JP2022061795A - バックラッシュ推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ギアの歯の間のバックラッシュを推定する。
【解決手段】車両の制御装置は、互いに噛み合う複数のギアの歯の間のバックラッシュを推定するバックラッシュ推定装置として機能する。制御装置には、入力変数が入力されることによりバックラッシュを示す出力変数を出力する写像を規定する写像データが記憶されている。写像は、複数の入力変数の少なくとも１つとして、車両で取得された音のうち予め定められた周波数の音の大きさを含んでいる。制御装置は、入力変数を取得する処理である取得処理と、取得処理により取得した入力変数を写像に入力することによって出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、バックラッシュ推定装置に関する。

特許文献１に記載の車両は、駆動源としてエンジン及びモータジェネレータを有している。また、特許文献１に記載の車両は、エンジン、モータジェネレータ、及び駆動輪の間で動力を分配する機構として、遊星歯車機構を有している。すなわち、特許文献１に記載の車両は、駆動源から駆動輪までの動力伝達経路上に、互いに噛み合う複数のギアを備えている。

特開２０１６－２２２０８８号公報

特許文献１に記載の車両では、例えばギアの摩耗に起因して、互いに噛み合うギアの歯と歯との隙間、いわゆるバックラッシュが、設計値よりも大きくなることがある。そして、このバックラッシュが過度に大きくなると、ギアの短寿命化や異音の発生の原因となる。そのため、ギアのバックラッシュを、適時に把握することが好ましい。しかしながら、ギアのバックラッシュを実際に把握するためには、車両を分解してギアのバックラッシュを直接測定したり、各ギアの寸法を測定してその寸法値から導き出したりする他なく、適時にバックラッシュを把握する手法としては非現実的である。

上記課題を解決するためのバックラッシュ推定装置は、駆動源から駆動輪までの動力伝達経路上に互いに噛み合う複数のギアが設けられている車両に適用され、互いに噛み合う複数の前記ギアの歯の間のバックラッシュを推定するバックラッシュ推定装置であって、実行装置と、記憶装置と、を備え、前記記憶装置には、入力変数が入力されることにより前記バックラッシュを示す出力変数を出力する写像を規定する写像データが記憶されており、前記写像は、複数の前記入力変数の少なくとも１つとして、前記車両で取得された音のうち予め定められた周波数の前記音の大きさを含み、前記実行装置は、前記入力変数を取得する処理である取得処理と、前記取得処理により取得した前記入力変数を写像に入力することによって前記出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する。

上記構成によれば、車両において予め定められた周波数の音を取得することができれば、車両の分解等を伴うことなく、ギアの歯の間のバックラッシュを推定できる。したがって、簡便且つ適時に、ギアの歯の間のバックラッシュを把握できる。

車両の概略構成図。 自動変速機における変速段及び係合要素の関係を示す説明図。 推定制御を示すフローチャート。 パワースペクトルを示す説明図。

以下、本発明の一実施形態を図１～図４にしたがって説明する。先ず、車両１００の概略構成について説明する。
図１に示すように、車両１００は、内燃機関１０、動力分割機構２０、自動変速機３０、駆動輪６９、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２を備えている。

内燃機関１０は、当該内燃機関１０の出力軸であるクランクシャフト１１を備えている。クランクシャフト１１は、動力分割機構２０に連結している。動力分割機構２０は、サンギアＳ、リングギアＲ、及びキャリアＣを有する遊星歯車機構である。動力分割機構２０のキャリアＣは、クランクシャフト１１に連結している。サンギアＳは、第１モータジェネレータ６１の回転軸６１Ａに連結している。リングギアＲの出力軸であるリングギア軸ＲＡは、第２モータジェネレータ６２の回転軸６２Ａに連結している。また、リングギア軸ＲＡは、自動変速機３０に連結している。

自動変速機３０は、入力軸４１、及び出力軸４２を備えている。自動変速機３０の入力軸４１は、リングギア軸ＲＡに連結している。自動変速機３０の出力軸４２は、図示しないディファレンシャルギアを介して左右の駆動輪６９に連結している。したがって、本実施形態において、駆動源としての内燃機関１０から駆動輪６９までの動力伝達経路上には、動力分割機構２０及び自動変速機３０が位置している。そして、これら動力分割機構２０及び自動変速機３０は、いずれも互いに噛み合う複数のギアを備えている。

内燃機関１０が駆動して、動力分割機構２０のキャリアＣにクランクシャフト１１からトルクが入力されると、そのトルクがサンギアＳ側とリングギアＲ側とに分割される。第１モータジェネレータ６１が電動機として動作して、動力分割機構２０のサンギアＳにトルクが入力されると、そのトルクがキャリアＣ側とリングギアＲ側とに分割される。また、内燃機関１０のトルクがサンギアＳを介して第１モータジェネレータ６１に入力されると、第１モータジェネレータ６１が発電機として機能する。

第２モータジェネレータ６２が電動機として動作して、リングギア軸ＲＡにトルクが入力されると、そのトルクは自動変速機３０へと伝達される。また、駆動輪６９側からのトルクがリングギア軸ＲＡを介して第２モータジェネレータ６２に入力されると、第２モータジェネレータ６２が発電機として機能し、車両１００に回生制動力を発生させることが可能になっている。

自動変速機３０は、第１遊星ギア機構３０Ａ、第２遊星ギア機構３０Ｂ、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、第２ブレーキ機構Ｂ２、及びワンウェイクラッチＦ１を備えている。

さらに、第１遊星ギア機構３０Ａは、サンギア３１、リングギア３２、ピニオンギア３３、及びキャリア３４を備えている。サンギア３１は、ピニオンギア３３を介してリングギア３２に連結している。キャリア３４は、ピニオンギア３３を支持している。

サンギア３１は、第１ブレーキ機構Ｂ１に連結している。第１ブレーキ機構Ｂ１は、当該第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。具体的には、第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力が高くなることで、第１ブレーキ機構Ｂ１が解放状態から係合状態へと切り替えられる。そして、第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態であるときには、サンギア３１の回転が制動される。

キャリア３４は、ワンウェイクラッチＦ１に連結している。ワンウェイクラッチＦ１は、キャリア３４の一方側への回転を規制しつつ他方側への回転を許容する。すなわち、ワンウェイクラッチＦ１は、キャリア３４の回転を規制する規制状態、又はキャリア３４の回転を許容する許容状態に切り替わる。また、キャリア３４は、第２ブレーキ機構Ｂ２に連結している。第２ブレーキ機構Ｂ２は、第１ブレーキ機構Ｂ１と同様に、当該第２ブレーキ機構Ｂ２に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。そして、第２ブレーキ機構Ｂ２が係合状態であるときには、キャリア３４の回転が制動される。

第２遊星ギア機構３０Ｂは、サンギア３６、リングギア３７、ピニオンギア３８、及びキャリア３９を備えている。サンギア３６は、ピニオンギア３８を介してリングギア３７に連結している。キャリア３９は、ピニオンギア３８を支持している。キャリア３９は、出力軸４２に連結している。

上記のように構成された各遊星ギア機構において、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４は、第２遊星ギア機構３０Ｂのリングギア３７に連結している。また、第１遊星ギア機構３０Ａのリングギア３２は、第２遊星ギア機構３０Ｂのキャリア３９に連結している。

第２遊星ギア機構３０Ｂのサンギア３６は、第１クラッチＣ１を介して入力軸４１に連結している。第１クラッチＣ１は、当該第１クラッチＣ１に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。具体的には、第１クラッチＣ１に供給されるオイルの圧力が高くなることで、第１クラッチＣ１が解放状態から係合状態へと切り替えられる。そして、第１クラッチＣ１が係合状態となることで、第２遊星ギア機構３０Ｂのサンギア３６が入力軸４１と共に回転する。

また、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４は、第２クラッチＣ２を介して入力軸４１に連結している。第２クラッチＣ２は、第１クラッチＣ１と同様に、当該第２クラッチＣ２に供給されるオイルの圧力によって係合状態及び解放状態が切り替え可能である。そして、第２クラッチＣ２が係合状態となることで、第１遊星ギア機構３０Ａのキャリア３４が入力軸４１と共に回転する。なお、本実施形態において、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２のそれぞれが、係合要素である。

図２に示すように、自動変速機３０では、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２における係合状態、解放状態の組み合わせと、ワンウェイクラッチＦ１における規制状態、許容状態の組み合わせとにより、変速段が切り替えられる。この自動変速機３０では、前進走行するための「１速」～「４速」の４個の変速段と、後進走行するための「Ｒ」の１個の変速段との合計５個の変速段を形成可能である。

なお、図２において、「〇」は、第１クラッチＣ１等の係合要素が係合状態であることや、ワンウェイクラッチＦ１が規制状態であることを示す。また、「（〇）」は、第２ブレーキ機構Ｂ２が係合状態又は解放状態であることを示す。さらに、空欄は、第１クラッチＣ１等の係合要素が解放状態であることや、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態であることを示す。例えば、自動変速機３０の変速段が２速である場合、第１クラッチＣ１、及び第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態になっている一方、第２クラッチＣ２、及び第２ブレーキ機構Ｂ２が解放状態になり、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態になっている。

図１に示すように、車両１００は、油圧装置６５を備えている。油圧装置６５は、オイルポンプ６６、及びオイルポンプ６６からのオイルが流通する油圧回路６７を備えている。オイルポンプ６６は、クランクシャフト１１のトルクを受けて動作するいわゆる機械式のオイルポンプである。油圧回路６７は、図示しないソレノイドバルブを複数備えている。これらソレノイドバルブが制御されることにより、油圧回路６７は、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力を調整する。すなわち、本実施形態では、油圧回路６７のソレノイドバルブを制御することにより、オイルの圧力を通じて第１クラッチＣ１等の係合要素の係合状態及び解放状態を制御する。

図１に示すように、車両１００は、アクセルポジションセンサ７２、車速センサ７３、マイク７４、表示器７６、及びアクセルペダル７７を備えている。アクセルポジションセンサ７２は、運転者が操作するアクセルペダル７７の操作量であるアクセル操作量ＡＣＣを検出する。車速センサ７３は、車両１００の速度である車速ＳＰを検出する。マイク７４は、自動変速機３０の近傍に取り付けられている。マイク７４は、当該マイク７４に伝わる音の音量ＮＳを検出する。本実施形態において、マイク７４は、音の大きさをデシベル（ｄＢ）に換算して、音量ＮＳとして検出する。表示器７６は、車両１００の運転者等に視覚情報を表示する。表示器７６の一例は、ディスプレイである。

車両１００は、制御装置９０を備えている。制御装置９０には、アクセル操作量ＡＣＣを示す信号がアクセルポジションセンサ７２から入力される。制御装置９０には、車速ＳＰを示す信号が車速センサ７３から入力される。制御装置９０には、音量ＮＳを示す信号がマイク７４から入力される。

制御装置９０は、ＣＰＵ９１、周辺回路９２、ＲＯＭ９３、記憶装置９４、及びバス９５を備えている。バス９５は、ＣＰＵ９１、周辺回路９２、ＲＯＭ９３、及び記憶装置９４を互いに通信可能に接続している。ＲＯＭ９３には、ＣＰＵ９１が各種の制御を実行するために各種のプログラムが予め記憶されている。記憶装置９４には、写像データ９４Ａが予め記憶されている。写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍは、入力変数が入力されることにより、自動変速機３０において互いに噛み合う複数のギアの歯の間のバックラッシュを示す出力変数を出力する。ここで、バックラッシュは、ギアの歯が他のギアの歯に対して運動方向に接している状態において、運動方向とは反対側に生じる隙間のうち運動方向の最短距離である。なお、写像Ｍの具体的な説明は後述する。

記憶装置９４は、制御装置９０に入力された、アクセル操作量ＡＣＣ、車速ＳＰ、及び音量ＮＳを含むデータを一定期間に亘って記憶する。周辺回路９２は、内部の動作を規定するクロック信号を生成する回路、電源回路、リセット回路等を含む。本実施形態において、ＣＰＵ９１及びＲＯＭ９３が実行装置である。また、記憶装置９４が記憶装置である。制御装置９０は、自動変速機３０のギアのバックラッシュを推定するバックラッシュ推定装置として機能する。

ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９３に記憶された各種のプログラムを実行することにより、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、第２モータジェネレータ６２、自動変速機３０等を制御する。具体的には、ＣＰＵ９１は、アクセル操作量ＡＣＣ及び車速ＳＰに基づいて、車両１００が走行するために必要な出力の要求値である車両要求出力を算出する。ＣＰＵ９１は、車両要求出力に基づいて、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２のトルク配分を決定する。ＣＰＵ９１は、内燃機関１０、第１モータジェネレータ６１、及び第２モータジェネレータ６２のトルク配分に基づいて、内燃機関１０の出力と、第１モータジェネレータ６１及び第２モータジェネレータ６２の力行及び回生とを制御する。

また、ＣＰＵ９１は、車速ＳＰ及び車両要求出力に基づいて、自動変速機３０において目標とする変速段である目標変速段を算出する。ＣＰＵ９１は、目標変速段に基づいて、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力の目標値である目標圧力を算出する。そして、ＣＰＵ９１は、目標圧力に基づいて、油圧装置６５に制御信号Ｓ１を出力する。油圧装置６５は、制御信号Ｓ１に基づいて、第１クラッチＣ１、第２クラッチＣ２、第１ブレーキ機構Ｂ１、及び第２ブレーキ機構Ｂ２に供給するオイルの圧力を変更する。例えば、図２に示すように、自動変速機３０の変更前の変速段が２速である場合、第１クラッチＣ１、及び第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態になっている一方、第２クラッチＣ２、及び第２ブレーキ機構Ｂ２が解放状態になり、ワンウェイクラッチＦ１が許容状態になっている。ここで、自動変速機３０の目標変速段が３速に設定されると、第２クラッチＣ２の目標圧力に基づいた制御信号Ｓ１に応じて、油圧装置６５から第２クラッチＣ２に供給されるオイルの圧力が徐々に高くなることで、第２クラッチＣ２が解放状態から係合状態になる。一方、第１ブレーキ機構Ｂ１の目標圧力に基づいた制御信号Ｓ１に応じて、油圧装置６５から第１ブレーキ機構Ｂ１に供給されるオイルの圧力が徐々に低くなることで、第１ブレーキ機構Ｂ１が係合状態から解放状態になる。その結果、自動変速機３０の変速段が２速から３速に変更される。

次に、ＣＰＵ９１が自動変速機３０のギアのバックラッシュを推定する推定制御について説明する。
なお、ＲＯＭ９３には、推定制御を実行するためのプログラムである推定用プログラムが予め記憶されている。ＣＰＵ９１は、制御装置９０が起動している状態では、ＲＯＭ９３に記憶された推定用プログラムを実行することにより、推定制御を繰り返し行う。

本実施形態では、自動変速機３０の第１遊星ギア機構３０Ａ及び第２遊星ギア機構３０Ｂを対象として、バックラッシュの推定制御を行う。すなわち、この推定制御では、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間の第１バックラッシュＺ１、ピニオンギア３３及びリングギア３２のギア間の第２バックラッシュＺ２、サンギア３６及びピニオンギア３８のギア間の第３バックラッシュＺ３、ピニオンギア３８及びリングギア３７のギア間の第４バックラッシュＺ４を算出する。

図３に示すように、推定制御が開始されると、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１１を実行する。ステップＳ１１において、ＣＰＵ９１は、音量ＮＳが予め定められた規定音量Ａ以上であるか否かを判定する。規定音量Ａは、例えば、車両１００の運転席において人間が知覚できる値として、予め試験及びシミュレーション等で定められている。ＣＰＵ９１は、音量ＮＳが規定音量Ａ未満であると判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、再びステップＳ１１の処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ９１は、音量ＮＳが規定音量Ａ以上であると判定した場合（Ｓ１１:ＹＥＳ）、処理をステップＳ１２に進める。

ステップＳ１２において、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１１の処理時点からの所定期間における音量ＮＳの推移を取得する。所定期間としては、例えば数秒である。そして、図４に示すように、ＣＰＵ９１は、所定期間の音量ＮＳの推移を高速フーリエ変換することにより、音量ＮＳのエネルギーを単位周波数毎に表すグラフ、いわゆるパワースペクトルを作成する。そして、ＣＰＵ９１は、パワースペクトルから、予め定められた第１周波数～第２０周波数に対応した合計２０個のパワーを、第１周波数から順に第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０として算出する。また、ＣＰＵ９１は、算出した第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０を記憶装置９４に記憶させる。本実施形態において、上記の第１周波数～第２０周波数は、自動変速機３０のギア間から発生し得る音の周波数帯を、２０に等分することで定められている。例えば、自動変速機３０のギア間から発生し得る音の周波数帯として２０ｋＨｚ以下を設定した場合、第１周波数から順に、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ・・・と定められている。その後、図３に示すように、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３において、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１１の処理時点における自動変速機３０の変速段に基づいて、自動変速機３０の変速比ＧＲを取得する。変速比ＧＲとは、自動変速機３０の入力軸４１の単位時間当たりの回転数と出力軸４２の単位時間当たりの回転数との比である。また、ＣＰＵ９１は、変速比ＧＲを記憶装置９４に記憶させる。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ１４に進める。

ステップＳ１４において、ＣＰＵ９１は、ステップＳ１１の処理時点における車両要求出力に基づいて、入力軸４１に入力されるトルクである入力トルクＴｉｎを算出する。具体的には、ＣＰＵ９１は、車両要求出力が大きいほど入力トルクＴｉｎを大きい値として算出する。ＣＰＵ９１は、入力トルクＴｉｎを記憶装置９４に記憶させる。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２１に進める。

ステップＳ２１において、ＣＰＵ９１は、記憶装置９４にアクセスすることにより、各種の値を取得する。具体的には、ＣＰＵ９１は、第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０、変速比ＧＲ、及び入力トルクＴｉｎを取得する。なお、本実施形態において、ステップＳ２１の処理が取得処理である。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２において、ＣＰＵ９１は、ステップＳ２１の処理で取得した各種の値を、自動変速機３０のギアのバックラッシュを推定する写像Ｍへの入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（２２）として生成する。

ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（２０）に、第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０を代入する。具体的には、ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（１）に第１パワーＰ１を、入力変数ｘ（２）に第２パワーＰ２を、といったように一つずつ代入する。本実施形態において、入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（２０）は、車両１００で取得された音のうち予め定められた周波数の音の大きさである。

ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（２１）に、変速比ＧＲを代入する。ＣＰＵ９１は、入力変数ｘ（２２）に、入力トルクＴｉｎを代入する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２３に進める。

ステップＳ２３において、ＣＰＵ９１は、記憶装置９４に予め記憶されている写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍに、ステップＳ２２の処理において生成された入力変数ｘ（１）～ｘ（２２）及びバイアスパラメータとしての入力変数ｘ（０）を入力することによって、出力変数ｙ（ｉ）の値を算出する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ２４に進める。

写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍの一例は、関数近似器であり、中間層が１層の全結合順伝搬型のニューラルネットワークである。具体的には、写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍでは、入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（２２）及びバイアスパラメータとしての入力変数ｘ（０）が、係数ｗＦｊｋ（ｊ＝１～ｍ、ｋ＝０～２２）によって規定される線形写像にて変換された「ｍ」個の値のそれぞれが活性化関数ｆに代入されることによって、中間層のノードの値が定まる。また、係数ｗＳｉｊ（ｉ＝１～４）によって規定される線形写像によって中間層のノードの値が変換された値のそれぞれが活性化関数ｇに代入されることによって、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（４）が定まる。

出力変数ｙ（１）は、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間の第１バックラッシュＺ１を示す値である。出力変数ｙ（２）は、ピニオンギア３３及びリングギア３２のギア間の第２バックラッシュＺ２を示す値である。出力変数ｙ（３）は、サンギア３６及びピニオンギア３８のギア間の第３バックラッシュＺ３を示す値である。出力変数ｙ（４）は、ピニオンギア３８及びリングギア３７のギア間の第４バックラッシュＺ４を示す値である。

本実施形態において、ステップＳ２２及びステップＳ２３の処理が算出処理である。本実施形態において、活性化関数ｆの一例は、ＲｅＬＵ関数である。また、活性化関数ｇの一例は、恒等関数である。

なお、写像データ９４Ａによって規定される写像Ｍは、例えば次のように生成されたものである。先ず、製造された直後の自動変速機３０、異常が生じている自動変速機３０など、経年劣化の程度が異なる様々な自動変速機３０を、試験用の自動変速機３０として複数用意する。そして、これらの試験用の自動変速機３０を分解するなどして、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を実際に測定することにより、特定する。その後、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４が既に特定されている試験用の自動変速機３０を同一車種の車両１００に搭載し、様々な条件で走行させつつ、第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０、変速比ＧＲ、及び入力トルクＴｉｎを取得する。そして、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４が特定されている各試験用の自動変速機３０について、第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０、変速比ＧＲ、及び入力トルクＴｉｎを、訓練データとしての入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（２２）とする。また、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を、教師データとしての出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（４）とする。これら訓練データとしての入力変数ｘ（１）～入力変数ｘ（２２）、及び教師データとしての出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（４）を、写像Ｍに入力し、機械学習により写像Ｍの学習をする。

ステップＳ２４において、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（１）が予め定められた閾値Ｄ１よりも大きいか否かを判定する。また、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（２）が予め定められた閾値Ｄ２よりも大きいか否かを判定する。ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（３）が予め定められた閾値Ｄ３よりも大きいか否かを判定する。また、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（４）が予め定められた閾値Ｄ４よりも大きいか否かを判定する。そして、ＣＰＵ９１は、上記の４つの判定において少なくとも１つ以上の肯定判定を行った場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、処理をステップＳ３１に進める。ここで、閾値Ｄ１～閾値Ｄ４は、例えば以下のように定められている。第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４は、自動変速機３０のギアの摩耗等に起因して次第に大きくなっていき、設計上における正常範囲な範囲の上限値を越えて大きくなる。そこで、閾値Ｄ１～閾値Ｄ４は、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４の設計上における正常範囲の各上限値として予め定められている。

ステップＳ３１において、ＣＰＵ９１は、自動変速機３０に異常があると判定する。その後、ＣＰＵ９１は、処理をステップＳ３２に進める。ステップＳ３２において、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（４）に基づいて、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を表示器７６に表示させるための信号を当該表示器７６に出力する。すなわち、本実施形態では、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４の全ての数値が表示器７６に表示される。その後、ＣＰＵ９１は、再びステップＳ１１の処理を実行する。

一方、ステップＳ２４において、ＣＰＵ９１は、出力変数ｙ（１）～出力変数ｙ（４）の全てが閾値Ｄ１～閾値Ｄ４以下であると判定した場合（Ｓ２４：ＮＯ）、処理をステップＳ４１に進める。ステップＳ４１において、ＣＰＵ９１は、自動変速機３０に異常がないと判定する。その後、ＣＰＵ９１は、再びステップＳ１１の処理を実行する。

本実施形態の作用について説明する。
自動変速機３０では、入力軸４１から出力軸４２へと動力が伝達される際に、互いに噛み合うギアの歯、例えばサンギア３１の歯とピニオンギア３３の歯とが接触するため、サンギア３１の歯やピニオンギア３３の歯が摩耗していく。ここで、サンギア３１の歯やピニオンギア３３の歯が摩耗することにより、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間の第１バックラッシュＺ１が閾値Ｄ１を超えて大きくなっているものとする。このように第１バックラッシュＺ１が大きくなると、サンギア３１の歯とピニオンギア３３の歯とが接触する際に発生する音が大きくなる傾向がある。

ところで、車両１００では様々な音が発生するため、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間から発生する音だけでなく、様々な音がマイク７４により検出される。ただし、自動変速機３０における特定のギア間から発生する音は、ギアの形状や材質等に応じた特定の周波数で発生する。したがって、特定のギア間のバックラッシュが大きくなれば、その特定の周波数での音量が変化する蓋然性が高い。例えば、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間から発生する音の周波数が第１０周波数、すなわち１０ｋＨｚ近傍であるとする。このとき、第１０周波数に対応した第１０パワーＰ１０は、第１バックラッシュＺ１が大きくなるほど大きくなる。したがって、図４において実線で示すように、第１バックラッシュＺ１が閾値Ｄ１よりも大きくなっている場合における第１０パワーＰ１０は、図４において二点鎖線で示す第１バックラッシュＺ１が閾値Ｄ１以下である場合に比べて大きくなる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）本実施形態では、音量ＮＳから導き出される第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０、変速比ＧＲ、及び入力トルクＴｉｎを入力変数として、バックラッシュを示す出力変数を得られる。そして、入力変数として必要な各パラメータは、車両１００の分解を要することなく得られるパラメータである。したがって、各バックラッシュを把握するために自動変速機３０を分解して第１バックラッシュＺ１等を実際に測定する必要はない。その結果、簡便且つ適時に、第１バックラッシュＺ１等を把握できる。

（２）本実施形態では、学習済みの写像Ｍを用いて、バックラッシュを示す出力変数を得ることができる。したがって、第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０、変速比ＧＲ、及び入力トルクＴｉｎの入力変数と、出力変数との関係性が、関数等で表すことが難しい複雑な関係性であっても、写像Ｍの学習により、適切な出力変数を得られる。

（３）自動変速機３０では、入力軸４１の入力トルクＴｉｎが大きいほど、互いに噛み合うギア、例えばサンギア３１とピニオンギア３３との間で伝達されるトルクが大きくなる傾向があるため、サンギア３１の歯とピニオンギア３３の歯とが強く接触する。その結果、第１バックラッシュＺ１が同じであっても、入力トルクＴｉｎが大きいほど、第１０パワーＰ１０が大きくなる傾向がある。つまり、入力トルクＴｉｎは、バックラッシュと音量ＮＳとの関係に影響を与え得る。この点、本実施形態では、入力トルクＴｉｎが写像Ｍの入力変数に含まれる。これにより、入力トルクＴｉｎを加味しない構成に比べて、第１バックラッシュＺ１等の推定精度を向上できる。

（４）自動変速機３０の変速比ＧＲが変化すると、入力軸４１から出力軸４２へと伝達される動力の伝達経路が変化する。そのため、入力軸４１の入力トルクＴｉｎが同じであっても、互いに噛み合うギア、例えばサンギア３１とピニオンギア３３との間で伝達されるトルクが変化することがある。つまり、入力トルクＴｉｎと同様に、変速比ＧＲは、バックラッシュと音量ＮＳとの関係に影響を与え得る。本実施形態では、変速比ＧＲが写像Ｍの入力変数に含まれる。その結果、変速比ＧＲを加味することにより、第１バックラッシュＺ１等を高い精度で推定できる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
「入力変数について」
・上記実施形態において、写像Ｍに入力する入力変数は、上記実施形態の例に限らない。具体例としては、自動変速機３０の構造等によっては、互いに噛み合うギア間から発生する音の大きさと、入力トルクＴｉｎとの相関が低いことがある。この場合、写像Ｍの入力変数としての入力トルクＴｉｎを省略しても差し支えない。

・例えば、写像Ｍの入力変数としては、入力トルクＴｉｎに基づいて補正した第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０を採用してもよい。具体的には、上述したように、第１バックラッシュＺ１が同じであっても、入力トルクＴｉｎが大きいほど、第１０パワーＰ１０が大きくなる傾向がある。そこで、入力トルクＴｉｎが大きいほど、第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０が小さくなるように補正する。そして、写像Ｍの入力変数としては、補正した第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０を採用する。これにより、写像Ｍの入力変数としての入力トルクＴｉｎを省略したとしても、第１バックラッシュＺ１等の推定精度が低下することを抑制できる。

・例えば、写像Ｍの入力変数として、変速比ＧＲを採用しなくてもよい。具体例としては、自動変速機３０が特定の変速段であることを条件として推定制御を実行することができる。この場合、写像Ｍの入力変数としての変速比ＧＲを省略しても差し支えない。

・例えば、写像Ｍの入力変数として入力する周波数毎のパワーの数は、合計２０個である必要はなく、１９個以下でもよいし、２１個以上であってもよい。
・例えば、写像Ｍの入力変数として、第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０の全てを必ずしも採用しなくてもよい。具体例としては、第１バックラッシュＺ１の推定にあたって、第１バックラッシュＺ１の変化に応じて第１０パワーＰ１０が変化することが実験等により予め特定されていたとする。この場合、第１バックラッシュＺ１の推定にあたっては、写像Ｍの入力変数として、少なくとも第１０パワーＰ１０を採用していれば差し支えない。

・例えば、写像Ｍの入力変数として、第１パワーＰ１～第２０パワーＰ２０に代えて、又は加えて、予め定められた周波数の音の大きさを採用してもよい。具体例としては、第１バックラッシュＺ１の推定にあたって、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間から発生する音の周波数が実験等により特定されていたとする。この場合、マイク７４により、上記の特定の周波数における音の大きさを検出し、その特定の周波数における音の大きさを写像Ｍの入力変数として用いてもよい。なお、上記構成において、特定の周波数における音の大きさは、予め定められた周波数の音の大きさに相当する。

「出力変数について」
・上記実施形態において、写像Ｍの出力変数の数は、上記実施形態の例に限らない。つまり、写像Ｍの出力変数の数は、推定するバックラッシュの数に合わせて適宜変更できる。

・上記実施形態では、写像Ｍの出力変数は、自動変速機３０の各ギア間のバックラッシュを示すものであったが、これに限らない。すなわち、バックラッシュの推定対象となるギアは、内燃機関１０から駆動輪６９までの動力伝達経路上に位置しているギアであれば問わない。このようなギアとしては、自動変速機３０の他に、動力分割機構２０などが挙げられる。

・写像Ｍの出力変数は、バックラッシュの値そのものでなくてもよい。例えば、出力変数は「０」～「１」の間の変数であり、「１」に近いほどバックラッシュが大きいことを示していてもよい。

「推定制御について」
・上記実施形態において、推定制御は、上記実施形態の例に限らない。例えば、上記実施形態では、ステップＳ２４において肯定判定されたことを条件に、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を表示器７６に表示させていたが、ステップＳ２４において否定判定されたときにも、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を表示器７６に表示させてもよい。すなわち、ステップＳ２４における判定内容に拘わらず、常に、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を表示器７６に表示させてもよい。

「写像について」
・上記実施形態において、写像Ｍの活性化関数は例示であり、上記実施形態の例に限らない。例えば、写像Ｍの活性化関数ｆや活性化関数ｇとしては、シグモイド関数等を採用してもよい。

・上記実施形態において、ニューラルネットワークとして、中間層の数が１層のニューラルネットワークを例示したが、中間層の数が２層以上であってもよい。
・上記実施形態において、ニューラルネットワークとして、全結合順伝搬型のニューラルネットワークを例示したが、これに限らない。例えば、ニューラルネットワークとしては、回帰結合型ニューラルネットワークを採用してもよい。

・上記実施形態において、写像Ｍとしての関数近似器は、ニューラルネットワークに限らない。例えば、中間層を備えない回帰式であってもよい。
「バックラッシュ推定装置について」
・上記実施形態では、バックラッシュ推定装置としての制御装置９０が、車両１００に搭載されていたが、これに限らない。例えば、バックラッシュ推定装置は、車両のメンテナンスを行うためのディーラー等に設置されていてもよい。この場合、車両の制御装置は、推定制御におけるステップＳ１１～ステップＳ１４の処理を行うことにより、各種の値を記憶装置９４に記憶しておく。一方、ディーラー等に設置してあるバックラッシュ推定装置は、車両のメンテナンス等の際に車両の記憶装置９４に記憶された各種の値を取得する。そして、バックラッシュ推定装置は、取得した各種の値を写像Ｍの入力変数として入力することにより、第１バックラッシュＺ１～第４バックラッシュＺ４を推定してもよい。

「実行装置について」
・上記実施形態において、実行装置としては、ＣＰＵ９１及びＲＯＭ９３を備えてソフトウェア処理を実行するものに限らない。具体例としては、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部をハードウェア処理する、例えばＡＳＩＣ等の専用のハードウェア回路を備えてもよい。すなわち、実行装置は、以下の（ａ）～（ｃ）のいずれかの構成であればよい。（ａ）上記処理の全てを、プログラムに従って実行する処理装置と、プログラムを記憶するＲＯＭ等のプログラム格納装置とを備える。（ｂ）上記処理の一部をプログラムに従って実行する処理装置およびプログラム格納装置と、残りの処理を実行する専用のハードウェア回路とを備える。（ｃ）上記処理の全てを実行する専用のハードウェア回路を備える。ここで、処理装置およびプログラム格納装置を備えたソフトウェア実行装置や、専用のハードウェア回路は複数であってもよい。

「センサについて」
・マイク７４で音量ＮＳを検出するにあたって、ノイズ等を除去して特定の周波数帯の音のみを検出してもよい。例えば、バンドパスフィルタを用いて、マイク７４で収集した音波のうち特定の周波数帯のみを検出する。そして、この特定の周波数帯の音量ＮＳを検出してもよい。なお、例えば、第１バックラッシュＺ１の推定にあたっては、サンギア３１及びピニオンギア３３のギア間から発生する音の周波数が上記の特定の周波数帯に含まれていればよい。

「車両について」
・上記実施形態において、車両としては、いわゆるシリーズ・パラレルハイブリッド車を例示したが、これに限らない。例えば、車両としては、シリーズハイブリッド車や、パラレルハイブリッド車であってもよい。

・上記実施形態において、車両としては、内燃機関とモータジェネレータとを備えるものに限らない。例えば、車両としては、内燃機関を備えるもののモータジェネレータを備えない車両であってもよい。さらに、例えば、車両としては、モータジェネレータを備えるものの内燃機関を備えない車両であってもよい。なお、この車両では、駆動源としてのモータジェネレータから駆動輪までの動力伝達経路上に互いに噛み合う複数のギアが設けられていればよい。

Ｚ１…第１バックラッシュ
Ｚ２…第２バックラッシュ
Ｚ３…第３バックラッシュ
Ｚ４…第４バックラッシュ
１０…内燃機関
２０…動力分割機構
３０…自動変速機
３１…サンギア
３２…リングギア
３３…ピニオンギア
３４…キャリア
３６…サンギア
３７…リングギア
３８…ピニオンギア
３９…キャリア
４１…入力軸
４２…出力軸
６１…第１モータジェネレータ
６２…第２モータジェネレータ
６９…駆動輪
７４…マイク
９０…制御装置
９１…ＣＰＵ
９２…周辺回路
９３…ＲＯＭ
９４…記憶装置
９４Ａ…写像データ
１００…車両

Claims (1)

1. 駆動源から駆動輪までの動力伝達経路上に互いに噛み合う複数のギアが設けられている車両に適用され、互いに噛み合う複数の前記ギアの歯の間のバックラッシュを推定するバックラッシュ推定装置であって、
   実行装置と、記憶装置と、を備え、
   前記記憶装置には、入力変数が入力されることにより前記バックラッシュを示す出力変数を出力する写像を規定する写像データが記憶されており、
   前記写像は、複数の前記入力変数の少なくとも１つとして、前記車両で取得された音のうち予め定められた周波数の前記音の大きさを含み、
   前記実行装置は、前記入力変数を取得する処理である取得処理と、前記取得処理により取得した前記入力変数を写像に入力することによって前記出力変数の値を出力する算出処理と、を実行する
   バックラッシュ推定装置。

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