の約７倍に設定されている。尚、前記距離Ｌ_１とこの距離Ｌ_２との比は、適宜決定する事ができる。

以上の様な構成を有する前記増幅リンク部材１３は、前記円輪部４９に、前記内軸１０の段付き軸部３５を構成する中径軸部３６を緩く挿通した状態で、軸方向に関して前記第一エンコーダ１１と前記第二エンコーダ１２との間部分に配置されている。又、前記増幅リンク部材１３の支点用通孔５２の内側に、前記第一エンコーダ１１の支点用凸部４３ががたつきなく挿入されている（係合している）。この状態で、前記増幅リンク部材１３は、前記第一エンコーダ１１に対して、前記支点用通孔５２（支点用凸部４３）を中心とした揺動（回転）が可能となる。尚、前記増幅リンク部材１３の支点用通孔５２と、前記第一エンコーダ１１の支点用凸部４３との係合部が、特許請求の範囲に記載した支点部に相当する。

又、前記増幅リンク部材１３の力点用長孔５３の内側に、この力点用長孔５３の長軸方向の変位可能に前記内軸１０の力点用凸部３４が挿入されている（係合している）。この状態で、この内軸１０の回転を前記増幅リンク部材１３に伝達可能としている。尚、前記増幅リンク部材１３の力点用長孔５３と、前記内軸１０の力点用凸部３４との係合部が、特許請求の範囲に記載した力点部に相当する。

更に、前記増幅リンク部材１３の作用点用切欠５４の内側に、前記第二エンコーダ１２の作用点用凸部４６が挿入されている（係合している）。この状態で、前記増幅リンク部材１３の揺動（回転）を前記第二エンコーダ１２に伝達可能としている。尚、前記増幅リンク部材１３の作用点用切欠５４と、前記第二エンコーダ１２の作用点用凸部４６との係合部が、特許請求の範囲に記載した作用点部に相当する。

前記センサ装置１４は、合成樹脂製のホルダ５５と、このホルダ５５の先端部に軸方向に隣接する状態で包埋（保持）された、第一、第二両センサ５６、５７と、１本のハーネス５８とを備える。これら第一、第二両センサ５６、５７のそれぞれの検出部（第一検出部及び第二検出部）には、ホール素子、ホールＩＣ、ＭＲ素子（ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子、ＡＭＲ素子を含む）等の磁気検出素子が組み込まれており、前記ホルダ５５を前記他方の転がり軸受７ｂを構成する外輪２０ｂに支持固定した状態で、前記第一センサ５６の第一検出部を、前記第一エンコーダ１１の第一被検出部４２に、前記第二センサ５７の第二検出部を、前記第二エンコーダ１２の第二被検出部４７に、それぞれ近接対向させている。この為、前記第一センサ５６は、前記第一被検出部４２の磁気特性変化に対応して出力信号を変化させ、又、前記第二センサ５７は、前記第二被検出部４７の磁気特性変化に対応して出力信号を変化させる。本例の場合には、この様な前記第一、第二両センサ５６、５７の出力信号を、前記ハーネス５８を通じて、図示しない演算器に送信する。

以上の様な構成を有する本例のトルク測定装置付回転伝達装置５の場合、前記センサ装置１４を構成する第一、第二両センサ５６、５７の出力信号は、前記トルク伝達軸６と共に前記第一、第二両エンコーダ１１、１２が回転する事に伴い、それぞれ周期的に変化する。本例の場合、前記第一エンコーダ１１は、前記トルク伝達軸６の回転が直接伝わる事により回転する。一方、前記第二エンコーダ１２は、このトルク伝達軸６の回転が、前記内軸１０及び前記増幅リンク部材１３を介して伝わる事により回転する。ここで、前記出力信号の変化の周波数（及び周期）は、前記トルク伝達軸６の回転速度に見合った値をとる。従って、これら周波数（又は周期）と回転速度との関係を予め調べておけば、この周波数（又は周期）に基づいて、この回転速度を求められる。

特に本例のトルク測定装置付回転伝達装置５によれば、センサの取り付け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、コスト及び重量の低減を図れる。
即ち、本例の場合には、前記トルク伝達軸６の軸方向一端部の位相を、このトルク伝達軸６の内径側に配置され、その軸方向他端部がこのトルク伝達軸６の軸方向他端開口から突出した前記内軸１０に伝達する事ができる。この為、このトルク伝達軸６の軸方向他端部の位相を検出する為の前記第一エンコーダ１１と、このトルク伝達軸６の軸方向一端部の位相を検出する為の第二エンコーダ１２とを、このトルク伝達軸６の軸方向に関して他端側部分に隣接配置する（まとめて配置する）事ができる。従って、本例の場合には、前記第一、第二両センサ５６、５７を前記ホルダ５５に保持した１個のセンサ装置１４を使用できる為、センサの取り付け作業性を良好にできる。具体的には、前記ホルダ５５を、前記転がり軸受７ｂを構成する外輪２０ｂに取り付ける作業を１回行うだけで、前記第一、第二両センサ５６、５７を高精度に位置決めする事ができる。又、ハーネスの本数を２本から１本に減らす事ができる為、ハーネスの配線作業の簡略化を図れる（取り回し性を良好にできる）と共に、コスト及び重量の低減を図れる。

又、前記トルク伝達軸６によりトルクを伝達する際には、前記入力歯車８と前記出力歯車９との間部分が弾性的に捩れ変形する事に伴い、前記トルク伝達軸６の軸方向両端部同士（第一、第二両エンコーダ１１、１２同士）が回転方向に相対変位する。そして、この様に第一、第二両エンコーダ１１、１２同士が回転方向に相対変位する結果、前記第一、第二両センサ５６、５７の出力信号同士の間の位相差比（＝位相差／１周期）が変化する。ここで、この位相差比は、前記トルクに見合った値をとる。従って、これら位相差比と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、このトルクを求められる。

更に、本例のトルク測定装置付回転伝達装置５によれば、上述の様なトルク測定の分解能の向上を図れる。
即ち、本例の場合、前記トルク伝達軸６が捩れ変形した際の、この捩れ変形に基づく、前記第二エンコーダ１２の前記第一エンコーダ１１に対する回転方向の相対変位量を、前記増幅リンク部材１３を利用して増幅する事ができる。具体的には、前記トルク伝達軸６が捩れ変形すると、この捩れ変形が、前記内軸１０の力点用凸部３４と前記力点用長孔５３との力点部から前記増幅リンク部材１３に伝達される。すると、図２（ｂ）に示す様に、この増幅リンク部材１３が、この捩れ変形の方向に、前記支点用通孔５２と第一エンコーダ１１の支点用凸部４３との係合部である支点部を中心に揺動する。そして、前記作用点用切欠５４と前記作用点用凸部４６との係合部である作用点部を介して、前記第二エンコーダ１２が前記捩れの方向に回転させられる。ここで、前記増幅リンク部材１３を設けていない構造の場合には、前記内軸１０の力点用凸部３４の回転方向の変位量そのものが、前記第二エンコーダ１２に伝達される。一方、本例の様に前記増幅リンク部材１３を設けた構造の場合には、前記内軸１０の力点用凸部３４の回転方向の変位量に対して、前記作用点用切欠５４の中心Ｏ_５４と前記力点用長孔５３の中心Ｏ_５３との距離Ｌ_１と、前記支点用通孔５２の中心Ｏ_５２と前記力点用長孔５３の中心Ｏ_５３との距離Ｌ_２との比率（Ｌ_１／Ｌ_２）分だけ増幅された（本例の場合、約７倍に増幅された）回転方向の変位量が、前記第二エンコーダ１２に伝達される。この様に増幅された回転方向の変位量に基づいて、この第二エンコーダ１２は、前記内軸１０の捩れ角よりも、前記比率（Ｌ_１／Ｌ_２）の分だけ増幅された捩れ角で回転する。従って、本例の場合、前記トルク伝達軸６により伝達するトルクが小さい場合でも、前記トルク伝達軸６の弾性的な捩り変形量に基づく前記エンコーダ１１、１２の回転方向の相対変位量を多く確保する事ができる。この結果、トルク測定の分解能の向上を図れる。

本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を構成するトルク伝達軸は、自動車のパワートレインを構成する回転軸に限らず、例えば、風車の回転軸（主軸、増速器の回転軸）、圧延機のロールネック、鉄道車両の回転軸（車軸、減速機の回転軸）、工作機械の回転軸（主軸、送り系の回転軸）、建設機械・農業機械・家庭用電気器具・モータの回転軸等、各種機械装置の回転軸を対象にする事ができる。又、自動車のパワートレインを構成する場合には、例えば、トルクコンバータからトルクが入力されるインプットシャフト（タービンシャフト）や、カウンタシャフトを対象とする事ができる。又、本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を組み込んで変速機を構成する場合の変速機の形式は、特に限定されず、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）、ベルト式やトロイダル式等の各種無段変速機（ＣＶＴ）、オートメーテッドマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）、トランスファー等、車側の制御により変速を行う変速機を採用できる。又、変速機の設置位置と駆動輪との関係は特に限定されず、前置エンジン前輪駆動車（ＦＦ車）、前置エンジン後輪駆動車（ＦＲ車）、及び、四輪駆動車等が対象となる。又、測定した回転速度及びトルクは、変速制御やエンジンの出力制御以外の車両制御を行う為に利用しても良い。又、前記変速機の上流側に置かれる動力源は、必ずしもガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である必要はなく、例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良い。又、本発明を実施する場合に、トルクを測定する事は必須であるが、回転速度を測定する事は必須ではない。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事もできる。
又、本発明を実施する場合に、増幅リンク部材の構成は、上述した実施の形態の１例の構造に限定されるものではない。

１ 回転軸
２ エンコーダ
３ センサ
４ ハーネス
５ トルク測定装置付回転伝達装置
６ トルク伝達軸
７ａ、７ｂ 転がり軸受
８ 入力歯車
９ 出力歯車
１０ 内軸
１１ 第一エンコーダ
１２ 第二エンコーダ
１３ 増幅リンク部材
１４ センサ装置
１５ 一端側小径円筒部
１６ 係止凹溝
１７ 雄スプライン部
１８ 位置決め凸部
１９ 他端側小径円筒部
２０ａ、２０ｂ 外輪
２１ａ、２１ｂ 内輪
２２ａ、２２ｂ 保持器
２３ａ、２３ｂ 転動体
２４ａ、２４ｂ 外輪軌道
２５ａ、２５ｂ 内輪軌道
２６ 筒部
２７ 歯車本体
２８ 雌スプライン部
２９ 入力側歯部
３０ 止め輪
３１ 嵌合面部
３２ 案内面部
３３ 内軸側フランジ部
３４ 力点用凸部
３５ 段付き軸部
３６ 中径軸部
３７ 小径軸部
３８ 段部
３９ 係止凹溝
４０ 第一嵌合筒部
４１ 第一エンコーダ本体
４２ 第一被検出部
４３ 支点用凸部
４４ 円輪部
４５ 第二エンコーダ本体
４６ 作用点用凸部
４７ 第二被検出部
４８ 止め輪
４９ 円輪部
５０ 第一突片
５１ 第二突片
５２ 支点用通孔
５３ 力点用長孔
５４ 作用点用切欠
５５ ホルダ
５６ 第一センサ
５７ 第二センサ
５８ ハーネス

Claims (3)

1. 中空状であり、使用時にトルクを伝達するトルク伝達軸と、
   このトルク伝達軸の内径側に、軸方向一端側部分をこのトルク伝達軸の軸方向一端側部分に直接又は間接的に、前記トルク伝達軸に対する相対回転不能に連結された状態で配置された内軸と、
   前記トルク伝達軸の軸方向他端部に、中心軸が前記トルク伝達軸の中心軸と同軸上に位置する状態で直接又は間接的に固定されており、特性が円周方向に関して交互に変化している第一被検出部を有する第一特性変化部材と、
   前記内軸の軸方向他端側部分のうち、前記トルク伝達軸の他端側開口部から軸方向他方側に突出した部分に、中心軸がこの内軸の中心軸と同軸上に位置すると共に、この内軸に対する相対回転を可能な状態で支持されており、特性が円周方向に関して交互に変化している第二被検出部を有する第二特性変化部材と、
   前記内軸と前記第二特性変化部材との間に、この内軸の回転をこの第二特性変化部材に伝達可能な状態で設けられており、自身の揺動に基づいて、この第二特性変化部材を、この内軸が連結された位置での前記トルク伝達軸の捩れ角以上の角度で回転させる事ができる増幅リンク部材と、
   １対の検出部を有し、前記１対の検出部のそれぞれを前記第一、第二両被検出部に対向させた状態で使用時にも回転しない部分に支持され、これら第一、第二両被検出部のうち、前記１対の検出部を対向させた部分同士の円周方向の位相変化を検出可能なセンサ装置と、を備えているトルク測定装置付回転伝達装置。
2. 前記増幅リンク部材が、前記内軸との係合部である力点部に入力されたこの内軸の変位に基づき、前記第一特性変化部材又はこの第一特性変化部材と同期して回転する部材との係合部である支点部を中心に揺動し、前記第二特性変化部材との係合部である作用点部を介して、この第二特性変化部材を、前記内軸の捩れ角以上の角度で回転させる、請求項１に記載したトルク測定装置付回転伝達装置。
3. 前記作用点部と前記力点部との距離が、前記支点部と前記力点部との距離よりも大きい、請求項２に記載したトルク測定装置付回転伝達装置。

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