係合機構評価装置及びその方法
【課題】トランスミッション内部の係合機構の性能をサブアッセンブリ状態で評価する係合機構評価装置及びその方法を提供する。
【解決手段】係合機構の性能を評価する係合機構評価装置１であって、クラッチ２の入力側に駆動モータ３と、前記駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４と、前記駆動モータ３の回転数を検出する回転計５と、前記クラッチ２に油圧を供給する油圧発生装置６と、前記油圧発生装置６から供給される油圧を検出する圧力変換器７と、前記クラッチ２の挙動状態を計測する計測手段８と、予め任意に設定したトルク、回転数及び油圧の各設定値を入力する操作手段９と、前記各設定値に対応する駆動モータ３及び油圧発生装置６の各々に与える各電流指令値を演算するとともに、前記各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とが一致するように前記各電流指令値をリアルタイムに演算する制御手段１０と、を備えた。
【解決手段】係合機構の性能を評価する係合機構評価装置１であって、クラッチ２の入力側に駆動モータ３と、前記駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４と、前記駆動モータ３の回転数を検出する回転計５と、前記クラッチ２に油圧を供給する油圧発生装置６と、前記油圧発生装置６から供給される油圧を検出する圧力変換器７と、前記クラッチ２の挙動状態を計測する計測手段８と、予め任意に設定したトルク、回転数及び油圧の各設定値を入力する操作手段９と、前記各設定値に対応する駆動モータ３及び油圧発生装置６の各々に与える各電流指令値を演算するとともに、前記各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とが一致するように前記各電流指令値をリアルタイムに演算する制御手段１０と、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、係合機構を部品状態で評価する係合機構評価装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるトランスミッション等の係合機構の性能を試験する試験装置として、特許文献１に記載されているように、出力側及び入力側に動力伝達軸を備えたトランスミッション、デファレンシャルギアなどの動力伝達系機器の振動、騒音などの性能を試験することのできる動力伝達系機器用試験装置は公知となっている。
【０００３】
また、特許文献２に記載されているクラッチの試験方法及びその試験装置は、試験装置の構成を簡易化し稼動コストを低減するために入出力を共通の駆動源で駆動して試験を行う変速クラッチの試験方法及び装置である。
【特許文献１】特開２０００−１０５１７１号公報
【特許文献２】特開平５−５２７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示すように、従来の試験装置及び試験方法は係合機構（クラッチ・ブレーキ）を含むトランスミッションアッセンブリ状態において性能試験を実施するものであり、トランスミッション内部は外部からは目視できないブラックボックスとなっていた。そのため、係合機構がどのような挙動状態となっているかは、最終的な出力軸の回転変化やトルク変化、そして、試験後に分解し状態を確認する等で間接的に判断するほかなかった。
また、特許文献１に記載されている試験方法及びその試験装置においては、出力側及び入力側に駆動モータを接続して性能試験を行う装置であり、試験装置が大掛かりなものとなってしまうという課題がある。
【０００５】
また、係合機構の挙動状態を直接観察するためにトランスミッションのケースに開口部を設け、小型カメラ等により内部を撮影するという方法も試みられているが、ケース内部はオイル潤滑されているため係合機構を明瞭に撮影することは難しく、詳細な評価は困難であった。つまり、現状においては多段変速式のトランスミッションに用いられる係合機構（クラッチ・ブレーキ）の性能を詳細に試験評価することができない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決すべく、トランスミッション内部の係合機構の性能をサブアッセンブリ状態で評価する係合機構評価装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、
係合機構の性能を評価する係合機構評価装置であって、
前記係合機構の入力側に駆動力を入力する駆動モータと、
前記駆動モータのトルクを検出するトルク計と、
前記駆動モータの回転数を検出する回転計と、
前記係合機構の係合状態を制御する係合制御手段と、
前記係合機構の係合状態を検出する係合状態検出手段と、
前記係合機構の挙動状態を計測する計測手段と、
前記係合機構への駆動力の入力及び前記係合機構の係合状態の制御を行うために予め任意に設定したトルク、回転数及び係合状態の各設定値を入力する操作手段と、
前記各設定値に対応する前記駆動モータ及び前記係合制御手段の各々に与える各電流指令値を演算するとともに、前記トルク計、前記回転計及び前記係合状態検出手段により検出されたトルク、回転数及び係合状態の各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とが一致するように前記各電流指令値をリアルタイムに演算する制御手段と、を備えたものである。
【０００９】
請求項２においては、
前記計測手段が、前記係合機構の挙動状態を外部から撮影して計測する画像計測手段であるものである。
【００１０】
請求項３においては、
前記係合機構の入力側から駆動力が伝達され、かつ、前記係合機構の出力側が固定状態となっているものである。
【００１１】
請求項４においては、
係合機構の性能を評価する係合機構評価方法であって、
前記係合機構への駆動力の入力及び前記係合機構の係合状態の制御を行うために、予め任意に設定したトルク、回転数、及び係合状態の各設定値に対応する駆動モータ及び係合制御手段の各々に与える各電流指令値を演算し、前記各電流指令値を前記駆動モータ及び前記係合制御手段の各々に与えて、前記係合機構の入力側から前記駆動モータにより駆動力を入力し、かつ前記係合制御手段により前記係合機構の係合状態を制御しつつ、前記駆動モータのトルクと回転数、及び、前記係合制御手段により制御される前記係合機構の係合状態をそれぞれ検出した各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とを一致させるように前記各電流指令値をリアルタイムに演算することで前記係合機構を前記各設定値どおりに制御して、この際の前記係合機構の挙動状態を計測するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、係合機構を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、係合機構は部品状態であるため、外部より容易に計測手段により計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００１４】
請求項２においては、係合機構が部品状態であるため、外部より容易に画像計測手段によって撮影及び計測することが可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００１５】
請求項３においては、係合機構の出力側の駆動源が不要となり、係合機構評価装置をコンパクトに構成できる。
【００１６】
請求項４においては、係合機構を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、係合機構は部品状態であるため、外部より容易に計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る係合機構評価装置の全体構成を示す模式図、図２は被評価物であるクラッチの構造を示す模式断面図、図３は係合機構評価装置の別実施例の全体構成を示す模式図、図４は係合機構評価装置の制御フローを示す図、図５は被評価物である電磁クラッチの構造を示す模式断面図である。
本実施形態においては、被評価物として油圧式であり、ソレノイド弁によって油圧（係合圧）を制御して係合させる油圧式係合機構について主に説明するが、特に限定するものではなく、電磁力の作用で係合させる電磁式係合機構等の他の係合機構を用いることもできる。油圧式係合機構は、油圧シリンダ等のアクチュエータによって係合される乾式あるいは湿式のクラッチや単板式あるいは多板式のクラッチなどである。電磁式係合機構は、電磁クラッチや磁粉式クラッチなどの電気的に係合・遮断を制御することができるクラッチなどである。
なお、本実施形態においては、係合機構の係合状態として、係合機構の係合圧（油圧等）を示すものであるが、特に限定するものではなく、係合機構の係合、遮断、スリップの各状態のことでもある。また、係合機構の係合状態の制御としては、係合機構の係合圧（言い換えればトルク伝達量）を制御すること、係合機構の係合、遮断、スリップの各状態を相互に変更すること、前記各状態の変更の開始・終了のタイミングを制御することなどが例として挙げられる。
【００１８】
本実施形態に係る係合機構評価装置を図１、図２及び図３を用いて説明する。
係合機構評価装置１は、車両に搭載されるトランスミッション内部に具備される係合機構の性能を評価する装置であり、図１に示すように、前記係合機構の一例であるクラッチ２の入力側に駆動力を入力する駆動モータ３と、前記駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４（図２）と、前記駆動モータ３の回転数を検出する回転計５と、前記クラッチ２の係合状態を制御する係合制御手段の一例であり、前記クラッチ２へ係合に必要な油圧を供給する油圧発生装置６と、前記クラッチ２の係合状態を検出する係合状態検出手段の一例であり、前記油圧発生装置６から供給される油圧を検出する圧力変換器７と、前記クラッチ２の挙動状態を計測する計測手段８と、前記クラッチ２への駆動力の入力及び油圧の供給を行うために予め任意に設定したトルク、回転数及び油圧の各設定値を入力する操作手段９と、後述する制御手段１０と、から主に構成されている。
なお、本実施形態では被評価物が係合機構の一例である油圧式のクラッチ２である場合について主に説明するが、特に限定するものではない。
【００１９】
前記駆動モータ３は、応答性が良好である低慣性モータであり、図１に示すように、基台１１上に載置されている。前記駆動モータ３の図示しない駆動軸は入力軸１２（図２参照）と接続されており、後述する油圧式クラッチ２に対して入力軸１２を介して回転駆動力を入力する駆動源となる。
また、駆動モータ３とクラッチ２との間の入力軸１２には駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４（図２参照）が接続されている。また、駆動モータ３内の所定位置には、駆動モータ３の回転数を検出する回転計５が配置されている。トルク計４及び回転計５は後述する制御手段１０と接続されている。
【００２０】
前記クラッチ２は、図２に示すように、車両に搭載されるトランスミッション内に具備される複数のクラッチディスク２ａが設けられた多板クラッチであり、入力軸１２に設けられた複数のクラッチディスク１２ａとの係合状態（接続状態）を制御することにより入力軸１２を介して駆動モータ３からの駆動力を伝達もしくは遮断するものであり、本発明に係る係合機構評価装置１によって性能を評価される被評価物である。
また、クラッチ２は、図１及び図２に示すように、その下端が支持台１７上に着脱自在に固定されている。クラッチ２には、クラッチ２の入力側（図２に示すクラッチ２の後側）から入力軸１２を介して駆動力が伝達されるが、クラッチ２本体は、前記支持台１７に固定されているため、クラッチ２は軸心回りに回転せずに出力側（図２に示すクラッチ２の前側）が固定状態となっている。つまり、入力軸１２のみが回転して、クラッチ２本体は回転しないように構成しており、クラッチディスク２ａとクラッチディスク１２ａとの間で相対的回転差を生じさせることによってクラッチ２の実働状態を再現して所望条件での模擬的実働試験を実施できるように構成している。さらに、上述したようにクラッチ２の入力側から駆動力を伝達し、かつ、クラッチ２の出力側を固定してクラッチ２の性能評価を行うように係合機構評価装置１を構成したことにより、本実施形態においては駆動モータ３のみを用いてクラッチ２の性能を評価するのに必要な駆動力を伝達することが可能となり、クラッチ２の出力側を駆動する駆動源を設ける必要がなくなるため、係合機構評価装置１をコンパクトに構成できる。
【００２１】
また、クラッチ２内部には、前記クラッチディスク２ａと接続されている図示しないリング状のクラッチピストンが具備されており、軸心方向（図２においては前後方向）に移動可能になっている。前記クラッチピストンには後述する油圧発生装置６から係合に必要となる油圧が供給されることで、クラッチピストンが伸縮自在となっている。このクラッチピストンの伸縮によりクラッチディスク２ａが軸心方向に移動可能となり、入力軸１２のクラッチディスク１２ａと係合もしくは遮断することができるようになっている。
なお、本実施形態においては、クラッチ２の入力側（一次側）のみに駆動源である駆動モータ３からトルクを供給して試験する構成としているが、特に限定するものではない。例えば、クラッチ２を支持台１７に固定するのではなく、軸心回りに回動自在となるべく支持して、クラッチ２の入力側だけでなく、出力側にも駆動源を配置し、クラッチ２の出力側を回転駆動させるトルクを供給する構成とすることも可能である。
【００２２】
前記油圧発生装置６は、その装置の一部としてトランスミッションの油圧制御に用いられるバルブボデー１５を有しており、該バルブボデー１５は制御手段１０内に配置されているソレノイド駆動部１０ｂと接続されている。また、油圧を供給するための油圧供給管１６が、バルブボデー１５の一端から前記クラッチ２内のクラッチディスク２ａを軸心方向に動作させる駆動源となる前述したクラッチピストンに接続されている。前記ソレノイド駆動部１０ｂによりバルブボデー１５が具備するソレノイド弁の開閉制御を行うことでクラッチ２（クラッチピストン）へ係合に必要な油圧を供給することができる構成となっている。すなわち、油圧発生装置６によりクラッチ２に油圧を供給することで、クラッチ２の係合状態（係合・遮断）を制御するものである。前記油圧供給管１６の中途部には、クラッチ２の係合状態を検出する係合状態検出手段である圧力変換器７が設けられており、該圧力変換器７は、クラッチ２に供給される油圧が検出可能となっている。すなわち、クラッチ２におけるクラッチディスク２ａとクラッチディスク１２ａとが係合する係合圧（油圧）の状態が、検出可能となっている。また、前記圧力変換器７は後述する制御手段１０に接続されている。
なお、本実施形態においては、バルブボデー１５によりクラッチ２に対して供給する油圧（供給圧）を制御する構成としているが、特に限定するものではなく、バルブボデー１５を用いないで、ソレノイドバルブのみを用いてクラッチ２に供給する油圧を直接的に制御する構成とすることも可能である。
【００２３】
具体的には、係合機構であるクラッチ２に、バルブボデー１５の代わりに複数のソレノイドバルブ（ソレノイド弁もしくはリニアソレノイド弁）から成るソレノイドバルブユニット（図示せず）を介して油圧発生装置６と接続し、ソレノイドバルブユニットが有する各ソレノイドバルブを制御手段１０によって励磁されることで油路の開閉制御可能に構成する。このような構成によって、クラッチ２に供給する油圧をソレノイドバルブユニットの制御、例えば励磁電流のデューティ制御等を行うことで、目標とする油圧となるように制御を行う構成とすることも可能である。
【００２４】
前記計測手段８は、クラッチ２の挙動状態を外部から撮影及び計測する画像計測手段である高速度カメラであり、後述する制御手段１０と接続されている。この高速度カメラによりクラッチ２の挙動状態を外部から直接的に観察し、撮影及び計測することができる構成となっている。
【００２５】
前記操作手段９は、パーソナルコンピュータ（以下、操作ＰＣ）を用いており、操作ＰＣはケーブルを介して後述する制御手段１０内の統合制御部１０ａに接続されている。この操作ＰＣを介して前記クラッチ２への駆動力の入力及び前記クラッチ２へ係合に必要な油圧の供給を行うために、予め任意に設定したトルク、回転数及び油圧の各設定値を統合制御部１０ａに入力可能となっており、具体的には、トルク、回転数及び油圧の各設定値の時系列データ、すなわち、各設定値のタイムチャートを統合制御部１０ａに入力することで前記駆動モータ３及び油圧発生装置６を設定値どおりに自在に操作することができる。
【００２６】
前記制御手段１０は、前記駆動モータ３及び油圧発生装置６に電流指令を与えることでそれぞれを駆動制御する統合制御部１０ａと、該統合制御部１０ａと接続され、バルブボデー１５内にあるソレノイド弁を駆動するソレノイド駆動部１０ｂとを具備している。前記統合制御部１０ａには、前記駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４、前記駆動モータ３の回転数を検出する回転計５、及び、油圧発生装置６よりクラッチ２に供給される油圧を検出する圧力変換器７が接続されている。また、前記統合制御部１０ａには、トルク、回転数及び油圧の各設定値の入力を行う操作ＰＣが接続されている。
【００２７】
前記統合制御部１０ａは、前記駆動モータ３及び油圧発生装置６を前記操作手段９により入力されたトルク、回転数及び油圧の各設定値に対応する電流指令値を演算して、該電流指令値を前記駆動モータ３及び油圧発生装置６とに与えて、各設定値どおりに動作させる。具体的には、前記統合制御部１０ａは、前記各設定値に対応した駆動力及び油圧を発生させるために駆動モータ３及び油圧発生装置６に与える各電流指令値を演算するとともに、前記トルク計４、前記回転計５及び前記圧力変換器７により検出されたトルク、回転数及び油圧の各検出値をフィードバックしつつ、前記各検出値と前記各設定値とを一致させるように前記各電流指令値をリアルタイムに演算することでクラッチ２を前記各設定値どおりに制御する。
【００２８】
また、図３に示す係合機構評価装置１の別実施例は、前述した係合機構評価装置１と略同じ構成の装置であるが、圧力変換器７をバルブボデー１５近傍にも設け、クラッチ２の実働状態を計測する計測手段８として高速度カメラだけではなく、高速度カメラと併設するサーモビューワと、クラッチ２近傍に配置されるクラッチ２の変位を検出する変位計及びひずみを検出するひずみ計である検出手段１８とを追加して構成した例である。
【００２９】
次に、係合機構評価装置１によるクラッチ２の性能の評価方法について図４を用いて説明する。
上述した係合機構評価装置１の構成において、係合機構であるクラッチ２の性能を実働状態で試験評価する場合に、図４に示すように、まず、予め別途取得したトランスミッションのアッセンブリ状態におけるトルク、回転数、及び油圧の各波形データ（トルク、回転数、及び油圧の各特性の時系列データを示したタイムチャート、図４の矢印Ａ参照）を設定値として操作手段９である操作ＰＣより入力することで制御手段１０内の統合制御部１０ａに設定値として各波形データが送られる。該統合制御部１０ａは、入力された各設定値（各波形データ）より駆動モータ３及び油圧発生装置６に与える各電流指令値を演算して、設定値として入力されたトルク及び回転数が得られる電流指令値を駆動モータ３に与え、さらに、設定値として入力された油圧がクラッチ２に供給される電流指令値をソレノイド駆動部１０ｂへと与える。そうして、駆動モータ３では与えられた電流指令値に応じたトルク及び回転数にて駆動軸を駆動回転して、その際に駆動軸と接続されている入力軸１２の中途部（図２）に接続されているトルク計４と、駆動モータ３の所定位置に配置されている回転計５によりトルク及び回転数の各検出値がリアルタイムで検出される。一方、ソレノイド駆動部１０ｂに与えられた電流指令値に応じてソレノイド駆動部１０ｂが、バルブボデー１５内のソレノイド弁の開閉を行って、所定の油圧をクラッチ２に対して供給して、クラッチ２に内蔵されているクラッチピストンを軸心方向に駆動することでクラッチディスク２ａを軸心方向（図２においては前後方向）に移動させて、入力軸１２が有しているクラッチディスク１２ａとが波形データどおりに接続もしくは遮断するように制御が行われる。その際にバルブボデー１５近傍に配置されている圧力変換器７により供給される油圧の検出値がリアルタイムで検出される。そうして、図４に示すようにトルク計４、回転計５及び圧力変換器７により検出されたトルク、回転数及び油圧の各々の検出値はフィードバック制御を行うためのフィードバック情報として統合制御部１０ａにフィードバックされる。こうして統合制御部１０ａではリアルタイムに演算を行ってトルク、回転数及び油圧のフィードバック制御を行う。すなわち、統合制御部１０ａは、前述したトルク、回転数及び油圧の各波形データ（タイムチャート）と所定時間毎に検出されるトルク、回転数及び油圧の各検出値とが一致するようにリアルタイムで与えた電流指令値と各検出値を比較して、ずれを補正する演算を行って制御している。このようにして、クラッチ２を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動を再現することが可能となっている。
なお、上述したようにトルク計４、回転計５及び圧力変換器７により検出されたトルク、回転数及び油圧の各々の検出値（実測データ）を用いてクラッチ２を制御しているが、特に限定するものではなく、シュミレーション等により求めたデータや係合機構の信頼性を評価するために過酷条件となるように意図的に構成したデータを用いることも可能である。
【００３０】
また、このようにクラッチ２を部品状態のままでアッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となったことにより、クラッチ２の外部の所定位置（図１においてはクラッチ２の前方）に設置している高速度カメラもしくは、図３に示すように高速度カメラに加えて、サーモビューワ、クラッチ２近傍に設置された変位計及びひずみ計である検出手段１８等の複数の計測手段８によりクラッチ２を直接的に撮影及び計測をすることが可能となる。従来の装置ではトランスミッション内のクラッチ２を直接的に撮影することが実質上不可能であったが、本発明の係合機構評価装置１によりクラッチ２を部品状態にて実働状態の性能評価が可能となり、クラッチ２を直接的に撮影・計測が可能となる。また、クラッチ２は部品状態で性能評価が可能であるため、外部より容易に高速度カメラ等により撮影・計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。さらに、計測手段８として高速度カメラに加えて、サーモビューワや変位計、ひずみ計を用いることにより、クラッチ２の発熱分布や係合油圧によるクラッチ２の変形、摩擦材及びクラッチディスク２ａ、１２ａの相対的な挙動をリアルタイムに試験・評価できる。すなわち、クラッチ２をサブアッセンブリ状態（部品状態）で、実働状態の過渡トルク特性・過渡油圧特性・潤滑を再現することが可能となり、アッセンブリ状態と略等価の試験が可能となる。
【００３１】
上記の如く、本実施形態の係合機構評価装置１は、トランスミッション内部の係合機構（ブレーキ、クラッチ）の性能試験において、トランスミッションのアッセンブリ状態ではなくサブアッセンブリ状態（部品状態）であるクラッチ２の稼動中の挙動状態を把握し高速度カメラ撮影等による変位検出を可能とするために、サブアッセンブリ状態でトランスミッションアッセンブリ状態相当の実働挙動を再現し、係合機構の一次側にのみ低慣性モータである駆動モータ３からトルクを供給し、出力側は固定して試験する装置構成及び方法となっている。
【００３２】
次に、本実施形態である係合機構評価装置１を用いて電磁クラッチ２０を評価する別実施例を図５を用いて説明する。
なお、前述したクラッチ２を係合機構評価装置１により評価する際に説明した同様の部材及び機能を有する箇所には同符号を付している。
【００３３】
電磁クラッチ２０は、図５に示すように、車両に搭載されるトランスミッション等に具備される複数のクラッチディスク２０ａが設けられた多板式の電磁クラッチであり、入力軸１２に設けられた複数のクラッチディスク１２ａとの係合状態（接続状態）を電気的に制御することにより入力軸１２を介して駆動モータ３からの駆動力を伝達もしくは遮断するものであり、本発明に係る係合機構評価装置１によって性能を評価される被評価物である。
また、電磁クラッチ２０は、図５に示すように、その下端が支持台１７上に着脱自在に固定されている。電磁クラッチ２０には、電磁クラッチ２０の入力側（図５に示す電磁クラッチ２０の後側）から入力軸１２を介して駆動力が伝達されるが、電磁クラッチ２０本体は、前記支持台１７に固定されているため、電磁クラッチ２０は軸心回りに回転せずに出力側（図５に示す電磁クラッチ２０の前側）が固定状態となっている。つまり、入力軸１２のみが回転して、電磁クラッチ２０本体は回転しないように構成しており、クラッチディスク２０ａとクラッチディスク１２ａとの間で相対的回転差を生じさせることによって電磁クラッチ２０の実働状態を再現して所望条件での模擬的実働試験を実施できるように構成している。さらに、上述したように電磁クラッチ２０の入力側から駆動力を伝達し、かつ、電磁クラッチ２０の出力側を固定して電磁クラッチ２０の性能評価を行うように係合機構評価装置１を構成したことにより、本実施形態においては駆動モータ３のみを用いて電磁クラッチ２の性能を評価するのに必要な駆動力を伝達することが可能となり、電磁クラッチ２０の出力側を駆動する駆動源を設ける必要がなくなるため、係合機構評価装置１をコンパクトに構成できる。
【００３４】
また、電磁クラッチ２０は、前記固定側のクラッチディスク２０ａと、駆動モータ３側の入力軸１２に接続されてそれとともに回転するクラッチディスク１２ａと、それらクラッチディスク２０ａとクラッチディスク１２ａとを電磁力に従って押圧することにより相互に摩擦係合させる電磁ソレノイド２１とを基本的に備える係合機構であって、制御手段１０（統合制御部１０ａ）からの電流指令値に対応した大きさの係合圧（電磁ソレノイド２１に供給される駆動電流に対応した大きさの係合圧）を発生するように構成されている。
【００３５】
このように構成された多板式の電磁クラッチ２０の性能を実働状態で試験評価する場合においては、前述したクラッチ２の評価における係合制御手段である油圧発生装置６の代わりに、制御手段１０内に電磁クラッチ２０の電磁ソレノイド２１に駆動電流を供給（出力）して係合状態（係合圧）を制御する図示しない駆動電流供給手段を具備し、かつ、油圧の代わりに電磁クラッチ２の係合圧を検出する係合状態検出手段として、電磁クラッチ近傍に係合圧を検出する圧力センサ等を設けることで、油圧式のクラッチ２の評価と同様にして電磁クラッチ２０の評価をすることも可能である。
【００３６】
上記の如く、本実施形態に係る係合機構評価装置１を用いて電磁クラッチ２０を評価する場合においても、油圧式であるクラッチ２と同様にして性能を評価することが可能である。すなわち、電磁クラッチ２０を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、電磁クラッチ２０は部品状態であるため、外部より容易に計測手段により計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００３７】
このように、係合機構であるクラッチ２の性能を評価する係合機構評価装置１であって、前記クラッチ２の入力側に駆動力を入力する駆動モータ３と、前記駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４と、前記駆動モータ３の回転数を検出する回転計５と、前記クラッチ２へ係合に必要な油圧を供給する油圧発生装置６と、前記油圧発生装置６から供給される油圧を検出する圧力変換器７と、前記クラッチの挙動状態を計測する計測手段８と、前記クラッチ２への駆動力の入力及び油圧の供給を行うために予め任意に設定したトルク、回転数及び油圧の各設定値を入力する操作手段９と、前記各設定値に対応する前記駆動モータ３及び前記油圧発生装置６の各々に与える各電流指令値を演算するとともに、前記トルク計４、前記回転計５及び前記圧力変換器７により検出されたトルク、回転数及び油圧の各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とが一致するように前記各電流指令値をリアルタイムに演算する制御手段１０と、を備えたことにより、係合機構であるクラッチ２を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、クラッチ２は部品状態であるため、外部より容易に計測手段により計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００３８】
また、前記計測手段８が、前記係合機構であるクラッチ２の挙動状態を外部から撮影して計測する画像計測手段の一例である高速度カメラであることにより、係合機構であるクラッチ２が部品状態であるため、外部より容易に高速度カメラによって撮影及び計測をすることが可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００３９】
また、前記係合機構であるクラッチ２の入力側から駆動力が伝達され、かつ、前記クラッチ２の出力側が固定状態となっていることにより、クラッチ２の出力側の駆動源が不要となり、係合機構評価装置１をコンパクトに構成できる。
【００４０】
また、係合機構であるクラッチ２の性能を評価する係合機構評価方法であって、前記クラッチ２への駆動力の入力及び前記クラッチ２へ係合に必要な油圧の供給を行うために、予め任意に設定したトルク、回転数、及び油圧の各設定値に対応する駆動モータ３及び油圧発生装置６の各々に与える各電流指令値を演算し、前記各電流指令値を前記駆動モータ３及び前記油圧発生装置６の各々に与えて、前記クラッチ２の入力側から前記駆動モータ３により駆動力を入力し、かつ前記油圧発生装置６により前記クラッチ２に油圧を供給しつつ、前記駆動モータ３のトルクと回転数、及び、前記油圧発生装置６から供給される油圧をそれぞれ検出した検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とを一致させるように前記各電流指令値をリアルタイムに演算することで前記クラッチ２を前記各設定値どおりに制御して、この際の前記クラッチ２の挙動状態を計測することにより、係合機構であるクラッチ２を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、クラッチ２は部品状態であるため、外部より容易に計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００４１】
本発明である係合機構評価装置及びその方法は、主にトランスミッションの開発段階、生産準備段階での製造条件導出、構成部品の品質管理等を目的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る係合機構評価装置の全体構成を示す模式図。
【図２】被評価物であるクラッチの構造を示す模式断面図。
【図３】係合機構評価装置の別実施例の全体構成を示す模式図。
【図４】係合機構評価装置の制御フローを示す図。
【図５】被評価物である電磁クラッチの構造を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１ 係合機構評価装置
２ クラッチ
３ 駆動モータ
４ トルク計
５ 回転計
６ 油圧発生装置
７ 圧力変換器
８ 計測手段
９ 操作手段
１０ 制御手段
２０ 電磁クラッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、係合機構を部品状態で評価する係合機構評価装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載されるトランスミッション等の係合機構の性能を試験する試験装置として、特許文献１に記載されているように、出力側及び入力側に動力伝達軸を備えたトランスミッション、デファレンシャルギアなどの動力伝達系機器の振動、騒音などの性能を試験することのできる動力伝達系機器用試験装置は公知となっている。
【０００３】
また、特許文献２に記載されているクラッチの試験方法及びその試験装置は、試験装置の構成を簡易化し稼動コストを低減するために入出力を共通の駆動源で駆動して試験を行う変速クラッチの試験方法及び装置である。
【特許文献１】特開２０００−１０５１７１号公報
【特許文献２】特開平５−５２７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示すように、従来の試験装置及び試験方法は係合機構（クラッチ・ブレーキ）を含むトランスミッションアッセンブリ状態において性能試験を実施するものであり、トランスミッション内部は外部からは目視できないブラックボックスとなっていた。そのため、係合機構がどのような挙動状態となっているかは、最終的な出力軸の回転変化やトルク変化、そして、試験後に分解し状態を確認する等で間接的に判断するほかなかった。
また、特許文献１に記載されている試験方法及びその試験装置においては、出力側及び入力側に駆動モータを接続して性能試験を行う装置であり、試験装置が大掛かりなものとなってしまうという課題がある。
【０００５】
また、係合機構の挙動状態を直接観察するためにトランスミッションのケースに開口部を設け、小型カメラ等により内部を撮影するという方法も試みられているが、ケース内部はオイル潤滑されているため係合機構を明瞭に撮影することは難しく、詳細な評価は困難であった。つまり、現状においては多段変速式のトランスミッションに用いられる係合機構（クラッチ・ブレーキ）の性能を詳細に試験評価することができない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決すべく、トランスミッション内部の係合機構の性能をサブアッセンブリ状態で評価する係合機構評価装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、
係合機構の性能を評価する係合機構評価装置であって、
前記係合機構の入力側に駆動力を入力する駆動モータと、
前記駆動モータのトルクを検出するトルク計と、
前記駆動モータの回転数を検出する回転計と、
前記係合機構の係合状態を制御する係合制御手段と、
前記係合機構の係合状態を検出する係合状態検出手段と、
前記係合機構の挙動状態を計測する計測手段と、
前記係合機構への駆動力の入力及び前記係合機構の係合状態の制御を行うために予め任意に設定したトルク、回転数及び係合状態の各設定値を入力する操作手段と、
前記各設定値に対応する前記駆動モータ及び前記係合制御手段の各々に与える各電流指令値を演算するとともに、前記トルク計、前記回転計及び前記係合状態検出手段により検出されたトルク、回転数及び係合状態の各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とが一致するように前記各電流指令値をリアルタイムに演算する制御手段と、を備えたものである。
【０００９】
請求項２においては、
前記計測手段が、前記係合機構の挙動状態を外部から撮影して計測する画像計測手段であるものである。
【００１０】
請求項３においては、
前記係合機構の入力側から駆動力が伝達され、かつ、前記係合機構の出力側が固定状態となっているものである。
【００１１】
請求項４においては、
係合機構の性能を評価する係合機構評価方法であって、
前記係合機構への駆動力の入力及び前記係合機構の係合状態の制御を行うために、予め任意に設定したトルク、回転数、及び係合状態の各設定値に対応する駆動モータ及び係合制御手段の各々に与える各電流指令値を演算し、前記各電流指令値を前記駆動モータ及び前記係合制御手段の各々に与えて、前記係合機構の入力側から前記駆動モータにより駆動力を入力し、かつ前記係合制御手段により前記係合機構の係合状態を制御しつつ、前記駆動モータのトルクと回転数、及び、前記係合制御手段により制御される前記係合機構の係合状態をそれぞれ検出した各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とを一致させるように前記各電流指令値をリアルタイムに演算することで前記係合機構を前記各設定値どおりに制御して、この際の前記係合機構の挙動状態を計測するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
請求項１においては、係合機構を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、係合機構は部品状態であるため、外部より容易に計測手段により計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００１４】
請求項２においては、係合機構が部品状態であるため、外部より容易に画像計測手段によって撮影及び計測することが可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００１５】
請求項３においては、係合機構の出力側の駆動源が不要となり、係合機構評価装置をコンパクトに構成できる。
【００１６】
請求項４においては、係合機構を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、係合機構は部品状態であるため、外部より容易に計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る係合機構評価装置の全体構成を示す模式図、図２は被評価物であるクラッチの構造を示す模式断面図、図３は係合機構評価装置の別実施例の全体構成を示す模式図、図４は係合機構評価装置の制御フローを示す図、図５は被評価物である電磁クラッチの構造を示す模式断面図である。
本実施形態においては、被評価物として油圧式であり、ソレノイド弁によって油圧（係合圧）を制御して係合させる油圧式係合機構について主に説明するが、特に限定するものではなく、電磁力の作用で係合させる電磁式係合機構等の他の係合機構を用いることもできる。油圧式係合機構は、油圧シリンダ等のアクチュエータによって係合される乾式あるいは湿式のクラッチや単板式あるいは多板式のクラッチなどである。電磁式係合機構は、電磁クラッチや磁粉式クラッチなどの電気的に係合・遮断を制御することができるクラッチなどである。
なお、本実施形態においては、係合機構の係合状態として、係合機構の係合圧（油圧等）を示すものであるが、特に限定するものではなく、係合機構の係合、遮断、スリップの各状態のことでもある。また、係合機構の係合状態の制御としては、係合機構の係合圧（言い換えればトルク伝達量）を制御すること、係合機構の係合、遮断、スリップの各状態を相互に変更すること、前記各状態の変更の開始・終了のタイミングを制御することなどが例として挙げられる。
【００１８】
本実施形態に係る係合機構評価装置を図１、図２及び図３を用いて説明する。
係合機構評価装置１は、車両に搭載されるトランスミッション内部に具備される係合機構の性能を評価する装置であり、図１に示すように、前記係合機構の一例であるクラッチ２の入力側に駆動力を入力する駆動モータ３と、前記駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４（図２）と、前記駆動モータ３の回転数を検出する回転計５と、前記クラッチ２の係合状態を制御する係合制御手段の一例であり、前記クラッチ２へ係合に必要な油圧を供給する油圧発生装置６と、前記クラッチ２の係合状態を検出する係合状態検出手段の一例であり、前記油圧発生装置６から供給される油圧を検出する圧力変換器７と、前記クラッチ２の挙動状態を計測する計測手段８と、前記クラッチ２への駆動力の入力及び油圧の供給を行うために予め任意に設定したトルク、回転数及び油圧の各設定値を入力する操作手段９と、後述する制御手段１０と、から主に構成されている。
なお、本実施形態では被評価物が係合機構の一例である油圧式のクラッチ２である場合について主に説明するが、特に限定するものではない。
【００１９】
前記駆動モータ３は、応答性が良好である低慣性モータであり、図１に示すように、基台１１上に載置されている。前記駆動モータ３の図示しない駆動軸は入力軸１２（図２参照）と接続されており、後述する油圧式クラッチ２に対して入力軸１２を介して回転駆動力を入力する駆動源となる。
また、駆動モータ３とクラッチ２との間の入力軸１２には駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４（図２参照）が接続されている。また、駆動モータ３内の所定位置には、駆動モータ３の回転数を検出する回転計５が配置されている。トルク計４及び回転計５は後述する制御手段１０と接続されている。
【００２０】
前記クラッチ２は、図２に示すように、車両に搭載されるトランスミッション内に具備される複数のクラッチディスク２ａが設けられた多板クラッチであり、入力軸１２に設けられた複数のクラッチディスク１２ａとの係合状態（接続状態）を制御することにより入力軸１２を介して駆動モータ３からの駆動力を伝達もしくは遮断するものであり、本発明に係る係合機構評価装置１によって性能を評価される被評価物である。
また、クラッチ２は、図１及び図２に示すように、その下端が支持台１７上に着脱自在に固定されている。クラッチ２には、クラッチ２の入力側（図２に示すクラッチ２の後側）から入力軸１２を介して駆動力が伝達されるが、クラッチ２本体は、前記支持台１７に固定されているため、クラッチ２は軸心回りに回転せずに出力側（図２に示すクラッチ２の前側）が固定状態となっている。つまり、入力軸１２のみが回転して、クラッチ２本体は回転しないように構成しており、クラッチディスク２ａとクラッチディスク１２ａとの間で相対的回転差を生じさせることによってクラッチ２の実働状態を再現して所望条件での模擬的実働試験を実施できるように構成している。さらに、上述したようにクラッチ２の入力側から駆動力を伝達し、かつ、クラッチ２の出力側を固定してクラッチ２の性能評価を行うように係合機構評価装置１を構成したことにより、本実施形態においては駆動モータ３のみを用いてクラッチ２の性能を評価するのに必要な駆動力を伝達することが可能となり、クラッチ２の出力側を駆動する駆動源を設ける必要がなくなるため、係合機構評価装置１をコンパクトに構成できる。
【００２１】
また、クラッチ２内部には、前記クラッチディスク２ａと接続されている図示しないリング状のクラッチピストンが具備されており、軸心方向（図２においては前後方向）に移動可能になっている。前記クラッチピストンには後述する油圧発生装置６から係合に必要となる油圧が供給されることで、クラッチピストンが伸縮自在となっている。このクラッチピストンの伸縮によりクラッチディスク２ａが軸心方向に移動可能となり、入力軸１２のクラッチディスク１２ａと係合もしくは遮断することができるようになっている。
なお、本実施形態においては、クラッチ２の入力側（一次側）のみに駆動源である駆動モータ３からトルクを供給して試験する構成としているが、特に限定するものではない。例えば、クラッチ２を支持台１７に固定するのではなく、軸心回りに回動自在となるべく支持して、クラッチ２の入力側だけでなく、出力側にも駆動源を配置し、クラッチ２の出力側を回転駆動させるトルクを供給する構成とすることも可能である。
【００２２】
前記油圧発生装置６は、その装置の一部としてトランスミッションの油圧制御に用いられるバルブボデー１５を有しており、該バルブボデー１５は制御手段１０内に配置されているソレノイド駆動部１０ｂと接続されている。また、油圧を供給するための油圧供給管１６が、バルブボデー１５の一端から前記クラッチ２内のクラッチディスク２ａを軸心方向に動作させる駆動源となる前述したクラッチピストンに接続されている。前記ソレノイド駆動部１０ｂによりバルブボデー１５が具備するソレノイド弁の開閉制御を行うことでクラッチ２（クラッチピストン）へ係合に必要な油圧を供給することができる構成となっている。すなわち、油圧発生装置６によりクラッチ２に油圧を供給することで、クラッチ２の係合状態（係合・遮断）を制御するものである。前記油圧供給管１６の中途部には、クラッチ２の係合状態を検出する係合状態検出手段である圧力変換器７が設けられており、該圧力変換器７は、クラッチ２に供給される油圧が検出可能となっている。すなわち、クラッチ２におけるクラッチディスク２ａとクラッチディスク１２ａとが係合する係合圧（油圧）の状態が、検出可能となっている。また、前記圧力変換器７は後述する制御手段１０に接続されている。
なお、本実施形態においては、バルブボデー１５によりクラッチ２に対して供給する油圧（供給圧）を制御する構成としているが、特に限定するものではなく、バルブボデー１５を用いないで、ソレノイドバルブのみを用いてクラッチ２に供給する油圧を直接的に制御する構成とすることも可能である。
【００２３】
具体的には、係合機構であるクラッチ２に、バルブボデー１５の代わりに複数のソレノイドバルブ（ソレノイド弁もしくはリニアソレノイド弁）から成るソレノイドバルブユニット（図示せず）を介して油圧発生装置６と接続し、ソレノイドバルブユニットが有する各ソレノイドバルブを制御手段１０によって励磁されることで油路の開閉制御可能に構成する。このような構成によって、クラッチ２に供給する油圧をソレノイドバルブユニットの制御、例えば励磁電流のデューティ制御等を行うことで、目標とする油圧となるように制御を行う構成とすることも可能である。
【００２４】
前記計測手段８は、クラッチ２の挙動状態を外部から撮影及び計測する画像計測手段である高速度カメラであり、後述する制御手段１０と接続されている。この高速度カメラによりクラッチ２の挙動状態を外部から直接的に観察し、撮影及び計測することができる構成となっている。
【００２５】
前記操作手段９は、パーソナルコンピュータ（以下、操作ＰＣ）を用いており、操作ＰＣはケーブルを介して後述する制御手段１０内の統合制御部１０ａに接続されている。この操作ＰＣを介して前記クラッチ２への駆動力の入力及び前記クラッチ２へ係合に必要な油圧の供給を行うために、予め任意に設定したトルク、回転数及び油圧の各設定値を統合制御部１０ａに入力可能となっており、具体的には、トルク、回転数及び油圧の各設定値の時系列データ、すなわち、各設定値のタイムチャートを統合制御部１０ａに入力することで前記駆動モータ３及び油圧発生装置６を設定値どおりに自在に操作することができる。
【００２６】
前記制御手段１０は、前記駆動モータ３及び油圧発生装置６に電流指令を与えることでそれぞれを駆動制御する統合制御部１０ａと、該統合制御部１０ａと接続され、バルブボデー１５内にあるソレノイド弁を駆動するソレノイド駆動部１０ｂとを具備している。前記統合制御部１０ａには、前記駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４、前記駆動モータ３の回転数を検出する回転計５、及び、油圧発生装置６よりクラッチ２に供給される油圧を検出する圧力変換器７が接続されている。また、前記統合制御部１０ａには、トルク、回転数及び油圧の各設定値の入力を行う操作ＰＣが接続されている。
【００２７】
前記統合制御部１０ａは、前記駆動モータ３及び油圧発生装置６を前記操作手段９により入力されたトルク、回転数及び油圧の各設定値に対応する電流指令値を演算して、該電流指令値を前記駆動モータ３及び油圧発生装置６とに与えて、各設定値どおりに動作させる。具体的には、前記統合制御部１０ａは、前記各設定値に対応した駆動力及び油圧を発生させるために駆動モータ３及び油圧発生装置６に与える各電流指令値を演算するとともに、前記トルク計４、前記回転計５及び前記圧力変換器７により検出されたトルク、回転数及び油圧の各検出値をフィードバックしつつ、前記各検出値と前記各設定値とを一致させるように前記各電流指令値をリアルタイムに演算することでクラッチ２を前記各設定値どおりに制御する。
【００２８】
また、図３に示す係合機構評価装置１の別実施例は、前述した係合機構評価装置１と略同じ構成の装置であるが、圧力変換器７をバルブボデー１５近傍にも設け、クラッチ２の実働状態を計測する計測手段８として高速度カメラだけではなく、高速度カメラと併設するサーモビューワと、クラッチ２近傍に配置されるクラッチ２の変位を検出する変位計及びひずみを検出するひずみ計である検出手段１８とを追加して構成した例である。
【００２９】
次に、係合機構評価装置１によるクラッチ２の性能の評価方法について図４を用いて説明する。
上述した係合機構評価装置１の構成において、係合機構であるクラッチ２の性能を実働状態で試験評価する場合に、図４に示すように、まず、予め別途取得したトランスミッションのアッセンブリ状態におけるトルク、回転数、及び油圧の各波形データ（トルク、回転数、及び油圧の各特性の時系列データを示したタイムチャート、図４の矢印Ａ参照）を設定値として操作手段９である操作ＰＣより入力することで制御手段１０内の統合制御部１０ａに設定値として各波形データが送られる。該統合制御部１０ａは、入力された各設定値（各波形データ）より駆動モータ３及び油圧発生装置６に与える各電流指令値を演算して、設定値として入力されたトルク及び回転数が得られる電流指令値を駆動モータ３に与え、さらに、設定値として入力された油圧がクラッチ２に供給される電流指令値をソレノイド駆動部１０ｂへと与える。そうして、駆動モータ３では与えられた電流指令値に応じたトルク及び回転数にて駆動軸を駆動回転して、その際に駆動軸と接続されている入力軸１２の中途部（図２）に接続されているトルク計４と、駆動モータ３の所定位置に配置されている回転計５によりトルク及び回転数の各検出値がリアルタイムで検出される。一方、ソレノイド駆動部１０ｂに与えられた電流指令値に応じてソレノイド駆動部１０ｂが、バルブボデー１５内のソレノイド弁の開閉を行って、所定の油圧をクラッチ２に対して供給して、クラッチ２に内蔵されているクラッチピストンを軸心方向に駆動することでクラッチディスク２ａを軸心方向（図２においては前後方向）に移動させて、入力軸１２が有しているクラッチディスク１２ａとが波形データどおりに接続もしくは遮断するように制御が行われる。その際にバルブボデー１５近傍に配置されている圧力変換器７により供給される油圧の検出値がリアルタイムで検出される。そうして、図４に示すようにトルク計４、回転計５及び圧力変換器７により検出されたトルク、回転数及び油圧の各々の検出値はフィードバック制御を行うためのフィードバック情報として統合制御部１０ａにフィードバックされる。こうして統合制御部１０ａではリアルタイムに演算を行ってトルク、回転数及び油圧のフィードバック制御を行う。すなわち、統合制御部１０ａは、前述したトルク、回転数及び油圧の各波形データ（タイムチャート）と所定時間毎に検出されるトルク、回転数及び油圧の各検出値とが一致するようにリアルタイムで与えた電流指令値と各検出値を比較して、ずれを補正する演算を行って制御している。このようにして、クラッチ２を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動を再現することが可能となっている。
なお、上述したようにトルク計４、回転計５及び圧力変換器７により検出されたトルク、回転数及び油圧の各々の検出値（実測データ）を用いてクラッチ２を制御しているが、特に限定するものではなく、シュミレーション等により求めたデータや係合機構の信頼性を評価するために過酷条件となるように意図的に構成したデータを用いることも可能である。
【００３０】
また、このようにクラッチ２を部品状態のままでアッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となったことにより、クラッチ２の外部の所定位置（図１においてはクラッチ２の前方）に設置している高速度カメラもしくは、図３に示すように高速度カメラに加えて、サーモビューワ、クラッチ２近傍に設置された変位計及びひずみ計である検出手段１８等の複数の計測手段８によりクラッチ２を直接的に撮影及び計測をすることが可能となる。従来の装置ではトランスミッション内のクラッチ２を直接的に撮影することが実質上不可能であったが、本発明の係合機構評価装置１によりクラッチ２を部品状態にて実働状態の性能評価が可能となり、クラッチ２を直接的に撮影・計測が可能となる。また、クラッチ２は部品状態で性能評価が可能であるため、外部より容易に高速度カメラ等により撮影・計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。さらに、計測手段８として高速度カメラに加えて、サーモビューワや変位計、ひずみ計を用いることにより、クラッチ２の発熱分布や係合油圧によるクラッチ２の変形、摩擦材及びクラッチディスク２ａ、１２ａの相対的な挙動をリアルタイムに試験・評価できる。すなわち、クラッチ２をサブアッセンブリ状態（部品状態）で、実働状態の過渡トルク特性・過渡油圧特性・潤滑を再現することが可能となり、アッセンブリ状態と略等価の試験が可能となる。
【００３１】
上記の如く、本実施形態の係合機構評価装置１は、トランスミッション内部の係合機構（ブレーキ、クラッチ）の性能試験において、トランスミッションのアッセンブリ状態ではなくサブアッセンブリ状態（部品状態）であるクラッチ２の稼動中の挙動状態を把握し高速度カメラ撮影等による変位検出を可能とするために、サブアッセンブリ状態でトランスミッションアッセンブリ状態相当の実働挙動を再現し、係合機構の一次側にのみ低慣性モータである駆動モータ３からトルクを供給し、出力側は固定して試験する装置構成及び方法となっている。
【００３２】
次に、本実施形態である係合機構評価装置１を用いて電磁クラッチ２０を評価する別実施例を図５を用いて説明する。
なお、前述したクラッチ２を係合機構評価装置１により評価する際に説明した同様の部材及び機能を有する箇所には同符号を付している。
【００３３】
電磁クラッチ２０は、図５に示すように、車両に搭載されるトランスミッション等に具備される複数のクラッチディスク２０ａが設けられた多板式の電磁クラッチであり、入力軸１２に設けられた複数のクラッチディスク１２ａとの係合状態（接続状態）を電気的に制御することにより入力軸１２を介して駆動モータ３からの駆動力を伝達もしくは遮断するものであり、本発明に係る係合機構評価装置１によって性能を評価される被評価物である。
また、電磁クラッチ２０は、図５に示すように、その下端が支持台１７上に着脱自在に固定されている。電磁クラッチ２０には、電磁クラッチ２０の入力側（図５に示す電磁クラッチ２０の後側）から入力軸１２を介して駆動力が伝達されるが、電磁クラッチ２０本体は、前記支持台１７に固定されているため、電磁クラッチ２０は軸心回りに回転せずに出力側（図５に示す電磁クラッチ２０の前側）が固定状態となっている。つまり、入力軸１２のみが回転して、電磁クラッチ２０本体は回転しないように構成しており、クラッチディスク２０ａとクラッチディスク１２ａとの間で相対的回転差を生じさせることによって電磁クラッチ２０の実働状態を再現して所望条件での模擬的実働試験を実施できるように構成している。さらに、上述したように電磁クラッチ２０の入力側から駆動力を伝達し、かつ、電磁クラッチ２０の出力側を固定して電磁クラッチ２０の性能評価を行うように係合機構評価装置１を構成したことにより、本実施形態においては駆動モータ３のみを用いて電磁クラッチ２の性能を評価するのに必要な駆動力を伝達することが可能となり、電磁クラッチ２０の出力側を駆動する駆動源を設ける必要がなくなるため、係合機構評価装置１をコンパクトに構成できる。
【００３４】
また、電磁クラッチ２０は、前記固定側のクラッチディスク２０ａと、駆動モータ３側の入力軸１２に接続されてそれとともに回転するクラッチディスク１２ａと、それらクラッチディスク２０ａとクラッチディスク１２ａとを電磁力に従って押圧することにより相互に摩擦係合させる電磁ソレノイド２１とを基本的に備える係合機構であって、制御手段１０（統合制御部１０ａ）からの電流指令値に対応した大きさの係合圧（電磁ソレノイド２１に供給される駆動電流に対応した大きさの係合圧）を発生するように構成されている。
【００３５】
このように構成された多板式の電磁クラッチ２０の性能を実働状態で試験評価する場合においては、前述したクラッチ２の評価における係合制御手段である油圧発生装置６の代わりに、制御手段１０内に電磁クラッチ２０の電磁ソレノイド２１に駆動電流を供給（出力）して係合状態（係合圧）を制御する図示しない駆動電流供給手段を具備し、かつ、油圧の代わりに電磁クラッチ２の係合圧を検出する係合状態検出手段として、電磁クラッチ近傍に係合圧を検出する圧力センサ等を設けることで、油圧式のクラッチ２の評価と同様にして電磁クラッチ２０の評価をすることも可能である。
【００３６】
上記の如く、本実施形態に係る係合機構評価装置１を用いて電磁クラッチ２０を評価する場合においても、油圧式であるクラッチ２と同様にして性能を評価することが可能である。すなわち、電磁クラッチ２０を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、電磁クラッチ２０は部品状態であるため、外部より容易に計測手段により計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００３７】
このように、係合機構であるクラッチ２の性能を評価する係合機構評価装置１であって、前記クラッチ２の入力側に駆動力を入力する駆動モータ３と、前記駆動モータ３のトルクを検出するトルク計４と、前記駆動モータ３の回転数を検出する回転計５と、前記クラッチ２へ係合に必要な油圧を供給する油圧発生装置６と、前記油圧発生装置６から供給される油圧を検出する圧力変換器７と、前記クラッチの挙動状態を計測する計測手段８と、前記クラッチ２への駆動力の入力及び油圧の供給を行うために予め任意に設定したトルク、回転数及び油圧の各設定値を入力する操作手段９と、前記各設定値に対応する前記駆動モータ３及び前記油圧発生装置６の各々に与える各電流指令値を演算するとともに、前記トルク計４、前記回転計５及び前記圧力変換器７により検出されたトルク、回転数及び油圧の各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とが一致するように前記各電流指令値をリアルタイムに演算する制御手段１０と、を備えたことにより、係合機構であるクラッチ２を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、クラッチ２は部品状態であるため、外部より容易に計測手段により計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００３８】
また、前記計測手段８が、前記係合機構であるクラッチ２の挙動状態を外部から撮影して計測する画像計測手段の一例である高速度カメラであることにより、係合機構であるクラッチ２が部品状態であるため、外部より容易に高速度カメラによって撮影及び計測をすることが可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００３９】
また、前記係合機構であるクラッチ２の入力側から駆動力が伝達され、かつ、前記クラッチ２の出力側が固定状態となっていることにより、クラッチ２の出力側の駆動源が不要となり、係合機構評価装置１をコンパクトに構成できる。
【００４０】
また、係合機構であるクラッチ２の性能を評価する係合機構評価方法であって、前記クラッチ２への駆動力の入力及び前記クラッチ２へ係合に必要な油圧の供給を行うために、予め任意に設定したトルク、回転数、及び油圧の各設定値に対応する駆動モータ３及び油圧発生装置６の各々に与える各電流指令値を演算し、前記各電流指令値を前記駆動モータ３及び前記油圧発生装置６の各々に与えて、前記クラッチ２の入力側から前記駆動モータ３により駆動力を入力し、かつ前記油圧発生装置６により前記クラッチ２に油圧を供給しつつ、前記駆動モータ３のトルクと回転数、及び、前記油圧発生装置６から供給される油圧をそれぞれ検出した検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とを一致させるように前記各電流指令値をリアルタイムに演算することで前記クラッチ２を前記各設定値どおりに制御して、この際の前記クラッチ２の挙動状態を計測することにより、係合機構であるクラッチ２を部品状態で、アッセンブリ状態相当の実働挙動が再現可能となる。また、クラッチ２は部品状態であるため、外部より容易に計測が可能となり、実働状態のリアルタイムな試験・評価が実現できる。
【００４１】
本発明である係合機構評価装置及びその方法は、主にトランスミッションの開発段階、生産準備段階での製造条件導出、構成部品の品質管理等を目的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る係合機構評価装置の全体構成を示す模式図。
【図２】被評価物であるクラッチの構造を示す模式断面図。
【図３】係合機構評価装置の別実施例の全体構成を示す模式図。
【図４】係合機構評価装置の制御フローを示す図。
【図５】被評価物である電磁クラッチの構造を示す模式断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１ 係合機構評価装置
２ クラッチ
３ 駆動モータ
４ トルク計
５ 回転計
６ 油圧発生装置
７ 圧力変換器
８ 計測手段
９ 操作手段
１０ 制御手段
２０ 電磁クラッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
係合機構の性能を評価する係合機構評価装置であって、
前記係合機構の入力側に駆動力を入力する駆動モータと、
前記駆動モータのトルクを検出するトルク計と、
前記駆動モータの回転数を検出する回転計と、
前記係合機構の係合状態を制御する係合制御手段と、
前記係合機構の係合状態を検出する係合状態検出手段と、
前記係合機構の挙動状態を計測する計測手段と、
前記係合機構への駆動力の入力及び前記係合機構の係合状態の制御を行うために予め任意に設定したトルク、回転数及び係合状態の各設定値を入力する操作手段と、
前記各設定値に対応する前記駆動モータ及び前記係合制御手段の各々に与える各電流指令値を演算するとともに、前記トルク計、前記回転計及び前記係合状態検出手段により検出されたトルク、回転数及び係合状態の各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とが一致するように前記各電流指令値をリアルタイムに演算する制御手段と、を備えたことを特徴とする係合機構評価装置。
【請求項２】
前記計測手段が、前記係合機構の挙動状態を外部から撮影して計測する画像計測手段であることを特徴とする請求項１に記載の係合機構評価装置。
【請求項３】
前記係合機構の入力側から駆動力が伝達され、かつ、前記係合機構の出力側が固定状態となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の係合機構評価装置。
【請求項４】
係合機構の性能を評価する係合機構評価方法であって、
前記係合機構への駆動力の入力及び前記係合機構の係合状態の制御を行うために、予め任意に設定したトルク、回転数、及び係合状態の各設定値に対応する駆動モータ及び係合制御手段の各々に与える各電流指令値を演算し、前記各電流指令値を前記駆動モータ及び前記係合制御手段の各々に与えて、前記係合機構の入力側から前記駆動モータにより駆動力を入力し、かつ前記係合制御手段により前記係合機構の係合状態を制御しつつ、前記駆動モータのトルクと回転数、及び、前記係合制御手段により制御される前記係合機構の係合状態をそれぞれ検出した各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とを一致させるように前記各電流指令値をリアルタイムに演算することで前記係合機構を前記各設定値どおりに制御して、この際の前記係合機構の挙動状態を計測することを特徴とする係合機構評価方法。
【請求項１】
係合機構の性能を評価する係合機構評価装置であって、
前記係合機構の入力側に駆動力を入力する駆動モータと、
前記駆動モータのトルクを検出するトルク計と、
前記駆動モータの回転数を検出する回転計と、
前記係合機構の係合状態を制御する係合制御手段と、
前記係合機構の係合状態を検出する係合状態検出手段と、
前記係合機構の挙動状態を計測する計測手段と、
前記係合機構への駆動力の入力及び前記係合機構の係合状態の制御を行うために予め任意に設定したトルク、回転数及び係合状態の各設定値を入力する操作手段と、
前記各設定値に対応する前記駆動モータ及び前記係合制御手段の各々に与える各電流指令値を演算するとともに、前記トルク計、前記回転計及び前記係合状態検出手段により検出されたトルク、回転数及び係合状態の各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とが一致するように前記各電流指令値をリアルタイムに演算する制御手段と、を備えたことを特徴とする係合機構評価装置。
【請求項２】
前記計測手段が、前記係合機構の挙動状態を外部から撮影して計測する画像計測手段であることを特徴とする請求項１に記載の係合機構評価装置。
【請求項３】
前記係合機構の入力側から駆動力が伝達され、かつ、前記係合機構の出力側が固定状態となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の係合機構評価装置。
【請求項４】
係合機構の性能を評価する係合機構評価方法であって、
前記係合機構への駆動力の入力及び前記係合機構の係合状態の制御を行うために、予め任意に設定したトルク、回転数、及び係合状態の各設定値に対応する駆動モータ及び係合制御手段の各々に与える各電流指令値を演算し、前記各電流指令値を前記駆動モータ及び前記係合制御手段の各々に与えて、前記係合機構の入力側から前記駆動モータにより駆動力を入力し、かつ前記係合制御手段により前記係合機構の係合状態を制御しつつ、前記駆動モータのトルクと回転数、及び、前記係合制御手段により制御される前記係合機構の係合状態をそれぞれ検出した各検出値をフィードバックして、前記各検出値と前記各設定値とを一致させるように前記各電流指令値をリアルタイムに演算することで前記係合機構を前記各設定値どおりに制御して、この際の前記係合機構の挙動状態を計測することを特徴とする係合機構評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２３６７２９（Ｐ２００９−２３６７２９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８４０７２（Ｐ２００８−８４０７２）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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