本發(fā)明涉及無級(jí)變速器的異常判定裝置，該異常判定裝置具有：輸入軸，其被輸入驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力；驅(qū)動(dòng)帶輪，其設(shè)在所述輸入軸上；輸出軸，其將所述驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力變速后輸出；從動(dòng)帶輪，其設(shè)在所述輸出軸上；金屬帶，其構(gòu)成為將多個(gè)金屬元件支承于無端狀的金屬環(huán)，分別夾壓于所述驅(qū)動(dòng)帶輪與所述從動(dòng)帶輪，并從所述輸入軸向所述輸出軸傳遞驅(qū)動(dòng)力；以及異常判定單元，其判定所述金屬環(huán)的斷裂。
背景技術(shù)：
：通過以下專利文獻(xiàn)1公知：帶式無級(jí)變速器的動(dòng)力傳遞效率與扭矩比r這樣的參數(shù)緊密相關(guān)，該扭矩比r是用不使金屬帶發(fā)生滑移而能夠傳遞的最大扭矩除以輸入軸與輸出軸間實(shí)際上傳遞的扭矩而得的，在扭矩比r＝1的狀態(tài)下得到最大的動(dòng)力傳遞效率，因此著眼于輸入軸與輸出軸的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的變動(dòng)成分(轉(zhuǎn)速變動(dòng)或者扭矩變動(dòng))間發(fā)生因金屬帶的滑移引起的振幅差或相位差，導(dǎo)入作為扭矩比r的指標(biāo)即滑移識(shí)別符IDslip及相位延遲的參數(shù)，控制帶輪推力，使得該滑移識(shí)別符IDslip及相位延遲與對(duì)應(yīng)于扭矩比r＝1的滑移識(shí)別符的基準(zhǔn)值IDslip′及相位延遲的基準(zhǔn)值一致，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞效率的提高?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1：日本特許第5246420號(hào)公報(bào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：發(fā)明所要解決的課題另外，這種帶式無級(jí)變速器的金屬帶具有層疊多片薄的環(huán)帶狀的環(huán)單體而得的兩個(gè)金屬環(huán)，在這兩個(gè)金屬環(huán)上支承有大量金屬元件。若在帶式無級(jí)變速器的運(yùn)轉(zhuǎn)中，金屬環(huán)的多片環(huán)單體中的一片斷裂，則可能剩余的環(huán)單體因負(fù)載増大而相繼斷裂，最終對(duì)動(dòng)力傳遞帶來障礙。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提前且可靠地判定無級(jí)變速器的金屬帶的金屬環(huán)的斷裂。用于解決課題的手段為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明提出一種無極變速器的異常判定裝置，其具有：輸入軸，其被輸入驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力；驅(qū)動(dòng)帶輪，其設(shè)在所述輸入軸上；輸出軸，所述驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力被進(jìn)行變速后輸出到該輸出軸；從動(dòng)帶輪，其設(shè)在所述輸出軸上；金屬帶，其是通過將多個(gè)金屬元件支承于無端狀的金屬環(huán)上來構(gòu)成的，分別被所述驅(qū)動(dòng)帶輪與所述從動(dòng)帶輪夾壓，從所述輸入軸向所述輸出軸傳遞驅(qū)動(dòng)力；以及異常判定單元，其判定所述金屬環(huán)的斷裂，所述無級(jí)變速器的異常判定裝置的第一特征在于，所述異常判定單元根據(jù)所述輸入軸的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)成分與所述輸出軸的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)成分之間的振幅比、對(duì)所述輸入軸的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)成分與所述輸出軸的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)成分之間的相位差進(jìn)行指標(biāo)化而得的相位延遲、以及所述驅(qū)動(dòng)帶輪或所述從動(dòng)帶輪的帶節(jié)圓半徑，算出所述金屬帶的壓縮剛性，通過將所述金屬帶的壓縮剛性與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)壓縮剛性進(jìn)行比較，來判定所述金屬環(huán)的斷裂。而且根據(jù)本發(fā)明提出一種無級(jí)變速器的判定裝置，其第二特征在于，在所述第一特征的基礎(chǔ)上，所述基準(zhǔn)壓縮剛性是通過用金屬環(huán)張力對(duì)金屬元件間按壓力進(jìn)行歸一化而得的。而且根據(jù)本發(fā)明提出一種無級(jí)變速器的異常判定裝置，其第三特征在于，在所述第一或第二特征的基礎(chǔ)上，所述異常判定單元在判定出所述金屬環(huán)的斷裂時(shí)，執(zhí)行使所述驅(qū)動(dòng)源的輸出下降的操作、使車速下降的操作、使所述驅(qū)動(dòng)帶輪及所述從動(dòng)帶輪的帶輪推力下降的操作中的至少一個(gè)。另外，實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)E與本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)源對(duì)應(yīng)，實(shí)施方式的電子控制單元U與本發(fā)明的異常判定單元對(duì)應(yīng)。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的第一特征，判定無級(jí)變速器的金屬帶的金屬環(huán)的斷裂的異常判定單元根據(jù)輸入軸的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)成分與輸出軸的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)成分之間的振幅比、對(duì)輸入軸的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)成分與輸出軸的轉(zhuǎn)速的變動(dòng)成分之間的相位差進(jìn)行指標(biāo)化而得的相位延遲、以及驅(qū)動(dòng)帶輪或從動(dòng)帶輪的帶節(jié)圓半徑，算出金屬帶的壓縮剛性，通過與預(yù)先設(shè)定了金屬帶的壓縮剛性的基準(zhǔn)壓縮剛性進(jìn)行比較，來判定金屬環(huán)的斷裂，因此不需要特別的傳感器就能夠提前且可靠地判定金屬環(huán)的斷裂。而且根據(jù)本發(fā)明的第二特征，基準(zhǔn)壓縮剛性是通過用金屬環(huán)張力對(duì)金屬元件間按壓力進(jìn)行歸一化而得的，因此即使無級(jí)變速器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化，也能夠容易判定金屬環(huán)的斷裂。而且根據(jù)本發(fā)明的第三特征，異常判定單元判定出金屬環(huán)的斷裂時(shí)，執(zhí)行使驅(qū)動(dòng)源的輸出下降的操作、使車速下降的操作、使驅(qū)動(dòng)帶輪及從動(dòng)帶輪的帶輪推力下降的操作中的至少一個(gè)，因此能夠阻止金屬環(huán)的斷裂進(jìn)一步發(fā)展，從而能進(jìn)行去往修理車間的躲避行駛。附圖說明圖1是示出帶式無級(jí)變速器的整體結(jié)構(gòu)的圖。(第1實(shí)施方式)圖2是帶式無級(jí)變速器的變速控制和推力控制的說明圖。(第1實(shí)施方式)圖3是確定帶輪的變速控制和推力控制的流程圖。(第1實(shí)施方式)圖4是示出帶輪推力與動(dòng)力傳遞效率之間的關(guān)系的曲線圖。(第1實(shí)施方式)圖5是示出帶式無級(jí)變速器的動(dòng)力傳遞狀態(tài)的簡(jiǎn)化模型的圖。(第1實(shí)施方式)圖6是示出帶輪/金屬帶間的摩擦特性的曲線圖。(第1實(shí)施方式)圖7是試驗(yàn)裝置的示意圖。(第1實(shí)施方式)圖8是示出ωDN、ζDN<->的實(shí)測(cè)值及估計(jì)值的曲線圖(變速比i＝0.5)。(第1實(shí)施方式)圖9是示出基于特性乘數(shù)的滑移狀態(tài)的穩(wěn)定判斷的曲線圖(ap.DN＝0.3rad/s)。(第1實(shí)施方式)圖10是示出特性乘數(shù)相對(duì)于ζDN<->的變化的軌跡的曲線圖(ap.DR＝0.3rad/s)。(第1實(shí)施方式)圖11是示出牽引比與帶滑移速度之間的關(guān)系的曲線圖(變速比i＝0.5、驅(qū)動(dòng)帶輪扭矩TDR＝50Nm)。(第1實(shí)施方式)圖12是示出牽引比與動(dòng)力傳遞效率之間的關(guān)系的曲線圖(變速比i＝0.5、驅(qū)動(dòng)帶輪扭矩TDR＝50Nm)。(第1實(shí)施方式)圖13是根據(jù)弦部等效位移檢索金屬帶的剛性的映射圖。(第1實(shí)施方式)標(biāo)號(hào)說明11：輸入軸；12：輸出軸；13：驅(qū)動(dòng)帶輪；14：從動(dòng)帶輪；15：金屬帶；E：發(fā)動(dòng)機(jī)(驅(qū)動(dòng)源)；E1：金屬元件間按壓力；m：振幅比；k：金屬帶的壓縮剛性；RDR：帶節(jié)圓半徑；RDN：帶節(jié)圓半徑；T1：金屬環(huán)張力；U：電子控制單元(異?？刂茊卧?；相位延遲具體實(shí)施方式下面基于圖1～圖13，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。第1實(shí)施方式如圖1所示，裝配于汽車的帶式無級(jí)變速器TM具有：與發(fā)動(dòng)機(jī)E連接的輸入軸11；與輸入軸11平行地配置的輸出軸12；設(shè)在輸入軸11上的驅(qū)動(dòng)帶輪13；設(shè)在輸出軸12上的從動(dòng)帶輪14；以及卷繞在驅(qū)動(dòng)帶輪13及從動(dòng)帶輪14上的無端狀的金屬帶15。驅(qū)動(dòng)帶輪13由固定側(cè)帶輪半體13a和可動(dòng)側(cè)帶輪半體13b構(gòu)成，可動(dòng)側(cè)帶輪半體13b由帶輪推力向接近固定側(cè)帶輪半體13a的方向施力。同樣地，從動(dòng)帶輪14由固定側(cè)帶輪半體14a和可動(dòng)側(cè)帶輪半體14b構(gòu)成，可動(dòng)側(cè)帶輪半體14b由帶輪推力向接近固定側(cè)帶輪半體14a的方向施力。因此，控制作用于驅(qū)動(dòng)帶輪13的可動(dòng)側(cè)帶輪半體13b及從動(dòng)帶輪14的可動(dòng)側(cè)帶輪半體14b的帶輪推力，使驅(qū)動(dòng)帶輪13及從動(dòng)帶輪14中的一方的槽寬増大而使另一方的槽寬減小，由此能夠任意變更帶式無級(jí)變速器TM的變速比。在控制帶式無級(jí)變速器TM的變速比的電子控制單元U中，除了由輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器Sa檢測(cè)到的輸入軸11的轉(zhuǎn)速、由輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器Sb檢測(cè)到的輸出軸12的轉(zhuǎn)速、由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器Sc檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)E的轉(zhuǎn)速外，還被輸入油門開度信號(hào)、車速信號(hào)等。電子控制單元U除了根據(jù)油門開度信號(hào)及車速信號(hào)使帶式無級(jí)變速器TM的帶輪推力變化的通常的變速比控制以外，還進(jìn)行為提高帶式無級(jí)變速器TM的動(dòng)力傳遞效率而使帶輪推力變化的控制。如圖2所示，將帶式無級(jí)變速器TM的輸入扭矩設(shè)為TDR、輸出扭矩設(shè)為TDN、最大傳遞輸入扭矩即驅(qū)動(dòng)帶輪13與金屬帶15間發(fā)生滑移的瞬間的輸入扭矩TDR設(shè)為TmaxDR、最大傳遞輸出扭矩即從動(dòng)帶輪14與金屬帶15間發(fā)生滑移的瞬間的輸出扭矩TDN設(shè)為TmaxDN、動(dòng)力傳遞效率設(shè)為λ、變速比設(shè)為i，則帶式無級(jí)變速器TM的最大傳遞扭矩Tmax為TmaxDR或者TmaxDN/λi中的任意較小的一方，TDR>Tmax時(shí)，驅(qū)動(dòng)帶輪13及從動(dòng)帶輪14中的任意一方滑移。如圖3的流程圖所示，例如在步驟S1中TmaxDR>TmaxDN/λi的情況下，在成為輸出扭矩TDN>最大傳遞輸出扭矩TmaxDN的瞬間，從動(dòng)帶輪14發(fā)生滑移，因此步驟S2中為了控制帶式無級(jí)變速器TM的變速比而變更驅(qū)動(dòng)帶輪13的推力(變速控制)，為了防止從動(dòng)帶輪14的滑移而控制從動(dòng)帶輪14的推力(推力控制)。反之，在所述步驟S1中TmaxDR≦TmaxDN/λi的情況下，在成為輸入扭矩TDR>最大傳遞輸入扭矩TmaxDR的瞬間，驅(qū)動(dòng)帶輪13發(fā)生滑移，因此步驟S3中為了控制帶式無級(jí)變速器TM的變速比而變更從動(dòng)帶輪14的推力(變速控制)，為了防止驅(qū)動(dòng)帶輪13的滑移而控制驅(qū)動(dòng)帶輪13的推力(推力控制)。本申請(qǐng)的發(fā)明涉及上述的用于防止驅(qū)動(dòng)帶輪13與金屬帶15間、或者從動(dòng)帶輪14與金屬帶15間的滑移的推力控制。但是，作為提高帶式無級(jí)變速器TM的動(dòng)力傳遞效率的手段之一，公知使施加于帶輪的帶輪推力下降。圖4示出動(dòng)力傳遞效率及摩擦損失相對(duì)于帶輪推力的關(guān)系，因此伴隨帶輪推力的減小，從帶輪與金屬帶間的滑移小的微滑區(qū)域經(jīng)由過渡區(qū)域，轉(zhuǎn)移至帶輪與金屬帶間的滑移大的宏觀滑移區(qū)域。在微滑區(qū)域中，動(dòng)力傳遞效率與帶輪推力的減小相應(yīng)地逐漸提高，但在過渡區(qū)域中動(dòng)力傳遞效率開始下降，在宏觀滑移區(qū)域中動(dòng)力傳遞效率急劇下降。認(rèn)為其理由在于，金屬帶的因金屬元件的半徑方向滑移和金屬環(huán)的滑移引起的摩擦損失之和伴隨帶輪推力的減小，從微滑區(qū)域至宏觀滑移區(qū)域以固定的比較大的減少率A減少，但因金屬元件的切線方向滑移引起的摩擦損失從微滑區(qū)域至過渡區(qū)域以大致固定的比較小的増加率B(A>B)増加，在宏觀滑移區(qū)域內(nèi)急劇増加。為了得到最大的動(dòng)力傳遞效率，期望將帶輪推力控制在過渡區(qū)域的緊前的微滑區(qū)域，但若使帶輪推力過度減小，則從微滑區(qū)域通過過渡區(qū)域進(jìn)入宏觀滑移區(qū)域，金屬帶可能相對(duì)于帶輪大幅度地滑移，從而損傷。因此，為了確保帶式無級(jí)變速器TM的耐久性并提高動(dòng)力傳遞效率，需要將帶輪推力高精度地控制在過渡區(qū)域的緊前的微滑區(qū)域。本發(fā)明以增加滑移速度的觀點(diǎn)來定義摩擦傳動(dòng)界限，構(gòu)建能夠判別當(dāng)前的滑移狀態(tài)相對(duì)于摩擦傳動(dòng)界限的余量度的方法，如果能觀測(cè)這樣的余量度，則能夠通過預(yù)測(cè)對(duì)外部干擾的最低限度的安全率來實(shí)現(xiàn)適合實(shí)用的帶輪推力控制。<基礎(chǔ)方程式>實(shí)際設(shè)備中的帶式無級(jí)變速器被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，輸入扭矩具有因發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)壓力變動(dòng)引起的扭矩變動(dòng)。因此，必須動(dòng)態(tài)地考慮帶輪/金屬帶間的滑移。報(bào)告如下情況：進(jìn)行同步帶傳動(dòng)的動(dòng)態(tài)分析時(shí)，將帶長(zhǎng)度方向上的剛性作為彈性要素處理，分析金屬帶的縱振動(dòng)，由此能夠計(jì)算帶輪的旋轉(zhuǎn)角變動(dòng)。公知金屬帶與橡膠帶、鏈條不同，主要利用金屬元件間的壓縮力來進(jìn)行動(dòng)力傳遞。因此，考慮圖5所示的以一維彈性要素代表金屬帶的壓縮剛性的簡(jiǎn)易模型。假定當(dāng)前負(fù)載扭矩作用于驅(qū)動(dòng)帶輪及從動(dòng)帶輪，且存在平衡點(diǎn){θ0}。將驅(qū)動(dòng)帶輪及從動(dòng)帶輪的該平衡點(diǎn)起的旋轉(zhuǎn)角擾動(dòng)分別設(shè)為θp.DR、θp.DN。若將卷繞于驅(qū)動(dòng)帶輪及從動(dòng)帶輪的金屬元件組分別考慮為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，同樣將平衡點(diǎn)起的旋轉(zhuǎn)角擾動(dòng)設(shè)為θb.DR、θb.DN，則帶輪及金屬帶的運(yùn)動(dòng)方程式為以下算式。此處，Ip為帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Ib為卷繞于帶輪的部分帶的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，F(xiàn)為作用于帶輪與金屬帶間的摩擦力，k為金屬帶的壓縮剛性，R為帶節(jié)距半徑，r為摩擦有效半徑。下標(biāo)的DR、DN分別表示驅(qū)動(dòng)側(cè)、從動(dòng)側(cè)。另外，本說明書及附圖中，存在算式中的符號(hào)與文章中的表述不同的情況，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。此外，算式中的粗體字表示矢量或者矩陣，但本說明書的文章中的{*}表述示出*為矢量或者矩陣。[表1]表1標(biāo)號(hào)的記載作用于帶輪/金屬帶間的摩擦力表示為摩擦系數(shù)μ<～>與作用于帶V面的法向力N之積。摩擦系數(shù)μ<～>是平均摩擦系數(shù)，通過以下算式定義。T為帶輪的負(fù)載扭矩，Q為帶輪推力，Ψ為V角的1/2。由于未約束金屬元件和金屬環(huán)，因此在帶輪中，各個(gè)金屬元件一邊獨(dú)立地產(chǎn)生微小滑移一邊傳遞動(dòng)力。公知此時(shí)隨著摩擦傳動(dòng)接近于飽和，在帶輪中傳遞動(dòng)力的金屬元件的個(gè)數(shù)増加，因此引起宏觀上金屬帶/帶輪間的滑移速度増加。若將帶輪/金屬帶間的平均滑移速度設(shè)為s<～·>，則摩擦系數(shù)μ<～>將平均滑移速度表示為s<～·>的函數(shù)。因此，將平衡點(diǎn)的平均滑移速度在s0<～·>周邊通過Taylor展開以二階近似式表示(參照?qǐng)D6)。根據(jù)平衡點(diǎn)的定義，為{f({θ0})}＝0、{f}t＝(f1，f2，f3，f4)，因此算式(1)結(jié)果為：伴隨滑移的帶輪及金屬帶的運(yùn)動(dòng)記述為非線性聯(lián)立微分方程式。算式(5)的主要參數(shù)如表2所示。在本實(shí)施方式中，如表2所示，定義主要參數(shù)能否測(cè)定。尤其是，為了把握摩擦系數(shù)μ<～>的界限值，必須有意地使得產(chǎn)生宏觀滑移，導(dǎo)致帶式無級(jí)變速器的損失，因此除非測(cè)定本身是目的，否則實(shí)際設(shè)備中的測(cè)定是困難的。[表2]表2主要參數(shù)的定義和性質(zhì)<滑移狀態(tài)>在使用了金屬帶的動(dòng)力傳遞中，直至達(dá)到宏觀滑移為止，微小滑移隨著接近于摩擦傳動(dòng)界限而逐漸増加。因此在使用了金屬帶的動(dòng)力傳遞中，如庫(kù)侖摩擦所代表的方式那樣，沒有以滑移這樣的現(xiàn)象的有無來明確地確定摩擦傳動(dòng)界限。因此，為了預(yù)測(cè)摩擦傳動(dòng)界限而必須明確定義該摩擦傳動(dòng)界限，為此必須定義針對(duì)用于定量地處理摩擦傳動(dòng)界限的滑移的狀態(tài)。對(duì)于算式(5)，驅(qū)動(dòng)帶輪的旋轉(zhuǎn)角擾動(dòng)θp.DR為已知，因此若將驅(qū)動(dòng)帶輪的旋轉(zhuǎn)角擾動(dòng)θp.DR看作對(duì)系統(tǒng)賦予的輸入來進(jìn)行變量轉(zhuǎn)換，則算式(5)通過以下的非獨(dú)立體系表達(dá)。在這里，xp.DR＝θp.DR，xb.DR＝b.DRxb.DN＝iθb.DN，xp.DN＝iθp.DRvDR＝rDR/RDR，vDN＝rDN/RDNεDR＝c2.DRRDR，εDN＝c2.DNRDRi＝RDN/RDR算式(6)分別處理驅(qū)動(dòng)帶輪/金屬帶間產(chǎn)生的滑移和從動(dòng)帶輪/金屬帶間產(chǎn)生的滑移，但通常驅(qū)動(dòng)側(cè)或者從動(dòng)側(cè)中的任意一方先達(dá)到摩擦傳動(dòng)界限而產(chǎn)生宏觀滑移。即，驅(qū)動(dòng)側(cè)或者從動(dòng)側(cè)中的任意一方相對(duì)于摩擦傳動(dòng)界限點(diǎn)附近的帶輪/金屬帶間的滑移為支配性的，通常是摩擦有效半徑較小的那個(gè)帶輪。因此忽略非支配性的一方的帶輪/金屬帶間的滑移，如下進(jìn)行處理。1.驅(qū)動(dòng)帶輪/金屬帶間的滑移為支配性的時(shí)：θp.DN＝θb.DN2.從動(dòng)帶輪/金屬帶間的滑移為支配性的時(shí)：θp.DR＝θb.DR以下，以對(duì)燃料效率影響大的OD變速比(變速比i＜1)的情況為重點(diǎn)，考慮從動(dòng)帶輪/金屬帶間的滑移為支配性的情況。此時(shí)xp.DR為已知的輸入，若考慮到xp.DN的初始值具有任意性，則使用狀態(tài)變量{x}＝t(xb.DN，xb.DN<·>，xp.DN<·>)如下書寫算式(6)?？紤]到實(shí)際設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，則因發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)壓力變動(dòng)引起的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)被輸入至驅(qū)動(dòng)帶輪。因此，對(duì)系統(tǒng)的輸入由得到，通過傅立葉級(jí)數(shù)展開如下表示算式(7)的周期解{x<^>}。關(guān)于τ，在周期2π期間內(nèi)，假設(shè)看作算式(9)的各系數(shù){a0}、{an}、{bn}固定，則{x<^>}在周期2π內(nèi)的平均值為{a0}/2?？紤]到來自該平均值{a0}/2的變分{ξ}，則變分方程式為{A({a0}/2)}為雅可比矩陣，其中，本實(shí)施方式中，將算式(10)所表示的狀態(tài)特別稱作滑移狀態(tài)。雅可比矩陣{A}為平均值{a0}/2的函數(shù)，并取決于滑移狀態(tài)，如果理解雅可比矩陣{A({a0}/2)}，則能夠估計(jì)滑移狀態(tài)。將這樣的雅可比矩陣(狀態(tài)矩陣){A({a0}/2)}特別稱作滑移狀態(tài)矩陣。ρ、vDN、Ω為表示運(yùn)轉(zhuǎn)條件的已知參數(shù)，ζDN<->在算式(12)中包含非線性項(xiàng)，因此支配滑移狀態(tài)矩陣{A({a0}/2)}的參數(shù)為(ωDN，ζDN<->)。但是，由于不能測(cè)定(ωDN，ζDN<->)，考慮變量向能夠測(cè)定的參數(shù)轉(zhuǎn)換。即，存在{A(ωDN，ζDN<->)}＝{A(a，b)}且能夠測(cè)定(a，b)即可。<滑移狀態(tài)矩陣的估計(jì)方法>如果考慮能夠測(cè)定從動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)速，則未知數(shù)是xb.DN、ωDN、ζDN<->這三個(gè)，通過解算式(10)能夠求出ωDN、ζDN<->。假定算式(10)的周期解{ξ}為則從代入算式(10)，基于伽遼金法求解，得到下式。其中，m＝ap.DN/ap.DR。驅(qū)動(dòng)帶輪及從動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)速能夠測(cè)定，因此從動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速相對(duì)于驅(qū)動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速的振幅比m及相位延遲也能夠算出。計(jì)算振幅比m及相位延遲時(shí)必須參照特定的擾動(dòng)，但在此能夠利用發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)壓力變動(dòng)。即，將發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火頻率設(shè)為Ω而計(jì)算振幅比m及相位延遲由此能夠求出ωDN、ζDN<->，從而能夠用表示滑移狀態(tài)矩陣。<試驗(yàn)方法>以上對(duì)通過用置換滑移狀態(tài)矩陣{A}的支配參數(shù)(ωDN，ζDN<->)來估計(jì)滑移狀態(tài)矩陣的方法進(jìn)行了說明，但為了驗(yàn)證該方法的可靠性，進(jìn)行實(shí)際設(shè)備試驗(yàn)，對(duì)由所述方法求出的參數(shù)與通過試驗(yàn)測(cè)定參數(shù)進(jìn)行了比較。圖7示出試驗(yàn)裝置。由A/C電機(jī)施加的動(dòng)力被輸入至驅(qū)動(dòng)帶輪，經(jīng)由金屬帶傳遞至從動(dòng)帶輪。對(duì)驅(qū)動(dòng)帶輪輸入模擬了發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩外部干擾。測(cè)力計(jì)對(duì)從動(dòng)帶輪施加負(fù)載扭矩。驅(qū)動(dòng)帶輪及從動(dòng)帶輪的活塞室中被供給油壓，產(chǎn)生軸向推力。將該油壓與由帶輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心油壓相加，計(jì)算帶輪推力。帶輪推力Q與算式(2)的金屬帶壓緊負(fù)荷N之間存在以下的關(guān)系。此處，Ψ為V角的1/2，本實(shí)施方式中使用Ψ＝11度的帶輪及金屬帶。<ωDN的測(cè)定>若在算式(13)中設(shè)為則m>0，因此成為通常，與金屬帶的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相比，帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量足夠小，1/ρ2＜＜1，因此成為因此，使振頻率Ω變化，將相位延遲時(shí)的加振頻率Ω作為ωDN的測(cè)定值。在變更加振頻率Ω的期間使變速比、負(fù)載扭矩、帶輪推力固定。帶輪推力不同的四種水準(zhǔn)的條件下進(jìn)行同樣的測(cè)定。試驗(yàn)條件如表3所示。[表3]表3試驗(yàn)條件Speedratio0.5Drivepulleytorque50NmDrivenpulleythrust3661，4061，4561，5203N<ζDN<->的測(cè)定>ζDN<->為無量綱量，不能直接測(cè)定，因此必須通過測(cè)定實(shí)維參數(shù)進(jìn)行計(jì)算來求出。根據(jù)ζDN的定義和算式(12)，為了根據(jù)算式(18)求出ζDN<->，必須測(cè)定驅(qū)動(dòng)帶輪/金屬帶間的滑移速度。通過測(cè)定帶輪沖程求出幾何學(xué)上確定的變速比。滑移速度能夠通過由驅(qū)動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪之間的轉(zhuǎn)速比表示的表觀變速比與幾何學(xué)變速比之差來評(píng)估。<滑移狀態(tài)矩陣的估計(jì)>首先，估計(jì)滑移狀態(tài)矩陣時(shí)，確認(rèn)了本實(shí)施方式的方法的有效性。圖8中示出ωDN，ζDN<->的測(cè)定結(jié)果和使用此時(shí)的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)通過本方法估計(jì)出的估計(jì)值。根據(jù)圖8，顯示出測(cè)定值與估計(jì)值良好地一致，能確認(rèn)所提出的方法的有效性。顯示出如下傾向：伴隨減少帶輪推力，即隨著接近摩擦傳動(dòng)界限，ωDN及ζDN<->一同減少。認(rèn)為ωDN變化的理由在于，由于RDN及Ip.DN固定，因此壓縮剛性k變化。因減小帶輪推力，金屬環(huán)張力也減小。在帶弦部中，金屬環(huán)張力抵抗金屬元件壓縮力產(chǎn)生的壓曲負(fù)荷，因此金屬環(huán)張力的減小引起帶弦部中的橫位移増加。因而，伴隨金屬環(huán)張力的減小，表觀壓縮剛性k減少，由此認(rèn)為ωDN減少。根據(jù)ζDN<->的定義，Mp.DN為從動(dòng)帶輪的相對(duì)于帶并進(jìn)方向的質(zhì)量。摩擦斜率Ffric′隨著接近于摩擦傳動(dòng)界限而減小，因此隨著減小帶輪推力，ζDN<->減小。壓縮剛性k意味著相對(duì)于輸入而作用于金屬帶的復(fù)原力斜率。根據(jù)算式(19)，ζDN<->與摩擦斜率Ffric′相對(duì)于復(fù)原力斜率的大小相關(guān)，其中，所述復(fù)原力作用于金屬帶。<滑移狀態(tài)的穩(wěn)定性>為了使用振幅比m及相位延遲來估計(jì)滑移狀態(tài)矩陣算式(10)的周期解{x<^＞}至少必須在實(shí)用的摩擦傳動(dòng)區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定。通過求出特性指數(shù)或特性乘數(shù)，能夠判別振動(dòng)模式間的對(duì)相互移動(dòng)的穩(wěn)定性?？紤]對(duì)算式(6)的周期解{x<^＞}的微小變分η，通過下式得到變分方程式。根據(jù)弗洛凱定理(Floquet′stheorem)，算式(20)具有以下形式的基本解pj(τ+2π)＝Pj(τ)φj(τ+2π)＝σjφj(τ)...(21)此處，μj為特性指數(shù)，σj為特性乘數(shù)。由于特性指數(shù)μj與特性乘數(shù)σj能夠彼此變換，因此在本實(shí)施方式中使用特性乘數(shù)σj進(jìn)行穩(wěn)定性的研究。本實(shí)施方式中，著眼于使用頻度高的OD變速比，如表4所示假設(shè)了作為帶式無級(jí)變速器實(shí)際能使用的參數(shù)范圍。針對(duì)表4的參數(shù)范圍計(jì)算特性乘數(shù)σj的結(jié)果如圖9所示。但是，僅示出求出的特性乘數(shù)σj中的|σj|達(dá)到最大的值。[表4]表4根據(jù)實(shí)用條件設(shè)定的參數(shù)范圍(Speedratio＝0.5)根據(jù)圖9，ζDN<->≧0時(shí)，對(duì)于所有的特性乘數(shù)σj，為|σj|<1，因此周期解{x<^>}逐漸穩(wěn)定。ζDN<-><0是根據(jù)算式(19)摩擦力斜率Ffric′為負(fù)的情況，該情況下的解無論大范圍還是局部，都不穩(wěn)定，這是顯而易見的。物理上，ζDN<-><0的情況與卷繞于帶輪中的所有的金屬元件一樣地產(chǎn)生滑移的狀態(tài)(宏觀滑移)對(duì)應(yīng)。因此，如果至少在實(shí)用條件下，只要不產(chǎn)生宏觀滑移，就可知，則能唯一地估計(jì)滑移狀態(tài)矩陣{A}。發(fā)生了宏觀滑移的情況下不限于此，發(fā)生宏觀滑移時(shí)m→0，因此至少能夠判別宏觀滑移的發(fā)生。宏觀滑移是應(yīng)避免的狀態(tài)，因此知曉發(fā)生宏觀滑移時(shí)的滑移狀態(tài)并不重要，如果能判別發(fā)生宏觀滑移，則實(shí)用性即足夠。此外根據(jù)圖9，在ζDN<->＝0.3附近，|σj|極小，啟示出滑移狀態(tài)在該點(diǎn)存在變化。ζDN<->→0時(shí)的σj的軌跡如圖10所示。根據(jù)圖10可知，在ζDN<->約比0.3小的區(qū)域內(nèi)，所有的σj在實(shí)軸上移動(dòng)。這意味著解軌道相對(duì)于周期解{x<^>}產(chǎn)生偏差的情況下，變分η不發(fā)生擾動(dòng)，能夠視為向周期解{x<^>}的收斂性鈍化。所謂摩擦傳動(dòng)界限，能夠認(rèn)為摩擦力對(duì)作用于金屬帶的復(fù)原力的變化的響應(yīng)跟不上的狀態(tài)，因此將該滑移狀態(tài)定義為摩擦傳動(dòng)界限。此時(shí)滑移狀態(tài)矩陣{A}的特征值(特征根)均為實(shí)根。<摩擦傳動(dòng)界限的予測(cè)>根據(jù)以上結(jié)果，滑移狀態(tài)處于摩擦傳動(dòng)界限內(nèi)的條件在于滑移狀態(tài)矩陣{A}具有至少一個(gè)虛根。若考慮到算式(10)的線性近似，則滑移狀態(tài)矩陣{A}具有虛根的條件為根據(jù)算式(20)，臨界值ζc<->是vDN和ρ的函數(shù)，僅取決于速度比。因而，不求出滑移狀態(tài)矩陣{A}，以ζDN<->為指標(biāo)也能夠表示當(dāng)前的滑移狀態(tài)相對(duì)于摩擦傳動(dòng)界限的接近狀況。因此，將ζc<->/ζDN<->定義為牽引比(tractionratio)。圖11中示出牽引比與滑移速度之間的關(guān)系，圖12中示出牽引比與動(dòng)力傳遞效率之間的關(guān)系。根據(jù)圖11能夠確認(rèn)牽引比ζc<->/ζDN<->為1時(shí)，帶輪/金屬帶間的滑移速度急劇地増加。而且根據(jù)圖12能夠確認(rèn)牽引比ζc<->/ζDN<->為1時(shí)，動(dòng)力傳遞效率大概最大。因此，能夠確認(rèn)著眼于滑移狀態(tài)矩陣{A}的特征值的摩擦動(dòng)力界限的定義是恰當(dāng)?shù)模ㄟ^根據(jù)驅(qū)動(dòng)帶輪及從動(dòng)帶輪的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)算出牽引比，能夠預(yù)測(cè)摩擦動(dòng)力界限。如上所述，驅(qū)動(dòng)帶輪的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)經(jīng)由金屬帶向從動(dòng)帶輪傳遞時(shí)，隨著摩擦力接近于飽和狀態(tài)，向從動(dòng)帶輪傳遞的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)衰減。本實(shí)施方式中，將驅(qū)動(dòng)帶輪及從動(dòng)帶輪看作經(jīng)由彈性體連接的一維振動(dòng)系統(tǒng)，著眼于作為所述旋轉(zhuǎn)變動(dòng)的變化的振幅比m及相位延遲將金屬帶的滑移狀態(tài)作為滑移狀態(tài)矩陣{A}進(jìn)行指標(biāo)化。作為滑移狀態(tài)矩陣{A}的特性，能夠得到如下的結(jié)果。1.滑移狀態(tài)矩陣{A}的所有的特征值為實(shí)根時(shí)，帶輪/金屬帶間的滑移速度急劇地増加。2.在滑移狀態(tài)矩陣{A}的特征值中，如果至少存在一個(gè)絕對(duì)值為1以上的根，則滑移狀態(tài)處于宏觀滑移狀態(tài)，不能進(jìn)行動(dòng)力傳遞，系統(tǒng)發(fā)散。此外，如果將成為上述1.的邊界的滑移狀態(tài)定義為摩擦傳動(dòng)界限，則能夠通過從振幅比m和相位延遲求出的牽引比表現(xiàn)當(dāng)前的滑移狀態(tài)。通過使用牽引比，能夠判別當(dāng)前的滑移狀態(tài)相對(duì)于摩擦傳動(dòng)界限的余量度，能夠預(yù)測(cè)摩擦傳動(dòng)界限。并且，通過控制帶輪推力，使得帶輪/金屬帶間的滑移狀態(tài)不成為宏觀滑移狀態(tài)，由此，不僅既能夠?qū)л喭屏σ种圃谧钚∠薅榷岣邉?dòng)力傳遞效率又能防止金屬帶的滑移于未然，而且萬一滑移狀態(tài)成為宏觀滑移狀態(tài)的情況下，通過使帶輪推力立刻増加，能夠防止帶式無級(jí)變速器的損傷。為了提高動(dòng)力傳遞效率而使帶輪/金屬帶間的滑移狀態(tài)接近于摩擦驅(qū)動(dòng)界限，只要以滑移狀態(tài)矩陣{A}的特征值的虛數(shù)部逐漸接近0，即滑移狀態(tài)矩陣{A}的特征值為實(shí)根的方式控制帶輪推力即可。而且，若對(duì)滑移狀態(tài)矩陣{A}的特征值的配置進(jìn)行指標(biāo)化而得的牽引比為1，則金屬帶的滑移狀態(tài)處于摩擦驅(qū)動(dòng)界限，若牽引比相對(duì)于1充分增大，則金屬帶的滑移狀態(tài)變?yōu)楹暧^滑移，因此通過控制帶輪推力使得該牽引比與規(guī)定的目標(biāo)牽引比一致，能夠準(zhǔn)確地控制帶輪推力。牽引比表示以摩擦傳動(dòng)界限為基準(zhǔn)的相對(duì)于外部干擾的滑移難度，因此即使摩擦系數(shù)因帶輪及金屬帶的接觸面的磨損、工作油的劣化這樣的歷時(shí)變化而變化的情況下，通過控制成使得牽引比固定，能夠自動(dòng)確保針對(duì)外部干擾的穩(wěn)定性，能夠?qū)л喭屏σ种茷樽钚〔⒔饘賻б蛲獠扛蓴_而滑動(dòng)的情況防止于未然。此時(shí)，通過預(yù)先將目標(biāo)牽引比設(shè)定為比1小的值，能夠更可靠地防止金屬帶意外地因外部干擾而滑移的情況。另外，作為上述外部干擾的例子，存在使得產(chǎn)生帶輪推力的油壓的脈動(dòng)、從雪路或凍結(jié)路脫離時(shí)由于驅(qū)動(dòng)輪的抓地力急劇恢復(fù)而從驅(qū)動(dòng)輪側(cè)逆?zhèn)鬟f的扭矩、行駛于有凹凸的路面時(shí)由于沖擊施加于驅(qū)動(dòng)輪而從驅(qū)動(dòng)輪側(cè)逆?zhèn)鬟f的扭矩、因發(fā)動(dòng)機(jī)的失火而向輸入軸傳遞的扭矩等。而且滑移狀態(tài)矩陣{A}及牽引比ζc<->/ζDN<->所含的未知數(shù)是輸入軸及輸出軸的旋轉(zhuǎn)變動(dòng)的振幅比m及相位延遲和從動(dòng)帶輪的帶節(jié)距半徑RDN，但如前所述，振幅比m及相位延遲能夠根據(jù)輸入軸轉(zhuǎn)速及輸出軸轉(zhuǎn)速算出，而且從動(dòng)帶輪的帶節(jié)距半徑RDN由變速比i決定，變速比i能夠根據(jù)輸入軸轉(zhuǎn)速及輸出軸轉(zhuǎn)速算出，因此不需要特別的傳感器而能夠根據(jù)輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器及輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器的輸出算出滑移狀態(tài)矩陣{A}及牽引比ζc<->/ζDN<->。另外，帶式無級(jí)變速器的金屬帶是通過將多個(gè)金屬元件支承于兩個(gè)金屬環(huán)而形成的，金屬環(huán)通過層疊多片薄的環(huán)帶狀的環(huán)單體而構(gòu)成。在帶式無級(jí)變速器的運(yùn)轉(zhuǎn)中，若金屬環(huán)的多片環(huán)單體中的一片斷裂，則可能剩余的環(huán)單體會(huì)相繼斷裂而給動(dòng)力傳遞帶來障礙，因此必須盡早檢測(cè)環(huán)單體的斷裂。本實(shí)施方式中，若金屬環(huán)的多片環(huán)單體中的一片斷裂，則金屬環(huán)整體的剛性相應(yīng)地下降，著目于該情況，電子控制單元U檢測(cè)環(huán)單體的斷裂，從而保護(hù)金屬帶。以下說明該方法。根據(jù)算式(13)和算式(6)中的ωDN的定義，得到若對(duì)金屬帶的壓縮剛性k解算式(23)，則得到金屬帶的壓縮剛性k包括振幅比m、相位延遲及從動(dòng)帶輪的帶節(jié)距半徑RDN作為未知數(shù)，但如上所述，這些未知數(shù)能夠根據(jù)輸入軸轉(zhuǎn)速及輸出軸轉(zhuǎn)速算出，因此不需要特別的傳感器。因此，對(duì)由算式(24)得到的金屬帶的壓縮剛性k與預(yù)先學(xué)習(xí)而得的正常(未斷裂的)金屬帶的壓縮剛性的學(xué)習(xí)值進(jìn)行比較，當(dāng)學(xué)習(xí)值-壓縮剛性>閾值成立時(shí)，能夠盡早且確實(shí)地判定構(gòu)成金屬環(huán)的任意環(huán)單體已斷裂。本實(shí)施方式中，金屬帶的壓縮剛性k取決于金屬元件間按壓力E1和金屬環(huán)張力T1，因此使用以金屬環(huán)張力T1對(duì)金屬元件間按壓力E1進(jìn)行歸一化正而得的值E1/T1來判定環(huán)單體的斷裂，由此即使帶式無級(jí)變速器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行各種變化，也能容易且可靠地進(jìn)行斷裂的判定。圖13是示出E1/T1相對(duì)于金屬帶的弦部的等效位移的關(guān)系的映射圖?；畹膶?shí)線是根據(jù)使帶輪推力及帶輪轉(zhuǎn)速不同的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)得到的實(shí)測(cè)值，對(duì)弧狀的實(shí)線進(jìn)行近似而得的直線狀的虛線作為表示E1/T1相對(duì)于金屬帶的弦部的等效位移的關(guān)系的學(xué)習(xí)值而事先被存儲(chǔ)。并且通過與下述學(xué)習(xí)值進(jìn)行比較，能夠判定金屬環(huán)的環(huán)單體的斷裂，其中，上述學(xué)習(xí)值是通過從映射圖檢索對(duì)由算式(24)給出的金屬帶的壓縮剛性k進(jìn)行了換算后的E1/T1而得到的。如果這樣判定金屬環(huán)的環(huán)單體的斷裂，則電子控制單元U限制發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門開度，限制車速，限制帶輪推力，將金屬環(huán)的負(fù)載抑制得較低，而且點(diǎn)亮警告燈，向駕駛員發(fā)出警報(bào)，由此能夠阻止金屬環(huán)的斷裂擴(kuò)大，并能夠進(jìn)行去往修理車間的躲避行駛。以上說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明能夠不脫離其主旨地進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更。例如，實(shí)施方式中計(jì)算金屬帶15的壓縮剛性k時(shí)使用從動(dòng)帶輪14的帶節(jié)圓半徑RDN，但也可以使用驅(qū)動(dòng)帶輪13的帶節(jié)圓半徑RDR。而且，實(shí)施方式的金屬帶15支承大量金屬元件于兩個(gè)金屬環(huán)，但也可以支承大量金屬元件于一個(gè)金屬環(huán)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3