JP6794040B2 - 回転数検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）に備えられる回転軸の回転数を検出する回転数検出装置に関する。

自動車などの車両では、たとえば、エンジンの出力がトルクコンバータを介して自動変速機に入力され、自動変速機で変速された動力がデファレンシャルギヤなどを介して駆動輪に伝達される。自動変速機としては、ベルト式の無段変速機や有段式の自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）などが広く知られている。

ベルト式の無段変速機が搭載された車両では、変速比を制御するためのＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）のメモリに、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）および車速と目標回転数との関係を定めた変速線図が記憶されている。この変速線図に基づいて、アクセル開度および車速に応じた目標回転数が設定され、トルクコンバータから無段変速機の入力軸（インプット軸）に入力される入力軸回転数が目標回転数に一致するように変速比が制御される。これにより、アクセル開度および車速の変化に応じて、エンジンの回転数が高効率な回転域に含まれるように、変速比を連続的に変化させることができ、無段変速の利点を活かした低燃費走行を実現することができる。

特開２０１０−１１２３９７号公報

入力軸回転数は、プライマリシーブの回転に同期したパルス信号を出力するプライマリ回転センサを用いて、そのプライマリ回転センサが出力するパルス信号の周波数から入力軸回転数を算出することができる。また、トルクコンバータのタービンランナの回転が入力軸に入力されるので、タービンランナの回転に同期したパルス信号を出力するタービン回転センサを用いて、そのタービン回転センサが出力するパルス信号の周波数から入力軸回転数を算出することもできる。

たとえば、プライマリ回転センサおよびタービン回転センサの各出力信号から入力軸回転数を算出し、それらの入力軸回転数のうちの大きい方の値を各種制御に用いる入力軸回転数として選択する手法が考えられる。この手法により、プライマリ回転センサおよびタービン回転センサの一方が故障した場合にも、他方の出力信号から算出される入力軸回転数を用いて各種制御を行うことが可能になる。

しかしながら、トルクコンバータと無段変速機の入力軸との間にクラッチが介在されている構成では、誤った入力軸回転数が各種制御に用いる入力軸回転数として選択される場合があるため、かかる手法を直ちに採用することはできない。

本発明の目的は、回転軸の回転数の検出結果の信頼性の向上を図ることができる、回転数検出装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る回転数検出装置は、エンジン、エンジンから車輪に伝達される動力を変速するベルト式の無段変速機、およびエンジンと車輪との間で動力を伝達／遮断するために係合／解放される摩擦係合要素を搭載した車両に用いられて、無段変速機に備えられる回転軸の回転数を検出する装置であって、摩擦係合要素の解放時にも回転軸と同期して回転する第１回転体の回転数に応じた信号を出力する第１回転検出手段と、摩擦係合要素に対して回転軸側と反対側に設けられた第２回転体の回転数に応じた信号を出力する第２回転検出手段と、第１回転検出手段の出力信号から回転軸の回転数を算出する第１回転数算出手段と、第２回転検出手段の出力信号から回転軸の回転数を算出する第２回転数算出手段と、摩擦係合要素が完全係合していない状態では、第１回転数算出手段によって算出される回転数を検出結果として導出し、摩擦係合要素の完全な係合状態では、第１回転数算出手段によって算出される回転数および第２回転数算出手段によって算出される回転数の両方を用いて検出結果を導出する検出結果導出手段とを含む。

なお、摩擦係合要素が完全係合していない状態とは、摩擦係合要素の解放状態はもちろん、摩擦係合要素の解放状態から係合状態に至るまでの過渡状態など、摩擦係合要素に滑りを生じうる係合状態を含み、完全係合している状態とは、摩擦係合要素が滑らないよう係合している状態をいう。

この構成によれば、無段変速機に備えられる回転軸と第２回転体との間には、それらの間で動力を伝達／遮断するために係合／解放される摩擦係合要素が設けられている。摩擦係合要素が滑らないように完全係合した状態では、回転軸と第２回転体との間で動力が伝達され、第２回転軸の回転数と回転体の回転数とに一定の相関関係（たとえば、両者が一致）が生じる。一方、摩擦係合要素が完全に係合していない状態では、回転軸の回転数と第２回転体の回転数との関係がばらつく。

そこで、摩擦係合要素が完全係合していない状態、つまり摩擦係合要素の解放状態および不完全な係合状態では、摩擦係合要素の解放時にも回転軸と同期して回転する第１回転体の回転数に応じた信号（第１回転検出手段の出力信号）から算出される回転軸の回転数が検出結果として導出され、回転軸の回転数との関係が一定ではない第２回転体の回転数に応じた信号（第２回転検出手段の出力信号）から算出される回転軸の回転数が検出結果として導出されない。これにより、誤った回転数が導出されることを抑制でき、回転数の検出結果の信頼性が向上する。

摩擦係合要素が完全係合している状態では、第１回転体の回転数に応じた信号から算出される回転軸の回転数と第２回転体の回転数に応じた信号から算出される回転体の回転数との両方を用いて、検出結果が導出される。これにより、第１回転数に応じた信号を出力する第１回転検出手段または第２回転体の回転数に応じた信号を出力する第２回転検出手段の一方が故障しても、その他方の出力信号から回転軸の回転数を算出により得ることができる。よって、第１回転検出手段または第２回転検出手段の一方が故障した場合にも、回転軸の回転数を検出することができ、かつ、その検出結果の信頼性を保つことができる。

検出結果導出手段は、第１回転数算出手段によって算出される回転数および第２回転数算出手段によって算出される回転数のうちの大きい方を検出結果として導出する構成であってもよい。

この場合において、第１回転検出手段は、第１回転体の回転に同期したパルス信号を出力し、第２回転検出手段は、第２回転体の回転に同期した信号を出力し、第１回転数算出手段は、第１回転検出手段から出力されるパルス信号の周波数を第１回転体の回転数に換算し、その第１回転体の回転数を回転軸の回転数とし、第２回転数算出手段は、第２回転検出手段から出力されるパルス信号の周波数を第２回転体の回転数に換算し、その第２回転数の回転数から所定値を減じた値を回転軸の回転数とする構成であってもよい。

これにより、第１回転検出手段および第２回転検出手段の両方が正常な状態では、シーブの回転数に応じた信号から算出される回転軸の回転数が検出結果として常に選択される構成を得ることができる。

本発明によれば、回転軸の回転数の検出結果の信頼性が向上する。

本発明の一実施形態に係る回転数検出装置が組み込まれたＥＣＵを搭載する車両の要部の構成を示す図である。 入力軸回転数を検出するための回転数検出処理の流れを示すフローチャートである。 タービン回転数、入力軸回転数（Ｔ）および入力軸回転数（Ｐ）の時間変化の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の要部構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る回転数検出装置が組み込まれたＥＣＵ４１を搭載する車両１の電気的構成の要部を示す図である。

車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。また、エンジン２には、その始動のためのスタータが付随して設けられている。

また、車両１には、エンジン２の出力を駆動輪に伝達するため、トルクコンバータ３およびベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）４が搭載されている。

無段変速機４は、トルクコンバータ３のタービンランナ３１の回転が入力される入力軸（インプット軸）１１と、入力軸１１に直結ないし一体に設けられたプライマリ軸１２と、プライマリ軸１２と平行に設けられたセカンダリ軸１３と、プライマリ軸１２に相対回転不能に支持されたプライマリプーリ１４と、セカンダリ軸１３に相対回転不能に支持されたセカンダリプーリ１５と、プライマリプーリ１４とセカンダリプーリ１５とに巻き掛けられたベルト１６とを備えている。

プライマリプーリ１４は、プライマリ軸１２に固定された固定シーブ２１と、固定シーブ２１にベルト１６を挟んで対向配置され、プライマリ軸１２にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ２２とを備えている。可動シーブ２２に対して固定シーブ２１と反対側には、プライマリ軸１２に固定されたピストン２３が設けられ、可動シーブ２２とピストン２３との間に、ピストン室（油圧室）２４が形成されている。

セカンダリプーリ１５は、セカンダリ軸１３に対して固定された固定シーブ２５と、固定シーブ２５にベルト１６を挟んで対向配置され、セカンダリ軸１３にその軸線方向に移動可能かつ相対回転不能に支持された可動シーブ２６とを備えている。可動シーブ２６に対して固定シーブ２５と反対側には、セカンダリ軸１３に固定されたピストン２７が設けられ、可動シーブ２６とピストン２７との間に、ピストン室（油圧室）２８が形成されている。

なお、図示されていないが、可動シーブ２６とピストン２７との間には、ベルト１６に初期挟圧（初期推力）を与えるためのバイアススプリングが介在されている。バイアススプリングの弾性力により、可動シーブ２６およびピストン２７は、互いに離間する方向に付勢されている。

トルクコンバータ３と入力軸１１との間には、油圧式のクラッチＣが介装されている。クラッチＣは、エンジン２からの動力を伝達／遮断するために係合／解放される。

また、トルクコンバータ３と無段変速機４との間には、オイルポンプ５が設けられている。オイルポンプ５は、機械式オイルポンプであり、ポンプ軸は、トルクコンバータ３のポンプインペラ３２と一体回転するように設けられている。これにより、エンジン２の動力によりポンプインペラ３２が回転すると、オイルポンプ５のポンプ軸が回転し、オイルポンプ５からオイルが吐出される。

車両１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）４１が備えられている。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。図１には、無段変速機４を制御するための１つのＥＣＵ４１のみが示されているが、車両１には、各部を制御するため、ＥＣＵ４１と同様の構成を有する複数のＥＣＵが搭載されている。ＥＣＵ４１を含む複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

ＥＣＵ４１には、トルクコンバータ３のタービンランナ３１の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力するタービン回転センサ４２、無段変速機４のプライマリプーリ１４（固定シーブ２１、可動シーブ２２）の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力するプライマリ回転センサ４３、無段変速機４のセカンダリプーリ１５の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力するセカンダリ回転センサ４４およびシフトレバー（セレクトレバー）のポジションに応じた検出信号（レンジ接点信号）を出力するシフトポジションセンサ４５などが接続されている。

運転者により操作されるシフトレバーは、車両１の車室内において、運転者が操作可能な位置に配設されている。シフトレバーの可動範囲には、たとえば、Ｐ（パーキング）ポジション、Ｒ（リバース）ポジション、Ｎ（ニュートラル）ポジションおよびＤ（ドライブ）ポジションがこの順に一列に並べて設けられている。

ＥＣＵ４１では、タービン回転センサ４２、プライマリ回転センサ４３およびセカンダリ回転センサ４４の各検出信号から、タービンランナ３１の回転数（タービン回転数）、プライマリプーリ１４の回転数（プライマリ回転数）およびセカンダリプーリ１５の回転数（セカンダリ回転数）が取得される。また、シフトポジションセンサ４５の検出信号から、シフトレバーの位置が取得される。さらに、ＥＣＵ４１では、他のＥＣＵから情報が取得される。そして、ＥＣＵ４１により、各種のセンサから取得される情報、エンジン制御ロジックや他のＥＣＵから入力される情報などに基づいて、トルクコンバータ３および無段変速機４の各部に油圧を供給するための油圧回路に含まれる各種のバルブなどが制御される。

＜回転数検出処理＞
図２は、入力軸回転数を検出するための回転数検出処理の流れを示すフローチャートである。図３は、タービン回転数、入力軸回転数（Ｔ）および入力軸回転数（Ｐ）の時間変化の一例を示す図である。

無段変速機４の入力軸１１の回転数である入力軸回転数を検出するため、ＥＣＵ４１により、回転数検出処理が実行される。入力軸回転数は、無段変速機４の変速比を変更する変速制御、セカンダリプーリ１５の可動シーブ２６に供給される油圧を制御する挟圧制御、トルクコンバータ３のロックアップを制御するロックアップ制御などに用いられる。

回転数検出処理では、まず、プライマリ回転センサ４３の検出信号から入力軸回転数（Ｐ）が算出される（ステップＳ１）。具体的には、プライマリ回転センサ４３から出力されるパルス信号の周波数が求められ、その周波数がプライマリプーリ１４（固定シーブ２１、可動シーブ２２）の回転数であるプライマリ回転数に換算される。そして、プライマリ回転数が入力軸回転数（Ｐ）とされる。

また、タービン回転センサ４２の検出信号から入力軸回転数（Ｔ）が算出される（ステップＳ２）。具体的には、タービン回転センサ４２から出力されるパルス信号の周波数が求められ、その周波数がトルクコンバータ３のタービンランナ３１の回転数であるタービン回転数に換算される。そして、図３に示されるように、タービン回転数から所定値を減じた値が入力軸回転数（Ｔ）とされる。

次に、クラッチＣが解放状態であるか否かが判別される（ステップＳ３）。

クラッチＣが解放状態ではない場合（ステップＳ３のＮＯ）、ガレージ制御中であるか否かが判別される（ステップＳ４）。ガレージ制御は、クラッチＣに供給される油圧の制御であり、シフトレバーがＮポジションからＤポジションに切り替えられたことに応答して開始される。ガレージ制御では、クラッチＣに供給される油圧が漸増される。そのため、ガレージ制御中、クラッチＣは、解放状態から完全な係合状態に至るまでの間、不完全な係合状態（過渡状態）となる。

ガレージ制御中でない場合（ステップＳ４のＮＯ）、オイルポンプ５の発生油圧が所定圧まで立ち上がっていない状態（不十分な状態）であるか否かが判定される（ステップＳ５）。オイルポンプ５の発生油圧は、油圧センサ（図示せず）により検出することができる。オイルポンプ５の発生油圧が十分に立ち上がっていない状態では、係合中のクラッチＣに供給される油圧が不足し、クラッチＣが不完全な係合状態となる懸念がある。

オイルポンプ５の発生油圧が所定圧以上である場合（ステップＳ５のＮＯ）、オイルポンプ５のポンプ回転数が所定値未満であるか（不十分であるか）否かが判定される（ステップＳ６）。オイルポンプ５のポンプ回転数が所定値未満である状態では、オイルポンプ５の発生油圧が不十分であるため、係合中のクラッチＣに供給される油圧が不足し、クラッチＣが不完全な係合状態となる懸念がある。

オイルポンプ５のポンプ回転数が所定値以上である場合（ステップＳ６のＮＯ）、すなわち、クラッチＣが解放されておらず、かつ、クラッチＣの不完全係合状態の懸念がない場合、つまりクラッチＣが完全係合している状態（クラッチＣが滑らないよう係合している状態）である場合、プライマリ回転センサ４３の出力信号から算出された入力軸回転数（Ｐ）と、タービン回転センサ４２の出力信号から算出された入力軸回転数（Ｔ）との大小が比較される。そして、入力軸回転数（Ｐ）および入力軸回転数（Ｔ）のうちの大きい方の回転数が入力軸回転数として選択される（ステップＳ７）。

一方、クラッチＣが解放状態である場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、ガレージ制御中である場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、オイルポンプ５の発生油圧が不十分な状態である場合（ステップＳ５のＹＥＳ）、またはオイルポンプ５のポンプ回転数が不十分な状態である場合（ステップＳ６のＹＥＳ）には、プライマリ回転センサ４３の出力信号から算出された入力軸回転数（Ｐ）が入力軸回転数とされる（ステップＳ８）。すなわち、クラッチＣが解放されているか、または、クラッチＣの不完全係合状態の懸念がある場合には、入力軸回転数（Ｐ）と入力軸回転数（Ｔ）との大小比較は行われず、入力軸回転数（Ｐ）が入力軸回転数として選択される。

＜作用効果＞
以上のように、無段変速機４に備えられる入力軸１１とトルクコンバータ３のタービンランナ３１との間には、それらの間で動力を伝達／遮断するために係合／解放されるクラッチＣが設けられている。クラッチＣが滑らないように完全係合した状態では、入力軸１１とタービンランナ３１とが一体的に回転し、入力軸回転数とタービン回転数とに一定の相関関係、つまり両者が一致する関係が生じる。一方、クラッチＣの解放状態および不完全な係合状態では、入力軸回転数とタービン回転数との関係がばらつき、それらが必ずしも一致しない。

そこで、クラッチＣの解放状態および不完全な係合状態では、プライマリ回転センサ４３の出力信号から算出される入力軸回転数（Ｐ）が入力軸回転数（検出結果）として選択される。これにより、入力軸回転数の検出結果の信頼性が向上する。

クラッチＣが完全係合した状態では、プライマリ回転センサ４３の出力信号から算出される入力軸回転数（Ｐ）と、タービン回転センサ４２の出力信号から算出される入力軸回転数（Ｔ）とが大小比較されて、それらのうちの大きい方の回転数が入力軸回転数（検出結果）として選択される。これにより、タービン回転センサ４２またはプライマリ回転センサ４３の一方が故障しても、その他方の出力信号から入力軸回転数を算出により得ることができる。よって、タービン回転センサ４２またはプライマリ回転センサ４３の一方が故障した場合にも、入力軸回転数を検出することができ、かつ、その検出結果の信頼性を保つことができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

前述の実施形態では、無段変速機４の入力軸１１とトルクコンバータ３のタービンランナ３１との間にクラッチＣが介在されて、ＥＣＵ４１により入力軸１１の回転数が検出される構成を取り上げた。これに限らず、無段変速機４のセカンダリ軸１３と直結ないし一体に設けられた出力軸と出力軸に対してセカンダリプーリ１５側と反対側に設けられる回転体との間にクラッチが介在されて、その回転体の回転に同期したパルス信号を出力するセンサおよびセカンダリ回転センサ４４の検出信号から出力軸の回転数を検出する構成に、本発明を適用することも可能である。

無段変速機４を取り上げたが、本発明に係る回転数検出装置は、動力分割式無段変速機を搭載した車両に用いることもできる。動力分割式無段変速機は、変速比の変更により動力を無段階に変速するベルト式の無段変速機構と、動力を一定の変速比で変速する一定変速機構とを備え、駆動源の動力を２系統に分割して伝達可能な変速機である。動力分割式無段変速機では、無段変速機構のセカンダリ軸と直結ないし一体に設けられた出力軸と出力軸に対してセカンダリプーリ側と反対側に設けられる回転体との間に遊星歯車機構が介在されて、その遊星歯車機構により２系統に分割された動力が合成される。遊星歯車機構のサンギヤ、キャリアおよびリングギヤのうちの２個の回転要素の回転を検出するセンサとセカンダリプーリの回転を検出するセンサとを設けて、それらのセンサの検出信号から出力軸の回転数を検出する構成に、本発明を適用可能である。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
２：エンジン
３：トルクコンバータ
４：無段変速機
１１：入力軸（回転軸）
１４：プライマリプーリ（第１回転体）
３１：タービンランナ（第２回転体）
４１：ＥＣＵ（回転数検出装置、第１回転数算出手段、第２回転数算出手段、選択手段）
４２：タービン回転センサ（第２回転検出手段）
４３：プライマリ回転センサ（第１回転検出手段）
Ｃ：クラッチ

Claims (1)

1. エンジン、前記エンジンから車輪に伝達される動力を変速するベルト式の無段変速機、および前記エンジンと前記車輪との間で動力を伝達／遮断するために係合／解放される摩擦係合要素を搭載した車両に用いられて、前記無段変速機に備えられる回転軸の回転数を検出する装置であって、
   前記摩擦係合要素の解放時にも前記回転軸と同期して回転する第１回転体の回転数に応じた信号を出力する第１回転検出手段と、
   前記摩擦係合要素に対して前記回転軸側と反対側に設けられた第２回転体の回転数に応じた信号を出力する第２回転検出手段と、
   前記第１回転検出手段の出力信号から前記回転軸の回転数を算出する第１回転数算出手段と、
   前記第２回転検出手段の出力信号から前記回転軸の回転数を算出する第２回転数算出手段と、
   前記摩擦係合要素が不完全な係合状態となる懸念を判定する判定手段と、
   前記摩擦係合要素が解放されている状態および前記判定手段により不完全な係合状態となる懸念があると判定される状態では、前記第１回転数算出手段によって算出される回転数を検出結果として導出し、前記摩擦係合要素の完全係合している状態では、前記第１回転数算出手段によって算出される回転数および前記第２回転数算出手段によって算出される回転数の両方を用いて検出結果を導出する検出結果導出手段とを含む、回転数検出装置。

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