JP2021046935A - ギヤポジション故障検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車に搭載され手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置のギヤポジションを検出するギヤポジションセンサの故障を精度よく検知するギヤポジション故障検知装置を提供する。【解決手段】ギヤポジション故障検知装置１では、ラッチ状態推定部１７ｇが、エンジンの回転速度及びエンジンに設けられる吸気制御弁の弁開度で規定される領域であって、メインクラッチ６１が切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある領域である解除領域値を、クランク角センサ２１の出力に基づいて算出する解除領域値算出部１７ｉを備え、クラッチ状態推定部１７ｇが、スロットル開度センサ２２の出力に基づいて算出するスロットル開度が解除範囲から逸脱する場合には、メインクラッチ６１が接続されている状態にあると判断して、故障判定部１７ｈが故障判定を実行することを許可する。【選択図】図１

Description

本発明は、ギヤポジション故障検知装置に関し、特に、自動車に搭載され手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置のギヤポジションを検出するギヤポジションセンサの故障を検知するギヤポジション故障検知装置に関する。

近年、自動二輪車等の自動車に搭載される内燃機関であるエンジンの運転状態は、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサ、エンジンの温度を検出するエンジン温センサ、エンジンに設けられる吸気制御弁の弁開度を検出する弁開度センサ、及びエンジンに設けられる吸気管内の吸気圧力を検出する吸気圧センサ等の各種センサからの出力に基づいて電子制御されることが一般的になっているが、かかる各種センサの１つとして、エンジンと駆動輪との間に設けられる多段式ギヤ比切り替え機構を備えた駆動力伝達装置のギヤポジションを検出するギヤポジションセンサが用いられることも多くなっている。

かかるギヤポジションセンサが検出するギヤポジションは、例えば、それに応じてエンジンに供給される燃料量が制御されるものであるため、エンジンの運転状態を電子制御する上で重要なパラメータの１つであり、かかるギヤポジションセンサが正常に動作しているか否かを判断するために、その故障検知を正確に実行することもエンジンの運転状態の制御上で重要な事項となってきている。

かかる状況下で、特許文献１は、減速時にエンジン回転数と車速度とから求めたギヤ比によりギヤポジションを判定するギヤポジション判定方法に関し、ギヤ比の時間変化量の平均値を計測し、この値の絶対値が予め定めた所定のしきい値以上であるかどうかによりギヤポジションを判定する構成を開示する。

また、特許文献２は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、ギヤポジションセンサと、車速パルスセンサと、エンジン回転速度センサと、ギヤポジションセンサのデータよりギヤポジションを判定する第１のギヤポジション演算手段と、車速パルスセンサのデータとエンジン回転速度センサのデータに基づいてギヤポジションを判定する第２のギヤポジション演算手段と、第１のギヤポジション演算手段により判定されたギヤポジションと、第２のギヤポジション演算手段により判定されたギヤポジションとの論理積により、ギヤポジションを決定するギヤポジション選択手段と、を備えた構成を開示する。

特開平０４−１７１３５２号公報 特開２００６−３１６６６５号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１が開示する構成では、エンジン回転数と車速度とから求めたギヤ比によりギヤポジションを判定するものであるが、手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置のギヤポジションを検出する際には、例えば、運転者がクラッチを切って坂を下っていくような場合に、エンジン回転数と車速度との相関関係がくずれてしまい、それらから求めたギヤ比では正確な判定ができない事態を招いてしまうことが考えられて改善の余地がある。

また、本発明者の検討によれば、特許文献２が開示する構成では、ギヤポジションセンサのデータよりギヤポジションを判定する第１のギヤポジション演算手段と、車速パルスセンサのデータとエンジン回転速度センサのデータに基づいてギヤポジションを判定する第２のギヤポジション演算手段と、を用いるものであって、ギヤポジションの決定のみならずギヤポジションセンサの故障検知にも適用し得るものではあるが、かかる構成に関しても、特許文献１で述べたような状況が発生してしまい、ギヤポジションの決定やギヤポジションセンサの故障検知において改善の余地がある。

また、本発明者の更なる検討によれば、運転者がクラッチを切って坂を下っていくような場合に、ギヤポジションの決定やギヤポジションセンサの故障検知に誤判定が生じるのであれば、クラッチの断続を検出可能なクラッチスイッチの出力を用いることも考えられるが、一般的なクラッチスイッチの出力は単純なオン・オフ信号であり、いわゆる半クラッチ状態の検出ができず、かかる場合にクラッチスイッチを用いることは、充分な対処とはいえないとも考えられる。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、自動車に搭載され手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置のギヤポジションを検出するギヤポジションセンサの故障を精度よく検知するギヤポジション故障検知装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、自動車に搭載され手動多段式ギヤ比切り替え機構を有する駆動力伝達装置のギヤポジションを検出するギヤポジションセンサの故障を検知するギヤポジション故障検知装置であって、前記ギヤポジションセンサの出力からギヤポジションを算出する第１のギヤポジション算出部と、前記自動車の駆動輪の回転速度から車速を検出する車速センサの出力と前記駆動力伝達装置に接続されるエンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサの出力とに基づいて、推定ギヤポジションを算出する第２のギヤポジション算出部と、前記第１のギヤポジション算出部が算出した前記ギヤポジションと前記第２のギヤポジション算出部が算出した前記推定ギヤポジションとを比較して、前記ギヤポジションと前記推定ギヤポジションが一致しない場合には、前記ギヤポジションセンサが故障していると判定する故障判定部と、前記エンジンと前記駆動力伝達装置との間の駆動力の伝達を断続するクラッチ機構が接続されている状態にあるか否かを推定するクラッチ状態推定部と、を備え、前記クラッチ状態推定部は、前記エンジンの前記回転速度及び前記エンジンに設けられる吸気制御弁の弁開度で規定される領域であって、前記クラッチ機構が切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある領域である解除領域の下限値以上で上限値以下の解除範囲における解除領域値を、前記エンジン回転速度センサの前記出力に基づいて算出する解除領域値算出部を有し、前記クラッチ状態推定部は、前記弁開度を検出する弁開度センサの出力に基づいて算出される前記弁開度が前記解除範囲から逸脱する場合には、前記クラッチ機構が接続されている状態にあると判断して、前記故障判定部が故障判定を実行することを許可することを第１の局面とする。

また、本発明は、第１の局面に加えて、前記解除領域値算出部は、前記エンジンの前記回転速度に対応して、かつ、前記クラッチ機構を介して前記エンジンから前記駆動伝達装置に駆動力が伝達しないと想定される前記弁開度である無伝達弁開度を含むように、前記解除範囲を算出するものであり、前記解除範囲は、前記エンジンの前記回転速度に対して第１推定閾値と第２推定閾値との間の範囲に設定され、前記第１推定閾値は、前記無伝達弁開度に正の所定値を加算した値に設定され、前記第２推定閾値は、前記無伝達弁開度に負の所定値を加算した値に設定されることを第２の局面とする。

また、本発明は、第２の局面に加えて、前記解除領域値算出部は、前記エンジンの前記回転速度に対応して、かつ、複数の基準大気圧に各々対応して予め設定された複数の大気圧補正基準開度に基づいて、前記解除範囲を算出するものであり、前記無伝達弁開度は、前記自動車に設けられた大気圧センサによって検出された大気圧に基づいて、前記複数の大気圧補正基準開度の間の値で補間演算される値であることを第３の局面とする。

以上の本発明の第１の局面にかかるギヤポジション故障検知装置によれば、クラッチ状態推定部が、エンジンの回転速度及びエンジンに設けられる吸気制御弁の弁開度で規定される領域であって、クラッチ機構が切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある領域である解除領域の下限値以上で上限値以下の解除範囲における解除領域値を、エンジン回転速度センサの出力に基づいて算出する解除領域値算出部を有し、クラッチ状態推定部が、弁開度を検出する弁開度センサの出力に基づいて算出される弁開度が解除範囲から逸脱する場合には、クラッチ機構が接続されている状態にあると判断して、故障判定部が故障判定を実行することを許可するものであるため、クラッチ機構が接続されている状態のときにのみ確実にギヤポジションセンサの故障検知の判定を行うことができる。これにより、手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置のギヤポジションを検出するギヤポジションセンサに関して誤判定が生じることを抑制することができる。

また、本発明の第２の局面にかかるギヤポジション故障検知装置によれば、解除領域値算出部が、エンジンの回転速度に対応して、かつ、クラッチ機構を介してエンジンから駆動伝達装置に駆動力が伝達しないと想定される弁開度である無伝達弁開度を含むように、解除範囲を算出するものであり、解除範囲が、エンジンの回転速度に対して第１推定閾値と第２推定閾値との間の範囲に設定され、第１推定閾値が、無伝達弁開度に正の所定値を加算した値に設定され、第２推定閾値が、無伝達弁開度に負の所定値を加算した値に設定されるため、演算負荷を増大させないようにクラッチ機構が接続されている状態にあると判断するための解除範囲を算出することができる。

また、本発明の第３の局面にかかるギヤポジション故障検知装置によれば、解除領域値算出部が、エンジンの回転速度に対応して、かつ、複数の基準大気圧に各々対応して予め設定された複数の大気圧補正基準開度に基づいて、解除範囲を算出するものであり、無伝達弁開度が、自動車に設けられた大気圧センサによって検出された大気圧に基づいて、複数の大気圧補正基準開度の間の値で補間演算される値であるため、クラッチ機構が接続されている状態にあると判断するための解除範囲を規定するための無伝達弁開度の算出精度を向上することができ、ギヤポジションセンサの故障を検知する故障検知の精度を向上することができる。

図１は、本発明の実施形態におけるギヤポジション故障検知装置の構成を示すブロック図である。 図２（ａ）は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置が適用される手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置を示す模式的な断面図であり、図２（ｂ）は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置に適用されるクラッチ機構の解除領域をエンジン回転数とスロットル開度とで規定した模式図である。 図３は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置の動作を示すタイムチャートである。 図４は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置に適用されるクラッチ機構の解除領域の無伝達ラインを基準大気圧毎に示す模式図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態におけるギヤポジション故障検知装置につき、詳細に説明する。

〔構成〕
まず、図１並びに図２（ａ）及び（ｂ）を参照して、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置の構成を示すブロック図である。また、図２（ａ）は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置が適用される手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置を示す模式的な断面図であり、図２（ｂ）は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置に適用されるクラッチ機構の解除領域をエンジン回転数とスロットル開度とで規定した模式図である。

図１に示すように、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置１は、自動二輪車等の自動車に搭載され、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）等の電子制御装置によって構成されている。ギヤポジション故障検知装置１は、波形整形回路１１、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器１２、波形整形回路１３、Ａ／Ｄ変換器１４、Ａ／Ｄ変換器１５、メモリ１６、及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１７を備えている。

波形整形回路１１は、クランク角センサ２１によって検出された電気信号であって、自動車のエンジン（内燃機関）のクランク角を示す電気信号の波形を整形し、このように整形した電気信号をＣＰＵ１７に入力する。

Ａ／Ｄ変換器１２は、スロットル開度センサ２２によって検出された電気信号であって、自動車のエンジンに設けられる吸気制御弁の弁開度（スロットル開度）を示す電気信号をＡ／Ｄ変換し、このようにＡ／Ｄ変換した電気信号をＣＰＵ１７に入力する。

波形整形回路１３は、駆動輪車速センサ２３によって検出された電気信号であって、自動車の駆動輪の回転速度（駆動輪車速）を示す電気信号の波形を整形し、このように整形した電気信号をＣＰＵ１７に入力する。

Ａ／Ｄ変換器１４は、ギヤポジションセンサ２４によって検出された電気信号であって、手動多段式ギヤ比切り替え機構を備えて自動車のエンジンに接続されている駆動力伝達装置のギヤポジションを示す電気信号をＡ／Ｄ変換し、このようにＡ／Ｄ変換した電気信号をＣＰＵ１７に入力する。

ここで、手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置とは、湿式で摩擦多板式等のクラッチ機構を伴う手動式の変速機のことを意味し、例えば、図２（ａ）に示すようなドッグ式変速機を示すことができる。

図２（ａ）に示すドッグ式変速機Ｔでは、シフト操作部材であるシフトペダル３１の運転者によるシフト操作に応じて、シフトペダル３１が回動されると共に車両側のその回動軸であるシフトシャフト３２が回転する。運転者によるシフト操作に伴うシフトペダル３１の回動は、シフトシャフト３２に対してそれを回動軸として固設されたシフトアーム３３に伝達される。

シフトアーム３３の一端部には図示を省略するギヤ部が設けられているため、運転者によるシフト操作に伴うシフトペダル３１の回動は、シフトアーム３３のギヤ部を介して、シフトドラム４１の回動軸であるドラムシャフト４２に固設されたシフトギヤ３４に伝達され、この際にドラムシャフト４２、つまりシフトドラム４１が回動する。ギヤポジションセンサ２４は、ドッグ式変速機Ｔの変速段（ギヤポジション）に応じて、ドラムシャフト４２の回転角を示す電気信号を出力する。なお、ギヤポジションセンサ２４としては、その出力信号が線形な特性を有するセンサであれば好適に使用でき、ホールセンサの他にポテンションメータ等も用い得るものである。

また、このドッグ式変速機Ｔでは、インプットシャフト５６に固定変速ギヤ５１が装着され、ドライブシャフト５７にフリー変速ギヤ５２及びスライド変速ギヤ５３が装着された構成を代表的に想定すると、シフトドラム４１の回動は、それに形成されたカム溝４３に配設されると共にカム溝４３に倣って移動するシフトフォーク４４に伝達され、対応してシフトフォーク４４が移動することにより、スライド変速ギヤ５３がドライブシャフト５７に対して装着された状態で並進移動されることになる。そして、スライド変速ギヤ５３がフリー変速ギヤ５２に向かって移動されてこれらが互いに近接した位置にあるときには、これらのドッグ歯同士が噛合可能な状態をとることになる。

つまり、エンジンと駆動力伝達装置との間の駆動力の伝達を断続する摩擦多板式のクラッチ板を有するクラッチ機構であるメインクラッチ６１がそのクラッチ板同士が当接した接続されている状態にあり、かつドッグ歯同士が当接してそれらの一方のドッグ歯がそれらの他方のドッグ歯を押す噛合状態にあるときには、クランクシャフト７１の回転力（駆動力）は、メインクラッチ６１、インプットシャフト５６、固定変速ギヤ５１、フリー変速ギヤ５２、スライド変速ギヤ５３、及びドライブシャフト５７を順に介して、最終的には駆動輪に伝達していくことになる。また、メインクラッチ６１が接続されている状態にあり、かつドッグ歯同士が当接してそれらの一方がそれらの他方を押した噛合状態にあるときには、シフトフォーク４４でスライド変速ギヤ５３をフリー変速ギヤ５２から離れるように移動することが容易になるように、エンジンの運転状態を制御して、他のギヤポジションへの変速を容易なものとしてもよい。

ここで、ドッグ歯は、それらの両方が凸状歯である構成の他に、それらの一方が他方の凸状歯を収容する凹状歯である構成を有していてもよいし、ドッグ歯の代わりに、一般的なシンクロナイザ部材を用いてもよい。メインクラッチ６１としては、湿式で摩擦多板式のクラッチ板を有する湿式摩擦多板クラッチが好適に用いられ得るが、必要に応じて乾式のものを用いてもよい。また、シフトペダル３１からシフトフォーク４４までの一連の構成要素が、手動多段式ギヤ比切り替え機構に相当するシフト機構Ｓを構成している。

次に、図１に示すように、Ａ／Ｄ変換器１５は、大気圧センサ２５によって検出された自動車の周囲の大気圧を示す電気信号をＡ／Ｄ変換し、このようにＡ／Ｄ変換した電気信号をＣＰＵ１７に入力する。

メモリ１６は、不揮発性の記憶装置により構成され、ギヤポジション故障検知装置１の動作を制御する各種制御プログラム及びマップデータ等の制御用データを格納している。

ＣＰＵ１７は、メモリ１６内に記憶された制御プログラムを実行することにより、エンジン回転数算出部１７ａ、スロットル開度算出部１７ｂ、車速算出部１７ｃ、ギヤポジション算出部１７ｄ、推定ギヤポジション算出部１７ｅ、クラッチスイッチ検出部１７ｆ、クラッチ状態推定部１７ｇ、及び故障判定部１７ｈとして機能する。

エンジン回転数算出部１７ａは、波形整形回路１１から入力された電気信号を用いて自動車のエンジン回転数（エンジンの回転速度）を算出し、このように算出したエンジン回転数は推定ギヤポジション算出部１７ｅ及びクラッチ状態推定部１７ｇで用いられる。

スロットル開度算出部１７ｂは、Ａ／Ｄ変換器１２から入力された電気信号を用いて自動車のスロットル開度を算出し、このように算出したスロットル開度はクラッチ状態推定部１７ｇで用いられる。

車速算出部１７ｃは、波形整形回路１３から入力された電気信号を用いて自動車の車速を算出し、このように算出した車速（駆動輪車速）は推定ギヤポジション算出部１７ｅで用いられる。

ギヤポジション算出部１７ｄは、Ａ／Ｄ変換器１４から入力された電気信号を用いて自動車のギヤポジションを算出し、このように算出したギヤポジションは故障判定部１７ｈで用いられる。

推定ギヤポジション算出部１７ｅは、エンジン回転数算出部１７ａによって算出されたエンジン回転数と車速算出部１７ｃによって算出された車速とに基づいて、典型的にはこれらの比をとってそれがどのギヤポジションに相当するのかをマップデータ等を参照して判断することにより、推定ギヤポジションを算出し、このように算出した推定ギヤポジションは故障判定部１７ｈで用いられる。

クラッチスイッチ検出部１７ｆは、図示を省略するクラッチ操作部材であるクラッチレバーにおける典型的にはフルグリップに相当する操作位置（クラッチレバーが完全に握られた操作位置）になったときのみオンされるクラッチスイッチ２６から入力される電気信号を用いて、クラッチレバーの操作位置を検出する。このようにクラッチスイッチ検出部１７ｆが検出したクラッチレバーの操作位置は、一般的には、クラッチ機構に相当するメインクラッチ６１の切り離し及び接続、つまり断続（クラッチ板同士の離間・当接）を示すものであるため、クラッチスイッチ検出部１７ｆは、クラッチスイッチ２６から入力される電気信号を用いてメインクラッチ６１の断続を検出することもできるが、本実施形態では、メインクラッチ６１のクラッチ板同士が相対回転しながら当接する半クラッチ状態（半接続状態）をも反映するために、クラッチスイッチ検出部１７ｆとは別に、クラッチ状態推定部１７ｇを設けている。

クラッチ状態推定部１７ｇは、エンジン回転数算出部１７ａによって算出されたエンジン回転数を用いて、メインクラッチ６１が切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある領域、つまり、メインクラッチ６１のクラッチ板同士が完全に離間して当接していない状態又はメインクラッチ６１のクラッチ板同士が相対回転しながら当接した半クラッチ状態に相当する可能性がある領域に対応するメインクラッチ６１の解除領域を示す解除領域値を算出する解除領域値算出部１７ｉを備えている。クラッチ状態推定部１７ｇは、スロットル開度算出部１７ｂによって算出されたスロットル開度が解除領域値の示す範囲（解除範囲）から逸脱している場合、メインクラッチ６１が接続されている状態（クラッチ板同士が当接して相対回転しない状態）にあると判断し、故障判定部１７ｈがギヤポジションセンサ２４の故障判定を実行することを許可する。なお、解除領域値算出部１７ｉは、クラッチ状態推定部１７ｇとは別にその外部の機能ブロックとして設けられてもかまわない。

解除領域値算出部１７ｉは、メインクラッチ６１がエンジンと駆動力伝達装置との間の駆動力の伝達がないように切り離された状態にあって、これを介してエンジンと駆動伝達装置との間で駆動力が伝達しないと想定されるスロットル開度である無伝達スロットル開度を含むように、メインクラッチ６１が切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある解除領域を示す解除領域値を、エンジン回転数に対応して算出する。詳しくは、解除領域値算出部１７ｉは、図２（ｂ）に示すようなメインクラッチ６１の解除領域Ｒ３を含むと共に、２軸直交座標系を成すエンジン回転数ＮＥとスロットル開度ＴＨとで規定したマップデータから、例えば、任意のエンジン回転数をＮＥ１とすると、エンジン回転数ＮＥ１に対応する解除領域値、具体的には、解除範囲（ＴＨ３≦スロットル開度ＴＨ≦ＴＨ２）の下限値ＴＨ３及び上限値ＴＨ２を算出する。かかる無伝達スロットル開度ＴＨ１に関しては、エンジンの駆動力がエンジンのその抵抗力（機械的な摩擦力や潤滑油の粘弾性力等）と釣り合って、エンジンと駆動輪との間で駆動力が伝達されないエンジンの運転状態に対応するノーロードスロットル開度が無伝達スロットル開度ＴＨ１に相当するとみなして、ノーロードスロットル開度を無伝達スロットル開度ＴＨ１に設定したものである。これは、運転者によるクラッチ操作を伴う変速操作が行われていれば、スロットル開度はノーロードスロットル開度及びその上下の近傍のスロットル開度の領域の値となる可能性が高いとの観点から、ノーロードスロットル開度を無伝達スロットル開度ＴＨに設定したためであり、換言すれば、ノーロードスロットル開度及びその上下の近傍のスロットル開度の領域を逸脱した領域では、運転者によるクラッチ操作を伴う変速操作が行われている可能性がないとみなしていることを意味している。

ここで、図２（ｂ）に示すマップデータにおいて、線Ｌ１は、エンジン回転数ＮＥに対応して複数設けられた無伝達スロットル開度の値を結んだ線を表す無伝達ライン、線Ｌ２は、かかる無伝達スロットル開度に正の所定値ΔＴＨ１を各々加算した複数の値を結んだ線を表す半クラッチ状態の上限ライン、及び線Ｌ３は、かかる無伝達スロットル開度に負の所定値ΔＴＨ２を各々加算した複数の値を結んだ線を表す半クラッチ状態の下限ラインを示している。また、図２（ｂ）に示す領域Ｒ１は、領域Ｒ３に対してスロットル開度ＴＨの大きい値の側でこれに連なって配置され、エンジンが駆動輪を駆動するポジティブトルクゾーンを示し、領域Ｒ２は、領域Ｒ３に対してスロットル開度ＴＨの小さい値の側でこれに連なって配置され、エンジンが駆動輪に駆動されるネガティブトルクゾーンを示している。但し、領域Ｒ２は、エンジン回転数ＮＥの中回転領域以下では現れてこないために設定されてはいない。メインクラッチ６１がエンジンと駆動力伝達装置との間の駆動力の伝達がないように切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある領域である解除領域Ｒ３は、無伝達ラインＬ１を含むと共に、半クラッチ状態の上限ラインＬ２と半クラッチ状態の下限ラインＬ３との間で挟まれた領域として設定されている。無伝達ラインＬ１は、エンジン回転数ＮＥが増加すると共に増加する直線状の特性線を示すが、エンジン回転数ＮＥの低中回転数でその傾きが増加するような変曲点を有するものとして設定されている。正の所定値ΔＴＨ１及び負の所定値ΔＴＨ２は、各々、無伝達スロットル開度の近傍のスロットル開度の範囲、つまり半クラッチ状態のスロットル開度の範囲に相当するとみなしたものであって、自動車の仕様等に応じて設定される値であるが、典型的には、所定の固定値であって、互いの大きさは等しく設定すれば足りる。かかるマップデータは、停止、加速走行、減速走行や惰性走行が組み合わさったような一般的な走行パターンに適合するものである。

故障判定部１７ｈは、ギヤポジション算出部１７ｄが算出したギヤポジションと推定ギヤポジション算出部１７ｄが算出した推定ギヤポジションとを比較して、ギヤポジションと推定ギヤポジションが一致しない場合、ギヤポジションセンサ２４が故障していると判定する。

〔動作〕
次に、図３を参照して、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置１の動作について説明する。

図３は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置の動作を示すタイムチャートである。

本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置１では、自動車のイグニッションスイッチがオン状態である間、所定の制御周期毎に、解除領域値算出部１７ｉが、エンジン回転数ＮＥに対応するメインクラッチ６１の解除領域を示す解除領域値を算出する。そして、クラッチ状態推定部１７ｇは、スロットル開度ＴＨが解除領域値の範囲（解除範囲）から逸脱している場合、メインクラッチ６１が接続されている状態（クラッチ板同士が当接して相対回転しない状態）にあると判断し、かかる場合に、図３に示す時間ｔ＝ｔ１以前の期間、時間ｔ＝ｔ７以降時間ｔ＝ｔ８以前の期間や時間ｔ＝ｔ９以後の期間のように、故障判定部１７ｈがギヤポジションセンサ２４の故障判定を実行することを許可することになる。

ここで、図３に示す例では、時間ｔ＝ｔ１以前の期間では、図３（ｂ）に示すスロットル開度算出部１７ｂが算出したスロットル開度ＴＨが図３（ａ）に示す無伝達ラインＬ１上の値である無伝達スロットル開度に対して負の所定値ΔＴＨ２の大きさより小さな値でもって小さくなっているので、エンジンと駆動輪との駆動関係は、図２（ｂ）に示すようなエンジンが駆動輪に駆動されるネガティブトルクゾーンＲ２内にあり、これに対応して、図３（ｆ）に示すネガティブトルクゾーンフラグＦＮの値が１（これ以外はネガティブトルクゾーンフラグＦＮの値が０）になっている。また、時間ｔ＝ｔ６以後の期間では、図３（ｂ）に示すスロットル開度算出部１７ｂが算出したスロットル開度ＴＨが図３（ａ）に示す無伝達ラインＬ１上の値である無伝達スロットル開度に対して正の所定値ΔＴＨ１よりも大きな値でもって大きくなっているので、エンジンと駆動輪との駆動関係は、図２（ｂ）に示すようなエンジンが駆動輪を駆動するポジティブトルクゾーンＲ１内にあり、これに対応して、図３（ｅ）に示すポジティブトルクゾーンフラグＦＰの値が１（これ以外はポジティブトルクゾーンフラグＦＰの値が０）になっている。一方で、時間ｔ＝ｔ１から時間ｔ＝ｔ６までの期間では、図３（ｂ）に示すスロットル開度算出部１７ｂが算出したスロットル開度ＴＨが図３（ａ）に示す無伝達ラインＬ１上の値である無伝達スロットル開度と一致するか、又は無伝達スロットル開度に所定の正の所定値ΔＴＨ１を加えた上限値と無伝達スロットル開度に負の所定値ΔＴＨ２を加えた下限値との間の範囲内にあるため、エンジンと駆動輪との駆動関係は、図２（ｂ）に示すようなエンジンと駆動輪との駆動力の伝達が切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある領域である解除領域Ｒ３にある。ここで、エンジン回転数ＮＥの経時変化は、図３（ｃ）に示され、駆動輪車速ＶＳＰの経時変化は、図３（ｄ）に示される。

また、時間ｔ＝ｔ１以前の期間及び時間ｔ＝ｔ４以後の期間では、図３（ｇ）に示すクラッチスイッチ検出部１７ｆが検出するクラッチスイッチ信号ＣＳは、クラッチレバーが解放（リリース）されたことを示すオフ信号（例えば出力電圧がゼロ）となる一方で、時間ｔ＝ｔ３から時間ｔ＝ｔ５までの期間では、クラッチスイッチ検出部１７ｆが検出するクラッチスイッチ信号ＣＳは、クラッチレバーが実質的に完全に握られた（フルグリップされた）ことを示すオン信号（例えば出力電圧が正の所定値）となっている。ここで、時間ｔ＝ｔ３から時間ｔ＝ｔ５までの期間では、メインクラッチ６１のクラッチ板同士が完全に離間された状態にあって、エンジンと前記駆動力伝達装置との間の駆動力の伝達がないことが分かるが、他の期間では、メインクラッチ６１が半クラッチ状態にあるのか、又は接続されている状態（クラッチ板同士が当接して相対回転しない状態）にあるのか、が区別できない。ここで、図３（ｈ）に示すギヤポジションセンサ２４のギヤポジション信号ＧＳは、時間ｔ＝ｔ８で、ギヤポジションが切り替わっていることを示し、時間ｔ＝ｔ８以前の期間で、ギヤポジション算出部１７ｄが算出するギヤポジションは２速であることを示し、時間ｔ＝ｔ８以降の期間で、ギヤポジション算出部１７ｄが算出するギヤポジションは３速であることを示している。

また、推定ギヤポジション算出部１７ｅが算出する推定ギヤポジション（瞬時推定ギヤポジション値）は、時間ｔ＝ｔ２以前の期間及び時間ｔ＝ｔ６から時間ｔ＝ｔ８までの期間では、エンジン回転数算出部１７ａによって算出されたエンジン回転数と車速算出部１７ｃによって算出された車速との比が図３（ｉ）に示す２速ギヤの所定範囲（２速ギヤ正常範囲）内に入り、時間ｔ＝ｔ３から時間ｔ＝ｔ５までの期間、及び時間ｔ＝ｔ８以後の期間では、エンジン回転数算出部１７ａによって算出されたエンジン回転数と車速算出部１７ｃによって算出された車速との比が図３（ｉ）に示す３速ギヤの所定範囲（３速ギヤ正常範囲）内に入る一方で、時間ｔ＝ｔ２から時間ｔ＝ｔ３までの期間、及び時間ｔ＝ｔ５から時間ｔ＝ｔ６までの期間では、エンジン回転数算出部１７ａによって算出されたエンジン回転数と車速算出部１７ｃによって算出された車速との比が図３（ｉ）に示す２速ギヤの所定範囲（２速ギヤ正常範囲）外、及び３速ギヤの所定範囲（３速ギヤ正常範囲）外にあって、これらから逸脱して、これらの一方から他方に遷移する途中である。これに対応して、時間ｔ＝ｔ２以前の期間、時間ｔ＝ｔ３から時間ｔ＝ｔ５までの期間、及び時間ｔ＝ｔ６以後の期間では、図３（ｋ）に示すギヤ正常領域判定フラグＦＤの値が１（これ以外の期間ではギヤ正常領域判定フラグＦＤの値は０）になっている。

ここで、図３（ｌ）に減算タイマとして示されるギヤポジション安定タイマＴＭは、エンジン回転数算出部１７ａによって算出されたエンジン回転数と車速算出部１７ｃによって算出された車速との比が図３（ｉ）に示す２速ギヤの所定範囲（２速ギヤ正常範囲）又は３速ギヤの所定範囲（３速ギヤ正常範囲）に入るか又はそれから出る際にカウントを開始しており（図中では減算タイマのカウントダウンの場合を例示）、時間ｔ＝ｔ４、時間ｔ＝ｔ７及び時間ｔ＝ｔ９でタイムアップ（カウント残がゼロ）しており、また時間ｔ＝ｔ２以前の期間でもギヤポジション安定タイマＴＭがタイムアップ（カウント残がゼロ）している。これに対応して、図３（ｍ）に示す安定推定ギヤポジション値ＥＳは、時間ｔ＝ｔ４で２速から３速に切り替わり、時間ｔ＝ｔ７で３速から２速に切り替わり、及び時間ｔ＝ｔ９で２速から３速に切り替わっており、時間ｔ＝ｔ２以前の期間、時間ｔ＝ｔ４から時間ｔ＝ｔ５までの期間、時間ｔ＝ｔ７から時間ｔ＝ｔ８までの期間、及び時間ｔ＝ｔ９以後の期間では、図３（ｎ）に示す推定ギヤポジション更新可否フラグＦＥの値が１（これ以外の期間では推定ギヤポジション更新可否フラグＦＥの値は０）になっている。

そして、図３（ｎ）に示す推定ギヤポジション更新可否フラグＦＥの値に加えて、ギヤポジション信号ＧＳの安定性（出力電圧の一定性等）の程度を考慮すると、図３（ｏ）に示すギヤポジション最終判断許可フラグＦＡの値は、時間ｔ＝ｔ１以前の期間、時間ｔ＝ｔ７から時間ｔ＝ｔ８までの期間、及び時間ｔ＝ｔ９以後の期間で１（これ以外の期間ではギヤポジション最終判断許可フラグＦＡの値は０）になっている。つまり、時間ｔ＝ｔ１以前の期間、時間ｔ＝ｔ７から時間ｔ＝ｔ８までの期間、及び時間ｔ＝ｔ９以後の期間では、故障判定部１７ｈがギヤポジションセンサ２４の故障判定をすることが許可されており、かかる期間で、故障判定部１７ｈは、ギヤポジション算出部１７ｄが算出したギヤポジションと推定ギヤポジション算出部１７ｄが算出した推定ギヤポジションとを比較して、ギヤポジションと推定ギヤポジションが一致しない場合、ギヤポジションセンサ２４が故障していると判定することになる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置１では、クラッチ状態推定部１７ｇが、エンジンの回転速度及びエンジンに設けられる吸気制御弁の弁開度で規定される領域であって、メインクラッチ６１が切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある領域である解除領域の下限値以上で上限値以下の解除範囲における解除領域値を、クランク角センサ２１の出力に基づいて算出する解除領域値算出部１７ｉを備え、クラッチ状態推定部１７ｇが、スロットル開度センサ２２の出力に基づいて算出するスロットル開度が解除範囲から逸脱する場合には、メインクラッチ６１が接続されている状態にあると判断して、故障判定部１７ｈが故障判定を実行することを許可するので、メインクラッチ６１が接続されている状態のときにのみ確実にギヤポジションセンサ２４の故障検知の判定を行うことができる。これにより、ギヤポジションセンサ２４に関して誤判定が生じることを抑制することができる。

また、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置１では、解除領域値算出部１７ｉが、エンジン回転数に対応して、かつ、無伝達スロットル開度を含むように、解除範囲を算出するものであり、解除範囲が、任意のエンジン回転数ＮＥ１に対して上限値ＴＨ２と下限値ＴＨ３との間の範囲に設定されると共に、上限値ＴＨ２は、無伝達スロットル開度ＴＨ１に正の所定値ΔＴＨ１を加算した値に設定され、下限値ＴＨ３は、無伝達スロットル開度ＴＨ１に負の所定値ＴＨ２を加算した値に設定されるので、演算負荷を増大させないようにメインクラッチ６１が接続されている状態にあると判断するための解除範囲を算出することができる。

〔変形例〕
図４は、本実施形態におけるギヤポジション故障検知装置に適用されるメインクラッチ６１の解除領域の無伝達ラインを基準大気圧毎に示す模式図である。図４において、線Ｌ４は、高地の大気圧に相当する基準大気圧Ａにおける無伝達ラインを示し、線Ｌ５は、基準大気圧Ａよりも気圧の高い低地の大気圧に相当する基準大気圧Ｂにおける無伝達ラインを示す。

本変形例では、解除領域値算出部１７ｉは、エンジン回転数に対応し、かつ、複数の基準大気圧に各々対応して予め設定された複数の大気圧補正基準開度（図４に示す例では、スロットル開度ＴＨ＝ＴＨＨ及びＴＨＬ）に基づいて、解除領域値の範囲を算出するものである。この場合、無伝達スロットル開度は、大気圧センサ２５によって検出された大気圧に基づいて、図４に示す複数の大気圧補正基準開度の間の値として補間演算される値とする。具体的には、図４に示す例では、エンジン回転数がＮＥ１であり、大気圧センサ２５によって検出された大気圧が大気圧Ｃである場合、大気圧Ｃにおける無伝達スロットル開度の値は、（ＴＨＨ−ＴＨＬ）×（Ｂ−Ｃ）／（Ｂ−Ａ）＋ＴＨＬという計算式の計算値として得られることになる。

以上の説明から明らかなように、本変形例におけるギヤポジション故障検知装置１では、メインクラッチ６１が接続されている状態にあると判断するための解除範囲を規定するための無伝達スロットル開度の算出精度を向上することができ、ギヤポジションセンサ２４の故障を検知する故障検知の精度を向上することができる。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明は、自動車に搭載され手動多段式ギヤ比切り替え機構を備える駆動力伝達装置のギヤポジションを検出するギヤポジションセンサの故障を精度よく検知するギヤポジション故障検知装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から自動車に広く適用され得るものと期待される。

１…ギヤポジション故障検知装置
１１…波形整形回路
１２…Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器
１３…波形整形回路
１４…Ａ／Ｄ変換器
１５…Ａ／Ｄ変換器
１６…メモリ
１７…ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）
１７ａ…エンジン回転数算出部
１７ｂ…スロットル開度算出部
１７ｃ…車速算出部
１７ｄ…ギヤポジション算出部
１７ｅ…推定ギヤポジション算出部
１７ｆ…クラッチスイッチ検出部
１７ｇ…クラッチ状態推定部
１７ｈ…故障判定部
１７ｉ…解除領域値算出部
２１…クランク角センサ
２２…スロットル開度センサ
２３…駆動輪車速センサ
２４…ギヤポジションセンサ
２５…大気圧センサ
２６…クラッチセンサ
３１…シフトペダル
３２…シフトシャフト
３３…シフトアーム
３４…シフトギヤ
４１…シフトドラム
４２…ドラムシャフト
４３…カム溝
４４…シフトフォーク
５１…固定変速ギヤ
５２…フリー変速ギヤ
５３…スライド変速ギヤ
５６…インプットシャフト
５７…ドライブシャフト
６１…メインクラッチ
７１…クランクシャフト
Ｓ…シフト機構
Ｔ…ドッグ式変速機

Claims (3)

1. 自動車に搭載され手動多段式ギヤ比切り替え機構を有する駆動力伝達装置のギヤポジションを検出するギヤポジションセンサの故障を検知するギヤポジション故障検知装置であって、
   前記ギヤポジションセンサの出力からギヤポジションを算出する第１のギヤポジション算出部と、
   前記自動車の駆動輪の回転速度から車速を検出する車速センサの出力と前記駆動力伝達装置に接続されるエンジンの回転速度を検出するエンジン回転速度センサの出力とに基づいて、推定ギヤポジションを算出する第２のギヤポジション算出部と、
   前記第１のギヤポジション算出部が算出した前記ギヤポジションと前記第２のギヤポジション算出部が算出した前記推定ギヤポジションとを比較して、前記ギヤポジションと前記推定ギヤポジションが一致しない場合には、前記ギヤポジションセンサが故障していると判定する故障判定部と、
   前記エンジンと前記駆動力伝達装置との間の駆動力の伝達を断続するクラッチ機構が接続されている状態にあるか否かを推定するクラッチ状態推定部と、
   を備え、
   前記クラッチ状態推定部は、前記エンジンの前記回転速度及び前記エンジンに設けられる吸気制御弁の弁開度で規定される領域であって、前記クラッチ機構が切り離されている状態又は半クラッチ状態にある可能性のある領域である解除領域の下限値以上で上限値以下の解除範囲における解除領域値を、前記エンジン回転速度センサの前記出力に基づいて算出する解除領域値算出部を有し、
   前記クラッチ状態推定部は、前記弁開度を検出する弁開度センサの出力に基づいて算出される前記弁開度が前記解除範囲から逸脱する場合には、前記クラッチ機構が接続されている状態にあると判断して、前記故障判定部が故障判定を実行することを許可することを特徴とするギヤポジション故障検知装置。
2. 前記解除領域値算出部は、前記エンジンの前記回転速度に対応して、かつ、前記クラッチ機構を介して前記エンジンから前記駆動伝達装置に駆動力が伝達しないと想定される前記弁開度である無伝達弁開度を含むように、前記解除範囲を算出するものであり、
   前記解除範囲は、前記エンジンの前記回転速度に対して第１推定閾値と第２推定閾値との間の範囲に設定され、
   前記第１推定閾値は、前記無伝達弁開度に正の所定値を加算した値に設定され、
   前記第２推定閾値は、前記無伝達弁開度に負の所定値を加算した値に設定されることを特徴とする請求項１に記載のギヤポジション故障検知装置。
3. 前記解除領域値算出部は、前記エンジンの前記回転速度に対応して、かつ、複数の基準大気圧に各々対応して予め設定された複数の大気圧補正基準開度に基づいて、前記解除範囲を算出するものであり、
   前記無伝達弁開度は、前記自動車に設けられた大気圧センサによって検出された大気圧に基づいて、前記複数の大気圧補正基準開度の間の値で補間演算される値であることを特徴とする請求項２に記載のギヤポジション故障検知装置。

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