JP3406454B2 - 車両用磁粉式電磁クラッチの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は車両用磁粉式電磁ク
ラッチの制御装置に関し、特に電磁クラッチが過負荷状
態で使用され寿命劣化を伴うような高温に曝されないよ
うに、電磁クラッチを保護する制御技術に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】車両のエンジンに作動的に連結された駆
動側回転体と、その車両の車輪に作動的に連結された従
動側回転体と、その駆動側回転体及び従動側回転体の間
に形成される空隙に収容された磁粉と、その磁粉を磁気
力により該空隙内にて結合させる励磁コイルとを備えた
磁粉式電磁クラッチが知られている。この電磁クラッチ
は、駆動側回転体の回転力をその励磁コイルに供給され
る励磁電流の大きさに応じて従動側回転体に伝達する特
性があるため、励磁電流によってエンジンの回転速度は
制御されている。電磁クラッチを円滑に係合させるため
に、先ずエンジンの回転速度を必要な回転力が得られる
まで増加させ、次にそのエンジンの回転速度を電磁クラ
ッチが接合するまで安定して維持させている。

【０００３】電磁クラッチが過負荷状態で使用されたと
き、電磁クラッチの焼損を防止するための従来の制御技
術として、例えば特開昭６３ー６２２６によれば、クラ
ッチの温度が高温になると、発進時のエンジン回転速度
と励磁電流特性とを変更して、エンジン回転速度をより
低いクラッチ同期回転速度（クラッチ入力回転速度＝ク
ラッチ出力回転速度）に対応させることを開示してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような低
いエンジン回転速度は車速に無関係に設定してあるた
め、クラッチを直結してもエンジンが不調になりにく
い、アイドル回転速度よりかなり高い回転速度に設定せ
ざるを得なかった。

【０００５】また、クラッチの高温時に、エンジン回転
速度を低下させることでクラッチのスリップ量を減少さ
せているが、発熱量に直接関与するスリップ量を制御し
ていないため、精度の悪い保護制御となり、電磁クラッ
チの本来の性能を充分発揮できないという問題点があっ
た。

【０００６】また、電磁クラッチの温度推定は、従来電
磁クラッチのコイルの温度のみを推定しているが、全開
ストール（スロットル開度が全開でクラッチ出力側回転
速度＝０の場合）のような大きなスリップ工率では発熱
部位からの距離により温度上昇速度の差が大きく、コイ
ル温度は保護しなくてよい低い温度でも、発熱部である
動作面は保護の必要な高温となり、クラッチ特性劣化を
有効に防止できないという問題点もあった。

【０００７】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、電磁クラッ
チの過負荷状態での使用時に、劣化が予測される部位の
温度を予測し、的確に発熱量を制限することでクラッチ
の特性劣化や焼損を防止できる車両用磁粉式電磁クラッ
チの制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
車両用磁粉式電磁クラッチの制御装置は、車両のエンジ
ンに作動的に連結された駆動側回転体と、前記車両の車
輪に作動的に連結された従動側回転体と、前記駆動側回
転体及び従動側回転体の間に形成される空隙に収容され
た磁粉と、その磁粉を磁気力により前記空隙内にて結合
させる励磁コイルとを備え、前記駆動側回転体の回転力
を前記励磁コイルに供給される励磁電流の大きさに応じ
て前記従動側回転体に伝達する車両用磁粉式電磁クラッ
チにおいて、前記電磁クラッチの係合に際して、該電磁
クラッチの伝達力を制御する制御装置であって、前記エ
ンジンの実際の回転速度を検出する第１回転速度検出手
段と、前記従動側回転体の回転速度を検出する第２回転
速度検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記
エンジンに要求される実際の要求負荷量を検出する要求
負荷検出手段と、前記電磁クラッチの伝達する実際のト
ルクを推定するクラッチトルク推定手段と、予め求めら
れた関係から、前記エンジンの実際の回転速度上昇に伴
って前記励磁電流を増加させる励磁電流制御手段と、少
なくとも車速と前記要求負荷量の関数としての目標スリ
ップ量を決定する目標スリップ量決定手段と、前記目標
スリップ量と前記従動側回転速度の和としての目標エン
ジン回転速度を決定する目標エンジン回転速度決定手段
と、前記実際のエンジン回転速度が前記目標エンジン回
転速度と一致するように、前記励磁電流制御手段におけ
る予め求められた関係を修正する修正手段と、前記エン
ジン及び電磁クラッチの運転状態を検出する運転状態検
出手段と、前記運転状態検出手段の検出値に基づいて電
磁クラッチの温度を推定する温度推定手段と、前記温度
推定手段の推定温度の関数として許容スリップ工率を決
定する許容スリップ工率決定手段と、前記許容スリップ
工率決定手段の許容スリップ工率を前記クラッチトルク
で除したスリップ量を上限として、前記目標スリップ量
を修正をする目標スリップ制限手段とを備え、 前記温度
推定手段の推定する温度は、前記磁粉の作動する部位の
温度（動作面温度）と励磁巻線付近の温度（コイル温
度）とを含むものである。

【０００９】本発明の請求項２に係る車両用磁粉式電磁
クラッチの制御装置は、前記温度推定手段が、前記電磁
クラッチのスリップ量と伝達トルクの積に比例する発熱
量を使用するとともに、前記発熱量の概ね１／２がそれ
ぞれ、前記駆動側回転体と従動側回転体に作用するとし
て温度を推定するものである。

【００１０】本発明の請求項３に係る車両用磁粉式電磁
クラッチの制御装置は、前記許容スリップ工率決定手段
が、前記動作面温度から決まる許容スリップ工率と前記
コイル温度から決まる許容スリップ工率のうち小さい方
を前記許容スリップ工率とするものである。

【００１１】本発明の請求項４に係る車両用磁粉式電磁
クラッチの制御装置は、車両のエンジンに作動的に連結
された駆動側回転体と、前記車両の車輪に作動的に連結
された従動側回転体と、前記駆動側回転体及び従動側回
転体の間に形成される空隙に収容された磁粉と、その磁
粉を磁気力により前記空隙内にて結合させる励磁コイル
とを備え、前記駆動側回転体の回転力を前記励磁コイル
に供給される励磁電流の大きさに応じて前記従動側回転
体に伝達する車両用磁粉式電磁クラッチにおいて、前記
電磁クラッチの係合に際して、該電磁クラッチの伝達力
を制御する制御装置であって、 前記エンジンの実際の回
転速度を検出する第１回転速度検出手段と、 前記従動側
回転体の回転速度を検出する第２回転速度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、 前記エンジンに要求さ
れる実際の要求負荷量を検出する要求負荷検出手段と、
前記電磁クラッチの伝達する実際のトルクを推定するク
ラッチトルク推定手段と、 予め求められた関係から、前
記エンジンの実際の回転速度上昇に伴って前記励磁電流
を増加させる励磁電流制御手段と、 少なくとも車速と前
記要求負荷量の関数としての目標スリップ量を決定する
目標スリップ量決定手段と、 前記目標スリップ量と前記
従動側回転速度の和としての目標エンジン回転速度を決
定する目標エンジン回転速度決定手段と、 前記実際のエ
ンジン回転速度が前記目標エンジン回転速度と一致する
ように、前記励磁電流制御手段における予め求められた
関係を修正する修正手段と、 前記エンジン及び電磁クラ
ッチの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運
転状態検出手段の検出値に基づいて電磁クラッチの温度
を推定する温度推定手段と、 前記温度推定手段の推定温
度の関数として許容スリップ工率を決定する許容スリッ
プ工率決定手段と、 前記許容スリップ工率決定手段の許
容スリップ工率を前記クラッチトルクで除 したスリップ
量を上限として、前記目標スリップ量を修正をする目標
スリップ制限手段とを備え、 前記目標スリップ量決定手
段において、車速と目標スリップ量との関係は、車速に
対して前記目標エンジン回転速度が増加関数となるよ
う、すなわち前記クラッチ出力回転速度の前記車速に対
する比である変速比が所定値より小さくなると、車速増
加に対してより大きな割合で目標スリップ量を減少させ
るように設定されたものである。

【００１２】本発明の請求項５に係る車両用磁粉式電磁
クラッチの制御装置は、車両のエンジンに作動的に連結
された駆動側回転体と、前記車両の車輪に作動的に連結
された従動側回転体と、前記駆動側回転体及び従動側回
転体の間に形成される空隙に収容された磁粉と、その磁
粉を磁気力により前記空隙内にて結合させる励磁コイル
とを備え、前記駆動側回転体の回転力を前記励磁コイル
に供給される励磁電流の大きさに応じて前記従動側回転
体に伝達する車両用磁粉式電磁クラッチにおいて、前記
電磁クラッチの係合に際して、該電磁クラッチの伝達力
を制御する制御装置であって、 前記エンジンの実際の回
転速度を検出する第１回転速度検出手段と、 前記従動側
回転体の回転速度を検出する第２回転速度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、 前記エンジンに要求さ
れる実際の要求負荷量を検出する要求負荷検出手段と、
前記電磁クラッチの伝達する実際のトルクを推定するク
ラッチトルク推定手段と、 予め求められた関係から、前
記エンジンの実際の回転速度上昇に伴って前記励磁電流
を増加させる励磁電流制御手段と、 少なくとも車速と前
記要求負荷量の関数としての目標スリップ量を決定する
目標スリップ量決定手段と、 前記目標スリップ量と前記
従動側回転速度の和としての目標エンジン回転速度を決
定する目標エンジン回転速度決定手段と、 前記実際のエ
ンジン回転速度が前記目標エンジン回転速度と一致する
ように、前記励磁電流制御手段における予め求められた
関係を修正する修正手段と、 前記エンジン及び電磁クラ
ッチの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運
転状態検出手段の検出値に基づいて電磁クラッチの温度
を推定する温度推定手段と、 前記温度推定手段の推定温
度の関数として許容スリップ工率を決定する許容スリッ
プ工率決定手段と、 前記許容スリップ工率決定手段の許
容スリップ工率を前記クラッチトルクで除 したスリップ
量を上限として、前記目標スリップ量を修正をする目標
スリップ制限手段とを備え、前記目標スリップ量決定手
段において、車速の加速度が所定値より小さい場合、車
速に対する目標スリップの減少の割合をより大きくした
ものである。

【００１３】本発明の請求項６に係る車両用磁粉式電磁
クラッチの制御装置は、車両のエンジンに作動的に連結
された駆動側回転体と、前記車両の車輪に作動的に連結
された従動側回転体と、前記駆動側回転体及び従動側回
転体の間に形成される空隙に収容された磁粉と、その磁
粉を磁気力により前記空隙内にて結合させる励磁コイル
とを備え、前記駆動側回転体の回転力を前記励磁コイル
に供給される励磁電流の大きさに応じて前記従動側回転
体に伝達する車両用磁粉式電磁クラッチにおいて、前記
電磁クラッチの係合に際して、該電磁クラッチの伝達力
を制御する制御装置であって、 前記エンジンの実際の回
転速度を検出する第１回転速度検出手段と、 前記従動側
回転体の回転速度を検出する第２回転速度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、 前記エンジンに要求さ
れる実際の要求負荷量を検出する要求負荷検出手段と、
前記電磁クラッチの伝達する実際のトルクを推定するク
ラッチトルク推定手段と、 予め求められた関係から、前
記エンジンの実際の回転速度上昇に伴って前記励磁電流
を増加させる励磁電流制御手段と、 少なくとも車速と前
記要求負荷量の関数としての目標スリップ量を決定する
目標スリップ量決定手段と、 前記目標スリップ量と前記
従動側回転速度の和としての目標エンジン回転速度を決
定する目標エンジン回転速度決定手段と、 前記実際のエ
ンジン回転速度が前記目標エンジン回転速度と一致する
ように、前記励磁電流制御手段における予め求められた
関係を修正する修正手段と、 前記エンジン及び電磁クラ
ッチの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運
転状態検出手段の検出値に基づいて電磁クラッチの温度
を推定する温度推定手段と、 前記温度推定手段の推定温
度の関数として許容スリップ工率を決定する許容スリッ
プ工率決定手段と、 前記許容スリップ工率決定手段の許
容スリップ工率を前記クラッチトルクで除 したスリップ
量を上限として、前記目標スリップ量を修正をする目標
スリップ制限手段とを備え、 前記クラッチトルク推定手
段は、前記要求負荷と前記エンジン回転速度よりエンジ
ントルクを演算するエンジントルク演算手段を有し、該
エンジントルクから実際のクラッチトルクを推定し、 前
記エンジントルク演算手段は、通常の点火時期における
第１エンジントルク関数と、通常より遅角した点火時期
での第２エンジントルク関数とを有し、前記目標エンジ
ン回転速度が所定値以下となる場合、エンジン点火時期
制御手段に遅角要求するとともに、前記第２エンジント
ルク関数でエンジントルクを演算するものである。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明がベルト式無段変速
機を備えた車両に適用された場合について添付図面に基
づいて詳細に説明する。

【００１９】実施の形態１．図１において、車両のエン
ジン１０の回転力は、電磁クラッチ１２、ベルト式無段
変速機１４及び差動歯車装置１６を介して車両の車輪と
しての駆動輪１８、２０に伝達されるようになってい
る。

【００２０】電磁クラッチ１２は、エンジン１０に連結
された駆動側回転体としてのヨーク２２と、ベルト式無
段変速機１４の入力側可変プーリ２４に連結された従動
側回転体としてのロータ２６と、ヨーク２２の内周面及
びロータ２６の外周面の間に形成される空隙内に収容さ
れた図示しない磁粉と、磁粉を磁気力により上記空隙内
にて結合させる励磁コイル２８とを備えており、図３に
示す励磁コイル２８に供給される励磁電流の大きさに応
じて、ヨーク（駆動側回転体）２２からロータ（従動側
回転体）２６に伝達される伝達トルクが増大する特性を
備えている。

【００２１】ベルト式無段変速機１４は、入力側回転軸
３０を介してロータ２６に連結された前記入力側可変プ
ーリ２４と、その入力側可変プーリ２４とともに対を成
し、出力側回転軸３２を介して差動歯車装置１６に連結
された出力側可変プーリ３４と、それら入力側可変プー
リ２４及び出力側可変プーリ３４との間に掛け渡された
伝動ベルト３６とを備えている。

【００２２】入力側可変プーリ２４及び出力側可変プー
リ３４は、それぞれ入力側回転軸及び出力側回転軸に固
定された固定回転体３８、４０と、それら固定回転体３
８、４０に対向して溝巾が可変のＶ溝を形成し、入力側
回転軸３０及び出力側回転軸３２に軸方向に移動可能な
状態でそれら入力側回転軸３０及び出力側回転軸３２と
ともに回転する可動回転体４２、４４とを備えている。
それら可動回転体４２及び４４は、図示しない液圧アク
チュエータによって駆動されることによって可変プーリ
２４、３４の有効径を連続的に変更するようになってい
る。

【００２３】その液圧アクチュエータは、ベルト式無段
変速機１４に備えられた、図示しない油圧制御回路によ
って作動されるようになっており、その油圧制御回路に
は、エンジン１０の回転速度及び後述のスロットル弁４
６の開度に応じて昇圧するライン油圧を発生する油圧発
生装置が設けられており、その油圧発生装置は、ベルト
式無段変速機１４の許容伝達力以下の範囲の回転力を滑
りなく伝達するために、エンジン１０の回転速度及びス
ロットル弁４６の開度に応じて必要且つ十分なライン油
圧を発生させるようになっている。

【００２４】エンジン１０の点火装置４８及びエンジン
１０の吸気配管に設けられたスロットル弁４６には、エ
ンジン１０の回転速度及びエンジン１０に要求される実
際の要求負荷量を検出するために、点火時期を検出する
点火信号センサ５０及びスロットル開度を検出するスロ
ットル位置センサ５２がそれぞれ設けられており、これ
ら点火信号センサ５０及びスロットル位置センサ５２か
ら点火信号ＳＩ及びスロットル開度信号ＳＴがＩ／Ｆ回
路５４及びＡ／Ｄコンバータ５６に供給されるようにな
っている。点火信号センサ５０は、例えばエンジン１０
が４気筒である場合には、エンジンすなわちクランク軸
の１回転につき２個のパルスを発生するものであり、Ｉ
／Ｆ回路５４では、点火信号ＳＩの周期に対応したエン
ジン回転速度信号に変換してＩ／Ｏポート５８に供給す
る。エンジン回転速度Ｎｅは電磁クラッチ１２のヨーク
（駆動側回転体）２２の回転速度（クラッチ入力回転速
度Ｎｉ）に対応するものである。スロットル開度信号Ｓ
Ｔは一般に電圧信号であり、これがＡ／Ｄコンバータ５
６によりデジタル値に変換されてＩ／Ｏポート５８に供
給される。すなわち、スロットル弁４６の開度を表す信
号が入力されるのである。

【００２５】一方、ベルト式無段変速機（ＣＶＴ）１４
には、入力側可変プーリ２４の回転数を検出するための
第１回転センサ６０が設けられている。第１回転センサ
６０は、固定回転体３８の外周にｎヶ所突設された図示
しない突起（歯）の通過を検出して入力側可変プーリ２
４の回転に対応した周期パルス信号である回転信号ＳＲ
をＩ／Ｆ回路５４に供給し、Ｉ／Ｆ回路５４は回転信号
ＳＲの周期に対応したコード信号をＩ／Ｏポート５８に
供給する。回転信号ＳＲは電磁クラッチ１２のロータ
（従動側回転体）２６の回転速度（クラッチ出力回転速
度Ｎｏ）に対応するものである。

【００２６】また、ベルト式無段変速機１４の出力側可
変プーリ３４の回転数を検出するために、第２回転セン
サ６１が設けられている。第２回転センサ６１は固定回
転体４０の外周にｍヶ所突設された図示しない突起
（歯）の通過を検出して入力側可変プーリ２４の回転に
対応した周期パルス信号である回転信号ＳＳをＩ／Ｆ回
路５４に供給し、Ｉ／Ｆ回路５４は回転信号ＳＳの周期
に対応したコード信号をＩ／Ｏポート５８に供給する。
回転信号ＳＳは車速に対応するものである。また、ベル
ト式無段変速機（ＣＶＴ）１４の変速比は回転信号ＳＲ
とＳＳの比として求められる。

【００２７】Ｉ／Ｏポート５８には、バスラインを介し
てＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６が接続されてい
る。記憶手段としてのＲＯＭ６４には、後述するプログ
ラムや、そのプログラムの実行に必要なデータが予め記
憶されており、ＣＰＵ６２はＲＯＭ６４に記憶されたプ
ログラムに従ってＲＡＭ６６の一時記憶機能を利用しつ
つデータ処理を実行し、電磁クラッチ１２に供給すべき
励磁電流を決定するとともに、その励磁電流を表す制御
信号ＳＣをＩ／Ｏポート５８からＤ／Ａコンバータ６８
に供給する。

【００２８】すなわち、ＣＰＵ６２は、車速を検出する
車速検出手段、エンジンに要求される実際の要求負荷量
を検出する要求負荷検出手段、電磁クラッチの伝達する
実際のトルクを推定するクラッチトルク推定手段、予め
求められた関係から、エンジンの実際の回転速度上昇に
伴って前記励磁電流を増加させる励磁電流制御手段、少
なくとも車速と前記要求負荷量の関数としての目標スリ
ップ量を決定する目標スリップ量決定手段、前記目標ス
リップ量と前記従動側回転速度の和としての目標エンジ
ン回転速度を決定する目標エンジン回転速度決定手段、
前記実際のエンジン回転速度が前記目標エンジン回転速
度と一致するように、前記励磁電流制御手段における予
め求められた関係を修正する修正手段、前記エンジン及
び電磁クラッチの運転状態を検出する運転状態検出手
段、前記運転状態検出手段の検出値に基づいて電磁クラ
ッチの温度を推定する温度推定手段、前記温度推定手段
の推定温度の関数として許容スリップ工率を決定する許
容スリップ工率決定手段、前記許容スリップ工率決定手
段の許容スリップ工率を前記クラッチトルクで除したス
リップ量を上限として、前記目標スリップ量を修正をす
る目標スリップ制限手段等の上記各手段の機能を、後述
するようにソフトウエア的に実行するものである。

【００２９】Ｄ／Ａコンバータ６８は制御信号ＳＣをそ
れに対応した電圧信号ＳＶに変換して、Ｖ／Ｉ（電圧／
電流）コンバータ７０に供給する。Ｖ／Ｉコンバータ７
０はＤ／Ａコンバータ６８から供給された電圧信号ＳＶ
に対応した励磁電流を励磁コイル２８に供給する。Ｖ／
Ｉコンバータ７０は電流フィードバックを行うものであ
り、励磁コイル２８の温度変化に起因する巻線抵抗の変
化に拘わらず、電圧信号ＳＶに正確に対応した励磁電流
が励磁コイル２８に供給されるようになっている。

【００３０】図４は従来の発進時の励磁電流制御の制御
ブロック図を示している。エンジン回転速度Ｎｅからベ
ース回転速度Ｎｅｂ（略アイドル回転に等しく選ばれ
る）を差し引いた値を位相補償で処理してＮｅｆ演算し
て、このＮｅｆに推定コイル温度の関数である修正係数
Ｋｅｔ掛けたＮｅｔを引数として発進電流マップから励
磁電流Ｉｃが決定される。前記位相補償は主に、励磁電
流に対する電磁クラッチの伝達トルクの遅れを補償する
ためのもので、位相進み補償が使用される。

【００３１】図６は励磁電流制御手段によってエンジン
回転速度が制御される説明図で、エンジンの回転速度−
トルク特性上に、回転速度Ｎの関数である励磁電流関数
Ｉｃ＝ｆ（Ｎ）と、図２に示すような電磁クラッチの励
磁電流ートルク特性Ｍｃ＝ｇ（Ｉｃ）の合成関数Ｍｃ＝
ｇ（ｆ（Ｎ））＝ｈ（Ｎ）とを重ねたものである。その
ときのスロットル開度に対応するエンジントルクとクラ
ッチ伝達トルクが一致した点の回転速度で安定すること
になる。例えば、スロットル開度が１００％で、修正係
数Ｋｔｃが通常値の場合は、点ａで安定する。また、ス
ロットル開度が１００％で、コイル温度が高温になり修
正係数が大きくなった場合には、点ｂで安定する。

【００３２】図７に、この２通りの場合で、車両の発進
操作をした場合の時間経過例を示す。アクセル操作でエ
ンジン回転速度Ｎｅは、アイドル回転速度より上昇し
て、上記それぞれの安定点に対応する回転速度で一定に
保たれる。車速の上昇とともにクラッチ出力回転速度Ｎ
ｏも上昇する。やがて、クラッチ入力回転速度Ｎｉであ
るエンジン回転速度Ｎｅとクラッチ出力回転速度Ｎｏと
が等しくなり（同期して）、クラッチは直結され、発進
制御は終了する。

【００３３】最もクラッチの損失Ｑ（＝発熱量）が大き
くなる例として、全開ストール状態（クラッチ出力回転
速度Ｎｏ＝０、スロットル開度θ＝１００％）で考える
と、エンジン回転速度ＮｅとエンジントルクＴｅは点ｂ
に対応した値であるから、クラッチの発熱量Ｑは図６の
斜線部面積（＝Ｎｅ×Ｔｅ）に比例した量となる。クラ
ッチの発熱量Ｑを少なくするためには、更に低いエンジ
ン回転速度にする必要があるが、低いエンジン回転速度
のままでクラッチのスリップが略無くなった状態では、
急なアクセル操作をされた時のエンジンのアクセル操作
に対する応答性が悪く、運転操作性が著しく低下する、
また、急ブレーキがあった場合、エンジン回転速度が低
いため、クラッチの開放遅れでエンジン停止または停止
寸前の不調状態になり易い。このため、従来例では、ア
イドル回転速度の２倍程度の回転速度が下限（図６の点
ｂ）であった。

【００３４】図５は本発明の発進時の励磁電流制御の制
御ブロック図を示している。コイル温度Ｔｃの関数であ
る許容スリップ工率マップＡ（図１３参照）と、動作面
温度Ｔｐの関数である許容スリップ工率マップＢ（図１
３参照）とから、そのときのＴｃ、Ｔｐに対応するスリ
ップ工率の内の小さい方を、そのときの許容スリップ工
率Ｑｓとする。電磁クラッチのスリップ工率＝発熱量Ｑ
は、クラッチスリップ回転速度ＮｓとクラッチトルクＭ
ｃの積である。クラッチトルクＭｃは略エンジントルク
Ｍｅに等しいので、ここではクラッチトルクＭｃをエン
ジントルクＭｅで代用する。クラッチトルク推定手段
は、エンジントルクＭｅを、スロットル開度とエンジン
回転速度の関数としてのエンジントルクマップと、その
ときのスロットル開度θと、目標エンジン回転速度Ｎｓ
ｐとから求める。エンジントルクマップは通常点火時期
に対応するエンジントルクマップＡとトルク低減時用の
遅角点火時期に対応するエンジントルクマップＢの２種
類がある。上限スリップＮｓｕはＮｓｕ＝Ｑｓ／Ｍｅで
求める。

【００３５】図９は車速とスロットル開度との関数であ
る目標スリップマップを表している。そのときの車速Ｖ
ｓとスロットル開度θとに基づいて目標スリップマップ
から求めたスリップ量と前記上限スリップＮｓｕとの内
の小さい方を目標スリップＮｓｓとする。目標Ｎｓｓと
そのときのクラッチ出力回転速度Ｎｏとを加算したもの
をローパスフィルタＬＰＦに入力し、その出力を目標エ
ンジン回転速度Ｎｅｓとする。前記目標スリップマップ
は、車速の増加と共に減少する特性となるが、その車速
に対する傾きを適当に選ぶ（目標スリップ特性Ａと称
す）ことで、図７に示すような、エンジン回転速度が車
速に対して略一定となるような従来と同様な特性を持た
せることもできる。

【００３６】また、目標スリップの車速に対する傾きを
より小さくし、車速が零のときの目標スリップをより小
さく選択すれば（目標スリップ特性Ｂと称す）、図１１
の点線で示すような特性、すなわちエンジン回転速度が
車速と共に増加する特性となる。目標スリップ特性Ｂの
特徴は、車速と共にエンジン回転速度が上昇するためエ
ンジントルクも漸増することで、聴覚的にも実質的にも
加速感が体感できる。また、ストール（車速０）された
場合、エンジン回転速度が低い分、電磁クラッチの発熱
量が従来より少なくなるため、電磁クラッチの使用上有
利となる。

【００３７】目標エンジン回転速度Ｎｅｓと実エンジン
回転速度Ｎｅの差に対し通常の比例・積分制御演算を行
った出力値を修正係数Ｋｆに代入する。励磁電流決定過
程は従来例と同様で、エンジン回転速度Ｎｅからベース
回転速度（略アイドル回転に等しく選ばれる）Ｎｅｂを
差し引いた値を位相補償で処理しＮｅｆ演算して、この
Ｎｅｆに修正係数Ｋｆを掛けたＮｅｔを引数として発進
電流マップから励磁電流Ｉｃが決定される。

【００３８】エンジン特性上での動きを、図７で説明す
る。この図７は従来例の説明で使用した図３に対応する
ものである。本発明では、修正係数Ｋｆが最大になる
と、従来の修正係数Ｋｅｔの最大値に対応する点ｂより
更に低い略アイドル回転速度付近の点ａになるよう設定
できる。但し、従来例では、スロットル開度が１００％
のままであれば、車速が増加しても点ｂに留まるのに対
して、本発明では、点ｃから始まって点ａに向かって車
速の増加に対応して移動することになる。この動きを車
両の発進操作をした場合の時間経過例で示したのが図１
０で、従来例の図７に対比される図である。

【００３９】図１０では、目標スリップ量Ｎｓｓが制限
されない通常時において、従来例と同様の動きとなる
が、クラッチ温度が高温になり目標スリップ量Ｎｓｓが
制限を受ける場合は、スリップ量Ｎｓ＝｜Ｎｉ−Ｎｏ｜
＝｜Ｎｅ−Ｎｏ｜が制御されることになり、図１０の点
線に示すような動きとなる。本発明では、クラッチが高
温時でも、クラッチスリップＮｓを零とする時期（クラ
ッチ同期タイミング）は通常時に近いエンジン回転速度
を選択できるので、前記従来例より車両運転操作性の優
れたものが提供できる。一方、発熱量の大きい車速が零
付近のエンジン回転速度Ｎｅをより低く設定できるので
（図８の点ｃに対応）、全開ストール時の発熱量は図８
の斜線部面積（＝Ｎｅ×Ｔｅ）に対応する大きさとな
り、従来例（図６や図８の点ｂ）に比べて大幅に減少さ
せることができる。

【００４０】図５において、動作面温度Ｔｐや、コイル
温度Ｔｃのどちらかが許容上限近くまで温度上昇した場
合、更に発熱量を低下させるため、エンジンの点火時期
制御手段に対して点火時期を所定量だけ遅角させるとと
もに、前記エンジントルクマップＢを使用して、エンジ
ントルクを推定する。

【００４１】図３は、クラッチ温度を推定するための簡
略化したクラッチの熱モデルである。この図において、
Ｃ２はクラッチのドライブメンバ側熱容量、Ｒ２はドラ
イブメンバから周囲への放熱抵抗、Ｃ１はクラッチのド
リブンメンバ側の熱容量、Ｒ１はドライブメンバから周
囲への放熱抵抗、Ｒ３はドライブメンバとドリブンメン
バ間の熱抵抗を表しており、発熱は、鉄粉とドライブメ
ンバ側が接触する面（ドライブ側動作面）、鉄粉とドリ
ブンメンバ側が接触する面（ドリブン側動作面）で発生
するものとして、その量は等量＝Ｑ／２としている。周
囲の温度Ｔａは、近接しているエンジンの温度で決定さ
れ、エンジンの冷却水温に対応した温度となる。エンジ
ン冷却水温が検知できない場合は、エンジン冷却水温の
最高値に対応する周囲温度を予め測定して、その値をＴ
ａとして以下の推定演算に使用してもよい。Ｔ１はドリ
ブン側動作面温度、Ｔ２はドライブ側動作面温度であ
る。図１のように、ドライブ側に励磁コイルがある場合
には、以下の説明では、Ｔ２はコイル温度Ｔｃと同じ、
Ｔ１は動作面温度Ｔｐと同じである。

【００４２】図１２は、上記クラッチ温度Ｔ１、Ｔ２の
推定演算例を示すフローチャートである。この図におい
て、ステップ１００では、エンジン回転速度Ｎｅとスロ
ットル開度θとを引数としてエンジン特性マップＭＡＰ
１より、エンジントルクＴｅを求める。次に、エンジン
回転速度Ｎｅとクラッチ出力回転速度Ｎｏの差の絶対値
であるクラッチスリップ回転速度Ｎｓを求める。次に、
前記ＴｅとＮｓの積として発熱量Ｑを求める。次に、エ
ンジン水温Ｔｗに定数Ｔｄを加算して周囲温度Ｔａを求
める。

【００４３】ステップ１０１では、Ｔ１とＴ２を、図３
の熱モデルの差分方程式から求める。

【００４４】実施の形態２．別の実施の形態として、発
進時の車速の加速度が所定値より小さい場合は、車速に
対する目標スリップの傾きを大きくすることで、同期す
るエンジン回転速度を低くできるので、車両の発進時に
おけるクラッチ発熱量の総量を低減でき、クラッチの寿
命を長くすることができる。登り坂での発進や、積載荷
重が大きい場合のクラッチ発熱量の軽減に有効である。

【００４５】実施の形態３．さらに別の実施の形態とし
て、クラッチが発進制御にある場合で、変速比が所定値
より小さくなった場合（クラッチ係合開始時に車速が零
でないようなクラッチ再係合のような場合）、車速に対
する目標スリップの傾きを大きくすることで、同期する
エンジン回転速度を低くできるので、車両の発進時にお
けるクラッチ発熱量の総量を低減でき、クラッチの寿命
を長くすることができる。

【００４６】実施の形態４．図１４は、クラッチトルク
推定手段が図５におけるエンジントルク演算をクラッチ
トルク演算に変えた実施の形態を示すものであり、その
他の部分は、図５と同じであり、同じ符号を付してあ
る。この場合にも、上記実施の形態１と同様の作用効果
が得られるものである。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、発進
クラッチである電磁クラッチの発熱量を制御すること
で、電磁クラッチの焼損を防止すると共に、ドライバビ
リティを損なうことなく、高温に晒されて電磁クラッチ
特性が劣化することを防止できる。また、様々な運転条
件下においても、電磁クラッチを過負荷から保護するこ
とができると共に、高温時でも電磁クラッチが耐えられ
る限界能力下で、最大の車両の駆動機能を提供すること
ができるものである。さらに、本発明の方式によれば、
従来使用しているハードはそのままで、ソフトウェアの
変更のみで実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のシステム構成図である。

【図２】 電磁クラッチの電流ートルク特性を示すグラ
フである。

【図３】 本発明のクラッチの熱モデルを示す図であ
る。

【図４】 従来のクラッチ制御の制御ブロック図であ
る。

【図５】 本発明のクラッチ制御例の制御ブロック図で
ある。

【図６】 エンジン特性と従来のクラッチ制御特性とを
示すグラフである。

【図７】 従来の発進時のエンジン回転速度の挙動を示
すグラフである。

【図８】 エンジン特性と本発明によるクラッチ制御特
性とを示すグラフである。

【図９】 本発明による目標スリップ量を示すグラフで
ある。

【図１０】 本発明による発進時のエンジン回転速度の
挙動を示すグラフである。

【図１１】 本発明による発進時のエンジン回転速度の
挙動を示すグラフである。

【図１２】 本発明によるクラッチ温度推定のフローチ
ャートである。

【図１３】 本発明の許容スリップ工率を示すグラフで
ある。

【図１４】 本発明のクラッチ制御例の制御ブロック図
である。

【符号の説明】

１０ エンジン、１２ 電磁クラッチ、１４ ベルト式
無段変速機、１６ 差動歯車装置、１８，２０ 駆動輪
（車輪）、２２ ヨーク（駆動側回転体）、２４ 入力
側可変プーリ、２６ ロータ（従動側回転体）、２８
励磁コイル、３０ 入力側回転軸、３２ 出力側回転
軸、３４ 出力側可変プーリ、３６ 伝動ベルト、３
８，４０ 固定回転体、４２，４４ 可動回転体、４６
スロットル弁、４８ 点火装置、５０ 点火信号セン
サ、５２ スロットル位置センサ（要求負荷検出手
段）、５４ Ｉ／Ｆ回路（車速検出手段）、６０ 第１
回転センサ（第１回転速度検出手段）、６１ 第２回転
センサ（第２回転速度検出手段）。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−34825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−190522（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−187117（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−261134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−87238（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−195931（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−219190（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−6226（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 48/06 F16D 37/02 B60K 41/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両のエンジンに作動的に連結された駆
   動側回転体と、前記車両の車輪に作動的に連結された従
   動側回転体と、前記駆動側回転体及び従動側回転体の間
   に形成される空隙に収容された磁粉と、その磁粉を磁気
   力により前記空隙内にて結合させる励磁コイルとを備
   え、前記駆動側回転体の回転力を前記励磁コイルに供給
   される励磁電流の大きさに応じて前記従動側回転体に伝
   達する車両用磁粉式電磁クラッチにおいて、前記電磁ク
   ラッチの係合に際して、該電磁クラッチの伝達力を制御
   する制御装置であって、 前記エンジンの実際の回転速度を検出する第１回転速度
   検出手段と、 前記従動側回転体の回転速度を検出する第２回転速度検
   出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記エンジンに要求される実際の要求負荷量を検出する
   要求負荷検出手段と、 前記電磁クラッチの伝達する実際のトルクを推定するク
   ラッチトルク推定手段と、 予め求められた関係から、前記エンジンの実際の回転速
   度上昇に伴って前記励磁電流を増加させる励磁電流制御
   手段と、 少なくとも車速と前記要求負荷量の関数としての目標ス
   リップ量を決定する目標スリップ量決定手段と、 前記目標スリップ量と前記従動側回転速度の和としての
   目標エンジン回転速度を決定する目標エンジン回転速度
   決定手段と、 前記実際のエンジン回転速度が前記目標エンジン回転速
   度と一致するように、前記励磁電流制御手段における予
   め求められた関係を修正する修正手段と、 前記エンジン及び電磁クラッチの運転状態を検出する運
   転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段の検出値に基づいて電磁クラッチ
   の温度を推定する温度推定手段と、 前記温度推定手段の推定温度の関数として許容スリップ
   工率を決定する許容スリップ工率決定手段と、 前記許容スリップ工率決定手段の許容スリップ工率を前
   記クラッチトルクで除したスリップ量を上限として、前
   記目標スリップ量を修正をする目標スリップ制限手段と
   を備え、 前記温度推定手段の推定する温度は、前記磁粉の作動す
   る部位の温度（動作面温度）と励磁巻線付近の温度（コ
   イル温度）とを含む ことを特徴とする車両用磁粉式電磁
   クラッチの制御装置。
2. 【請求項２】 前記温度推定手段は、前記電磁クラッチ
   のスリップ量と伝達トルクの積に比例する発熱量を使用
   するとともに、前記発熱量の概ね１／２がそれぞれ、前
   記駆動側回転体と従動側回転体に作用するとして温度を
   推定することを特徴とする請求項１記載の車両用磁粉式
   電磁クラッチの制御装置。
3. 【請求項３】 前記許容スリップ工率決定手段は、前記
   動作面温度から決まる許容スリップ工率と前記コイル温
   度から決まる許容スリップ工率のうち小さい方を前記許
   容スリップ工率とすることを特徴とする請求項１記載の
   車両用磁粉式電磁クラッチの制御装置。
4. 【請求項４】 車両のエンジンに作動的に連結された駆
   動側回転体と、前記車両の車輪に作動的に連結された従
   動側回転体と、前記駆動側回転体及び従動側回転体の間
   に形成される空隙に収容された磁粉と、その磁粉を磁気
   力により前記空隙内にて結合させる励磁コイルとを備
   え、前記駆動側回転体の回転力を前記励磁コイルに供給
   される励磁電流の大きさに応じて前記従動側回転体に伝
   達する車両用磁粉式電磁クラッチにおいて、前記電磁ク
   ラッチの係合に際して、該電磁クラッチの伝達力を制御
   する制御装置であって、 前記エンジンの実際の回転速度を検出する第１回転速度
   検出手段と、 前記従動側回転体の回転速度を検出する第２回転速度検
   出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記エンジンに要求される実際の要求負荷量を検出する
   要求負荷検出手段と、 前記電磁クラッチの伝達する実際のトルクを推定するク
   ラッチトルク推定手段と、 予め求められた関係から、前記エンジンの実際の回転速
   度上昇に伴って前記励磁電流を増加させる励磁電流制御
   手段と、 少なくとも車速と前記要求負荷量の関数としての目標ス
   リップ量を決定する目標スリップ量決定手段と、 前記目標スリップ量と前記従動側回転速度の和としての
   目標エンジン回転速度を決定する目標エンジン回転速度
   決定手段と、 前記実際のエンジン回転速度が前記目標エンジン回転速
   度と一致するように、前記励磁電流制御手段における予
   め求められた関係を修正する修正手段と、 前記エンジン及び電磁クラッチの運転状態を検出する運
   転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段の検出値に基づいて電磁クラッチ
   の温度を推定する温度推定手段と、 前記温度推定手段の推定温度の関数として許容スリップ
   工率を決定する許容スリップ工率決定手段と、 前記許容スリップ工率決定手段の許容スリップ工率を前
   記クラッチトルクで除したスリップ量を上限として、前
   記目標スリップ量を修正をする目標スリップ制限手段と
   を備え、 前記目標スリップ量決定手段において、車速と目標スリ
   ップ量との関係は、車速に対して前記目標エンジン回転
   速度が増加関数となるよう、すなわち前記クラッチ出力
   回転速度の前記車速に対する比である変速比が所定値よ
   り小さくなると、車速増加に対してより大きな割合で目
   標スリップ量を減少させるように設定された ことを特徴
   とする車両用磁粉式電磁クラッチの制御装置。
5. 【請求項５】 車両のエンジンに作動的に連結された駆
   動側回転体と、前記車両の車輪に作動的に連結された従
   動側回転体と、前記駆動側回転体及び従動側回転体の間
   に形成される空隙に収容された磁粉と、その磁粉を磁気
   力により前記空隙内にて結合させる励磁コイルとを備
   え、前記駆動側回転体の回転力を前記励磁コイルに供給
   される励磁電流の大きさに応じて前記従動側回転体に伝
   達する車両用磁粉式電磁クラッチにおいて、前記電磁ク
   ラッチの係合に際して、該電磁クラッチの伝達力を制御
   する制御装置であって、 前記エンジンの実際の回転速度を検出する第１回転速度
   検出手段と、 前記従動側回転体の回転速度を検出する第２回転速度検
   出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記エンジンに要求される実際の要求負荷量を検出する
   要求負荷検出手段と、 前記電磁クラッチの伝達する実際のトルクを推定するク
   ラッチトルク推定手段と、 予め求められた関係から、前記エンジンの実際の回転速
   度上昇に伴って前記励磁電流を増加させる励磁電流制御
   手段と、 少なくとも車速と前記要求負荷量の関数としての目標ス
   リップ量を決定する目標スリップ量決定手段と、 前記目標スリップ量と前記従動側回転速度の和としての
   目標エンジン回転速度を決定する目標エンジン回転速度
   決定手段と、 前記実際のエンジン回転速度が前記目標エンジン回転速
   度と一致するように、前記励磁電流制御手段における予
   め求められた関係を修正する修正手段と、 前記エンジン及び電磁クラッチの運転状態を検出する運
   転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段の検出値に基づいて電磁クラッチ
   の温度を推定する温度推定手段と、 前記温度推定手段の推定温度の関数として許容スリップ
   工率を決定する許容スリップ工率決定手段と、 前記許容スリップ工率決定手段の許容スリップ工率を前
   記クラッチトルクで除したスリップ量を上限として、前
   記目標スリップ量を修正をする目標スリップ制限手段と
   を備え、 前記目標スリップ量決定手段において、車速の加速度が
   所定値より小さい場合、車速に対する目標スリップの減
   少の割合をより大きくしたことを特徴とする車両用磁粉
   式電磁クラッチの制御装置。
6. 【請求項６】 車両のエンジンに作動的に連結された駆
   動側回転体と、前記車両の車輪に作動的に連結された従
   動側回転体と、前記駆動側回転体及び従動側回転体の間
   に形成される空隙に収容された磁粉と、その磁粉を磁気
   力により前記空隙内にて結合させる励磁コイルとを備
   え、前記駆動側回転体の回転力を前記励磁コイルに供給
   される励磁電流の大きさに応じて前記従動側回転体に伝
   達する車両用磁粉式電磁クラッチにおいて、前記電磁ク
   ラッチの係合に際して、該電磁クラッチの伝達力を制御
   する制御装置であって、 前記エンジンの実際の回転速度を検出する第１回転速度
   検出手段と、 前記従動側回転体の回転速度を検出する第２回転速度検
   出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記エンジンに要求される実際の要求負荷量を検出する
   要求負荷検出手段と、 前記電磁クラッチの伝達する実際のトルクを推定するク
   ラッチトルク推定手段と、 予め求められた関係から、前記エンジンの実際の回転速
   度上昇に伴って前記励磁電流を増加させる励磁電流制御
   手段と、 少なくとも車速と前記要求負荷量の関数としての目標ス
   リップ量を決定する目標スリップ量決定手段と、 前記目標スリップ量と前記従動側回転速度の和としての
   目標エンジン回転速度を決定する目標エンジン回転速度
   決定手段と、 前記実際のエンジン回転速度が前記目標エンジン回転速
   度と一致するように、前記励磁電流制御手段における予
   め求められた関係を修正する修正手段と、 前記エンジン及び電磁クラッチの運転状態を検出する運
   転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段の検出値に基づいて電磁クラッチ
   の温度を推定する温度推定手段と、 前記温度推定手段の推定温度の関数として許容スリップ
   工率を決定する許容スリップ工率決定手段と、 前記許容スリップ工率決定手段の許容スリップ工率を前
   記クラッチトルクで除したスリップ量を上限として、前
   記目標スリップ量を修正をする目標スリップ制限手段と
   を備え、 前記クラッチトルク推定手段は、前記要求負荷と前記エ
   ンジン回転速度よりエンジントルクを演算するエンジン
   トルク演算手段を有し、該エンジントルクから実際のク
   ラッチトルクを推定し、 前記エンジントルク演算手段は、通常の点火時期におけ
   る第１エンジントルク関数と、通常より遅角した点火時
   期での第２エンジントルク関数とを有し、前記目標エン
   ジン回転速度が所定値以下となる場合、エンジン点火時
   期制御手段に遅角要求するとともに、前記第２エンジン
   トルク関数でエンジントルクを演算する ことを特徴とす
   る車両用磁粉式電磁クラッチの制御装置。