JP2004169893A

JP2004169893A - 自動変速機の油劣化検出装置

Info

Publication number: JP2004169893A
Application number: JP2002339651A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Okahara; 博文岡原; Yoshie Arakawa; 慶江荒川; Tateki Jozaki; 建機城▲崎▼; Takeshi Eguchi; 岳江口
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】あらゆるタイプの自動変速機に対して油の劣化状態だけを容易かつ精度よく検出することができる自動変速機の油劣化検出装置を提供する。
【解決手段】本発明は、ステップ１０１では、ステップ１０２にて油温センサで検出した油温Ｔをサンプリングしてからδｔ秒経過したかを判断し、δｔ秒経過すれば、ステップ１０３にて前回の劣化度合Ｄｔ（ｏｌｄ）を算出してからΔｔ秒経過したかを判断する。これにより、油温ＴをΔｔ秒間にδｔ秒の間隔でｎ＝（Δｔ／δｔ）回サンプリングする。ステップ１０４ではこれらを積算し、ステップ１０５にて積算値ΣＴを平均化する。ステップ１０６では、この平均値Ｔｍ＝ΣＴ／（Δｔ／δｔ）に重み係数ｗで重みを与えて前回の劣化度合Ｄｔ（ｏｌｄ）に積算し、最新の劣化度合Ｄｔ＝Ｄｔ（ｏｌｄ）＋Ｔｍ×ｗを算出する。この最新の劣化度合ＤｔからＡＴＦの劣化状態を検出する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機内の油の劣化を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機内に充填された油、所謂、ＡＴＦ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＦｌｕｉｄ）は、自動変速機内の潤滑・冷却に限らず、各摩擦要素を作動させるための作動油として、またトルクコンバータを備える場合は、その入出力間の動力伝達媒体として用いられており、ＡＴＦの劣化は重要な問題である。
【０００３】
このため、従来のＡＴＦの劣化検出装置は、スロットル開度および油温に応じた自動変速機の変速時間を計測し、この変速時間と、ＡＴＦが初期状態における自動変速機の変速時間とを比較して、変速時間が所定時間以上遅れた場合には、ＡＴＦが劣化状態にあると判断している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２０５４０６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、変速時間からＡＴＦの劣化を検出する場合には、例えば、クラッチのフェーシングが劣化して摩擦係数μが変化することなども考慮する必要があり、実際には、変速時間の変化からＡＴＦの劣化状態だけを精度よく検出することは非常に困難である。
【０００６】
しかも、変速時間からＡＴＦの劣化状態を検出する装置にあっては、前回の変速時間に基づいて今回の油圧を補正して、全変速比にわたって変速時間を一定にするような制御、所謂、変速時間学習制御を行う有段の自動変速機には適用することができない。
【０００７】
また自動変速機が変速比を無段階に変更できる無段変速機である場合、無段変速機では常に変速が行なわれるため、変速時間そのものを設定することが非常に困難である。特に、変速速度を制御する無段変速機にあっては、変速時間も間接的に制御されることになるため、変速時間からＡＴＦの劣化を判断することは不可能である。これに対し、無段変速機は、前後進を切り換えるための前進クラッチおよび後進ブレーキなどの摩擦要素を有することから、これら摩擦要素の締結時間を変速時間の代わりに用いることも考えられるが、これらの摩擦要素は、通常、車両の停止状態で締結するため、回転締結精度が低く、この締結時間からＡＴＦの劣化を判断することはできない。
【０００８】
本発明の解決すべき課題は、かかる事実認識に基づいてなされたものであって、あらゆるタイプの自動変速機に対して油の劣化状態だけを容易かつ精度よく検出することができる自動変速機の油劣化検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、自動変速機内の油の温度を検出する油温検出手段と、この手段によって検出された油温が所定温度以上の高油温となったときの油温状態の履歴に基づいて油の劣化状態を判断する油劣化判断手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の油劣化検出装置において、前記油劣化判断手段は、前記油温状態の履歴として、前記油温検出手段で検出した油温を重み係数で重み付けして積算し、この積算値が所定値以上となったときに油が劣化したと判断するものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の油劣化検出装置において、前記油劣化判断手段は、前記油温状態の履歴として、前記油温検出手段で検出した油温を所定時間毎に検出して平均化し、この平均値を重み係数で重み付けして積算し、この積算値が所定値以上となったときに油が劣化したと判断するものであることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の油劣化検出装置において、前記重み係数は、油温またはその平均値が高くなるほど大きな値となるように設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の油劣化検出装置において、前記自動変速機は、変速比を無段階に変更することができる無段変速機であることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の油劣化検出装置において、前記自動変速機は、予め定められた複数の変速段を有する有段変速機であることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の油劣化検出装置において、前記油劣化判断手段で油の劣化を検出したとき、油の劣化を警告する警告手段を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、油温検出手段で検出した油温が所定温度以上の高油温となったときの油温状態の履歴に基づいて油の劣化状態を判断することから、クラッチやブレーキなどの摩擦要素の劣化（摩擦係数μの変化）などを考慮する必要がなくなるため、あらゆるタイプの自動変速機に対して油の劣化状態だけを容易にかつ精度よく検出することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記油温状態の履歴として、前記油温検出手段で検出した油温を重み係数で重み付けして積算し、この積算値が所定値以上となったときに油が劣化したと判断するから、単に高い油温を積算する場合に比べてより正確な油の劣化状態を検出することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記油温状態の履歴として、前記油温検出手段で検出した油温を所定時間毎に検出して平均化し、この平均値を重み係数で重み付けして積算し、この積算値が所定値以上となったときに油が劣化したと判断するから、単に高い油温を積算する場合に比べてより正確な油の劣化状態を検出することができ、しかも、好適な精度の履歴を簡単に得ることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、上記重み係数を油温またはその平均値が高くなるほど大きな値となるように設定したことから、油温に応じた好適な重み付けを行うことにより、油の劣化状態をさらに正確に検出することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、自動変速機が変速比を無段階に変更できる無段変速機である。無段変速機では油が劣化したまま変速が行なわれると、ベルト式無段変速機にあってはベルトの滑りを、また、トロイダル型無段変速機にあってはパワーローラの滑りを発生する可能性があるが、自動変速機内の油の劣化状態だけを精度よく検出することができるため、こうした滑りを未然に防止することにより、変速機の動力伝達効率や耐久性の向上を図ることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、前記自動変速機が予め定められた複数の変速段を有する有段変速機であることにより、前回の変速時間に基づいて今回の油圧を補正して、変速時間を一定にするような制御、所謂、変速時間学習制御が規制されることがなくなり、例えば全変速段にわたって変速時間学習を行うことが可能となる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、油の劣化を検出したとき、油の劣化を警告するから、運転者が自動変速機内の油が劣化状態のまま走行してしまう状況を回避することができるより安全な自動変速機を提供することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図を参照して詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明による自動変速機の油劣化検出装置を備えた車両のパワートレーンを例示するシステム図である。
【００２５】
図１において、符号１はエンジン、符号２はトルクコンバータ、符号３は自動変速機をそれぞれ示す。
自動変速機３は、入力プーリ３ａと出力プーリ３ｂとの間に掛け渡したベルト３ｃによって動力伝達が行われるベルト式無段変速機であり、変速比ｉを無段階に変更することにより、トルクコンバータ２を経て入力されたエンジン１からの回転を無段階に変速する。自動変速機３で変速された出力回転は、ドライブシャフト４からディファレンシャルギア５を経て左右に配した車輪６に伝達される。なお、自動変速機３は、ベルト式無段変速機に限ることなく、変速比ｉを無段階に変更できるものであれば、例えば、入出力ディスク間に配置したパワーローラによって動力伝達が行われるトロイダル型無段変速機であってもよい。
【００２６】
また自動変速機３は、その内部に充填された油（以下、ＡＴＦという）の温度を検出する油温センサ７を備え、この油温センサ７からの信号を制御装置１０に入力してＡＴＦの劣化状態を検出する。なお本実施形態では、制御装置１０を別体としたが、トルクコンバータ２や自動変速機３を制御するコントロールユニットと一体であってもよい。
【００２７】
制御装置１０では、図２のフローチャートに基づく演算処理を実行し、高油温状態の履歴としての劣化度合データを作成する。
【００２８】
図２は、劣化度合データを算出するためのフローチャートであり、油温センサ７で検出した高油温Ｔｈを、時間間隔Δｔの所定時間毎に所定の時間間隔δｔでｎ＝（Δｔ／δｔ）回サンプリングして平均化したのち、この平均値Ｔｍを重み付けした値ｄｔを積算し、この積算値Ｄｔを劣化度合データとして算出するものである。
【００２９】
具体的には、油温センサ７で油温Ｔを時間間隔δｔ（＝１０）秒でｎ（＝６）回サンプリングしたものを、時間間隔Δｔ（＝６０秒）の所定時間毎に平均化したのち、この平均値Ｔｍを重み付けした値ｄｔを積算し、この積算値Ｄｔを劣化度合データとして算出する。なお、このとき、積算に必要となるのは、油温Ｔが所定温度Ｔｏ（例えば１００℃）以上の高油温データであるため、所定温度Ｔｏ未満に対応する重み付けした値ｄｔはゼロとして設定している。
【００３０】
まずステップ１０１では、前回油温Ｔをサンプリングしてからδｔ＝１０秒経過したかどうかを判断する。ステップ１０１にてδｔ＝１０秒経過していないと判断すると、そのまま本フローチャートによる演算処理を終了し、再度、ステップ１０１にて、前回油温Ｔをサンプリングしてからδｔ＝１０秒経過したかどうかを判断する。ステップ１０１にて、前回油温Ｔをサンプリングしてからδｔ＝１０秒経過したと判断すると、ステップ１０２に移行し、このステップ１０２にて、劣化度合データＤｔの前回値Ｄｔ（ｏｌｄ）を算出してからΔｔ＝６０秒経過しているかどうかを判断する。
【００３１】
ステップ１０２にて、前回の劣化度合データＤｔ（ｏｌｄ）を算出してからΔｔ＝６０秒経過していないと判断すると、ステップ１０３にて、油温センサ７で検出した油温Ｔを新たにサンプリングし、本フローチャートによる演算処理を再度実行する。つまり、ステップ１０１，１０２の演算処理は、油温ＴをΔｔ＝６０秒毎にδｔ＝１０秒間隔でｎ（＝Δｔ／δｔ）＝６の計６回サンプリングするまで繰り返される。
【００３２】
ステップ１０２にて、劣化度合データの前回値Ｄｔ（ｏｌｄ）を算出してからΔｔ＝６０秒経過したと判断されると、油温ＴをΔｔ＝６０秒の間にδｔ＝１０秒間隔で計６回サンプリングしたとして、ステップ１０４に移行する。ステップ１０４では、サンプリングした６つの油温Ｔを積算して積算値ΣＴを求める。そしてステップ１０５では、積算値ΣＴからΔｔ＝６０秒間にδｔ＝１０秒間隔でサンプリングした６つの油温Ｔの平均値Ｔｍ（＝積算値／Δｔ／δｔ）＝ΣＴ／（６０秒／１０秒）を求める。
【００３３】
ステップ１０６では、まず平均値Ｔｍを重み係数ｗで重み付けする（Ｔｍ×ｗ）。重み係数ｗは、使用するＡＴＦの特性にあわせて、例えば図３（ａ）〜（ｄ）のいずれかに示すマップ図を用いて算出される。図３（ａ）は、重み係数ｗを一定の値ｗｏに設定したものであり、図３（ｂ）〜（ｄ）はそれぞれ、温度Ｔが高くなるほど大きな値となるように連続的にまたは所定の温度間隔毎にステップ状に設定したものである。また所定温度Ｔｏ未満のときは劣化に影響しないため、この領域の重み係数ｗは“０”とし、その領域のデータは積算されないようにしている。平均値Ｔｍを重み付けしたのちは、その値ｄｔ（＝Ｔｍ×ｗ）を前回の劣化度合データＤｔ（ｏｌｄ）に積算する。この積算値（Ｄｔ（ｏｌｄ）＋ｄｔ）が新たな劣化度合データＤｔ、すなわち、高油温状態の履歴となる。ステップ１０６にて新たな劣化度合データＤｔを算出したのちは、次回の計算に備えてステップ１０７にて、ステップ１０４で積算したサンプリング値の積算値ΣＴをクリアにする。
【００３４】
これにより、劣化度合データＤｔは、油温センサ７で検出した油温Ｔを６０秒毎に１０秒間隔で計６回サンプリングして平均化し、この平均値Ｔｍを重み係数ｗで重み付けした値ｄｔを、前回の劣化度合データＤｔ（ｏｌｄ）に積算して算出される。なお、本フローチャートにおいて演算処理開始時の前回の劣化度合データＤｔ（ｏｌｄ）は、前走行回の値を制御装置１０の不揮発性メモリに記憶しておき、その値を用いる。また、車両搭載前の初期状態では、予め与えられた定数でも、Ｄｔ（ｏｌｄ）＝０でもよい。
【００３５】
ＡＴＦの劣化状態は、図４に示すフローチャートによる演算処理によって判定される。この劣化状態判定ルーチンは、図２のメインフローチャートにて算出された最新の劣化度合データＤｔに基づいて実行され、まずステップ２０１にて、劣化度合データＤｔが予め設定された所定の値Ｄｔ（０）よりも大きいかどうかを判定する。
【００３６】
ステップ２０１にて、劣化度合データＤｔが所定値Ｄｔ（０）よりも大きければ、ＡＴＦが劣化していると判定してステップ２０２に移行し、このステップ２０２にて、ＡＴＦの劣化を警告する警告手段８を動作させる。警告手段８には、例えば車内に警告灯を設けて「ＡＴＦの交換サイン」を点灯させるものがあるが、車両に外付けされるものとして、整備作業者が使用する診断テスタに表示メニューを設けて「ＡＴＦの交換サイン」を表示させる指令を送信してもよい。
【００３７】
警告手段８を点灯させたのちは、ステップ２０３にて、劣化度合データＤｔをクリアして図２のメインフローチャートによる演算処理を再開する。なお、ステップ２０３は、任意のプログラムであって、ＡＴＦの交換ののち、整備作業者などの手によって直接クリアしてもよい。またステップ２０１にて、劣化度合データＤｔが所定値Ｄｔ（０）以下であれば、ＡＴＦが劣化していないと判定して、警告手段８を動作させることなく、本フローチャートによる判定を終了する。
【００３８】
従って本実施形態によれば、油温センサ７で検出した油温が所定温度Ｔｏ以上の高油温となったときの油温状態の履歴に基づいて油の劣化状態を判断することから、クラッチやブレーキなどの摩擦要素の劣化（摩擦係数μの変化）などを考慮する必要がなくなるため、あらゆるタイプの自動変速機に対して油の劣化状態だけを容易にかつ精度よく検出することができる。
【００３９】
また本実施形態にあっては、油温状態の履歴として、油温センサ７で検出した油温Ｔを温度に応じた所定時間Δｔ毎に検出して平均化し、この平均値Ｔｍを重み係数ｗで重み付けして積算した劣化度合データＤｔが所定値Ｄｔ（０）以上となったときに油が劣化したと判断するから、単に高い油温Ｔを積算する場合に比べてより正確な油の劣化状態を検出することができ、しかも、好適な精度の履歴を簡単に得ることができる。なお、油温Ｔをサンプリングする時間間隔δｔやＡＴＦの劣化を判定する時間間隔Δｔは、本実施形態にて説明した数値に限るものではなく、様々な数値に変更することができる。
【００４０】
加えて本実施形態にあっては、重み係数ｗを、図３（ｂ）〜（ｄ）に示す如く、油温Ｔまたはその平均値Ｔｍが高くなるほど大きな値となるように設定したことから、精度の高い重み付けを実現することができ、これによって、さらに正確な油の劣化状態を検出することができる。
【００４１】
さらに本実施形態にあっては、自動変速機３が変速比ｉを無段階に変更できる無段変速機である。無段変速機では油が劣化したまま変速が行なわれると、ベルト式無段変速機にあってはベルトの滑りを、また、トロイダル型無段変速機にあってはパワーローラの滑りを発生する可能性があるが、自動変速機３内の油の劣化状態だけを精度よく検出することができるため、こうした滑りを未然に防止することにより、変速機３の動力伝達効率や耐久性の向上を図ることができる。
【００４２】
さらに加えて本実施形態にあっては、油の劣化を検出したとき、警告手段８によって油の劣化を警告するから、運転者が自動変速機３内の油が劣化状態のまま走行してしまう状況を回避することができるより安全な自動変速機を提供することができる。
【００４３】
また本発明は、他の実施形態として、時間間隔Δｔの所定時間毎にサンプリングした油温Ｔを平均化することによりＡＴＦの劣化を検出するのではなく、油温状態の履歴として、油温センサ７で検出した油温Ｔまたはその中からサンプリングした油温Ｔを重み係数ｗで直接重み付けして積算した積算値Ｄｔ＝Ｄｔ（ｏｌｄ）＋ｗ×Ｔを劣化度合データＤｔとするか、油温センサ７で検出した油温のうち、所定温度Ｔｏと同等もしくは異なる温度以上の油温Ｔまたはその中からサンプリングした油温Ｔのみを重み係数ｗで直接重み付けして積算した積算値Ｄｔ＝Ｄｔ（ｏｌｄ）＋ｗ×Ｔを劣化度合データＤｔとして、この劣化度合データＤｔが所定値Ｄｔ（０）以上となったときにＡＴＦが劣化したと判断してもよい。この場合も、所定温度Ｔｏ以上の高油温を単純に積算する場合に比べてより正確な油の劣化状態を検出することができる。
【００４４】
さらに本発明において、自動変速機３は無段変速機に限らず、図５に示す如く、変速制御用のクラッチ（ブレーキ）９ａと遊星歯車機構９ｂを備える有段式の自動変速機９であってもよい。
【００４５】
上記実施形態によれば、油温センサ７で検出した油温が所定温度Ｔｏ以上の高油温となったときの油温状態の履歴に基づいて油の劣化状態を判断することから、クラッチやブレーキなどの摩擦要素の劣化（摩擦係数μの変化）などを考慮する必要がなくなるため、あらゆるタイプの自動変速機に対して油の劣化状態だけを容易にかつ精度よく検出することができる。加えて上記実施形態によれば、自動変速機３が前回の変速時間に基づいて今回の油圧を補正して、変速時間を一定にするような制御、所謂、変速時間学習制御が規制されることがなくなり、例えば、全変速段にわたって変速時間学習を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動変速機の油劣化検出装置を備えた車両のパワートレーンを例示するシステム図である。
【図２】本発明にかかる油温状態の履歴としての劣化度合データを算出するためのメインフローチャートである。
【図３】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、重み係数を算出するためのマップ図である。
【図４】ＡＴＦの劣化状態を演算処理によって判定するためのフローチャートである。
【図５】本発明による自動変速機の油劣化検出装置を備えた他のパワートレーンを例示するシステム図である。
【符号の説明】
１エンジン
２トルクコンバータ
３ベルト式無段変速機（自動変速機）
３ａ入力側プーリ
３ｂ出力側プーリ
３ｃベルト
４ドライブシャフト
５ファイナルドライブギア装置
６車輪
７油温センサ
８警告手段
９自動変速機（有段式自動変速機）
９ａ変速制御用クラッチ（ブレーキ）
９ｂ遊星歯車機構
１０制御装置

Claims

自動変速機内の油の温度を検出する油温検出手段と、この手段によって検出された油温が所定温度以上の高油温となったときの油温状態の履歴に基づいて油の劣化状態を判断する油劣化判断手段とを備えることを特徴とする自動変速機の油劣化検出装置。
前記油劣化判断手段は、前記油温状態の履歴として、前記油温検出手段で検出した油温を重み係数で重み付けして積算し、この積算値が所定値以上となったときに油が劣化したと判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の油劣化検出装置。
前記油劣化判断手段は、前記油温状態の履歴として、前記油温検出手段で検出した油温を所定時間毎に検出して平均化し、この平均値を重み係数で重み付けして積算し、この積算値が所定値以上となったときに油が劣化したと判断するものであることを特徴とする請求項１に記載の油劣化検出装置。
前記重み係数は、油温またはその平均値が高くなるほど大きな値となるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の油劣化検出装置。
前記自動変速機は、変速比を無段階に変更することができる無段変速機であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の油劣化検出装置。
前記自動変速機は、予め定められた複数の変速段を有する有段変速機であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の油劣化検出装置。
前記油劣化判断手段で油の劣化を検出したとき、油の劣化を警告する警告手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の油劣化検出装置。