JP2018146527A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えつつ、回転軸に入力されたトルクを精度良く検出することが可能なトルク検出装置を提供する。【解決手段】トルク検出装置１は、プライマリ軸３２ａの入力側に設けられ、他の歯１０ａと異なる第１トルク検出用歯１０ｂを有する第１パルスギヤ１０と、プライマリ軸３２ａの出力側に設けられ、他の歯１１ａと異なる第２トルク検出用歯１１ｂを有する第２パルスギヤ１１と、第１パルスギヤ１０のパルス列を検出する第１パルス検出センサ１２と、第２パルスギヤ１１のパルス列を検出する第２パルス検出センサ１３と、第１パルスギヤ１０のパルス列から第１トルク検出用歯１０ｂのパルスを抽出するとともに第２パルスギヤ１１のパルス列から第２トルク検出用歯１１ｂのパルスを抽出し、この抽出した２つのパルスの位相差に基づいてプライマリ軸３２ａに入力されたトルクを取得するトルク取得部１４とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転軸に入力されたトルクを検出するトルク検出装置に関する。

近年、車両の自動変速機として変速比を無段階に変更することができる無段変速機（ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ））が実用化されている。無段変速機は、入力軸（プライマリ軸）に設けられたプライマリプーリと、出力軸（セカンダリ軸）に設けられたセカンダリプーリと、これらのプーリに掛け渡されるチェーンなどを備え、それぞれのプーリの溝幅を変化させてチェーンの巻き付け径を変化させることで変速比を無段階に変化させる。無段変速機では、エンジンで発生したトルクがプライマリ軸に入力され、プーリに油圧（クランプ圧）を供給することでチェーンをクランプしてトルクを伝達している。このクランプ圧は、無段変速機に入力されるトルクに基づいて設定される。

この無段変速機に入力されるトルクを取得する技術としては、例えば、エンジンの吸入空気量などを用いて推定する技術がある。しかしながら、トルクを吸入空気量などから推定する場合、推定されるトルクの精度が低いおそれがある。この無段変速機に入力されるトルクの精度が低いと、チェーンの滑りを防止してトルクを伝達するために、入力トルクに基づいて設定されるクランプ圧に対して大きなマージンを設け、このマージン分を上乗せした油圧を発生させる必要がある。そのため、この油圧の発生源であるオイルポンプでは、チェーンのクランプに実際に必要な油圧よりも高い油圧を発生させることになる。これにより、オイルポンプの動力損失が増大し、車両の燃費が低下する。そこで、オイルポンプの動力損失を低減して、燃費を向上させるために、トルクを精度良く取得することが望まれている。トルクを精度良く取得するために、実トルクを検出することが考えられる。

回転軸に入力される実トルクを検出する技術として、例えば、特許文献１には、トーションバーを介して入力軸と出力軸が連結され、入力軸に入力されたトルクをトーションバーに生じるねじれ角度によって検出するトルクセンサが開示されている。このトルクセンサは、入力軸に外嵌され、その外周面に偏心カム面を有する第１カム体と、出力軸に外嵌され、その外周面に偏心カム面を有する第２カム体と、第１カム体の偏心カム面までの距離を検出する第１距離検出器と、第２カム体の偏心カム面までの距離を検出する第２距離検出器とを備え、各距離検出器で検出された各距離（入力軸、出力軸の各回転角度に相当）に基づいてトルクを求める。

特開２００１−６６２０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示の技術では、トーションバーのねじれ角度（入力軸の回転角度と出力軸の回転角度との角度差）からトルクを検出するために、偏心カム面を有するカム体とこのカム体のカム面までの距離を検出する距離検出器を用いている。このように、トルク検出専用の部品を入力側と出力側とにそれぞれ設けると、コストが増大する。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、コストを抑えつつ、回転軸に入力されたトルクを精度良く検出することが可能なトルク検出装置を提供することを目的とする。

本発明に係るトルク検出装置は、回転軸の外周面に設けられ、回転軸の周方向に配置された複数個の歯と、当該歯と異なる第１トルク検出用歯を有する第１パルスギヤと、回転軸の軸方向において第１パルスギヤと間隔をあけて回転軸の外周面に設けられ、回転軸の周方向に配置された複数個の歯と、当該歯と異なる第２トルク検出用歯を有する第２パルスギヤと、第１パルスギヤの歯を検出し、パルス列を出力する第１検出手段と、第２パルスギヤの歯を検出し、パルス列を出力する第２検出手段と、第１検出手段から出力されたパルス列から第１トルク検出用歯のパルスを抽出するととともに第２検出手段から出力されたパルス列から第２トルク検出用歯のパルスを抽出し、第１トルク検出用歯のパルスと第２トルク検出用歯のパルスとの位相差を求め、当該位相差に基づいて回転軸に入力されたトルクを取得するトルク取得手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るトルク検出装置では、回転軸の軸方向において間隔をあけて第１パルスギヤと第２パルスギヤが設けられ、第１、第２検出手段によって第１、第２パルスギヤのパルス列をそれぞれ検出する。特に、この各パルスギヤは、他の歯と異なる第１、第２トルク検出用歯をそれぞれ有している。したがって、回転軸にトルクが入力され、回転軸がねじれると、ねじれに応じて第１トルク検出用歯と第２トルク検出用歯との回転軸の周方向における位置関係が変化する。また、各パルスギヤではトルク検出用歯が他の歯と異なっているので、各パルスギヤから検出されたパルス列に含まれるトルク検出用歯のパルスが他の歯のパルスと異なるパルスとなり、パルス列からトルク検出用歯のパルスを抽出することできる。そこで、本発明に係るトルク検出装置では、第１パルスギヤのパルス列から第１トルク検出用歯のパルスを抽出するととともに第２パルスギヤのパルス列から第２トルク検出用歯のパルスを抽出し、この第１パルス検出用歯のパルスと第２パルス検出用歯のパルスとの位相差を求め、この位相差に基づいて回転軸に入力されたトルクを求める。このように、本発明に係るトルク検出装置によれば、回転軸に入力されたトルクに応じた回転軸のねじれ量を第１パルス検出用歯のパルスと第２パルス検出用歯のパルスとの位相差として取得し、この位相差から実トルクを検出するので、回転軸に入力されたトルクを精度良く検出することができる。

また、本発明に係るトルク検出装置では、パルスギヤとこのパルスギヤのパルス列を検出する検出手段を用いてトルクを検出する。この検出されたパルス列を用いることで、回転軸の他のパラメータ（例えば、回転数）を検出できる。したがって、パルスギヤと検出手段を、トルク検出装置以外の他の検出装置と共用することができる。したがって、本発明に係るトルク検出装置によれば、コストを抑えることができる。

本発明に係るトルク検出装置は、第１パルスギヤは、回転軸におけるトルクの入力側に設けられ、第２パルスギヤは、回転軸におけるトルクの出力側に設けられることが好ましい。このように構成することで、第１パルスギヤと第２パルスギヤとの間隔を広くすることができるので、第１パルスギヤと第２パルスギヤとの間で回転軸のねじれ量が顕著に現れ、位相差が大きくなる。

本発明に係るトルク検出装置では、第１トルク検出用歯と第２トルク検出用歯とは、回転軸にトルクが入力されていない状態において回転軸の周方向における同じ位置に配置されることが好ましい。このように構成することで、第１トルク検出用歯と第２トルク検出用歯との回転軸の周方向における角度差がないので、第１パルス検出用歯のパルスと第２パルス検出用歯のパルスとの位相差からトルクを取得する際に第１トルク検出用歯と第２トルク検出用歯との角度差を考慮する必要がなく、トルク取得手段の処理負荷を軽減することができる。

本発明に係るトルク検出装置では、第１トルク検出用歯は、第１パルスギヤの他の歯と歯丈が異なり、第２トルク検出用歯は、第２パルスギヤの他の歯と歯丈が異なることが好ましい。このように構成することで、パルス列における各パルスの高さ（例えば、電圧）によってトルク検出用歯を抽出することができるので、パルス列からトルク検出用歯のパルスを容易に抽出することができる。

本発明に係るトルク検出装置では、第１パルスギヤ及び第１検出手段と第２パルスギヤ及び第２検出手段とのうちの少なくとも一方は、回転軸の回転数の検出に用いられることが好ましい。このように構成することで、少なくとも一方のパルスギヤと検出手段が回転軸の回転数検出装置と共用されるので、コストを低減することができる。

本発明に係るトルク検出装置では、回転軸は、車両のエンジンから出力されたトルクを車両の無段変速機に伝達する回転軸であることが好ましい。このように構成することで、無段変速機に入力されるトルクを精度良く検出することができるので、この高精度なトルクを用いることで、クランプ圧に加味するマージンを低減することができる。その結果、オイルポンプの動力損失を低減することができ、車両の燃費を向上させることができる。

本発明によれば、コストを抑えつつ、回転軸に入力されたトルクを精度良く検出することが可能となる。

実施形態に係るトルク検出装置が設けられる無段変速機の構成を示すブロック図である。 実施形態に係るトルク検出装置の第１パルスギヤと第２パルスギヤを模式的に示す斜視図である。 実施形態に係るトルク検出装置の第１パルスギヤの正面図である。 プライマリ軸にトルクが入力されていない場合のパルス列の一例であり、（ａ）が第１パルスギヤのパルス列の一例であり、（ｂ）が第２パルスギヤのパルス列の一例である。 プライマリ軸にトルクが入力されている場合のパルス列の一例であり、（ａ）が第１パルスギヤのパルス列の一例であり、（ｂ）が第２パルスギヤのパルス列の一例である。 位相差とトルクとの関係を示すマップの一例である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施形態では、車両に搭載されるチェーン式の無段変速機（ＣＶＴ）に入力されるトルクを検出するトルク検出装置１に適用する。このトルク検出装置１について説明する前に、図１を参照して、実施形態に係るエンジン２及び無段変速機３について説明する。図１は、実施形態に係るトルク検出装置１が設けられる無段変速機３の構成を示すブロック図である。

エンジン２は、どのような形式のものでもよいが、例えば、水平対向型の４気筒ガソリンエンジンである。エンジン２のクランク軸２ａには、無段変速機３が接続されている。エンジン２で発生したトルクは、このクランク軸２ａを介して無段変速機３に出力される。

無段変速機３は、エンジン２からの駆動力を変換して出力する。無段変速機３は、トルクコンバータ３０と、前後進切替機構３１と、バリエータ３２と、を備えている。トルクコンバータ３０は、クラッチ機能とトルク増幅機能を有している。前後進切替機構３１は、駆動輪の正転と逆転（車両の前進と後進）とを切り替える機能を有している。エンジン２のクランク軸２ａから出力されたトルクは、このトルクコンバータ３０及び前後進切替機構３１を介して、バリエータ３２に入力される。

バリエータ３２は、変速比を無段階で変更する機能を有している。バリエータ３２は、主として、プライマリ軸３２ａ（特許請求の範囲に記載の回転軸に相当）と、セカンダリ軸３２ｂと、プライマリプーリ３２ｃと、セカンダリプーリ３２ｄと、チェーン３２ｅと、を備えている。プライマリ軸３２ａは、前後進切替機構３１の出力部に接続されている。前後進切替機構３１から出力されたトルク（動力）は、プライマリ軸３２ａによって伝達されて、バリエータ３２に入力される。

プライマリ軸３２ａには、プライマリプーリ３２ｃが設けられている。プライマリプーリ３２ｃは、固定プーリ３２ｆと、可動プーリ３２ｇとを有している。固定プーリ３２ｆは、プライマリ軸３２ａに接合されている。可動プーリ３２ｇは、固定プーリ３２ｆに対向し、プライマリ軸３２ａの軸方向に摺動自在かつ相対回転不能に装着されている。プライマリプーリ３２ｃは、固定プーリ３２ｆと可動プーリ３２ｇとの間のコーン面間隔（すなわち、プーリ溝幅）を変更できるように構成されている。

セカンダリ軸３２ｂは、プライマリ軸３２ａと平行に配設されている。セカンダリ軸３２ｂには、セカンダリプーリ３２ｄが設けられている。セカンダリプーリ３２ｄは、固定プーリ３２ｈと、可動プーリ３２ｉとを有している。固定プーリ３２ｈは、セカンダリ軸３２ｂに接合されている。可動プーリ３２ｉは、固定プーリ３２ｈに対向し、セカンダリ軸３２ｂの軸方向に摺動自在かつ相対回転不能に装着されている。セカンダリプーリ３２ｄは、固定プーリ３２ｈと可動プーリ３２ｉとの間のプーリ溝幅を変更できるように構成されている。

チェーン３２ｅは、プライマリプーリ３２ｃとセカンダリプーリ３２ｄとの間に掛け渡され、巻装されている。チェーン３２ｅは、プライマリプーリ３２ｃとセカンダリプーリ３２ｄとの間でトルクを伝達する。

バリエータ３２では、プライマリプーリ３２ｃとセカンダリプーリ３２ｄの各プーリ溝幅を変化させて、各プーリ３２ｃ，３２ｄに対するチェーン３２ｅの巻き付け径の比率（プーリ比）を変化させることで変速比を無段階で変更する。なお、チェーン３２ｅのプライマリプーリ３２ｃに対する巻き付け径をＲｐとし、セカンダリプーリ３２ｄに対する巻き付け径をＲｓとすると、変速比ｉは、ｉ＝Ｒｓ／Ｒｐで表される。

プライマリプーリ３２ｃの可動プーリ３２ｇには、プライマリ駆動油室（油圧シリンダ室）３２ｊが形成されている。セカンダリプーリ３２ｄの可動プーリ３２ｉには、セカンダリ駆動油室（油圧シリンダ室）３２ｋが形成されている。プライマリ駆動油室３２ｊには、プーリ比（変速比）を変化させるための変速圧が供給される。セカンダリ駆動油室３２ｋには、チェーン３２ｅの滑りを防止するためのクランプ圧が供給される。

この変速圧およびクランプ圧は、バルブボディ４０によって供給される。バルブボディ４０には、コントロールバルブ機構（図示省略）が組み込まれている。このコントロールバルブ機構は、例えば、複数のスプールバルブ（図示省略）と当該スプールバルブを動かすソレノイドバルブ（図示省略）を用いてバルブボディ４０内に形成された油路を開閉することで、オイルポンプ４１から吐出された油圧（ライン圧）を調圧した各油圧を発生する。バルブボディ４０は、調圧した変速圧をプライマリ駆動油室３２ｊに供給するとともに、調圧したクランプ圧をセカンダリ駆動油室３２ｋに供給する。また、バルブボディ４０は、例えば、車両の前進／後進を切替える前後進切替機構３１などにも調圧した油圧を供給する。

無段変速機３は、ＴＣＵ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５０によって制御される。ＴＣＵ５０は、無段変速機３を総合的に制御する制御装置である。ＴＣＵ５０は、演算を行うマイクロプロセッサ、マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラムなどを記憶するＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、１２Ｖバッテリによってその記憶内容が維持されるバックアップＲＡＭ、および、入出力Ｉ／Ｆなどを有して構成されている。

ＴＣＵ５０には、制御に必要な情報を取得するために、プライマリ軸回転数センサなどの各種センサが接続されている。プライマリ軸回転数センサは、プライマリ軸３２ａ（プライマリプーリ３２ｃ）の回転数を検出する。

ＴＣＵ５０は、車両の運転状態に応じて自動で変速比を変速する制御を行う。この制御では、例えば、変速マップを用いて車両の運転状態に応じた所定の変速比を設定し、この所定の変速比となるようにプライマリ回転数（プライマリプーリ３２ｃ（プライマリ軸３２ａ）の回転数）の目標値を設定し、実際のプライマリ回転数（プライマリ軸回転数センサで検出された回転数）が目標プライマリ回転数になるようにバルブボディ４０のプライマリプーリ３２ｃ用のソレノイドバルブを制御することで変速圧を発生させ、変速比を変化させる。変速マップは、ＴＣＵ５０内のＲＯＭに格納されている。

また、ＴＣＵ５０は、プライマリ軸３２ａに入力されたトルクなどに基づいてチェーン３２ｅをクランプする制御を行う。この制御では、例えば、クランプ圧マップを用いてプライマリ軸３２ａに入力されたトルクに応じたクランプ圧を設定し、バルブボディ４０のセカンダリプーリ３２ｄ用のソレノイドバルブを制御することでクランプ圧を発生させる。このクランプ圧には、チェーン３２ｅの滑りを防止して、入力トルクをプライマリプーリ３２ｃからセカンダリプーリ３２ｄに確実に伝達するためにマージン分の油圧が上乗せされる。クランプ圧マップは、ＴＣＵ５０内のＲＯＭに格納されている。

なお、プライマリ軸３２ａに入力されたトルクの検出精度が高いほど、クランプ圧のマージン分の油圧を小さくすることができる（マージン分の油圧が０の場合も含む）。そこで、本実施形態では、トルク検出装置１により、プライマリ軸３２ａに入力されたトルク（プライマリ軸３２ａで伝達されるトルク）を精度良く検出する。

図１に加えて図２および図３を参照して、トルク検出装置１の構成について説明する。図２は、実施形態に係るトルク検出装置１の第１パルスギヤ１０と第２パルスギヤ１１を模式的に示す斜視図である。図３は、実施形態に係るトルク検出装置１の第１パルスギヤ１０の正面図である。

トルク検出装置１は、第１パルスギヤ１０と、第２パルスギヤ１１と、第１パルス検出センサ１２（特許請求の範囲に記載の第１検出手段に相当）と、第２パルス検出センサ１３（特許請求の範囲に記載の第２検出手段に相当）と、トルク取得部１４と、を備えている。トルク取得部１４は、ＴＣＵ５０においてＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることで構成される。

第１パルスギヤ１０は、プライマリ軸３２ａの外周面におけるトルクの入力側（前後進切替機構３１側）に配設される。第１パルスギヤ１０は、プライマリ軸３２の周方向に沿って等間隔で配置された複数個の歯１０ａと１個の第１トルク検出用歯１０ｂを有している。歯１０ａと第１トルク検出用歯１０ｂとは、同様の形状（断面が台形状）であるが、歯丈（プライマリ軸３２ａの径方向の長さ）が異なる。例えば、図３に示すように、第１トルク検出用歯１０ｂの歯丈は、他の歯１０ａの歯丈よりも高い。この第１トルク検出用歯１０ｂの歯丈と他の歯１０ａの歯丈との差は、第１パルス検出センサ１２によって検出される第１トルク検出用歯１０ｂのパルスと他の歯１０ａのパルスとの高さの違いを判別できる程度に設定される。なお、第１トルク検出用歯１０ｂの歯丈は、他の歯１０ａの歯丈よりも低くてもよい。

第２パルスギヤ１１は、第１パルスギヤ１０と比較すると、配設される箇所が異なる。第２パルスギヤ１１は、プライマリ軸３２ａの外周面におけるトルクの出力側（バリエータ３２のプライマリプーリ３２ｃ側）に配設される。したがって、第１パルスギヤ１０と第２パルスギヤ１１とは、プライマリ軸３２ａの軸方向において所定の間隔あけて配置される。第２パルスギヤ１１は、第１パルスギヤ１０と同様に、複数個の歯１１ａと１個の第２トルク検出用歯１１ｂを有している。歯１１ａと第２トルク検出用歯１１ｂとは、第１パルスギヤ１０と同様に、歯丈が異なる。

第１パルスギヤ１０の第１トルク検出用歯１０ｂと第２パルスギヤ１１の第２トルク検出用歯１１ｂとは、プライマリ軸３２ａにトルクが入力されていない状態（プライマリ軸３２ａにねじれがない状態）において、プライマリ軸３２ａの周方向における同じ位置に配置されている。プライマリ軸３２ａにトルクが入力された場合、トルクの大きさに応じてプライマリ軸３２ａがねじれると、ねじれに応じて第１トルク検出用歯１０ｂと第２トルク検出用歯１１ｂとの周方向における位置関係が変化し、第１トルク検出用歯１０ｂの周方向の位置と第２トルク検出用歯１１ｂの周方向の位置とに差（角度差）が発生する。この角度差は、プライマリ軸３２ａのねじれ量（ねじれ角度）に比例して大きくなる。このねじれ量は、プライマリ軸３２ａに入力されたトルクの大きさに比例して大きくなる。したがって、第１トルク検出用歯１０ｂの周方向の位置と第２トルク検出用歯１１ｂの周方向の位置との差（角度差）は、プライマリ軸３２ａに入力されたトルクの大きさに比例して大きくなる。トルク検出装置１では、この角度差を後述する位相差（時間差）として抽出する。

第１パルス検出センサ１２は、第１パルスギヤ１０の歯１０ａ，１０ｂを検出して、各歯１０ａ，１０ｂのパルスからなるパルス列を出力するセンサである。第１パルス検出センサ１２は、第１パルスギヤ１０の近傍の所定の箇所に配設される。第１パルス検出センサ１２は、第１パルスギヤ１０の歯１０ａと歯１０ｂのうちの歯丈の高いほうの歯との間に僅かな隙間をあけて、第１パルスギヤ１０の歯１０ａ，１０ｂに対向して配置される。

第２パルス検出センサ１３は、第２パルスギヤ１１の歯１１ａ，１１ｂを検出して、各歯１１ａ，１１ｂのパルスからなるパルス列を出力するセンサである。第２パルス検出センサ１３は、第２パルスギヤ１１の近傍の所定の箇所に配設される。第２パルス検出センサ１３は、第２パルスギヤ１１の歯１１ａと歯１１ｂのうちの歯丈の高いほうの歯との間に僅かな隙間をあけて、第２パルスギヤ１１の歯１１ａ，１１ｂに対向して配置される。

第１、第２パルス検出センサ１２，１３は、ＴＣＵ５０に接続されている。第１、第２パルス検出センサ１２，１３としては、例えば、電磁ピックアップ式のセンサが好適に用いられる。また、第１、第２パルス検出センサ１２，１３としては、ＭＲ素子を用いたセンサ、ホール素子を用いたセンサなども用いることができる。

第１、第２パルス検出センサ１２，１３は、第１、第２パルスギヤ１０，１１における歯ある部分とのギャップ（間隔）が歯のない部分とのギャップよりも小さくなるので、第１、第２パルスギヤ１０，１１の歯を検出しているときに歯を検出していないときよりも高い電圧を出力する。この高い電圧が出力されている期間と出力されていない期間とが繰り返されることで、パルス列となる。このパルス列において、高い電圧が出力されている期間がパルスとなる。パルス列におけるパルスの幅は、歯における歯厚（プライマリ軸３２の周方向の長さ）に対応している。パルスの高さは、歯における歯丈（プライマリ軸３２の径方向の長さ）に対応している。第１、第２パルス検出センサ１２，１３からの各パルス列（電圧の時間変化）は、ＴＣＵ５０（特に、トルク取得部１４）にそれぞれ出力される。

第１パルスギヤ１０の第１トルク検出用歯１０ｂと他の歯１０ａとは歯丈が異なっているので、第１パルス検出センサ１２と第１トルク検出用歯１０ｂとの間のギャップと、第１パルス検出センサ１２と他の歯１０ａとの間のギャップとが異なる。このギャップ差により、第１第１パルス検出センサ１２から出力されるパルス列において第１トルク検出用歯１０ｂに対応したパルスの電圧（パルスの高さ）と他の歯１０ａに対応したパルスの電圧とに、歯丈の差に応じて電圧差が生じる。このパルス間の電圧差を利用することで、第１パルス検出センサ１２から出力されるパルス列の中から第１トルク検出用歯１０ｂに対応したパルスを抽出することができる。同様に、第２パルスギヤ１１の第２トルク検出用歯１１ｂと他の歯１１ａとは歯丈が異なっているので、第２パルス検出センサ１３から出力されるパルス列の中から第２トルク検出用歯１１ｂに対応したパルスを抽出することができる。このパルスの抽出方法については後で詳細に説明する。

図４には、プライマリ軸３２ａにトルクが入力されていない場合のパルス列の一例を示す。図４では、横軸が時間であり、縦軸が電圧である。図４（ａ）には、第１パルス検出センサ１２で検出されたパルス列の一例としてパルス列Ｐ１を示す。このパルス列Ｐ１では、他のパルスよりも電圧の高いパルスＰＴ１が第１トルク検出用歯１０ｂに対応するパルスである。図４（ｂ）には、第２パルス検出センサ１３で検出されたパルス列の一例としてパルス列Ｐ２を示す。このパルス列Ｐ２では、他のパルスよりも電圧の高いパルスＰＴ２が第２トルク検出用歯１１ｂに対応するパルスである。この場合、第１トルク検出用歯１０ｂに対応するパルスＰＴ１と第２トルク検出用歯１１ｂに対応するパルスＰＴ２とは、同じ位相であり、位相差（時間差）が０である。

図５には、プライマリ軸３２ａにトルクが入力されている場合のパルス列の一例を示す。図５では、横軸が時間であり、縦軸が電圧である。図５（ａ）には、第１パルス検出センサ１２で検出されたパルス列の一例としてパルス列Ｐ３を示す。このパルス列Ｐ３では、他のパルスよりも電圧の高いパルスＰＴ３が第１トルク検出用歯１０ｂに対応するパルスである。図５（ｂ）には、第２パルス検出センサ１３で検出されたパルス列の一例としてパルス列Ｐ４を示す。このパルス列Ｐ４では、他のパルスよりも電圧の高いパルスＰＴ４が第２トルク検出用歯１１ｂに対応するパルスである。この場合、第１トルク検出用歯１０ｂに対応するパルスＰＴ３と第２トルク検出用歯１１ｂに対応するパルスＰＴ４とは、異なる位相であり、プライマリ軸３２ａに入力されたトルクの大きさに応じた位相差（時間差）ｄを有する。

トルク取得部１４は、第１パルス検出センサ１２で検出されたパルス列と第２パルス検出センサ１３で検出されたパルス列を用いて、プライマリ軸３２ａに入力されたトルクを取得する処理部である。具体的には、トルク取得部１４は、第１パルス検出センサ１２のパルス列から第１トルク検出用歯１０ｂに対応するパルスを抽出する。また、トルク取得部１４は、第２パルス検出センサ１３のパルス列から第２トルク検出用歯１１ｂに対応するパルスを抽出する。この抽出方法としては、例えば、トルク検出用歯１０ｂ，１１ｂに対応するパルスの電圧が他の歯１０ａ，１１ａのパルスの電圧よりも高い場合、パルス列（電圧の時間変化）の各パルスの電圧が閾値以上か否かを判定し、閾値以上の電圧を有するパルスを抽出する方法がある。この方法以外にも、例えば、パルス列の各パルスの電圧を比較し、他のパルスの電圧よりも所定電圧以上高い電圧を有するパルスを抽出する方法がある。また、基準電圧が異なる２つのコンパレータを用いて、一方のコンパレータよりも基準電圧の高い他方のコンパレータで検出された電圧のパルスを抽出する方法がある。

そして、トルク取得部１４は、その第１パルス検出センサ１２のパルス列から抽出した第１トルク検出用歯１０ｂに対応するパルスと、第２パルス検出センサ１３のパルス列から抽出した第２トルク検出用歯１１ｂに対応するパルスとの位相差（第１トルク検出用歯１０ｂの周方向の位置と第２トルク検出用歯１１ｂの周方向の位置との角度差に相当）を算出する。トルク取得部１４は、この位相差からトルクを取得する。このトルクの取得方法としては、例えば、位相差とトルクとの関係を示すマップを実験などによって予め用意し、このマップをＴＣＵ５０のＲＯＭ内に格納しておき、このマップを参照して位相差に対応したトルクを取得する方法がある。

図６には、位相差とトルクとの関係を示すマップの一例としてマップＭを示す。図６では、横軸が位相差であり、縦軸がトルクである。このマップＭで示すように、例えば、位相差とプライマリ軸３２ａに入力されたトルクとが線形関係となる。例えば、図５に示す位相差ｄが得られた場合、マップＭから、位相差ｄに対応したトルクｔを取得する。

なお、第１、第２パルス検出センサ１２，１３として電磁ピックアップ式のセンサを用いた場合、プライマリ軸３２ａの回転数（回転速度）が高くなると、第１、第２パルス検出センサ１２，１３から出力されるパルスの電圧が高くなる。そこで、プライマリ軸３２ａの回転数を考慮して、各パルス列から第１、第２トルク検出用歯１０ｂ，１１ｂに対応する各パルスを抽出することが好ましい。例えば、パルス列の各パルスの電圧が閾値以上か否かを判定して抽出する方法の場合、閾値を回転数が高くなるほど大きくする。また、例えば、プライマリ軸３２ａの回転数によって変化する電圧の変化範囲を考慮して、第１、第２トルク検出用歯１０ｂ，１１ｂと他の歯１０ａ，１１ａとの歯丈の差を大きくする。

次に、トルク検出装置１の作用について説明する。前後進切替機構３１からプライマリ軸３２ａに任意の大きさのトルクが入力されている場合（エンジン２の稼動中）、トルクの大きさに応じてプライマリ軸３２ａがねじれる。第１パルス検出センサ１２では、回転中のプライマリ軸３２ａの入力側の第１パルスギヤ１０の歯１０ａ，１０ｂを検出し、パルス列を出力する。また、第２パルス検出センサ１３では、回転中のプライマリ軸３２ａの出力側の第２パルスギヤ１１の歯１１ａ，１１ｂを検出し、パルス列を出力する。この第１パルス検出センサ１２のパルス列と第２パルス検出センサ１３のパルス列とは、プライマリ軸３２ａのねじれ量（ひいては、トルクの大きさ）に応じて、位相がずれている（図５参照）。

ＴＣＵ５０（トルク取得部１４）では、第１パルス検出センサ１２のパルス列から第１トルク検出用歯１０ｂに対応するパルスを抽出するとともに、第２パルス検出センサ１３のパルス列から第２トルク検出用歯１１に対応するパルスを抽出する。そして、ＴＣＵ５０では、この抽出した２つのパルスの位相差（第１トルク検出用歯１０ｂと第２トルク検出用歯１１ｂとの角度差に相当）を算出し、この位相差からプライマリ軸３２ａに入力されたトルクを求める。さらに、ＴＣＵ５０では、このトルクに基づいてクランプ圧を設定し、このクランプ圧が発生するようにバルブボディ４０を制御する。

なお、トルク検出装置１では、プライマリ軸３２ａのトルクの入力側に第１パルスギヤ１０を設け、出力側に第２パルスギヤ１１を設けて、入力トルクに応じたプライマリ軸３２ａのねじれ量を位相差として取得する。このねじれ量が顕著に現れ、ねじれ量に応じた位相差が大きくなるように、第１パルスギヤ１０と第２パルスギヤ１１との間隔を出来るだけ広くすることが好ましい。この間隔を広くするために、トルク検出装置１の検出対象の回転軸（プライマリ軸３２ａ）が長いことが好ましい。

実施形態に係るトルク検出装置１によれば、プライマリ軸３２ａに入力されたトルクに応じたプライマリ軸３２ａのねじれ量を第１パルス検出用歯１０ｂのパルスと第２パルス検出用歯１１ｂのパルスとの位相差として取得し、この位相差から実トルクを検出するので、プライマリ軸３２ａに入力されたトルクを精度良く検出することができる。特に、トルクが過渡的に変化するときに（例えば、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときに）、推定トルクよりもトルクの精度が向上する。このように、バリエータ３２に入力されるトルクを精度良く検出することができるので、この高精度な入力トルクを用いてクランプ圧を設定することで、クランプ圧に上乗せするマージンを低減することができる（マージンが０の場合も含む）。その結果、オイルポンプ４１の動力損失を低減することができ、車両の燃費を向上させることができる。

実施形態に係るトルク検出装置１では、トルク検出用の部品としてパルスギヤ１０，１１を用いているので、この第１パルスギヤ１０及び第１パルス検出センサ１２と第２パルスギヤ１１及び第２パルス検出センサ１３とのうちの少なくとも一方をプライマリ軸回転数センサと共用することができる。プライマリ軸回転数センサでは、例えば、第２パルスセンサ１３で検出されたパルス列から単位時間当たりのパルス数を計測し、この単位時間当たりのパルス数からプライマリ軸３２ａの回転数（回転速度）を検出する。したがって、実施形態に係るトルク検出装置１によれば、コストを抑えることができる。

実施形態に係るトルク検出装置１によれば、各パルスギヤ１０，１１において各トルク検出用歯１０ｂ，１１ｂを他の歯１０ａ，１１ａと異なる歯丈とすることにより、パルス列の各パルスの電圧によってトルク検出用歯１０ｂ，１１ｂを抽出することができるので、パルス列からトルク検出用歯１０ｂ，１１ｂのパルスを容易に抽出することができる。また、実施形態に係るトルク検出装置１によれば、第１トルク検出用歯１０ｂと第２トルク検出用歯１１ｂとがプライマリ軸３ａにトルクが入力されていない状態においてプライマリ軸３２ａの周方向における同じ位置に配置されているので（つまり、第１トルク検出用歯１０ｂと第２トルク検出用歯１１ｂとの角度差がないので）、第１パルス検出用歯１０ｂのパルスと第２パルス検出用歯１１ｂのパルスとの位相差からトルクを取得する際に第１トルク検出用歯１０ｂと第２トルク検出用歯１１ｂとの角度差を考慮する必要がなく、処理負荷を軽減することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では車両の無段変速機３のバリエータ３２のプライマリ軸３２ａに入力されたトルクを検出するトルク検出装置１に適用したが、車両の他の軸に入力されたトルク、あるいは、車両以外で用いられる回転軸に入力されたトルクを検出する他のトルク検出装置にも適用可能である。

上記実施形態では第１、第２パルスギヤ１０，１１の第１、第２トルク検出用歯１０ｂ，１１ｂと他の歯１０ａ，１１ａとの歯丈が異なる構成としたが、トルク検出用歯と他の歯との歯厚などの歯の他の寸法が異なる構成としてもよい。例えば、歯厚が異なる場合、パルス列においてトルク検出用歯のパルスの幅と他の歯のパルスの幅が異なるので、パルスの幅（時間）によってパルス列からトルク検出用歯を抽出することができる。但し、歯厚を用いた場合、回転軸の回転数（回転速度）に応じてパルスの幅が変化するので、回転数を考慮してパルスの幅からトルク検出用歯を抽出する必要がある。

上記実施形態では第１、第２パルスギヤ１０，１１の第１、第２トルク検出用歯１０ｂ，１１ｂを他の歯１０ａ，１１ａと略同形状（断面形状が台形状）としたが、トルク検出用歯を他の歯と異なる形状としてもよい。例えば、トルク検出用歯の上面を傾斜させ（上面における周方向の一方側が他方側よりも高い）、テーパー状の面とする。このようにトルク検出用歯を他の歯と形状を異ならせることでも、パルス列からトルク検出用歯を抽出することができる。また、トルク検出用歯と他の歯との歯丈などを異ならせつつ、トルク検出用歯と他の歯との形状を異ならせてもよい。

上記実施形態では第１、第２パルスギヤ１０，１１に第１、第２トルク検出用歯１０ｂ，１１ｂを１個設ける構成としたが、第１、第２パルスギヤに第１、第２トルク検出用歯を２個以上設ける構成としてもよい。例えば、第１、第２パルスギヤに第１、第２トルク検出用歯を２個設けた場合、一方の対応する第１トルク検出用歯のパルスと第２トルク検出用歯のパルスとの位相差と、他方の対応する第１トルク検出用歯のパルスと第２トルク検出用歯のパルスとの位相差との平均値を求め、この位相差の平均値からトルクを求める。

上記実施形態では第１パルスギヤ１０の第１トルク検出用歯１０ｂと第２パルスギヤ１１の第２トルク検出用歯１１ｂとをプライマリ軸３２ａの周方向における同じ位置に配置する構成としたが、周方向における異なる位置に配置する構成としてもよい。

１ トルク検出装置
２ エンジン
３ 無段変速機
１０ 第１パルスギヤ
１０ａ 歯
１０ｂ 第１トルク検出用歯
１１ 第２パルスギヤ
１１ａ 歯
１１ｂ 第２トルク検出用歯
１２ 第１パルスセンサ
１３ 第２パルスセンサ
１４ トルク取得部
３０ トルクコンバータ
３１ 前後進切替機構
３２ バリエータ
３２ａ プライマリ軸
４０ バルブボディ
４１ オイルポンプ
５０ ＴＣＵ

Claims (6)

1. 回転軸の外周面に設けられ、前記回転軸の周方向に配置された複数個の歯と、当該歯と異なる第１トルク検出用歯を有する第１パルスギヤと、
   前記回転軸の軸方向において前記第１パルスギヤと間隔をあけて前記回転軸の外周面に設けられ、前記回転軸の周方向に配置された複数個の歯と、当該歯と異なる第２トルク検出用歯を有する第２パルスギヤと、
   前記第１パルスギヤの歯を検出し、パルス列を出力する第１検出手段と、
   前記第２パルスギヤの歯を検出し、パルス列を出力する第２検出手段と、
   前記第１検出手段から出力されたパルス列から前記第１トルク検出用歯のパルスを抽出するととともに前記第２検出手段から出力されたパルス列から前記第２トルク検出用歯のパルスを抽出し、前記第１トルク検出用歯のパルスと前記第２トルク検出用歯のパルスとの位相差を求め、当該位相差に基づいて前記回転軸に入力されたトルクを取得するトルク取得手段と、
   を備えることを特徴とするトルク検出装置。
2. 前記第１パルスギヤは、前記回転軸におけるトルクの入力側に設けられ、
   前記第２パルスギヤは、前記回転軸におけるトルクの出力側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のトルク検出装置。
3. 前記第１トルク検出用歯と前記第２トルク検出用歯とは、前記回転軸にトルクが入力されていない状態において前記回転軸の周方向における同じ位置に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトルク検出装置。
4. 前記第１トルク検出用歯は、前記第１パルスギヤの他の歯と歯丈が異なり、
   前記第２トルク検出用歯は、前記第２パルスギヤの他の歯と歯丈が異なることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載のトルク検出装置。
5. 前記第１パルスギヤ及び前記第１検出手段と前記第２パルスギヤ及び前記第２検出手段とのうちの少なくとも一方は、前記回転軸の回転数の検出に用いられることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のトルク検出装置。
6. 前記回転軸は、車両のエンジンから出力されたトルクを前記車両の無段変速機に伝達する回転軸であることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のトルク検出装置。

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