JP2011144869A - One-way clutch - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、往復回転するアウター部材と、前記アウター部材の径方向内側に同軸に配置されたインナー部材と、前記アウター部材の内周面および前記インナー部材の外周面間に配置された複数のローラとを備え、前記アウター部材は一方向に回転するときに前記インナー部材に駆動力を伝達し、前記アウター部材は他方向に回転するときに前記インナー部材に対してスリップするワンウェイクラッチに関する。 The present invention includes an outer member that reciprocally rotates, an inner member that is coaxially disposed radially inward of the outer member, and a plurality of rollers that are disposed between an inner peripheral surface of the outer member and an outer peripheral surface of the inner member. The outer member transmits a driving force to the inner member when rotating in one direction, and the outer member slips with respect to the inner member when rotating in the other direction.
入力軸の回転を無段階に変速して出力軸に伝達する無段変速機において、コネクティングロッドの一端を入力軸の軸線に対して偏心した支点に接続するとともに、コネクティングロッドの他端をワンウェイクラッチを介して出力軸に接続し、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で一方向の回転運動に変換して出力軸に伝達し、かつ前記支点の偏心量を増減することで変速比を変更するものが、下記特許文献1により公知である。
In a continuously variable transmission that continuously changes the rotation of the input shaft and transmits it to the output shaft, one end of the connecting rod is connected to a fulcrum that is eccentric with respect to the axis of the input shaft, and the other end of the connecting rod is connected to the one-way clutch. Connected to the output shaft via the shaft, the reciprocating motion of the connecting rod is converted into a one-way rotational motion with a one-way clutch and transmitted to the output shaft, and the gear ratio is changed by increasing or decreasing the eccentric amount of the fulcrum Is known from
ところで、かかる無段変速機のコネクティングロッドに接続されたワンウェイクラッチは、アウター部材が入力軸の回転数と同じ周期で往復回転して係合および係合解除を繰り返すため、ホール素子等を用いた磁気式の回転角センサでアウター部材の回転角を検出しようとすると、回転方向を識別する機能を備えた高価な回転角センサが必要となる問題があった。 By the way, the one-way clutch connected to the connecting rod of the continuously variable transmission uses a hall element or the like because the outer member reciprocates and rotates repeatedly at the same cycle as the rotational speed of the input shaft. If the rotation angle of the outer member is detected by the magnetic rotation angle sensor, there is a problem that an expensive rotation angle sensor having a function of identifying the rotation direction is required.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ワンウェイクラッチの往復回転するアウター部材の回転角を安価なリニア位置センサで精度良く検出することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to accurately detect the rotation angle of an outer member that reciprocally rotates a one-way clutch with an inexpensive linear position sensor.
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、往復回転するアウター部材と、前記アウター部材の径方向内側に同軸に配置されたインナー部材と、前記アウター部材の内周面および前記インナー部材の外周面間に配置された複数のローラとを備え、前記アウター部材は一方向に回転するときに前記インナー部材に駆動力を伝達し、前記アウター部材は他方向に回転するときに前記インナー部材に対してスリップするワンウェイクラッチにおいて、一端が前記アウター部材に結着されたケーブルと、前記ケーブルの他端側を往復直線運動可能に案内するガイド部材と、前記ガイド部材に案内される前記ケーブルの位置を検出するリニア位置センサと、前記ケーブルの位置に基づいて前記アウター部材の回転角を算出するアウター部材回転角算出手段とを備えることを特徴とするワンウェイクラッチが提案される。
In order to achieve the above object, according to the invention described in
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、前記インナー部材の角速度を検出するインナー部材角速度検出手段と、前記アウター部材回転角算出手段で算出した前記アウター部材の回転角から前記アウター部材の角速度を算出するアウター部材角速度算出手段と、前記インナー部材角速度検出手段で検出した前記インナー部材の角速度と前記アウター部材角速度算出手段で算出した前記アウター部材の角速度とを比較して前記ワンウェイクラッチの係合状態を判定する係合状態判定手段とを備えることを特徴とするワンウェイクラッチが提案される。
According to the invention described in
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、前記係合状態判定手段が前記ワンウェイクラッチの係合を判定した瞬間から前記アウター部材の角速度を積分して算出した回転角と、前記係合状態判定手段が前記ワンウェイクラッチの係合を判定した瞬間から前記インナー部材の角速度を積分して算出した回転角とを比較し、前記両回転角の差から前記ワンウェイクラッチが伝達するトルクを算出するトルク算出手段を備えることを特徴とするワンウェイクラッチが提案される。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect, the angular velocity of the outer member is integrated and calculated from the moment when the engagement state determination means determines the engagement of the one-way clutch. And the rotation angle calculated by integrating the angular velocity of the inner member from the moment when the engagement state determination means determines the engagement of the one-way clutch, and the one-way is calculated from the difference between the rotation angles. A one-way clutch characterized by comprising torque calculation means for calculating torque transmitted by the clutch is proposed.
請求項1の構成によれば、ワンウェイクラッチは、アウター部材が一方向に回転するときにローラを介してインナー部材に駆動力を伝達し、アウター部材が他方向に回転するときにインナー部材に対してスリップする。ワンウェイクラッチのアウター部材に一端を結着したケーブルの他端側はガイド部材により往復直線運動可能に案内され、そのケーブルの位置をリニア位置センサが検出すると、アウター部材回転角算出手段が前記ケーブルの位置に基づいてアウター部材の回転角を算出するので、短い時間間隔で往復回転するアウター部材の回転角を、二つの回転方向の回転角を検出可能な高価な回転角センサを必要とせずに、安価なリニア位置センサで精度良く検出することができる。 According to the configuration of the first aspect, the one-way clutch transmits the driving force to the inner member via the roller when the outer member rotates in one direction, and the one-way clutch acts on the inner member when the outer member rotates in the other direction. Slip. The other end of the cable having one end coupled to the outer member of the one-way clutch is guided by the guide member so as to be able to reciprocate linearly. When the linear position sensor detects the position of the cable, the outer member rotation angle calculating means Since the rotation angle of the outer member is calculated based on the position, the rotation angle of the outer member that reciprocates at short time intervals can be detected without the need for an expensive rotation angle sensor that can detect the rotation angles in the two rotation directions. It can be detected with high accuracy by an inexpensive linear position sensor.
また請求項2の構成によれば、インナー部材角速度検出手段がインナー部材の角速度を検出し、アウター部材角速度算出手段がアウター部材の回転角からアウター部材の角速度を算出すると、係合状態判定手段がインナー部材の角速度とアウター部材の角速度とを比較してワンウェイクラッチの係合状態を判定するので、ワンウェイクラッチの係合状態を極めて高い精度で判定することができる。 According to the second aspect of the present invention, when the inner member angular velocity detecting unit detects the angular velocity of the inner member and the outer member angular velocity calculating unit calculates the angular velocity of the outer member from the rotation angle of the outer member, the engagement state determining unit is Since the engagement state of the one-way clutch is determined by comparing the angular velocity of the inner member and the angular velocity of the outer member, the engagement state of the one-way clutch can be determined with extremely high accuracy.
また請求項3の構成によれば、トルク算出手段が、ワンウェイクラッチが係合した瞬間からのアウター部材の角速度を積分して算出した回転角と、ワンウェイクラッチが係合した瞬間からのインナー部材の角速度を積分して算出した回転角とを比較することで、両回転角の差からワンウェイクラッチが伝達するトルクをリアルタイムで精度良く算出することができる。 According to the third aspect of the present invention, the torque calculation means integrates the rotation angle calculated by integrating the angular velocity of the outer member from the moment when the one-way clutch is engaged, and the inner member from the moment when the one-way clutch is engaged. By comparing the rotation angle calculated by integrating the angular velocity, the torque transmitted by the one-way clutch can be accurately calculated in real time from the difference between both rotation angles.
以下、図1〜図17に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1〜図5および図12に示すように、エンジンEの駆動力を左右の駆動輪W,Wに伝達する無段変速機Tは、エンジンEのクランクシャフト11に直列かつ同軸に接続された入力軸12と、入力軸12と平行に配置された出力軸13とを備える。出力軸13はディファレンシャルギヤDを介して左右の車軸14,14に接続されており、一方の車軸14は出力軸13の内部を相対回転自在に貫通する。
As shown in FIGS. 1 to 5 and 12, the continuously variable transmission T that transmits the driving force of the engine E to the left and right drive wheels W and W is connected in series and coaxially to the crankshaft 11 of the engine E. An
入力軸12と出力軸13とは、同一構造を有して入力軸12の軸線L方向に重ね合わされた4セットの変速ユニット15…で接続される。クランク状に形成された入力軸12は、その両端に位置してボールベアリング16,16で支持された2個のジャーナル17,17と、相互に90°ずつ位相をずらして配置された4個のクランクピン18…と、ジャーナル17,17およびクランクピン18…を一体に連結する5個のクランクウエブ19…とで構成される。
The
入力軸12の2個のジャーナル17,17の中心と、5個のクランクウエブ19…にそれぞれ形成した貫通孔19a…(図2および図12参照)とを、コントロールシャフト20が軸線L方向摺動自在に嵌合しており、このコントロールシャフト20の一端に、軸線L方向のスラスト力を伝達してトルクを伝達しないカップリング21を介して油圧シリンダ22が接続される。
The
油圧シリンダ22は、軸線L上に配置されたピストンロッド23と、ピストンロッド23に固定されたピストン24と、ピストン24が摺動自在に嵌合するシリンダ25と、ピストン24の両側に区画された第1、第2油室26,27と、ピストン24を一方向に付勢するリターンスプリング28とを備える。第1、第2油室26,27を相互に接続する油路29には、第1油室26から第2油室27への作動油の流通のみを許容するポジションと、第1、第2油室26,27相互間の作動油の流通を阻止するポジションと、第2油室27から第1油室26への作動油の流通をのみを許容するポジションとを選択可能なソレノイドバルブよりなる制御バルブ30が配置される
次に、図1〜図5および図12に基づいて変速ユニット15…の構造を説明する。4セットの変速ユニット15…は位相が相互に90°ずれている以外は同一構造であるため(図2および図5参照)、代表としてその一つの構造を説明する。
The
変速ユニット15は入力軸12のクランクピン18の外周にピン孔31aを回転自在に支持された浅いカップ状のエキセントリックディスク31を備える。エキセントリックディスク31の中心Oに対するピン孔31aの偏心量εは、入力軸の軸線Lに対するクランクピン18の偏心量εに一致している(図4および図8参照)。従って、入力軸12のクランクピン18に対してエキセントリックディスク31が所定の位置関係にあるとき、エキセントリックディスク31の中心Oは入力軸12の軸線Lに一致する。エキセントリックディスク31がクランクピン18まわりに揺動するとき、コントロールシャフト20との干渉を回避すべく、エキセントリックディスク31の底面にピン孔31aを中心とする円弧状の長孔31bが形成される。
The
浅いカップ状のエキセントリックディスク31の底面に対向するクランクウエブ19の一側面に設けた一対のブラケット32,32に、クランクピン18と直交する方向に延びる支軸33が回転自在に支持されており、この支軸33に相互に同軸に結合されたピニオン34およびベベルギヤ35が設けられる。ピニオン34はコントロールシャフト20の表面に軸線L方向に形成したラック36(図4および図12参照)に噛合するとともに、ベベルギヤ35はエキセントリックディスク31の底面にピン孔31aを中心とする円弧状に形成したセクタギヤ37に噛合する。
A
エキセントリックディスク31の外周面には、それぞれボールベアリング38,38を介してプル側コネクティングロッド39およびプッシュ側コネクティングロッド40一端の内周面が支持される。出力軸13の外周には、それぞれインナー部材41、複数のローラ42…およびアウター部材43を有するワンウェイクラッチ44,44が支持されており、一方のアウター部材43の上部に設けた凸部43aにプル側コネクティングロッド39の他端がピン45を介して連結されるとともに、他方のアウター部材43の下部に設けた凸部43bにプッシュ側コネクティングロッド40の他端がピン45を介して連結される。
On the outer peripheral surface of the
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。 Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
エンジンEのクランクシャフト11に接続された入力軸12が回転すると、入力軸12の4個のクランクピン18…にピン孔31a…を支持された4個のエキセントリックディスク31…が入力軸12と一体に回転する。図2〜図4に示すニュートラルポジション(変速比が無限大の状態)では、エキセントリックディスク31…の偏心量はゼロであり、エキセントリックディスク31…の中心Oが入力軸12の軸線Lに一致している。従ってエキセントリックディスク31…の外周面にボールベアリング38…を介して支持された4本のプル側コネクティングロッド39…および4本のプッシュ側コネクティングロッド40…は往復動せず、それらのプル側コネクティングロッド39…およびプッシュ側コネクティングロッド40…にワンウェイクラッチ44…を介して接続された出力軸13も回転しない。
When the
この状態から、図6に示すように、油圧シリンダ22のピストンロッド23が図中右方向に僅かに移動すると(UDポジション)、ピストンロッド23にカップリング21を介して接続されたコントロールシャフト20が軸線L方向に移動し、その表面に形成したラック36が各変速ユニット15のピニオン34を支軸33まわりに回転させる。その結果、ピニオン34と一体に回転するベベルギヤ35にセクタギヤ37を噛合させたエキセントリックディスク31が、入力軸12のクランクピン18まわりに揺動し、図7に示すように、エキセントリックディスク31の中心Oが入力軸12の軸線Lから偏心量ε1だけ偏心する。
From this state, as shown in FIG. 6, when the
その結果、エキセントリックディスク31の外周面にボールベアリング38,38を介して支持されたプル側コネクティングロッド39およびプッシュ側コネクティングロッド40が、前記偏心量ε1の2倍のストロークで往復運動する。図7において、プル側コネクティングロッド39が図中右側に引かれたとき、インナー部材41およびアウター部材43間にローラ42…が噛み込んでワンウェイクラッチ44が係合し、プル側コネクティングロッド39が図中左側に押されたとき、ローラ42…がスリップしてワンウェイクラッチ44が係合解除する。
As a result, the pull-
またプッシュ側コネクティングロッド40が図中左側に押されたとき、インナー部材41およびアウター部材43間にローラ42…が噛み込んでワンウェイクラッチ44が係合し、プッシュ側コネクティングロッド40が図中右側に引かれたとき、ローラ42…がスリップしてワンウェイクラッチ44が係合解除する。このように、入力軸12の回転に伴ってエキセントリックディスク31によりプル側コネクティングロッド39およびプッシュ側コネクティングロッド40が往復動すると、プル側コネクティングロッド39のプル動作およびプッシュ側コネクティングロッド40のプッシュ動作に応じて出力軸13が間欠回転する。
When the push
図8から明らかなように、4セットの変速ユニット15…の4個のエキセントリックディスク31…は位相が相互に90°ずれているので、入力軸12の回転中に4セットの変速ユニット15…のうちの何れか1セットが必ず駆動力を伝達することで、出力軸13は連続的に回転する。出力軸13の回転は、ディファレンシャルギヤDおよび左右の車軸14,14を介して左右の駆動輪W,Wに伝達される。このとき、エキセントリックディスク31…の偏心量ε1が小さいため、プル側コネクティングロッド39…およびプッシュ側コネクティングロッド40…は小ストロークで往復動し、出力軸13は大トルク小回転数で回転して無段変速機TはUDポジション(最大変速比状態)になる。
As is apparent from FIG. 8, the four
図9に示すように、油圧シリンダ22のピストンロッド23がUDポジションを超えて図中右方向に更に移動するとODポジション(最小変速比状態)になり、エキセントリックディスク31が入力軸12のクランクピン18まわりに更に揺動し、図10に示すように、エキセントリックディスク31の中心Oが入力軸12の軸線LからUDポジションのときの偏心量ε1よりも大きい偏心量ε2だけ偏心する。
As shown in FIG. 9, when the
その結果、エキセントリックディスク31の外周面にボールベアリング38,38を介して支持されたプル側コネクティングロッド39およびプッシュ側コネクティングロッド40が、前記偏心量ε2の2倍のストロークで往復運動することで、プル側コネクティングロッド39…およびプッシュ側コネクティングロッド40…はUDポジションのときよりも大ストロークで往復動し、出力軸13は小トルク大回転数で回転して無段変速機Tの変速比はODになる。
As a result, the pull-
以上のように、油圧シリンダ22でコントロールシャフト20の位置を無段階に制御することで、電動モータのような特別のアクチュエータを必要とせずに無段変速機Tの変速比をニュートラルポジションおよびODポジション間で無段階に制御することができ、部品点数およびコストの削減が可能となる。しかもエキセントリックディスク31…が入力軸12のクランクピン18…に揺動自在に支持されるので、エキセントリックディスク31…を強固に支持して安定した変速性能および耐久性能を確保することができる。
As described above, the position of the
ところで、本実施の形態の油圧シリンダ22は、油圧ポンプや電動モータのような特別の駆動源を必要とせず、コントロールシャフト20がエキセントリックディスク31…から受ける反力によって作動する。以下、油圧シリンダ22の作用を説明する。
By the way, the
図13に示すように、ワンウェイクラッチ44が係合してプル側コネクティングロッド39が駆動力を伝達するとき、プル側コネクティングロッド39がワンウェイクラッチ44から受ける駆動反力によりエキセントリックディスク31に反力トルクが作用する。同様に、ワンウェイクラッチ44が係合してプッシュ側コネクティングロッド40がが駆動力を伝達するとき、プッシュ側コネクティングロッド40がワンウェイクラッチ44から受ける駆動反力によりエキセントリックディスク31に反力トルクが作用する。これら二つの反力トルクは、共に正弦波状であって位相が相互に約180°ずれており、エキセントリックディスク31からセクタギヤ37、ベベルギヤ35、ピニオン34およびラック36を介してコントロールシャフト20を軸線L方向の両方向に押し引きするように作用する。
As shown in FIG. 13, when the one-way clutch 44 is engaged and the pull-
4個のエキセントリックディスク31…が受ける上記二つの反力トルクによるコントロールシャフト20のスラスト力を全て重ね合わせると、90°を1周期とする波形が得られ、各90°の1周期において、コントロールシャフト20は変速比をOD側に変化させる方向とUD側に変化させる方向とに押し引きされることになる。
When the thrust forces of the
図14には、制御バルブ30による無段変速機Tの変速比の制御手法が示される。図中のホールド領域は変速比がホールドされる領域、UD側シフト領域は変速比がOD側からUD側にダウンシフトする領域、OD側シフト領域は変速比がUD側からOD側にアップシフトする領域である。
FIG. 14 shows a control method of the gear ratio of the continuously variable transmission T by the
ホールド領域では、制御バルブ30を作動させる一対のソレノイド46,47を共にOFFすることで、第1、第2油室26,27間の連通を遮断する。これにより、油圧シリンダ22はロック状態になり、コントロールシャフト20が移動不能にロックされて変速比がホールドされる。
In the hold region, the communication between the first and
UD側シフト領域では、一方のソレノイド46をONすることで、一方のチェックバルブを介して第1、第2油室26,27を連通させる。これにより、コントロールシャフト20がUD側に付勢される期間には第1油室26から押し出された作動油が制御バルブ30を通過して反対側の第2油室27に流入し、かつコントロールシャフト20がOD側に付勢される期間には油圧シリンダ22がロック状態になるため、コントロールシャフト20はUD側に向けて間欠的に移動する。
In the UD side shift region, by turning on one
OD側シフト領域では、他方のソレノイド47をONすることで、他方のチェックバルブを介して第1、第2油室26,27を連通させる。これにより、コントロールシャフト20がOD側に付勢される期間には第2油室27から押し出された作動油が制御バルブ30を通過して反対側の第1油室26に流入し、かつコントロールシャフト20がUD側に付勢される期間には油圧シリンダ22がロック状態になるため、コントロールシャフト20はOD側に向けて間欠的に移動する。
In the OD side shift region, the first and
以上のように、本実施の形態によれば、コントロールシャフト20をエキセントリックディスク31…から受ける駆動反力によって作動させて変速比を変更することができるので、電動モータのような特別の駆動源が不要になって部品点数およびコストの削減が可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the speed change ratio can be changed by operating the
ところで、無段変速機Tの変速比が無限大であってエキセントリックディスク31…の偏心量がゼロであるとき、プル側コネクティングロッド39…およびプッシュ側コネクティングロッド40…は往復動せずに停止している。従って、コントロールシャフト20は軸線L方向に押し引きされることはなく、変速比が無限大の状態から変速比が有限の状態にシフトすることができないため、車両の発進が不能になる問題がある。
By the way, when the gear ratio of the continuously variable transmission T is infinite and the eccentric amount of the
また無段変速機Tが有限の変速比で車両が走行しているときにエンジン回転数を低減すると、ワンウェイクラッチ44が係合解除してプル側コネクティングロッド39…およびプッシュ側コネクティングロッド40…は駆動力を伝達しなくなり、その反力による変速が不能になって変速比をUDを経て無限大に戻せなくなる問題がある。
Further, when the continuously variable transmission T reduces the engine speed when the vehicle is traveling at a finite speed ratio, the one-way clutch 44 is disengaged and the pull
そこで本実施の形態では、以下のような手法で上記問題を解決している。図15に示すように、各エキセントリックディスク31の重心位置Gは、その中心Oから距離ε3だけ偏心した位置に存在するように重量配分が設定されているため、変速比が無限大の状態でエキセントリックディスク31の中心Oが軸線Lに一致して回転しているときでも、前記重心位置Gに作用する遠心力でエキセントリックディスク31を揺動させるモーメントが発生する。
Therefore, in the present embodiment, the above problem is solved by the following method. As shown in FIG. 15, since the weight distribution is set so that the gravity center position G of each
またエキセントリックディスク31は所定の慣性モーメントを有するため、入力軸12の回転数が増加するときには、つまり入力軸12の角加速度が増加するときには、エキセントリックディスク31を回転方向遅れ側に付勢するモーメントが発生し、入力軸12の回転数が減少するときには、つまり入力軸12の角加速度が減少するときには、エキセントリックディスク31を回転方向進み側に付勢するモーメントが発生する。
Further, since the
さて、図15の時刻t1においてエンジンEを始動したとき、無段変速機Tの変速比は無限大であって駆動力を伝達しておらず、エキセントリックディスク31…の偏心量はゼロであってプル側コネクティングロッド39…およびプッシュ側コネクティングロッド40…は変速のための駆動反力を受けていない。このとき、コントロールシャフト20を付勢する荷重は油圧シリンダ22のリターンスプリング28の弾発力(UD側)と、エキセントリックディスク31の偏心した重心位置Gに作用する遠心力(OD側)と、エキセントリックディスク31の回転の加減速に伴う慣性力(加速時はOD側、減速時はUD側)の三つである。
Now, when the engine E is started at time t1 in FIG. 15, the speed ratio of the continuously variable transmission T is infinite and no driving force is transmitted, and the eccentricity of the
尚、リターンスプリング28はコントロールシャフト20をUD側に付勢するように配置されており、第1、第2油室26,27を接続する油路29が万一失陥したような場合に、リターンスプリング28でコントロールシャフト20をUD側に付勢することで、車速を低下させて安全性を確保することができる。
The
時刻t1に変速比を無限大からOD側に変化させるべくソレノイド47をONしても、その時点でエキセントリックディスク31に作用する荷重はUD側に向かうリターンスプリング28の弾発力だけであるため、変速比は変化せずに無限大の状態にホールドされる。その後のエンジンEの加速によって時刻t2に前記遠心力および前記慣性力の和が前記リターンスプリング28の弾発力を超えると、変速比が無限大からOD側に変化し始めて入力軸12から出力軸13への駆動力の伝達が開始され、時刻t3にODポジションに達する。
Even if the
時刻t4に変速比をUD側に変化させるべくソレノイド46をONしたとき、駆動力の伝達によってプル側コネクティングロッド39…およびプッシュ側コネクティングロッド40…は既に周期的な駆動反力を受けているため、その駆動反力で変速比はODからUD側に向かって変化する。時刻t5から時刻t6までのクルーズ時には、両ソレノイド46,47がOFFして変速比がホールドされる。
When the
時刻t7にエンジン回転数を減少させて車両を減速するとともに、変速比を更にUD側に変化させるべくソレノイド46をONしたとき、エキセントリックディスク31をUD側に付勢する荷重は、リターンスプリング28の弾発力と、エキセントリックディスク31の回転の減速に伴う慣性力であり、エキセントリックディスク31をOD側に付勢する荷重は、エキセントリックディスク31の重心位置Gに作用する遠心力である。時刻t7にUD側への付勢力であるリターンスプリング28の弾発力と前記慣性力との和が、OD側への付勢力である前記遠心力を上回ったときにUD側への変速が開始され、時刻t8にエンジンEが停止した後もリターンスプリング28の弾発力でUD側への変速が継続し、時刻t9にニュートラルポジションに達して変速が終了する。
When the
尚、時刻t1にエンジンEが始動する時点で既に足軸回転数(車速)がゼロを超えているのは、本実施の形態の車両がハイブリッド車両であり、エンジンEに接続された駆動輪W,Wとは別の駆動輪をモータで駆動して走行しているからである。 Note that when the engine E is started at time t1, the speed of the foot shaft (vehicle speed) has already exceeded zero because the vehicle of the present embodiment is a hybrid vehicle and the drive wheels W connected to the engine E , W is traveling by driving a drive wheel different from W.
図16に示すように、各変速ユニット15のワンウェイクラッチ44のアウター部材43に一端を結着されたケーブル48は、出力軸13から離反する方向に延びてガイド部材49を経由した後、その他端がケーブル48の長手方向の位置を検出するリニア位置センサ50に接続される。本実施の形態では、ガイド部材49よりも他端側のケーブル48とリニア位置センサ50とは、出力軸13の中心を通る直線上に配置される。リニア位置センサ50としては、例えば安価なストロークセンサが好適である。
As shown in FIG. 16, the
また外周に多数の突起が形成されたロータ51が出力軸13に固定されており、このロータ51に対向するようにホール素子よりなる検出ヘッド52が設けられる。ロータ51および検出ヘッド52は出力軸13の角速度、つまりワンウェイクラッチ44…のインナー部材41の角速度を検出するインナー部材角速度検出手段53を構成する。インナー部材角速度検出手段53は周知のもので、磁性体製のロータ51の回転による磁気変化を検出ヘッド52で検出し、検出ヘッド52が出力するパルス信号の時間間隔に基づいてインナー部材41の角速度を検出する。
A
尚、本実施の形態の車両はハイブリッド車両であり、後進走行はエンジンEに接続された駆動輪W,Wとは別の駆動輪をモータで逆転駆動して行うため、無段変速機Tの作動時に出力軸13が後進方向に逆転することはない。よって、インナー部材角速度検出手段53は出力軸13の一方向(前進方向)の角速度だけを検出できれば良く、両方向(前進方向および後進方向)の角速度を検出する高価な角速度センサを採用する必要がない。
Note that the vehicle of the present embodiment is a hybrid vehicle, and the reverse travel is performed by driving the drive wheels other than the drive wheels W, W connected to the engine E in reverse rotation with a motor. During operation, the
リニア位置センサ50はワンウェイクラッチ44のアウター部材43の回転角を算出するアウター部材回転角算出手段M1に接続され、アウター部材回転角算出手段M1はアウター部材43の角速度を算出するアウター部材角速度算出手段M2に接続される。ワンウェイクラッチ44のインナー部材41の角速度を検出するインナー部材角速度検出手段53と、アウター部材角速度算出手段M2とは、ワンウェイクラッチ44の係合状態を判定する係合状態判定手段M3に接続される。アウター部材角速度算出手段M2と、係合状態判定手段M3と、インナー部材角速度検出手段53とは、ワンウェイクラッチ44が伝達するトルクを算出するトルク算出手段M4に接続される。
The
図17は、ワンウェイクラッチ44のアウター部材43の回転角を算出するアウター部材回転角算出手段M1の機能を説明するものである。
FIG. 17 illustrates the function of the outer member rotation angle calculation means M1 that calculates the rotation angle of the
図中のRはワンウェイクラッチ44のアウター部材43の半径、Xはケーブル48が出力軸13の中心を通る直線上に位置するとき(基準位置)のガイド部材49およびアウター部材43間のケーブル48の長さ、αは基準位置からのアウター部材43の回転角、βは基準位置からのケーブル48の回転角、X′はケーブル48が角度β回転したときの長さである。
In the drawing, R is the radius of the
半径Rおよび長さXは既知数であり、長さX′はリニア位置センサ50で検出可能であり、角度αおよび角度βは未知数である。これらのR,X,X′,α,β間には、
X′sinβ=Rsinα …(1)
X′cosβ+Rcosα=X+R …(2)
の関係が成立し、
(2)式を変形すると次式が得られ、
X′cosβ=X+R−Rcosα …(3)
(1)式を辺々を二乗すると次式が得られ、
X′2 sin2 β=R2 sin2 α …(4)
(3)式を辺々を二乗すると次式が得られる。
The radius R and the length X are known numbers, the length X ′ can be detected by the
X′sinβ = Rsinα (1)
X ′ cos β + R cos α = X + R (2)
Is established,
When the equation (2) is transformed, the following equation is obtained,
X ′ cos β = X + R−R cos α (3)
The following equation is obtained by squaring sides of equation (1),
X ′ 2 sin 2 β = R 2 sin 2 α (4)
When the equation (3) is squared on each side, the following equation is obtained.
X′2 cos2 β=X2 +R2 +R2 cos2 α+2XR
−2R2 cosα−2XRcosα …(5)
(4)式および(5)式を辺々を足し合わせ、sin2 α+cos2 α=1の関係およびsin2 β+cos2 β=1の関係を用いて整理すると次式が得られる。
X ′ 2 cos 2 β = X 2 + R 2 + R 2 cos 2 α + 2XR
-2R 2 cosα-2XRcosα (5)
When the formulas (4) and (5) are added together and rearranged using the relationship of sin 2 α + cos 2 α = 1 and the relationship of sin 2 β + cos 2 β = 1, the following formula is obtained.
cosα=(X2 −X′2 +2R2 +2XR)/(2R2 +2XR) …(6)
(6)式の右辺の半径Rおよび長さXは既知数であり、長さX′は検出可能であるため、左辺のα、つまりアウター部材43の回転角αは次式により算出される。
cos α = (X 2 −X ′ 2 + 2R 2 + 2XR) / (2R 2 + 2XR) (6)
Since the radius R and length X of the right side of equation (6) are known numbers and the length X ′ can be detected, α on the left side, that is, the rotation angle α of the
α=cos-1(X2 −X′2 +2R2 +2XR)/(2R2 +2XR) …(7)
以上のように、リニア位置センサ50で長さX′を検出することで、短い時間間隔で往復回転するワンウェイクラッチ44のアウター部材43の回転角αを、アウター部材回転角算出手段M1によりリアルタイムで算出することができる。しかも、その際に回転方向を識別する機能を備えた高価な回転数センサを必要とせす、安価なリニア位置センサ50で済ませることが可能なので低コストである。
α = cos −1 (X 2 −X ′ 2 + 2R 2 + 2XR) / (2R 2 + 2XR) (7)
As described above, by detecting the length X ′ by the
さて、無段変速機Tの8個のワンウェイクラッチ44は、プル側コネクティングロッド39がプル動作するときに係合し、プッシュ側コネクティングロッド40がプッシュ動作するときに係合するが、厳密に言うと、アウター部材43とインナー部材41との前進方向の角速度の大小によって係合および係合解除する。具体的には、アウター部材43の前進方向の角速度がインナー部材41の前進方向の角速度よりも大きいときにワンウェイクラッチ44は係合し、アウター部材43の前進方向の角速度がインナー部材41の前進方向の角速度よりも小さいときにワンウェイクラッチ44は係合解除する。
The eight one-
そこで、アウター部材角速度算出手段M2により、アウター部材回転角算出手段M1が算出したアウター部材43の回転角αを時間微分してアウター部材43の角速度を算出し、このアウター部材43の角速度をインナー部材角速度検出手段53で検出したインナー部材41の角速度と比較することで、係合状態判定手段M3がワンウェイクラッチ44が係合状態にあるか係合解除状態にあるかをリアルタイムで判定することができる。
Therefore, the outer member angular velocity calculation means M2 calculates the angular velocity of the
またワンウェイクラッチ44が伝達するトルクは、そのトルクによるアウター部材43およびインナー部材41間の捩じれ角に比例する。この原理に基づき、トルク算出手段M4は、ワンウェイクラッチ44が係合した瞬間からのアウター部材43の回転角とインナー部材41の回転角との差として前記捩じれ角を算出し、その捩じれ角に基づいてワンウェイクラッチ44が伝達するトルクをリアルタイムで算出する。
The torque transmitted by the one-way clutch 44 is proportional to the twist angle between the
従って、8個のワンウェイクラッチ44…が共通の出力軸13に異なる位相で駆動力を伝達している状態であっても、個々のワンウェイクラッチ44が係合状態にあるか係合解除状態にあるかを、あるいは個々のワンウェイクラッチ44がどれだけのトルクを伝達しているかを、リアルタイムで精度良く知ることができる。
Therefore, even when the eight one-
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。 The embodiments of the present invention have been described above, but various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施の形態ではワンウェイクラッチ44を無段変速機Tに適用しているが、本発明のワンウェイクラッチの用途は任意である。 For example, in the embodiment, the one-way clutch 44 is applied to the continuously variable transmission T, but the use of the one-way clutch of the present invention is arbitrary.
41 インナー部材
42 ローラ
43 アウター部材
44 ワンウェイクラッチ
48 ケーブル
49 ガイド部材
50 リニア位置センサ
53 インナー部材角速度検出手段
M1 アウター部材回転角算出手段
M2 アウター部材角速度算出手段
M3 係合状態判定手段
M4 トルク算出手段
41
Claims (3)
一端が前記アウター部材(43)に結着されたケーブル(48)と、前記ケーブル(48)の他端側を往復直線運動可能に案内するガイド部材(49)と、前記ガイド部材(49)に案内される前記ケーブル(48)の位置を検出するリニア位置センサ(50)と、前記ケーブル(48)の位置に基づいて前記アウター部材(43)の回転角を算出するアウター部材回転角算出手段(M1)とを備えることを特徴とするワンウェイクラッチ。 An outer member (43) that reciprocates, an inner member (41) that is coaxially disposed radially inward of the outer member (43), an inner peripheral surface of the outer member (43), and the inner member (41) A plurality of rollers (42) disposed between the outer peripheral surfaces of the outer member (43), the outer member (43) transmits a driving force to the inner member (41) when rotating in one direction, and the outer member (43) ) Is a one-way clutch that slips against the inner member (41) when rotating in the other direction,
A cable (48) having one end bonded to the outer member (43), a guide member (49) for guiding the other end of the cable (48) so as to be capable of reciprocating linear movement, and the guide member (49) A linear position sensor (50) for detecting the position of the cable (48) to be guided, and an outer member rotation angle calculation means (for calculating the rotation angle of the outer member (43) based on the position of the cable (48)) M1) and a one-way clutch.
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