(57)【要約】【課題】本明細書は、ロックアップクラッチのシャダを抑制する技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する制御装置は、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを備えている自動車の制御装置である。制御装置は、トルクコンバータのポンプインペラとタービンライナの回転数差を所定の目標回転数差に保持するスリップ制御を実行中に、次の処理を実行する。制御装置は、ロックアップクラッチの摩擦材の温度を推定し、推定された温度に基づいてシャダ発生のリスク値を算出する。制御装置は、リスク値が所定の第１閾値を超えている場合はロックアップクラッチを冷却する冷却器の冷却能力を高める。制御装置、リスク値が第１閾値より高い第２閾値を超えている場合には、さらに、目標回転数差を小さくする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを備えている自動車の制御装置であり、
前記制御装置は、
前記トルクコンバータのポンプインペラとタービンライナの回転数差を所定の目標回転数差に保持するスリップ制御を実行中に、
前記ロックアップクラッチの摩擦材の温度を推定し、
推定された前記温度に基づいてシャダ発生のリスク値を算出し、
前記リスク値が所定の第１閾値を超えている場合は前記ロックアップクラッチを冷却する冷却器の冷却能力を高め、
前記リスク値が前記第１閾値より高い第２閾値を超えている場合には、さらに、前記目標回転数差を小さくする、
制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを備えている自動車の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機とロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを備えている自動車が広く普及している。トルクコンバータは、エンジンの出力軸に連結されているポンプインペラと、自動変速機の入力軸に連結されているタービンライナを、ステータと呼ばれる多数の固定羽と粘性流体を介して連結する。ステータと粘性流体を介することで、トルク増幅効果が得られるとともに、発進時のトルク変化が滑らかになり、ドライバビリティが向上する。反面、粘性流体を介することで、動力伝達に損失が伴う。
【０００３】
一方、ロックアップクラッチは、ポンプインペラとタービンライナを機械的に連結する。ロックアップクラッチを係合することで、エンジンの出力軸と自動変速機の入力軸が機械的に連結され、動力伝達における損失が小さくなる。
【０００４】
本明細書では、説明の都合上、ロックアップクラッチを係合することを単純にロックアップ（あるいは、ロックアップする）と称し、ロックアップクラッチを解放することを非ロックアップ（あるいはロックアップ解除）と称する。アクセル開度と車速に応じてロックアップ状態と非ロックアップ状態を適宜に切り替えることで、ドライバビリティと損失低減の両立が図れる。
【０００５】
ロックアップクラッチを半係合状態とし、ポンプインペラとタービンライナの回転数差を所定の目標回転数差に保持するスリップ制御（あるいはフレックスロックアップ制御）と呼ばれる制御も広く普及している（例えば、特許文献１−３）。スリップ制御を採用することで、ドライバビリティと損失低減のバランスがさらに改善される。
【０００６】
一方、スリップ制御では、ロックアップクラッチが半係合状態に保持されるため、摩擦材の温度上昇が課題として挙げられている。摩擦材の温度上昇はシャダと呼ばれる自励振動の一因となる。特許文献１−３に開示された制御装置には、シャダを抑制する技術が組み込まれている。
【０００７】
特許文献１に開示された制御装置は、シャダの発生が推測されたとき、エンジンの出力トルクを一時的に変更する。特許文献２に開示された制御装置は、ロックアップクラッチの発熱量が閾値を超えたらスリップ制御を禁止する。特許文献３に開示された制御装置は、スリップ制御時にトルクコンバータ内の作動油（冷却液）の経路を変更し、摩擦面が優先的に冷却されるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１９６８１０号公報
【特許文献２】特開２０１８−０１３１９５号公報
【特許文献３】特開２００３−０６５４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本明細書は、特許文献１−３の技術とは異なる方法でシャダを抑える技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書が開示する技術は、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを備えている自動車の制御装置に関する。その制御装置は、トルクコンバータのポンプインペラとタービンライナの回転数差を所定の目標回転数差に保持するスリップ制御を実行中に、次の処理を実行する。制御装置は、ロックアップクラッチの摩擦材の温度を推定し、推定された温度（推定温度）に基づいてシャダ発生のリスク値を算出する。制御装置は、リスク値が所定の第１閾値を超えている場合はロックアップクラッチを冷却する冷却器の冷却能力を高める。リスク値が第１閾値より高い第２閾値を超えている場合には、冷却器の能力アップに加えて、さらに、目標回転数差を小さくする。
【００１１】
シャダは、ロックアップクラッチの摩擦材から生じる化学反応生成物による目詰まりの進行が一因であり、化学反応は熱に対して指数関数的に速度が上昇する。本明細書が開示する技術は、摩擦材の表面温度を推定し、推定された温度からシャダ発生のリスクの指標となるリスク値を算出する。リスク値には、推定温度に加えて、スリップ制御の総実行時間などが加味されてもよい。
【００１２】
本明細書が開示する制御装置では、算出されたリスク値に基づいて、２段階のシャダ発生予防措置を講じる。リスク値が第１閾値を超えた場合、第１段階の予防措置として、ロックアップクラッチを冷却する冷却器の冷却能力を高める。リスク値が第２閾値（＞第１閾値）を超えた場合、第２段階の予防措置として、冷却器の冷却能力アップに加えて、スリップ制御の目標回転数差を小さくする。目標回転数差を小さくすることで、ロックアップクラッチの摩擦材と、ポンプインペラおよびタービンライナとの間の摺動速度が小さくなり、発熱が抑えられる。
【００１３】
２段階のシャダ発生予防措置を用意することで、ドライバビリティの大きな変化を伴わずにシャダ発生を抑制することができる。
【００１４】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例の制御装置を含む自動車のブロック図である。
【図２】制御装置が実行するシャダ抑制制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図面を参照して実施例の制御装置３０を説明する。図１に、制御装置３０を含む自動車２のブロック図を示す。図１における破線矢印線は信号の流れを示している。自動車２は、エンジン４０、トルクコンバータ１０、自動変速機５０、制御装置３０を備えている。
【００１７】
エンジン４０の出力軸４１は、トルクコンバータ１０を介して自動変速機５０の入力軸５１に連結されている。自動変速機５０の出力軸５２は、ディファレンシャルギア６を介して駆動輪７に連結されている。
【００１８】
トルクコンバータ１０について説明する。エンジン４０の出力軸４１は、トルクコンバータ１０のポンプインペラ１２のシャフト１１に連結されており、自動変速機５０の入力軸５１は、トルクコンバータ１０のタービンライナ１４のシャフト１３に連結されている。よく知られているように、ポンプインペラ１２とタービンライナ１４は、粘性流体（オイル）で満たされたケーシングに収容されている。また、ポンプインペラ１２とタービンライナ１４は、ステータ１５を挟んで対向している。ポンプインペラ１２が回転すると、粘性流体を介して動力がタービンライナ１４に伝達される。粘性流体がステータ１５の多数の羽の間を通ってタービンライナ１４に当たるメカニズムにより、トルクが増幅される。ポンプインペラ１２とタービンライナ１４の回転数差が大きいほど、トルクの増幅率が大きくなる。ステータ１５を介することでトルクは増幅されるが、伝達されるエネルギには損失が生じる。
【００１９】
なお、ステータ１５はワンウェイクラッチ１６を介してケーシングに支持されている。ポンプインペラ１２が正転（車両を前進させる方向）するときにはワンウェイクラッチ１６が係合し、ステータ１５は固定される。ポンプインペラ１２が逆転（車両を後進させる方向）するときにはワンウェイクラッチ１６が外れ、ポンプインペラ１２とともにステータ１５も回転する。
【００２０】
トルクコンバータ１０は、ロックアップクラッチ１７を備えており、制御装置３０からの指令により、ロックアップクラッチ１７が係合／解除される。ロックアップクラッチ１７が係合すると、ポンプインペラ１２（すなわち、エンジン４０の出力軸４１）とタービンライナ１４（すなわち、自動変速機５０の入力軸５１）が機械的に直結状態になり、トルク増幅機能は失われるが、エネルギ損失が小さくなる。トルクコンバータ１０は、ポンプインペラ１２の回転数（回転速度）を計測する回転数センサ１８と、タービンライナ１４の回転数（回転速度）を計測する回転数センサ１９を備えている。回転数センサ１８、１９の計測データは、制御装置３０に送られる。ポンプインペラ１２の回転数をインペラ回転数と称する。また、タービンライナ１４の回転数を以下では、タービン回転数と称する。よく知られているように、インペラ回転数とタービン回転数の差（回転数差）が大きいほど、高いトルク増幅率が得られる。
【００２１】
制御装置３０は、ロックアップクラッチ１７を半係合状態に保持することもできる。制御装置３０は、インペラ回転数とタービン回転数の差（回転数差）を所定の目標回転数差に一致するように、ロックアップクラッチ１７の係合力を調整する。具体的には、ロックアップクラッチ１７は、不図示の油圧機構により、ポンプインペラ１２の係合板とタービンライナ１４の係合板に押し付けられる。ロックアップクラッチ１７がポンプインペラ１２の係合板とタービンライナ１４の係合板に完全に係合すると、ポンプインペラ１２とタービンライナ１４が機械的に連結される。油圧力を調整することで、ロックアップクラッチ１７が半係合状態になり、ポンプインペラ１２の係合板とタービンライナ１４の係合板がロックアップクラッチ１７の摩擦板との間で摺動する。油圧力を強めれば回転数差が小さくなり、油圧力を弱めれば回転数差が大きくなる。回転数差を目標回転数差に保持する制御はスリップ制御（あるいはフレックスロックアップ制御）と呼ばれる。
【００２２】
スリップ制御を実行することで、損失を抑制しつつ、滑らかなトルク伝達が実現される。すなわち、損失抑制とドライバビリティ向上の両立が図れる。
【００２３】
自動車２は、トルクコンバータ１０（ポンプインペラ１２、タービンライナ１４、ロックアップクラッチ１７）の温度を冷却する冷却器６０も備えている。冷却器６０は、ポンプインペラ１２とタービンライナ１４の間に介在するオイルを冷却することで、ポンプインペラ１２、タービンライナ１４、ロックアップクラッチ１７の温度上昇を抑制する。
【００２４】
冷却器６０は、オイル循環路６１、オイルクーラ６２（熱交換器）、オイルポンプ６３、冷却水路７１、ラジエータ７２、ウォータポンプ７３を備えている。トルクコンバータ１０の内部のオイルは、オイル循環路６１を通じてオイルクーラ６２に送られる。オイルクーラ６２にて、オイルの熱が冷却水路７１を流れる冷却水に吸収される。オイルの熱を吸収した冷却水は、ラジエータ７０によって外気により冷却される。オイルはオイルポンプ６３によってトルクコンバータ１０とオイルクーラ６２の間を循環する。冷却水は、ウォータポンプ７３によって、オイルクーラ６２とラジエータ７２の間を循環する。オイルポンプ６３とウォータポンプ７３も制御装置３０によって制御される。オイル循環路６１にはオイルの温度を計測する温度センサ２１が備えられており、制御装置３０は、温度センサ２１が計測するオイルの温度に基づいて、オイルポンプ６３とウォータポンプ７３を制御する。制御装置３０は、オイルの温度が高ければ、オイルポンプ６３とウォータポンプ７３の出力を高め、オイルの温度が低くなれば、オイルポンプ６３とウォータポンプ７３の出力を下げる。
【００２５】
制御装置３０は、車速センサ８、アクセル開度センサ３３、ブレーキ踏み込み量センサ３４などのセンサからセンサデータを受け取り、エンジン４０の出力（燃料噴射量）、トルクコンバータ１０のロックアップクラッチ１７、自動変速機５０の変速段（ギア比）、先に述べたオイルポンプ６３とウォータポンプ７３を制御する。先に述べたように、スリップ制御の際には、インペラ回転数とタービン回転数を計測する回転数センサ１８、１９の計測データも用いてロックアップクラッチ１７を制御する。制御装置３０は、中央演算装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）３１、メモリ３２、及び、各種のインタフェイスを備えている。メモリ３２に格納されたプログラムを中央演算装置３１が実行することにより、エンジン４０、トルクコンバータ１０（ロックアップクラッチ１７）、自動変速機５０の制御処理が実現される。
【００２６】
先に述べたように、スリップ制御中は、ロックアップクラッチ１７の摩擦板と、ポンプインペラ１２の係合板及びタービンライナ１４の係合板が摺動する。摺動により摩擦板の摩擦材の温度が上昇する。摩擦材の温度上昇はシャダと呼ばれる自励振動の一因となる。実施例の制御装置３０は、シャダの発生を抑制するシャダ抑制制御を実行する。
【００２７】
図２に、シャダ抑制制御のフローチャートを示す。図２の処理は、スリップ制御中に所定周期で繰り返し実行される。
【００２８】
制御装置３０は、トルクコンバータ１０のオイルの温度、車速、インペラ回転数とタービン回転数の差（回転数差）などから、ロックアップクラッチ１７の摩擦材の表面温度を推定する（ステップＳ２）。オイルの温度は温度センサ２１によって取得される。車速は車速センサ８から取得される。回転数差は回転数センサ１８、１９の計測データから得られる。オイルの温度、車速、回転数差などのデータと摩擦材の表面温度との相関関係は、実験や解析などによって予め求められており、マップとして（あるいは数式として）制御装置３０に組み込まれている。制御装置３０は、相関関係マップと参照し、オイルの温度、車速、回転数差などのデータから摩擦材の表面温度を推定する。あるいは、制御装置３０は、オイルの温度、車速、回転数差などのデータを、相関関係を表す数式に代入し摩擦材の表面温度の推定値を得る。
【００２９】
次に、制御装置３０は、摩擦材の表面温度の推定値から、シャダ発生のリスク値を算出する（ステップＳ３）。摩擦材の表面温度の推定値とリスク値との間の相関関係も実験や解析により予め求められており、マップとして制御装置３０に記憶されている。制御装置３０は、マップを参照し、表面温度の推定値からリスク値を算出する。なお、表面温度の推定値とリスク値の相関関係のマップには、スリップ制御のこれまでの累積時間が考慮されていてもよい。すなわち、相関関係は、摩擦材の表面温度の推定値とスリップ制御の累積時間を変数とする二次元マップで与えられてもよい。摩擦材の表面温度の推定値と、リスク値（シャダ発生の可能性を示す指標）との間には、正の相関がある。スリップ制御の累積時間とシャダ発生のリスク値との間にも正の相関関係がある。リスク値が大きいほど、シャダ発生の可能性が高くなる。
【００３０】
続いて制御装置３０は、算出されたリスク値を所定の第１閾値と比較する（ステップＳ４）。リスク値が第１閾値以下の場合（ステップＳ４：ＮＯ）は、シャダが発生する可能性が小さいため、制御装置３０は処理を終了する。
【００３１】
リスク値が第１閾値を超えている場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御装置３０は、ロックアップクラッチ１７に対する冷却器６０の冷却能力を上げる（ステップＳ５）。具体的には、制御装置３０は、オイルポンプ６３あるいはウォータポンプ７３の出力を上げる。ロックアップクラッチ１７に対する冷却能力を高めることで、シャダ発生の可能性を低くすることができる。具体的には、ロックアップクラッチ１７に対する冷却能力を高めることで、ロックアップクラッチ１７の摩擦材の表面温度が下がり、シャダが発生し難くなる。
【００３２】
なお、オイルポンプ６３あるいはウォータポンプ７３の出力を上げることは、ロックアップクラッチ１７に対する冷却能力を上げる手段の一例である。オイル循環路６１や冷却水路７１の切替が可能な構成の場合、ロックアップクラッチ１７に優先的にオイルが循環されるように、オイル循環路６１を切り替えてもよい。あるいは、オイルが優先的に冷却されるように、冷却水路７１を切り替えてもよい。
【００３３】
ステップＳ５の処理に続き、制御装置３０は、リスク値を第２閾値と比較する（ステップＳ６）。第２閾値は、第１閾値よりも大きい値に設定されている。すなわち、リスク値が第２閾値を超えている場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、シャダ発生の可能性が非常に高くなっていることを意味する。その場合、制御装置３０は、スリップ制御の目標回転数差をそれまでよりも小さくする（ステップＳ７）。より具体的には、制御装置３０は、ステップＳ７において、目標回転数差に、リスク値が第１閾値以下のときの目標回転数差よりも小さい値を設定する。目標回転数差を縮小することで、ロックアップクラッチ１７の摩擦材と、ポンプインペラ１２の係合板（あるいはタービンライナ１４の係合板）との摩擦が小さくなり、シャダ発生の可能性が抑制される。
【００３４】
ステップＳ６の判定がＮＯの場合は、ステップＳ６の判定がＹＥＳの場合と比較してシャダ発生の可能性が小さいため、制御装置３０は、ステップＳ５で冷却能力を上げただけで、処理を終了する。ただし、車両の加速度が所定の加速度閾値を超えている場合、あるいは、車速が車速閾値を超えている場合には、特例として、制御装置３０は、目標回転数差を縮小する（ステップＳ８：ＹＥＳ、Ｓ７）。
【００３５】
スリップ制御の目標回転数差を小さくすると、ロックアップクラッチ１７が発生する騒音が大きくなる。目標回転数差が小さいときに大きくなる騒音は、「こもり音」とよばれることがある。車両の加速度が加速度閾値を超えている場合、あるいは、車速が車速閾値を超えている場合は、エンジン音や風切音が大きくなり、相対的にロックアップクラッチ１７の騒音が運転者に与える影響が小さくなる。ロックアップクラッチ１７の騒音が運転者に与える影響が小さい場合には、リスク値が第２閾値以下であっても、目標回転数差を小さくし、シャダ発生の可能性を積極的に抑制する。
【００３６】
以上の処理により、制御装置３０は、シャダ発生の可能性を抑えることができる。制御装置３０が実行するシャダ抑制処理の概要は以下の通りである。（１）制御装置３０は、ロックアップクラッチ１７の摩擦材の温度を推定する（ステップＳ２）。（２）制御装置３０は、推定された温度に基づいてシャダ発生のリスク値を算出する（ステップＳ３）。（３）制御装置３０は、リスク値が所定の第１閾値を超えている場合はロックアップクラッチ１７を冷却する冷却器６０の冷却能力を高める（ステップＳ４：ＹＥＳ、Ｓ５）。（４）制御装置３０は、リスク値が第２閾値（＞第１閾値）を超えている場合には、冷却能力を上げるとともに（ステップＳ５）、目標回転数差を小さくする（ステップＳ６：ＹＥＳ、Ｓ７）。
【００３７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３８】
２：自動車    ８：車速センサ    １０：トルクコンバータ    １２：ポンプインペラ    １４：タービンライナ    １５：ステータ    １７：ロックアップクラッチ    １８、１９：回転数センサ    ２１：温度センサ    ３０：制御装置    ４０：エンジン    ５０：自動変速機    ６０：冷却器    ６１：オイル循環路    ６２：オイルクーラ    ６３：オイルポンプ    ７０：ラジエータ    ７１：冷却水路    ７２：ラジエータ    ７３：ウォータポンプ
【図１】
2020180679.tif 000003
【図２】
2020180679.tif 000004