車両駆動装置
【課題】車両発進時に摩擦クラッチの仕事量を制限することによって熱エネルギの発生を抑制し、摩擦クラッチの耐久性能を従来よりも向上した車両駆動装置を提供する。
【解決手段】エンジン２と、駆動側部材６１、従動側部材６２、及びアクチュエータ６３を有する摩擦クラッチ６と、エンジン２の出力回転数の目標値を設定して実際の出力回転数が一致するようにエンジン２を制御し、かつ摩擦クラッチ６のアクチュエータ６３を制御する制御部７と、を備える車両駆動装置１であって、摩擦クラッチ６の温度を実測または推測するクラッチ温度検出手段（吸気温度センサ５）をさらに備え、制御部７は、車両発進時のアクセルペダルの操作量及び摩擦クラッチ６の温度に基づいて出力回転数の目標値を設定する発進時制御手段７１を有する。
【解決手段】エンジン２と、駆動側部材６１、従動側部材６２、及びアクチュエータ６３を有する摩擦クラッチ６と、エンジン２の出力回転数の目標値を設定して実際の出力回転数が一致するようにエンジン２を制御し、かつ摩擦クラッチ６のアクチュエータ６３を制御する制御部７と、を備える車両駆動装置１であって、摩擦クラッチ６の温度を実測または推測するクラッチ温度検出手段（吸気温度センサ５）をさらに備え、制御部７は、車両発進時のアクセルペダルの操作量及び摩擦クラッチ６の温度に基づいて出力回転数の目標値を設定する発進時制御手段７１を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両駆動装置に関し、より詳細には、摩擦クラッチの耐久性能を向上した車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のパワートレーンの途中、一般的にはエンジンと変速機の間に、トルクの伝達を継断するクラッチ装置が用いられる。代表的なクラッチ装置として、摩擦面に摩擦材（フェーシングやライニングと称される）を有する従動側プレートが駆動側プレートに摩擦摺動して継合する摩擦クラッチ装置がある。摩擦クラッチ装置は、油などの冷却液を摩擦面に供給する湿式と、空気による冷却に頼る乾式とに細分される。また、操作方式には、運転者がクラッチペダルを踏み込むことによって駆動される方式と、アクチュエータによって駆動される自動式とがある。乾式摩擦クラッチ装置で、クラッチ継断動作を繰り返すと摩擦材が摩耗し、毎回の動作特性や長期的な耐久性能に影響を及ぼす。
【０００３】
このような摩擦材の摩耗の影響を自動的に補償し、あるいは低減するための手段を組み込んだクラッチ装置が提案されている。例えば、特許文献１に開示されたハイブリッド車両の駆動装置は、クラッチアクチュエータの動作量であるストローク値に基づいて、クラッチ締結／開放を制御するクラッチ制御手段を備えている。そして、クラッチ制御装手段は、クラッチ完全締結時のストローク値を制御の基準点とし、毎回の締結動作時にリアルタイムで基準点を計測し、基準点を補正することを特徴としている。これにより、クラッチフェーシングの摩耗進行度合いにかかわらず、摩擦クラッチの締結／開放の制御精度が安定して確保される、とされている。
【０００４】
また、特許文献２には、摩擦係合することによって両回転部材間での駆動力伝達を行う駆動力伝達装置が開示されており、摩擦係合する摺動面の一方に非晶質構造を有するダイヤモンド状炭素薄膜を施したことを特徴としている。これにより、摩耗が起こりにくく、耐久性がよくなる、とされている。摩擦材の材質に関しては、特許文献２に限定されず、他にも各種の提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４３３６５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の技術は、摩擦クラッチの毎回の動作特性を安定化する効果があるが、摩擦材の摩耗量を低減することはできず、耐久性能は改善されない。また、特許文献２の技術は、摩擦クラッチの摩擦材の材質を選定することで摩耗量を低減できるが、摩耗による耐久性能の低下が全く生じないわけではない。一般的に、摩擦材の摩耗量及び発熱量は、摩擦クラッチが継合動作するときの仕事量に大きく影響される。つまり、継合動作時に伝達されるクラッチトルクと回転数差との積を継合動作時間にわたって積分した仕事量が大きければ、摩擦材の摩耗量及び発熱量は大きくなる。周知のように、車両発進時の継合動作でクラッチの仕事量は大きく、アクセルペダルが大きく踏み込まれた急発進時には仕事量が特に大きくなる。この場合、摩擦クラッチの駆動側部材と従動側部材との同期回転が達成されてロックアップ状態になるまでに多量の熱エネルギが発生し、耐久性能に影響を与えるおそれがあり、特に初期温度が高いとおそれが増加する。
【０００７】
本発明は上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、車両発進時に必要に応じて摩擦クラッチの仕事量を制限して熱エネルギの発生を抑制し、摩擦クラッチの耐久性能を従来よりも向上した車両駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両駆動装置は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に回転連結された駆動側部材、駆動輪に回転連結されかつ前記駆動側部材と摩擦継合及び離間する従動側部材、及び前記駆動側部材と前記従動側部材との摩擦継合及び離間を駆動するアクチュエータを有して、前記駆動側部材から前記従動側部材へのトルクの伝達を継断する摩擦クラッチと、アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定し、前記出力回転数の目標値に実際の出力回転数が一致するように前記エンジンを制御し、かつ前記摩擦クラッチの前記アクチュエータを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、前記摩擦クラッチの温度を実測または推測するクラッチ温度検出手段をさらに備え、前記制御部は、車両発進時の前記アクセルペダルの操作量及び前記摩擦クラッチの温度に基づいて前記出力回転数の目標値を設定する発進時制御手段を有する。
【０００９】
さらに、前記発進時制御手段は、車両発進時の前記摩擦クラッチの温度が高いほど前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を低く設定することが好ましい。
【００１０】
さらに、前記発進時制御手段は、前記摩擦クラッチの温度が耐久性能に影響を与えない上限許容温度内に収まるように前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記発進時制御手段は、車両発進時の前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値と、前記アクセルペダルが操作されてから前記摩擦クラッチの前記駆動側部材と前記従動側部材とが同期回転に達するまでのロックアップ時間内に摩擦クラッチが為す仕事量との関係、ならびに、前記仕事量と摩擦クラッチの温度上昇分との関係を把握しており、車両発進時の前記摩擦クラッチの温度に前記温度上昇分を加算しても前記上限許容温度内に収まるように、前記２つの関係に基づいて前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定することが好ましい。
【００１２】
また、前記エンジンは、吸気量を調整するスロットルバルブを有し、前記制御部は前記スロットルバルブの開度を調整して前記実際の出力回転数を制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両駆動装置は、エンジン及び摩擦クラッチ及び制御部に加えて、摩擦クラッチの温度を実測または推測するクラッチ温度検出手段をさらに備え、制御部は、車両発進時のアクセルペダルの操作量及び摩擦クラッチの温度に基づいてエンジンの出力軸の出力回転数（以降ではエンジン出力回転数と略記する）の目標値を設定する発進時制御手段を有する。つまり、車両発進時のエンジン出力回転数の制御に際して、従来考慮していなかった摩擦クラッチの温度を考慮するようにした。したがって、車両発進時にアクセルペダルの操作量が大きくかつ摩擦クラッチの温度が高いときに、エンジン出力回転数の目標値を低く設定して摩擦クラッチの仕事量を制限でき、熱エネルギの発生を抑制できる。また、アクセルペダルの操作量が小さいときや、アクセルペダルの操作量が大きくても摩擦クラッチの温度が十分低いときには、摩擦クラッチの仕事量を制限せず、アクセルペダルの操作量に対応するエンジン出力回転数の目標値を設定し、このとき運転者の要求に見合った発進動作を行うことができる。
【００１４】
さらに、摩擦クラッチの温度が高いほどエンジン出力回転数の目標値を低く設定する態様では、車両発進時に摩擦クラッチで発生する熱エネルギを適正に調整できるので、摩擦クラッチの温度が過大に上昇せず、耐久性能が従来よりも向上する。
【００１５】
さらに、摩擦クラッチの温度が耐久性能に影響を与えない上限許容温度内に収まるようにエンジン出力回転数の目標値を設定する態様では、摩擦クラッチの温度を上限許容温度以下に保つことができ、耐久性能が従来よりも確実に向上する。
【００１６】
さらに、車両発進時のエンジン出力回転数の目標値と摩擦クラッチが為す仕事量との関係、ならびに、仕事量と摩擦クラッチの温度上昇分との関係を把握して、摩擦クラッチの温度が上限許容温度内に収まるようにエンジン出力回転数の目標値を設定する態様では、摩擦クラッチが為す仕事量及び温度上昇分を高精度に求めることができる。したがって、摩擦クラッチの温度を上限許容温度内に高精度に保つことができ、耐久性能が従来よりも確実に向上する。
【００１７】
また、エンジンのスロットルバルブの開度を調整して実際の出力回転数を制御する態様では、車両駆動装置の構成自体は従来から変更する必要がなく、簡易な制御の変更のみで摩擦クラッチの耐久性能が従来よりも向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の車両駆動装置を模式的に示す図である。
【図２】発進時制御手段の機能を模式的に説明する図である。
【図３】発進時制御手段を含む制御部の発進制御フローを説明するフローチャートである。
【図４】摩擦クラッチの温度が低いときの一例である図２のＲ点における発進動作を説明する図である。
【図５】摩擦クラッチの温度が高いときの一例である図２のＰ点における発進動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための実施形態を、図１〜図５を参考にして説明する。図１は、本発明の実施形態の車両駆動装置１を模式的に示す図である。図中の破線の矢印は、情報及び制御の流れを示している。実施形態の車両駆動装置１は、エンジン２、摩擦クラッチ６、及び制御部７などにより構成されている。
【００２０】
エンジン２は、車両に搭載されて図略のエンジンルームに配置されており、一般的な方式・構造を有するものを使用できる。エンジン２は、出力軸３、スロットルバルブ４、及び吸気温度センサ５を有している。出力軸３は、ピストンにより回転駆動されるクランク軸と一体的に回転してトルクを出力する。スロットルバルブ４は、エンジンルーム内の空気をエンジン内部に取り込む経路の途中に配設されており、その開度は制御部７により可変に制御される。スロットルバルブ４が大きく開かれて吸気量が増加すると、燃料を含んだ混合気の量が増加し、出力軸３の出力回転数及び出力トルクが増加するようになっている。吸気温度センサ５は、エンジン内部に取り込まれる空気の温度を測定するセンサである。本実施形態において、吸気温度センサ５は、摩擦クラッチ６の温度を推測するクラッチ温度検出手段を兼ねている。
【００２１】
摩擦クラッチ６は、駆動側部材６１、従動側部材６２、及びアクチュエータ６３を有して、駆動側部材６１から従動側部材６２へのトルクの伝達を継断する。駆動側部材６１は、エンジン２の出力軸３に回転連結されている。従動側部材６２は、変速機８の入力軸８１に回転連結され、さらに図略の変速機出力軸やデファレンシャル装置を介して左右の駆動輪に回転連結されている。従動側部材６２の駆動側部材６１に対向する面には摩擦材（フェーシング）が設けられており、駆動側部材６１と摩擦継合及び離間するようになっている。アクチュエータ６３は、駆動側部材６１と従動側部材６２との摩擦継合及び離間を駆動する部位であり、サーボモータや油圧操作機構などを用いて構成することができる。
【００２２】
ここで、摩擦クラッチ６は、エンジン２とともにエンジンルーム内に配設されている。したがって、摩擦クラッチ６の温度はエンジンルーム内の空気温度に概ね一致するため、前述の吸気温度センサ５でクラッチ温度検出手段を兼ねることができる。特に、或る程度の期間にわたり車両が停止していた後の発進時には、エンジンルーム内の温度が均一化されているため、吸気温度センサ５の吸気温度を用いて摩擦クラッチ６の温度を高精度に推定できる。なお、必要に応じて吸気温度センサ５の吸気温度に補正を施して、摩擦クラッチ６の温度を推定するようにしてもよい。また、摩擦クラッチ６の近傍に専用の温度センサを配設して、摩擦クラッチ６の温度を実測するようにしてもよい。
【００２３】
制御部7は、マイコンを内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御部7は、エンジン2の吸気温度センサ５から検出信号を取得して摩擦クラッチ６の温度を推定し、アクセルセンサ９からアクセルペダルの操作量の検出信号を取得する。そして、制御部7は、アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて、エンジン２の出力軸３の出力回転数（エンジン出力回転数）の目標値を設定し、この目標値に実際の出力回転数が一致するようにスロットルバルブ４の開度を可変に制御する。車両の状態を示す指標としては、アクセルペダルの操作量以外に、車速、変速機８で選択されている変速段、ブレーキペダルの操作量、ハンドルの転舵操作量などを適宜参照する。また、制御部7は、摩擦クラッチ６のアクチュエータ６３を制御して、継合動作及び切断動作を制御する。
【００２４】
さらに、制御部7は、車両発進時のアクセルペダルの操作量及び摩擦クラッチの温度に基づいてエンジン出力回転数の目標値を設定する発進時制御手段７１を有している。発進時制御手段７１は、制御部7のソフトウェアにより実現されている。図２は、発進時制御手段７１の機能を模式的に説明する図である。図2の横軸はアクセルペダルの操作量を比率で示したアクセル開度Ａｃ、縦軸はエンジン出力回転数の目標値Ｎｅである。また、図中の３本の曲線Ｃ１〜Ｃ３は、摩擦クラッチ６の温度Ｔをパラメータとする目標値Ｎｅの設定曲線Ｃ１〜Ｃ３を例示したものである。
【００２５】
図２に例示されるように、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅの設定は、横軸のアクセル開度Ａｃ及びパラメータである摩擦クラッチの温度Ｔに基づいて行われる。定性的には、車両発進時のアクセル開度Ａｃが大きいほどエンジン出力回転数の目標値Ｎｅは高く設定され、車両発進時の摩擦クラッチの温度Ｔが高いほどエンジン出力回転数の目標値Ｎｅは低く設定される。発進時制御手段７１は、アクセル開度Ａｃ及び摩擦クラッチ６の温度Ｔをパラメータとする目標値Ｎｅの一覧表形式のマップ保持し、このマップを用いて目標値Ｎｅを設定する。
【００２６】
詳述すると、摩擦クラッチの温度Ｔ１が高いとき、アクセル開度Ａｃが遊び寸法に相当するアクセル開度Ａｃ１を超えると、設定曲線Ｃ１のエンジン出力回転数の目標値Ｎｅはアイドル回転数Ｎｅｉから急峻に増加し始める。アクセル開度Ａｃの増加につれて目標値Ｎｅの増加傾向は鈍り、アクセル開度Ａｃ２で目標値Ｎｅ１にほぼ飽和し、以降は著変せずアクセル開度Ａｃ３で目標値Ｎｅ１となる（図のＰ点）。目標値Ｎｅ１で飽和するように設定することは、摩擦クラッチ６の仕事量を制限することを意味する。この制御を行う目的は、後で詳述するように、摩擦クラッチ６の温度Ｔが耐久性能に影響を与えない上限許容温度Ｔｍａｘ内に収まるようにするためである。
【００２７】
摩擦クラッチの温度Ｔ２が中程度のとき、アクセル開度Ａｃ１を超えると、設定曲線Ｃ２のエンジン出力回転数の目標値Ｎｅは設定曲線Ｃ１よりもさらに急峻にアイドル回転数Ｎｅｉから増加し始め、設定曲線Ｃ１よりも上側に位置する。アクセル開度Ａｃの増加につれて目標値Ｎｅの増加傾向は鈍るが、アクセル開度Ａｃ３まで漸増して目標値Ｎｅ２（Ｎｅ２＞Ｎｅ１）に達する（図のＱ点）。
【００２８】
摩擦クラッチの温度Ｔ３が低いとき、アクセル開度Ａｃ１を超えると、設定曲線Ｃ３のエンジン出力回転数の目標値Ｎｅは設定曲線Ｃ１及びＣ２よりもさらに急峻にアイドル回転数Ｎｅｉから増加し始め、設定曲線Ｃ１及びＣ２よりも上側に位置する。アクセル開度Ａｃの増加につれて目標値Ｎｅの増加傾向は鈍るが、アクセル開度Ａｃ３まで漸増して目標値Ｎｅ３（Ｎｅ３＞Ｎｅ２）に達する（図のＲ点）。この目標値Ｎｅ３は、アクセルペダルの操作量に対応する運転者の要求に見合った値であり、従来技術で設定されていた値である。
【００２９】
つまり、従来技術では、摩擦クラッチの温度Ｔを考慮せずに、出力回転数の目標値Ｎｅをアクセル開度Ａｃの関数として扱い、専ら設定曲線Ｃ３のみを用いていた。これに対して本実施形態では、車両発進時の摩擦クラッチの温度Ｔ１、Ｔ２が高〜中程度のとき設定曲線Ｃ１、Ｃ２を用い、アクセル開度Ａｃ３におけるエンジンの出力回転数の目標値Ｎｅ１、Ｎｅ２を従来の目標値Ｎｅ３よりも低く設定する。
【００３０】
次に、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅを設定する手順について説明する。図３は、発進時制御手段７１を含む制御部７の発進制御フローを説明するフローチャートである。図中のステップＳ１で、エンジン２が始動され、変速機８で第１速変速段が選択されると発進準備が整う。次に、発進時制御手段７１は、ステップＳ２で摩擦クラッチ６の温度Ｔを推定し、ステップＳ３でアクセルペダルの操作量を示すアクセル開度Ａｃを取得する。次にステップ４で、前述のマップを用いてエンジン出力回転数の目標値Ｎｅを設定する。
【００３１】
次いで実際の発進動作の制御に移る。ステップＳ５で、制御部７は、エンジン２のスロットルバルブ４の開度を制御し、実際の出力回転数を増加させてゆく。これと並行して、制御部７は、摩擦クラッチ６のアクチュエータ６３を継合制御し、伝達されるクラッチトルクＴｃを増加させてゆく。これにより、摩擦クラッチ６の駆動側部材６１と従動側部材６２との回転数差ΔＮが徐々に減少し、ステップＳ６で回転数差ΔＮがなくなってロックアップ状態になる。この後は、通常の変速制御に移行する。
【００３２】
次に、実施形態の車両駆動装置１の発進動作及び作用について説明する。図４は、摩擦クラッチ６の温度Ｔ３が低いときの一例である図２のＲ点における発進動作を説明する図である。また、図５は、摩擦クラッチ６の温度Ｔ１が高いときの一例である図２のＰ点における発進動作を説明する図である。図４及び図５でそれぞれ、横軸は共通の時間ｔを示し、上側のグラフは摩擦クラッチ６で伝達されるクラッチトルクＴｃを示し、下側のグラフはエンジン２の出力軸３の実際の出力回転数Ｎｏｕｔ（つまり摩擦クラッチ６の駆動側部材６１の回転数）及び変速機８の入力軸８１の入力回転数Ｎｉｎ（つまり摩擦クラッチ６の従動側部材６２の回転数）を示している。
【００３３】
摩擦クラッチ６の温度Ｔ３が低いときの図４において、時刻ｔ０で発進動作が開始されると、下側のグラフに示されるようにエンジン２の出力回転数Ｎｏｕｔは、アイドル回転数Ｎｅｉから目標値Ｎｅ３に向けて急峻に増加する。一方、変速機８の入力回転数Ｎｉｎは、摩擦クラッチ６の摩擦摺動の作用により、０から徐々に増加する。そして、時間が経過するとともに、出力回転数Ｎｏｕｔと入力回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮ（Ｎｏｕｔ−Ｎｉｎ）は減少する（便宜的に斜線を付して示す）。最終的に、時刻ｔ３で回転数差ΔＮが０のロックアップ状態になり、出力回転数Ｎｏｕｔ及び入力回転数Ｎｉｎがともに目標値Ｎｅ３に達して発進制御が終了する。
【００３４】
一方、上側のグラフに示されるように、摩擦クラッチ６で伝達されるクラッチトルクＴｃ（便宜的に斜線を付して示す）は、時刻ｔ０以降に０から徐々に増加し、時刻ｔ３でクラッチトルクＴｃ３に到達する。時刻ｔ３以降では通常の変速制御が行われ、出力回転数Ｎｏｕｔ及び入力回転数Ｎｉｎは同期を保って増加し、クラッチトルクＴｃもＴｃ３からさらに増加して、車両が加速される。
【００３５】
ここで、摩擦クラッチ６は、クラッチトルクＴｃと回転数差ΔＮとの積に相当する仕事を行う。また、この仕事を時刻ｔ０〜ｔ３までの継合動作時間ｔｊ３にわたって積分すると、摩擦クラッチ６が為す仕事量を求めることができる。この仕事量は従来と同程度に大きく、摩擦クラッチ６の摩擦材の摩耗量及び発熱量は大きくなり、温度上昇分ΔＴ３も大きくなる。しかしながら、時刻ｔ０における摩擦クラッチ６の初期温度Ｔ３が低いので、初期温度Ｔ３に大きな温度上昇分ΔＴ３を加算しても、上限許容温度Ｔｍａｘ内に収まる。上限許容温度Ｔｍａｘは、摩擦クラッチ６の耐久性能に影響を与えない上限の温度であり、構成部材の熱的特性などを考慮して予め設定することができる。
【００３６】
また、摩擦クラッチ６の温度Ｔ１が高いときの図５において、時刻ｔ０で発進動作が開始されると、下側のグラフに示されるようにエンジン２の出力回転数Ｎｏｕｔは、アイドル回転数Ｎｅｉから目標値Ｎｅ１に向けて急峻に増加する。一方、変速機８の入力回転数Ｎｉｎは、摩擦クラッチ６の摩擦摺動の作用により、０から徐々に増加する。そして、時間が経過するとともに、出力回転数Ｎｏｕｔと入力回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮ（Ｎｏｕｔ−Ｎｉｎ）は減少する（便宜的に斜線を付して示す）。ここで、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅ１が低温Ｔ３における目標値Ｎｅ３より低く設定されている。したがって、低温Ｔ３における継合動作時間ｔｊ３よりも短い継合動作時間ｔｊ１を経過した時刻ｔ１でロックアップ状態になり、出力回転数Ｎｏｕｔ及び入力回転数Ｎｉｎがともに目標値Ｎｅ１に達する。
【００３７】
一方、上側のグラフに示されるように、摩擦クラッチ６のクラッチトルクＴｃ（便宜的に斜線を付して示す）は、時刻ｔ０以降に０から徐々に増加し、時刻ｔ１で低温Ｔ３時よりも小さなクラッチトルクＴｃ１に到達する。時刻ｔ１以降、出力回転数Ｎｏｕｔ及び入力回転数Ｎｉｎは同期を保って増加し、時刻ｔ４で低温Ｔ３の目標値Ｎｅ３に到達する。また、時刻ｔ１以降、クラッチトルクＴｃもＴｃ１からさらに増加して、車両が加速される。
【００３８】
ここで、高温Ｔ１時に摩擦クラッチ６が行う仕事及び為す仕事量は、低温Ｔ３時と同様にして求めることができる。高温Ｔ１時の仕事及び仕事量は、図４の低温時や従来技術よりも小さく制限され、摩擦クラッチ６の摩擦材の摩耗量及び発熱量は小さくなり、温度上昇分ΔＴ１も小さくなる。しかしながら、時刻ｔ１における摩擦クラッチ６の初期温度Ｔ１が高いので、初期温度Ｔ１に小さな温度上昇分ΔＴ１を加算したとき、上限許容温度Ｔｍａｘに接近する。つまり、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅ１をこれ以上高く設定すると、摩擦クラッチ６の耐久性能に影響を与えるおそれが生じる。
【００３９】
このおそれを回避する目的のため、図２の設定曲線Ｃ１のアクセル開度Ａｃ２以降で、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅが目標値Ｎｅ１に飽和するように設定する。
【００４０】
また、上述したように車両発進時のエンジン出力回転数の目標値Ｎｅと摩擦クラッチ４が為す仕事量との間には特定の因果関係がある。さらに、摩擦クラッチ４が為す仕事量と温度上昇分との間にも特定の因果関係がある。この２つの因果関係は、実験やサンプル調査、シミュレーションや理論解析などによって把握することができる。説明が前後するが、エンジン２の出力回転数Ｎｅを設定する前述のマップは、把握した２つの因果関係を考慮して作成したものである。
【００４１】
以上説明した実施形態の車両駆動装置１によれば、発進時制御手段７１は、摩擦クラッチ６の初期の温度Ｔ１が高いほどエンジン出力回転数の目標値Ｎｅを低く設定して、摩擦クラッチ４の温度が耐久性能に影響を与えない上限許容温度Ｔｍａｘ内に収まるようにする。したがって、摩擦クラッチ６の温度を上限許容温度Ｔｍａｘ内に高精度に保つことができ、耐久性能が従来よりも確実に向上する。
【００４２】
また、発進時制御手段７１は、車両発進時にアクセルペダルの操作量が小さいときや、アクセルペダルの操作量が大きくても摩擦クラッチ６の温度が十分低いときには、摩擦クラッチ６の仕事量を制限せず、アクセルペダルの操作量に対応するエンジン出力回転数の目標値を設定し、このとき運転者の要求に見合った発進動作を行うことができる。
【００４３】
さらに、エンジン２のスロットルバルブ４の開度を調整して実際の出力回転数Ｎｏｕｔを制御するので、車両駆動装置１の構成自体は従来から変更する必要がなく、簡易な制御の変更のみで摩擦クラッチ６の耐久性能が従来よりも向上する。
【００４４】
なお、複数の電子制御装置（ＥＣＵ）が連携して協調制御を行うことで、本発明の制御部７及び発進時制御手段７１の機能を果たすように構成してもよい。また、坂道発進時には平地発進時よりも多くのクラッチトルクＴｃが必要とされるので、設定曲線Ｃ１〜Ｃ３を適宜補正するようにしてもよい。その他、本発明は様々な応用や変形が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１：車両駆動装置
２：エンジン
３：出力軸
４：スロットルバルブ
５：吸気温度センサ（クラッチ温度検出手段を兼ねる）
６：摩擦クラッチ
６１：駆動側部材 ６２：従動側部材 ６３：アクチュエータ
７：制御部 ７１：発進時制御手段
８：変速機 ８１：入力軸
９：アクセルセンサ
Ａｃ、Ａｃ１、Ａｃ２、Ａｃ３：アクセル開度
Ｔ、Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３：摩擦クラッチの温度
Ｎｅ、Ｎｅ１、Ｎｅ３：エンジン出力回転数の目標値
Ｎｅｉ：アイドル回転数
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３：設定曲線
Ｎｏｕｔ：エンジンの実際の出力回転数
Ｎｉｎ：変速機の入力回転数
ΔＮ：回転数差（＝Ｎｏｕｔ−Ｎｉｎ）
ｔｊ１、ｔｊ３：継合動作時間
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両駆動装置に関し、より詳細には、摩擦クラッチの耐久性能を向上した車両駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のパワートレーンの途中、一般的にはエンジンと変速機の間に、トルクの伝達を継断するクラッチ装置が用いられる。代表的なクラッチ装置として、摩擦面に摩擦材（フェーシングやライニングと称される）を有する従動側プレートが駆動側プレートに摩擦摺動して継合する摩擦クラッチ装置がある。摩擦クラッチ装置は、油などの冷却液を摩擦面に供給する湿式と、空気による冷却に頼る乾式とに細分される。また、操作方式には、運転者がクラッチペダルを踏み込むことによって駆動される方式と、アクチュエータによって駆動される自動式とがある。乾式摩擦クラッチ装置で、クラッチ継断動作を繰り返すと摩擦材が摩耗し、毎回の動作特性や長期的な耐久性能に影響を及ぼす。
【０００３】
このような摩擦材の摩耗の影響を自動的に補償し、あるいは低減するための手段を組み込んだクラッチ装置が提案されている。例えば、特許文献１に開示されたハイブリッド車両の駆動装置は、クラッチアクチュエータの動作量であるストローク値に基づいて、クラッチ締結／開放を制御するクラッチ制御手段を備えている。そして、クラッチ制御装手段は、クラッチ完全締結時のストローク値を制御の基準点とし、毎回の締結動作時にリアルタイムで基準点を計測し、基準点を補正することを特徴としている。これにより、クラッチフェーシングの摩耗進行度合いにかかわらず、摩擦クラッチの締結／開放の制御精度が安定して確保される、とされている。
【０００４】
また、特許文献２には、摩擦係合することによって両回転部材間での駆動力伝達を行う駆動力伝達装置が開示されており、摩擦係合する摺動面の一方に非晶質構造を有するダイヤモンド状炭素薄膜を施したことを特徴としている。これにより、摩耗が起こりにくく、耐久性がよくなる、とされている。摩擦材の材質に関しては、特許文献２に限定されず、他にも各種の提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４３３６５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５０３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の技術は、摩擦クラッチの毎回の動作特性を安定化する効果があるが、摩擦材の摩耗量を低減することはできず、耐久性能は改善されない。また、特許文献２の技術は、摩擦クラッチの摩擦材の材質を選定することで摩耗量を低減できるが、摩耗による耐久性能の低下が全く生じないわけではない。一般的に、摩擦材の摩耗量及び発熱量は、摩擦クラッチが継合動作するときの仕事量に大きく影響される。つまり、継合動作時に伝達されるクラッチトルクと回転数差との積を継合動作時間にわたって積分した仕事量が大きければ、摩擦材の摩耗量及び発熱量は大きくなる。周知のように、車両発進時の継合動作でクラッチの仕事量は大きく、アクセルペダルが大きく踏み込まれた急発進時には仕事量が特に大きくなる。この場合、摩擦クラッチの駆動側部材と従動側部材との同期回転が達成されてロックアップ状態になるまでに多量の熱エネルギが発生し、耐久性能に影響を与えるおそれがあり、特に初期温度が高いとおそれが増加する。
【０００７】
本発明は上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、車両発進時に必要に応じて摩擦クラッチの仕事量を制限して熱エネルギの発生を抑制し、摩擦クラッチの耐久性能を従来よりも向上した車両駆動装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の車両駆動装置は、エンジンと、前記エンジンの出力軸に回転連結された駆動側部材、駆動輪に回転連結されかつ前記駆動側部材と摩擦継合及び離間する従動側部材、及び前記駆動側部材と前記従動側部材との摩擦継合及び離間を駆動するアクチュエータを有して、前記駆動側部材から前記従動側部材へのトルクの伝達を継断する摩擦クラッチと、アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定し、前記出力回転数の目標値に実際の出力回転数が一致するように前記エンジンを制御し、かつ前記摩擦クラッチの前記アクチュエータを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、前記摩擦クラッチの温度を実測または推測するクラッチ温度検出手段をさらに備え、前記制御部は、車両発進時の前記アクセルペダルの操作量及び前記摩擦クラッチの温度に基づいて前記出力回転数の目標値を設定する発進時制御手段を有する。
【０００９】
さらに、前記発進時制御手段は、車両発進時の前記摩擦クラッチの温度が高いほど前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を低く設定することが好ましい。
【００１０】
さらに、前記発進時制御手段は、前記摩擦クラッチの温度が耐久性能に影響を与えない上限許容温度内に収まるように前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定することが好ましい。
【００１１】
さらに、前記発進時制御手段は、車両発進時の前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値と、前記アクセルペダルが操作されてから前記摩擦クラッチの前記駆動側部材と前記従動側部材とが同期回転に達するまでのロックアップ時間内に摩擦クラッチが為す仕事量との関係、ならびに、前記仕事量と摩擦クラッチの温度上昇分との関係を把握しており、車両発進時の前記摩擦クラッチの温度に前記温度上昇分を加算しても前記上限許容温度内に収まるように、前記２つの関係に基づいて前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定することが好ましい。
【００１２】
また、前記エンジンは、吸気量を調整するスロットルバルブを有し、前記制御部は前記スロットルバルブの開度を調整して前記実際の出力回転数を制御するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両駆動装置は、エンジン及び摩擦クラッチ及び制御部に加えて、摩擦クラッチの温度を実測または推測するクラッチ温度検出手段をさらに備え、制御部は、車両発進時のアクセルペダルの操作量及び摩擦クラッチの温度に基づいてエンジンの出力軸の出力回転数（以降ではエンジン出力回転数と略記する）の目標値を設定する発進時制御手段を有する。つまり、車両発進時のエンジン出力回転数の制御に際して、従来考慮していなかった摩擦クラッチの温度を考慮するようにした。したがって、車両発進時にアクセルペダルの操作量が大きくかつ摩擦クラッチの温度が高いときに、エンジン出力回転数の目標値を低く設定して摩擦クラッチの仕事量を制限でき、熱エネルギの発生を抑制できる。また、アクセルペダルの操作量が小さいときや、アクセルペダルの操作量が大きくても摩擦クラッチの温度が十分低いときには、摩擦クラッチの仕事量を制限せず、アクセルペダルの操作量に対応するエンジン出力回転数の目標値を設定し、このとき運転者の要求に見合った発進動作を行うことができる。
【００１４】
さらに、摩擦クラッチの温度が高いほどエンジン出力回転数の目標値を低く設定する態様では、車両発進時に摩擦クラッチで発生する熱エネルギを適正に調整できるので、摩擦クラッチの温度が過大に上昇せず、耐久性能が従来よりも向上する。
【００１５】
さらに、摩擦クラッチの温度が耐久性能に影響を与えない上限許容温度内に収まるようにエンジン出力回転数の目標値を設定する態様では、摩擦クラッチの温度を上限許容温度以下に保つことができ、耐久性能が従来よりも確実に向上する。
【００１６】
さらに、車両発進時のエンジン出力回転数の目標値と摩擦クラッチが為す仕事量との関係、ならびに、仕事量と摩擦クラッチの温度上昇分との関係を把握して、摩擦クラッチの温度が上限許容温度内に収まるようにエンジン出力回転数の目標値を設定する態様では、摩擦クラッチが為す仕事量及び温度上昇分を高精度に求めることができる。したがって、摩擦クラッチの温度を上限許容温度内に高精度に保つことができ、耐久性能が従来よりも確実に向上する。
【００１７】
また、エンジンのスロットルバルブの開度を調整して実際の出力回転数を制御する態様では、車両駆動装置の構成自体は従来から変更する必要がなく、簡易な制御の変更のみで摩擦クラッチの耐久性能が従来よりも向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の車両駆動装置を模式的に示す図である。
【図２】発進時制御手段の機能を模式的に説明する図である。
【図３】発進時制御手段を含む制御部の発進制御フローを説明するフローチャートである。
【図４】摩擦クラッチの温度が低いときの一例である図２のＲ点における発進動作を説明する図である。
【図５】摩擦クラッチの温度が高いときの一例である図２のＰ点における発進動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための実施形態を、図１〜図５を参考にして説明する。図１は、本発明の実施形態の車両駆動装置１を模式的に示す図である。図中の破線の矢印は、情報及び制御の流れを示している。実施形態の車両駆動装置１は、エンジン２、摩擦クラッチ６、及び制御部７などにより構成されている。
【００２０】
エンジン２は、車両に搭載されて図略のエンジンルームに配置されており、一般的な方式・構造を有するものを使用できる。エンジン２は、出力軸３、スロットルバルブ４、及び吸気温度センサ５を有している。出力軸３は、ピストンにより回転駆動されるクランク軸と一体的に回転してトルクを出力する。スロットルバルブ４は、エンジンルーム内の空気をエンジン内部に取り込む経路の途中に配設されており、その開度は制御部７により可変に制御される。スロットルバルブ４が大きく開かれて吸気量が増加すると、燃料を含んだ混合気の量が増加し、出力軸３の出力回転数及び出力トルクが増加するようになっている。吸気温度センサ５は、エンジン内部に取り込まれる空気の温度を測定するセンサである。本実施形態において、吸気温度センサ５は、摩擦クラッチ６の温度を推測するクラッチ温度検出手段を兼ねている。
【００２１】
摩擦クラッチ６は、駆動側部材６１、従動側部材６２、及びアクチュエータ６３を有して、駆動側部材６１から従動側部材６２へのトルクの伝達を継断する。駆動側部材６１は、エンジン２の出力軸３に回転連結されている。従動側部材６２は、変速機８の入力軸８１に回転連結され、さらに図略の変速機出力軸やデファレンシャル装置を介して左右の駆動輪に回転連結されている。従動側部材６２の駆動側部材６１に対向する面には摩擦材（フェーシング）が設けられており、駆動側部材６１と摩擦継合及び離間するようになっている。アクチュエータ６３は、駆動側部材６１と従動側部材６２との摩擦継合及び離間を駆動する部位であり、サーボモータや油圧操作機構などを用いて構成することができる。
【００２２】
ここで、摩擦クラッチ６は、エンジン２とともにエンジンルーム内に配設されている。したがって、摩擦クラッチ６の温度はエンジンルーム内の空気温度に概ね一致するため、前述の吸気温度センサ５でクラッチ温度検出手段を兼ねることができる。特に、或る程度の期間にわたり車両が停止していた後の発進時には、エンジンルーム内の温度が均一化されているため、吸気温度センサ５の吸気温度を用いて摩擦クラッチ６の温度を高精度に推定できる。なお、必要に応じて吸気温度センサ５の吸気温度に補正を施して、摩擦クラッチ６の温度を推定するようにしてもよい。また、摩擦クラッチ６の近傍に専用の温度センサを配設して、摩擦クラッチ６の温度を実測するようにしてもよい。
【００２３】
制御部7は、マイコンを内蔵してソフトウェアで動作する電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御部7は、エンジン2の吸気温度センサ５から検出信号を取得して摩擦クラッチ６の温度を推定し、アクセルセンサ９からアクセルペダルの操作量の検出信号を取得する。そして、制御部7は、アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて、エンジン２の出力軸３の出力回転数（エンジン出力回転数）の目標値を設定し、この目標値に実際の出力回転数が一致するようにスロットルバルブ４の開度を可変に制御する。車両の状態を示す指標としては、アクセルペダルの操作量以外に、車速、変速機８で選択されている変速段、ブレーキペダルの操作量、ハンドルの転舵操作量などを適宜参照する。また、制御部7は、摩擦クラッチ６のアクチュエータ６３を制御して、継合動作及び切断動作を制御する。
【００２４】
さらに、制御部7は、車両発進時のアクセルペダルの操作量及び摩擦クラッチの温度に基づいてエンジン出力回転数の目標値を設定する発進時制御手段７１を有している。発進時制御手段７１は、制御部7のソフトウェアにより実現されている。図２は、発進時制御手段７１の機能を模式的に説明する図である。図2の横軸はアクセルペダルの操作量を比率で示したアクセル開度Ａｃ、縦軸はエンジン出力回転数の目標値Ｎｅである。また、図中の３本の曲線Ｃ１〜Ｃ３は、摩擦クラッチ６の温度Ｔをパラメータとする目標値Ｎｅの設定曲線Ｃ１〜Ｃ３を例示したものである。
【００２５】
図２に例示されるように、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅの設定は、横軸のアクセル開度Ａｃ及びパラメータである摩擦クラッチの温度Ｔに基づいて行われる。定性的には、車両発進時のアクセル開度Ａｃが大きいほどエンジン出力回転数の目標値Ｎｅは高く設定され、車両発進時の摩擦クラッチの温度Ｔが高いほどエンジン出力回転数の目標値Ｎｅは低く設定される。発進時制御手段７１は、アクセル開度Ａｃ及び摩擦クラッチ６の温度Ｔをパラメータとする目標値Ｎｅの一覧表形式のマップ保持し、このマップを用いて目標値Ｎｅを設定する。
【００２６】
詳述すると、摩擦クラッチの温度Ｔ１が高いとき、アクセル開度Ａｃが遊び寸法に相当するアクセル開度Ａｃ１を超えると、設定曲線Ｃ１のエンジン出力回転数の目標値Ｎｅはアイドル回転数Ｎｅｉから急峻に増加し始める。アクセル開度Ａｃの増加につれて目標値Ｎｅの増加傾向は鈍り、アクセル開度Ａｃ２で目標値Ｎｅ１にほぼ飽和し、以降は著変せずアクセル開度Ａｃ３で目標値Ｎｅ１となる（図のＰ点）。目標値Ｎｅ１で飽和するように設定することは、摩擦クラッチ６の仕事量を制限することを意味する。この制御を行う目的は、後で詳述するように、摩擦クラッチ６の温度Ｔが耐久性能に影響を与えない上限許容温度Ｔｍａｘ内に収まるようにするためである。
【００２７】
摩擦クラッチの温度Ｔ２が中程度のとき、アクセル開度Ａｃ１を超えると、設定曲線Ｃ２のエンジン出力回転数の目標値Ｎｅは設定曲線Ｃ１よりもさらに急峻にアイドル回転数Ｎｅｉから増加し始め、設定曲線Ｃ１よりも上側に位置する。アクセル開度Ａｃの増加につれて目標値Ｎｅの増加傾向は鈍るが、アクセル開度Ａｃ３まで漸増して目標値Ｎｅ２（Ｎｅ２＞Ｎｅ１）に達する（図のＱ点）。
【００２８】
摩擦クラッチの温度Ｔ３が低いとき、アクセル開度Ａｃ１を超えると、設定曲線Ｃ３のエンジン出力回転数の目標値Ｎｅは設定曲線Ｃ１及びＣ２よりもさらに急峻にアイドル回転数Ｎｅｉから増加し始め、設定曲線Ｃ１及びＣ２よりも上側に位置する。アクセル開度Ａｃの増加につれて目標値Ｎｅの増加傾向は鈍るが、アクセル開度Ａｃ３まで漸増して目標値Ｎｅ３（Ｎｅ３＞Ｎｅ２）に達する（図のＲ点）。この目標値Ｎｅ３は、アクセルペダルの操作量に対応する運転者の要求に見合った値であり、従来技術で設定されていた値である。
【００２９】
つまり、従来技術では、摩擦クラッチの温度Ｔを考慮せずに、出力回転数の目標値Ｎｅをアクセル開度Ａｃの関数として扱い、専ら設定曲線Ｃ３のみを用いていた。これに対して本実施形態では、車両発進時の摩擦クラッチの温度Ｔ１、Ｔ２が高〜中程度のとき設定曲線Ｃ１、Ｃ２を用い、アクセル開度Ａｃ３におけるエンジンの出力回転数の目標値Ｎｅ１、Ｎｅ２を従来の目標値Ｎｅ３よりも低く設定する。
【００３０】
次に、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅを設定する手順について説明する。図３は、発進時制御手段７１を含む制御部７の発進制御フローを説明するフローチャートである。図中のステップＳ１で、エンジン２が始動され、変速機８で第１速変速段が選択されると発進準備が整う。次に、発進時制御手段７１は、ステップＳ２で摩擦クラッチ６の温度Ｔを推定し、ステップＳ３でアクセルペダルの操作量を示すアクセル開度Ａｃを取得する。次にステップ４で、前述のマップを用いてエンジン出力回転数の目標値Ｎｅを設定する。
【００３１】
次いで実際の発進動作の制御に移る。ステップＳ５で、制御部７は、エンジン２のスロットルバルブ４の開度を制御し、実際の出力回転数を増加させてゆく。これと並行して、制御部７は、摩擦クラッチ６のアクチュエータ６３を継合制御し、伝達されるクラッチトルクＴｃを増加させてゆく。これにより、摩擦クラッチ６の駆動側部材６１と従動側部材６２との回転数差ΔＮが徐々に減少し、ステップＳ６で回転数差ΔＮがなくなってロックアップ状態になる。この後は、通常の変速制御に移行する。
【００３２】
次に、実施形態の車両駆動装置１の発進動作及び作用について説明する。図４は、摩擦クラッチ６の温度Ｔ３が低いときの一例である図２のＲ点における発進動作を説明する図である。また、図５は、摩擦クラッチ６の温度Ｔ１が高いときの一例である図２のＰ点における発進動作を説明する図である。図４及び図５でそれぞれ、横軸は共通の時間ｔを示し、上側のグラフは摩擦クラッチ６で伝達されるクラッチトルクＴｃを示し、下側のグラフはエンジン２の出力軸３の実際の出力回転数Ｎｏｕｔ（つまり摩擦クラッチ６の駆動側部材６１の回転数）及び変速機８の入力軸８１の入力回転数Ｎｉｎ（つまり摩擦クラッチ６の従動側部材６２の回転数）を示している。
【００３３】
摩擦クラッチ６の温度Ｔ３が低いときの図４において、時刻ｔ０で発進動作が開始されると、下側のグラフに示されるようにエンジン２の出力回転数Ｎｏｕｔは、アイドル回転数Ｎｅｉから目標値Ｎｅ３に向けて急峻に増加する。一方、変速機８の入力回転数Ｎｉｎは、摩擦クラッチ６の摩擦摺動の作用により、０から徐々に増加する。そして、時間が経過するとともに、出力回転数Ｎｏｕｔと入力回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮ（Ｎｏｕｔ−Ｎｉｎ）は減少する（便宜的に斜線を付して示す）。最終的に、時刻ｔ３で回転数差ΔＮが０のロックアップ状態になり、出力回転数Ｎｏｕｔ及び入力回転数Ｎｉｎがともに目標値Ｎｅ３に達して発進制御が終了する。
【００３４】
一方、上側のグラフに示されるように、摩擦クラッチ６で伝達されるクラッチトルクＴｃ（便宜的に斜線を付して示す）は、時刻ｔ０以降に０から徐々に増加し、時刻ｔ３でクラッチトルクＴｃ３に到達する。時刻ｔ３以降では通常の変速制御が行われ、出力回転数Ｎｏｕｔ及び入力回転数Ｎｉｎは同期を保って増加し、クラッチトルクＴｃもＴｃ３からさらに増加して、車両が加速される。
【００３５】
ここで、摩擦クラッチ６は、クラッチトルクＴｃと回転数差ΔＮとの積に相当する仕事を行う。また、この仕事を時刻ｔ０〜ｔ３までの継合動作時間ｔｊ３にわたって積分すると、摩擦クラッチ６が為す仕事量を求めることができる。この仕事量は従来と同程度に大きく、摩擦クラッチ６の摩擦材の摩耗量及び発熱量は大きくなり、温度上昇分ΔＴ３も大きくなる。しかしながら、時刻ｔ０における摩擦クラッチ６の初期温度Ｔ３が低いので、初期温度Ｔ３に大きな温度上昇分ΔＴ３を加算しても、上限許容温度Ｔｍａｘ内に収まる。上限許容温度Ｔｍａｘは、摩擦クラッチ６の耐久性能に影響を与えない上限の温度であり、構成部材の熱的特性などを考慮して予め設定することができる。
【００３６】
また、摩擦クラッチ６の温度Ｔ１が高いときの図５において、時刻ｔ０で発進動作が開始されると、下側のグラフに示されるようにエンジン２の出力回転数Ｎｏｕｔは、アイドル回転数Ｎｅｉから目標値Ｎｅ１に向けて急峻に増加する。一方、変速機８の入力回転数Ｎｉｎは、摩擦クラッチ６の摩擦摺動の作用により、０から徐々に増加する。そして、時間が経過するとともに、出力回転数Ｎｏｕｔと入力回転数Ｎｉｎとの回転数差ΔＮ（Ｎｏｕｔ−Ｎｉｎ）は減少する（便宜的に斜線を付して示す）。ここで、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅ１が低温Ｔ３における目標値Ｎｅ３より低く設定されている。したがって、低温Ｔ３における継合動作時間ｔｊ３よりも短い継合動作時間ｔｊ１を経過した時刻ｔ１でロックアップ状態になり、出力回転数Ｎｏｕｔ及び入力回転数Ｎｉｎがともに目標値Ｎｅ１に達する。
【００３７】
一方、上側のグラフに示されるように、摩擦クラッチ６のクラッチトルクＴｃ（便宜的に斜線を付して示す）は、時刻ｔ０以降に０から徐々に増加し、時刻ｔ１で低温Ｔ３時よりも小さなクラッチトルクＴｃ１に到達する。時刻ｔ１以降、出力回転数Ｎｏｕｔ及び入力回転数Ｎｉｎは同期を保って増加し、時刻ｔ４で低温Ｔ３の目標値Ｎｅ３に到達する。また、時刻ｔ１以降、クラッチトルクＴｃもＴｃ１からさらに増加して、車両が加速される。
【００３８】
ここで、高温Ｔ１時に摩擦クラッチ６が行う仕事及び為す仕事量は、低温Ｔ３時と同様にして求めることができる。高温Ｔ１時の仕事及び仕事量は、図４の低温時や従来技術よりも小さく制限され、摩擦クラッチ６の摩擦材の摩耗量及び発熱量は小さくなり、温度上昇分ΔＴ１も小さくなる。しかしながら、時刻ｔ１における摩擦クラッチ６の初期温度Ｔ１が高いので、初期温度Ｔ１に小さな温度上昇分ΔＴ１を加算したとき、上限許容温度Ｔｍａｘに接近する。つまり、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅ１をこれ以上高く設定すると、摩擦クラッチ６の耐久性能に影響を与えるおそれが生じる。
【００３９】
このおそれを回避する目的のため、図２の設定曲線Ｃ１のアクセル開度Ａｃ２以降で、エンジン出力回転数の目標値Ｎｅが目標値Ｎｅ１に飽和するように設定する。
【００４０】
また、上述したように車両発進時のエンジン出力回転数の目標値Ｎｅと摩擦クラッチ４が為す仕事量との間には特定の因果関係がある。さらに、摩擦クラッチ４が為す仕事量と温度上昇分との間にも特定の因果関係がある。この２つの因果関係は、実験やサンプル調査、シミュレーションや理論解析などによって把握することができる。説明が前後するが、エンジン２の出力回転数Ｎｅを設定する前述のマップは、把握した２つの因果関係を考慮して作成したものである。
【００４１】
以上説明した実施形態の車両駆動装置１によれば、発進時制御手段７１は、摩擦クラッチ６の初期の温度Ｔ１が高いほどエンジン出力回転数の目標値Ｎｅを低く設定して、摩擦クラッチ４の温度が耐久性能に影響を与えない上限許容温度Ｔｍａｘ内に収まるようにする。したがって、摩擦クラッチ６の温度を上限許容温度Ｔｍａｘ内に高精度に保つことができ、耐久性能が従来よりも確実に向上する。
【００４２】
また、発進時制御手段７１は、車両発進時にアクセルペダルの操作量が小さいときや、アクセルペダルの操作量が大きくても摩擦クラッチ６の温度が十分低いときには、摩擦クラッチ６の仕事量を制限せず、アクセルペダルの操作量に対応するエンジン出力回転数の目標値を設定し、このとき運転者の要求に見合った発進動作を行うことができる。
【００４３】
さらに、エンジン２のスロットルバルブ４の開度を調整して実際の出力回転数Ｎｏｕｔを制御するので、車両駆動装置１の構成自体は従来から変更する必要がなく、簡易な制御の変更のみで摩擦クラッチ６の耐久性能が従来よりも向上する。
【００４４】
なお、複数の電子制御装置（ＥＣＵ）が連携して協調制御を行うことで、本発明の制御部７及び発進時制御手段７１の機能を果たすように構成してもよい。また、坂道発進時には平地発進時よりも多くのクラッチトルクＴｃが必要とされるので、設定曲線Ｃ１〜Ｃ３を適宜補正するようにしてもよい。その他、本発明は様々な応用や変形が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１：車両駆動装置
２：エンジン
３：出力軸
４：スロットルバルブ
５：吸気温度センサ（クラッチ温度検出手段を兼ねる）
６：摩擦クラッチ
６１：駆動側部材 ６２：従動側部材 ６３：アクチュエータ
７：制御部 ７１：発進時制御手段
８：変速機 ８１：入力軸
９：アクセルセンサ
Ａｃ、Ａｃ１、Ａｃ２、Ａｃ３：アクセル開度
Ｔ、Ｔ１，Ｔ２、Ｔ３：摩擦クラッチの温度
Ｎｅ、Ｎｅ１、Ｎｅ３：エンジン出力回転数の目標値
Ｎｅｉ：アイドル回転数
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３：設定曲線
Ｎｏｕｔ：エンジンの実際の出力回転数
Ｎｉｎ：変速機の入力回転数
ΔＮ：回転数差（＝Ｎｏｕｔ−Ｎｉｎ）
ｔｊ１、ｔｊ３：継合動作時間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンの出力軸に回転連結された駆動側部材、駆動輪に回転連結されかつ前記駆動側部材と摩擦継合及び離間する従動側部材、及び前記駆動側部材と前記従動側部材との摩擦継合及び離間を駆動するアクチュエータを有して、前記駆動側部材から前記従動側部材へのトルクの伝達を継断する摩擦クラッチと、
アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定し、前記出力回転数の目標値に実際の出力回転数が一致するように前記エンジンを制御し、かつ前記摩擦クラッチの前記アクチュエータを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、
前記摩擦クラッチの温度を実測または推測するクラッチ温度検出手段をさらに備え、
前記制御部は、車両発進時の前記アクセルペダルの操作量及び前記摩擦クラッチの温度に基づいて前記出力回転数の目標値を設定する発進時制御手段を有する車両駆動装置。
【請求項２】
前記発進時制御手段は、車両発進時の前記摩擦クラッチの温度が高いほど前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を低く設定する請求項1に記載の車両駆動装置。
【請求項３】
前記発進時制御手段は、前記摩擦クラッチの温度が耐久性能に影響を与えない上限許容温度内に収まるように前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定する請求項1または２に記載の車両駆動装置。
【請求項４】
前記発進時制御手段は、
車両発進時の前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値と、前記アクセルペダルが操作されてから前記摩擦クラッチの前記駆動側部材と前記従動側部材とが同期回転に達するまでのロックアップ時間内に摩擦クラッチが為す仕事量との関係、ならびに、前記仕事量と摩擦クラッチの温度上昇分との関係を把握しており、
車両発進時の前記摩擦クラッチの温度に前記温度上昇分を加算しても前記上限許容温度内に収まるように、前記２つの関係に基づいて前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定する請求項３に記載の車両駆動装置。
【請求項５】
前記エンジンは、吸気量を調整するスロットルバルブを有し、前記制御部は前記スロットルバルブの開度を調整して前記実際の出力回転数を制御する請求項1〜４のいずれか一項に記載の車両駆動装置。
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンの出力軸に回転連結された駆動側部材、駆動輪に回転連結されかつ前記駆動側部材と摩擦継合及び離間する従動側部材、及び前記駆動側部材と前記従動側部材との摩擦継合及び離間を駆動するアクチュエータを有して、前記駆動側部材から前記従動側部材へのトルクの伝達を継断する摩擦クラッチと、
アクセルペダルの操作量を含む車両の状態に基づいて前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定し、前記出力回転数の目標値に実際の出力回転数が一致するように前記エンジンを制御し、かつ前記摩擦クラッチの前記アクチュエータを制御する制御部と、を備える車両駆動装置であって、
前記摩擦クラッチの温度を実測または推測するクラッチ温度検出手段をさらに備え、
前記制御部は、車両発進時の前記アクセルペダルの操作量及び前記摩擦クラッチの温度に基づいて前記出力回転数の目標値を設定する発進時制御手段を有する車両駆動装置。
【請求項２】
前記発進時制御手段は、車両発進時の前記摩擦クラッチの温度が高いほど前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を低く設定する請求項1に記載の車両駆動装置。
【請求項３】
前記発進時制御手段は、前記摩擦クラッチの温度が耐久性能に影響を与えない上限許容温度内に収まるように前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定する請求項1または２に記載の車両駆動装置。
【請求項４】
前記発進時制御手段は、
車両発進時の前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値と、前記アクセルペダルが操作されてから前記摩擦クラッチの前記駆動側部材と前記従動側部材とが同期回転に達するまでのロックアップ時間内に摩擦クラッチが為す仕事量との関係、ならびに、前記仕事量と摩擦クラッチの温度上昇分との関係を把握しており、
車両発進時の前記摩擦クラッチの温度に前記温度上昇分を加算しても前記上限許容温度内に収まるように、前記２つの関係に基づいて前記エンジンの出力軸の出力回転数の目標値を設定する請求項３に記載の車両駆動装置。
【請求項５】
前記エンジンは、吸気量を調整するスロットルバルブを有し、前記制御部は前記スロットルバルブの開度を調整して前記実際の出力回転数を制御する請求項1〜４のいずれか一項に記載の車両駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−５２８４５（Ｐ２０１３−５２８４５Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９４２０８（Ｐ２０１１−１９４２０８）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（５９２０５８３１５）アイシン・エーアイ株式会社 (490)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（５９２０５８３１５）アイシン・エーアイ株式会社 (490)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]