JP5378295B2

JP5378295B2 - 摩擦係合要素の制御装置

Info

Publication number: JP5378295B2
Application number: JP2010100928A
Authority: JP
Inventors: 祐也橘田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-04-26
Filing date: 2010-04-26
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-04-26
Also published as: JP2011231820A

Description

本発明は、トルクコンバータに付随するロックアップクラッチなどの摩擦係合要素の係合状態を制御する摩擦係合要素の制御装置に関する。

車両に搭載されるトルクコンバータには、インペラとタービンを直結させるロックアップクラッチ（ＬＣ）を設けることが多く、ロックアップクラッチの係合で動力伝達効率及び燃費の向上が図られている。近年は、さらなる燃費向上などを目的として、ロックアップクラッチを部分的に係合する制御、すなわちロックアップクラッチのスリップ制御を行うことが多くなっている。しかしながら、スリップ制御を行うと、ロックアップクラッチの摩擦材の発熱量が増大するため、摩擦材やシール部材等の耐久性を確保するための対策が必要となる。このようなことから、スリップに伴う発熱からロックアップクラッチを保護するため、種々の装置、方法が提案されている。

これに関して、特許文献１には、ロックアップ機構付きトルクコンバータの制御装置が開示されている。この制御装置は、トルクコンバータ内の作動油温と、ロックアップクラッチの発熱量とに基づいて、ロックアップクラッチにおけるクラッチ摩擦材の表面温度を算出し、算出したクラッチ摩擦材の表面温度と予め定められた許容温度とを比較し、クラッチ摩擦材の表面温度が許容温度以上になったと判断したときに、クラッチ摩擦材の表面温度を低下させる所定の動作を行うものである。これによれば、クラッチ摩擦材の表面温度を把握して、その上昇を抑制できるので、ロックアップクラッチのスリップ制御を行いながら、クラッチ摩擦材の耐久性を確保できる。

そして、上記の制御装置では、クラッチ摩擦材の表面温度の推定値を算出するようになっている。この表面温度の算出では、クラッチ摩擦材と摺動する部位の熱容量と、クラッチ摩擦材の表面温度に対するトルクコンバータ内の作動油温の温度差と、トルクコンバータ内の作動油による冷却率とを用いて熱収支計算を行って、単位時間当たりのクラッチ摩擦材の表面温度とトルクコンバータ内の作動油温との温度差変化率を算出し、この温度差変化率からクラッチ摩擦材の表面温度を算出する。

特許第３４７６７１８号公報

ところが、実際のロックアップクラッチの摩擦材は、相手側のコンバータカバーに対して常に全表面が均一に接する訳ではなく、その面が僅かに傾いた状態で片当たりしている場合が多い。そのため、クラッチ油圧や伝達トルクなどに応じて、摩擦材がコンバータカバーに接触する面積（以下、「当たり幅」ということがある。）が段階的に変化するようになっている。これにより、ロックアップクラッチの発熱量が同じでも、当たり幅が小さいと受熱部の熱容量が小さいため、摩擦材の温度上昇が大きくなる。また、ロックアップクラッチの締結力（伝達トルク）が大きいときは、摩擦材の外周側と内周側の両方が共に当接（全面当たり）し、外周側と内周側とでほぼ同等の温度上昇が得られるが、締結力小さいときは、摩擦材の回転外周側のみが当接（片当たり）することで、摩擦材の外周側の温度が主に上昇する。このことは、摩擦材の温度変化の実測によっても確認されている。

そのため、摩擦材の温度推定の精度向上や保護の観点から、摩擦材の片当たりを考慮した温度推定を行うことが望ましい。しかしながら、特許文献１に示すように、ロックアップクラッチ締結時の摩擦材の温度推定自体は既に行われているが、この温度推定では、摩擦材の当たり幅が常に一定であり、温度推定の対象となる受熱部の熱容量が一定であるとの仮定の元で推定計算が行われていた。

このように、特許文献１に示す従来技術では、摩擦材の片当たりを考慮していないため、温度推定の精度が必ずしも高くないという問題があった。特に、片当たりの傾向が顕著である低トルク時の温度推定は、精度向上の余地が大きい。すなわち、低トルク時に摩擦材の片当たりで受熱部の熱容量が小さい状態（単位質量あたりの熱収支が大きい状態）では、摩擦材の温度の推定値が実際よりも低い温度になる。そのため、ロックアップクラッチの保護の信頼性、及びロックアップクラッチの耐久性が低下するおそれがある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、ロックアップクラッチなどの摩擦係合要素が有する摩擦材の温度推定において、摩擦材の当たり幅を考慮することで、より正確な温度推定値の算出を可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、摩擦係合要素（ＬＣ）の係合状態を制御する摩擦係合要素の制御装置（１）であって、摩擦係合要素（ＬＣ）が有する摩擦材（１８）の表面温度の推定値を算出する表面温度算出手段（８）と、表面温度算出手段（８）で算出した摩擦材（１８）の表面温度（Ｔ）に応じて、摩擦係合要素（ＬＣ）の係合状態を制御する制御手段（８）と、を備え、表面温度算出手段（８）は、摩擦材（１８）が接する部位（Ｍ）の熱容量（ＨＣ）と、摩擦材（１８）の表面温度（Ｔ）と摩擦係合要素（ＬＣ）の作動油温（Ｔｍ）との温度差（ＤＴ）と、摩擦係合要素（ＬＣ）の作動油による冷却率（ｔ）と、を用いて熱収支計算を行って、単位時間当たりの摩擦材（１８）の表面温度（Ｔ）と摩擦係合要素（ＬＣ）の作動油温（Ｔｍ）との温度差変化率（ΔＴ）を算出し、この温度差変化率（ΔＴ）から摩擦材（１８）の表面温度（Ｔ）を算出する際に、予め摩擦材（１８）が接する部位（Ｍ）の全体を複数の区分（Ｌｋ）に分割して、当該区分（Ｌｋ）に対応する区分熱容量（ＨＣｋ）を算出しておき、その上で、摩擦係合要素（ＬＣ）の締結度合いに関するデータを取得し、当該締結度合いに関するデータに基づいて、複数の区分のうち摩擦材（１８）が接することで発熱する領域（Ｗ）に属する区分（Ｌｋ）を決定し、この発熱する領域（Ｗ）に属する各区分（Ｌｋ）に対して、該区分（Ｌｋ）ごとに熱収支計算を行うと共に区分熱容量（ＨＣｋ）を用いてその表面温度（Ｔｋ）の算出を行うことを特徴とする。

本発明にかかる摩擦係合要素の制御装置によれば、摩擦材の表面温度を算出する際に、予め摩擦材が接する部位を複数の区分に分割して、当該区分に対応する区分熱容量を算出しておき、その上で、摩擦係合要素の締結度合いに関するデータを取得し、当該締結度合いに関するデータに基づいて、上記複数の区分のうち摩擦材が接することで発熱する領域に属する区分を決定（摩擦材の当たり幅を決定）し、その領域に属する各区分に対して、該区分ごとに熱収支計算を行うと共に区分熱容量を用いて表面温度の算出を行うようにした。したがって、摩擦材の表面温度の算出において、実際に摩擦材が当たることで発熱する領域を考慮して、当該領域の熱容量を用いて表面温度の計算を行うことができる。これにより、摩擦材の当たり幅に応じた適切な温度推定が行えるようになるので、摩擦係合要素が有する摩擦材の温度をより精度良く推定できる。特に、従来の摩擦材の温度計算では、発熱領域（当たり幅）の大きさに関わらず、摩擦材が接する部位の熱容量が一定であるとの仮定で計算が行われていた。そのため、当たり幅が小さく受熱部の熱容量が小さい状態では、実際の表面温度が推定値よりも高くなってしまい、摩擦材の十分な保護に懸念があった。これに対して、本発明の手法では、摩擦係合要素の締結力が低い（押付力が小さい）状態では、摩擦材の当たり幅が小さいために、発熱領域の熱容量が小さくなる。したがって、実際の温度が上昇し易い状態であれば、推定温度も同様の傾向で上昇するので、摩擦材の表面温度を精度良く推定できる。したがって、摩擦材及び摩擦係合要素に対する保護の信頼性を向上させることができる。

また、上記の摩擦係合要素の制御装置では、摩擦係合要素（ＬＣ）は、トルクコンバータ（ＴＣ）に付随するロックアップクラッチ（ＬＣ）であり、上記の締結度合いに関するデータは、トルクコンバータ（ＴＣ）の指示油圧、伝達トルク、回転数のデータの少なくともいずれかであってよい。

ロックアップクラッチなど摩擦係合要素が有する摩擦材の当たり幅は、摩擦係合要素にかかる押し力の関数となる。そのため、ロックアップクラッチの場合は、トルクコンバータの指示油圧や伝達トルクなどで摩擦材の当たり幅が決まる。また、トルクコンバータの回転数に応じてコンバータカバーの形状などが変化することでも、摩擦材の当たり幅が変化する。したがって、上記のように、摩擦材が接することで発熱する領域に属する区分を決定するための係合強さに関するデータは、トルクコンバータの指示油圧、伝達トルク、回転数のデータの少なくともいずれかであることが望ましい。これによれば、摩擦材の接触に不均一性（いわゆる片当たり）が生じ易いロックアップクラッチにおいて、スリップ制御による摩擦材の温度上昇を効果的に監視でき、ロックアップクラッチの保護の信頼性を向上させることができる。

また、上記の摩擦係合要素の制御装置では、表面温度算出手段（８）は、予め上記複数の区分（Ｌｎ）に対する摩擦材（１８）の押付力に順位を付しておき、発熱する領域（Ｗ）に属する各区分（Ｌｋ）のうち、摩擦材（１８）の押付力が最も強い区分（Ｌｈ）に対してのみ熱収支計算を行うと共に区分熱容量（ＨＣｈ）を用いて表面温度（Ｔｈ）の算出を行うようにしてよい。また、この場合の表面温度（Ｔｈ）の算出を行う区分（Ｌｈ）は、摩擦材（１８）における回転外周側の端辺（１９）に対応する位置を含む区分（Ｌｈ）であってよい。

摩擦材に片当たりが生じている場合は、通常、最も強い力で接する箇所が最大に熱を受けるため、最も高い温度になる。そして、摩擦材の保護や負荷監視の観点においては、最も高い温度になる部位の温度を把握すれば足りる。したがって、上記のように、摩擦材の押付力が最も強い区分に対してのみ表面温度の算出を行うように構成すれば、保護の信頼性を確保しながら、表面温度算出手順を簡素化できるので、制御装置の構成の簡略化などを図ることができる。
なお、上記の括弧内の符号は、後述する実施形態における構成要素の符号を本発明の一例として示したものである。

本発明にかかる摩擦係合要素の制御装置によれば、ロックアップクラッチなど摩擦係合要素が有する摩擦材の温度推定計算において、摩擦材の当たり幅を考慮することで、温度推定値の算出精度を高めることができ、摩擦係合要素の保護の信頼性を向上させることができる。

本発明が適用されるロックアップクラッチ付きトルクコンバータを示す部分概略断面図、及びその制御装置を示すブロック図である。ロックアップクラッチの制御装置の制御内容を示すフローチャート（メインフロー）である。ロックアップクラッチの負荷計算のサブルーチンを示すフローチャートである。摩擦材が接する部位の表面を模式的に示す図である。摩擦材表面温度の演算手順のサブルーチンを示すフローチャートである。摩擦材の当たり幅による発熱領域の変化を示す模式図で、（ａ）は、ロックアップクラッチの締結力（押付力）が小さい状態、（ｂ）は、ロックアップクラッチの締結力（押付力）が大きい状態を示す図である。本発明の第２実施形態における摩擦材の当たり幅による発熱領域の変化を示す模式図で、（ａ）は、ロックアップクラッチの締結力（押付力）が小さい状態、（ｂ）は、ロックアップクラッチの締結力（押付力）が大きい状態を示す図である。摩擦材が接する部位の表面を模式的に示す図である。第２実施形態における摩擦材表面温度の演算手順のサブルーチンを示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明が適用されるロックアップクラッチ付きトルクコンバータを示す部分概略断面図、及びその制御装置を示すブロック図である。同図に示すトルクコンバータＴＣは、コンバータカバー１１ａを介してエンジン出力軸（図示せず）と繋がるインペラ１１と、インペラ１１と対向して配設されるとともにタービンハブ１２ａを介して変速機入力軸（図示せず）と繋がるタービン１２と、固定保持されるステータ１３とから構成される。タービン１２の背面とコンバータカバー１１ａの内面とに囲まれた空間内にロックアップピストン１５が配設されている。この空間はロックアップピストン１５により二分割されており、コンバータカバー１１ａとロックアップピストン１５に囲まれたロックアップ解放室１６と、タービン１２とロックアップピストン１５に囲まれたロックアップ締結室１７とに分けられている。なお、このロックアップピストン１５はタービンハブ１２ａに対して軸方向移動可能で、且つタービンハブ１２ａと一体回転するように取り付けられている。

ロックアップクラッチＬＣの作動は、ロックアップ油入口１６ａおよびコンバータ油入口１７ａから供給される作動油圧を制御して、ロックアップ解放室１６とロックアップ締結室１７内の油圧を制御することにより行われる。例えば、ロックアップ解放室１６内の油圧を低下させることによりロックアップ締結室１７内の油圧によりロックアップピストン１５をコンバータカバー１１ａの内面に押し付け、ロックアップピストン１５の側面に設けられたクラッチ摩擦材（以下、単に「摩擦材」と称す。）１８とコンバータカバー１１ａの内面との摩擦によりロックアップピストン１５とコンバータカバー１１ａとを結合させる。この結果、インペラ１１とタービン１２が係合されて一体回転するロックアップ作動状態となる。これとは逆に、ロックアップ油入口１６ａからロックアップ解放室１６に作動油を供給してロックアップ解放室１６内の油圧をロックアップ締結室１７内の油圧より高くすると、ロックアップピストン１５はコンバータカバー１１ａの内面から離れてロックアップ解放状態となり、インペラ１１とタービン１２とは独立して回転可能となり、トルクコンバータＴＣが作動する状態となる。

このように、ロックアップ油入口１６ａおよびコンバータ油入口１７ａから供給される作動油圧を制御することにより、ロックアップピストン１５とコンバータカバー１１ａの内面との接触を制御し、ロックアップを作動させたり、解放させたり、さらには、部分係合させたり（これをロックアップクラッチＬＣのスリップ制御と称する）することができる。このようなロックアップ制御を行うために、ロックアップ制御装置１が設けられている。

ロックアップ制御装置１は、オイルタンク６内の作動油を供給する油圧ポンプ５と、油圧ポンプ５から供給される供給圧を調整する供給圧調整手段４と、供給圧調整手段４により調圧された作動油をロックアップ油入口１６ａおよびコンバータ油入口１７ａに供給する制御を行う油圧回路切替手段３と、ロックアップ油入口１６ａからロックアップ解放室１６に供給される作動油圧を制御する締結力調整手段２と、締結力調整手段２の作動を制御する信号圧を供給する信号圧発生手段７と、信号圧発生手段７に指令を与える主制御部８とを備えて構成される。このロックアップ制御装置１では、主制御部８の指令に基づいて、ロックアップ解放室１６内の油圧を締結力調整手段２により調圧制御し、ロックアップ締結室１７内の油圧を供給圧調整手段４により調圧制御し、且つ、油圧回路切替手段３による供給油圧の切替制御を行うことにより、ロックアップクラッチＬＣの係合作動制御が行われる。なお、主制御部８は、本発明にかかる摩擦材の表面温度の推定値を算出する表面温度算出手段及び摩擦係合要素の係合状態を制御する制御手段として機能する。

このようにしてロックアップクラッチＬＣの係合作動制御を行う場合（特に、スリップ制御を行う場合）、摩擦材１８とコンバータカバー１１ａの内面との摩擦により発熱が生じ、摩擦材１８の耐久性が損なわれるおそれがある。このため、本発明のロックアップ制御装置１においては、主制御部８で摩擦材１８の表面温度の演算を行い、当該表面温度が過度に高温となることを防止するための制御を行うようになっている。

図２は、上記の制御内容を示すフローチャート（メインフロー）である。この制御では、まず、ロックアップクラッチＬＣの負荷演算を行う（ステップＳ１）。ロックアップクラッチＬＣの負荷演算の具体的な手順については、下記で詳細に説明する。その後、油温センサにてトルクコンバータの作動油温Ｔｍを検出する（ステップＳ２）。そして、ロックアップクラッチＬＣの摩擦材１８の表面温度Ｔを演算する（ステップＳ３）。ここでの摩擦材１８の表面温度Ｔは、後述するように、摩擦材１８が接する部位の発熱領域を複数の区分に分割した当該区分ごとの表面温度である。この表面温度演算の具体的な手順については、下記で詳細に説明する。

そして、上記で求めた摩擦材１８の現在の表面温度Ｔと、摩擦材１８に応じて設定された許容温度Ｔ１とを比較する（ステップＳ４）。その結果、現在の摩擦材１８の表面温度Ｔが許容温度Ｔ１未満（ＮＯ）のときには、ステップＳ１に戻って上述の手順を継続する。一方、許容温度Ｔ１以上（ＹＥＳ）のときには、摩擦材１８の温度を低下させるための制御を行う（ステップＳ５）。ここでの摩擦材１８の温度を低下させるための制御としては、例えば、ロックアップクラッチＬＣを完全係合させる制御、もしくは完全解放させる制御が行われる。これにより、摩擦材１８の表面温度が許容温度Ｔ１以上の状態が解消するので、摩擦材１８の所期の耐久性を確保することができる。

ここで、ロックアップクラッチＬＣの負荷演算（ステップＳ１）の手順について説明する。図３は、ロックアップクラッチＬＣの負荷演算のサブルーチンを示すフローチャートである。この負荷演算では、まず、スロットル開度センサによりエンジンスロットル開度θ_THを検出するとともに、車速センサにより車速Ｖを検出する（ステップＳ１−１）。これら検出値に基づいて、ロックアップスリップ制御における目標スリップ率を算出し（ステップＳ１−２）、このような目標スリップ率が得られるようにロックアップクラッチＬＣの係合制御を行う（ステップＳ１−３）。このとき、エンジン回転数Ｎｅ（すなわち、トルクコンバータ入力回転数）と変速機入力回転数Ｎｍ（すなわち、トルクコンバータ出力回転数）とを検出する（ステップＳ１−４）。

さらに、エンジンスロットル開度θ_THおよびエンジン回転数Ｎｅに基づいて、エンジン出力トルクを推定する（ステップＳ１−５）。そして、ロックアップクラッチ伝達トルクＴ_LCと、ロックアップクラッチ差回転ΔＮを算出する（ステップＳ１−６）。ロックアップクラッチ伝達トルクＴ_LCと、ロックアップクラッチ差回転ΔＮの算出は、以下の手順で行われる。

まず、ロックアップクラッチ差回転ΔＮは、エンジン回転数Ｎｅと、変速機入力回転数Ｎｍとの差である。一方、ロックアップクラッチ伝達トルクＴ_LCについては、ロックアップクラッチＬＣがスリップ制御を行っているときは、エンジントルクＴｅはロックアップクラッチ伝達トルクＴ_LCとトルクコンバータの流体伝達トルクＴ_TCの和であり、次式（１）のように表される。ここで、トルクコンバータの流体伝達トルクＴ_TCは、エンジン回転数Ｎｅと変速機入力回転数Ｎｍ（または、目標すべり率）から求まるトルクコンバータの容量係数τを用いて、次式（２）により求められる。これら式（１）および（２）からロックアップクラッチ伝達トルクＴ_LCが求まる。

Ｔｅ＝Ｔ_LC ＋Ｔ_TC ・・・（１）
Ｔ_TC ＝ τ・（Ｎｅ／１０００）² ・・・（２）

次に、摩擦材１８の表面温度演算（ステップＳＴ３）の手順について説明する。本実施形態では、摩擦材１８の表面温度演算を行うにあたって、予めコンバータカバー１１ａにおける摩擦材１８が接する部位を複数の区分に分割して、当該区分に対応する区分熱容量を算出しておくようになっている。図４は、このことを説明するための図で、摩擦材１８が接する部位Ｍの表面を模式的に示す図である。同図では、縦軸に摩擦材１８が接する部位Ｍの径方向の分布を取っている。ここでは、摩擦材１８が接する部位Ｍの全体ＬＡを径方向で複数個（ここではｎ個）の区分Ｌ１，Ｌ２・・Ｌｎに分割する。そして、当該複数の区分Ｌ１，Ｌ２・・Ｌｎそれぞれに対応する区分熱容量ＨＣ１，ＨＣ２・・・ＨＣｎを算出しておく。なお、摩擦材１８が接する部位Ｍの全体ＬＡは、摩擦材１８の接触で発熱が生じる領域（発熱領域）Ｗの最大値であり、その熱容量ＨＣ＝ΣＨＣｋ（ｋ＝１〜ｎ）は、当該発熱領域Ｗの最大値に対応する最大の熱容量である。

図５は、摩擦材１８の表面温度を演算する手順を示すサブルーチンである。この演算では、まず、ロックアップクラッチ伝達トルクＴ_LCとロックアップクラッチ差回転ΔＮとを読み込み（ステップＳ３−１）、ロックアップクラッチＬＣの発熱量Ｑ_LCを演算する（ステップＳ３−２）。ロックアップクラッチＬＣの発熱量Ｑ_LCは、次式（３）で求まる。

Ｑ_LC ＝Ｔ_LC・（π／３０）・ΔＮ・ｄｔ・・・（３）

続いて、トルクコンバータＴＣ内の作動油温Ｔｍを読み込む（ステップＳ３−３）。そして、ロックアップクラッチＬＣの押付力（締結度合い）に関するデータを取得する（ステップＳ３−４）。ここでのロックアップクラッチＬＣの押付力に関するデータは、トルクコンバータの指示油圧、伝達トルク、回転数の少なくともいずれかのデータを用いることができる。これらのデータに基づいて、ロックアップクラッチＬＣの押付力を把握できる。そして、このロックアップクラッチＬＣの押付力に基づいて摩擦材１８の当たり箇所及び当たり幅の計算を行う（ステップＳ３−５）。この摩擦材１８の当たり箇所及び当たり幅の計算は、具体的には、上記複数の区分Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎのうち摩擦材１８が接することで発熱する領域（発熱領域）Ｗに属する区分Ｌｋの数及び位置を決定することで行われる。

図６は、摩擦材１８の当たり幅による発熱領域Ｗの変化を示す模式図で、（ａ）は、ロックアップクラッチＬＣの締結力（押付力）が小さい状態、（ｂ）は、ロックアップクラッチＬＣの締結力（押付力）が大きい状態を示す図である。ロックアップクラッチＬＣの摩擦材１８は、既述のように、コンバータカバー１１ａに対してその全表面が常に均一に接する訳ではなく、ロックアップクラッチＬＣの押付力に応じて、接触する表面積（当たり幅）が変化する。具体的には、ロックアップクラッチＬＣの押付力が小さい状態では、外径側の端辺あるいはその近傍の一部のみが当接する状態（片当たり状態）であり、そこから押付力が大きくなるに従って、当接する領域が段階的に拡大してゆくようになっている。そのため、同図（ａ）に示すように、ロックアップクラッチＬＣの締結力（押付力）が小さい状態では、発熱領域Ｗが小さく、それに属する区分Ｌｋの数が少ないが、同図（ｂ）に示すように、ロックアップクラッチＬＣの締結力（押付力）が大きくなると、発熱領域Ｗが拡大することで、それに属する区分Ｌｋの数が増加する。したがって、発熱領域Ｗに属する区分Ｌｋの数及び位置を決定することで、発熱領域Ｗの熱容量ＨＣｋを算出することができる。なお、ロックアップクラッチＬＣの押付力に対する発熱領域Ｗの変化は、予め測定した摩擦材１８の温度変化の実測値などに基づいて定められている。

次に、上記で決定した区分Ｌｋごとに熱収支計算を行う（ステップＳ３−６）。この熱収支は次式（４）で算出される。

ΔＱｋ←（Ｑｋ_in−Ｑｋ_out）＊Ａｋ＝（Ｑ_LC − ｔ・ＤＴ）＊Ａｋ・・・（４）

但し、Ａｋ：発熱領域全体の発熱量を各区分に割り当てるための係数
ｔ：作動油による冷却率補正係数
ＤＴ：摩擦材表面温度Ｔｋと作動油温Ｔｍの温度差

上記の係数Ａｋは、現在のロックアップクラッチＬＣの押付力に応じて決まる摩擦材１８の当たり箇所及び当たり幅を考慮して、発熱領域Ｗ全体の発熱量を各区分Ｌｎに割り当てるための係数である。この係数Ａｋは、予め測定した摩擦材１８の温度変化の実測値に基づいて定められているものである。また、式（４）での計算においては、初期条件として、Ｑ_LC＝０およびＴｋ＝Ｔｍと設定される。

さらに、算出した熱収支に基づいて、各区分Ｌｋにおける単位時間当たりの摩擦材表面温度Ｔｋと作動油温Ｔｍの温度差変化率ΔＴｋを算出する（ステップＳ３−７）。この温度差変化率ΔＴｋは、次式（５）で算出できる。

ΔＴｋ←ΔＱｋ／ＨＣｋ・・・・（５）
（ｋ＝１，２，・・・ｎ）

次に、算出した各区分Ｌｋの温度差変化率ΔＴｋと、前回の計算により求められた各区分Ｌｋの表面温度Ｔｋとから、各区分Ｌｋの今回の表面温度Ｔｋ′を次式（６）で求める（ステップＳＴ３−８）。以下、この計算を繰り返して、刻一刻変化する各区分Ｌｋの摩擦材１８の表面温度Ｔｋ′を求めることができる。

Ｔｋ′＝Ｔｋ＋ ΔＴ・・・（６）
（ｋ＝１，２，・・・ｎ）

そして、図２のステップＳ４で行われる摩擦材１８の現在の表面温度Ｔと許容温度Ｔ１との比較は、各区分の表面温度Ｔｋ′（ｋ＝１，２・・・）のうち最も高い温度と許容温度Ｔ１とを比較することで行われる。

以上説明したように、本実施形態のロックアップクラッチの制御装置では、摩擦材１８の表面温度を算出する際に、予め摩擦材１８が接する部位Ｍを複数の区分Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎに分割して、当該区分Ｌ１，Ｌ２・・・それぞれに対応する区分熱容量ＨＣ１，ＨＣ２・・・ＨＣｎを算出しておき、その上で、ロックアップクラッチＬＣの締結度合いに関するデータを取得し、当該締結度合いに関するデータに基づいて、上記複数の区分Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎのうち摩擦材１８が接することで発熱する発熱領域Ｗに属する区分Ｌｋを決定し、該区分Ｌｋに対して、当該区分Ｌｋごとに熱収支計算を行うと共に区分熱容量ＨＣｎを用いてその表面温度Ｔｋの算出を行うようにした。したがって、摩擦材１８の表面温度の算出において、摩擦材１８が接する部位Ｍに対して、実際に摩擦材１８が当たることで発熱する発熱領域Ｗの大きさを考慮して、当該発熱領域Ｗに属する区分Ｌｋの熱容量ＨＣｋだけを用いて表面温度Ｔｋの計算を行うことができる。これにより、摩擦材１８の当たり幅に応じた適切な温度推定が行えるようになるので、ロックアップクラッチＬＣの摩擦材１８の温度を精度良く推定できる。

従来の摩擦材の温度計算では、発熱領域（当たり幅）の大きさに関わらず、摩擦材が接する部位の熱容量が一定であるとの仮定で計算が行われていた。そのため、当たり幅が小さく摩擦材が接する部位の熱容量が小さい状態では、実際の表面温度が計算値よりも高くなってしまい、摩擦材１８の保護に懸念があった。これに対して、本実施形態の手法によれば、ロックアップクラッチＬＣの締結力が低い（押付力が小さい）状態では、摩擦材１８の当たり幅が小さいために、発熱領域Ｗに属する区分Ｌｋの熱容量ＨＣｋが小さくなる。したがって、実際の温度が上昇し易い状態にあれば、推定値も同様の傾向で上昇するので、摩擦材１８の表面温度を従来よりも精度良く推定できる。したがって、摩擦材１８の保護の信頼性を向上させることができる。

また、ロックアップクラッチＬＣの摩擦材１８の当たり幅は、ロックアップクラッチＬＣにかかる押付力の関数となる。そのため、ロックアップクラッチＬＣの指示油圧や伝達トルクなどで摩擦材１８の当たり幅が決まる。また、トルクコンバータＴＣの回転数に応じてコンバータカバー１１ａの形状などが変化することでも、摩擦材１８の当たり幅が変化する。したがって、上記のように、摩擦材１８が接することで発熱する発熱領域Ｗに属する区分Ｌｋを決定するために用いるロックアップクラッチＬＣの締結度合いに関するデータは、トルクコンバータＴＣの指示油圧、伝達トルク、回転数のデータの少なくともいずれかであることが望ましい。これにより、摩擦材１８の接触に不均一性（いわゆる片当たり）が生じ易いロックアップクラッチＬＣにおいて、スリップ制御による摩擦材１８の温度上昇を適切に監視できるので、ロックアップクラッチＬＣの保護の信頼性を向上させることができる。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態の説明及び対応する図面においては、第１実施形態と同一又は相当する構成部分には同一の符号を付し、以下ではその部分の詳細な説明は省略する。また、以下で説明する事項以外の事項については、第１実施形態と同じである。この点は、他の実施形態においても同様である。

図７は、第２実施形態における摩擦材１８の当たり幅による発熱領域Ｗの変化を示す模式図で、（ａ）は、ロックアップクラッチＬＣの締結力（押付力）が小さい状態、（ｂ）は、ロックアップクラッチＬＣの締結力（押付力）が大きい状態を示す図である。また、図８は、摩擦材１８が接する部位Ｍの表面を模式的に示す図である。

実際のロックアップクラッチＬＣでは、摩擦材１８は、コンバータカバー１１ａの内面に対して、ロックアップクラッチＬＣの締結力が小さい状態では、図７（ａ）に示すように、外周側の端辺１９を含む領域（図の斜線領域）のみ片当たりする。そして、ロックアップクラッチＬＣの締結力（押付力）が大きくなるに従って、同図（ｂ）に示すように、片当たりする外周側の端辺１９を含む領域が内周側へ拡大してゆく。この場合、摩擦材１８が接する力の強さは、外周側の端辺１９に対応する位置が最も強く、そこから内周側になるに連れて次第に弱くなる。したがって、発熱領域Ｗの表面温度の分布は、外周側の端辺１９に対応する位置が最も高い温度となり、内周側になるに連れて次第に低い温度になる。

そして、摩擦材１８の保護の観点では、最も高い表面温度のみを把握すれば足りる。そこで、本実施形態では、図８に示すように、摩擦材１８が当接する力が最も強い外周側の端辺１９に対応する位置を含む区分Ｌｈに対してのみ表面温度の算出を行うようにしている。

以下、本実施形態での摩擦材１８の表面温度の算出手順を具体的に説明する。第１実施形態では、摩擦材１８の表面温度演算を行うにあたって、予め摩擦材１８が接する部位Ｍを複数の区分Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎに分割して、各区分Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎの熱容量ＨＣ１，ＨＣ２・・・ＨＣｎそれぞれを算出していたのに対して、本実施形態では、摩擦材１８が接する部位Ｍのうち、外周側の端辺１９に対応する位置を含む一区分Ｌｈの熱容量ＨＣｈのみを算出しておけばよい。

図９は、本実施形態における摩擦材表面温度の演算手順のサブルーチンを示すフローチャートである。図９のフローチャートは、第１実施形態の図５に対応するもので、ステップＳ３３−１〜Ｓ３３−４は、それぞれ図５に示すフローチャートのステップＳ３−１〜Ｓ３−４と同じであるため、その説明は省略する。

そして、本実施形態では、摩擦材１８が接する部位Ｍの発熱領域Ｗのうち、外周側の端辺１９に対応する位置を含む区分Ｌｈのみの熱収支計算を行う（ステップＳ３３−５）。この熱収支は、次式（７）で算出される。

ΔＱｈ←（Ｑｈ_in−Ｑｈ_out）＊Ａｈ＝（Ｑ_LC − ｔ・ＤＴ）＊Ａｈ・・・（７）
但し、
Ａｈ：発熱領域全体の発熱量を外周側の端辺１９に対応する位置を含む区分Ｌｈに割り当てるための係数

上記の係数Ａｋは、現在のロックアップクラッチＬＣの押付力に応じて、摩擦材１８の発熱領域Ｗ全体の発熱量を外周側の端辺１９に対応する位置を含む区分Ｌｈに割り当てるための係数である。この係数は、予め測定した摩擦材１８の温度変化の実測値に基づいて定められた係数である。

さらに、上記で算出した熱収支に基づいて、区分Ｌｈにおける単位時間当たりの摩擦材表面温度と作動油温Ｔｍの温度差変化率ΔＴｈを算出する（ステップＳ３３−６）。この温度差変化率ΔＴは、次式（８）で算出できる。

ΔＴｈ←ΔＱｈ／ＨＣｈ・・・・（８）

次に、算出した区分Ｌｈの温度差変化率ΔＴｈと、前回の計算により求められた区分Ｌｈの摩擦材１８の表面温度Ｔｈとから、今回の区分Ｌｈの表面温度Ｔｈ′を次式（９）で求める（ステップＳＴ３３−７）。以下、この計算を繰り返して、刻一刻変化する区分Ｌｈの表面温度Ｔｈを求めることができる。

Ｔｈ′← Ｔｈ＋ ΔＴｈ・・・（９）

このようにして算出した現在の表面温度Ｔｈ′を許容温度Ｔ１と比較する（第１実施形態のステップＳ４に対応）。

摩擦材１８に片当たりが生じている場合は、通常、最も強い力で接する箇所が最大に熱を受けるため、最も高い温度になる。そして、摩擦材１８の保護や負荷監視の観点においては、摩擦材１８の最も高い温度になる箇所の温度を把握しておけば足りる。したがって、上記のように摩擦材１８の押付力が最も強い区分Ｌｈのみでその表面温度Ｔｈの算出を行うように構成すれば、ロックアップクラッチＬＣの保護の信頼性を確保しながら、摩擦材１８の表面温度の算出手順を簡素化できるので、制御装置１の構成の簡略化などを図ることができる。

そして、ロックアップクラッチＬＣの摩擦材１８では、外周側の端辺１９に対応する位置を含む区分Ｌｈが最も強い力で接するため、最も高い温度になる。したがって、上記のように外周側の端辺１９に対応する位置を含む区分Ｌｈの温度Ｔｈを算出すれば、スリップ制御による摩擦材１８の温度上昇を効果的に監視できるので、ロックアップクラッチＬＣの保護の信頼性を確保できる。

なお、ここでは、摩擦材１８が外周側の端辺１９に対応する位置から順に片当たりする態様を考慮して、外周側の端辺１９に対応する位置を含む区分Ｌｈの表面温度Ｔｈのみを計算する場合を示したが、摩擦材１８の片当たりが他の態様で起こる場合には、その表面温度を測定する区分は上記以外の区分としてもよい。すなわち、一般的には、予め摩擦材１８が接する部位Ｍが有する複数の区分Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎに対して、摩擦材１８の押付力に順位を付しておき、発熱領域Ｗに属する区分Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎのうち、摩擦材１８の押付力が最も強い区分に対して表面温度の算出を行うようにすることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、本発明にかかる制御装置を用いる摩擦係合要素は、上記実施形態に示すトルクコンバータＴＣに付随するロックアップクラッチＬＣには限らず、一般的な変速段設定用のクラッチやブレーキなど、他の種類の摩擦係合要素であってもよい。

１ロックアップ制御装置
８主制御部（表面温度算出手段、制御手段）
１１ａコンバータカバー
１５ロックアップピストン
１８摩擦材
ＨＣ熱容量
ＨＣ１，ＨＣ２・・・ＨＣｎ区分熱容量
Ｌ１，Ｌ２・・・Ｌｎ区分
ＬＡ全表面
ＬＣロックアップクラッチ
Ｍ摩擦材が接する部位
ＴＣトルクコンバータ
Ｗ発熱領域

Claims

摩擦係合要素の係合状態を制御する摩擦係合要素の制御装置であって、
前記摩擦係合要素が有する摩擦材の表面温度の推定値を算出する表面温度算出手段と、前記表面温度算出手段で算出した前記摩擦材の表面温度に応じて前記摩擦係合要素の係合状態を制御する制御手段と、を備え、
前記表面温度算出手段は、
前記摩擦材が接する部位の熱容量と、前記摩擦材の表面温度と前記摩擦係合要素の作動油温との温度差と、前記摩擦係合要素の作動油による冷却率と、を用いて熱収支計算を行って、単位時間当たりの前記摩擦材の表面温度と前記摩擦係合要素の作動油温との温度差変化率を算出し、この温度差変化率から前記摩擦材の表面温度を算出する際に、
予め前記摩擦材が接する部位の全体を複数の区分に分割して、当該区分に対応する区分熱容量を算出しておき、
前記摩擦係合要素の締結度合いに関するデータを取得し、当該締結度合いに関するデータに基づいて、前記複数の区分のうち前記摩擦材が接することで発熱する領域に属する区分を決定し、
前記発熱する領域に属する各区分に対して、該区分ごとに前記熱収支計算を行うと共に前記区分熱容量を用いてその表面温度の算出を行う
ことを特徴とする摩擦係合要素の制御装置。
前記摩擦係合要素は、トルクコンバータに付随するロックアップクラッチであり、
前記締結度合いに関するデータは、前記トルクコンバータの指示油圧、伝達トルク、回転数のデータの少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦係合要素の制御装置。
前記表面温度算出手段は、
予め前記複数の区分に対する前記摩擦材の押付力に順位を付しておき、
前記発熱する領域に属する各区分のうち、前記摩擦材の押付力が最も強い区分に対してのみ、前記熱収支計算を行うと共に前記区分熱容量を用いてその表面温度の算出を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦係合要素の制御装置。
前記表面温度の算出を行う区分は、前記摩擦材における回転外周側の端辺を含む位置に対応する区分である
ことを特徴とする請求項３に記載の摩擦係合要素の制御装置。