CN107402093A - 扭矩检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够以良好精度检测扭矩的扭矩检测装置。检测从输出轴(32a)向主轴(32b)传递的扭矩的扭矩检测装置(1)具有：第一扭矩凸轮部件(11)，其设置在输出轴的外周部；第二扭矩凸轮部件(12)，其设置在主轴的外周部；多个凸轮球(13)；弹簧(15)；脉冲齿轮(14)，其由形成在第二扭矩凸轮部件的外周面的多个轮齿构成；旋转脉冲传感器(16)，其检测旋转中的脉冲齿轮的轮齿并输出脉冲列；以及扭矩获取部(51)，其从该脉冲列中获取扭矩，其中，轮齿形成为轮齿厚度从轴向一侧向另一侧连续增大或减小，旋转脉冲检测传感器根据第二扭矩凸轮部件的轴向的推力移动量检测轮齿中轮齿厚度不同的部位。

Description

扭矩检测装置

技术领域

本发明涉及检测输入到车辆的无级变速器的扭矩等的扭矩检测装置。

背景技术

近年来，作为车辆的自动变速器，可无级地改变变速比的无级变速器(CVT(Continuously Variable Transmission))正被广泛地应用。无级变速器具有设置在输入轴(主轴)上的主带轮、设置在输出轴(副轴)上的副带轮、以及搭设在这些带轮上的链等，通过使各个带轮的槽宽变化并使链的卷挂半径变化，来使变速比无级地变化。无级变速器中，发动机产生的扭矩输入到主轴，通过向各带轮供给油压(夹紧压)，来加紧链并传递扭矩。该夹紧压根据输入到无级变速器中的扭矩来设定。

作为输入到该无级变速器中的扭矩的获取方法，例如，有使用发动机的吸入空气量等进行推断的方法。另外，专利文献1公开了使用形变传感器检测通过轴承来支承无级变速器各带轮的轴的轴承保持架产生的径向形变，根据该检测值和预先存储的轴扭矩信息推断轴扭矩的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2006-29379号公报

但是，上述扭矩的推断方法由于是根据吸入空气量等推断扭矩，因此推断扭矩的精度较低。另外，专利文献1公开的方法使用的是在通过轴承支承轴的轴承保持架上施加轴扭矩时的径向产生的形变，因此有可能根据该径向形变得到的轴扭矩精度较低。

输入到无级变速器中的扭矩精度越低，为了防止链打滑和传递扭矩，需要对根据输入扭矩设定的夹紧压设置较大的富余，另外需要产生追加该富余量的油压。因此，该油压的产生源即油泵将产生比链的夹紧所需的油压更高的油压。由此，油泵的动力损耗增加，车辆的燃料消耗加剧。于是，为了降低油泵的动力损耗，改善燃料消耗，人们希望以良好的精度检测扭矩。

发明内容

本发明是为了消除上述问题而完成的，目的在于提供一种能够以良好精度检测扭矩的扭矩检测装置。

本发明涉及的扭矩检测装置，其特征在于，具有：扭矩凸轮，其设置在旋转轴上，根据输入到所述旋转轴的扭矩在所述旋转轴的轴向上移动；脉冲齿轮，其由形成在扭矩凸轮的外周面的轮齿构成；旋转脉冲检测装置，其与脉冲齿轮相对配置，检测旋转中的脉冲齿轮的轮齿并输出脉冲列；以及扭矩获取装置，其从旋转脉冲检测装置输出的脉冲列中获取扭矩，其中，轮齿在轴向上延伸，以轮齿厚度从轴向的一侧向另一侧连续增大或减小的方式形成。

本发明涉及的扭矩检测装置，由于在输入扭矩的旋转轴上设置有扭矩凸轮，因此通过由输入到该旋转轴的扭矩作用在扭矩凸轮上的推力，扭矩凸轮会在轴向上移动。该扭矩凸轮的推力移动量成为与推力(进而是输入到旋转轴的扭矩)相对应的量。另外，本发明涉及的扭矩检测装置在扭矩凸轮的外周面设置有脉冲齿轮，以该脉冲齿轮轮齿的轮齿厚度从轴向的一侧向另一侧连续增大或减小的方式形成。而且，本发明涉及的扭矩检测装置通过与脉冲齿轮相对配置的旋转脉冲检测装置，检测脉冲齿轮的轮齿，并输出脉冲列。

当扭矩凸轮的推力移动量发生变化时，旋转脉冲检测装置检测到的轮齿的轮齿厚度会发生改变，因此从旋转脉冲检测装置输出的脉冲列的脉冲宽度会发生变化。该脉冲宽度与扭矩凸轮的推力移动量相对应，另外，推力移动量(推力)与输入到旋转轴的扭矩相对应，因此脉冲列的脉冲宽度与扭矩相对应。由此，本发明涉及的扭矩检测装置能够从脉冲列中获取扭矩。如此，根据本发明涉及的扭矩检测装置，由于是使用脉冲齿轮和旋转脉冲检测装置来检测与输入到旋转轴的扭矩相对应而变化的扭矩凸轮的推力移动量，并获取该扭矩，因此能够以良好精度检测扭矩。

优选地，本发明涉及的扭矩检测装置中，旋转轴分为第一旋转轴以及与该第一旋转轴同轴配置的第二旋转轴，扭矩从第一旋转轴向第二旋转轴传递，扭矩凸轮具有：第一扭矩凸轮部件，其设置在第一旋转轴的外周部，与第一旋转轴一起旋转；第二扭矩凸轮部件，其设置在第二旋转轴的外周部，与第二旋转轴一起旋转并在第二旋转轴的轴向上移动；以及多个凸轮球，其配置在第一扭矩凸轮部件的凸轮面与第二扭矩凸轮部件的凸轮面之间，其中扭矩检测装置具有弹性部件，其配置在第二扭矩凸轮部件中的与凸轮面相对一侧的表面和规定的固定面之间，根据由从第一旋转轴传递的扭矩作用在第二扭矩凸轮部件上的推力，在轴向上伸缩，脉冲齿轮设置在第二扭矩凸轮部件的外周面。

本发明涉及的扭矩检测装置中，在分割出的第一旋转轴和第二旋转轴上设置有扭矩凸轮(第一扭矩凸轮部件、第二扭矩凸轮部件、多个凸轮球)，通过该扭矩凸轮，扭矩从第一旋转轴向第二旋转轴传递。另外，本发明涉及的扭矩检测装置中，在第二扭矩凸轮部件的与凸轮面相对面的一侧设置有弹性部件。由此，根据由从第一旋转轴传递的扭矩而作用在第二扭矩凸轮部件上的推力和弹性部件的弹力的平衡，第二扭矩凸轮部件在轴向上移动，该第二扭矩凸轮部件的推力移动量成为与推力(进而是从第一旋转轴向第二旋转轴传递的扭矩)相对应的量。另外，本发明涉及的扭矩检测装置在第二扭矩凸轮部件的外周面设置有脉冲齿轮，通过旋转脉冲检测装置检测该脉冲齿轮的轮齿。当第二扭矩凸轮部件的推力移动量发生变化时，旋转脉冲检测装置检测的轮齿的轮齿厚度会发生改变，因此脉冲列的脉冲宽度会发生变化。该脉冲宽度与第二扭矩凸轮部件的推力移动量相对应，另外，推力移动量与从第一旋转轴向第二旋转轴传递的扭矩相对应，因此脉冲列的脉冲宽度与该扭矩相对应。由此，本发明涉及的扭矩检测装置能够从脉冲列中获取扭矩。如此，根据本发明涉及的扭矩检测装置，由于是使用脉冲齿轮和旋转脉冲检测装置来检测与从第一旋转轴向第二旋转轴传递的扭矩相对应而变化的第二扭矩凸轮部件的推力移动量，并获取从第一旋转轴向第二旋转轴传递的扭矩，因此能够以良好精度检测扭矩。

优选地，本发明涉及的扭矩检测装置中，轮齿形成为轮齿厚度从轴向的一侧向另一侧连续线性增大或减小。由此，与推力移动量相对应，旋转脉冲检测装置检测到的轮齿的轮齿厚度呈线性变化，因此能够从输出自旋转脉冲检测装置的脉冲列中以良好精度获取扭矩。

优选地，本发明涉及的扭矩检测装置中，扭矩获取装置对脉冲列中脉冲所占的时间的比例进行运算，根据该比例获取扭矩。由此，无需检测脉冲齿轮的转速，便可获取扭矩。

优选地，本发明涉及的扭矩检测装置中，第一旋转轴是车辆的发动机的扭矩输出轴，第二旋转轴是车辆的无级变速器的扭矩输入轴，扭矩获取装置由无级变速器的控制装置构成。通过这样构成，能够以良好精度检测输入到无级变速器中的扭矩，因此能够通过使用该高精度的扭矩来降低夹紧压的富余。其结果，能够降低油泵的动力损耗，可改善车辆的燃料消耗。

发明效果

通过本发明，能够以良好精度检测扭矩。

附图说明

图1是表示应用了实施方式的扭矩检测装置的无级变速器的构成的图；

图2(a)和图2(b)是示意性地表示实施方式的扭矩检测装置的构成的图，图2(a)表示未输入扭矩的情况，图2(b)表示输入扭矩的情况；

图3是图2(a)和图2(b)所示的第二扭矩凸轮部件和脉冲齿轮的平面图；

图4是图3所示的第二扭矩凸轮部件和脉冲齿轮的剖面图，图4中(a)是沿着II-II线的剖面图，图4中(b)是沿着III-III线的剖面图，图4中(c)是沿着IV-IV线的剖面图；

图5是表示用图2(a)和图2(b)所示的旋转脉冲检测传感器检测到的脉冲列的一例的图。

符号说明

1 扭矩检测装置

2 发动机

3 无级变速器

10 扭矩凸轮

11 第一扭矩凸轮部件

11a 凸轮面

11b 凸轮槽

12 第二扭矩凸轮部件

12a 凸轮面

12b 凸轮槽

12c 外周面

12d 相对侧的面

13 凸轮球

14 脉冲齿轮

14a 轮齿

15 弹簧(弹性装置)

16 旋转脉冲检测传感器(旋转脉冲检测装置)

32a 输出轴(第一旋转轴)

32b 主轴(第二旋转轴、输入轴)

34 主带轮

34a 固定带轮

34d 一个端面(固定面)

50 TCU(控制装置)

51 扭矩获取部(扭矩获取装置)

具体实施方式

下面参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。此外，在图中，对相同或相当的部分使用同一符号。另外，在各图中，对同一要素赋予同一符号并省略重复的说明。

本实施方式应用于检测输入到链式无级变速器(CVT)中的扭矩的扭矩检测装置1。在对该扭矩检测装置1进行说明之前，先参照图1，对实施方式涉及的发动机2和无级变速器3进行说明。图1是表示应用了实施方式的扭矩检测装置1的无级变速器3的构成的图。

首先对发动机2进行说明。发动机2可以为任何形式的发动机，例如为水平对向型的4缸汽油发动机。发动机2的曲轴(输出轴)2a上连接有无级变速器3。发动机2产生的扭矩通过该曲轴2a输出到无级变速器3中。

接下来对无级变速器3进行说明。无级变速器3将来自发动机2的驱动力进行转换后输出。无级变速器3包括变矩器30和前进后退切换机构31。变矩器30具有离合器功能和扭矩放大功能。前进后退切换机构31具有切换驱动轮的正转和逆转(车辆的前进和后退)的功能。通过该变矩器30和前进后退切换机构31，从发动机2的曲轴2a输出的扭矩被输入到无级变速器3的变速器(バリエータ)(主带轮34、副带轮35、链36)。该输入扭矩通过分割的2根轴(前进后退切换机构31的输出轴32a、主轴32b)传递到变速器。输出轴32a和主轴32b配置在同轴上。无级变速器3具有该主轴32b、与主轴32b平行配设的副轴33。此外，在本实施方式中，输出轴32a相当于权利要求书记载的第一旋转轴，主轴32b相当于权利要求书记载的第二旋转轴。

主轴32b上设置有主带轮34。主带轮34具有固定带轮34a、可动带轮34b。固定带轮34a与主轴32b接合。可动带轮34b与固定带轮34a相对，以在主轴32b的轴向AD上滑动自由但不可相对旋转的形式安装。主带轮34以可变更固定带轮34a与可动带轮34b之间的锥形面间隔(即，带轮槽宽)的方式构成。

副轴33上设置有副带轮35。副带轮35具有固定带轮35a和可动带轮35b。固定带轮35a与副轴33接合。可动带轮35b与固定带轮35a相对，以在副轴33的轴向上滑动自由但不可相对旋转的形式安装。副带轮35以可变更固定带轮35a与可动带轮35b之间的带轮槽宽的方式构成。

在主带轮34和副带轮35之间搭设有传递驱动力的链36。无级变速器3使主带轮34和副带轮35的各带轮槽宽变化，并通过使链36相对于各带轮34、35的卷挂直径的比率(带轮比)变化，由此无级地改变变速比。此外，若将链36相对于主带轮34的卷挂直径设为Rp、将链36相对于副带轮35的卷挂直径设为Rs，则变速比i用i＝Rs/Rp来表示。

在主带轮34的可动带轮34b上形成有主驱动油室(油压缸室)34c。在副带轮35的可动带轮35b上形成有副驱动油室(油压缸室)35c。主驱动油室34c中导入有用于使带轮比(变速比)变化的变速压和用于防止链36打滑的夹紧压。副驱动油室35c中导入有夹紧压。

用于使无级变速器3变速的油压(变速压、夹紧压)由阀体40来供给。阀体40中组装有控制阀机构(省略图示)。控制阀机构例如使用多个滑阀(省略图示)和操纵该滑阀的电磁阀(省略图示)来开闭在阀体40内形成的油路，从而将调节从油泵41吐出的油压(线压)后得到的各油压(变速压、夹紧压)供给到主驱动油压室34c以及副驱动油压室35c。另外，控制阀机构也向例如切换车辆的前进/后退的前进后退切换机构31等供给调节后的油压。

无级变速器3由TCU(Transmission Control Unit，变速控制单元)50控制。TCU 50是综合控制无级变速器3的控制装置。TCU 50具有进行运算的微处理器、存储用于微处理器执行各处理的程序等的ROM、存储运算结果等各种数据的RAM、利用12V电池保持其存储内容的备份RAM、以及输入输出I/F等而构成。此外，在本实施方式中，TCU 50相当于权利要求书记载的控制装置。

TCU 50按照变速图，根据车辆的驾驶状态自动进行改变变速比的控制。该控制例如是设定主转速(主带轮34的转速)的目标值，以实际的主转速成为目标主转速的形式控制阀体40的各电磁阀，由此产生变速压，使变速比变化，以使之成为规定的变速比。变速图存放在TCU 50内的ROM中。

另外，TCU 50根据输入到主轴32b的扭矩设定夹紧压，进行通过夹紧压夹紧链36的控制。该控制例如是用图形设定与输入扭矩相对应的夹紧压，通过控制阀体40的各电磁阀来产生夹紧压。该夹紧压中另外加上有富余量的油压，以防止链36打滑，并切实地将输入扭矩从主带轮34传递到副带轮35。

输入到无级变速器3中的扭矩的检测精度越高，越能够减小夹紧压的富余量的油压(也包括富余量的油压为0的情况)。因此，本实施方式通过扭矩检测装置1，以良好精度检测输入到无级变速器3中的扭矩。

除了图1以外，下面再参照图2～图5，对扭矩检测装置1进行说明。图2(a)和图2(b)是示意性地表示实施方式的扭矩检测装置1的构成的图，图2(a)表示未输入扭矩的情况，图2(b)表示输入扭矩的情况。图3是图2(a)和图2(b)所示的第二扭矩凸轮部件12和脉冲齿轮14的平面图。图4是图3所示的第二扭矩凸轮部件12和脉冲齿轮14的剖面图，其中(a)是沿着II-II线的剖面图，(b)是沿着III-III线的剖面图，(c)是沿着IV-IV线的剖面图。图5是表示用图2(a)和图2(b)所示的旋转脉冲检测传感器16检测到的脉冲列的一例的图。

扭矩检测装置1具有扭矩凸轮10(第一扭矩凸轮部件11、第二扭矩凸轮部件12、凸轮球13)、脉冲齿轮14、弹簧15、旋转脉冲检测传感器16、以及扭矩获取部51。扭矩获取部51通过在TCU 50中由微处理器执行存储于ROM的程序而构成。此外，在本实施方式中，扭矩凸轮10相当于权利要求书记载的扭矩凸轮，第一扭矩凸轮部件11相当于权利要求书记载的第一扭矩凸轮部件，第二扭矩凸轮部件12相当于权利要求书记载的第二扭矩凸轮部件，凸轮球13相当于权利要求书记载的凸轮球，脉冲齿轮14相当于权利要求书记载的脉冲齿轮，弹簧15相当于权利要求书记载的弹性装置，旋转脉冲检测传感器16相当于权利要求书记载的旋转脉冲检测装置，扭矩获取部51相当于权利要求书记载的扭矩获取装置。

下面对第一扭矩凸轮部件11进行说明。第一扭矩凸轮部件11是构成扭矩凸轮10的部件之一。第一扭矩凸轮部件11为大致圆环形。第一扭矩凸轮部件11设置在前进后退切换机构31的输出轴32a的端部。特别地，第一扭矩凸轮部件11以在输出轴32a的轴向AD上不可滑动且与输出轴32a一起旋转(对于输出轴32a不可相对旋转)的方式设置在输出轴32a的外周部。第一扭矩凸轮部件11例如通过花键嵌合与输出轴32a连接并固定。

第一扭矩凸轮部件11的凸轮面11a与第二扭矩凸轮部件12的凸轮面12a相对。在该凸轮面11a上分别与第二扭矩凸轮部件12的各凸轮槽12b相对的各位置，形成有凸轮槽11b。凸轮槽11b收纳凸轮球13的一部分，是使凸轮球13能够移动的槽，例如，是深度连续变化的槽。

下面对第二扭矩凸轮部件12进行说明。第二扭矩凸轮部件12是构成扭矩凸轮10的部件之一。第二扭矩凸轮部件12为直径与第一扭矩凸轮部件11相同的大致圆环形。第二扭矩凸轮部件12设置在主轴32b的端部。特别地，第二扭矩凸轮部件12以在主轴32b的轴向AD(推力方向)上滑动自由且与主轴32b一起旋转(对于主轴32b不可相对旋转)的方式设置在主轴32b的外周部。第二扭矩凸轮部件12例如通过花键嵌合与主轴32b连接。

第二扭矩凸轮部件12的凸轮面12a与第一扭矩凸轮部件11的凸轮面11a相对。与第一扭矩凸轮部件11的凸轮面11a相同，在该凸轮面12a上形成有多个凸轮槽12b。凸轮槽12b是形状与凸轮槽11b相同的槽。

下面对凸轮球13进行说明。凸轮球13是构成扭矩凸轮10的部件之一。凸轮球13配置在第一扭矩凸轮部件11的凸轮槽11b和第二扭矩凸轮部件12的凸轮槽12b之间，在该凸轮槽11b和凸轮槽12b之间自由移动。

扭矩凸轮10中，第一扭矩凸轮部件11随着输出轴32a的旋转而旋转。而且，在扭矩凸轮10中，第二扭矩凸轮部件12随着第一扭矩凸轮部件11的旋转，通过多个凸轮球13而相对旋转，并且将第一扭矩凸轮部件11的扭矩(输出轴32a的扭矩)通过多个凸轮球13传递给第二扭矩凸轮部件12(主轴32b)。扭矩凸轮10中，根据输出轴32a的扭矩大小，凸轮球13进行移动，在第二扭矩凸轮部件12上产生推力。此外，传递到主轴32b(主带轮34)的扭矩通过利用夹紧压而夹紧的链36传递到副带轮35。

下面对脉冲齿轮14进行说明。脉冲齿轮14形成在第二扭矩凸轮部件12的外周面12c。脉冲齿轮14由沿着第二扭矩凸轮部件12的周向等间距配置的多个轮齿14a构成。轮齿14a在主轴32b的轴向AD上延伸，如图3所示，以轮齿厚度(轮齿14a的周向长度)从第一扭矩凸轮部件11侧向主带轮34(固定带轮34a)侧连续线性减小的方式形成。脉冲齿轮14的轮齿数量、轮齿宽度(轮齿14a的轴向AD的长度)、轮齿厚度的最大值、最小值、变化程度等可以根据旋转脉冲检测传感器16的检测精度等适宜决定，以能够得到所需的扭矩检测精度。

图4表示轴向AD上3个不同部位的脉冲齿轮14的各截面。图4中(a)是第一扭矩凸轮部件11附近部位的截面，该部位的轮齿14a的轮齿厚度用符号T1表示。图4中(b)是中间部位的截面，该部位的轮齿14a的轮齿厚度用符号T2表示。图4中(c)是固定带轮34a附近部位的截面，该部位的轮齿14a的轮齿厚度用符号T3表示。对这3个部位的轮齿厚度进行比较时，得出轮齿厚度T1＞轮齿厚度T2＞轮齿厚度T3。此外，图4的剖面图中省略了凸轮球13、凸轮槽12b的图示。

下面对弹簧15进行说明。弹簧15是将第二扭矩凸轮部件12向第一扭矩凸轮部件11侧施力的弹簧。弹簧15配置在第二扭矩凸轮部件12的与凸轮面12a相对侧的面12d和固定带轮34a的一个端面34d(相当于权利要求书记载的规定的固定面)之间。弹簧15的中心部配置有主轴32b。弹簧15沿着主轴32b的轴向AD伸缩。

第二扭矩凸轮部件12中，如上所述，根据输出轴32a的扭矩大小而产生推力。根据该推力与弹簧15的弹簧力(弹力)的平衡，第二扭矩凸轮部件12向轴向AD的固定带轮34a侧移动。该移动量称为“推力移动量”。图2(a)所示的状态为未从输出轴32a输出扭矩的时候，未产生推力。该状态下，第二扭矩凸轮部件12为最接近第一扭矩凸轮部件11的位置(推力移动量＝0)。图2(b)所示的状态为从输出轴32a输出扭矩的时候，根据该扭矩的大小，在第二扭矩凸轮部件12产生推力。该状态下，根据推力的大小(进而是输出轴32a的扭矩大小)，弹簧15收缩，第二扭矩凸轮部件12处于向接近固定带轮34a的一侧移动推力移动量后的位置。

下面对旋转脉冲检测传感器16进行说明。旋转脉冲检测传感器16是检测旋转中的脉冲齿轮14的轮齿14a并输出脉冲列的传感器。旋转脉冲检测传感器16配设在第二扭矩凸轮部件12(脉冲齿轮14)附近的规定部位，在与轮齿14a之间隔开少许间隙而与脉冲齿轮14相对配置。特别地，如图2(a)所示，旋转脉冲检测传感器16配置在当第二扭矩凸轮部件12为最接近第一扭矩凸轮部件11的位置时(当未从输出轴32a输出扭矩时)，检测轮齿14a中轮齿厚度大致最小的部位(脉冲齿轮14的固定带轮34a侧的端部)的位置。因此，旋转脉冲检测传感器16检测随着第二扭矩凸轮部件12的推力移动量越大(第二扭矩凸轮部件12越接近固定带轮34a侧)、轮齿14a中轮齿厚度越大的部位。特别地，根据第二扭矩凸轮部件12的推力移动量，旋转脉冲检测传感器16检测到的轮齿14a的轮齿厚度呈线性变化。旋转脉冲检测传感器16例如为电磁拾波器式传感器、使用MR元件的传感器、使用霍尔元件的传感器。

旋转脉冲检测传感器16在检测脉冲齿轮14的轮齿14a时，输出比未检测轮齿14a时高的规定电压。该高的规定电压的输出期间与未输出期间反复交替，形成脉冲列。在该脉冲列中，输出高的规定电压的期间成为脉冲(ON)。脉冲列中的脉冲宽度(ON时间)与轮齿14a中的轮齿厚度相对应。当第二扭矩凸轮部件12的推力移动量发生改变时，旋转脉冲检测传感器16检测到的轮齿14a的轮齿厚度会发生改变，因此脉冲列中的各脉冲宽度会发生变化，ON时间(OFF时间)会发生变化。来自旋转脉冲检测传感器16的脉冲列被输出到扭矩获取部51。

图5表示从旋转脉冲检测传感器16输出的脉冲列的示例。图5中(a)表示检测图4中(a)所示的轮齿14a中轮齿厚度T1的部位时(第二扭矩凸轮部件12的推力移动量大时)的脉冲列P1，ON时间(脉冲宽度)用符号ON1表示，OFF时间用符号OFF1表示。图5中(b)表示检测图4中(b)所示的轮齿14a中轮齿厚度T2的部位时(第二扭矩凸轮部件12的推力移动量为中等程度时)的脉冲列P2，ON时间用符号ON2表示，OFF时间用符号OFF2表示。图5中(c)表示检测图4中(c)所示的轮齿14a中轮齿厚度T3的部位时(第二扭矩凸轮部件12的推力移动量小时)的脉冲列P3，ON时间用符号ON3表示，OFF时间用符号OFF3表示。这3个脉冲列P1、P2、P3进行比较时，得出ON时间ON1＞ON时间ON2＞ON时间ON3(OFF时间OFF1＜OFF时间OFF2＜OFF时间OFF3)。

该旋转脉冲检测传感器16的脉冲列中的ON时间(脉冲所占的时间)比例与第二扭矩凸轮部件12的推力移动量(推力)相对应，随推力移动量的增大而增大。该第二扭矩凸轮部件12的推力移动量(推力)与从输出轴32a传递的扭矩的大小相对应，随扭矩的增大而增大。因此，ON时间比例与从输出轴32a传递的扭矩的大小相对应，随扭矩的增大而增大。根据这种关系，通过该脉冲列中的ON时间比例，能够获取从输出轴32a向主轴32b传递的扭矩。此外，除了脉冲列中的ON时间比例外，也可使用脉冲列中的OFF时间比例等来获取扭矩。

下面对扭矩获取部51进行说明。扭矩获取部51是使用旋转脉冲检测传感器16的脉冲列获取从输出轴32a向主轴32b传递的扭矩的处理部。具体而言，扭矩获取部51从脉冲列中依次测量ON时间和OFF时间，根据该ON时间和OFF时间来运算脉冲列中的ON时间比例。作为该比例的运算方法，例如有：将1个脉冲的ON时间和OFF时间相加，用ON时间除以该相加值来求比例的方法；将规定个数的脉冲的ON时间和OFF时间相乘，用规定个数的ON时间除以该相乘值来求比例的方法。之后，扭矩获取部51根据该ON时间比例获取扭矩。作为该获取方法，例如，事先准备表示ON时间比例与扭矩的关系的图形，参考图形来根据ON时间比例获取扭矩。

下面对上述构成的扭矩检测装置1的作用进行说明。当在前进后退切换机构31的输出轴32a没有扭矩输出时(发动机2正处于停止状态)，扭矩凸轮10不会产生推力。该情况下，第二扭矩凸轮部件12不会向固定带轮34a侧移动，为最接近第一扭矩凸轮部件11侧的位置。

当有任意大小的扭矩从前进后退切换机构31的输出轴32a输出时(发动机2正在运行)，扭矩凸轮10通过多个凸轮球13，从与输出轴32a连接的第一扭矩凸轮部件11向第二扭矩凸轮部件12(主轴32b)传递扭矩。此时，扭矩凸轮10根据扭矩大小产生推力，推力作用于第二扭矩凸轮部件12。根据该推力的大小，第二扭矩凸轮部件12通过推力与弹簧15的弹簧力的平衡，向固定带轮34a侧移动。

旋转脉冲检测传感器16检测根据该推力移动量而变化的脉冲齿轮14的轮齿14a中的任意轮齿厚度的部位，输出脉冲列。该脉冲列的脉冲宽度(ON时间)与第二扭矩凸轮部件12的推力移动量(进而是扭矩大小)相对应。TCU 50(扭矩获取部51)使用该脉冲列，获取向主轴32b传递的扭矩(输入到主带轮34的扭矩)。进而，TCU 50根据该扭矩求出夹紧压，控制阀体40以产生该夹紧压。

根据实施方式的扭矩检测装置1，由于是使用脉冲齿轮14和旋转脉冲检测传感器16来直接检测与从输出轴32a向主轴32b传递的扭矩相对应而变化的第二扭矩凸轮部件12的推力移动量，并获取从输出轴32a向主轴32b传递的扭矩，因此能够以良好精度检测扭矩。另外，根据实施方式的扭矩检测装置1，由于可以与脉冲齿轮14相对而不接触地组装旋转脉冲检测传感器16，因此组装性优异。此外，根据实施方式的扭矩检测装置1，由于构成为脉冲齿轮14的轮齿14a的轮齿厚度根据第二扭矩凸轮部件12的推力移动量的变化而变化，因此能够使用1个旋转脉冲检测传感器16来检测扭矩。

根据实施方式的扭矩检测装置1，由于是运算脉冲列中脉冲所占时间(ON时间)的比例，根据该比例获取扭矩，因此无需检测脉冲齿轮14(第二扭矩凸轮部件12、主轴32b)的每单位时间的转速，便能获取扭矩。另外，根据实施方式的扭矩检测装置1，由于以脉冲齿轮14的轮齿14a的轮齿厚度连续线性减小的方式形成，因此旋转脉冲检测传感器16检测到的轮齿14a的轮齿厚度根据第二扭矩凸轮部件12的推力移动量呈线性变化(比例关系)，故能够以良好精度从旋转脉冲检测传感器16输出的脉冲列中获取扭矩。

根据实施方式的扭矩检测装置1，能够以良好精度检测输入到主带轮34的扭矩。因此，通过使用这种高精度的输入扭矩，能够降低夹紧压上追加的富余(也包含富余为0的情况)。其结果，能够降低油泵41的动力损耗，可以改善车辆的燃料消耗。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，可以进行各种各样的变形。例如，上述实施方式应用于检测输入到车辆的无级变速器3中的扭矩的扭矩检测装置1，但也可以应用于检测通过旋转轴传递的扭矩的其他扭矩检测装置。

上述实施方式中，采用将传递输入到主带轮34的扭矩的旋转轴分为输出轴32a和主轴32b，并在该输出轴32a和主轴32b上设置由第一扭矩凸轮部件11、第二扭矩凸轮部件12、多个凸轮球13构成的扭矩凸轮10的结构，作为扭矩凸轮，也可以应用其他构成的扭矩凸轮，另外，也可以不分割旋转轴而在1根旋转轴上设置扭矩凸轮。

上述实施方式中，采用脉冲齿轮14具有多个轮齿14a的结构，但脉冲齿轮14的轮齿14a也可以是1个。

上述实施方式是使用从旋转脉冲检测传感器16输出的脉冲列中的ON时间的比例来获取扭矩，但也可以使用脉冲列并通过其他方法获取扭矩，例如，也可以使用ON时间和主轴32b的每单位时间的转速获取扭矩。

上述实施方式中，采用脉冲齿轮14的轮齿14a的轮齿厚度从第一扭矩凸轮部件11侧向固定带轮34a侧连续线性减小的结构，但也可以采用轮齿厚度从第一扭矩凸轮部件11侧向固定带轮34a侧连续增大的结构，也可以采用轮齿厚度连续非线性减小或增大的结构。

Claims (5)

1.一种扭矩检测装置，其特征在于，包括：

扭矩凸轮，其设置在旋转轴上，根据输入到所述旋转轴的扭矩在所述旋转轴的轴向上移动；

脉冲齿轮，其由形成在所述扭矩凸轮的外周面上的轮齿构成；

旋转脉冲检测装置，其与所述脉冲齿轮相对配置，检测旋转中的所述脉冲齿轮的所述轮齿并输出脉冲列；以及

扭矩获取装置，其从所述旋转脉冲检测装置输出的所述脉冲列中获取所述扭矩，

其中，所述轮齿在所述轴向上延伸，以轮齿厚度从所述轴向的一侧向另一侧连续增大或减小的方式形成。

2.根据权利要求1所述的扭矩检测装置，其特征在于，

所述旋转轴分为第一旋转轴以及与该第一旋转轴同轴配置的第二旋转轴，扭矩从所述第一旋转轴向所述第二旋转轴传递，

所述扭矩凸轮具有：第一扭矩凸轮部件，以与所述第一旋转轴一起旋转的方式设置在所述第一旋转轴的外周部；第二扭矩凸轮部件，以与所述第二旋转轴一起旋转并在所述第二旋转轴的轴向上移动的方式设置在所述第二旋转轴的外周部；以及多个凸轮球，其配置在所述第一扭矩凸轮部件的凸轮面与所述第二扭矩凸轮部件的凸轮面之间，

所述扭矩检测装置具有弹性部件，所述弹性部件配置在所述第二扭矩凸轮部件中的与所述凸轮面相对一侧的表面和规定的固定面之间，根据由从所述第一旋转轴传递的扭矩作用在所述第二扭矩凸轮部件上的推力，在所述轴向上伸缩，

所述脉冲齿轮设置在所述第二扭矩凸轮部件的外周面。

3.根据权利要求1或2所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述轮齿以轮齿厚度从所述轴向的一侧向另一侧连续线性增大或减小的方式形成。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述扭矩获取装置对所述脉冲列中脉冲所占的时间比例进行运算，并且根据该比例获取所述扭矩。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的扭矩检测装置，其特征在于，所述第一旋转轴是车辆的发动机的扭矩输出轴，

所述第二旋转轴是所述车辆的无级变速器的扭矩输入轴，

所述扭矩获取装置由所述无级变速器的控制装置构成。