JP2018105414A

JP2018105414A - 推定装置

Info

Publication number: JP2018105414A
Application number: JP2016252379A
Authority: JP
Inventors: 田中　英一; Hidekazu Tanaka; 英一田中; 友紀東海林; Tomoki SYOUJI; 隆一西平賀; Ryuichi Nishihiraga; 悠樹佐藤; Yuki Sato
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2016-12-27
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-27
Also published as: WO2018123670A1; CN110139993A; JP6720855B2; CN110139993B

Abstract

【課題】クラッチの摩耗量を効果的に推定する。【解決手段】クラッチ滑り量を取得するセンサ５０，５１と、車両１の加速度を取得する加速度センサ５４と、車両１の車重を取得する車重センサ５５と、クラッチ温度を取得する温度取得部５７，１２０と、車両発進時のクラッチ滑り量、加速度及び、車重に基づいて、クラッチの吸収エネルギを演算する吸収エネルギ演部１１０と、吸収エネルギにクラッチ温度を乗じて得られる被害度を積算することで累積被害度を演算する累積被害度演算部１３０と、累積被害度に基づいてクラッチ摩耗量を推定する摩耗量推定部１４０とを備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、推定装置に関し、特に、車両に搭載された駆動源から変速機に伝達される動力を断接可能なクラッチの摩耗量の推定に関する。

この種の装置として、例えば、特許文献１には、クラッチの滑り量やトルク等に基づいてクラッチの発熱量を推定すると共に、該発熱量が所定の高温閾値に到達すると運転者に警告を行うことで、焼付や焼損等を回避させる技術が開示されている。

特開２００８−５７６７０号公報

ところで、上記従来技術では、クラッチの滑り量やトルク等に基づいてクラッチの発熱量を推定しているのみであり、クラッチの摩耗量までは予測していない。このため、発熱量が高温閾値に達したことで警告を行ったとしても、クラッチが既に完全摩耗に近づいている場合もあり、車両がメンテナンス工場等に向かうまでの間に路上で走行不能に陥ってしまう可能性がある。

本開示の技術は、クラッチの摩耗量を効果的に推定することを目的とする。

本開示の技術は、車両に搭載された駆動源から変速機に伝達される動力を断接可能なクラッチの摩耗量の推定装置であって、前記クラッチの滑り量を取得する滑り量取得手段と、前記車両の加速度を取得する加速度取得手段と、前記車両の車重を取得する車重取得手段と、前記クラッチの温度を取得する温度取得手段と、少なくとも、車両発進時の前記滑り量、前記加速度及び、前記車重に基づいて、前記クラッチの吸収エネルギを演算する吸収エネルギ演算手段と、前記吸収エネルギに前記温度を乗じて得られる被害度を積算することで、前記クラッチの累積被害度を演算する累積被害度演算手段と、前記累積被害度に基づいて、前記クラッチの摩耗量を推定する摩耗量推定手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記摩耗量推定手段は、予め規定した前記累積被害度と前記クラッチの摩耗量との関係に基づいて該クラッチの摩耗量を推定してもよい。

また、前記変速機の潤滑油温を検出する油温センサをさらに備え、前記温度取得手段は、予め規定した前記潤滑油温と前記クラッチの温度との関係に基づいて該クラッチの温度を推定してもよい。

また、前記クラッチの入力回転数を検出する入力回転数センサと、前記クラッチの出力回転数を検出する出力回転数センサと、をさらに備え、前記滑り量取得手段は、前記入力回転数から前記出力回転数を減算することで前記クラッチの滑り量を取得してもよい。

また、前記摩耗量が所定の閾値に達すると、当該情報を運転者に知らせる警告手段をさらに備えてもよい。

本開示の技術によれば、クラッチの摩耗量を効果的に推定することができる。

本発明の一実施形態に係る推定装置を搭載した車両の一部を示す模式的な全体構成図である。本発明の一実施形態に係る推定装置を示す模式的な機能ブロック図である。本発明の一実施形態に係る温度推定マップの一例を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る摩耗量推定マップの一例を示す模式図である。本発明の一実施形態に係るクラッチ摩耗量の推定処理を説明するフローチャートである。

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る推定装置について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態に係る推定装置を搭載した車両１の一部を示す模式的な全体構成図である。エンジン１０のクランクシャフト１１には、クラッチ装置２０を介して変速機４０のインプットシャフト４２が断接可能に接続されている。変速機４０の変速機ケース４１内には、インプットシャフト４２、アウトプットシャフト４３、カウンタシャフト４４、これらシャフト４２〜４４に設けられた複数の変速ギヤ列４５、図示しないシンクロ機構等が配置されている。変速機４０のアウトプットシャフト４３には、プロペラシャフト４７、何れも図示しない差動装置、左右の駆動軸等を介して左右の駆動輪が接続されている。

また、車両１には、クランクシャフト１１の回転数を検出するエンジン回転数センサ５０、インプットシャフト４２の回転数を検出する変速機入力回転数センサ５１、車両１の速度を検出する車速センサ５２、アクセルペダル７１の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ５３、車両１の加速度を検出する加速度センサ５４、車両１の重量を検出する車重センサ５５、シフト操作装置７２のシフト位置を検出するシフトポジションセンサ５６、変速機ケース４１内の潤滑油の温度を検出する油温センサ５７、ストロークセンサ５８等の各種センサ類が設けられている。これら各種センサ類５０〜５８のセンサ値は、電気的に接続された電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ）１００に入力される。

クラッチ装置２０は、例えば、乾式・単板式のクラッチ装置であって、クラッチハウジング２１内には、エンジン１０のクランクシャフト１１及び、変速機４０のインプットシャフト４２が配置されている。

インプットシャフト４２の入力端には、クラッチディスク２２が軸方向に移動可能に設けられている。クラッチディスク２２は、図示しないダンパースプリングと、クラッチフェーシング２３とを備えている。

クランクシャフト１１の出力端には、フライホイール１２が固定され、フライホイール１２の後側面には、クラッチカバー２４が設けられている。これらフライホイール１２とクラッチカバー２４との間には、プレッシャープレート２５及び、ダイヤフラムスプリング２６が配置されている。また、インプットシャフト４２のダイヤフラムスプリング２６よりも出力側には、ダイヤフラムスプリング２６の内周端に当接するレリーズベアリング２７が軸方向に移動可能に設けられている。

レリーズフォーク２８は、支点１９を中心に揺動可能に設けられており、クラッチハウジング２１内に収容された一端側をレリーズベアリング２７の非回転輪に接触させている。また、レリーズフォーク２８は、その他端側をクラッチハウジング２１の外側に突出させている。

クラッチハウジング２１の外側には、レリーズシリンダ３０が設けられている。レリーズシリンダ３０は、シリンダ本体３１の内部に移動可能に収容されて油圧室を区画するピストン３２と、基端側をピストン３２に固定されると共に、先端側をレリーズフォーク２８に当接させたプッシュロッド３３と、シリンダ本体３１内に設けられてプッシュロッド３３をピストン３２とレリーズフォーク２８との間に保持させるスプリング３４とを備えている。レリーズシリンダ３０は、配管３５を介してマスターシリンダ６０に接続されている。

マスターシリンダ６０は、作動油を貯留するリザーブタンク６１と、シリンダ本体６２の内部に移動可能に収容されて油圧室を区画するピストン６３と、基端側をピストン６３に固定されると共に、先端側をクラッチペダル７０に連結させたロッド６４と、油圧室内に設けられてピストン６３を付勢するリターンスプリング６５とを備えている。また、マスターシリンダ６０には、ロッド６４のストローク量を検出するストロークセンサ５８が設けられている。

クラッチ装置２０は、運転者がクラッチペダル７０を踏み込むと、マスターシリンダ６０からレリーズシリンダ３０に供給される作動油圧によりピストン３２がプッシュロッド３３と一体にストローク移動し、レリーズフォーク２８が図中反時計回りに回動してレリーズベアリング２７を押圧すことで、「接」から「断」に切り替えられるようになっている。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０やクラッチ装置２０、変速機４０等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備え構成されている。これら各種制御を行うため、ＥＣＵ１００には、各種センサ類５０〜５８のセンサ値が入力される。

また、ＥＣＵ１００は、図２に示すように、吸収エネルギ演算部１１０と、クラッチ温度推定部１２０と、累積被害度演算部１３０と、摩耗量推定部１４０と、警告処理部１５０とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

吸収エネルギ演算部１１０は、本発明の吸収エネルギ演算手段の一例であって、車両発進時のクラッチ滑り量ΔＮｃ、車両加速度Ｇ及び、車両重量Ｗに基づいて、クラッチフェーシング２３の吸収エネルギＱを演算する。本実施形態において、車両発進時のクラッチ滑り量ΔＮｃは、エンジン回転数センサ５０で検出されるクラッチ入力回転数Ｎｃ_＿ｉｎから、変速機入力回転数センサ５１で検出されるクラッチ出力回転数Ｎｃ_＿ｏｕｔを減算することで算出される（ΔＮｃ＝Ｎｃ_＿ｉｎ−Ｎｃ_＿ｏｕｔ）。また、車両発進時の車両加速度Ｇは加速度センサ５４によって取得され、車両重量Ｗは車重センサ５５によって取得される。吸収エネルギＱは、これらクラッチ滑り量ΔＮｃ、車両加速度Ｇ及び、車両重量Ｗを入力値として含むモデル式やマップ等に基づいて演算すればよい。

クラッチ温度推定部１２０は、本発明の温度取得手段の一例であって、クラッチフェーシング２３の温度（以下、クラッチ温度Ｔｃ）を推定する。より詳しくは、ＥＣＵ１００のメモリには、予め実験等により作成した、変速機４０の潤滑油温Ｔｏとクラッチ温度Ｔｃとの相関関係を規定する温度推定マップ（図３参照）が記憶されている。クラッチ温度推定部１２０は、温度推定マップを油温センサ５７から入力される潤滑油温Ｔｏに基づいて参照することで、クラッチ温度Ｔｃを推定する。

累積被害度演算部１３０は、本発明の累積被害度演算手段の一例であって、車両発進時に吸収エネルギ演算部１１０で演算される吸収エネルギＱに、クラッチ温度推定部１２０で推定されるクラッチ温度Ｔｃを乗じて被害度Ｄを算出すると共に、該被害度Ｄを積算することでクラッチフェーシング２３の累積被害度ΣＤ（＝Σ（Ｑ×Ｔｃ））を演算する。

摩耗量推定部１４０は、本発明の摩耗量推定手段の一例であって、クラッチフェーシング２３の摩耗量（以下、クラッチ摩耗量Ｗｃ）を推定する。より詳しくは、ＥＣＵ１００のメモリには、予め実験等により作成した、累積被害度ΣＤとクラッチ摩耗量Ｗｃとの相関関係を規定する摩耗量推定マップ（図４参照）が記憶されている。摩耗量推定部１４０は、摩耗量推定マップを累積被害度演算部１３０によって演算される累積被害度ΣＤに基づいて参照することで、クラッチ摩耗量Ｗｃを推定する。

警告処理部１５０は、本発明の警告手段の一例であって、摩耗量推定部１４０によって推定されるクラッチ摩耗量Ｗｃが完全摩耗に近い所定の上限閾値（例えば、新品時に対して９０〜９５％の摩耗量）に達すると、運転室内の表示器８０にクラッチフェーシング２３の交換が必要な旨を表示させる指示信号を出力する。なお、警告の手法は表示器８０への表示に限定されず、図示しないスピーカ等による音声によって行ってもよい。

次に、図５のフローチャートに基づいて、本実施形態のクラッチ摩耗量の推定処理について説明する。本制御は、エンジン１０のイグニッションキーＯＮ操作と同時に開始される。

ステップＳ１００では、車両１が発進したか否かが判定される。車両１が発進したか否かは、車速センサ５２等のセンサ値に基づいて判定すればよい。車両１が発進した場合（肯定）、本制御はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、クラッチ滑り量ΔＮｃ、車両加速度Ｇ及び、車両重量Ｗに基づいて、クラッチフェーシング２３の吸収エネルギＱが演算され、次いで、ステップＳ１２０では、温度推定マップ（図３参照）に基づいてクラッチ温度Ｔｃが推定され、次いで、ステップＳ１３０では、吸収エネルギＱにクラッチ温度Ｔｃを乗じることで、被害度Ｄ_ｎが算出される。さらに、ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０で算出される被害度Ｄ_ｎを前回演算された累積被害度ΣＤ_ｎ−１に随時加算することで累積被害度ΣＤ_ｎがリアルタイムに演算される。

ステップＳ１５０では、摩耗量推定マップ（図４参照）をステップＳ１４０で演算された累積被害度ΣＤ_ｎに基づいて参照することで、クラッチ摩耗量Ｗｃが推定される。

ステップＳ１６０では、クラッチ摩耗量Ｗｃが上限閾値に達しているか否かが判定される。クラッチ摩耗量Ｗｃが上限閾値に達している場合（肯定）、本制御はステップＳ１８０に進み、表示器８０にクラッチフェーシング２３の交換が必要な旨を表示する警告が実施される。

一方、クラッチ摩耗量Ｗｃが上限閾値に達していない場合（否定）、本制御はステップＳ１７０に進み、クラッチ滑り量ΔＮｃが０（ゼロ）になっているか否かが判定される。クラッチ滑り量ΔＮｃが０になっていない場合（否定）、本制御はステップＳ１１０に戻り、クラッチ滑り量ΔＮｃが０になるまで、上述のステップＳ１１０〜Ｓ１６０の各処理が繰り返し実行される。一方、クラッチ滑り量ΔＮｃが０になっている場合（肯定）、本制御はリターンされて、次回の車両発進まで保留されるようになっている。

以上詳述したように、本実施形態の推定装置によれば、車両発進時におけるクラッチフェーシング２３の吸収エネルギＱ及び、クラッチ温度Ｔｃから演算される累積被害度Ｄに基づいて、クラッチ摩耗量Ｗｃを推定すると共に、該クラッチ摩耗量Ｗｃが完全摩耗に近い所定の上限閾値（例えば、新品時に対して９０〜９５％の摩耗量）に達した場合には、運転者にクラッチフェーシング２３の交換が必要な旨を知らせる警告が実施されるようになっている。これにより、クラッチ摩耗量Ｗｃを効果的に推定しつつ、部品交換の適切なタイミングを適宜把握することが可能となり、クラッチフェーシング２３の完全摩耗により引き起こされる路上故障等を未然に防止することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、クラッチ温度Ｔｃは、変速機４０の潤滑油温Ｔｏに基づいて推定されるものとして説明したが、クラッチハウジング２１の温度を検出する図示しない温度センサを備える場合には、該温度センサのセンサ値に基づいて推定してもよい。

また、車両１は、駆動源としてエンジン１０を備えるものに限定されず、走行用モータを備えるハイブリット車両等であってもよい。

１０エンジン
１１クランクシャフト
２０クラッチ装置
２１クラッチハウジング
２２クラッチディスク
２３クラッチフェーシング
２４クラッチカバー
２５プレッシャープレート
２６ダイヤフラムスプリング
２７レリーズベアリング
２８レリーズフォーク
４０変速機
４２インプットシャフト
５０エンジン回転数センサ（滑り量取得手段）
５１変速機入力回転数センサ（滑り量取得手段）
５４加速度センサ（加速度取得手段）
５５車重センサ（車重取得手段）
５７油温センサ（温度取得手段）
８０表示器（警告手段）
１００ＥＣＵ
１１０吸収エネルギ演算部（吸収エネルギ演算手段）
１２０クラッチ温度推定部（温度取得手段）
１３０累積被害度演算部（累積被害度演算手段）
１４０摩耗量推定部（摩耗量推定手段）
１５０警告処理部（警告手段）

Claims

車両に搭載された駆動源から変速機に伝達される動力を断接可能なクラッチの摩耗量の推定装置であって、
前記クラッチの滑り量を取得する滑り量取得手段と、
前記車両の加速度を取得する加速度取得手段と、
前記車両の車重を取得する車重取得手段と、
前記クラッチの温度を取得する温度取得手段と、
少なくとも、車両発進時の前記滑り量、前記加速度及び、前記車重に基づいて、前記クラッチの吸収エネルギを演算する吸収エネルギ演算手段と、
前記吸収エネルギに前記温度を乗じて得られる被害度を積算することで、前記クラッチの累積被害度を演算する累積被害度演算手段と、
前記累積被害度に基づいて、前記クラッチの摩耗量を推定する摩耗量推定手段と、を備える
ことを特徴とする推定装置。
前記摩耗量推定手段は、予め規定した前記累積被害度と前記クラッチの摩耗量との関係に基づいて該クラッチの摩耗量を推定する
請求項１に記載の推定装置。
前記変速機の潤滑油温を検出する油温センサをさらに備え、
前記温度取得手段は、予め規定した前記潤滑油温と前記クラッチの温度との関係に基づいて該クラッチの温度を推定する
請求項１又は２に記載の推定装置。
前記クラッチの入力回転数を検出する入力回転数センサと、
前記クラッチの出力回転数を検出する出力回転数センサと、をさらに備え、
前記滑り量取得手段は、前記入力回転数から前記出力回転数を減算することで前記クラッチの滑り量を取得する
請求項１から３の何れか一項に記載の推定装置。
前記摩耗量が所定の閾値に達すると、当該情報を運転者に知らせる警告手段をさらに備える
請求項１から４の何れか一項に記載の推定装置。