WO2008088055A1

WO2008088055A1 - 変位検出装置

Info

Publication number: WO2008088055A1
Application number: PCT/JP2008/050652
Authority: WO
Inventors: Norimi Asahara; Yukiko Nishida; Masahisa Niwa
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha; Panasonic Electric Works Co., Ltd.
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2008-07-24
Also published as: US20100117630A1; US8222895B2

Abstract

　　コンパクトで、しかも回転角度および直線的な移動量、もしくはそれらの動作速度を共に検出することのできる検出装置を提供する。　　回転および直線的に移動する可動部材の回転角度と直線移動量もしくは回転角速度と直線移動速度とを検出する検出装置において、前記可動部材３０が前記直線移動することに伴って前記可動部材３０と共に直線移動する第１可動部４５と、前記第１可動部４５を回転自在に保持し、かつ前記可動部材３０が回転することに伴って前記可動部材３０と共に回転する第２可動部３４と、前記第１可動部４５が直線移動することによってその直線移動に応じた信号を出力する第１センサ４７と、前記第２可動部３４が回転することによってその回転に応じた信号を出力する第２センサ３９とを備えている。

Description

明細書変位検出装置技術分野

この発明は、直線移動や回転などの動作を検出するための装置に関し、特にその動作に伴う変位量もしくは変位速度などを検出する装置に関し、一例としてトロイダル型変速機におけるトラニオンの回転角度や前後の移動量あるいはこれらの速度を検出する場合に使用できる装置に関するものである。背景技術

従来、ポジションセンサとして永久磁石と磁気に感応して信号を出力するホール素子などの素子とを備えたものが広く知られている。しかしながら、この種のポジションセンサは、変位に対する出力のリニァリティが必ずしも十分でなく、また高価であり、そのために用途が制約される場合がある。これに対し、特開 2 0 0 3— 8 3 7 6 4号公報には、所定周波数および振幅の定電流を流す検出コイルの中空部分に金属体を貫入させ、その貫入量に応じたインピーダンスの変化を検出コイルの両端電圧として検出し、その検出された電圧を、位置情報を示すポジション信号に変換するように構成したポジションセンサが記載されている。したがって、その電圧に基づいて金属体の変位量やその速度を検出することができる。そして、特開 2 0 0 3— 8 3 7 6 4号公報には、直線状の検出コイルおよび金属体と、所定曲率の円弧状の検出コイルおよび金属体とが記載されておリ、後者の円弧状に構成した例では、例えばアクセルペダルの踏み込みによって円弧状金属体をその曲率中心を中心として回転させ、それに伴って円弧状検出コィルに対する貫入量を変化させるように構成されている。

なお、前述した並進動作をおこなう部材としてトロイダル型無段変速機におけるトラニオンが知られており、特開平 7 - 3 1 7 8 6 7号公報には、そのトラ二オンの傾転角と変位量とを、プリセスカムの動作として一つのセンサで検出するように構成した装置が記載されている。すなわち、プリセスカムの螺旋状の力ム面に当接させたセンサの検出値は、トラニオンの傾転角と^: ごしに ¾ のとなるので、そのセンサによって傾転角と変位量とを検出し、変速比を制御するようになっている。

これに対して特開 2 0 0 2— 1 9 5 3 9 3号公報に記載された装置では、トラニオンの傾転角を検出するセンサと変位量を検出するセンサとの二種類のセンサを個別に備えている。すなわち、特開 2 0 0 2— 1 9 5 3 9 3号公報には、トロイダル型無段変速機におけるトラニオンの変位量や回転角度（傾転角度）を検出して変速比を制御する発明が記載されている。その変位量や回転角度を検出するためのセンサとして、接触式のセンサの他に、静電容量型や光学式の非接触センサを使用できることが特開 2 0 02— 1 9 5 3 9 3号公報に記載されている。

上記の特開 2 00 3— 8 3 7 6 4号公報に記載されたポジションセンサによれば、直線的に移動する部材の位置や、車両のアクセルペダルのような所定の支点を中心に回転する部材の動作量を、金属体の検出コイルに対する移動量すなわちインピーダンスの変化として検出することができる。しかしながら、回転と直線移動との並進動作する部材の回転および直線移動を検出するとすれば、その並進動作部材に二つのポジションセンサを設けることになリ、大きい設置スペースが必要となって、その使用が制限される場合がある。例えば、前述したトロイダル型無段変速機におけるトラニオンの傾転角および変位量を検出する場合、その周辺における余裕空間が狭く、また一つのバリエータ（あるいはキヤビティ）に複数のパワーローラおよびそれを支持するトラニオンが設けられているので、用いるポジションセンサの数が多くなり、上記の特開 2 0 0 3— 8 3 7 6 4号公報に記載されたポジションセンサを用いることは実際には困難である。

また、特開 2 0 0 3— 8 3 7 6 4号公報に記載されたポジションセンサでは、検出コイルに対して移動する金属体を検出対象物に連結する必要があるので、組み付け性が劣る可能性がある。さらに、検出対象物がトラニオンなどのように回転を伴う複雑な移動を行うものの場合、被検出部が複合した動きをするために、検出精度が低下したり、検出結果を更に解析する必要が生じるなどの可能性がある。

また、特開平 7— 3 1 7 8 6 7号公報に記載された装置では、プリセスカムを必要とするので、これが設けられていない装置には採用することができない。また、一つのセンサに回転と軸線方向との荷重を作用させることになるので、その接触部分の摩擦抵抗の影響が生じると、検出精度が低下する可能性がある。

さらに、特開 2 0 0 2— 1 9 5 3 9 3号公報に記載された装置では、回転と直線的な変位とを検出するためにそれぞれセンサを設けることになるので、上述した特開 2 0 0 3— 8 3 7 6 4号に記載されたポジションセンサについての課題と同様の課題が生じる可能性がある。

さらに、特開 2 0 0 2— 1 9 5 3 9 3号公報に記載されているような非接触式のセンサほ、トラニオンの一部の移動もしくはトラニオンに設けた被検出部の移動に感応して静電容量やレーザー光などが変化し、その変化によって変位を検出する。したがって、検出対象物であるトラニオンにいわゆる被検出部を設ける必要があり、そのため被検出部を可動部側に、センサ部を固定部側にそれぞれ設けるなど、組み付け性が必ずしも良好でなく、改良の余地がある。また、接触式のセンサであっても同様であって、検出対象部に連結する必要があるので、可動部と固定部との両方に対する装着作業が必要なために組み付け性の点で改良の余地がある。特に、検出対象部に連結する構成の場合、その検出対象物がトラニォンなどのように回転を伴う複雑な移動を行うものであれば、被検出部が複合した動きをするために、検出精度が低下したり、検出結果を更に解析する必要が生じるなどの可能性がある。発明の開示

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、コンパクトで、しかも回転角度および直線的な移動量、もしくはそれらの動作速度を共に検出することのできる変位検出装置を提供することを目的とするものである。

また、この発明の他の目的は、組み付け性に優れ、また検出対象物が三次元方向に移動するものであっても正確に変位を検出することのできる装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明は、回転および直線的に移動する可動部材の回転角度と直線移動量もしくは回転角速度と直線移動速度とを検出する変位検出装置において、前記可動部材が前記直線移動することに伴って前記可動部材と共に直線移動する第 1可動部と、前記第 1可動部に回転自在に保持され、もしくは前記第 1可動部を回転自在に保持し、かつ前記可動部材が回転することに伴って前記可動部材と共に回転する第 2可動部と、前記第 1可動部が直線移動することによってその直線移動に応じた信号を出力する第 1センサと、前記第 2 可動部が回転することによってその回転に応じた信号を出力する第 2センサとを備えていることを特徴とするものである。

前記第 1可動部は、前記直線移動の方向に対してのみ前記可動部材と一体化するように前記可動部材に係合され、かつ前記第 2可動部は、前記回転の方向に対してのみ前記可動部材と一体化するように前記可動部材に係合されていてもよい。

また、前記第 2可動部は円筒状に形成されるとともに、ケーシングの内部に回転自在に保持され、かつ前記円筒状の第 2可動部の内部に前記第 1可動部が前記直線移動可能に保持されていてもよい。

このように構成した場合、前記ケーシングの内部に前記第 2センサが配置され、かつ前記円筒状の第 2可動部の内部に前記第 1センサが配置される。

さらに、前記第 1 センサと第 2センサとの少なくとも一方は、検出コイルと、該検出コイルに接近して配置されて前記検出コイルとの相対移動に伴って前記検出コイルのインピーダンスを変化させる金属部材とを備え、そのインピーダンスの変化に伴う電気信号によって前記直線移動もしくは回転の量もしくは速度を検出する検出器を含むことができる。

一方、前記可動部材は、トロイダル型無段変速機におけるパワーローラを保持しているトラニオンもしくは該トラニオンと一体の部材であってよい。

その場合、前記第 1可動部は、前記トラニオンもしくは該トラニオンと一体の部材に、前記直線移動の方向に弾性力によって押し付けられている構成とすることができる。

そして、この発明では、前記第 2可動部は、前記トラニオンもしくは該トラ二オンと一体の部材に、前記回転の方向に弾性力によって押し付けられている構成とすることができる。したがって、この発明によれば、可動部材が直線的に移動すると、それに S わせて第 1可動部が直線的に移動する。その場合、第 1可動部が第 2可動部を回転自在に保持していれば、第 2可動部も直線的に移動する。その移動量もしくは移動速度が第 1センサによって検出される。また、可動部材が回転すると、それに合わせて第 2可動部が回転する。その場合、第 2可動部が第 1可動部を保持していれば、第 1可動部も回転する。その回転角度もしくは角速度は、第 2センサによって検出される。したがって、共に組み合わされている第 1可動部および第 2可動部ならびにそれぞれに対応して設けられている第 1センサおよび第 2センザによって、可動部材の回転角および直線移動量もしくはそれぞれの速度を検出することができる。すなわち、一つの装置で回転と直線移動とを検出できるので、必要とする設置スペースを小さくすることができる。また、直接的に検出する可動部材の対象部位が一箇所もしくは実質的に一箇所であるから、並進動作する場合に回転と直線移動との両方の動作量もしくは速度を正確に検出することができる。

また、この発明によれば、第 2可動部がケーシングに保持され、その第 2可動部に第 1可動部が保持されているので、これらの可動部をユニット化し、全体としてコンパク卜なものとすることができ、また回転と直線移動との並進動作する可動部材に対して設置する場合の所要スペースを小さくすることができる。

上記の構成に加えて、各センサがケ一シングの内部に収容されていれば、さらにコンパク卜で設置スペースの小さい装置とすることができる。

さらに、この発明によれば、少なくとも一方のセンサがコイルのインピーダンスの変化によって回転角や直線移動量などを検出するように構成されているので、ホール素子などの半導体を用いる構成に比較して、装置の全体としての構成を小型化することが容易であり、また低コスト化を図ることができる。また、センサのうち、回転もしくは移動する部材は金属部材になるので、その重量を軽くして、可動部材に対する追従性を向上させることができ、したがって動作速度の速い可動部材についての回転角および直線移動量あるいはそれらの速度を正確に検出することが可能になる。

この発明によれば、トロイダル型無段変速機に用いた場合、そのトラニオンの回転角および軸線方向の移動量もしくはそれらの速度を一つの検出装置によつて検出することができる。また、複数あるトラニオン毎に検出装置を設けるとしても、その数はトラニオンの数を超えることがないので、所要スペースが小さくてよい。

5 そして、この発明によれば、可動部をトラニオンもしくはこれと一体の部材に弾性力で押し付ければよいので、トロイダル型無段変速機に対する組み付け性が良好になる。

また一方、この発明は、直線運動や回転運動を行う所定の検出対象物の変位を検出して信号を出力する変位検出装置において、前記検出対象物の所定箇所に :0 接触させられ、その接触点の変位に伴って直線的に移動する移動部材と、その移動部材を前記検出対象物に弾性力で押し付ける弾性部材と、前記移動部材の移動に応じた信号を出力するセンサ部とを備えていることを特徴とするものである。

そのセンサ部は、前記移動部材と一体となって動作する金属体と、その金属体との相対位置の変化に応じてインピーダンスが変化する検出コイルとを備えた

[5 構成とすることができる。

また、前記移動部材は、前記弾性部材による押し付け方向に対して垂直な面に沿う方向には前記検出対象物に対して摺動するように前記検出対象物に接触させられていていよい。

さらに上記の発明は、前記移動部材の先端部を突出させ、かつその移動部材 10 の後端部側および前記センサ部を前記検出対象物に対して遮蔽するカバー部材を更に備えていることを特徴とする変位検出装置である。

そして、この発明では、前記検出対象物は、トロイダル型無段変速機におけるパワーローラを保持しているトラニオンとすることができる。

このような構成のこの発明によれば、検出対象物が所定の方向に移動し、も 15 しくは回転すると、これに接触させられている移動部材がその接触点の変位に応じて直線的に移動する。その場合、移動部材は弾性力で検出対象物に押し付けられているので、接触点の変位に追従して移動する。その移動量もしくは速度に応じてセンサ部が信号を出力する。したがって、検出対象物に対しては移動部材を押し付けるだけでよいので、容易に組み付けることができる。また、検出対象物が回転し、あるいは三次元方向に変位するとしても、移動部材は検出対象物に接触しているだけであるから、その変位は弾性体を圧縮し、あるいは伸長させる直線方向に限られ、その変位をセンサ部で検出するので、精度の良い変位の検出を行うことができる。

5 また、この発明によれば、移動部材の変位に応じて金属体が検出コイルに対して相対移動し、それに伴って検出コイルのインピーダンスが変化する。したがつて、検出コイルに所定の周波数の定電流を流しておけば、その両端電圧が変化し、変位を電気信号として検出することができる。また、その信号はアナログ信号であるから、デジタル一アナログ変換などの信号処理を行うことなく、そのま

0 ま速度信号とすることができ、雑音などの影響を特に受けることなく精度よく変位速度を検出することができる。さらに、小型化が容易である。

さらに、この発明によれば、移動部材は、その直線移動の方向に対して垂直な面に沿う方向には、検出対象物に対して相対的に摺動するように検出対象物に接触しているので、検出対象物が前記直線移動の方向とは異なる方向にも変位す

5 る場合であっても、移動部材は、当該異なる方向への変位もしくは荷重の影響を受けにくく、したがって前記直線移動の方向における変位を精度よく検出することができる。

またさらに、この発明によれば、検出対象物が動作することに伴う塵埃や潤滑油などの飛散物をカバー部材によって遮断できるので、移動部材の円滑な動作 '.0 やセンサ部の感度など、本来の機能を常時良好な状態に維持することができる。

そして、この発明によれば、トロイダル型無段変速機におけるトラニオンの変位を正確に検出することができ、また卜ロイダル型無段変速機に対する組付けを容易に行うことができる。

'5 図面の簡単な説明

図 1の（a ) および（b ) のそれぞれは、この発明に係る検出装置の原理的な構成を示す模式図である。

図 2は、この発明を更に具体化した例の横断平面図である。

図 3は、その縦断側面図である。図 4は、この発明に係る変位検出装置の一例を示す断面図である。発明を実施するための最良の形態

つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明に係る検出装置の原理的な構成を説明する。この発明の検出装置は、回転と直線移動（もしくは変位）する可動部材の回転角度および直線移動量もしくはそれらの速度を検出するためのものであり、そのために可動部材の回転に合わせて回転する可動部と、可動部材の直線移動に合わせて直線移動する他の可動部とを備えている。これらの可動部は、それぞれ別個に可動部材に係合した状態に設けられて、回転のみ、あるいは直線移動のみ行うようになっていてもよく、あるいは可動部材に係合して回転および直線移動の両方を行うが、いずれか一方を可能にするための他の部材を設けた構成であってもよい。前者の例を図 1の（a ) に模式的に示し、後者の例を図 1 の（ b ) に模式的に示してある。

図 1 において、符号 1 は可動部材であって、これはトロイダル型無段変速機におけるトラニオンあるいはそのトラニオンと一体の部材がその例である。この可動部材 1は、回転および直線移動を行うように構成されており、その直線移動は、回転中心軸線に沿う方向もしくはこれにほぼ平行な方向の前後動である。その回転中心軸線の延長線上にこの発明に係る検出装置 2が配置されている。

図 1 の（ a ) に示す構成の検出装置 2は、前記可動部材 1の直線移動（変位）に伴って直線的に移動する第 1可動部 3と、前記可動部材 1の回転に伴って回転する第 2可動部 4とを備えている。第 2可動部 4は、例えば円筒状の部材であって、その先端部にはトルクを伝達するための係合爪 5が設けられている。これに対して可動部材 1 には、その回転中心軸線に沿う方向に突出した係合部 6が形成されている。この係合部 6は、矩形断面を成す突出部、もしくは前記係合爪 5が挿入されて回転方向で接触する溝を有する突出部である。そして、その係合爪 5が係合部 6に回転方向で常時接触しているように、第 2可動部 4には弾性力が付与されている。具体的には、第 2可動部 4の外周の一部と所定の固定部 7との間に、第 2可動部 4に対してトルクを付与するバネ 8が配置されている。なお、第 2可動部 4は固定部 7に回転自在に保持されている。第 1可動部 3は、軸状もしくはピン状の部材であって、第 2可動部 4を貫通した状態で第 2可動部 4によって前後動自在に保持されている。この第 1可動部 3を前記可動部材 1における係合部 6に向けて弾性力で押圧するパネ 9が設けられておリ、したがって第 1可動部 3の先端部が係合部 6に押し付けられている。したがって、可動部材 1が回転した場合には、第 2可動部 4が第 1可動部 3と共に回転し、また可動部材 1が直線的に移動した場合には、第 2可動部 4は移動せずに第 1可動部 3が直線的に移動するようになっている。

第 2可動部 4の後端部（前記係合爪 5とは反対側の端部）の外周側に、第 2 可動部 4の回転に応じて信号を出力するセンサ 1 0が設けられている。また、第 1可動部 3の後端側には、第 1可動部 3の直線移動に応じて信号を出力するセンサ 1 1が設けられている。これらのセンサ 1 0 , 1 1は、従来知られているセンザによって構成されており、例えば検出コイルとこれに接近して配置された金属体との相対移動によるインピーダンスの変化を利用したセンサ、感磁性素子と永久磁石との相対移動に伴って変化する信号を利用するセンサ、相対移動によって静電容量が変化することを利用したセンサなどのいずれかによつて構成されている。そして、センサ 1 0は、第 2可動部 4と固定部 7との間に設けられ、またセンサ 1 1は第 1可動部 3と第 2可動部 4との間に配置されている。

したがって、図 1の（a ) に示す構成の検出装置 2では、可動部材 1が回転しつつ直線的に移動すると、第 2可動部 4が可動部材 1 と共に回転し、その回転角度もしくは回転角速度に応じた信号がセンサ 1 0から出力され、その信号に基づいて、可動部材 1の回転角度もしくはその角速度が検出される。また同時に、可動部材 1の直線的な移動に応じて前記第 1可動部 3が第 2可動部 4側に押し込まれ、あるいは第 2可動部 4から延び出るので、その移動量もしくは速度に応じた信号がセンサ 1 1から出力され、その信号に基づいて、可動部材 1の直線的な変位置もしくはその速度が検出される。すなわち、一つの検出装置 2で回転と直線移動との量や速度を検出できるので、トロイダル型無段変速機などの許容設置スペースが小さい場合であっても使用することができ、特に単一箇所もしくは極めて接近した箇所の回転と直線移動とに感応してその検出を行うので、可動部材 1の変形などの影響を受けずに、正確な検出を行うことができる。つぎに図 1の（ b ) に示す構成について説明すると、ここに示す例は、上記の図 1の（ a ) に示す構成では二つの可動部 3 , 4が可動部材 1に係合しているのに対して、一つの可動部を可動部材 1に係合させるように構成した例である。すなわち、可動部材 1 と共に回転しかつ直線的に移動する可動部として検出ロッド 1 2が設けられている。この検出口ッド 1 2は、軸状の部材であって、その先端部が可動部材 1 における突出部 6に回転方向で嚙み合い、かつその回転軸線の方向では突出部 6に図示しない弾性部材の弾性力によって押し付けられている。

また、検出ロッド 1 2は、円筒状の保持部材 1 3をその軸線方向に貫通しており、その保持部材 1 3の内周側に配置されたリニアスライドなどの直線的なガイドを行う軸受 1 4によって前後動自在に保持されている。さらに、この保持部材 1 3は固定部 7により回転軸受 1 5を介して回転自在に保持されている。したがって、検出ロッド 1 2は回転および直線移動が可能であって、この発明における第 1可動部および第 2可動部の両方に相当している。

そして、上記の検出ロッド 1 2の後端側（図 1の（ b ) での上端側）には、回転板 1 6が配置されている。この回転板 1 6は、検出ロッド 1 2に対して垂直に配置され、固定部 7によって回転自在に保持されている。その回転板 1 6の中心部を検出口ッド 1 2が貫通している。さらに、この回転板 1 6と検出口ッド 1 2とは、一体になつて回転し、かつ検出ロッド 1 2の軸線方向に相対的に移動できるように係合している。そして、検出ロッド 1 2と一体となって回転する回転板 1 6の回転角もしくは角速度に応じた信号を出力するセンサ 1 0が、回転板 1 6の近傍に配置され、また検出ロッド 1 2の直線移動に応じた信号を出力するセンサ 1 1が、検出口ッド 1 2に沿って配置されている。

したがって、図 1の（b ) に示すように構成された検出装置では、可動部材 1が回転しかつ直線的に移動すると、検出ロッド 1 2がこれと同様に回転しかつ直線的に移動する。その検出ロッド 1 2の回転および直線移動に応じて各センサ 1 0 , 1 1が信号を出力するので、その信号に基づいて、可動部材 1の直線的な変位量もしくはその速度が検出される。すなわち、一つの検出装置 2で回転と直線移動との量や速度を検出できるので、トロイダル型無段変速機などの許容設置スペースが小さい場合であっても使用することができ、特に単一箇所もしくは極めて接近した箇所の回転と直線移動に感応してその検出を行うので、可動部材 1 の変形などの影響を受けずに、正確な検出を行うことができる。

よリ具体化した例を更に説明する。図 2はこの発明を具体化した例の横断平面図であり、図 3はその縦断側面図であって、ここに示す例は、トロイダル型無段変速機におけるトラニオン 3 0の回転角および直線的な変位もしくはそれらの速度を検出するように構成した例である。そのトラニオン 3 0はその一端側に設けられた油圧シリンダなどのァクチユエータ（図示せず）によって前後動させられ、かつ前後動に伴って回転するように構成されており、そのァクチユエ一タとは反対の端部側にこの発明に係る検出装置 3 1が配置されている。

この検出装置 3 1は、変速機ケース 3 2に揷入されて固定される中空状のケ一シング 3 3を備えており、その内部に回転ボディ 3 4が揷入されている。この回転ボディ 3 4はこの発明における第 2可動部に相当する部材であって、全体として円筒状に形成され、その外周面とケーシング 3 3の内周面との間に介在させたブッシュ 3 5などの軸受部材によって回転自在に保持されている。

また回転ボディ 3 4の先端部（図 3での下端部）には、トラニオン 3 0に設けられた接続部 3 6に回転方向で係合する係合部 3 7が設けられている。この係合部 3 7は、回転ボディ 3 4をトラニオン 3 0と一体となって回転させ、かつ軸線方向に相対移動させるように構成された部分であって、回転方向で前記接続部 3 6に嚙み合う係合爪もしくは係合歯として形成されている。さらに、回転ポディ 3 4の後端部には、半径方向で外側に突出した回転検出用ブラケット 3 8がー体化されて設けられている。そして、この回転検出用ブラケット 3 8とケーシング 3 3との間に、この発明における第 2センサに相当する回転センサ 3 9が設けられている。

この回転センサ 3 9は、要は、回転検出用ブラケット 3 8の旋回に応じて信号を出力するセンサであって、前述したように各種のセンサを用いることができる。図 2および図 3に示す例では、検出コイル 4 0のインピーダンスの変化を利用して検出を行うセンサが用いられている。具体的には、円弧状に形成された金属体もしくは金属線である検出コア 4 1が、前記回転検出用ブラケット 3 8に回転方向に延びて取り付けられている。また、その検出コア 4 1が抜き差しされる検出コイル 4 0が、検出コア 4 1の移動線上に配置されてケ一シング 3 3に固定されている。

この検出コイル 4 0には、所定の周波数でかつ振幅の定電流が流されておリ、検出コア 4 1の挿入長さに応じてそのインピーダンスが変化し、それに伴つて検出コイル 4 0の両端電圧が変化するので、その電圧の変化に基づいて検出コァ 4 1の挿入量すなわち回転ボディ 3 4の回転角度や回転角速度を検出するように構成されている。そのための信号処理回路 4 3がケーシング 3 3の天板部の内面に取り付けられている。なお、この信号処理回路 4 3は、例えば特開 2 0 0 3 - 8 3 7 6 4号公報に開示されている回路を採用することができる。また、前記係合部 3 7を前記接続部 3 6に常時接触させておくために、回転ボディ 3 4に対して回転方向の弾性力を付与するパネ（図示せず）が前記回転検出用ブラケット 3 8とケーシング 3 3との間に設けられている。

上記の回転ボディ 3 4の内部には、円筒状のホルダ一 4 4が嵌合させられており、そのホルダー 4 4の図 3での下部には、小径の貫通孔が形成され、その貫通孔に、この発明における第 1可動部に相当する変位検出用ブラケット 4 5が揷入されている。この変位検出用ブラケット 4 5は、比較的細い軸状もしくはピン状の部材であって、前記回転ボディ 3 4と同様に、図 3での下側に突出し、トラ二オン 3 0の接続部 3 6に当接するようになつている。なお、トラニオン 3 0もしくは接続部 3 6の回転や横方向への移動が生じても変位検出用ブラケッ卜 4 5 に対して曲げなどのラジアル方向の荷重が掛からないようにするために、変位検出用ブラケット 4 5の先端部は球面などの曲面になっている。また、変位検出用ブラケット 4 5は、その外周面とホルダー 4 4の内周面との間に介在させたブッシュ 4 6などの軸受部材によって軸線方向に移動できるように保持されている。さらに、変位検出用ブラケット 4 5の上端部（もしくは後端部）は、ブッシュ 4 6の内径よリ大きい外径に形成され、これによつて抜け止めされている。

上記のブッシュ 4 6を嵌合させてある部分より上側の部分でホルダ一 4 4の内径が大きくなっておリ、その内径の大きい部分に前記変位検出用ブラケット 4 5の後端部が突出しており、その後端部とホルダー 4 4との間に、この発明における第 1センサに相当する変位センサ 4 7が設けられている。この変位センサ 4 7は、前述した回転センサ 3 9同様に、従来知られている各種の形式のものを使用でき、図 2および図 3に示す例では、検出コイル 4 8のインピーダンスの変化を利用して検出を行うセンサが用いられている。

すなわち、変位検出用ブラケット 4 5の後端部を収容している中空部の内周面に磁気シールド 4 9が施され、さらにその内周側に検出コイル 4 8が配置されている。この検出コイル 4 8の内周側にその軸線方向に沿って抜き差しされる金属体である変位検出コア 5 0が、変位検出用ブラケッ卜 4 5の後端部に一体的に取り付けられている。すなわち、変位検出用ブラケット 4 5がトラニオン 3 0に追従してその軸線方向に移動することに伴って変位検出コア 5 0が検出コイル 4 8に対して抜き差しされ、その揷入量の変化に応じて検出コイル 4 8のインピーダンスが変化するようになっている。

この検出コイル 4 8には、前述した回転を検出する検出コイル 4 0と同様に、所定の周波数でかつ振幅の定電流が流されており、変位検出コア 5 0の挿入長さに応じてそのインピーダンスが変化し、それに伴って検出コイル 4 8の両端電圧が変化するので、その電圧の変化に基づいて変位検出コア 5 0の挿入量すなわち変位検出用ブラケット 4 5の変位量やその速度を検出するように構成されている。そのための信号処理回路 5 1がホルダ一 4 4の後端側の開口部を閉じているエンドプレート 5 2の内面に取り付けられている。なお、この信号処理回路 5 1 は、例えぱ特開 2 0 0 3— 8 3 7 6 4号公報に開示されている回路を採用することができる。また、前記検出コイル 4 8を配置してある中空部の上部開口端にはパネ受け 5 3が嵌め込まれておリ、このバネ受け 5 3と前記変位検出用ブラケット 4 5の後端部との間には、変位検出用ブラケット 4 5をトラニオン 3 0側に弾性力で押圧するリターンスプリング 5 4が配置されている。したがって、変位検出用ブラケット 4 5はトラニオン 3 0における接続部 3 6に押し付けられ、トラニオン 3 0の直線的な移動に追従して変位するようになっている。

つぎに上述した検出装置 3 1の作用について説明する。変速機ケース 3 2に挿入してトロイダル型無段変速機に取り付けた状態では、図 3に示すように、回転ボディ 3 4の先端部に形成されている係合部 3 7がトラニオン 3 0の接続部 3 6に回転方向で係合し、密着している。また変位検出用ブラケット 4 5がその接続部 3 6に弾性力で突き当てられて密着している。この状態で変速を行うべく卜ラニオン 3 0を図 3の上下方向に移動させると、トロイダル型無段変速機の作用によってトラニオン 3 0が傾転（回転）する。

トラニオン 3 0に設けられている接続部 3 6に回転ボディ 3 4の係合部 3 7 が回転方向に一体に係合しているので、トラニオン 3 0の回転に伴って回転ボディ 3 4が回転する。そして、その回転ボディ 3 4に取り付けられている湾曲した検出コア 4 1が検出コイル 4 0に対して相対移動し、その挿入長さが変化するので、検出コイル 4 0のインピーダンスおよびその両端電圧が変化し、それに応じた信号が出力される。その信号を信号処理回路 4 3で処理することにより、トラ二オン 3 0の回転角度あるいはその角速度が検出される。

—方、トラニオン 3 0がその回転軸線の方向に直線的に移動すると、それに追従して変位検出用ブラケット 4 5がその軸線方向に変位するので、これと一体の変位検出コア 5 0が検出コイル 4 8に対して相対的に移動し、その揷入長さが変化する。したがって、回転を検出する回転センサ 3 9におけるのと同様に、検出コイル 4 8のインピーダンスおよびその両端電圧が変化し、それに応じた信号が出力される。その信号を信号処理回路 5 1で処理することによリ、トラニオン 3 0の変位量もしくはその速度が検出される。

したがって、一つの検出装置 3 1によって可動部材であるトラニオン 3 0の回転角度および変位量もしくはそれらの速度を検出することができるので、検出装置 3 1 自体の構成をコンパクト化することができる。また、必要とする検出装置の数を少なくし、またそれに伴う配線を少なくして、トロイダル型無段変速機の全体としての構成を小型化することができる。さらに、トラニオン 3 0の回転および変位を実質的に単一の箇所の回転および変位によって検出することになるので、トラニオン 3 0の傾転および変位をフィードバック制御する場合、傾転と変位とが完全に同期するので、安定した制御を行うことができ、いわゆる制御性が向上する。またさらに、センサとして検出コイル ⁴ 0 , 4 8のインピーダンスの変化に伴う両端電圧の変化によって回転や直線移動を検出するセンサを用いた塌合には、得られる検出信号がアナログ信号であることにより、これをほぼそのまま使用して角速度や移動速度を検出できるので、ノイズなどの影響を低減して正確かつ容易に角速度や移動速度を検出することができる。

なお、この発明の検出装置を使用できる可動部材は、トロイダル型無段変速機におけるトラニオンに限られないのであって、更に高速で回転および往復動する部材であってもよい。その場合、検出コイルに対して相対移動させられるコアを可動側に設けることが好ましく、そのような構成であれば、慣性力を低減して応答性および検出精度を向上させることができる。

この発明に係る変位検出装置の他の例を説明する。図 4はその断面図であリ、ここに示す変位検出装置は、全体の筐体を成すボディ 6 1 を備えている。このボディ 6 1は、以下に述べる移動部材ゃセンサ部を収容するとともに、検出対象物を含む装置に取り付けるためのものであり、図 4に示す例では、全体として円筒状に形成され、その軸線方向での中間部には、外周側に突出したフランジ部 6 2が設けられている。そのフランジ部 6 2には対象とする装置に固定するための取付孔 6 3が形成されている。なお、図 4に示す例では、その取付孔 6 3に力ラ一 6 4が嵌め込まれている。

ボディ 6 1の先端側（図 4での下側）には、小径の貫通孔が形成され、ここにブッシュ 6 5が圧入されており、この発明における移動部材に相当する検出口ッド 6 6がこのブッシュ 6 5に揷入されてその軸線方向に移動できるように保持されている。この検出ロッド 6 6は、その先端を検出対象物に接触させてその接触点の変位に応じてその軸線方向に直線的に移動するように構成され、そのために、その先端部は、検出対象物に対して、軸線方向とは垂直な面に沿う方向に摺動もしくは滑動できるように凸球面などの曲面に成形されている。また、検出口ッド 6 6が限界以上にボディ 6 1内に退入しないようにするために、検出口ッド 6 6の突出端側に Eリングなどの止め環 6 7が取り付けられている。

さらに、ボディ 6 1の先端部には、カバー部材 6 8が取り付けられている。このカバー部材 6 8は、ゴムなどの弾性材料によって構成された蛇腹状の部材であって、基端部がボディ 6 1 の先端部に嵌着され、また先端部は前記検出ロッド 6 6を突出させた状態で検出ロッド 6 6に取リ付けられている。すなわち、ボディ 6 1の先端側はカバー部材 6 8によって被われて、検出対象物に対して遮蔽されている。前記ブッシュ 6 5を嵌め込んである貫通孔ょリ図 4での上側の部分には、相対的に大径の中空部が形成され、その中空部の内周面には磁気シールド 6 9が施されている。さらにその磁気シールド 6 9の内周側に、前記ブッシュ 6 5の内径よリ僅かに大きい内径のコイルボビン 7 0が挿入されており、そのコイルボビン 7 0の外周側に検出コイル 7 1が設けられている。

前記検出口ッド 6 6の後端部は、コイルポビン 7 0の内部に揷入されておリ、またコイルポビン 7 0の内周面に摺接するように、ブッシュ 6 5の内径よリ僅かに大径に形成されている。したがって、その大径の部分がブッシュ 6 5に係合することにより、先端側への抜け止めがなされている。

この検出ロッド 6 6の後端部には、その軸線方向に延びるコア 7 2がー体に取り付けられている。このコア 7 2はこの発明におけるセンサ部を構成する金属体であって、検出ロッド 6 6と一体となって軸線方向に移動することによリ、検出コイル 7 1 との相対位置（より具体的には挿入長さ）が変化し、それに伴って検出コイル 7 1のインピーダンスが変化するようになっている。したがって、検出コイル 7 1およびコア 7 2がこの発明におけるセンサ部を形成している。

磁気シールド 6 9を施した中空部より後端側（図 4での上側）は更に大径の中空部になっており、この部分から前記コイルボビン 7 0の内部にパネ受け 7 3 が挿入されている。このパネ受け 7 3は、平板部の中央に円筒部を突出させた構成の部材であって、その円筒部をコイルポビン 7 0の後端部（図 4の上端部）に密着させて嵌合させ、その状態で平板部を貫通させたネジ 7 4によってボディ 6 1 に対して固定されている。

そして、そのパネ受け 7 3と前記検出口ッド 6 6における後端部の大径部分との間に圧縮バネ 7 5が配置されている。この圧縮バネ 7 5はこの発明における弾性体に相当し、検出ロッド 6 6を検出対象物に向けて押するようになっている。したがって、検出ロッド 6 6およびこれと一体のコア 7 2とが、検出対象物に追従して直線的に移動するように構成されている。

さらに、ボディ 6 1における後端側の開口部には、回路 7 6および出力端子 7 7を有する基板 7 8が嵌め込まれ、この基板 7 8を樹脂モールド 7 9によって固定することにより、開口部が密閉されている。この回路 7 6は、検出コイル 7 1 に所定の周波数および振幅の定電流を供給するとともに検出コイル 7 1の両端電圧を検出して検出信号を出力するためのものであり、一例として前述した特開 2 0 0 3— 8 3 7 6 4号公報に記載されている回路を採用することができる。

上述した変位検出装置の作用について説明すると、図 4に示す例は、トロイ

5 ダル型無段変速機 8 0におけるトラニオン 8 1 を検出対象物とする例であり、そのトラニオン 8 1の変位を検出するようになつている。そのトラニオン 8 1はその一端側に設けられた油圧シリンダなどのァクチユエ一タ（図示せず）によって前後動させられ、かつ前後動に伴って傾転するように構成されており、そのァクチユエ一タとは反対の端部側にこの発明に係る変位検出装置が配置されている。

0 具体的には、ケーシング 8 2に形成された開口部にボディ 6 1が挿入され、その状態で前記取付孔 6 3に挿入したポルト（図示せず）によってケーシング 8 2に対して固定される。

その場合、検出ロッド 6 6の先端部がトラニオン 8 1の端部に突き当てられて接触し、それに伴って圧縮パネ 7 5が圧縮させられることにより、その弾性力

5 で検出ロッド 6 6がトラニオン 8 1 に押し付けられる。したがってトラニオン 8 1が変位検出装置から離れる方向（図 4の下方向）に移動すると、検出ロッド 6 6が圧縮パネ 7 5に押されてトラニオン 8 1に追従して移動する。また反対にトラニオン 8 1が図 4の上方向に移動すると、検出口ッド 6 6は圧縮パネ 7 5を圧縮しつつトラニオン 8 1 と共に移動する。すなわち検出口ッド 6 6は、その軸線

:0 方向において、トラニオン 8 1 と一体となって移動する。このように、ボディ 6 1 をケ一シング 8 2に固定すれば，検出口ッド 6 6を検出対象物であるトラニォン 8 1に、検出方向に対して一体化させることができるので、その取付作業は容易である。

検出ロッド 6 6には前述したコア 7 2がー体に設けられているので、トラニ :5 オン 8 1が上記のように移動すると、検出コイル 7 1に対するコア 7 2の揷入長さが変化し、それに応じて検出コイル 7 1のインピーダンスが変化する。検出コィル 7 1には、所定の周波数および振幅の定電流が流されており、したがってィンピーダンスの変化に応じて検出コイル 7 1の両端電圧が変化し、この電圧変化が検出信号として前記出力端子 7 7から出力される。すなわち、トラニオン 8 1 の直線的な変位量や変位速度が電気的に検出される。

トラニオン 8 1は直線的な変位に伴って傾転し、またトルク伝達に伴う応力で変位することがあり、その全体的な変位は、回転を伴う三次元方向の変位になる。これに対して前記検出ロッド 6 6の先端部は、その軸線方向に対して垂直な平面に沿う方向には、トラニオン 8 1 と相対移動できるようになっているので、トラニオン 8 1がその平面に沿う方向に変位しても検出ロッド 6 6は変位しない。すなわち、検出ロッド 6 6の軸線方向でのトラニオン 8 1の変位にのみ追従して検出ロッド 6 6が変位する。したがって、これとは異なる方向での変位や荷重が検出口ッド 6 6の変位に影響を及ぼさないので、トラニオン 8 1の直線的な変位を正確に検出することができる。

—方、トロイダル型無段変速機は、広く知られているように、一対のデイスクの間にパワーローラを挟み付け、そのパワーローラを介して各ディスクの間でトルクを伝達する変速機であり、そのパワーローラとディスクとの間のトルクの伝達は、トラクシヨンオイルの油膜を介して行われる。したがって前記ケ一シング 8 2の内部ではオイルなどが飛散している。しかしながら、前記カバー部材 6 8によって検出ロッド 6 6の後端部側およびセンサ部を含むボディ 6 1 の全体が、検出対象物であるトラニオン 8 1ゃケ一シング 8 2の内部空間に対して遮蔽されているので、オイルなどの異物が変位検出装置に浸入することが防止されている。そのため、検出ロッド 6 6やコア 7 2の直線的な移動に異常を来したり、センサ部の感度が低下したりすることを防止もしくは抑制することができる。

なお、この発明は上記の具体例に限定されないのであって、センサ部は静電容量型のもの、あるいは光学的に変位を検出する形式のものなど、上記のいわゆるインピーダンス式以外のセンサによって構成してもよい。また、そのセンサ部は、直線的な移動を所定のリンクなどによって旋回運動に変換し、その旋回角度によって変位を検出する構成であってもよい。また反対に回転運動を所定のリンクなどによって直線運動に変換し、その直線的な変位から角度を検出する構成であってもよい。さらに、この発明における検出対象物は、上述したトラニオンに限られないのであって、更に高速度で直線的に往復運動する部材であってもよく、その場合、インピーダンス式のセンサ部における金属体もしくはコアを、往復運動する部材に取り付け、検出コイルを固定しておくことが好ましい。このように構成すれば、慣性力を小さくできるので、高速追従性が向上して検出精度を高くでき、また耐久性の低下を抑制することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 回転および直線的に移動する可動部材の回転角度と直線移動量もしくは回転角速度と直線移動速度とを検出する変位検出装置において、

前記可動部材が前記直線移動することに伴って前記可動部材と共に直線移動する第 1可動部と、

前記第 1可動部に回転自在に保持され、もしくは前記第 1可動部を回転自在に保持し、かつ前記可動部材が回転することに伴って前記可動部材と共に回転する第 2可動部と、

前記第 1可動部が直線移動することによってその直線移動に応じた信号を出力する第 1センサと、

前記第 2可動部が回転することによってその回転に応じた信号を出力する第 2 センサと

を備えていることを特徴する変位検出装置。

2 . 前記第 1可動部は、前記直線移動の方向に対してのみ前記可動部材と一体化するように前記可動部材に係合され、かつ '

前記第 2可動部は、前記回転の方向に対してのみ前記可動部材と一体化するように前記可動部材に係合されている

ことを特徴とする請求項 1に記載の変位検出装置。

3 . 前記第 2可動部は円筒状に形成されるとともに、ケーシングの内部に回転自在に保持され、かつ前記円筒状の第 2可動部の内部に前記第 1可動部が前記直線移動可能に保持されていることを特徴とする請求項 1または 2に記載の変位検出装置。

4 . 前記ケーシングの内部に前記第 2センサが配置され、かつ前記円筒状の第 2可動部の内部に前記第 1センサが配置されていることを特徴とする請求項 3に記載の変位検出装置。

5 . 前記第 1センサと第 2センサとの少なくとも一方は、検出コイルと、該検出コイルに接近して配置されて前記検出コイルとの相対移動に伴って前記検出コィルのインピーダンスを変化させる金属部材とを備え、そのインピーダンスの変化に伴う電気信号によって前記直線移動もしくは回転の量もしくは速度を検出する検出器を含むことを特徴とする請求項 1 ないし 4のいずれかに記載の変位検出装置。

6 . 前記可動部材は、トロイダル型無段変速機におけるパワーローラを保持しているトラニオンもしくは該トラニオンと一体の部材であることを特徴とする請求項 1ないし 5のいずれかに記載の変位検出装置。

7 . 前記第 1可動部は、前記トラニオンもしくは該トラニオンと一体の部材に、前記直線移動の方向に弾性力によって押し付けられていることを特徴とする請求項 6に記載の変位検出装置。

8 . 前記第 2可動部は、前記トラニオンもしくは該トラニオンと一体の部材に、前記回転の方向に弾性力によって押し付けられていることを特徴とする請求項 6または 7に記載の変位検出装置。

9 . 前記第 1可動部は、前記直線移動の方向に対して垂直な面に沿う方向には前記可動部材に対して摺動するように前記可動部材に接触させられていることを特徴とする請求項 1ないし 8のいずれかに記載の変位検出装置。

1 0 . 直線運動や回転運動を行う所定の検出対象物の変位を検出して信号を出力する変位検出装置において、

前記検出対象物の所定箇所に接触させられ、その接触点の変位に伴って直線的に移動する移動部材と、

その移動部材を前記検出対象物に弾性力で押し付ける弾性部材と、前記移動部材の移動に応じた信号を出力するセンサ部と

を備えていることを特徴とする変位検出装置。

1 1 . 前記センサ部は、前記移動部材と一体となって動作する金属体と、その金属体との相対位置の変化に応じてインピーダンスが変化する検出コイルとを備えていることを特徴とする請求項 1 0に記載の変位検出装置。

1 2 . 前記移動部材は、前記弾性部材による押し付け方向に対して垂直な面に沿う方向には前記検出対象物に対して摺動するように前記検出対象物に接触させられていることを特徴とする請求項 1 0または 1 1に記載の変位検出装置。

1 3 . 前記移動部材の先端部を突出させ、かつその移動部材の後端部側および前記センサ部を前記検出対象物に対して遮蔽するカバ一部材を更に備えていることを特徴とする請求項 1 0ないし 1 2のいずれかに記載の変位検出装置。

1 4 . 前記検出対象物は、トロイダル型無段変速機におけるパワーローラを保持しているトラニオンであることを特徴とする請求項 1 0ないし 1 3のいずれかに記載の変位検出装置。