JP3462049B2 - 車両用油圧作動式変速機の温度推定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は車両用油圧作動式
変速機の温度推定装置に関し、より詳しくは油圧回路と
油圧クラッチなどの摩擦連結要素により駆動トルクの伝
達を行う油圧作動式の自動変速機において、その摩擦連
結要素の温度を精度よく推定するようにしたものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に車両用の自動変速機、特に油圧作
動式の自動変速機は作動油（以下「ＡＴＦ」と言う）で
動作し、このＡＴＦの圧力を様々な目的に応じて調整す
ることで、変速ショックないしロックアップクラッチの
スリップなどの制御を行っている。しかしながら、ＡＴ
Ｆは温度により粘性が変化、即ち、粘性が低温時には高
くなり、高温時には低くなるため、油圧の昇圧特性や降
圧特性が変動し、制御が不安定となっていた。

【０００３】このため、特開昭６２−６３２４８号記載
の技術のように、油圧制御回路中にソレノイドバルブを
設け、このソレノイドバルブをデューティ駆動して精度
良く油圧を制御するようにし、更に上記ＡＴＦの温度変
化による不具合を防止するために、油温センサを前記油
圧制御回路中に設け、検出したＡＴＦ温度に応じてデュ
ーティ比を補正するものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、油温セ
ンサは高価であるため、一般には機関制御上必須のパラ
メータである機関冷却水温を利用して自動変速機の油圧
を制御している。その際、機関冷却水温の変化は、ＡＴ
Ｆ温度の変化に近いものの、走行状況によっては大きく
ずれる場合が生じるため、制御に用いる温度の区分を大
きめに設定することで対応しており、精緻な制御には使
用できないのが現状である。

【０００５】そこで、本出願人は先に特願平７−６８７
５６号において、高価な油温センサを用いることなく、
機関冷却水温などからＡＴＦ温度を精度良く推定し、よ
ってそれに基づいて精緻な油圧制御を行うことを可能と
する技術を提案している。

【０００６】しかしながら、先に提案した技術において
は、変速機全体における平均的なＡＴＦ温度しか推定す
ることができず、変速時にクラッチに発生する大熱量に
起因して瞬間的に生じる温度上昇を推定することができ
ないため、クラッチ摩擦材の摩擦係数の温度特性が所期
のものと相違して変速ショックが大きくなったり、クラ
ッチの温度上昇によって耐久性が低下するなどの問題が
あった。

【０００７】その問題を解決すべく、油温センサなどの
計測手段をクラッチに設けようとしても、クラッチ自体
が回転しているため、センサの出力信号を取り出すのに
スリップリング、ブラシなどの接触部品が必要となって
センサの構成が複雑になると共に、高い検出精度を期待
し得なかった。

【０００８】従って、この発明の目的は上記した不都合
を解消することにあり、油温センサを用いることなく、
機関冷却水温から油圧クラッチなどの摩擦連結要素の温
度を精度良く推定し、よってそれに基づいて適宜な油圧
制御を行って予期しない変速ショックやクラッチの耐久
性低下を防止するようにした車両用油圧作動式変速機の
温度推定装置を提案することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を解決する
ためにこの発明は請求項１項において、内燃機関との間
に流体継手を備えると共に、複数の摩擦連結要素を有
し、前記摩擦連結要素の連結状態を切り換えることによ
り変速を行う車両用油圧作動式変速機において、前記内
燃機関の機関冷却水の温度を検出する水温検出手段と、
前記流体継手の発熱量を算出する第１の発熱量算出手段
と、前記摩擦連結要素のそれぞれの発熱量を算出する第
２の発熱量算出手段と、および少なくとも前記水温検出
手段の検出結果と前記第１、第２の発熱量算出手段の算
出結果から前記摩擦連結要素のそれぞれの温度を推定す
る推定手段とを備える如く構成した。

【００１０】請求項２項にあっては、内燃機関との間に
流体継手を備えると共に、複数の摩擦連結要素を有し、
前記摩擦連結要素の連結状態を切り換えることにより変
速を行う車両用油圧作動式変速機において、前記内燃機
関の機関冷却水の温度を検出する水温検出手段と、前記
流体継手の発熱量を算出する第１の発熱量算出手段と、
変速時の前記摩擦連結要素のそれぞれの発熱量を算出す
る第２の発熱量算出手段と、作動油の攪拌による発熱量
を算出する第３の発熱量算出手段と、作動油と熱交換を
行う媒体を有する熱交換装置を備え、前記媒体による発
熱量または放熱量を算出する第４の発熱量算出手段と、
および少なくとも前記水温検出手段の検出結果と前記第
１、第２、第３、第４の発熱量算出手段の算出結果から
前記摩擦連結要素のそれぞれの温度を推定する推定手段
とを備える如く構成した。

【００１１】請求項３項にあっては、前記流体継手が流
体トルクコンバータであり、前記第１の発熱量算出手段
は、前記流体トルクコンバータの入力側の回転速度を検
出する入力回転速度検出手段と、前記流体トルクコンバ
ータの出力側の回転速度を検出する出力回転速度検出手
段とを備え、少なくとも検出された前記流体トルクコン
バータの入力側の回転速度と、前記流体トルクコンバー
タの出力側の回転速度と、前記流体トルクコンバータの
固有の効率と、および固有のポンプ吸収トルク係数とに
基づいて発熱量を算出する如く構成した。

【００１２】請求項４項にあっては、前記第２の発熱量
算出手段は、アップシフト時においてのみ算出する如く
構成した。

【００１３】請求項５項にあっては、前記第２の発熱量
算出手段は、変速の種類を判別する変速種類判別手段
と、および前記内燃機関の機関回転速度を検出する機関
回転速度検出手段とを備え、少なくとも判別された変速
の種類と前記検出された機関回転速度とに基づいて前記
摩擦連結要素のそれぞれの発熱量を算出する如く構成し
た。

【００１４】請求項６項にあっては、前記第３の発熱量
算出手段は、車速を検出する車速検出手段を備え、少な
くとも検出された車速に基づいて前記作動油の攪拌によ
る発熱量を算出する如く構成した。

【００１５】請求項７項にあっては、前記第４の発熱量
算出手段は所定周期ごとに算出するものであると共に、
少なくとも前回推定された摩擦連結要素の温度と前記検
出された冷却水の温度との差に基づいて前記媒体による
発熱量または放熱量を算出する如く構成した。

【００１６】請求項８項にあっては、更に、大気による
放熱量を算出する第５の放熱量算出手段を有し、前記第
５の放熱量算出手段は所定周期ごとに算出するものであ
ると共に、大気温を検出する大気温検出手段を備え、少
なくとも前回推定された摩擦連結要素の温度と検出され
た大気温との差に基づいて前記大気による放熱量を算出
し、前記推定手段は、前記水温検出手段の検出結果と前
記第１、第２、第３、第４の発熱量算出手段の算出結果
と前記第５の放熱量算出手段の算出結果から前記摩擦連
結要素のそれぞれの温度を推定する如く構成した。

【００１７】請求項９項にあっては、前記第５の放熱量
算出手段は大気温を検出する大気温検出手段と共に車速
を検出する車速検出手段を備え、少なくとも前回推定さ
れた摩擦連結要素の温度と検出された大気温との差およ
び検出された車速に基づいて前記大気による放熱量を算
出する如く構成した。

【００１８】

【作用】請求項１項に係る車両用油圧作動式変速機の温
度推定装置においては、内燃機関の始動時の機関冷却水
の温度を検出し、流体継手の発熱量を算出すると共に、
摩擦連結要素のそれぞれの発熱量を算出し、少なくとも
それら検出結果と算出結果から前記摩擦連結要素のそれ
ぞれの温度を推定する如く構成したので、油温センサを
用いることなく、摩擦連結要素の温度を精度良く推定す
ることができ、よってそれに基づいて適宜な油圧制御を
行って予期しない変速ショックやクラッチの耐久性低下
を防止することができる。尚、ここで摩擦連結要素の温
度は、具体的にはその中の作動油またはクラッチ摩擦材
のディスク・プレートの温度を意味する（後者について
は温度によって摩擦係数が相違する場合があるためであ
る）。また「摩擦連結要素」とはクラッチ、ブレーキな
どを意味する。

【００１９】請求項２項においては、内燃機関の機関冷
却水の温度を検出し、流体継手の発熱量を算出し、変速
時の前記摩擦連結要素のそれぞれの発熱量を算出し、作
動油の攪拌による発熱量を算出すると共に、作動油と熱
交換を行う媒体による発熱量または放熱量を算出し、少
なくともそれら検出結果と算出結果から前記摩擦連結要
素のそれぞれの温度を推定する如く構成したので、油温
センサを用いることなく、摩擦連結要素の温度を一層精
度良く推定でき、よってそれに基づいて適宜な油圧制御
を行って予期しない変速ショックやクラッチの耐久性低
下を防止することができる。

【００２０】請求項３項においては、流体継手が流体ト
ルクコンバータであり、第１の発熱量算出手段は、流体
トルクコンバータの入力側の回転速度を検出する入力回
転速度検出手段と、流体トルクコンバータの出力側の回
転速度を検出する出力回転速度検出手段とを備え、少な
くとも検出された流体トルクコンバータの入力側の回転
速度と、流体トルクコンバータの出力側の回転速度と、
流体トルクコンバータの固有の効率と、および固有のポ
ンプ吸収トルク係数とに基づいて発熱量を算出する如く
構成したので、正確に流体トルクコンバータの発熱量を
求めることができて摩擦連結要素の温度を一層精度良く
推定でき、よってそれに基づいて適宜な油圧制御を行っ
て予期しない変速ショックやクラッチの耐久性低下を防
止することができる。

【００２１】請求項４項にあっては、第２の発熱量算出
手段は、アップシフト時においてのみ算出する如く構成
したので、正確に摩擦連結要素の発熱量を求めることが
できて摩擦連結要素の温度を一層精度良く推定でき、よ
ってそれに基づいて適宜な油圧制御を行って予期しない
変速ショックやクラッチの耐久性低下を防止することが
でき、構成としても簡易となる。

【００２２】請求項５項にあっては、変速の種類を判別
し、少なくとも判別された変速の種類と検出された機関
回転速度とに基づいて前記摩擦連結要素のそれぞれの発
熱量を算出する如く構成したので、簡易な構成でありな
がら、正確に摩擦連結要素の発熱量を求めることができ
て摩擦連結要素の温度を一層精度良く推定でき、よって
それに基づいて適宜な油圧制御を行って予期しない変速
ショックやクラッチの耐久性低下を防止することができ
る。

【００２３】請求項６項にあっては少なくとも検出され
た車速に基づいて作動油の攪拌による発熱量を算出する
如く構成したので、簡易な構成でありながら、正確に作
動油の攪拌による発熱量を求めることができて摩擦連結
要素の温度を一層精度良く推定でき、よってそれに基づ
いて適宜な油圧制御を行って予期しない変速ショックや
クラッチの耐久性低下を防止することができる。

【００２４】請求項７項にあっては、少なくとも前回推
定された摩擦連結要素の温度と検出された冷却水の温度
との差に基づいて媒体による発熱量または放熱量を算出
する如く構成したので、簡易な構成でありながら、正確
に前記媒体による発熱量を求めることができて摩擦連結
要素の温度を一層精度良く推定でき、よってそれに基づ
いて適宜な油圧制御を行って予期しない変速ショックや
クラッチの耐久性低下を防止することができる。

【００２５】請求項８項にあっては、更に、大気による
放熱量を算出する第５の放熱量算出手段を有し、第５の
放熱量算出手段は所定周期ごとに算出するものであると
共に、大気温を検出する大気温検出手段を備え、少なく
とも前回推定された摩擦連結要素の温度と検出された大
気温との差に基づいて大気による放熱量を算出し、前記
推定手段は、前記検出結果と算出結果と前記第５の放熱
量算出手段の算出結果から前記摩擦連結要素のそれぞれ
の温度を推定する如く構成したので、正確に大気による
発熱量を求めることができて摩擦連結要素の温度を一層
精度良く推定でき、よってそれに基づいて適宜な油圧制
御を行って予期しない変速ショックやクラッチの耐久性
低下を防止することができると共に、構成としても一層
簡易となる。

【００２６】請求項９項にあっては、前記第５の放熱量
算出手段は大気温を検出する大気温検出手段と共に車速
を検出する車速検出手段を備え、少なくとも前回推定さ
れた摩擦連結要素の温度と検出された大気温との差およ
び検出された車速に基づいて大気による放熱量を算出す
る如く構成したので、一層正確に大気による発熱量を求
めることができて摩擦連結要素の温度を一層精度良く推
定でき、よってそれに基づいて適宜な油圧制御を行って
予期しない変速ショックやクラッチの耐久性低下を防止
することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。

【００２８】図１はこの発明にかかる車両用油圧作動式
変速機の温度推定装置を全体的に示す概略図である。

【００２９】図１に示すように、車両用の油圧作動式の
自動変速機Ｔは、内燃機関Ｅのクランクシャフト１にロ
ックアップ機構を有するトルクコンバータ（前記した
「流体継手ないし流体トルクコンバータ」に相当する）
２を介して接続されたメインシャフトＭＳと、このメイ
ンシャフトＭＳに複数のギヤ列を介して接続されたカウ
ンタシャフトＣＳとを備える。

【００３０】メインシャフトＭＳには、メイン１速ギヤ
３、メイン２速ギヤ４、メイン３速ギヤ５、メイン４速
ギヤ６、およびメインリバースギヤ７が支持される。ま
た、カウンタシャフトＣＳには、メイン１速ギヤ３に噛
合するカウンタ１速ギヤ８、メイン２速ギヤ４と噛合す
るカウンタ２速ギヤ９、メイン３速ギヤ５に噛合するカ
ウンタ３速ギヤ１０、メイン４速ギヤ６に噛合するカウ
ンタ４速ギヤ１１、およびメインリバースギヤ７にリバ
ースアイドルギヤ１３を介して接続されるカウンタリバ
ースギヤ１２が支持される。

【００３１】上記において、メインシャフトＭＳに相対
回転自在に支持されたメイン１速ギヤ３を１速用油圧ク
ラッチＣ１でメインシャフトＭＳに結合すると、１速変
速段が確立する。１速用油圧クラッチＣ１は、２速〜４
速変速段の確立時にも連結状態に保持されるため、カウ
ンタ１速ギヤ８は、ワンウェイクラッチＣＯＷを介して
支持される。

【００３２】メインシャフトＭＳに相対回転自在に支持
されたメイン２速ギヤ４を２速用油圧クラッチＣ２でメ
インシャフトＭＳに結合すると、２速変速段が確立す
る。カウンタシャフトＣＳに相対回転自在に支持された
カウンタ３速ギヤ１０を３速用油圧クラッチＣ３でカウ
ンタシャフトＣＳに結合すると、３速変速段が確立す
る。

【００３３】カウンタシャフトＣＳに相対回転自在に支
持されたカウンタ４速ギヤ１１をセレクタギヤＳＧでカ
ウンタシャフトＣＳに結合した状態で、メインシャフト
ＭＳに相対回転自在に支持されたメイン４速ギヤ６を４
速−リバース用油圧クラッチＣ４ＲでメインシャフトＭ
Ｓに結合すると、４速変速段が確立する。

【００３４】カウンタシャフトＣＳに相対回転自在に支
持されたカウンタリバースギヤ１２をセレクタギヤＳＧ
でカウンタシャフトＣＳに結合した状態で、メインシャ
フトＭＳに相対回転自在に支持されたメインリバースギ
ヤ７を前記４速−リバース用油圧クラッチＣ４Ｒでメイ
ンシャフトＭＳに結合すると、後進変速段が確立する。
上記において、クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４Ｒが、
前記した摩擦連結要素に相当する。かかるクラッチの連
結・開放を制御し、それの連結状態を切り換えることに
より変速を行う。

【００３５】そして、カウンタシャフトＣＳの回転は、
ファイナルドライブギヤ１４およびフィイナルドリブン
ギヤ１５を介してディファレンシャルＤに伝達され、そ
れから左右のドライブシャフト１６，１６を介して駆動
輪Ｗ，Ｗに伝達される。

【００３６】更に、前記内燃機関Ｅを搭載する車両（図
示せず）の前方にはラジエータ２０が配置されると共
に、該ラジエータ２０と内燃機関Ｅとの間には機関冷却
水を循環させる冷却水通路２２が設けられる。同様に、
該ラジエータ２０と油圧（制御）回路Ｏとの間にもＡＴ
Ｆを循環させるＡＴＦ通路２４が設けられる。尚、ＡＴ
Ｆ通路２４は、ラジエータ２０の内部においてＡＴＦク
ーラ２６として構成されており、機関冷却水温との間で
熱交換が行われる。上記で機関冷却水が前記した「作動
油と熱交換を行う媒体」に、ＡＴＦクーラ２６が「作動
油と熱交換を行う媒体を有する熱交換装置」に相当す
る。

【００３７】ここで、内燃機関Ｅの吸気路（図示せず）
に配置されたスロットル弁（図示せず）の付近には、そ
の開度θTHを検出するスロットル開度センサＳ１が設け
られる。またファイナルドリブンギヤ１５の付近には、
ファイナルドリブンギヤ１５の回転速度から車速Ｖを検
出する車速センサＳ２（前記した「車速検出手段」に相
当する）が設けられる。

【００３８】また、メインシャフトＭＳの付近にはその
回転を通じて変速機の入力軸回転速度ＮM を検出する入
力軸回転速度センサＳ３（前記した「流体トルクコンバ
ータの出力側の回転速度を検出する出力回転速度検出手
段」に相当する）が設けられると共に、カウンタシャフ
トＣＳの付近にはその回転を通じて変速機の出力軸回転
速度Ｎc を検出する出力軸回転速度センサＳ４が設けら
れる。

【００３９】更に、車両運転席床面に装着されたシフト
レバー（図示せず）の付近には、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ４，Ｄ
３，２，１の７種のポジションの中、運転者が選択した
ポジションを検出するシフトレバーポジションセンサＳ
５が設けられる。また、内燃機関Ｅのクランクシャフト
１の付近にはその回転を通じて機関回転数Ｎｅを検出す
る回転速度センサＳ６（前記した「内燃機関の機関回転
速度を検出する機関回転速度検出手段」に相当する）が
設けられる。また前記した冷却水通路２２の適宜位置に
は機関冷却水温の温度を検出する水温センサＳ７（前記
した「水温検出手段」に相当する）が設けられると共
に、車両の適宜位置には車外の大気温を検出する大気温
センサＳ８（前記した「大気温検出手段」に相当する）
が設けられる。

【００４０】また、トルクコンバータ２の付近にはその
ポンプの回転速度を検出するトルクコンバータ入力回転
速度センサＳ９（前記した「流体トルクコンバータの入
力側の回転速度を検出する入力回転速度検出手段」に相
当する）が設けられる。尚、この実施の形態では回転速
度センサＳ６とトルクコンバータ入力回転速度センサＳ
９が設けられるが、機関クランクシャフト１とトルクコ
ンバータ２の入力軸が直結されている場合には、一方の
センサで他方を代用することができる。

【００４１】これらセンサＳ１などの出力は、ＥＣＵ
（電子制御ユニット）に送られる。

【００４２】ＥＣＵはＣＰＵ３０、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ
３２、入力回路３３および出力回路３４からなるマイク
ロ・コンピュータから構成され、前記したセンサＳ１な
どの出力は、入力回路３３を介してマイクロ・コンピュ
ータ内に入力される。ＲＡＭ３２には機関停止時にも記
憶内容を保持するバックアップ部が設けられる。

【００４３】マイクロ・コンピュータにおいてＣＰＵ３
０はシフト位置（変速段）を決定し、出力回路３４を通
じて油圧制御回路ＯのシフトソレノイドＳＬ１，ＳＬ２
を励磁・非励磁することによって図示しないシフトバル
ブを切り替え、所定の変速段の油圧クラッチを解放・連
結すると共に、制御ソレノイドＳＬ３，ＳＬ４を通じて
トルクコンバータ２のロックアップ機構の動作を制御
し、更にリニアソレノイドＳＬ５を通じてクラッチ油圧
を制御する。また、マイクロ・コンピュータにおいてＣ
ＰＵ３０は後述の如く、油圧クラッチの温度を推定す
る。

【００４４】図２は、この発明に係る装置の動作である
油圧クラッチＣｎの温度の推定動作を示すメイン・フロ
ー・チャートであるが、同図の説明に入る前に、ここで
図示の推定手法を概説する。

【００４５】尚、油圧クラッチＣｎの温度（以下『Ｔcl
(No)』という）は、実質的にはその中のＡＴＦの温度
（以下『ＴATF 』という）を推定することで行う。ま
た、クラッチ温度は各油圧クラッチごとに推定する。具
体的には、Ｔcl(No)の『No』は１速用から４速用までの
油圧クラッチＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４Ｒを示す。但し、
１速用クラッチＣ１はワンウェイクラッチであるため、
発熱しない。

【００４６】最初に述べた如く、ＡＴＦ温度ＴATF と機
関冷却水温Ｔw の変化は、近似するとは言え、走行状況
によっては大きくずれる場合が生じる。従って、この推
定動作においては、ＡＴＦ温度ＴATF の推定値は機関始
動時の冷却水温から出発すると共に、トルクコンバータ
の状態、変速の種類（即ち、変速比の差、つまり摩擦に
よる発熱量の差）、車速（攪拌による昇温、空冷による
降下）、ラジエータの状態（ラジエータ中での機関冷却
水との熱交換）などを考慮し、単位時間当たりの発熱に
よる温度上昇と放熱による温度降下とを定量的に推定し
てその合算値を求め、それを油圧クラッチＣｎ内のＡＴ
Ｆ温度ＴATF 、即ち、各油圧クラッチの温度Ｔcl(No)と
推定するようにした。

【００４７】具体的には、１秒間当たりの、トルクコン
バータによる発熱量、クラッチ（摩擦連結要素）による
発熱量、攪拌による発熱量、ラジエータによる発熱量
（ないし放熱量）および大気による放熱量とを求め、そ
れらの合算値に基づいてＡＴＦ温度ＴATF を推定するよ
うにした。より具体的には、機関始動時の冷却水温に上
記合算値を１秒ごとに加算して現在のクラッチ内のＡＴ
Ｆ温度ＴATF(n)（ｎ：時刻。具体的には図２フロー・チ
ャートに示されるプログラムの起動時刻）を求め、それ
をクラッチ温度Ｔcl(No)と推定するようにした。

【００４８】上記で、大気による場合は冷却方向の値で
あることから負の値とし、ラジエータでの値は熱交換に
より加熱ないし冷却の両方向の値を取り得ることから状
況によって正負の値（昇温方向は正、降温方向は負）と
する。残余の場合には加熱方向のみの値であることから
全て正の値とする。

【００４９】以下、図２フロー・チャートを参照して説
明する。尚、図示のプログラムは、１秒（sec ）ごとに
起動される。

【００５０】先ず、Ｓ１０で機関回転数Ｎｅ、冷却水温
Ｔw などのパラメータを読み込み、Ｓ１２に進んで機関
始動時か否か判断する。そしてＳ１２で肯定されるとき
はＳ１４に進み、機関停止によって冷却水温Ｔw とＡＴ
Ｆ温度ＴATF 、具体的にはクラッチ内のＡＴＦ温度ＴAT
F 、より具体的にはクラッチ温度Ｔcl(No)とがほぼ同じ
値になっていると推定されるので、検出した冷却水温Ｔ
w をクラッチ温度の前回値Ｔcl(No)(n-1) とする。

【００５１】尚、図２に図示するプログラムは機関始動
に伴って起動され、以後は所定周期ごとに繰り返される
が、Ｓ１２で否定されたとき、何等かの理由でクラッチ
温度Ｔcl(No)の前回値がない場合には、適宜な値を設定
する。

【００５２】続いてＳ１６に進んで前記したトルクコン
バータによる発熱量ΔＴtrを求める。

【００５３】一般に、温度Ｔ〔Ｋ〕にある質量ｍ〔ｇ〕
の物質の温度をΔＴ〔Ｋ〕だけ上昇させるのに要する熱
量をΔＱ〔Ｊ〕とすると、温度Ｔでの比熱は、ΔＴを限
りなく０に近づけたときのΔＱ／ｍΔＴで与えられ、比
熱は、比熱の温度依存性が十分に緩やかな場合、質量１
ｇの物質の温度を１Ｋだけ上昇させるのに必要な熱量と
定義される。

【００５４】トルクコンバータの発熱量に関しては、ト
ルクコンバータの入力エネルギと出力エネルギとの差
が、トルクコンバータが吸収したエネルギ、つまり流体
摩擦などにより発熱し、熱エネルギとなって油温の上昇
を招いたものと考えれば、トルクコンバータによる単位
時間当たりの温度上昇（発熱量）は、トルクコンバータ
の吸収エネルギと比熱、即ちＡＴＦの比熱およびトルク
コンバータを形成する鉄やアルミニウムなどの金属の比
熱とから、求めることができる。

【００５５】上記から、トルクコンバータの発熱量ΔＴ
trはより具体的には、数１に示すように求める。

【００５６】

【数１】

【００５７】尚、数１でＮIN（入力回転）は前記したト
ルクコンバータ入力回転速度センサＳ９の出力値から求
める（但し、既述した如く、回転速度センサＳ６が検出
した機関回転数Ｎｅを代用しても良い）。τはポンプ吸
収トルク係数を示す。ηは流体トルクコンバータ固有の
特性（前記した「流体トルクコンバータ固有の効率」に
相当する）を示し、入力回転速度とは無関係に、入出力
回転速度比ｅに応じた値となるので、入出力回転速度比
ｅに応じて検索できるように予めマップ化しておいても
良い。

【００５８】図２フロー・チャートにおいては続いてＳ
１８に進んで油圧クラッチＣｎによる発熱量（温度変化
量）ΔＴcl(No)を算出する。

【００５９】クラッチによる発熱量ΔＴcl(No)は、クラ
ッチ入出力回転速度の差（相対回転）とクラッチ伝達ト
ルクの積に比例する値と考えられることから、数２のよ
うに算出する。

【００６０】

【数２】

【００６１】尚、数２で１／２を乗じるのは、変速が進
むにつれて相対回転は零となるため、変速変化率が一定
とすると、単位時間当たりの発熱量は、算出値（相対回
転×クラッチ伝達トルク）に１／２を乗じることで概算
できるからである。また、ＮINは前述の如くトルクコン
バータ入力回転速度センサＳ９の出力（あるいは回転速
度センサＳ６の出力）に、ＮOUT はメインシャフト回転
速度ＮM に基づいて求める。

【００６２】更に、 (ＮIN−ＮOUT)やＡはシフトの種類
と機関回転数に応じて決まるため、その他の係数をまと
めて、実施の形態では簡略化を意図して数３に示すよう
に算出する。

【００６３】

【数３】

【００６４】ここで、Ａはクラッチ余裕率を示す。これ
は発明者達が造語したパラメータで、回転の吹き上がり
に対するタフネスを示す値であり、クラッチの連結の強
さを意味する。具体的には、機関出力に対するクラッチ
容量の比、即ち、 （連結側クラッチトルク伝達容量＋開放側クラッチトル
ク伝達容量）／入力トルク で求める。尚、これについては本出願人が先に提案した
特開平８−１２１５８３号に詳しい。

【００６５】図３はそのクラッチによる発熱量ΔＴcl(N
o)を算出するサブルーチン・フロー・チャートであり、
以下説明すると、先ずＳ１００で選択されているポジシ
ョンがＲ（リバース走行）ないしＮ（ニュートラル）か
否か判断し、否定されるときはＳ１０２に進んで変速か
否か、より詳しくはアップシフト発生か否か判断する。
そして肯定されたときはＳ１０４に進んで図示の如くク
ラッチでの発熱量ΔＴcl(No)を算出する。

【００６６】図示の如く、発熱量はクラッチごとに別々
に算出する。詳しくは、１速から２速にアップシフトす
るときの値を２速用クラッチＣ２の発熱量ΔＴcl(2)
(n)、２速から３速用にアップシフトするときの値を３
速用クラッチＣ３の発熱量ΔＴcl(3)(n)、３速から４速
にアップシフトするときの値を４速−リバース用クラッ
チＣ４Ｒの発熱量ΔＴcl(4)(n)とする。尚、１速用クラ
ッチＣ１は前記の如く発熱しないため、その発熱量ΔＴ
cl(1)(n)は零とする。

【００６７】また、それに伴ってクラッチ容量などから
算出されるクラッチ余裕率ＡもＡ２，Ａ３，Ａ４と異な
った値をとる。変速比によって摩擦量、即ち、発熱量が
異なるが、シフト位置に応じてクラッチ余裕率を算出す
ることによって発熱量を良く推定することができる。

【００６８】他方、図３のＳ１０２でアップシフト発生
ではないと判断されるときはＳ１０６に進み、発熱量Δ
Ｔcl(No)(n) は全て零とする。これは、ダウンシフトで
は一般に共噛みを制御し、機関回転数を上昇させて相対
回転差が減少した上でシフトするため、摩擦による発熱
量は少なく、それに対してアップシフトにおいてはそれ
が困難なため、つまりクラッチの摩擦により相対回転差
の大部分を吸収しなくてはならず、よって発熱量が大き
くなるからである。従って、アップシフト発生時のみ、
発熱量を算出するようにした。

【００６９】尚、Ｓ１００で肯定されるときも発熱量を
算出しないのは、ポジションＮにあってはクラッチが動
作せず、ポジションＲにあっては、変速が行われないた
めである。

【００７０】図２フロー・チャートに戻ると、続いてＳ
２０に進んで攪拌による発熱量ΔＴstを算出する。

【００７１】この攪拌による発熱量ΔＴstは、ギヤによ
りＡＴＦが攪拌される、即ち、攪拌抵抗による発熱量で
あることから、数４に示す如く算出する。

【００７２】

【数４】

【００７３】即ち、変速機ケース内にはＡＴＦが貯留さ
れており、これが車両の走行に伴うファイナルドライブ
ギヤ１４、ファイナルドリブンギヤ１５、カウンタシャ
フトＣＳ上のギヤなどの種々のギヤの回転により攪拌さ
れるが、これらの回転速度Ｎc は車速Ｖに比例するた
め、車速の自乗値に係数Ｂを乗じて求めるようにした。
ここで、係数Ｂは実験により適宜求める値である。尚、
カウンタシャフト回転速度Ｎc を用いても良いことは言
うまでもない。

【００７４】次いでＳ２２に進んでラジエータによる発
熱量（または放熱量）ΔＴraを算出する。

【００７５】図１に関して前述したように、ラジエータ
２０においてはＡＴＦと機関冷却水との間で熱交換が行
われる。そこで、ＡＴＦ温度に対するラジエータでの発
熱量（放熱量）ΔＴraは、数５のように算出する。

【００７６】

【数５】

【００７７】即ち、冷却水温Ｔw からＡＴＦ温度、より
具体的には油圧クラッチ内のＡＴＦ温度、即ち、Ｔcl(N
o)(n-1) （前回算出値）を減算した差に係数Ｃを乗じて
求める。その結果、算出値は冷却水温Ｔw の方が高いと
き正値（発熱量）となると共に、冷却水温Ｔw の方が低
いとき負値（放熱量）となる。尚、数５において係数Ｃ
は、実験的に求められる係数である。

【００７８】次いでＳ２４に進んで大気による放熱量Δ
Ｔtaを算出する。

【００７９】大気はＡＴＦを冷却するように作用するこ
とから、前に述べたように、大気による場合は発熱量で
はなく、放熱量として捉える。その大気による冷却（放
熱）は風速、即ち車速に比例すると共に、変速機温度
（ＡＴＦ温度にほぼ等価）と大気の差に依存すると考え
られる。そこで、大気による放熱量ΔＴtaは、数６のよ
うに算出する。

【００８０】

【数６】

【００８１】即ち、単位時間当たりのＡＴＦ温度ＴATF
、より具体的には油圧クラッチ内のＡＴＦ温度、即
ち、Ｔcl(No)の変化量は、大気温Ｔair とＡＴＦ温度Ｔ
ATF 、より具体的には油圧クラッチ内のＡＴＦ温度の前
回値、即ち、Ｔcl(No)(n-1) との差に比例すると考えら
れることから、数６の如く算出するようにした。またＤ
は、適宜設定される係数である。

【００８２】図２フロー・チャートにおいては次いでＳ
２６に進んで上記の如く算出した値を合計し、クラッチ
温度の前回値Ｔcl(No)(n-1) に加算し、クラッチ温度の
今回値Ｔcl(No)(n) を算出する。既述の如く、ラジエー
タによる算出値ΔＴraは正負両様の値をとると共に、大
気による算出値ΔＴtaは常に負値となる。

【００８３】次いで、Ｓ２８に進み、次回算出用に今回
算出した値Ｔcl(No)(n) を前回値Ｔcl(No)(n-1) と置き
換えてプログラムを終了する。従って、次回以降のプロ
グラム起動時にＳ１２で機関始動時ではないと判断され
てＳ１４をジャンプするときは、Ｓ２８で書き替えられ
た値が前回値として用いられる。尚、機関が停止される
ときはＳ２８で置き換えられた値はＲＡＭ３２のバック
アップ部に格納される。

【００８４】尚、上記の構成において請求項との対応を
示すと、水温センサＳ７が「水温検出手段」に、Ｓ１６
が「第１の発熱量算出手段」に、Ｓ１８およびＳ１００
からＳ１０６が「第２の発熱量算出手段」に、Ｓ２０が
「第３の発熱量算出手段」に、Ｓ２２が「第４の発熱量
算出手段」に、Ｓ２４が「第５の放熱量算出手段」に、
Ｓ２６が「推定手段」、トルクコンバータ入力回転速度
センサＳ９が「入力回転速度検出手段」に、入力軸回転
速度センサＳ３が「出力回転速度検出手段」に、Ｓ１０
２，Ｓ１０４が「変速種類判別手段」に、回転速度セン
サＳ６が「機関回転速度検出手段」に、車速センサＳ２
が「車速検出手段」に、大気温センサＳ８が「大気温検
出手段」に相当する。

【００８５】この実施の形態は上記の如く構成したこと
から、油温センサを用いることなく、油圧クラッチ（摩
擦連結要素）の温度を精度良く推定することができ、よ
ってそれに基づいて適宜な油圧制御を行って予期しない
変速ショックやクラッチの耐久性低下を防止することが
できる。また、構成としても簡易である。

【００８６】尚、この実施の形態においては図２のＳ１
６ないしＳ２４に示す如く、種々の発熱量および放熱量
を求めて油圧クラッチ（摩擦連結要素）の温度を推定し
たが、Ｓ１６ないしＳ２４に示す全てを算出することは
必ずしも必要ではなく、その一部、例えばＳ１６および
Ｓ１８に示す値のみを算出して油圧クラッチの温度を推
定しても良い。請求項１項および２項で「少なくとも」
とも記載したのはその意味である。

【００８７】また、上記において、Ｓ１２で機関始動と
判断される場合はＳ１４で冷却水温をクラッチ温度（の
前回値）とするようにしたが、機関停止時にその直前に
推定されたクラッチ温度がバックアップ部に格納される
ことから、機関停止までの時間を測定しておき、Ｓ１２
で機関始動と判断されるとき測定時間が比較的短い場合
はバックアップ値をクラッチ温度（の前回値）としても
良い。

【００８８】尚、上記において摩擦連結要素の例として
クラッチのみ用いる例を示したが、クラッチとブレーキ
とを用いるものであっても良い。

【００８９】

【発明の効果】油温センサを用いることなく、摩擦連結
要素の温度を精度良く推定することができ、よってそれ
に基づいて適宜な油圧制御を行って予期しない変速ショ
ックやクラッチの耐久性低下を防止することができる。
また、構成としても簡易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る車両用油圧作動式変速機の温度
推定装置を全体的に示す説明図である。

【図２】図１装置の動作を示すメイン・フロー・チャー
トである。

【図３】図２フロー・チャートのクラッチ発熱量の算出
作業を示すサブルーチン・フロー・チャートである。

【符号の説明】

Ｅ 内燃機関 Ｔ 自動変速機 Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４Ｒ クラッチ（摩擦連結要素） ２ トルクコンバータ（流体トルクコンバータ） ２０ ラジエータ ２６ ＡＴＦクーラ（熱交換装置）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 59:64 Ｆ１６Ｈ 59:64 59:72 59:72 59:78 59:78 63:12 63:12 (72)発明者 時田 要 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平８−177599（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−233080（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−42660（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−140924（ＪＰ，Ａ) 米国特許5319963（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48 B60K 41/00 - 41/28

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関との間に流体継手を備えると共
   に、複数の摩擦連結要素を有し、前記摩擦連結要素の連
   結状態を切り換えることにより変速を行う車両用油圧作
   動式変速機において、 ａ．前記内燃機関の機関冷却水の温度を検出する水温検
   出手段と、 ｂ．前記流体継手の発熱量を算出する第１の発熱量算出
   手段と、 ｃ．前記摩擦連結要素のそれぞれの発熱量を算出する第
   ２の発熱量算出手段と、および ｄ．少なくとも前記水温検出手段の検出結果と前記第
   １、第２の発熱量算出手段の算出結果から前記摩擦連結
   要素のそれぞれの温度を推定する推定手段と、を備えた
   ことを特徴とする車両用油圧作動式変速機の温度推定装
   置。
2. 【請求項２】 内燃機関との間に流体継手を備えると共
   に、複数の摩擦連結要素を有し、前記摩擦連結要素の連
   結状態を切り換えることにより変速を行う車両用油圧作
   動式変速機において、 ａ．前記内燃機関の機関冷却水の温度を検出する水温検
   出手段と、 ｂ．前記流体継手の発熱量を算出する第１の発熱量算出
   手段と、 ｃ．変速時の前記摩擦連結要素のそれぞれの発熱量を算
   出する第２の発熱量算出手段と、 ｄ．作動油の攪拌による発熱量を算出する第３の発熱量
   算出手段と、 ｅ．作動油と熱交換を行う媒体を有する熱交換装置を備
   え、前記媒体による発熱量または放熱量を算出する第４
   の発熱量算出手段と、 および ｆ．少なくとも前記水温検出手段の検出結果と前記第
   １、第２、第３、第４の発熱量算出手段の算出結果から
   前記摩擦連結要素のそれぞれの温度を推定する推定手段
   と、 を備えたことを特徴とする車両用油圧作動式変速機の温
   度推定装置。
3. 【請求項３】 前記流体継手が流体トルクコンバータで
   あり、前記第１の発熱量算出手段は、前記流体トルクコ
   ンバータの入力側の回転速度を検出する入力回転速度検
   出手段と、前記流体トルクコンバータの出力側の回転速
   度を検出する出力回転速度検出手段とを備え、少なくと
   も検出された前記流体トルクコンバータの入力側の回転
   速度と、前記流体トルクコンバータの出力側の回転速度
   と、前記流体トルクコンバータの固有の効率と、および
   固有のポンプ吸収トルク係数とに基づいて発熱量を算出
   することを特徴とする請求項１項または２項記載の車両
   用油圧作動式変速機の温度推定装置。
4. 【請求項４】 前記第２の発熱量算出手段は、アップシ
   フト時においてのみ算出することを特徴とする請求項１
   項または２項記載の車両用油圧作動式変速機の温度推定
   装置。
5. 【請求項５】 前記第２の発熱量算出手段は、変速の種
   類を判別する変速種類判別手段と、および前記内燃機関
   の機関回転速度を検出する機関回転速度検出手段とを備
   え、少なくとも判別された変速の種類と前記検出された
   機関回転速度とに基づいて前記摩擦連結要素のそれぞれ
   の発熱量を算出することを特徴とする請求項１項または
   ２項記載の車両用油圧作動式変速機の温度推定装置。
6. 【請求項６】 前記第３の発熱量算出手段は、車速を検
   出する車速検出手段を備え、少なくとも検出された車速
   に基づいて前記作動油の攪拌による発熱量を算出するこ
   とを特徴とする請求項２項記載の車両用油圧作動式変速
   機の温度推定装置。
7. 【請求項７】 前記第４の発熱量算出手段は所定周期ご
   とに算出するものであると共に、少なくとも前回推定さ
   れた摩擦連結要素の温度と前記検出された冷却水の温度
   との差に基づいて前記媒体による発熱量または放熱量を
   算出することを特徴とする請求項２項記載の車両用油圧
   作動式変速機の温度推定装置。
8. 【請求項８】 更に、大気による放熱量を算出する第５
   の放熱量算出手段を有し、前記第５の放熱量算出手段は
   所定周期ごとに算出するものであると共に、大気温を検
   出する大気温検出手段を備え、少なくとも前回推定され
   た摩擦連結要素の温度と検出された大気温との差に基づ
   いて前記大気による放熱量を算出し、前記推定手段は、
   前記水温検出手段の検出結果と前記第１、第２、第３、
   第４の発熱量算出手段の算出結果と前記第５の放熱量算
   出手段の算出結果から前記摩擦連結要素のそれぞれの温
   度を推定することを特徴とする請求項２項記載の車両用
   油圧作動式変速機の温度推定装置。
9. 【請求項９】 前記第５の放熱量算出手段は大気温を検
   出する大気温検出手段と共に車速を検出する車速検出手
   段を備え、少なくとも前回推定された摩擦連結要素の温
   度と検出された大気温との差および検出された車速に基
   づいて前記大気による放熱量を算出することを特徴とす
   る請求項８項記載の車両用油圧作動式変速機の温度推定
   装置。