JP2018179137A - Life estimation device and life estimation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、寿命推定装置及び寿命推定方法に関し、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装置のレリーズベアリングの寿命推定に関する。 The present invention relates to a life estimation device and a life estimation method, and more particularly to the life estimation of a release bearing of a clutch device capable of connecting and disconnecting the power transmitted from a drive source mounted on a vehicle to a transmission.
従来、車両に搭載された各種部品類の寿命を予測し、部品に破損等の可能性が生じた場合には、当該部品の交換が必要な旨を運転者に適宜知らせる技術が種々提案されている(例えば、特許文献1,2等参照)。 Conventionally, various techniques have been proposed to appropriately notify the driver that the parts need to be replaced if the possibility of breakage or the like is generated by predicting the life of various parts mounted on a vehicle. (See, for example, Patent Documents 1 and 2).
ところで、一般的なクラッチ装置においては、ダイヤフラムスプリングとレリーズフォークとの間に、これらを相対回転可能にするレリーズベアリングが介設されている。このようなレリーズベアリングが、クラッチ断接作動により繰り返し移動され、熱による影響を長期間に亘って受け続けると、グリースの熱劣化等により焼付きを引き起こして破損する場合がある。レリーズベアリングが破損すると、駆動源から変速機に動力を伝達することができなくなり、車両が路上で走行不能に陥ってしまう虞がある。このため、レリーズベアリングの残寿命を効果的に予測して、運転者に適切な交換時期等を適宜知らせることで、車両の路上故障を未然に防ぐことが望まれる。 By the way, in a general clutch device, a release bearing is provided between the diaphragm spring and the release fork so as to allow relative rotation of these. Such a release bearing is repeatedly moved by the clutch engagement / disengagement operation, and if it continues to be affected by heat over a long period of time, it may cause seizure due to thermal deterioration of the grease and the like, resulting in breakage. If the release bearing is broken, power can not be transmitted from the drive source to the transmission, and there is a risk that the vehicle can not travel on the road. For this reason, it is desirable to prevent the road breakdown of the vehicle in advance by effectively predicting the remaining life of the release bearing and appropriately notifying the driver of the appropriate replacement time and the like.
本開示の技術は、レリーズベアリングの残寿命を効果的に推定することを目的とする。 The technique of the present disclosure aims to effectively estimate the remaining life of a release bearing.
本開示の装置は、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装置のレリーズベアリングの寿命推定装置であって、前記クラッチ装置の断接作動時間を演算する作動時間演算手段と、前記レリーズベアリングの温度を取得する温度取得手段と、前記断接作動時間に前記温度を乗じて得られる被害度を積算することで、前記レリーズベアリング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、前記レリーズベアリングの残寿命を推定する残寿命推定手段と、を備えることを特徴とする。 A device according to the present disclosure is a life estimation device of a release bearing of a clutch device capable of connecting and disconnecting power transmitted from a drive source mounted on a vehicle to a transmission, and calculating a disconnection operating time of the clutch device The cumulative damage degree of the release bearing is calculated by integrating the damage degree obtained by multiplying the operating time by the operating time calculating means, the temperature acquiring means for acquiring the temperature of the release bearing, and the disconnection operating time. It is characterized by comprising: cumulative damage degree calculation means; and residual life estimation means for estimating the residual life of the release bearing based on the cumulative damage degree.
また、前記残寿命推定手段は、予め規定した前記累積被害度と前記レリーズベアリングが破損に至るまでの残時間との関係に基づいて、前記レリーズベアリングの残寿命を推定することが好ましい。 Further, it is preferable that the remaining life estimation means estimates the remaining life of the release bearing based on the relationship between the accumulated damage prescribed in advance and the remaining time until the release bearing reaches a failure.
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レリーズベアリングの温度との関係に基づいて該レリーズベアリングの温度を推定することが好ましい。 The temperature sensor may further include an oil temperature sensor for detecting a lubricating oil temperature of the transmission, and the temperature acquiring unit may determine the temperature of the release bearing based on a predetermined relationship between the lubricating oil temperature and the temperature of the release bearing. It is preferable to estimate.
また、前記残寿命が所定の閾値に達すると、当該情報を運転者に知らせる報知手段をさらに備えることが好ましい。 Further, it is preferable to further include notification means for notifying the driver of the information when the remaining life reaches a predetermined threshold.
本開示の方法は、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装置のレリーズベアリングの寿命推定方法であって、前記クラッチ装置の断接作動時間を演算し、前記レリーズベアリングの温度を取得し、前記断接作動時間に前記温度を乗じて得られる被害度を積算することで、前記レリーズベアリングの累積被害度を演算し、前記累積被害度に基づいて、前記レリーズベアリングの残寿命を推定することを特徴とする。 A method of the present disclosure is a method of estimating the life of a release bearing of a clutch device capable of connecting and disconnecting power transmitted from a drive source mounted on a vehicle to a transmission, and calculating a connection operating time of the clutch device The accumulated damage degree of the release bearing is calculated by acquiring the temperature of the release bearing and integrating the damage degree obtained by multiplying the temperature by the disconnection operation time, and based on the accumulated damage degree, The remaining life of the release bearing may be estimated.
本開示の技術によれば、レリーズベアリングの残寿命を効果的に推定することができる。 According to the technology of the present disclosure, the remaining life of the release bearing can be effectively estimated.
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る寿命推定装置及び寿命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。 Hereinafter, a life estimation device and a life estimation method according to an embodiment of the present invention will be described based on the attached drawings. The same parts are given the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description about them will not be repeated.
図1は、本実施形態に係る寿命推定装置を搭載した車両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。
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a vehicle 1 equipped with a life estimation device according to the present embodiment. An
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、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54、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55、ストロークセンサ56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50〜56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。
The vehicle 1 also includes an
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。
The
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。
At the input end of the
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。
The
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いる。レリーズフォーク28は、その一端側をクラッチハウジング21内に収容させると共に、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。
The release fork 28 is provided swingably around the
レリーズベアリング27は、ダイヤフラムスプリング26の内周縁とレリーズフォーク28の一端部との間に位置して設けられおり、これらダイヤフラムスプリング26とレリーズフォーク28とを相対回転可能にする。より詳しくは、レリーズベアリング27は、ダイヤフラムスプリング26の内周縁が接触する内輪(回転輪)Aと、レリーズフォーク28の一端部が接続された外輪(非回転輪)Cと、これら内輪A及び外輪Cの間に回転自在に配された球体Bとを備えている。レリーズベアリング27は、クラッチ装置20が断から接に切り替わる接作動時はダイヤフラムスプリング26の弾性力により出力側(図中右方向)に移動され、クラッチ装置20が接から断に切り替わる断作動時はレリーズフォーク28により押されて入力側(図中左方向)に移動される。
The release bearing 27 is provided between the inner peripheral edge of the diaphragm spring 26 and one end of the release fork 28 to allow the diaphragm spring 26 and the release fork 28 to rotate relative to each other. More specifically, the release bearing 27 includes an inner ring (rotating ring) A with which the inner peripheral edge of the diaphragm spring 26 contacts, an outer ring (non-rotating ring) C to which one end of the release fork 28 is connected, and the inner ring A and the outer ring And a sphere B rotatably disposed between C. The release bearing 27 is moved to the output side (right direction in the figure) by the elastic force of the diaphragm spring 26 at the time of contact operation when the
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。
A
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56が設けられている。
The
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。一方、クラッチ装置20は、運転者がクラッチペダル70を解放すると、ダイヤフラムスプリング26の弾性力によりクラッチディスク22のクラッチフェーシング23がフライホイール12に押し付けられることで、「断」から「接」に切り替えられるようになっている。
In the
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、ECU100には、各種センサ類50〜56のセンサ値が入力される。
The ECU 100 performs various controls of the
また、ECU100は、図2に示すように、クラッチ作動時間演算部110と、ベアリング温度推定部120と、累積被害度演算部130と、ベアリング残寿命推定部140と、報知処理部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。
Further, as shown in FIG. 2, the
クラッチ作動時間演算部110は、本発明の作動時間演算手段の一例であって、レリーズベアリング27が軸方向に移動されるクラッチ装置20の断接作動時間TIME_Cを演算する。より詳しくは、クラッチ作動時間演算部110は、ストロークセンサ56のセンサ値に基づいてクラッチ装置20の断接作動開始(レリーズベアリング27の移動開始)を検出すると共に、ECU100内蔵のタイマ160により断接作動開始から断接作動終了(レリーズベアリング27の移動停止)に至るまでの時間を計時することで、断接作動時間TIME_Cを演算する。
The clutch operation
なお、クラッチ装置20の断接作動を検出するセンサは、ストロークセンサ56に限定されず、レリーズベアリング27の移動を検知できる他のセンサを備えていれば、当該他のセンサを用いてもよい。
The sensor for detecting the connection / disconnection operation of the
ベアリング温度推定部120は、本発明の温度取得手段の一例であって、レリーズベアリング27の温度(以下、ベアリング温度TEMP_B)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TEMP_Oとベアリング温度TEMP_Bとの相関関係を規定する温度推定マップM1(図3参照)が記憶されている。温度推定マップM1において、潤滑油温TEMP_Oが高くなるに従いベアリング温度TEMP_Bも高くなるように設定されている。クラッチ温度推定部120は、温度推定マップM1を油温センサ55から入力される潤滑油温TEMP_Oに基づいて参照することで、ベアリング温度TEMP_Bを推定する。
The bearing
なお、温度推定マップM1は、必ずしも図形化して記憶する必要は無く、数値データとして記憶してもよい。また、温度推定に用いるセンサは、油温センサ55に限定されず、クラッチハウジング21内の温度を取得する他のセンサ等を備えていれば、当該他のセンサを用いてもよい。
The temperature estimation map M1 does not necessarily have to be stored graphically, and may be stored as numerical data. Further, the sensor used for temperature estimation is not limited to the
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、クラッチ作動時間演算部110で演算される断接作動時間TIME_Cに、ベアリング温度推定部120で推定されるベアリング温度TEMP_Bを乗じて被害度Dを算出すると共に、該被害度Dを積算することでレリーズベアリング27の累積被害度ΣD(=Σ(Q×Tc))を演算する。
The cumulative damage
ベアリング残寿命推定部140は、本発明の残寿命推定手段の一例であって、レリーズベアリング27がグリースの熱劣化等により焼付きを引き起こして破損に至るまでの残時間TIME_Rem(以下、ベアリング残寿命ともいう)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とレリーズベアリング27が破損に至るまでの残時間TIME_Remとの相関関係を規定する寿命推定マップM2(図4参照)が記憶されている。寿命推定マップM2において、累積被害度ΣDが増大するに従い、残時間TIME_Remは短くなるように設定されている。ベアリング残寿命推定部140は、寿命推定マップM2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、残時間TIME_Remを推定する。
The bearing remaining
なお、寿命推定マップM2は、必ずしも図形化して記憶する必要は無く、数値データとして記憶してもよい。また、ベアリング残寿命の推定は、時間に限定されず、車両1の走行距離等であってもよい。 The life estimation map M2 does not necessarily have to be stored graphically and may be stored as numerical data. Further, the estimation of the remaining bearing life is not limited to time, and may be the traveling distance of the vehicle 1 or the like.
報知処理部150は、本発明の報知手段の一例であって、ベアリング残寿命推定部140によって推定される残時間TIME_Remが所定の閾値に達すると、運転室内の表示器80にレリーズベアリング27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、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って行ってもよい。
The
次に、図5のフローチャートに基づいて、本実施形態のベアリング寿命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。
Next, the process of estimating the bearing life of the present embodiment will be described based on the flowchart of FIG. The present control is started simultaneously with the ignition key ON operation of the
ステップS100では、ストロークセンサ56のセンサ値に基づいて、クラッチ装置20が断作動又は接作動の何れかを開始したか否かが判定される。クラッチ装置20の断接作動開始が検出された場合(肯定)、本制御はステップS110に進む。
In step S100, it is determined based on the sensor value of the
ステップS110では、ECU100内蔵のタイマ160により断接作動時間TIME_Cの計時が開始され、次いで、ステップS120では、温度推定マップM1に基づいてベアリング温度TEMP_Bが推定される。
In step S110, the
ステップS130では、ストロークセンサ56のセンサ値に基づいて、クラッチ装置20の断接作動が終了したか否か(ステップS100が断作動開始であれば断作動終了、ステップS100が接作動開始であれば接作動終了)が判定される。肯定の場合は、ステップS140に進み、断接作動時間TIME_Cの計時を終了する。
In step S130, based on the sensor value of the
ステップS150では、断接作動時間TIME_Cにベアリング温度TEMP_Bを乗じることで、被害度Dnが算出される。さらに、ステップS160では、ステップS150で算出される被害度Dnを前回演算された累積被害度ΣDn−1に随時加算することで累積被害度ΣDnがリアルタイムに演算される。 At step S150, the by multiplying the bearing temperature TEMP _B the disengaging operation time TIME _C, damage degree D n is calculated. Further, in step S160, the cumulative damage degree .SIGMA.D n is calculated in real time by any time added to the accumulated degree of damage .SIGMA.D n-1 to the damage degree D n was previously calculated to be calculated in step S150.
ステップS170では、寿命推定マップM2をステップS160で演算された累積被害度ΣDnに基づいて参照することで、ベアリング残寿命としての残時間TIME_Remが推定される。 In step S170, the remaining time TIME_Rem as the remaining bearing life is estimated by referring to the life estimation map M2 based on the cumulative damage degree DD n calculated in step S160.
ステップS180では、残時間TIME_Remが所定の閾値に達しているか否かが判定される。残時間TIME_Remが閾値に達している場合(肯定)、本制御はステップS190に進み、表示器80にレリーズベアリング27の交換が必要な旨を表示する報知が実施される。
In step S180, it is determined whether the remaining time TIME_Rem has reached a predetermined threshold. If the remaining time TIME_Rem has reached the threshold (Yes), the control proceeds to step S190, and a notification is displayed to indicate that the release bearing 27 needs to be replaced on the
一方、残時間TIME_Remが閾値に達していない場合(否定)、本制御はリターンされて、次回のクラッチ断接作動開始まで保留されるようになっている。 On the other hand, when the remaining time TIME_Rem has not reached the threshold value (negative), the present control is returned, and the next clutch disconnection / engagement operation start is suspended.
以上詳述したように、本実施形態によれば、クラッチ装置20の断接作動時間TIME_C及び、ベアリング温度TEMP_Bから演算される累積被害度Dに基づいて、レリーズベアリング27が破損に至るまでの残時間TIME_Remを推定すると共に、該残時間TIME_Remが所定の閾値に達した場合には、運転者にレリーズベアリング27の交換が必要な旨を報知するようになっている。これにより、ベアリング残寿命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、レリーズベアリング27の破損により引き起こされる車両1の路上故障等を未然に防止することができる。
As described above in detail, according to this embodiment, disengaging operation time of the
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。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and can be appropriately modified and implemented without departing from the spirit of the present invention.
例えば、クラッチ装置20は、図示例の手動クラッチ装置に限定されず、レリーズベアリング27を備えるクラッチ装置であれば、自動クラッチ装置等の他のクラッチ装置にも広く適用することができる。
For example, the
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。
Further, the vehicle 1 is not limited to one including the
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
55 油温センサ(温度取得手段)
56 ストロークセンサ
80 表示器(報知手段)
100 ECU
110 クラッチ作動時間演算部(作動時間演算手段)
120 ベアリング温度推定部(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 ベアリング残寿命推定部(残寿命推定手段)
150 報知処理部(報知手段)
10 Engine 11
56
100 ECU
110 Clutch operation time calculation unit (operation time calculation means)
120 Bearing temperature estimation unit (temperature acquisition means)
130 Cumulative damage calculator (cumulative damage calculator)
140 Bearing remaining life estimation unit (remaining life estimation means)
150 notification processing unit (notification means)
Claims (5)
前記クラッチ装置の断接作動時間を演算する作動時間演算手段と、
前記レリーズベアリングの温度を取得する温度取得手段と、
前記断接作動時間に前記温度を乗じて得られる被害度を積算することで、前記レリーズベアリング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、前記レリーズベアリングの残寿命を推定する残寿命推定手段と、を備える
ことを特徴とする寿命推定装置。 A life estimation device for a release bearing of a clutch device capable of connecting and disconnecting power transmitted from a drive source mounted on a vehicle to a transmission,
Operating time computing means for computing a disconnection operating time of the clutch device;
Temperature acquisition means for acquiring the temperature of the release bearing;
Cumulative damage degree calculation means for calculating the cumulative damage degree of the release bearing by integrating the damage degree obtained by multiplying the temperature by the disconnection operation time;
And a remaining life estimating means for estimating a remaining life of the release bearing based on the cumulative damage degree.
請求項1に記載の寿命推定装置。 The life estimation according to claim 1, wherein the remaining life estimation means estimates the remaining life of the release bearing based on a relationship between the cumulative damage prescribed in advance and the remaining time until the release bearing reaches a failure. apparatus.
前記温度取得手段は、予め規定した前記潤滑油温と前記レリーズベアリングの温度との関係に基づいて該レリーズベアリングの温度を推定する
請求項1又は2に記載の寿命推定装置。 It further comprises an oil temperature sensor for detecting the lubricating oil temperature of the transmission,
The life estimation device according to claim 1 or 2, wherein the temperature acquisition means estimates the temperature of the release bearing based on the relationship between the temperature of the lubricant and the temperature of the release bearing, which are defined in advance.
請求項1から3の何れか一項に記載の寿命推定装置。 The life estimation device according to any one of claims 1 to 3, further comprising notification means for notifying the driver of the information when the remaining life reaches a predetermined threshold.
前記クラッチ装置の断接作動時間を演算し、前記レリーズベアリングの温度を取得し、前記断接作動時間に前記温度を乗じて得られる被害度を積算することで、前記レリーズベアリングの累積被害度を演算し、前記累積被害度に基づいて、前記レリーズベアリングの残寿命を推定する
ことを特徴とする寿命推定方法。 A method of estimating the life of a release bearing of a clutch device capable of connecting and disconnecting power transmitted from a drive source mounted on a vehicle to a transmission,
The cumulative damage degree of the release bearing is calculated by calculating the disconnection operating time of the clutch device, acquiring the temperature of the release bearing, and integrating the damage degree obtained by multiplying the temperature by the disconnection operating time. A life estimation method comprising calculating and estimating the remaining life of the release bearing based on the cumulative damage degree.
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