具体实施方式

[车辆的概略构成]

图1是表示本实施例的车辆1的概略构成的图。实施例的车辆1具备：发动机22；自动变速器26，其对从发动机22输出至曲轴24的动力进行变速，并经由差动齿轮32传递至车轮34a和34b；冷却装置40，其使用冷却水利用来自发动机22的动力对发动机22进行冷却；以及ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)70，其对车辆整体进行控制。发动机22既可以是汽油发动机，也可以是柴油发动机。另外，车辆1也可以是混合动力车辆。

冷却装置40具备：散热器42，其进行发动机22的冷却水与外部气体的热交换；水泵44，其由发动机22的动力进行驱动，使冷却水在将散热器42与发动机22连接的循环路径43内循环；以及风扇46，其由经由风扇耦合装置50从发动机22输入的动力进行旋转驱动。

风扇耦合装置50在安装于后述的该驱动轴51的带轮50a和发动机22的带轮22a架设有传动带23，使用后述的工作流体将从发动机22输入的动力传递至风扇46。

ECU70具备CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、RAM(Random AccessMemory，随机访问存储器)以及ROM(Read Only Memory，只读存储器)。ECU70通过执行存储于RAM、ROM的程序来对发动机22进行控制。另外，在ECU70电连接有点火开关81、对发动机22的曲轴24的转速进行检测的曲轴角传感器25、对风扇46的转速进行检测的转速传感器45、对加速器开度进行检测的加速踏板位置传感器82、对车速进行检测的车速传感器83、对冷却水的出口温度进行检测的水温传感器41。另外，详细将在后面进行描述，但ECU70通过由CPU、RAM以及ROM在功能上实现的取得部和控制部，对后述的调整机构60进行控制。

[风扇耦合装置的结构]

图2是风扇耦合装置50的剖视图。风扇耦合装置50包括驱动轴51、转子52、机壳54、间隔板57、调整机构60。在机壳54内封入有例如粘性高的硅油来作为工作流体。以后，将该工作流体称为工作油。

在驱动轴51与机壳54之间设置有两个轴承53。在驱动轴51的前端部固定有大致圆板状的转子52。驱动轴51的基端部固定有图1所示的带轮50a。驱动轴51和转子52经由传动带23和带轮50a而被传递图1所示的曲轴24的旋转动力来进行旋转。此外，在图2中表示了驱动轴51的中心轴线AX。

机壳54包括相互固定的罩部55和主体部56。罩部55位于驱动轴51的前端侧，主体部56相比罩部55而位于更靠驱动轴51的基端侧的位置。驱动轴51经由轴承53被保持为能够相对于主体部56进行相对旋转。在机壳54的外周部设置有未表示于图2的风扇46。此外，在主体部56的背面侧设置有对与风扇46一体地旋转的主体部56的转速进行检测的转速传感器45。

机壳54的内部通过间隔板57间隔为存积室C1和工作室C2。存积室C1设置在主体部56侧。工作室C2设置在罩部55侧。在间隔板57设置有将存积室C1与工作室C2连通的连通口57a。

转子52容纳在工作室C2内。在转子52设置有多个同心圆状的肋部(rib)52a。同样地，在罩部55的内侧设置有多个同心圆状的肋部55a。通过这些肋部52a和55a相互啮合，形成作为曲径状的空间的曲径室C3。

在转子52的背面侧与主体部56的内侧之间划定有将转子52的中心侧与外周缘侧连结的供给路径P1。另外，在图2中，隔着转子52的中心部而在供给路径P1的相反侧形成有从罩部55的内侧经过罩部55内、并经过主体部56而与存积室C1连通了的回收路径P2。从曲径室C3排出的工作油经由回收路径P2流到存积室C1。

调整机构60对曲径室C3内的油量进行调整。调整机构60包括电磁体63、阀体65以及电枢67。阀体65是能够弹性变形的金属制的板状的部件。阀体65的基端部通过螺纹件固定于主体部56。电枢67固定在阀体65的电磁体63侧的面。通过未图示的弹簧，电枢67被向间隔板57侧施加力，由此，阀体65的前端部将连通口57a关闭。

电磁体63的通电、非通电由ECU70进行控制。在电磁体63为非通电的状态下，如上所述，阀体65的前端部将连通口57a堵塞。当电磁体63被通电时，电枢67被以磁的方式向电磁体63侧吸引，对上述的弹簧的作用力进行抵抗，阀体65的前端部以远离连通口57a的方式弹性变形。在此，电磁体63的通电、非通电通过由ECU70实现的PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)控制进行控制。即，ECU70通过对电磁体63的驱动电压的占空比进行调整，能够对连通口57a的开度进行调整。

电磁体63形成为环状，以被插通到驱动轴51的状态来设置。电磁体63能被固定到搭载有内燃机的车辆、内燃机自身、或者其他的辅机类。在驱动轴51与电磁体63之间配置有轴承64，两者能够相对地进行旋转，因此，驱动轴51能够在电磁体63被固定到了车辆等的状态下进行旋转。

当电磁体63被通电而阀体65将连通口57a打开时，工作油被从存积室C1供给至工作室C2，经由供给路径P1被向曲径室C3供给。通过曲径室C3内的工作油的粘性阻力，转子52的旋转转矩被传递到机壳54，机壳54和风扇46进行旋转。由此，即使车速相同，被引入到散热器42的冷却风的速度也会增加，从散热器42的散热量会变多。当从散热器42的散热量变多时，冷却水温朝向降低的一侧变化。此外，从曲径室C3排出的工作油经由回收路径P2被回收到存积室C1。在连通口57a打开的状态下，被回收到了存积室C1的工作油再次被供给到工作室C2。

当电磁体63成为非通电而阀体65将连通口57a关闭时，从曲径室C3排出的工作油被回收到存积室C1，工作油向工作室C2的供给被停止。当从曲径室C3完全地排出工作油时，转子52的旋转转矩不被传递至机壳54，仅转子52旋转。即，风扇46的旋转停止。

另外，通过由ECU70进行的对电磁体63的PWM控制来对连通口57a的开度进行调整，由此，能够调整曲径室C3内的油量，从而能够调整机壳54和风扇46的转速。该接合率能够通过将机壳54和风扇46的转速除以转子52的转速来算出。另外，ECU70考虑由水温传感器41检测到的冷却水的温度，对连通口57a的开度进行调整，以使得风扇46以所希望的转速进行旋转。

[工作油的回收速度]

接着，对工作油的回收速度进行说明。图3是从罩部55卸下主体部56来从背面侧观察转子52和罩部55的一部分而得到的图。在罩部55的与转子52的外周面对向的内周面设置有向转子52的外周面突出的突起部551。相比于突起部551，在转子52的旋转方向的相反方向侧设置有与转子52的外周面对向且以从该外周面退避的方式凹陷的凹陷部552。在凹陷部552形成有与用于回收工作油的回收路径P2的一端相当的回收口553。回收口553经由形成在罩部55和主体部56内的回收路径P2而与存积室C1连通。转子52的旋转方向在图3中为逆时针方向，相伴于此，罩部55也沿着逆时针方向进行旋转。在此，罩部55的转速比转子52的转速慢。因此，从曲径室C3排出的工作油流到转子52的外周面与罩部55的内周面之间，由于转子52与罩部55的转速差而被突起部551拦截，促使流入到回收口553。由此，工作油被回收到存积室C1。

在此，在曲径室C3内的油量多的情况下、即接合率高的情况下，转子52与罩部55的转速差小。因此，如上所述，工作油向存积室C1的回收速度降低。因此，例如在接合率从高的状态转变为低的状态的情况下，即使使阀体65的开阀率降低，工作油的回收速度也慢，因此，有时响应性会降低。另外，在接合率从高的状态转变为更高的状态的情况下，即使使阀体65的开阀率增大，工作油的回收也不会被促进，因此，要使工作油向曲径室C3的供给量增大需要时间，在该情况下，有时响应性也会降低。此外，对于这样的接合率高的情况下的响应性的降低，认为在未设置突起部551的情况下也可能发生。这是因为认为：即使是未设置突起部551的结构，在转子52与罩部55的转速差小的情况下，转子52的外周面与罩部55的内周面之间的工作油也与转子52以及罩部55一起牵连转动(co-rotate)，工作油的回收速度会降低。于是，ECU70如以下那样对风扇耦合装置50进行控制。

[风扇耦合装置的控制方法]

图4是表示ECU70执行的风扇耦合装置50的控制方法的一个例子的流程图。该控制在发动机22驱动期间中被反复执行。ECU70推定曲径室C3内的油量(步骤S1)。该推定油量是与曲径室C3内的工作油的推定量相关的流体参数的一个例子。关于具体的推定方法，将在后面进行描述。接着，ECU70取得目标油量(步骤S2)，该目标油量是曲径室C3内的油量的目标值。目标油量根据目标接合率来算出。对于目标接合率，考虑曲轴24的转速、车速、冷却水的温度以及其他车辆1的空调装置的设定温度等来确定。接着，ECU70算出从推定油量[m³]减去目标油量[m³]后的油量偏差(步骤S3)。步骤S1～S3是取得部执行的处理的一个例子。

接着，ECU70取得驱动轴51的转速(步骤S4)。具体而言，基于曲轴角传感器25取得的曲轴24的转速和带轮22a与50a的直径之比，取得驱动轴51的转速[rpm]。

接着，ECU70基于通过步骤S1推定的油量(推定油量)、和通过步骤S4取得的驱动轴51的转速，判定是否需要停止积分控制(步骤S5)。对于关于本判定的详细，将在后面进行描述。在步骤S5中为“否”的情况下，ECU70不停止积分控制，通过对于由步骤S3算出的油量偏差的PI控制，对调整机构60的电磁体63进行控制(步骤S6)。在步骤S5中为“是”的情况下，ECU70停止积分控制，通过对于上述的油量偏差的P控制，对电磁体63进行控制(步骤S7)。步骤S5～S7是控制部执行的处理的一个例子。

图5是表示根据驱动轴51的转速和推定油量执行PI控制或者P控制的区域的映射的一个例子。在该映射中，纵轴表示推定油量，横轴表示驱动轴51的转速。另外，该映射预先存储于ECU70的ROM。区域PIr是在根据驱动轴51的转速和推定油量确定的工作点属于了该区域的情况下执行PI控制的区域。区域Pr是工作点属于了该区域的情况下停止积分控制而执行P控制的区域。边界线BL表示区域PIr与区域Pr的边界。区域Pr被规定在推定油量比区域PIr多的一侧。因此，边界线BL相当于将区域Pr与区域PIr隔开的阈值。此外，上限线UL表示起因于目标油量被限制而推定油量相对于驱动轴51的转速可取的上限值。因此，Ur表示推定油量未被设想为相对于驱动轴51的转速可取的区域。另外，在图5中示出表示接合率的接合率线ER1和ER2。接合率线ER1的接合率比接合率线ER2的接合率小。

边界线BL在驱动轴51的转速为预定值α以下的范围中，呈现驱动轴51的转速越上升则推定油量越增大，在驱动轴51的转速比预定值α大的范围中，呈现驱动轴51的转速越上升则推定油量越减少。预定值α被设定在比驱动轴51可取的转速的范围的中心靠高转速一侧。

这样，在推定油量相对于驱动轴51的转速而比较多的情况下，基于驱动轴51的转速和推定油量的工作点属于区域Pr，执行P控制。由此，上述的响应性的降低被抑制。在推定油量相对于驱动轴51的转速而比较少的情况下，也难以发生响应性的降低，因此，执行PI控制。此外，驱动轴51的转速为预定值α以下的范围中的边界线BL的大部分与接合率线ER1重合。接合率线ER1例如为0.65～0.85。这样，在推定为曲径室C3内的油量多到呈现比较高的接合率的程度的情况下，执行P控制。

在驱动轴51的转速为预定值α以下的范围中，驱动轴51的转速越增大，则区域Pr越扩大。当驱动轴51成为高转速时，工作油成为高温，粘度降低，另外，曲径室C3内的工作油的气泡率会增大，转子52的旋转转矩难以充分地传递到机壳54。由此，响应性会降低。因此，为了抑制这样的响应性的降低，确保了执行P控制的区域Pr。

[推定油量的算出方法]

接着，使用算式对上述的推定油量的算出方法进行说明。

传递转矩T_fric[N·m]表示通过风扇耦合装置50从驱动轴51传递至机壳54以及风扇46的传递转矩。浸渍面旋转半径L[m]表示作为工作油浸渍到了曲径室C3的部位距中心轴线AX的距离的、浸渍面的旋转半径。粘性率μ[Pa·s]表示工作油的粘性率，是根据工作油的种类预先确定的值。间隙代表值h[m]表示曲径室C3的间隙、即肋部52a与肋部55a的间隙的代表值，是预先确定的值。周速度差U[m/s]表示转子52的外周的周速度与机壳54的内周的周速度之差。浸渍面积A[m²]表示工作油浸渍到了曲径室C3的部位的面积。角速度ω_in[rad/s]表示驱动轴51的角速度。角速度ω_fan[rad/s]表示风扇46的角速度。f(Q_oil)表示浸渍面积A与浸渍面旋转半径L的平方之积[m⁴]。油量Q_oil[m³]表示曲径室C3内的工作油的量。

式(1)可以变形为如以下的式(2)、式(3)。

在此，式(3)的g表示函数，g{T_fric/(ω_in－ω_fan)}表示以(ω_in－ω_fan)得到传递转矩T_fric的油量[m³]。

另外，以下的式成立。

Tfric＝Tdrag+Tinert…(4)

阻力负荷转矩T_drag[N·m]表示作用于机壳54和风扇46的阻力负荷转矩。惯性负荷转矩T_inert[N·m]表示作用于机壳54和风扇46的惯性负荷转矩。阻力算出系数k_drag[(N·m)/(rad/s)²]是预先确定的值。惯性矩I_fan[kg·m²]表示一体地旋转的机壳54和风扇46的惯性矩。角加速度ω_fan′[rad/s²]表示风扇46的角加速度。根据以上，式(3)可以表示为如以下那样。

角速度ω_in是驱动轴51的角速度，因此，能够基于曲轴角传感器25检测到的曲轴24的转速和带轮22a与50a的直径之比来算出。角速度ω_fan是风扇46的角速度，角加速度ω_fan′可以对风扇46的角速度进行时间微分来得到，因此，能够根据转速传感器45检测到的风扇46的转速来算出。另外，阻力算出系数k_drag预先存储于ECU70的ROM。同样地，函数g预先作为映射存储于ECU70的ROM，但也可以作为运算式进行存储。

如式(3)所示那样，在函数g反映了间隙代表值h、浸渍面旋转半径L，另外，如式(7)所示那样，考虑惯性负荷转矩T_inert、阻力负荷转矩T_drag来算出油量Q_oil。因此，能够高精度地推定曲径室C3内的油量。因此，在使用该推定值来进行各种控制的情况下，也能够高精度地进行执行。

此外，也可以在式(7)中，在对角加速度ω_fan′进行了平滑处理之后，算出油量Q_oil。另外，在机壳54和风扇46的惯性矩I_fan非常小、能够忽略惯性负荷转矩T_inert的情况下，也可以在式(7)中将惯性矩I_fan设为零来算出油量Q_oil。

另外，推定油量也可以如以下那样来算出。图6是规定了接合率与推定油量的关系的映射的一个例子。该映射基于实验结果等来规定，存储于ECU70的ROM。接合率可以如上所述那样通过将转子52的转速除以机壳54和风扇46的转速来算出。转子52的转速是驱动轴51的转速，对于驱动轴51的转速，可以基于曲轴角传感器25检测到的曲轴24的转速和带轮22a与50a的直径之比来算出。驱动轴51的转速γ1～γ4按该顺序而转速增大。这样，也可以参照图6的映射，基于接合率和驱动轴51的转速来算出推定油量。

[控制方法的第1变形例]

图7是表示ECU70执行的风扇耦合装置50的控制方法的第1变形例的流程图。ECU70在执行步骤S1的处理之后，取得风扇46的实际转速[rpm](步骤S2a)，取得风扇46的目标转速[rpm](步骤S2b)。接着，算出转速偏差(步骤S3a)，该转速偏差是从风扇46的实际转速减去目标转速而得到的值。接着，执行步骤S4以后的处理。即，在第1变形例中，通过对转速偏差执行反馈控制，电磁体63被进行控制。在这样的情况下，也基于通过步骤S1算出的推定油量和通过步骤S4取得的驱动轴51的转速，执行PI控制或者P控制。步骤S2a、S2b以及S3a是取得部执行的处理的一个例子。此外，也可以代替上述的转速偏差，对角速度偏差执行反馈控制来对电磁体63进行控制，该角速度偏差是从风扇46的实际角速度[rad]减去风扇46的目标角速度[rad]而得到的值。对于目标转速、目标角速度，与上述的目标油量同样地根据目标接合率来算出。上述的转速偏差、角速度偏差是偏差参数的一个例子。

[控制方法的第2变形例]

图8是表示ECU70执行的风扇耦合装置50的控制方法的第2变形例的流程图。在第2变形例中，不执行上述的步骤S1中的推定油量的算出。与第1变形例同样地，在执行了步骤S2a、S2b、S3a以及S4之后，算出接合率(步骤S4a)。步骤S4a是取得部执行的处理的一个例子。接着，基于接合率和驱动轴51的转速，判定是否需要停止积分控制(步骤S5a)。在步骤S5a的处理的执行中，参照图9所示的映射。步骤S5a是控制部执行的处理的一个例子。图9是规定了驱动轴51的转速与接合率的关系的映射的一个例子。在由驱动轴51的转速和接合率规定的工作点属于区域PIr的情况下，在步骤S5a中判定为“否”，执行PI控制(步骤S6)。在工作点属于区域Pr的情况下，在步骤S5a中判定为“是”，执行P控制(步骤S7)。

如图9所示，在驱动轴51的转速为预定值α以下的范围中，边界线BL表示接合率为一定。在驱动轴51的转速比预定值α大的范围中，边界线BL表示驱动轴51的转速越增大则接合率越逐渐降低。

在此，接合率大的情况意味着转子52与风扇46的转速差小的情况，在该情况下，曲径室C3内的油量多。另外，接合率小的情况意味着转子52与风扇46的转速差大的情况，在该情况下，曲径室C3内的油量也小。这样，接合率与曲径室C3内的油量相关。因此，接合率是与曲径室C3内的推定油量相当的流体量参数的一个例子。因此，通过在如图9所示那样接合率高的情况下执行P控制，能够抑制响应性降低。

[其他]

在上述的本实施例中，在通过对于曲径室C3内的推定油量与目标油量的偏差的反馈控制来对电磁体63进行控制的同时，在推定油量为阈值以上的情况下停止积分控制而执行了P控制，但也可以在通过对于推定油量与目标油量的偏差的反馈控制来对电磁体63进行控制的同时，在接合率比阈值大的情况下停止积分控制而执行P控制。

在上述实施例中，以执行PI控制或者P控制的情况为例来进行了说明，但不限定于此，也可以代替PI控制而执行PID控制，代替P控制而执行PD控制。另外，也可以与反馈控制并用地实施前馈控制。

以上，对本发明的实施例进行了详细的描述，但本发明并不限定于该特定的实施例，可以在权利要求书所记载的本发明的宗旨的范围内进行各种变形以及变更。