JP2018135977A

JP2018135977A - 推定装置及び推定方法

Info

Publication number: JP2018135977A
Application number: JP2017031813A
Authority: JP
Inventors: 田中　英一; Hidekazu Tanaka; 英一田中
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2018-08-30

Abstract

【課題】クラッチの摩耗寿命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、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、走行時間及び、又は走行距離を取得する車両走行量取得部２００，５２と、走行時間及び、又は走行距離と、摩耗量との相関データを線形近似して得られる線形近似線に基づいて、クラッチの摩耗寿命を推定する摩耗寿命推定部１５０とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、推定装置及び推定方法に関し、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寿命の推定に関する。

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、クラッチがどのくらいの走行時間又は走行距離で摩耗寿命（例えば、略完全摩耗）に達するか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、クラッチが既に摩耗寿命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。

また、クラッチの摩耗進行度合いは、車両の運転者や運転状況（運転頻度や負荷の大きさ等）に応じて変化する。このため、クラッチの摩耗寿命も車両の運転者や運転状況に応じて車両毎に様々であり、適切な部品交換時期を走行距離や走行時間に基づいて一律に設定することは困難である。すなわち、クラッチが摩耗寿命に達する前に予め効率的に部品交換を行おうとする場合には、クラッチの摩耗進行度合いに基づいた摩耗寿命を推定し、適切な部品交換時期を把握することが望まれる。

本開示の技術は、クラッチの摩耗寿命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寿命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、前記車両の走行時間及び、又は走行距離を取得する車両走行量取得手段と、前記走行時間及び、又は前記走行距離と、前記摩耗量との相関データを線形近似して得られる線形近似線に基づいて、前記クラッチの摩耗寿命を推定する摩耗寿命推定手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記摩耗寿命推定手段は、前記線形近似線に基づいて、前記クラッチの摩耗量が所定の上限閾値に達するまでの前記車両の上限走行時間及び、又は上限走行距離を算出すると共に、前記上限走行時間及び、又は前記上限走行距離から前記車両の現在の走行時間及び、又は現在の走行距離をそれぞれ減算することで、前記摩耗寿命を算出することが好ましい。

また、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、をさらに備え、前記吸収エネルギ演算手段は、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ことが好ましい。

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前記クラッチの摩耗量を推定することが好ましい。

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前記クラッチの温度を推定することが好ましい。

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することが好ましい。

また、前記摩耗寿命を報知する報知手段をさらに備えてもよい。

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寿命の推定方法であって、車両発進時に前記クラッチの滑り量及び、前記クラッチの温度を取得すると共に、前記滑り量に基づいて前記クラッチの吸収エネルギを演算し、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し、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し、前記車両の走行時間及び、又は走行距離と、前記摩耗量との相関データを線形近似して得られる線形近似線に基づいて、前記クラッチの摩耗寿命を推定することを特徴とする。

本開示の技術によれば、クラッチの摩耗寿命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車両の模式的な全体構成図である。本発明の一実施形態に係る寿命予測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摩耗寿命の推定に用いる車両の走行時間及び、又は走行距離とクラッチ摩耗量との相関データの一例を示す概念図である。

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及び推定方法について説明する。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、本実施形態に係る車両１の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、クランクシャフト１１の出力側端及び、インプットシャフト４２の入力側端が配置されている。

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、コントロールユニット１００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、摩耗寿命推定部１５０と、報知処理部１６０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。また、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。

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。

摩耗寿命推定部１５０は、本発明の摩耗寿命推定手段の一例であって、車両１の走行時間Ｔ及び、又は走行距離Ｄと、クラッチ摩耗量Ｗｃとに基づいて、クラッチ摩耗量Ｗｃが完全摩耗に近い所定の上限閾値Ｗ_Ｌｉｍ（例えば、新品時に対して９０〜９５％の摩耗量）に達するまでの摩耗寿命である走行可能時間Ｔ_Ｍａｘ及び、又は走行可能距離Ｄ_Ｍａｘを推定する。

より詳しくは、摩耗寿命推定部１５０は、ＥＣＵ１００内蔵のタイマ２００により計時した車両１の走行時間Ｔ及び、又は車速センサ５２のセンサ値から求めた車両１の走行距離Ｄと、摩耗量推定部１４０から入力されるクラッチ摩耗量Ｗｃとのデータを処理し、これら走行時間Ｔ及び、又は走行距離Ｄと、クラッチ摩耗量Ｗｃとの相関データを算出してＥＣＵ１００のメモリに記憶する。

図５は、算出される相関データの一例である。図５（Ａ）は、運転者によるクラッチ装置２０の操作特性や車両１の運転状況（運転頻度や負荷の大きさ等）に変化が少なく、クラッチの摩耗進行度合いが全領域において略均等に進んでいる場合の相関図である。図５（Ｂ）は、運転者の変更等によりクラッチ装置２０の操作特性に変化が生じたり、或は車両１の運転状況に変化が生じたりした場合であって、クラッチの摩耗進行度合いが不均一に進んでいる相関図である。

摩耗寿命推定部１５０は、図５に示す相関データを線形近似することで線形近似線Ｓ１を算出すると共に、該線形近似線Ｓ１に基づいて、クラッチ摩耗量Ｗｃが上限閾値Ｗ_Ｌｉｍに達する上限走行時間Ｔ_Ｌｉｍ及び、又は上限走行距離Ｄ_Ｌｉｍを算出する。さらに、摩耗寿命推定部１５０は、上限走行時間Ｔ_Ｌｉｍ及び、又は上限走行距離Ｄ_Ｌｉｍから現在の走行時間Ｔ_Ｃｕｒ及び、又は走行距離Ｄ_Ｃｕｒを減算することで、クラッチフェーシング２３の交換が必要になるまでの走行可能時間Ｔ_Ｍａｘ及び、又は走行可能距離Ｄ_Ｍａｘを算出する。

なお、相関データは必ずしも図５に示すようなグラフ化を行う必要はなく、数値データとして記憶してもよい。また、線形近似線Ｓ１の算出は、クラッチの摩耗初期から現在に至るまでの全領域に基づいて算出する必要は無く、例えば、図５（Ｂ）中に線形近似線Ｓ２で示すように、線形近似線の傾きが所定量以上変化する変曲点Ｃから現在に至るまでの領域Ｅ１に基づいて算出してもよい。或は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、現在からクラッチの摩耗進行度合いを評価するのに十分な所定走行時間又は所定走行距離までの領域Ｅ２に基づいて線形近似線Ｓ３を算出してもよい。

図２に戻り、報知処理部１６０は、本発明の報知手段の一例であって、摩耗寿命推定部１５０から入力される走行可能時間Ｔ_Ｍａｘ及び、又は走行可能距離Ｄ_Ｍａｘを運転室内の表示器８０に表示させる指示信号を出力する。なお、報知の手法は表示器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り行ってもよい。また、報知の内容は、走行可能時間Ｔ_Ｍａｘ及び、又は走行可能距離Ｄ_Ｍａｘに限定されず、線形近似線Ｓの傾きに応じたクラッチの摩耗進行度合いや傾向等をレポートとして出力してもよい。このようなレポートを出力することで、運転者毎に異なるクラッチ装置２０の操作特性（クラッチ急接頻度等）を把握することが可能となり、運転者の指導等に役立てることができる。

以上詳述したように、本実施形態の推定装置及び推定方法によれば、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と車両１の走行時間Ｔ及び、又は走行距離Ｄとの相関データを線形近似することで線形近似線Ｓを算出し、該線形近似線Ｓに基づいてクラッチの摩耗寿命が推定されるようになっている。

これにより、車両１の運転者や運転状況（運転頻度や負荷の大きさ等）に応じて変化するクラッチの摩耗寿命を効果的に推定することが可能となり、適切な部品交換時期を予め把握することができ、さらに、車両１の路上故障も未然に防止することが可能になる。また、適切な部品交換時期を予め把握することで、複数台の車両を所有する顧客等においては、各車両のメンテナンス時期等を効率的に計画することが可能となり、車両運行管理の向上を図ることができる。

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）
５２車速センサ（車両走行量取得手段）
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（報知手段）
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摩耗寿命推定部（摩耗寿命推定手段）
１６０報知処理部（報知手段）
２００タイマ（車両走行量取得手段）

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寿命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、
前記車両の走行時間及び、又は走行距離を取得する車両走行量取得手段と、
前記走行時間及び、又は前記走行距離と、前記摩耗量との相関データを線形近似して得られる線形近似線に基づいて、前記クラッチの摩耗寿命を推定する摩耗寿命推定手段と、を備える
ことを特徴とする推定装置。
前記摩耗寿命推定手段は、前記線形近似線に基づいて、前記クラッチの摩耗量が所定の上限閾値に達するまでの前記車両の上限走行時間及び、又は上限走行距離を算出すると共に、前記上限走行時間及び、又は前記上限走行距離から前記車両の現在の走行時間及び、又は現在の走行距離をそれぞれ減算することで、前記摩耗寿命を算出する
請求項１に記載の推定装置。
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、をさらに備え、
前記吸収エネルギ演算手段は、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
請求項１又は２に記載の推定装置。
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前記クラッチの摩耗量を推定する
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前記クラッチの温度を推定する
請求項１から４の何れか一項に記載の推定装置。
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５の何れか一項に記載の推定装置。
前記摩耗寿命を報知する報知手段をさらに備える
請求項１から６の何れか一項に記載の推定装置。
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寿命の推定方法であって、
車両発進時に前記クラッチの滑り量及び、前記クラッチの温度を取得すると共に、前記滑り量に基づいて前記クラッチの吸収エネルギを演算し、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し、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し、前記車両の走行時間及び、又は走行距離と、前記摩耗量との相関データを線形近似して得られる線形近似線に基づいて、前記クラッチの摩耗寿命を推定する
ことを特徴とする推定方法。