JP4948339B2 - 流体伝動装置用の温度推定装置 - Google Patents

Description

この発明は、動力源から第１の回転部材に伝達された動力を、作動油の運動エネルギにより第２の回転部材に伝達するように構成された流体伝動装置に用いられる温度推定装置に関するものである。

従来、動力源の動力で被駆動部材を駆動する場合に、動力源から被駆動部材に至る動力伝達経路に流体伝動装置を配置することが知られている。この流体伝動装置として、トルク増幅機能を有するトルクコンバータを用いることが可能であり、そのトルクコンバータの一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１においては、エンジンのトルクがトルクコンバータおよび変速機を経由して車輪に伝達されるように構成されている。また、トルクコンバータから導出された作動油は、インプットシャフト、オイルポンプカバー、コントロールバルブ配設部およびカバーに形成された流路から、クーラーパイプを通してオイルクーラーに導かれて、そのオイルクーラーにて冷却される構成を有している。冷却された作動油は、パイプを通して変速機に戻される構成を有している。また、トルクコンバータからの作動油の導出口近傍に温度センサが備えられている。さらに、トルクコンバータはポンプインペラとタービンランナとを有しており、ポンプインペラとタービンランナとを締結させるロックアップクラッチ機構が設けられている。そして、温度センサの検出温度の単位時間あたりの上昇量を演算し、演算された温度上昇量が所定の基準上昇量以上となった時に、エンジン回転数を低下、またはエンジンを停止させる制御が実行される。具体的には、ロックアップクラッチ機構を締結させて強制的にエンジン回転数を低下、またはエンジンを停止させる制御がおこなわれる。これにより、トルクコンバータの滑りが防止されて、温度上昇を抑制でき、作動油やシール部の劣化を確実に防止できるとされている。

特許第３６７０４２０号公報

ところで、特許文献１に記載されている車両用変速機の作動監視装置において、トルクコンバータの内部の作動油がクーラーパイプに排出された場合、その作動油の熱が、トルクコンバータに供給される経路の作動油に伝達される可能性がある。この場合、トルクコンバータ内部の温度が上昇しやすくなる。しかしながら、特許文献１においては、作動油の導出口近傍に温度センサが設けられているため、その温度センサで検出された温度に基づいてトルクコンバータの内部の温度を推定すると、トルクコンバータの内部の実際の温度と、推定される温度との誤差が大きくなる問題があった。

この発明は上記事情を背景としてなされたものであり、作動油室の温度を推定する精度を向上させることの可能な、流体伝動装置用の温度推定装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、ハウジングの内部に設けられ、かつ、作動油が供給される作動油室と、この作動油室に供給される作動油の運動エネルギにより動力伝達をおこなうことの可能な第１の回転部材および第２の回転部材と、前記作動油室に接続され、かつ、この作動油室に供給される前の作動油が通る第１油路と、前記作動油室から排出された作動油が通る第２油路とを有し、前記作動油室の温度を推定する制御をおこなう、流体伝動装置用の温度推定装置において、前記作動油室における発熱量を算出する第１算出手段と、前記第１油路の温度および第２油路の温度および前記作動油室に供給される作動油の流量に基づいて、前記作動油室における熱量の上昇分のうち、この作動油室から排出される作動油の熱量を算出する第２算出手段と、前記作動油室から前記ハウジングを経由してそのハウジングの外部に放熱される熱量を算出する第３算出手段と、前記第１算出手段により算出される発熱量から、前記第２算出手段により算出される熱量、および前記第３算出手段により算出される熱量を減算することにより、前記作動油室の温度を推定する第４算出手段とを備えていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の構成に加えて、前記第４算出手段は、前記第１算出手段により算出される発熱量から、前記第２算出手段により算出される熱量、および前記第３算出手段により算出される熱量を減じた値を求め、この値を前記ハウジングおよび作動油室の熱容量で除算することにより、前記作動油室の温度を推定する手段を含むことを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記作動油室には、前記作動油の油圧により動作して係合・解放が制御されて、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間で摩擦力により動力伝達をおこなわせるロックアップクラッチが設けられており、前記第４算出手段により推定された前記作動油室の温度が、予め定められた温度未満である場合は、前記ロックアップクラッチの係合を禁止する制御をおこなう一方、前記第４算出手段により推定された前記作動油室の温度が、予め定められた温度以上である場合は、前記ロックアップクラッチの係合を許可する制御をおこなうロックアップクラッチ制御手段を有していることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの構成に加えて、前記第１算出手段は、前記第１の回転部材の回転数およびトルクと、前記第２の回転部材の回転数およびトルクとをパラメータとして用い、前記作動油室における発熱量を算出する手段を含むことを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、第１油路を経由して作動油室に作動油が供給され、この作動油室の作動油が第２油路に排出される。また、作動油室に供給される作動油の運動エネルギにより、第１の回転部材と第２の回転部材との間で動力伝達がおこなわれる。さらに、第１の回転部材と第２の回転部材とに滑りが生じると、摩擦により作動油の温度が上昇する。そして、前記作動油室における発熱量が算出される。また、前記第１油路の温度および第２油路の温度および前記作動油室に供給される作動油の流量に基づいて、作動油室の熱量のうち、作動油室から排出される作動油における第１の熱量を算出する。また、前記作動油室から前記ハウジングを経由してそのハウジングの外部に放熱される第２の熱量を算出する。さらに、作動油室の発熱量から、第１の熱量および第２の熱量を減算することにより、前記作動油室の温度を推定する。したがって、作動油室の温度の推定精度が向上する。

また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、作動油室の発熱量から、第１の熱量および第２の熱量を減じた値を求め、この値をハウジングおよび作動油室の熱容量で除算することにより、作動油室の温度を推定する。したがって、作動油室の温度を推定する精度が一層向上する。

請求項３の発明によれば、請求項１または２の発明と同様の効果を得られる他に、作動油の油圧によりロックアップクラッチの係合・解放が制御される。そして、推定された作動油室の温度が、予め定められた温度未満である場合は、ロックアップクラッチの係合を禁止する制御をおこなう一方、推定された作動油室の温度が、予め定められた温度以上である場合は、ロックアップクラッチの係合を許可する制御をおこなう。

請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、第１の回転部材の回転数およびトルクと、第２の回転部材の回転数およびトルクとをパラメータとして用い、作動油室における発熱量を算出することができる。したがって、作動油の温度を推定する精度が一層向上する。

つぎに、この発明の実施の形態を説明する。この発明の流体伝動装置は、動力源から被駆動部材に至る動力伝達経路に配置される。この発明の流体伝動装置は、車両、工作機械などに用いることが可能である。この発明を車両に用いる場合は車輪が被駆動部材であり、動力源から車輪に至る動力伝達経路に流体伝動装置が配置される。この場合、車輪は回転運動する。この発明を工作機械に用いる場合は、工作物または工具が被駆動部材であり、動力源から、工作物または工具に至る動力伝達経路に流体伝動装置が配置される。この場合、工作物または工具は、回転運動または往復運動する。この発明の流体伝動装置を、車両または工作機械のいずれに用いる場合も、動力源の動力が、第１の回転部材および第２の回転部材を経由して被駆動部材に伝達される。前記動力源としては、エンジン、電動モータ、油圧モータ、フライホイールなどが含まれる。さらに、流体伝動装置は、第１の回転部材と第２の回転部材との間で伝達されるトルクを増幅する機能を有するトルクコンバータ、またはトルクを増幅する機能を備えていないフルードカップリングのいずれでもよい。

この発明におけるハウジングは、作動油室を取り囲むように設けられる隔壁であり、このハウジングにより、作動油室が流体密に区画される。このハウジングは、主として金属材料により構成される。この作動油室に第１の回転部材および第２の回転部材が配置される。この発明において、第１油路および第２の油路は、作動油が通る流路であり、油圧回路、部品に設けた貫通孔、部品同士の隙間、通路の開口部（ポート）、バルブに設けられた油路などが、第１の油路および第２の油路に含まれる。また、第１油路と第２油路とが、隔壁を用いて液体密に仕切られている。そして、第２油路を通る作動油の熱が、隔壁を経由して第１油路を通る作動油に伝達される。このような熱伝達は不可避的に生じるものである。この隔壁には、熱伝導性を有する金属材料で構成された円筒部材、回転部材などが含まれる。この隔壁は、動力を伝達する回転部材、または回転部材を指示する部品で構成される。

つぎに、この発明の流体伝動装置を有する車両のパワートレーン、およびその車両の制御系統を図２に示す。ここに示す車両１のパワートレーンにおいては、駆動力源２の出力側に流体伝動装置の一種であるトルクコンバータ３が設けられている。またこのトルクコンバータ３から出力されたトルクが、変速機４および終減速機５を経由して車輪６に伝達されるように構成されている。前記駆動力源２としては、エンジンまたは電動モータのうちの少なくとも一方を用いることができる。このエンジンは燃料を燃焼させてその熱エネルギを運動エネルギに変換する動力装置であり、エンジンとしては内燃機関、具体的には、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ＬＰＧエンジンなどを用いることができる。また、前記電動モータは、電気エネルギを運動エネルギに変換する回転装置であり、交流モータまたは直流モータのいずれでもよい。さらに、電動モータに代えて、電動機としての機能と発電機としての機能とを兼備したモータ・ジェネレータを用いることも可能である。以下、この実施例では、駆動力源２としてガソリンエンジンを用いる場合について説明し、便宜上、駆動力源２を“エンジン２”と記す。

このエンジン２とトルクコンバータ３とが動力伝達可能に接続されている。以下、トルクコンバータの構成を、図３に基づいて説明する。エンジン２にはケーシング７が固定されており、ケーシング７の内部には収納室Ｈ１が形成されている。この収納室Ｈ１にトルクコンバータ３が配置されている。トルクコンバータ３は、中空のハウジング８を有している。このハウジング８はフロントカバー９およびリヤカバー１０を接合して構成されている。このフロントカバー９は、円板形状に構成されており、このフロントカバー９は、エンジン２のクランクシャフトに動力伝達可能に連結されている。リヤカバー１０は環状に構成された部品であり、フロントカバー９の外周縁とリヤカバー１０の外周縁とが接合されている。このフロントカバー９およびリヤカバー１０は、共に熱伝導性を有する金属材料、例えば圧延鋼鈑により構成されている。このように構成されたハウジング８内に作動油室Ａ１が形成されている。この作動油室Ａ１内にはポンプインペラ１１およびタービンランナ１２が設けられている。このポンプインペラ１１はリヤカバー１０と一体回転するように取り付けられている。また、タービンランナ１２はハブ１３を介してインプットシャフト１３と一体回転するように取り付けられている。さらに、インプットシャフト１３の軸線Ｂ１に沿った方向で、フロントカバー９とポンプインペラ１１との間に、タービンランナ１２が配置されている。

また、ハブ１３の外周には、軸線Ｂ１に沿った方向に動作可能なピストン１５が取り付けられている。このピストン１５は、軸線Ｂ１に沿った方向でフロントカバー９とタービンランナ１２との間に配置されている。このピストン１５には、摩擦材により構成されたロックアップクラッチ１６が設けられている。この摩擦材は、ピストン１５の円周方向に沿って取り付けられている。また、ピストン１５とハブ１３とがダンパ機構１７により動力伝達可能に連結されている。このダンパ機構１７はトルク変動を吸収する機構であり、ピストン１５とハブ１３とが、ダンパ機構１７により、一定の角度範囲内で相対回転が可能に連結されている。そして、作動油室Ａ１の油圧によりピストン１５が軸線Ｂ１に沿った方向に動作すると、ロックアップクラッチ１６が前記フロントカバー９に接触したり、フロントカバー９から離れたりする。ロックアップクラッチ１６がフロントカバー９に接触した状態が、ロックアップクラッチ１６の係合であり、ロックアップクラッチ１６がフロントカバー９から離れた状態がロックアップクラッチ１６の解放である。

一方、作動油室Ａ１におけるポンプインペラ１１およびタービンランナ１２の内周側には、ステータ１８が設けられている。また、ステータ１８は一方向クラッチ１９を介在させて固定軸２０に取り付けられている。固定軸２０は円筒形状に構成されており、この固定軸２０は前記ケーシング７に対して回転不可能に取り付けられている。この固定軸２０およびインプットシャフト１４は、熱伝導性を有する金属材料、例えば、炭素鋼、クロム鋼により構成されている。さらに、インプットシャフト１４は固定軸２０内に相対回転可能に配置されている。さらに、ケーシング７の内部にはオイルポンプ２１が設けられている。このオイルポンプ２１はボデー２２およびロータ２３を有しており、ボデー２２がケーシング７に対してボルト２４により回転不可能に固定されている。ロータ２３はスリーブ２５に連結されており、このスリーブ２５にはハウジング８が一体回転するように連結されている。このスリーブ２５は円筒形状に構成されており、スリーブ２５内に固定軸２０が配置されている。このようにして、インプットシャフト１４および固定軸２０およびスリーブ２５が同軸上に配置されている。

つぎに、前記作動油室Ａ１に接続された油路の構成を、図３および図４に基づいて説明する。前記固定軸２０の外周側、つまり、固定軸２０とスリーブ２５との間には排出油路２６が形成されている。この排出油路２６は軸線Ｂ１を中心として環状に構成されている。また、排出油路２６は、ステータと１８、スリーブ２５の外向きフランジ２７との空間Ｃ１を経由して、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との間の空間Ｄ１に通じている。この空間Ｄ１は、タービンランナ１２の外周側の空間、およびピストン１５の外周側の空間を経由して、フロントカバー９とピストン１５との間の解放室Ｅ１に通じている。さらに、前記インプットシャフト１４には、その軸端から軸線Ｂ１に沿った方向に延ばされた内側油路２８が形成されている。この内側油路２８は前記解放室Ｅ１に通じている。さらに、前記固定軸２０の内周側、つまり、固定軸２０とインプットシャフト１４との間には、外側油路２９が設けられている。つまり、外側油路２９と排出油路２６とが、固定軸２０を隔てて液密に区画されている。この外側油路２９はインプットシャフト１４の外周側に環状に配置されている。そして、前記インプットシャフト１４には、軸線Ｂ１を中心とする半径方向に延ばされた油路３１が設けられている。この油路３１は内側油路２８と外側油路２９とを接続している。

つぎに、前記オイルポンプ２１の吐出口から、外側油路２９および排出油路２６に至る油路の構成を、図４に基づいて説明する。前記オイルポンプ２１の吸入口３９には、油路４０を介してオイルパン４１が接続されている。オイルパン４１は、ケーシング７の内部またはケーシング７の外部に配置されている。また、オイルポンプ２１の吐出口４２には油路４３が接続されており、その油路４３に吐出された圧油が圧油必要部４４に供給される。この圧油必要部４４としては、変速機４の摩擦係合装置を係合・解放させ油圧室が挙げられる。作動油は、鉱物油を主成分として、各種の添加剤が加えられたものである。この油路４３の油圧を制御する圧力制御弁４５が設けられている。圧力制御弁４５は、入力ポート４６からドレーンポート４７に排出されるオイル量を制御することにより、油路４３の油圧を制御する。この入力ポート４６には油路４３が接続され、ドレーンポート４７には油路４８が接続されている。その油路４８の油圧を制御する圧力制御弁４９が設けられている。圧力制御弁４９は、油路４９から油路５０に排出されるオイル量を制御することにより、油路４８の油圧を制御する。

また、油路４８にはロックアップクラッチコントロールバルブ５１が接続されている。このロックアップクラッチコントロールバルブ５１は、直線状に動作するスプール５２と、スプール５２に一方向の力を与えるばね５３と、２つの入力ポート５４，５５と、第１出力ポート５６および第２出力ポート５７および第３出力ポート５８と、信号圧ポート５９とを有している。入力ポート５４，５５が共に油路４８に接続され、第１出力ポート５６が油路７５と接続され、第３出力ポート５８が油路７４と接続され、第２出力ポート５７が潤滑系統６０に接続されている。前記油路７４が排出油路２６に接続され、油路７５が外側油路２９に接続されている。このロックアップクラッチコントロールバルブ５１は、各油路同士の接続・遮断を制御する方向切替弁である。さらに、潤滑系統６０は、変速機４の構成する回転要素に潤滑油を供給する油路である。

また、信号圧ポート５９に入力される信号圧を発生するソレノイドバルブ６１が設けられている。このソレノイドバルブ６１は、入力ポート６２および出力ポート６３を有している。この出力ポート６３が信号圧ポート５９に接続されている。ソレノイドバルブ６１は、コイルへの供給電流が制御されて、出力ポート６３から出力される信号圧がリニアに制御される。さらに、前記油路４３はソレノイドモジュレータバルブ６４の入力ポート６５に接続され、ソレノイドモジュレータバルブ６４の出力ポート６６が油路６７を介して、ソレノイドバルブ６１の入力ポート６２に接続されている。さらに、この実施例では、油路４３の温度を検知する油温センサ６８が設けられている。この油温センサ６８により、作動油室Ａ１に供給される前の作動油の温度を検知可能である。さらに、前記油路６９の油温を検知する油温センサ６９が設けられている。この油温センサ６９により、油圧室Ａ１から排出された作動油の温度を検知することが可能である。なお、図４に示された各種の油路および圧力制御弁およびバルブおよび油温センサは、油圧制御装置７３を構成するバルブボデー（図示せず）に設けられている。このバルブボデーは、ケーシング７の下部に取り付けられている。

前記インプットシャフト１４には変速機４の入力部材７０が動力伝達可能に接続されており、変速機４は入力部材７０と出力部材７１との間の変速比を変更可能に構成されている。変速機４としては、有段変速機または無段変速機を用いることが可能であり、ここでは、有段変速機を用いている場合について説明する。有段変速機として遊星歯車機構式の有段変速機が用いられており、遊星歯車機構の回転要素同士を接続するクラッチ、遊星歯車機構を構成する回転要素の回転・停止を制御するブレーキなどの摩擦係合装置が設けられている。この摩擦係合装置の係合・解放を制御する油圧室（図示せず）が設けられている。この油圧室が、前記圧油必要部４４に含まれる。さらに変速機４の出力部材７１が終減速機５に動力伝達可能に接続されている。

つぎに、車両１の全体を制御する制御系統を図２に基づいて説明すると、まず、電子制御装置７２が設けられており、この電子制御装置７２には各種のセンサおよびスイッチの信号が入力されており、電子制御装置７２では、エンジン回転数およびエンジントルク、インプットシャフト１４の回転数およびトルク、変速機４の出力回転数、車速、加速要求、減速要求、シフトポジション、油路２６，４３の油温などが検知される。この電子制御装置７２からは、エンジン２の出力を制御する信号、油圧制御装置７３のソレノイドバルブを制御する信号などが出力される。この油圧制御装置７３は、図４に示された各種の油路および圧力制御弁４５およびロックアップクラッチコントロールバルブ５１およびソレノイドバルブ６１などを含むコントローラである。また、前記ソレノイドバルブ６１から出力される信号圧を高圧・低圧に制御するために、電子制御装置７２は、ロックアップクラッチ制御用のマップが記憶されている。また、電子制御装置７２には変速機４の変速比を制御する変速機用のマップが記憶されており、摩擦係合装置の係合・解放を制御することにより、変速機４の変速比が制御される。

上記のように構成された車両１において、前記エンジン２から出力されたトルクは、前記トルクコンバータ３および変速機４および終減速機５を経由して車輪６に伝達され、駆動力が発生する。前記ロックアップクラッチ１６の制御について説明すると、前記エンジントルクが、トルクコンバータ３のハウジング８に伝達されると、そのトルクがスリーブ２５を経由してロータ２３に伝達されて、オイルポンプ２１が駆動される。オイルポンプ２１が駆動されると、オイルパン４１のオイルがオイルポンプ２１により吸入され、かつ、油路４３に吐出される。油路４３の圧油の一部が圧力制御弁４５により油路４８に排出されて、油路４３の油圧が制御される。また、圧力制御弁４９により油路４８の油圧が制御される。この油路４８の油圧は、油路４３の油圧以下に制御される。

つぎに、ロックアップクラッチ１６の係合・解放制御を説明する。この具体例では、ロックアップクラッチ１６の係合・解放を制御する条件が、予め定められており、その条件に基づいてロックアップクラッチ１６の係合・解放が制御される。便宜上、ロックアップクラッチ１６の係合・解放の「制御自体」を先に説明し、ロックアップクラッチ１６を係合・解放する制御の「条件」については後述する。

（１）ロックアップクラッチの解放制御
ロックアップクラッチ１６を解放する条件が成立した場合は、前記ソレノイドバルブ６１から出力される信号圧が低圧に制御される。すると、ロックアップクラッチコントロールバルブ５１のスプール５２の動作により、入力ポート５５と外側油路２９が接続され、かつ、排出油路２６が潤滑系統６０と接続される。すると、作動油室Ａ１内の作動油が、空間Ｄ１および空間Ｃ１を経由して排出油路２６に排出され、その排出油路２６のオイルが、油路７４を経由して潤滑系統６０に供給される。一方、油路４８の圧油が、油路７５および外側油路２９および内側油路２８を経由して、解放室Ｅ１に供給される。このような作用により、解放室Ｅ１の油圧の方が係合室Ｆ１の油圧よりも高くなると、ピストン１５が図３で左側に向けて動作し、ロックアップクラッチ１６がフロントカバー９から離れる。つまり、ロックアップクラッチ１６が解放される。

そして、ロックアップクラッチ１６が解放されると、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との間で、作動油の運動エネルギにより動力伝達がおこなわれる。また、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との間の速度比が、所定値未満である場合（トルクコンバータレンジ）は、ステータ１８の働きによりトルク増幅がおこなわれる。一方、ロックアップクラッチ１６が解放された場合、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２との間に滑りが生じ、作動油と、ポンプインペラ１１およびタービンランナ１２との接触部分での摩擦抵抗により、作動油室Ａ１内の温度が上昇する。なお、作動油室Ａ１から排出油路２６に作動油が排出されると、排出油路２６を通る作動油の熱が、固定軸２０を経由して外側油路２９を通る作動油に伝達される現象が、不可避的に発生する。

（２）ロックアップクラッチの係合制御
前記ロックアップクラッチ１６を係合する条件が成立した場合は、前記ソレノイドバルブ６１から出力される信号圧が高圧に制御される。すると、ロックアップクラッチコントロールバルブ５１のスプール５２の動作により、排出油路２６と油路４８とが接続され、かつ、外側油路２９が潤滑系統６０に接続される。すると、前記解放室Ｅ１に存在する作動油が、内側油路２８および外側油路２９および油路７５を経由して、潤滑系統６０に供給される。一方、油路４８の圧油が、油路７４および排出油路２６および空間Ｃ１および空間Ｄ１を経由して、係合室Ｆ１に供給される。なお、ソレノイドバルブ６１の信号圧について「高圧」、「低圧」は、相対的な圧力の高低関係を意味するものであり、具体的な圧力の値を意味するものではない。

このような作用により、係合室Ｆ１の油圧の方が解放室Ｅ１の油圧よりも高くなると、ピストン１５が図３で右側に向けて動作し、ロックアップクラッチ１６がフロントカバー９に接触させられる。つまり、ロックアップクラッチ１６が係合される。このようにして、ロックアップクラッチ１６が係合されると、フロントカバー９とインプットシャフト１４との間で摩擦力により動力伝達がおこなわれる。このように、ロックアップクラッチ１６が係合された場合、ロックアップクラッチ１６が解放された場合に比べて、動力伝達効率が向上し、エンジン２の燃費が良好となる。また、ロックアップクラッチ１６が係合された場合、ポンプインペラ１１とタービンランナ１２とが一体回転するため、作動油室Ａ１内の温度上昇が抑制される。

つぎに、ロックアップクラッチ１６の係合・解放を制御する条件について説明する。前記電子制御装置７２には、ロックアップクラッチ１６の係合・解放を制御するマップが記憶されている。このマップは、車速およびアクセル開度をパラメータとして、ロックアップクラッチ１６を係合する領域と、ロックアップクラッチ１６を解放する領域とを定めたものである。また、この具体例では、ロックアップクラッチ１６を係合・解放する他の条件として、作動油室Ａ１の温度、つまり、作動油の温度が、電子制御装置７２に記憶されている。具体的には、作動油の温度が、予め定められた所定温度以上である場合は、ロックアップクラッチ１６の係合を許可し、作動油の温度が、所定温度未満である場合は、ロックアップクラッチ１６の係合を禁止する制御をおこなう。
したがって、ロックアップクラッチ１６が解放されている状態で、
（ａ）車速およびアクセル開度が、ロックアップクラッチ制御用のマップでロックアップクラッチ１６を係合させる領域になったこと、
かつ、
（ｂ）作動油の温度が所定温度以上であること、
の２つの事項が共に検知された場合に、ロックアップクラッチ１６を係合させる条件が最終的に成立する。

このように、作動油の温度が所定温度以上である場合に、ロックアップクラッチ１６の係合が許可される理由は以下の通りである。作動油は温度により摩擦係数が変化する特性を有しており、所定温度未満では、作動油の摩擦係数が不安定であり、ロックアップクラッチ１６を係合させる制御を円滑におこなえない。すなわち、ロックアップクラッチ１６の係合によりショックが生じる可能性がある。これに対して、作動油の温度が所定温度以上では、作動油の摩擦係数が安定し、ロックアップクラッチ１６を係合させる場合にショックが生じることを回避できるからである。なお、この具体例において、係合されているロックアップクラッチ１６を解放する場合も、前記マップおよび作動油の温度に基づいて、ロックアップクラッチ１６を解放する制御が実行される。なお、ロックアップクラッチ１６を解放する場合に、制御のパラメータとして用いる作動油の温度は、トルクコンバータ３内の作動油の温度ではない。

つぎに、車両１が走行し、かつ、ロックアップクラッチ１６が解放されている場合に実行される制御の一例を、図１のフローチャートに基づいて説明する。ここで、「ロックアップクラッチ１６が解放されている」には、ロックアップクラッチ１６が完全解放されていること、およびロックアップクラッチ１６がスリップしていることが含まれる。この図１のフローチャートは、作動油室Ａ１の油温を推定するとともに、その推定結果を、ロックアップクラッチ１６の係合・解放を制御する条件として用いるものである。まず、前記作動油室Ａ１内の作動油の温度Ｔｔｃを推定する（ステップＳ１）。このステップＳ１では数式１を用いる。

Ｔｔｃ＝（Ｔｈｏ＋Ｗｔｃ−（ＣｏρＱ（Ｔｈｏｎ−Ｔｈｏ））−Ｗｌｏｓｓ ）／Ｃｔｃ ・・・（１）

上記数式１を、図５のモデル図に基づいて説明する。数式１において、Ｔｈｏは、油路４３の作動油の温度であり、Ｔｈｏｎは、作動油室Ａ１から油路７４に排出された作動油の温度であり、Ｗｔｃは作動油室Ａ１内の発熱量であり、Ｃｏは作動油の比熱であり、ρは作動油の密度であり、Ｑは作動油室Ａ１に供給される作動油の流量であり、Ｗｌｏｓｓは、作動油室Ａ１からハウジング８を経由して収納室Ｈ１に放散される放熱量（放熱ロス）であり、Ｃｔｃはトルクコンバータ３の熱容量である。また、発熱量Ｗｔｃは、エンジン回転数Ｎｅ、エンジントルクＴｅ、インプットシャフト１４の回転数Ｎｉｎ、インプットシャフト１４のトルクＴｉｎなどのパラメータを用いて求めることが可能である。具体的には、発熱量Ｗｔｃは数式２により求められる。

Ｗｔｃ＝Ｎｅ（Ｔｅ−Ｔｏｐ）Ｎｉｎ・Ｔｉｎ ・・・（２）

この数式２において、「Ｔｏｐ」は、オイルポンプ２１を駆動する場合に必要なトルクを意味し、「Ｔｅ−Ｔｏｐ」は、ポンプインペラ１０からインプットシャフト１４に伝達されるトルクを意味する。さらに、前記熱量Ｗｌｏｓｓは、ハウジング８を構成する金属材料の熱伝導率、ハウジング８を構成する金属材料の厚さ、ハウジング８の放熱面積などのパラメータを用いて、実験またはシミュレーションにより予め求められている。そして、この熱量Ｗｌｏｓｓと油路４３の作動油温Ｔｈｏとエンジン回転数Ｎｅとの関係がマップ化されており、そのマップが電子制御装置７２に記憶されている。さらに、トルクコンバータ３の熱容量Ｃｔｃは、ハウジング８、およびハウジング８内に配置される部品を構成する金属材料の金属物性に依存するパラメータであり、数式３により求めることが可能である。

Ｃｔｃ＝Ｃｏ・Ｖ＋ＭＣｏ・Ｍｍ ・・・（３）

この数式３において、「Ｖ」はハウジング８内の作動油の体積を意味し、「ＭＣｏ」はハウジング８内に配置された部品（金属材料）の比熱を意味し、「Ｍｍ」は、ハウジング８内に配置された部品の体積を意味する。なお、ハウジング８内に配置される部品は、アルミニウム、鉄などの金属材料により構成されている。さらに、数式１において、「ＣｏρＱ（Ｔｈｏｎ−Ｔｈｏ）」の部分では、作動油室Ａ１から油路７４に排出された作動油の温度から、作動油室Ａ１に供給される以前の作動油の温度を除算している。つまり、数式１は、作動油室Ａ１の発熱量から、作動油室Ａ１からハウジング８を経由して収納室Ｈ１に放熱される熱量と、作動油室Ａ１から油路７４に排出される作動油の熱量とを除算し、残った熱量をトルクコンバータ８の熱容量で除算することにより、作動油室Ａ１の温度Ｔｔｃを推定しているのである。

上記のステップＳ１についで、作動油の温度Ｔｔｃが、所定温度Ｔｌｕ未満であるか否かが判断される（ステップＳ２）。この所定温度Ｔｌｕは電子制御装置７２に予め記憶されており、作動油の摩擦係数と温度との関係から実験的に求められた値である。すなわち、解放されているロックアップクラッチ１６を係合させる制御をおこなう場合を想定した場合、ロックアップクラッチ１６の係合によりショックが生じるか否かを判断する基準が、所定温度Ｔｌｕである。具体的には、所定温度Ｔｌｕ以上である場合の摩擦係数は、所定温度Ｔｌｕ未満である場合の摩擦係数よりも小さく、ピストン１５の作動が安定する。このため、作動油のため、ロックアップクラッチ１６の係合によるショックは生じない。これに対して、作動油の温度が所定温度Ｔｌｕ未満である場合は、ロックアップクラッチ１６の係合によりショックが生じる可能性がある。

そこで、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ロックアップクラッチ（Ｌ／Ｕ）１６の係合を禁止するフラグを出力する（ステップＳ３）。すなわち、電子制御装置７２に記憶されているマップにより、ロックアップクラッチ１６を係合させる領域になった場合でも、ロックアップクラッチ１６の係合が禁止される。また、ロックアップクラッチコントロールバルブ５１の制御により、係合室Ｆ１の油圧Ｐｏｎの方が、解放室Ｅ１の油圧Ｐｏｆｆよりも低く制御される（ステップＳ４）。このステップＳ４の制御により、ロックアップクラッチ１６の解放が維持され（ステップＳ５）、この制御ルーチンを終了する。このように、ステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ロックアップクラッチ１６が解放された状態に維持される。一方、前記ステップＳ２で否定的に判断された場合は、ロックアップクラッチ１６の係合を許可するフラグを出力し（ステップＳ６）、この制御ルーチンを終了する。このため、車速およびアクセル開度が、マップ上でロックアップクラッチ１６を係合させる領域になれば、ロックアップクラッチ１６が係合される。

このように、図１のステップＳ１では、作動油室Ａ１における発熱量から、「作動油室Ａ１から油路７４に排出される作動油の熱量」および「ハウジング８を経由して収納室Ｈ１に放熱される熱量」を減算して、作動油室Ａ１の温度Ｗｔｃを求めている。したがって、「作動油室Ａ１の実際の温度」と、「推定される作動油の温度」との誤差を小さくすることができ、作動油の温度を推定する精度が向上する。また、ステップＳ２で肯定的に判断されてステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５に進んだ場合は、ロックアップクラッチ１６の解放状態が維持されて、動力伝達効率の低下を抑制でき、エンジンの燃費の向上を図ることができる。さらに、ロックアップクラッチ１６の解放が維持された場合は、エンジントルクの変動が、トルクコンバータ８で吸収されるため、駆動力の変化によるショックを回避でき、ドライバビリティが向上する。

さらに、ロックアップクラッチ１６の解放が維持されると、作動油室Ａ１における作動油の温度上昇が促進される。したがって、トルクコンバータ８の暖機が促進される。さらに、ステップＳ２で肯定的に判断された場合に限り、ロックアップクラッチ１６の係合が許可されるため、そのロックアップクラッチ１６を係合する場合に、ショックが生じることを回避できる。また、作動油室Ａ１内にはセンサを取り付けていないため、システムの大型化を抑制できる。なお、この具体例では、ステップＳ１の処理について、予め各種のパラメータを用いてショックが生じるか否かを判断する基準となる所定温度を実験的に求め、その実験結果をマップ化して電子制御装置７２に記憶してある。したがって、図１の制御を実際におこなう場合、ステップＳ１，Ｓ２の処理ではマップを用いればよい。また、上記の具体例では、ソレノイドバルブ６１の信号圧が高圧である場合に、ロックアップクラッチ１６が係合される一方、ソレノイドバルブ６１の信号圧が低圧である場合に、ロックアップクラッチ６１が解放されるように、ロックアップクラッチコントロールバルブ５１が構成されているが、ソレノイドバルブ６１の信号圧が高圧である場合に、ロックアップクラッチ１６が解放される一方、ソレノイドバルブ６１の信号圧が低圧である場合に、ロックアップクラッチ６１が係合されるように、ロックアップクラッチコントロールバルブを構成することも可能である。

ここで、図１および図５に基づいて説明した機能的手段と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ１が、この発明における第１算出手段および第２算出手段および第３算出手段および第４算出手段に相当する。具体的に説明すると、数式２が第１算出手段に相当し、数式１における「ＣｏρＱ（Ｔｈｏｎ−Ｔｈｏ）」の処理が、この発明の第２算出手段に相当し、数式３が、この発明の第３算出手段に相当し、数式１が、この発明の第４算出手段に相当する。さらに、図１のステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が、この発明のロックアップクラッチ制御手段に相当する。

また、この具体例で説明した構成と、この発明の構成との対応関係を説明すると、ハウジング８が、この発明のハウジングに相当し、作動油室Ａ１が、この発明の作動油室に相当し、ハウジング８およびポンプインペラ１１が、この発明の第１の回転部材に相当し、インプットシャフト１４およびタービンランナ１２およびハブ１３およびピストン１５が、この発明の第２の回転部材に相当し、外側油路２９および油路３１，２８，７５が、この発明の第１油路に相当し、排出油路２６および油路７４が、この発明における第２油路に相当し、トルクコンバータ３が、この発明における流体伝動装置に相当し、収納室Ｈ１が、この発明における「ハウジングの外部」に相当し、ロックアップクラッチ１６が、この発明のロックアップクラッチに相当する。

この発明の温度推定装置で実行される制御例を示すフローチャートである。 この発明の流体伝動装置を車両に用いた場合の概念図である。 この発明の流体伝動装置の構成例を示す断面図である。 図３の流体伝動装置に接続される油圧回路図である。 図１の処理の一部を概念化したモデル図である。

符号の説明

３…トルクコンバータ、 ８…ハウジング、 １１…ポンプインペラ、 １２…タービンランナ、 １３…ハブ、 １４…インプットシャフト、 １５…ピストン、 １６…ロックアップクラッチ、２６…排出油路、２９…外側油路、３１，２８，７４，７５…油路、Ａ１…作動油室、Ｈ１…収納室。

Claims (4)

1. ハウジングの内部に設けられ、かつ、作動油が供給される作動油室と、この作動油室に供給される作動油の運動エネルギにより動力伝達をおこなうことの可能な第１の回転部材および第２の回転部材と、前記作動油室に接続され、かつ、この作動油室に供給される前の作動油が通る第１油路と、前記作動油室から排出された作動油が通る第２油路とを有し、前記作動油室の温度を推定する制御をおこなう、流体伝動装置用の温度推定装置において、
   前記作動油室における発熱量を算出する第１算出手段と、
   前記第１油路の温度および第２油路の温度および前記作動油室に供給される作動油の流量に基づいて、前記作動油室における熱量の上昇分のうち、この作動油室から排出される作動油の熱量を算出する第２算出手段と、
   前記作動油室から前記ハウジングを経由してそのハウジングの外部に放熱される熱量を算出する第３算出手段と、
   前記第１算出手段により算出される発熱量から、前記第２算出手段により算出される熱量、および前記第３算出手段により算出される熱量を減算することにより、前記作動油室の温度を推定する第４算出手段と
   を備えていることを特徴とする流体伝動装置用の温度推定装置。
2. 前記第４算出手段は、前記第１算出手段により算出される発熱量から、前記第２算出手段により算出される熱量、および前記第３算出手段により算出される熱量を減じた値を求め、この値を前記ハウジングおよび作動油室の熱容量で除算することにより、前記作動油室の温度を推定する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の流体伝動装置用の温度推定装置。
3. 前記作動油室には、前記作動油の油圧により動作して係合・解放が制御されて、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材との間で摩擦力により動力伝達をおこなわせるロックアップクラッチが設けられており、
   前記第４算出手段により推定された前記作動油室の温度が、予め定められた温度未満である場合は、前記ロックアップクラッチの係合を禁止する制御をおこなう一方、前記第４算出手段により推定された前記作動油室の温度が、予め定められた温度以上である場合は、前記ロックアップクラッチの係合を許可する制御をおこなうロックアップクラッチ制御手段を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の流体伝動装置用の温度推定装置。
4. 前記第１算出手段は、前記第１の回転部材の回転数およびトルクと、前記第２の回転部材の回転数およびトルクとをパラメータとして用い、前記作動油室における発熱量を算出する手段を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の流体伝動装置用の温度推定装置。

Images