JP2014122857A

JP2014122857A - 変速機の部品の試験装置及び方法

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Publication number: JP2014122857A
Application number: JP2012280077A
Authority: JP
Inventors: Shogo Yamada; 章吾山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: JP5920203B2

Abstract

【課題】変速機の部品をサブアセンブリの状態で試験する際に、変速機に組み付けた状態での結果と同等の試験結果を得ることができる技術を提供する。
【解決手段】変速機の部品を固定した入力軸及び出力軸と、前記入力軸及び出力軸に設置した軸受けと、前記軸受けを固定したケースと、前記入力軸及び出力軸にそれぞれ接続した駆動モータと、を有する試験装置であって、前記軸受けは、径方向に移動可能な移動手段を備え、前記移動手段は、前記駆動モータの駆動状態に応じて前記軸受けを移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変速機の部品を試験する技術に関する。

特許文献１には、変速機の部品をサブアセンブリの状態で検査装置にセットして無段変速機の作動検査を行う構成が開示される。この検査装置では、サブアセンブリをケース部材に固定し、入力側の軸をモータで駆動して所定の条件下での回転速度比の変化を計測する。また、入力側及び出力側の各プーリの軸方向の位置を計測してアライメントの計測を行う。

特開平８−２６１８８１号公報

特許文献１に記載の検査装置では、サブアセンブリを固定するケース部材と運転下の変速機との間で剛性の差が存在する。このため、トルク変動による負荷時のミスアライメントに差が生じ、変速機に組み付けた状態での結果とサブアセンブリの状態での計測結果に差が生じていた。
本発明は、変速機の部品をサブアセンブリの状態で試験する際に、変速機に組み付けた状態での結果と同等の試験結果を得ることができる技術を提供する。

本発明の第一態様は、変速機の部品を固定した入力軸及び出力軸と、前記入力軸及び出力軸に設置した軸受けと、前記軸受けを固定したケースと、前記入力軸及び出力軸にそれぞれ接続した駆動モータと、を有する試験装置であって、前記軸受けは、径方向に移動可能な移動手段を備え、前記移動手段は、前記駆動モータの駆動状態に応じて前記軸受けを移動することを特徴とする。

前記軸受けの移動手段は、前記各駆動モータのトルク情報に基づいて、前記変速機のケースの剛性を考慮して得られるミスアライメントの演算モデルを用いて算出されるミスアライメントと、前記各駆動モータのトルク情報に基づいて、前記軸受けのケースの剛性を考慮して得られるミスアライメントの演算モデルを用いて算出されるミスアライメント、又は、前記軸受けのミスアライメントの実測値と、の差分値に基づいた駆動量で前記軸受けを移動する。

本発明の第二態様は、ケース内の軸受けに支持される入力軸及び出力軸に変速機の部品を固定し、前記入力軸および出力軸をそれぞれ駆動モータにより駆動して、前記変速機の部品を試験する方法であって、前記軸受けを前記駆動モータの駆動状態に応じて径方向に移動することを特徴とする。

前記各駆動モータのトルク情報に基づいて、前記変速機のケースの剛性を考慮して得られるミスアライメントの演算モデルを用いて算出されるミスアライメントと、前記各駆動モータのトルク情報に基づいて、前記軸受けのケースの剛性を考慮して得られるミスアライメントの演算モデルを用いて算出されるミスアライメント、又は、前記軸受けのミスアライメントの実測値と、の差分値に基づいた駆動量で前記軸受けを移動する。

本発明によれば、変速機の部品をサブアセンブリの状態で試験する際に、変速機に組み付けた状態での結果と同等の試験結果を得ることができる。

変速機の部品の試験装置を示す図である。入力軸及び出力軸の間に付与される三次元的なミスアライメントを示す図である。ミスアライメントモデルの演算方法を示す図である。サブアセンブリとしてギア対を試験する実施形態を示す図である。

図１に試験装置１の装置構成を示す。試験装置１は、サブアセンブリ２の性能を評価する試験装置である。
図１に示すように、本実施形態のサブアセンブリ２は、入力側のドライブ軸シーブ３、出力側のドリブン軸シーブ４及びこれらのシーブ３・４間に架け渡されたＣＶＴベルト５によって構成されるＣＶＴの部品である。

試験装置１では、軸受け箱１０内にサブアセンブリ２が収納された状態で試験が行われる。軸受け箱１０内では、ドライブ軸シーブ３に入力軸６が固定され、ドリブン軸シーブ４に出力軸７が固定される。そして、軸受け箱１０には、入力軸６に設置される一対の軸受け２０及び出力軸７に設置される一対の軸受け３０が設けられる。

軸受け箱１０の外部に、入力軸６に接続される駆動モータ２１と、出力軸７に接続される吸収モータ３１が設けられている。また、駆動モータ２１によって付与されるトルクを計測するトルク計２２、及び、吸収モータ３２によって付与されるトルクを計測するトルク計３２がそれぞれの駆動軸に設けられている。
駆動モータ２１は、車両に実際に搭載されるエンジンに代えて、その実エンジンの回転を模擬的に出力するものであり、ドライブ軸シーブ３に固定される入力軸６を駆動する。吸収モータ３１は、ＣＶＴに加わる走行時の抵抗を模擬的に与えるものであり、ドリブン軸シーブ４に固定される出力軸７を駆動する。

軸受け２０及び軸受け３０は、それぞれアクチュエータ４１・４２を介して軸受け箱１０に支持される。アクチュエータ４１・４２は、入力軸６及び出力軸７を径方向に移動することで、これら二軸間の三次元的なミスアライメントを調整可能に設置される。図２に示すように、ここでの三次元的なミスアライメントとは、入出力軸６・７の二軸間の平行度誤差θ１及び食い違い誤差θ２を含むアライメントの誤差を示す。
ここで、入出力軸６・７の二軸間の平行度誤差θ１とは、例えばｘ−ｙ平面上に存在する入出力軸６・７を、ｚ軸方向から見た場合の、一方の軸（例えば入力軸６）に平行な直線と他方の軸（例えば出力軸７）とが成す角度θ１のことをいう。また、食い違い誤差θ２とは、例えばｘ−ｙ平面上に存在する入出力軸６・７を、ｘ軸方向から見た場合の、入力軸６と出力軸７とが成す角度θ２のことをいう。

アクチュエータ４１・４２としては、例えば、圧電アクチュエータ、油圧アクチュエータ等を利用できる。また、アクチュエータ４１・４２は、入出力軸６・７に所望の三次元的なミスアライメントを付与できれば良く、それぞれ対として設けられている軸受け２０・３０の少なくとも一方に設けられていれば良い。

以上のように、軸受け２０・３０にアクチュエータ４１・４２を設けることで、入力軸６と出力軸７とのミスアライメントを動的に調整することが可能である。つまり、駆動モータ２１及び吸収モータ３１の駆動状態に応じてアクチュエータ４１・４２を駆動し、軸受け２０・３０を移動させることで、変速機に生じ得るミスアライメントをサブアセンブリ２に付与することができる。このことより、変速機に組み付けた状態（実機）と同等のミスアライメントを試験装置１で実現することが可能となる。

試験装置１は、ＥＣＵ１１を有する。ＥＣＵ１１には、適宜のスロットル指令が入力される。ＥＣＵ１１には油圧発生制御装置１２が接続されているとともに、駆動モデル１３及びミスアライメントモデル４０の二種類の制御モデルを有する。

ＥＣＵ１１は、スロットル指令に基づいて油圧発生制御装置１２に油圧指令を送信し、油圧発生制御装置１２によってドライブ軸シーブ３及びドリブン軸シーブ４に油圧を供給してＣＶＴの変速比を変更する。

駆動モデル１３は、駆動モータ２１及び吸収モータ３１の駆動を制御するための制御モデルであり、駆動モータ２１に制御信号を送信するエンジンモデル２３及び吸収モータ３１に制御信号を送信する車両モデル３３を含む。
駆動モデル１３は、ＥＣＵ１１に入力されるスロットル指令に基づいたトルク指令を受けて駆動モータ２１及び吸収モータ３１の駆動を制御するために用いられる。駆動モデル１３は、エンジンの爆発変動トルクや車両の動特性による変動トルクをエンジンモデル２３及び車両モデル３３によって演算し、駆動モータ２１及び吸収モータ３１のトルクを制御する。

エンジンモデル２３は、エンジンの回転出力に関するトルクのパラメータを任意に変化させた制御モデルである。エンジンモデル２３に基づく制御データによって駆動モータ２１が制御されて、エンジンの爆発変動トルクが模擬される。
車両モデル３３は、ＣＶＴの出力軸からタイヤにかけて加わる慣性モーメントやタイヤの路面に対する抵抗などを考慮した制御モデルである。車両モデル３３に基づく制御データによって吸収モータ３１が制御されて、車両の動特性変動トルクが模擬される。

ミスアライメントモデル４０は、アクチュエータ４１・４２の駆動を制御するための制御モデルである。ミスアライメントモデル４０は、トルク計２２・３２によって取得されるトルク情報に基づいてミスアライメント制御指令を生成し、アクチュエータ４１・４２を駆動することによって、入力軸６及び出力軸７に三次元的なミスアライメントを付与する。

図３に示すように、ミスアライメントモデル４０には、変速機の剛性を考慮して得られるトランスミッションケース剛性モデルと、軸受け箱１０の剛性を考慮して得られる軸受け箱剛性モデル又は軸受け箱１０の軸受け２０・３０のミスアライメント量を計測したミスアライメントの実測値と、に関する情報が入力される。
トランスミッションケース剛性モデルと軸受け箱剛性モデルに関する演算モデルは、予めシミュレーションや実験などによって得られるものである。例えばトランスミッションケース剛性モデルは、サブアセンブリ２をトランスミッション（ＣＶＴ）に組み付けた状態で、ドライブ軸とドリブン軸に任意のトルクを付与することでドライブ軸とドリブン軸との間に生じるミスアライメント量を計測することで得られる。また、軸受け箱剛性モデルは、サブアセンブリ２を軸受け箱１０にセットした状態で、入力軸６と出力軸７に任意のトルクを付与することで入力軸６と出力軸７との間に生じるミスアライメント量を計測することで得られる。
また、ミスアライメントの実測値に関する数値データは、試験装置１を稼働している間に、アクチュエータ４１・４２を介して軸受け２０・３０の変位量を計測すること等によって得られる。

以下、ミスアライメントモデル４０における演算方法について説明する。
トルク計２２で取得される入力トルク及びトルク計３２で取得される出力トルクの値をトランスミッションケース剛性モデルに入力し、ドライブ軸とドリブン軸との間に生じるミスアライメントの計算結果を算出する（ｘ［μｒａｄ］）。ここで、実機に生じるミスアライメント量を算出する。
他方、トルク計２２で取得される入力トルク及びトルク計３２で取得される出力トルクの値を軸受け箱剛性モデルに入力し、入力軸６と出力軸７との間に生じるミスアライメントの計算結果を算出する、若しくは、アクチュエータ４１・４２の変位量からミスアライメントの実測値を取得する（ｙ［μｒａｄ］）。ここで、試験装置１に生じるミスアライメント量を算出する。

次に、上記演算によって得られるミスアライメントの差分を算出する（ｘ−ｙ［μｒａｄ］）。つまり、実機と試験装置１の間のミスアライメント量の差を算出する。
そして、この差分値（ｘ−ｙ［μｒａｄ］）に基づいて、アクチュエータ４１・４２を駆動する量を算出し（ｚ［μｍ］）、ミスアライメント制御指令としてアクチュエータ４１・４２に送信する。こうして、試験装置１に生じるミスアライメント量を実機に生じるミスアライメント量に補正する。

以上のように、変速機と軸受け箱１０とのそれぞれの剛性を考慮したミスアライメントモデル４０を用いてアクチュエータ４１・４２を駆動することで、試験装置１のサブアセンブリ２に変速機実機と同等のミスアライメントを動的に付与することができる。このため、変速機の部品をサブアセンブリの状態で試験する際に、変速機に組み付けた状態での結果と同等の試験結果を得ることができる。
また、サブアセンブリ２の状態で十分な精度の試験が可能となることにより、車両やユニット単位で行なっていた試験を組み付ける前段階で行うことができる。
さらに、軸受け箱１０に窓等を取り付けてサブアセンブリ２の実働挙動を計測することで、各性能向上のためのメカニズム解析やＣＡＥ解析とのつき合わせが可能となり、先行段階での製品設計レベルを向上できるとともに、部品精度が各性能にもたらす影響を把握することができ、求められる性能から必要な公差レベルを明確にできる。

図４は、サブアセンブリ２として、ドライブギア５１およびドリブンギア５２を備えるギア対５０を用いた場合の実施形態を示す。ギア対５０のドライブギア５１には入力軸６が固定され、ドリブンギア５２には出力軸７が固定される。
この場合も同様に、試験装置１上で実機と同等の動的なミスアライメントを付与することができる。

なお、ミスアライメントモデル４０における演算モデルは、予めトルク情報とケース剛性に基づいたミスアライメントのマップに対して、リアルタイム演算でマップの値を補正する構成としても良い。
また、ミスアライメントモデル４０によるリアルタイムの演算を行う実施形態に代えて、ＥＣＵ１１に所定のパターン運転に対応するスロットル指令を入力するとともに、前記パターン運転に応じたアクチュエータ４１・４２のミスアライメント制御指令を入力することで、試験装置１に実機と同等の動的なミスアライメントを付与することも可能である。

１：試験装置、２：サブアセンブリ（変速機の部品）、６：入力軸、７：出力軸、１０：軸受け箱、２０：軸受け、２１：駆動モータ、３０：軸受け、３１：吸収モータ、４０：ミスアライメントモデル、４１：アクチュエータ、４２：アクチュエータ

Claims

変速機の部品を固定した入力軸及び出力軸と、前記入力軸及び出力軸に設置した軸受けと、前記軸受けを固定したケースと、前記入力軸及び出力軸にそれぞれ接続した駆動モータと、を有する試験装置であって、
前記軸受けは、径方向に移動可能な移動手段を備え、
前記移動手段は、前記駆動モータの駆動状態に応じて前記軸受けを移動することを特徴とする変速機の部品の試験装置。
前記軸受けの移動手段は、
前記各駆動モータのトルク情報に基づいて、前記変速機のケースの剛性を考慮して得られるミスアライメントの演算モデルを用いて算出されるミスアライメントと、
前記各駆動モータのトルク情報に基づいて、前記軸受けのケースの剛性を考慮して得られるミスアライメントの演算モデルを用いて算出されるミスアライメント、又は、前記軸受けのミスアライメントの実測値と、
の差分値に基づいた駆動量で前記軸受けを移動する請求項１に記載の変速機の部品の試験装置。
ケース内の軸受けに支持される入力軸及び出力軸に変速機の部品を固定し、前記入力軸および出力軸をそれぞれ駆動モータにより駆動して、前記変速機の部品を試験する方法であって、
前記軸受けを前記駆動モータの駆動状態に応じて径方向に移動することを特徴とする変速機の部品の試験方法。
前記各駆動モータのトルク情報に基づいて、前記変速機のケースの剛性を考慮して得られるミスアライメントの演算モデルを用いて算出されるミスアライメントと、
前記各駆動モータのトルク情報に基づいて、前記軸受けのケースの剛性を考慮して得られるミスアライメントの演算モデルを用いて算出されるミスアライメント、又は、前記軸受けのミスアライメントの実測値と、
の差分値に基づいた駆動量で前記軸受けを移動する請求項３に記載の変速機の部品の試験方法。