JP4106992B2 - 回転速度推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力されるトルクもしくは発生するトルクの変動などの様々な要因で回転数が変化する回転部材の回転速度を推定（検出）する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両の変速機は、エンジンから出力されたトルクをプロペラシャフトなどの駆動軸を介して駆動輪に伝達し、また変速比を適宜に変更して駆動トルクを増減するように構成されている。したがってエンジントルクを入力するためのクラッチや変速を実行してトルクの伝達経路を変更するクラッチあるいはブレーキなどの各種のトルク伝達機構が備えられている。
【０００３】
それらのトルク伝達機構による伝達トルク（トルク容量）は、入力されたトルクを確実に伝達できればよく、それ以上にトルク容量を増大させると、耐久性や燃費の悪化要因になる。しかしながら、入力されるトルクは、定常状態ではエンジンの出力トルクに基づいたものとなるが、回転数が変化している状態では、慣性トルクが付加もしくは削減されるので、これを見込んだトルク容量に設定する必要がある。
【０００４】
従来、エンジンの慣性トルクを求める手段として特開平９−７０１０４号公報に記載されたものが知られている。これは、現在時点に検出したエンジン回転数と前回検出したエンジン回転数との差からエンジン回転数の変化速度を求め、そのエンジン回転数変化速度とエンジンに関する慣性モーメントとからエンジンの慣性トルクを求めるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に一般に使用されているエンジンは、レシプロタイプの内燃機関であるから、その回転速度はシリンダでの燃料の爆発周波数に応じて変化している。また、その車両が走行している際には、路面から入力されるトルクが負トルクとして作用するから、その負トルクを含む様々な外乱要因でエンジン回転数は複雑に変化している。したがってこれらのいわゆるノイズを除去して真のエンジン回転数を求める場合には、エンジン回転数の検出値をフィルター処理することになる。しかしながらフィルター処理した場合には、得られる値が遅れをもったものとなり、そのため、エンジン回転数に基づくリアルタイムの制御をおこなう場合には、エンジン回転数がその時点のものとは異なっているので、正確な制御をおこなうことができなくなる。
【０００６】
また一方、慣性トルクを求めるためにエンジン回転数の変動を検出するには、時間的に異なる二つの回転数の差を求める必要がある。したがってこの場合にも、時間的な遅れが生じる。
【０００７】
従来では、ノイズの除去を必要とする場合には、真の回転数を求めるのに時間遅れが生じ、さらに回転変動に基づいて慣性トルクを求める場合には、回転変動の検出に伴う時間遅れが重畳的に生じる不都合があり、これを避けるとすれば、ノイズが原因となって回転数を正確に検出できないなどの問題があった。
【０００８】
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、回転変動のある回転部材の真の回転数を正確に推定もしくは検出することのできる装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転速度が変化する回転部材の回転速度を推定する回転速度推定装置において、その回転部材の回転速度に相当する信号を出力する回転速度センサーと、その回転速度センサーによって得られた回転速度検出値を第１のフィルターでなまし処理して第１フィルター処理値を得る第１フィルター処理手段と、その第１フィルター処理値を、前記第１フィルターによるなまし処理と処理内容の同じのなまし処理を行う第２のフィルターで処理して第２フィルター処理値を得る第２フィルター処理手段と、これら第１フィルター処理値と第２フィルター処理値との差を求めるとともに得られた前記差を前記第１フィルター処理値に加算して前記回転部材の回転速度を推定する推定手段とを備えていることを特徴とする装置である。
【００１１】
したがって請求項１の発明では、検出された回転速度に第１のフィルター処理が施されて第１フィルター処理値が求められ、その第１フィルター処理値に更に第２のフィルター処理が施されて第２フィルター処理値が求められる。なお、これらの各フィルター処理は処理内容が同じのなまし処理である。そして、これらの各フィルター処理値に基づいて回転部材の回転速度が推定され、より具体的には各フィルター処理値の差を第１フィルター処理値に加算することにより回転速度が推定される。そのため、フィルター処理値をそのまま使用するのとは異なり、少なくとも二つのフィルター処理値を使用するので、時間的な遅れを生じることなく、もしくは抑制して、しかも正確に回転速度が推定もしくは検出される。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記推定手段によって推定された前記回転部材の推定回転速度から回転速度変化量を求める回転速度変化量検出手段と、その回転速度変化量検出手段で検出された前記推定回転速度の変化量に基づいて前記回転部材の慣性トルクを推定する慣性トルク推定手段とを更に備えていることを特徴とする回転速度推定装置である。
【００１３】
したがって請求項２の発明では、回転部材の回転速度の推定値が正確に推定もしくは検出されており、それを使用して回転速度変化量（あるいは回転加速度）が求められるので、その回転速度変化量（あるいは回転加速度）が正確なものとなる。しかも、推定されている回転数およびその変化量の推定が正確であることにより、その回転部材で生じる慣性トルクが正確に推定される。
【００１４】
さらに、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記回転部材の推定回転速度もしくはその推定回転速度の変化量を補正する補正手段を更に備え、前記慣性トルク推定手段は、前記補正手段で補正された回転速度変化量に基づいて前記回転部材の慣性トルクを推定する手段を含むことを特徴とする回転速度推定装置である。
【００１５】
したがって請求項３の発明では、推定に伴う誤差が是正されるので、得られる回転部材の回転速度もしくはその変化量が正確なものとなり、さらには慣性トルクが正確に推定もしくは検出される。
【００１６】
これに加え、請求項４の発明は、請求項３の発明における前記補正手段が、前記回転部材の推定回転速度の変化量を、前記推定回転速度の相前後する値の差が正の値から負の値に変化した場合もしくは負の値から正の値に変化した場合、あるいは該差の変化量が減少した場合に前記回転速度変化量を補正する手段を含むことを特徴とする回転速度推定装置である。
【００１７】
したがって請求項４の発明では、前記推定回転速度の相前後する値の差もしくは該差の変化の状態により推定誤差の生じている状態を知り得るので、それに基づいて補正がおこなわれることにより、得られる回転部材の回転速度もしくはその変化量が正確なものとなり、さらには慣性トルクが正確に推定もしくは検出される。
【００２０】
そして、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、入力部材と出力部材との間でトルクを伝達する伝動部材を挟み付ける挟圧力に応じてトルク容量が変化する無段変速機が前記回転部材にトルクの伝達方向で直列に連結され、かつ前記推定回転速度もしくはその推定回転速度の変化量に基づいて前記挟圧力を制御する挟圧力制御手段を備えていることを特徴とする回転速度推定装置である。
【００２１】
したがって請求項５の発明では、無段変速機に直列に連結されている回転部材で生じる回転速度もしくはその変化量が正確に推定され、その回転速度もしくはその変化量を考慮して無段変速機の挟圧力が制御される。その結果、挟圧力の制御精度が良好になり、ひいては挟圧力が滑りの生じない範囲で可及的に低下させられる。
【００２２】
またそして、請求項６の発明は、請求項２の発明において、入力部材と出力部材との間でトルクを伝達する伝動部材を挟み付ける挟圧力に応じてトルク容量が変化する無段変速機が前記回転部材をトルクの伝達方向で直列に連結され、かつ前記慣性トルク推定手段によって推定された前記慣性トルクに基づいて前記挟圧力を制御する挟圧力制御手段を備えていることを特徴とする回転速度推定装置である。
【００２３】
したがって請求項６の発明では、無段変速機に直列に連結されている回転部材で生じる慣性トルクが正確に推定され、その慣性トルクを考慮して無段変速機の挟圧力が制御される。その結果、挟圧力の制御精度が良好になり、ひいては挟圧力が滑りの生じない範囲で可及的に低下させられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする回転部材を含む作動機もしくは機構の一例を説明すると、図３は、ベルト式無段変速機１を変速機として含む駆動機構を模式的に示しており、その無段変速機１は、前後進切換機構２およびロックアップクラッチ３付きの流体伝動機構４を介して動力源５に連結されている。
【００２５】
その動力源５は、内燃機関、あるいは内燃機関と電動機、もしくは電動機などによって構成され、要は、走行のための動力を発生する駆動部材であり、この発明で対象とする回転部材に相当している。なお、以下の説明では、動力源５をエンジン５と記す。また、流体伝動機構４は、例えば従来のトルクコンバータと同様の構成であって、エンジン５によって回転させられるポンプインペラとこれに対向させて配置したタービンランナーと、これらの間に配置したステータとを有し、ポンプインペラで発生させたフルードの螺旋流をタービンランナーに供給することよりタービンランナーを回転させ、トルクを伝達するように構成されている。
【００２６】
このような流体を介したトルクの伝達では、ポンプインペラとタービンランナーとの間に不可避的な滑りが生じ、これが動力伝達効率の低下要因となるので、ポンプインペラなどの入力側の部材とタービンランナーなどの出力側の部材とを直接連結するロックアップクラッチ３が設けられている。このロックアップクラッチ３は、油圧によって制御するように構成され、完全係合状態および完全解放状態、ならびにこれらの中間の状態であるスリップ状態に制御され、さらにそのスリップ回転数を適宜に制御できるようになっている。
【００２７】
前後進切換機構２は、エンジン５の回転方向が一方向に限られていることに伴って採用されている機構であって、入力されたトルクをそのまま出力し、また反転して出力するように構成されている。図３に示す例では、前後進切換機構２としてダブルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。すなわち、サンギヤ６と同心円上にリングギヤ７が配置され、これらのサンギヤ６とリングギヤ７との間に、サンギヤ６に噛合したピニオンギヤ８とそのピニオンギヤ８およびリングギヤ７に噛合した他のピニオンギヤ９とが配置され、これらのピニオンギヤ８，９がキャリヤ１０によって自転かつ公転自在に保持されている。そして、二つの回転要素（具体的にはサンギヤ６とキャリヤ１０と）を一体的に連結する前進用クラッチ１１が設けられ、またリングギヤ７を選択的に固定することにより、出力されるトルクの方向を反転する後進用ブレーキ１２が設けられている。
【００２８】
無段変速機１は、従来知られているベルト式無段変速機と同じ構成であって、互いに平行に配置された駆動プーリ１３と従動プーリ１４とのそれぞれが、固定シーブと、油圧式のアクチュエータ１５，１６によって軸線方向に前後動させられる可動シーブとによって構成されている。したがって各プーリ１３，１４の溝幅が、可動シーブを軸線方向に移動させることにより変化し、それに伴って各プーリ１３，１４に巻掛けたベルト１７の巻掛け半径（プーリ１３，１４の有効径）が連続的に変化し、変速比が無段階に変化するようになっている。そして、上記の駆動プーリ１３が前後進切換機構２における出力要素であるキャリヤ１０に連結されている。
【００２９】
なお、従動プーリ１４における油圧アクチュエータ１６には、無段変速機１に入力されるトルクに応じた油圧（ライン圧もしくはその補正圧）が、図示しない油圧ポンプおよび油圧制御装置を介して供給されている。したがって、従動プーリ１４における各シーブがベルト１７を挟み付けることにより、ベルト１７に張力が付与され、各プーリ１３，１４とベルト１７との挟圧力（接触圧力）が確保されるようになっている。これに対して駆動プーリ１３における油圧アクチュエータ１５には、設定するべき変速比に応じた圧油が供給され、目標とする変速比に応じた溝幅（有効径）に設定するようになっている。
【００３０】
上記の従動プーリ１４が、ギヤ対１８を介してディファレンシャル１９に連結され、このディファレンシャル１９から駆動輪２０にトルクを出力するようになっている。したがって上記の駆動機構では、エンジン５と駆動輪２０との間に、ロックアップクラッチ３と無段変速機１とが直列に配列されている。
【００３１】
上記の無段変速機１およびエンジン５を搭載した車両の動作状態（走行状態）を検出するために各種のセンサーが設けられている。すなわち、無段変速機１に対する入力回転数（前記タービンランナーの回転数）を検出して信号を出力するタービン回転数センサー２１、駆動プーリ１３の回転数を検出して信号を出力する入力回転数センサー２２、従動プーリ１４の回転数を検出して信号を出力する出力回転数センサー２３、駆動輪２０の回転数を検出して信号を出力する車輪速センサー２４が設けられている。また、特には図示しないが、アクセルペダルの踏み込み量を検出して信号を出力するアクセル開度センサー、スロットルバルブの開度を検出して信号を出力するスロットル開度センサー、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に信号を出力するブレーキセンサーなどが設けられている。
【００３２】
上記の前進用クラッチ１１および後進用ブレーキ１２の係合・解放の制御、および前記ベルト１７の挟圧力の制御、ならびに変速比の制御、さらにはロックアップクラッチ３の制御をおこなうために、変速機用電子制御装置（ＣＶＴ−ＥＣＵ）２５が設けられている。この電子制御装置２５は、一例としてマイクロコンピュータを主体として構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて所定のプログラムに従って演算をおこない、前進や後進あるいはニュートラルなどの各種の状態、および要求される挟圧力の設定、ならびに変速比の設定、ロックアップクラッチ３の係合・解放ならびにスリップ回転数などの制御を実行するように構成されている。
【００３３】
ここで、変速機用電子制御装置２５に入力されているデータ（信号）の例を示すと、無段変速機１の入力回転数（入力回転速度）Ｎinの信号、無段変速機１の出力回転数（出力回転速度）Ｎo の信号が、それぞれに対応するセンサから入力されている。また、エンジン５を制御するエンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２６からは、エンジン回転数Ｎe の信号、エンジン（Ｅ／Ｇ）負荷の信号、スロットル開度信号、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル開度信号などが入力されている。
【００３４】
無段変速機１によれば、入力回転数であるエンジン回転数を無段階に（言い換えれば、連続的に）制御できるので、これを搭載した車両の燃費を向上できる。例えば、アクセル開度などによって表される要求駆動量と車速とに基づいて目標駆動力が求められ、その目標駆動力を得るために必要な目標出力が目標駆動力と車速とに基づいて求められ、その目標出力を最適燃費で得るためのエンジン回転数が予め用意したマップに基づいて求められ、そして、そのエンジン回転数となるように変速比が制御される。
【００３５】
そのような燃費向上の利点を損なわないために、無段変速機１における動力の伝達効率が良好な状態に制御される。具体的には、無段変速機１のトルク容量すなわちベルト挟圧力が、エンジントルクに基づいて決まる目標トルクを伝達でき、かつベルト１７の滑りが生じない範囲で可及的に低いベルト挟圧力に制御される。これは、定常状態もしくは準定常状態での制御である。その場合、ロックアップクラッチ３は本来、滑り制御が可能であり、これに対して無段変速機１のベルト滑りは無段変速機１の耐久性を大きく損なう要因になるので、外乱によるトルク変動が生じた場合には、ロックアップクラッチ３を無段変速機１に先行して滑らせるように制御される。これは、ロックアップクラッチ３を無段変速機１に対していわゆるトルクヒューズとして機能させる制御であり、ロックアップクラッチ３のトルク容量の滑りに対する余裕量を、無段変速機１におけるトルク容量（ベルト挟圧力）の滑りに対する余裕量より小さく設定する。
【００３６】
無段変速機１のベルト挟圧力は、動力の伝達効率を向上させて燃費を改善するうえで、エンジン５側から入力されるトルクを、滑りを生じずに伝達できる範囲で可及的に低い圧力であることが好ましい。このような制御をおこなう場合、エンジン５側から入力されるトルクを正確に検出もしくは判定する必要があるが、回転速度が変化している場合には、慣性トルクが影響するので、その慣性トルクをも正確に検出もしくは判定する必要がある。その場合、慣性トルクは回転速度の変化量と慣性モーメントとに基づいて定まるから、回転速度およびその変化量を検出もしくは判定する必要がある。
【００３７】
そこでこの発明に係る装置は、回転変動の生じるエンジン５の回転速度を以下に述べるプロセスで推定するように構成されている。図１はその例を説明するためのフローチャートであって、先ず、エンジン回転速度Ｎe と無段変速機１の入力回転速度Ｎinとが読み込まれる（ステップＳ１）。ついで、入力回転速度Ｎinの変化量ΔＮinが求められる（ステップＳ２）。これは、今回の検出値Ｎin(i) と前回の検出値Ｎin(i-1)との差として求めることができる。
【００３８】
さらに、ロックアップクラッチ（Ｌ／Ｃ）３が係合状態（オン）か否かが判断される（ステップＳ４）。ここで、ロックアップ・オンとは、ロックアップクラッチ３が滑りを伴うことなく完全に係合している状態であり、したがってエンジン回転数Ｎe と無段変速機１の入力回転数Ｎinとが一致している（Ｎe ＝Ｎin）状態である。このステップＳ３で否定的に判断された場合には、ロックアップクラッチ３が完全に解放させられている状態あるいはスリップ状態であり、トルクコンバータ４の入力側の部材であるポンプインペラーと出力側の部材であるタービンランナーとに回転数差（速度比）が生じ、それに伴ってトルクを増幅するコンバータ作用が生じている。そのトルク比を“ｔ”とする。
【００３９】
ロックアップクラッチ３が非係合状態であることによりステップＳ３で否定的に判断された場合には、エンジン回転速度Ｎe について第１のフィルターリング処理が施され、第１フィルター処理値Ｎe1が求められる（ステップＳ４）。さらに、この第１フィルター処理値Ｎe1について第２のフィルターリング処理が施され、第２フィルター処理値Ｎe2が求められる（ステップＳ５）。これらのフィルターリング処理の一例は、いわゆるなまし処理であり、より具体的には１／４なまし処理を採用することができる。したがって第１フィルターリング処理は、
Ｎe1(i)＝Ｎe(i-1)＋（Ｎe(i)−Ｎe(i-1)）／４
として演算され、また後者の第２フィルターリング処理は、
Ｎe2(i)＝Ｎe1(i-1)＋（Ｎe1(i)−Ｎe1(i-1)）／４
として演算することができる。
【００４０】
したがってこれら第１フィルターリング処理と第２フィルターリング処理とは同じなまし処理であり、そのためエンジン回転速度Ｎe の検出値に対する第１フィルター処理Ｎe1の遅れ量と、第１フィルター処理値Ｎe1に対する第２フィルター処理値Ｎe2の遅れ量とが同じになる。そこで、これらのフィルター処理値Ｎe1，Ｎe2を使用してエンジン回転速度Ｎeが推定される（ステップＳ６）。具体的には、各フィルター処理値Ｎe1，Ｎe2の差を第１フィルター処理値Ｎe1に加算することにより推定値Ｎer（＝Ｎe1＋（Ｎe1−Ｎe2））が求められる。
【００４１】
図２は、変動しているエンジン回転速度Ｎe と、これを元にして上記のように求めた各フィルター処理値Ｎe1，Ｎe2と推定値Ｎerとの一例を示している。この図２から明らかなように、エンジン回転速度Ｎe の真値とその推定値Ｎerとはほぼ一致しており、特にその屈曲点もしくはその近傍では、完全に一致している。すなわち、変動しているエンジン回転速度Ｎe をこのようにして推定することにより、遅れを生じることなく、正確にエンジン回転速度Ｎe を推定することができる。
【００４２】
つぎに、慣性トルクを算出するためにエンジン回転速度Ｎe の変化量を求める。その場合、図２に示すように、エンジン回転速度Ｎe を表す曲線もしくはその推定値Ｎerを表す曲線の屈曲点から離れるほど、真値と推定値Ｎerとの偏差が大きくなっている。そこで先ず、推定値Ｎerもしくはその変化量を補正する。
【００４３】
すなわちステップＳ７において、推定値Ｎerの変化量ΔＮerと、その変化量ΔＮerの変化量ΔΔＮerとが求められる。具体的には、今回の推定値Ｎer(i)と前回の推定値Ｎer(i-1)との差として推定値Ｎerの変化量ΔＮer（＝Ｎer(i)−Ｎer(i-1)）が求められ、また今回の変化量ΔＮer(i)と前回の変化量ΔＮer(i-1)との差として変化量ΔＮerの変化量ΔΔＮer（＝ΔＮer(i)−ΔＮer(i-1)）が求められる。なお、サンプリング周期が一定であるから、変化量ΔＮerは推定値Ｎerの微分値に相当し、また変化量ΔＮerの変化量ΔΔＮerは推定値Ｎerの２階微分値に相当する。
【００４４】
このようにして求められた変化量ΔＮerが正の値か否かが判断される（ステップＳ８）。すなわちエンジン回転速度Ｎe が増大傾向にあるか否かが判断される。エンジン回転速度Ｎe は、無段変速機１による変速比が増大するダウンシフトによって上昇し、反対にアップシフトによって低下する。したがってステップＳ８で否定的に判断された場合には、無段変速機１でアップシフトが生じていることになり、この場合、特に制御をおこなうことなくこのルーチンを抜ける。すなわち無段変速機１では一般に、急激なアップシフト条件が殆どないので、上記の推定値Ｎerやその変化量の補正をおこなうメリットが低いためである。したがってアップシフト時の推定値Ｎerやその変化量の補正ならびにそれに伴う慣性トルクの補正をおこなわないことにより、煩雑な計算を省くことができる。
【００４５】
一方、ダウンシフトによりエンジン回転速度Ｎe が増大し、その結果、ステップＳ８で肯定的に判断された場合には、フラグＦについて判断される（ステップＳ９）。このフラグＦは当初は“０”に設定されているので、推定値Ｎerの変化量ΔＮerが負から正、もしくは正から負に変化したか否かが判断される（ステップＳ１０）。このステップＳ１０の判断では、エンジン回転速度Ｎe が減少傾向から増大傾向に変化し、あるいは反対に増大傾向から減少傾向に変化したか否かを判断しており、これは、図２に示す線図においては、エンジン回転速度Ｎe が最小点あるいは最大点の近傍にあることを判断することになる。
【００４６】
したがってこのステップＳ１０で肯定的に判断された場合には、フラグＦが“１”にセットされ（ステップＳ１１）、かつ推定値Ｎerの変化量ΔＮerについて補正がおこなわれる（ステップＳ１２）。したがって推定値Ｎerの変化量ΔＮerについて補正がおこなわれる場合には、フラグＦが“１”にセットされるから、上記のステップＳ９で「Ｆ＝１」の判断が成立し、その場合には、ステップＳ１３に進んでフラグＦが“０”にセットされ、その後、ステップＳ１２に進む。そのため、ステップＳ１２での補正が２回繰り返されることになる。
【００４７】
このステップＳ１２での補正は、エンジン回転速度Ｎe が図２に示す最小点あるいは最大点の近傍にある場合に、その推定値Ｎerもしくはその変化量ΔＮerを補正するものである。これは、図１に示す制御例では、上記のステップＳ７で演算された変化量ΔＮerに所定の補正係数αを掛けることによりおこなわれる。その補正係数αは、一般には、“１”未満の数値であるが、上記のように２回補正をおこなう場合には、１回目は“１”より大きい値とし、２回目は“１”未満の数値とすることにより、補正精度が向上する。なお、補正回数は２回に限られないのであって、３回以上おこなうこととしてもよい。その場合にも各回の補正係数の値を異ならせることが好ましい。
【００４８】
つぎに、前述した変化量ΔＮerの変化量ΔΔＮerが減少したか否かが判断される（ステップＳ１４）。具体的には、前回の値ΔΔＮer(i-1)と今回の値ΔΔＮer(i)との差が、予め定めた判断基準値ΔΔＮer1 以上か否かが判断される。この判断は、要は、エンジン回転速度Ｎe の変化の傾向が、図２の曲線で表した場合に、凹から凸に変化したか否かを判断するものであり、図２に示すように、屈曲点を過ぎて凸となった場合には、推定値Ｎerが真値を上回る。
【００４９】
そのため、この推定値Ｎerをそのまま使用して慣性トルクを算出すると、慣性トルクが実際より大きく算出されてしまうので、これを是正するために、補正がおこなわれる（ステップＳ１５）。具体的には、推定値Ｎerの変化量ΔＮerに所定の補正係数βを掛けて、補正した変化量ΔＮerが求められる。この補正係数βは、“１”未満の値である。なお、この補正は、前述したステップＳ１２での補正と同様に複数回おこなうこととしてもよく、またその場合、各回での補正係数を異ならせてもよい。
【００５０】
一方、前述したステップＳ１０で否定的に判断された場合には、補正をおこなう必要がないので、直ちにステップＳ１４に進む。また、このステップＳ１４で否定的に判断された場合にも補正をおこなう必要がないので、ステップＳ１５を飛ばして次に進む。
【００５１】
以上のようにしてエンジン回転速度Ｎe の変化量ΔＮerを推定もしくは検出し、また必要に応じて補正をおこなった後、エンジン５の慣性トルクを考慮して無段変速機１におけるベルト負荷トルクＴinが求められる（ステップＳ１６）。これは、エンジントルクＴe からエンジン慣性トルクを減じてトルクコンバータ４の入力側のトルクを求め、これにトルク比ｔを掛けてタービントルクを求め、タービンランナーから駆動プーリ１３までの慣性トルクをそのタービントルクから減じることにより算出される。すなわち
Ｔin＝（Ｔe −Ｉe・ΔＮer）＊ｔ−Ｉin・ΔＮin
として演算される。ここで、Ｉe はエンジン５からトルクコンバータ４の入力側までの慣性モーメント、Ｉinはトルクコンバータ４の出力側から駆動プーリ１３までの慣性モーメントである。
【００５２】
そして、このベルト負荷トルクＴinに基づいてベルト挟圧力が求められる（ステップＳ１７）。これは、摩擦係数、ベルト挟角、巻き掛け角度、遠心力などを考慮した従来知られている方法で演算して求めることができる。
【００５３】
なお、ロックアップクラッチ３が完全係合状態であることにより上記のステップＳ３で肯定的に判断された場合には、トルクコンバータ４でのトルク比ｔを“１”とし、かつエンジン回転速度Ｎe の推定値Ｎerの変化量ΔＮerが入力回転速度の変化量ΔＮinと等しいとし（ステップＳ１８）、これに基づいてベルト負荷トルクＴinおよびベルト挟圧力が求められる。ロックアップ・オン状態では、無段変速機１の慣性トルクも加わり、エンジン５での爆発による回転変動が低下するためである。なお、ロックアップクラッチ３が完全に係合している場合にも上述したステップＳ４ないしステップＳ１７の制御をおこなうこととしてもよい。
【００５４】
したがって上記の制御をおこなうこの発明の装置によれば、センサーで得られた回転速度検出値をフィルター処理するので、ノイズを除去でき、しかも上記の第１フィルター処理値Ｎe1および第２フィルター処理値Ｎe2の二つのフィルター処理値を使用するので、遅れを特には生じることなく、回転速度を正確に推定することができる。したがって上述したエンジン回転速度Ｎe のようにノイズの多い回転速度を正確かつ遅れを生じることなく推定もしくは検出することができる。また、推定値Ｎerと真値との偏差が生じる回転速度変化領域を判定し、その領域に応じた補正を施すので、回転速度推定値およびその変化量を正確に求めることができる。そして、こうして得られた回転速度推定値あるいはその変化量に基づいて慣性トルクを求めるので、正確な慣性トルクを求めることができ、さらにはその慣性トルクに基づいて無段変速機１のベルト挟圧力を制御するので、無段変速機１のベルト挟圧力を滑りの生じない範囲で可及的に低下し、燃費の向上を図ることができる。
【００５５】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上記のステップＳ１の機能的手段が、この発明の回転速度検出手段に相当し、ステップＳ４の機能的手段が、この発明の第１フィルター処理手段に相当し、ステップＳ５の機能的手段が、この発明の第２フィルター処理手段に相当し、さらにステップＳ６の機能的手段が、この発明の推定手段に相当する。また、ステップＳ７の機能的手段が、この発明の回転速度変化量検出手段に相当し、ステップＳ１２およびステップＳ１５の機能的手段が、この発明の補正手段に相当する。そして、ステップＳ１６の機能的手段が、この発明の慣性トルク推定手段に相当し、ステップＳ１７の機能的手段が、この発明の挟圧力制御手段に相当する。
【００５６】
なお、この発明は、上述した具体例に限定されない。したがってこの発明におけるフィルター処理は上述した１／４なまし処理に限られないのであって、他のなまし処理あるいはフィルターリング処理であっもよい。また、この発明で対象とする回転部材および回転速度は、エンジンおよびその回転速度以外に、トルクコンバータの入力部材や車両の駆動軸などの他の回転部材およびその回転速度であってもよい。さらに、上記の具体例では、アップシフトの場合には回転速度推定値の補正や慣性トルクの算出などをおこなわないこととしたが、この発明では、アップシフトの際にもダウンシフトの場合と同様に制御することとしてもよい。さらにまた、上記の具体例では、所定の補正係数を掛けることにより補正をおこなうこととしたが、この発明における補正は、要は、誤差を是正する処理であればよいのであって、係数の加減乗除のいずれかの演算によるもの、あるいは数値の置換などの他の適宜の補正の処理を採用することができる。そしてまた、上記の具体例では、二種類の補正係数α、βによって補正することとしたが、この発明では、二回の補正をおこなわなくてもよいのであり、上記のいずれか一方の補正のみであってもよい。さらにそして、上記の具体例では、推定値の変化量の変化量として今回の値と前回の値とを比較してその偏差が所定値以上の場合に回転速度を表す曲線の凹凸が切り替わったことを判断することとしたが、推定値の変化量の変化量は、要は、推定値の２階微分値であるから、その値の正負の変化に基づいて変化量を表す曲線の凹凸が切り替わったことを判断することとしてもよい。さらにまた、２階微分をおこなった場合には遅れが生じることが考えられるので、推定値の変化量がが真値の変化量に対して大きめになる状態すなわち前記曲線が凹となる領域では、ベルト滑りに対する安全を考慮した一律の減少補正をおこなうようにしてもよい。そして、この発明で対象とする無段変速機はベルト式に限らず、トラクション式の無段変速機であってもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、フィルター処理値をそのまま使用するのとは異なり、少なくとも二つのフィルター処理値を使用して回転速度を推定するので、時間的な遅れを生じることなく、もしくは抑制して、しかも正確に回転速度を推定もしくは検出することができる。
【００５８】
また、請求項２の発明によれば、回転部材の回転速度の推定値が正確に推定もしくは検出されており、それを使用して回転速度変化量（あるいは回転加速度）が求められるので、正確な回転速度変化量（あるいは回転加速度）を遅れを生じることなく得ることができる。しかも、推定されている回転数およびその変化量の推定が正確であることにより、その回転部材で生じる慣性トルクを正確に推定することができる。
【００５９】
さらに、請求項３の発明によれば、推定に伴う誤差が是正されるので、得られる回転部材の回転速度もしくはその変化量を正確なものとすることができる。さらには慣性トルクを正確に推定もしくは検出することができる。
【００６０】
これに加え、請求項４の発明によれば、前記推定回転速度の相前後する値の差もしくは該差の変化の状態により推定誤差の生じている状態を知り得るので、それに基づいて補正がおこなわれることにより、得られる回転部材の回転速度もしくはその変化量を正確なものとすることができる。さらには慣性トルクを正確に推定もしくは検出することができる。
【００６２】
そして、請求項５の発明によれば、無段変速機に直列に連結されている回転部材で生じる回転速度もしくはその変化量が正確に推定され、その回転速度もしくはその変化量を考慮して無段変速機の挟圧力が制御されるので、挟圧力の制御精度が良好になり、ひいては挟圧力を滑りの生じない範囲で可及的に低下させて車両の燃費を向上させることができる。
【００６３】
またそして、請求項６の発明によれば、無段変速機に直列に連結されている回転部材で生じる慣性トルクが正確に推定され、その慣性トルクを考慮して無段変速機の挟圧力が制御されるので、挟圧力の制御精度が良好になり、ひいては挟圧力を滑りの生じない範囲で可及的に低下させて車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の制御装置による制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】 その回転速度の真値とその推定値と第１フィルター処理値と第２フィルター処理値との一例を示す線図である。
【図３】 この発明で対象とする車両用駆動機構の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…無段変速機、 ３…ロックアップクラッチ、 ５…エンジン（動力源）、１３…駆動プーリ、 １４…従動プーリ、 １５，１６…アクチュエータ、 １７…ベルト、 ２０…駆動輪、 ２５…変速機用電子制御装置（ＣＶＴ−ＥＣＵ）。
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力されるトルクもしくは発生するトルクの変動などの様々な要因で回転数が変化する回転部材の回転速度を推定（検出）する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば車両の変速機は、エンジンから出力されたトルクをプロペラシャフトなどの駆動軸を介して駆動輪に伝達し、また変速比を適宜に変更して駆動トルクを増減するように構成されている。したがってエンジントルクを入力するためのクラッチや変速を実行してトルクの伝達経路を変更するクラッチあるいはブレーキなどの各種のトルク伝達機構が備えられている。
【０００３】
それらのトルク伝達機構による伝達トルク（トルク容量）は、入力されたトルクを確実に伝達できればよく、それ以上にトルク容量を増大させると、耐久性や燃費の悪化要因になる。しかしながら、入力されるトルクは、定常状態ではエンジンの出力トルクに基づいたものとなるが、回転数が変化している状態では、慣性トルクが付加もしくは削減されるので、これを見込んだトルク容量に設定する必要がある。
【０００４】
従来、エンジンの慣性トルクを求める手段として特開平９−７０１０４号公報に記載されたものが知られている。これは、現在時点に検出したエンジン回転数と前回検出したエンジン回転数との差からエンジン回転数の変化速度を求め、そのエンジン回転数変化速度とエンジンに関する慣性モーメントとからエンジンの慣性トルクを求めるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両に一般に使用されているエンジンは、レシプロタイプの内燃機関であるから、その回転速度はシリンダでの燃料の爆発周波数に応じて変化している。また、その車両が走行している際には、路面から入力されるトルクが負トルクとして作用するから、その負トルクを含む様々な外乱要因でエンジン回転数は複雑に変化している。したがってこれらのいわゆるノイズを除去して真のエンジン回転数を求める場合には、エンジン回転数の検出値をフィルター処理することになる。しかしながらフィルター処理した場合には、得られる値が遅れをもったものとなり、そのため、エンジン回転数に基づくリアルタイムの制御をおこなう場合には、エンジン回転数がその時点のものとは異なっているので、正確な制御をおこなうことができなくなる。
【０００６】
また一方、慣性トルクを求めるためにエンジン回転数の変動を検出するには、時間的に異なる二つの回転数の差を求める必要がある。したがってこの場合にも、時間的な遅れが生じる。
【０００７】
従来では、ノイズの除去を必要とする場合には、真の回転数を求めるのに時間遅れが生じ、さらに回転変動に基づいて慣性トルクを求める場合には、回転変動の検出に伴う時間遅れが重畳的に生じる不都合があり、これを避けるとすれば、ノイズが原因となって回転数を正確に検出できないなどの問題があった。
【０００８】
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、回転変動のある回転部材の真の回転数を正確に推定もしくは検出することのできる装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段およびその作用】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、回転速度が変化する回転部材の回転速度を推定する回転速度推定装置において、その回転部材の回転速度に相当する信号を出力する回転速度センサーと、その回転速度センサーによって得られた回転速度検出値を第１のフィルターでなまし処理して第１フィルター処理値を得る第１フィルター処理手段と、その第１フィルター処理値を、前記第１フィルターによるなまし処理と処理内容の同じのなまし処理を行う第２のフィルターで処理して第２フィルター処理値を得る第２フィルター処理手段と、これら第１フィルター処理値と第２フィルター処理値との差を求めるとともに得られた前記差を前記第１フィルター処理値に加算して前記回転部材の回転速度を推定する推定手段とを備えていることを特徴とする装置である。
【００１１】
したがって請求項１の発明では、検出された回転速度に第１のフィルター処理が施されて第１フィルター処理値が求められ、その第１フィルター処理値に更に第２のフィルター処理が施されて第２フィルター処理値が求められる。なお、これらの各フィルター処理は処理内容が同じのなまし処理である。そして、これらの各フィルター処理値に基づいて回転部材の回転速度が推定され、より具体的には各フィルター処理値の差を第１フィルター処理値に加算することにより回転速度が推定される。そのため、フィルター処理値をそのまま使用するのとは異なり、少なくとも二つのフィルター処理値を使用するので、時間的な遅れを生じることなく、もしくは抑制して、しかも正確に回転速度が推定もしくは検出される。
【００１２】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記推定手段によって推定された前記回転部材の推定回転速度から回転速度変化量を求める回転速度変化量検出手段と、その回転速度変化量検出手段で検出された前記推定回転速度の変化量に基づいて前記回転部材の慣性トルクを推定する慣性トルク推定手段とを更に備えていることを特徴とする回転速度推定装置である。
【００１３】
したがって請求項２の発明では、回転部材の回転速度の推定値が正確に推定もしくは検出されており、それを使用して回転速度変化量（あるいは回転加速度）が求められるので、その回転速度変化量（あるいは回転加速度）が正確なものとなる。しかも、推定されている回転数およびその変化量の推定が正確であることにより、その回転部材で生じる慣性トルクが正確に推定される。
【００１４】
さらに、請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記回転部材の推定回転速度もしくはその推定回転速度の変化量を補正する補正手段を更に備え、前記慣性トルク推定手段は、前記補正手段で補正された回転速度変化量に基づいて前記回転部材の慣性トルクを推定する手段を含むことを特徴とする回転速度推定装置である。
【００１５】
したがって請求項３の発明では、推定に伴う誤差が是正されるので、得られる回転部材の回転速度もしくはその変化量が正確なものとなり、さらには慣性トルクが正確に推定もしくは検出される。
【００１６】
これに加え、請求項４の発明は、請求項３の発明における前記補正手段が、前記回転部材の推定回転速度の変化量を、前記推定回転速度の相前後する値の差が正の値から負の値に変化した場合もしくは負の値から正の値に変化した場合、あるいは該差の変化量が減少した場合に前記回転速度変化量を補正する手段を含むことを特徴とする回転速度推定装置である。
【００１７】
したがって請求項４の発明では、前記推定回転速度の相前後する値の差もしくは該差の変化の状態により推定誤差の生じている状態を知り得るので、それに基づいて補正がおこなわれることにより、得られる回転部材の回転速度もしくはその変化量が正確なものとなり、さらには慣性トルクが正確に推定もしくは検出される。
【００２０】
そして、請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明において、入力部材と出力部材との間でトルクを伝達する伝動部材を挟み付ける挟圧力に応じてトルク容量が変化する無段変速機が前記回転部材にトルクの伝達方向で直列に連結され、かつ前記推定回転速度もしくはその推定回転速度の変化量に基づいて前記挟圧力を制御する挟圧力制御手段を備えていることを特徴とする回転速度推定装置である。
【００２１】
したがって請求項５の発明では、無段変速機に直列に連結されている回転部材で生じる回転速度もしくはその変化量が正確に推定され、その回転速度もしくはその変化量を考慮して無段変速機の挟圧力が制御される。その結果、挟圧力の制御精度が良好になり、ひいては挟圧力が滑りの生じない範囲で可及的に低下させられる。
【００２２】
またそして、請求項６の発明は、請求項２の発明において、入力部材と出力部材との間でトルクを伝達する伝動部材を挟み付ける挟圧力に応じてトルク容量が変化する無段変速機が前記回転部材をトルクの伝達方向で直列に連結され、かつ前記慣性トルク推定手段によって推定された前記慣性トルクに基づいて前記挟圧力を制御する挟圧力制御手段を備えていることを特徴とする回転速度推定装置である。
【００２３】
したがって請求項６の発明では、無段変速機に直列に連結されている回転部材で生じる慣性トルクが正確に推定され、その慣性トルクを考慮して無段変速機の挟圧力が制御される。その結果、挟圧力の制御精度が良好になり、ひいては挟圧力が滑りの生じない範囲で可及的に低下させられる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
つぎにこの発明を具体例に基づいて説明する。先ず、この発明で対象とする回転部材を含む作動機もしくは機構の一例を説明すると、図３は、ベルト式無段変速機１を変速機として含む駆動機構を模式的に示しており、その無段変速機１は、前後進切換機構２およびロックアップクラッチ３付きの流体伝動機構４を介して動力源５に連結されている。
【００２５】
その動力源５は、内燃機関、あるいは内燃機関と電動機、もしくは電動機などによって構成され、要は、走行のための動力を発生する駆動部材であり、この発明で対象とする回転部材に相当している。なお、以下の説明では、動力源５をエンジン５と記す。また、流体伝動機構４は、例えば従来のトルクコンバータと同様の構成であって、エンジン５によって回転させられるポンプインペラとこれに対向させて配置したタービンランナーと、これらの間に配置したステータとを有し、ポンプインペラで発生させたフルードの螺旋流をタービンランナーに供給することよりタービンランナーを回転させ、トルクを伝達するように構成されている。
【００２６】
このような流体を介したトルクの伝達では、ポンプインペラとタービンランナーとの間に不可避的な滑りが生じ、これが動力伝達効率の低下要因となるので、ポンプインペラなどの入力側の部材とタービンランナーなどの出力側の部材とを直接連結するロックアップクラッチ３が設けられている。このロックアップクラッチ３は、油圧によって制御するように構成され、完全係合状態および完全解放状態、ならびにこれらの中間の状態であるスリップ状態に制御され、さらにそのスリップ回転数を適宜に制御できるようになっている。
【００２７】
前後進切換機構２は、エンジン５の回転方向が一方向に限られていることに伴って採用されている機構であって、入力されたトルクをそのまま出力し、また反転して出力するように構成されている。図３に示す例では、前後進切換機構２としてダブルピニオン型の遊星歯車機構が採用されている。すなわち、サンギヤ６と同心円上にリングギヤ７が配置され、これらのサンギヤ６とリングギヤ７との間に、サンギヤ６に噛合したピニオンギヤ８とそのピニオンギヤ８およびリングギヤ７に噛合した他のピニオンギヤ９とが配置され、これらのピニオンギヤ８，９がキャリヤ１０によって自転かつ公転自在に保持されている。そして、二つの回転要素（具体的にはサンギヤ６とキャリヤ１０と）を一体的に連結する前進用クラッチ１１が設けられ、またリングギヤ７を選択的に固定することにより、出力されるトルクの方向を反転する後進用ブレーキ１２が設けられている。
【００２８】
無段変速機１は、従来知られているベルト式無段変速機と同じ構成であって、互いに平行に配置された駆動プーリ１３と従動プーリ１４とのそれぞれが、固定シーブと、油圧式のアクチュエータ１５，１６によって軸線方向に前後動させられる可動シーブとによって構成されている。したがって各プーリ１３，１４の溝幅が、可動シーブを軸線方向に移動させることにより変化し、それに伴って各プーリ１３，１４に巻掛けたベルト１７の巻掛け半径（プーリ１３，１４の有効径）が連続的に変化し、変速比が無段階に変化するようになっている。そして、上記の駆動プーリ１３が前後進切換機構２における出力要素であるキャリヤ１０に連結されている。
【００２９】
なお、従動プーリ１４における油圧アクチュエータ１６には、無段変速機１に入力されるトルクに応じた油圧（ライン圧もしくはその補正圧）が、図示しない油圧ポンプおよび油圧制御装置を介して供給されている。したがって、従動プーリ１４における各シーブがベルト１７を挟み付けることにより、ベルト１７に張力が付与され、各プーリ１３，１４とベルト１７との挟圧力（接触圧力）が確保されるようになっている。これに対して駆動プーリ１３における油圧アクチュエータ１５には、設定するべき変速比に応じた圧油が供給され、目標とする変速比に応じた溝幅（有効径）に設定するようになっている。
【００３０】
上記の従動プーリ１４が、ギヤ対１８を介してディファレンシャル１９に連結され、このディファレンシャル１９から駆動輪２０にトルクを出力するようになっている。したがって上記の駆動機構では、エンジン５と駆動輪２０との間に、ロックアップクラッチ３と無段変速機１とが直列に配列されている。
【００３１】
上記の無段変速機１およびエンジン５を搭載した車両の動作状態（走行状態）を検出するために各種のセンサーが設けられている。すなわち、無段変速機１に対する入力回転数（前記タービンランナーの回転数）を検出して信号を出力するタービン回転数センサー２１、駆動プーリ１３の回転数を検出して信号を出力する入力回転数センサー２２、従動プーリ１４の回転数を検出して信号を出力する出力回転数センサー２３、駆動輪２０の回転数を検出して信号を出力する車輪速センサー２４が設けられている。また、特には図示しないが、アクセルペダルの踏み込み量を検出して信号を出力するアクセル開度センサー、スロットルバルブの開度を検出して信号を出力するスロットル開度センサー、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に信号を出力するブレーキセンサーなどが設けられている。
【００３２】
上記の前進用クラッチ１１および後進用ブレーキ１２の係合・解放の制御、および前記ベルト１７の挟圧力の制御、ならびに変速比の制御、さらにはロックアップクラッチ３の制御をおこなうために、変速機用電子制御装置（ＣＶＴ−ＥＣＵ）２５が設けられている。この電子制御装置２５は、一例としてマイクロコンピュータを主体として構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて所定のプログラムに従って演算をおこない、前進や後進あるいはニュートラルなどの各種の状態、および要求される挟圧力の設定、ならびに変速比の設定、ロックアップクラッチ３の係合・解放ならびにスリップ回転数などの制御を実行するように構成されている。
【００３３】
ここで、変速機用電子制御装置２５に入力されているデータ（信号）の例を示すと、無段変速機１の入力回転数（入力回転速度）Ｎinの信号、無段変速機１の出力回転数（出力回転速度）Ｎo の信号が、それぞれに対応するセンサから入力されている。また、エンジン５を制御するエンジン用電子制御装置（Ｅ／Ｇ−ＥＣＵ）２６からは、エンジン回転数Ｎe の信号、エンジン（Ｅ／Ｇ）負荷の信号、スロットル開度信号、アクセルペダル（図示せず）の踏み込み量であるアクセル開度信号などが入力されている。
【００３４】
無段変速機１によれば、入力回転数であるエンジン回転数を無段階に（言い換えれば、連続的に）制御できるので、これを搭載した車両の燃費を向上できる。例えば、アクセル開度などによって表される要求駆動量と車速とに基づいて目標駆動力が求められ、その目標駆動力を得るために必要な目標出力が目標駆動力と車速とに基づいて求められ、その目標出力を最適燃費で得るためのエンジン回転数が予め用意したマップに基づいて求められ、そして、そのエンジン回転数となるように変速比が制御される。
【００３５】
そのような燃費向上の利点を損なわないために、無段変速機１における動力の伝達効率が良好な状態に制御される。具体的には、無段変速機１のトルク容量すなわちベルト挟圧力が、エンジントルクに基づいて決まる目標トルクを伝達でき、かつベルト１７の滑りが生じない範囲で可及的に低いベルト挟圧力に制御される。これは、定常状態もしくは準定常状態での制御である。その場合、ロックアップクラッチ３は本来、滑り制御が可能であり、これに対して無段変速機１のベルト滑りは無段変速機１の耐久性を大きく損なう要因になるので、外乱によるトルク変動が生じた場合には、ロックアップクラッチ３を無段変速機１に先行して滑らせるように制御される。これは、ロックアップクラッチ３を無段変速機１に対していわゆるトルクヒューズとして機能させる制御であり、ロックアップクラッチ３のトルク容量の滑りに対する余裕量を、無段変速機１におけるトルク容量（ベルト挟圧力）の滑りに対する余裕量より小さく設定する。
【００３６】
無段変速機１のベルト挟圧力は、動力の伝達効率を向上させて燃費を改善するうえで、エンジン５側から入力されるトルクを、滑りを生じずに伝達できる範囲で可及的に低い圧力であることが好ましい。このような制御をおこなう場合、エンジン５側から入力されるトルクを正確に検出もしくは判定する必要があるが、回転速度が変化している場合には、慣性トルクが影響するので、その慣性トルクをも正確に検出もしくは判定する必要がある。その場合、慣性トルクは回転速度の変化量と慣性モーメントとに基づいて定まるから、回転速度およびその変化量を検出もしくは判定する必要がある。
【００３７】
そこでこの発明に係る装置は、回転変動の生じるエンジン５の回転速度を以下に述べるプロセスで推定するように構成されている。図１はその例を説明するためのフローチャートであって、先ず、エンジン回転速度Ｎe と無段変速機１の入力回転速度Ｎinとが読み込まれる（ステップＳ１）。ついで、入力回転速度Ｎinの変化量ΔＮinが求められる（ステップＳ２）。これは、今回の検出値Ｎin(i) と前回の検出値Ｎin(i-1)との差として求めることができる。
【００３８】
さらに、ロックアップクラッチ（Ｌ／Ｃ）３が係合状態（オン）か否かが判断される（ステップＳ４）。ここで、ロックアップ・オンとは、ロックアップクラッチ３が滑りを伴うことなく完全に係合している状態であり、したがってエンジン回転数Ｎe と無段変速機１の入力回転数Ｎinとが一致している（Ｎe ＝Ｎin）状態である。このステップＳ３で否定的に判断された場合には、ロックアップクラッチ３が完全に解放させられている状態あるいはスリップ状態であり、トルクコンバータ４の入力側の部材であるポンプインペラーと出力側の部材であるタービンランナーとに回転数差（速度比）が生じ、それに伴ってトルクを増幅するコンバータ作用が生じている。そのトルク比を“ｔ”とする。
【００３９】
ロックアップクラッチ３が非係合状態であることによりステップＳ３で否定的に判断された場合には、エンジン回転速度Ｎe について第１のフィルターリング処理が施され、第１フィルター処理値Ｎe1が求められる（ステップＳ４）。さらに、この第１フィルター処理値Ｎe1について第２のフィルターリング処理が施され、第２フィルター処理値Ｎe2が求められる（ステップＳ５）。これらのフィルターリング処理の一例は、いわゆるなまし処理であり、より具体的には１／４なまし処理を採用することができる。したがって第１フィルターリング処理は、
Ｎe1(i)＝Ｎe(i-1)＋（Ｎe(i)−Ｎe(i-1)）／４
として演算され、また後者の第２フィルターリング処理は、
Ｎe2(i)＝Ｎe1(i-1)＋（Ｎe1(i)−Ｎe1(i-1)）／４
として演算することができる。
【００４０】
したがってこれら第１フィルターリング処理と第２フィルターリング処理とは同じなまし処理であり、そのためエンジン回転速度Ｎe の検出値に対する第１フィルター処理Ｎe1の遅れ量と、第１フィルター処理値Ｎe1に対する第２フィルター処理値Ｎe2の遅れ量とが同じになる。そこで、これらのフィルター処理値Ｎe1，Ｎe2を使用してエンジン回転速度Ｎeが推定される（ステップＳ６）。具体的には、各フィルター処理値Ｎe1，Ｎe2の差を第１フィルター処理値Ｎe1に加算することにより推定値Ｎer（＝Ｎe1＋（Ｎe1−Ｎe2））が求められる。
【００４１】
図２は、変動しているエンジン回転速度Ｎe と、これを元にして上記のように求めた各フィルター処理値Ｎe1，Ｎe2と推定値Ｎerとの一例を示している。この図２から明らかなように、エンジン回転速度Ｎe の真値とその推定値Ｎerとはほぼ一致しており、特にその屈曲点もしくはその近傍では、完全に一致している。すなわち、変動しているエンジン回転速度Ｎe をこのようにして推定することにより、遅れを生じることなく、正確にエンジン回転速度Ｎe を推定することができる。
【００４２】
つぎに、慣性トルクを算出するためにエンジン回転速度Ｎe の変化量を求める。その場合、図２に示すように、エンジン回転速度Ｎe を表す曲線もしくはその推定値Ｎerを表す曲線の屈曲点から離れるほど、真値と推定値Ｎerとの偏差が大きくなっている。そこで先ず、推定値Ｎerもしくはその変化量を補正する。
【００４３】
すなわちステップＳ７において、推定値Ｎerの変化量ΔＮerと、その変化量ΔＮerの変化量ΔΔＮerとが求められる。具体的には、今回の推定値Ｎer(i)と前回の推定値Ｎer(i-1)との差として推定値Ｎerの変化量ΔＮer（＝Ｎer(i)−Ｎer(i-1)）が求められ、また今回の変化量ΔＮer(i)と前回の変化量ΔＮer(i-1)との差として変化量ΔＮerの変化量ΔΔＮer（＝ΔＮer(i)−ΔＮer(i-1)）が求められる。なお、サンプリング周期が一定であるから、変化量ΔＮerは推定値Ｎerの微分値に相当し、また変化量ΔＮerの変化量ΔΔＮerは推定値Ｎerの２階微分値に相当する。
【００４４】
このようにして求められた変化量ΔＮerが正の値か否かが判断される（ステップＳ８）。すなわちエンジン回転速度Ｎe が増大傾向にあるか否かが判断される。エンジン回転速度Ｎe は、無段変速機１による変速比が増大するダウンシフトによって上昇し、反対にアップシフトによって低下する。したがってステップＳ８で否定的に判断された場合には、無段変速機１でアップシフトが生じていることになり、この場合、特に制御をおこなうことなくこのルーチンを抜ける。すなわち無段変速機１では一般に、急激なアップシフト条件が殆どないので、上記の推定値Ｎerやその変化量の補正をおこなうメリットが低いためである。したがってアップシフト時の推定値Ｎerやその変化量の補正ならびにそれに伴う慣性トルクの補正をおこなわないことにより、煩雑な計算を省くことができる。
【００４５】
一方、ダウンシフトによりエンジン回転速度Ｎe が増大し、その結果、ステップＳ８で肯定的に判断された場合には、フラグＦについて判断される（ステップＳ９）。このフラグＦは当初は“０”に設定されているので、推定値Ｎerの変化量ΔＮerが負から正、もしくは正から負に変化したか否かが判断される（ステップＳ１０）。このステップＳ１０の判断では、エンジン回転速度Ｎe が減少傾向から増大傾向に変化し、あるいは反対に増大傾向から減少傾向に変化したか否かを判断しており、これは、図２に示す線図においては、エンジン回転速度Ｎe が最小点あるいは最大点の近傍にあることを判断することになる。
【００４６】
したがってこのステップＳ１０で肯定的に判断された場合には、フラグＦが“１”にセットされ（ステップＳ１１）、かつ推定値Ｎerの変化量ΔＮerについて補正がおこなわれる（ステップＳ１２）。したがって推定値Ｎerの変化量ΔＮerについて補正がおこなわれる場合には、フラグＦが“１”にセットされるから、上記のステップＳ９で「Ｆ＝１」の判断が成立し、その場合には、ステップＳ１３に進んでフラグＦが“０”にセットされ、その後、ステップＳ１２に進む。そのため、ステップＳ１２での補正が２回繰り返されることになる。
【００４７】
このステップＳ１２での補正は、エンジン回転速度Ｎe が図２に示す最小点あるいは最大点の近傍にある場合に、その推定値Ｎerもしくはその変化量ΔＮerを補正するものである。これは、図１に示す制御例では、上記のステップＳ７で演算された変化量ΔＮerに所定の補正係数αを掛けることによりおこなわれる。その補正係数αは、一般には、“１”未満の数値であるが、上記のように２回補正をおこなう場合には、１回目は“１”より大きい値とし、２回目は“１”未満の数値とすることにより、補正精度が向上する。なお、補正回数は２回に限られないのであって、３回以上おこなうこととしてもよい。その場合にも各回の補正係数の値を異ならせることが好ましい。
【００４８】
つぎに、前述した変化量ΔＮerの変化量ΔΔＮerが減少したか否かが判断される（ステップＳ１４）。具体的には、前回の値ΔΔＮer(i-1)と今回の値ΔΔＮer(i)との差が、予め定めた判断基準値ΔΔＮer1 以上か否かが判断される。この判断は、要は、エンジン回転速度Ｎe の変化の傾向が、図２の曲線で表した場合に、凹から凸に変化したか否かを判断するものであり、図２に示すように、屈曲点を過ぎて凸となった場合には、推定値Ｎerが真値を上回る。
【００４９】
そのため、この推定値Ｎerをそのまま使用して慣性トルクを算出すると、慣性トルクが実際より大きく算出されてしまうので、これを是正するために、補正がおこなわれる（ステップＳ１５）。具体的には、推定値Ｎerの変化量ΔＮerに所定の補正係数βを掛けて、補正した変化量ΔＮerが求められる。この補正係数βは、“１”未満の値である。なお、この補正は、前述したステップＳ１２での補正と同様に複数回おこなうこととしてもよく、またその場合、各回での補正係数を異ならせてもよい。
【００５０】
一方、前述したステップＳ１０で否定的に判断された場合には、補正をおこなう必要がないので、直ちにステップＳ１４に進む。また、このステップＳ１４で否定的に判断された場合にも補正をおこなう必要がないので、ステップＳ１５を飛ばして次に進む。
【００５１】
以上のようにしてエンジン回転速度Ｎe の変化量ΔＮerを推定もしくは検出し、また必要に応じて補正をおこなった後、エンジン５の慣性トルクを考慮して無段変速機１におけるベルト負荷トルクＴinが求められる（ステップＳ１６）。これは、エンジントルクＴe からエンジン慣性トルクを減じてトルクコンバータ４の入力側のトルクを求め、これにトルク比ｔを掛けてタービントルクを求め、タービンランナーから駆動プーリ１３までの慣性トルクをそのタービントルクから減じることにより算出される。すなわち
Ｔin＝（Ｔe −Ｉe・ΔＮer）＊ｔ−Ｉin・ΔＮin
として演算される。ここで、Ｉe はエンジン５からトルクコンバータ４の入力側までの慣性モーメント、Ｉinはトルクコンバータ４の出力側から駆動プーリ１３までの慣性モーメントである。
【００５２】
そして、このベルト負荷トルクＴinに基づいてベルト挟圧力が求められる（ステップＳ１７）。これは、摩擦係数、ベルト挟角、巻き掛け角度、遠心力などを考慮した従来知られている方法で演算して求めることができる。
【００５３】
なお、ロックアップクラッチ３が完全係合状態であることにより上記のステップＳ３で肯定的に判断された場合には、トルクコンバータ４でのトルク比ｔを“１”とし、かつエンジン回転速度Ｎe の推定値Ｎerの変化量ΔＮerが入力回転速度の変化量ΔＮinと等しいとし（ステップＳ１８）、これに基づいてベルト負荷トルクＴinおよびベルト挟圧力が求められる。ロックアップ・オン状態では、無段変速機１の慣性トルクも加わり、エンジン５での爆発による回転変動が低下するためである。なお、ロックアップクラッチ３が完全に係合している場合にも上述したステップＳ４ないしステップＳ１７の制御をおこなうこととしてもよい。
【００５４】
したがって上記の制御をおこなうこの発明の装置によれば、センサーで得られた回転速度検出値をフィルター処理するので、ノイズを除去でき、しかも上記の第１フィルター処理値Ｎe1および第２フィルター処理値Ｎe2の二つのフィルター処理値を使用するので、遅れを特には生じることなく、回転速度を正確に推定することができる。したがって上述したエンジン回転速度Ｎe のようにノイズの多い回転速度を正確かつ遅れを生じることなく推定もしくは検出することができる。また、推定値Ｎerと真値との偏差が生じる回転速度変化領域を判定し、その領域に応じた補正を施すので、回転速度推定値およびその変化量を正確に求めることができる。そして、こうして得られた回転速度推定値あるいはその変化量に基づいて慣性トルクを求めるので、正確な慣性トルクを求めることができ、さらにはその慣性トルクに基づいて無段変速機１のベルト挟圧力を制御するので、無段変速機１のベルト挟圧力を滑りの生じない範囲で可及的に低下し、燃費の向上を図ることができる。
【００５５】
ここで、上記の具体例とこの発明との関係を簡単に説明すると、上記のステップＳ１の機能的手段が、この発明の回転速度検出手段に相当し、ステップＳ４の機能的手段が、この発明の第１フィルター処理手段に相当し、ステップＳ５の機能的手段が、この発明の第２フィルター処理手段に相当し、さらにステップＳ６の機能的手段が、この発明の推定手段に相当する。また、ステップＳ７の機能的手段が、この発明の回転速度変化量検出手段に相当し、ステップＳ１２およびステップＳ１５の機能的手段が、この発明の補正手段に相当する。そして、ステップＳ１６の機能的手段が、この発明の慣性トルク推定手段に相当し、ステップＳ１７の機能的手段が、この発明の挟圧力制御手段に相当する。
【００５６】
なお、この発明は、上述した具体例に限定されない。したがってこの発明におけるフィルター処理は上述した１／４なまし処理に限られないのであって、他のなまし処理あるいはフィルターリング処理であっもよい。また、この発明で対象とする回転部材および回転速度は、エンジンおよびその回転速度以外に、トルクコンバータの入力部材や車両の駆動軸などの他の回転部材およびその回転速度であってもよい。さらに、上記の具体例では、アップシフトの場合には回転速度推定値の補正や慣性トルクの算出などをおこなわないこととしたが、この発明では、アップシフトの際にもダウンシフトの場合と同様に制御することとしてもよい。さらにまた、上記の具体例では、所定の補正係数を掛けることにより補正をおこなうこととしたが、この発明における補正は、要は、誤差を是正する処理であればよいのであって、係数の加減乗除のいずれかの演算によるもの、あるいは数値の置換などの他の適宜の補正の処理を採用することができる。そしてまた、上記の具体例では、二種類の補正係数α、βによって補正することとしたが、この発明では、二回の補正をおこなわなくてもよいのであり、上記のいずれか一方の補正のみであってもよい。さらにそして、上記の具体例では、推定値の変化量の変化量として今回の値と前回の値とを比較してその偏差が所定値以上の場合に回転速度を表す曲線の凹凸が切り替わったことを判断することとしたが、推定値の変化量の変化量は、要は、推定値の２階微分値であるから、その値の正負の変化に基づいて変化量を表す曲線の凹凸が切り替わったことを判断することとしてもよい。さらにまた、２階微分をおこなった場合には遅れが生じることが考えられるので、推定値の変化量がが真値の変化量に対して大きめになる状態すなわち前記曲線が凹となる領域では、ベルト滑りに対する安全を考慮した一律の減少補正をおこなうようにしてもよい。そして、この発明で対象とする無段変速機はベルト式に限らず、トラクション式の無段変速機であってもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、フィルター処理値をそのまま使用するのとは異なり、少なくとも二つのフィルター処理値を使用して回転速度を推定するので、時間的な遅れを生じることなく、もしくは抑制して、しかも正確に回転速度を推定もしくは検出することができる。
【００５８】
また、請求項２の発明によれば、回転部材の回転速度の推定値が正確に推定もしくは検出されており、それを使用して回転速度変化量（あるいは回転加速度）が求められるので、正確な回転速度変化量（あるいは回転加速度）を遅れを生じることなく得ることができる。しかも、推定されている回転数およびその変化量の推定が正確であることにより、その回転部材で生じる慣性トルクを正確に推定することができる。
【００５９】
さらに、請求項３の発明によれば、推定に伴う誤差が是正されるので、得られる回転部材の回転速度もしくはその変化量を正確なものとすることができる。さらには慣性トルクを正確に推定もしくは検出することができる。
【００６０】
これに加え、請求項４の発明によれば、前記推定回転速度の相前後する値の差もしくは該差の変化の状態により推定誤差の生じている状態を知り得るので、それに基づいて補正がおこなわれることにより、得られる回転部材の回転速度もしくはその変化量を正確なものとすることができる。さらには慣性トルクを正確に推定もしくは検出することができる。
【００６２】
そして、請求項５の発明によれば、無段変速機に直列に連結されている回転部材で生じる回転速度もしくはその変化量が正確に推定され、その回転速度もしくはその変化量を考慮して無段変速機の挟圧力が制御されるので、挟圧力の制御精度が良好になり、ひいては挟圧力を滑りの生じない範囲で可及的に低下させて車両の燃費を向上させることができる。
【００６３】
またそして、請求項６の発明によれば、無段変速機に直列に連結されている回転部材で生じる慣性トルクが正確に推定され、その慣性トルクを考慮して無段変速機の挟圧力が制御されるので、挟圧力の制御精度が良好になり、ひいては挟圧力を滑りの生じない範囲で可及的に低下させて車両の燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の制御装置による制御の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】 その回転速度の真値とその推定値と第１フィルター処理値と第２フィルター処理値との一例を示す線図である。
【図３】 この発明で対象とする車両用駆動機構の一例を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…無段変速機、 ３…ロックアップクラッチ、 ５…エンジン（動力源）、１３…駆動プーリ、 １４…従動プーリ、 １５，１６…アクチュエータ、 １７…ベルト、 ２０…駆動輪、 ２５…変速機用電子制御装置（ＣＶＴ−ＥＣＵ）。
Claims (6)
- 回転速度が変化する回転部材の回転速度を推定する回転速度推定装置において、
その回転部材の回転速度に相当する信号を出力する回転速度センサーと、
その回転速度センサーによって得られた回転速度検出値を第１のフィルターでなまし処理して第１フィルター処理値を得る第１フィルター処理手段と、
その第１フィルター処理値を、前記第１フィルターによるなまし処理と処理内容の同じのなまし処理を行う第２のフィルターで処理して第２フィルター処理値を得る第２フィルター処理手段と、
これら第１フィルター処理値と第２フィルター処理値との差を求めるとともに得られた前記差を前記第１フィルター処理値に加算して前記回転部材の回転速度を推定する推定手段と
を備えていることを特徴とする回転速度推定装置。 - 前記推定手段によって推定された前記回転部材の推定回転速度から回転速度変化量を求める回転速度変化量検出手段と、
その回転速度変化量検出手段で検出された前記推定回転速度の変化量に基づいて前記回転部材の慣性トルクを推定する慣性トルク推定手段と
を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の回転速度推定装置。 - 前記回転部材の推定回転速度の変化量に予め定められた係数を掛けて前記回転速度変化量を補正する補正手段を更に備え、
前記慣性トルク推定手段は、前記補正手段で補正された回転速度変化量に基づいて前記回転部材の慣性トルクを推定する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の回転速度推定装置。 - 前記補正手段は、前記回転部材の推定回転速度の変化量を、前記推定回転速度の相前後する値の差が正の値から負の値に変化した場合もしくは負の値から正の値に変化した場合、あるいは該差の変化量が減少した場合に前記回転速度変化量を補正する手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の回転速度推定装置。
- 入力部材と出力部材との間でトルクを伝達する伝動部材を挟み付ける挟圧力に応じてトルク容量が変化する無段変速機が前記回転部材にトルクの伝達方向で直列に連結され、かつ
前記推定回転速度の変化量が増大した場合に前記挟圧力を制御する挟圧力制御手段を備えている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回転速度推定装置。 - 入力部材と出力部材との間でトルクを伝達する伝動部材を挟み付ける挟圧力に応じてトルク容量が変化する無段変速機が前記回転部材をトルクの伝達方向で直列に連結され、かつ
前記慣性トルク推定手段によって推定された前記慣性トルクに基づいて前記挟圧力を制御する挟圧力制御手段を備えていることを特徴とする請求項２に記載の回転速度推定装置。
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