(57)【要約】【課題】ベルトのエレメントがリングから脱落したことを良好に判定できる、ベルト破損検出装置を提供する。【解決手段】駆動側プーリおよび被駆動側プーリの各回転が検出されて、その検出される回転に一定期間以上にわたる周期的な変動が生じたことに応じて、ベルトのエレメントがリングから脱落したと判定される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側プーリおよび被駆動側プーリに巻き掛けられる無端状のベルトに、複数のエレメントが環状のリングに周方向に連ねて装着された構成の金属プッシュベルトを採用した無段変速機とともに車両に搭載されて、前記ベルトの破損を検出する装置であって、
前記被駆動側プーリの回転を検出する回転検出手段と、
前記回転検出手段によって検出される回転に周期的な変動が生じた場合に、前記リングからの前記エレメントの脱落が発生したと判定する脱落判定手段とを含む、ベルト破損検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト式ＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：無段変速機）におけるベルトの破損を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される変速機として、ベルト式ＣＶＴが広く知られている。
【０００３】
ベルト式ＣＶＴでは、入力側のプライマリプーリと出力側のセカンダリプーリとに無端状のベルトが巻き掛けられている。エンジンなどの駆動源からの動力は、プライマリプーリに入力され、プライマリプーリからベルトに、ベルトからセカンダリプーリに伝達される。
【０００４】
ベルトには、無端環状の金属板からなるリングに対して多数のエレメントをリングの周方向に連ねた状態で装着した構成の金属プッシュベルトが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−４８７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ベルト式ＣＶＴでは、ごく稀ではあるが、ベルトの破損が発生することがある。
【０００７】
ベルトの破損の主な原因の１つに、エレメントの破損によるリングからの脱落がある。１つのエレメントがリングから脱落すると、隣のエレメントに負荷がかかり、そのエレメントが破損して脱落する。複数のエレメントがリングから脱落すると、脱落により生じる隙間が１箇所に集まって大きい隙間が形成される。大きい隙間が生じた状態でベルトの回転方向が逆転すると、その隙間部分でリングが折損し、ベルトの全破損に至る。ベルトが全破損すると、車両が走行不能となる。
【０００８】
ところが、現在のところ、車両の運転者がベルトの全破損を予見する手段はない。
【０００９】
本発明の目的は、ベルトのエレメントがリングから脱落したことを良好に判定できる、ベルト破損検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため、本発明に係るベルト破損検出装置は、駆動側プーリおよび被駆動側プーリに巻き掛けられる無端状のベルトに、複数のエレメントが環状のリングに周方向に連ねて装着された構成の金属プッシュベルトを採用した無段変速機とともに車両に搭載されて、ベルトの破損を検出する装置であって、被駆動側プーリの回転を検出する回転検出手段と、回転検出手段によって検出される回転に周期的な変動が生じた場合に、リングからのエレメントの脱落が発生したと判定する脱落判定手段とを含む。
【００１１】
本願発明者は、金属プッシュベルトの破損についての鋭意研究を重ねた結果、エレメントがリングから脱落すると、被駆動側プーリに大きな回転変動（回転速度の変動）が生じる現象およびそのメカニズムを突き止めた。これについては、後述する。
【００１２】
被駆動側プーリの回転が検出されて、その検出される回転に周期的な変動が生じたことに応じて、ベルトのエレメントがリングから脱落したと判定される。これにより、ベルトのエレメントがリングから脱落したことを良好に判定できる。そして、その判定を警告灯の点灯などで報知することにより、運転者にベルトの全破損を予見させることができる。
【００１３】
駆動側プーリの回転が検出されて、駆動側プーリおよび被駆動側プーリの各回転に周期的な変動が生じ、かつ、駆動側プーリの回転変動と被駆動側プーリの回転変動との差が閾値以上である場合に、エレメントの脱落が判定されてもよい。
【００１４】
さらには、かかる状態が一定時間以上継続した場合に、エレメントの脱落が判定されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ベルトのエレメントがリングから脱落したことを良好に判定でき、その判定結果を報知することにより、車両の運転者にベルトの全破損を予見させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るベルト破損検出装置が搭載された車両の構成を示すブロック図である。
【図２】ベルトの構成を部分的に示す斜視図である。
【図３Ａ】ベルトのエレメントの脱落により動力伝達に変動が生じるメカニズムを説明するための図であり、エレメントが脱落していない状態を示す。
【図３Ｂ】ベルトのエレメントの脱落により動力伝達に変動が生じるメカニズムを説明するための図であり、エレメントの脱落により隙間が生じた状態を示す。
【図３Ｃ】ベルトのエレメントの脱落により動力伝達に変動が生じるメカニズムを説明するための図であり、隙間が駆動側プーリに対するエレメントの接触点まで移動した状態を示す。
【図３Ｄ】ベルトのエレメントの脱落により動力伝達に変動が生じるメカニズムを説明するための図であり、隙間が駆動側プーリの周面に沿って移動している状態を示す。
【図３Ｅ】ベルトのエレメントの脱落により動力伝達に変動が生じるメカニズムを説明するための図であり、隙間が駆動側プーリに対するエレメントの離間点まで移動した状態を示す。
【図３Ｆ】ベルトのエレメントの脱落により動力伝達に変動が生じるメカニズムを説明するための図であり、隙間が駆動側プーリに対するエレメントの接触点まで再び移動した状態を示す。
【図４】駆動側プーリおよび被駆動側プーリの回転数（回転速度）の時間変化を示す図である。
【図５】脱落判定処理の流れを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
＜車両の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るベルト破損検出装置が搭載された車両の構成を示すブロック図である。
【００１９】
車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。エンジン２の出力は、トルクコンバータ３およびベルト式ＣＶＴ４を介して、車両１の左右の駆動輪に伝達される。ベルト式ＣＶＴ４は、駆動側プーリ１１と被駆動側プーリ１２とに無端状のベルト１３を巻き掛けた構成を有している。
【００２０】
車両１には、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）５が備えられている。図１には、１つのＥＣＵ５のみが示されているが、車両１には、各部を制御するため、ＥＣＵ５と同様の構成を有する複数のＥＣＵが搭載されている。ＥＣＵ５を含む複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。
【００２１】
ＥＣＵ５は、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２に設けられた電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。また、トルクコンバータ３のロックアップ制御およびベルト式ＣＶＴ４の変速制御などのため、トルクコンバータ３およびベルト式ＣＶＴ４を含むユニットに設けられた油圧回路に含まれる各種のバルブを制御する。
【００２２】
ＥＣＵ５には、その制御に必要な各種のセンサが接続されており、それらのセンサから検出信号が入力される。センサには、たとえば、ベルト式ＣＶＴ４の駆動側プーリ１１の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する駆動側回転センサ６と、ベルト式ＣＶＴ４の被駆動側プーリ１２の回転に同期したパルス信号を検出信号として出力する被駆動側回転センサ７とが含まれる。ＥＣＵ５は、駆動側回転センサ６の検出信号から駆動側プーリ１１の回転速度（回転数）を算出する。また、ＥＣＵ５は、被駆動側回転センサ７の検出信号から被駆動側プーリ１２の回転速度（回転数）を算出する。
【００２３】
＜ベルトの構成＞
図２は、ベルト１３の構成を部分的に示す斜視図である。
【００２４】
ベルト１３には、金属プッシュベルトが採用されている。この金属プッシュベルトであるベルト１３は、２個のリング１４と、多数のエレメント１５とを備えている。
【００２５】
２個のリング１４は、それぞれ無端環状の金属板からなり、幅方向に間隔を空けた横並びに設けられている。各エレメント１５には、リング１４の並び方向に延びる胴部１６と、胴部１６の中央部から一方側に延出する首部１７と、首部１７に対して胴部１６と反対側に設けられて、首部１７からリング１４の並び方向の両側に延出する耳部１８を有する頭部１９とが一体に形成されている。多数のエレメント１５は、各エレメント１５の首部１７が２個のリング１４間の溝に挿通され、各エレメント１５の胴部１６がリング１４の内側に配置され、各エレメント１５の頭部１９がリング１４の外側に配置されて、各エレメント１５の胴部１６と各耳部１８との間にリング１４を挟んだ状態で、リング１４の周方向に連ねて設けられている。
【００２６】
＜回転変動の発生メカニズム＞
図３Ａ〜図３Ｆは、ベルト１３のエレメント１５の脱落により動力伝達に変動が生じるメカニズムを説明するための図である。
【００２７】
ベルト式ＣＶＴ４では、図３Ａに示されるように、エレメント１５がＡ点で駆動側プーリ１１から押し出されて、駆動側プーリ１１からエレメント１５に伝達されるトルクが隣接するエレメント１５に伝達されて、互いに隣接するエレメント１５が押し合うことにより、被駆動側プーリ１２にトルクが伝達される。
【００２８】
図３Ｂに示されるように、エレメント１５が破損して脱落すると、その点に隙間Ｇが生じる。そのため、隙間Ｇが生じている箇所でトルクの伝達が途絶える。駆動側プーリ１１上の点Ａからエレメント１５が押し出されるので、エレメント１５が隙間Ｇを埋めるように動き、その結果、図３Ｃに示されるように、駆動側プーリ１１に対して非接触のエレメント１５が接触する点Ｂに隙間Ｇが生じる。
【００２９】
点Ｂで生じた隙間Ｇは、図３Ｄに示されるように、駆動側プーリ１１の回転に伴って点Ｂから点Ａへと移動する。図３Ｅに示されるように、隙間Ｇが点Ａまで移動すると、その隙間Ｇを埋めるようにエレメント１５が動く。その結果、図３Ｆに示されるように、点Ｂに隙間Ｇが生じ、その隙間Ｇが点Ｂから点Ａと移動する現象が再度起こる。そのため、それ以降は、点Ａで隙間Ｇが詰まり、点Ｂに隙間Ｇが生じる現象が繰り返され、ベルト１３による動力伝達に規則的な変動が発生する。
【００３０】
図４は、駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の回転数（回転速度）の時間変化を示す図である。
【００３１】
ベルト１３による動力伝達に規則的な変動が発生することにより、図４に示されるように、駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の回転に周期的な変動が現れる。駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の回転変動は、脱落したエレメント１５の個数が増加するにつれて大きくなる。また、被駆動側プーリ１２は、ベルト１３から伝達されるトルクの影響を受けるので、被駆動側プーリ１２の回転変動は、駆動側プーリ１１の回転変動よりも大きい。
【００３２】
＜脱落判定処理＞
図５は、脱落判定処理の流れを示すブロック図である。
【００３３】
前述の回転変動の発生メカニズムに基づき、ＥＣＵ５では、エレメント１５の脱落を判定する脱落判定処理が実行される。
【００３４】
脱落判定処理では、まず、駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の各回転における変動の有無が判定される（Ｓ１）。駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の各回転に変動がない場合、ベルト１３が正常であると判定される（Ｓ２）。
【００３５】
駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の各回転が変動を有している場合、駆動側プーリ１１の回転変動と被駆動側プーリ１２の回転変動の差が閾値以上であるか否かが判定される（Ｓ３）。回転変動差が閾値未満である場合、駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の各回転変動はベルト１３の異常（エレメント１５の脱落）以外の要因によるものであると判断される（Ｓ４）。
【００３６】
駆動側プーリ１１の回転変動と被駆動側プーリ１２の回転変動の差が閾値以上である場合、回転変動に周期性があるかないかが判定される（Ｓ５）。回転変動に周期性がない場合、駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の各回転変動はベルト１３の滑りによるものであると判断される（Ｓ６）。
【００３７】
回転変動に周期性がある場合、回転変動差が一定期間以上継続する連続性を有するものであるか否かが判定される（Ｓ７）。そして、駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の各回転変動に周期性があり、かつ、それらの回転変動差が閾値以上で一定期間以上継続する場合、リング１４からのエレメント１５の脱落が発生していると判定される（Ｓ８）。一方、閾値以上の回転変動差が生じている状態が一定時間以上継続していない場合、駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の各回転変動は過渡的な挙動によるものであると判断される（Ｓ９）。
【００３８】
＜作用効果＞
以上のように、駆動側プーリ１１および被駆動側プーリ１２の各回転が検出されて、その検出される回転に一定期間以上にわたる周期的な変動が生じたことに応じて、ベルト１３のエレメント１５がリング１４から脱落したと判定される。これにより、そのエレメント１５の脱落を良好に判定できる。
【００３９】
そして、その判定を警告灯の点灯などで報知することにより、運転者にベルト１３の全破損を予見させることができる。運転者がベルト１３の全破損を予見できれば、運転者が車両１を整備工場まで移動させることができ、車両１が路上で走行不能となることを回避できる。また、車両１のメーカは、全破損に至る前のＣＶＴ４を回収することができ、エレメント１５の破損の原因などの調査の精度の向上を図ることができる。
【００４０】
＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００４１】
たとえば、本発明は、動力分割式無段変速機とともに車両に搭載されてもよい。動力分割式無段変速機は、たとえば、変速比の変更により動力を無段階に変速するベルト式の無段変速機構を備え、インプット軸とアウトプット軸との間で動力を２つの経路に分岐して伝達可能な変速機である。
【００４２】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１：車両
４：ベルト式ＣＶＴ
５：ＥＣＵ（ベルト破損検出装置、脱落判定手段）
６：駆動側回転センサ（回転検出手段）
７：被駆動側回転センサ（回転検出手段）
１１：駆動側プーリ
１２：被駆動側プーリ
１３：ベルト
１４：リング
１５：エレメント
【図１】
2020056432.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
2020056432.tif 000005
【図３Ｂ】
2020056432.tif 000006
【図３Ｃ】
2020056432.tif 000007
【図３Ｄ】
2020056432.tif 000008
【図３Ｅ】
2020056432.tif 000009
【図３Ｆ】
2020056432.tif 000010
【図４】
2020056432.tif 000011
【図５】
2020056432.tif 000012