JP2004225723A - 電磁多板クラッチの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】各種センサがフェールしたとしても、正確な伝達トルクを決定でき、また、劣化などがにより電磁多板クラッチのトルク伝達特性が変化したとしても、安定した締結制御を達成することができる電磁多板クラッチの制御装置を提供すること。
【解決手段】電磁多板クラッチの制御装置において、油温を検出する油温検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、前記入力軸にかかるトルクを検出するトルク検出手段と、前記電磁多板クラッチへ出力する電流値を検出する電流値検出手段と、検出されたエンジン回転数と入力軸回転数の差回転を算出する差分算出手段とを設け、前記制御手段は、検出された差回転、油温、トルク及び電流値を用いて電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御することとした。
【選択図】 図１
【解決手段】電磁多板クラッチの制御装置において、油温を検出する油温検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、前記入力軸にかかるトルクを検出するトルク検出手段と、前記電磁多板クラッチへ出力する電流値を検出する電流値検出手段と、検出されたエンジン回転数と入力軸回転数の差回転を算出する差分算出手段とを設け、前記制御手段は、検出された差回転、油温、トルク及び電流値を用いて電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御することとした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する電磁多板クラッチの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電磁力に応じて伝達トルクを制御し、動力伝達状態を切り換える電磁多板クラッチとして、特許文献１に記載の技術が提案されている。具体的には、油温センサ、エンジン回転数センサ、入力軸回転数センサ等が設けられ、検出された油温や、電磁多板クラッチのスリップ量（エンジン回転数と入力軸回転数の差）に基づいて伝達トルクを決定し、伝達トルクに応じた電流値を出力することで動力伝達状態を制御している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−１１０８５６号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、各種センサがフェールした場合、正確な伝達トルクを決定することができず、制御性が悪化するという問題があった。また、電磁多板クラッチの劣化などによって、実際の制御電流指令に対して要求する伝達トルクが得られず、締結ショックやエンジン吹け上がりを引き起こす可能性があった。
【０００５】
本発明は上述のような課題に基づいて成されたもので、本発明が解決しようとする課題は、各種センサがフェールしたとしても、正確な伝達トルクを決定でき、また、劣化などがにより電磁多板クラッチのトルク伝達特性が変化したとしても、安定した締結制御を達成することができる電磁多板クラッチの制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、エンジンから出力されたトルクを自動変速機の変速機構部内へ伝達する入力軸と該入力軸へのトルク伝達を断接する電磁多板クラッチと、該電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御する制御手段を備えた電磁多板クラッチの制御装置において、油温を検出する油温検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、前記入力軸にかかるトルクを検出するトルク検出手段と、前記電磁多板クラッチへ出力する電流値を検出する電流値検出手段と、検出されたエンジン回転数と入力軸回転数の差分を検出する差分検出手段とを設け、前記制御手段は、前記検出された油温、トルク、電流値、及び差分に基づいて前記電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明では、請求項１に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、検出されたエンジン回転数と入力軸回転数の差分毎に設定された油温−電流値−トルク特性を表す三次元マップを設け、前記制御手段は、前記油温検出手段、前記エンジン回転数検出手段、前記入力軸回転数検出手段、前記トルク検出手段及び前記電流値検出手段のいずれか１つがフェールしたときは、前記三次元マップと他の正常な検出値を用いてフェールした値を逆算することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、前記各検出手段が全て正常かどうかを判断する検出手段フェール判断手段と、前記各検出手段が全て正常なときは、各検出値に基づいて前記三次元マップを補正するマップ補正手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、前記三次元マップは、電流上昇側のトルク特性と電流下降側のトルク特性が異なるヒステリシスを有し、前記電流値の変化率が上昇側あるいは下降側かどうかを判断する電流値変化率判断手段を設け、前記制御手段は、前記検出手段フェール判断手段により前記油温又はトルク検出手段がフェールしたと判断したときは、前記三次元マップのうち、前記電流値変化率判断手段により判断されたトルク特性に基づいて油温を逆算することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、前記制御手段は、前記油温検出手段がフェールしたときは、算出された差回転に応じた三次元マップを選択し、選択された三次元マップを、予め設定され通常走行時に最も可能性の高い油温に相当する電流−トルク特性二次元マップに変換し、該二次元マップの特性と実際の特性とが一致しているときは、予め設定された油温を推定油温とし、一致していないときは、再度三次元マップから油温を推定することを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、油温検出手段と、エンジン回転数検出手段と、入力軸回転数検出手段と、トルク検出手段と、電流値検出手段と、回転差分検出手段とを設け、検出された油温、トルク、電流値、及び差分に基づいて電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御することで、回転差分毎に複数のパラメータに基づいてトルク伝達状態を制御することが可能となり、走行環境が変化したとしても、精度の高いクラッチ締結制御を達成することができる。
【００１２】
請求項２記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、油温検出手段、エンジン回転数検出手段、入力軸回転数検出手段、トルク検出手段及び電流値検出手段のいずれか１つがフェールしたとしても、差分毎に設けられた三次元マップと他の正常な検出値を用いてフェールした値を逆算することが可能となり、精度の高いクラッチ締結制御を達成することができる。
【００１３】
請求項３記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、各検出手段が全て正常なときは、各検出値に基づいて三次元マップが補正されるため、三次元マップの信頼性の向上を図ることができる。よって、請求項１の効果で記載したように、三次元マップを用いて逆算する場合であっても、精度の高い値を算出することができる。また、電磁多板クラッチの劣化が進行した場合であっても、三次元マップが適宜補正されるため、電磁多板クラッチへの電流制御が補正される。よって、電磁多板クラッチの劣化などによって、実際の制御電流指令に対して要求する伝達トルクが得られず、締結ショックやエンジン吹け上がりを引き起こすといったことがなく、安定した締結制御を達成することができる。
【００１４】
請求項４記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、油温検出手段がフェールしたときは、電流値変化率に応じたトルク特性に基づいて三次元マップから油温を逆算する。すなわち、電磁多板クラッチは、電流値に対するトルク特性にヒステリシスを有しているため、電流値の上昇側と下降側では同じ電流値であっても異なるトルク特性を示す。よって、油温を逆算する際には、電流値の変化率から電流値上昇側もしくは下降側の特性を選択し、この特性に基づいて油温を逆算することで、精度良く油温の推定を行うことができる。
【００１５】
請求項５記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、油温検出手段がフェールしたときは、三次元マップを予め設定された油温に相当する電流−トルク特性二次元マップに変換し、該二次元マップの特性と実際の特性とが一致しているかどうかにより、油温が設定油温かどうかを判断する。このように、電流−トルク特性二次元マップを比較することで、あるポイントにおいてのみ比較する場合に比べ、複数のポイントにおいて比較することが可能となり、電磁多板クラッチのように、電流値に対するトルク特性にヒステリシスを有している場合であっても、精度良く一致性を比較することができる。ここで、設定油温とは通常の走行状態において最も可能性が高い油温としておくことで、油温の推定速度の短縮化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における電磁多板クラッチを備えた車両の駆動システムを表す全体システム図である。
３０はエンジン、４０は電磁多板クラッチ、５０は前後進切換機構、６０は変速機構部、７０はトルクセンサ、８０は自動変速機コントロールユニット（ＡＴＣＵ）、９０はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）である。
【００１７】
エンジン３０から出力された回転は、トーショナルダンパ６を介して電磁多板クラッチ４０に伝達される。電磁多板クラッチ４０は、電磁クラッチ２２と入力クラッチパック１５とローディングカム１７から構成されている。電磁クラッチ２２の締結力はローディングカム１７によってトルク増幅され、この増幅されたトルクに基づいて入力クラッチパック１５が締結され、入力軸１に回転を伝達する。
【００１８】
電磁多板クラッチ４０の出力回転は、入力軸１から前後進切換機構５０に伝達される。前後進切換機構５０は、入力軸１と一体に回転するリングギア５１と、キャリア５２と、変速機入力軸６１と一体に回転するサンギア５３から構成されている。キャリア５２には、変速機ケースに固定する後進クラッチ５５と、変速機入力軸６１とキャリア５２を一体に固定する前進クラッチ５４が設けられている。
【００１９】
車両が前進するときは前進クラッチ５４のみを締結することで、電磁多板クラッチ４０から出力された回転がそのまま変速機入力軸６１に伝達され、変速機構部６０に入力される。車両が後退するときは後進クラッチ５５のみ締結することで、電磁多板クラッチ４０から出力された回転が減速され、かつ、逆回転となって変速機入力軸６１に伝達され、変速機構部６０に入力される。また、前進クラッチ５４と後進クラッチ５５の両方を締結した際には、入力軸１及び変速機入力軸６１は完全に固定される。
【００２０】
ＥＣＵ９０に入力される信号を検出するセンサとして、エンジン回転数を検出されるエンジン回転数センサ９１と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ９２が設けられている。また、ＡＴＣＵ８０に入力される信号を検出するセンサとして、油温を検出する油温センサ８１、車速を検出する車速センサ８２、運転者の選択したシフトレンジ位置を検出するインヒビタスイッチ８３、変速機入力軸６１の回転数を検出する入力軸回転数センサ８４、変速機構部６０への入力トルクを検出するトルクセンサ７０が設けられている。尚、トルクセンサ７０の構成については、後で詳述する。
【００２１】
ＥＣＵ９０は検出された各センサ信号に基づいてエンジン３０を制御する。また、ＡＴＣＵ８０は検出された各センサ信号に基づいて電磁多板クラッチ４０，前後進切換機構５０，変速機構部６０の制御を行う。また、ＥＣＵ９０とＡＴＣＵ８０は相互に信号を送ることで、最適な駆動システム制御を達成するよう構成されている。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態における電磁多板クラッチ周辺を表す断面図である。尚、本実施の形態に使用される自動変速機の変速機構部の変速動作等については説明を省略する。
【００２３】
３は変速機ケース、４は変速機ケース３の前端開口に取着した入力クラッチハウジングを示す。入力クラッチハウジング４には、ボルト１２によりフロントカバー１１が取着され、これによりトーショナルダンパ６を収装する大気開放された第１収装室４ａを画成している。また、変速機ケース３，入力クラッチハウジング４の一部及びフロントカバー１１により油潤滑が成される第２収装室３ａを画成している。
【００２４】
変速機ケース３及び入力クラッチハウジング４の間にはオイルポンプ２を介在させている。このオイルポンプ２は、ポンプハウジング２ａ及びポンプカバー２ｂにより画成される空間内に内接歯車ポンプ要素を収納して構成した通常のギヤポンプである。ポンプカバー２ｂの内周に固定の中空スリーブ２ｃを嵌着し、この中空スリーブ２ｃ内に入力シャフト１を回転自在に挿着する。また、中空スリーブ２ｃの変速機側端部の内周側には、磁歪式トルクセンサ７０が設けられている。尚、磁歪式トルクセンサ７０の構成については、後で詳述する。
【００２５】
入力クラッチハウジング４内に突出する入力シャフト１の前端部上には入力クラッチ５を配置している。この入力クラッチ５は、電磁クラッチ２２と、この電磁クラッチ２２の外周に配置した入力クラッチパック１５と、この電磁クラッチ２２の内周に配置したローディングカム１７から構成されている。
【００２６】
入力クラッチパック１５の入力ドラム１３は、入力ハブ７をナット８により固定する軸部１３ｂと、オイルシール９との摺動部である小径軸１３ｄと、入力ドラム１３をフロントカバー１１によりベアリング１０を介して支持するベアリング支持部１３ｅから構成されている。
【００２７】
図示しないエンジンの動力はドライブプレート６ｂと一体となったトーショナルダンパ６，入力ハブ７を介して入力クラッチパック１５の入力ドラム１３，１４（ドライブ側）に伝達される。動力伝達部品は、トーショナルダンパ６の出力メンバ６ａと一体回転可能な入力ドラム１３に固定された入力ハブ７と、入力ドラム１３とスプライン嵌合する入力ドラム１４と、入力ドラム１４と一体回転可能に嵌合する電磁クラッチ２２のロータ２４から構成されている。ロータ２４の一端２４ａは、オイルポンプ２の駆動爪になっている。
【００２８】
電磁石２２ａに電磁力が発生し、リテーニングプレート２２ｂ及び金属プレート２２ｃが引きつけられることで電磁クラッチ２２が締結すると、ローディングカム１７にエンジン回転が入力され、ローディングカム１７は、ボールが傾斜面を転動するカム作用により入力クラッチハブ１６（ドリブン側）に図１の右方へ移動しようというスラスト力が発生する。一方その反力として、スラストベアリング２７を介して、入力ドラム１４，ロータ２４及び電磁石２２ａをスナップリング２０で止められたリターン皿ばね１９に抗して図１の左方に移動させようとするスラスト力が作用する。
【００２９】
ところで、入力クラッチハブ１６は、入力シャフト１とスプライン嵌合するとともに、図１に示す右端部は、スナップリング１８で止められており、軸方向移動は不能になっているため、実際は、入力ドラム１４側が左方移動して、入力クラッチパック１５側にクラッチプレート１５ｃが一体回転可能に嵌合しており、図１の右端側は段付きリテーナ１５ｄを介してスナップリング１５ｅで軸方向の移動を規制している。
【００３０】
一方、入力クラッチハブ１６側は、摩擦材フェーシングが両面に接着された、フェーシングプレート１５ｂが入力クラッチハブ１６と一体回転可能に嵌合している。クラッチプレート１５ｃと、フェーシングプレート１５ｂとは、軸方向交互に配置されている。
【００３１】
ここで、電磁クラッチ２２の発生するトルクＴｐについて説明する。電磁クラッチ２２の発生するトルクＴｐは下記の式により決定される。
Ｔｐ＝（電磁石２２ａの吸引力）×（磁路効率）×（摩擦係数）×（摺動径）×（摺動面数）
ここで、磁路効率とは電磁石２２ａの発生する磁力がリテーニングプレート２２ｂ及び金属プレート２２ｃに対してどの程度影響するか（リテーニングプレート２２ｂと金属プレート２２ｃには表面処理が施されており、また、油穴や表面粗さにより接触面積が理論値と異なることによる）を示し、摩擦係数とはリテーニングプレート２２ｂと各金属プレート２２ｃとの摩擦係数を表し、摺動径とは軸心から各プレートの摺動部の平均半径を表す。
【００３２】
（電磁式多板クラッチの潤滑）
ＡＴＣＵ８０において、検出された入力軸回転数とエンジン回転数から電磁多板クラッチの滑り量を演算し、この滑り量に基づいて潤滑油量を決定し、図示しないコントロールバルブ回路（従来のロックアップクラッチ供給回路の流用）から潤滑油を供給する。このとき、供給される潤滑油は、入力シャフト１の開口部１ａ→中空部１ｂ→開口部１ｃを介して、遠心ポンプ作用により、電磁クラッチ２２，入力クラッチ部１５を潤滑する。入力ドラム１３，１４には、複数の開口部（図示せず）が配置され、潤滑油は、この開口部を経由して、フロントカバー１１と、クラッチハウジング４とで密封された空間に溜まり、クラッチハウジング４の下端部に開口するドレーンポート４ｂを経由して、変速機ケース３側に設けられたオイルパン部にリターンされる。
【００３３】
（トルクセンサ）
図３は、磁歪式トルクセンサ７０部分の拡大断面図である。磁歪式トルクセンサ７０は、センサケース７１と、磁気検出用コイル７２，７３，７４と、入力シャフト１表面に設けられた磁歪を有する磁性体７５と、入力シャフト１を回転可能に支持すると共に、磁気検出用コイル７２，７３，７４と磁性体７５の間隔を維持するボールベアリング７６と、ハーネス７７から構成されている。センサケース７１の変速機構部側端部にはハーネス取り出し口凸部７１ａが設けられている。この凸部７１ａ内周側にはハーネス通路７１ｂが設けられている。また、中空スリーブ２ｃ内周と入力シャフト１とトルクセンサ７０のエンジン側端部に囲まれた空間に油溜まり７８が設けられている。これにより、ボールベアリング７６等の潤滑油を確保している。
【００３４】
ここで、磁歪式トルクセンサ７０について説明する。入力シャフト１表面に設けられた磁性体７５は、軸方向に対し＋４５°の方向に誘導磁気異方性を有する端部領域７５ａ，７５ｃを両端に持ち、その間の中央領域は軸方向に対し−４５°の方向に誘導磁気異方性を有する領域７５ｂを持つ。この中央領域７５ｂは端部領域７５ａ，７５ｂに比べ倍の長さとしている。この磁性体７５が入力シャフト１外周方向に均等に用着されている。
【００３５】
図４のトルクセンサの斜視断面図において、入力シャフト１に対して矢印に示す方向にトルクがかかると、入力シャフト１に歪みが生じ、端部領域７５ａ，７５ｂは伸張・圧縮によって磁気特性（透磁率）が変化する。この磁気特性の変化を磁気検出用コイル７２，７３，７４により検出することで、入力トルクを精度良く検出することができるものである。
【００３６】
（補正制御及びセンサフェール時の推定制御）
図５及び図６は、本発明の補正制御及びセンサフェール時の推定制御を表すフローチャートである。
【００３７】
ステップ１０１では、エンジン回転数センサ９１及び入力軸回転数センサ８４が正常かどうかを判断し、正常なときはステップ１０２へ進み、それ以外は図６のステップ１１７へ進む。
【００３８】
ステップ１０２では、エンジン回転数Ｅ及び入力軸回転数Ｆを検出し、差回転（Ｅ−Ｆ：電磁多板クラッチ４０のスリップ量に相当）を算出する。
【００３９】
ステップ１０３では、（Ｅ−Ｆ）がほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０であれば本制御を終了し、それ以外はステップ１０４へ進む。
【００４０】
ステップ１０４では、油温センサ８１が正常かどうかを判断し、正常であればステップ１０４へ進み、それ以外はステップ１１１へ進む。
【００４１】
ステップ１０５では、油温を測定する。
【００４２】
ステップ１０６では、差回転毎に設定された、図７に示す温度−電流−トルク特性三次元マップを選択し、測定された油温から電流−トルク特性の二次元マップ化を行う。
【００４３】
ステップ１０７では、所定電流制御を行いトルクセンサ７０より実クラッチ伝達トルクを検出する。
【００４４】
ステップ１０８では、２次元マップから算出したトルクと実クラッチ伝達トルクの差Ｍを算出する。
【００４５】
ステップ１０９では、Ｍがほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０のときは本制御を終了し、それ以外はステップ１１０へ進む。
【００４６】
ステップ１１０では、三次元マップを補正し、メモリに格納する。
【００４７】
ステップ１１１では、所定差回転（例えばβ）における三次元マップを選択し、所定温度（例えば８０℃）として電流−トルク特性の二次元マップ化を行う。
【００４８】
ステップ１１２では、図７（ｂ）に示す所定差回転（β）、所定温度（８０℃）でのｉ−Ｔ特性で制御し、実クラッチ伝達トルクを検出する。
【００４９】
ステップ１１３では、マップトルクと実クラッチ伝達トルクの差Ｎを算出する。
【００５０】
ステップ１１４では、Ｎがほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０のときはステップ１１５へ進む。
【００５１】
ステップ１１５では、温度を所定温度（８０℃）とする。
【００５２】
ステップ１１６では、所定差回転（β）の三次元マップを選択し、ｉ−Ｔ特性に合う温度を逆算する。
【００５３】
ステップ１１７では、温度を測定する。
【００５４】
ステップ１１８では、所定差回転（β）の三次元マップを選択し、検出された温度を用いて電流−トルク特性の二次元マップ化を行う。
【００５５】
ステップ１１９では、所定電流制御を行い、トルクセンサ７０より実クラッチ伝達トルクを検出する。
【００５６】
ステップ１２０では、マップトルクと実クラッチ伝達トルクの差Ｌを算出する。
【００５７】
ステップ１２１では、Ｌがほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０のときはステップ１２２へ進み、それ以外はステップ１２４へ進む。
【００５８】
ステップ１２２では、温度及び検出された電流−トルク特性に合う差回転を逆算する。
【００５９】
ステップ１２３では、逆算した差回転よりエンジン回転数センサ９１もしくは入力軸回転数センサ８４のうち、故障した一方のセンサの回転数を逆算する。
【００６０】
上記、補正制御及び推定制御について説明する。
（三次元マップ補正制御）
全てのセンサがフェールしていないときは、三次元マップの補正制御が行われる。このときフローチャートにおいて、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０４→ステップ１０５→ステップ１０６→ステップ１０７→ステップ１０８→ステップ１０９に進み終了するか、もしくはステップ１１０へ進んだ後に終了する制御である。
【００６１】
まず、エンジン回転数センサ９１、入力軸回転数センサ８４が正常であるため、電磁多板クラッチ４０のスリップ量である差回転を算出し、この差回転がほぼ０以外の時は、補正制御を行う。差回転がほぼ０のときは、電磁多板クラッチ４０の伝達可能トルクの上限が検出しにくいため、このときは補正制御は実行しない。
【００６２】
次に、温度を測定し、算出された差回転に応じた三次元マップを選択した後、検出された温度を用いて電流−トルク特性に二次元化する。
【００６３】
二次元マップを用いて、所定電流制御を行い、トルクセンサ７０により実クラッチ伝達トルクを検出する。所定電流制御を行った場合のマップから検出されるトルクと、トルクセンサ７０により検出された実クラッチ伝達トルクの差Ｍを算出し、この差Ｍがほぼ０であれば三次元マップは適正な値であり補正する必要なしとされ、０以外の場合は三次元マップが不適切な値であり補正する必要があると判断される。よって、トルク差Ｍがほぼ０となる値に二次元マップを補正し、メモリに格納する。これにより、センサが正常なときは常に三次元マップを適正な値に補正することが可能となり、クラッチ等が劣化した場合であっても安定した締結制御を達成できる。
【００６４】
（油温センサフェール時）
油温センサフェール時は、フローチャートにおいて、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０４→ステップ１１１→ステップ１１２→ステップ１１３→ステップ１１４→ステップ１１５もしくはステップ１１６へと進む制御である。
【００６５】
まず、エンジン回転数センサ９１及び入力軸回転数センサ８４が故障しているかどうかを判断し、故障していないときは電磁多板クラッチ４０のスリップ量に相当する差回転を算出する。そして、この差回転がほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０ではなく、スリップしていると判断すると、油温センサ８１が故障しているため、ステップ１１１へ進み、算出された差回転に相当する温度−電流−トルク三次元マップを選択する。そして、ステップ１１２において、この三次元マップを所定温度（例えば８０℃）における電流−トルク特性に二次元化する。尚、ここで所定温度を８０℃に設定したのは、通常の制御状態で最も可能性の高い温度のためで、これにより、推定速度の短縮化を図ることができる（請求項５に対応）。
【００６６】
次に、所定電流制御を行い、トルクセンサ７０により実クラッチ伝達トルクを検出する。所定電流制御を行った場合のマップから検出されるトルクと、トルクセンサ７０により検出された実クラッチ伝達トルクの差Ｎを算出し、この差Ｎがほぼ０であれば温度は８０℃と推定され、０以外の場合は他の温度であるため、三次元マップを用いて温度を逆算する。これにより、油温センサ８１がフェールした場合であっても、他のセンサ値と三次元マップを用いて温度を推定することができる。
【００６７】
（エンジン回転数センサもしくは入力軸回転数センサフェール時）
エンジン回転数センサ９１もしくは入力軸回転数センサ８４がフェールしたときは、フローチャートにおいて、ステップ１０１→ステップ１１７→ステップ１１８→ステップ１１９→ステップ１２０→ステップ１２１へと進み、ステップ１２２→ステップ１２３もしくはステップ１２４もしくはステップ１２５へと進む制御である。
【００６８】
まず、エンジン回転数センサ９１及び入力軸回転数センサ８４が故障しているかどうかを判断し、故障しているときはステップ１１７へ進み油温を検出する。次に、電磁多板クラッチ４０の差回転（スリップ量）が検出できないため、予め設定された差回転（β）の三次元マップを用いて、検出された油温から電流−トルク特性に二次元マップ化する。
【００６９】
次に、所定電流制御を行い、トルクセンサ７０により実クラッチ伝達トルクを検出する。所定電流制御を行った場合のマップから検出されるトルクと、トルクセンサ７０により検出された実クラッチ伝達トルクの差Ｌを算出し、この差がほぼ０であれば電磁多板クラッチ４０の差回転はβと推定され、０以外の場合は他の差回転であるため、他の差回転における三次元マップを用いて差Ｌを算出し、差Ｌがほぼ０となる電磁多板クラッチ４０の差回転を推定する。エンジン回転数センサ９１がフェールした場合は、推定された差回転と入力軸回転数センサ８４からエンジン回転数を逆算し、入力軸回転数センサ８４がフェールした場合は、推定された差回転とエンジン回転数センサ９１から入力軸回転数を逆算する。これにより、三次元マップとフェールしていないセンサ検出値を用いてフェールしたセンサの値を推定することができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態１における電磁多板クラッチの制御装置にあっては、４つのパラメータ（油温、差回転、電流値、トルク）を用いてクラッチ締結制御を実行することで、走行環境が変化したとしても、安定した締結制御を実行することができる（請求項１に対応）。
【００７１】
また、油温センサ８１、エンジン回転数センサ９１、入力軸回転数センサ８４のいずれか１つがフェールしたとしても、三次元マップと他の正常な検出値を用いてフェールした値を逆算することが可能となり、精度の高いクラッチ締結制御を達成することができる（請求項２に対応）。
【００７２】
また、各センサが全て正常なときは、各検出値に基づいて三次元マップが補正されるため、三次元マップの信頼性の向上を図ることができる。よって、フェール発生時に三次元マップを用いて逆算する場合であっても、精度の高い値を算出することができる。また、電磁多板クラッチ４０の劣化が進行した場合であっても、三次元マップが適宜補正されるため、電磁多板クラッチ４０への電流制御が補正される。よって、電磁多板クラッチ４０の劣化などによって、実際の制御電流指令に対して要求する伝達トルクが得られず、締結ショックやエンジン吹け上がりを引き起こすといったことがなく、安定した締結制御を達成することができる（請求項３に対応）。
【００７３】
また、油温センサ８１がフェールしたときは、三次元マップを予め設定された油温に相当する電流−トルク特性二次元マップに変換し、この二次元マップの特性と実際の特性とが一致しているかどうかにより、油温が設定油温かどうかを判断する。ここで、設定油温とは通常の走行状態において最も可能性が高い油温（例えば８０℃）としておくことで、油温の推定速度の短縮化を図ることができる（請求項５に対応）。
【００７４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
【００７５】
図８は、実施の形態２における補正制御及びセンサフェール時の推定制御を表すフローチャートである。実施の形態２では、油温センサフェール時の制御のみが異なり、ステップ１０１〜１１０及びステップ１１７〜１２５は実施の形態１と同じであるため説明を省略する。
【００７６】
ステップ２００では、所定差回転（例えばβ）における三次元マップを選択する。
【００７７】
ステップ２０１では、電流値変化率を算出する。
【００７８】
ステップ２０２では、電流値変化率が正かどうかを判断し、正の時はステップ２０３へ進み、それ以外はステップ２０４へ進む。
【００７９】
ステップ２０３では、選択された三次元マップのうち、電流値上昇側の電流−トルク特性マップを選択する。
【００８０】
ステップ２０４では、選択された三次元マップのうち、電流値下降側の電流−トルク特性マップを選択する。
【００８１】
ステップ２０５では、選択されたマップの電流−トルク特性から油温を算出する。
【００８２】
（油温センサフェール時）
油温センサフェール時は、フローチャートにおいて、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０４→ステップ２０１→ステップ２０２→ステップ２０３もしくはステップ２０４→ステップ２０５へと進む制御である。
【００８３】
まず、エンジン回転数センサ９１及び入力軸回転数センサ８４が故障しているかどうかを判断し、故障していないときは電磁多板クラッチ４０のスリップ量に相当する差回転を算出する。そして、この差回転がほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０ではなく、スリップしていると判断すると、油温センサ８１が故障しているため、ステップ２０１へ進み、電流値の変化率を算出する。
【００８４】
すなわち、電磁多板クラッチ４０は、電流値に対するトルク特性にヒステリシスを有しているため、電流値の上昇側と下降側では同じ電流値であっても異なるトルク特性を示す。よって、油温を逆算する際には、電流値の変化率から電流値上昇側もしくは下降側の特性を選択する。そして、選択された電流−トルク特性マップに電流値とトルクセンサ７０により検出された実クラッチ伝達トルクを入力し、油温を逆算する。これにより、油温センサ８１がフェールした場合であっても、他のセンサ値と三次元マップを用いて温度を推定することができる（請求項４に対応）。
【００８５】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１及び実施の形態２について説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８６】
また、実施の形態１では油温センサ、エンジン回転数センサ、入力軸回転数センサのフェールについて説明したが、トルクセンサのフェール時においても同様の推定が可能となる。具体的には差回転を算出し、差回転に応じた三次元マップを選択し、電流値及び油温からトルクを逆算することができる。
【００８７】
また、実施の形態では、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する電磁多板クラッチについて説明したが、例えば四輪に駆動力を分配する電磁多板クラッチを用いたバリアブルセンターデフ等に本制御を適用しても、もちろん同様の作用効果を得ることができる。
【００８８】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における電磁多板クラッチを備えた車両の駆動システムを表すシステム図である。
【図２】実施の形態１における変速機ユニットの電磁多板クラッチ周辺を表す断面図である。
【図３】実施の形態１におけるトルクセンサの拡大断面図である。
【図４】実施の形態１におけるトルクセンサの斜視断面図である。
【図５】実施の形態１における補正制御及び推定制御を表すフローチャートである。
【図６】実施の形態１における補正制御及び推定制御を表すフローチャートである。
【図７】実施の形態１における油温−エンジン回転数−ドラグトルク規定値の関係を表す三次元マップである。
【図８】実施の形態２における補正制御及び推定制御を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 入力シャフト
１ａ 開口部
１ｂ 中空部
１ｃ 開口部
１ｄ 開口部
２ オイルポンプ
２ａ ポンプハウジング
２ｂ ポンプカバー
２ｃ 中空スリーブ
３ 変速機ケース
３ａ 第２収装室
４ 入力クラッチハウジング
４ａ 第１収装室
４ｂ ドレーンポート
５ 入力クラッチ
６ トーショナルダンパ
６ａ スプライン
６ｂ ドライブプレート
６ａ 出力メンバ
７ 入力ハブ
７ａ スプライン
９ オイルシール
１０ ベアリング
１１ フロントカバー
１３ 入力ドラム
１３ａ 開口部
１３ｂ 軸部
１３ｃ 油孔
１３ｄ 小径軸
１３ｅ ベアリング支持部
１４ 入力ドラム
１５ 入力クラッチパック
１５ａ フローティングプレート
１５ｂ フェーシングプレート
１５ｃ クラッチプレート
１５ｄ リテーナ
１５ｅ スナップリング
１６ 入力クラッチハブ
１６ａ 接触面
１７ ローディングカム
１８ スナップリング
１９ リターン皿ばね
２２ 電磁クラッチ
２２ａ 電磁石
２２ｂ リテーニングプレート
２２ｃ 金属プレート
２２ｄ スナップリング
２４ ロータ
２４ａ ロータの一端
２５ クラッチハブ
２５ａ 金属プレート
２７ スラストベアリング
３０ エンジン
４０ 電磁多板クラッチ
５０ 前後進切換機構
５１ リングギア
５２ キャリア
５３ サンギア
５４ 前進クラッチ
５５ 後進クラッチ
６０ 変速機構部
６１ 変速機入力軸
７０ トルクセンサ
７１ センサケース
７２，７３，７４ 磁気検出用コイル
７５ 磁性体
７６ ボールベアリング
７７ ハーネス
８０ 自動変速機コントロールユニット（ＡＴＣＵ）
８１ 油温センサ
８２ 車速センサ
８３ インヒビタスイッチ
８４ 入力軸回転数センサ
９０ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
９１ エンジン回転数センサ
９２ スロットル開度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する電磁多板クラッチの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電磁力に応じて伝達トルクを制御し、動力伝達状態を切り換える電磁多板クラッチとして、特許文献１に記載の技術が提案されている。具体的には、油温センサ、エンジン回転数センサ、入力軸回転数センサ等が設けられ、検出された油温や、電磁多板クラッチのスリップ量（エンジン回転数と入力軸回転数の差）に基づいて伝達トルクを決定し、伝達トルクに応じた電流値を出力することで動力伝達状態を制御している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２０００−１１０８５６号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、各種センサがフェールした場合、正確な伝達トルクを決定することができず、制御性が悪化するという問題があった。また、電磁多板クラッチの劣化などによって、実際の制御電流指令に対して要求する伝達トルクが得られず、締結ショックやエンジン吹け上がりを引き起こす可能性があった。
【０００５】
本発明は上述のような課題に基づいて成されたもので、本発明が解決しようとする課題は、各種センサがフェールしたとしても、正確な伝達トルクを決定でき、また、劣化などがにより電磁多板クラッチのトルク伝達特性が変化したとしても、安定した締結制御を達成することができる電磁多板クラッチの制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、エンジンから出力されたトルクを自動変速機の変速機構部内へ伝達する入力軸と該入力軸へのトルク伝達を断接する電磁多板クラッチと、該電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御する制御手段を備えた電磁多板クラッチの制御装置において、油温を検出する油温検出手段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、前記入力軸にかかるトルクを検出するトルク検出手段と、前記電磁多板クラッチへ出力する電流値を検出する電流値検出手段と、検出されたエンジン回転数と入力軸回転数の差分を検出する差分検出手段とを設け、前記制御手段は、前記検出された油温、トルク、電流値、及び差分に基づいて前記電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御することを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明では、請求項１に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、検出されたエンジン回転数と入力軸回転数の差分毎に設定された油温−電流値−トルク特性を表す三次元マップを設け、前記制御手段は、前記油温検出手段、前記エンジン回転数検出手段、前記入力軸回転数検出手段、前記トルク検出手段及び前記電流値検出手段のいずれか１つがフェールしたときは、前記三次元マップと他の正常な検出値を用いてフェールした値を逆算することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、前記各検出手段が全て正常かどうかを判断する検出手段フェール判断手段と、前記各検出手段が全て正常なときは、各検出値に基づいて前記三次元マップを補正するマップ補正手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、前記三次元マップは、電流上昇側のトルク特性と電流下降側のトルク特性が異なるヒステリシスを有し、前記電流値の変化率が上昇側あるいは下降側かどうかを判断する電流値変化率判断手段を設け、前記制御手段は、前記検出手段フェール判断手段により前記油温又はトルク検出手段がフェールしたと判断したときは、前記三次元マップのうち、前記電流値変化率判断手段により判断されたトルク特性に基づいて油温を逆算することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし３に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、前記制御手段は、前記油温検出手段がフェールしたときは、算出された差回転に応じた三次元マップを選択し、選択された三次元マップを、予め設定され通常走行時に最も可能性の高い油温に相当する電流−トルク特性二次元マップに変換し、該二次元マップの特性と実際の特性とが一致しているときは、予め設定された油温を推定油温とし、一致していないときは、再度三次元マップから油温を推定することを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、油温検出手段と、エンジン回転数検出手段と、入力軸回転数検出手段と、トルク検出手段と、電流値検出手段と、回転差分検出手段とを設け、検出された油温、トルク、電流値、及び差分に基づいて電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御することで、回転差分毎に複数のパラメータに基づいてトルク伝達状態を制御することが可能となり、走行環境が変化したとしても、精度の高いクラッチ締結制御を達成することができる。
【００１２】
請求項２記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、油温検出手段、エンジン回転数検出手段、入力軸回転数検出手段、トルク検出手段及び電流値検出手段のいずれか１つがフェールしたとしても、差分毎に設けられた三次元マップと他の正常な検出値を用いてフェールした値を逆算することが可能となり、精度の高いクラッチ締結制御を達成することができる。
【００１３】
請求項３記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、各検出手段が全て正常なときは、各検出値に基づいて三次元マップが補正されるため、三次元マップの信頼性の向上を図ることができる。よって、請求項１の効果で記載したように、三次元マップを用いて逆算する場合であっても、精度の高い値を算出することができる。また、電磁多板クラッチの劣化が進行した場合であっても、三次元マップが適宜補正されるため、電磁多板クラッチへの電流制御が補正される。よって、電磁多板クラッチの劣化などによって、実際の制御電流指令に対して要求する伝達トルクが得られず、締結ショックやエンジン吹け上がりを引き起こすといったことがなく、安定した締結制御を達成することができる。
【００１４】
請求項４記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、油温検出手段がフェールしたときは、電流値変化率に応じたトルク特性に基づいて三次元マップから油温を逆算する。すなわち、電磁多板クラッチは、電流値に対するトルク特性にヒステリシスを有しているため、電流値の上昇側と下降側では同じ電流値であっても異なるトルク特性を示す。よって、油温を逆算する際には、電流値の変化率から電流値上昇側もしくは下降側の特性を選択し、この特性に基づいて油温を逆算することで、精度良く油温の推定を行うことができる。
【００１５】
請求項５記載の電磁多板クラッチの制御装置にあっては、油温検出手段がフェールしたときは、三次元マップを予め設定された油温に相当する電流−トルク特性二次元マップに変換し、該二次元マップの特性と実際の特性とが一致しているかどうかにより、油温が設定油温かどうかを判断する。このように、電流−トルク特性二次元マップを比較することで、あるポイントにおいてのみ比較する場合に比べ、複数のポイントにおいて比較することが可能となり、電磁多板クラッチのように、電流値に対するトルク特性にヒステリシスを有している場合であっても、精度良く一致性を比較することができる。ここで、設定油温とは通常の走行状態において最も可能性が高い油温としておくことで、油温の推定速度の短縮化を図ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態における電磁多板クラッチを備えた車両の駆動システムを表す全体システム図である。
３０はエンジン、４０は電磁多板クラッチ、５０は前後進切換機構、６０は変速機構部、７０はトルクセンサ、８０は自動変速機コントロールユニット（ＡＴＣＵ）、９０はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）である。
【００１７】
エンジン３０から出力された回転は、トーショナルダンパ６を介して電磁多板クラッチ４０に伝達される。電磁多板クラッチ４０は、電磁クラッチ２２と入力クラッチパック１５とローディングカム１７から構成されている。電磁クラッチ２２の締結力はローディングカム１７によってトルク増幅され、この増幅されたトルクに基づいて入力クラッチパック１５が締結され、入力軸１に回転を伝達する。
【００１８】
電磁多板クラッチ４０の出力回転は、入力軸１から前後進切換機構５０に伝達される。前後進切換機構５０は、入力軸１と一体に回転するリングギア５１と、キャリア５２と、変速機入力軸６１と一体に回転するサンギア５３から構成されている。キャリア５２には、変速機ケースに固定する後進クラッチ５５と、変速機入力軸６１とキャリア５２を一体に固定する前進クラッチ５４が設けられている。
【００１９】
車両が前進するときは前進クラッチ５４のみを締結することで、電磁多板クラッチ４０から出力された回転がそのまま変速機入力軸６１に伝達され、変速機構部６０に入力される。車両が後退するときは後進クラッチ５５のみ締結することで、電磁多板クラッチ４０から出力された回転が減速され、かつ、逆回転となって変速機入力軸６１に伝達され、変速機構部６０に入力される。また、前進クラッチ５４と後進クラッチ５５の両方を締結した際には、入力軸１及び変速機入力軸６１は完全に固定される。
【００２０】
ＥＣＵ９０に入力される信号を検出するセンサとして、エンジン回転数を検出されるエンジン回転数センサ９１と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ９２が設けられている。また、ＡＴＣＵ８０に入力される信号を検出するセンサとして、油温を検出する油温センサ８１、車速を検出する車速センサ８２、運転者の選択したシフトレンジ位置を検出するインヒビタスイッチ８３、変速機入力軸６１の回転数を検出する入力軸回転数センサ８４、変速機構部６０への入力トルクを検出するトルクセンサ７０が設けられている。尚、トルクセンサ７０の構成については、後で詳述する。
【００２１】
ＥＣＵ９０は検出された各センサ信号に基づいてエンジン３０を制御する。また、ＡＴＣＵ８０は検出された各センサ信号に基づいて電磁多板クラッチ４０，前後進切換機構５０，変速機構部６０の制御を行う。また、ＥＣＵ９０とＡＴＣＵ８０は相互に信号を送ることで、最適な駆動システム制御を達成するよう構成されている。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態における電磁多板クラッチ周辺を表す断面図である。尚、本実施の形態に使用される自動変速機の変速機構部の変速動作等については説明を省略する。
【００２３】
３は変速機ケース、４は変速機ケース３の前端開口に取着した入力クラッチハウジングを示す。入力クラッチハウジング４には、ボルト１２によりフロントカバー１１が取着され、これによりトーショナルダンパ６を収装する大気開放された第１収装室４ａを画成している。また、変速機ケース３，入力クラッチハウジング４の一部及びフロントカバー１１により油潤滑が成される第２収装室３ａを画成している。
【００２４】
変速機ケース３及び入力クラッチハウジング４の間にはオイルポンプ２を介在させている。このオイルポンプ２は、ポンプハウジング２ａ及びポンプカバー２ｂにより画成される空間内に内接歯車ポンプ要素を収納して構成した通常のギヤポンプである。ポンプカバー２ｂの内周に固定の中空スリーブ２ｃを嵌着し、この中空スリーブ２ｃ内に入力シャフト１を回転自在に挿着する。また、中空スリーブ２ｃの変速機側端部の内周側には、磁歪式トルクセンサ７０が設けられている。尚、磁歪式トルクセンサ７０の構成については、後で詳述する。
【００２５】
入力クラッチハウジング４内に突出する入力シャフト１の前端部上には入力クラッチ５を配置している。この入力クラッチ５は、電磁クラッチ２２と、この電磁クラッチ２２の外周に配置した入力クラッチパック１５と、この電磁クラッチ２２の内周に配置したローディングカム１７から構成されている。
【００２６】
入力クラッチパック１５の入力ドラム１３は、入力ハブ７をナット８により固定する軸部１３ｂと、オイルシール９との摺動部である小径軸１３ｄと、入力ドラム１３をフロントカバー１１によりベアリング１０を介して支持するベアリング支持部１３ｅから構成されている。
【００２７】
図示しないエンジンの動力はドライブプレート６ｂと一体となったトーショナルダンパ６，入力ハブ７を介して入力クラッチパック１５の入力ドラム１３，１４（ドライブ側）に伝達される。動力伝達部品は、トーショナルダンパ６の出力メンバ６ａと一体回転可能な入力ドラム１３に固定された入力ハブ７と、入力ドラム１３とスプライン嵌合する入力ドラム１４と、入力ドラム１４と一体回転可能に嵌合する電磁クラッチ２２のロータ２４から構成されている。ロータ２４の一端２４ａは、オイルポンプ２の駆動爪になっている。
【００２８】
電磁石２２ａに電磁力が発生し、リテーニングプレート２２ｂ及び金属プレート２２ｃが引きつけられることで電磁クラッチ２２が締結すると、ローディングカム１７にエンジン回転が入力され、ローディングカム１７は、ボールが傾斜面を転動するカム作用により入力クラッチハブ１６（ドリブン側）に図１の右方へ移動しようというスラスト力が発生する。一方その反力として、スラストベアリング２７を介して、入力ドラム１４，ロータ２４及び電磁石２２ａをスナップリング２０で止められたリターン皿ばね１９に抗して図１の左方に移動させようとするスラスト力が作用する。
【００２９】
ところで、入力クラッチハブ１６は、入力シャフト１とスプライン嵌合するとともに、図１に示す右端部は、スナップリング１８で止められており、軸方向移動は不能になっているため、実際は、入力ドラム１４側が左方移動して、入力クラッチパック１５側にクラッチプレート１５ｃが一体回転可能に嵌合しており、図１の右端側は段付きリテーナ１５ｄを介してスナップリング１５ｅで軸方向の移動を規制している。
【００３０】
一方、入力クラッチハブ１６側は、摩擦材フェーシングが両面に接着された、フェーシングプレート１５ｂが入力クラッチハブ１６と一体回転可能に嵌合している。クラッチプレート１５ｃと、フェーシングプレート１５ｂとは、軸方向交互に配置されている。
【００３１】
ここで、電磁クラッチ２２の発生するトルクＴｐについて説明する。電磁クラッチ２２の発生するトルクＴｐは下記の式により決定される。
Ｔｐ＝（電磁石２２ａの吸引力）×（磁路効率）×（摩擦係数）×（摺動径）×（摺動面数）
ここで、磁路効率とは電磁石２２ａの発生する磁力がリテーニングプレート２２ｂ及び金属プレート２２ｃに対してどの程度影響するか（リテーニングプレート２２ｂと金属プレート２２ｃには表面処理が施されており、また、油穴や表面粗さにより接触面積が理論値と異なることによる）を示し、摩擦係数とはリテーニングプレート２２ｂと各金属プレート２２ｃとの摩擦係数を表し、摺動径とは軸心から各プレートの摺動部の平均半径を表す。
【００３２】
（電磁式多板クラッチの潤滑）
ＡＴＣＵ８０において、検出された入力軸回転数とエンジン回転数から電磁多板クラッチの滑り量を演算し、この滑り量に基づいて潤滑油量を決定し、図示しないコントロールバルブ回路（従来のロックアップクラッチ供給回路の流用）から潤滑油を供給する。このとき、供給される潤滑油は、入力シャフト１の開口部１ａ→中空部１ｂ→開口部１ｃを介して、遠心ポンプ作用により、電磁クラッチ２２，入力クラッチ部１５を潤滑する。入力ドラム１３，１４には、複数の開口部（図示せず）が配置され、潤滑油は、この開口部を経由して、フロントカバー１１と、クラッチハウジング４とで密封された空間に溜まり、クラッチハウジング４の下端部に開口するドレーンポート４ｂを経由して、変速機ケース３側に設けられたオイルパン部にリターンされる。
【００３３】
（トルクセンサ）
図３は、磁歪式トルクセンサ７０部分の拡大断面図である。磁歪式トルクセンサ７０は、センサケース７１と、磁気検出用コイル７２，７３，７４と、入力シャフト１表面に設けられた磁歪を有する磁性体７５と、入力シャフト１を回転可能に支持すると共に、磁気検出用コイル７２，７３，７４と磁性体７５の間隔を維持するボールベアリング７６と、ハーネス７７から構成されている。センサケース７１の変速機構部側端部にはハーネス取り出し口凸部７１ａが設けられている。この凸部７１ａ内周側にはハーネス通路７１ｂが設けられている。また、中空スリーブ２ｃ内周と入力シャフト１とトルクセンサ７０のエンジン側端部に囲まれた空間に油溜まり７８が設けられている。これにより、ボールベアリング７６等の潤滑油を確保している。
【００３４】
ここで、磁歪式トルクセンサ７０について説明する。入力シャフト１表面に設けられた磁性体７５は、軸方向に対し＋４５°の方向に誘導磁気異方性を有する端部領域７５ａ，７５ｃを両端に持ち、その間の中央領域は軸方向に対し−４５°の方向に誘導磁気異方性を有する領域７５ｂを持つ。この中央領域７５ｂは端部領域７５ａ，７５ｂに比べ倍の長さとしている。この磁性体７５が入力シャフト１外周方向に均等に用着されている。
【００３５】
図４のトルクセンサの斜視断面図において、入力シャフト１に対して矢印に示す方向にトルクがかかると、入力シャフト１に歪みが生じ、端部領域７５ａ，７５ｂは伸張・圧縮によって磁気特性（透磁率）が変化する。この磁気特性の変化を磁気検出用コイル７２，７３，７４により検出することで、入力トルクを精度良く検出することができるものである。
【００３６】
（補正制御及びセンサフェール時の推定制御）
図５及び図６は、本発明の補正制御及びセンサフェール時の推定制御を表すフローチャートである。
【００３７】
ステップ１０１では、エンジン回転数センサ９１及び入力軸回転数センサ８４が正常かどうかを判断し、正常なときはステップ１０２へ進み、それ以外は図６のステップ１１７へ進む。
【００３８】
ステップ１０２では、エンジン回転数Ｅ及び入力軸回転数Ｆを検出し、差回転（Ｅ−Ｆ：電磁多板クラッチ４０のスリップ量に相当）を算出する。
【００３９】
ステップ１０３では、（Ｅ−Ｆ）がほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０であれば本制御を終了し、それ以外はステップ１０４へ進む。
【００４０】
ステップ１０４では、油温センサ８１が正常かどうかを判断し、正常であればステップ１０４へ進み、それ以外はステップ１１１へ進む。
【００４１】
ステップ１０５では、油温を測定する。
【００４２】
ステップ１０６では、差回転毎に設定された、図７に示す温度−電流−トルク特性三次元マップを選択し、測定された油温から電流−トルク特性の二次元マップ化を行う。
【００４３】
ステップ１０７では、所定電流制御を行いトルクセンサ７０より実クラッチ伝達トルクを検出する。
【００４４】
ステップ１０８では、２次元マップから算出したトルクと実クラッチ伝達トルクの差Ｍを算出する。
【００４５】
ステップ１０９では、Ｍがほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０のときは本制御を終了し、それ以外はステップ１１０へ進む。
【００４６】
ステップ１１０では、三次元マップを補正し、メモリに格納する。
【００４７】
ステップ１１１では、所定差回転（例えばβ）における三次元マップを選択し、所定温度（例えば８０℃）として電流−トルク特性の二次元マップ化を行う。
【００４８】
ステップ１１２では、図７（ｂ）に示す所定差回転（β）、所定温度（８０℃）でのｉ−Ｔ特性で制御し、実クラッチ伝達トルクを検出する。
【００４９】
ステップ１１３では、マップトルクと実クラッチ伝達トルクの差Ｎを算出する。
【００５０】
ステップ１１４では、Ｎがほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０のときはステップ１１５へ進む。
【００５１】
ステップ１１５では、温度を所定温度（８０℃）とする。
【００５２】
ステップ１１６では、所定差回転（β）の三次元マップを選択し、ｉ−Ｔ特性に合う温度を逆算する。
【００５３】
ステップ１１７では、温度を測定する。
【００５４】
ステップ１１８では、所定差回転（β）の三次元マップを選択し、検出された温度を用いて電流−トルク特性の二次元マップ化を行う。
【００５５】
ステップ１１９では、所定電流制御を行い、トルクセンサ７０より実クラッチ伝達トルクを検出する。
【００５６】
ステップ１２０では、マップトルクと実クラッチ伝達トルクの差Ｌを算出する。
【００５７】
ステップ１２１では、Ｌがほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０のときはステップ１２２へ進み、それ以外はステップ１２４へ進む。
【００５８】
ステップ１２２では、温度及び検出された電流−トルク特性に合う差回転を逆算する。
【００５９】
ステップ１２３では、逆算した差回転よりエンジン回転数センサ９１もしくは入力軸回転数センサ８４のうち、故障した一方のセンサの回転数を逆算する。
【００６０】
上記、補正制御及び推定制御について説明する。
（三次元マップ補正制御）
全てのセンサがフェールしていないときは、三次元マップの補正制御が行われる。このときフローチャートにおいて、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０４→ステップ１０５→ステップ１０６→ステップ１０７→ステップ１０８→ステップ１０９に進み終了するか、もしくはステップ１１０へ進んだ後に終了する制御である。
【００６１】
まず、エンジン回転数センサ９１、入力軸回転数センサ８４が正常であるため、電磁多板クラッチ４０のスリップ量である差回転を算出し、この差回転がほぼ０以外の時は、補正制御を行う。差回転がほぼ０のときは、電磁多板クラッチ４０の伝達可能トルクの上限が検出しにくいため、このときは補正制御は実行しない。
【００６２】
次に、温度を測定し、算出された差回転に応じた三次元マップを選択した後、検出された温度を用いて電流−トルク特性に二次元化する。
【００６３】
二次元マップを用いて、所定電流制御を行い、トルクセンサ７０により実クラッチ伝達トルクを検出する。所定電流制御を行った場合のマップから検出されるトルクと、トルクセンサ７０により検出された実クラッチ伝達トルクの差Ｍを算出し、この差Ｍがほぼ０であれば三次元マップは適正な値であり補正する必要なしとされ、０以外の場合は三次元マップが不適切な値であり補正する必要があると判断される。よって、トルク差Ｍがほぼ０となる値に二次元マップを補正し、メモリに格納する。これにより、センサが正常なときは常に三次元マップを適正な値に補正することが可能となり、クラッチ等が劣化した場合であっても安定した締結制御を達成できる。
【００６４】
（油温センサフェール時）
油温センサフェール時は、フローチャートにおいて、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０４→ステップ１１１→ステップ１１２→ステップ１１３→ステップ１１４→ステップ１１５もしくはステップ１１６へと進む制御である。
【００６５】
まず、エンジン回転数センサ９１及び入力軸回転数センサ８４が故障しているかどうかを判断し、故障していないときは電磁多板クラッチ４０のスリップ量に相当する差回転を算出する。そして、この差回転がほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０ではなく、スリップしていると判断すると、油温センサ８１が故障しているため、ステップ１１１へ進み、算出された差回転に相当する温度−電流−トルク三次元マップを選択する。そして、ステップ１１２において、この三次元マップを所定温度（例えば８０℃）における電流−トルク特性に二次元化する。尚、ここで所定温度を８０℃に設定したのは、通常の制御状態で最も可能性の高い温度のためで、これにより、推定速度の短縮化を図ることができる（請求項５に対応）。
【００６６】
次に、所定電流制御を行い、トルクセンサ７０により実クラッチ伝達トルクを検出する。所定電流制御を行った場合のマップから検出されるトルクと、トルクセンサ７０により検出された実クラッチ伝達トルクの差Ｎを算出し、この差Ｎがほぼ０であれば温度は８０℃と推定され、０以外の場合は他の温度であるため、三次元マップを用いて温度を逆算する。これにより、油温センサ８１がフェールした場合であっても、他のセンサ値と三次元マップを用いて温度を推定することができる。
【００６７】
（エンジン回転数センサもしくは入力軸回転数センサフェール時）
エンジン回転数センサ９１もしくは入力軸回転数センサ８４がフェールしたときは、フローチャートにおいて、ステップ１０１→ステップ１１７→ステップ１１８→ステップ１１９→ステップ１２０→ステップ１２１へと進み、ステップ１２２→ステップ１２３もしくはステップ１２４もしくはステップ１２５へと進む制御である。
【００６８】
まず、エンジン回転数センサ９１及び入力軸回転数センサ８４が故障しているかどうかを判断し、故障しているときはステップ１１７へ進み油温を検出する。次に、電磁多板クラッチ４０の差回転（スリップ量）が検出できないため、予め設定された差回転（β）の三次元マップを用いて、検出された油温から電流−トルク特性に二次元マップ化する。
【００６９】
次に、所定電流制御を行い、トルクセンサ７０により実クラッチ伝達トルクを検出する。所定電流制御を行った場合のマップから検出されるトルクと、トルクセンサ７０により検出された実クラッチ伝達トルクの差Ｌを算出し、この差がほぼ０であれば電磁多板クラッチ４０の差回転はβと推定され、０以外の場合は他の差回転であるため、他の差回転における三次元マップを用いて差Ｌを算出し、差Ｌがほぼ０となる電磁多板クラッチ４０の差回転を推定する。エンジン回転数センサ９１がフェールした場合は、推定された差回転と入力軸回転数センサ８４からエンジン回転数を逆算し、入力軸回転数センサ８４がフェールした場合は、推定された差回転とエンジン回転数センサ９１から入力軸回転数を逆算する。これにより、三次元マップとフェールしていないセンサ検出値を用いてフェールしたセンサの値を推定することができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態１における電磁多板クラッチの制御装置にあっては、４つのパラメータ（油温、差回転、電流値、トルク）を用いてクラッチ締結制御を実行することで、走行環境が変化したとしても、安定した締結制御を実行することができる（請求項１に対応）。
【００７１】
また、油温センサ８１、エンジン回転数センサ９１、入力軸回転数センサ８４のいずれか１つがフェールしたとしても、三次元マップと他の正常な検出値を用いてフェールした値を逆算することが可能となり、精度の高いクラッチ締結制御を達成することができる（請求項２に対応）。
【００７２】
また、各センサが全て正常なときは、各検出値に基づいて三次元マップが補正されるため、三次元マップの信頼性の向上を図ることができる。よって、フェール発生時に三次元マップを用いて逆算する場合であっても、精度の高い値を算出することができる。また、電磁多板クラッチ４０の劣化が進行した場合であっても、三次元マップが適宜補正されるため、電磁多板クラッチ４０への電流制御が補正される。よって、電磁多板クラッチ４０の劣化などによって、実際の制御電流指令に対して要求する伝達トルクが得られず、締結ショックやエンジン吹け上がりを引き起こすといったことがなく、安定した締結制御を達成することができる（請求項３に対応）。
【００７３】
また、油温センサ８１がフェールしたときは、三次元マップを予め設定された油温に相当する電流−トルク特性二次元マップに変換し、この二次元マップの特性と実際の特性とが一致しているかどうかにより、油温が設定油温かどうかを判断する。ここで、設定油温とは通常の走行状態において最も可能性が高い油温（例えば８０℃）としておくことで、油温の推定速度の短縮化を図ることができる（請求項５に対応）。
【００７４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。基本的な構成は実施の形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明する。
【００７５】
図８は、実施の形態２における補正制御及びセンサフェール時の推定制御を表すフローチャートである。実施の形態２では、油温センサフェール時の制御のみが異なり、ステップ１０１〜１１０及びステップ１１７〜１２５は実施の形態１と同じであるため説明を省略する。
【００７６】
ステップ２００では、所定差回転（例えばβ）における三次元マップを選択する。
【００７７】
ステップ２０１では、電流値変化率を算出する。
【００７８】
ステップ２０２では、電流値変化率が正かどうかを判断し、正の時はステップ２０３へ進み、それ以外はステップ２０４へ進む。
【００７９】
ステップ２０３では、選択された三次元マップのうち、電流値上昇側の電流−トルク特性マップを選択する。
【００８０】
ステップ２０４では、選択された三次元マップのうち、電流値下降側の電流−トルク特性マップを選択する。
【００８１】
ステップ２０５では、選択されたマップの電流−トルク特性から油温を算出する。
【００８２】
（油温センサフェール時）
油温センサフェール時は、フローチャートにおいて、ステップ１０１→ステップ１０２→ステップ１０３→ステップ１０４→ステップ２０１→ステップ２０２→ステップ２０３もしくはステップ２０４→ステップ２０５へと進む制御である。
【００８３】
まず、エンジン回転数センサ９１及び入力軸回転数センサ８４が故障しているかどうかを判断し、故障していないときは電磁多板クラッチ４０のスリップ量に相当する差回転を算出する。そして、この差回転がほぼ０かどうかを判断し、ほぼ０ではなく、スリップしていると判断すると、油温センサ８１が故障しているため、ステップ２０１へ進み、電流値の変化率を算出する。
【００８４】
すなわち、電磁多板クラッチ４０は、電流値に対するトルク特性にヒステリシスを有しているため、電流値の上昇側と下降側では同じ電流値であっても異なるトルク特性を示す。よって、油温を逆算する際には、電流値の変化率から電流値上昇側もしくは下降側の特性を選択する。そして、選択された電流−トルク特性マップに電流値とトルクセンサ７０により検出された実クラッチ伝達トルクを入力し、油温を逆算する。これにより、油温センサ８１がフェールした場合であっても、他のセンサ値と三次元マップを用いて温度を推定することができる（請求項４に対応）。
【００８５】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態１及び実施の形態２について説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８６】
また、実施の形態１では油温センサ、エンジン回転数センサ、入力軸回転数センサのフェールについて説明したが、トルクセンサのフェール時においても同様の推定が可能となる。具体的には差回転を算出し、差回転に応じた三次元マップを選択し、電流値及び油温からトルクを逆算することができる。
【００８７】
また、実施の形態では、エンジンと自動変速機の変速機構部との間に介在され、エンジン駆動力を断接可能に変速機構部へ伝達する電磁多板クラッチについて説明したが、例えば四輪に駆動力を分配する電磁多板クラッチを用いたバリアブルセンターデフ等に本制御を適用しても、もちろん同様の作用効果を得ることができる。
【００８８】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における電磁多板クラッチを備えた車両の駆動システムを表すシステム図である。
【図２】実施の形態１における変速機ユニットの電磁多板クラッチ周辺を表す断面図である。
【図３】実施の形態１におけるトルクセンサの拡大断面図である。
【図４】実施の形態１におけるトルクセンサの斜視断面図である。
【図５】実施の形態１における補正制御及び推定制御を表すフローチャートである。
【図６】実施の形態１における補正制御及び推定制御を表すフローチャートである。
【図７】実施の形態１における油温−エンジン回転数−ドラグトルク規定値の関係を表す三次元マップである。
【図８】実施の形態２における補正制御及び推定制御を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 入力シャフト
１ａ 開口部
１ｂ 中空部
１ｃ 開口部
１ｄ 開口部
２ オイルポンプ
２ａ ポンプハウジング
２ｂ ポンプカバー
２ｃ 中空スリーブ
３ 変速機ケース
３ａ 第２収装室
４ 入力クラッチハウジング
４ａ 第１収装室
４ｂ ドレーンポート
５ 入力クラッチ
６ トーショナルダンパ
６ａ スプライン
６ｂ ドライブプレート
６ａ 出力メンバ
７ 入力ハブ
７ａ スプライン
９ オイルシール
１０ ベアリング
１１ フロントカバー
１３ 入力ドラム
１３ａ 開口部
１３ｂ 軸部
１３ｃ 油孔
１３ｄ 小径軸
１３ｅ ベアリング支持部
１４ 入力ドラム
１５ 入力クラッチパック
１５ａ フローティングプレート
１５ｂ フェーシングプレート
１５ｃ クラッチプレート
１５ｄ リテーナ
１５ｅ スナップリング
１６ 入力クラッチハブ
１６ａ 接触面
１７ ローディングカム
１８ スナップリング
１９ リターン皿ばね
２２ 電磁クラッチ
２２ａ 電磁石
２２ｂ リテーニングプレート
２２ｃ 金属プレート
２２ｄ スナップリング
２４ ロータ
２４ａ ロータの一端
２５ クラッチハブ
２５ａ 金属プレート
２７ スラストベアリング
３０ エンジン
４０ 電磁多板クラッチ
５０ 前後進切換機構
５１ リングギア
５２ キャリア
５３ サンギア
５４ 前進クラッチ
５５ 後進クラッチ
６０ 変速機構部
６１ 変速機入力軸
７０ トルクセンサ
７１ センサケース
７２，７３，７４ 磁気検出用コイル
７５ 磁性体
７６ ボールベアリング
７７ ハーネス
８０ 自動変速機コントロールユニット（ＡＴＣＵ）
８１ 油温センサ
８２ 車速センサ
８３ インヒビタスイッチ
８４ 入力軸回転数センサ
９０ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
９１ エンジン回転数センサ
９２ スロットル開度センサ
Claims (5)
- エンジンから出力されたトルクを自動変速機の変速機構部内へ伝達する入力軸と該入力軸へのトルク伝達を断接する電磁多板クラッチと、該電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御する制御手段を備えた電磁多板クラッチの制御装置において、
油温を検出する油温検出手段と、
エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記入力軸の回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、
前記入力軸にかかるトルクを検出するトルク検出手段と、
前記電磁多板クラッチへ出力する電流値を検出する電流値検出手段と、
検出されたエンジン回転数と入力軸回転数の回転差分を検出する回転差分検出手段と、
を設け、
前記制御手段は、前記検出された回転差分毎に、油温、トルク、電流値、に基づいて前記電磁多板クラッチのトルク伝達状態を制御することを特徴とする電磁多板クラッチの制御装置。 - 請求項１に記載の電磁多板クラッチにおいて、
検出されたエンジン回転数と入力軸回転数の差分毎に設定された油温−電流値−トルク特性を表す三次元マップを設け、
前記制御手段は、前記油温検出手段、前記エンジン回転数検出手段、前記入力軸回転数検出手段、前記トルク検出手段及び前記電流値検出手段のいずれか１つがフェールしたときは、前記三次元マップと他の正常な検出値を用いてフェールした値を逆算することを特徴とする電磁多板クラッチの制御装置。 - 請求項１または２に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、前記各検出手段が全て正常かどうかを判断する検出手段フェール判断手段と、前記各検出手段が全て正常なときは、各検出値に基づいて前記三次元マップを補正するマップ補正手段と、
を設けたことを特徴とする電磁多板クラッチの制御装置。 - 請求項１ないし３に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、
前記三次元マップは、電流上昇側のトルク特性と電流下降側のトルク特性が異なるヒステリシスを有し、
前記電流値の変化率が上昇側あるいは下降側かどうかを判断する電流値変化率判断手段を設け、
前記制御手段は、前記検出手段フェール判断手段により前記油温又は、トルク検出手段がフェールしたと判断したときは、前記三次元マップのうち、前記電流値変化率判断手段により判断されたトルク特性に基づいて油温を逆算することを特徴とする電磁多板クラッチの制御装置。 - 請求項１ないし３に記載の電磁多板クラッチの制御装置において、
前記制御手段は、前記油温検出手段がフェールしたときは、算出された差回転に応じた三次元マップを選択し、選択された三次元マップを、予め設定され通常走行時に最も可能性の高い油温に相当する電流−トルク特性二次元マップに変換し、該二次元マップの特性と実際の特性とが一致しているときは、予め設定された油温を推定油温とし、一致していないときは、再度三次元マップから油温を推定することを特徴とする電磁多板クラッチの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003010791A JP2004225723A (ja) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | 電磁多板クラッチの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003010791A JP2004225723A (ja) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | 電磁多板クラッチの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004225723A true JP2004225723A (ja) | 2004-08-12 |
Family
ID=32899889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003010791A Pending JP2004225723A (ja) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | 電磁多板クラッチの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004225723A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014010103A1 (ja) * | 2012-07-10 | 2014-01-16 | 日本精工株式会社 | 電動アクチュエータ |
| JP2018189228A (ja) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | 日本精工株式会社 | クラッチレリーズ装置及び車両制御システム |
-
2003
- 2003-01-20 JP JP2003010791A patent/JP2004225723A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014010103A1 (ja) * | 2012-07-10 | 2014-01-16 | 日本精工株式会社 | 電動アクチュエータ |
| JP2018189228A (ja) * | 2017-05-10 | 2018-11-29 | 日本精工株式会社 | クラッチレリーズ装置及び車両制御システム |
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