JP6130453B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、てこクランク機構とワンウェイクラッチ等の一方向回転阻止機構を備えた動力伝達装置に関する。

従来、ガソリンエンジンなどの内燃機関からなる原動機からの駆動力が伝達される入力軸と、入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、複数のてこクランク機構とを備える四節リンク機構型の無段変速機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の無段変速機において、てこクランク機構は、入力軸と一体的に回転可能な回転部が設けられ、その回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、揺動端部が設けられ出力軸に揺動自在に軸支された揺動リンクと、一方の端部が回転半径調節機構の回転部に回転自在に接続し、他方の端部が揺動リンクの揺動端部に連結されたコネクティングロッドとを有している。

揺動リンクと出力軸との間には、揺動リンクが、出力軸を中心として、一方側に回転しようとするときに出力軸に対して揺動リンクを固定し、他方側に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一方向回転阻止機構としてのワンウェイクラッチが設けられている。

回転半径調節機構は、入力軸に対して偏心した状態で入力軸と一体的に回転する円盤状のカム部と、このカム部に対して偏心した状態で回転自在であり、コネクティングロッドが回転自在に外嵌している回転部と、複数のピニオンを軸方向に備えるピニオンシャフトとで構成されている。ピニオンシャフトは、副駆動源（調節用駆動源）から伝達された駆動力によって回転する。

なお、回転半径調節機構は、特許文献１に示されるものの他、中心から偏心して穿設された貫通孔を有する円盤状の回転部と、回転部の貫通孔の内周面に取り付けられた内歯ギヤと、入力軸に固定され内歯ギヤに噛合する第１ピニオンと、副駆動源（調節用駆動源）からの駆動力が伝達されるキャリアと、それぞれがキャリアによって自転及び公転自在に軸支され、内歯ギヤに噛合する２個の第２ピニオンとで構成されたものもある。この場合、第１ピニオンと２つの第２ピニオンは、それらの中心軸線を頂点とする三角形が正三角形になるように配置されている。

カム部には、入力軸の回転中心軸線方向に貫通し、カム部の中心に対して偏心した位置に穿設された貫通孔が形成されている。また、カム部には、入力軸の回転中心軸線を挟んでカム部の中心と反対側となる領域に、カム部の外周面と貫通孔の内周面とを連通させる切欠孔が形成されている。そして、隣接するカム部同士は、ボルトで固定されてカム部連結体を構成している。

カム部連結体は、その軸方向一端に入力端部が連結され、カム部連結体と入力端部とで、カムシャフト（入力軸）が構成される。なお、カムシャフトは、特許文献１に示される構成のものの他、中空の棒状体の外面に、カム部又はカム部連結体をスプライン結合等で取り付けて構成したものもある。

カム部連結体は、各カム部の貫通孔が連なることによって中空となっており、内部にピニオンシャフトが挿入される。そして、カム部連結体に挿入されたピニオンシャフトは、各カム部の切欠孔から露出する。

回転部は、カムシャフトを受け入れる受入孔が設けられている。その受入孔の内周面には内歯が形成されている。その内歯は、各カム部の切欠（貫通孔）から露出しているピニオンシャフトと噛合する。

カムシャフトとピニオンシャフトの回転速度が同一の場合には、カム部に対して偏心した状態で回転自在な回転部がカム部に対して相対回転しないので、回転部の中心（入力側支点）の回転運動の半径が維持される。一方、カムシャフトとピニオンシャフトの回転速度が異なる場合には、回転部がカム部に対して相対回転し、入力側支点の回転運動の半径が変更されて、変速比が変化する。

この無段変速機では、カムシャフトを回転させることによって、カム部とともに回転部を回転させると、回転部に外嵌しているコネクティングロッドの一方の端部が回転運動して、コネクティングロッドの他方の端部と連結されている揺動リンクが揺動する。そして、揺動リンクは、ワンウェイクラッチを介して出力軸に軸支されているので、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。

また、カム部は、それぞれ位相が異なるように設定され、複数のカム部で入力軸の回転中心軸線の周方向を一回りするようになっている。そのため、各カム部に設けられた回転部に外嵌したコネクティングロッドによって、各揺動リンクが順にトルクを出力軸に伝達し、出力軸をスムーズに回転させることができるようになっている。

また、この無段変速機では、入力軸の累積回転回数とピニオンシャフトの累積回転回数を計数し、それらの差分を用いて回転半径調節機構の回転部の回転半径を推定し、その回転半径に基づいて変速比や出力軸に伝達されるトルクを制御している。

特開２０１２−２５１６０８号公報

従来の無段変速機において、変速比や出力軸に伝達されるトルクの制御は、入力軸側の構成部材である入力軸とピニオンシャフトの回転数から推定した回転部の回転半径に基づいて行われている。

しかし、揺動リンクと回転半径調節機構の回転部とに連結され、回転部の回転運動を揺動リンクの揺動運動に変換するコネクティングロッドにねじれやたわみが生じている場合、そのようにして推定された回転半径は、入力軸と出力軸の回転数から求められる実際の変速比や出力軸に伝達されるトルクの制御に対する実効的な値とはならないおそれがあった。

その結果、従来の無段変速機では、実際の変速比や出力軸に伝達されるトルクを精度よく制御することができないおそれがあった。

そこで、出願人は、この問題を解決すべく、揺動部の外周に被検出部材を設け、被検出部材までの距離の変化を検出することによって、回転部の回転半径を算出する動力伝達装置を出願した。

ところで、揺動範囲から回転半径を求める動力伝達装置では、低車速時に、揺動に伴う揺動範囲を検出するセンサの信号の振幅値が、ノイズ（雑音）に埋もれてしまい、回転部の回転半径（又はギヤニュートラル）を明確に判定することができないという問題があった。

この問題を解決すべく信号雑音比(signal-noise ratio)を上げるために電磁シールド構造を施して高感度センサを用いることも考えられるがコストが嵩む。

本発明は、以上の点に鑑み、高感度センサを用いることなく回転半径を精度よく検出することができる動力伝達装置を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明は、
原動機の駆動力が伝達される入力軸と、
前記入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、
前記出力軸に揺動自在に軸支され且つ揺動端部を有する揺動部と、
前記入力軸の回転運動を前記揺動部の揺動運動に変換するてこクランク機構と、
前記揺動部が前記出力軸に対して一方側に回転しようとするとき前記揺動部を前記出力軸に固定し、前記揺動部が前記出力軸に対して他方側に回転しようとするとき前記揺動部を前記出力軸に対して空転させる一方向回転阻止機構と、を備え、
前記てこクランク機構は、前記入力軸と一体的に回転可能な回転部と、前記回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、前記揺動部と、一方の端部が前記回転部に連結され、他方の端部が前記揺動端部に連結されたコネクティングロッドとを備え、
前記揺動部は、前記出力軸に軸支される環状部を有し、
前記回転部の前記回転半径を前記回転半径調節機構で変化させることによって、変速比を変更可能な動力伝達装置であって、
前記原動機の回転数を検出する駆動源回転数検出部と、
前記原動機の回転数から該回転数に同期した直交関数を生成する直交関数生成部と、
前記原動機の駆動力に同期して揺動する揺動部の位相を検出する位相検出部と、
前記位相検出部で検出された位相信号を前記直交関数で同期検波することで該位相信号において前記直交関数と相関する成分を検出する相関成分検出部と、
前記相関する成分に基づいて前記回転部の回転半径を算出する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、位相検出部で検出された信号に基づいて回転部の回転半径を精度よく求めることができる。

［２］また、本発明においては、前記駆動源が始動したときに前記変速比が無限大となるように前記制御部によって算出された回転半径に基づいて前記回転半径調節機構によって前記回転半径を調節し、前記変速比が無限大となったときの回転半径を記憶する記憶装置を備えることが好ましい。

本発明によれば、変速比が無限大となるギヤニュートラルＧＮを高精度に検出して学習することができ、動力伝達装置の変速比の制御性が向上する。

［３］また、本発明においては、前記原動機が内燃機関である場合には、前記内燃機関が始動したときは前記内燃機関がアイドリング回転になったときであることが好ましい。

本発明によれば、アイドリング中に内燃機関の回転数が安定した状態でギヤニュートラルＧＮを検出し、学習することができる。

［４］また、本発明においては、動力伝達装置が、第１基準変速ユニットと、前記第１基準変速ユニットとの偏心方向の位相差が９０°である第２基準変速ユニットとを備える場合には、前記第１基準変速ユニット及び前記第２基準変速ユニットに、前記位相検出部を設け、前記直交関数生成部は、前記第１基準変速ユニット及び前記第２基準変速ユニットに設けられた前記位相検出部から送信される波形を用いることが好ましい。

かかる構成によれば、１つの変速ユニットに設けられた位相検出部から受信した波形を元にπ／２だけ位相をずらした波形を算出する必要がなく、演算処理の負荷を低減することができる。

［５］また、本発明においては、前記直交関数生成部は、１つの変速ユニットの位相検出部から出力される位相信号を第１基準信号とし、該第１基準信号の位相をπ／２だけずらした位相信号を第２基準信号として、直交関数を生成することができる。

本発明によれば、１つの位相検出部で検出された信号から高精度に回転部の回転半径を求めることができる。

本発明の動力伝達装置の第１実施形態の無段変速機を示す断面図。 第１実施形態の無段変速機のてこクランク機構を示す説明図。 第１実施形態の無段変速機のてこクランク機構の回転半径の変化を示す説明図であり、図３Ａは回転半径が「最大」、図３Ｂは回転半径が「最大」よりも小さい「中」、図３Ｃは回転半径が「中」よりも小さい「小」、図３Ｄは回転半径が「０」の状態を示す。 第１実施形態の無段変速機のてこクランク機構の回転半径の変化に対する出力側支点の揺動範囲の変化を示す説明図であり、図４Ａは回転半径が「最大」の場合の揺動範囲を示し、図４Ｂは回転半径が「中」の場合の揺動範囲を示し、図４Ｃは回転半径が「小」である場合の揺動範囲を示し、図４Ｄは回転半径が「０」の場合の揺動範囲を示す。 第１実施形態の無段変速機の揺動リンクと被検出部材の形状を軸方向から示す説明図。 第１実施形態の動力伝達装置を示すブロック図。 第１実施形態の動力伝達装置の制御部の処理を示すフローチャート。 第１実施形態の動力伝達装置の制御部の演算処理を示すブロック図。 本発明の第２実施形態の動力伝達装置を示すブロック図。 第２実施形態の動力伝達装置の制御部の演算処理を示すブロック図。 図１１Ａは車両の走行速度の変化を示すグラフ。図１１Ｂは距離センサの信号の変化を示すグラフ。図１１Ｃは実施形態の制御部の演算処理を行った結果の回転半径の値の変化を示すグラフ。

図面を参照して、本発明の動力伝達装置の実施形態を説明する。本実施形態の動力伝達装置は、四節リンク機構型の無段変速機を備えている。この無段変速機は、変速比ｈ（ｈ＝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。また、本実施形態は、無段変速機を車両に搭載した場合の実施形態であるが、本発明の無段変速機は、船舶等、他の乗り物や無人機等の他の移動体にも搭載し得るものである。

［第１実施形態］
図１〜図８を参照して、第１本実施形態の動力伝達装置について説明する。

図１に示すように、第１実施形態の無段変速機１は、原動機からの動力が伝達される入力軸２と、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１と平行に配置された出力軸３と、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１上に設けられた８個の回転半径調節機構４とを備える。図１では、中央２つの回転半径調節機構を省略している。

入力軸２は、内燃機関からなる原動機ＥＮＧからの駆動力が伝達されることで回転中心軸線Ｐ１を中心に回転する。なお、原動機としては、内燃機関に限らず、電動機等を用いてもよい。

出力軸３は、図示省略したデファレンシャルギヤを介して車両の駆動輪（図示省略）に回転駆動力を伝達させる。なお、デファレンシャルギヤの代わりにプロペラシャフトを設けてもよい。

回転半径調節機構４は、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１上に設けられたカムディスク５（カム部）と、カムディスク５に回転自在に外嵌している回転ディスク６（回転部）とを有する。

カムディスク５は、円盤状であり、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１に対して偏心した状態で、入力軸２と一体的に回転可能に、２個１組で設けられている。各１組のカムディスク５は、入力軸２の一方から順に４５°ずつ位相をずらして配置され、８組のカムディスク５で入力軸２の回転中心軸線Ｐ１の周方向を一回りするように配置されている。

カムディスク５には、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１方向に貫通し、カムディスク５の中心Ｐ２に対して偏心した位置に穿設された貫通孔５ａが形成されている。また、カムディスク５には、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１を挟んでカムディスク５の中心Ｐ２と反対側となる領域に、カムディスク５の外周面と貫通孔５ａの内周面とを連通させる切欠孔５ｂが形成されている。

２個１組のカムディスク５同士はボルト（図示省略）で固定されている。また、２個１組のカムディスク５の一方は、隣接する回転半径調節機構４が有する他の２個１組のカムディスク５の他方と一体的に形成され、一体型カム部を構成している。このようにして、複数のカムディスク５が連結されて、入力軸２（カムシャフト）が構成されている。

なお、２個１組のカムディスク５同士は、ボルトではなく、他の手段で固定してもよい。また、一体型カム部は、一体成型で形成してもよく、又は２つのカムディスク５を溶接して一体化してもよい。

回転ディスク６は、図２に示すように、その中心Ｐ３から偏心した位置に受入孔６ａが設けられた円盤状であり、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１に対して回転可能に設けられている。その受入孔６ａには、各１組のカムディスク５が、回転自在に嵌め込まれている。また、回転ディスク６の受入孔６ａには、図１に示すように、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。

また、回転ディスク６の受入孔６ａは、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Ｌｘ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Ｌｙとが同一となるように、カムディスク５に対して偏心している。

複数のカムディスク５を連結することによって構成された入力軸２は、カムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔５０を備えている。これにより、入力軸２は、原動機ＥＮＧとは反対側の一方端が開口し、原動機ＥＮＧ側の他方端が閉塞した中空軸形状となっている。

挿通孔５０には、回転中心軸線Ｐ１と同心に、ピニオンシャフト７が入力軸２と相対回転自在となるように挿入されている。

ピニオンシャフト７は、回転ディスク６の内歯６ｂと対応する位置にピニオン７ａを有している。また、ピニオンシャフト７は、入力軸２の回転中心軸線Ｐ１方向において隣接するピニオン７ａの間に位置させてピニオン軸受７ｂが設けられている。このピニオン軸受７ｂを介して、ピニオンシャフト７は、入力軸２を支えている。

ピニオン７ａは、ピニオンシャフト７と一体に形成されている。ピニオン７ａは、カムディスク５の切欠孔５ｂを介して、回転ディスク６の内歯６ｂと噛合する。なお、ピニオン７ａをピニオンシャフト７と別体に構成してピニオンシャフト７にスプライン結合で連結させてもよい。本実施形態においては、単にピニオン７ａというときは、ピニオンシャフト７を含むものとして定義する。

また、ピニオンシャフト７は、遊星歯車機構などで構成される差動機構８が接続されている。

差動機構８は、図１に示すように、例えば、遊星歯車機構として構成され、回転自在なサンギヤ９と、入力軸２に連結された回転自在な第１リングギヤ１０と、ピニオンシャフト７に連結された回転自在な第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とからなる段付ピニオン１２を回転自在に軸支するキャリア１３とを有している。キャリア１３は自身も回転自在に配置されている。これにより、段付きピニオン１２は、自転自在であると共に、サンギヤ９に対して公転自在となっている。

サンギヤ９は、ピニオンシャフト７用の電動アクチュエータからなる調節用駆動源１４の回転軸１４ａに連結されており、調節用駆動源１４から駆動力が伝達される。

ピニオンシャフト７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る。その結果、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個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。

ピニオンシャフト７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。

すなわち、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、ピニオンシャフト７のピニオン７ａと噛合する回転ディスク６の内歯６ｂを介して伝達された調節用駆動源１４からの駆動力により、回転ディスク６は、カムディスク５の中心Ｐ２を中心に回転する。

ところで、図２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、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までの距離Ｌｘ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Ｌｙとが同一となるように偏心している。

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と同一線上に位置させて、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（回転半径調節機構４の回転半径）、すなわち、偏心量Ｒ１を「０」にすることもできる。

回転ディスク６には、一方（入力軸２側）の端部に大径の入力側環状部１５ａを有し、他方（出力軸３）の端部に入力側環状部１５ａよりも小径の出力側環状部１５ｂを有するコネクティングロッド１５の入力側環状部１５ａが外嵌されて回転自在に接続されている。

回転ディスク６と入力側環状部１５ａとの間には、軸方向に２個並べた２個１組のボールベアリングからなるコネクティングロッド軸受１６が配置されている。

出力軸３には、ワンウェイクラッチ１７（一方向回転阻止機構）を介して、８個の揺動リンク１８が、コネクティングロッド１５に対応させて揺動自在に軸支されている。

ワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク１８と出力軸３との間に設けられ、揺動リンク１８が出力軸３に対して一方側に相対回転しようとする場合には、出力軸３に対して揺動リンク１８を固定し（固定状態）、揺動リンク１８が出力軸３に対して他方側に相対回転しようとする場合には、出力軸３に対して揺動リンク１８を空転させる（空転状態）。

揺動リンク１８には、コネクティングロッド１５の出力側環状部１５ｂに連結される揺動端部１８ａが設けられている。揺動端部１８ａには、出力側環状部１５ｂを軸方向から挟み込むように突出した一対の突片１８ｂが設けられている。一対の突片１８ｂには、出力側環状部１５ｂの内径に対応する差込孔１８ｃが穿設されている。

差込孔１８ｃ及び出力側環状部１５ｂに、揺動軸としての連結ピン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、相対回転可能に連結される。

また、揺動リンク１８には、出力軸３が挿通される環状部１８ｄが設けられている。環状部１８ｄは、ワンウェイクラッチ１７を介して、出力軸３に揺動可能に軸支されている。

本実施形態の無段変速機１では、上記のような構成を有する回転半径調節機構４と、揺動リンク１８と、コネクティングロッド１５とによって、てこクランク機構２０が構成されている。

また、変速機ケース２１は、原動機ＥＮＧに固定されている一端壁部２１ａと、一端壁部２１ａに対向して配置されている他端壁部２１ｂと、てこクランク機構２０及びワンウェイクラッチ１７を間隔を存して覆い、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、入力軸を軸支するための開口部と、出力軸３を軸支するための開口部が形成されており、それらの開口部には、軸受２２が嵌合されている。

なお、本実施形態においては、８個のてこクランク機構２０を備えたものを説明した。しかし、本発明の無段変速機におけるてこクランク機構の数は、その数に限られず、例えば、１個以上７個以下のてこクランク機構を備えていてもよいし、９個以上のてこクランク機構を備えていてもよい。

また、本実施形態においては、複数のカムディスク５を連結して入力軸２（カムシャフト）を構成し、入力軸２がカムディスク５の貫通孔５ａが連なることによって構成される挿通孔５０を備えるものを説明した。しかし、本発明の無段変速機における入力軸はこれに限らない。

例えば、一端が開口する挿通孔を有する中空軸体を用いて、円盤状のカムディスクに中空軸体を挿通できるように貫通孔を本実施形態のものよりも大きく形成して、カムディスクを中空軸体の外周面にスプライン結合させて入力軸を構成させてもよい。

この場合、中空軸体には、カムディスクの切欠孔に対応させて切欠孔が設けられる。そして、入力軸内に挿入されるピニオンは、中空軸体の切欠孔及びカムディスクの切欠孔を介して、回転ディスクの内歯と噛合させればよい。

また、本実施形態においては、一方向回転阻止機構としてワンウェイクラッチ１７を用いたものを説明した。しかし、本発明の動力伝達装置における一方向回転阻止機構はワンウェイクラッチに限らず、例えば、揺動リンクから出力軸にトルクを伝達可能な回転方向を切換自在に構成されるツーウェイクラッチを用いてもよい。

次に、図３〜図４を参照して、本実施形態の無段変速機のてこクランク機構２０について説明する。

図２に示すように、てこクランク機構２０は、コネクティングロッド１５と、揺動リンク１８と、回転ディスク６を有しその回転半径を調節自在な回転半径調節機構４とで構成されている。てこクランク機構２０によって、入力軸の回転運動が、揺動リンク１８の揺動運動に変換される。

てこクランク機構２０では、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）が、「０」でない場合、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ると、各コネクティングロッド１５が位相を変えながら、入力軸２と出力軸３との間で揺動端部１８ａを出力軸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との間にはワンウェイクラッチ１７が設けられているので、コネクティングロッド１５によって、揺動リンク１８が出力軸３に対して一方側に、出力軸３の回転速度を超える速度で回転するときには、揺動リンク１８が出力軸３に対して固定され、出力軸３にトルクを伝達する。一方、揺動リンク１８が出力軸３に対して他方側に回転するときには、揺動リンク１８が出力軸３に対して空回りし、出力軸３にトルクを伝達しない。

本実施形態の無段変速機１では、８個のてこクランク機構２０の回転半径調節機構４が、それぞれ４５度ずつ位相を変えて配置されているので、出力軸３は、８個のてこクランク機構２０で順に回転させられる。

図３Ａ〜Ｄは、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）を変化させた状態のピニオンシャフト７と回転ディスク６との位置関係を示す図である。

図３Ａ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ｈは「最小」となる。

図３Ｂは、偏心量Ｒ１を図３Ａよりも小さい「中」とした状態を示し、図３Ｃは、偏心量Ｒ１を図３Ｂよりも更に小さい「小」とした状態を示している。変速比ｈは、図３Ｂでは図３Ａの変速比ｈよりも大きい「中」となり、図３Ｃでは図３Ｂの変速比ｈよりも大きい「大」となる。

図３Ｄ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ｈは「無限大（∞）」となる。

図４Ａ〜Ｄは、回転半径調節機構４の回転ディスク６の中心Ｐ３（入力側支点）の回転半径（偏心量Ｒ１）と、揺動リンク１８の揺動運動の揺動範囲θ２との関係を示す図である。

図４Ａは、偏心量Ｒ１が図３Ａの「最大」である場合（変速比ｈが「最小」である場合）の揺動範囲θ２を示し、図４Ｂは、偏心量Ｒ１が図３Ｂの「中」である場合（変速比ｈが「中」である場合）の揺動範囲θ２を示し、図４Ｃは、偏心量Ｒ１が図３Ｃの「小」である場合（変速比ｈが「大」である場合）の揺動範囲θ２を示し、図４Ｄは、偏心量Ｒ１が図３Ｄの「０」である場合（変速比ｈが「無限大（∞）」である場合）の揺動範囲θ２を示す。

ここで、Ｒ２は、出力軸３の回転中心軸線Ｐ５からコネクティングロッド１５と揺動端部１８ａとの連結点、すなわち、連結ピン１９の中心（出力側支点Ｐ４）までの距離である。また、θ１は、回転半径調節機構４の回転ディスク６の回転位相である。

この図４Ａ〜Ｄ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。

次に、図５を参照して、本実施形態の無段変速機１の揺動リンク１８の構成及び位相の検出方法について詳細に説明する。

図５に示すように、揺動リンク１８は、コネクティングロッド１５と連結する揺動端部１８ａと、出力軸３に軸支される環状部１８ｄと、環状部１８ｄの外周面に設けられた被検出部１８ｅとを有している。なお、図２においては、揺動リンク１８の被検出部１８ｅは省略している。

また、無段変速機１は、変速機ケース２１に固定され、被検出部１８ｅまでの距離ｘを検出する距離センサ２３を備えている。なお、図５においては、変速機ケース２１は図示省略している。

さらに、無段変速機１は、距離センサ２３が検出した値に基づいて、予め求めておいた距離ｘと位相θとの関係の表すデータから、揺動リンク１８の位相θを算出し、その算出した位相θに基づいて、回転ディスク６の回転半径（偏心量Ｒ１）を推定する制御部ＥＣＵを備えている。

すなわち、距離センサ２３と制御部ＥＣＵとによって、位相検出部と制御部が構成されている。

揺動リンク１８の被検出部１８ｅの距離センサ２３側の面の形状は、その面から距離センサ２３までの距離ｘの変化率が揺動リンク１８の位相θの変化に対し一定となる形状となっている。

具体的には、揺動リンク１８の位相θと、距離センサ２３から被検出部１８ｅの距離センサ２３側の面までの距離ｘとの関係が直線となるように、被検出部１８ｅの距離センサ２３側の面が形成されている。

また、図５に示すように、被検出部１８ｅが、揺動リンク１８の環状部１８ｄの周方向に向かって延び、その中心角が揺動リンク１８の最大揺動範囲θ２よりも大きく形成されている。

本実施形態の無段変速機１では、制御部ＥＣＵが、てこクランク機構２０から最終的にトルクが伝達される出力軸３に軸支されている揺動リンク１８の位相θに基づいて、回転ディスク６の回転半径（偏心量Ｒ１）を推定している。

そのため、本実施形態の無段変速機１では、揺動リンク１８よりも入力軸２側の構成部材（例えば、コネクティングロッド１５）にねじれやたわみが生じている場合であっても、推定される回転半径（偏心量Ｒ１）の値が、変速比ｈや出力軸３に伝達されるトルクの制御に対する実効的な値になる。

また、本実施形態の無段変速機１では、被検出部１８ｅの距離センサ２３側の面の形状が、その面から距離センサ２３までの距離ｘの変化率が揺動リンク１８の位相θの変化に対し一定となる形状となっており、揺動リンク１８の位相θの全範囲において、距離ｘの変化率が小さい範囲が存在しない。

そのため、本実施形態の無段変速機１では、被検出部１８ｅの距離センサ２３側の面の形状を単純な円弧にした場合のように、揺動リンク１８の位相θが変化しているにも関わらず距離ｘがほぼ変化しないということがなく、揺動リンク１８の位相θの全範囲において、精度よく距離ｘを検出することができる。

また、本実施形態の無段変速機１では、被検出部１８ｅが、揺動リンク１８の環状部１８ｄの周方向に向かって延び、その中心角が揺動リンク１８の最大揺動範囲θ２よりも大きく形成されている。

そのため、本実施形態の無段変速機１では、揺動リンク１８の位相θがどのような値であっても、被検出部１８ｅが距離センサ２３に対向するので、距離センサ２３が、常に距離ｘを検出し、距離ｘの変化から揺動リンク１８の位相変化を求めて、回転ディスク６の回転半径（偏心量Ｒ１）を推定することができる。

したがって、本実施形態の無段変速機１によれば、揺動リンク１８の位相θ検出し、回転ディスク６の回転半径（偏心量Ｒ１）を精度よく推定することができる。そして、そのようにして推定された回転ディスク６の回転半径（偏心量Ｒ１）に基づいて、フィードバック等の制御を行っているので、出力軸３に伝達されるトルクや変速比ｈを精度よく制御することができる。

ところで、車両が極めて低速で走行している場合などでは、距離センサ２３によって検出した距離の最大値と最小値との変化量よりもノイズ（雑音）の影響が大きくなってしまう場合がある。この場合、微小な偏心量Ｒ１領域の振幅値がノイズ（雑音）に埋もれてしまい、偏心量Ｒ１を明確に判定することができないという問題がある。

この問題を解決すべく距離センサ２３の信号雑音比(signal-noise ratio)を上げるために、距離センサ２３に電磁シールド構造を施すことも考えられるがコストが嵩んでしまう。

そこで、本実施形態の動力伝達装置では、８つのてこクランク機構のうちの何れか１つを第１基準変速ユニットと定義し、第１基準変速ユニットに対して、てこクランク機構のカムディスクの偏心方向の位相がπ／２（９０°）だけずれている１つのてこクランク機構を第２基準変速ユニットと定義している。

図６に示すように、第１基準変速ユニットと第２基準変速ユニットに距離センサ２３を夫々設けている。各距離センサ２３の検出信号は制御部ＥＣＵで受信される。制御部ＥＣＵは、両距離センサ２３から受信した検出信号を増幅回路で増幅させる。

また、制御部ＥＣＵは、原動機に設けられた回転数センサから回転数信号を受信する。制御部ＥＣＵは、受信した回転数信号から基準となる基準余弦波を生成する。

そして、基準余弦波と増幅された２つの検出信号を処理して、偏心量Ｒ１を高精度で検出する。

図７に示すように、制御部ＥＣＵは、原動機が作動中である場合には、ＳＴＥＰ１で、原動機がアイドリング回転であるか否かを確認する。なお、原動機を始動させたばかりのときは、暖気のために燃料が多く供給され、アイドリング回転も通常より高くなる。このため、原動機始動のときには、ＳＴＥＰ１のアイドリング回転数の判定値を高く補正している。原動機がアイドリング回転でないときには、ＳＴＥＰ１を繰り返す。

ＳＴＥＰ１で原動機がアイドリング回転であるときには、ＳＴＥＰ２に進み、距離センサ２３の信号から原動機の回転数の１次成分を取り出して、Ｒ１を検出する。

そして、ＳＴＥＰ３に進み、偏心量Ｒ１が「０」になるように最急降下法を用いて調節用駆動源１４を制御する。そして、ＳＴＥＰ４に進み、距離センサ２３の信号の変化がないか又は変化がないと判定してもいい程度に微小な変化しか検出されていないか否かを確認して変速比が無限大のギヤニュートラル状態であるか否かを確認する。

ギヤニュートラル状態でない場合には、ＳＴＥＰ２に戻る。ＳＴＥＰ４でギヤニュートラル状態である場合には、ＳＴＥＰ５に進み、ギヤニュートラルとなる距離ｘを学習、制御部内の記憶装置に記憶して、動力伝達装置の準備を完了する。

次に、図８を参照して、制御部ＥＣＵの信号処理の詳細を説明する。制御部ＥＣＵは、原動機の回転軸（クランクシャフト）の角速度センサから受信した角速度ωにローパスフィルタ処理を施した後、この角速度ωを用いて、次式（１）からθを求める。

θ＝ωｔ−∫（ｄω／ｄｔ）ｔｄｔ ・・・（１）
そして、制御部ＥＣＵは算出したθを用いてｃｏｓθを求める。

また、各距離センサ２３から受信した信号（電圧）は直流である。また、距離センサ２３の波形は複数の正弦波又は余弦波が組み合わされたものである。ここで、雑音（ノイズ）などの周波数を除いた有効な周波数の範囲において最も低い周波数を１次成分と定義し、この周波数から高くなる順に各周波数を２次成分、３次成分と順に定義する。例えば、アイドリング回転数が６００ｒｐｍであるときを考えてみると、周波数は１０Ｈｚとなるので、１次成分を１０Ｈｚと定義し、２０Ｈｚを２次成分、３０Ｈｚを３次成分と順次定義する。

ここでは、距離センサ２３の信号を交流成分に変換して解析したいので、信号波形の１次成分以下の周波数成分をカットすべく、１次ハイパスフィルタ処理（例えば、ｆｃ＝２Ｈｚ）を施して直流を夫々除去して交流成分に変換する。

そして、各距離センサ２３からの１次ハイパスフィルタ処理済の検出値と、原動機の回転角速度から算出したＣＯＳθの余弦波とを積算して検波する。その後、例えば４次成分のローパスフィルタ処理（例えば、ｆｃ＝５Ｈｚ）を夫々施して、周波数成分（次数成分）の振幅の平均値をとり、各値を二乗してから和して平方根を取り除き、得られた値を同期検波後のセンサ信号とする。

仮に、原動機の回転速度の１次成分の値（０からピーク値までの値）が１Ｖの場合、１次ＣＯＳθとの積の二乗和の平方根は０．５Ｖとなる。

本実施形態の動力伝達装置によれば、電磁シールドを用いることなく、同期検波処理によって、距離センサの信号雑音比（Ｓ／Ｎ）を上げることができる。

また、本実施形態では、カムディスクの偏心方向の位相差がπ／２（９０°）の２つのてこクランク機構を第１及び第２変速ユニットとして夫々に距離センサ２３を設けている。そして、この２つの距離センサ２３から得られる信号を、原動機の回転速度から求めたＣＯＳθで同期検波している。このため、原動機の回転速度から互いが直交関係の直交関数を２つ算出する必要がなく、具体例を挙げれば、原動機の回転速度の変動から正弦波と余弦波を算出する必要がなく、制御部の演算処理工程数を減少させることができ、迅速に偏心量Ｒ１の学習を行うことができる。

また、一方の距離センサ２３が故障しても、他方の距離センサ２３の検出値に基づき、原動機の回転速度の変動から正弦波と余弦波を算出すれば、同期検波を行うことも可能であり、動力伝達装置の信頼性を向上させることができる。

図１１Ａのグラフは車両の走行速度の変化を示している。図１１Ｂのグラフは図１１Ａに対応する距離センサの信号の変化を示している。図１１Ｂのグラフは、本実施形態の制御部による演算処理を適用する前の従来の回転半径の値の変化を示しているとも言える。図１１Ｂからも明らかなように低速時においては、距離センサ２３の信号が雑音（ノイズ）に埋もれてしまい、回転部としての回転ディスク６の回転半径を精度よく検出することができない。図１１Ｃのグラフは第１実施形態の制御部の演算処理を行った結果の回転半径の値の変化を示している。図１１Ｃのグラフの信号の中央の値が平均値となる。

［第２実施形態］
次に、図９及び図１０を参照して、本発明の動力伝達装置の第２実施形態について説明する。

図９に示すように、第２実施形態の動力伝達装置は、距離センサ２３が１つしか設けられておらず、制御部ＥＣＵは、原動機の回転角速度センサからの信号に基づき、基準となる基準余弦波を得ると共に、基準余弦波の位相をπ／２（９０°）ずらした基準となる基準正弦波を求める点を除き、第１実施形態と同一に構成される。

制御部ＥＣＵは、原動機の回転軸（クランクシャフト）の角速度センサから受信した角速度ωにローパスフィルタ処理を施した後、この角速度ωを用いて、次式（１）からθを求める。

θ＝ωｔ−∫（ｄω／ｄｔ）ｔｄｔ ・・・（１）
そして、制御部ＥＣＵは算出したθを用いて余弦波ｃｏｓθを求める。

また、求められたｃｏｓθの位相をπ／２（９０°）ずらして、正弦波ｓｉｎθを求める。

図１０に示すように、距離センサ２３から受信した信号（電圧）は直流である。また、距離センサ２３の波形は複数の正弦波又は余弦波が組み合わされたものである。ここで、雑音（ノイズ）などの周波数を除いた有効な周波数の範囲において最も低い周波数を１次成分と定義し、この周波数から高くなる順に各周波数を２次成分、３次成分と順に定義する。ここでは、距離センサ２３の信号を交流成分に変換して解析したいので、信号波形の１次成分以下の周波数成分をカットすべく、１次ハイパスフィルタ処理（例えば、ｆｃ＝２Ｈｚ）を施して直流を夫々除去して交流成分に変換する。

そして、距離センサ２３からの１次ハイパスフィルタ処理済の検出値を、原動機の回転角速度から算出したｃｏｓθの余弦波とｓｉｎθの正弦波とに夫々積算して検波する。その後、例えば４次成分のローパスフィルタ処理（例えば、ｆｃ＝５Ｈｚ）を夫々施して、周波数成分（次数成分）の振幅の平均値をとり、各値を二乗してから和して平方根を取り除き、得られた値を同期検波後のセンサ信号とする。

仮に、原動機の回転速度の１次成分の値（０からピーク値までの値）が１Ｖの場合、１次ＣＯＳθとの積の二乗和の平方根は０．５Ｖとなる。

本実施形態の動力伝達装置によれば、電磁シールドを用いることなく、同期検波処理によって、距離センサの信号雑音比（Ｓ／Ｎ）を上げることができる。

また、第２実施形態の動力伝達装置によっても、図１１Ａ〜図１１Ｃに示すグラフのように、回転部としての回転ディスク６の回転半径を精度よく検出することができる。図１１Ａのグラフは車両の走行速度の変化を示している。図１１Ｂのグラフは図１１Ａに対応する距離センサの信号の変化を示している。図１１Ｂのグラフは、本実施形態の制御部による演算処理を適用する前の従来の回転半径の値の変化を示しているとも言える。図１１Ｃのグラフは第１実施形態の制御部の演算処理を行った結果の回転半径の値の変化を示している。図１１Ｃのグラフの信号の中央の値が平均値となる。

［その他の実施形態］
以上、第１実施形態及び第２実施形態について説明したが、本発明は両実施形態に限られるものではない。

例えば、両実施形態においては、距離センサ２３を用いて、被検出部１８ｅ又は被検出部材２６までの距離を検出し、その値に基づいて、揺動リンク１８の位相θを算出し、回転ディスク６の回転半径（偏心量Ｒ１）の推定を行っている。しかし、本発明の位相検出部及び制御部は、必ずしもそのような構成に限定されるものではなく、揺動リンクの位相を検出し、その位相に基づいて回転部の回転半径を算出できるものであればよい。

また、本発明の無段変速機の被検出部材の形状は、実施形態に示したような形状に限られるものではなく、揺動リンクの環状部の径に変化が生じた際に接触しないような形状であればよい。例えば、重量増加を抑えるための肉抜き等をしてもよい。

また、本実施形態においては、変速ユニットとしてのてこクランク機構が８つ設けられた無段変速機を用いて説明したが、本発明の変速ユニットの数はこれに限らず、複数あればよい。第１実施形態の動力伝達装置においては、位相差が９０°となる２つの変速ユニットを備えていればよい。

また、両実施形態においては、各てこクランク機構のカム部の偏心方向を入力軸の一方から順に４５°間隔で偏心させたものを説明したが、本発明の複数のカム部の偏心方向はこれに限らない。例えば、てこクランク機構を６つで構成し、６つのカム部を入力軸の一方から順に１２０°、１２０°、−６０°、１２０°、１２０°、又は、１８０°、６０°、１８０°、６０°、１８０°の偏心方向の位相間隔で配置してもよい。

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（カム部）
５ａ 貫通孔
５ｂ 切欠孔
６ 回転ディスク（回転部）
６ａ 受入孔
６ｂ 内歯
７ ピニオンシャフト
７ａ ピニオン
７ｂ ピニオン軸受
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 段付ピニオン
１２ａ 大径部
１２ｂ 小径部
１３ キャリア
１４ アクチュエータ（調節用駆動源）
１４ａ 回転軸
１５ コネクティングロッド
１５ａ 入力側環状部
１５ｂ 出力側環状部
１６ コネクティングロッド軸受
１７ ワンウェイクラッチ（一方向回転阻止機構）
１８ 揺動リンク（揺動部）
１８ａ 揺動端部
１８ｂ 突片
１８ｃ 差込孔
１８ｄ 環状部
１８ｅ 被検出部（被検出部材）
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 軸受
２３ 距離センサ
ＥＮＧ 原動機
Ｐ１ 入力軸の回転中心軸線
Ｐ２ カムディスク５の中心
Ｐ３ 回転ディスク６の中心（入力側支点）
Ｐ４ 連結ピン１９の中心（出力側支点）
Ｐ５ 出力軸３の回転中心軸線
Ｌｘ Ｐ１とＰ２の距離
Ｌｙ Ｐ２とＰ３の距離
Ｒ１ Ｐ１とＰ３の距離（偏心量，回転部の回転半径）
Ｒ２ Ｐ４とＰ５の距離（揺動リンク１８の長さ）
θ１ 回転ディスク６の位相
θ２ 揺動リンク１８の揺動範囲
θ 揺動リンクの位相
ｘ 被検出部材の外周面から距離センサまでの距離。

Claims (5)

1. 原動機の駆動力が伝達される入力軸と、
   前記入力軸の回転中心軸線と平行に配置された出力軸と、
   前記出力軸に揺動自在に軸支され且つ揺動端部を有する揺動部と、
   前記入力軸の回転運動を前記揺動部の揺動運動に変換するてこクランク機構と、
   前記揺動部が前記出力軸に対して一方側に回転しようとするとき前記揺動部を前記出力軸に固定し、前記揺動部が前記出力軸に対して他方側に回転しようとするとき前記揺動部を前記出力軸に対して空転させる一方向回転阻止機構と、を備え、
   前記てこクランク機構は、前記入力軸と一体的に回転可能な回転部と、前記回転部の回転半径を調節自在な回転半径調節機構と、前記揺動部と、一方の端部が前記回転部に連結され、他方の端部が前記揺動端部に連結されたコネクティングロッドとを備え、
   前記揺動部は、前記出力軸に軸支される環状部を有し、
   前記回転部の前記回転半径を前記回転半径調節機構で変化させることによって、変速比を変更可能な動力伝達装置であって、
   前記原動機の回転数を検出する駆動源回転数検出部と、
   前記原動機の回転数から該回転数に同期した直交関数を生成する直交関数生成部と、
   前記原動機の駆動力に同期して揺動する揺動部の位相を検出する位相検出部と、
   前記位相検出部で検出された位相信号を前記直交関数で同期検波することで該位相信号において前記直交関数と相関する成分を検出する相関成分検出部と、
   前記相関する成分に基づいて前記回転部の回転半径を算出する制御部と、を備えることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１記載の動力伝達装置であって、
   前記原動機が始動したときに前記変速比が無限大となるように前記制御部によって算出された回転半径に基づいて前記回転半径調節機構によって前記回転半径を調節し、
   前記変速比が無限大となったときの回転半径を記憶する記憶装置を備えることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項２記載の動力伝達装置であって、
   前記原動機は内燃機関であり、
   前記内燃機関が始動したときは前記内燃機関がアイドリング回転になったときであることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の動力伝達装置であって、
   第１基準変速ユニットと、前記第１基準変速ユニットとの偏心方向の位相差が９０°である第２基準変速ユニットとを備え、
   前記第１基準変速ユニット及び前記第２基準変速ユニットは、前記位相検出部を備え、
   前記直交関数生成部は、前記第１基準変速ユニット及び前記第２基準変速ユニットに設けられた前記位相検出部から送信される波形を用いることを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の動力伝達装置であって、
   前記直交関数生成部は、１つの変速ユニットの位相検出部から出力される位相信号を第１基準信号とし、該第１基準信号の位相をπ／２だけずらした位相信号を第２基準信号として、直交関数を生成することを特徴とする動力伝達装置。