JP6907826B2

JP6907826B2 - 診断装置及び診断方法

Info

Publication number: JP6907826B2
Application number: JP2017167631A
Authority: JP
Inventors: 田中　英一; 英一田中; 友紀東海林
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2037-08-31
Also published as: JP2019045263A; CN111051844A; CN111051844B; WO2019044329A1

Description

本発明は、診断装置及び診断方法に関し、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故障診断に関する。

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）。

特開２０１３−２３１６７３号公報特開２００２−９２１３７号公報

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装されている。このようなレリーズベアリングが徐々に劣化或は損傷すると、特定の周波数域にて音圧レベルにピーク値を有する異音、すなわち、正常なレリーズベアリングの動作音とは異なる特性を有する動作音を生じるようになる。

この異音は、レリーズベアリングの故障の前兆であり、このような状態で車両の走行を継続させると、レリーズベアリングがグリースの熱劣化による焼付き等を引き起こし故障に至る虞がある。特に、レリーズベアリングは、クラッチハウジングによって覆われているため、車室内の運転者が異音を感知することは難しく、レリーズベアリングの故障を運転者が聴覚によって事前に察知することは不可能であるといった課題がある。

また、レリーズベアリングの劣化進行度合いは、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、レリーズベアリングの故障発生時期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といった課題もある。

レリーズベアリングが故障すると、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ため、故障発生時期を効果的に予測して運転者に適宜知らせることにより、車両の路上故障を未然に防ぐことが望まれる。

本開示の技術は、レリーズベアリングの故障発生を効果的に予測することを目的とする。

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診断装置であって、前記レリーズベアリングの実動作音を取得する集音手段と、前記集音手段により取得される実動作音と、予め取得した故障品のレリーズベアリングの基準動作音とに基づいて、前記レリーズベアリングの故障発生を予測する故障診断手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記故障診断手段は、前記基準動作音の音圧レベルのピーク値と、前記実動作音の音圧レベルのピーク値との差に基づいて、前記レリーズベアリングに故障が発生するまでの走行可能距離又は走行可能時間を推定すると共に、当該走行可能距離又は当該走行可能時間が所定の閾値以下になると、前記レリーズベアリングに故障発生の可能性があると判定することが好ましい。

また、前記故障診断手段は、今回集音した実動作音の音圧レベルのピーク値と前回集音した実動作音の音圧レベルのピーク値との差を、今回集音時の走行距離又は走行時間から前回集音時の走行距離又は走行時間を減算して得た期間走行距離又は期間走行時間で除算することにより、前回集音時から今回集音時までの実動作音の変化率を演算すると共に、前記基準動作音の音圧レベルのピーク値と今回集音した実動作音の音圧レベルのピーク値との差を前記変化率で除算することにより、前記走行可能距離又は前記走行可能時間を演算することが好ましい。

また、前記集音手段が、単一指向性、鋭指向性又は、超指向性のマイクロホンであり、当該マイクロホンが前記変速機の前壁部に固定されていることが好ましい。

また、前記故障診断手段により前記レリーズベアリングに故障発生の可能性があると判定されると、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。

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診断方法であって、前記レリーズベアリングの実動作音を取得すると共に、該実動作音と、予め取得した故障品のレリーズベアリングの基準動作音とに基づいて、前記レリーズベアリングの故障発生を予測することを特徴とする。

本開示の技術によれば、レリーズベアリングの故障発生を効果的に予測することができる。

本発明の一実施形態に係る診断装置を搭載した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診断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動作音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診断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診断装置及び診断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、本実施形態に係る診断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は、略筒状体の側壁ケース部４１Ａと、側壁ケース部４１Ａの前端開口を覆うフロントカバー部４１Ｂと、側壁ケース部４１Ａの後端開口を覆うリアカバー部４１Ｃとを備えている。フロントカバー部４１Ｂには、インプットシャフト４２が図示しないベアリングを介して回転可能に軸支されている。リアカバー部４１Ｃには、アウトプットシャフト４３が図示しないベアリングを介して回転可能に軸支されている。また、前後の各カバー部４１Ｂ，Ｃには、インプットシャフト４２及びアウトプットシャフト４３と平行に配置されたカウンタシャフト４４が図示しないベアリングを介して回転可能に軸支されている。これら各シャフト４２〜４４には、複数の変速ギヤ列４５及び、図示しないシンクロ機構等が配置されている。さらに、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。

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。

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。

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。

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（クラッチ断接）を検出するストロークセンサ５６が設けられている。ストロークセンサ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。

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。

本実施形態において、クラッチハウジング２１内には、レリーズベアリング２７の動作音を取得する集音機（集音手段）としてのマイク８０が設けられている。マイク８０は、例えば、特定の方向から入射する音を捉えやすい単一指向性、鋭指向性又は、超指向性等のマイクロホンであって、レリーズベアリング２７の動作音を効果的に集音できるように、レリーズベアリング２７に向けて設置されている。マイク８０は、振動等の外乱の影響を受け難くするように、好ましくは、レリーズベアリング２７の周囲で最も強度を確保しやすい変速機ケース４１のフロントカバー部４１Ｂに固定されている。マイク８０により集音されるレリーズベアリング２７の動作音は、電気的に接続されたＥＣＵ１００に入力される。

ＥＣＵ１００は、車両１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。また、ＥＣＵ１００は、図２に示すように、動作音変化率演算部１１０と、残寿命演算部１２０と、故障診断部１３０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。

動作音変化率演算部１１０は、レリーズベアリング２７から発せられる動作音の音圧レベルの変化率Ｓ％を演算する。より具体的には、ＥＣＵ１００のメモリには、レリーズベアリング２７の動作音の周波数（ｋＨｚ）と音圧レベル（ｄＢ）との関係を規定する動作音マップＭ（図３参照）が記憶されている。動作音マップＭには、特定の周波数領域にて音圧レベルにピーク値Ｐ_Ｍａｘを有する故障品動作音ラインＬ_Ｆが設定されている。この故障品動作音ラインＬ_Ｆは、予め実験等により故障品のレリーズベアリング２７の動作音をマイクにより集音して得た値である。故障品の動作音の集音は、例えば、クラッチ装置２０を接にした状態で変速機４０の各ギヤをニュートラルにし、エンジン回転数を上昇させた際に故障品のレリーズベアリング２７から発せられる動作音、又は、クラッチ装置２０を断にした状態でエンジン回転数を上昇させた際に故障品のレリーズベアリング２７から発せられる動作音をクラッチハウジング２１内に挿入したマイクにより取得すればよい。なお、動作音マップＭ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。

動作音変化率演算部１１０は、まず、今回集音した動作音の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎと、前回集音した動作音の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎ−１とのピーク値差ΔＰ_Ｎを演算する。次いで、動作音変化率演算部１１０は、前回集音時の走行距離Ｄ_Ｎ−１と今回集音時の走行距離Ｄ_Ｎとの差から期間走行距離ΔＤ_Ｎを演算する。そして、動作音変化率演算部１１０は、ピーク値差ΔＰ_Ｎを期間走行距離ΔＤ_Ｎで除算することにより、前回の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎ−１に対する今回の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎの変化率Ｓ％_Ｎ（＝（Ｐ_Ｎ−Ｐ_Ｎ−１）／（Ｄ_Ｎ−Ｄ_Ｎ−１））を演算する。なお、変化率Ｓ％_Ｎの演算は、走行距離に限定されず、走行時間に基づいて行ってもよい。

残寿命演算部１２０は、今回の変化率Ｓ％_Ｎ及び、今回集音した音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎと故障品の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｍａｘとの差に基づいて、レリーズベアリング２７に故障が発生するまでの残寿命としての走行可能距離Ｄ_ＲＮを演算する。より具体的には、残寿命演算部１２０は、故障品のピーク値Ｐ_Ｍａｘから今回集音した音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎを減算して得た値を、変化率Ｓ％_Ｎで除算することにより、走行可能距離Ｄ_ＲＮを演算する（Ｄ_ＲＮ＝（Ｐ_Ｍａｘ−Ｐ_Ｎ）／Ｓ％_Ｎ）。なお、残寿命の演算は走行距離に限定されず、走行時間に基づいて行ってもよい。

故障診断部１３０は、残寿命演算部１２０によって演算される直近の走行可能距離Ｄ_ＲＮに基づいて、レリーズベアリング２７に故障発生の可能性があるか否かを判定する故障診断を実施する。より具体的には、直近の残走行可能距離Ｄ_ＲＮが所定の閾値距離Ｄ_Ｍｉｎ以下になると、故障診断部１３０は、レリーズベアリング２７に故障発生の可能性があると判定する。閾値距離Ｄ_Ｍｉｎは、例えば、車両１がレリーズベアリング２７を交換するためにメンテナンス工場等に自走により到達できる十分な距離を確保して設定することが好ましい。故障診断部１３０により、レリーズベアリング２７に故障発生の可能性があると判定された場合には、運転室内の表示器９０にレリーズベアリング２７の交換が必要な旨及び、又は走行可能距離Ｄ_ＲＮを表示させる指示信号が出力される。なお、報知の手法は表示器９０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４のフローチャートに基づいて、本実施形態の診断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、今回集音した動作音の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎと、前回集音した動作音の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎ−１とのピーク値差ΔＰ_Ｎを、前回集音時の走行距離Ｄ_Ｎ−１と今回集音時の走行距離Ｄ_Ｎとの差である期間走行距離ΔＤ_Ｎで除算することにより、今回の音圧レベルの変化率Ｓ％_Ｎ（＝（Ｐ_Ｎ−Ｐ_Ｎ−１）／（Ｄ_Ｎ−Ｄ_Ｎ−１））が演算される。

ステップＳ１１０では、故障品の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｍａｘから今回の音圧レベルのピーク値Ｐ_Ｎを減算して得た値を、変化率Ｓ％_Ｎで除算することにより、レリーズベアリング２７が故障に至るまでの走行可能距離Ｄ_ＲＮ（＝（Ｐ_Ｍａｘ−Ｐ_Ｎ）／Ｓ％_Ｎ）が演算される。

ステップＳ１２０では、走行可能距離Ｄ_ＲＮが所定の閾値距離Ｄ_Ｍｉｎ以下であるか否かが判定される。走行可能距離Ｄ_ＲＮが所定の閾値距離Ｄ_Ｍｉｎ以下（肯定）であれば、レリーズベアリング２７に故障発生の可能性があると判定して、ステップＳ１３０に進み、表示器９０にレリーズベアリング２７の交換が必要な旨及び、又は走行可能距離Ｄ_ＲＮを表示する報知が実施される。

一方、ステップＳ１２０にて、走行可能距離Ｄ_ＲＮが所定の閾値距離Ｄ_Ｍｉｎよりも長い場合（否定）、本制御はステップＳ１００に戻され、走行可能距離Ｄ_ＲＮが所定の閾値距離Ｄ_Ｍｉｎ以下になるまで、上記ステップＳ１００〜１２０の処理が繰り返し実行される。

以上詳述したように、本実施形態の診断装置及び診断方法によれば、車室内の運転者には感知し難いレリーズベアリング２７の動作音をマイク８０で集音し、該動作音の音圧レベルのピーク値を予め取得した故障品の動作音の音圧レベルのピーク値と比較することにより、レリーズベアリング２７に故障が発生するまでの走行可能距離が推定演算されるようになっている。これにより、レリーズベアリング２７の故障発生を効果的に予測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の路上故障を未然に防止することができる。

また、直近の動作音の変化率に基づいて走行可能距離を演算することにより、運転者や運転状況（運転頻度や負荷の大きさ等）に応じて変化するレリーズベアリング２７の劣化進行度合いに基づいた残寿命が高精度に予測されるようになり、車両毎或は運転者により異なるレリーズベアリング２７の故障発生を効果的に把握することが可能になる。

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、上記実施形態では、レリーズベアリング２７に故障が発生するまでの走行可能距離を演算するものとして説明したが、レリーズベアリング２７の動作音の変化率から、レリーズベアリング２７の劣化度合いを推定するように構成してもよい。

また、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。

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
４１変速機ケース
４１Ｂフロントカバー部
８０マイク（集音手段）
９０表示器（報知手段）
１００ＥＣＵ
１１０動作音変化率演算部（故障診断手段）
１２０残寿命演算部（故障診断手段）
１３０故障診断部（故障診断手段）

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装置のレリーズベアリングの診断装置であって、
前記レリーズベアリングの実動作音を取得する集音手段と、
前記集音手段により取得される実動作音の音圧レベルのピーク値と、予め取得した故障品のレリーズベアリングの基準動作音の音圧レベルのピーク値との差に基づいて、前記レリーズベアリングに故障が発生するまでの走行可能距離又は走行可能時間を推定すると共に、当該走行可能距離又は当該走行可能時間が所定の閾値以下になると、前記レリーズベアリングに故障発生の可能性があると判定する故障診断手段と、を備える
ことを特徴とする診断装置。
前記故障診断手段は、今回集音した実動作音の音圧レベルのピーク値と前回集音した実動作音の音圧レベルのピーク値との差を、今回集音時の走行距離又は走行時間から前回集音時の走行距離又は走行時間を減算して得た期間走行距離又は期間走行時間で除算することにより、前回集音時から今回集音時までの実動作音の変化率を演算すると共に、前記基準動作音の音圧レベルのピーク値と今回集音した実動作音の音圧レベルのピーク値との差を前記変化率で除算することにより、前記走行可能距離又は前記走行可能時間を演算する
請求項１に記載の診断装置。
前記集音手段が、単一指向性、鋭指向性又は、超指向性のマイクロホンであり、当該マイクロホンが前記変速機の前壁部に固定されている
請求項１又は２に記載の診断装置。
前記故障診断手段により前記レリーズベアリングに故障発生の可能性があると判定されると、当該情報を運転者に知らせる報知手段をさらに備える
請求項１から３の何れか一項に記載の診断装置。
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装置のレリーズベアリングの診断方法であって、
前記レリーズベアリングの実動作音を取得すると共に、該実動作音の音圧レベルのピーク値と、予め取得した故障品のレリーズベアリングの基準動作音の音圧レベルのピーク値との差に基づいて、前記レリーズベアリングに故障が発生するまでの走行可能距離又は走行可能時間を推定すると共に、当該走行可能距離又は当該走行可能時間が所定の閾値以下になると、前記レリーズベアリングに故障発生の可能性があると判定する
ことを特徴とする診断方法。