JP2009058023A - トルクコンバータ付車両用自動変速機のトルクコンバータの油温過上昇防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクコンバータの単位時間当りの発熱量が上限値以上になると、自動変速機をダウンシフトすることにより、トルクコンバータ、エンジンの特性に拘らず、作動油の温度が過上昇することを容易に防止する。
【解決手段】トルクコンバータの単位時間当りの発熱量が上限値以上になると、自動変速機をダウンシフトし、アップシフトを禁止する。下位変速段で走行中のエンジン回転数、エンジントルク、自動変速機の入力軸回転数、トルクコンバータの性能線図からアップシフト後の予想入力軸回転数及び予想入力トルクを演算する。予想入力軸回転数、予想入力トルク及び性能線図に基づいて予想速度比及び予想容量係数を演算する。該予想入力軸回転数、予想速度比、予想容量係数を用いてアップシフト後の単位時間当り予想発熱量を演算する。単位時間当り予想発熱量が下限値以下になるとアップシフトの禁止を解除する。
【選択図】図８

Description

本発明は、エンジンの出力がトルクコンバータを介して入力されるトルクコンバータ付車両用自動変速機において、トルクコンバータの作動油の温度が過上昇することを防止するトルクコンバータ付車両用自動変速機のトルクコンバータの油温過上昇防止装置に関するものである。

トルクコンバータを経てエンジンの回転が入力される自動変速機において、トルクコンバータの過熱を検出することが特許文献１に記載されている。これによると、自動変速機の作動油の温度を検出するセンサによって作動油の温度を検出し、自動変速機の入力軸回転数を検出するセンサによって入力軸回転数を検出し、エンジン回転数を検出するセンサによってエンジン回転数を検出している。入力軸回転数とエンジン回転数との比である速度比、エンジン回転数及びトルクコンバータの性能線図から求まる設定時間中のトルクコンバータの発熱量と、該設定時間中のトルクコンバータからの放熱量との差分の熱量を求め、該設定時間の前にセンサによって検出された作動油の温度に該差分の熱量によるトルクコンバータ内の作動油の上昇温度を順次加算して、トルクコンバータ内の作動油の温度を推定している。

そして、推定したトルクコンバータ内の作動油の温度からトルクコンバータの過熱が検出されると、自動変速機の変速マップの変速線を、低変速段が選択され易くなるよう変更し、或いはトルクコンバータのロックアップ線を、ロックアップ領域が大きくなるよう変更している。
特開平８−４２６６０号公報（段落〔０００９〕〜〔００１７〕及び〔図２〕）

しかし、自動変速機の変速マップの変速線を、低変速段が選択され易くなるように、或いはロックアップ線を、ロックアップ領域が拡大するように変更するためには、トルクコンバータ、エンジンの特性が異なる毎に、前記変速線或いはロックアップ線を各特性に適合させて設定しなければならず、多大の労力と時間が必要となる。

本発明は、上記課題を解消するためになされたもので、トルクコンバータの単位時間当りの発熱量が上限値以上になると、自動変速機をダウンシフトすることにより、トルクコンバータ、エンジンの特性に拘らず、トルクコンバータ内の作動油の温度が過上昇することを容易に防止することである。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、エンジンの回転がトルクコンバータを介して入力されるトルクコンバータ付車両用自動変速機の前記トルクコンバータの油温過上昇防止装置において、前記トルクコンバータの作動油の温度を検出する油温検出手段と、上位変速段で走行中のエンジン回転数、前記自動変速機の入力軸回転数、及び前記トルクコンバータの速度比と容量係数との関係を用いて前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量を演算する発熱量演算手段と、前記油温検出手段によって検出された前記トルクコンバータ内の作動油の検出温度が、制御開始温度を超えると、該制御開始温度より所定温度低い制御終了温度以下になるまでの間に、前記トルクコンバータの単位時間当りの発熱量が上限値以上になると、前記自動変速機を上位変速段から下位変速段にダウンシフトさせるとともに、前記下位変速段から前記上位変速段へのアップシフトを禁止するダウンシフト制御手段と、前記下位変速段から前記上位変速段にアップシフト後の前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算する予想発熱量演算手段と、前記単位時間当り予想発熱量が下限値以下になると前記下位変速段から前記上位変速段へのアップシフトの禁止を解除するアップシフト禁止解除手段と、を備えることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記予想発熱量演算手段は、前記下位変速段で走行中の前記エンジン回転数、エンジントルク、前記入力軸回転数、及び前記トルクコンバータの速度比とトルク比との関係から、前記下位変速段での走行における車速と自動変速機の出力トルクとが同じ状態で前記上位変速段にアップシフトしたときの自動変速機の予想入力軸回転数及び予想入力トルクを演算し、該予想入力軸回転数及び予想入力トルクを用いて前記トルクコンバータの速度比とトルク比、容量係数との関係に基づいて予想速度比及び予想容量係数を演算し、前記予想入力軸回転数、予想速度比及び予想容量係数を用いて前記上位変速段にアップシフト後の前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１又は２において、前記予想発熱量演算手段は、前記下位変速段での走行における車速と自動変速機の出力トルクとが同じ状態で前記上位変速段にアップシフトしたときの前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量と、前記下位変速段で走行中の前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量との関係を予め求めて記憶手段に記憶し、下位変速段で走行中の前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量を、前記エンジン回転数、前記入力軸回転数、及び前記トルクコンバータの速度比と容量係数との関係から演算し、前記記憶手段に記憶された前記上位変速段にアップシフトしたときの前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量と、前記下位変速段で走行中の前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量との関係から上位変速段にアップシフトしたときのトルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算することである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記油温検出手段は、前記トルクコンバータの作動油の循環回路に設けられた油温センサと、前記エンジン回転数、前記入力軸回転数及び前記トルクコンバータの速度比と容量係数との関係から演算された前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量及び前記油温センサによって検出された作動油の温度を用いて前記トルクコンバータ内の作動油の推定温度を演算する油温演算手段とによって構成されていることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記ダウンシフト判定制御手段は、前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量が上限値以上になり、且つアクセルが踏み込まれていることを検出すると、前記自動変速機を上位変速段から下位変速段にダウンシフトさせることである。

上記のように構成した請求項１に係る発明においては、トルクコンバータの作動油の温度が、制御開始温度を超えてから、該制御開始温度より所定温度低い制御終了温度以下になるまでの間に、上位変速段で走行中のエンジン回転数、自動変速機の入力軸回転数、及びトルクコンバータの速度比と容量係数との関係を用いて演算されたトルクコンバータの単位時間当り発熱量が上限値以上になると、自動変速機を上位変速段から下位変速段にダウンシフトさせるとともに、下位変速段から上位変速段へのアップシフトを禁止する。

下位変速段から上位変速段にアップシフト後のトルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算し、このアップシフト後のトルクコンバータの単位時間当り予想発熱量が下限値以下になると下位変速段から上位変速段へのアップシフトの禁止を解除する。

これにより、低変速段が選択され易くなるように変速マップの変速線を、トルクコンバータ、エンジンの特性が異なる毎に、各特性に適合させて多大の労力と時間を費やして設定する必要がなくなり、トルクコンバータ、エンジンの特性に拘らず、トルクコンバータ内の作動油の温度が過上昇することを容易かつ低コストで防止することができる。

さらに、下位変速段で走行中に、上位変速段にシフトアップしたときの単位時間当り予想発熱量を演算し、該単位時間当り予想発熱量が下限値以上の間はシフトアップを禁止するので、トルクコンバータ内の作動油の温度が過上昇することを確実に防止することができる。

請求項２に係る発明においては、ダウンシフトされ下位変速段で走行中のエンジン回転数、エンジントルク、自動変速機の入力軸回転数、及びトルクコンバータの速度比とトルク比との関係から上位変速段にアップシフト後の自動変速機の予想入力軸回転数及び予想入力トルクを演算し、該予想入力軸回転数及び予想入力トルクを用いてトルクコンバータの速度比とトルク比、容量係数との関係に基づいて予想速度比及び予想容量係数を演算する。該予想入力軸回転数、予想速度比及び予想容量係数を用いて上位変速段にアップシフト後のトルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算し、このアップシフト後のトルクコンバータの単位時間当り予想発熱量が下限値以下になると下位変速段から上位変速段へのアップシフトの禁止を解除するので、トルクコンバータ内の作動油の温度が過上昇することを確実に防止することができる。

請求項３に係る発明においては、上位変速段にシフトアップしたときの前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量と、下位変速段で走行中の前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量との関係を予め求めて記憶手段に記憶しておく。下位変速段で走行中の前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量を、エンジン回転数、自動変速機の入力軸回転数、及び前記トルクコンバータの速度比と容量係数との関係から演算し、前記記憶手段に記憶された前記単位時間当り予想発熱量と、前記単位時間当り発熱量との関係から上位変速段にアップシフトしたときのトルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算する。

これにより、上位変速段にシフトアップ後の単位時間当り予想発熱量を演算する演算負荷を極めて軽減することができる。

請求項４に係る発明においては、エンジン回転数、自動変速機の入力軸回転数、及びトルクコンバータの速度比と容量係数との関係から演算されたトルクコンバータの単位時間当り発熱量と、トルクコンバータの作動油の循環回路に設けられた油温センサによって検出された作動油の温度とを用いて演算されたトルクコンバータ内の作動油の推定温度を、前記トルクコンバータの作動油の温度とするので、トルクコンバータ内の作動油の温度を正確に推定することができ、トルクコンバータ内の作動油の温度が過上昇することをより確実に防止できる。

請求項５に係る発明において、前記ダウンシフト判定制御手段は、前記トルクコンバータの単位時間当りの発熱量が上限値以上になり、且つ運転者がアクセルを踏み込んだときに、自動変速機を上位変速段から下位変速段にダウンシフトするので、自動変速機が急に変速して運転者が違和感を覚えることがない。

以下、図面に基づいて本発明の第１の実施形態について説明する。図１において、１０は自動変速機で、自動車のエンジン１１によって回転駆動されるトルクコンバータ１２の出力回転を変速して図略の駆動輪に伝達する。自動変速機１０は、車体に取り付けられたトランスミッションケース１３内に共通軸線上に順次支承された入力軸１４、減速用プラネタリギヤ１５、変速用プラネタリギヤ１６、出力軸１７、第１、第２、第３クラッチC-1，C-2，C-3及び第１、第２ブレーキB-1,B-2、及びワンウェイクラッチF-1等で構成されている。自動変速機１０は、第１乃至第３クラッチC-1〜C-3及び第１、第２ブレーキB-1，B-2を選択的に係脱することにより前進６変速段、後進１変速段の各変速段を成立させるようになっている。

図２において、トルクコンバータ１２のハウジング１９は、溶接で一体に接合されたフロントカバー２０、ポンプシェル２１、及びフランジ付き円筒部２２等で構成され、フランジ付き円筒部２２によってトランスミッションケース１３に回転可能に支承されている。ハウジング１９は、フロントカバー２０に設けられたセットドッグ２３にエンジン１１のドライブプレートがねじ止めされることにより、エンジン１１の出力軸に連結されている。

ポンプシェル２１の内側にはポンプインペラ２４が設けられ、タービンホイール２５に設けられたタービン２６と対向している。タービンホイール２５は入力軸１４に一体的にスプライン嵌合された結合部材２９のフランジ部の一側面に当接され、他側面に当接された後述するばね保持プレート３１と共にリベットで結合部材２９に固定されている。ポンプインペラ２４とタービン２６との間の下方空間にステータ２７が配置され、ステータ２７は、ワンウェイクラッチ３０のアウタレースに固定され、フランジ付き円筒部２２のフランジ内側面と結合部材２９の側端面との間にスラストベアリングによって支承されている。トランスミッションケース１３に固定されたステータシャフト２８の内周には、入力軸１４がニードルベアリングによって回転可能に支承され、外周にはワンウェイクラッチ３０のインナレースがスプライン結合されている。これにより、ポンプインペラ２４がエンジン１１により回転駆動されて作動油をタービン２６に送り出し、ステータ２７が作動油の反力を受け止めて回転トルクをタービン２６に伝達する。

この作動油の一部はトルクコンバータ１２内から流出し、トルクコンバータ１２の循環回路３９を循環してトルクコンバータ１２内に還流する。即ち、トルクコンバータ１２から流出した作動油はクーラーによって冷却された後、エンジン１１によって回転駆動される油圧ポンプ４０によって汲み上げられ、圧力制御弁４１により圧力制御されてポンプシェル２１の内径側に還流する。圧力制御弁４１のバルブボディ内部には、油温センサ４２が設けられ、トルクコンバータ１２に供給される作動油の温度を検出するようになっている。

３５はロックアップクラッチ３４のピストンで、結合部材２９の円筒部にシール部材３６によりシールされて摺動可能に嵌合されている。ピストン３５の拡張部はハウジング１９のフロントカバー２０の内側面と対向して半径方向に延在し、フロントカバー２０の内端面の外周近傍と対向する前端面部分に摩擦部材３８が貼付されている。ピストン３５の外縁部と結合部材２９の外周部とはダンパ装置３７を介して連結されている。ダンパ装置３７は、結合部材２９にリベットで結合されたばね保持プレート３１と、ピストン３５の拡張部にスプライン嵌合されたプレート３２とが相対回転可能に配置され、圧縮スプリング３３のばね力により中立位置に保持されている。ロックアップクラッチ３４は、圧力制御弁４１により圧力制御されてポンプシェル２１の内径側に還流される作動油の圧力、延いてはトルクコンバータ１２内の圧力が高くなると、ピストン３５が前進して摩擦部材３８をフロントカバー２０の内端面に押圧し、エンジン１１の出力軸に連結されたトルクコンバータ１２のハウジング１９と自動変速機１０の入力軸１４にスプライン嵌合された結合部材２９とを連結する。

自動変速機１０の減速プラネタリギヤ１５は、第１リングギヤＲ１が入力軸１４に連結され、第１サンギヤＳ１がトランスミッションケース１３に固定されて反力を受け、第１キャリヤＣ１に支承されたピニオンが第１リングギヤＲ１と第１サンギヤＳ１とに噛合されている。自動変速機１０の変速プラネタリギヤ１６は、大径の第２サンギヤＳ２、小径の第３サンギヤＳ３、第２サンギヤＳ２に直接噛合するとともに第３サンギヤＳ３にピニオンＰ３を介して噛合するロングピニオンＰ２、ロングピニオンＰ２及びピニオンＰ３を支持する第２キャリヤＣ２Ｃ３及びロングピニオンＰ２と噛合し出力軸１７に連結された第２リングギヤＲ２Ｒ３から構成されている。

減速プラネタリギヤ１５の第１キャリヤＣ１は、第１クラッチC-1を介して変速プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に連結されるとともに、第３クラッチC-3を介して第２サンギヤＳ２に連結されている。変速プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２は第１ブレーキB-1に連結され、第２キャリヤＣ２Ｃ３は第２クラッチC-2を介して入力軸１４に連結されるとともに、トランスミッションケース１３に支持されたワンウェイクラッチF-1及び第２ブレーキB-2に並列に連結されている。

自動変速機１０の各クラッチ、ブレーキ及びワンウェイクラッチの係合、解放と各変速段との関係は図３の係合表に示すようになる。係合表における○印は係合、無印は解放、△印はエンジンブレーキ時のみの係合を示す。

図２から明らかなように、第１変速段（１ｓｔ）は、第１クラッチC-1の係合とワンウェイクラッチF-1の自動係合によって達成される。入力軸１４の回転が減速プラネタリギヤ１５によって減速された第１キャリヤＣ１の回転が、第１クラッチC-1により変速プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に入力され、ワンウェイクラッチF-1によって逆転を阻止された第２キャリヤＣ２Ｃ３が反力を受け、第２リングギヤＲ２Ｒ３が最大ギヤ比で減速回転されて出力軸１７に出力する。

第２変速段（２ｎｄ）は、第１クラッチC-1と第１ブレーキB-1の係合によって達成される。入力軸１４の回転が減速プラネタリギヤ１５によって減速された第１キャリヤＣ１の回転が、第１クラッチC-1経由で変速プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に入力され、第１ブレーキB-1の係合によって回転を阻止された第２サンギヤＳ２が反力を受け、第２リングギヤＲ２Ｒ３が第２変速段に減速回転されて出力軸１７に出力する。このときのギヤ比は、に示すように、第１変速段（１ｓｔ）より小さくなる。

第３変速段（３ｒｄ）は、第１及び第３クラッチC-1，C-3の係合によって達成される。入力軸１４の回転が減速プラネタリギヤ１５によって減速された第１キャリヤＣ１の回転が、第１及び第３クラッチC-1，C-3により第３及び第２サンギヤＳ３，Ｓ２に同時に入力されて変速プラネタリギヤ１６が直結状態となり、第２リングギヤＲ２Ｒ３が第１キャリヤC1と同一回転数で回転されて出力軸１７に出力する。

第４変速段（４ｔｈ）は、第１及び第２クラッチC-1，C-2の係合によって達成される。入力軸１４の回転が第２クラッチC-2により変速プラネタリギヤ１６の第２キャリヤＣ２Ｃ３に直接入力され、入力軸１４の回転が減速プラネタリギヤ１５によって減速された第１キャリヤＣ１の回転が、第１クラッチC-1により変速プラネタリギヤ１６の第３サンギヤＳ３に入力され、第２リングギヤＲ２（Ｒ３）が入力軸１４と第１キャリヤＣ１との中間の回転数に減速されて出力軸１７に出力する。

第５変速段（５ｔｈ）は、第２及び第３クラッチC-2，C-3の係合により達成される。入力軸１４の回転が第２クラッチC-2により変速プラネタリギヤ１６の第２キャリヤＣ２Ｃ３に直接入力され、入力軸１４の回転が減速プラネタリギヤ１５によって減速された第１キャリヤＣ１の回転が、第３クラッチC-3により変速プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に入力され、第２リングギヤＲ２Ｒ３が第５変速段に増速回転されて出力軸１７に出力する。

第６変速段（６ｔｈ）は、第２クラッチC-2と第１ブレーキB-1との係合により達成される。入力軸１４の回転が第２クラッチC-2により変速プラネタリギヤ１６の第２キャリヤＣ２Ｃ３に直接入力され、第１ブレーキB-1の係合によって回転を阻止された第２サンギヤＳ２が反力を受け、第２リングギヤＲ２Ｒ３が第６変速段に増速回転されて出力軸１７に出力する。

後進段（Ｒ）は、第３クラッチC-3と第２ブレーキB-2との係合によって達成される。入力軸１４の回転が減速プラネタリ１５によって減速された第１キャリヤＣ１の回転が、第３クラッチC-3経由で変速プラネタリギヤ１６の第２サンギヤＳ２に入力され、第２ブレーキB-2の係合によって回転を阻止された第２キャリヤＣ２Ｃ３が反力を受け、第２リングギヤＲ２Ｒ３が逆転されて出力軸１７に出力する。

電子制御装置４３を図４に示すブロック図に基づいて説明する。電子制御装置４３は、CPU、RAM、ROM、入出力インターフェースを備えた所謂マイクロコンピュータであって、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、出力信号を送出する。即ち、電子制御装置４３は、トルクコンバータ１２に供給される作動油の温度を検出する油温センサ４２、エンジン１１の回転が伝達されるトルクコンバータ１２のエンジン回転数Neを検出するエンジン回転数センサ４５、入力軸１４の入力軸回転数Niを検出する入力軸回転数センサ４６、出力軸１７の回転数Nvを検出する出力軸回転数センサ４７、マニュアルバルブが前進走行レンジDにシフトされているとき、検出信号Dを送出するレンジ位置センサ４８、アクセルの踏み込み量Ssを検出するスロットル開度センサ４９等から各検出信号が入力され、自動変速機１０のギヤ段を車両の走行状態に応じて自動的に切り換えて各変速段を成立するために第１、第２、第３クラッチC-1，C-2，C-3及び第１、第２ブレーキB-1,B-2を選択的係合する変速制御、ロックアップクラッチ３４の係合状態を制御するロックアップ係合制御などを実行する。

変速制御は、出力軸回転数センサ４７により検出される出力軸１７から求めた車速Ｖを横軸に、スロットル開度センサ４９により検出されるスロットル開度THを縦軸にとったV−TH平面に設定された変速マップの変速線に従って、現在の運転状態に好適な変速段を求める。図５に一部を示す変速マップ５０において、通常時に第２変速段から第３変速段にアップシフトされる２−３アップシフト変速線５１が実線で示され、通常時に第３変速段から第２変速段にダウンシフトされる３−２ダウンシフト変速線５２が点線でしめされている。従って、車速とスロットル開度との状態が、２−３アップシフト変速線５１の左側領域から右側領域に移行すると第２変速段から第３変速段にアップシフトされ、３−２ダウンシフト変速線５２の右側領域から左側領域に移行すると第３変速段から第２変速段にダウンシフトされる。

ロックアップ係合制御は、Ｖ−TH平面に設定されたロックアップ線５３に従って、ロックアップクラッチ３４が係合され、トルクコンバータ１２のハウジング２０と自動変速機１０の入力軸１４とが連結される。図５には、第３変速段においてロックアップクラッチ３４が係合される車速Ｖを示す3LUロックアップ線５３が縦軸と平行に示されている。従って、自動変速機１０が第３変速段を達成した状態で車速Ｖが3LUロックアップ線５３より高速側に移行するとロックアップクラッチ３４が係合され、低速側に移行すると解放される。

そして、電子制御装置４３は、図６に示す油温演算プログラム６０を１タスク時間dH 間隔で繰り返し実行し、トルクコンバータ１２内の作動油の推定油温Tを演算する。電子制御装置４３は、エンジン回転数センサ４５により検出されたエンジン１１の回転数Ne、入力軸回転数センサ４６により検出された自動変速機１０の入力軸１４の回転数Ni、出力軸回転数センサ４７により検出された出力軸１７の回転数Nv、油温センサ４２により測定された作動油の温度Ts、レンジ位置センサ４８から送出される検出信号を入力し（ステップＳ６１）、出力軸回転数Nvが所定時間Ha以上継続して所定回転数以上であるか否か判定し（ステップＳ６２）、ロックアップクラッチ３４が所定時間Hb以上継続して接続されているか否か判定し（ステップＳ６３）、走行レンジDにシフトされているか否か判定する（ステップＳ６４）。ステップＳ６２、Ｓ６３のいずれかでYESであり、又はステップＳ６４でNOであると、トルクコンバータ１２内の作動油の推定油温Tを油温センサ４２によって検出された作動油の油温Tsとする（ステップＳ６５）。ステップＳ６２、Ｓ６３のいずれでもNOであり、且つステップＳ６４でYESであると、トルクコンバータ１２内の作動油の推定油温TがステップＳ６６で演算される。

即ち、トルクコンバータ１２内の単位時間当り発熱量dQが、エンジン回転数Ne、入力軸回転数Ni、及び図７に示すトルクコンバータ１２の性能線図の速度比E（＝Ni／Ne）と容量係数Cとの関係を用いて、
dQ ＝A×C×Ne²×（Ne−Ni）で演算される。そして、この単位時間当り発熱量dQに１タスク時間dHを乗じて１タスク時間dHでのトルクコンバータ１２内の発熱量が演算される。トルクコンバータ１２内には、１タスク時間dHの間に、循環回路３９に設けられた温度センサ４２により測定された１タスク時間開始時の温度Tsの作動油が流入し、トルクコンバータ１２内から推定温度Tの作動油が流出する。これにより、１タスク時間dHの間にトルクコンバータ１２内から放出される熱量は、循環回路３９を循環する作動油の流量、作動油の比熱等を加味した設定値をBとすると、B×（T−Ts）×dH である。従って、１タスク時間dHの間に、トルクコンバータ12内に出入する熱量の収支ΣQは、
ΣQ＝｛A×C×Ne²×（Ne−Ni）−B×（T−Ts）｝×dHとなり、トルクコンバータ１２内の作動油の熱容量をPとすると、1タスクdH間での推定温度Tの変化量dTは、
dT＝ΣＱ／Pとなる。そして、１タスク経過後のトルクコンバータ１２内の推定温度Tは、１タスク開始時の推定温度Tに1タスクdH間での推定温度Tの変化量dTを加算した値（T＝T＋dT）と、１タスク経過時に油温センサ４２によって測定された作動油の油温Tsとの大きい方とする。トルクコンバータ１２の速度比E（＝Ni／Ne）と容量係数C、トルク比との関係を示す図7の性能線図は、電子制御装置４３のROMに記憶されている。

この油温演算プログラム６０が、エンジン回転数Ne、自動変速機１０の入力軸回転数Ni、及びトルクコンバータ１２の速度比Eと容量係数Cとの関係から演算されたトルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量dＱと油温センサ４２によって検出された作動油の温度Tsとを用いてトルクコンバータ１２内の作動油の推定温度Tを演算する油温演算手段６０を構成する。そして、油温センサ４２と、油温演算手段６０とによって、トルクコンバータ１２の作動油の温度を検出する油温検出手段が構成されている。

電子制御装置４３は、図８に示す油温過上昇防止プログラム７０を１タスク時間dH 間隔で繰り返し実行し、トルクコンバータ１２内の作動油の油温が過上昇することを防止する。

図５のＶ−TH平面には、トルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量dQの上限値を示す等発熱上限線５４、及び下限値を示す等発熱下限線５５が記載されている。第３変速段で走行中において、トルクコンバータ１２内の作動油の推定温度Tが、制御開始温度を超えると、該制御開始温度より所定温度低い制御終了温度以下になるまでの間に、トルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量dQが上限値以上になると、トルクコンバータ１２内の作動油の温度が過上昇する虞があるので、自動変速機１０を上位変速段である第３変速段から下位変速段である第２変速段にダウンシフトさせる。即ち、単位時間当り発熱量dQが増加して、発熱量上限線５４と３−２ダウンシフト変速線５２と3LUロックアップ線５３とに囲まれた領域内に移行すると、自動変速機１０は、車速Vとスロットル開度THとが３−２ダウンシフト変速線５２より第３変速段側であっても第３変速段から第２変速段にダウンシフトされ、第２変速段から第３変速段へのアップシフトが禁止される。

車速Ｖ及び自動変速機１０の出力軸１７に作用する駆動トルクJoが第２変速段で走行中のものと同一であると仮定し、第２変速段から第３変速段にアップシフトしたときのトルクコンバータ１２の単位時間当り予想発熱量dQpを演算し、この単位時間当り予想発熱量dQpがトルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量の下限値より小さい領域に移行すると、第２変速段から第３変速段へのアップシフトの禁止を解除する。これにより、車速Vとスロットル開度THとの状態が、２−３アップシフト変速線５１の右側領域にあるときに、単位時間当り予想発熱量dQpがトルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量の下限値より小さい領域に移行すると、第２速段から第３速段にアップシフトされる。

電子制御装置４３は、油温演算プログラム６０によって演算されたトルクコンバータ１２内の作動油の推定温度Tが、制御開始温度を超えたか否か判定し（ステップＳ７１）、超えると、作動油の推定温度Tが、制御開始温度より所定温度低い制御終了温度以下になるまでの間（ステップＳ７３）、図９のタイムチャートに示すように制御フラグをオンにし、ギヤ段制御ステップＳ７２を実行する（ステップＳ７２）。ギヤ段制御を終了する制御終了温度を、制御開始温度より所定温度だけヒステリシスをもたせて低く設定したのは、ギヤ段制御がハンチングして実行されることを防ぐためである。

ギヤ段制御では、エンジン回転数センサ４５により検出されたエンジン１１の回転数Ne、入力軸回転数センサ４６により検出された自動変速機１０の入力軸１４の回転数Ni、出力軸回転数センサ４７により検出された出力軸１７の回転数Nv、油温センサ４２により測定された作動油の温度Tsが入力され（ステップＳ７２１）、エンジン回転数Ne、入力軸回転数Ni、及び図７に示すトルクコンバータ１２の速度比Eと容量係数Cとの関係を用いてトルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量dQが、
dQ ＝A×C×Ne²×（Ne−Ni）で演算される（ステップＳ７２２）。この単位時間当り発熱量dQが上限値以上になると（ステップＳ７２３）、トルクコンバータ１２内の作動油の温度は間も無く許容値以上に過上昇するので、自動変速機１０は、変速マップ５０上はダウンシフトが指令されなくても、図９のタイムチャートの点８０に示すように第３変速段から第２変速段にダウンシフトされる（ステップＳ７２４）。このとき、アップシフト禁止フラグがオンされて第２変速段から第３変速段へのアップシフトが禁止される（ステップＳ７２５）。

図１０のタイムチャートに示された点８２においては、アクセルが踏み込まれて変速マップ上ではダウンシフトと判断されても、既に、点８０において第３変速段から第２変速段にダウンシフトされているので、更にダウンシフトされることはない。また、その後の点８３において、アクセルがリリースされて変速マップ上ではアップシフトと判断されても、アップシフト禁止フラグがオンしているので、アップシフトされることはない。

ステップ７２３において単位時間当り発熱量dQが上限値未満であると、ダウンシフトすることなくギヤ段制御を終了する。

ステップＳ７２１、Ｓ７２２によって、上位変速段で走行中のエンジン回転数Ne、自動変速機１０の入力軸回転数Ni、及び前記トルクコンバータ１２の速度比Eと容量係数Cとの関係を用いてトルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量dQを演算する発熱量演算手段が構成されている。

ステップＳ７２３、Ｓ７２４、Ｓ７２５によって、油温検出手段４２、６０によって検出されたトルクコンバータ１２内の作動油の検出温度が、制御開始温度を超えると、該制御開始温度より所定温度低い制御終了温度以下になるまでの間に、トルクコンバータ１２の単位時間当りの発熱量dQが上限値以上になると、自動変速機１０を上位変速段から下位変速段にダウンシフトさせるとともに、下位変速段から上位変速段へのアップシフトを禁止するダウンシフト制御手段が構成されている。

このようにダウンシフトされて第２変速段で走行中に、電子制御装置４３は、車速Vおよび自動変速機１０の出力軸１７から出力される出力トルクJoが第２変速段で走行中のものと同一であると仮定し、第２変速段から第３変速段にアップシフトしたときのトルクコンバータ１２の単位時間当り予想発熱量dQpを演算する（ステップＳ７２６）。このために、先ず自動変速機１０の予想入力軸回転数Nip及び予想入力トルクJipが演算される。第３変速段にアップシフトしたときの予想入力軸回転数Nipが、現在の第２変速段での車速Vに相当する出力軸１７の出力軸回転数Nvに自動変速機１０の第３変速段でのギヤ比Gr3を乗算して、式Nip＝Nv×Gr3／Gr2で求められる。

予想入力トルクJipは、第２変速段で走行中にエンジン１１が出力しているエンジントルクJeに基づいて演算される。このエンジントルクJeは、そのときの速度比E（＝Ni／Ne）における容量係数Cが図７に示すトルクコンバータ１２の性能線図から求められ、この容量係数Cにエンジン回転数Neの二乗が乗算されて求められる。即ち、トルクコンバータ１２の性能線図の速度比Eとトルク比K（＝Ji／Je）との関係から現在の第２変速段での入力トルクJiが、式Ji＝K×Jeで演算され、入力トルクJiに第２変速段のギヤ比Gr2を乗算して出力トルクJoが、式Jo＝Ji×Gr2で演算される。第３変速段にアップシフトしてもこの出力トルクJoは変わらないとして、第３変速段での予想入力トルクJipが、出力トルクJoを第３変速段でのギヤ比Gr3で除算して、式Jip＝K×Je×Gr2／Gr３で求められる。

なお、このエンジントルクJeは、エンジン１１を制御するエンジンECU４４から電子制御装置４３に入力されるようにしてもよい。また、現在の第２変速段での車速Vに相当する出力軸１７の出力軸回転数Nvは、第２変速段での入力軸回転数Niを自動変速機１０の第２変速段でのギヤ比Gr2で除して求めてもよい。

車速Vおよび自動変速機１０の出力軸１７に作用する出力トルクJoが第２変速段で走行中のものと同一であると仮定し、第２変速段から第３変速段にアップシフトした状態でのトルクコンバータ１２の容量係数C、トルク比K、速度比Eが、C×K／E²をインデックスとして求められる。かかる第３変速段での予想入力トルクJipを予想入力軸回転数Nipの二乗で除した式Jip／Nip²に、予想容量係数Cp＝Jep／Nep²、予想速度比Ep＝Nip／Nep、予想トルク比Kp＝Jip／Jepを代入すると、Jip／Nip²＝Cp×Kp／Ep²となり、第３変速段でのCp×Kp／Ep²は、予想入力トルクJipを予想入力軸回転数Nipの二乗で除して求めることができる。トルクコンバータ１２のC×K／E²は、図７の性能線図に基づいて予め演算され、図１１の表にしてROMに記憶されている。

そして、かかる第３変速段でのCp×Kp／Ep²が、予想入力トルクJip（＝Ji×Gr2／Gr3）及び予想入力軸回転数Nip（＝Nv×Gr3）を、Jip／Nip²に代入して、Ji×Gr2／Nv²×Gr3³で演算され、第３変速段における予想速度比Ep、予想容量係数Cpが、Cp×Kp／Ep²の値をインデックスとして表１０から求められる。この予想速度比Epから予想エンジン回転数Nepが、Nep＝Nip／Epで演算される。

第２変速段から第３変速段にアップシフトしたときのトルクコンバータ１２の単位時間当り予想発熱量dQpが、式dQp＝A×Cp×Nep² ×（Nep−Nip）で演算され（ステップＳ７２６）、この単位時間当り予想発熱量dQpがトルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量の下限値以下になると、図９のタイムチャートの点８１に示すように、アップシフト禁止フラグがオフされて第２変速段から第３変速段へのアップシフトの禁止が解除される（ステップ７２７）。従って、図５に示す２−３アップシフト変速線５１の右側で3LUロックアップ線５３より左側の領域において、単位時間当り予想発熱量dQpが減少し、発熱量下限線５５以下になると、アップシフト禁止フラグがオフされ、第２変速段にダウンシフトされていた自動変速機１０は、第３変速段にアップシフトされる。単位時間当り予想発熱量dQpが、２−３アップシフト変速線５１と３−２ダウンシフト変速線５４との間で発熱量下限線５５以下になると、アップシフト禁止フラグはオフされるが、第２変速段にダウンシフトされていた自動変速機１０は、第３変速段にアップシフトされない。また、単位時間当り予想発熱量dQpが発熱量上限線５４と発熱量下限線５５との間にあるときに、車速Vが3LUロックアップ線５３より上昇した場合、運転状態が２−３アップシフト変速線５１の右側領域であれば、アップシフト禁止フラグがオフされ、第２変速段にダウンシフトされていた自動変速機１０は、第３変速段にアップシフトされ、運転状態が２−３アップシフト変速線５１の左側領域であれば、アップシフト禁止フラグはオフされるが、第２変速段にダウンシフトされていた自動変速機１０は、第３変速段にアップシフトされない。

発熱量上限線５４と発熱量下限線５５との間は、ダウンシフト、アップシフトの繰り返しを防止するためのヒステリシスとして機能し、単位時間当り予想発熱量dQpが単位時間当り発熱量の下限値を超えている間は、アップシフトは禁止される。

ステップＳ７２６によって、下位変速段で走行中のエンジン回転数Ne、エンジントルクJe、入力軸回転数Ni、及びトルクコンバータ１２の速度比Eとトルク比Kとの関係から、下位変速段での走行における車速Vと自動変速機１０の出力トルクToとが同じ状態で上位変速段にアップシフトしたときの自動変速機１０の予想入力軸回転数Nip及び予想入力トルクJipを演算し、該予想入力軸回転数Nip及び予想入力トルクJipを用いてトルクコンバータ１２の速度比Eとトルク比K、容量係数Cとの関係に基づいて予想速度比Ep及び予想容量係数Cpを演算し、予想入力軸回転数Nip、予想速度比Ep及び予想容量係数Cpを用いて上位変速段にアップシフト後のトルクコンバータ１２の単位時間当り予想発熱量dQpを演算する予想発熱量演算手段が構成されている。

ステップＳ７２７、Ｓ７２８によって、単位時間当り予想発熱量dQpが下限値以下になると下位変速段から上位変速段へのアップシフトの禁止を解除するアップシフト禁止解除手段が構成されている。

上記第１の実施形態では、第３変速段にアップシフトしたとき、車速Vおよび自動変速機１０の出力軸１７から出力される出力トルクJoが第２変速段で走行中のものと同一であると仮定し、第３変速段での自動変速機１０の予想入力軸回転数Nip及び予想入力トルクJipを、第２変速段でのエンジントルクJe、出力軸回転数Nv及びトルクコンバータ１２の性能線図に基づいて演算し、該予想入力軸回転数Nip、予想入力トルクJip及びトルクコンバータ１２の性能線図に基づいて第３変速段にアップシフト後のトルクコンバータ１２の予想速度比Ep、予想トルク比Kp及び予想容量係数Cpを演算し、単位時間当り予想発熱量dＱpをタスク時間dH毎に演算している。単位時間当り予想発熱量dＱpをタスク時間dH毎に演算することは、電子制御装置４３にとってかなりの負荷をとなる。

そこで、例えば、第２変速段でのエンジン回転数Neをパラメータとし、各エンジン回転数Neについて出力軸回転数Nvを変数とした場合の単位時間当り発熱量dQを上述のように演算した。そして、車速V及び出力トルクJoが第２変速段で走行中のものと同一であると仮定して第３変速段における単位時間当り予想発熱量dQpを、各エンジン回転数Neについて出力軸回転数Nvを変数として上述のように演算した。その結果、図１２に示すように単位時間当り発熱量が低い領域においては、単位当り予想発熱量dQpは、各出力軸回転数Nvにおいて単位当り発熱量dQに係数Uを乗じた値で近似することが判明した。

第２の実施形態では、第２変速段における単位時間当り発熱量dQと、車速V及び出力トルクJoが第２変速段で走行中のものと同一であると仮定して第３変速段における単位時間当り予想発熱量dQpとを予め演算し、両者の関係、例えばdQp＝U×dQの係数を電子制御装置４３のROMに予め記憶しておく。

第２の実施形態では、第３変速段から第２変速段にダウンシフトされ（ステップＳ７２４）、第２変速段から第３変速段へのアップシフトが禁止されると（ステップＳ７２５）、各タスク時間dH毎に入力されたエンジン回転数Ne、出力軸回転数Nv及びトルクコンバータ１２の性能線図に基づいて単位時間当り発熱量dQが演算され、単位時間当り予想発熱量dQpが、単位時間当り発熱量dQに係数Uを乗じて演算される（ステップＳ７２６）。そして、単位時間当り予想発熱量dQpがトルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量の下限値以下になると、第２変速段から第３変速段へのアップシフトの禁止が解除される（ステップＳ７２７）。この場合、単位時間当り予想発熱量dQpは、下限値と比較される低い領域にあるので、単位当り予想発熱量dQpを、式dQp＝U×dQで近似しても誤差は許容範囲になる。

上記実施の形態では、単位時間当り発熱量dQが上限値以上になると（ステップＳ７２３）、第３変速段から第２変速段にダウンシフトされるが（ステップＳ７２４）、アクセルが踏み込まれていない状態でダウンシフトされると運転者が違和感を覚える場合があるので、トルクコンバータ１２の単位時間当りの発熱量dQが上限値以上になり、且つアクセルが踏み込まれていることを検出すると、ダウンシフト判定制御手段が自動変速機１０を上位変速段から下位変速段にダウンシフトさせるようにしてもよい。

上記実施の形態では、トルクコンバータ１２の作動油の循環回路３９に設けられた油温センサ４２と、エンジン回転数Ne、入力軸回転数Ni、及びトルクコンバータ１２の性能線図から演算されたトルクコンバータ１２の単位時間当り発熱量dＱと油温センサ４２によって検出された作動油の温度Tsとを用いてトルクコンバータ１２内の作動油の推定温度Tを演算する油温演算手段６０とにより、トルクコンバータの作動油の温度を検出する油温検出手段を構成しているが、油温検出手段を油温センサ４２だけで構成してもよい。

また、上記実施の形態では、第３変速段を上位変速段とし、第２変速段を下位変速段としているが、自動変速機の減速比が小さい変速段を上位変速段とし、減速比の大きい変速段を下位変速段とすればよい。

本発明に係るトルクコンバータの油温過上昇防止装置が備えられるトルクコンバータ付車両用自動変速機のスケルトン図。 トルクコンバータの断面図。 各変速段におけるブレーキ及びクラッチの作動表を示す図。 電子制御装置を示すブロック図。 変速マップを示す図。 油温演算プログラムを示す図。 トルクコンバータの性能線図を示す図。 油温過上昇防止プログラムを示す図。 トルクコンバータの油温過上昇防止装置の作動を示すタイムチャート。 トルクコンバータの油温過上昇防止装置の作動にアクセルの踏込みを記入したタイムチャート。 トルクコンバータの速度比E、トルク比K、容量係数CをC×K／E²をインデックスとして求める表。 単位時間当り発熱量dQと単位時間当り予想発熱量dQpとの関係を示す図。

符号の説明

１０…自動変速機、１１…エンジン、１２…トルクコンバータ、１４…入力軸、１５…減速用プラネタリギヤ、１６…変速用プラネタリギヤ、１７…出力軸、２０…フロントカバー、２１…ポンプシェル、２４…ポンプインペラ、２５…タービンホイール、２６タービン、２７…ステータ、２８…ステータシャフト、２９…結合部材、３４…ロックアップクラッチ、３５…ピストン、３７…ダンパ装置、３９・・・循環回路、４０…油圧ポンプ、４１…圧力制御弁、４２…油温センサ、４３・・・電子制御装置、４４…エンジンECU、４５・・・エンジン回転数センサ、４６・・・入力軸回転数センサ、４７・・・出力軸回転数センサ、４８・・・レンジ位置センサ、４９・・・スロットル開度センサ、６０・・・油温演算プログラム（油温演算手段）、７０・・・油温過上昇防止プログラム。

Claims (5)

1. エンジンの回転がトルクコンバータを介して入力されるトルクコンバータ付車両用自動変速機の前記トルクコンバータの油温過上昇防止装置において、
   前記トルクコンバータの作動油の温度を検出する油温検出手段と、
   上位変速段で走行中のエンジン回転数、前記自動変速機の入力軸回転数、及び前記トルクコンバータの速度比と容量係数との関係を用いて前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量を演算する発熱量演算手段と、
   前記油温検出手段によって検出された前記トルクコンバータ内の作動油の検出温度が、制御開始温度を超えると、該制御開始温度より所定温度低い制御終了温度以下になるまでの間に、前記トルクコンバータの単位時間当りの発熱量が上限値以上になると、前記自動変速機を上位変速段から下位変速段にダウンシフトさせるとともに、前記下位変速段から前記上位変速段へのアップシフトを禁止するダウンシフト制御手段と、
   前記下位変速段から前記上位変速段にアップシフト後の前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算する予想発熱量演算手段と、
   前記単位時間当り予想発熱量が下限値以下になると前記下位変速段から前記上位変速段へのアップシフトの禁止を解除するアップシフト禁止解除手段と、
   を備えることを特徴とするトルクコンバータ付車両用自動変速機のトルクコンバータの油温過上昇防止装置。
2. 請求項１において、前記予想発熱量演算手段は、前記下位変速段で走行中の前記エンジン回転数、エンジントルク、前記入力軸回転数、及び前記トルクコンバータの速度比とトルク比との関係から、前記下位変速段での走行における車速と自動変速機の出力トルクとが同じ状態で前記上位変速段にアップシフトしたときの自動変速機の予想入力軸回転数及び予想入力トルクを演算し、該予想入力軸回転数及び予想入力トルクを用いて前記トルクコンバータの速度比とトルク比、容量係数との関係に基づいて予想速度比及び予想容量係数を演算し、前記予想入力軸回転数、予想速度比及び予想容量係数を用いて前記上位変速段にアップシフト後の前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算することを特徴とするトルクコンバータ付車両用自動変速機のトルクコンバータの油温過上昇防止装置。
3. 請求項１又は２において、前記予想発熱量演算手段は、前記下位変速段での走行における車速と自動変速機の出力トルクとが同じ状態で前記上位変速段にアップシフトしたときの前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量と、前記下位変速段で走行中の前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量との関係を予め求めて記憶手段に記憶し、下位変速段で走行中の前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量を、前記エンジン回転数、前記入力軸回転数、及び前記トルクコンバータの速度比と容量係数との関係から演算し、前記記憶手段に記憶された前記上位変速段にアップシフトしたときの前記トルクコンバータの単位時間当り予想発熱量と、前記下位変速段で走行中の前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量との関係から上位変速段にアップシフトしたときのトルクコンバータの単位時間当り予想発熱量を演算することを特徴とするトルクコンバータ付車両用自動変速機のトルクコンバータの油温過上昇防止装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項において、前記油温検出手段は、前記トルクコンバータの作動油の循環回路に設けられた油温センサと、前記エンジン回転数、前記入力軸回転数及び前記トルクコンバータの速度比と容量係数との関係から演算された前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量及び前記油温センサによって検出された作動油の温度を用いて前記トルクコンバータ内の作動油の推定温度を演算する油温演算手段とによって構成されていることを特徴とするトルクコンバータ付車両用自動変速機のトルクコンバータの油温過上昇防止装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項において、前記ダウンシフト判定制御手段は、前記トルクコンバータの単位時間当り発熱量が上限値以上になり、且つアクセルが踏み込まれていることを検出すると、前記自動変速機を上位変速段から下位変速段にダウンシフトさせることを特徴とするトルクコンバータ付車両用自動変速機のトルクコンバータの油温過上昇防止装置。
   

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