CN111886426A - 检测装置 - Google Patents

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CN111886426A
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福田祐久
多多良喜隆
大野彰三
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Isuzu Motors Ltd
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Abstract

一种检测装置，包括：粗滤器，包含捕集部件并随着捕集部件的异物堆积而在润滑油的流通方向上移动，该捕集部件被设置在润滑油流通的流路内，并且使润滑油通过其至少一部分从而捕集润滑油中的异物；冲程传感器，检测粗滤器向流通方向的移动；以及检测部，根据由冲程传感器检测到的粗滤器的移动，检测润滑油中的异物混入。

Description

检测装置
技术领域
本公开涉及一种检测润滑油等流体中的异物混入的检测装置。
背景技术
一般而言，车辆中搭载有末级驱动装置、分动器、变速器等动力传递装置。在这些动力传递装置中，在壳体内封装并循环对齿轮或轴承等进行润滑的润滑油。
在动力传递装置中，齿轮等磨损，从而由磨损产生的金属粉或破损片等的异物混入润滑油中。这样的异物混入润滑油中时，对齿轮或轴承、油封等造成损伤，可能会使它们的寿命降低。
例如，在专利文献1中，公开了一种技术：通过使混入末级驱动装置的润滑油中的金属粉等吸附于配置在壳体内的磁铁，实现润滑油中的异物除去。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开平08-312754号公报
发明内容
但是，如专利文献1记载的上述技术，仅通过由磁铁进行的金属粉吸附，尤其不能除去非磁体等异物，存在不能充分地防止润滑油中的异物混入的可能性。润滑油中的异物混入量变得过多而齿轮等发生破损时，末级驱动装置成为不能传递动力的状态，从而可能会引起车辆的路上故障。因此，期待通过有效地检测润滑油中的异物混入，并适当地使驾驶员知晓故障发生的前兆，从而将车辆的路上故障防患于未然。
本公开的目的在于提供一种能够有效地检测流体中的异物混入的检测装置。
[用于解决技术问题的方法]
本公开的一方案的检测装置包括：捕集部，包含捕集部件并随着该捕集部件的异物堆积而在流体的流通方向上移动，该捕集部件被设置在所述流体流通的流路内，并且使所述流体通过其至少一部分从而捕集该流体中的异物；探测部，探测所述捕集部向所述流通方向的移动；以及检测部，根据由所述探测部探测到的所述捕集部的移动，检测所述流体中的异物混入。
另外，优选地，还包括警报部，根据由所述检测部检测到的异物混入进行警报。
另外，优选地，所述探测部是获取所述捕集部的移动量的冲程传感器，所述检测部根据由所述冲程传感器取得的所述移动量，推定所述流体中的异物混入量，并且在该异物混入量达到规定的上限阈值时，使所述警报部进行警报。
另外，优选地，所述探测部是获取所述捕集部的移动量的冲程传感器，所述检测部在由所述冲程传感器取得的所述移动量达到规定的上限阈值时，使所述警报部进行警报。
另外，优选地，所述探测部是随着所述捕集部的移动从关至开，或者从开至关切换的开/关传感器，所述检测部在所述开/关传感器从关至开，或者从开至关切换时，使所述警报部进行警报。
另外，优选地，还包括：施力部，对所述捕集部向与所述流通方向相反的方向施力，所述捕集部随着所述捕集部件的异物堆积而对抗所述施力部的施力，向所述流通方向移动。
另外，也可以是，所述捕集部是粗滤器构件，该粗滤器构件由能够捕集所述流体中的异物的网状物构件形成为有底筒体状，并且使其筒体开口侧朝向所述流通方向的上游侧。
另外，也可以是，所述流体是在车辆用的动力传递装置的外壳内进行循环的润滑油，所述流路是被形成于所述外壳中并使所述润滑油流通的润滑油路。
[发明效果]
根据本公开，可以有效地检测出流体中的异物混入。
附图说明
图1是具有第一实施方式的检测装置的动力传递装置的示意性的纵剖视图。
图2A是示出第一实施方式的检测装置的示意性的局部剖视图。
图2B是示出第一实施方式的检测装置的示意性的局部剖视图。
图3是第一实施方式的电子控制单元的示意性的功能框图。
图4是说明第一实施方式的异物检测处理的流程图。
图5是第二实施方式的电子控制单元的示意性的功能框图。
图6是说明第二实施方式的异物检测处理的流程图。
图7是其他实施方式的电子控制单元的示意性的功能框图。
具体实施方式
下面，根据附图，说明实施方式的检测装置。对于相同部件标注相同的附图标记，它们的名称和功能也相同。因此，不重复针对它们的详细说明。
[第一实施方式]
图1是具有第一实施方式的检测装置100的动力传递装置10的示意性的纵剖视图。如同一附图所示，动力传递装置10例如是被搭载于后二轴驱动车辆的末级驱动装置，该后二轴驱动车辆作为后轴具有两根驱动轴(后前轴和后后轴)。此外，车辆可以是后一轴驱动车辆、前轮驱动车辆、四轮驱动车辆等任一者。另外，动力传递装置10并不限定于末级驱动装置，也可以是分动装置或变速器等的其他动力传递装置。
末级驱动装置10具有外壳11。在外壳11的底部11A，储存作为流体的一个例子的润滑油(在图中用虚线示出示意性的液面水平OL)。另外，末级驱动装置10包括输入轴21、输出轴22、驱动小齿轮42、齿轮机构30。
输入轴21经由轴承24被可旋转地轴支承于外壳11。在输入轴21上连接有从未图示的变速器等传递驱动力的传动轴的输出端。
输出轴22与输入轴21配置在同轴上，经由轴承25、26被可旋转地支承于外壳11。在输出轴22上连接有向均未图示的后后轴均传递驱动力的传动轴的输入端。
驱动小齿轮42在外壳11内与输入轴21平行地配置，经由轴承51、52被可旋转地轴支承于外壳11。在驱动小齿轮42的一端设置有驱动主动齿轮42A，在该驱动主动齿轮42A上啮合有齿圈43。另外，齿圈43被固定于构成后前差速机构44的一部分的未图示的差速器壳。后前差速机构44包括都省略图示的差速器壳、半轴齿轮、差速行星齿轮以及十字轴等，构成为向左右驱动轴15、16(右驱动轴16省略图示)允许差速的同时传递驱动力。
齿轮机构30将被传递给输入轴21的驱动力允许差速的同时传递给输出轴22和驱动小齿轮42。具体而言，齿轮机构30包括齿轮31、十字轴32、一对小齿轮33、侧面齿轮34、支架(cage)35。齿轮31被与输入轴21可相对旋转地设置，与被固定在驱动小齿轮42上的齿轮53啮合。另外，齿轮31的侧面齿轮31A与一对小齿轮33啮合。侧面齿轮34被可一体旋转地固定于输出轴22，与一对小齿轮33啮合。一对小齿轮33分别可旋转地插通于十字轴32。十字轴32固定于支架35，该支架35一体可旋转地设于输入轴21。
在外壳11的侧部，设置有机油泵OP，该机油泵OP抽吸在外壳11的底部11A存储的润滑油并加压输送。机油泵OP例如是齿轮泵或次摆线泵，以从驱动小齿轮42传递的动力进行驱动。
在外壳11的内部，设置有下游油路60，该下游油路60使储存润滑油的底部11A和机油泵OP的吸入口连通的下游油路60。并且，在外壳11的内部，设置有上游油路68，该上游油路68使机油泵OP的喷出口和被形成在输入轴21内的轴向油路21A连通。机油泵OP驱动时，底部11A内的润滑油经由下游油路60被抽吸，被加压输送到上游油路68。被加压输送到上游油路68的润滑油经由输入轴21内的轴向油路21A以及多个径向油路21B被供给至各轴承等的润滑元件，并回到底部11A，从而进行循环。
在本实施方式中，检测装置100被设置于下游油路60。下面，针对检测装置100的详细进行说明。
图2A和图2B是示出本实施方式的检测装置100的示意性的局部剖视图。如同一附图所示，检测装置100包括粗滤器110(捕集部)、冲程传感器120(探测部)、弹簧130(施力部)、电子控制单元140(检测部)、以及警报器(警报部)150。这些构成要素中，粗滤器110、冲程传感器120的一部分以及弹簧130被配置在下游油路60内。
下游油路60被弯曲形成为大致L字形状，具有从外壳11的底部11A横向延伸的横向流路61、从横向流路61的下游端向机油泵OP侧纵向延伸的纵向流路62。另外，横向流路61具有上游侧的小径流路部61A和下游侧的大径流路部61B，在这些小径流路部61A和大径流路部61B之间形成有圆环状的台阶面61C。
粗滤器110具有粗滤器主体部111(捕集部件)，其由网状构件形成为大致有底筒体状，该网状构件使润滑油通过并能够捕集润滑油中所含的异物(例如，由齿轮的磨损产生的铁粉或破损片等：以下，简称为异物)。粗滤器主体部111的筒轴长度被形成为短于大径流路部61B的流路长度。粗滤器主体部111在大径流路部61B内被以能够在润滑油的流通方向上移动的方式容纳。另外，在粗滤器主体部111的开口周缘，设置有朝向径向外方大致直角弯折的圆环状的凸缘部112。
凸缘部112和粗滤器主体部111的内径优选被形成为与小径流路部61A的流路径大致同径。另外，凸缘部112的外径被形成为比大径流路部61B的流路径更小径。凸缘部112由于弹簧130的作用力而以压接状态落座于台阶面61C。
冲程传感器120包括：轴121，其抵接于粗滤器主体部111的筒底部外侧面；有底筒状的外壳122，其将轴121以可冲程移动的方式支承；复位弹簧123(施力部)，其使轴121复归到原点位置；以及检测元件部124，其检测与粗滤器110的移动量相当的轴121的冲程移动量S。由检测元件部124检测到的冲程移动量S被输入到电连接的电子控制单元140中。
在本实施方式中，冲程传感器120通过将被形成于外壳122的外周的未图示的阳螺纹部螺合于被形成在外壳11的贯通孔125的内周的未图示的阴螺纹部，从而可装卸地被安装于外壳11。构成为通过将冲程传感器120从外壳11卸下，从而能够定期更换(包含再利用)粗滤器110。
弹簧130使一端侧落座于凸缘部112，并且使另一端侧落座于外壳122的筒端面，在压缩状态下被保持于这些凸缘部112和外壳122之间。
在润滑油中的异物混入量少的状态(或者，大致为零)时，粗滤器主体部111的内筒面所捕集的异物的量(堵塞程度)也少，通过粗滤器主体部111的润滑油的流通阻力小。此时，如图2A所示，粗滤器110被保持为通过弹簧130的作用力而使凸缘部112落座于台阶面61C的状态，冲程传感器120的轴121也被保持在大致原点位置。即，由冲程传感器120检测出的轴121的冲程移动量S为大致零。
其后，润滑油中的异物混入量增加，异物在粗滤器主体部111的内筒面开始堆积时，伴随于此，粗滤器主体部111的堵塞程度增加，从而通过粗滤器主体部111的润滑油的流通阻力逐渐增大。于是，如图2B所示，粗滤器110抵抗弹簧130的作用力而沿润滑油的流动方向进行冲程移动。粗滤器110冲程移动时，流经小径流路部61A的润滑油穿过凸缘部112和台阶面61C的间隙，流到大径流路部61B内。
此时，由冲程传感器120检测出的轴121的冲程移动量S对应于粗滤器110的移动而逐渐增加。特别地，在齿轮等破损的故障即将发生之前时，润滑油中的异物混入量急增，伴随于此，通过粗滤器主体部111的润滑油的流通阻力也急剧增加，从而轴121和粗滤器110的冲程移动量S显著增加。在本实施方式中，利用这样的与异物堆积对应的粗滤器110的冲程移动量S的变化，检测出润滑油中的异物混入。下面，说明电子控制单元140进行的异物检测处理的详细。
图3是本实施方式的电子控制单元140的示意性的功能框图。电子控制单元140进行车辆的各种控制，构成为包括公知的CPU、ROM、RAM、输入端口、输出端口等。另外，电子控制单元140具有异物混入量推定部141、以及异常诊断部142作为一部分功能要素。这些各功能要素作为被包含在一体的硬件即电子控制单元140中的要素进行说明，但也可以将它们的任一者设置为单独的硬件。
异物混入量推定部141根据粗滤器110的冲程移动量S，推定润滑油中的异物混入量AM。具体而言，在电子控制单元140的存储器中，存储有预先通过实验等制作的确定了粗滤器110的冲程移动量S和润滑油中的异物混入量AM的关系的映射图M。在映射图M中，异物混入量AM被设定为随着冲程移动量S变长而急剧增大。异物混入量推定部141通过根据从冲程传感器120输入的冲程移动量S参照映射图M，从而推定异物混入量AM。此外，异物混入量AM的推定方法并不限定于映射图M，也可以根据包含冲程移动量S作为输入值的模型式等进行运算。
异常诊断部142根据由异物混入量推定部141推定的异物混入量AM，对末级驱动装置10进行是否存在齿轮破损等引起的故障发生的前兆的异常诊断。具体而言，在电子控制单元140的存储器中，存储有预先通过实验等取得的可使末级驱动装置10中发生故障的异物的上限混入量阈值AM_Max。当从异物混入量推定部141输入的异物混入量AM达到上限混入量阈值AM_Max时，异常诊断部142诊断为末级驱动装置10中存在故障发生的前兆，向警报器150输出进行警报的指示信号。警报器150可以是通过声音进行警报的扬声器，或者通过显示进行警报的显示器的任一者。
接着，根据图4，说明本实施方式的异物检测处理的流程。
在步骤S100中，通过冲程传感器120取得粗滤器110的冲程移动量S，在步骤S110中，根据取得的冲程移动量S推定异物混入量AM。
在步骤S120中，判断异物混入量AM是否到达上限混入量阈值AM_Max。在异物混入量AM到达上限混入量阈值AM_Max的情况下(肯定)，本控制进入步骤S130的处理。另一方面，在异物混入量AM小于上限混入量阈值AM_Max的情况下(否定)，本控制返回到步骤S100的处理。
在步骤S130中，通过警报器150执行警报。接着，在步骤S140中，解除警报。作为警报的解除，例如在通过声音执行警报的情况下，为了防止警报音长时间鸣响的烦扰，在经过一定时间后解除警报即可。另外，在通过显示进行警报的情况下，在维修工场等中维修车辆时，由操作者解除即可。在步骤S140中解除警报后，其后，结束本控制。
根据以上详细叙述的本实施方式，构成为：根据捕集润滑油中的异物的粗滤器110的冲程移动量S推定润滑油中的异物混入量AM，并且在所推定的异物混入量AM达到上限混入量阈值AM_Max的情况下，诊断为末级驱动装置10中存在发生故障的前兆，进行警报。由此，对于驾驶员，在末级驱动装置10发生故障的前阶段，能够适当通知合适的维修时期，可以将车辆的路上故障防患于未然。
特别地，因为润滑油中的异物混入的进行程度根据车辆的运转频率或对齿轮的输入负载的大小等、车辆的运转状态而变化，因此如果仅通过根据行驶距离等一律地设定维修时期，则存在无法将末级驱动装置10的故障防止于未然的担忧。在本实施方式中，由于根据实时推定的异物混入量AM进行警报，从而对于这样的运转状况等的变化也能够有效地应对，能够可靠地检测末级驱动装置10的故障前兆。
[第二实施方式]
图5是示出第二实施方式的检测装置100的电子控制单元140的示意性的功能框图。如同附图所示，第二实施方式的检测装置100从第一实施方式的电子控制单元140中，省略异物混入量推定部141。此外，第二实施方式的检测装置100与第一实施方式同样地，被设置在动力传递装置10中。
具体而言，第二实施方式的电子控制单元140中，作为上限冲程量阈值S_Max，存储有预先通过实验等取得的、与可能使得末级驱动装置10中发生故障的润滑油中的异物混入量对应的粗滤器110的冲程量。在从冲程传感器120输入的冲程移动量S达到上限冲程量阈值S_Max时，异常诊断部142诊断为末级驱动装置10中存在故障发生的前兆，向警报器150输出进行警报的指示信号。
即，第二实施方式的异物检测处理如图6的流程图所示，在步骤S200中，通过冲程传感器120取得粗滤器110的冲程移动量S，在步骤S210中，判断冲程移动量S是否达到上限冲程量阈值S_Max。肯定的情况下，与第一实施方式同样地，进行步骤S220执行警报，在步骤S230中解除警报，本控制结束。
这样，根据第二实施方式的检测装置100，通过比较粗滤器110的冲程移动量S和上限冲程量阈值S_Max，能够有效地检测末级驱动装置10的故障前兆，可以实现与第一实施方式同样的作用效果。
此外，本公开并不限定于上述的实施方式，在不脱离本公开的宗旨的范围内，可以适当变形实施。
例如，在上述实施方式中，按照使用冲程传感器120的情况进行了说明，但如图7所示，也可以使用伴随粗滤器110的冲程移动从关至开(或者，从开至关)切换的开/关传感器160。在使用开/关传感器160的情况下，可以构成为在开/关传感器160根据粗滤器110的冲程移动而从关至开(或者从开到关)切换时，进行警报。
另外，弹簧130不是必须的，如果传感器内置的复位弹簧123具有一定的反作用力，则也可以省略弹簧130。
另外，对于粗滤器110，按照被设置在下游油路60内的情况进行了说明，但还可以配置在上游油路68等末级驱动装置10的其他油路中。
另外，本实施方式的应用范围并不限定于末级驱动装置10或分动装置、变速器等的动力传递装置，如果是具备封装了润滑油的齿轮箱的装置，则还可以广泛地应用于例如发动机等使润滑油循环的装置、或者使润滑油以外的流体循环的其他装置类。
本申请基于2018年3月19日提交的日本国专利申请(特愿2018-051110)，其内容作为参照援引至此。
工业上的可利用性
本公开的检测装置在有效地检测流体中的异物混入这一方面是有用的。
附图标记说明
10 末级驱动装置(动力传递装置)
11 外壳
60 下游油路
68 上游油路
100 检测装置
110 粗滤器(捕集部)
111 粗滤器主体部(捕集部件)
112 凸缘部
120 冲程传感器(探测部)
130 弹簧(施力部)
140 电子控制单元(检测部)
150 警报器(警报部)

Claims (8)

1.一种检测装置，其特征在于，包括：
捕集部，包含捕集部件并随着该捕集部件的异物堆积而沿流体的流通方向移动，该捕集部件被设置在所述流体流通的流路内，并且使所述流体通过其至少一部分从而捕集该流体中的异物；
探测部，探测所述捕集部向所述流通方向的移动；以及
检测部，根据由所述探测部探测到的所述捕集部的移动，检测所述流体中的异物混入。
2.根据权利要求1所述的检测装置，还包括：
警报部，根据由所述检测部检测到的异物混入进行警报。
3.根据权利要求2所述的检测装置，
所述探测部是获取所述捕集部的移动量的冲程传感器，
所述检测部根据由所述冲程传感器取得的所述移动量，推定所述流体中的异物混入量，并且在该异物混入量达到规定的上限阈值时，使所述警报部进行警报。
4.根据权利要求2所述的检测装置，
所述探测部是获取所述捕集部的移动量的冲程传感器，
所述检测部在由所述冲程传感器取得的所述移动量达到规定的上限阈值时，使所述警报部进行警报。
5.根据权利要求2所述的检测装置，
所述探测部是随着所述捕集部的移动从关至开，或者从开至关切换的开/关传感器，
所述检测部在所述开/关传感器从关至开，或者从开至关切换时，使所述警报部进行警报。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的检测装置，还包括：
施力部，对所述捕集部向与所述流通方向相反的方向施力，
所述捕集部随着所述捕集部件的异物堆积而对抗所述施力部的施力，向所述流通方向移动。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的检测装置，
所述捕集部是粗滤器构件，该粗滤器构件由能够捕集所述流体中的异物的网状物构件形成为有底筒体状，并且使其筒体开口侧朝向所述流通方向的上游侧。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的检测装置，
所述流体是在车辆用的动力传递装置的外壳内进行循环的润滑油，
所述流路是被形成于所述外壳中并使所述润滑油流通的润滑油路。
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