JP2005024028A

JP2005024028A - シフトバイワイヤ式自動変速機の故障診断装置

Info

Publication number: JP2005024028A
Application number: JP2003191308A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kikuchi; 雅彦菊地
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】車両の挙動を不安定にさせることなく、効率的に電制アクチュエータの故障を診断することができるシフトバイワイヤ式自動変速機の故障診断装置を提供する。
【解決手段】本発明は、ステップ１１０にてモータ２を速度Ｖ１１に制御しステップ１２０にてエラー判定されれば、ステップ１２１にてエラー処理をし、ステップ１２０にてエラー判定されなければ、ステップ１４０にてマニュアルシャフト５の速度がほぼ速度Ｖ１１になったか判定をし、ならなければステップ１４１にてエラー処理をし、ステップ１４０にてマニュアルシャフト５がほぼ速度Ｖ１１になれば、モータ２は正常としてステップ１５０に移行する。ステップ１５０にてモータ３を速度Ｖ２１に制御しステップ１６０にてエラー判定されれば、ステップ１６１にてエラー処理をし、ステップ１６０にてエラー判定されなければ、ステップ１８０にてマニュアルシャフト５の速度Ｖｏがほぼ停止したか判定をし、停止しなければステップ１８１にてエラー処理をし、ステップ１８０にてマニュアルシャフト５がほぼ停止すれば、モータ３は正常としてステップ１５０に移行する。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、運転者が選択したレンジ位置に応じて２つの電制アクチュエータの一方を動作させ、その動作に応じて変位したレンジ位置伝達部材の位置に応じてレンジ環境を設定するシフトバイワイヤ式自動変速機であって、特に、その故障診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シフトバイワイヤ式自動変速機には、２つの電制アクチュエータを用いるものがあり、通常は一方の電制アクチュエータ（以下、「メインアクチュエータ」という）に、運転者が選択したＰ（パーキング），Ｒ（リバース），Ｎ（ニュートラル），Ｄ（ドライブ），Ｌ（ロー）などのレンジ位置に応じた動作を指令し、この電制アクチュエータの動作に応じてレンジ位置伝達部材を変位させることにより、運転者が選択したレンジ環境を設定する一方、他方の電制アクチュエータを、メインアクチュエータが故障した場合のバックアップとして用いる（以下、「バックアップアクチュエータ」という）ものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
実開平６−４０５１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電制アクチュエータの故障を診断するためには、イグニッションキーＯＮ（電源投入）時などの初期化に際し、個々の電制アクチュエータに対して予め設定した動作を指令して実際に電制アクチュエータを１つづつ独立して動作させる必要がある。
【０００５】
しかしながら、電制アクチュエータの故障は極めて稀であるため、故障を診断する時間は極力短いことが好ましい。また、電制アクチュエータを１つ１つ独立して動作させて故障を診断する場合、電制アクチュエータが正常であると、その動作に応じてレンジ位置伝達部材が変位して自動変速機が運転者の意図しないレンジ環境に設定されてしまうことがある。この場合、例えば、運転者がＰレンジ位置を選択したにもかかわらず、自動変速機内はＮレンジなどの他のレンジ環境に設定されるため、Ｐレンジ環境で実行されるべきパーキングロックが解除されて車両が移動可能な状態になってしまうという不都合が生じる。
【０００６】
本発明の解決すべき課題は、こうした事実に鑑みてなされたものであり、車両の挙動を不安定にさせることなく、効率的に電制アクチュエータの故障を診断することができるシフトバイワイヤ式自動変速機の故障診断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、運転者が選択したレンジ位置を出力するレンジ選択装置と、このレンジ位置に応じて動作可能な２つの電制アクチュエータと、これら電制アクチュエータの動作を互いに独立した入力として該動作のうちの少なくとも一方に応じて変位するレンジ位置伝達部材と、このレンジ位置伝達部材が変位する位置に応じてレンジ環境を設定するレンジ環境設定手段とを備えるシフトバイワイヤ式自動変速機において、レンジ位置伝達部材の変位を検出するレンジ位置伝達部材変位検出手段と、２つの電制アクチュエータをレンジ位置伝達部材が変位しないように同時に動作させ、レンジ位置伝達部材が変位したときは電制アクチュエータの少なくとも一方が故障であると診断する故障診断手段とを備えることを特徴とする故障診断装置である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記故障診断手段が、２つの電制アクチュエータの動作を所定時間だけずらして開始するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記故障診断手段が、電制アクチュエータの動作を段階的に行うものであることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか一項において、前記故障診断手段が、電制アクチュエータの動作を所定時間毎に行うものであることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか一項において、２つの電制アクチュエータが等しい大きさで逆向きに動作するとレンジ位置伝達部材が変位しないように構成し、前記故障診断手段は、２つの電制アクチュエータの動作を互いに逆向きにさせるものであることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか一項において、前記故障診断手段が、故障診断中にレンジ選択装置から新たなレンジ位置が検出された場合、その故障診断を中止し、２つの電制アクチュエータのうちで、新たなレンジ位置に応じたレンジ環境を設定するのに最も効率的にレンジ位置伝達部材を変位させる電制アクチュエータを新たなレンジ位置に応じて動作させるものであることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に係る発明においては、２つの電制アクチュエータをレンジ位置伝達部材が変位しないように同時に動作させ、レンジ位置伝達部材が変位したときは該電制アクチュエータの少なくとも一方が故障であると診断するから、電制アクチュエータを１つ１つ独立して診断するよりも短い時間で故障を診断することができ、しかも、電制アクチュエータが正常である場合、電制アクチュエータに応じてレンジ位置伝達部材が変位して自動変速機が運転者の意図しないレンジ環境に設定されることがない。従って、請求項１に係る発明によれば、車両の挙動を不安定にさせることなく、効率的に電制アクチュエータの故障を診断することができる。
【００１４】
請求項２に係る発明においては、２つの電制アクチュエータの動作を所定時間だけずらして開始する。かかる構成によれば、１つの電制アクチュエータが動作したときと、２つの電制アクチュエータが動作したときとの計２回に分けて電制アクチュエータの故障を診断できるため、実際に故障している電制アクチュエータを容易に特定することができる。
【００１５】
請求項３に係る発明においては、電制アクチュエータの動作を段階的に行う。つまり、電制アクチュエータを一気に動作させるのではなく、ステップ状に徐々に動作させる。かかる構成によれば、故障診断に際しての電制アクチュエータの急激な動作を抑えることができるから、電制アクチュエータの過大動作に伴うレンジ位置伝達部材の誤動作を防止することができる。
【００１６】
また請求項４に係る発明においては、電制アクチュエータの動作を所定時間毎に行うことにより電制アクチュエータの故障を周期的に診断するから、故障を早期に検出して運転者に警告することができ、故障に対する適切な処置を高い信頼性のもとで行うことができる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、２つの電制アクチュエータが等しい大きさで逆向きに動作するとレンジ位置伝達部材が変位しないように構成し、故障を診断するときは、２つの電制アクチュエータの動作を互いに逆向きにさせるから、簡単な電制アクチュエータの動作で故障を診断することができる。
【００１８】
請求項６に係る発明においては、故障診断中にレンジ選択装置からの新たなレンジ位置が検出された場合、その故障診断を中止し、２つの電制アクチュエータのうちで、新たなレンジ位置に応じたレンジ環境を設定するのに最も効率的にレンジ伝達部材を変位させる電制アクチュエータを新たなレンジ位置に応じて動作させる。かかる構成によれば、発生頻度の少ない故障を診断するよりも運転操作を優先できると共に、２つの電制アクチュエータを一度停止させたのち新たなレンジ位置に応じて再度動作させる必要がないため、運転者が選択したレンジ環境を素早く実現することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になるシフトバイワイヤ式自動変速機の故障診断装置を示すシステム図であり、図２（ａ），（ｂ）はそれぞれ、２つの電制アクチュエータを用いて自動変速機内のレンジ環境を設定する駆動系の要部を例示する模式図および斜視図である。
【００２０】
図１において、符号１はシフトバイワイヤ式自動変速機を示し、この自動変速機１は、電制アクチュエータとしてステップモータ２，３を用い、レンジ選択装置１０からのレンジ位置に応じたレンジ環境を設定する。
【００２１】
ステップモータ２，３にはそれぞれ、ウォームギアＧ２，Ｇ３が取り付けられ、これらウォームギアＧ２，Ｇ３を介して遊星歯車機構４に駆動結合する。遊星歯車機構４は、サンギアＳおよびリングギアＲを入力とし、サンギアＳおよびリングギアＲそれぞれに噛み合う複数のピニオンＰを支持するキャリアＣを出力とする。具体的には、図２（ａ）に示す如く、ステップモータ２をメインモータとしてウォームギアＧ２をリングギアＲに噛み合せる一方、ステップモータ３をバックアップモータとしてウォームギアＧ３をサンギアＳと一体に設けた入力ギアＳｏに噛み合せ、レンジ位置伝達部材であるマニュアルシャフト５がキャリアＣと一体に結合している。
【００２２】
つまり、ステップモータ２，３はそれぞれ、遊星歯車機構４を介してマニュアルシャフト５に駆動結合することにより、ステップモータ２，３の動作を互いに独立した入力として該動作のうちの少なくとも一方に応じてマニュアルシャフト５を変位させることができるものであり、２つのステップモータ２，３が等しい大きさで逆向きに動作するとマニュアルシャフト５は変位（回転）しなくなる。
【００２３】
図２（ｂ）において、符号６は、マニュアルシャフト５の回転に応じて自動変速機１内のレンジ環境を設定する、所謂、ディテント機構である。ディテント機構６は、マニュアルシャフト５に扇状のレバー６１を一体に固定し、このレバー６１によって既存のレンジ切換弁６２のスプール６２ａを軸線方向に移動させる一方、レバー６１の噛合部６１ａが片持ちスプリング６３の先端に設けたローラ６３ａと係合することにより、マニュアルシャフト５の回転に応じてスプール６２ａを位置決めする。
【００２４】
つまりマニュアルシャフト５は、ステップモータ２またはステップモータ３に応じた回転によって、自動変速機１内に配したレンジ切換弁６２を、レンジ選択装置１０で選択したＰ（パーキング）レンジ位置，Ｒ（リバース）レンジ位置，Ｎ（ニュートラル）レンジ位置，Ｄ（ドライブ）レンジ位置に応じた位置に変位させる。これにより、レンジ切換弁６２は、Ｐ〜Ｄレンジ位置に応じた油圧回路を選択し、自動変速機１内をＰ〜Ｄレンジ位置に応じたレンジ環境に設定する。
【００２５】
本実施形態において、ステップモータ２，３の回転はコントローラ１００によって制御される。このため、コントローラ１００には、図１に示す如く、マニュアルシャフト５の角度θを検出する角度センサ２１からの角度信号Θと、レンジ選択装置１０で選択したＰレンジ位置，Ｒレンジ位置，Ｎレンジ位置，Ｄレンジ位置を指令するレンジ指令信号Ｓｄとが入力される。
【００２６】
レンジ選択装置１０は、図３に示す如く、スイッチ本体１１内に円形のセレクトダイアル１２およびシフトスイッチ１３を備える。セレクトダイアル１２は、スイッチ本体１１に対して回転自在に支持されて運転者の希望する走行形態に応じたＰ，Ｒ，Ｎ，Ｄレンジ位置を選択するものであり、その背面には、図４に示す如く、これと共に回転する１個の可動子１２ａを備える。シフトスイッチ１３は、図４に示す如く、スイッチ本体１１内に固定され可動子１２ａの回転軌跡上に該可動子１２ａと接触可能に配列した電極１３ｐ，１３ｒ，１３ｎ，１３ｄを備える。電極１３ｐ，１３ｒ，１３ｎ，１３ｄは、スイッチ本体１１上の表示したＰレンジ位置，Ｒレンジ位置，Ｎレンジ位置，Ｄレンジ位置に対応して配列され、可動子１２ａとの接触に応じてそれぞれＰレンジ位置，Ｒレンジ位置，Ｎレンジ位置，Ｄレンジ位置を指令するレンジ指令信号Ｓｄを出力する。
【００２７】
これによりステップモータ２，３の回転は、レンジ選択装置１０で選択したＰレンジ位置、Ｒレンジ位置、Ｎレンジ位置、Ｄレンジ位置に応じて制御される。なお本実施形態において、レンジ選択装置１０は、図４に示す如く、スイッチ本体１１に光学式の距離センサ１４を備え、この距離センサ１４から可動子１２ａまでの距離Ｌをコントローラ１００に出力する。このため、コントローラ１００は、可動子１２ａが電極１３ｐ，１３ｒ，１３ｎ，１３ｄのいずれとも接触しない無信号状態つまりレンジ選択装置１０で選択したレンジ位置が不明な状態（図５参照）では、前回のレンジ位置および距離センサ１４で検出した距離Ｌをもとに、運転者がセレクトダイアル１２を前回のレンジ位置（例えばＲレンジ位置）からどちら向き（Ｐ→ＲまたはＲ→Ｎ）に操作したかを判断し、その操作向きで前回のレンジ位置（Ｒレンジ位置）と隣接するレンジ位置（Ｐ→ＲではＮレンジ位置、Ｒ→ＮではＰレンジ位置）が運転者によって選択されたレンジ位置とみなしてレンジ環境を設定できる。
【００２８】
ところで、こうしたシフトバイワイヤ式の自動変速機１は、ステップモータ２，３の回転に応じてレンジ環境を設定することから、ステップモータ２，３に対する故障の診断は不可欠である。そこで本実施形態では、図６のフローチャートに示す初期化ルーチンに従って、ステップモータ２，３の故障を診断する。
【００２９】
本実施形態では、ステップモータ２の速度Ｖ１０とステップモータ３の速度Ｖ２０とを制御することにより、ステップモータ２，３の故障を診断する。但し、ステップモータ２，３それぞれに指令される速度Ｖ１１，Ｖ２１は共に、ステップモータ２，３を互いに逆向きに動作させると同時にマニュアルシャフト５が変位しなくなる速度である。
【００３０】
図６の初期化ルーチンは、例えば、イグニッションキーＯＮでコントローラ１００にて実行される。このため、イグニッションキーＯＮが確認されるとまず、ステップ１１０にて、ステップモータ２に予め設定した速度Ｖ１１を指令してステップモータ２の速度Ｖ１０を速度Ｖ１１に制御する。ステップ１２０では、ステップモータ２への速度指令に対するエラー判定が行われる。このエラー判定は、ステップモータ２の回転数が制御できない状態を判定するものであり、具体的には、コントローラ１００にて、角度センサ２１からの角度信号Θを基にマニュアルシャフト５の速度Ｖｏを求め、この速度Ｖｏからマニュアルシャフト５の加速度ｄＶｏを算出し、マニュアルシャフト５が速度変化を生じているかどうかで判定する。つまり、本実施形態では、マニュアルシャフト角度センサ２１がレンジ位置伝達部材変位検出手段に相当する。
【００３１】
ステップ１２０にて、マニュアルシャフト５が速度変化を生じていると判定されると、ステップモータ２は速度Ｖ１１を目標値にして正常に動作しているとして、ステップ１３０に移行する。
【００３２】
これに対し、ステップ１２０にて、マニュアルシャフト５が速度変化を生じていないと判定されると、ステップモータ２の回転数が制御できない故障と診断し、ステップ１２１にて、故障に対する対策を実行する。ステップ１２１では、例えば、ステップモータ２に対してステップモータ２を停止させるためのブレーキ制御を指令すると共に、ステップモータ２に代えて、ステップモータ３をメインモータとして設定変更する。
【００３３】
一方、ステップ１２０にてステップモータ２の回転数が制御できる状態と判定されると、ステップ１３０にて、ステップモータ２の速度Ｖ１０が定常状態になったかどうかを判定する。この定常判定は、マニュアルシャフト５の加速度ｄＶｏが、予め設定した設定値Ａ（Ａ＞０）で区画された許容範囲α（−Ａ＜ｄＶｏ＜Ａ）内に収まったかどうかで行う。
【００３４】
ステップ１３０にて、マニュアルシャフト５の加速度ｄＶｏが許容範囲α内に収まっていないと、ステップモータ２の速度Ｖ１０が定常状態になっていないと判定してステップ１１０に移行し、再びステップモータ２の速度Ｖ１０を速度Ｖ１１に制御する。
【００３５】
これに対し、ステップ１３０にて、マニュアルシャフト５の加速度ｄＶｏが許容範囲α内に収まると、ステップモータ２の速度Ｖ１０が定常状態になったと判定してステップ１４０に移行する。ステップ１４０では、ステップモータ２の速度Ｖ１０が目標とする速度Ｖ１１で定常状態になったかどうかを判定する。この速度判定は、マニュアルシャフト５の速度Ｖｏが、予め設定した設定値Ｂ（Ｂ＞０）で区画された許容範囲β（−Ｂ＜Ｖｏ＜Ｂ）内に収まったかどうかで行う。
【００３６】
ステップ１４０にて、マニュアルシャフト５の速度Ｖｏが許容範囲β内に収まると、ステップモータ２がレンジ環境を変更させない範囲で正常に動作して、ステップモータ２の速度Ｖ１０が目標とする速度Ｖ１１で定常状態になったと判定してステップ１５０に移行する。つまり、ステップ１４０にて、マニュアルシャフト５の速度Ｖｏが設定範囲β内に収まると、ステップモータ２は正常であると診断する。
【００３７】
これに対し、ステップ１４０にて、マニュアルシャフト５の速度Ｖｏが許容範囲β内に収まっていないと、ステップモータ２が正常に動作していない故障と診断し、ステップ１４１にて、故障に対する対策を実行する。ステップ１４１では、ステップ１２１と同様の対策を実行する。
【００３８】
ステップ１５０では、コントローラ１００がステップモータ３に対してステップモータ２の速度Ｖ１１と等しい大きさで逆向きとなる速度Ｖ２１を指令してマニュアルシャフト５が変位しないようにステップモータ２の速度Ｖ２０を制御する。ステップ１６０では、ステップモータ３への速度指令に対するエラー判定が行われる。このエラー判定は、ステップモータ３の回転数が制御できない状態を判定するものであり、具体的には、ステップモータ２のときと同様、コントローラ１００にて、角度センサ２１からの角度信号Θを基にマニュアルシャフト５の速度Ｖｏを求め、この速度Ｖｏからマニュアルシャフト５の加速度ｄＶｏを算出し、ステップモータ３がステップモータ２に対して速度変化を生じているかどうかで判定する。
【００３９】
ステップ１６０にて、マニュアルシャフト５が速度変化を生じていると判定されると、ステップモータ３は速度Ｖ２１を目標値にして正常に動作しているとして、ステップ１７０に移行する。
【００４０】
これに対し、ステップ１６０にて、マニュアルシャフト５が速度変化を生じていないと判定されると、ステップモータ３の回転数が制御できない故障と診断し、ステップ１６１にて、故障に対する対策を実行する。ステップ１６１では、例えば、ステップモータ３に対してステップモータ３を停止させるためのブレーキ制御を指令すると共に、先程正常と診断されたステップモータ２をメインモータとして設定する。
【００４１】
一方、ステップ１６０にてステップモータ３の回転数が制御できる状態と判定されると、ステップ１７０にて、ステップモータ３の速度Ｖ２０が定常状態になったかどうかを判定する。この定常判定も、マニュアルシャフト５の加速度ｄＶｏが、予め設定した許容範囲α内に収まったかどうかで行う。
【００４２】
ステップ１７０にて、マニュアルシャフト５の加速度ｄＶｏが許容範囲α内に収まっていないと、ステップモータ３の速度Ｖ２０が定常状態になっていないと判定してステップ１５０に移行し、再びステップモータ３の速度Ｖ２０を速度Ｖ２１に制御する。
【００４３】
これに対し、ステップ１７０にて、マニュアルシャフト５の加速度ｄＶｏが許容範囲α内に収まると、ステップモータ３の速度Ｖ２０が定常状態になったと判定して、ステップ１８０に移行する。ステップ１８０では、ステップモータ３の速度Ｖ２０が目標とする速度Ｖ２２で、マニュアルシャフト５が変位しないほぼ停止の状態となったかどうかを判定する。この停止判定は、マニュアルシャフト５の速度Ｖｏが、予め設定した微少な設定値Ｃ（Ｃ＞０）で区画された設定範囲γ（−Ｃ＜Ｖｏ＜Ｃ）内に収まったか、つまり、マニュアルシャフト５の速度ＶｏがほぼＶｏ＝０になったかどうかで行う。
【００４４】
ステップ１８０にて、マニュアルシャフト５の速度Ｖｏが設定範囲γ内に収まると、ステップモータ３がレンジ環境を変更させない範囲で正常に動作してステップモータ２の速度Ｖ１０がステップモータ３の速度Ｖ２０によって相殺されてマニュアルシャフト５が停止したと判定する。つまり、ステップ１８０にてマニュアルシャフト５の速度Ｖｏが設定範囲γ内に収まると、ステップモータ３は正常であると診断する。
【００４５】
これに対し、ステップ１８０にて、マニュアルシャフト５の速度Ｖｏが設定範囲γ内に収まっていないと、ステップモータ３が正常に動作していない故障と診断して、ステップ１８１にて、故障に対する対策を実行する。ステップ１８１では、ステップ１６１と同様の対策を実行する。
【００４６】
このように本実施形態においては、コントローラ１００を故障診断手段として用い、２つのステップモータ２，３をマニュアルシャフト５が変位しないように同時に動作させ、マニュアルシャフト５が回転したときは２つのステップモータ２，３の少なくとも一方が故障であると診断するから、ステップモータ２，３を１つ１つ独立して診断するよりも短い時間で故障を診断することができ、しかも、ステップモータ２，３が正常である場合、ステップモータ２，３に応じてマニュアルシャフト５が変位して自動変速機１が運転者の意図しないレンジ環境に設定されることがない。
【００４７】
従って、本実施形態によれば、例えば、運転者がＰレンジ位置を選択したにもかかわらず、自動変速機内はＮレンジなどの他のレンジ環境に設定されるため、Ｐレンジ環境で実行されるべきパーキングロックが解除される等して、車両の挙動を不安定にさせることなく、効率的にステップモータ２，３の故障を診断することができる。
【００４８】
また本実施形態においては、ステップモータ２をステップモータ３に対して時間差をつけて動作を開始している。つまり、ステップモータ２の故障診断を開始してから終了するまでのステップ１１０〜１４０までの処理時間Δｔだけ、ステップモータ３の動作をずらして開始する。かかる構成によれば、ステップ１１０で１つのステップモータ２を動作させたときと、ステップ１５０で２つのステップモータ２，３を動作させたときとの計２回に分けてステップモータ２，３の故障を診断できるため、実際に故障しているステップモータを容易に特定することができる。なお、ステップモータ２，３の少なくともいずれか一方が故障しているか診断するのであれば、ステップモータ２，３の動作の開始は同時でもよい。
【００４９】
さらに本実施形態では、遊星歯車機構４によって２つのステップモータ２，３が等しい大きさで逆向きに動作するとマニュアルシャフト５が変位しないように構成し、故障を診断するときは、２つのステップモータ２，３の動作を互いに逆向きにさせるから、簡単なステップモータの動作で故障を診断することができる。
【００５０】
ところで図６の初期化ルーチンを用いれば、図７のタイムチャートに示すような故障診断も可能である。以下、図７に示す第二実施形態を説明する。なお図７において、ステップモータ２のタイムチャートは実線Ｍ１で示し、ステップモータ３のタイムチャートは実線Ｍ２で示す。
【００５１】
図７に示す実施形態では、図６の初期化ルーチンを基本ロジックとして、レンジ選択装置１０で選択したレンジ環境を実現するためにステップモータ２，３が最低限度保証しなければならない速度Ｖ１２，Ｖ２２を予め目標値とし、ステップモータ２，３の故障診断と共にその動作確認も行う。但し、速度Ｖ１２，Ｖ２２は共に、運転者がレンジ操作を行ったときのレンジ環境の設定に違和感を覚えない応答性を確保でき、ステップモータ２，３を同時に動作させたときにマニュアルシャフト５が変位しない速度である。
【００５２】
本実施形態では、まず図６の初期化ルーチンを用い、図７に示す如く、時刻ｔ＝ｔ０にてステップモータ２の速度制御を開始（ステップ１１０）してから、ステップモータ２が目標とする速度Ｖ１１で定常状態となる時刻ｔ＝ｔ１まで、ステップモータ２に対する故障診断（ステップ１２０，１４０）を実行する。そしてこのとき、ステップモータ２が故障と判定されれば、エラー処理（ステップ１２１，１４１）を実行する。
【００５３】
これに対し、ステップモータ２の故障が診断されなければ、時刻ｔ＝ｔ１で、ステップモータ３の速度制御を開始（ステップ１５０）し、ステップモータ３が目標とする速度Ｖ１２で定常状態となってマニュアルシャフト５が回転しなくなる時刻ｔ＝ｔ２まで、ステップモータ３に対する故障診断（ステップ１６１，１８１）を実行する。このとき、ステップモータ３が故障と診断されれば、エラー処理（ステップ１２１，１４１）を実行する。
【００５４】
時刻ｔ＝ｔ２までステップモータ３の故障が診断されなければ、時刻ｔ＝ｔ３で、図６の初期化ルーチンを用いて、さらにステップモータ２，３それぞれを速度Ｖ１２，Ｖ２２に制御する。ここでも、ステップモータ２の速度制御を、時刻ｔ＝ｔ３にて開始（ステップ１１０）してから、ステップモータ２が目標とする速度Ｖ１２で定常状態となる時刻ｔ＝ｔ４まで、ステップモータ２に対する故障診断（ステップ１２０，１４０）を実行する。そしてこのとき、ステップモータ２が故障と判定されれば、エラー処理（ステップ１２１，１４１）を実行する。
【００５５】
これに対し、ステップモータ２の故障が診断されなければ、時刻ｔ＝ｔ４で、ステップモータ３の速度制御を開始（ステップ１５０）し、ステップモータ３が目標とする速度Ｖ２２で定常状態となってマニュアルシャフト５が変位しなくなる時刻ｔ＝ｔ５まで、ステップモータ２に対する故障診断（ステップ１６０，１８０）を実行する。そしてこのとき、ステップモータ３が故障と診断されれば、エラー処理（ステップ１６１，１８１）を実行する。
【００５６】
つまり、本実施形態では、ステップモータ２，３の速度Ｖ１０，Ｖ２０それぞれを停止状態から速度Ｖ１２，Ｖ２２まで一気に上げるのではなく、２段階に分けて段階的に徐々に動作させ、その都度、故障診断を実行している。かかる構成によれば、故障診断に対する信頼性が高まるに加え、速度Ｖ１０，Ｖ２０それぞれを大きくさせつつ故障診断に際してのステップモータ２，３の急激な動作を抑えることができるから、ステップモータ２，３の過大動作に伴うマニュアルシャフト５の誤動作を防止することができる。
【００５７】
また本実施形態では、図６の初期化ルーチンを基本ロジックとしてステップ１１０，１５０の制御対象（モータ２，３）を入れ替えることにより、時刻ｔ＝ｔ６にてステップモータ３の速度制御を開始（ステップ１１０）してから、ステップモータ３が目標とする速度Ｖ２１で定常状態となる時刻ｔ＝ｔ７まで、ステップモータ３に対する故障診断（ステップ１２０，１４０）を実行する。そしてこのとき、ステップモータ３が故障と診断されれば、エラー処理（ステップ１２１，１４１）を実行する。
【００５８】
これに対し、ステップモータ３の故障が診断されなければ、時刻ｔ＝ｔ７で、ステップモータ２の速度制御を開始（ステップ１５０）し、ステップモータ２が目標とする速度Ｖ１１で定常状態となってマニュアルシャフト５が変位しなくなる時刻ｔ＝ｔ８まで、ステップモータ２に対する故障診断（ステップ１６０，１８０）を実行する。このとき、ステップモータ２が故障と診断されれば、エラー処理（ステップ１６１，１８１）を実行する。
【００５９】
時刻ｔ＝ｔ８までステップモータ２の故障が診断されなければ、時刻ｔ９で、制御対象を入れ替えた図６の初期化ルーチンを用いて、さらにステップモータ２，３それぞれの速度Ｖ１０，Ｖ２０を“０”「ゼロ」にする。ここでも、ステップモータ３の速度制御を、時刻ｔ＝ｔ９にて開始（ステップ１１０）してから、ステップモータ３が目標とする速度Ｖ１０＝０で定常状態となる時刻ｔ＝ｔ１０まで、ステップモータ３に対する故障診断（ステップ１２０，１４０）を実行する。そしてこのとき、ステップモータ３が故障と判定されれば、エラー処理（ステップ１２１，１４１）を実行する。
【００６０】
これに対し、ステップモータ３の故障が診断されなければ、時刻ｔ＝ｔ１０で、ステップモータ２の速度制御を開始（ステップ１５０）し、ステップモータ３が目標とする速度Ｖ２０＝０で定常状態となってマニュアルシャフト５が変位しなくなる時刻ｔ＝ｔ１１まで、ステップモータ２に対する故障診断（ステップ１６０，１８０）を実行する。そしてこのとき、ステップモータ２が故障と診断されれば、エラー処理（ステップ１６１，１８１）を実行する。
【００６１】
つまり、ステップモータ２，３を停止させるときも、ステップモータ２，３の速度Ｖ１０，Ｖ２０それぞれを速度Ｖ１２，Ｖ２２から停止までステップモータ２，３を一気に下げるのではなく２段階に分けて段階的に徐々に動作させ、その都度、故障診断を実行している。かかる構成によれば、故障診断に対する信頼性がさらに高まるに加え、速度Ｖ１０，Ｖ２０それぞれを大きく減速させつつ故障を診断するに際してのステップモータ２，３の急激な動作を抑えることができるから、ステップモータ２，３の過大動作に伴うマニュアルシャフト５の誤動作を防止することができる。
【００６２】
また図６の初期化ルーチンは、イグニッションキーＯＮ時以外に、所定時間Ｔ毎に実行してもよい。そこで第３の実施形態として、図８のフローチャートに示す診断開始ルーチンに従って、図６の初期化ルーチンを実行する。
【００６３】
図８の診断開始ルーチンは、イグニッションキーＯＮでコントローラ１００にて実行される。このため、イグニッションキーＯＮが確認されるとまず、ステップ２１０にて、診断周期を管理するためのタイマー値Ｔを「Ｔ＝０」に初期化する。
【００６４】
次に、ステップ２２０にて、レンジ選択装置１０からコントローラ１００に新たにレンジ選択指令信号Ｓｄが入力されたかどうかを確認する。
【００６５】
ステップ２２０において、レンジ指令信号Ｓｄの入力があれば、ステップ２３０にて、ステップモータ２に対してレンジ選択指令信号Ｓｄに応じた動作を指令し、運転者の選択に応じたレンジ環境を設定する。
【００６６】
ステップ２４０では、図６の初期化ルーチンを用いた故障診断を実行する。このステップ２４０にて、ステップモータ２，３のいずれも故障していない診断されれば、ステップ２５０で正常診断であるとしてステップ２１０にリターンする。これに対し、ステップ２４０にてステップモータ２，３のいずれか一方が故障している診断されれば、ステップ２５０で故障診断であるとして、ステップ２６０にて警告灯を点灯するよう指令し、運転者に対してステップモータおよびその駆動系をシステムのいずれかが故障していることを警告する。ステップ２４０では、ステップモータ２，３のいずれか一方が故障していると診断した場合のみ、ステップ２７０にて、正常なステップモータをメインモータとして設定する。
【００６７】
ところで、ステップ２２０にて、レンジ選択指令信号Ｓｄの入力がなければ、ステップ２８０にて、前回のタイマー値Ｔ＝Ｔ（ＯＬＤ）を「＋１」だけインクリメントしたのち、ステップ２９０にて、このインクリメントしたタイマー値Ｔ＝Ｔ（ＯＬＤ）＋１が予め設定した所定値Ｔｏよりも大きいかどうかを判定する。
【００６８】
ステップ２９０にて、タイマー値Ｔが所定値Ｔｏ以下であればステップ２２０にリターンし、新たにレンジ選択指令信号Ｓｄが入力されるまではステップ２８０，２９０の計測を実行する。そしてタイマー値Ｔが所定値Ｔｏよりも大きくなると、一定の時間が経過したとしてステップ２４０に移行し、図６の初期化ルーチンを用いた故障診断を実行する。
【００６９】
つまり、図８の診断開始ルーチンによれば、ステップモータ２，３の故障を所定時間Ｔｏ毎に行うことができる。かかる構成によれば、ステップモータ２，３の故障を周期的に診断するから、故障を早期に検出して運転者に警告することができ、故障に対する適切な処置を高い信頼性のもとで行うことができる。
【００７０】
ところで、レンジ選択装置１０での選択は、故障診断中においても起こり得ることである。そこで第４の実施形態として、図９のフローチャートに示す故障診断時レンジ選択対応ルーチンに従って、図６の初期化ルーチンを実行中に行われるレンジ位置の選択を手当てする。なお、本実施形態において、図６の故障診断は、図８の診断開始ルーチンに従って実行されるものとする。
【００７１】
図９の故障診断時レンジ選択対応ルーチンは、コントローラ１００にて実行される。まずステップ３１０にて図６の故障診断が開始されると、ステップ３２０にて、レンジ選択装置１０からコントローラ１００に新たにレンジ選択指令信号Ｓｄが入力されたかどうかを確認する。
【００７２】
ステップ３２０にて、レンジ選択指令信号Ｓｄの入力がなければ、そのままステップ３１０での故障診断を実行したのち終了し、図８のメインルーチンへ復帰するが、レンジ選択指令信号Ｓｄの入力があれば、ステップ３４０に移行し、ステップ３１０での故障判断を中止して運転者によるレンジ環境の設定変更を優先する。
【００７３】
ステップ３１０の故障を中止して運転者によるレンジ環境の変更を優先する場合、ステップモータ２，３を共に一度停止させたのち、改めて運転者の選択によるレンジ位置に応じてステップモータ２，３を動作させてもよいが、本実施形態では、ステップモータ２，３のうちで、ステップ３２０で入力された新たなレンジ位置に応じたレンジ環境を設定するのに最も効率的にマニュアルシャフト５を変位させるステップモータを新たなレンジ位置に応じて動作させる。
【００７４】
本実施形態において、マニュアルシャフト５は、図２（ａ）に示す如く、２つのステップモータ２，３が等しい大きさで逆向き（例えば、符号ｄ２，ｄ３）に動作するとマニュアルシャフト５が変位しないため、例えば、ステップモータ２の動作方向ｄ２をマニュアルシャフト５がＤ→Ｐに回転する向きに設定すれば、必然的に、ステップモータ３の動作方向ｄ３はマニュアルシャフト５がＰ→Ｄに回転する向きに設定される。
【００７５】
そこで、本実施形態では、故障診断時のステップモータ２の動作方向ｄ２をマニュアルシャフト５がＤ→Ｐに回転する向きに設定しておき、マニュアルシャフト５が変位しなくなるまでステップモータ２，３の速度制御を実行したのち、ステップ３４０にて、ステップ３２０にて入力された新たなレンジ位置と現在のレンジ位置とを比較し、新たなレンジ位置に応じたレンジ環境を設定するために、マニュアルシャフト５が回転すべき方向（例えば符号ｄ５）を算出する。
【００７６】
ステップ３５０では、実際に、２つのステップモータ２，３のうちから、マニュアルシャフト５をステップ３４０にて算出した方向ｄ５に回転させるのに最も効率的なステップモータを決定する。具体的には、ステップ３４０で算出したマニュアルシャフト５の回転方向ｄ５を参照する。
【００７７】
ステップ３５０にて、マニュアルシャフト５が回転すべき方向ｄ５がＤ→Ｐであれば、故障診断時の動作方向をＤ→Ｐに設定したステップモータ２が最も効率的にマニュアルシャフト５を回転させるため、ステップ３６０に移行してステップモータ３に対してステップモータ３を停止させるためのブレーキ制御を指令する。
【００７８】
ステップ３６１では、角度センサ２１からの角度信号Θを基にマニュアルシャフト５の速度Ｖｏを算出し、この速度Ｖｏから換算したステップモータ２の速度Ｖ１０、若しくは、故障診断時に指令した速度（例えば、Ｖ１１またはＶ１２）との差分ΔＶ１（＝Ｖ１０−Ｖｏ）が、予め設定した設定値Ａ（Ａ＞０）で区画された許容範囲δ（−Ａ＜ΔＶ１＜Ａ）内に収まったかどうかを判定する。
【００７９】
ステップ３６１にて、差分ΔＶ１が許容範囲δに収まると、ステップモータ３が停止したとしてステップ３６２に以降し、ステップモータ３に対するブレーキ制御指令を停止し、ステップモータ３に対するブレーキを解除する。そしてステップ３６３にて、ステップ３２０で入力されたシフト選択信号Ｓｂに応じた指令をステップモータ２に対して行い、新たなレンジ位置に応じたステップモータ２の位置決め制御を実行する。
【００８０】
またステップ３４０にて、マニュアルシャフト５が回転すべき方向ｄ５がＰ→Ｄであれば、マニュアルシャフト５をステップモータ２と逆向きのＰ→Ｄに回転するステップモータ３が最も効率的にマニュアルシャフト５を回転させるため、ステップ３７０に移行してステップモータ２に対してモータ２を停止させるためのブレーキ制御を指令する。
【００８１】
ステップ３７１では、角度センサ２１からの角度信号Θを基にマニュアルシャフト５の速度Ｖｏを算出し、この回転速度Ｖｏから換算したステップモータ３の速度Ｖ２０、若しくは、故障診断時に指令した速度（例えば、Ｖ２１またはＶ２２）との差分ΔＶ２（＝Ｖ２０−Ｖｏ）が、予め設定した設定値Ａ（Ａ＞０）で区画された許容範囲δ（−Ａ＜ΔＶ２＜Ａ）内に収まったかどうかを判定する。
【００８２】
ステップ３７１にて、差分ΔＶ２が許容範囲δに収まると、ステップモータ３が停止したとしてステップ３７２に以降し、ステップモータ２に対するブレーキ制御指令を停止し、ステップモータ２に対するブレーキを解除する。そしてステップ３７３にて、ステップ３２０で入力されたシフト選択信号Ｓｂに応じた指令をステップモータ３に対して行い、新たなレンジ位置に応じたステップモータ３の位置決め制御を実行する。
【００８３】
図１０は、図７の故障診断を実行した際にレンジ選択が行われたときのタイムチャートである。なお、図７において、ステップモータ２のタイムチャートは実線Ｍ１で示し、ステップモータ３のタイムチャートは実線Ｍ２で示す。また他の実施形態と同一部分は同一符号をもってその説明を省略する。
【００８４】
本実施形態では、ステップモータ２，３それぞれの目標値を速度Ｖ１２，Ｖ２２として故障診断を継続中に、時刻ｔ＝ｔ１２で、レンジ選択装置１０からのシフト選択信号Ｓｂが入力されたため（ステップ３２０）、時刻ｔ＝ｔ１３（ステップ３５０）でステップモータ３へのブレーキを開始する（ステップ３６０）。そしてステップモータ３が停止したと判定した時刻ｔ＝ｔ１４（ステップ３６１）で、ステップモータ３へのブレーキを解除する（ステップ３６２）と同時に、ステップモータ２の速度制御を開始（ステップ３７３）し、レンジ位置に応じた位置決め制御を実行し、この位置決め制御が終了したのち、時刻ｔ＝ｔ１５でステップモータ２の速度制御を終了する。
【００８５】
本実施形態においては、故障診断中にレンジ選択装置からの新たなレンジ位置が検出された場合、故障診断を中止し、２つのステップモータ２，３のうちで、新たなレンジ位置に応じたレンジ環境を設定するのに最も効率的にマニュアルシャフト５を変位させるステップモータ２を新たなレンジ位置に応じて動作させる。かかる構成によれば、発生頻度の少ない故障を判断するよりも運転操作を優先できると共に、２つのステップモータ２，３を一度停止させたのち新たなレンジ位置に応じて再度動作させる必要がないため、運転者が選択したレンジ環境を素早く実現することができる。
【００８６】
上述したところは、本発明の好適な実施形態を示したに過ぎず、当業者によれば、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。例えば、モータ２，３とマニュアルシャフト５を駆動結合する機構は、遊星歯車機構に限ることはなく、所定のモータ２，３の動作を互いに独立した入力としたときマニュアルシャフト５が変位できなくなる歯車機構であればよい。
【００８７】
また、故障診断に用いるパラメータも、モータ速度に限らず、モータに供給する電流や電圧、またはモータおよびマニュアルシャフトのトルクを用いてもよい。そして電制アクチュエータもモータに限らず、伸縮ロッドなどの直動式であってもよい。このため、レンジ位置伝達部材も回転シャフトに限らず、その軸線方向に沿って移動する部材など、電制アクチュエータの動作をレンジ環境設定手段に伝達できるものであればよい。
【００８８】
またレンジ環境設定手段も、電制アクチュエータの動作に応じてレンジ環境を設定できるものであれば、油圧回路を切り換えてレンジ環境を変更するものレンジ切換弁６２に限らず、電気的な制御でレンジ環境を変更するものであってもよい。レンジ選択装置１０も、ダイアル式に限らず、シフトレバー式でもよい。
【００８９】
さらに自動変速機１も、有段式に限らず、例えば、入出力プーリ間にベルトを動力伝達可能に掛け渡し、入出力プーリのいずれか一方を駆動させてプーリ溝幅を変更することにより無段階の変速を行うＶベルト式無段変速機構であってもよい。同様に自動変速機１は、入出力ディスク間にトラニオンによって回転自在に支持されたパワーローラを動力伝達可能に配置し、トラニオンに機械式オイルポンプからの油圧に基づいた制御圧を供給してこれら入出力ディスクの斜面に沿ってパワーローラを傾転させることにより無段階の変速を行うトロイダル型無段変速機構であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になるシフトバイワイヤ式自動変速機の故障診断装置を示すシステム図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、２つのステップモータを用いて自動変速機内のレンジ環境を設定する駆動系の要部を例示する模式図および斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、レンジ選択装置の拡大正面図および拡大側面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、レンジ選択装置の内部構造を説明する拡大正面図および拡大側面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、レンジ選択装置が無信号状態となったときの内部構造を説明する拡大正面図および拡大側面図である。
【図６】本発明の第一実施形態として、コントローラにて実行されるフローチャートである。
【図７】本発明の第二実施形態を説明するタイムチャートである。
【図８】本発明の第三実施形態として、コントローラにて実行されるフローチャートである。
【図９】本発明の第四実施形態として、コントローラにて実行されるフローチャートである。
【図１０】本発明の第四実施形態を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１シフトバイワイヤ式自動変速機
２，３ステップモータ
４遊星歯車機構
５マニュアルシャフト
６レンジ環境設定手段
１０レンジ選択装置
２１角度センサ
１００コントローラ

Claims

運転者が選択したレンジ位置を出力するレンジ選択装置と、このレンジ位置に応じて動作可能な２つの電制アクチュエータと、これら電制アクチュエータの動作を互いに独立した入力として該動作のうちの少なくとも一方に応じて変位するレンジ位置伝達部材と、このレンジ位置伝達部材が変位した位置に応じてレンジ環境を設定するレンジ環境設定手段とを備えるシフトバイワイヤ式自動変速機において、
レンジ位置伝達部材の変位を検出するレンジ位置伝達部材変位検出手段と、
２つの電制アクチュエータをレンジ位置伝達部材が変位しないように同時に動作させ、レンジ位置伝達部材が変位したときは電制アクチュエータの少なくとも一方が故障であると診断する故障診断手段とを備えることを特徴とするシフトバイワイヤ式自動変速機の故障診断装置。
前記故障診断手段は、２つの電制アクチュエータの動作を所定時間だけずらして開始するものであることを特徴とする請求項１に記載の故障診断装置。
前記故障診断手段は、電制アクチュエータの動作を段階的に行うものであることを特徴とする請求項１または２に記載の故障診断装置。
前記故障診断手段は、電制アクチュエータの動作を所定時間毎に行うものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の故障診断装置。
２つの電制アクチュエータが等しい大きさで逆向きに動作するとレンジ位置伝達部材が変位しないように構成し、前記故障診断手段は、２つの電制アクチュエータの動作を互いに逆向きにさせるものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の故障診断装置。
前記故障診断手段は、故障診断中にレンジ選択装置から新たなレンジ位置が検出された場合、その故障診断を中止し、２つの電制アクチュエータのうちで、新たなレンジ位置に応じたレンジ環境を設定するのに最も効率的にレンジ位置伝達部材を変位させる電制アクチュエータを新たなレンジ位置に応じて動作させるものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の故障診断装置。