(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の回転軸と、これらの回転軸のそれぞれの一部に固定されて、それぞれの外径側端部に形成した歯を互いに噛合させる事により、これらの回転軸同士の間でのトルクの伝達を可能とした１対の歯車とを少なくとも備える歯車伝達装置と、
それぞれの検出部を、前記１対の歯車のうちの少なくとも一方の歯車の前記外径側端部に設けた歯に対向させる事により、当該歯車の回転に伴って出力信号を変化させる、１対のセンサと、
前記センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、これらの各センサの検出部を対向させた歯車に関する物理量を算出する演算器と、
を備えており、
前記１対の歯車がはすば歯車であり、前記１対のセンサのうちの一方のセンサの検出部が前記１対の歯車のうちの一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して径方向に、他方のセンサの検出部がこの一方の歯車の前記外径側端部に形成した歯に対して軸方向に、それぞれ対向しており、前記演算器は、前記センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記一方の歯車の軸方向変位量とこの歯車が伝達するトルクとのうちの少なくとも一方を算出する歯車伝達装置用物理量測定装置。
【請求項２】
１対の回転軸と、これらの回転軸のそれぞれの一部に固定されて、それぞれの外径側端部に形成した歯を互いに噛合させる事により、これらの回転軸同士の間でのトルクの伝達を可能とした１対の歯車とを少なくとも備える歯車伝達装置と、
それぞれの検出部を、前記１対の歯車のうちの少なくとも一方の歯車の前記外径側端部に設けた歯に対向させる事により、当該歯車の回転に伴って出力信号を変化させる、１対のセンサと、
前記センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、これらの各センサの検出部を対向させた歯車に関する物理量を算出する演算器と、
を備えており、
前記１対の歯車がはすば歯車であり、前記１対のセンサのうちの一方のセンサの検出部が、これらの歯車のうちの一方の歯車の前記外径側端部に形成した歯に径方向に対向し、他方のセンサの検出部がこの一方の歯車に隣接してこの一方の歯車と同じ回転軸に固定された平歯車の外径側端部に形成した歯に径方向に対向しており、前記演算器は、前記１対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、前記一方の歯車の軸方向変位量とこの歯車が伝達するトルクとのうちの少なくとも一方を算出する歯車伝達装置用物理量測定装置。
【請求項３】
１対の回転軸と、これらの回転軸のそれぞれの一部に固定されて、それぞれの外径側端部に形成した歯を互いに噛合させる事により、これらの回転軸同士の間でのトルクの伝達を可能とした１対の歯車とを少なくとも備える歯車伝達装置と、
それぞれの検出部を、前記１対の歯車のうちの少なくとも一方の歯車の前記外径側端部に設けた歯に対向させる事により、当該歯車の回転に伴って出力信号を変化させる、１対のセンサと、
前記センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、これらの各センサの検出部を対向させた歯車に関する物理量を算出する演算器と、
を備えており、
前記１対の歯車のうち、前記１対のセンサの前記検出部が対向する歯車の前記外径側端部に設けた歯の歯先面の一部に、センサ検知用の溝が設けられている歯車伝達装置用物理量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車用変速機等に組み込まれている歯車伝達装置を構成する歯車に関する物理量、具体的には、前記歯車伝達装置が伝達するトルクに応じて変化する前記歯車の変位、乃至は、この変位と相関関係のあるこのトルクの値を測定する為の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用変速機には、有段式であるか無段式であるかに拘らず、歯車伝達機構が組み込まれている。自動車用の無段式変速機としては、ベルト式、トロイダル式のものが実用化されているが、何れの型式のものでも、動力伝達部（トラクション部）で過大な滑りが発生するのを防止すべく、この動力伝達部の面圧を確保する為の押圧装置を備えている。又、前記無段変速機の伝達効率を良好にする為には、この押圧装置が発生する押圧力を、この無段変速機が伝達するトルクの大きさに応じて調節する事が好ましい。即ち、このトルクが低い場合には、前記押圧力を低く抑えて、前記動力伝達部に作用する抵抗（動力伝達に寄与しない摩擦抵抗、転がり抵抗等）を低く抑えるのに対し、前記トルクが高い場合には、前記押圧力を高くして、前記動力伝達部に於ける過大な滑りの発生を防止する事が好ましい。
【０００３】
この為に、押圧装置として油圧式のものを使用すると共に、無段変速機に入力されるトルクを測定し、このトルクの測定値に応じて、前記押圧装置が発生する押圧力を調節する事が考えられるが、この様な機構は既に一部で実施されている。この場合のトルク測定は、エンジンを制御する為の制御コンピュータの信号に基づいて行われている。但し、この様な構成では、エンジンの出力を駆動輪に伝達する状態では、前記無段変速機の動力伝達部の面圧を適正にできるが、この駆動輪側からこの無段変速機にトルクが入力される場合には、この面圧を適正にできない可能性がある。即ち、この無段変速機の減速比を大きくした状態で下り坂を走行する場合の如く、大きなエンジンブレーキが作用している状態では、前記無段変速機に、出力側から大きなトルクが、加速時等とは逆方向に入力される。この状態では、前記エンジンの出力トルク（前段側からの無段変速機の入力トルク）は、零乃至は僅少である。この様な場合に、前記押圧力の調節を、前記エンジン側からの入力トルクのみに基づいて行うと、前記無段変速機の動力伝達部の面圧が不足し、この動力伝達部で過大な滑りが発生して、この動力伝達部を構成する各面の磨耗が進む等、前記無段変速機の耐久性が損なわれる可能性がある。
【０００４】
この様な原因での無段変速機の耐久性低下を防止する為には、この無段変速機を通過する（無段変速機により伝達される）トルクを、通過する方向に拘らず測定し、この測定値に基づいて押圧装置が発生する押圧力を調節する事が効果的である。この様なトルク測定を可能とする装置としては、特許文献１に記載されている様なトルク測定装置が、広く知られている。図１５は、この様なトルク測定装置の原理を示している。このトルク測定装置は、回転軸１の外周面に１対のエンコーダ２ａ、２ｂを軸方向に離隔した状態で固定し、これらのエンコーダ２ａ、２ｂの被検出面（外周面）に、それぞれセンサ３ａ、３ｂの検出部を対向させている。これらのセンサ３ａ、３ｂの出力信号同士の関係は、前記回転軸１がトルクを伝達せず、従ってこの回転軸１が弾性変形していない状態では、所定の位相差を初期値として有する。これに対して、前記回転軸１がトルクを伝達し、この回転軸１が捩り方向に弾性変形した状態では、前記センサ３ａ、３ｂの出力信号同士の間の位相差が初期値からずれる。この位相差の初期値からのずれの大きさは、前記回転軸１が伝達するトルクの大きさに応じて、ほぼ比例する事になるので、前記位相差に基づいて、このトルクを求める事ができる。
【０００５】
一方、特許文献２には、はすば歯車を組み込んだ歯車伝達装置で、この歯車伝達装置が伝達するトルクの方向と大きさとを求める装置が記載されている。特許文献２に記載された従来構造は、はすば歯車を固定した回転軸が、軸方向に関して、前記歯車伝達装置が伝達するトルクの方向に応じた方向に、このトルクの大きさに応じた量だけ変位する事を利用する。この為、この構造では、前記回転軸を圧縮コイルばねにより、軸方向の変位を可能に弾性支持すると共に、この回転軸の軸方向変位量を、変位測定器により測定可能としている。
【０００６】
上述した何れの構造の場合も、自動車用の無段変速機に組み込んで、この無段変速機を通過するトルクを、通過する方向に拘らず測定可能な構造を実現できる可能性はある。但し、何れの構造も、無段変速機に組み込まれる事を前提としておらず、トルク測定装置を構成する為に、センサ以外にも、専用の部品を組み込んでいる。この為、部品製作、部品管理、組立作業が何れも面倒になり、コスト上昇の原因となるだけでなく、設置スペースが嵩み、無段変速機の構成部品を収納したケーシング内の限られた空間に設置する事が難しい。よって、これらの構造を自動車用の無段変速機の様に設置スペースが限られた用途に適用する事は困難である。
【０００７】
一方、無段変速機の場合、変速機構自体（所謂バリエータ部）には歯車伝達機構は組み込まれていないが、この変速機構の出力部から、無段変速機全体としての出力軸にトルクを伝達する部分等に、歯車伝達機構を組み込んでいる。そして、この歯車伝達機構を構成する歯車は、伝達するトルクの方向及び大きさに応じて、このトルクの作用方向に応じた方向に、このトルクの大きさに応じた量だけ微小変位する。従って、前記歯車伝達機構部分に組み込んだセンサにより、前記歯車の変位方向及び変位量を測定すれば、エンコーダの如く、トルク測定の為の専用の部品を使用しなくても、前記歯車が伝達しているトルクを求める事ができる。
【０００８】
尚、回転軸の一部にエンコーダを、この回転軸と同心に固定すると共に、このエンコーダの被検出面に複数個のセンサの検出部を対向させ、これら各センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、前記回転軸の各方向に関する変位量、更には、この回転軸と静止部材との間に加わる各方向の荷重又は力（モーメント）を測定する装置が、特許文献３に記載されている。この特許文献３に記載された測定装置は、複数のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて物理量を測定するものであるが、この構造でも変位量、荷重、力等の物理量を測定する為に専用のエンコーダを設けており、この構造を無段変速機に組み込まれた歯車伝達装置が伝達するトルクを測定する為に利用しようとした場合に、図１５に示した従来構造と同様の問題を生じる。又、この構造の場合には、例えば自動車用ハブユニットを構成するハブに加わるラジアル荷重及びスラスト荷重やモーメントを求める事はできても、このハブに加わるトルクを求める事はできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３５０２５１号公報
【特許文献２】特開平９−２５０９５８号公報
【特許文献３】特開２００８−６４７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、センサ以外に物理量を測定する為の要素を歯車伝達装置部分に設置する事なく、歯車伝達装置を構成する歯車の変位方向及び変位量を測定可能とする事により、該歯車伝達装置が伝達するトルクの方向及び大きさを測定可能な構造の測定装置を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の歯車伝達装置用物理量測定装置は何れも、１対の回転軸と、歯車伝達装置と、少なくとも１対のセンサと、演算器とを備える。
【００１２】
前記歯車伝達装置は、少なくとも１対の歯車により構成される。これら各歯車は、前記１対の回転軸のそれぞれの一部に固定されて、それぞれの外径側端部に形成した歯を互いに噛合させる事により、これらの回転軸同士の間でのトルクの伝達を可能としている。
【００１３】
又、前記１対のセンサのそれぞれのセンサは、それぞれの検出部を前記１対の歯車のうちの少なくとも一方の歯車の前記外径側端部に設けた歯に対向させる事により、当該歯車の回転に伴って出力信号を変化させる。尚、本発明の解釈に於いては、「歯」の用語は、個々の歯だけでなく、円周方向に連続する多数の歯の集合も意味するものとする。
【００１４】
更に、前記演算器は、前記センサの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、これらのセンサの検出部を対向させた歯車に関する物理量を算出する。
【００１５】
上述の様な前提構成を備える歯車伝達装置用物理量測定装置を実施する場合には、請求項１に記載した発明の様に、前記歯車をはすば歯車とする。
【００１６】
そして、前記１対のセンサのうちの一方のセンサの検出部を前記１対の歯車のうちの一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して径方向に、他方のセンサの検出部をこの一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して軸方向に、それぞれ対向させる。即ち、両方のセンサの検出部を同じ歯車の外径側端部に形成した歯に対して径方向及び軸方向のそれぞれに対向させる。
【００１７】
更に、前記演算器に、これらのセンサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記一方の歯車の軸方向変位量とこの歯車が伝達するトルクとのうちの少なくとも一方を算出する機能を持たせる。
【００１８】
これに対して、前述の様な前提構成を備える歯車伝達装置用物理量測定装置を実施する場合には、本発明の技術的範囲からは外れるが、例えば、前記歯車をはすば歯車にすると共に、前記１対のセンサのうちの一方のセンサの検出部を、前記１対の歯車のうちの一方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して、他方のセンサの検出部を、他方の歯車の外径側端部に形成した歯に対して、それぞれ径方向に対向させる構成を採用する事もできる。
【００１９】
更に、この様な構成を採用した場合には、前記演算器に、前記１対の歯車同士の軸方向に関する相対変位に伴って発生する、前記センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記歯車同士の軸方向に関する相対変位量とこれらの歯車同士の間で伝達するトルクとのうちの少なくとも一方を算出する機能を持たせる構成を採用する事もできる。
【００２０】
上述の構成を採用した場合には、追加的に、前記１対のセンサを前記１対の歯車の噛合部から円周方向に関して９０°の位置よりもこの噛合部に近い位置に配置して、これらのセンサを単一のホルダに保持する構成を採用する事ができる。
【００２１】
又、前述の様な前提構成を備える歯車伝達装置用物理量測定装置を実施する場合には、本発明の技術的範囲からは外れるが、追加的に、前記１対のセンサのそれぞれの検出部を、前記１対の歯車のそれぞれの前記外径側端部に形成した歯に、それぞれ径方向に対向させる構成を採用する事もできる。
【００２２】
更に、前記演算器に、前記１対の歯車の中心軸同士の相対位置変化に伴って発生する、前記センサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記歯車同士の相対変位量とこれらの歯車同士の間で伝達するトルクとのうちの少なくとも一方を算出させる構成を採用する事もできる。
【００２３】
上述の様な構成を採用した場合には、より具体的には、前記１対のセンサのそれぞれの検出部を、前記１対の歯車の噛合部を挟んで１８０°反対側位置（別々の歯車の径方向反対側部分）に対向させる構成を採用する事ができる。そして、この様な構成を採用した場合には、これらのセンサにより、これらの歯車の回転中心が前記噛合部の接線方向に相対変位する事に伴って、互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる構成を採用する事ができる。
【００２４】
代替的に、前記センサを構成する各センサの検出部を、前記歯車の噛合部を挟んで１８０°反対側位置から、これらの歯車の圧力角（各歯車の歯面の基準円上の１点に於ける、当該歯車の半径線と歯面の接線との成す角度）分だけ周方向にそれぞれ移動した位置に配置させる構成を採用する事もできる。そして、この様な構成を採用した場合には、前記各センサにより、これらの歯車の回転中心が前記噛合部の接線方向に相対変位する事に伴って、互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる構成を採用する事もできる。
【００２５】
或いは、前記１対のセンサの検出部を、前記１対の歯車のうち一方の歯車の外周面に対向させる構成を採用する事もできる。又、これらのセンサの両方の検出部がこの一方の歯車に対向している位置を、前記歯車同士の噛合部から円周方向にそれぞれ９０°ずれた部分とする構成を採用する事ができる。そして、この様な構成を採用した場合には、前記１対のセンサは、前記一方の歯車が他方の歯車から離れる方向に変位する事に伴って、互いの出力信号同士の間の位相差を変化させる構成を採用する事ができる。尚、この構成では、１対のセンサを１対の歯車を構成する両方の歯車のそれぞれに配置して、２対のセンサにより、これらの歯車の両方の変位量をそれぞれ求める事もできる。
【００２６】
前述の様な前提構成を備える歯車伝達装置用物理量測定装置を実施する場合には、請求項２に記載した発明の様に、前記１対の歯車をはすば歯車とする。そして、前記１対のセンサのうちの一方のセンサの検出部をこれら１対の歯車のうちの一方の歯車の前記外径側端部に形成した歯に径方向に対向させ、他方のセンサの検出部をこの一方の歯車に隣接してこの一方の歯車と同じ回転軸に固定された平歯車の外径側端部に形成した歯に径方向に対向させる。
【００２７】
更に、前記演算器に、前記１対のセンサの出力信号同士の間に存在する位相差の変化に基づいて、前記一方又は他方の何れかの歯車の軸方向変位量とこの歯車が伝達するトルクとのうちの少なくとも一方を算出する機能を持たせる。尚、この構成でも、別の１対のセンサを、もう１つの回転軸に固定された他方のはすば歯車と、この他方の歯車に隣接してこの他方の歯車と同じ回転軸に固定された平歯車との組合せにも適用して、２対のセンサにより、異なる回転軸に固定された２組の歯車の両方の変位量をそれぞれ求める事もできる。
【００２８】
又、前述の様な前提構成を備える歯車伝達装置用物理量測定装置を実施する場合には、請求項３に記載した発明の様に、前記１対の歯車のうち、前記１対のセンサの前記検出部が対向する歯車の前記外径側端部に設けた歯の歯先面の一部に、センサ検知用の溝を設ける事ができる。
【００２９】
更に、前述した様な前提構成を備える歯車伝達装置用物理量測定装置を実施するにあたって、本発明の技術的範囲からは外れるが、前記１対の歯車のうち、前記１対のセンサの前記検出部が対向する歯車を外嵌固定した回転軸に、この回転軸を軸方向に所定の力で押圧する弾力を付与する事もできる。
【発明の効果】
【００３０】
上述の様に構成する本発明の歯車伝達装置用物理量測定装置によれば、歯車伝達装置を構成する歯車の変位方向及び変位量を測定できる。従って、センサ以外に、トルク測定の為の専用の部品を前記歯車伝達装置部分に設置しなくても、この歯車伝達装置が伝達するトルクの方向及び大きさを測定する事が可能となる。この結果、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、歯車伝達装置に物理量測定装置を組み込む事に伴うコスト上昇を低く抑えられる。しかも、設置スペースを小さく抑えて、例えば無段変速機の構成部品を収納したケーシング内の限られた空間にも設置する事が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の第１例を説明する為、互いに噛合した１対のはすば歯車及び１対のセンサを、これらのはすば歯車の軸方向から見た状態で示す正面図である。
【図２】図２は、前記１対のはすば歯車のうち一方のはすば歯車と前記１対のセンサとの組み合わせ状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、互いに噛合した１対のはすば歯車に加わる力を説明する為の模式図である。
【図４】図４は、前記１対のセンサの出力信号の位相差に基づいて前記１対のはすば歯車により伝達されるトルクを求める手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、前記１対のはすば歯車の軸方向変位に伴って前記１対のセンサの出力信号の位相が変化する状態を示す線図である。
【図６】図６は、本発明に関連する参考例の第１例を説明する為、互いに噛合した１対のはすば歯車及び１対のセンサを、これらのはすば歯車の径方向から見た状態で示す略側面図である。
【図７】図７は、本発明に関連する参考例の第２例を説明する為、互いに噛合した１対のはすば歯車及び１対のセンサを、これらのはすば歯車の軸方向から見た状態で示す略正面図である。
【図８】図８は、本発明に関連する参考例の第３例を説明する為、互いに噛合した１対のはすば歯車及び１対のセンサを、これらのはすば歯車の軸方向から見た状態で示す略正面図である。
【図９】図９は、本発明に関連する参考例の第４例を説明する為、互いに噛合した１対のはすば歯車及び１対のセンサを、これらのはすば歯車の軸方向から見た状態で示す略正面図である。
【図１０】図１０は、本発明に関連する参考例の第５例を説明する為、互いに噛合した１対のはすば歯車及び１対のセンサを、これらのはすば歯車の軸方向から見た状態で示す略正面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態の第２例を説明する為、互いに噛合した１対のはすば歯車及びこれら両はすば歯車に隣接して設けた１対の平歯車と２対のセンサとを、これらの歯車の径方向から見た状態で示す略側面図である。
【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）はいずれも、本発明の実施の形態の第３例を説明する為、一方の平歯車及び１対のセンサのうちの一方のセンサを、該平歯車の径方向から見た状態で示す略側面図と略側面斜視図である。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）はいずれも、本発明の実施の形態の第３例の変形例を説明する為の、図１２（ａ）と同様の図である。
【図１４】図１４は、本発明に関連する参考例の第６例を説明する為、一方の平歯車及び１対のセンサのうちの一方のセンサを、該平歯車の径方向から見た状態で示す略側面図である。
【図１５】図１５は、従来から知られているトルク測定装置の１例を示す、略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
［実施の形態の第１例］
請求項１に対応する、本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１〜５により説明する。本例の構造の場合、互いに平行に配置された１対の回転軸１ａ、１ｂの中間部に、１対の歯車４ａ、４ｂを、それぞれこれらの回転軸１ａ、１ｂと共に回転する様に支持固定し、更に、これらの歯車４ａ、４ｂ同士を互いに噛合させている。前記回転軸１ａ、１ｂは、例えば無段変速機の構成部品を収納したケーシング内に、径方向及び軸方向に関するがたつきを抑えた状態で、回転自在に支持している。この為に前記回転軸１ａ、１ｂを前記ケーシングの端壁或いは中間支持壁に、アンギュラ型玉軸受、円すいころ軸受等の、予圧を付与した転がり軸受により支持している。又、前記歯車４ａ、４ｂは、何れも、工具鋼等の磁性金属製のはすば歯車で、それぞれの外径側端部に、それぞれ軸方向に対し傾斜した歯５ａ、５ｂを形成している。そして、これらの歯５ａ、５ｂ同士を、互いに隙間なく（バックラッシを零とした状態で）噛合させている。この構成により、前記回転軸１ａ、１ｂ同士の間でトルクを、バックラッシに基づくタイムラグを生じる事なく伝達可能な、歯車伝達装置６を構成している。
【００３３】
前記歯車４ａ、４ｂのうちの一方（例えば、後述する基準円直径ｄが小さく、噛合に加わる力が大きくなる小径側）の歯車４ａの外径側端部に、１対のセンサ７ａ、７ｂの検出部を近接対向させている。これらのセンサ７ａ、７ｂは何れも、ホール素子、磁気抵抗素子等の磁気検出素子と永久磁石とを組み合わせた磁気検出式のもので、前記検出部が対向する部分の磁気特性の変化に応じて出力信号を変化させる。本例の場合には、前記センサ７ａ、７ｂに、波形整形回路を有するＩＣを組み込んでいる。従って、これらのセンサ７ａ、７ｂは、それぞれの検出部の近傍（微小隙間を介して対向する直前部分）を、前記一方の歯車４ａの外径側端部に形成した歯５ａが通過すると、この歯５ａの凹凸に基づいて、後述する図５に示す様な矩形波（パルス信号）を出力する。
【００３４】
それぞれがこの様な特性を有する前記センサ７ａ、７ｂのうち、一方のセンサ７ａの検出部は、前記一方の歯車４ａの外周面（前記歯５ａの先端縁）に、径方向に対向させている。これに対して他方のセンサ７ｂは、前記一方の歯車４ａの外径側端部の軸方向片端面（前記歯５ａの軸方向端面）に、軸方向に対向させている。尚、前記一方の歯車４ａの円周方向に関する、前記センサ７ａ、７ｂの検出部の位置は、互いにほぼ同じとして、これらのセンサ７ａ、７ｂを近接配置している。この理由は、前記センサ７ａ、７ｂを単一の合成樹脂製ホルダ（図示せず）内に包埋支持して一体型のセンサユニットとし、これらのセンサ７ａ、７ｂの位置決め精度及び組み付け作業性を良好にする為である。尚、この合成樹脂製ホルダについては、形状は異なるが、図７に示す合成樹脂製ホルダ９を参照できる。
【００３５】
前記センサ７ａ、７ｂの出力信号は、図示しない演算器に入力する。すると、この演算器は、これらのセンサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差に関する情報に基づいて、前記一方の歯車４ａのうちで、前記センサ７ａ、７ｂを設置した部分の軸方向に関する変位量を算出する。又、この変位量に基づいて、前記歯車伝達装置６により伝達されるトルクを算出する。以下、この変位量並びにトルクＴを求める手順に就いて、図３〜５を参照しつつ説明する。
【００３６】
それぞれがはすば歯車である１対の歯車４ａ、４ｂ同士の噛合部には、図３に矢印で示す様な方向の力が加わる。即ち、歯車伝達の分野で広く知られている様に、前記歯車４ａ、４ｂのそれぞれの歯５ａ、５ｂ同士の噛合に基づいて、これらの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部の接線方向に接線方向力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）が、これらの歯５ａ、５ｂの円周方向側面同士の押し付け合いに基づいて、前記トルクＴの伝達方向に応じた方向に加わる。又、前記歯車４ａ、４ｂの回転中心同士を離す方向に半径方向力Ｆｒ（Ｆｒ１、Ｆｒ２）が、前記歯５ａ、５ｂの円周方向側面の傾斜に基づいて加わる。更に、前記歯車４ａ、４ｂ同士を軸方向に相対変位させる方向に軸方向力Ｆｘ（Ｆｘ１、Ｆｘ２）が、これらの歯車４ａ、４ｂの中心軸の方向に対する前記歯５ａ、５ｂの傾斜（捩れ角の存在）に基づいて、前記トルクＴの伝達方向に応じた方向に加わる。
【００３７】
又、前記各力Ｆｔ、Ｆｒ、Ｆｘの大きさは、次式で表す様に、前記歯車４ａ、４ｂ同士の間で伝達するトルクＴに比例する。
Ｆｔ∝２０００Ｔ／ｄ  −−−（１）
Ｆｒ∝Ｆｔ・（ｔａｎα／ｃｏｓβ）  −−−（２）
Ｆｘ∝Ｆｔ・ｔａｎβ  −−−（３）
【００３８】
尚、これら各式中、Ｔはトルク［Ｎ・ｍ］を、ｄは基準円直径［ｍｍ］を、αは圧力角［ｄｅｇ］を、βは捩れ角［ｄｅｇ］を、それぞれ表している。この捩れ角βは、一般的には２０°程度であるが、本例の場合、例えば１５°〜３０°程度の範囲で設定する。
【００３９】
そして、前記歯車４ａ、４ｂは、前記噛合部から入力される、前記各力Ｆｔ、Ｆｒ、Ｆｘに基づいて、各方向に押される。
【００４０】
尚、本例の場合には関係ない（後述する実施の形態の実施の形態の第４〜５例の場合には関係する）が、平歯車の場合には、捩れ角β＝０であり、ｃｏｓβ＝１、ｔａｎβ＝０であるから、
Ｆｒ∝Ｆｔ・ｔａｎα  −−−（４）
Ｆｘ＝０  −−−（５）
となる。
【００４１】
一方、前記歯車４ａ、４ｂは前記回転軸１ａ、１ｂにそれぞれ固定されており、これらの回転軸１ａ、１ｂは、前述した様にケーシング内に、予圧を付与された転がり軸受により、回転自在に支持されている。そして、前記歯車伝達装置６により前記トルクＴを伝達する際には、前記各転がり軸受、更には、これら各転がり軸受を設置した、前記ケーシングの端壁或いは中間支持壁は、前記各力Ｆｔ、Ｆｒ、Ｆｘに基づいて弾性変形する。そして、この弾性変形に基づいて、前記回転軸１ａ、１ｂ、及び、これらの回転軸１ａ、１ｂに支持固定された、前記歯車４ａ、４ｂが変位する。この様にして生じる変位の量は、前記トルクＴに応じて前記各力Ｆｔ、Ｆｒ、Ｆｘが大きくなる程大きくなり、前記歯車４ａ、４ｂの支持剛性が高くなると小さくなる（支持剛性が低い程大きくなる）。本例の場合には、前記小径側の歯車４ａの歯５ａにそれぞれの検出面を近接対向させた、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号の位相差に基づいて、前記小径側の歯車４ａの、前記軸方向力Ｆｘに基づく軸方向に関する変位量を測定する。更に、この変位量に基づいて、前記歯車伝達装置６が伝達するトルクＴを算出する。この手順に就いて、図４〜図５により説明する。
【００４２】
図４のフローチャートに示したＳ（ステップ）１で、前記歯車伝達装置６がトルクＴを伝達している場合には、Ｓ２で、前記歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部に、前記各力Ｆｔ、Ｆｒ、Ｆｘが加わる。本例の場合には、このうちの軸方向力Ｆｘに基づき、Ｓ３で、前記小径側の歯車４ａが軸方向に（例えば数十μｍ程度）微小変位する。この微小変位に基づいて、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号同士の位相差が変化する。即ち、これらのセンサ７ａ、７ｂのうち、前記歯５ａの軸方向端面に検出部を対向させたセンサ７ｂの出力信号に関しては、前記変位に基づいて位相が変化する事はない。これに対して、前記歯５ａの外周面（先端縁）に検出部を対向させたセンサ７ａの出力信号に関しては、この歯５ａの捩れ角の存在により、前記変位に基づいて位相が変化する。
【００４３】
例えば、前記歯車伝達装置６がトルクＴを伝達しない状態（初期状態）では、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号同士の位相差（初期位相差）δが、図５の（Ａ）（Ｂ）の上段の破線及び下段の実線で示す様に、１周期Ｌの１／２（δ＝Ｌ／２）であると仮定する。尚、この様な初期位相差δの設定は、前記トルクＴの伝達方向に拘らず、常に所定方向の位相差を存在させ（トルクＴの作用方向が逆転する過程で、位相差がゼロにならない様にし）、この位相差に基づいて、前記トルクＴの作用方向及びその大きさを容易に求められる様にする為に重要である。
【００４４】
上述の様な中立状態から、前記歯車４ａが軸方向に変位した場合に、前記センサ７ｂの被検出面（歯５ｂの軸方向端面で、このセンサ７ｂの検出部が対向している部分）は、図４のＳ４の様に、前記歯車４ａの周方向には移動しないので、前記センサ７ｂの出力信号の位相は変化しない。これに対して、前記外周面側のセンサ７ａの被検出面（歯５ｂの先端面で、このセンサ７ａの検出部が対向している部分）は、前記捩れ角βの存在に基づいて、図４のＳ５に示す様に周方向に移動するので、前記センサ７ａの出力信号の位相が変化する。例えば、前記歯車４ａが図２の矢印Ａ方向に回転する場合、この歯車４ａが同図の矢印Ｂ方向に変位すると、前記外周面側のセンサ７ａの出力信号の位相が進み、このセンサ７ａと前記軸方向端面側のセンサ７ｂとの位相差が、図５（Ａ）のδ１（０＜δ１＜Ｌ／２）程度に短くなる。これに対して、前記歯車４ａが同図の矢印Ｃ方向に変位すると、前記外周面側のセンサ７ａの出力信号の位相が遅れ、このセンサ７ａと前記軸方向端面側のセンサ７ｂとの位相差が、図５（Ｂ）のδ２（Ｌ＞δ２＞Ｌ／２）程度に長くなる。
【００４５】
要するに、図４のＳ６の様に、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差が変化する。この様に、この位相差δ（δ１、δ２）が前記初期状態の位相差｛δ（Ｌ／２）｝に対して変化する方向は、前記トルクＴの伝達方向に応じて決まり、変化の大きさはこのトルクＴの大きさに応じて決まる。即ち、前記図５（Ａ）に示すδ１なる位相差が存在する場合には、前記歯車４ａに、図２の矢印Ｂ方向に、「δ−δ１」なる大きさの位相差に見合う軸方向力Ｆｘが加わっている事になる。これに対して、前記図５（Ｂ）に示すδ２なる位相差が存在する場合には、前記歯車４ａに、図２の矢印Ｃ方向に、「δ２−δ」なる大きさの位相差に見合う軸方向力Ｆｘが加わっている事になる。
【００４６】
尚、前記位相差δ（δ１、δ２）の大きさの絶対値は、前記歯車４ａの回転速度に応じて変化する。従って、この絶対値からでは、この回転速度が既知の一定値である場合にしか前記トルクＴを求められないのに対して、前記無段変速機内の歯車４ａの回転速度は、大きく変化する。そこで、Ｓ７で、この回転速度の影響を排除すべく、前記位相差δ（δ１、δ２）を前記１周期Ｌにより除して、この１周期Ｌに対するこの位相差の比、即ち、位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌを求める。そして、Ｓ８で、この位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌに所定の定数（変位変換定数）を乗じる（積を求める）事により、Ｓ９で、前記歯車４ａの、軸方向に関する変位量を求める。尚、前記変位変換定数とは、前記歯５ａの歯数、捩れ角β等に基づいて、数学的に、容易に求められる。
【００４７】
この様にして、前記歯車４ａの軸方向に関する変位量を求めたならば、Ｓ１０で、この変位量に、この変位量と前記軸方向力Ｆｘとの関係を示す定数（荷重変換定数）を乗じる。尚、この荷重定数は、Ｓ１１に示す様に、前記歯車４ａの支持剛性を勘案しつつ、Ｓ１２に示す様に、実験或いは計算により、予め求めて、前記変位量に基づいて前記軸方向力Ｆｘを求める為のソフトウェア中に組み込んでおく。そして、このソフトウェアを使用した計算により、Ｓ１３に示す様に、前記軸方向力Ｆｘを算出する。前述した通り、この軸方向力Ｆｘと前記トルクＴとの間には、前記（１）（３）式で表される様な関係があるので、Ｓ１４に示す様に、前記噛合部に存在する摩擦の影響（フリクションロス）等の影響を補正しつつ、前記（１）（３）式を組み込んだソフトウェアにより、図４のＳ１５で、前記軸方向力Ｆｘから前記トルクＴを求める。
【００４８】
上述の様に本例の歯車伝達装置用物理量測定装置によれば、無段変速機のケーシング内に、１対のセンサ７ａ、７ｂを単一のホルダ内に包埋支持した単一のセンサユニット、及び、これらのセンサ７ａ、７ｂの出力信号を取り出す為のハーネスを設置するのみで、前記無段変速機内に設けた歯車伝達装置６部分で伝達されるトルクＴを求められる。即ち、前記センサユニット及び前記ハーネス以外に、トルク測定の為の専用の部品を前記歯車伝達装置６部分に設置しなくても、この歯車伝達装置６が伝達するトルクの方向及び大きさを測定可能となる。この結果、部品製作、部品管理、組立作業が何れも容易になり、前記無段変速装置を構成する歯車伝達装置６に物理量測定装置を組み込む事に伴うコスト上昇を低く抑えられる。しかも、設置スペースを小さく抑えて、前記ケーシング内の限られた空間に設置する事が容易になる。
【００４９】
尚、前記無段変速機に複数組の歯車伝達装置が設けられている場合、前記センサユニットを、より後段（出力側）の歯車伝達装置に設置する事が、トルクの測定精度を高くする面から有利である。この理由は、自動車用自動変速機として利用される一般的な無段変速機の場合、後段程、伝達するトルクが大きくなり、歯車の変位量も多くなる為である。
【００５０】
又、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌに基づいて前記トルクＴを求める場合、必ずしも前記歯車４ａの軸方向の変位量を求める必要はない。例えば、位相差比δ（δ１、δ２）／ＬとトルクＴとの関係を表した式を組み込んだソフトウェアを、前記演算器中にインストールしておく事により、位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌから直接前記トルクＴを求める事もできる。尚、この様な位相差比δ（δ１、δ２）／ＬとトルクＴとの関係を表した式は、前記歯車伝達装置６に既知のトルクを入力しつつ、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌを測定する事により求める事ができる。
【００５１】
更に、前記演算器に、既知のトルクに応じて、前記位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌから前記トルクＴを求める式を補正する機能を持たせる事もできる。即ち、前記歯車４ａ、４ｂ同士の噛合部の摩擦係数が変われば、前記位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌから前記トルクＴを求める式が変わるし、この摩擦係数は、無段変速機の使用に伴う、前記歯５ａ、５ｂの馴染みの進行や摩耗、更にはミッションオイルの温度、劣化度合い等により変化する。一方、前記無段変速機に入力されるトルクは、エンジンの制御コンピュータの情報等により知る事ができ、前記歯車伝達装置６部分を通過するトルクに関しても、前記入力トルクと、前記無段変速機の入力部からこの歯車伝達装置６部分までの間に存在する伝達機構の変速比とに基づいて、十分な精度で求められる。
【００５２】
そこで、前記入力トルクに基づいて求めたトルクと、当該トルクが前記歯車伝達装置６で伝達されている状態での、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌとを比較して、前記式のゲインや零点を修正すれば、長期間使用後であっても、この位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌから前記トルクＴを精度良く求められる。尚、先の説明から明らかな通り、この様な式の補正は、前記エンジンの側から前記無段変速機にトルクが入力される状態で行う。エンジンブレーキの作動時の様に、駆動輪側からこの無段変速機にトルクが入力される状態で行う事は不可である。駆動輪側からこの無段変速機にトルクが入力される状態でのトルク測定は、上述の様にして補正された式により、前記位相差比δ（δ１、δ２）／Ｌに基づいて行う。
【００５３】
尚、本例では、１対のセンサ７ａ、７ｂを１対の歯車４ａ、４ｂのうちの一方の歯車４ａにのみ設置したが、もう１対のセンサを他方の歯車４ｂにも設置しても良い。この場合には、これらの歯車４ａ、４ｂの両方の変位量をそれぞれ求める事により、前記トルクＴの測定値に関する信頼性を向上させる事ができる。又、本例に就いて、歯車伝達装置として１対の歯車を備えた装置を用いて説明したが、複数組の歯車を備えた歯車伝達装置にも本発明は適用できる。この場合、これらのうちの１対の歯車の何れか一方の歯車に、１対のセンサを設置すれば十分であるが、複数組のセンサを設置する事も可能である。
【００５４】
［本発明に関連する参考例の第１例］
図６は、本発明に関連する参考例の第１例を示している。本参考例の場合には、１対のセンサ７ａ、７ｂのうちの一方のセンサ７ａの検出部を、一方の歯車４ａの外径側端部に形成した歯５ａに対して、他方のセンサ７ｂの検出部を、他方の歯車４ｂの外径側端部に形成した歯５ｂに対して、それぞれ径方向に対向させている。本参考例の場合には、前記センサ７ａ、７ｂの検出部を、それぞれ前記歯車４ａ、４ｂの外周面のうちで、前記歯５ａ、５ｂの噛合部から、円周方向に９０°外れた位置に対向させている。
【００５５】
この様な本参考例の構造は、それぞれがはすば歯車である前記歯車４ａ、４ｂにより構成する、歯車伝達装置６によるトルクの伝達時に、これらの歯車４ａ、４ｂが軸方向に相対変位する事を利用して、このトルクを求めるものである。即ち、前記歯車伝達装置６によるトルクの伝達時に前記歯車４ａ、４ｂには、前述した軸方向力Ｆｘ（Ｆｘ１、Ｆｘ２）が、このトルクの伝達方向に応じて、互いに反対方向に加わる。この結果、前記歯車４ａ、４ｂ同士が、軸方向に関して相対変位する。そして、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差が、前記トルクの伝達方向に応じた方向に、初期値からずれる。
【００５６】
そこで、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号を処理する演算器により、これらのセンサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差に基づいて、前記歯車伝達装置６が伝達するトルクを算出する。
【００５７】
本参考例の場合、一方のセンサ７ａの位相が進む（又は遅れる）場合に、他方のセンサ７ｂの位相が遅れる（又は進む）。従って、前記歯車伝達装置６により伝達するトルクＴの大きさが同じであると仮定した場合に、前述した実施の形態の第１例の場合に比べて、前記センサ７ａ、７ｂの位相差δを２倍程度に大きくできる。この為、この位相差δから前記トルクＴを求める場合のゲインを２倍程度大きくできて、このトルクＴの測定精度向上を図れる。
【００５８】
前記位相差δに基づいて求めた変位量（或いはこの位相差δそのもの）から前記トルクＴを求める為の式に関しては、前述した実施の形態の第１例の場合と同様、予め実験等により求めておく。
【００５９】
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００６０】
［本発明の関連する参考例の第２例］
図７は、本発明に関連する参考例の第２例を示している。本参考例の場合には、１対のセンサ７ａ、７ｂを、上述した参考例の第１例の場合よりも、歯車伝達装置６を構成する１対の歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部に近い位置に配置している。そして、前記センサ７ａ、７ｂを単一のホルダ９に保持する様にしている。
【００６１】
この様な本参考例の構造によれば、前記センサ７ａ、７ｂの設置を容易にでき、且つ、これらのセンサ７ａ、７ｂ同士の位置関係を精度良く規制できる。更に、前記歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部に働く軸方向力Ｆｘに基づく、これらの歯車４ａ、４ｂの傾斜が、前記センサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差δを大きくする方向に寄与する。この為、上述した参考例の第１例よりも更に、この位相差δから前記歯車伝達装置６が伝達するトルクＴを求める場合のゲインを大きくできて、このトルクＴの測定精度向上を図れる。
【００６２】
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００６３】
［本発明に関連する参考例の第３例］
図８は、本発明に関連する参考例の第３例を示している。先に述べた実施の形態の第１例、並びに参考例の第１例、第２例は、何れも、前述の図３により説明した各方向の力のうち、軸方向力Ｆｘに基づく歯車の変位を測定する事により、歯車伝達装置６が伝達するトルクＴを算出する様にしている。これに対して本参考例の構造の場合には、接線方向力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）に基づく１対の歯車４ａ、４ｂの相対変位を測定する事により、歯車伝達装置６が伝達するトルクＴを算出する様にしている。この為に本参考例の場合には、１対のセンサ７ａ、７ｂの検出部を、前記歯車４ａ、４ｂの外周面のうちで、これらの歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部を挟んで１８０°反対側位置に対向させている。
【００６４】
前記歯車伝達装置６によりトルクＴを伝達する際には、前記歯車４ａ、４ｂが、前記接線方向力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）に基づいて、前記噛合部の接線方向に、且つ、互いに逆方向に変位する。この結果、一方のセンサ７ａの出力信号の位相が進む（又は遅れる）と同時に、他方のセンサ７ｂの出力信号の位相が遅れ（又は進み）、これらのセンサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差が変化する。そこで、この位相差が変化する方向により前記トルクＴの伝達方向を、同じくこの位相差δの変化量によりこのトルクＴの大きさを、それぞれ求める。
【００６５】
尚、本参考例の様に、前記接線方向力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）に基づいて前記トルクＴを求める構造を実施する場合には、前記歯車４ａ、４ｂは、はすば歯車に限らず、平歯車であっても良い。これらの歯車４ａ、４ｂがはすば歯車である場合には、前記接線方向力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）に基づく変位と、軸方向力Ｆｘ（Ｆｘ１、Ｆｘ２）による変位とが合成された変位に基づいて、前記トルクＴを求める事になる。平歯車である場合には、前記接線方向力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）による変位のみに基づき、前記トルクＴを求める。
【００６６】
何れにしても、前記位相差δに基づいて求めた変位量（或いはこの位相差δそのもの）から前記トルクＴを求める為の式に関しては、前述した実施の形態の第１例の場合と同様、予め実験等により求めておく。
【００６７】
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００６８】
［本発明に関連する参考例の第４例］
図９は、本発明に関連する参考例の第４例を示している。本参考例は、上述した参考例の第３例と同様に、接線方向力Ｆｔ（Ｆｔ１、Ｆｔ２）に基づく１対の歯車４ａ、４ｂの相対変位を測定する事により、歯車伝達装置６が伝達するトルクＴを算出する様にしている。
【００６９】
但し、本参考例では、１対のセンサ７ａ、７ｂの検出部を、前記歯車４ａ、４ｂの外周面のうちで、これらの歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部を挟んで１８０°反対側位置に対向させる代わりに、この位置から、当該歯車４ａ、４ｂの圧力角（各歯車の歯面の基準円上の１点に於ける、当該歯車の半径線と歯面の接線との成す角度）分だけ周方向にそれぞれ更に移動した位置に於いて、これらの歯車に対向させている。この圧力角は、１４．５°〜２２．５°の範囲内の所定値に設定されるが、通常は２０°である。
【００７０】
より具体的には、図９に示す通り、歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部を挟んで１８０°反対側位置から、これらの歯車４ａ、４ｂの噛合部に於ける基準円上の歯面の共通法線αに対し直角であって、これらの歯車４ａ、４ｂの回転中心を通る線上β、γまでずらした位置にセンサ７ａ、７ｂを配置する。歯車４ａが歯車４ｂを押す場合、このときの押す力は、これらの歯の歯面の共通法線α上の方向に働く事になる。この為、これらの歯車４ａ、４ｂの相対変位量は、前記共通法線α方向で、これらの歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部の接線方向よりも大きくなる。従って、センサ７ａ、７ｂの設置位置を、歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部を挟んで１８０°反対側位置から圧力角分だけずらす事により、トルク変動に伴うこれらの歯車４ａ、４ｂの相対変位量の最大値を検出する事が可能となり、この検出ゲインの増加により、これらの歯車４ａ、４ｂの接線方向に於ける変位量の検出精度を実質的に向上させる事ができる。
【００７１】
尚、本参考例では、歯車４ａから歯車４ｂへとトルクが伝達する場合の圧力角の向きを考慮して、これらの歯車４ａ、４ｂの回転方向に対応した移動方向に１対のセンサ７ａ、７ｂをずらして設置しているが、これらの歯車４ａ、４ｂの回転方向が逆転する場合をも考慮する必要がある場合には、これらの歯車４ａ、４ｂの移動方向が逆となり、かつ、圧力角の向きも逆になるので、その方向に於ける変位の測定の精度を向上させる為には、歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部を挟んで１８０°反対側位置から、その圧力角分だけ図９に示した場合とは逆側にずらして１対のセンサを配置する事も可能である。又、両方向の変位の測定精度を向上させる為には、歯車４ａ、４ｂの歯５ａ、５ｂ同士の噛合部を挟んで１８０°反対側位置から、それぞれ圧力角分だけ周方向に移動した位置に２対のセンサを設置しても良い。
【００７２】
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第３例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００７３】
［本発明に関連する参考例の第５例］
図１０は、本発明に関連する参考例の第５例を示している。本参考例の場合には、前述の図３により説明した各方向の力のうち、径方向力Ｆｒ（Ｆｒ１、Ｆｒ２）に基づく１対の歯車４ａ、４ｂの変位を測定する事により、歯車伝達装置６が伝達するトルクＴを算出する様にしている。この為に本参考例の場合には、２対のセンサ７ａ〜７ｄを設け、これら各センサ７ａ〜７ｄの検出部を、前記歯車伝達装置６を構成する１対の歯車４ａ、４ｂの外周面に、これらの歯車４ａ、４ｂ毎に、それぞれ１対ずつ対向させている。前記各センサ７ａ〜７ｄの検出部が対向している位置は、それぞれ前記歯車４ａ、４ｂの噛合部から円周方向に９０°ずれた部分としている。即ち、１対のセンサ７ａ、７ｂの検出部を、一方の歯車４ａの外周面のうちで、前記噛合部の接線方向反対側２箇所位置に対向させている。これに対して、別の１対のセンサ７ｃ、７ｄの検出部を、他方の歯車４ｂの外周面のうちで、前記噛合部の接線方向反対側２箇所位置に対向させている。
【００７４】
本参考例の場合には、前記噛合部で発生する前記径方向力Ｆｒ（Ｆｒ１、Ｆｒ２）に基づいて前記歯車４ａ、４ｂが互いに離れる方向に関する変位量を求め、前記トルクＴを算出する様にしている。先ず、前記一方の歯車４ａの変位量は、前記１対のセンサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差の変化量により求められる。即ち、前記一方の歯車４ａが前記離れる方向に変位すると、前記センサ７ａ、７ｂのうちの一方のセンサ７ａ（又は７ｂ）の出力信号の位相が進み、他方のセンサ７ｂ（又は７ａ）の出力信号の位相が遅れる。そして、これらのセンサ７ａ、７ｂの出力信号同士の間に存在する位相差δの変化に基づいて、前記一方の歯車４ａの変位量を求められる。同様に、前記他方の歯車４ｂの変位量に関しても、前記別の１対のセンサ７ｃ、７ｄの出力信号同士の間に存在する位相差δの変化量に基づいて求められる。そして、前記歯車４ａ、４ｂの変位量の合計、即ち、トルク伝達時に前記歯車４ａ、４ｂの回転中心同士が離れる量から、前記トルクＴを算出する。この変位量からトルクＴを求める式に関しても、実験等により予め求めておく。
【００７５】
尚、本参考例の場合には、前記歯車伝達装置６が伝達するトルクＴの方向は知る事はできないが、このトルクＴの大きさは求められる。無段変速機の押圧装置の押圧力は、トルクＴの大きさが分かれば制御できる為、この押圧力制御に関する限り、前記方向を知る事ができない事は、特に問題とはならない。
【００７６】
又、本参考例の場合には、前記トルクＴの測定精度を確保する為に、前記歯車４ａ、４ｂの変位量をそれぞれ求め、これらを合計した値に基づいて前記トルクＴを求める様にしている。これに対して、あまり測定精度を要求しない場合には、何れか一方の歯車４ａ（又は４ｂ）の変位量のみから、前記トルクＴを算出する事もできる。
【００７７】
前記位相差δに基づいて求めた変位量（或いはこの位相差δそのもの）から前記トルクＴを求める為の式に関しては、前述した実施の形態の第１例の場合と同様、予め実験等により求めておく。
【００７８】
その他の部分の構成及び作用は、前述した参考例の第３例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００７９】
［実施の形態の第２例］
図１１は、請求項２に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、歯車伝達装置６を構成する１対の歯車４ａ、４ｂをはすば歯車としている。特に、本例の場合には、これらの歯車４ａ、４ｂにそれぞれ隣接する状態で１対の平歯車８ａ、８ｂを、それぞれ設けている。一方の歯車４ａの歯数と一方の平歯車８ａの歯数とは同じとし、他方の歯車４ｂの歯数と他方の平歯車８ｂの歯数とは同じとしている。又、２対のセンサ７ａ〜７ｄを設け、１対のセンサ７ａ、７ｂの検出部を、一方の歯車４ａの外周面と一方の平歯車８ａの外周面とに、それぞれ対向させている。これに対して、別の１対のセンサ７ｃ、７ｄの検出部を、他方の歯車４ｂの外周面と他方の平歯車８ｂの外周面とに、それぞれ対向させている。本例の場合、それぞれの検出部を平歯車８ａ、８ｂの外周面に対向させたセンサ７ｂ、７ｄが、前述の実施の形態の第１例で、歯５ａの軸方向端面に検出部を対向させたセンサ７ｂの役目を持つ。
【００８０】
この様な本例の構造は、それぞれがはすば歯車であって互いに噛合した１対の歯車４ａ、４ｂに隣接する部分に、それぞれこれらの歯車４ａ、４ｂと歯数が同じである（又は整数倍の関係がある）平歯車８ａ、８ｂが設けられている場合に有効である。１対のセンサ７ａ、７ｂ（又は７ｃ、７ｄ）の出力信号同士の間に存在する位相差の変化に応じて前記歯車４ａ（又は４ｂ）の軸方向に関する変位量を求め、この変位量から前記歯車伝達装置６が伝達するトルクＴを算出する手順に関しては、前述の実施の形態の第１例の場合と同様である。従って、このトルクＴは、前記各センサ７ａ〜７ｄのうちの一方の組７ａ、７ｂ（又は７ｃ、７ｄ）のみ設ければ足りるし、その場合には、一方の平歯車８ａ（又は８ｂ）のみ存在すれば良い。
【００８１】
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
【００８２】
［実施の形態の第３例］
図１２及び図１３は、請求項３に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例は、１対の歯車のうち、１対のセンサ７ａ、７ｂの検出部が対向する一方又は両方の歯車の外径側端部に設けた歯の歯先面の一部に、センサ検知用の溝１０を設けた点に特徴がある。本例では、センサの位置決めを当該センサ検知用の溝１０に応じて行う必要があるが、以下の様な利点を有する。
【００８３】
図１２に示した例では、平歯車４ｃの歯５ｃの各歯先面にセンサ検知用の溝１０を形成している。平歯車の場合、それ自体の噛合によって、歯車同士が軸方向に相対変位する事はないが、隣接するはすば歯車同士の噛合によって、その回転軸が軸方向に移動する事に伴い、平歯車が軸方向に変位する場合がある。平歯車の歯自体は捩れ角を持たないので、平歯車４ｃに軸方向力Ｆｘ（Ｆｘ１、Ｆｘ２）が掛かっても、その軸方向変位に基づいて、センサ７ａの出力信号に関して位相が変化する事はない。しかしながら、本例では、センサ検知用の溝１０をその傾き角を自由に設定した状態で設けている。従って、このセンサ検知用の溝１０の傾きに基づいて、この平歯車４ｃの軸方向変位を検知する事が可能と成る。この様な構成は、隣接するはすば歯車自体の周囲にセンサを対向させるスペースがない場合に好適である。
【００８４】
図１３（ａ）、（ｂ）に示した例では、はすば歯車４ｄの歯５ｄの各歯先面に対して、センサ検知用の溝１０ａ又は１０ｂを形成している。図面から明らかな通り、センサ検知用の溝１０ａ、１０ｂの傾き角は任意に設定でき、且つ、その傾き方向も任意とする事ができる。これらの例では、第１に、はすば歯車４ｄの歯５ｄ自体の傾きと関係なく、測定すべき変位に応じて適切な傾きのセンサ検知用の溝１０ａ、１０ｂを別途設ける事で、歯５ｄ自体の傾きに制限される事なく、歯車４ｄの変位を測定する事が可能となる。従って、動力伝達に適する様に設定されたはすば歯車の捩れ角に依存されることなく、検出ゲインを高める事が可能となる。又、歯車４ｄの歯５ｄ自体の設計精度が十分でなかったり、経年による精度の劣化等が生じたりした場合でも、歯精度に依存する事なく、溝形状の精度に応じた測定が可能となる為、より精度の高い変位検出が可能となる。
【００８５】
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。尚、本例は、実施の形態の第１例のみならず、実施の形態の第２例、並びに参考例の第１〜５例と組み合わせても実施する事ができる。
【００８６】
［本発明に関連する参考例の第６例］
図１４は、本発明に関連する参考例の第６例を示している。本参考例は、それぞれがはすば歯車である１対の歯車のうち、１対のセンサの検出部が対向する一方又は両方の歯車を外嵌固定した回転軸に、この回転軸を軸方向に所定の力で押圧する弾力を付与している点に特徴がある。
【００８７】
図１４に示す例では、はすば歯車４ａが固定された回転軸１ａの端部に外嵌固定され、この回転軸１ａを回転可能にケーシング１３に支持する軸受１２と、このケーシング１３との間に、弾性部材として皿バネ１１を設けて、この回転軸１ａに対して、軸方向に押圧する弾力を付与している。この為、前記ケーシング１３の一部に、前記軸受１２の外輪を、軸方向の移動を可能に内嵌固定している。弾性部材としては、皿バネ１１の他、コイルバネ、樹脂製の環状部材等、回転軸１ａを軸方向に押圧可能な部材であれば、任意に採用できる。
【００８８】
この様に弾性部材を設ける事により、この回転軸１ａ及びこの回転軸１ａに固定されたはすば歯車４ａには、トルクＴの作用に拘わらず、軸方向の弾力が付与される。そして、はすば歯車４ａにトルクＴに応じた軸方向力Ｆｘ（Ｆｘ１、Ｆｘ２）が加わった場合には、この軸方向力Ｆｘ（Ｆｘ１、Ｆｘ２）とこの弾性部材による軸方向の弾力との和又は差が歯車４ａに作用する。この様にして、本参考例では、弾性部材により前記歯車４ａを支持した前記回転軸１ａのアキシアル剛性を安定させて、この回転軸１ａの軸方向変位とトルクＴとの関係を安定化させる事ができる為、より安定したトルク検出を実現する事ができる。又、前記歯車４ａを支持した前記回転軸１ａのアキシアル剛性を弾性部材で管理する事で、歯車４ａの計画的な軸方向変位を実現できる為、より精度の高いトルク検出を実現する事ができる。
【００８９】
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。尚、本参考例は、実施の形態の第１例のみならず、実施の形態の第２例、第３例、並びに参考例の第１例〜第６例と組み合わせても実施する事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明の歯車伝達装置用物理量測定装置は、自動車用の自動変速機として使用する無段変速機を通過するトルクを測定する場合に限らず、工作機械等、歯車伝達装置を組み込んだ各種機械装置で伝達されるトルクを測定する為に利用できる。又、互いに交差する方向に配置された１対の回転軸の端部にそれぞれ固定した、傘歯車同士を噛合させる歯車伝達装置に関して、本発明を実施する事もできる。
【符号の説明】
【００９１】
１、１ａ、１ｂ  回転軸
２ａ、２ｂ  エンコーダ
３ａ、３ｂ  センサ
４ａ、４ｂ  歯車
５ａ、５ｂ  歯
６    歯車伝達装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ  センサ
８ａ、８ｂ  平歯車
９    ホルダ
１０、１０ａ、１０ｂ  センサ検知用の溝
１１  皿ばね
１２  軸受
１３  ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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