JP6360185B2 - 無段変速機の異常判定装置 - Google Patents
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Description
12 出力軸
13 ドライブプーリ
14 ドリブンプーリ
15 金属ベルト
E エンジン(駆動源)
E1 金属エレメント間押し力
m 振幅比
I b.DN ドリブンプーリ中に介在する金属ベルトの慣性モーメント
I p.DN ドリブンプーリの慣性モーメント
k 金属ベルトの圧縮剛性
RDN ベルトピッチ半径
T1 金属リング張力
U 電子制御ユニット(異常判定手段)
φp.DN 位相遅れ
Ω 加振周波数
実機におけるベルト式無段変速機はエンジンにより駆動される。このとき、入力トルクはエンジンの筒内圧変動に起因したトルク変動を有することになる。そのため、プーリ/金属ベルト間の滑りを動的に考える必要がある。タイミングベルト伝動の動的解析を行う際、ベルト長手方向の剛性をばね要素として扱い、金属ベルトの縦振動を解析することで、プーリの回転角変動を計算できることが報告されている。金属ベルトはゴムベルトやチェーンとは異なり、主に金属エレメント間の圧縮力によって動力伝達を行うことが知られている。そこで、図5に示すような金属ベルトの圧縮剛性を1次元ばね要素で代表させた簡易モデルを考える。
金属ベルトを用いた動力伝達ではマクロスリップには至らないまでも摩擦伝動限界に近づくにつれ微小滑りが徐々に増加する。そのため金属ベルトを用いた動力伝達では、クーロン摩擦に代表される形態のように滑りという現象の有無をもって摩擦伝動限界が明確には定まらない。したがって、摩擦伝動限界を予測するためにはこれを明確に定義する必要があるが、そのためには摩擦伝動限界を定量的に扱うための滑りに対する状態定義が必要になる。
θp.DN=θb.DN
2.ドリブンプーリ/金属ベルト間の滑りが支配的なとき:
θp.DR=θb.DR
以下では燃費に対する影響が大きいODレシオ(変速比i<1)の場合に重点を置き、ドリブンプーリ/金属ベルト間の滑りが支配的である場合を考える。
ドリブンプーリの回転数が測定可能であることを考慮すれば、未知数はxb.DN,ωDN,ζDN< ̄>の三つであり、式(10)を解くことによりωDN,ζDN< ̄>を求めることができる。
以上、滑り状態行列を{A}の支配パラメータ(ωDN,ζDN< ̄>)を(m,φp.DN)で置換することで、滑り状態行列{A(m,φp.DN)}を推定する手法を説明したが、この手法の確からしさ検証するために実機試験を行い、前記手法から求められたパラメータと試験により測定されたパラメータとを比較した。
式(13)でφp.DN=π/2とするとm>0であるから、
ζDN< ̄>は無次元量であり直接測定することはできないので、実次元パラメータを測定することで計算により求める必要がある。ζDNの定義と式(12)とより、
まず、すべり状態行列{A(m,φp.DN)}を推定するにあたり本実施の形態の手法の有効性を確認した。図8にωDN,ζDN< ̄>の測定結果とそのときの回転変動を用いて本手法により推定した推定値とを示す。図8より、測定値と推定値とは良好な一致を示し、提案手法の有効性が確認できた。
振幅比mおよび位相遅れφp.DNを用いて滑り状態行列{A(m,φp.DN)}を推定するためには、式(10)の周期解{x<^>}が少なくとも実用される摩擦伝動領域において安定である必要がある。振動モード間の相互移動に対する安定性は、特性指数または特性乗数を求めることにより判別することができる。式(6)の周期解{x<^>}に対する微小変分ηを考え、変分方程式を次式で与える。
以上の結果より、滑り状態が摩擦伝動限界内にあるための条件は、滑り状態行列{A}が少なくとも1つの虚根を持つことである。式(10)の線形近似を考えると、滑り状態行列{A}が虚根を持つための条件は、
図11にトラクション比と滑り速度の関係を、図12にトラクション比と動力伝達効率の関係を示す。図11よりトラクション比ζc < ̄>/ζDN< ̄>が1となるときにプーリ/金属ベルト間の滑り速度が急峻に増加していることが確認できた。また図12よりトラクション比ζc < ̄>/ζDN< ̄>が1となるときに動力伝達効率が概ね最大となっていることが確認できた。
1.滑り状態行列{A}の全ての固有値が実根となったとき、プーリ/金属ベルト間の滑り速度は急峻に増加する。
2.滑り状態行列{A}の固有値の内、1つでも絶対値が1以上の根が存在すれば、滑り状態はマクロスリップ状態にあり動力伝達は不能で系は発散する。
Claims (3)
- 駆動源(E)の駆動力が入力される入力軸(11)と、
前記入力軸(11)に設けられたドライブプーリ(13)と、
前記駆動源(E)の駆動力が変速されて出力される出力軸(12)と、
前記出力軸(12)に設けられたドリブンプーリ(14)と、
無端状の金属リングに複数の金属エレメントを支持して構成され、前記ドライブプーリ(13)および前記ドリブンプーリ(14)にそれぞれ挟圧されて前記入力軸(11)から前記出力軸(12)に駆動力を伝達する金属ベルト(15)と、
前記金属リングの破断を判定する異常判定手段(U)とを備える無段変速機の異常判定装置であって、
前記異常判定手段(U)は、前記入力軸(11)の回転数の変動成分および前記出力軸(12)の回転数の変動成分の振幅比(m)と、前記入力軸(11)の回転数の変動成分および前記出力軸(12)の回転数の変動成分の位相差を指標化した位相遅れ(φp.DN)と、前記ドリブンプーリ(14)のベルトピッチ半径(R DN )と、加振周波数(Ω)と、前記ドリブンプーリ(14)中に介在する前記金属ベルト(15)の慣性モーメント(I b.DN )と、前記ドリブンプーリ(14)の慣性モーメント(I p.DN )とから前記金属ベルト(15)の圧縮剛性(k)を算出し、前記金属ベルト(15)の圧縮剛性(k)を予め設定した基準圧縮剛性と比較することで前記金属リングの破断を判定することを特徴とする無段変速機の異常判定装置。 - 前記基準圧縮剛性は、金属エレメント間押し力(E1)を金属リング張力(T1)で正規化したもので与えられることを特徴とする、請求項1に記載の無段変速機の異常判定装置。
- 前記異常判定手段(U)は、前記金属リングの破断を判定したときに、前記駆動源(E)の出力を低下させること、車速を低下させること、前記ドライブプーリ(13)および前記ドリブンプーリ(14)のプーリ推力を低下させることの少なくとも一つを実行することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の無段変速機の異常判定装置。
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