(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記両プーリに巻き掛けられたベルトとを有する無段変速機において、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの少なくとも一方のプーリへのベルトの巻き付き径を検出する、無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置であって、
前記一方のプーリの可動プーリの軸方向への移動に伴い、前記可動プーリをその回転軸に対して相対回転させる回転機構と、
前記回転軸に対する前記可動プーリの相対回転量を計測する相対回転計測手段と、
前記相対回転計測手段により計測された前記相対回転量から、前記可動プーリの前記軸方向移動量を算出し、この算出結果から前記ベルトの巻き付き径を算出する算出手段とを備え、
前記回転機構による前記可動プーリの前記軸方向への移動に伴う前記可動プーリの前記
相対回転の比率は、前記可動プーリの前記軸方向位置の変速比ロー側領域では大きく、前
記可動プーリの前記軸方向位置の変速比ハイ側領域では小さくされている
ことを特徴とする、無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置。
【請求項２】
プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記両プーリに巻き掛けられたベルトとを有する無段変速機において、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの少なくとも一方のプーリへのベルトの巻き付き径を検出する、無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置であって、
前記一方のプーリの可動プーリの軸方向への移動に伴い、前記可動プーリをその回転軸に対して相対回転させる回転機構と、
前記回転軸に対する前記可動プーリの相対回転量を計測する相対回転計測手段と、
前記相対回転計測手段により計測された前記相対回転量から、前記可動プーリの前記軸方向移動量を算出し、この算出結果から前記ベルトの巻き付き径を算出する算出手段とを備え、
前記回転機構による前記可動プーリの前記軸方向への移動に伴う前記可動プーリの前記相対回転の比率は、前記可動プーリの前記軸方向位置の高速で変速したい領域では小さくされている
ことを特徴する、無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置。
【請求項３】
前記回転機構は、前記可動プーリの前記軸方向の一方向への移動に伴い前記可動プーリを前記回転軸に対して一方向へ相対回転させる
ことを特徴する、請求項１又は２記載の無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置。
【請求項４】
前記回転機構は、前記回転軸の外周面と、前記回転軸が内挿される前記可動プーリの内周面との少なくともいずれかに形成されたスプライン溝を有し、
前記スプライン溝が前記回転軸の外周面又は前記可動プーリの内周面の母線方向に対して傾斜している
ことを特徴する、請求項１〜３の何れか１項に記載の無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置。
【請求項５】
前記回転機構は、前記回転軸の外周面に形成された第１スプライン溝と、前記回転軸が
内挿される前記可動プーリの内周面に形成された第２スプライン溝と、前記第１スプライ
ン溝と前記第２スプライン溝との間に介装された複数のボールからなるボールスプライン
機構であって、
前記第１スプライン溝及び前記第２スプライン溝の何れかのスプライン溝が、前記回転
軸の外周面又は前記可動プーリの内周面の母線方向に対して傾斜している
ことを特徴する、請求項４記載の無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用変速機に用いて好適の、無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機（単に、ＣＶＴともいう）は、入力軸に接続されたプライマリプーリと、出力軸に接続されたセカンダリプーリと、これらのプーリに巻装されたベルト或いはチェーン（以下、ベルトと総称する）とからなる。各プーリは、シャフト（入力軸又は出力軸）と一体に形成された固定プーリと、シャフトと一体に回転するがシャフトの軸方向には可動に備えられる可動プーリとが対向して配置されて構成され、固定プーリと可動プーリとによって形成されるＶ字状溝にベルトが圧接して動力伝達を行なう。
【０００３】
各プーリの可動プーリの軸方向への移動は、可動プーリの背面（後面）に形成された油圧室内の油圧を調整することにより行なわれ、この可動プーリの軸方向移動により、可動プーリと固定プーリとの距離が変更することによってＶ字状溝の溝幅が増減し、プーリへのベルトの巻き付き径（プーリの有効半径）が調整されて、プライマリプーリからセカンダリプーリへの動力伝達比、即ち、変速比が変化する。
【０００４】
ところで、ＣＶＴの変速比は、プライマリプーリの回転数（回転速度）とセカンダリプーリの回転数（回転速度）との比となり、例えば、変速機の入力軸またはこれに対応する回転部分の回転数と、変速機の出力軸またはこれに対応する回転部分の回転数との回転比として算出することができる。
しかし、プーリとベルトとの間に滑りが生じると、回転比と変速比とが等価であるという前提が成立しなくなる。本来、変速比とは、単に変速機の入力回転数と出力回転数との比ではなく、駆動源のトルクを増幅或いは減少させて駆動輪に伝達するその割合である。変速機が歯車機構であった場合は、変速機の入力回転数と出力回転数との回転比がそのままトルク比（回転比の逆数）であるが、ＣＶＴのように摩擦によりトルクを伝達する場合、ベルトに滑りが生じる可能性があり、ベルトが滑ると出力軸の回転数がその分低下するため、回転比からトルク比を推定すると誤差が生じることになる。
【０００５】
変速機の変速比は、駆動源の出力トルクを所望の駆動トルクに変換するために制御するものであるため、ベルトにスリップが生じているか否かによらず、トルク比を正確に反映した本来の変速比を得る必要がある。このため、回転比ではなく、直接、プーリへのベルトの巻き付き径（プーリの有効半径）を推定することが求められている。
また、回転比ではなく、ベルトの巻き付き径を直接的に得る目的の一つに、各プーリにおけるベルトのクランプ力をベルトの滑り限界付近に抑えるように制御することにより、燃費の向上を図ることがある。
【０００６】
つまり、ベルトの巻き付き径から理論上の変速比（伝達されるトルクの比が反映された変速比）が得られ、上記の回転比から実際の変速比が得られ、これらの理論上の変速比と実際の変速比とからベルトの滑りを判定し、ベルトの滑り限界を把握することができるので、各プーリのクランプ力をベルトの滑らない範囲で抑制して制御することができる。各プーリのクランプ力を抑えることは、各プーリの油圧室内への油圧供給を抑制することである。通常、ＣＶＴの入力側に接続されるエンジン駆動のオイルポンプによって、油圧が供給されるので、油圧供給を抑制できるとエンジン負荷が減り、燃費の向上を図ることができる。
【０００７】
ベルトの巻き付き径は、プーリの可動プーリの軸方向位置に対応するので、可動プーリの軸方向位置をストロークセンサで検出すれば検出ストロークに対応してベルトの巻き付き径を得ることができるが、一般に、ストロークセンサは接触式であるため、可動プーリの軸方向移動に関するフリクションや、プーリの回転に関するフリクションが加わることになり、好ましくない。また、接触式ストロークセンサはロバスト性が低く、安定した検出結果を得難いため、この点でも好ましくない。
【０００８】
これに関し、特許文献１には、ベルトの巻き付き径を非接触で検出する技術が記載されている。この技術は、固定ベルト車（固定プーリ）に第１のトーンホイールが取り付けられ、可動ベルト車（可動プーリ）に第２のトーンホイールが取り付けられ、各トーンホイールには第１及び第２のピックアップが対向して設置されている。各トーンホイールの周囲には、多数の歯が切欠きを隔てて等間隔に設けられ、ピックアップは歯が通過する度にパルスを発生する。
【０００９】
第１のトーンホイールの歯は、軸方向（ホイール回転方向と直角な方向）に平行に設けられ、第２のトーンホイールの歯は、軸方向（ホイール回転方向と直角な方向）に対して傾斜して設けられているので、第２のトーンホイールが軸方向に移動すると、ピックアップの前を通過する歯の位相が軸方向移動に対応して変化し、この変化は、第１のピックアップの発信パルスと第２のピックアップの発信パルスとの時間差となり、この発信パルスとの時間差から第２のトーンホイールの軸方向位置、即ち、可動プーリの軸方向位置を求めて、ベルトの巻き付き径を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０６−３００１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、特許文献１の技術によれば、理論上はベルトの巻き付き径を非接触で検出することができるが、ピックアップによってトーンホイールの歯の通過を検出する場合、歯が軸方向に対して傾斜していると、歯の通過の検出精度が低下することになるため、ベルトの巻き付き径の検出精度も低下してしまう。
つまり、ピックアップによる検出は、ピックアップの先端から磁界を発生させ、その磁界がピックアップの先端に最も近い容積に広がることを利用している。即ち、鉄製のトーンホイールの歯がピックアップの先端に接近すると磁界が増大して一方向の電圧を誘導し、鉄製の歯がピックアップの先端から離れると磁界が減少して反対方向の電圧を誘導するため、誘導された電圧は正弦波形の形状となる。この電圧の正弦波形状の信号をマイクロコンピュータ内の回路によって方形波パルスに変換して、方形波の立ち上がりや立下がりに基づいて発信パルスのタイミングを特定して、可動プーリの軸方向位置を求めて、ベルトの巻き付き径を得ている。
【００１２】
しかし、歯が軸方向に対して傾斜していると、上記の磁界の増大や減少が精度良く発生しないため、誘導された電圧の正弦波形の位相もズレが生じることになる。正弦波形の位相のズレは、発信パルスのタイミングのズレとなるので、発信パルスのタイミングに基づく可動プーリの軸方向位置に誤差が生じてしまい、可動プーリの軸方向位置から求めるベルトの巻き付き径にも誤差が生じてしまうのである。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑み、ベルト式無段変速機におけるベルトの巻き付き径を非接触で精度よく検出することができるようにした、無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明の無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記両プーリに巻き掛けられたベルトとを有する無段変速機において、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの少なくとも一方のプーリへのベルトの巻き付き径を検出する、無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置であって、前記一方のプーリの可動プーリの軸方向への移動に伴い、前記可動プーリをその回転軸に対して相対回転させる回転機構と、前記回転軸に対する前記可動プーリの相対回転量を計測する相対回転計測手段と、前記相対回転計測手段により計測された前記相対回転量から、前記可動プーリの前記軸方向移動量を算出し、この算出結果から前記ベルトの巻き付き径を算出する算出手段とを備え、前記回転機構による前記可動プーリの前記軸方向への移動に伴う前記可動プーリの前記相対回転の比率は、前記可動プーリの前記軸方向位置の変速比ロー側領域では大きく、前記可動プーリの前記軸方向位置の変速比ハイ側領域では小さくされていることを特徴としている。
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明の無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、前記両プーリに巻き掛けられたベルトとを有する無段変速機において、前記プライマリプーリ及び前記セカンダリプーリの少なくとも一方のプーリへのベルトの巻き付き径を検出する、無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置であって、前記一方のプーリの可動プーリの軸方向への移動に伴い、前記可動プーリをその回転軸に対して相対回転させる回転機構と、前記回転軸に対する前記可動プーリの相対回転量を計測する相対回転計測手段と、前記相対回転計測手段により計測された前記相対回転量から、前記可動プーリの前記軸方向移動量を算出し、この算出結果から前記ベルトの巻き付き径を算出する算出手段とを備え、前記回転機構による前記可動プーリの前記軸方向への移動に伴う前記可動プーリの前記相対回転の比率は、前記可動プーリの前記軸方向位置の高速で変速したい領域では小さくされていることを特徴としている。
前記回転機構は、前記可動プーリの前記軸方向の一方向への移動に伴い前記可動プーリ
を前記回転軸に対して一方向へ相対回転させることが好ましい。
【００１６】
前記回転機構は、前記回転軸の外周面と、前記回転軸が内挿される前記可動プーリの内周面との少なくともいずれかに形成されたスプライン溝を有し、前記スプライン溝が前記回転軸の外周面又は前記可動プーリの内周面の母線方向に対して傾斜していることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記回転機構は、前記回転軸の外周面に形成された第１スプライン溝と、前記回転軸が内挿される前記可動プーリの内周面に形成された第２スプライン溝と、前記第１スプライン溝と前記第２スプライン溝との間に介装された複数のボールからなるボールスプライン機構であって、前記第１スプライン溝及び前記第２スプライン溝の何れかのスプライン溝が、前記回転軸の外周面又は前記可動プーリの内周面の母線方向に対して傾斜していることが好ましい。
【００１８】
前記回転機構は、前記スプライン溝を有する場合、前記スプライン溝が前記回転軸の外周面又は前記可動プーリの内周面の母線方向に対して傾斜していることが好ましい。
この場合、前記スプライン溝の前記傾斜は、前記母線方向に対して一方向に単調傾斜していることが好ましい。
あるいは、前記スプライン溝の前記傾斜は、前記スプライン溝のロー側では急に、前記スプライン溝のハイ側では緩やかに形成されていることが好ましい。
【００１９】
あるいは、前記スプライン溝の前記傾斜は、前記スプライン溝の高速で変速したい領域では緩やかに形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置によれば、可動プーリが回転軸に対して軸方向へ移動すると、回転機構によって、可動プーリが回転軸に対して相対回転する。相対回転計測手段が、回転軸に対する可動プーリの相対回転量を計測し、算出手段が、計測された相対回転量から可動プーリの軸方向移動量を算出し、この算出結果からベルトの巻き付き径を算出する。したがって、相対回転計測手段として一般的な回転位相計測装置を用いながら、精度良くベルトの巻き付き径を算出することができる。
さらに、可動プーリの軸方向移動に対して可動プーリを相対回転させると、固定プーリと可動プーリとの回転位相が変化するため、ベルトがプーリに対して滑りが生じて、通常のプーリの回転方向でのベルトのスリップだけでなく、プーリの径方向でのベルトの縦滑りが発生する。このベルトの縦滑りにより、ベルトの巻き付き半径が一気に変化するので高い変速速度を得ることができる。
一般に、変速比がロー側領域では、車両減速時に次の発進に備え、変速比をロー側へ変速するロー戻し制御が行われる。しかし、車両の減速度が大きいと変速比最ローまで戻りきらず、所望の発進トルクが得られない場合があるが、このような急減速であっても、変速比ロー側において、変速比ハイ側に比べ、固定プーリと可動プーリの相対回転を大きくすることにより、全体として可動プーリの相対回転量を一定量に抑制しつつ、変速比ロー側でベルトが縦滑りを起こし易くして、ロー戻しの変速速度を早くすることができる。
また、回転機構による可動プーリの軸方向への移動に伴う可動プーリの相対回転の比率を、可動プーリの軸方向位置の高速で変速したい領域では小さくしているので、当該領域において、可動プーリと固定プーリとの回転速度の差が大きくなるのを抑制することができ、ベルトのスリップを抑制し、トルク伝達量を抑えることができる。
【００２１】
回転機構により、可動プーリの軸方向の一方向への移動に伴い可動プーリが一方向へ相対回転位相するように構成すれば、可動プーリの軸方向位置と可動プーリの相対回転とを１対１に対応付けることができ、相対回転量から可動プーリの軸方向移動量をシンプルに算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置の回転機構を示す図であり、（ａ）は無段変速機の要部横断面図（図２のＡ−Ａ矢視断面図）、（ｂ）は無段変速機の要部展開図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる無段変速機の縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる無段変速機の一部を破断させて示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置の回転機構の特性を示す図であり、（ａ）は実施形態を示し、（ａ）はその変形例を示す。
【図５】本発明の一実施形態にかかる無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置の相対回転計測手段の回転位相計測装置を示す要部展開図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置の相対回転位相計測手段の回転位相計測装置を示す配置図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置による検出信号の処理を示す図であり、（ａ）は検出電圧を、（ｂ）は変換したパルスを示す。
【図９】本発明の一実施形態にかかる無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置における回転位相変化量を、処理信号を用いて説明する図であり、（ａ）は固定プーリにかかるパルス信号を、（ｂ１）〜（ｂ３）は可動プーリにかかるパルス信号を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本実施形態では、プライマリプーリとセカンダリプーリとにベルトを巻装されたベルト式無段変速機（単に、ＣＶＴともいう）を例示して説明するが、本発明はベルトに替えてチェーンベルトを適用したベルト式無段変速機にも適用できる。
【００２４】
〔無段変速機の全体構成〕
まず、本発明にかかるベルト式無段変速機を説明する。
図２，図３に示すように、本無段変速機は、図示しない変速機ケース内に、プライマリプーリ１と、セカンダリプーリ２と、これらのプーリ１，２に巻き掛けられた無端状のベルト３とをそなえて構成されている。プライマリプーリ１及びセカンダリプーリ２は、何れも、回転軸（プライマリシャフト，セカンダリシャフト、以下、単にシャフトという）１１，２１と、シャフト１１，２１と回転方向にも軸方向にも一体に結合され支持される固定プーリ１２，２２と、固定プーリ１２，２２と対向して配設され、シャフト１１，２１と一体回転するが軸方向には可動に接続され支持される可動プーリ１３，２３と、をそなえている。なお、シャフト１１，２１はベアリング１８ａ，１８ｂ，２８ａ等を介して図示しないケーシングに支持されている。
【００２５】
プライマリプーリ１及びセカンダリプーリ２には、各固定プーリ１２，２２のベルト支持面（シーブ面）１２ａ，２２ａと各可動プーリ１３，２３のベルト支持面（シーブ面）１３ａ，２３ａとの間に、断面が略Ｖ字状のＶ溝部１０，２０が形成され、ベルト３はこれらのＶ溝部１０，２０に巻き掛けられて装備される。
プライマリプーリ１の可動プーリ１３には、油圧室１５が隣接して配設される。この油圧室１５は、各可動プーリ１３の背面（外側面）１３ｂと、背面１３ｂに結合された外筒部材１３ｃと、背面１３ｂに対向するようにシャフト１１に固設された区画部材１４の要部と、可動プーリ１３の中空軸部１３ｄの外周面１３ｅとによって囲繞されて区画形成される。
【００２６】
ここでは、プライマリプーリ１の区画部材１４は、シャフト１１に固設され鍔状部分及び筒状部分からなるカップ状部材１４ａと、このカップ状部材１４ａの円環状の先端に固定された鍔状部１４ｂとから構成され、油圧室１５は鍔状部１４ｂによって区画形成される。
また、プライマリプーリ１には、油圧室１５内の作動油に生じる遠心油圧をキャンセルする遠心油圧キャンセル室１７が設けられている。この遠心油圧キャンセル室１７は、可動プーリ１３の中空軸部１３ｄの外周に固設されたピストン１７ａと、区画部材１４のカップ状部材１４ａと、可動プーリ１３の中空軸部１３ｄの外周面１３ｅとによって囲繞されて区画形成される。
【００２７】
油圧室１５に作動油が供給されて可動プーリ１３の移動により油圧室１５内の作動油が増大すると、ピストン１７ａが移動して遠心油圧キャンセル室１７内の作動油が減少する。また、油圧室１５の作動油が排出されて可動プーリ１３の移動により油圧室１５内の作動油が減少すると、ピストン１７ａが移動して遠心油圧キャンセル室１７内の作動油が増大する。これにより、油圧室１５の作動油量の変動に伴う遠心油圧の変動が抑制される。
【００２８】
セカンダリプーリ２の可動プーリ２３には、油圧室２５が隣接して配設される。この油圧室２５は、可動プーリ２３の背面（外側面）２３ｂと、背面２３ｂに結合された外筒部材２２ｃと、背面２３ｂに対向するようにシャフト２１に固設された区画部材２４と、可動プーリ２３の中空軸部２３ｄの外周面２３ｅと、シャフト２１の外周面２１ａとによって囲繞されて形成される。
【００２９】
また、油圧室２５内の可動プーリ２３の背面２３ｂと区画部材２４の対向面との間には、スプリング２７が介装されている。このスプリング２７は、油圧が発生していない状態でベルト３をクランプし、動力伝達時等において、ベルト３の滑りを防止する。
なお、プライマリプーリ１のシャフト１１内には、油圧室１５に通じる油路１６が形成され、セカンダリプーリ２のシャフト２１内には、油圧室２５に通じる油路２６が形成され、油路１６，２６は図示しないコントロールバルブを介して油圧源（オイルポンプ等）に接続されている。また、油圧室１５，２５は図示しないリターン油路を通じてドレーンタンク（図示略）に接続されている。
【００３０】
〔回転位相計測装置の構成〕
プライマリプーリ１には、固定プーリ１２と可動プーリ１３とのそれぞれの回転位相を計測する回転位相計測装置３０，４０が装備され、セカンダリプーリ２には、プーリ２の回転位相を計測する回転位相計測装置５０が装備されている。回転位相計測装置３０，４０は相対回転計測部（相対回転計測手段）を構成する。
【００３１】
回転位相計測装置３０は、固定プーリ１２に固定され固定プーリ１２と一体に回転するトーンホイール３１と、図示しないケーシングに支持されてこのトーンホイール３１に対向して配置された第１ピックアップ（検出器）３２とを備えている。トーンホイール３１は、円板の外周部分に等間隔で放射状に複数の歯３１ａが相互間にスリット３１ｂを有して形成されている。
【００３２】
回転位相計測装置４０は、可動プーリ１３に固定され可動プーリ１３と一体に回転するトーンホイール４１と、図示しないケーシングに支持されてこのトーンホイール４１に対向して配置された第２ピックアップ（検出器）４２とを備えている。このトーンホイール４１は、円筒の外周部分にその母線方向に沿って等間隔で複数の歯４１ａが相互間にスリット４１ｂを有して形成されている。
【００３３】
回転位相計測装置５０は、可動プーリ２３に固定され可動プーリ２３と一体に回転するトーンホイール５１と、図示しないケーシングに支持されてこのトーンホイール５１に対向して配置された第３ピックアップ（検出器）５２とを備えている。このトーンホイール５１も、円筒の外周部分にその母線方向に沿って等間隔で複数の歯５１ａが相互間にスリット５１ｂを有して形成されている。
【００３４】
トーンホイール４１，５１は、可動プーリ１３，２３と共に軸方向に移動するため、それぞれの歯４１ａ，５１ａ及びスリット４１ｂ，５１ｂは、可動プーリ１３，２３の可動範囲に応じた長さに形成され、トーンホイール４１，５１が軸方向に移動しても、ピックアップ４２，５２の先端に歯４１ａ，５１ａ又はスリット４１ｂ，５１ｂが常時位置するようになっている。
【００３５】
ピックアップ３２，４２，５２は、その先端から磁界を発生させて、各トーンホイール３１，４１，５１の歯３１ａ，４１ａ，５１ａがピックアップ３２，４２，５２の先端に接近すると磁界が増大し、各トーンホイール３１，４１，５１のスリット３１ｂ，４１ｂ，５１ｂがピックアップ３２，４２，５２の先端に接近する（歯３１ａ，４１ａ，５１ａがピックアップ３２，４２，５２の先端から離隔する）と磁界が減少する特性を利用して、各プーリ１２，１３，２３の回転位相を検知する。
【００３６】
例えば、トーンホイール３１において、トーンホイール３１の歯３１ａがピックアップ３２に接近すると、磁界は増大して一方向の電圧を誘導し、その電圧は歯３１ａがピックアップ３２の先端に隣接したときピークになる。また、歯３１ａが移動して離れると、磁界は減少して反対方向の電圧を誘導し、その電圧は歯の間の間隔の中間点がピックアップ３２の先端に隣接したときピークになる。したがって、誘導された電圧は例えば図８（ａ）に示すような正弦波形状となる。
【００３７】
この正弦波形状を後述の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００において、図８（ｂ）に示すような方形波パルスに変換することにより、例えば、方形波パルスの先行縁すなわち立ち上がり縁部、或いは、方形波パルスの後行縁すなわち立ち下がり縁部を、各プーリ１２，１３，２３の位相基準としてカウントすることにより、歯の数に応じた位相角度単位で各プーリ１２，１３，２３の回転数を計測したり、各プーリ１２，１３，２３の位相角度を把握したりすることができる。
【００３８】
ここでは、回転位相計測装置３０をプライマリシャフト１１の回転数を検出するプライマリ回転数センサとして用い、回転位相計測装置５０をセカンダリシャフト２１の回転数を検出するセカンダリ回転数センサとして用いている。
【００３９】
〔ボールスプライン機構の構成〕
プライマリプーリ１の可動プーリ１３とシャフト１１との間、及び、セカンダリプーリ２の可動プーリ２３とシャフト２１との間には、回転機構としてボールスプライン機構６０，７０が設けられている。
ボールスプライン機構６０，７０は、シャフト１１，２１の外周面１１ａ，２１ａに形成された第１スプライン溝６１，７１と、シャフト１１，２１が内挿される可動プーリ１３，２３の中空軸部１３ｄの内周面１３ｆ，２３ｆに形成された第２スプライン溝６２，７２と、第１スプライン溝６１，７１と第２スプライン溝６２，７２との間に介装された複数のボール６３，７３から構成される。
【００４０】
セカンダリプーリ２のボールスプライン機構７０は、第１スプライン溝７１及び第２スプライン溝７２がいずれも外周面２１ａ，内周面２３ｆの母線方向、即ち、軸線方向に向いて形成されている。
一方、図１（ａ）は図２のＡ−Ａ矢視断面図であり、図１（ｂ）はプライマリプーリ１のシャフト１１の外周面１１ａの展開図である。図１（ａ），（ｂ）に示すように、プライマリプーリ１のボールスプライン機構６０は、複数（ここでは、３つ）が等間隔で設けられ、何れも、第１スプライン溝６１がシャフト１１の外周面１１ａの母線方向、即ち、軸線方向に対して傾斜した曲線状に形成されている。
【００４１】
この傾斜によって、可動プーリ１３がシャフト１１に対して軸方向へ移動すると、これに伴い可動プーリ１３がシャフト１１に対して回転する（回転位相を変化させる）ようになっている。
図４（ａ）は第１スプライン溝６１の曲線特性を説明する図であり、横軸に可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰをとり、縦軸に可動プーリ１３のシャフト１１に対する相対回転量（シャフト１１に対する回転位相のズレ量）ΔＰをとっている。図４（ａ）では可動プーリ１３が可動範囲の一端側の最ローに対応する位置にある時の可動プーリ１３のシャフト１１に対する回転位相を基準（回転位相のズレ量ΔＰがゼロ）にしている。
【００４２】
可動プーリ１３が可動範囲の一端側の最ローに対応する位置から、可動範囲の他端側の最ハイに対応する位置に向けて移動すると、可動プーリ１３が最ローの付近では可動プーリ１３の軸方向移動量ΔＳＰに対する相対回転量（位相ズレ）ΔＰの比率［変化率、換言すると、図４（ａ）における特性線の傾き］（ΔＰ／ΔＳＰ）が大きくなっており、可動プーリ１３が最ハイに近づくのに従って変化率［傾き］（ΔＰ／ΔＳＰ）が小さくなっている。
【００４３】
これは、ボールスプライン機構６０によって、可動プーリ１３の軸方向への移動に対して可動プーリ１３の回転位相を変化させると、固定プーリ１２と可動プーリ１３との回転位相が変化するため、ベルト３がプライマリプーリ１に対して滑りを生じて、この滑りに応じてベルト３とプライマリプーリ１との間のトルク伝達量が減少してしまう点に着目したものである。
【００４４】
可動プーリ１３の軸方向移動量ΔＳＰに対する相対回転量（位相ズレ）ΔＰの比率［傾き］（ΔＰ／ΔＳＰ）を、可動プーリの軸方向位置ＳＰが変速比ロー側領域にある場合は大きく、可動プーリの軸方向位置ＳＰが変速比ハイ側領域にある場合は小さくすると、変速比ロー側領域ではベルト３の滑りが大きくなり、変速比ハイ側領域ではベルト３の滑りが小さくなる。変速比ロー側領域では、ベルト３とプライマリプーリ１との間のトルク伝達要求は比較的小さいので、ベルト３の滑りが大きくトルク伝達量が低下しても影響が少ない。一方、変速比ハイ側領域では、ベルト３とプライマリプーリ１との間のトルク伝達要求が比較的大きいが、この領域では、ベルト３の滑りが小さいためトルク伝達量の低下は少なく、トルク伝達要求に応じることができる。ここで、変速比ロー側とは、変速比ハイ側に比べ、プライマリプーリ１におけるベルト３の巻き付き半径が小さい場合を示し、エンジン等の駆動源からの出力トルクを、変速比ロー側では、変速比ハイ側に比べて大きくして駆動輪に伝達する。
【００４５】
なお、可動プーリ１３の軸方向移動量ΔＳＰに対する相対回転量（位相ズレ）ΔＰの比率［傾き］（ΔＰ／ΔＳＰ）は、図４（ａ）に示すものに限らず、図４（ｂ）に示すものなど適宜設定しうる。
また、ここでは、第１スプライン溝６１を軸線方向に対して傾斜させているが、第１スプライン溝６１及び第２スプライン溝６２の何れか又は両方を外周面１１ａ，内周面１３ｆの母線方向に対して傾斜して形成すればよい。
【００４６】
〔ベルトの巻き付き径にかかる算出部（算出手段）の構成〕
本装置には、図７に示すような電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００が備えられている。ＥＣＵ１００は、入出力装置，多数の制御プログラムを内蔵した記憶装置（ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＢＵＲＡＭ等），中央処理装置（ＣＰＵ），タイマカウンタ等を備えて構成される。
このＥＣＵ１００には、可動プーリ１３のシャフト１１に対する（回転位相変化量、回転位相のズレ量）ΔＰを算出する相対回転量算出部１０１と、相対回転量ΔＰから可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰを算出する軸方向位置算出部１０２と、軸方向位置ＳＰに基づいてベルト３のプライマリプーリ１への巻き付き径（プライマリプーリ１の有効半径）ＲＲｂを算出するベルト巻き付き径算出部１０３とからなる算出部（算出手段）１０４が機能要素として備えられる。
【００４７】
相対回転量算出部１０１は、回転位相計測装置３０，４０と共に本発明にかかる相対回転計測部（相対回転計測手段）を構成し、回転位相計測装置３０による固定プーリ１２の回転位相と回転位相計測装置４０による可動プーリ１３の回転位相とから、可動プーリ１３のシャフト１１に対する相対回転量（回転位相変化量）ΔＰを算出する。
つまり、プライマリプーリ１の回転に伴って、回転位相計測装置３０により例えば図９（ａ）に示すような固定プーリ１２の回転に応じたパルス信号が得られ、回転位相計測装置４０により例えば図９（ｂ１）に示すような可動プーリ１３の回転に応じたパルス信号が得られる。
【００４８】
可動プーリ１３の基準軸方向位置（ここでは、最ロー位置とする）における固定プーリ１２のパルス信号と可動プーリ１３のパルス信号とが同期するようにキャリブレーションしておけば、可動プーリ１３がシャフト１１に対して軸方向移動してシャフト１１に対して相対回転する。この相対回転量（回転位相変化量）ΔＰは、回転位相計測装置３０により得られる固定プーリ１２の回転に応じたパルス信号［例えば図９（ａ）］と、回転位相計測装置４０により得られる可動プーリ１３の回転に応じたパルス信号［例えば図９（ｃ），図９（ｄ）］との位相差として算出することができる。つまり、固定プーリ１２及び可動プーリ１３の各方形波パルスの先行縁（立ち上がり縁部）、或いは、各方形波パルスの後行縁（立ち下がり縁部）に着目して各パルスの先行縁の時間差（ズレ量）、或いは、各パルスの後行縁の時間差（ズレ量）が、相対回転量（回転位相変化量）ΔＰとなる。
【００４９】
軸方向位置算出部１０２は、プライマリプーリ１のボールスプライン機構６０に設けられた、シャフト１１の軸線方向に対して傾斜した曲線状の第１スプライン溝６１の特性を利用して、相対回転量ΔＰから可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰを算出する。つまり、可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰと相対回転量ΔＰとは、図４（ａ）に示す関係にあり、この対応関係がメモリに記憶され、軸方向位置算出部１０２では、メモリに記憶された対応関係と、相対回転量算出部１０１により算出された可動プーリ１３のシャフト１１に対する相対回転量ΔＰとから可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰを算出する。
【００５０】
ベルト巻き付き径算出部１０３は、軸方向位置算出部１０２により算出された可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰからベルトの巻き付き径ＲＲｂを算出する。つまり、可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰに応じて、プライマリプーリ１の固定プーリ１２及び可動プーリ１３のベルト支持面（シーブ面）１２ａ，１３ａの相対間隔が調整され、ベルト３のプライマリプーリ１への巻き付き径ＲＲｂは、この固定プーリ１２及び可動プーリ１３の相対間隔に対応した大きさとなる。可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰとベルト３の巻き付き径ＲＲｂとは、プライマリプーリ１の固定プーリ１２及び可動プーリ１３のベルト支持面（シーブ面）１２ａ，１３ａの傾斜角度に応じた比例関係にあり、この関係は既知であるので、ベルト巻き付き径算出部１０３はこの関係を用いて可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰからベルト３の巻き付き径ＲＲｂを算出する。
【００５１】
なお、本実施形態では、ＥＣＵ１００に、上記の演算部１０４のほかに、理論変速比ＴＲｔを推定する理論変速比算出部１０５と、実変速比ＴＲｒを算出する実変速比算出部１０６と、理論変速比ＴＲｔと実変速比ＴＲｒとからベルト３の滑りを判定するベルト滑り判定部１０７と、ベルト滑り判定部１０７に判定結果に基づいて油圧（油圧室１５に供給するライン圧）を調整する油圧調整部１０８からなり、油圧調整系１０９が機能要素として備えられる。
【００５２】
理論変速比算出部１０５は、ベルト巻き付き径算出部１０３により算出されたベルト３の巻き付き径ＲＲｂから理論変速比ＴＲｔを推定する。つまり、プライマリプーリ１のベルト巻き付き径ＲＲｂが決まるとセカンダリプーリ２のベルト巻き付き径ＲＲｂ２は必然的に決まり、これらのベルト巻き付き径ＲＲｂ，ＲＲｂ２から無段変速機における理論変速比ＴＲｔを算出することができる（ＴＲｔ＝ＲＲｂ２／ＲＲｂ）。
【００５３】
実変速比算出部１０６は、回転位相計測装置（プライマリ回転数センサ）３０により得られるプライマリシャフト１１の回転数Ｎｐｒと、回転位相計測装置５０（セカンダリ回転数センサ）３０により得られるセカンダリシャフト１１の回転数Ｎｓｒとから、実変速比ＴＲｒを算出する（ＴＲｒ＝Ｎｓｒ／Ｎｐｒ）。
ベルト滑り判定部１０７では、理論変速比ＴＲｔと実変速比ＴＲｒとの差が予め設定された所定値以上乖離している場合、又は、理論変速比ＴＲｔと実変速比ＴＲｒとの比（例えば、ＴＲｒ／ＴＲｔ）が予め設定された所定値以上である場合に、ベルト３に滑りが生じていると判定する。
【００５４】
油圧調整部１０８では、ベルト滑り判定部１０７によりベルト３に滑りが生じていると判定されると、プライマリプーリ１の油圧室１５に供給するライン圧を所定圧ΔＰＯだけ微小増加させる。また、ベルト滑り判定部１０７によりベルト３に滑りが生じてないとの判定が所定時間以上続行されると、プライマリプーリ１の油圧室１５に供給するライン圧を所定圧ΔＰＯだけ微小に減少させる。
【００５５】
〔作用及び効果〕
本発明の一実施形態にかかる無段変速機のベルトの巻き付き径検出装置は、上述のように構成されるので、プライマリプーリ１において可動プーリ１３がシャフト１１に対して軸方向へ移動すると、ボールスプライン機構６０によって、可動プーリ１３がシャフト１１に対して相対回転し、演算部１０４がこれを利用してベルト３の巻き付き径を算出する。
【００５６】
つまり、相対回転計測部３０，４０，１０１では、回転位相計測装置３０が固定プーリ１２の回転位相を検出し、回転位相計測装置４０が可動プーリ１３の回転位相を検出し、相対回転量算出部１０１が計測された固定プーリ１２の回転位相と可動プーリ１３の回転位相とから、可動プーリ１３のシャフト１１に対する相対回転量（回転位相変化量）ΔＰを算出する。
【００５７】
そして、軸方向位置算出部１０２が、メモリに記憶された対応関係と、回転位相変化量算出部１０１により算出された可動プーリ１３のシャフト１１に対する相対回転量ΔＰとから可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰを算出する。
ベルト巻き付き径算出部１０３は、無段変速機によって決まっている可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰとベルト３の巻き付き径ＲＲｂと比例関係を用いて、軸方向位置算出部１０２により算出された可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰからベルトの巻き付き径ＲＲｂを算出する。
【００５８】
このように、ボールスプライン機構６０によって、可動プーリ１３のシャフト１１に対して軸方向移動すると可動プーリ１３がシャフト１１に対して相対回転するようにして、相対回転計測部の回転位相計測装置４０のトーンホイール４１には、図５，図６に示すような、一般的な歯を有する構成のものを使用するので、可動プーリ１３の回転位相を精度良く計測することができ、精度良くベルトの巻き付き径を導出することができる。
【００５９】
つまり、トーンホイール４１の外周部分に、等間隔で複数形成される歯４１ａの縁部（スリット４１ｂのと境界）は、トーンホイール４１の回転方向と直交する向きの直線であるため、ピックアップ４２は安定して各歯４１ａの通過を検知することができ、例えば特許文献１のもののように、ベルト３の巻き付き径を検出するために各歯４１ａを傾斜させる場合のように、磁界の増大や減少にばらつきが生じてピックアップによる検出精度が低下するといった不具合が回避される。
【００６０】
この結果、ベルト３の巻き付き径を精度良く検出することができ、本実施形態で例示するように、ベルト３の巻き付き径の検出情報からベルト３の滑りを判定しライン圧を制御するなど、無段変速機における種々の制御において、ベルト３の巻き付き径の検出情報を利用して高精度に適切な制御を実施することができる。
また、本実施形態では、ボールスプライン機構６０により、可動プーリ１３がシャフト１１に対して軸方向の一方向へ移動すると可動プーリ１３がシャフト１１に対して一方向へ相対回転するので、可動プーリ１３の軸方向位置と可動プーリ１３の相対回転量とを１対１に対応付けることができ、可動プーリ１３の相対回転量から可動プーリ１３の軸方向移動量をシンプルに算出することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、ボールスプライン機構６０によって、可動プーリ１３の軸方向移動量ΔＳＰに対する相対回転量ΔＰの比率（ΔＰ／ΔＳＰ）を、可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰが変速比ロー側領域にある場合は大きく、可動プーリ１３の軸方向位置ＳＰが変速比ハイ側領域にある場合は小さくしているので、以下の効果を得ることができる。
つまり、可動プーリ１３の軸方向移動に対して可動プーリ１３を相対回転させると、固定プーリ１２と可動プーリ１３との回転位相が変化するため、ベルト３がプライマリプーリ１に対して滑りが生じて、通常のプライマリプーリ１の回転方向でのベルト３のスリップだけでなく、プライマリプーリ１の径方向でのベルト３のスリップ、所謂、ベルト３の縦滑りが発生する。このベルト３の縦滑りにより、ベルト３の巻き付き半径が一気に変化するので高い変速速度を得ることができる。
【００６２】
一般に、変速比がロー側領域では、車両減速時に次の発進に備え、変速比をロー側へ変速するロー戻し制御が行われる。しかし、車両の減速度が大きいと変速比最ローまで戻りきらず、所望の発進トルクが得られない場合がある。このため、従来は、急減速であっても変速比を最ローまで戻せるような変速速度を得るために、オイルポンプに高い能力が求められていた。
【００６３】
しかし、本実施形態のように、変速比ロー側領域において、ベルトを滑らせて変速速度を上げることにより、オイルポンプの能力によって変速速度を上げる必要がなくなり、オイルポンプの大型化に起因するコストの上昇を抑制することができる。つまり、変速比ロー側において、変速比ハイ側に比べ、固定プーリ１２と可動プーリ１３の相対回転を大きくすることにより、全体として可動プーリ１３の相対回転量を一定量に抑制しつつ、変速比ロー側でベルト３が縦滑りを起こし易くして、ロー戻しの変速速度をできるようにしている。
【００６４】
また、変速比をハイ側へ変速する、所謂、アップシフト変速の場合は、ロー戻し制御のように高い変速速度は求められないので、通常の変速速度となる。このような変速速度では、固定プーリ１２に対して可動プーリ１３が相対回転してもその回転速度差は微小になるため、ベルト３のプライマリプーリ１に対する滑りを抑制して、伝達するトルクの減少を抑制することができ、通常走行におけるトルク伝達上の課題の発生を防ぐことができる。
また、回転機構を、シャフト１１の外周面１１ａに形成された第１スプライン溝６１と、可動プーリ１３の内周面１３ｆに形成された第２スプライン溝６２と、これらのスプライン溝６１，６２間に介装された複数のボール６３からなるボールスプライン機構６０としたので、可動プーリ１３の軸方向への移動に対して可動プーリの相対回転を容易に行なうことができる利点もある。
【００６５】
なお、ボールスプライン機構６０に限らず、回転機構を、シャフト１１の外周面１１ａと、シャフト１１が内挿される可動プーリ１３の内周面１３ｆとの少なくともいずれかに形成されたスプライン溝を有するものであれば、スプライン溝をシャフト１１の外周面１１ａ又は可動プーリ１３の内周面１３ｆの母線方向に対して傾斜させることにより、可動プーリ１３の軸方向への移動に対して可動プーリ１３の回転位相を容易に変化させることができる。
【００６６】
〔その他〕
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記の実施形態を適宜変更して実施することができる。
例えば、可動プーリ１３の軸方向移動量ΔＳＰに対する相対回転量ΔＰの比率（ΔＰ／ΔＳＰ）の特性は、適宜設定することができる。図４（ｂ）に例示するものでは、可動プーリ１３の軸方向位置が、変速比最ハイ近傍の領域にある場合や変速比最ロー近傍の領域にある場合には、高速で変速を行ないたいという考えから、可動プーリ１３の軸方向移動量ΔＳＰに対し、可動プーリの相対回転量ΔＰを抑えている。このように構成することにより、変速比が最ロー近傍にあるときや最ハイ近傍にあるときに、変速速度を高くした変速（高速変速）を行ないたいという要望がある場合にも、当該領域において、可動プーリと固定プーリとの回転速度の差が大きくなるのを抑制することができ、ベルト３のスリップを抑制し、トルク伝達量抑えることができる。
【００６７】
もちろん、駆動源であるエンジンの出力特性などに応じて、可動プーリ１３の軸方向移動量ΔＳＰに対する相対回転量ΔＰの比率（ΔＰ／ΔＳＰ）を一定（線形）にしてもよく、また、比率（ΔＰ／ΔＳＰ）によるベルトのすべり特性を積極的に利用することも考えられる。
また、回転機構としては、回転軸の外周面と、この回転軸が内挿される可動プーリの内周面との少なくともいずれかに形成されたスプライン溝を有するものであれば、スプライン溝を回転軸の外周面又は可動プーリの内周面の母線方向に対して傾斜させることにより、可動プーリの軸方向への移動に対して可動プーリの回転位相を容易に変化させることができる。
【００６８】
また、上記の実施形態では、プライマリプーリに、可動プーリの回転軸に対する軸方向移動に伴い可動プーリを回転軸に対して相対回転させる回転機構を設け、回転軸に対する可動プーリの相対回転量を計測する相対回転計測手段を設けて、プライマリプーリに対するベルトの巻き付き径を検出するものを説明したが、セカンダリリプーリに対するベルトの巻き付き径を検出するものとしてもよい。
【００６９】
また、相対回転計測手段を構成する回転位相計測装置に、トーンホイール及びピックアップを用いて、磁界の変化に応じた誘導起電力の変化を利用した磁気方式のロータリエンコーダを適用しているが、回転位相計測装置はこれに限らず、ホイールの表裏に発光素子と受光素子を対向して設けて、受光素子におけるホイールの歯の通過による受光変化から回転状態を検知する光電方式のロータリエンコーダなども適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
自動車をはじめとした乗り物用変速機に有効であるほか、種々の回転力伝達系の変速機に用いることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  プライマリプーリ
２  セカンダリプーリ
３  ベルト
１０，２０  Ｖ溝部
１１  プライマリシャフト
２１  セカンダリシャフト
１２，２２  固定プーリ
１３，２３  可動プーリ
１５，２５  油圧室
１７  遠心油圧キャンセル室
２７  スプリング
３０  プライマリ回転数センサとしての回転位相計測装置（相対回転計測手段）
４０  回転位相計測装置（相対回転計測手段）
５０  セカンダリ回転数センサとしての回転位相計測装置
３１，４１，５１  トーンホイール
３１ａ，４１ａ，５１ａ  トーンホイールの歯
３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ  トーンホイールのスリット
３２，４２，５２  ピックアップ（検出器）
６０，７０  ボールスプライン機構（回転機構）
６１，７１  第１スプライン溝
６２，７２  第２スプライン溝
６３，７３  ボール
１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１０１  相対回転量算出部（相対回転計測手段）
１０２  軸方向位置算出部
１０３  ベルト巻き付き径算出部
１０４  算出部（算出手段）
１０５  理論変速比算出部
１０６  実変速比算出部
１０７  ベルト滑り判定部
１０８  油圧調整部
１０９  油圧調整系
【図１】
0005775844.tif 000002
【図２】
0005775844.tif 000003
【図３】
0005775844.tif 000004
【図４】
0005775844.tif 000005
【図５】
0005775844.tif 000006
【図６】
0005775844.tif 000007
【図７】
0005775844.tif 000008
【図８】
0005775844.tif 000009
【図９】
0005775844.tif 000010