JP2002538393A - 部品の温度決定方法 - Google Patents

部品の温度決定方法

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JP2002538393A
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/1917—Control of temperature characterised by the use of electric means using digital means

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Abstract

(57)【要約】 部品、例えば自動車変速機の発進用又は変速用クラッチの温度決定方法は、部品温度を包括的な詳細な熱計算モデルにより連続的に計算し、計算モデルが熱工学的に重要な部品データ、部品の環境及びその他の周辺条件を考慮するものである。校正の後に熱計算モデルを部品に関連する少数の節点に縮小する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は部品例えば自動車変速機の発進用又は変速用クラッチの温度決定方法
に関する。
【０００２】 例えばクラッチの熱負荷をクラッチに送られる比摩擦出力に基づいて決定する
ことがすでに提案された。この比摩擦出力を超えるとクラッチの過負荷が生じる
のである。しかしクラッチの初期状況はこれまで考慮することができなかった。
即ちクラッチの初期温度は不明であった。過熱したクラッチは、運転時に許容温
度の範囲内で熱せられたクラッチのように激しく負荷をかけることがもはやでき
ないから、このことは重要である。
【０００３】 しかしクラッチの値が同じならば伝達可能なクラッチトルクは温度に関係する
から、所定の限界値を超えたクラッチ温度の上昇は、シフト操作の快適性の制限
と、場合によってはクラッチの損傷を意味する。
【０００４】 ところが本発明に係る方法はクラッチの温度決定だけでなく、他の構成要素例
えばコンバータ、リターダ、歯、軸受、ベルト式変速機等にも適している。例え
ばクラッチ温度を連続的に測定して、車両電子装置に取り入れる試みは、熱計算
モデルに必要な冷却係数の算定のために要する測定技術的費用が多額であるため
これまで成功しなかった。
【０００５】 本発明の課題は、必要な冷却係数、それとともに部品温度を連続的に算定する
ことができ、部品例えばクラッチの過負荷の恐れがあるときは、場合によっては
運転者に警報信号を表示する、部品例えば自動車変速機の発進用又は変速用クラ
ッチの温度決定方法を提案することである。
【０００６】 冒頭で詳述した種類の方法から出発して、包括的な詳細な熱計算モデルにより
部品温度を連続的に計算し、熱計算モデルが熱工学的に重要な部品データ、その
環境及びその他の周辺条件を考慮することによってこの課題が解決される。
【０００７】 特に離散的差分法又は有限要素法を含むこのような詳細な熱計算モデルによっ
て、不定常な部品温度が計算される。この詳細な熱モデルを試験結果で検定又は
校正し、モデルを少数の温度節点に簡略化した上で冷却係数を計算することがで
きる。冷却係数は温度節点と観察されるすべてのシステム量、例えば回転数、ク
ラッチ温度、クラッチ移動距離、変速機温度等に基づいて計算される。このよう
なモデル簡略化は縮小と呼ばれる。この場合の手順ははおおむね電気回路網の縮
小の場合と同様である。電気回路網は線形又は複素規則に従って計算することが
できる。しかし熱伝導は関数で十分である。関数による回路網の縮小については
いかなる理論も知られていないから、等価抵抗についてデータ項目を計算する。
好都合であれば、データ項目から経験的関数を作成する。
【０００８】 この熱計算モデルを車両電子装置で写像することができる。冷却係数はデータ
項目として作成し、これを補間するか、又は別個の操作段階で導き出される完結
した関数として作成する。
【０００９】 本発明に係る熱計算モデルを使用することによって、設計変更後の試験を減少
できる利点がある。さらにこのような方法は厳しい温度にさらされる部品の老化
状態の算定のために応用することが好ましい。またこの方法は構造及び設計の欠
陥を計算段階で認識するために使用することができる。
【００１０】 本発明をさらに発展させて、例えばクラッチと周囲の構成要素を写像する熱計
算モデルにより熱伝達係数の各点が個別計算で計算される。その場合幾何学的形
状、車両電子装置、材料定数等の特殊性を考慮することができる。
【００１１】 その後の処理段階でこの個別点から車両電子装置の熱モデルに適した関数を算
出する。
【００１２】 また本発明方法の特に有利な実施形態では、最小のクラッチ摩耗でクラッチの
最適な負荷が保証されるようにすることができる。クラッチ温度が絶えず伝送さ
れるから、伝達されるクラッチトルクを補正率の解析計算により細密制御するこ
とができ、例えばクラッチ、特に商用車の半自動機械式多段変速機の乾式単板ク
ラッチの操作で、シフトの快適性の大幅な改善が得られる。
【００１３】 このようにして熱モデルによりクラッチ温度を正確に算入することができる。
所定の限界値を超えると、車両運転者は信頼性のある過負荷警報を受領する。こ
の警報は初期状態即ち冷機又は暖機に応じて、緩急を異にして与えられる。その
場合実際摩擦係数を考慮することでクラッチの快適性の改善が行なわれる。
【００１４】 機械式多段変速機の自動化のために通常使用される乾式単板クラッチは運転状
況に応じて、マイクロプロセッサ制御のクラッチ操作により実現されるギヤシフ
ト、発進及び車庫入れ操作に従って切断、締結又は調整される。そこで熱計算モ
デルは、試験台で多段マニュアル変速機を前置した一定の駆動回転数のエンジン
を使用して、代表的な乾式単板クラッチに対して所定の回転数をセットするとい
う形をとることができる。例えば静止するクラッチディスクでプレッシャプレー
トとフライホイールを所定のクラッチ入力回転数で回転させることができ、クラ
ッチ位置に従って制御されるサーボピストンにより空気圧でクラッチ操作を行な
うことができる。その場合測定信号としてクラッチ入力回転数、クラッチ出力回
転数及びクラッチ移動距離を使用し、プレッシャプレート及びフリーホイールの
解体の後にクラッチ摩擦面の状態を熱の観点から検査する。測定した温度曲線と
の比較のために、比損失出力をコンスタントに掛けたときの温度曲線を計算プロ
グラムで計算し、特定の熱伝達係数を考えてスリップ時間中の周囲への熱放出を
計算に含める。計算は例えば摩擦面に垂直な一次元熱伝導から出発する。所定の
回数のスリップ試験でクラッチの摩擦ライニングの負荷を計算し、設定した回転
数差と総スリップ時間でクラッチトルクを測定する。
【００１５】 可変の摩擦面温度でトルク及び制御圧力特性曲線をクラッチ移動距離の関数と
して作成し、記憶させる。
【００１６】 クラッチディスクが駆動し、プレッシャプレートとフリーホイールが固定され
るようにして、熱計算モデルを作成することも可能である。
【００１７】 種々の冷却条件のもとで無負荷のクラッチについて冷却曲線を作成し、スリッ
プ試験の終了の後に温度曲線を記録する。
【００１８】 クラッチ出力回転数を駆動軸の変速機で推定することができ、クラッチ切断行
程を測定素子により検出することができる。クラッチ移動距離又はアクセルペダ
ル位置で当該のエネルギーを計算することによって、摩擦仕事の計算を実現する
ことができる。算定したトルク特性曲線を制御ソフトウエアに入力することによ
って、クラッチトルクとクラッチ移動距離の関係式を作成することができる。ク
ラッチトルクと特にプレッシャプレートの摩擦面温度を考慮して種々の摩擦面温
度でトルク特性曲線を算定し、摩擦ライニングについて限界温度を算定し、種々
のクラッチトルクと回転数差（損失出力）で限界温度に達するまでのスリップ時
間を算定し、かつ熱せられたクラッチで種々の冷却条件で冷却曲線を算定するこ
とによって、適当な熱計算モデルを作成することができる。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年４月５日（２００１．４．５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 部品例えば自動車変速機の発進用又は変速用クラッチの温度決定方法において
    、部品の温度を熱計算モデルにより連続的に計算し、熱計算モデルが熱工学的に
    重要な部品データ、部品の環境及びその他の周辺条件を考慮することを特徴とす
    る部品の温度決定方法。
  2. 【請求項２】 熱工学的に重要なデータが物理的及び／又は化学的データであり、例えば幾何
    学的データ、熱伝導率、比熱、表面特性、例えば熱線放出定数、部品及び／又は
    環境の速度、部品を取り囲む気体の物質特性及び／又は類似のデータを考慮する
    ことを特徴とする請求項１に記載の部品の温度決定方法。
  3. 【請求項３】 その他の周辺条件が例えば回転数、部品の老化状態及び／又は摩耗状態又は類
    似の条件であることを特徴とする請求項１または２に記載の部品の温度決定方法
    。
  4. 【請求項４】 熱計算モデルが直接差分法又は有限要素法を包含することを特徴とする請求項
    １、２または３に記載の部品の温度決定方法。
  5. 【請求項５】 熱計算モデルを試験結果により校正することを特徴とする請求項１、２、３ま
    たは４に記載の部品の温度決定方法。
  6. 【請求項６】 熱計算モデルを少数の温度節点に縮小し、冷却係数を計算に入れることを特徴
    とする上記請求項のいずれか一項に記載の部品の温度決定方法。
  7. 【請求項７】 熱計算モデルとしてクラッチ及び所属の構成部品の画像を使用し、個別計算で
    熱伝達係数を計算することを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載の部品
    の温度決定方法。
  8. 【請求項８】 個別に計算した熱伝達係数から車両電子装置の熱モデルのためのデータ項目及
    び適当な関数を算出することを特徴とする請求項７に記載の部品の温度決定方法
    。
  9. 【請求項９】 クラッチ温度を連続的に伝送し、伝達されるクラッチトルクを補正率の解析計
    算によって連続的に制御することを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載
    の部品の温度決定方法。
  10. 【請求項１０】 所定の限界値を超えたとき、及びクラッチの過負荷に達したとき、運転者に対
    して警報信号を発生することを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載の部
    品の温度決定方法。
JP2000602534A 1999-03-03 2000-02-26 部品の温度決定方法 Withdrawn JP2002538393A (ja)

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