JPH03204438A

JPH03204438A - 無段変速機のトルク検出装置

Info

Publication number: JPH03204438A
Application number: JP34345289A
Authority: JP
Inventors: Shiro Sakakibara; 史郎榊原; Akihiro Kume; 明弘久米
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1989-12-31
Filing date: 1989-12-31
Publication date: 1991-09-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、無段変速機のトルク検出装置に関し、さらに
、無段変速機における入・出力トルクを検出するトルク
検出装置に関する。

〔従来の技術〕

無段変速機の一形式として■ベルト式無段変速機（以下
ＣＶＴという）がある。この変速機は大トルクの伝達が
可能であるところから、車両用自動変速装置の変速部と
して用いられる。

このような無段変速機を用いた車両用自動変速装置の一
例として、特開平１−１５３８５６号公報に開示のもの
がある。この装置は、発進装置として流体伝動装置、前
後進切換装置としてデュアルプラネタリ歯車装置、無段
変速装置としてＣＶＴを備えており、これらの各装置を
電気的制御装置及び油圧制御装置により電子制御装置（
以下ＥＣＵという）の指令に基づき制御している。

上記のＣＶＴにおける変速制御は、最大動力で制御する
場合、車両の実際のエンジンスロットル開度で最も馬力
の高い回転数となるように、目標トルク比を設定する。

その最も高い馬力を求めるにはエンジンの出力トルク（
ＣＶＴの入力トルク又は出力トルク）とエンジン回転数
の検出が必要不可欠であり、従来の検出方法では、回転
軸にひずみゲージを取り付けて検出する構成が採られて
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のような従来の入・出力トルク検出
装置では、連続回転する軸にひずみゲージを取り付けて
トルクを検出しているため、ゲージから無段変速機機体
外に信号を取り出すのに、回転部分から固定部分へ信号
を伝達すべくスリップリングを用いたり、或いは信号を
ＦＭ変調して送信する等の信号取り出し装置を必要とし
ていた。

そしてこのようにスリップリングを用いるものでは、ス
リップリングの摺動部から雑音を発生し、また、摺動部
の磨耗も生じる等の問題点があり、ＦＭ変調を用いるも
のでも、信号がノイズの影響を受けるため測定誤差が大
きい等の問題点があり、信頼性やコストの点で問題があ
った。

このような事情に鑑み、本発明は、雑音の発生の心配が
なく、また耐久性においても優れた無段変速機のトルク
検出装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、設置のための格別なスペースを必要と
しないトルク検出装置を提供することを目的とする。

更に、本発明は、精度良く検出か可能なトルク検出装置
を提供することを目的とする。

また、本発明は、Ｖベルト挟持機構の動作により生じる
軸方向推力を利用して無段変速機の入・出力トルクを検
出可能なトルク検出装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するため、本発明は、変速要素相互間
の圧接力を変速軸の軸周りに設けられたスラスト機構に
より発生させる無段変速機のトルク検出装置において、
前記スラスト機構の動作により前記無段変速機の機構部
に生じる力を受ける非連続回転部材に、該部材にかかる
応力を検知するセンサを設けたことを特徴とするもので
ある。

また、本発明は、変速要素相互間の圧接力を変速軸の軸
周りに設けられたスラスト機構により発生させる無段変
速機のトルク検出装置において、前記スラスト機構によ
り生じる軸方向推力を受ける非連続回転部材の間に圧力
センサを設けたことを特徴とするものである。

そして、前記圧力センサは、環状の起歪体にひずみゲー
ジを取付けたロードセルとすることかできる。

また、前記ひずみゲージは、起歪体の円周に沿い多数配
置されたものとすることができる。

更に、本発明は、入力軸に設けられたプライマリシーブ
と、出力軸に設けられたセカンダリシーブと、プライマ
リシーブとセカンダリシーブとの間に介装されたＶベル
トと、入力軸とプライマリシーブ及び出力軸とセカンダ
リシーブとの間に介装されたスラスト機構によるＶベル
ト挟持機構とを備える無段変速機のトルク検出装置にお
いて、Ｖベルト挟持機構の動作により生じる軸方向推力
を対向して受ける非連続回転部材の間にそれぞれ圧力セ
ンサを介装し、圧力センサの信号線を無段変速機のケー
ス外に導出して入力軸トルクと出力軸トルクを検圧可能
とすることもできる。

〔作用及び発明の効果〕

このような構成を採った本発明に係る装置にあっては、
非連続回転部材に設けられたセンサがスラスト機構によ
り生じる無段変速機の機構部に生しる応力を検知し、信
号線を通して信号を送り出すことができるので、スリッ
プリングやＦＭ変調等の信号取り出し装置を必要とする
こなく、ノイズの発生の心配がなく、また耐久性におい
ても優れたトルク検出装置の提供を可能とする効果か得
られるようになる。

また、圧力センサを環状の起歪体にひずみゲージを取付
けたロードセルとしたものにあっては、スペースを必要
としないトルク検出装置を提供することかできるように
なる。

さらに、ひずみゲージを起歪体の円周に沿い多数配置し
たものにあっては、精度良く検出が可能なトルク検出装
置を提供することができる。

そして、スラスト機構によるＶベルト挟持機構を備える
無段変速機のトルク検出装置において、Ｖベルト挟持機
構の動作により生じる軸方向推力を対向して受ける非連
続回転部材の間にそれぞれ圧力センサを介装し、圧力セ
ンサの信号線を無段変速機のケース外に導出したものに
あっては、Ｖベルト挟持機構の動作により生じる軸方向
推力を利用して無段変速機の入・出力トルクを検出可能
なトルク検出装置を提供することかできる。

〔実施例〕

以下、図面に沿い、本発明の実施例について説明する。

第２図はＣＶＴを含む自動変速装置全体を示す展開断面
図であって、同図に示すように、この装置は、発進装置
ｌとしてのロックアツプクラッチｌｌ付トルクコンバー
タ１２と、そのタービン１２ａの出力をサンギア２１へ
の入力とする前後進切換装置としてのデュアルプラネタ
リ遊星歯車装置２と、そのキャリヤ２２の出力をプライ
マリシーブ３１への入力とし、このプライマリシーブ３
１とこれと平行するセカンダリシーブ３２との間でシー
ブ３１．３２とＶベルト３３による無段階の変速を行う
無段変速装置としてのＣＶＴ３とを備え、ＣＶＴ３の出
力がカウンタギア４を介して差動歯車機構５に出力され
るよう構成されている。そして、デュアルプラネタリ遊
星歯車装置２のキャリヤ２２とサンギア２１との間には
多板クラッチからなるフォワードクラッチ２３が介装さ
れ、同じくリングギア２４と変速機のケースＩＯとの間
には多板ブレーキからなるリバースブレーキ２５が介装
されており、フォワードクラッチ２３の係合時にはサン
ギア２１とキャリヤ２２が直結となり、リバースブレー
キ２５作動時にはリングギア２４の固定による遊星ギア
２６の公転がキャリヤ２２の逆転として取り出されて、
はぼ正逆１対１の変速比で出力回転が無段変速機の入力
軸としてのプライマリシーブ軸３１ａに伝達される。

ところで、この変速装置におけるキャリヤ２２と固定シ
ーブ３１ｂとの間及び出力軸としてのセカンダリシーブ
軸３２ａと固定シーブ３２ｂとの間には乗上ローラカム
式のスラスト機構６ａ、６ｂが設けられている。スラス
ト機構は、プライマリシーブ軸３１ａに固定されたカム
フランジ６１ａ　（以下細部についてはＣＶＴ部を拡大
して示す第１図も参照）と、固定シーブ３１ｂに固定さ
れたカム板６２ａと、これらの間に介装された複数のロ
ーラ６３ａとからなり、カムフランジ６１ａ及びカム板
６２ａの対峙するカム面は周方向に一定の周期で山と谷
とを繰り返し形成したものとされており、通常は複数の
ローラ６３ａがそれぞれ冬山と山との間の谷部に位置し
ているか、カムフランジ６１ａとカム板６２ａの間に相
対的な捩が生じると、複数のローラ６３ａはそれぞれ山
部に乗り上げる方向に転勤し、両カム面間の間隔を拡げ
るよう作用する。この力は固定シーブ３１ｂを可動シー
ブ３１ｃ側へ押し付ける力として働き、またその大きさ
は、カムフランジ６１ａとカム板６２ａの間の相対的な
涙量に応じて大きくなる。これと全く同様の作用がセカ
ンダリシーブ軸３２ａ側でも生じる。なお、セカンダリ
シーブ軸３２ａ側では、各部材の配列が逆向きとなって
いる点及びスラストボールベアリングを押圧する部材と
してカウンタギア４に噛み合うギアが用いられている点
が異なるのみなので、相当する部材の符号におけるａを
ｂに替えて図示することで説明に代える。このようにし
てトルクに応じたスラスト荷重を固定シーブ３１ｂ、　
３２ｂに付与して、変速機構を構成するプライマリシー
ブ３１とＶベルト３３及びＶベルト３３とセカンダリシ
ーブ３２との間の圧接力を負荷に応じて増減して、両者
の間の滑りを防ぐ構成が採られている。

そして、図においてこの装置の上部に取付けられている
のは、ＣＶＴ３の変速用モータ７であって、このモータ
７の回転は、減速ギア７ａを介してカウンタ軸７ｂの２
つの歯車７ｃ、７ｄに伝えられ、さらに、変速機ケース
１０にボールネジ機構８ａ、８ｂを介して支持された変
速カラー９ａ。

９ｂに伝えられる。そしてこの変速カラー９ａ。

９ｂの回転に伴う軸線方向の移動がボールベアリングを
介して可動シーブ３１ｃ、３２ｃに伝達される。

したがって、これらの要素が変速機構を操作するアクチ
ュエータ部を構成している。そしてこの装置では、上記
アクチュエータ部の動作で、可動シーブ３１ｃ、　３２
ｃが変速操作時に固定シーブ３１ｂと固定シーブ３２ｂ
それぞれの軸に沿って互いに逆方向に摺動し、プライマ
リシーブ３ＩのＶ溝が拡大し、セカンダリシーブ３２の
Ｖ溝が縮小した場合には減速位置に、また逆の場合には
増速位置となり、Ｖベルト３３とシーブ３１．３２との
係合位置の変更による変速が行われる。

第１図はこの変速機のＣＶＴ３の部分を拡大して示す展
開断面図であって、同図に示すように、プライマリシー
ブ軸３１ａの端面をスラストボールベアリングを介して
支持する非連続回転部材としてのフランジ１０１ａの端
面とフランジ１０１ａのスリットに爪で噛み合い回転不
能に係合するガイドスリーブ１０２ａ端面との間には圧
力センサ３０１ａが介装されている。同様に、セカンダ
リシーブ軸３２ａの端面をスラストボールベアリングを
介して支持する非連続回転部材としてのフランジ１０１
ｂの端面とフランジ１０１ｂのスリットに爪で噛み合い
回転不能に係合するスリーブ１０２ｂ端面との間には圧
力センサ３０１ｂが介装されている。そして、フランジ
１０１ａ。

１０１ｂはケース１０に回転不能に支持されているため
、これらフランジ１０１ａ、　１ｏ１ｂ及びスリーブ１
０２ａ、　　１０２ｂはケース１０に対して回転しない
部材となっている。

上述のように構成されたトルク検出装置においては、前
後進切換装置としてのデュアルプラネタリ遊星歯車装置
２を経てプライマリシーブ軸３１ａにトルクが伝達され
る。このトルクは、プライマリシーブ軸３１ａに固定さ
れたカムフランジ６１ａからローラ６３ａを経て固定シ
ーブ３１ｂの端面に取り付けられたスラストカム６２ａ
に伝達され、固定シーブ３１ｂを図において左方に押圧
するアキシャルフォースを生じさせ、この力はＶベルト
３３、可動シーブ３１ｃ、スラストボールベアリング、
変速カラー９ａ及びガイドスリーブ１０２ａに伝達され
る。

したがって、同図に太線で示すように、上記スラスト機
構６ａにより発生するアキシャルフォースは、ケースｌ
Ｏのフランジ１０１ａとガイドスリーブ１０２ａとの間
に押圧力を発生させる閉ループを構成することとなり、
そのループ内に介装された圧力センサ３０１ａの起歪体
に圧縮力を負荷することとなる。

一方、セカンダリ軸３２ａの側では、Ｖベルト３３に伝
達されたトルクが固定シーブ３２ｂを介してカム板６２
ｂに伝達され、ローラ６３ｂによりカムフランジ６１ｋ
）を左方に押圧するアキシャルフォースを生じさせ、こ
の推力がセカンダリ軸３２ａ、カウンタギアに噛み合う
歯車、スラストボールベアリング、フランジ１０１ｂ、
圧力センサ３０１ｂ、ガイドスリーブ１０２ｂ、変速カ
ラー９ｂ及びスラストボールベアリングを介して可変シ
ーブ３２ｃに伝達されて、推力の閉ループを構成するこ
ととなる。したがって、この場合もループ内に介装され
た圧力センサ３０１ｂの起歪体に圧縮力を負荷すること
となる。

第３図はプライマリシーブ側の圧力センサ３０１ａそし
て第４図はセカダリシーブ側の圧カンサ３０１ｂそれぞ
れの配置状況を詳細に示すこの装置の部分拡大図であっ
て、両図に示すように、センサの信号を出力する信号線
３０２ａ、　３０２ｂは、ケース１０の外壁を貫通する
孔１０５ａ、　１０５ｂを通してケース外に導き出され
ており、孔１０５ａ、　１０５ｂの外端には、シリコン
ゴム等からなるシール１０６ａ、　１０６ｂが施されて
いる。これは、孔１０５ａ、　１０５ｂを通しての潤滑
油の漏洩と、ダストの侵入を防ぎ且つ信号線３０２ａ、
　３０２ｂを定位置に固定するためのものである。

第５図は、圧力センサ３０１ａ、　３０１ｂの構成を示
す斜視図であって、同図に示すように、この圧力センサ
３０１ａ、　３０１ｂは、環状の起歪体Ｇの内周面と外
周面とにそれぞれ軸線方向及び円周方向に向けてひずみ
ゲージＲ１〜Ｒ４を取り付けたロードセルＲとして構成
したものである。

第６図は、ゲージＲ１〜Ｒ４の結線を示す回路図であり
、同図に示すように、各ゲージは周知のブリッジ接続と
され、ゲージＲ１とゲージＲ２との間及びゲージＲ３と
ゲージＲ４との間に電源電圧Ｅ０が印加され、ゲージＲ
１とゲージＲ２との間及びゲージＲ２とゲージＲ３との
間に出力ｅが取り出されるようになっている。なお、こ
のような結線により取り出される出力は、ゲージ率をＫ
、ポアソン比をσ、アキシャルフォースによる荷重をＦ
、起歪体端面の面積をＳ、起歪体の縦弾性係数をＥとす
ると、 −Ｌ　　　　℃Ｌ二ｌ工」− °−２°に″　　ＳＥとなる。

第７図はプライマリシーブにかかる荷重Ｆｐと入力トル
クＴ１□との関係を示すグラフであって、荷重Ｆ　ｐと
入力トルク”ｒ、ａ、！：はリニヤな比例関係にあるた
め、プライマリシーブにかかる荷重Ｆ。

を検出することによって、入力トルクＴ４．．を知るこ
とができるのである。

同様の関係がセカンダリシーブ側にも成立ち、第８図の
セカンダリシーブにかかる荷重Ｆ、と出力トルクＴ、１
、との関係を示すグラフのようにセカンダリシーブにか
かる荷重Ｆｓから出力トルクＴ　ａ　ＩＩ　１を知るこ
とができる。

以上説明したように、この実施例のトルク検出装置は、
スラスト機構６ａ、６ｂによりアキシャルフォースを発
生させてシーブ３１．３２に挾持力を与える機構を利用
して、その力を対向して受ける非連続回転部材としての
フランジ１ｏ１ａ、　１０１ｂ、　とスリーブ１０２ａ
、　１０２ｂとの間で圧力センサ３０１ａ、　３０１ｂ
により検出するようにしているので、圧力センサ３０１
ａ、　３０１ｂから変速機ケース１０外への信号の取り
出しに同等特別の取り出し手段を必要とせず、取り出し
手段での雑音の発生、ノイズの混入等の恐れがないため
、高精度のトルク検出が可能となる効果が得られるよう
になる。

次に、第９図は本発明の他の実施例を示す圧力センサの
斜視図であって、この例では、起歪体Ｇの円周に沿って
軸線方向に全通する多数（ｎ個）の孔Ｇ、〜Ｇ、が設け
られている。

第１Ｏ図は第９図のＸ部を拡大して示す斜視図であって
、同図に示すように、これらの孔Ｇ、　−Ｇ１の軸線に
沿う壁面にはひずみゲージＲｌ−Ｒ４の組がゲージＲ１
，Ｒ３については軸線方向に向けて、また、ゲージＲＬ
Ｒ４については放射方向に向けてそれぞれ取付けられて
いる。このような配置とすると、ゲージ出力ｅは、個々
のゲージ組の出力ｅ１を例えば８＝上りｅ、　ｌ−１のように処理することで、検出値を平均化することがで
きるので、起歪体にかかる応力がその円周よく応力を検
出することができる効果を得ることができるようになる
。

以上、本発明をＣＶＴに適用した実施例に基づき詳述し
たか、本発明は他の無段変速機にも適用可能なものであ
り、また上述の実施例のみに限定されることなく、特許
請求の範囲に記載の事項の範囲内で種々に細部の具体的
構成を変更して実施可能なものであることは言うまでも
ない。例えば、スラスト機構により生じる軸方向推力を
受ける非連続回転部材として往復回転する部材を選択す
ることもでき、その場合は、信号線については部材の往
復回転を許容するゆとりをもたせてケース外に導出すれ
ばよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る無段変速機のトルク検出装置の一
実施例を示す展開断面図、第２図はその無断変速機構を
含む自動変速機全体の展開断面図、第３図はそのプライ
マリシーブ側トルクセンサ設置部分の拡大断面、第４図
はそのセカンダリシーブ側トルクセンサ設置部分の拡大
断面、第５図は圧力センサの構成を示す斜視図、第６図
はゲージの結線を示す回路図、第７図はプライマリシー
ブにかかる荷重と入力トルクとの関係を示すグラフ、第
８図はセカンダリシーブにかかる荷重と出力トルクとの
関係を示すグラフ、第９図は本発明の他の実施例を示す
圧力センサの斜視図、第１０図は第９図のＸ部を拡大し
て示す斜視図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）変速要素相互間の圧接力を変速軸の軸周りに設け
られたスラスト機構により発生させる無段変速機のトル
ク検出装置において、前記スラスト機構の動作により前
記無段変速機の機構部に生じる力を受ける非連続回転部
材に、該部材にかかる応力を検知するセンサを設けたこ
とを特徴とする無段変速機のトルク検出装置。
（２）変速要素相互間の圧接力を変速軸の軸周りに設け
られたスラスト機構により発生させる無段変速機のトル
ク検出装置において、前記スラスト機構により生じる軸
方向推力を受ける非連続回転部材の間に圧力センサを設
けたことを特徴とする無段変速機のトルク検出装置。
（３）前記センサが環状の起歪体にひずみゲージを取付
けたロードセルである請求項１記載のトルク検出装置。
（４）前記ひずみゲージが起歪体の円周に沿い多数配置
された請求項２記載のトルク検出装置。
（５）入力軸に設けられたプライマリシーブと、出力軸
に設けられたセカンダリシーブと、前記のプライマリシ
ーブとセカンダリシーブとの間に介装されたＶベルトと
、前記の入力軸とプライマリシーブ及び出力軸とセカン
ダリシーブとの間に介装されたスラストカムによるＶベ
ルト挟持機構とを備える無段変速機のトルク検出装置に
おいて、前記Ｖベルト挟持機構の動作により生じる軸方
向推力を対向して受ける非連続回転部材の間にそれぞれ
圧力センサを介装し、該圧力センサの信号線を無段変速
機のケース外に導出して入力軸トルクと出力軸トルクを
検出可能としたことを特徴とする無段変速機のトルク検
出装置。