JP2021113573A - 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】前提条件判定部１７ｇが、エンジン回転数の変化率が正の値である所定の第１閾値以上であるエンジン回転数加速状態であるか、又はエンジン回転数の変化率が負の値である所定の第２閾値以下であるエンジン回転数減速状態であるかを判定するエンジン回転数加減速判定部１７ｉと、車速の変化率が正の値である所定の第３閾値以上である車速加速状態であるか、又は車速の変化率が負の値である所定の第４閾値以下である車速減速状態であるかを判定する車速加減速判定部１７ｊと、を備え、エンジン回転数加速状態であり、かつ車速加速状態である場合、又はエンジン回転数減速状態であり、かつ車速減速状態である場合に、故障判定部１７ｈが故障判断を実行する。【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が回転するその運転状態は、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燃料噴射量、吸気量及び点火時期等を電子制御することにより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数を検出するエンジン回転数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、前記故障判定部の故障判定を実行することを許可する前提条件判定部と、を備え、前記前提条件判定部は、前記エンジン回転数センサの前記出力に基づいて、前記エンジンの前記回転数の変化率が正の値である所定の第１閾値以上であるエンジン回転数加速状態であるか、又は前記エンジンの前記回転数の前記変化率が負の値である所定の第２閾値以下であるエンジン回転数減速状態であるかということを判定するエンジン回転数加減速判定部と、前記車速センサの前記出力に基づいて、前記車速の変化率が正の値である所定の第３閾値以上である車速加速状態であるか、又は前記車速の前記変化率が負の値ある所定の第４閾値以下である車速減速状態であるかということを判定する車速加減速判定部と、を備え、前記前提条件判定部は、前記エンジン回転数加速状態であり、かつ前記車速加速状態である場合、又は前記エンジン回転数減速状態であり、かつ前記車速減速状態である場合に、前記故障判定部が故障判断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、前記前提条件判定部は、前記第２のギヤポジション演算部が算出した前記推定ギヤポジションを保持する推定ギヤポジション保持部を備え、前記推定ギヤポジション保持部は、前記推定ギヤポジションが第１推定ギヤポジションから第２推定ギヤポジションに変化した場合に所定の時間が経過したときには、前記第２推定ギヤポジションを保持し、前記故障判定部は、前記推定ギヤポジション保持部が保持している前記第２推定ギヤポジションを前記推定ギヤポジションとして前記故障判定を実行することを第２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、前提条件判定部が、エンジン回転数センサの出力に基づいて、エンジンの回転数の変化率が正の値である所定の第１閾値以上であるエンジン回転数加速状態であるか、又はエンジンの回転数の変化率が負の値である所定の第２閾値以下であるエンジン回転数減速状態であるかということを判定するエンジン回転数加減速判定部と、車速センサの出力に基づいて、車速の変化率が正の値である所定の第３閾値以上である車速加速状態であるか、又は車速の変化率が負の値ある所定の第４閾値以下である車速減速状態であるかということを判定する車速加減速判定部と、を備え、前提条件判定部が、エンジン回転数加速状態であり、かつ車速加速状態である場合、又はエンジン回転数減速状態であり、かつ車速減速状態である場合に、故障判定部が故障判断を実行することを許可するため、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、前提条件判定部は、第２のギヤポジション演算部が算出した推定ギヤポジションを保持する推定ギヤポジション保持部を備え、推定ギヤポジション保持部は、推定ギヤポジションが第１推定ギヤポジションから第２推定ギヤポジションに変化した場合に所定の時間が経過したときには、第２推定ギヤポジションを保持し、故障判定部は、推定ギヤポジション保持部が保持している第２推定ギヤポジションを推定ギヤポジションとして故障判定を実行するため、推定ギヤポジション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の一例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の動作の詳細例を示すタイムチャートである。

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及び図２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、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ＣＰＵ１７ａ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ＣＰＵ１７ａ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ＣＰＵ１７ａ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ＣＰＵ１７ａ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に示すようなドッグ式変速機を示すことができる。

図２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、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。

ＣＰＵ１７ａ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、前提条件判定部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１７ｂ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及び前提条件判定部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及び前提条件判定部１７ｇ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１７ｂ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２５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。

前提条件判定部１７ｇは、故障判定部１７ｈによるギヤポジションセンサ２４の故障判定の実行を許可する。具体的には、前提条件判定部１７ｇは、エンジン回転数加減速判定部１７ｉ及び車速加減速判定部１７ｊを備えている。エンジン回転数加減速判定部１７ｉは、エンジン回転数算出部１７ｂによって算出されたエンジン回転数に基づいて、エンジン回転数の変化率（典型的には所定時間経過時でのエンジン回転数の変化率）が正の値である所定の第１閾値以上であるエンジン回転数加速状態であるか、又はエンジン回転数の変化率が負の値である所定の第２閾値以下であるエンジン回転数減速状態であるかを判定する。車速加減速判定部１７ｊは、車速算出部１７ｃによって算出された車速に基づいて、車速の変化率（典型的には所定時間経過時での車速の変化率）が正の値である所定の第３閾値以上である車速加速状態であるか、又は車速の変化率が負の値である所定の第４閾値以下である車速減速状態であるかを判定する。そして、前提条件判定部１７ｇは、エンジン回転数加速状態であり、かつ車速加速状態である場合、又はエンジン回転数減速状態であり、かつ車速減速状態である場合に、故障判定部１７ｈが故障判断を実行することを許可する。これは、かかるエンジン回転数加速状態であり、かつ車速加速状態である場合、又はエンジン回転数減速状態であり、かつ車速減速状態である場合に、運転者によるクラッチ操作が行われておらずメインクラッチ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って変速操作も行われていないとみなしていることを意味する。なお、この際、ドッグ歯同士は、互いに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みなしている。なお、エンジン回転数の変化率や車速の変化率に代えて、エンジン回転数の変化率や車速の単位時間当たりの差分値を用いてもよい。

故障判定部１７ｈは、前提条件判定部１７ｇが故障判断の実行を許可した場合、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。ここで、前提条件判定部１７ｇは、推定ギヤポジション演算部１７ｅが算出した推定ギヤポジションを所定時間保持する推定ギヤポジション保持部１７ｋを備えることが好ましく、推定ギヤポジション保持部１７ｋは、推定ギヤポジションが第１推定ギヤポジションから第２推定ギヤポジションに変化した場合に所定の時間が経過したときには、第１推定ギヤポジションから切り替えて第２推定ギヤポジションを保持するものである。かかる場合、故障判定部１７ｈは、推定ギヤポジション保持部１７ｋが保持する第２推定ギヤポジションを推定ギヤポジションとして故障判定を実行することになる。

〔動作〕
次に、図３及び図４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。なお、ここでは、便宜上、前提条件判定部１７ｇが推定ギヤポジション保持部１７ｋをも備えている構成例を用いて説明する。

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の一例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、前提条件判定部１７ｇが、エンジン回転数加速状態であり、かつ車速加速状態である場合、又はエンジン回転数減速状態であり、かつ車速減速状態である場合であるかを判別する。かかる場合に、図３に示す時間ｔ＝ｔ８から時間ｔ＝ｔ９の期間及び時間ｔ＝ｔ１０以後の期間のように、前提条件判定部１７ｇは、故障判定部１７ｈがギヤポジションセンサ２４の故障判定を実行することを許可する。

ここで、図３に示す例では、時間ｔ＝ｔ１以前の期間及び時間ｔ＝ｔ４から時間ｔ＝ｔ６の期間では、図３（ａ）に示すエンジン回転数算出部１７ｂが算出したエンジン回転数が実質的に一定状態（一定又は大きな変化がない状態：所定時間経過時でのエンジン回転数の変化率が第１閾値未満で第２閾値より大）であるので、図３（ｂ）に示すように、エンジン回転数加減速判定部１７ｉはエンジン回転数加減速判定値を０（定速）に設定する。また、時間ｔ＝ｔ１から時間ｔ＝ｔ４の期間及び時間ｔ＝ｔ９以後の期間では、図３（ａ）に示すエンジン回転数算出部１７ｂが算出したエンジン回転数は減速している（所定時間経過時でのエンジン回転数の変化率が第２閾値以下）ので、図３（ｂ）に示すように、エンジン回転数加減速判定部１７ｉはエンジン回転数加減速判定値を２（減速）に設定する。また、時間ｔ＝ｔ６から時間ｔ＝ｔ９の期間では、図３（ａ）に示すエンジン回転数算出部１７ｂが算出したエンジン回転数は加速している（所定時間経過時でのエンジン回転数な変化率が第１閾値以上）ので、図３（ｂ）に示すように、エンジン回転数加減速判定部１７ｉはエンジン回転数加減速判定値を１（加速）に設定する。一方、時間ｔ＝ｔ６以前の期間では、図３（ｃ）に示す車速算出部１７ｃが算出した車速（駆動輪車速）が実質的に一定（一定又は大きな変化がない状態：所定時間経過時での車速の変化率が第３閾値未満で第４閾値より大）であるので、図３（ｄ）に示すように、車速加減速判定部１７ｊは車速加減速判定値を０（定速）に設定する。また、時間ｔ＝ｔ６から時間ｔ＝ｔ９の期間では、図３（ｃ）に示す車速算出部１７ｃが算出した車速は加速している（所定時間経過時での車速の変化率が第３閾値以上）ので、図３（ｄ）に示すように、車速加減速判定部１７ｊは車速加減速判定値を１（加速）に設定する。また、時間ｔ＝ｔ９以後の期間では、図３（ｃ）に示す車速算出部１７ｃが算出した車速は減速している（所定時間経過時での車速の変化率が第４閾値以下）ので、図３（ｄ）に示すように、車速加減速判定部１７ｊは車速加減速判定値を２（減速）に設定する。なお、エンジン回転数の変化率や車速の変化率を算出する際の所定時間は、例えば、それらの算出処理の処理周期の時間長さと等しく設定してもよい。

また、時間ｔ＝ｔ２以前の期間及び時間ｔ＝ｔ６以後の期間では、図３（ｅ）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＝ｔ２から時間ｔ＝ｔ６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。ここでクラッチスイッチ信号ＣＳによれば、時間ｔ＝ｔ２から時間ｔ＝ｔ６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（ｇ）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＝ｔ９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＝ｔ９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＝ｔ９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＝ｔ７から時間ｔ＝ｔ９の期間では、エンジン回転数算出部１７ｂ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（ｈ）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＝ｔ６の期間及び時間ｔ＝ｔ９以後の期間では、エンジン回転数算出部１７ｂ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の期間及び時間ｔ＝ｔ６から時間ｔ＝ｔ７の期間では、エンジン回転数算出部１７ｂ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（ｈ）に示す２速ギヤの所定範囲（２速ギヤ正常範囲）外及び図３（ｉ）に示す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＝ｔ６の期間、及び時間ｔ＝ｔ７以後の期間では、図３（ｊ）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。

また、図３（ｋ）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１７ｂ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である推定ギヤポジション（瞬時推定ギヤポジション値）が図３（ｈ）に示す２速ギヤの所定範囲（２速ギヤ正常範囲）又は図３（ｉ）に示す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、時間ｔ＝ｔ２、時間ｔ＝ｔ３、時間ｔ＝ｔ６、時間ｔ＝ｔ７、及び時間ｔ＝ｔ９で計時を開始し（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＝ｔ５、時間ｔ＝ｔ８、及び時間ｔ＝ｔ１０でタイムアップ（計時残がゼロ）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（計時残がゼロ）している。これに対応して、図３（ｌ）に示すように推定ギヤポジション保持部１７ｋで保持される安定推定ギヤポジション値ＥＳは、ギヤポジション安定タイマＴＭの計時が開始された時間ｔ＝ｔ３から所定時間（ギヤポジション安定タイマＴＭが計時を開始してからそれがタイムアップするまでの期間）経過後の時間ｔ＝ｔ５で２速から３速に切り替わって保持され、ギヤポジション安定タイマＴＭの計時が開始された時間ｔ＝ｔ７から所定時間経過後の時間ｔ＝ｔ８で３速から２速に切り替わって保持され、及びギヤポジション安定タイマＴＭの計時が開始された時間ｔ＝ｔ９から所定時間経過後の時間ｔ＝ｔ１０で２速から３速に切り替わって保持されており、時間ｔ＝ｔ２以前の期間、時間ｔ＝ｔ５から時間ｔ＝ｔ６の期間、時間ｔ＝ｔ８から時間ｔ＝ｔ９の期間、及び時間ｔ＝ｔ１０以後の期間では、図３（ｍ）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（ｍ）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（ｆ）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＝ｔ８から時間ｔ＝ｔ９の期間及び時間ｔ＝ｔ１０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＝ｔ８から時間ｔ＝ｔ９の期間では、エンジン回転数加速状態であり、かつ車速加速状態であり、時間ｔ＝ｔ１０以後の期間では、エンジン回転数減速状態であり、かつ車速減速状態であるので、前提条件判定部１７ｇによって、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。なお、ギヤポジション最終判断許可の適否を判断する際のギヤポジション信号ＧＳの安定性（出力電圧の一定性等）の程度の考慮については、ギヤポジション信号ＧＳが安定している場合にはその考慮を省略可能である。

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のギヤポジション安定タイマＴＭ等の動作の詳細例を示すタイムチャートである。

図４に示す例では、図４（ｇ）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＝ｔ２６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＝ｔ２６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＝ｔ２６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＝ｔ２１以前の期間及び時間ｔ＝ｔ２４から時間ｔ＝ｔ２６の期間では、エンジン回転数算出部１７ｂ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４（ｈ）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＝ｔ２２から時間ｔ＝ｔ２３の期間及び時間ｔ＝ｔ２６以後の期間では、エンジン回転数算出部１７ｂ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４（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＝ｔ２１から時間ｔ＝ｔ２２の期間及び時間ｔ＝ｔ２３から時間ｔ＝ｔ２４の期間では、エンジン回転数算出部１７ｂ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４（ｈ）に示す２速ギヤの所定範囲（２速ギヤ正常範囲）外及び図４（ｉ）に示す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＝ｔ２１以前の期間、時間ｔ＝ｔ２２から時間ｔ＝ｔ２３の期間、及び時間ｔ＝ｔ２４以後の期間では、図４（ｊ）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。

また、図４（ｋ）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１７ｂ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である推定ギヤポジションが図４（ｈ）に示す２速ギヤの所定範囲（２速ギヤ正常範囲）又は図４（ｉ）に示す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、時間ｔ＝ｔ２１、時間ｔ＝ｔ２２、時間ｔ＝ｔ２３、時間ｔ＝ｔ２４、及び時間ｔ＝ｔ２６で計時を開始し（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＝ｔ２５及び時間ｔ＝ｔ２７でタイムアップ（計時残がゼロ）しており、また時間ｔ＝ｔ２１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（計時残がゼロ）している。これに対応して、図４（ｌ）に示す安定推定ギヤポジション値ＥＳは、ギヤポジション安定タイマＴＭの計時が開始された時間ｔ＝ｔ２６から所定時間経過後の時間ｔ＝ｔ２７で２速から３速に切り替わって推定ギヤポジション保持部１７ｋで保持されている。

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、前提条件判定部１７ｇが、エンジン回転数算出部１７ｂによって算出されたエンジン回転数に基づいて、エンジン回転数の変化率が正の値である所定の第１閾値以上であるエンジン回転数加速状態であるか、又はエンジン回転数の変化率が負の値である所定の第２閾値以下であるエンジン回転数減速状態であるかということを判定するエンジン回転数加減速判定部１７ｉと、車速算出部１７ｃによって算出された車速に基づいて、車速の変化率が正の値である所定の第３閾値以上である車速加速状態であるか、又は車速の変化率が負の値ある所定の第４閾値以下である車速減速状態であるかということを判定する車速加減速判定部１７ｊと、を備え、前提条件判定部１７ｊが、エンジン回転数加速状態であり、かつ車速加速状態である場合、又はエンジン回転数減速状態であり、かつ車速減速状態である場合に、故障判定部１７ｈが故障判断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、前提条件判定部１７ｇは、推定ギヤポジション演算部１７ｅが算出した推定ギヤポジションを保持する推定ギヤポジション保持部１７ｋを備え、推定ギヤポジション保持部１７ｋは、推定ギヤポジションが第１推定ギヤポジションから第２推定ギヤポジションに変化した場合に所定の時間が経過したときには、第２推定ギヤポジションを保持し、故障判定部１７ｈは、推定ギヤポジション保持部１７ｋが保持している第２推定ギヤポジションを推定ギヤポジションとして故障判定を実行するので、推定ギヤポジション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。

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
１６…メモリ
１７ａ…ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）
１７ｂ…エンジン回転数算出部
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…前提条件判定部
１７ｈ…故障判定部
１７ｉ…エンジン回転数加減速判定部
１７ｊ…車速加減速判定部
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…クラッチスイッチ
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 (2)

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数を検出するエンジン回転数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、
   前記故障判定部の故障判定を実行することを許可する前提条件判定部と、
   を備え、
   前記前提条件判定部は、
   前記エンジン回転数センサの前記出力に基づいて、前記エンジンの前記回転数の変化率が正の値である所定の第１閾値以上であるエンジン回転数加速状態であるか、又は前記エンジンの前記回転数の前記変化率が負の値である所定の第２閾値以下であるエンジン回転数減速状態であるかということを判定するエンジン回転数加減速判定部と、
   前記車速センサの前記出力に基づいて、前記車速の変化率が正の値である所定の第３閾値以上である車速加速状態であるか、又は前記車速の前記変化率が負の値ある所定の第４閾値以下である車速減速状態であるかということを判定する車速加減速判定部と、
   を備え、
   前記前提条件判定部は、前記エンジン回転数加速状態であり、かつ前記車速加速状態である場合、又は前記エンジン回転数減速状態であり、かつ前記車速減速状態である場合に、前記故障判定部が故障判断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. 前記前提条件判定部は、前記第２のギヤポジション演算部が算出した前記推定ギヤポジションを保持する推定ギヤポジション保持部を備え、
   前記推定ギヤポジション保持部は、前記推定ギヤポジションが第１推定ギヤポジションから第２推定ギヤポジションに変化した場合に所定の時間が経過したときには、前記第２推定ギヤポジションを保持し、
   前記故障判定部は、前記推定ギヤポジション保持部が保持している前記第２推定ギヤポジションを前記推定ギヤポジションとして前記故障判定を実行す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。

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