特開2016-223488(P2016-223488A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2016-223488(P2016-223488A)
(43)【公開日】2016年12月28日
(54)【発明の名称】無段変速機のトルク測定装置
(51)【国際特許分類】
   F16H 59/16 20060101AFI20161205BHJP
   F16H 61/02 20060101ALI20161205BHJP
   F16H 61/662 20060101ALI20161205BHJP
   F16H 9/12 20060101ALI20161205BHJP
   G01L 3/10 20060101ALI20161205BHJP
   G01L 5/00 20060101ALI20161205BHJP
【FI】
   F16H59/16
   F16H61/02
   F16H61/662
   F16H9/12 B
   G01L3/10 305
   G01L5/00 Z
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】OL
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2015-108520(P2015-108520)
(22)【出願日】2015年5月28日
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100071870
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 健
(74)【代理人】
【識別番号】100097618
【弁理士】
【氏名又は名称】仁木 一明
(74)【代理人】
【識別番号】100152227
【弁理士】
【氏名又は名称】▲ぬで▼島 愼二
(72)【発明者】
【氏名】本田 一成
(72)【発明者】
【氏名】斉藤 卓志
(72)【発明者】
【氏名】黒澤 孝夫
【テーマコード(参考)】
2F051
3J050
3J552
【Fターム(参考)】
2F051AA01
2F051AB01
2F051AB05
2F051BA03
3J050AA02
3J050BA03
3J050CE07
3J050DA01
3J552MA06
3J552MA12
3J552NA01
3J552NB01
3J552PA51
3J552PA54
3J552QC06
3J552SA31
3J552SA35
3J552VA34Z
3J552VA39W
3J552VA48W
(57)【要約】
【課題】 ベルト式無段変速機の入力軸あるいは出力軸を通過するトルクを精度良く測定する。
【解決手段】 入力軸14上のドライブプーリ23よりも駆動源E側あるいは出力軸15上のドリブンプーリ24よりも駆動輪W側にトルク測定部14a,15aを設け、トルク測定部14a,15aの軸方向に離間した第1位置および第2位置の相対捩れ角を捩れ角センサ26,27で検出し、相対捩れ角に基づいてトルク測定部14a,15aに作用するトルクを算出するので、トルク測定部14a,15aの軸方向に離間した第1位置および第2位置間にドライブプーリ23やドリブンプーリ24が介在することがなくなり、ドライブプーリ23やドリブンプーリ24が発生する無端ベルト25の挟圧力により入力軸14あるいは出力軸15の剛性が変化して測定精度が低下するのを防止することで、トルク測定部14a,15aを通過するトルクを精度良く測定することができる。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
駆動源(E)に接続された入力軸(14)と、前記入力軸(14)と平行に配置されて駆動輪(W)に接続された出力軸(15)と、前記入力軸(14)に支持されたドライブプーリ(23)と、前記出力軸(15)に支持されたドリブンプーリ(24)と、前記ドライブプーリ(23)および前記ドリブンプーリ(24)に巻き掛けられた無端ベルト(25)とを備える無段変速機のトルク測定装置であって、
前記入力軸(14)上の前記ドライブプーリ(23)よりも前記駆動源(E)側あるいは前記出力軸(15)上の前記ドリブンプーリ(24)よりも前記駆動輪(W)側にトルク測定部(14a,15a)を設け、前記トルク測定部(14a,15a)の軸方向に離間した第1位置および第2位置の相対捩れ角を捩れ角センサ(26,27)で検出し、前記相対捩れ角に基づいて前記トルク測定部(14a,15a)に作用するトルクを算出することを特徴とする無段変速機のトルク測定装置。
【請求項2】
前記トルク測定部(14a,15a)に作用するトルクを、前記第1位置および前記第2位置の相対捩れ角に基づいてマップから検索することを特徴とする、請求項1に記載の無段変速機のトルク測定装置。
【請求項3】
前記無段変速機内の温度を検出する温度センサ(36)を備え、前記マップを前記温度により補正することを特徴とする、請求項2に記載の無段変速機のトルク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、駆動源に接続された入力軸と、前記入力軸と平行に配置されて駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸に支持されたドライブプーリと、前記出力軸に支持されたドリブンプーリと、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリに巻き掛けられた無端ベルトとを備える無段変速機のトルク測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
エンジンのクランクシャフトの両端部に、外周に多数の歯を有する一対の円板状のエンコーダを固定し、一対のエンコーダにそれぞれ対向するように配置した一対のセンサの出力からクランクシャフトの捩れ角を検出し、この捩れ角に基づいてクランクシャフトに作用するトルクを検出するものが、下記特許文献1により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2012−246822号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上記特許文献1に記載された手法でベルト式無段変速機の入力軸あるいは出力軸に作用するトルクを検出する場合、一対のセンサ間の軸方向距離を大きく確保するほど、トルクの変化量に対する入力軸あるいは出力軸の捩れ角の変化量が大きくなってトルクの測定精度が向上する。しかしながら、一対のセンサ間の軸方向距離を大きく確保するために、一対のセンサを入力軸のドライブプーリを跨ぐ位置に配置したり、出力軸のドリブンプーリを跨ぐ位置に配置したりすると、トルクの測定精度が低下する問題がある。
【0005】
その理由は、例えば一対のセンサを入力軸のドライブプーリを跨ぐ位置に配置した場合、入力軸におけるドライブプーリの固定側プーリ半体および可動側プーリ半体間に挟まれた部分の剛性が、固定側プーリ半体および可動側プーリ半体による無端ベルトの挟圧力の増加に応じて増加し、入力軸の捩れ角とトルクとの関係が前記挟圧力によって変化してしまうからである。一対のセンサを出力軸のドリブンプーリを跨ぐ位置に配置した場合も同様である。
【0006】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ベルト式無段変速機の入力軸あるいは出力軸を通過するトルクを精度良く測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、駆動源に接続された入力軸と、前記入力軸と平行に配置されて駆動輪に接続された出力軸と、前記入力軸に支持されたドライブプーリと、前記出力軸に支持されたドリブンプーリと、前記ドライブプーリおよび前記ドリブンプーリに巻き掛けられた無端ベルトとを備える無段変速機のトルク測定装置であって、前記入力軸上の前記ドライブプーリよりも前記駆動源側あるいは前記出力軸上の前記ドリブンプーリよりも前記駆動輪側にトルク測定部を設け、前記トルク測定部の軸方向に離間した第1位置および第2位置の相対捩れ角を捩れ角センサで検出し、前記相対捩れ角に基づいて前記トルク測定部に作用するトルクを算出することを特徴とする無段変速機のトルク測定装置が提案される。
【0008】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、前記トルク測定部に作用するトルクを、前記第1位置および前記第2位置の相対捩れ角に基づいてマップから検索することを特徴とする無段変速機のトルク測定装置が提案される。
【0009】
また請求項3に記載された発明によれば、請求項2の構成に加えて、前記無段変速機内の温度を検出する温度センサを備え、前記マップを前記温度により補正することを特徴とする無段変速機のトルク測定装置が提案される。
【0010】
尚、実施の形態のエンジンEは本発明の駆動源に対応し、実施の形態の第1トルク測定部14aおよび第2トルク測定部15aは本発明のトルク測定部に対応し、実施の形態の第1回転角センサ26および第2回転角センサ27は本発明の捩れ角センサに対応し、実施の形態の油温センサ36は本発明の温度センサに対応する。
【発明の効果】
【0011】
請求項1の構成によれば、無段変速機は、駆動源に接続された入力軸と、入力軸と平行に配置されて駆動輪に接続された出力軸と、入力軸に支持されたドライブプーリと、出力軸に支持されたドリブンプーリと、ドライブプーリおよびドリブンプーリに巻き掛けられた無端ベルトとを備える。入力軸上のドライブプーリよりも駆動源側あるいは出力軸上のドリブンプーリよりも駆動輪側にトルク測定部を設け、トルク測定部の軸方向に離間した第1位置および第2位置の相対捩れ角を捩れ角センサで検出し、相対捩れ角に基づいてトルク測定部に作用するトルクを算出するので、トルク測定部の軸方向に離間した第1位置および第2位置間にドライブプーリやドリブンプーリが介在することがなくなり、ドライブプーリやドリブンプーリが発生する無端ベルトの挟圧力により入力軸あるいは出力軸の剛性が変化して測定精度が低下するのを防止することで、トルク測定部を通過するトルクを精度良く測定することができる。
【0012】
また請求項2の構成によれば、トルク測定部に作用するトルクを、第1位置および第2位置の相対捩れ角に基づいてマップから検索するので、トルクの演算負荷を軽減して短時間でトルクを算出することができる。
【0013】
また請求項3の構成によれば、無段変速機内の温度を検出する温度センサを備え、マップを温度により補正するので、温度の上昇に伴って同じ大きさのトルクに対してトルク測定部が捩れ易くなる傾向を補正し、トルク測定部に作用するトルクを一層高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】ベルト式無段変速機のスケルトン図。
図2図1の2部拡大図。
図3】センサ本体の一部破断斜視図。
図4】センサ本体の縦断面図。
図5】回転角センサの磁気等価回路を示す図。
図6】軸のトルクと捩れ角との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図1図6に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【0016】
図1に示すように、自動車用のベルト式無段変速機Tは、エンジンEのクランクシャフト11にトルクコンバータ12およびクラッチ13を介して接続された入力軸14と、入力軸14と平行に配置された出力軸15と、出力軸15と平行に配置された副軸16とを備え、出力軸15に固設したドライブギヤ17が副軸16に固設したドリブンギヤ18に噛合し、副軸16に固設したファイナルドライブギヤ19がディファレンシャルギヤ21のケースに設けたファイナルドリブンギヤ20に噛合し、ディファレンシャルギヤ21から左右に延びる車軸22,22が左右の駆動輪W,Wに接続される。
【0017】
入力軸14および出力軸15におけるエンジンEから遠い側にそれぞれドライブプーリ23およびドリブンプーリ24が配置され、ドライブプーリ23およびドリブンプーリ24間に無端ベルト25が巻き掛けられる。ドライブプーリ23は、入力軸14に固設された固定側プーリ半体23aと、入力軸14に相対回転不能に支持されて固定側プーリ半体23aに対して接近・離間可能な可動側プーリ半体23bとからなり、ドリブンプーリ24は、出力軸15に固設された固定側プーリ半体24aと、出力軸15に相対回転不能に支持されて固定側プーリ半体24aに対して接近・離間可能な可動側プーリ半体24bとからなる。
【0018】
入力軸14におけるドライブプーリ23およびクラッチ13に挟まれた部分は第1トルク測定部14aとされ、この第1トルク測定部14aは比較的に長い距離に亙ってプーリ、ギヤ、ベアリング等が存在しない部分である。また出力軸15におけるドリブンプーリ24およびドライブギヤ17に挟まれた部分は第2トルク測定部15aとされ、この第2トルク測定部15aは比較的に長い距離に亙ってプーリ、ギヤ、ベアリング等が存在しない部分である。
【0019】
第1トルク測定部14aの軸方向両端の第1位置および第2位置には、本発明の捩れ角センサを構成する第1回転角センサ26および第2回転角センサ27がそれぞれ配置される。同様に、第2トルク測定部15aの軸方向両端の第1位置および第2位置には、本発明の捩れ角センサを構成する第1回転角センサ26および第2回転角センサ27がそれぞれ配置される。
【0020】
図2および図3に示すように、第1回転角センサ26は出力軸15の第2トルク測定部15aの第1位置に固設された円板状の第1ロータ28を備えており、第1ロータ28に外周部には軸方向に直角に折り曲げられた多数の歯28a…が突設される。更に、第1回転角センサ26は、スリット30aを有して環状に形成された鉄心30と、鉄心30の一部に埋め込まれた永久磁石31と、鉄心30の一部を取り囲むコイル32と、これらを覆う合成樹脂製のケース33とよりなる第1センサ本体34を備えており、鉄心30のスリット30aを第1ロータ28の歯28a…が通過可能である。
【0021】
出力軸15の第2トルク測定部15aの第2位置には、上述した第1ロータ28および第1センサ本体34と同一構造の第2ロータ29および第2センサ本体35よりなる第2回転角センサ27が設けられる。第1ロータ28および第2ロータ29は、それらの歯28…,29a…の位相が一致するように出力軸15に取り付けられる。
【0022】
また入力軸14の第1トルク測定部14aの第1位置には、上述した出力軸15の第1回転角センサ26と同じものが設けられ、入力軸14の第1トルク測定部14aの第2位置には、上述した出力軸15の第2回転角センサ27と同じものが設けられる。
【0023】
図1に示すように、電子制御ユニットUには、ベルト式無段変速機Tのミッションケースの内部の油温を測定する油温センサ36と、入力軸14の第1回転角センサ26および第2回転角センサ27と、出力軸15の第1回転角センサ26および第2回転角センサ27とが接続される。
【0024】
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
【0025】
図1において、エンジンEのクランクシャフト11の駆動力は、トルクコンバータ12→クラッチ13→入力軸14→ドライブプーリ23→無端ベルト25→ドリブンプーリ24→出力軸15→ドライブギヤ17→ドリブンギヤ18→副軸16→ファイナルドライブギヤ19→ファイナルドリブンギヤ20→ディファレンシャルギヤ21→車軸22,22の経路で駆動輪W,Wに伝達される。
【0026】
ドライブプーリ23の固定側プーリ半体23aに可動側プーリ半体23bが接近し、ドリブンプーリ24の固定側プーリ半体24aから可動側プーリ半体24bが離間すると変速比がOD側に変化し、逆にドライブプーリ23の固定側プーリ半体23aから可動側プーリ半体23bが離間し、ドリブンプーリ24の固定側プーリ半体24aに可動側プーリ半体24bが接近すると変速比がLOW側に変化する。
【0027】
エンジンEの出力が一定であっても、変速比がOD側に変化すると、入力軸14を通過するトルクが増加して出力軸15を通過するトルクが減少し、逆に変速比がLOW側に変化すると、入力軸14を通過するトルクが減少して出力軸15を通過するトルクが増加する。また動力伝達経路に存在するドライブプーリ23、ドリブンプーリ24、ギヤ、ベ
アリング等により摩擦損失が発生すると、それに応じて入力軸1および出力軸15のトルクが減少する。
【0028】
入力軸14のトルクは、入力軸14上の軸方向に離間する二つの位置間の捩れ角から測定可能である。例えば、入力軸14におけるドライブプーリ23およびクラッチ13に挟まれた第1トルク測定部14aの両端の第1部分および第2部分間の捩れ角をマップに適用することでトルクを測定することができる。その捩れ角は、第1部分および第2部分にそれぞれ配置した第1回転角センサ26および第2回転角センサ27で検出した入力軸14の回転角の差分、つまり第1部分および第2部分の位相差から求められる。
【0029】
図5は第1回転角センサ26(あるいは第2回転角センサ27)の磁気等価回路を示すもので、永久磁石31により鉄心30内の磁路に発生する磁束密度は、第1ロータ28の歯28a…が鉄心30のスリット30aを通過する毎に周期的に変化し、かつ歯28a…が鉄心30のスリット30aを通過する瞬間に磁束密度がピークになる。
【0030】
また第1ロータ28の回転に伴って歯28a…の位置が軸方向にぶれると、スリット30aの両側に位置する二つのエアギャップα,β(図4参照)の大きさが変動することで、エアギャップα,βの磁気抵抗が変化して磁束密度が変化する。しかしながら、二つのエアギャップα,βの大きさは、その一方が増加すると他方が減少する関係にあるため、エアギャップα,βの大きさの変動が磁束密度に及ぼす影響は相殺される。その結果、回転する第1ロータ28の歯28a…が鉄心30のスリット30aを通過するのに伴ってコイル32に誘導される電流が変化し、この電流を検出する第1回転角センサ26の出力波形から第1ロータ28の回転角(位相)を精度良く検出することができる。
【0031】
同様にして、第2回転角センサ27の出力波形から第2ロータ29の回転角(位相)を精度良く検出することができる。
【0032】
入力軸14にトルクが作用しないときに入力軸14の第1トルク測定部14aの捩れ角はゼロであるため、第1回転角センサ26および第2回転角センサ27の出力波形のピーク位置の位相は一致しているが、入力軸14にトルクが作用して第1トルク測定部14aが捩じれると、第1ロータ28および第2ロータ29に位相差が生じることにより、第1回転角センサ26および第2回転角センサ27の出力波形のピーク位置の位相が不一致になる。よって、第1回転角センサ26および第2回転角センサ27の出力波形のピーク位置の位相差をマップに適用することで、入力軸14のトルクを測定することができる。
【0033】
図6(A)は、入力軸14の捩れ角とトルクとの関係を示すマップを示すもので、トルクの増加に応じて捩れ角が略リニアに増加することが解る。このとき、入力軸14は温度が高くなるほど捩じれ易くなるため、油温センサ36で検出した油温で代表される入力軸14の温度に応じてマップを補正することで、入力軸14のトルクを一層精度良く測定することができる。
【0034】
以上、入力軸14のトルク測定について説明したが、図6(B)に示すマップを用いて、出力軸15のトルクも入力軸14と同様にして測定可能である
以上のように、入力軸14上のドライブプーリ23よりもエンジンE側と、出力軸15上のドリブンプーリ24よりも駆動輪W,W側とに、それぞれ第1トルク測定部14aおよび第2トルク測定部15aを設け、第1、第2トルク測定部14a,15aの軸方向に離間した第1位置および第2位置の相対捩れ角を第1回転角センサ26および第2回転角センサ27で検出し、相対捩れ角に基づいて第1、第2トルク測定部14a,15aに作用するトルクを測定するので、第1、第2トルク測定部14a,15a軸方向に離間した第1位置および第2位置間にドライブプーリ23やドリブンプーリ24が介在することがなくなり、ドライブプーリ23やドリブンプーリ24が発生する無端ベルト25の挟圧力により入力軸14あるいは出力軸15の剛性が変化して測定精度が低下するのを防止することで、第1トルク測定部14aおよび第2トルク測定部15aを通過するトルクを精度良く測定することができる。
【0035】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0036】
例えば、実施の形態では入力軸14のトルクおよび出力軸15のトルクの両方を測定しているが、その一方だけを測定しても良い。
【0037】
また実施の形態では第1トルク測定部14aおよび第2トルク測定部15aが無端ベルト25の同じ側に配置されているが、それらを無端ベルト25を挟んで反対側に配置しても良い。
【符号の説明】
【0038】
E エンジン(駆動源)
W 駆動輪
14 入力軸
14a 第1トルク測定部(トルク測定部)
15 出力軸
15a 第2トルク測定部(トルク測定部)
23 ドライブプーリ
24 ドリブンプーリ
25 無端ベルト
26 第1回転角センサ(捩れ角センサ)
27 第2回転角センサ(捩れ角センサ)
36 油温センサ(温度センサ)
図1
図2
図3
図4
図5
図6