WO2019181769A1 - 検出装置 - Google Patents

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foreign matter
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alarm
detection
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祐久 福田
喜隆 多々良
彰三 大野
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    • B01D35/143—Filter condition indicators
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F16H57/0434—Features relating to lubrication or cooling or heating relating to lubrication supply, e.g. pumps; Pressure control
    • F16H57/0436—Pumps

Definitions

  • the present disclosure relates to a detection device that detects foreign matter contamination in a fluid such as lubricating oil.
  • a vehicle is equipped with a power transmission device such as a final drive device, a transfer device, or a transmission.
  • a power transmission device such as a final drive device, a transfer device, or a transmission.
  • lubricating oil that lubricates gears, bearings, and the like is sealed in a housing and circulated.
  • Patent Document 1 discloses a technique for removing foreign matters in lubricating oil by adsorbing metal powder or the like mixed in the lubricating oil of the final drive device to a magnet disposed in the housing. Yes.
  • An object of the present disclosure is to provide a detection device that can effectively detect foreign matters in a fluid.
  • a detection device includes a collection member that is provided in a flow path through which a fluid flows, and that collects foreign matter in the fluid by allowing the fluid to pass through at least a part thereof, A collecting unit that is moved in the flow direction of the fluid in accordance with the accumulation of foreign matter on the collecting member, a detecting unit that detects movement of the collecting unit in the flowing direction, and the collection that is detected by the detecting unit A detection unit that detects foreign matter contamination in the fluid based on the movement of the unit.
  • an alarm unit that performs an alarm based on the contamination of foreign matter detected by the detection unit.
  • the detection unit is a stroke sensor that acquires a movement amount of the collection unit, and the detection unit estimates the amount of foreign matter mixed in the fluid based on the movement amount acquired by the stroke sensor. In addition, it is preferable to cause the alarm unit to issue an alarm when the amount of the foreign matter reaches a predetermined upper threshold.
  • the detection unit is a stroke sensor that acquires a movement amount of the collection unit, and when the movement amount acquired by the stroke sensor reaches a predetermined upper limit threshold, the detection unit It is preferable to cause an alarm.
  • the detection unit is an ON / OFF sensor that can be switched from OFF to ON or from ON to OFF as the collection unit moves, and the detection unit includes the ON / OFF sensor that is switched from OFF to ON or ON. When switching from OFF to OFF, it is preferable to cause the alarm unit to perform an alarm.
  • a biasing unit that biases the collection unit in a direction opposite to the flow direction is further provided, and the collection unit resists the biasing force of the biasing unit as foreign matter accumulates on the collection member. It is preferable to move in the flow direction.
  • the collection part is formed in a bottomed cylindrical shape with a mesh member capable of collecting the foreign matter in the fluid, and a strainer member whose cylindrical opening side is directed upstream in the flow direction It may be.
  • the fluid may be a lubricating oil that circulates in a housing of a vehicle power transmission device
  • the flow path may be a lubricating oil path that is formed in the housing and allows the lubricating oil to flow therethrough.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a power transmission device including a detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a schematic partial cross-sectional view showing the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 2B is a schematic partial cross-sectional view showing the detection device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic functional block diagram of the electronic control unit according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining foreign object detection processing according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic functional block diagram of the electronic control unit according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the foreign object detection processing according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic functional block diagram of an electronic control unit according to another embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a power transmission device 10 including a detection device 100 according to the first embodiment.
  • the power transmission device 10 is a final drive device that is mounted on a rear two-axis drive vehicle including two drive shafts (a rear front shaft and a rear rear shaft) as rear shafts, for example.
  • the vehicle may be any of a rear single-axis drive vehicle, a front wheel drive vehicle, a four wheel drive vehicle, and the like.
  • the power transmission device 10 is not limited to the final drive device, and may be another power transmission device such as a transfer device or a transmission.
  • the final drive device 10 includes a housing 11. In the bottom portion 11A of the housing 11, lubricating oil (a schematic liquid level OL is indicated by a broken line in the drawing) as an example of a fluid is stored.
  • the final drive device 10 includes an input shaft 21, an output shaft 22, a drive pinion 42, and a gear mechanism 30.
  • the input shaft 21 is rotatably supported by the housing 11 via a bearing 24.
  • the input shaft 21 is connected to an output end of a propeller shaft to which driving force is transmitted from a transmission (not shown) or the like.
  • the output shaft 22 is disposed coaxially with the input shaft 21 and is rotatably supported by the housing 11 via bearings 25 and 26.
  • the output shaft 22 is connected to an input end of a propeller shaft that transmits a driving force to a rear rear shaft (not shown).
  • the drive pinion 42 is disposed in parallel with the input shaft 21 in the housing 11, and is rotatably supported by the housing 11 via bearings 51 and 52.
  • a drive pinion gear 42A is provided at one end of the drive pinion 42, and a ring gear 43 is engaged with the drive pinion gear 42A.
  • the ring gear 43 is fixed to a differential cage (not shown) constituting a part of the rear front differential mechanism 44.
  • the front / rear differential mechanism 44 includes a differential cage, a side gear, a differential pinion gear, a spider, and the like (not shown), and differentials are applied to the left and right drive shafts 15 and 16 (the right drive shaft 16 is not shown). The driving force is transmitted while allowing.
  • the gear mechanism 30 transmits the driving force transmitted to the input shaft 21 to the output shaft 22 and the drive pinion 42 while allowing differential.
  • the gear mechanism 30 includes a gear 31, a spider 32, a pair of pinion gears 33, a side gear 34, and a cage 35.
  • the gear 31 is provided to be rotatable relative to the input shaft 21 and meshes with a gear 53 fixed to the drive pinion 42.
  • the side gear 31 ⁇ / b> A of the gear 31 meshes with a pair of pinion gears 33.
  • the side gear 34 is fixed to the output shaft 22 so as to be integrally rotatable, and meshes with a pair of pinion gears 33.
  • the pair of pinion gears 33 are rotatably inserted into the spider 32, respectively.
  • the spider 32 is fixed to a cage 35 provided on the input shaft 21 so as to be integrally rotatable.
  • An oil pump OP that pumps up the lubricating oil stored in the bottom 11A of the housing 11 and pumps it is provided on the side of the housing 11.
  • the oil pump OP is, for example, a gear pump or a trochoid pump, and is driven by power transmitted from the drive pinion 42.
  • a downstream oil passage 60 is provided that allows communication between the bottom 11 ⁇ / b> A for storing lubricating oil and the suction port of the oil pump OP. Furthermore, an upstream oil passage 68 is provided inside the housing 11 to allow the discharge port of the oil pump OP and the axial oil passage 21A formed in the input shaft 21 to communicate with each other. When the oil pump OP is driven, the lubricating oil in the bottom portion 11 ⁇ / b> A is pumped up via the downstream oil passage 60 and is pumped to the upstream oil passage 68.
  • the lubricating oil pumped to the upstream oil passage 68 is supplied to lubricating elements such as bearings via the axial oil passage 21A in the input shaft 21 and the plurality of radial oil passages 21B, and returned to the bottom 11A. It comes to circulate by.
  • the detection device 100 is provided in the downstream oil passage 60. Hereinafter, details of the detection apparatus 100 will be described.
  • the detection device 100 includes a strainer 110 (collecting unit), a stroke sensor 120 (detecting unit), a spring 130 (biasing unit), an electronic control unit 140 (detecting unit), an alarm, and the like.
  • Device (alarm unit) 150 the strainer 110, a part of the stroke sensor 120, and the spring 130 are disposed in the downstream oil passage 60.
  • the downstream oil passage 60 is bent in a substantially L shape, and extends in the lateral direction from the bottom 11A of the housing 11 in the lateral direction. And a longitudinal flow path 62 extending in the vertical direction. Further, the lateral flow channel 61 has an upstream small diameter flow channel portion 61A and a downstream large diameter flow channel portion 61B, and between these small diameter flow channel portion 61A and the large diameter flow channel portion 61B. An annular step surface 61C is formed.
  • the strainer 110 is a mesh member that can pass through the lubricating oil and collect foreign substances contained in the lubricating oil (for example, iron powder and broken pieces generated by gear wear; hereinafter simply referred to as foreign substances). It has the strainer main-body part 111 (collection member) formed in the bottom cylinder shape.
  • the cylinder shaft length of the strainer body 111 is formed shorter than the channel shaft length of the large-diameter channel portion 61B.
  • the strainer body 111 is accommodated in the large-diameter channel 61B so as to be movable in the flow direction of the lubricating oil.
  • an annular flange portion 112 that is bent at a substantially right angle toward the outer side in the radial direction is provided at the opening peripheral edge of the strainer main body portion 111.
  • the inner diameters of the flange portion 112 and the strainer main body portion 111 are preferably formed to be substantially the same as the channel diameter of the small-diameter channel portion 61A. Moreover, the outer diameter of the flange part 112 is formed smaller than the flow path diameter of the large diameter flow path part 61B. The flange portion 112 is seated in pressure contact with the step surface 61 ⁇ / b> C by the urging force of the spring 130.
  • the stroke sensor 120 includes a shaft 121 that is in contact with the outer surface of the bottom of the strainer body 111, a bottomed cylindrical casing 122 that supports the shaft 121 so that the stroke can be moved, and a return spring 123 that returns the shaft 121 to the origin position. (Biasing section) and a detection element section 124 that detects the stroke movement amount S of the shaft 121 corresponding to the movement amount of the strainer 110.
  • the stroke movement amount S detected by the detection element unit 124 is input to the electronic control unit 140 that is electrically connected.
  • the stroke sensor 120 screwes a male screw portion (not shown) formed on the outer periphery of the casing 122 with a female screw portion (not shown) formed on the inner periphery of the through hole 125 of the housing 11.
  • the housing 11 is detachably attached. By removing the stroke sensor 120 from the housing 11, the strainer 110 can be periodically replaced (including reuse).
  • the spring 130 has one end seated on the flange portion 112 and the other end seated on the cylinder end surface of the casing 122, and is held in a compressed state between the flange portion 112 and the casing 122.
  • the strainer 110 When the amount of foreign matter in the lubricating oil is small (or almost zero), the amount of foreign matter (clogging degree) collected on the inner cylinder surface of the strainer body 111 is small, and the strainer body 111 is The flow resistance of the passing lubricating oil is small.
  • the strainer 110 is held in a state where the flange portion 112 is seated on the stepped surface 61C by the biasing force of the spring 130, and the shaft 121 of the stroke sensor 120 is also held at the substantially origin position. The That is, the stroke movement amount S of the shaft 121 detected by the stroke sensor 120 is substantially zero.
  • the stroke movement amount S of the shaft 121 detected by the stroke sensor 120 gradually increases in accordance with the movement of the strainer 110.
  • the amount of foreign matter mixed in the lubricating oil increases rapidly, and the flow resistance of the lubricating oil passing through the strainer main body 111 increases rapidly with this, so that the shaft 121 and the strainer.
  • the stroke movement amount S of 110 increases remarkably.
  • such a change in the stroke movement amount S of the strainer 110 according to the accumulation of the foreign matter is used to detect foreign matter contamination in the lubricating oil.
  • details of the foreign object detection processing by the electronic control unit 140 will be described.
  • FIG. 3 is a schematic functional block diagram of the electronic control unit 140 according to the present embodiment.
  • the electronic control unit 140 performs various controls of the vehicle, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like.
  • the electronic control unit 140 includes a foreign matter contamination amount estimation unit 141 and an abnormality diagnosis unit 142 as some functional elements. Each of these functional elements will be described as being included in the electronic control unit 140 that is an integral piece of hardware, but any of these can be provided in separate hardware.
  • the foreign matter contamination amount estimation unit 141 estimates the foreign matter contamination amount AM in the lubricating oil based on the stroke movement amount S of the strainer 110.
  • the memory of the electronic control unit 140 stores a map M that defines the relationship between the stroke movement amount S of the strainer 110 and the foreign matter mixing amount AM in the lubricating oil, which has been created in advance through experiments or the like.
  • the foreign matter mixing amount AM is set so as to increase rapidly as the stroke movement amount S increases.
  • the foreign material contamination amount estimation unit 141 estimates the foreign material contamination amount AM by referring to the map M based on the stroke movement amount S input from the stroke sensor 120.
  • the estimation method of the foreign matter mixing amount AM is not limited to the map M, and may be calculated from a model formula that includes the stroke movement amount S as an input value.
  • the abnormality diagnosis unit 142 performs an abnormality diagnosis as to whether or not the final drive device 10 has a sign of failure due to gear breakage or the like, based on the foreign matter contamination amount AM estimated by the foreign matter contamination amount estimation unit 141.
  • the memory of the electronic control unit 140 stores a foreign matter upper limit mixing amount threshold AM_Max that can cause a failure in the final drive device 10 obtained in advance through experiments or the like.
  • the abnormality diagnosis unit 142 diagnoses that the final drive device 10 has a sign of a failure, and notifies the alarm device 150 An instruction signal for alarming is output.
  • the alarm device 150 may be either a speaker that performs an alarm by sound or a display device that performs an alarm by display.
  • step S100 the stroke movement amount S of the strainer 110 is acquired by the stroke sensor 120, and in step S110, the foreign matter mixture amount AM is estimated based on the acquired stroke movement amount S.
  • step S120 it is determined whether or not the foreign matter mixing amount AM has reached the upper limit mixing amount threshold value AM_Max .
  • the present control proceeds to step S130.
  • the foreign matter mixing amount AM is less than the upper limit mixing amount threshold value AM_Max (No)
  • the control returns to the process of step S100.
  • step S130 an alarm is executed by the alarm device 150.
  • step S140 the alarm is canceled.
  • the alarm may be released after a certain period of time in order to prevent annoying alarm sound for a long time. Further, when the warning is given by display, it may be canceled by the operator when the vehicle is maintained at a maintenance factory or the like.
  • the control is thereafter terminated.
  • the foreign matter contamination amount AM in the lubricating oil is estimated from the stroke movement amount S of the strainer 110 that collects the foreign matter in the lubricating oil, and the estimated foreign matter contamination amount AM is the upper limit.
  • the mixing amount threshold value AM_Max is reached, the final drive apparatus 10 is diagnosed as having a sign of a failure occurrence, and an alarm is issued. Accordingly, it is possible to appropriately notify the driver of an appropriate maintenance time before the final drive device 10 breaks down, and it is possible to prevent a road failure of the vehicle.
  • the degree of progress of foreign matter contamination in the lubricating oil changes according to the driving state of the vehicle, such as the driving frequency of the vehicle and the magnitude of the input load on the gear, so the maintenance time is uniformly set based on the travel distance etc.
  • the alarm is performed based on the foreign matter mixing amount AM estimated in real time, it is possible to effectively cope with such a change in the operation state and the like, and the failure of the final drive device 10 Predictive signs can be detected reliably.
  • FIG. 5 is a schematic functional block diagram showing the electronic control unit 140 of the detection apparatus 100 according to the second embodiment.
  • the detection apparatus 100 according to the second embodiment is obtained by omitting the foreign matter contamination amount estimation unit 141 from the electronic control unit 140 according to the first embodiment.
  • the detection apparatus 100 which concerns on 2nd embodiment is provided in the power transmission device 10 similarly to 1st embodiment.
  • the electronic control unit 140 of the second embodiment has an upper limit on the stroke amount of the strainer 110 corresponding to the amount of foreign matter mixed in the lubricating oil that may cause a failure in the final drive device 10 obtained in advance through experiments or the like. It is stored as a stroke amount threshold value S_Max .
  • the abnormality diagnosis unit 142 diagnoses that the final drive device 10 has a sign of failure and issues an alarm to the alarm device 150. An instruction signal is output.
  • the stroke movement amount S of the strainer 110 is acquired by the stroke sensor 120 in step S200 as shown in the flowchart of FIG. 6, and the stroke movement amount is acquired in step S210. It is determined whether or not S has reached the upper limit stroke amount threshold value S_Max . If the determination is affirmative, as in the first embodiment, the process proceeds to step S220, an alarm is executed, the alarm is canceled in step S230, and the present control ends.
  • the detection device 100 of the second embodiment by comparing the stroke movement amount S of the strainer 110 and the upper limit stroke amount threshold value S_Max , a failure sign of the final drive device 10 is effectively detected. It becomes possible, and there can exist an effect similar to 1st embodiment.
  • the stroke sensor 120 is used.
  • the ON / OFF sensor 160 that switches from OFF to ON (or from ON to OFF) as the strainer 110 moves is moved. It may be used.
  • an alarm may be provided when the ON / OFF sensor 160 is switched from OFF to ON (or from ON to OFF) by the stroke movement of the strainer 110.
  • the spring 130 is not essential, and the spring 130 may be omitted if the return spring 123 with a built-in sensor has a certain reaction force.
  • strainer 110 has been described as being provided in the downstream oil passage 60, it can also be disposed in another oil passage such as the upstream oil passage 68 or the like.
  • the scope of application of the present embodiment is not limited to the power transmission device such as the final drive device 10, the transfer device, and the transmission, and any device including a gear case filled with lubricating oil circulates the lubricating oil such as an engine.
  • the present invention can also be widely applied to other devices in which fluid other than lubricating oil circulates.
  • the detection device of the present disclosure is useful in that it effectively detects foreign matter contamination in the fluid.

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Abstract

検出装置は、潤滑油が流通する流路内に設けられると共に、少なくともその一部に潤滑油を通過させて潤滑油中の異物を捕集する捕集部材を含み、捕集部材の異物堆積に伴い潤滑油の流通方向に移動されるストレーナと、ストレーナの流通方向への移動を検知するストロークセンサと、ストロークセンサにより検知されるストレーナの移動に基づいて、潤滑油中の異物混入を検出する検出部とを備える。

Description

検出装置
　本開示は、潤滑油等の流体中の異物混入を検出する検出装置に関する。
　一般的に、車両には、ファイナルドライブ装置やトランスファ装置、トランスミッション等の動力伝達装置が搭載されている。これらの動力伝達装置においては、ハウジング内に、ギヤやベアリング等を潤滑する潤滑油が封入され、循環されている。
　動力伝達装置においては、ギヤ等が摩耗するので、摩耗により生じた金属粉や破損片等の異物が潤滑油に混入する。このような異物が潤滑油に混入すると、ギヤやベアリング、オイルシール等に損傷を与えてしまい、これらの寿命を低下させてしまう虞がある。
　例えば、特許文献１には、ファイナルドライブ装置の潤滑油中に混入している金属粉等をハウジング内に配置した磁石に吸着させることにより、潤滑油中の異物の除去を図る技術が開示されている。
日本国特開平０８－３１２７５４号公報
　しかし、特許文献１に記載の上記技術のように、磁石による金属粉の吸着のみでは、特に非磁性体等の異物を除去することができず、潤滑油中の異物混入を十分に防止できない可能性がある。潤滑油中の異物混入量が過多となり、ギヤ等に破損が生じると、ファイナルドライブ装置が動力伝達不能な状態になることで、車両の路上故障を引き起こす虞がある。このため、潤滑油中の異物混入を効果的に検出し、故障発生の前兆を運転者に適宜に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。
　本開示の目的は、流体中の異物混入を効果的に検出可能な検出装置を提供することである。
　本開示の一態様に係る検出装置は、流体が流通する流路内に設けられると共に、少なくともその一部に前記流体を通過させて該流体中の異物を捕集する捕集部材を含み、該捕集部材の異物堆積に伴い前記流体の流通方向に移動される捕集部と、前記捕集部の前記流通方向への移動を検知する検知部と、前記検知部により検知される前記捕集部の移動に基づいて、前記流体中の異物混入を検出する検出部と、を備える。
　また、前記検出部により検出される異物混入に基づいて警報を行う警報部をさらに備えることが好ましい。
　また、前記検知部は、前記捕集部の移動量を取得するストロークセンサであり、前記検出部は、前記ストロークセンサにより取得される前記移動量に基づいて、前記流体中の異物混入量を推定すると共に、該異物混入量が所定の上限閾値に達すると、前記警報部に警報を行わせることが好ましい。
　また、前記検知部は、前記捕集部の移動量を取得するストロークセンサであり、前記検出部は、前記ストロークセンサにより取得される前記移動量が所定の上限閾値に達すると、前記警報部に警報を行わせることが好ましい。
　また、前記検知部は、前記捕集部の移動に伴いＯＦＦからＯＮ又は、ＯＮからＯＦＦに切り替えられるＯＮ／ＯＦＦセンサであり、前記検出部は、前記ＯＮ／ＯＦＦセンサがＯＦＦからＯＮ又は、ＯＮからＯＦＦに切り替わると、前記警報部に警報を行わせることが好ましい。
　また、前記捕集部を前記流通方向とは反対方向に付勢する付勢部をさらに備え、前記捕集部は、前記捕集部材の異物堆積に伴い前記付勢部の付勢力に抗して前記流通方向へ移動されることが好ましい。
　また、前記捕集部は、前記流体中の異物を捕集可能なメッシュ部材で有底筒体状に形成されると共に、その筒体開口側を前記流通方向の上流側に向けられたストレーナ部材であってもよい。
　また、前記流体は、車両用の動力伝達装置のハウジング内を循環する潤滑油であり、前記流路は、前記ハウジングに形成されて前記潤滑油を流通させる潤滑油路であってもよい。
　本開示によれば、流体中の異物混入を効果的に検出することができる。
図１は、第一実施形態に係る検出装置を備えた動力伝達装置の模式的な縦断面図である。 図２Ａは、第一実施形態に係る検出装置を示す模式的な部分断面図である。 図２Ｂは、第一実施形態に係る検出装置を示す模式的な部分断面図である。 図３は、第一実施形態に係る電子制御ユニットの模式的な機能ブロック図である。 図４は、第一実施形態に係る異物検出処理を説明するフローチャート図である。 図５は、第二実施形態に係る電子制御ユニットの模式的な機能ブロック図である。 図６は、第二実施形態に係る異物検出処理を説明するフローチャート図である。 図７は、他の実施形態に係る電子制御ユニットの模式的な機能ブロック図である。
　以下、添付図面に基づいて、実施形態に係る検出装置を説明する。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。
　［第一実施形態］
　図１は、第一実施形態に係る検出装置１００を備えた動力伝達装置１０の模式的な縦断面図である。同図に示すように、動力伝達装置１０は、例えば、後軸として二本の駆動軸（後前軸及び後後軸）を備えた後二軸駆動車両に搭載されるファイナルドライブ装置である。なお、車両は、後一軸駆動車両、前輪駆動車両、四輪駆動車両等の何れであってもよい。また、動力伝達装置１０は、ファイナルドライブ装置に限定されず、トランスファ装置やトランスミッション等の他の動力伝達装置であってもよい。
　ファイナルドライブ装置１０は、ハウジング１１を備えている。ハウジング１１の底部１１Ａには、流体の一例としての潤滑油（図中に模式的な液面レベルＯＬを破線で示す）が貯留されている。また、ファイナルドライブ装置１０は、入力軸２１と、出力軸２２と、ドライブピニオン４２と、ギヤ機構３０とを備えている。
　入力軸２１は、ベアリング２４を介してハウジング１１に回転可能に軸支されている。入力軸２１には、図示しないトランスミッション等から駆動力が伝達されるプロペラシャフトの出力端が接続されている。
　出力軸２２は、入力軸２１と同軸上に配置されており、ベアリング２５，２６を介してハウジング１１に回転可能に軸支されている。出力軸２２には、何れも不図示の後後軸に駆動力を伝達するプロペラシャフトの入力端が接続されている。
　ドライブピニオン４２は、ハウジング１１内に入力軸２１と平行に配置されており、ベアリング５１，５２を介してハウジング１１に回転可能に軸支されている。ドライブピニオン４２の一端にはドライブピニオンギヤ４２Ａが設けられ、このドライブピニオンギヤ４２Ａにはリングギヤ４３が噛合されている。また、リングギヤ４３は、後前差動機構４４の一部を構成する不図示のデフケージに固定されている。後前差動機構４４は、何れも図示を省略するデフケージ、サイドギヤ、デフピニオンギヤ及び、スパイダ等を備えており、左右駆動軸１５，１６（右駆動軸１６は図示を省略）に、差動を許容しつつ駆動力を伝達するように構成されている。
　ギヤ機構３０は、入力軸２１に伝達された駆動力を、差動を許容しつつ、出力軸２２及びドライブピニオン４２に伝達する。具体的には、ギヤ機構３０は、ギヤ３１と、スパイダ３２と、一対のピニオンギヤ３３と、サイドギヤ３４と、ケージ３５とを備えている。ギヤ３１は、入力軸２１に相対回転可能に設けられており、ドライブピニオン４２に固定されたギヤ５３と噛合されている。また、ギヤ３１のサイドギヤ３１Ａは、１対のピニオンギヤ３３と噛合している。サイドギヤ３４は、出力軸２２に一体回転可能に固定されており、１対のピニオンギヤ３３と噛合している。一対のピニオンギヤ３３は、スパイダ３２にそれぞれ回転可能に挿通されている。スパイダ３２は、入力軸２１に一体回転可能に設けられたケージ３５に固定されている。
　ハウジング１１の側部には、ハウジング１１の底部１１Ａに貯溜されている潤滑油を汲み上げて圧送するオイルポンプＯＰが設けられている。オイルポンプＯＰは、例えば、ギヤポンプやトロコイドポンプであって、ドライブピニオン４２から伝達される動力で駆動する。
　ハウジング１１の内部には、潤滑油を貯留する底部１１ＡとオイルポンプＯＰの吸入口とを連通させる下流油路６０が設けられている。さらに、ハウジング１１の内部には、オイルポンプＯＰの吐出口と入力軸２１内に形成された軸方向油路２１Ａとを連通させる上流油路６８が設けられている。オイルポンプＯＰが駆動すると、底部１１Ａ内の潤滑油は下流油路６０を経由して汲み上げられ、上流油路６８に圧送される。上流油路６８に圧送された潤滑油は、入力軸２１内の軸方向油路２１Ａ及び、複数の径方向油路２１Ｂを介して各ベアリング等の潤滑要素に供給され、底部１１Ａに戻されることにより循環するようになっている。
　本実施形態において、検出装置１００は、下流油路６０に設けられている。以下、検出装置１００の詳細について説明する。
　図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態に係る検出装置１００を示す模式的な部分断面図である。同図に示すように、検出装置１００は、ストレーナ１１０（捕集部）と、ストロークセンサ１２０（検知部）と、スプリング１３０（付勢部）と、電子制御ユニット１４０（検出部）と、警報器（警報部）１５０とを備えている。これら構成要素のうち、ストレーナ１１０、ストロークセンサ１２０の一部及び、スプリング１３０は、下流油路６０内に配置されている。
　下流油路６０は、略Ｌ字状に屈曲形成されており、ハウジング１１の底部１１Ａから横方向に延びる横方向流路６１と、横方向流路６１の下流端からオイルポンプＯＰ側に縦方向に延びる縦方向流路６２とを有する。また、横方向流路６１は、上流側の小径流路部６１Ａと、下流側の大径流路部６１Ｂとを有しており、これら小径流路部６１Ａと大径流路部６１Ｂとの間には円環状の段差面６１Ｃが形成されている。
　ストレーナ１１０は、潤滑油を通過させて潤滑油中に含まれる異物（例えば、ギヤの摩耗により生じた鉄粉や破損片等：以下、単に異物と称する）を捕集可能なメッシュ部材で略有底筒体状に形成されたストレーナ本体部１１１（捕集部材）を有する。ストレーナ本体部１１１の筒軸長さは、大径流路部６１Ｂの流路軸長さよりも短く形成されている。ストレーナ本体部１１１は、大径流路部６１Ｂ内に潤滑油の流通方向に移動可能に収容されている。また、ストレーナ本体部１１１の開口周縁には、径方向外方に向けて略直角に折れ曲がる円環状のフランジ部１１２が設けられている。
　フランジ部１１２及びストレーナ本体部１１１の内径は、好ましくは、小径流路部６１Ａの流路径と略同径に形成されている。また、フランジ部１１２の外径は、大径流路部６１Ｂの流路径よりも小径に形成されている。フランジ部１１２は、スプリング１３０の付勢力によって段差面６１Ｃに圧接状態で着座されている。
　ストロークセンサ１２０は、ストレーナ本体部１１１の筒底部外側面に当接するシャフト１２１と、シャフト１２１をストローク移動可能に支持する有底筒状のケーシング１２２と、シャフト１２１を原点位置に復帰させるリターンバネ１２３（付勢部）と、ストレーナ１１０の移動量に相当するシャフト１２１のストローク移動量Ｓを検出する検出素子部１２４とを備えている。検出素子部１２４によって検出されるストローク移動量Ｓは、電気的に接続された電子制御ユニット１４０に入力される。
　本実施形態において、ストロークセンサ１２０は、ケーシング１２２の外周に形成された不図示の雄ネジ部を、ハウジング１１の貫通孔１２５の内周に形成された不図示の雌ネジ部と螺合させることにより、ハウジング１１に着脱可能に取り付けられている。ストロークセンサ１２０をハウジング１１から取り外すことにより、ストレーナ１１０を定期交換（再利用を含む）できるように構成されている。
　スプリング１３０は、一端側をフランジ部１１２に着座させると共に、他端側をケーシング１２２の筒端面に着座させており、これらフランジ部１１２とケーシング１２２との間に圧縮状態で保持されている。
　潤滑油中の異物混入量が少ない状態（或は、略ゼロ）のときは、ストレーナ本体部１１１の内筒面に捕集される異物の量（目詰まり度合い）も少なく、ストレーナ本体部１１１を通過する潤滑油の流通抵抗は小さい。この場合は、図２Ａに示すように、ストレーナ１１０は、スプリング１３０の付勢力によってフランジ部１１２を段差面６１Ｃに着座させた状態に保持され、ストロークセンサ１２０のシャフト１２１も略原点位置に保持される。すなわち、ストロークセンサ１２０により検出されるシャフト１２１のストローク移動量Ｓは略ゼロとなる。
　その後、潤滑油中の異物混入量が増加し、ストレーナ本体部１１１の内筒面に異物が堆積し始めると、これに伴い、ストレーナ本体部１１１の目詰まり度合いが増加することで、ストレーナ本体部１１１を通過する潤滑油の流通抵抗は次第に大きくなる。すると、図２Ｂに示すように、ストレーナ１１０は、スプリング１３０の付勢力に抗して潤滑油の流れ方向にストローク移動する。ストレーナ１１０がストローク移動すると、小径流路部６１Ａを流れる潤滑油は、フランジ部１１２と段差面６１Ｃとの隙間を通って大径流路部６１Ｂ内を流れるようになる。
　この際、ストロークセンサ１２０により検出されるシャフト１２１のストローク移動量Ｓは、ストレーナ１１０の移動に応じて次第に増加する。特に、ギヤ等が破損する故障発生の直前になると、潤滑油中の異物混入量が急増し、これに伴いストレーナ本体部１１１を通過する潤滑油の流通抵抗も急増することで、シャフト１２１及びストレーナ１１０のストローク移動量Ｓは著しく増加する。本実施形態では、このような、異物堆積に応じたストレーナ１１０のストローク移動量Ｓの変化を利用して、潤滑油中の異物混入を検出する。以下、電子制御ユニット１４０による異物検出処理の詳細を説明する。
　図３は、本実施形態に係る電子制御ユニット１４０の模式的な機能ブロック図である。電子制御ユニット１４０は、車両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て構成されている。また、電子制御ユニット１４０は、異物混入量推定部１４１と、異常診断部１４２とを一部の機能要素として有している。これら各機能要素は、一体のハードウェアである電子制御ユニット１４０に含まれるものとして説明するが、これらの何れかを別体のハードウェアに設けることもできる。
　異物混入量推定部１４１は、ストレーナ１１０のストローク移動量Ｓに基づいて、潤滑油中の異物混入量ＡＭを推定する。具体的には、電子制御ユニット１４０のメモリには、予め実験等により作成したストレーナ１１０のストローク移動量Ｓと潤滑油中の異物混入量ＡＭとの関係を定めたマップＭが格納されている。マップＭにおいて、異物混入量ＡＭは、ストローク移動量Ｓが長くなるに従い急激に増大するように設定されている。異物混入量推定部１４１は、ストロークセンサ１２０から入力されるストローク移動量Ｓに基づいてマップＭを参照することにより、異物混入量ＡＭを推定する。なお、異物混入量ＡＭの推定手法はマップＭに限定されず、ストローク移動量Ｓを入力値として含むモデル式等から演算してもよい。
　異常診断部１４２は、異物混入量推定部１４１により推定される異物混入量ＡＭに基づいて、ファイナルドライブ装置１０にギヤ破損等による故障発生の前兆があるか否かの異常診断を行う。具体的には、電子制御ユニット１４０のメモリには、予め実験等により取得したファイナルドライブ装置１０に故障を発生させ得る異物の上限混入量閾値ＡＭ＿Ｍａｘが記憶されている。異常診断部１４２は、異物混入量推定部１４１から入力される異物混入量ＡＭが上限混入量閾値ＡＭ＿Ｍａｘに達すると、ファイナルドライブ装置１０に故障発生の前兆があると診断し、警報器１５０に警報を行わせる指示信号を出力する。警報器１５０は、音声により警報を行うスピーカ、又は、表示により警報を行う表示器の何れであってもよい。
　次に、図４に基づいて、本実施形態に係る異物検出処理のフローを説明する。
　ステップＳ１００では、ストロークセンサ１２０によりストレーナ１１０のストローク移動量Ｓを取得し、ステップＳ１１０では、取得したストローク移動量Ｓに基づいて異物混入量ＡＭを推定する。
　ステップＳ１２０では、異物混入量ＡＭが上限混入量閾値ＡＭ＿Ｍａｘに達しているか否かを判定する。異物混入量ＡＭが上限混入量閾値ＡＭ＿Ｍａｘに達している場合（肯定）、本制御はステップＳ１３０の処理に進む。一方、異物混入量ＡＭが上限混入量閾値ＡＭ＿Ｍａｘ未満の場合（否定）、本制御はステップＳ１００の処理に戻る。
　ステップＳ１３０では、警報器１５０により警報を実行する。次いで、ステップＳ１４０では、警報を解除する。警報の解除としては、例えば、警報が音により実行される場合には、警報音が長期に鳴る煩わしさを防止するために、一定時間経過後に警報を解除すればよい。また、警報が表示により行われる場合には、車両がメンテナンス工場等でメンテナンスされる際に、作業者により解除されるようにすればよい。ステップＳ１４０にて警報が解除されると、その後、本制御は終了する。
　以上詳述した本実施形態によれば、潤滑油中の異物を捕集するストレーナ１１０のストローク移動量Ｓから潤滑油中の異物混入量ＡＭを推定すると共に、推定される異物混入量ＡＭが上限混入量閾値ＡＭ＿Ｍａｘに達した場合には、ファイナルドライブ装置１０に故障発生の前兆があると診断し、警報を行うように構成されている。これにより、運転者に対して、ファイナルドライブ装置１０が故障する前段階にて、適切なメンテナンス時期を適宜に知らせることが可能となり、車両の路上故障を未然に防止することができる。
　特に、潤滑油中の異物混入の進行度合いは、車両の運転頻度やギヤに対する入力負荷の大きさ等、車両の運転状態に応じて変化するため、メンテナンス時期を走行距離等に基づいて一律に設定するのみでは、ファイナルドライブ装置１０の故障を未然に防止できない虞がある。本実施形態では、リアルタイムに推定される異物混入量ＡＭに基づいて警報を行うため、このような運転状況等の変化に対しても効果的に対応することが可能となり、ファイナルドライブ装置１０の故障前兆を確実に検知することができる。
　［第二実施形態］
　図５は、第二実施形態に係る検出装置１００の電子制御ユニット１４０を示す模式的な機能ブロック図である。同図に示すように、第二実施形態の検出装置１００は、第一実施形態の電子制御ユニット１４０から、異物混入量推定部１４１を省略したものである。なお、第二実施形態に係る検出装置１００は、第一実施形態と同様に、動力伝達装置１０に設けられる。
　具体的には、第二実施形態の電子制御ユニット１４０には、予め実験等により取得したファイナルドライブ装置１０に故障を発生させ得る潤滑油中の異物混入量に対応するストレーナ１１０のストローク量が上限ストローク量閾値Ｓ＿Ｍａｘとして記憶されている。異常診断部１４２は、ストロークセンサ１２０から入力されるストローク移動量Ｓが上限ストローク量閾値Ｓ＿Ｍａｘに達すると、ファイナルドライブ装置１０に故障発生の前兆があると診断し、警報器１５０に警報を行わせる指示信号を出力する。
　すなわち、第二実施形態に係る異物検出処理は、図６のフローチャートに示すように、ステップＳ２００にて、ストロークセンサ１２０によりストレーナ１１０のストローク移動量Ｓを取得し、ステップＳ２１０にて、ストローク移動量Ｓが上限ストローク量閾値Ｓ＿Ｍａｘに達しているか否かを判定する。肯定の場合は、第一実施形態と同様、ステップＳ２２０に進んで警報を実行し、ステップＳ２３０にて警報を解除して本制御は終了する。
　このように、第二実施形態の検出装置１００によれば、ストレーナ１１０のストローク移動量Ｓと上限ストローク量閾値Ｓ＿Ｍａｘとを比較することで、ファイナルドライブ装置１０の故障前兆を効果的に検知することが可能となり、第一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
　なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に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、ストロークセンサ１２０を用いるものとして説明したが、図７に示すように、ストレーナ１１０のストローク移動に伴いＯＦＦからＯＮ（又は、ＯＮからＯＦＦ）に切り替わるＯＮ／ＯＦＦセンサ１６０を用いてもよい。ＯＮ／ＯＦＦセンサ１６０を用いる場合は、ストレーナ１１０のストローク移動によりＯＮ／ＯＦＦセンサ１６０がＯＦＦからＯＮ（又は、ＯＮからＯＦＦ）に切り替えられた際に、警報を行うように構成すればよい。
　また、スプリング１３０は必須ではなく、センサ内蔵のリターンバネ１２３が一定の反力を有していれば、スプリング１３０を省略してもよい。
　また、ストレーナ１１０は、下流油路６０内に設けられるものとして説明したが、上流油路６８等、ファイナルドライブ装置１０の他の油路に配置することもできる。
　また、本実施形態の適用範囲は、ファイナルドライブ装置１０やトランスファ装置、トランスミッション等の動力伝達装置に限定されず、潤滑油を封入したギヤケースを備える装置であれば、例えばエンジン等、潤滑油が循環する装置、或は、潤滑油以外の流体が循環する他の装置類にも広く適用することが可能である。
　本出願は、2018年3月19日付で出願された日本国特許出願（特願2018-051110）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本開示の検出装置は、流体中の異物混入を効果的に検出するといった点において有用である。
１０　ファイナルドライブ装置（動力伝達装置）
１１　ハウジング
６０　下流油路
６８　上流油路
１００　検出装置
１１０　ストレーナ（捕集部）
１１１　ストレーナ本体部（捕集部材）
１１２　フランジ部
１２０　ストロークセンサ（検知部）
１３０　スプリング（付勢部）
１４０　電子制御ユニット（検出部）
１５０　警報器（警報部）

Claims (8)

  1. 　流体が流通する流路内に設けられると共に、少なくともその一部に前記流体を通過させて該流体中の異物を捕集する捕集部材を含み、該捕集部材の異物堆積に伴い前記流体の流通方向に移動される捕集部と、
    　前記捕集部の前記流通方向への移動を検知する検知部と、
    　前記検知部により検知される前記捕集部の移動に基づいて、前記流体中の異物混入を検出する検出部と、を備える
    　ことを特徴とする検出装置。
  2. 　前記検出部により検出される異物混入に基づいて警報を行う警報部をさらに備える
    　請求項１に記載の検出装置。
  3. 　前記検知部は、前記捕集部の移動量を取得するストロークセンサであり、
    　前記検出部は、前記ストロークセンサにより取得される前記移動量に基づいて、前記流体中の異物混入量を推定すると共に、該異物混入量が所定の上限閾値に達すると、前記警報部に警報を行わせる
    　請求項２に記載の検出装置。
  4. 　前記検知部は、前記捕集部の移動量を取得するストロークセンサであり、
    　前記検出部は、前記ストロークセンサにより取得される前記移動量が所定の上限閾値に達すると、前記警報部に警報を行わせる
    　請求項２に記載の検出装置。
  5. 　前記検知部は、前記捕集部の移動に伴いＯＦＦからＯＮ又は、ＯＮからＯＦＦに切り替えられるＯＮ／ＯＦＦセンサであり、
    　前記検出部は、前記ＯＮ／ＯＦＦセンサがＯＦＦからＯＮ又は、ＯＮからＯＦＦに切り替わると、前記警報部に警報を行わせる
    　請求項２に記載の検出装置。
  6. 　前記捕集部を前記流通方向とは反対方向に付勢する付勢部をさらに備え、
    　前記捕集部は、前記捕集部材の異物堆積に伴い前記付勢部の付勢力に抗して前記流通方向へ移動される
    　請求項１から５の何れか一項に記載の検出装置。
  7. 　前記捕集部は、前記流体中の異物を捕集可能なメッシュ部材で有底筒体状に形成されると共に、その筒体開口側を前記流通方向の上流側に向けられたストレーナ部材である
    　請求項１から６の何れか一項に記載の検出装置。
  8. 　前記流体は、車両用の動力伝達装置のハウジング内を循環する潤滑油であり、
    　前記流路は、前記ハウジングに形成されて前記潤滑油を流通させる潤滑油路である
    　請求項１から７の何れか一項に記載の検出装置。
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