JP2011522192A - クラッチユニット内のオイル温度の計算による確定方法 - Google Patents

Abstract

クラッチユニット（４７）が、入力要素（４１）から出力要素（４５）に回転モーメントを制御可能に伝達するための湿式摩擦クラッチ（４９）と、摩擦クラッチおよび摩擦クラッチを冷却するためのオイルを入れたハウジングと、摩擦クラッチを作動させるためのアクチュエータ（５１）とを含む。このアクチュエータは、ハウジングと熱伝導的に接続されており、かつアクチュエータの温度を検知するための温度センサ（１０８）を備えている。クラッチユニット内のオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）を計算によって確定するために、クラッチユニットの熱入力仕事量（Ｗ_ｉｎ）を少なくとも入力要素および／または出力要素の回転数に依存して確定する。クラッチユニットの熱出力仕事量（Ｗ_ａｕｓ）を少なくともアクチュエータ温度（Ｔ_Ａｋｔ）に依存して確定する。熱入力仕事量と熱出力仕事量の差を確定し、確定した差に依存してオイル温度を決定する。

Description

本発明は自動車のドライブトレイン用のクラッチユニット内のオイル温度を計算によって確定する方法に関し、その際、クラッチユニットは少なくとも、クラッチユニットの入力要素から出力要素に回転モーメントを制御可能に伝達するための湿式摩擦クラッチと、摩擦クラッチおよび摩擦クラッチを冷却するためのオイルを入れたハウジングと、摩擦クラッチを作動させるためのアクチュエータとを備えており、このアクチュエータは、ハウジングと熱伝導的に接続されており、かつアクチュエータの温度を検知するための温度センサを備えている。さらに本発明は、入力要素、出力要素、制御機構、および前述の種類のクラッチユニットを備えた回転モーメント伝達システムに関する。

このようなクラッチユニットは、例えば全輪駆動の自動車のトランスファケース内で、自動車の一次軸および／または二次軸に駆動モーメントを制御可能に伝達するために用いられる。いわゆる「トルクオンデマンド」方式のトランスファケースでは、一次軸の車輪が永続的に駆動される一方で、前述のクラッチユニットにより、駆動モーメントの一部を選択的に二次軸の車輪に伝達することができる。このトランスファケースは、制御可能な中央差動装置として、車両の前後方向での駆動モーメントの分配を調整するように形成することもでき、この中央差動装置の場合、クラッチユニットはデフロックに割り当てられる。前述の種類のクラッチユニットは、前車軸が永続的に駆動される自動車において駆動モーメントの一部を後車軸に伝達させ得る回転モーメント伝達システム内で使用することもでき、その場合、このユニットは、例えば前軸差動装置または後軸差動装置に配置される。このような様々な適用および配置は、米国特許第７，１１１，７１６Ｂ２号から知られている。

冒頭に挙げた種類のクラッチユニットは、自動車の左右方向においても、例えば車軸差動装置のデフロックのために、または車軸差動装置の回転モーメント重畳システム（いわゆる「トルクベクタリング」）において働くことができる。前述の場合のすべてにおいてクラッチユニットは、特に駆動モーメントを伝達するために、回転する入力要素（例えば入力シャフト）と回転する出力要素（例えば出力シャフト）を摩擦結合によって相互に接続することができる。これに対する代替策としてクラッチユニットを、特に制動モーメントを伝達するために、不動の入力要素または不動の出力要素を備えたブレーキとして構成することができる。

クラッチユニットの前述の適用では、クラッチユニットは力の流れの方向においてドライブトレインの主伝動装置の後ろ（つまり手動または自動の切替変速装置またはＣＶＴ変速装置の後ろ）に配置されている。クラッチモーメント、つまり摩擦クラッチによって伝達される回転モーメントは、通常はその時々の走行状況に依存して可変に調整される。つまり、例えば走行状況または環境影響（例えば駆動輪のスリップを発生させる滑りやすい車道表面）に依存し得る走行力学的な要件に応じて、クラッチユニットによって伝達すべき回転モーメントの変更を行う。このためには、摩擦クラッチの繋ぎ具合の制御が必要なだけでなく、しばしば、正確に調整されたクラッチモーメントでの比較的長い稼働も必要であり、したがって前述の適用の場合、摩擦クラッチは通常は湿式ディスククラッチとして形成される。典型的には摩擦クラッチは、摩擦するコンポーネントの冷却および潤滑のためにオイルを入れたハウジング内に組み込まれている。例えばハウジングの底にオイルサンプが設けられており、このオイルサンプからオイルポンプがクラッチの稼働中に絶えずオイルを運んで摩擦表面に滴らす。このオイルは、摩擦表面から再びオイルサンプ内に戻ってくる。

クラッチユニットはさらに、摩擦クラッチを作動させるためのアクチュエータを含んでいる。このアクチュエータは、しばしば電動機を備えており、かつクラッチユニットのハウジングと熱伝導性に接続しており、これによりハウジングをアクチュエータの排熱用のヒートシンクとして利用することができる。特定の稼働条件では、アクチュエータの過熱が起こり得る。したがってアクチュエータは典型的には、アクチュエータの温度を継続的に検知する温度センサを備えて形成されている。このやり方で、アクチュエータの過熱が差し迫った際にクラッチ稼働を中断することができる。アクチュエータが電動機を備えている場合、温度センサを例えば電動機のハウジング表面またはハウジング内に取り付けることができる。

冒頭に挙げた種類のクラッチユニットおよびこのようなクラッチユニットの較正方法が、ＷＯ２００３／０２５４２２Ａ１（米国特許第７，０３２，７３３Ｂ２号に対応）から知られており、その内容を明示的に本願の開示内容に加える。ＷＯ２００３／０２５４２２Ａ１にさらに詳しく記載されているように、特定の望ましいクラッチモーメントを調整するために、必ず（測定される実際のクラッチモーメントを調節量として用いて）直接的な回転モーメント調節をしなければならないわけではない。そうではなく摩擦クラッチの制御は、クラッチユニットの対応する較正により、アクチュエータのポジション調節を介するという回り道をして行うことができる。つまり、所望の伝達すべき回転モーメントを調整するために、例えば電動機の回転角またはアクチュエータのそのほかのポジション量を調節量として採用し、所望のクラッチモーメントに対応する値に調整する。このために、クラッチモーメント／アクチュエータポジションの依存関係を実験によって確定し、この依存関係を特性曲線として例えば表（ルックアップテーブル、ＬＵＴ）または関数（つまり計算規則）の形で格納する。したがって特定の回転モーメント要求に対し、この依存関係に基づきアクチュエータの当該ポジション量（例えば回転角）の対応する目標値が決定され、かつチューニングされる。

クラッチユニットの稼働に関する様々な制御課題のために、クラッチハウジング内にあるオイルの最新の温度を確定する必要がある。このために例えば適切な温度センサをオイルサンプ内に設けることができる。しかしながらこのような配置は、手間を増やし、かつ追加の費用をもたらす。

したがって本発明の課題は、簡単で安価で信頼性高く実現可能な、上述の種類のクラッチユニット内のオイル温度の計算による確定を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を備えたクラッチユニット内のオイル温度の計算による確定方法によって解決され、特に、
− クラッチユニットの熱入力仕事量を少なくともクラッチユニットの入力要素および／または出力要素の回転数に依存して確定するステップ、
− クラッチユニットの熱出力仕事量を少なくともアクチュエータ温度に依存して確定するステップ、
− 熱入力仕事量と熱出力仕事量の差を確定するステップ、および
− 確定された差に依存してオイル温度を確定するステップ
によって解決される。

つまり、オイル温度の本発明による計算では、クラッチユニット内に運び込まれる入熱およびクラッチユニットから取り除かれる放熱を考慮に入れ、かつ相互に関連付け、これによってクラッチユニット内のオイル温度の対応する変化を決定し、したがってオイル温度の最新の値を確定する。クラッチユニットの熱入力仕事量を確定するために、少なくともクラッチユニットの入力要素の回転数またはクラッチユニットの出力要素の回転数、またはこの両方の回転数の差が考慮に入れられる。通常これらの回転数は、例えば自動車に普通は存在している車輪回転数センサに基づきどうせ提供されている。クラッチユニットの熱出力仕事量を確定するために、少なくともクラッチユニットのアクチュエータの温度が考慮に入れられ、このアクチュエータ温度は、冒頭で説明したように通常は同様にどうせ測定され、したがって追加の手間なしで利用可能である。熱入力仕事量と熱出力仕事量を差引勘定することにより、クラッチユニット内のオイル温度が上昇したか低下したかを評価することができる。このため最終的に、オイル温度はクラッチユニットの熱入力仕事量と熱出力仕事量の確定された差の関数と等しくされる。オイル温度のこの計算による確定は、追加的なセンサを必ずしも必要としないので、特に簡単で安価に実現することができる。

本発明の枠内で、特に、アクチュエータとクラッチハウジングの熱伝導性の接続に基づき、どうせ監視のために測定されるアクチュエータの温度が、ある点では周囲温度の逆推理を可能にし、したがって周囲温度の代替量として使用できることが認識された。したがってさらに、アクチュエータ温度に基づき、熱流モデルを適用してクラッチユニットの熱出力仕事量を評価し得ることが認識された。この熱出力仕事量をクラッチユニットの熱入力仕事量と関連付けることにより、オイル温度を純粋に計算によって確定することができる。これによりオイルサンプ内の追加的な温度センサを回避することができる。

本発明による方法の実行すべきステップは、必ずしも提示した順序で実施しなくてもよい。ステップを時間的に相次いで実施することも必ずしも必要ではなく、すなわちステップは、少なくとも部分的には相互に同時に実施してもよい。

アクチュエータポジションと伝達される回転モーメントの前述の依存関係は、湿式摩擦クラッチの場合、オイルの性質、特にオイルの粘度に依存する。オイルの粘度は温度に依存するので、クラッチ稼働中に指定したクラッチモーメント（目標値）と実際に伝達されたクラッチモーメント（実際値）の望ましくないズレが起こる可能性がある。

したがって本発明のさらなる課題は、クラッチモーメントの目標値と実際値のこのようなズレを小さくすることである。これは、上で説明した方法に基づきクラッチユニット内のオイル温度を計算によって確定し、確定したオイル温度に依存してクラッチユニットを制御するクラッチユニット制御方法によって達成される。特に、クラッチモーメントとアクチュエータ制御量の依存関係を示す上述の摩擦クラッチの特性曲線を、確定した最新のオイル温度に依存して適応させることができる。クラッチ特性の、特性曲線に基づく挙動からの温度に条件づけられたズレはこうして補償することができ、これによりクラッチユニットの位置精度が高められる。アクチュエータ制御量とは、例えばアクチュエータポジション（特に回転角）または液圧であることができる。

オイル温度を計算によって確定するために、好ましくは、クラッチユニットの稼働中の熱入力仕事量の時間積分および／またはクラッチユニットの稼働中の熱出力仕事量の時間積分および／またはクラッチユニットの稼働中の熱入力仕事量と熱出力仕事量の差の時間積分が算出される。このように積分を算出することにより、当該の熱仕事量に基づき熱量を決定することができ、これを基にオイル温度が確定される。

オイル温度の特に簡単で正確な確定は、（確定すべき）オイル温度とクラッチユニットの熱容量の積が、熱入力仕事量と熱出力仕事量の確定された差（または熱入力量と熱出力量の差）に等しく設定される場合に得られる。これは、クラッチユニット内に持ち込まれ、かつ外部に排出されない熱が、オイル温度の対応する上昇を引き起こすという熱力学に裏付けられた仮定に対応している。その際に評価すべきクラッチユニットの熱容量は、クラッチユニットの当該タイプに対して実験によって確定することができ、その際、熱容量はさらに追加のパラメータに依存し得る。

一実施形態によれば、クラッチユニットの熱入力仕事量の確定は、入力要素と出力要素の回転数差に依存して行われる。これにより例えば摩擦クラッチの内側ディスクと外側ディスクの回転数差を考慮に入れることができ、その結果、クラッチ内で生成された摩擦熱が決定される。

熱入力仕事量の確定は、さらにクラッチモーメントに依存して行われることが好ましい。このクラッチモーメントは、例えば回転モーメント要求（目標値）または計算もしくは測定された実際に伝達された回転モーメント（実際値）である。特に、クラッチモーメントと、入力要素または出力要素の回転数と、クラッチユニットの伝動コンポーネントおよび／またはオイルポンプの効率に依存する定数との積を確定することができる。入力要素または出力要素の回転数の代わりに、入力要素と出力要素の回転数差もこの積に入れることができる。これにより、熱入力仕事量に関連するクラッチユニットの損失仕事量を確定することができる。

クラッチユニットの熱出力仕事量を特に正確に確定するために、熱出力仕事量自体もまた、（確定すべき）オイル温度に依存すると仮定することができる。この場合、説明したようにオイル温度を熱入力仕事量と熱出力仕事量の確定された差の関数と等しくすると、微分方程式が得られる。これに対する簡略化された代替策として、熱出力仕事量を確定するために、熱出力仕事量が、最後に計算されたオイル温度に依存すると仮定することもできる。

クラッチユニットの熱出力仕事量の確定は、さらにクラッチユニットの熱伝導率に依存して行われることが好ましい。これによって、ハウジング材料および構造上の特徴の特異性により付与される熱伝導特性が考慮に入れられる。熱伝導率も、クラッチユニットの特殊なタイプについて実験によって確定することができる。

熱伝導率は、入力要素および／または出力要素の回転数に依存して選択されることが好ましい。これによりクラッチユニットの熱出力仕事量の確定の精度をさらに高め得ることが分かった。属する回転数と熱伝導率の関係は、例えば実験によって確定することができ、ルックアップ表の形で考慮に入れることができる。

計算方法の初期化は、自動車の稼働開始時のオイル温度が、最新のアクチュエータ温度に依存する初期値に等しく設定することによって行うことができる。つまり、停止している自動車の場合、アクチュエータ温度とオイル温度は、どちらのコンポーネントもクラッチハウジングをヒートシンクとして利用するので、相互に徐々に近づいていくという認識を利用する。オイル温度の初期値は、さらに自動車のその前の稼働中に最後に確定されたオイル温度の値に依存し得る。それだけでなく初期値はさらに自動車のその前に停止していた期間に依存して確定することができる。このやり方で、例えばクラッチがオイルのための蓄熱器を構成し、つまり一般的にオイルはアクチュエータよりゆっくり冷やされることを考慮に入れることができる。

自動車のその前に停止していた期間は、最新のアクチュエータ温度と、自動車のその前の稼働中に最後に検出されたアクチュエータ温度との差に依存して確定されることが好ましい。停止時間とも呼ばれるこの確定された期間は、別の制御課題のためにも利用できる。したがって、自動車のその前の停止していた期間を確定するために必ずしも独自のタイマーは必要ない。ただし代替策として、停止時間を別々に例えばタイマーによって検出してもよい。

好ましい一実施形態によれば、アクチュエータが電動機を備えており、この電動機に温度センサが対応付けられている。電動機は特別なやり方で過熱から保護することができ、したがってこの場合、温度センサは、危険と格付けられた閾値温度を超過した際のアラーム信号の発信に用いられる。

既に上で言及したように、オイル温度を計算によって確定するための本発明による方法は、クラッチユニットの制御のために有利に利用することができる。好ましくは、クラッチモーメントのアクチュエータ制御量に対する依存関係を示す摩擦クラッチの特性曲線を、確定されたオイル温度に依存して適応させる。特性曲線の適応により、湿式摩擦クラッチ内の温度依存性の影響因子を簡単に考慮に入れることができる。勾配および／またはオフセットを改変することで特性曲線を適応させるのが有用である。特性曲線の適応は、特にクラッチ稼働中に周期的または連続的に行うことができる。

本発明は、入力要素、出力要素、クラッチユニット、および制御機構を備えた回転モーメント伝達システムにも関連し、その際、クラッチユニットは少なくとも、入力要素から出力要素に回転モーメントを制御可能に伝達するための湿式摩擦クラッチと、摩擦クラッチおよび摩擦クラッチを冷却するためのオイルを入れたハウジングと、摩擦クラッチを作動させるためのアクチュエータとを備えており、このアクチュエータは、ハウジングと熱伝導的に接続されており、かつアクチュエータの温度を検知するための温度センサを備えており、その際、制御機構は、クラッチユニットの熱入力仕事量を少なくともクラッチユニットの入力要素および／または出力要素の回転数に依存して確定するように、およびクラッチユニットの熱出力仕事量を少なくともアクチュエータ温度に依存して確定するように、および熱入力仕事量と熱出力仕事量の差を確定するように、および確定された差に依存してオイル温度を確定するように形成されている。

本発明によるクラッチユニットまたは回転モーメント伝達システムは、冒頭で説明したように、自動車のドライブトレインに沿って回転モーメントを伝達するために、様々な配置で使用することができる。以下に、図面を参照しながら、単に例として「トルクオンデマンド」方式のトランスファケースに関して本発明を説明する。

自動車のドライブトレインの概略図である。 トランスファケースの概略図である。 図２に基づくトランスファケースの断面図である。 クラッチアクチュエータの概略図である。 クラッチユニット内のオイル温度を計算によって確定するための本発明による方法のフロー図である。

図１は、切替可能な全輪駆動の自動車のドライブトレインを概略的に示している。内燃機関１１によって生成された駆動モーメントは、主伝動装置１３（手動の切替変速装置または自動変速装置）を介してトランスファケース１５に送られる。トランスファケース１５の第１の出力部は、カルダンシャフト１７を介して後軸差動伝動装置１９と連結している。これにより後車軸２３の車輪２１は永続的に駆動される。したがって後車軸２３は車両の一次軸を構成している。トランスファケース１５の第２の出力部は、カルダンシャフト２５を介して前軸差動伝動装置２７と連結している。これにより内燃機関１１の駆動モーメントの一部を選択的に前車軸３１の車輪２９に伝達することができる。したがって前車軸３１は車両の二次軸を構成している。

図１にはさらに走行力学調節ユニット３３が示されている。この走行力学調節ユニットは、後車軸２３の車輪２１または前車軸３１の車輪２９に割り当てられた車輪回転数センサ３５、３７と接続されている。さらに走行力学調節ユニット３３はさらなるセンサ３９、例えばヨーレートセンサとも接続されている。走行力学調節ユニット３３は、センサ３５、３７、３９の信号に依存して制御信号を生成し、この制御信号はトランスファケース１５の制御機構（図１では示されていない）に送られ、これにより車両の両方の軸２３、３１の間での駆動モーメントの特定の分配が調整される。前述の制御信号は、特にクラッチモーメントの目標値であり、すなわちトランスファケース１５のクラッチユニットに対する回転モーメント要求である。

図２は、図１に基づくトランスファケース１５の概略断面図を示している。トランスファケース１５は、入力シャフト４１、第１の出力シャフト４３、および第２の出力シャフト４５を有している。第１の出力シャフト４３は、入力シャフト４１と同軸で、かつ入力シャフトと回転不能に、好ましくは一体的に形成されている。第２の出力シャフト４５は、入力シャフト４１に対して平行にずれて配置されている。

トランスファケース１５は、摩擦クラッチ４９およびアクチュエータ５１を備えたクラッチユニット４７を有している。摩擦クラッチ４９はクラッチバスケット５３を備えており、このクラッチバスケットは、入力シャフト４１および第１の出力シャフト４３と回転不能に接続しており、かつ複数のクラッチディスクを担持している。さらに摩擦クラッチ４９は、回転可能に据えられたクラッチハブ５５を有しており、このクラッチハブも同様に複数のクラッチディスクを担持しており、このクラッチディスクは、クラッチバスケット５３のディスク内に交互の配置で噛み合う。クラッチハブ５５は、チェーン駆動部５９の駆動歯車５７と回転不能に接続している。チェーン駆動部５９の従動歯車６１は、第２の出力シャフト４５と回転不能に接続している。チェーン駆動部５９の代わりに、例えば前述の歯車５７、６１の間の中間歯車によって、歯車駆動部を設けることができる。

摩擦クラッチ４９を繋ぐ意図でアクチュエータ５１を作動させることにより、入力シャフト４１を介してトランスファケース１５内に導入される駆動モーメントを、徐々に割合を増やしながら第２の出力シャフト４５に伝達することができる。

図３は、図２に基づくトランスファケース１５の詳細を断面図で示している。特に明らかなのは、アクチュエータ５１が支持リング６３および位置リング６５を備えており、これらのリングが入力シャフト４１および第１の出力シャフト４３の回転軸Ａに対して回転可能に据えられていることである。支持リング６３は、スラスト軸受を介して駆動歯車５７に軸方向に突っ張り支持されている。これに対し位置調節リング６５は軸方向に変位可能に据えられている。支持リング６３および位置調節リング６５は、互いに面した側にそれぞれ複数のボール溝６７または６９を有している。これらのボール溝は、軸Ａに対して周方向に延びており、かつ軸Ａの法平面に対して周方向の傾斜路状に傾いており、すなわちボール溝６７、６９は、周方向において変化する深さを有している。支持リング６３のボール溝６７および位置調節リング６５のボール溝６９はそれぞれ互いに向かい合っており、この場合、割り当てられたボール７１を包囲している。したがって支持リング６３および位置調節リング６５を相互に相対的にねじることにより、位置調節リング６５の軸方向の変位を引き起こすことができ、その際、位置調節リング６５はスラスト軸受を介し、摩擦クラッチ４９の押圧リング７３と協働する。押圧リング７３は、皿バネシステム７５によって、摩擦クラッチ４９を切る方向にプレストレスを掛けられている。

支持リング６３および位置調節リング６５には、それぞれの作動レバー７７または７９が付加成形されている。各レバー７７、７９の自由端にはそれぞれのロール８１または８３が回転可能に据えられている。作動レバー７７、７９はロール８１、８３を介し、軸Ｃに対して回転可能な制御盤８９の両方の端面８５、８７と協働する。端面８５、８７は、軸Ｃの垂線面に対し周方向において傾いた軌道を有しており、すなわち制御盤８９は断面を楔形に形成されている。したがって制御盤８９を回すことにより、作動レバー７７、７９をハサミのように動かすことができ、これにより支持リング６３および位置リング６５は相互に相対的にねじられる。制御盤８９は、付加成形されたスプライン継手９１を有している。制御盤８９は、このスプライン継手を介して電動機および割り当てられた減速伝動装置と、駆動され得るように接続することができる（図３には示されていない）。

したがって、前述の電動機の対応する付勢により、制御盤８９を回転運動のために駆動することができ、それにより作動レバー７７、７９が相互に相対的に旋回される。これによって生じた支持リング６３および位置調節リング６５の相互の相対的なねじれは、位置調節リング６５の軸方向の移動を引き起こす。これにより押圧リング７３が、摩擦クラッチ４９を繋ぐ、または皿ネジシステム７５に補助されて摩擦クラッチ４９を切る。

図４は、図２および図３に基づくアクチュエータ５１を概略図で示している。アクチュエータ５１は、アンカシャフト９５を備えた制御可能な電動機９３、ウォーム９９およびウォーム歯車１０１を備えた減速伝動装置９７、ならびに偏向機構１０３を有している。偏向機構１０３によって、減速伝動装置９７の出力シャフト１０５の回転運動が、押圧リング７３（図３）の並進的、すなわち直線的な運動に転換される。偏向機構１０３は、制御盤８９、ならびに作動レバー７７、７９および図３に基づくボール７１を備えた支持リング６３および位置調節リング６５を含んでいる。電動機９３のアンカシャフト９５には、例えばインクリメンタルエンコーダとして形成されたセンサ１０７が配置されている。図４に示したように、その代わりにセンサ１０７をセンサ１０７’として出力シャフト１０５に配置することもできる。さらに、温度信号Ｔを発する温度センサ１０８が電動機９３に取り付けられている。

センサ１０７は、アクチュエータポジション値に対応する信号を生成する。示した例示的実施形態では、これはアンカシャフト９５の回転角実際値α’である。この信号α’は、トランスファケース１５の制御機構１０９に送られる。制御機構１０９は、自動車の走行力学調節ユニット３３（図１）から回転モーメント要求Ｍ、つまりクラッチモーメントの目標値も取得する。制御機構１０９の不揮発性メモリ１１３内に格納されているクラッチモーメント／回転角の特性曲線１１１から、制御機構１０９は回転モーメント要求Ｍに基づき回転角目標値αを確定する。制御機構１０９は、回転角目標値αと回転角実際値α’の差に依存して、電動機９３に対する制御信号を生成し、これに対応して摩擦クラッチ４９（図２および図３）が位置調節される。したがって制御機構１０９は、ポジション調節器として働く。

ここで図５に関して、どのように図４に基づく制御機構１０９を用いてクラッチユニット４７内のオイル温度を確定し、考慮に入れることができるのかを説明する。

ステップＳ１で、自動車が稼働されるまで待機する。車両が稼働されたら（図４に基づく制御機構１０９が信号「点火装置オン」を取得すると）すぐに、ステップＳ２で、制御機構１０９に対応付けられたメモリから、最後に確定されたオイル温度Ｔ_ＯＥｌ’および最後に検知されたアクチュエータ温度Ｔ_Ａｋｔ’を呼び出す。Ｔ_ＯＥｌ’およびＴ_Ａｋｔ’は、車両の初めての稼働開始の際にこの方法が実行可能であることを保証するために、工場側で適切な初期値を登録することができる。その後ステップＳ３で、温度センサ１０８によってアクチュエータ５１の最新の温度Ｔ_Ａｋｔが検知される。ステップＳ４で、Ｔ_Ａｋｔ、Ｔ_Ａｋｔ’、およびＴ_ＯＥｌ’に基づいてオイル温度Ｔ_ＯＥｌの初期化が行われる。初期化のために、さらに車両の停止時間も考慮に入れることができる。初期化の後、ステップＳ５で新たにその時点のアクチュエータ温度Ｔ_Ａｋｔを測定する。

ステップＳ６では、クラッチユニット４７の熱入力仕事量Ｗ_ｉｎを確定する。ここで記載する実施形態では、熱入力仕事量Ｗ_ｉｎのために、クラッチユニット４７に割り当てられたチェーン駆動部５９（または対応する歯車駆動部）の損失仕事量ならびにクラッチユニット４７に対応付けられたオイルポンプ（図示されていない）の損失仕事量を考慮に入れる。その代わりまたはそれに加えて、クラッチディスクの損失仕事量を考慮に入れることができる。チェーン駆動部５９の前述の損失仕事量は、要求されたクラッチモーメントＭ（図４）と、第２の出力シャフト４５の回転数と、実験によって確定された定数との積に基づいて計算され、この損失仕事量は、チェーン駆動部５９の効率と関連している。第２の出力シャフト４５の回転数は、前車輪２９の車輪回転数センサ３７の信号から簡単に確定することができ（図１）、この信号は、通常はどうせ車両のデータバスを介して供給されている。オイルポンプの損失仕事量は、入力シャフト４１または第１の出力シャフト４３の回転数に依存して確定され、その際、例えばこの回転数が、ここでも実験によって確定された定数と掛け合わされる。入力シャフト４１または第１の出力シャフト４３の回転数は、後車輪２１の車輪回転数センサ３５の信号から簡単に確定することができる。

ステップＳ７で、その時点のアクチュエータ温度Ｔ_Ａｋｔに依存して、クラッチユニット４７の熱出力仕事量Ｗ_ａｕｓを確定する。好ましい一方法では、熱出力仕事量Ｗ_ａｕｓは、最新の計算サイクルで確定すべきオイル温度Ｔ_ＯＥｌとその時点のアクチュエータ温度Ｔ_Ａｋｔの差を熱伝導率と掛け合わせることで近似される。この熱伝導率についても実験によって確定された定数を用いることができる。ただし、クラッチユニットの前述の熱伝導率が入力シャフト４１または第２の出力シャフト４５の回転数に依存する場合に特に高い精度で熱出力仕事量Ｗ_ａｕｓを近似し得ることが突きとめられた。記載した方法では、この依存関係は、確定された回転数に依存して、制御機構１０９に割り当てられたメモリ内に格納されているルックアップ表から熱伝導率を呼び出すことによって考慮に入れられる。必要な場合には、中間値を確定するために補間することができる。

ステップＳ８で、確定された熱入力仕事量Ｗ_ｉｎと確定された熱出力仕事量Ｗ_ａｕｓの差を確定し、確定すべきオイル温度Ｔ_ＯＥｌがこの差の関数に等しく設定される。特に、この差についての時間積分が算出され、この時間積分は、確定すべきオイル温度Ｔ_ＯＥｌとクラッチユニット４７の熱容量の積に等しく設定される。熱容量も実験によって確定された定数として用いることができる。前述の時間積分は、車両の稼働開始以降に算出され、その際、初期値としては初期化ステップＳ４で確定された値を使用する。上で説明したように、熱出力仕事量Ｗ_ａｕｓ自体が確定すべきオイル温度Ｔ_ＯＥｌに依存していると前提する場合には、オイル温度Ｔ_ＯＥｌを熱入力仕事量Ｗ_ｉｎと熱出力仕事量Ｗ_ａｕｓの差の関数に等しく設定すると、最終的に微分方程式が得られる。この微分方程式から、例えば解析法、反復法、またはルックアップ表に基づいてオイル温度Ｔ_ＯＥｌを確定することができる。熱出力仕事量Ｗ_ａｕｓを確定するために、確定すべきオイル温度Ｔ_ＯＥｌを考慮する代わりに、前の計算ステップで確定されたオイル温度Ｔ_ＯＥｌの値を採用することもできる。これによりその時点のオイル温度Ｔ_ＯＥｌの確定が簡略化される。

前述の積分の結合は、差について行う必要はなく、熱入力仕事量Ｗ_ｉｎおよび熱出力仕事量Ｗ_ａｕｓについて別々に積分してもよい。

ステップＳ９で、自動車が停止されたかどうかを検査する。制御機構１０９が対応する信号（「点火装置オフ」）を取得すると、初期化値Ｔ_ＯＥｌ’ およびＴ_Ａｋｔ’を最新の値Ｔ_ＯＥｌおよびＴ_Ａｋｔで上書きし、ステップＳ１に戻る。ステップＳ９で「点火装置オフ」信号が受信されなければ、ステップＳ５に戻り、継続してステップＳ５〜Ｓ８に基づきオイル温度Ｔ_ＯＥｌを確定する。

確定されたオイル温度Ｔ_ＯＥｌは、特にクラッチ特性曲線１１１（図４）を例えば勾配および／またはオフセットの修正によって適応させるために使用することができる。このやり方で、例えばクラッチユニット４７の稼働温度が次第に高くなることで潤滑油の粘度が低下し、したがってクラッチ特性が変化することを考慮に入れることができる。温度影響を補償することにより、クラッチモーメント制御の精度を高めることができる。しかし確定されたオイル温度Ｔ_ＯＥｌは、車両稼働の枠内での別の制御課題のために用いることもできる。この目的のため、確定されたオイル温度Ｔ_ＯＥｌを例えばＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）バスに発することができ、こうして別の制御機構に自由に利用させることができる。

本発明は、摩擦クラッチを電気メカニズムによって作動させるトランスファケース内で特に有利に適用されるが、上で説明した例示的実施形態に制限されない。冒頭で説明したように、自動車のドライブトレイン内での別の配置も可能である。さらにアクチュエータ５１は、上で図を参照しながら説明したのとは異なって形成することができる。例えば、異なる減速伝動装置９７または異なる偏向機構１０３を設けることができる。示した電気メカニズムによる摩擦クラッチ４９の作動の代わりに、例えば電磁式、液圧式、または電気液圧式のアクチュエーションも可能である。

１１ 内燃機関
１３ 主伝動装置
１５ トランスファケース
１７ カルダンシャフト
１９ 後軸差動伝動装置
２１ 車輪
２３ 後車軸
２５ カルダンシャフト
２７ 前軸差動伝動装置
２９ 車輪
３１ 前車軸
３３ 走行力学調節ユニット
３５ 車輪回転数センサ
３７ 車輪回転数センサ
３９ センサ
４１ 入力シャフト
４３ 第１の出力シャフト
４５ 第２の出力シャフト
４７ クラッチユニット
４９ 摩擦クラッチ
５１ アクチュエータ
５３ クラッチバスケット
５５ クラッチハブ
５７ 駆動歯車
５９ チェーン駆動部
６１ 従動歯車
６３ 支持リング
６５ 位置調節リング
６７ ボール溝
６９ ボール溝
７１ ボール
７３ 押圧リング
７５ 皿バネシステム
７７ 作動レバー
７９ 作動レバー
８１ ロール
８３ ロール
８５ 端面
８７ 端面
８９ 制御盤
９１ スプライン継手
９３ 電動機
９５ アンカシャフト
９７ 減速伝動装置
９９ ウォーム
１０１ ウォーム歯車
１０３ 偏向機構
１０５ 出力シャフト
１０７ ポジションセンサ
１０７’ ポジションセンサ
１０８ 温度センサ
１０９ 制御機構
１１１ クラッチモーメント／回転角の特性曲線
１１３ メモリ
Ａ 回転軸
Ｂ 回転軸
Ｃ 回転軸
α 回転角目標値
α’ 回転角実際値
Ｍ 回転モーメント要求
Ｔ_ＯＥｌ 最新のオイル温度
Ｔ_Ａｋｔ 最新のアクチュエータ温度
Ｔ_ＯＥｌ’ 最後に確定されたオイル温度
Ｔ_Ａｋｔ’ 最後に検知されたアクチュエータ温度

Claims (19)

1. 自動車のドライブトレイン用のクラッチユニット（４７）内のオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）を計算によって確定する方法であって、前記クラッチユニット（４７）が、
   前記クラッチユニット（４７）の入力要素（４１）から出力要素（４５）に回転モーメントを制御可能に伝達するための湿式摩擦クラッチ（４９）と、
   前記摩擦クラッチ（４９）および前記摩擦クラッチ（４９）を冷却するためのオイルを入れたハウジングと、
   前記ハウジングと熱伝導的に接続されており、かつアクチュエータ（５１）の温度（Ｔ_Ａｋｔ）を検知するための温度センサ（１０８）を備えた、前記摩擦クラッチ（４９）を作動させるためのアクチュエータ（５１）とを少なくとも備える、方法において、
   前記クラッチユニット（４７）の熱入力仕事量を前記クラッチユニット（４７）の前記入力要素（４１）および／または前記出力要素（４５）の回転数に少なくとも依存して確定するステップと、
   前記クラッチユニット（４７）の熱出力仕事量を少なくともアクチュエータ温度（Ｔ_Ａｋｔ）に依存して確定するステップと、
   熱入力仕事量と熱出力仕事量の差を確定するステップと、
   確定された差に依存してオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）を確定するステップとを含む方法。
2. 前記クラッチユニット（４７）の稼働中の熱入力仕事量の時間積分および／または前記クラッチユニット（４７）の稼働中の熱出力仕事量の時間積分および／または前記クラッチユニット（４７）の稼働中の熱入力仕事量と熱出力仕事量の差の時間積分が算出される、請求項１に記載の方法。
3. オイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）と前記クラッチユニット（４７）の熱容量の積が、熱入力仕事量と熱出力仕事量の確定された差と等しく設定される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記クラッチユニット（４７）の熱入力仕事量の確定が、前記入力要素（４１）と前記出力要素（４５）の回転数差に依存して行われる、請求項１ないし３の一項に記載の方法。
5. 前記クラッチユニット（４７）の熱入力仕事量の確定が、クラッチモーメントに依存して行われる、請求項１ないし４の一項に記載の方法。
6. クラッチモーメントが、前記入力要素（４１）の回転数または前記出力要素（４５）の回転数または前記入力要素（４１）と前記出力要素（４５）の回転数差と掛け合わされる、請求項５に記載の方法。
7. 前記クラッチユニット（４７）の熱入力仕事量の確定が、さらに前記クラッチユニット（４７）の伝動コンポーネントおよび／またはオイルポンプの効率に依存して行われる、請求項１ないし６の一項に記載の方法。
8. 前記クラッチユニット（４７）の熱出力仕事量の確定が、さらに確定すべきオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）または最後に確定されたオイル温度に依存して行われる、請求項１ないし７の一項に記載の方法。
9. 前記クラッチユニット（４７）の熱出力仕事量の確定が、さらに前記クラッチユニット（４７）の熱伝導率に依存して行われる、請求項１ないし８の一項に記載の方法。
10. 熱伝導率が、前記入力要素（４１）および／または前記出力要素（４５）の回転数に依存して選択される、請求項９に記載の方法。
11. 前記自動車の稼働開始時のオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）が、最新のアクチュエータ温度（Ｔ_Ａｋｔ）に依存する初期値と等しく設定される、請求項１ないし１０の一項に記載の方法。
12. オイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）の初期値が、さらに前記自動車のその前の稼働中に最後に確定されたオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ’）に依存する、請求項１１に記載の方法。
13. オイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）の初期値が、さらに前記自動車のその前に停止していた期間に依存して確定される、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 前記自動車のその前に停止していた期間が、最新のアクチュエータ温度（Ｔ_Ａｋｔ）と、前記自動車のその前の稼働中に最後に検出されたアクチュエータ温度（Ｔ_Ａｋｔ’）との差に依存して確定される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記アクチュエータ（５１）が電動機（９３）を備えており、前記電動機に前記温度センサ（１０８）が対応付けられている、請求項１ないし１４の一項に記載の方法。
16. 自動車のドライブトレイン用のクラッチユニット（４７）の制御方法であって、請求項１ないし１５の一項に記載の方法に基づき、前記クラッチユニット（４７）内のオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）が計算によって確定され、確定されたオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）に依存して前記クラッチユニット（４７）が制御される方法。
17. クラッチモーメント（Ｍ）のアクチュエータ制御量（α）に対する依存関係を示す前記摩擦クラッチ（４９）の特性曲線（１１１）が、確定されたオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）に依存して適応される、請求項１６に記載の方法。
18. 特性曲線（１１１）が、特性曲線（１１１）の勾配および／またはオフセットを改変することによって適応される、請求項１７に記載の方法。
19. 入力要素（４１）、出力要素（４５）、クラッチユニット（４７）、および制御機構（１０９）を備える回転モーメント伝達システム（１５）であって、前記クラッチユニット（４７）が少なくとも、前記入力要素（４１）から前記出力要素（４５）に回転モーメントを制御可能に伝達するための湿式摩擦クラッチ（４９）と、前記摩擦クラッチ（４９）および前記摩擦クラッチ（４９）を冷却するためのオイルを入れたハウジングと、前記ハウジングと熱伝導的に接続されており、かつアクチュエータ（５１）の温度を検知するための温度センサ（１０８）を備えた、前記摩擦クラッチ（４９）を作動させるためのアクチュエータ（５１）とを備えており、
    前記制御機構（１０９）が、
    前記クラッチユニット（４７）の熱入力仕事量を少なくとも前記クラッチユニット（４７）の前記入力要素（４１）および／または前記出力要素（４５）の回転数に依存して確定するように、
    前記クラッチユニット（４７）の熱出力仕事量を少なくともアクチュエータ温度（Ｔ_Ａｋｔ）に依存して確定するように、
    熱入力仕事量と熱出力仕事量の差を確定するように、および
    確定された差に依存してオイル温度（Ｔ_ＯＥｌ）を確定するように設計されている、回転モーメント伝達システム。

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