JP2016217838A - クラッチ動作観測装置及びクラッチ動作観測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチの挙動をより精度良く観測することができる。
【解決手段】本発明に係るクラッチ動作観測装置は、トランスミッション内部のクラッチの係合機構をサブアセンブリ状態で動作させて観測する。クラッチ動作観測装置は、外周面から内部の係合機構を視認可能とする観測窓部を有するクラッチドラムと、クラッチドラムの外周面の一部を撮影する撮影部と、クラッチドラムの回転中において観測窓部の位置を検出する位置検出部とを備える。撮影部は、位置検出部によって検出された観測窓部の位置が撮影部の撮影範囲内に位置するときに、観測窓部を介して動作中の係合機構を撮影する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クラッチ動作観測装置及びクラッチ動作観測方法に関し、特に、トランスミッション内部のクラッチをサブアセンブリ状態で動作させて観測する技術に関する。

特許文献１には、トランスミッション内部の係合機構の性能をサブアセンブリ状態で評価する係合機構評価装置が開示されている。この係合機構評価装置は、トルク計、回転計及び圧力変換器により検出されたトルク、回転数及び油圧の各検出値をフィードバックして各検出値が予め設定した各設定値と一致するように電流指令値をリアルタイムに演算している。これにより、係合機構であるクラッチが部品状態であっても、アッセンブリ状態相当の実働挙動を再現可能としている。

さらに、この係合機構評価装置は、高速度カメラによってクラッチの挙動を外部から撮影するようにしている。

特開２００９−２３６７２９号公報

ここで、特許文献１に開示の係合機構評価装置が撮影する対象のクラッチは高速回転しているため、高速度カメラであっても、クラッチにおいて測定したい部分を精度良く撮影することができないという問題がある。

本発明は、クラッチの挙動をより精度良く観測することができるクラッチ動作観測装置及びクラッチ動作観測方法を提供するものである。

本発明の第１の態様に係るクラッチ動作観測装置は、トランスミッション内部のクラッチの係合機構をサブアセンブリ状態で動作させて観測するクラッチ動作観測装置であって、外周面から内部の前記係合機構を視認可能とする観測窓部を有するクラッチドラムと、前記クラッチドラムの外周面の一部を撮影する撮影部と、前記クラッチドラムの回転中において前記観測窓部の位置を検出する位置検出部と、を備え、前記撮影部は、前記位置検出部によって検出された前記観測窓部の位置が前記撮影部の撮影範囲内に位置するときに、前記観測窓部を介して動作中の前記係合機構を撮影するものである。

これによれば、クラッチドラムの外周面から内部の係合機構を視認可能とする観測窓部が撮影範囲内に位置するときに撮影を行うことが可能となる。よって、観測窓部を介して動作中の係合機構を的確に撮影することができるため、クラッチの挙動をより精度良く観測することができる。

また、上述したクラッチ動作観測装置は、さらに、前記クラッチドラムに対して潤滑油を供給する潤滑油供給部と、前記潤滑油供給部から前記クラッチドラムまでの油路に、前記潤滑油の供給と遮断を切り替え可能なバルブと、を備えるようにしてもよい。

これによれば、クラッチの係合機構の観測時にクラッチドラムへの潤滑油を遮断することができる。また、クラッチの係合機構を観測していない時にはクラッチドラムへの潤滑油を供給することができる。よって、クラッチの焼付防止を実現しつつも、飛散油による像のひずみを抑制することができる。

また、上述したクラッチ動作観測装置では、前記係合機構は、前記クラッチドラムの内周に設けられたクラッチプレートと、クラッチハブに設けられており前記クラッチプレートと係合される摩擦板と、前記クラッチプレートと前記摩擦板を係合するために前記クラッチプレートを前記摩擦板に対して押圧するピストンと、を有し、前記クラッチプレート、前記摩擦板、及び、前記ピストンの各々は、互いに異なる色の塗料が塗布されているようにしてもよい。さらに、前記クラッチプレート、前記摩擦板、及び、前記ピストンの各々は、赤色以外の色の塗料が塗布されているようにしてもよい。

これによれば、係合機構の構成要素（ピストン、クラッチプレート、及び摩擦板）のコントラストを向上して、各構成要素のエッジの抽出を容易にすることができる。また、赤色以外の色の塗料を使用することで、各構成要素の色が、クラッチに供給される潤滑油と異なる色となり、コントラストをより向上することができる。

また、上述したクラッチ動作観測装置では、前記クラッチドラムは、その外周面に磁性体を有するとともに、その外周面にその回転方向に対して交互に山部と谷部とを有し、前記クラッチドラムは、前記山部及び前記谷部のいずれか一方に前記観測窓部を有し、前記位置検出部は、前記クラッチドラムの外周面からの磁気の変化を検出する磁気センサを有し、前記磁気センサによって検出された磁気の変化に基づいて、前記観測窓部を有する山部又は谷部が前記撮影部の撮影範囲内に位置することを検出するようにしてもよい。

これによれば、クラッチドラムの形状を有効利用して、クラッチドラムの外周面から内部の係合機構を視認可能とする観測窓部が撮影範囲内に位置するときを的確に検出することができる。

本発明の第２の態様に係るクラッチ動作観測方法は、トランスミッション内部のクラッチの係合機構をサブアセンブリ状態で動作させて観測するクラッチ動作観測方法であって、外周面から内部の前記係合機構を視認可能とする観測窓部を有するクラッチドラムの回転中において、前記観測窓部の位置を検出するステップと、前記検出された観測窓部の位置が、前記クラッチドラムの外周面の一部を撮影する撮影部の撮影範囲内に位置するときに、前記観測窓部を介して動作中の前記係合機構を撮影するものである。

これによれば、クラッチドラムの外周面から内部の係合機構を視認可能とする観測窓部が撮影範囲内に位置するときに撮影を行うことが可能となる。よって、観測窓部を介して動作中の係合機構を的確に撮影することができるため、クラッチの挙動をより精度良く観測することができる。

上述した本発明の態様によれば、クラッチの挙動をより精度良く観測することができるクラッチ動作観測装置及びクラッチ動作観測方法を提供することができる。

実施の形態に係る可視化システム１の構成を示す図である。 実施の形態に係る可視化ユニットの内部構成を示す図である。 実施の形態に係る可視化窓のＡ方向矢視図である。 実施の形態に係る同期回路の構成を示す図である。 実施の形態に係る回転センサの出力信号を示す図である。 実施の形態に係る同期回路の出力信号を示す図である。 実施の形態に係るクラッチの内部構成を示す図である。 実施の形態に係る係合機構のストローク前の状態を示す図である。 実施の形態に係る係合機構のストローク中の状態を示す図である。 実施の形態に係る係合機構のストローク後の状態を示す図である。 実施の形態に係るクラッチの潤滑機構を示す図である。 実施の形態に係る可視化ユニットの外観図である。 比較例に係る係合機構のストローク前の状態を示す図である。 比較例に係る係合機構のストローク中の状態を示す図である。 比較例に係る係合機構のストローク後の状態を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。以下の実施の形態に示す具体的な数値などは、実施の形態の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、それに限定されるものではない。また、以下の記載及び図面では、説明の明確化のため、当業者にとって自明な事項などについては、適宜、省略及び簡略化がなされている。

まず、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る可視化装置１の構成について説明する。図１に示すように、可視化装置１は、可視化ユニット２と、同期回路３と、高速度カメラ４と、照明５と、圧力センサ６と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）制御装置７と、ＥＣＴ（Electronic Control Transmission）−ＥＣＵ８と、トリガＳＷ（スイッチ）９と、を有する。以下、「ＥＣＴ−ＥＣＵ８」を、単に「ＥＣＵ８」とも呼ぶ。

可視化ユニット２は、自動車の構成要素の一単位（サブアセンブリ）である。可視化ユニット２は、可視化対象（観測対象）となるクラッチの係合機構を含む単位である。可視化ユニット２は、例えば、トランスミッションを含むトランスアクスルケース、又は、トランスミッションケースである。また、係合機構は、クラッチにおいて、後述するピストン、クラッチプレート、及び摩擦板が含まれる範囲が該当する。

同期回路３は、高速度カメラ４が撮影をすべきタイミングとなったときに、高速度カメラ４に対して撮影を指示する回路である。より具体的には、同期回路３は、高速度カメラ４の撮影タイミングで、撮影を指示する信号を高速度カメラ４に出力する。

高速度カメラ４は、同期回路３からの撮影の指示に応じて、可視化ユニット２を撮影する撮影装置である。より具体的には、高速度カメラ４は、同期回路３からの撮影を指示する信号が入力されたときに、可視化ユニット２を撮影する。そして、高速度カメラ４は、撮影画像を示す撮影画像データを高速度カメラ４の内部の記憶装置に記録する。記憶装置は、例えば、ハードディスク又はメモリ等である。

照明５は、可視化ユニット２における、高速度カメラ４の撮影範囲を照らす照明装置である。照明装置は、例えば、白熱灯又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等である。

圧力センサ６は、可視化ユニット２内のクラッチに関する油圧を検出し、検出した油圧をＥＣＵ制御装置７に通知する。より具体的には、圧力センサ６は、可視化ユニット２内のクラッチに関する油圧を検出し、検出した油圧を示す油圧信号を生成し、ＥＣＵ制御装置７に出力する。圧力センサ６は、上述のクラッチに関する油圧として、例えば、クラッチの油圧室に作動油を供給するオイルポンプの元圧、又は、クラッチの油圧室の油圧等を検出する。また、可視化装置１は、複数の圧力センサ６を有するようにし、複数の圧力センサ６の各々で、オイルポンプの元圧、及び、可視化ユニット２が有する複数のクラッチの油圧室の油圧の各々を検出するようにしてもよい。

ＥＣＵ制御装置７は、ＥＣＵ８を制御するとともに、圧力センサ６から通知された油圧を記録する。より具体的には、ＥＣＵ制御装置７は、可視化装置１によるクラッチの係合機構の観測を開始するときに、可視化ユニット２の制御の開始を指示する指示信号をＥＣＵ８に出力する。また、ＥＣＵ制御装置７は、圧力センサ６から出力された油圧データを取得し、ＥＣＵ制御装置７の内部の記憶装置に記録する。ＥＣＵ制御装置７は、例えば、上述のＥＣＵ８の制御及び油圧の記録等の各種処理を実行するパーソナルコンピュータと、パーソナルコンピュータが他の装置（圧力センサ６、ＥＣＵ８、トリガＳＷ９）との間での各種情報（各種信号及び各種データ）を送受信可能とするためのＩＯ−ＢＯＸ等が含まれる。上述したＥＣＵ制御装置７の内部の記憶装置とは、例えば、パーソナルコンピュータが有するハードディスク又はメモリ等である。

ＥＣＵ８は、ＥＣＵ制御装置７からの制御に応じて、可視化ユニット２を動作させる。ＥＣＵ８は、ＥＣＵ制御装置７からの可視化ユニット２の制御の開始を指示する指示信号に応じて、可視化ユニット２の制御を開始する。より具体的には、ＥＣＵ８は、可視化ユニット２に接続されたトルクコンバータを動作させる。これにより、可視化ユニット２内のインプットシャフトが回転する。また、ＥＣＵ８は、可視化ユニット２におけるクラッチの油圧を制御し、クラッチの係合機構を動作させる。この動作は、係合機構の係合及び開放のいずれかを１度だけ実施してもよく、係合機構の係合及び開放を１度だけ実施してもよく、係合機構の係合及び開放を繰り返し実施してもよい。この動作中の係合機構を高速度カメラ４によって撮影することで、係合機構の観測を可能とする。

トリガＳＷ９は、ユーザからクラッチの係合機構の観測開始を指示する入力を受け、その入力を高速度カメラ４及びＥＣＵ制御装置７に通知する入力装置である。より具体的には、ユーザは、クラッチの係合機構の観測開始を指示する場合に、トリガＳＷ９を押下する。トリガＳＷ９は、ユーザからの押下に応じて、クラッチの係合機構の観測開始を指示する指示信号を高速度カメラ４及びＥＣＵ制御装置７に出力する。ＥＣＵ制御装置７は、トリガＳＷ９からの指示信号に応じて、油圧データの取得を開始する。高速度カメラ４は、トリガＳＷ９からの指示信号に応じて、可視化ユニット２の撮影を開始する。

このように、撮影画像データと油圧データを記録するタイミングを揃えることで、撮影画像データと油圧データの各々が、高速度カメラ４とＥＣＵ制御装置７の各々に別々に記録される場合であっても、撮影画像データと、その撮影画像データが示す撮影画像の撮影時における油圧を示す油圧データとの対応付けを容易としている。

続いて、図２を参照して、本発明の実施の形態に係る可視化ユニット２の内部構成について説明する。図２に示すように、可視化ユニット２は、可視化窓１０と、クラッチドラム１１と、回転センサ１２とを有する。クラッチドラム１１は、その外周面において、複数の山部１３と、複数の谷部１４とを有する。複数の谷部１４の各々は、通し穴１５を有する。

可視化窓１０は、可視化ユニット２のケースに追加工を施すことで設けられた窓である。可視化窓１０は、可視化ユニット２のケース内部の潤滑油の飛散を防止しつつも、可視化ユニット２のケース内部を視認可能とする窓である。可視化窓１０は、可視化ユニット２のケース内部を視認可能となるように透明な材質が用いられている。可視化窓１０に用いられる材質は、例えば、石英ガラスである。可視化ユニット２のケースと可視化窓１０との隙間は、例えば、アルミ板とシール材でモールドされている。

クラッチドラム１１は、可視化ユニット２の内部に設けられたクラッチの一部を構成する。クラッチドラム１１は、その外周面において、その回転方向に対して交互に山部１３と谷部１４とを有する。通し穴１５は、クラッチドラム１１の外周面から内部に向けて貫通する貫通孔である。よって、クラッチドラム１１の外周面から、通し穴１５を介して、クラッチ内部の係合機構を視認可能である。

ここで、高速度カメラ４と照明５とは、可視化窓１０の上方に設置されている。高速度カメラ４は、可視化窓１０を介して、クラッチドラム１１の一部を撮影することが可能となっている。言い換えると、高速度カメラ４は、クラッチドラム１１の一部を、その撮影範囲に含む。照明５は、可視化窓１０を介して、クラッチドラム１１における、高速度カメラ４の撮影範囲を照らす。

すなわち、図３に示すように、可視化窓１０からは、クラッチドラム１１の外周面の一部を視認することが可能である。また、図３に示すように、クラッチドラム１１の外周面の一部が、高速度カメラ４の撮影範囲１６に含まれる。高速度カメラ４の撮影範囲１６は、例えば、図３に示すように、少なくとも１つの通し穴１５の全体を含むことができるだけの大きさを有している。

回転センサ１２は、通し穴１５の位置を検出する装置である。回転センサ１２は、クラッチドラム１１における撮影範囲１６の上方、かつ、可視化窓１０の下方に設置されている。回転センサ１２は、自身の下方に位置する撮影範囲１６内に、通し穴１５が位置するか否かを検出する。回転センサ１２は、検出結果に応じて、通し穴１５が撮影範囲１６内に位置するか否かを示す信号を同期回路３に出力する。この信号に基づいて、同期回路３は、通し穴１５が撮影範囲１６内に位置するときに、撮影を指示する信号を高速度カメラ４に出力する。これにより、高速度カメラ４は、撮影範囲１６内に通し穴１５が位置するときに、撮影をすることを可能とする。

続いて、図４を参照して、本発明の実施の形態に係る同期回路３の構成について説明する。図４に示すように、オペアンプＯＰと、第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２と、第１の可変抵抗（抵抗分圧回路）ＶＲ１と、第２の可変抵抗ＶＲ２とを有する。

上述の通し穴１５が撮影範囲１６内に位置するか否かを示す信号として、通し穴１５が撮影範囲１６内に位置するか否かに応じた電流値の電流ＩＮが同期回路３に入力される。第２の抵抗Ｒ２の一端と、オペアンプＯＰの非反転入力端子は、回転センサ１２からの電流ＩＮの入力（電圧源）と接続されている。オペアンプＯＰの出力端子は、第２の可変抵抗ＶＲ２の一端と接続されている。第２の可変抵抗ＶＲ２の他端は、第１の抵抗Ｒ１の一端と接続されている。第１の可変抵抗ＶＲ１の一端は、上述の電圧源と接続されている。第２の抵抗Ｒ２の他端と、第１の抵抗Ｒ１の他端と、第１の可変抵抗ＶＲ１の他端は、グランドと接続されている。

より具体的には、第１の可変抵抗ＶＲ１は、抵抗分圧回路として、一端が電圧源と接続され、かつ他端が電圧出力端と接続される抵抗（図示せず）と、一端がその電圧出力端と接続され、かつ他端がグランドと接続される抵抗（図示せず）とを含んでいる。この電圧出力端は、オペアンプＯＰの反転入力端子と接続されている。

そして、第１の抵抗Ｒ１の一端と他端の間の電圧が、高速度カメラ４に対する信号として、高速度カメラ４に出力される。

この同期回路３によれば、図５に示すように、回転センサ１２からの電流が入力された場合に、図６に示すように、電圧が高速度カメラ４に出力される。図５に示すように、回転センサ１２は、自身の下方の検出位置においてクラッチドラム１１の谷部１４を検出している場合には、第１の電流値の電流を出力し、自身の下方の検出位置においてクラッチドラム１１の山部１３を検出している場合には、第１の電流値よりも高い第２の電流値の電流を出力する。

この谷部１４及び山部１３の検出は、クラッチドラム１１の外周面に途切れることなく一周するように磁性体を有するようにすることで実現する。回転センサ１２は、クラッチドラム１１の外周面の磁性体が発生する磁気を検出し、検出した磁気の大きさに応じた電流を生成して同期回路３に供給する磁気センサである。すなわち、クラッチドラム１１の谷部１４のように、クラッチドラム１１の外周面と回転センサ１２との距離が遠くなる場合には、回転センサ１２が検出する磁気も小さくなる。このように小さい磁気が検出されている間は、回転センサ１２は、その磁気に応じて第１の電流値の電流を出力する。一方、クラッチドラム１１の山部１３のように、クラッチドラム１１の外周面と回転センサ１２との距離が近くなる場合には、クラッチドラム１１の谷部１４と比較して、回転センサ１２が検出する磁気も大きくなる。このように大きい磁気が検出されている間は、回転センサ１２は、その磁気に応じて、第１の電流値よりも大きい第２の電流値の電流を出力する。

このようにして、図５に示すような電流が同期回路３に入力されると、同期回路３は、図６に示すように、第１の電流値の電流が入力される期間では、０Ｖ（第１の電圧値）の電圧を出力し、第２の電流値の電流が入力される期間では、それよりも高い所定の電圧値（第２の電圧値）の電圧を出力する。すなわち、同期回路３は、コンパレータとして機能する。よって、第１の可変抵抗ＶＲ１の抵抗値（上述の第１の可変抵抗ＶＲ１に含まれる２つの抵抗値）は、第１の電流値に対応する期間が０Ｖの電圧となる基準電圧がオペアンプＯＰの反転入力端子に入力されるように予め定められる。また、第２の可変抵抗ＶＲ２の抵抗値は、第２の電流値に対応する期間が所望の電圧値の電圧となるように予め定められる。これにより、同期回路３は、図６に示すようなパルス信号が高速度カメラ４に出力する。

例えば、第１の抵抗Ｒ１の抵抗値は、１ｋΩとされ、第２の抵抗Ｒ２の抵抗値は、３００Ωとされる。また、例えば、第１の可変抵抗ＶＲ１の抵抗値は、１ｋΩとされ、第２尾可変抵抗ＶＲ２の抵抗値は、５ｋΩとされる。

高速度カメラ４は、図６に示すように、同期回路３から入力されるパルス信号の立ち下りエッジの入力タイミングを、撮影タイミングとする。すなわち、高速度カメラ４は、パルス信号の立ち下りエッジが入力されたときに撮影を行う。これによれば、クラッチドラム１１の山部１３が撮影範囲１６から抜けて、通し穴１５を有する谷部１４が撮影範囲１６に入るときに撮影を行うことができる。そのため、通し穴１５を介して、クラッチ内部の係合機構を撮影することができる。

続いて、図７を参照して、本発明の実施の形態に係るクラッチ２０の内部構成について説明する。図７に示すように、クラッチ２０は、クラッチドラム１１と、クラッチハブ１７と、ピストン２１と、クラッチプレート２２と、摩擦板２３と、スプリングリテーナ２４と、リターンスプリング２５と、油圧室２６とを有する。

ピストン２１は、複数のクラッチプレート２２及び複数の摩擦板２３を回転軸方向（図７の右方向）に押圧して摩擦係合させる。複数のクラッチプレート２２は、クラッチドラム１１の内周部と嵌合（スプライン嵌合）されており、クラッチドラム１１によって回転軸方向（図７の左右方向）に移動自在に支持されている。複数の摩擦板２３は、クラッチハブ１７の外周部と嵌合（スプライン嵌合）されており、クラッチハブ１７によって回転軸方向に移動自在に支持されている。クラッチプレート２２と摩擦板２３は、回転軸方向に対して交互に配置されている。

スプリングリテーナ２４は、ピストン２１と対向するように配置されている。リターンスプリング２５は、スプリングリテーナ２４においてピストン２１と対向する面に設置されており、ピストン２１を油圧室２６側（図７の左方向）に付勢する。油圧室２６は、クラッチドラム１１内部において、クラッチドラム１１とピストン２１との間の空間として形成されている。

クラッチ２０を係合する場合、ＥＣＵ８は、油圧室２６に作動油を供給して、油圧室２６の油圧が上昇させる。油圧室２６からの油圧により、ピストン２１がクラッチプレート２２及び摩擦板２３側（図７の右方向）に押されて、リターンスプリング２５が圧縮する。これにより、ピストン２１がクラッチプレート２２及び摩擦板２３側に移動し、複数のクラッチプレート２２及び複数の摩擦板２３が係合される。すなわち、クラッチ２０は、係合状態となる。

一方、クラッチ２０を開放する場合、ＥＣＵ８は、油圧室２６への作動油の供給を停止して、油圧室２６の油圧を低下させる。圧縮されていたリターンスプリング２５の弾性力によって、ピストン２１は、油圧室２６側（図７の左方向）に押し戻される。これにより、ピストン２１が油圧室２６側に移動し、複数のクラッチプレート２２及び複数の摩擦板２３が開放される。すなわち、クラッチ２０は、開放状態となる。

続いて、図８〜図１０を参照して、本発明の実施の形態に係るクラッチ２０の係合機構の動作、及び、その動作における撮影画像の例について説明する。図８〜図１０の各々は、上図としてクラッチ２０の係合機構の動作中における状態を示し、下図としてその状態における撮影画像の模式図を示している。図８〜図１０の下図は、実際の可視化実験の結果（可視化装置１の動作結果）となる撮影画像のうち、０フレーム目、７５０フレーム目、１８００フレーム目の撮影画像を、内容把握を容易とするために模式的に示した図である。

以下、図８〜図１０において、４つのクラッチプレート２２を、最も左のものから右に向かって順に、１つ目、２つ目、３つ目、４つ目と呼ぶ。また、３つの摩擦板２３を、最も左のものから右に向かって順に、１つ目、２つ目、３つ目と呼ぶ。

図８は、ピストン２１のストローク前の係合機構の状態を示している。図８の上図に示すように、ピストン２１によるクラッチプレート２２の押圧は開始されておらず、係合機構において、ピストン２１、クラッチプレート２２、及び、摩擦板２３の各々は、離間している。このときには、高速度カメラ４によって、図８の下図に示すような撮影画像が撮影される。

図９は、ピストン２１のストローク中の係合機構の状態を示している。図９の上図に示すように、ピストン２１によるクラッチプレート２２の押圧が開始されている。ピストン２１によって１つ目のクラッチプレート２２が押圧されることで回転軸方向（図９の右方向）に移動し、その隣に位置する１つ目の摩擦板２３と係合されている。また、その１つ目の摩擦板２３が１つ目のクラッチプレート２２を介してピストン２１によって押圧されることで回転軸方向（図９の右方向）に移動し、その隣に位置する２つ目のクラッチプレート２２と係合されている。３つ目及び４つ目のクラッチプレート２２は、まだ他のクラッチプレート２２とは係合されておらず、２つ目及び３つ目の摩擦板２３も、まだ他の摩擦板２３とは係合されていない。このときには、高速度カメラ４によって、図９の下図に示すような撮影画像が撮影される。

図１０は、ピストン２１のストローク後の係合機構の状態を示している。図１０の上図に示すように、ピストン２１がクラッチプレート２２を押圧する方向（図１０の右方向）に最大限まで移動している。ピストン２１によって全てのクラッチプレート２２及び全ての摩擦板２３が押圧されて係合されている。すなわち、ピストン２１が１つ目のクラッチプレート２２と係合され、１つ目〜４つ目のクラッチプレート２２と１つ目〜３つ目の摩擦板２３が交互に係合されている。このときには、高速度カメラ４によって、図１０の下図に示すような撮影画像が撮影される。

ここで、図８〜図１０の下図に示すように、ピストン２１、クラッチプレート２２、及び、摩擦板２３の各々は、相互に異なる色の塗料が塗布されている。また、クラッチプレート２２、及び、摩擦板２３の各々は、通し穴１５を介して視認できる面のみに塗料が塗布されており、通し穴１５を介して視認できない面には塗料が塗布されていない。このように、クラッチ２０の係合機構の構成部品２１〜２３の側面に着色を施すことで、コントラストを向上している。例えば、ピストン２１は黄色とし、クラッチプレート２２は白色とし、摩擦板２３は青色としてもよい。なお、好ましくは、ピストン２１、クラッチプレート２２、及び、摩擦板２３は、赤色以外の色で着色を施すとよい。このように、クラッチ２０に供給される潤滑油（ＡＴＦ：Automatic Transmission Fluid）の色（赤色）と異なる色を使用することで、コントラストをより向上することができる。

続いて、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施の形態に係る可視化ユニット２のクラッチ２０の潤滑機構について説明する。図１１に示すように、クラッチ２０の潤滑機構として、オイルポンプ３０と、バルブボディ３１と、潤滑油遮断バルブ３２とを有する。

オイルポンプ３０は、オイルパン（図示せず）内の潤滑油を吸い上げ、バルブボディ３１に供給する。バルブボディ３１は、潤滑油の油圧を調整しつつクラッチ２０に供給する。ここで、可視化ユニット２は、バルブボディ３１からクラッチ２０への潤滑油の油路として、既設の油路４０と、追加工によって設けられたバイパス油路４１とを有する。既設の油路４０は、追加工によって潤滑油を通さないように加工されている。すなわち、潤滑油は、バイパス油路４１を経由して、バルブボディ３１からクラッチ２０に供給される。

ここで、バイパス油路４１には、潤滑油遮断バルブ３２が設けられている。作業者は、潤滑油遮断バルブ３２を開閉することで、バイパス油路４１を介してのバルブボディ３１からクラッチ２０への潤滑油の供給及び遮断を切り替えることができる。

図１２は、可視化ユニット２の外観図を示している。図１２に示すように、既設の油路４０は、可視化ユニット２のケース内に設けられているが、可視化ユニット２のケースの外側にバイパス油路４１が新設される。そして、このバイパス油路４１に潤滑油遮断バルブ３２が設けられる。

潤滑油遮断バルブ３２が閉じられることで、クラッチ２０への潤滑油が遮断される。これにより、クラッチ２０の係合機構の観測の実施時（可視化実験時）には、作業者が潤滑油遮断バルブ３２を閉じることで、潤滑油の供給を停止して潤滑油の飛散による像のひずみを抑制することができる。一方、潤滑油遮断バルブ３２が開けられることで、クラッチ２０に潤滑油が供給される。これにより、クラッチ２０の係合機構の観測を実施していない時には、作業者が潤滑油遮断バルブ３２を開けることで、潤滑油の供給を再開してクラッチパック（クラッチプレート２２及び摩擦板２３）の焼付を防止することができる。

続いて、図１３〜図１５を参照して、本実施の形態の効果について説明する。図１３〜図１５は、上図としてクラッチの係合機構の動作中における状態を示し、下図としてその状態における撮影画像を示している。図１３〜図１５の下図は、実際の可視化実験の結果となる撮影画像のうち、０フレーム目、１２５０フレーム目、２５００フレーム目の撮影画像を示したものである。図１３は、ピストンのストローク前の係合機構の状態を示し、図１４は、ピストンのストローク中の係合機構の状態を示し、図１５は、ピストンのストローク後の係合機構の状態を示す。

ここで、図１３〜図１５に示す撮影画像を撮影した比較例では、図８〜図１０に示す撮影画像を撮影した可視化システム１と比較して、同期回路３及び回転センサ１２による同期撮影の機構と、バイパス油路４１及び潤滑油遮断バルブ３２による撮影画像のひずみ防止の機構と、ピストン２１及びクラッチパック（クラッチプレート２２及び摩擦板２３）の着色によるコントラストの向上が施されていない。このような比較例に係る構成では、次の（１）〜（３）に説明する問題が発生する。

（１）ドラム通し穴のフレームアウト
回転に応じた撮影の同期を既設の回転センサを利用して実施した場合、トルクの伝送経路でのねじれ成分、又は、ギヤのかみ合い成分の影響で、撮影画像において通し穴（係合機構）がフレームアウトしてしまうという問題がある。既設の回転センサは、例えば、クランクシャフトの回転数を検出するエンジンクランク角センサ、インプットシャフトの回転数を検出する力回転数センサ、又は、ドライブピニオンシャフトの回転数を検出する出力回転数センサ等である。トルクの伝送経路のねじれ成分による影響とは、変速時（クラッチの係合又は開放時）のトルク変化に起因してシャフトがたわみ、像がずれることを言う。また、ギヤのかみ合い成分による影響とは、変速時にギヤがもつガタ分、像がずれることを言う。

（２）潤滑油飛散による像のひずみ
上述したように、可視化を実施したいピストン周辺はクラッチパックの焼付防止のために、潤滑油による潤滑を施している。この影響で可視化したいピストン周辺に潤滑油が飛散し、像がひずんでしまうという問題がある。

（３）低コントラストによるピストンの識別困難
クラッチにおけるピストン及びクラッチパックは全て鋼材であり、エッジ部分の抽出が困難で挙動の把握ができないという問題がある。また、高コントラストを実現するために、ピストン全面に塗料を塗布すると、塗膜による挙動変化、及び、剥離塗膜がバルブボディに侵入することによる挙動変化が懸念される。剥離塗膜がバルブボディに侵入することによる挙動変化として、剥離塗膜がスプールバルブに引っ掛かることにより、油圧を制御するバルブの動きが鈍くなることや、バルブが全く動かなくなる（スティックする）ことが考えられる。

以上に説明した（１）〜（３）の問題の各々を、本実施の形態では、以下の（１）〜（３）の各々の構成により解決している。

（１）高速度カメラ４、同期回路３、及び回転センサ１２
本実施の形態では、可視化対象となるクラッチドラム１１の通し穴１５を直接検出し、その検出をパルス信号として高速度カメラ４に通知して同期撮影を行うようにしている。これにより、伝送経路でのねじれ成分及びギヤのかみ合い成分によるフレームアウトの影響を排除し、通し穴１５での同期撮影を実現している。

（２）潤滑油遮断バルブ３２
本実施の形態では、可視化実施時（観測実施時）に潤滑油遮断バルブ３２によってクラッチ２０への潤滑油を遮断できるようにしている。これにより、クラッチパックの焼付防止を実現しつつも、飛散油による像のひずみの抑制を実現している。

（３）ピストン２１及びクラッチパック（クラッチプレート２２及び摩擦板２３）への耐オイル塗料の塗布
本実施の形態では、ピストン２１及びクラッチパック（クラッチプレート２２及び摩擦板２３）の側面に着色を施している。これにより、ピストン２１及びクラッチパックを高コントラスト化し、ピストンエッジの抽出を実現している。また、ピストン２１及びクラッチパックの側面のみに塗料を塗布することで、剥離塗膜がバルブボディに侵入することによるソレノイドバルブのスティックによる挙動変化の抑制を実現している。

以上に説明したように、本実施の形態に係る可視化装置１（クラッチ動作観測装置）は、外周面から内部の係合機構を視認可能とする観測窓部（通し穴１５）を有するクラッチドラム１１と、クラッチドラム１１の外周面の一部を撮影する撮影部（高速度カメラ４及び同期回路３）と、クラッチドラム１１の回転中において観測窓部の位置を検出する位置検出部（回転センサ１２）とを備える。そして、撮影部は、位置検出部によって検出された観測窓部の位置が撮影部の撮影範囲内に位置するときに、観測窓部を介して動作中の係合機構を撮影する。

これによれば、クラッチドラム１１の外周面から内部の係合機構を視認可能とする観測窓部が撮影範囲内に位置するときに撮影を行うことが可能となる。よって、観測窓部を介して動作中の係合機構を的確に撮影することができるため、クラッチ２０の挙動をより精度良く観測することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

上記実施の形態では、クラッチ２０の係合機構において、クラッチプレート２２が４つであり、摩擦板２３が３つである例について説明したが、クラッチプレート２２及び摩擦板２３の数は、この例に限られない。

上記実施の形態では、クラッチドラム１１において、通し穴１５が谷部１４に設けられる例について説明したが、これに限られない。通し穴１５は、クラッチドラム１１の山部１３に設けられていてもよい。この場合には、撮影範囲１６内に通し穴１５が位置するか否かと、同期回路３の出力電圧が第１の電圧となるか第２の電圧となるかの関係が、上述いた例とは逆となるため、高速度カメラ４は、パルス信号の立ち上がりエッジの入力タイミングを撮影タイミングとすればよい。

上記実施の形態では、通し穴１５が、クラッチドラム１１の外周面から内部に向けて貫通する貫通孔である例について説明したが、これに限られない。クラッチドラム１１の内部を視認可能とする観測窓部であれば、通し穴１５（貫通孔）であってもよく、可視化窓１０と同様に透明な材質で構成された窓であってもよい。

１ 可視化装置
２ 可視化ユニット
３ 同期回路
４ 高速度カメラ
５ 照明
６ 圧力センサ
７ ＥＣＵ制御装置
８ ＥＣＴ−ＥＣＵ
１０ 可視化窓
１１ クラッチドラム
１２ 回転センサ（磁気センサ）
１３ 山部
１４ 谷部
１５ 通し穴
１６ 撮影範囲
２０ クラッチ
２１ ピストン
２２ クラッチプレート
２３ 摩擦板
２４ スプリングリテーナ
２５ リターンスプリング
２６ 油圧室
３０ オイルポンプ
３１ バルブボディ
３２ 潤滑油遮断バルブ
４０ 油路
４１ バイパス油路

Claims (6)

1. トランスミッション内部のクラッチの係合機構をサブアセンブリ状態で動作させて観測するクラッチ動作観測装置であって、
   外周面から内部の前記係合機構を視認可能とする観測窓部を有するクラッチドラムと、
   前記クラッチドラムの外周面の一部を撮影する撮影部と、
   前記クラッチドラムの回転中において前記観測窓部の位置を検出する位置検出部と、を備え、
   前記撮影部は、前記位置検出部によって検出された前記観測窓部の位置が前記撮影部の撮影範囲内に位置するときに、前記観測窓部を介して動作中の前記係合機構を撮影する、
   クラッチ動作観測装置。
2. 前記クラッチ動作観測装置は、さらに、
   前記クラッチドラムに対して潤滑油を供給する潤滑油供給部と、
   前記潤滑油供給部から前記クラッチドラムまでの油路に、前記潤滑油の供給と遮断を切り替え可能なバルブと、を備えた、
   請求項１に記載のクラッチ動作観測装置。
3. 前記係合機構は、前記クラッチドラムの内周に設けられたクラッチプレートと、クラッチハブに設けられており前記クラッチプレートと係合される摩擦板と、前記クラッチプレートと前記摩擦板を係合するために前記クラッチプレートを前記摩擦板に対して押圧するピストンと、を有し、
   前記クラッチプレート、前記摩擦板、及び、前記ピストンの各々は、互いに異なる色の塗料が塗布されている、
   請求項１又は２に記載のクラッチ動作観測装置。
4. 前記クラッチプレート、前記摩擦板、及び、前記ピストンの各々は、赤色以外の色の塗料が塗布されている、
   請求項３に記載のクラッチ動作観測装置。
5. 前記クラッチドラムは、その外周面に磁性体を有するとともに、その外周面にその回転方向に対して交互に山部と谷部とを有し、
   前記クラッチドラムは、前記山部及び前記谷部のいずれか一方に前記観測窓部を有し、
   前記位置検出部は、前記クラッチドラムの外周面からの磁気の変化を検出する磁気センサを有し、前記磁気センサによって検出された磁気の変化に基づいて、前記観測窓部を有する山部又は谷部が前記撮影部の撮影範囲内に位置することを検出する、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のクラッチ動作観測装置。
6. トランスミッション内部のクラッチの係合機構をサブアセンブリ状態で動作させて観測するクラッチ動作観測方法であって、
   外周面から内部の前記係合機構を視認可能とする観測窓部を有するクラッチドラムの回転中において、前記観測窓部の位置を検出するステップと、
   前記検出された観測窓部の位置が、前記クラッチドラムの外周面の一部を撮影する撮影部の撮影範囲内に位置するときに、前記観測窓部を介して動作中の前記係合機構を撮影する、
   を備えたクラッチ動作観測方法。