JP6097727B2 - 無段変速機 - Google Patents

Description

本発明は、クランク式の無段変速機に関する。

特許文献１には、エンジンに接続された入力軸の回転をコネクティングロッドの往復運動に変換し、コネクティングロッドの往復運動をワンウェイクラッチによって出力軸の回転運動に変換する複数のクランク式の変速ユニットを備えた無段変速機及び当該無段変速機の制御装置が開示されている。

特許文献１に開示された無段変速機の各変速ユニットは、入力軸に偏心して設けられた固定ディスクと、この固定ディスクに偏心して回転自在に設けられた揺動ディスクとから構成される。また、揺動リンクと出力軸との間には、一方向クラッチが設けられている。一方向クラッチは、揺動リンクが出力軸に対して一方側に相対回転しようとするときに、出力軸に揺動リンクを固定し、他方側に相対回転しようとするときに、出力軸に対して揺動リンクを空転させる。

入力軸には、ピニオンシャフトが挿入されるとともに、固定ディスクの偏心方向に対向する箇所に切欠孔が形成され、この切欠孔からピニオンシャフトが露出している。揺動ディスクには入力軸及び固定ディスクを受け入れる受入孔が設けられている。この受入孔を形成する揺動ディスクの内周面には内歯が形成されている。内歯は、入力軸の切欠孔から露出するピニオンシャフトと噛合する。入力軸とピニオンシャフトとを同一速度で回転させると、変速ユニットにおける偏心機構の偏心量が維持される。入力軸とピニオンシャフトの回転速度を異ならせると、変速ユニットにおける偏心機構の偏心量が変更されて、変速比が変化する。

入力軸を回転させることにより変速ユニットの偏心機構を回転させると、コネクティングロッドの大径環状部が回転運動して、コネクティングロッドの他方の端部と連結される揺動リンクの揺動端部が揺動する。揺動リンクは、一方向クラッチを介して出力軸に設けられているため、一方側に回転するときのみ出力軸に回転駆動力（トルク）を伝達する。

上記説明した無段変速機では、ピニオンシャフトを回転駆動する電動機の回転軸の位相に応じて、変速ユニットにおける偏心機構の偏心量が変更される。特許文献１に開示された制御装置は、偏心機構の偏心量を推定するために、入力軸が一回転する毎に所定数個のパルス（入力軸回転基準パルス数Ki）を発生する入力軸回転角センサと、電動機の回転軸が一回転する毎に所定数個のパルス（電動機回転基準パルス数Km）を発生する電動機回転角センサとを用いる。制御装置は、エンジンの始動時以降に入力軸回転角センサから出力されたパルスの累積値である累積入力軸パルスPiに基づいて算出される累積入力軸回転回数Mi（＝Pi／Ki）と、エンジンの始動時以降に電動機回転角センサから出力されたパルスの累積値である累積電動機パルスPmに基づいて算出される累積電動機回転回数Mm（＝Pm／Km）とから、偏心量推定関数h(Mi,Mm)によって偏心機構の偏心量を推定する。

さらに、制御装置は、偏心量の推定値に基づいて、入力軸及び出力軸に伝達される各トルク（入出力トルク）を導出した上で、無段変速機の動作に係る各種制御を行う。偏心量の推定値に基づく入力トルクの導出には、図１７に示されるような、偏心量Ｒ１、変速比ｉ及び入力トルクＴｉの関係に対応するテーブルが用いられる。出力トルクＴｏについても入力トルクＴｉと同様に、偏心量Ｒ１、変速比ｉ及び出力トルクＴｏの関係に対応するテーブルが用いられる。これらのテーブルは、予め実験等によって決定され、メモリ等に記憶されている。

特開２０１２−２５１６０８号公報

上記説明した特許文献１に記載の無段変速機の制御装置は、偏心機構の偏心量を推定する際に、入力軸回転角センサが発生するパルス及び電動機回転角センサが発生するパルスを用いている。入力軸回転角センサが発生するパルスは入力軸の回転に応じたものであるが、入力軸は摩耗等による経年変化を起こす場合がある。また、電動機回転角センサが発生するパルスは、ピニオンシャフトを回転駆動する電動機の回転に応じたものであり、電動機回転角センサは、ピニオンシャフトの回転に応じたパルスを発生するものともいえる。ピニオンシャフトは、揺動ディスクの内周面に形成された内歯と噛合するものであり、ピニオンシャフトと内歯との間には「バックラッシュ」と呼ばれる隙間が設けられている。こういった経年劣化又はバックラッシュのために、各センサが発生するパルスに含まれる誤差が大きくなると、偏心量の推定値の精度は低下する。

無段変速機の制御装置は、偏心量の推定値に基づいて入出力トルクを導出するため、各センサが発生するパルスに含まれる誤差は小さい方が望ましい。このため、上記説明した経年変化に対しては、耐摩耗性の高い材質を用いて回転部材を形成したり、定期的なメンテナンスを行う等の対策によって、ある程度の誤差低減は実現可能である。また、上記説明したバックラッシュに対しては、組み付け時の設定によって、ある程度の誤差低減は実現可能である。しかし、こういった対策がなされない場合、各センサが発生するパルスに含まれる誤差が大きくなって、偏心量の推定値の精度が低下してしまう。また、偏心量の推定値に基づいて制御装置が導出する入出力トルクの精度も低下してしまう。

本発明の目的は、精度の高い偏心量を導出可能な無段変速機を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
駆動源（例えば、後述の実施形態での内燃機関Ｅ）の駆動力が伝達される入力軸（例えば、後述の実施形態での入力軸２）と、
前記入力軸と平行に配置された出力軸（例えば、後述の実施形態での出力軸３）と、
前記入力軸を中心として回転可能であり回転半径（例えば、後述の実施形態での偏心量Ｒ１）を調節自在な回転半径調節機構（例えば、後述の実施形態での回転半径調節機構４）と、前記出力軸に軸支された揺動リンク（例えば、後述の実施形態での揺動リンク１８）と、を有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換する複数のてこクランク機構（例えば、後述の実施形態でのてこクランク機構２０）と、
前記揺動リンクが前記出力軸を中心として一方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構（例えば、後述の実施形態での一方向クラッチ１７）と、を備える無段変速機（例えば、後述の実施形態での無段変速機１）であって、
前記揺動リンクの外周の一部に、周方向に傾斜した***部（例えば、後述の実施形態での***部２８）が設けられ、
前記揺動リンクの外周側に配置され、前記***部を含む前記揺動リンクの外周面までの距離を検出する複数の検出部（例えば、後述の実施形態でのギャップセンサ３５Ａ，３５Ｂ）を備え、
前記複数の検出部のうちの任意の２つの検出部によってそれぞれ検出される値の差分は、前記揺動リンクの揺動運動に従って連続的に変化する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記任意の２つの検出部によってそれぞれ検出される値の差分値は、前記揺動リンクの揺動運動に従い、前記揺動リンクの揺動角が最大角度の半値であるときの前記差分値を中心として正負対称に増減する。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、
前記任意の２つの検出部によってそれぞれ検出される値の和は、前記揺動リンクの揺動運動に依らず一定である。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、
前記複数の検出部は、前記てこクランク機構が前記揺動リンクを介して前記出力軸に印加する荷重方向をまたがない位置に配置されている。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の発明において、
前記出力軸は、軸受ｚによって軸支され、
前記検出部は、前記軸受に近接する前記揺動リンクの外周側に配置されている。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記複数の検出部は、前記揺動リンクの周方向に沿って、前記揺動リンクの外周に設けられた前記***部に対して異なる位置に配置されている。

請求項７に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の発明において、
前記***部は、前記揺動リンクの周方向に対して位相の異なる複数の***部を有し、前記複数の***部は、それぞれ前記出力軸の軸方向（例えば、後述の実施形態での回転中心軸線Ｐ４）に異なる位置に配置され、
前記複数の検出部の各々は、前記複数の***部の各々に対応して前記軸方向に並んで、前記揺動リンクの周方向における同一位置に配置されている。

請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の発明において、
前記任意の２つの検出部は、前記てこクランク機構が前記揺動リンクを介して前記出力軸に印加する荷重方向に垂直な方向の、前記出力軸の回転中心軸線上に構成される面に対して、前記揺動リンクの周方向で対称な位置に配置されている。

請求項１の発明によれば、回転半径調節機構の回転半径（偏心量）は、揺動リンクの揺動運動に従って連続的に変化する検出値の差分に基づいて推定される。複数の検出部は、***部を含む揺動リンクの外周面までの距離を検出するものであり、回転数や回転角といった回転部材の回転状態を検出するものではない。したがって、複数の検出部の検出値における、回転部材の経年変化やバックラッシュ等による誤差は非常に小さい。このように、複数の検出部から得られる検出値は高精度であるため、精度の高い回転半径（偏心量）を導出することができる。

請求項２の発明によれば、揺動リンクの揺動運動に従い、各検出値の差分値は、揺動リンクの揺動角が最大角度の半値であるときの当該差分値を中心として正負対称に増減するため、揺動リンクの揺動範囲を推定することができる。検出値に含まれる誤差は小さく、揺動範囲の推定値の精度が高いため、当該揺動範囲に応じた偏心量を高精度に導出できる。

請求項３の発明によれば、各検出値の和の半値は一定であるため、当該検出値の和の半値に基づいて、揺動リンクの拡管量を導出することができる。検出値に含まれる誤差は小さく、複数の検出部の検出値は出力軸に近い箇所における値であるため、より精度の高い出力トルクを導出できる。

請求項４の発明によれば、複数の検出部は荷重方向から離れた位置に設置されるため、その検出値は出力軸が受ける歪み等の影響を極力受けない。

請求項５の発明によれば、出力軸が受ける歪み等の影響が軸受によって抑制された箇所に設定された複数の検出部の検出値は、当該歪み等の影響を極力受けない。

請求項６の発明によれば、一つの***部を揺動リンクの外周の一部に設ければ良い。

請求項７の発明によれば、各***部の形状と検出部の位置の関係を検出値毎に設定できる。また、複数の検出部は、周方向における同一位置に配置されるため、検出値は同じ拡管の影響を受ける。

請求項８の発明によれば、複数の検出部は荷重方向から離れた位置に設置されるため、その検出値は出力軸が受ける歪み等の影響を最も受けない。

本実施形態の無段変速機を含む車両の内部構成を示すブロック図である。 本発明の無段変速機の実施形態を示す軸方向の断面図である。 図２に示した無段変速機の回転半径調節機構、コネクティングロッド及び揺動リンクを軸方向から示す模式図である。 図２の無段変速機の回転半径調節機構の回転半径の変化を示す模式図である。 図２の無段変速機の回転半径調節機構の回転半径の変化と、揺動リンクの揺動運動の揺動角の関係を示す模式図であり、（ａ）は回転半径が最大、（ｂ）は回転半径が中、（ｃ）は回転半径が小である場合を示す。 図２の無段変速機の回転半径調節機構の回転半径の変化に対する揺動リンクの角速度の変化を示すグラフである。 図２の無段変速機のてこクランク機構によって出力軸が回転される状態を示すグラフである。 図２に示した無段変速機のてこクランク機構のカムディスク同士の関係を表す模式図であり、（ａ）は各カムディスクの配置関係、（ｂ）は各カムディスクの位相の関係、（ｃ）は各カムディスクの軸間距離の関係を示す。 軸方向から見たときの、揺動リンクの環状部に設けられた***部とセンサとの位置関係を示す図である。 拡管が発生しない場合の無段変速機において揺動運動が最大限に行われたときに得られる２つのセンサの検出値の一例と当該検出値に関連した値を示すグラフである。 拡管が発生する場合の無段変速機において揺動運動が最大限に行われたときに得られる２つのセンサの検出値の一例と当該検出値に関連した値を示すグラフである。 変形例に係る無段変速機の軸方向の断面図である。 拡管が発生しない場合の無段変速機において揺動運動が最大限に行われたときに得られる２つのセンサの検出値の他の例と当該検出値に関連した値を示すグラフである。 軸方向から見たときの、図１３に対応した揺動リンクの環状部に設けられた***部と２つのセンサとの位置関係を示す図である。 周方向に対して位相の異なる位置に配置された２つの***部が軸方向に並んで設けられ、２つのセンサが同じ周方向位置で軸方向に並んで配置された形態を示す図である。 無段変速機において揺動運動が最大限に行われたときに得られる２つのセンサの検出値の他の例と当該検出値に関連した値を示すグラフである。 偏心量と変速比と入力トルクの関係を示す図である。

以下、本発明の無段変速機の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態の無段変速機を含む車両の内部構成を示すブロック図である。図１に示す車両に搭載された無段変速機１は、内燃機関Ｅ等の駆動源からの駆動力を左右の車軸を介して駆動輪Ｗ，Ｗに伝達する。車両は、無段変速機１の変速比の制御等を行うマネジメントＥＣＵ５０を備える。

本実施形態の無段変速機１は、四節リンク機構型の無段変速機であり、変速比ｉ（ｉ＝入力軸の回転速度／出力軸の回転速度）を無限大（∞）にして出力軸の回転速度を「０」にできる変速機、いわゆるＩＶＴ（Infinity Variable Transmission）の一種である。

まず、図２及び図３を参照して、本実施形態の無段変速機１の構成について説明する。

本実施形態の無段変速機１は、入力軸２と、出力軸３と、入力軸回転数センサ３１と、出力軸回転数センサ３３と、６つの回転半径調節機構４とを備える。また、無段変速機１は、変速機ケース２１に収納されている。変速機ケース２１は、一端壁部２１ａと、一端壁部２１ａに対向して配置され、エンジンＥＮＧに固定されている他端壁部２１ｂと、一端壁部２１ａの外縁と他端壁部２１ｂの外縁とを連結する周壁部２１ｃとによって形成されている。一端壁部２１ａと他端壁部２１ｂには、入力軸２を軸支するための入力軸側開口部と、出力軸３を軸支するための出力軸側開口部が形成されており、それらの入力軸側開口部と出力軸側開口部には、入力軸軸受２２と出力軸軸受２３が嵌合されている。

入力軸２は、中空の部材であり、内燃機関Ｅや電動機等の駆動源からの回転駆動力を受けることで入力軸２の回転中心軸線Ｐ１を中心に回転する。

出力軸３は、入力軸２に平行に配置され、デファレンシャルギヤＤや車軸等を介して車両の駆動輪Ｗ等の駆動部に回転動力を伝達させる。

入力軸回転数センサ３１は、無段変速機Ｔの入力軸２の単位時間当たりの回転数Ninを検出する。入力軸回転数センサ３１によって検出された入力軸２の回転数Ninを示す信号は、マネジメントＥＣＵ３３に送られる。

出力軸回転数センサ３３は、無段変速機Ｔの出力軸３の単位時間当たりの回転数Noutを検出する。出力軸回転数センサ３３によって検出された出力軸３の回転数Noutを示す信号は、マネジメントＥＣＵ３３に送られる。

回転半径調節機構４の各々は、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１を中心として回転するように設けられ、カム部としてのカムディスク５と、回転部としての回転ディスク６と、ピニオンシャフト７とを有する。

カムディスク５は、円盤形状であり、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１から偏心して入力軸２と一体的に回転するように入力軸２に２個１組で設けられている。各１組のカムディスク５は、６組のカムディスク５で入力軸２の周方向を一回りするように配置されている。

回転ディスク６は、その中心から偏心した位置に受入孔６ａが設けられた円盤形状であり、その受入孔６ａを介して、１組のカムディスク５に対して１つずつ、回転自在に外嵌している。

回転ディスク６の受入孔６ａは、その中心が、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１からカムディスク５の中心Ｐ２（受入孔６ａの中心）までの距離Ｒａとカムディスク５の中心Ｐ２から回転ディスク６の中心Ｐ３までの距離Ｒｂとが同一となるように形成されている。また、回転ディスク６の受入孔６ａには、１組のカムディスク５の間となる位置に、内歯６ｂが設けられている。

ピニオンシャフト７は、中空の入力軸２内に、入力軸２と同心に配置され、入力軸２に対して相対回転自在になっている。また、ピニオンシャフト７の外周には、外歯７ａが設けられている。ピニオンシャフト７の外周に設けられた外歯７ａは、回転ディスク６の受入孔６ａの内周に設けられた内歯６ｂと噛合している。さらに、ピニオンシャフト７には、差動機構８が接続されている。

差動機構８は、遊星歯車機構として構成され、サンギヤ９と、入力軸２に連結された第１リングギヤ１０と、ピニオンシャフト７に連結された第２リングギヤ１１と、サンギヤ９及び第１リングギヤ１０と噛合する大径部１２ａと、第２リングギヤ１１と噛合する小径部１２ｂとからなる段付きピニオン１２を自転及び公転自在に軸支するキャリア１３とを有している。また、差動機構８のサンギヤ９は、ピニオンシャフト７用の電動機からなる調節用駆動源１４の回転軸１４ａに連結されている。

そのため、調節用駆動源１４の回転速度を入力軸２の回転速度と同一にした場合、サンギヤ９と第１リングギヤ１０とが同一速度で回転することとなり、サンギヤ９、第１リングギヤ１０、第２リングギヤ１１及びキャリア１３の４つの要素が相対回転不能なロック状態となって、第２リングギヤ１１と連結するピニオンシャフト７が入力軸２と同一速度で回転する。

調節用駆動源１４の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くした場合、サンギヤ９の回転数をＮｓ、第１リングギヤ１０の回転数をＮＲ１、サンギヤ９と第１リングギヤ１０のギヤ比（第１リングギヤ１０の歯数／サンギヤ９の歯数）をｊとすると、キャリア１３の回転数が（ｊ・ＮＲ１＋Ｎｓ）／（ｊ＋１）となる。また、サンギヤ９と第２リングギヤ１１のギヤ比（（第２リングギヤ１１の歯数／サンギヤ９の歯数）×（段付きピニオン１２の大径部１２ａの歯数／小径部１２ｂの歯数））をｋとすると、第２リングギヤ１１の回転数が｛ｊ（ｋ＋１）ＮＲ１＋（ｋ−ｊ）Ｎｓ｝／｛ｋ（ｊ＋１）｝となる。

したがって、調節用駆動源１４の回転速度を入力軸２の回転速度よりも遅くした場合であって、カムディスク５が固定された入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とが同一である場合には、回転ディスク６はカムディスク５とともに一体に回転する。一方で、入力軸２の回転速度とピニオンシャフト７の回転速度とに差がある場合には、回転ディスク６はカムディスク５の中心Ｐ２を中心にカムディスク５の周縁を回転する。

図３に示すように、回転ディスク６は、カムディスク５に対して、Ｐ１からＰ２までの距離ＲａとＰ２からＰ３までの距離Ｒｂとが同一となるように偏心されている。そのため、回転ディスク６の中心Ｐ３を入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と同心に位置させて、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と回転ディスク６の中心Ｐ３との距離、すなわち、偏心量Ｒ１を「０」にすることもできる。

回転半径調節機構４、具体的には回転半径調節機構４の回転ディスク６の周縁には、コネクティングロッド１５が回転自在に外嵌している。

コネクティングロッド１５は、一方の端部に大径の大径環状部１５ａを有し、他方の端部に大径環状部１５ａの径よりも小径の小径環状部１５ｂを有している。コネクティングロッド１５の大径環状部１５ａは、ボールベアリングからなるコンロッド軸受１６を介して、回転ディスク６に外嵌している。

出力軸３には、一方向回転阻止機構としての一方向クラッチ１７を介して、揺動リンク１８が軸支されている。

一方向クラッチ１７は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４を中心として一方側に回転しようとする場合に出力軸３に対して揺動リンク１８を固定し、他方側に回転しようとする場合に出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる。一方向クラッチ１７によって揺動リンク１８が出力軸３に対して固定されトルクが出力軸３に伝達されるとき、揺動リンク１８は、一方向クラッチ１７によって内径側から押されて、その外径は微小に増加する。以下、このときの揺動リンク１８の外径が微小に増大することを「拡管」という。また、拡管時の揺動リンク１８の外径の増大量を「拡管量」という。

揺動リンク１８には、揺動端部１８ａが設けられ、揺動端部１８ａには、小径環状部１５ｂを軸方向で挟み込むことができるように形成された一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、小径環状部１５ｂの内径に対応する貫通孔１８ｃが穿設されている。貫通孔１８ｃ及び小径環状部１５ｂに連結ピン１９が挿入されることによって、コネクティングロッド１５と揺動リンク１８とが連結されている。また、揺動リンク１８には、環状部１８ｄが設けられている。回転中心軸線Ｐ４を挟んで揺動端部１８ａから離れた側の環状部１８ｄの一部には、揺動リンク１８の周方向に傾斜した***部２８が設けられている。***部２８は、環状部１８ｄから連続してその外周面が出力軸３から離れる方向に***し、環状部１８ｄの外周面の一部を形成する。

本実施形態においては、一方向回転阻止機構として一方向クラッチ１７を用いているが、本発明の無段変速機に用いられる一方向回転阻止機構は、これに限らず、揺動リンク１８から出力軸３にトルクを伝達可能な揺動リンク１８の出力軸３に対する回転方向を切換自在に構成される二方向クラッチ（ツーウェイクラッチ）で構成してもよい。

次に、図２〜図６を参照して、本実施形態の無段変速機１のてこクランク機構について説明する。

図３に示すように、本実施形態の無段変速機１では、回転半径調節機構４と、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８とで、てこクランク機構２０（四節リンク機構）が構成されている。

このてこクランク機構２０によって、入力軸２の回転運動は、揺動リンク１８の揺動運動に変換される。本実施形態の無段変速機１は、図２に示すように、合計６個のてこクランク機構２０を備えている。

このてこクランク機構２０では、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１が「０」でない場合に、入力軸２とピニオンシャフト７を同一速度で回転させると、各コネクティングロッド１５が、６０度ずつ位相を変えながら、入力軸２と出力軸３との間で出力軸３側に押したり、入力軸２側に引いたりを交互に繰り返して、揺動リンク１８を揺動させる。

そして、揺動リンク１８と出力軸３との間には一方向クラッチ１７が設けられているので、揺動リンク１８が押された場合又は引かれた場合のいずれか一方の場合には、揺動リンク１８が固定されて出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動の力が伝達されて出力軸３が回転し、他方の場合には、揺動リンク１８が空回りして出力軸３に揺動リンク１８の揺動運動の力が伝達されない。６つの回転半径調節機構４は、それぞれ６０度ずつ位相を変えて配置されているので、出力軸３は６つの回転半径調節機構４で順に回転させられる。

また、本実施形態の無段変速機１では、図４に示すように、回転半径調節機構４の回転半径、すなわち、偏心量Ｒ１を調節自在としている。

図４（ａ）は、偏心量Ｒ１を「最大」とした状態を示し、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１とカムディスク５の中心Ｐ２と回転ディスク６の中心Ｐ３とが一直線に並ぶように、ピニオンシャフト７と回転ディスク６とが位置する。この場合の変速比ｉは最小となる。図４（ｂ）は、偏心量Ｒ１を図４（ａ）よりも小さい「中」とした状態を示し、図４（ｃ）は、偏心量Ｒ１を図４（ｂ）よりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｉは、図４（ｂ）では図４（ａ）の変速比ｉよりも大きい「中」となり、図４（ｃ）では図４（ｂ）の変速比ｉよりも大きい「大」となる。図４（ｄ）は、偏心量Ｒ１を「０」とした状態を示し、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と、回転ディスク６の中心Ｐ３とが同心に位置する。この場合の変速比ｉは無限大（∞）となる。

また、図５は、本実施形態の回転半径調節機構４の回転半径、すなわち、偏心量Ｒ１の変化と、揺動リンク１８の揺動運動の揺動角（揺動範囲）の関係を示す模式図である。

図５（ａ）は偏心量Ｒ１が図４（ａ）の「最大」である場合（変速比ｉが最小である場合）、図５（ｂ）は偏心量Ｒ１が図４（ｂ）の「中」である場合（変速比ｉが中である場合）、図５（ｃ）は偏心量Ｒ１が図４（ｃ）の「小」である場合（変速比ｉが大である場合）の、回転半径調節機構４の回転運動に対する揺動リンク１８の揺動範囲θ２を示している。ここで、出力軸３の回転中心軸線Ｐ４からコネクティングロッド１５と揺動端部１８ａの連結点、すなわち連結ピン１９の中心Ｐ５までの距離が、揺動リンク１８の長さＲ２である。

この図５から明らかなように、偏心量Ｒ１が小さくなるにつれ、揺動リンク１８の揺動範囲θ２が狭くなり、偏心量Ｒ１が「０」になった場合には、揺動リンク１８は揺動しなくなる。

また、図６は、無段変速機１の回転半径調節機構４の位相θ１を横軸、揺動リンク１８の角速度ωを縦軸として、回転半径調節機構４の偏心量Ｒ１の変化に伴う角速度ωの変化の関係を示す図である。

この図６から明らかなように、偏心量Ｒ１が大きい（変速比ｉが小さい）ほど揺動リンク１８の角速度ωが大きくなることが分かる。

また、図７は、６つの回転半径調節機構４を回転させた場合（入力軸２とピニオンシャフト７とを同一速度で回転させた場合）の回転半径調節機構４の位相θ１に対する、各揺動リンク１８の角速度ωを示す図である。

この図７から、６つのてこクランク機構２０によって出力軸３がスムーズに回転されることが分かる。

また、図２に示したように、本実施形態の無段変速機１は、６つのてこクランク機構２０を備えている。

本実施形態の無段変速機１では、図８（ａ）に示すように、それらの６つのてこクランク機構２０の各々が有している回転半径調節機構４を、エンジンとは反対の側、すなわち、調節用駆動源（ＡＣＴ）１４側から順に、第１〜第６回転半径調節機構４ａ〜４ｆとし、それらの各々が有する各１組のカムディスク５を、第１〜第６カムディスク５ａ〜５ｆとしている。また、６つのてこクランク機構２０の各々が有している揺動リンク１８を、調節用駆動源１４側から順に、第１〜第６揺動リンク１８Ａ〜１８Ｆとしている。

そして、図８（ｂ）に示すように、第１カムディスク５ａと第２カムディスク５ｂとの位相は、１８０°ずれている。また、第２カムディスク５ｂと第３カムディスク５ｃとの位相は、図８（ｂ）における反時計回りに、６０°ずれている。第３カムディスク５ｃと第４カムディスク５ｄとの位相は、１８０°ずれている。第４カムディスク５ｄと第５カムディスク５ｅとの位相は、図８（ｂ）における反時計回りに、６０°ずれている。第５カムディスク５ｅと第６カムディスク５ｆとの位相は、１８０°ずれている。

また、図８（ｃ）にしめすように、各カムディスク５ａ〜５ｆは、入力軸２の軸方向において、等間隔となるように配置されている。

本実施形態の無段変速機１では、第１〜第６カムディスク５ａ〜５ｆの位相、すなわち、第１〜第６回転半径調節機構４ａ〜４ｆの位相と配置をこのような関係にすることによって、各回転半径調節機構４に生じる遠心力が互いに打ち消し合い、各回転半径調節機構４が回転する際に発生する振動が抑制されている。

上記説明した無段変速機１における偏心量Ｒ１を推定するために、本実施形態では、図５に示す揺動リンク１８の揺動範囲θ２を検出する。揺動リンク１８の揺動範囲θ２と偏心量Ｒ１の関係は図５に示したとおりである。揺動範囲θ２が大きいほど偏心量Ｒ１が大きい。したがって、無段変速機１の四節リンク機構における特定の関係から、揺動リンク１８の揺動範囲θ２に応じた偏心量Ｒ１が導出される。

図９に示すように、無段変速機１は、揺動範囲θ２を検出するために、２つのギャップセンサ３５Ａ，３５Ｂを備える。ギャップセンサ（以下、単に「センサ」という。）３５Ａ，３５Ｂは、***部２８を含む揺動リンク１８の外周面までの距離を非接触で検出する。センサ３５Ａ，３５Ｂは、揺動リンク１８の周方向に沿って、***部２８に対して異なる位置に配置されている。図９に示す例では、回転半径調節機構４の回転運動が揺動リンク１８の揺動運動に変換された際に出力軸３が荷重を受ける方向（荷重方向）に垂直な方向の、出力軸３の中心線上に構成される面ｐに対して揺動リンク１８の周方向で対称な位置に、センサ３５Ａ，３５Ｂが配置されている。但し、センサ３５Ａ，３５Ｂは、荷重方向を示す仮想線からセンサ３５Ａ又はセンサ３５Ｂに至るまでの周方向の角度が４５度以上の条件を満たす位置に配置されている。このように、センサ３５Ａ，３５Ｂは、荷重方向をまたがない、荷重方向を示す仮想線から離れた位置に等分に配置されている。その結果、センサ３５Ａ，３５Ｂの検出値は、出力軸３が受ける歪み等の影響を極力受けない。

また、センサ３５Ａは、揺動リンク１８が揺動していない状態において、***部２８の最も薄い外周面までの距離を検出する位置に配置されている。一方、センサ３５Ｂは、揺動リンク１８が揺動していない状態において、***部２８の最も厚い外周面までの距離を検出する位置に配置されている。また、これら２つのセンサ３５Ａ，３５Ｂの周方向における離間角度αと、揺動リンク１８の内径側に設けられた一方向クラッチ１７の周方向における離間角度βとの関係は、α≠ｎβ（ｎは正の整数）である。さらに、本実施形態の無段変速機１は６つのてこクランク機構２０を備えるが、センサ３５Ａ，３５Ｂは、変速機ケース２１に嵌合された入力軸軸受２２及び出力軸軸受２３に隣接するてこクランク機構２０の揺動リンク１８の少なくともいずれか一つに対して配置される。すなわち、図８（ａ）の模式図に示した第１〜第６揺動リンク１８Ａ〜１８Ｆの内、センサ３５Ａ，３５Ｂは、第１揺動リンク１８Ａ若しくは第６揺動リンク１８Ｆ又はその両方に対して配置される。このため、センサ３５Ａ，３５Ｂの検出値は、出力軸３が受ける歪み等の影響を極力受けない。

これら２つのセンサ３５Ａ，３５Ｂがそれぞれ検出した値を示す信号は、図１に示したマネジメントＥＣＵ５０に送られる。図１０は、拡管が発生しない場合の無段変速機において揺動運動が最大限に行われたときに得られる２つのセンサ３５Ａ，３５Ｂの検出値の一例と当該検出値に関連した値を示すグラフである。なお、縦軸が示す値は、センサ３５Ａ，３５Ｂの検出値にバイアスをかけた値（バイアス検出値）である。また、横軸は、揺動リンク１８の揺動範囲θ２[deg]を示す。図１０に示すように、揺動範囲θ２が最大値θmaxであるときのセンサ３５Ａの検出値Ａは＋１〜−１の範囲で得られ、センサ３５Ｂの検出値Ｂは−１〜＋１の範囲で得られ、センサ３５Ａ，３５Ｂの各検出値は、揺動リンク１８の揺動運動に従い、揺動リンク１８の揺動角が０度（揺動中心角度）であるときの各検出値の平均値（バイアス検出値＝０）を中心として正負対称に増減する。

マネジメントＥＣＵ５０は、センサ３５Ａの検出値Ａとセンサ３５Ｂの検出値Ｂの差分値（Ａ−Ｂ）を算出する。図１０に示すように、揺動範囲θ２が最大値θmaxであるときのＡ−Ｂ値は＋２〜−２の範囲で得られ、Ａ−Ｂ値は、揺動リンク１８の揺動運動に従い、揺動リンク１８の揺動角が最大角度θmaxの半値θmax/2であるときのＡ−Ｂ値（図１０に示す例では０）を中心として正負対称に増減する。したがって、マネジメントＥＣＵ５０は、Ａ−Ｂ値が＋２からどの値までの範囲で得られるかに基づいて、揺動リンク１８の揺動範囲θ２を推定する。例えば、Ａ−Ｂ値が＋２〜０の範囲で得られるとき、マネジメントＥＣＵ５０は、揺動リンク１８の揺動範囲θ２は図１０に示すθmax/2[deg]であると推定する。また、Ａ−Ｂ値が＋２の値しか得られないとき、マネジメントＥＣＵ５０は、揺動リンク１８の揺動範囲θ２は０[deg]、すなわち揺動運動を行っていないと推定する。また、マネジメントＥＣＵ５０は、図５に示した無段変速機１の四節リンク機構における特定の関係から、推定した揺動リンク１８の揺動範囲θ２に応じた偏心量Ｒ１を導出する。さらに、マネジメントＥＣＵ５０は、偏心量Ｒ１と、無段変速機１の変速比ｉ（＝Ｎｉｎ／Ｎｏｕｔ）とに基づいて、図１７に示すグラフに基づくマップから入力トルクを導出する。

図１０を参照した上記説明では、一方向クラッチ１７によって揺動リンク１８が出力軸３に対して固定されトルクが出力軸３に伝達されるときに、揺動リンク１８に拡管が発生しない場合を前提としているが、実際には拡管が発生する。図１１は、拡管が発生する場合の無段変速機において揺動運動が最大限に行われたときに得られる２つのセンサ３５Ａ，３５Ｂの検出値の一例と当該検出値に関連した値を示すグラフである。縦軸及び横軸は図１０と同様である。図１１に示すように、揺動範囲θ２が最大値θmaxであるときのセンサ３５Ａの検出値Ａは＋０．７５〜−１．２５の範囲で得られ、センサ３５Ｂの検出値Ｂは−１．２５〜＋０．７５の範囲で得られる。したがって、図１１に示した場合であっても、Ａ−Ｂ値は、図１０に示した場合と同様、＋２〜−２の範囲で得られ、Ａ−Ｂ値は、揺動リンク１８の揺動運動に従い、揺動リンク１８の揺動角が最大角度θmaxの半値θmax/2であるときのＡ−Ｂ値（図１１に示す例では０）を中心として正負対称に増減する。したがって、マネジメントＥＣＵ５０は、拡管が発生する場合であっても、Ａ−Ｂ値が＋２からどの値までの範囲で得られるかに基づいて、揺動リンク１８の揺動範囲θ２を推定することができる。

マネジメントＥＣＵ５０は、上記説明した揺動範囲θ２の推定処理とは別に、センサ３５Ａの検出値Ａとセンサ３５Ｂの検出値Ｂの和の半値（（Ａ＋Ｂ）／２）を算出する。（Ａ＋Ｂ）／２値は、図１０及び図１１に示すように、揺動範囲θ２によらず一定の値である。但し、拡管が発生するとセンサ３５Ａ，３５Ｂの各検出値は全体的に低下するため、（Ａ＋Ｂ）／２値も低下する。すなわち、拡管量が大きくなると（Ａ＋Ｂ）／２値も低下するため、マネジメントＥＣＵ５０は、（Ａ＋Ｂ）／２値に基づいて、マップ又は計算式から拡管量を推定する。拡管量が大きいことは、出力軸３に伝達される出力トルクが大きいことに等しい。したがって、マネジメントＥＣＵ５０は、（Ａ＋Ｂ）／２値に基づいて推定した拡管量から、マップ又は計算式を用いて出力トルクを導出する。

以上説明したように、本実施形態では、偏心量Ｒ１が揺動リンク１８の揺動範囲θ２から導出され、揺動リンク１８の揺動範囲θ２は、センサ３５Ａ，３５Ｂの検出値の差分値に基づいて推定される。上述したように、センサ３５Ａ，３５Ｂは、***部２８を含む揺動リンク１８の外周面までの距離を検出するものであり、回転数や回転角といった回転部材の回転状態を検出するものではない。したがって、センサ３５Ａ，３５Ｂの検出値における、回転部材の経年変化やバックラッシュ等が起因する誤差は非常に小さい。このように、センサ３５Ａ，３５Ｂから得られる検出値は高精度であるため、精度の高い揺動範囲θ２を推定でき、さらには精度の高い偏心量Ｒ１を導出することができる。なお、揺動リンク１８の拡管によるセンサ３５Ａ，３５Ｂの検出値への影響は、検出値の差分によって相殺されるため、揺動リンク１８の揺動範囲θ２の推定に拡管は影響しない。

また、本実施形態では、精度の高い偏心量Ｒ１に基づいて入力トルクが導出され、精度の高い入力トルクを導出できる。また、センサ３５Ａ，３５Ｂの検出値は、揺動リンク１８の揺動角が０度（揺動中心角度）であるときの各検出値の平均値を中心として正負対称に増減し、当該検出値の和の半値は一定である。出力トルクは、当該検出値の和の半値に基づいて拡管量を推定した上で、拡管量から導出される。上述したようにセンサ３５Ａ，３５Ｂから得られる検出値は高精度であり、センサ３５Ａ，３５Ｂの検出値は出力軸３に近い箇所における値であるため、より精度の高い出力トルクを導出できる。

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。

例えば、図１２に示すように、無段変速機１には、入力軸２の略中央部に位置するカムディスク５に回転中心軸線Ｐ１を中心とした円筒面７ｅを設け、円筒面７ｅを周壁部２１ｃから延びる隔壁部２１ｄに中間軸受２６を介して回転自在に支持するように構成してもよい。この場合、隔壁部２１ｄの出力軸３側には、出力軸３を軸支する中間軸受２７が設けられ、センサ３５Ａ，３５Ｂは、出力軸軸受２３又は中間軸受２７に隣接する揺動リンク１８の少なくともいずれか一つに対して配置される。

また、上記実施形態では、無段変速機１における揺動運動が最大限に行われたときに得られるセンサ３５Ａ，３５Ｂの各検出値が正弦波を示すよう***部２８の***形状が設定されているが、図１３に示すように、センサ３５Ａ，３５Ｂの各検出値が直線を示すよう***部２８の***形状が設定されていても良い。この場合の***部２８は、図１４に示すように、側面が三角形状である。

また、センサ３５Ａ，３５Ｂに対して１つの***部２８が割り付けられた構成に限らず、各センサが複数の***部を含む揺動リンク１８の外周面までの距離を検出する構成であっても良い。当該構成では、揺動リンク１８の環状部１８ｄの一部には、図１５に示すように、周方向に対して位相の異なる位置に配置された２つの***部２８が軸方向（出力軸３の回転中心軸線Ｐ４の方向）に並んで設けられる。センサ３５Ａ，３５Ｂは同じ周方向位置で軸方向に並んで配置され、センサ３５Ａは一方の***部２８に対応して設けられ、センサ３５Ｂは他方の***部２８に対応して設けられている。この場合、各***部の形状とセンサ３５Ａ，３５Ｂの位置の関係を検出値毎に設定できる。また、センサ３５Ａ，３５Ｂは同じ周方向位置に配置されるため、検出値は同じ拡管の影響を受ける。

また、センサ３５Ａ，３５Ｂの検出値は、図１０及び図１１に示したように各検出値の振幅が同一である場合に限らず、図１６に示すように、それぞれ異なる振幅であっても良い。但し、（Ａ＋Ｂ）／２値は揺動範囲θ２によって異なるため、拡管量の推定には係数を利用する。

また、上記実施形態では２つのセンサ３５Ａ，３５Ｂが設けた構成を例に説明したが、３つ以上のセンサを設けて、当該３つ以上のセンサのうちの２つのセンサの検出値を用いて揺動範囲θ２を推定しても良い。

１ 無段変速機
２ 入力軸
３ 出力軸
４ 回転半径調節機構
５ カムディスク
６ 回転ディスク
６ａ 受入孔
６ｂ 内歯
７ ピニオンシャフト
７ａ 外歯
８ 差動機構
９ サンギヤ
１０ 第１リングギヤ
１１ 第２リングギヤ
１２ 段付きピニオン
１２ａ 大径部
１２ｂ 小径部
１３ キャリア
１４ 調節用駆動源
１４ａ 回転軸
１５ コネクティングロッド
１５ａ 大径環状部
１５ｂ 小径環状部
１６ コンロッド軸受
１７ 一方向クラッチ
１８ 揺動リンク
１８ａ 揺動端部
１８ｂ 突片
１８ｃ 貫通孔
１８ｄ 環状部
１９ 連結ピン
２０ てこクランク機構
２１ 変速機ケース
２１ａ 一端壁部
２１ｂ 他端壁部
２１ｃ 周壁部
２２ 入力軸軸受
２３ 出力軸軸受
２６ 中間軸受
２７ 中間軸受
２８ ***部
３１ 入力軸回転数センサ
３３ 出力軸回転数センサ
３５Ａ，３５Ｂ ギャップセンサ（センサ）
５０ マネジメントＥＣＵ
Ｐ１ 入力軸２の回転中心軸線
Ｐ２ カムディスク５の中心
Ｐ３ 回転ディスク６の中心
Ｐ４ 出力軸３の回転中心軸線
Ｐ５ 連結ピン１９の中心
Ｒａ Ｐ１とＰ２の距離
Ｒｂ Ｐ２とＰ３の距離
Ｒ１ Ｐ１とＰ３の距離（偏心量，回転半径調節機構４の回転半径）
Ｒ２ Ｐ４とＰ５の距離（揺動リンク１８の長さ）
θ１ 回転半径調節機構４の位相
θ２ 揺動リンク１８の揺動範囲

Claims (8)

1. 駆動源の駆動力が伝達される入力軸と、
   前記入力軸と平行に配置された出力軸と、
   前記入力軸を中心として回転可能であり回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、前記出力軸に軸支された揺動リンクと、を有し、前記入力軸の回転運動を前記揺動リンクの揺動運動に変換する複数のてこクランク機構と、
   前記揺動リンクが前記出力軸を中心として一方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを固定し、他方側に回転しようとするときに前記出力軸に対して前記揺動リンクを空転させる一方向回転阻止機構と、を備える無段変速機であって、
   前記揺動リンクの外周の一部に、周方向に傾斜した***部が設けられ、
   前記揺動リンクの外周側に配置され、前記***部を含む前記揺動リンクの外周面までの距離を検出する複数の検出部を備え、
   前記複数の検出部のうちの任意の２つの検出部によってそれぞれ検出される値の差分は、前記揺動リンクの揺動運動に従って連続的に変化する、無段変速機。
2. 請求項１に記載の無段変速機であって、
   前記任意の２つの検出部によってそれぞれ検出される値の差分値は、前記揺動リンクの揺動運動に従い、前記揺動リンクの揺動角が最大角度の半値であるときの前記差分値を中心として正負対称に増減する、無段変速機。
3. 請求項２に記載の無段変速機であって、
   前記任意の２つの検出部によってそれぞれ検出される値の和は、前記揺動リンクの揺動運動に依らず一定である、無段変速機。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の無段変速機であって、
   前記複数の検出部は、前記てこクランク機構が前記揺動リンクを介して前記出力軸に印加する荷重方向をまたがない位置に配置された、無段変速機。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の無段変速機であって、
   前記出力軸は、軸受によって軸支され、
   前記検出部は、前記軸受に近接する前記揺動リンクの外周側に配置された、無段変速機。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の無段変速機であって、
   前記複数の検出部は、前記揺動リンクの周方向に沿って、前記揺動リンクの外周に設けられた前記***部に対して異なる位置に配置された、無段変速機。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載の無段変速機であって、
   前記***部は、前記揺動リンクの周方向に対して位相の異なる複数の***部を有し、前記複数の***部は、それぞれ前記出力軸の軸方向に異なる位置に配置され、
   前記複数の検出部の各々は、前記複数の***部の各々に対応して前記軸方向に並んで、前記揺動リンクの周方向における同一位置に配置された、無段変速機。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の無段変速機であって、
   前記任意の２つの検出部は、前記てこクランク機構が前記揺動リンクを介して前記出力軸に印加する荷重方向に垂直な方向の、前記出力軸の回転中心軸線上に構成される面に対して、前記揺動リンクの周方向で対称な位置に配置された、無段変速機。

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