(57)【要約】【課題】  エンジンのクランクシャフトとＡＴのトルクコンバータ入力とが一直線状に配置される構造を採用でき、かつ、エンジン出力を正確に検出できること。【解決手段】  エンジン出力のクランクシャフト２３とＡＴのフロントカバー１２の中心とが一直線状に配置され、車両の発進または停止時にエンジンとＡＴとの慣性によって、回転軸３０に膨張力または収縮力が加わっても、回転軸３０に固着した磁歪環３７が容易に剥離したり、或いは磁歪環３７に歪が残るものではないから、常に正確なエンジン出力を示すことができる。また、車両の発進または停止時の磁歪環３７の移動による変化（磁界変化）も、磁気センサ３Ａ，３Ｂはエンジンハウジング２１またはＡＴハウジング１１に取り付けたセンサ止具３６による追随移動によって正確性を維持することができる【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンハウジングに支承されたクランクシャフトと、オートマチックトランスミッションハウジングに収容されたトルクコンバータに前記クランクシャフトの回転力を同軸的に伝達するトルクコンバータ入力との間において、
前記クランクシャフトとトルクコンバータ入力との間を同軸的に連結された回転軸と、
前記回転軸に固着されると共に周方向の向きに着磁され、前記回転軸に加えられたトルクに応じて前記回転軸の軸方向に平行する磁界を発生する磁歪環と、
前記磁歪環に形成した磁極に対応し、前記回転軸の軸方向に沿って配設された磁気センサと、
前記磁気センサを前記エンジンハウジングまたは前記オートマチックトランスミッションハウジングに固定するセンサ止具と
を具備することを特徴とする車両エンジン用トルク検出装置。
【請求項２】
更に、前記エンジンハウジングと前記オートマチックトランスミッションハウジングの何れか一方または両者によって、前記磁歪環及び磁気センサ及びセンサ止具を収容する空間を形成したことを特徴とする請求項１に記載の車両エンジン用トルク検出装置。
【請求項３】
前記磁歪環は、互いに周方向の着磁向きを反対とした２極の隣接区画を有し、また、前記磁気センサは、前記磁歪環に形成した２個の区画の磁極に対応し、前記回転軸の軸方向に沿って配設された２個の磁気センサと、前記２個の磁気センサ間で、かつ、前記磁歪環に形成された磁極境界に配設された内側ヨークと、前記２個の磁気センサの外側に配設され、前記２個の磁気センサの各々に対応する前記内側ヨークとの間に磁路を形成する一対の外側ヨークと、前記互いに異なる磁極の磁界を検出する前記磁気センサの出力を差として検出を行う検出回路とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両エンジン用トルク検出装置。
【請求項４】
前記回転軸は、前記クランクシャフトとトルクコンバータ入力側の少なくとも一方をスプライン接続としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の車両エンジン用トルク検出装置。
【請求項５】
前記回転軸は、前記クランクシャフトとトルクコンバータ入力側の少なくとも一方をスプライン接続とし、かつ、軸方向に弾性結合させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の車両エンジン用トルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用エンジン出力を検出する車両エンジン用トルク検出装置に関するもので、特に、車両エンジンからオートマチックトランスミッションハウジング（以下、単に『オートマチックトランスミッション』を『ＡＴ』、『オートマチックトランスミッションハウジング』を『ＡＴハウジング』という）に伝える回転力を検出する車両エンジン用トルク検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の車両エンジン用トルク検出装置の従来例として特許文献１に掲載の技術がある。
【０００３】
即ち、特許文献１に掲載の技術は、エンジン出力設定手段によってエンジン出力指令値が設定され、この指令値に基づきエンジンのトルクが制御されると共に、前記指令値に基づきエンジン出力変化分の推定値が算出され、この推定エンジン出力によりエンジン出力を相殺する方向にモータを駆動するように指令される。一方、エンジン指令値の変化前後で動力装置の回転変動が生じないように回転数検出出力に基づき前記モータトルク指令値を補正する。この補正されたトルク指令値はそのときのエンジンの実トルクに一致しているので、これをエンジン出力のトルク検出値とするものである。
【０００４】
また、特許文献２に掲載の技術は、気筒内の燃焼圧を検出する燃焼圧センサによって燃焼行程中の複数のクランク角度における気筒内の各圧力を検出し、検出した複数の圧力値と基準値との差分に基づき機関のトルクを検出するものである。
【０００５】
そして、特許文献３に掲載の技術は、エンジン出力を手動変速機に伝達するシャフトと、クラッチペダルの操作に基づきレリーズベアリングの移動によって遮断状態となるクラッチと、前記手動変速機の前記クラッチ側に前記レリーズベアリングを摺動自在に支持する筒状支持体と、前記シャフトのネック部の外周面に設けられたトルク検出面と、このトルク検出面に近接対向するように前記筒状支持体の内周面に固定装備されたセンサ部とを有し、前記トルク検出面は前記シャフトの軸方向に対し傾斜して形成された複数のグルーブから成るグルーブ列を含み、前記センサ部は前記トルク検出面との間で磁気回路を形成可能なコイルを有しているものである。
【０００６】
更に、非特許文献１に掲載の技術は、エンジンの内部に磁歪式トルクセンサを内蔵させた技術思想を開示するものである。
【特許文献１】特開２０００−１３０２０３
【特許文献２】特開平１０−１７６５９３
【特許文献３】特許第２５１４２０６号
【非特許文献１】Ｒ＆Ｄレビュー  VOL３１  No．２  豊田中央研究所発行                      自動車エンジン用磁歪式トルクセンサ（61−71頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１及び特許文献２は、エンジン出力をトルクセンサとは異なる他のセンサによって検出した条件を持って推定している。このような推定トルクは、当然、実測トルクと異なり、さまざまな条件下で実側トルクとの違いが発生する。したがって、通常の高精度の制御や速い応答速度を求める制御においては、使用できない。
【０００８】
また、特許文献３は、エンジン出力を手動変速機に伝達するシャフトで検出するものであり、この技術をそのままＡＴに使用すると、トルクコンバータの出力を受けることになり、エンジン制御をしようとしても、エンジン出力とは全く異なった出力となり実用化できない。また、エンジン出力をトルクコンバータの入力側で検出するとなると、エンジンとＡＴの重量が重いので、車両の発進、停止の際には、クラッチシャフトのネック部にストレスが加わり、磁歪薄膜が剥離したり、歪が入ったりして寿命が短くなり実用化困難である。殊に、エンジン出力のクランクシャフトとＡＴのトルクコンバータ入力の中心軸が一直線状に配置される構造のものでは使用できない。
【０００９】
そして、非特許文献１では、エンジンの内部に磁歪式トルクセンサを内蔵させるものであるから、センサが故障した場合には、エンジンを一旦車両から降ろし、内部のセンサを取り替えて積載しなおす必要があり、実用化においては不向きである。
【００１０】
そこで、本発明はこれらの問題点を解消すべく、エンジンのクランクシャフトとＡＴのトルクコンバータ入力とが一直線状に配置される構造を採用でき、かつ、エンジン出力を正確に検出できる車両エンジン用トルク検出装置の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の車両エンジン用トルク検出装置において、クランクシャフトとトルクコンバータ入力との間を連繋する回転軸に、前記回転軸に加えられたトルクに応じて前記回転軸の軸方向（軸の長さ方向）に平行する磁界を発生する磁歪環を配設し、エンジンハウジングまたはＡＴハウジング等の回転しない部材にセンサ止具を固着して、当該センサ止具で磁気センサを前記磁歪環に形成した磁極に対応するように配設したものである。
【００１２】
ここで、クランクシャフトとトルクコンバータ入力との間を連繋する回転軸は、クランクシャフトまたはドライブプレートとすることができるし、ドライブプレートに代えてＡＴインプットシャフトとしてもよい。いずれにせよ、クランクシャフトとトルクコンバータ入力との間を連繋する回転軸であればよい。
【００１３】
また、回転軸に加えられたトルクに応じて前記回転軸の軸方向に平行する磁界を発生する磁歪環は、前記回転軸に両端が固着され、捻り力が磁歪環に加わる構造のものであればよい。磁歪環は磁性体または非磁性体の何れかからなる回転軸に取付けられたもので、嵌め合い、圧入等の固着による取付方法が適用でき、特に、回転軸に両端を溶接等によって堅固に固着され、回転軸の回転歪が磁歪環に伝達される構造のものが好適である。
【００１４】
そして、磁気センサは、前記磁歪環の周囲に配設され、周方向に着磁された磁極の磁界を検出するものであれば、ホール素子、ホールＩＣ、半導体ＭＲ等の使用が可能である。      
【００１５】
更に、センサ止具は、磁歪環の磁極に対応する磁気センサが堅固に固定されるものであればよく、前記エンジンハウジングまたは前記ＡＴハウジングに固定する方法は、嵌め合い、螺子止め等の固着手段が使用できる。
【００１６】
請求項２の車両エンジン用トルク検出装置は、更に、前記エンジンハウジングと前記ＡＴハウジングの何れか一方または両者によって、前記磁歪環及び磁気センサ及びセンサ止具を収容する空間を形成したものである。
【００１７】
即ち、前記磁歪環及び磁気センサ及びセンサ止具を収容する空間は、前記エンジンハウジングで形成しても、前記ＡＴハウジングで形成しても、または前記エンジンハウジングと前記ＡＴハウジングの両者で形成してもよい。
【００１８】
請求項３の車両エンジン用トルク検出装置の磁気センサは、前記磁歪環に形成した２個の区画の磁極に対応し、前記回転軸の軸方向に沿って配設された２個の磁気センサと、前記２個の磁気センサ間で、かつ、前記磁歪環に形成された磁極境界に配設された内側ヨークと、前記２個の磁気センサの外側に配設され、前記２個の磁気センサの各々に対応する前記内側ヨークとの間に磁路を形成する一対の外側ヨークと、前記互いに異なる磁極の磁界を検出する前記磁気センサの出力を差として検出を行う検出回路とを具備するものである。
【００１９】
ここで、上記磁歪環は、互いに反対の回転方向、即ち、周方向に２極に着磁され、互いに逆方向に着磁された区画を有し、回転方向に加えられるトルクによって、磁区の変化が発生するものであればよい。また、２個の磁気センサは、前記磁歪環の周囲に配設され、互いに異なる周方向に着磁された磁極の磁界を検出するものであれば、ホール素子、ホールＩＣ、半導体ＭＲ等の使用が可能である。
【００２０】
そして、２個の磁気センサ間に配設された内側ヨークは、前記磁歪環の周囲の全周乃至一部から磁気抵抗の低い、即ち、透磁率の高い材料で磁路を形成できればよい。環状または半円環状とされるのが好ましいが、小形化する場合には、直方体形状、例えば、板状とすることもできる。２個の磁気センサ外に配設された外側ヨークは、前記内側ヨークと同様、前記磁歪環の周囲の全周乃至一部から磁気抵抗の低い、即ち、透磁率の高い材料で磁路を形成できればよい。好ましくは、環状または半円環状とされるが、小形化する場合には板状とすることもできる。
【００２１】
請求項４の車両エンジン用トルク検出装置は、クランクシャフトとトルクコンバータ入力側の少なくとも一方をスプライン接続とするものであるから、エンジンとＡＴとの間に両軸方向の距離的変動があっても、それを無理なく吸収するものであるから、スプライン構造に特別な配慮を必要とするものではなく、回転方向に機械力が伝達でき、軸方向の移動が自在で、容易に両者間の接続が離脱しなければよい。
【００２２】
請求項５の車両エンジン用トルク検出装置は、クランクシャフトとトルクコンバータ入力側の少なくとも一方をスプライン接続とし、かつ、そこに弾性を付与するものであるから、エンジンとＡＴとの間に両軸方向の距離的変動があっても、それを無理なく弾性吸収することができるものであるから、スプライン構造及び弾性に特別な配慮を必要とするものではなく、回転方向に機械力が伝達でき、軸方向の移動が自在で、容易に両者間のスプライン接続が離脱しなければよい。また、変位したとき、衝撃が発生しない弾性を有していればよい。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１にかかる車両エンジン用トルク検出装置は、クランクシャフトとトルクコンバータ入力との間を連繋する回転軸に加えられたトルクに応じて、前記回転軸の軸方向に平行する磁界を発生する磁歪環を配設し、エンジンハウジングまたはＡＴハウジングにセンサ止具を固着し、前記磁歪環に形成した磁極に対応する磁気センサを配設したものであるから、前記磁歪環に加えられたトルクに応じて前記回転軸の軸方向に平行する磁界を磁気センサが検出し、回転軸に加えられているエンジンの出力トルクが検出できる。
【００２４】
したがって、エンジン出力のクランクシャフトとＡＴのトルクコンバータ入力の中心が一直線状に配置されているから、車両の発進または停止時にエンジンとＡＴとの慣性によって、前記回転軸に収縮力または膨張力が加わったとき、特許文献３のように磁歪薄膜が剥離したり、またはそこに歪が残るものではなく、前記回転軸に固着した磁歪環の磁界により、常に正確なエンジン出力を電気的に示すことができる。そして、車両の発進または停止時の磁歪環の軸方向の移動による変化（磁界変化）も、エンジンハウジングまたはＡＴハウジングに取り付けたセンサ止具の追随移動によって磁気センサの出力は正確性を維持することができる。更に、磁気センサを取り付けるセンサ止具は、前記エンジンハウジングまたは前記ＡＴハウジングに固定するものであるから、エンジンとＡＴとを一体に接続する場合の作業性に影響を与え難い。
【００２５】
請求項２にかかる車両エンジン用トルク検出装置は、更に、前記エンジンハウジングと前記ＡＴハウジングの何れか一方または両者によって、前記磁歪環及び磁気センサ及びセンサ止具を収容する空間を形成するものであるから、請求項１に記載の効果に加えて、既成のエンジンまたはＡＴのハウジングのみの設計変更で対応することができる。また、エンジン出力のクランクシャフトとＡＴのインプットシャフトとが一直線状に配置されても、両者間の切り離しで自在に修理が可能であるから、メンテナンスが容易である。また、前記エンジンハウジングとＡＴハウジングの何れか一方または両者によって、前記磁歪環及び磁気センサを収容する空間を形成しているから、その磁気シールド作用により、前記磁気センサ出力にノイズが入るのを防止できる。また、前記磁気センサ及び内側ヨーク及び外側ヨークが、外的要因によって毀損されることがない。
【００２６】
請求項３にかかる車両エンジン用トルク検出装置は、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、回転軸の軸方向の外部ノイズが到来しても、検出回路によって、２個の磁気センサの出力の差を取ることによって相殺できるから、地磁気等の外部ノイズの影響をなくすことができる。また、内側ヨーク及び外側ヨークによって磁歪環の磁化変化（磁界変化）を磁気センサにまで導くことができるので、前記磁歪環の磁化変化を的確に検出し、その検出変化量を大きくできる。そして、車両の発進または停止時の磁歪環の移動による変化（磁界変化）も、磁気センサの移動によって正確性を維持できる。
【００２７】
請求項４にかかる車両エンジン用トルク検出装置の前記クランクシャフトとトルクコンバータ入力との間を連繋する回転軸は、前記クランクシャフトとトルクコンバータ入力側の少なくとも一方をスプライン接続としたものであるから、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、エンジン出力のクランクシャフトとＡＴのトルクコンバータ入力の中心とが一直線状に配置され、車両の発進または停止時にエンジンとＡＴとの慣性によって、前記回転軸に膨張力または収縮力が加わっても、前記回転軸のスプライン接続によって逃げを行うことができるから、前記クランクシャフト側、トルクコンバータ入力側、回転軸側にストレスが入り難くなる。
【００２８】
請求項５にかかる車両エンジン用トルク検出装置の前記クランクシャフトとトルクコンバータ入力との間を連繋する回転軸は、前記クランクシャフトとトルクコンバータ入力側の少なくとも一方をスプライン接続とし、かつ、軸方向に弾性結合させたものであるから、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、エンジン出力のクランクシャフトとＡＴのトルクコンバータ入力の中心が一直線状に配置され、車両の発進または停止時にエンジンとＡＴとの慣性によって、前記回転軸に膨張力または収縮力が加わっても、前記回転軸のスプライン接続及びその弾性によって逃げを吸収できるので、前記クランクシャフト側、トルクコンバータ入力側、回転軸側にストレスが入り難くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の実施の形態の車両エンジン用トルク検出装置について、図を用いて説明する。なお、本実施の形態２以降において、実施の形態１と同一記号または同一符号は、上記実施の形態１と同一または相当する構成部分を示すものであるから、その詳細な説明を省略し、主に相違点のみを説明する。
【００３０】
［実施の形態１]
図１は本発明の実施の形態１の車両エンジン用トルク検出装置の構成を示す断面図である。
【００３１】
図１において、ＡＴ（オートマチックトランスミッション＝自動変速機）１０は、トルクコンバータ式オートマチックトランスミッションで、トルクコンバータと遊星歯車等を組み合わせ、これを油圧制御して自動的に変速段の切り替えを行うものである。ＡＴハウジング１１は、トルクコンバータと遊星歯車等を収容したハウジングである。トルクコンバータのポンプインペラ側と接続されたフロントカバー１２には、その中心にある中心凸状軸１２ａの同心円上にナット１３が複数固着されている。トルクコンバータのフロントカバー１２の中心凸状軸１２ａを中心とする同心円上のナット１３には、ドライブプレート１４が複数のボルト１５によって固着されている。
【００３２】
エンジンハウジング２１は、内燃機関等のエンジン２０を収容したハウジングで、エンジン２０の出力は、エンジンハウジング２１に支承されたベアリング２２を介してクランクシャフト２３から出力される。このクランクシャフト２３の回転軸の中心、即ち、中心軸芯は、内周にスプラインが形成された嵌合孔２３ａと同一の中心軸Ｏ−Ｏとしている。
【００３３】
ドライブプレート１４の中心部は、フロントカバー１２の中心凸状軸１２ａを収容する嵌合孔３１によって、フロントカバー１２の中心とその中心軸Ｏ−Ｏとを同一とする回転軸３０の大径部３２の端部がボルト３３でスプリングワッシャを介して螺止されている。フロントカバー１２の中心凸状軸１２ａは回転軸３０の嵌合孔３１に収容されているから、常に、フロントカバー１２の中心が回転軸３０の中心に位置し、両者の径方向に相対移動するのが回避できる。ドライブプレート１４には、同心円上の位置に一方の面または両方の面に凸状の円となった変位部１４ａが形成されており、この変位部１４ａによって、フロントカバー１２の中心軸Ｏ−Ｏ方向にその中心が変移自在となり、ドライブプレート１４の変形、撓みが吸収可能となっている。
【００３４】
回転軸３０の長さ方向の略中央部には、磁歪環３７が溶接によって取り付けられている。回転軸３０の大径部３２の反対側端部は、外周にスプラインを形成したスプライン接続部３４が形成されている。また、回転軸３０の大径部３２側にはベアリング３５を介してＡＴハウジング１１に周囲が取り付けられたセンサ止具３６が配設されている。スプライン接続部３４は、更に、抜け止め具２５によってクランクシャフト２３に一体に固定されている。なお、本実施の形態の抜け止め具２５は、円板状のものを前提としているが、本発明を実施する場合には、略長方形状の部材、または３方以上の放射方向に延びた部材とすることもできる。
【００３５】
センサ止具３６には、センサハウジング３８が取り付けられている。センサハウジング３８は、後述する磁気センサ等を収容し、かつ、磁気シールドするために磁性体で形成されている。センサハウジング３８の一方はセンサ止具３６に一体に接続されており、他端は、ベアリング３５を介して回転軸３０に接続されている。
【００３６】
センサ止具３６には、同心円上の位置に一方の面または両方の面に凸状の円を形成してなる変位部３６ｂが設けられており、フロントカバー１２の中心軸Ｏ−Ｏ方向にその中心が変移自在となっている。本発明を実施する場合のセンサ止具３６は、細長い板状としてもよい。
【００３７】
図２は本発明の実施の形態１の車両エンジン用トルク検出装置におけるトルクセンサ装置の全体構成を示す斜視図、図３は本発明の実施の形態１の車両エンジン用トルク検出装置におけるトルクセンサ装置の２個の磁気センサからの検出回路図である。
【００３８】
図２及び図３において、回転方向に加えられるトルクによって磁化変化を発生する磁歪環３７は、磁性体または非磁性体材料からなる回転軸３０に固着されるもので、互いに隣接し、かつ、互いに反対の回転方向、即ち、少なくとも互いに反対の回転方向の２磁極が区画されるように着磁される。磁歪環３７は、互いに反対の回転方向、周方向に２極互いに逆方向に着磁された区画の着磁部２Ａ，２Ｂを有するもので、回転方向に加えられるトルクによって、着磁部２Ａ，２Ｂの磁区の変化が略均等に発生するものである。
【００３９】
この磁歪環３７は、前述した溶接のほかに、回転軸３０に対して嵌め合い、圧入等の固着による取付け方法が適用でき、特に、回転軸３０に対して両端を溶接等によって一体に固着されたものは機械的強度にも富み、加えられるトルクに応じて回転軸３０の周方向の応力が伝達される。
【００４０】
２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂは、磁歪環３７の周囲に配設され、回転軸３０の中心軸Ｏ−Ｏの長さ方向を意味する軸方向に離れて配設される。詳しくは、２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂは、互いに異なる軸方向の磁界を検出する着磁された磁極の各着磁部２Ａ，２Ｂの間に対応して配設されるものである。これらの２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂの出力は、後述する差動回路からなる検出回路５０に使用される。ここで、２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂは、同一特性のホール素子、ホールＩＣ、半導体ＭＲ等の磁界によって出力が変化するセンサが使用できる。
【００４１】
そして、２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂ間で、磁歪環３７の軸方向の略中央に配設された内側ヨーク４は、透磁率の高い材料からなり、磁気抵抗を低くすることにより、磁路を形成するものであり、断面略四角形で環状に形成され、回転軸３０に微小間隙を形成して嵌め込まれ、前記回転軸３０の周囲に配置される。
【００４２】
更に、外側ヨーク５，６は、２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂの回転軸３０の長さ方向の外側に配設され、一方の磁気センサ３Ａまたは磁気センサ３Ｂと内側ヨーク４との間に磁路を形成する一対の透磁率の高い材料で磁気抵抗を低くすることにより、磁路を形成するものであり、環状に形成され、内側ヨーク４と同様に磁歪環３７に微小間隙を形成して嵌め込まれ、前記磁歪環３７の周囲の内側ヨーク４の両側に配置される。
【００４３】
内側ヨーク４と外側ヨーク５，６との間には、２個の磁気センサ３Ａまたは磁気センサ３Ｂが配設されているから、結果的に、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６とが均一幅でなくても、磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂが配設されている箇所の磁気抵抗が低くなるから、内側ヨーク４、磁歪環３７の着磁部２Ａと外側ヨーク５、磁気センサ３Ａを磁路とする磁気抵抗の低い磁気回路が形成され、また、内側ヨーク４、磁歪環３７の着磁部２Ｂと外側ヨーク６、磁気センサ３Ｂを磁気回路とする磁気抵抗の低い磁気回路が形成される。
【００４４】
図３において、２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂとの出力は、差動増幅回路ＯＰに入力し、そこで２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂの同一方向の磁界成分、即ち、互いに異なる磁極の磁界を検出する磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂの出力を差として検出を行うことにより、外部ノイズを相殺し、入力抵抗とフィードバック抵抗ｆで決まる倍率の出力となる。なお、２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂとの出力を差動増幅回路ＯＰに入力し、その差分を検出する検出回路５０は、本実施例に限定されるものではなく、具体的には、互いに異なる磁極の磁界を検出する２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂの出力を差として検出を行う他の公知の回路が使用できる。
【００４５】
これら、２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂ、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６は、センサハウジング３８の内部に合成樹脂でモールドされて一体に形成される。
【００４６】
この検出回路５０においては、２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂが透磁率の高い材料からなる内側ヨーク４と外側ヨーク５，６の間に挟まれているから、磁気回路の抵抗が低い磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂに同一の外部ノイズを通過させることになり、かつ、互いに異なる軸方向に着磁された磁歪環３７の着磁部２Ａと磁歪環３７の着磁部２Ｂの２極に対応して、２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂの出力を差動検出するものであるから、回転軸３０の軸方向の外部ノイズが到来しても、２個の磁気センサ３Ａ，３Ｂの出力がそれを互いに打ち消し、回転軸３０方向に入った地磁気等の外部ノイズの影響を両磁気センサ３Ａ，３Ｂの出力の差で相殺することができる。また、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６によって磁歪環３７の磁化変化を磁気センサ３Ａ，３Ｂにまで誘導できるので、磁歪環３７の磁化変化を的確に検出し、その変化量を大きくすることができる。
【００４７】
このように構成した本実施の形態の車両エンジン用トルク検出装置は、次のように、作用することができる。
【００４８】
まず、エンジン出力は、クランクシャフト２３とスプライン接続している回転軸３０に伝えられ、回転軸３０はドライブプレート１４にその回転を伝え、更に、ドライブプレート１４はトルクコンバータのフロントカバー１２に伝える。このとき、エンジン出力はトルクコンバータ側の負荷（トルクコンバータからタイヤの路面設置面までを含む）によって、その回転軸３０に加えられたトルクによって捻り力が発生し、それに応じて磁歪環３７から回転軸３０の軸方向（軸の長さ方向＝中心軸ＯーＯ）に平行する磁界の発生となり、磁歪環３７に形成した着磁部２Ａ,２Ｂに対応して磁歪環３７の軸方向に沿って配設された磁気センサ３Ａ，３Ｂがそれを検出する。磁気センサ３Ａ，３Ｂの出力は、差動増幅回路ＯＰに入力され、電気信号の変量として検出できる。
【００４９】
このとき、センサ止具３６は、磁気センサ３Ａ，３ＢをＡＴハウジング１１に固定し、回転軸３０に対してはベアリング３５,３９を介して取り付けられているから、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６によって、磁歪環３７の磁化変化を磁気センサ３Ａ，３Ｂにまで導き、磁歪環３７の磁化変化を的確に検出する。また、２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂとの差分を検出する検出回路５０によって、その変化量を大きくすることができる。そして、２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂを共通して通過するノイズ磁界は、差分を検出する検出回路５０によって相殺することができ、検出回路５０の検出出力に含まれなくなる。
【００５０】
ここで、車両が急激に発進し、エンジンとＡＴとの完成モーメントによって、エンジンとＡＴとの間に数ｍｍの間隔の増加があったとすると、クランクシャフト２３の嵌合孔２３ａのスプラインと回転軸３０のスプライン接続部３４とが抜け止め具２５で許容する範囲内で軸方向に移動する。同時に、ドライブプレート１４は、同心円上に変位部１４ａが形成されているから、ドライブプレート１４に取り付けられている回転軸３０は、変位部１４ａの許容範囲内で、かつ、フロントカバー１２の中心凸状軸１２ａとそれを収容する嵌合孔３１の許容範囲内で、エンジンとＡＴとの回転軸方向（中心軸ＯーＯ）の移動を吸収する。また、逆に、車両が急激に停止した場合についても、作用する力の方向が相違するのみで、同様に対応する。
【００５１】
このとき、センサ止具３６には変位部３６ｂが形成されているから、その許容範囲内で回転軸３０、磁歪環３７に追随して移動することができ、正確な検出が可能となる。なお、このときセンサ止具３６が移動しないようにしても、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６の位置、及び磁歪環３７の着磁部２Ａと着磁部２Ｂの領域設定によっても、その影響を少なくすることができる。
【００５２】
また、エンジンとＡＴとの間に回転軸３０及び２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂ、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６等が配置され、かつ、ボルト２６で螺止されたエンジンハウジング２１及びＡＴハウジング１１によって外部から接触できない構成になっているから、外部磁界によるノイズ及び機械的外力によって構成が変化することがない。殊に、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６と磁歪環３７の位置は、僅かな間隙であるが、その間隙を維持することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６と磁歪環３７の間隔が僅かであることから、回転軸３０に対するベアリング３５,３９によって正確な位置を確保している。
【００５４】
［実施の形態２]
図４は本発明の実施の形態２の車両エンジン用トルク検出装置の構成を示す断面図である。
【００５５】
特に、実施の形態１との相違点は、本実施の形態１では、回転軸３０及び２個の磁気センサ３Ａと磁気センサ３Ｂ、内側ヨーク４と外側ヨーク５，６等を、エンジンハウジング２１及びＡＴハウジング１１によって覆っているが、本実施の形態２では、ＡＴハウジング１１のみで覆う構成としたものである。この種の実施の形態においては、従来のエンジンハウジング２１がそのまま使用できるから、ＡＴハウジング１１のみの設計変更ですむという利点がある。
【００５６】
しかし、本発明を実施する場合には、エンジンハウジング２１またはＡＴハウジング１１の何れか一方によって覆うような構成としても、また、エンジンハウジング２１及びＡＴハウジング１１の両者で覆うような構成としても原理的には同じであり、シールと効果及び外部から外力が加わらなくなる。
【００５７】
また、実施の形態１では、車両が急激に発進すると、クランクシャフト２３の嵌合孔２３ａのスプラインと回転軸３０のスプライン接続部３４とが抜け止め具２５で許容する範囲内で軸方向に移動する。このとき、両者間の衝撃は、ドライブプレート１４に変位部１４ａが同心円上に形成されているから、その範囲内で弾性を付与できる。しかし、本実施の形態２では、クランクシャフト２３のスプラインが内面に形成された嵌合孔２３ａに、スプリング２７を挿入し、その上で、回転軸３０のスプライン接続部３４を挿入したものである。このように構成することによって、クランクシャフト２３の嵌合孔２３ａのスプリング２７と回転軸３０のスプライン接続部３４とが抜け止め具２５で許容する範囲内で軸方向に移動する範囲に弾性が付与され、衝撃緩和が一層良好となる。
【００５８】
上記各実施の形態の車両エンジン用トルク検出装置においては、エンジンハウジング２１に支承されたクランクシャフト２３と、ＡＴハウジング１１に収容されたトルクコンバータにクランクシャフト２３の回転力を伝達するトルクコンバータ入力との間において、クランクシャフト２３とトルクコンバータ入力との間を連繋する回転軸３０に固着されると共に周方向の向きに着磁され、回転軸３０に加えられたトルクに応じて軸方向に平行する磁界を発生する磁歪環３７と、磁歪環３７に形成した磁極に対応し、回転軸３０の軸方向に沿って配設された磁気センサ３Ａ，３Ｂと、磁気センサ３Ａ，３Ｂをエンジンハウジング２１またはＡＴハウジング１１に固定する回転軸３０にベアリング３５，３９を介して取り付けられているセンサ止具３６とを具備するものである。
【００５９】
即ち、クランクシャフト２３とフロントカバー１２からなるＡＴのトルクコンバータ入力との間を連繋する回転軸３０に加えられたトルクに応じて、回転軸３０の軸方向に平行する磁界を発生する磁歪環３７を配設し、エンジンハウジング２１またはＡＴハウジング１１にセンサ止具３６を固着し、当該センサ止具３６を用いて磁歪環３７に形成した磁極に対応する磁気センサ３Ａ，３Ｂを配設したものであるから、前記磁歪環３７に加えられたトルクに応じて回転軸３０の軸方向に平行する磁界を磁気センサ３Ａ，３Ｂが検出し、回転軸３０に加えられているエンジンの出力トルクを検出することができる。
【００６０】
このとき、エンジン出力のクランクシャフト２３とＡＴのフロントカバー１２の中心とが一直線状に配置され、車両の発進または停止時にエンジンとＡＴとの慣性によって、回転軸３０に膨張力または収縮力が加わっても、回転軸３０に固着した磁歪環３７が特許文献３の磁歪薄膜と異なり、容易に剥離したり、磁歪環３７に歪が残るものではないから、常に正確なエンジン出力を出力することができる。また、車両の発進または停止時の磁歪環３７の移動による変化（磁界変化）も、磁気センサ３Ａ，３Ｂはエンジンハウジング２１とＡＴハウジング１１との追随移動によって正確性を維持することができる。そして、磁気センサ３Ａ，３Ｂを取り付けるセンサ止具３６は、エンジンハウジング２１またはＡＴハウジング１１に固定するものであるから、エンジンとＡＴとを一体に接続する場合の作業性がよい。
【００６１】
上記各実施の形態の車両エンジン用トルク検出装置においては、磁気センサ３Ａ，３Ｂをエンジンハウジング２１またはＡＴハウジング１１に固定するセンサ止具３６が回転軸３０にベアリング３５，３９を介して取り付けられているが、本発明を実施する場合には、センサ止具３６とベアリング３５，３９を介して回転軸３０とを一体化する必要性はない。即ち、磁歪環３７と磁気センサ３Ａ，３Ｂ及び内側ヨーク４と外側ヨーク５，６が、所定の間隙を保持し得る構成の場合には、ベアリング３５，３９を省略することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
上記実施の形態では、エンジンのエンジンハウジング２１とＡＴのＡＴハウジング１１との間に配設する実施の形態で説明したが、本発明を実施する場合には、軸間または単一の軸に磁歪環３７を配設することができる。
【００６３】
したがって、エンジンとＡＴ間に限らず、回転軸３０として、車両のステアリングシャフト、ドライブシャフト、電動機及び発電機の入力または出力シャフト、工作機械、搬送機械等のシャフトのトルクを検出する構成としても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は本発明の実施の形態１の車両エンジン用トルク検出装置の構成を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１の車両エンジン用トルク検出装置におけるトルクセンサ装置の全体構成を示す斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１の車両エンジン用トルク検出装置におけるトルクセンサ装置の２個の磁気センサからの検出回路図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態２の車両エンジン用トルク検出装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０      ＡＴ
１１      ＡＴハウジング
１２      フロントカバー
１４      ドライブプレート
２０      エンジン
２１      エンジンハウジング
２３      クランクシャフト
２７      スプリング
３０      回転軸
３４      スプライン接続部
３６      センサ止具
３７      磁歪環
３Ａ，３Ｂ      磁気センサ
【図１】
2006194808.tif 000003
【図２】
2006194808.tif 000004
【図３】
2006194808.tif 000005
【図４】
2006194808.tif 000006