JP5783055B2

JP5783055B2 - 変速機の異常判定装置

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Publication number: JP5783055B2
Application number: JP2012006808A
Authority: JP
Inventors: 綾部　篤志; 篤志綾部; 晋哉豊田; 和也坂本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2032-01-17
Also published as: JP2013148110A

Description

本発明は、車両に搭載される変速機の異常判定装置に関する。

従来、車両に搭載される変速機としてクラッチ・トゥ・クラッチにより変速を行う自動変速機や、ギヤ比を無段階に変化させることが可能なベルト式の無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）が知られている。

このうち、ベルト式の無段変速機は、ドライブ側のプライマリプーリと、ドリブン側のセカンダリプーリと、これらのプーリ間に巻き掛けられたベルトと、ドライブ側のプーリ幅を制御するプライマリプーリ側の油圧アクチュエータと、ドリブン側のプーリ幅を制御するセカンダリプーリ側の油圧アクチュエータと、を備え、これら両油圧アクチュエータに供給する油圧を制御してプーリ幅を変化させることで、変速比を無段階に変化させるようになっている。

さらに、無段変速機が搭載された車両の故障判定装置として、容易に故障部品の特定を行うことができるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示された車両の故障判定装置は、ノーマルモードとガレージモードとを選択可能になっており、ノーマルモードにおいて実際の変速比（以下、実変速比ともいう）が目標変速比の範囲に達していないと判定した場合に、異常と判定し、ノーマルモードからガレージモードを選択するようになっている。そして、この故障判定装置は、タービン回転数が回転数閾値より大きいとき、リニアソレノイドバルブの故障と判定し、タービン回転数が回転数閾値以下である場合には、シフトソレノイドバルブの故障と判定するようになっている。

特開２０１０−９６２４０号公報

しかしながら、上述のような従来の車両の故障判定装置にあっては、目標変速比に対して実変速比の乖離のみを監視しているため、実変速比が目標変速比に対して大きく乖離している範囲でしか異常と判定することができず、異常と判定するまでに時間がかかってしまうという問題があった。

具体的には、従来のベルト式の無段変速機には、両プーリの油圧アクチュエータの給排する油圧を制御する油圧制御装置が設けられており、油圧制御装置を構成する変速ソレノイド弁に対する駆動信号を調整して目標変速比に実変速比を近づけるフィードバック制御が行われている。このため、目標変速比が車両の走行状態（例えばアクセル開度および車速）と予め記憶された制御マップ（最適燃費線など）とに基づいて設定されるので、異常を判定する閾値を大きく設定する必要があり、実変速比が目標変速比に対して大きく乖離している範囲でしか異常と判定することができず、異常と判定するまでに時間がかかってしまう。しかも、無段変速機を制御する作動油が低温状態であると、その応答性が悪化するので、益々前記閾値を大きく設定せざるを得ない。

特に、従来のベルト式の無段変速機は、例えば変速ソレノイド弁に異常が発生し、プライマリプーリ側の油圧アクチュエータに供給される油圧が急激に低下するといった異常でダウンシフトが発生すると、運転者にとっては意図しない車両の減速が生じてしまう。このため、変速異常が発生したとしても速やかに異常と判定し、意図しない減速を回避するようフェールセーフ制御を実行することが好ましい。これは、従来の自動変速機において、摩擦係合要素の係合および開放を制御する例えば油圧制御弁に異常が発生した場合も同様である。

本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、従来と比較して変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮することができるとともに、その異常判定の精度を向上することができる変速機の異常判定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る変速機の異常判定装置は、上記目的達成のため、（１）入力軸から入力された回転動力を変速して出力軸に出力する変速機を備えた車両に搭載され、異常判定条件に基づいて前記変速機の異常を判定する変速機の異常判定装置であって、前記異常判定条件は、前記変速によって得られた実変速比が、設定した目標変速比に対して第１の所定値以上であるときに成立する第１の異常判定条件と、前記実変速比の変化割合が第２の所定値以上であるときに成立する第２の異常判定条件と、前記実変速比と前記目標変速比との差の変化割合が第３の所定値以上であるときに成立する第３の異常判定条件と、前記車両の車速に対応する前記出力軸の回転数の変化率がマイナス値である第４の所定値よりも小さいときに成立する第４の異常判定条件と、を含み、前記第１乃至第４の異常判定条件が全て成立する場合に、前記変速機の異常と判定することを特徴とする。

この構成により、複数の異常判定条件により複合的に異常判定しているので、従来のように目標変速比に対する実変速比の乖離のみに基づいて異常を判定しているものと比較して、変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮することができるとともに、異常判定の精度を向上することができる。

具体的には、第１の所定値を従来と比較して小さく設定しても、実変速比の変化割合と第２の所定値とを比較しているので、従来異常判定に用いられていなかった変速異常の初期段階において過渡現象を監視することができる。このため、変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮でき、異常判定の精度を向上することができる。

さらに、第１の所定値を従来と比較して小さく設定しても、実変速比と目標変速比との差の変化割合と、第３の所定値とを比較しているので、従来異常判定に用いられていなかった変速異常の初期段階において過渡現象を監視することができる。このため、変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮でき、異常判定の精度を向上することができる。また、第２の異常判定条件を満たす実変速比の変化割合が異常な範囲であっても実変速比と目標変速比との差の変化割合が第３の所定値より小さい場合には異常と判定しないので、異常判定の精度を向上できる。

加えて、車両の車速に対応する変速機の出力軸の回転数の変化率がダウンシフトによる車速の低下を判定するマイナス値である第４の所定値よりも小さいか否かを判定しているので、従来異常判定に用いられていなかった変速異常の初期段階において過渡現象を監視することができる。このため、変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮でき、異常判定の精度を向上することができる。例えば、変速異常に起因したダウンシフトが生じ、変速異常の初期段階における過渡現象として車速の低下の割合が大きい場合に異常と判定できる。

このように、変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮できるよう第１から第４までの異常判定条件における各所定値を設定することにより、不必要に異常と判定することを抑制することができるので、異常判定までの時間短縮と異常の判定精度の向上とを両立することができる。

また、上記（１）に記載の変速機の異常判定装置において、（２）前記異常判定条件は、前記変速機の出力軸の回転数の変化率が、前記第４の所定値よりも小さいときに相当する、前記車両の駆動輪のスリップ状態が生じるか否かを判定可能な第５の所定値より小さいときに成立することを特徴とする。

この構成により、ダウンシフトによる車速の低下を判定する第４の所定値よりも小さい第５の所定値を用いるので、例えば低μ路でグリップを失ってスリップ状態に陥った場合に異常と判定することができ、異常の判定精度を向上することができる。具体的には、低μ路で変速異常が発生して急激なダウンシフトによる運転者の意図しない減速が起きると駆動輪がスリップ状態に陥りやすく、このような状況においては車両の挙動を安定させるため即座にフェールセーフ制御を実行する必要がある。このため、第５の所定値を用いた異常判定条件を満たした場合に、異常と判定することができるので、異常判定の精度を向上することができる。

また、上記（１）または（２）に記載の変速機の異常判定装置において、（３）前記入力軸の回転数を検出する第１の回転数センサと、前記出力軸の回転数を検出する第２の回転数センサと、前記検出された前記入力軸の回転数を前記検出された前記出力軸の回転数で除算により前記実変速比を算出する算出部と、を備えたことを特徴する。

この構成により、変速機に備えられた既存のセンサからの検出結果に基づいて実変速比を算出することができるので、新たにセンサを設ける必要がない。結果として、変速異常が発生してから異常判定までの時間短縮と、異常の判定精度の向上と、を低コストで実現することができる。

また、上記（１）に記載の変速機の異常判定装置において、（４）車両の駆動輪の回転数を検出する第３の回転数センサと、前記車両の従動輪の回転数を検出する第４の回転数センサと、を備え、前記異常判定条件は、前記変速機の出力軸の回転数の変化率が前記第４の所定値よりも小さいときに相当する、前記検出された駆動輪の回転数と前記検出された従動輪の回転数との差の絶対値が第６の所定値以上であるときに成立することを特徴とする。

この構成により、前記検出された駆動輪の回転数と、前記検出された従動輪の回転数とを比較することによって、乖離が生じている場合には、駆動輪がスリップ状態に陥っていると判定することができ、異常判定の精度を向上させることができる。

また、上記（１）に記載の変速機の異常判定装置において、（５）車両の加速度を検出する加速度センサと、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記検出された車速から加速度を算出する加速度算出手段と、を備え、前記異常判定条件は、前記変速機の出力軸の回転数の変化率が前記第４の所定値よりも小さいときに相当する、前記加速度センサによって検出された検出加速度と前記加速度算出手段によって算出された算出加速度との差の絶対値が第７の所定値以上であるときに成立することを特徴とする。

この構成により、加速度センサから取得した検出加速度と、加速度算出手段によって算出された算出加速度と、を比較することによって、乖離が生じている場合には、スリップ状態に陥っていると判定することができ、異常判定の精度を向上させることができる。

また、上記（１）乃至（５）に記載の変速機の異常判定装置において、（６）前記変速機が、有効径が可変な一対の可変プーリに伝動ベルトが巻きかけられ、油圧アクチュエータによって一対の可変プーリの有効径が変化させられることにより変速比が連続的に変更されるベルト式の無段変速機によって構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、従来と比較して変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮することができるとともに、その異常判定の精度を向上することができる変速機の異常判定装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る変速機の異常判定装置を備えた車両の概略ブロック構成図である。本発明の実施の形態に係る変速機の構成図である。本発明の実施の形態に係る異常判定処理を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る異常判定を説明するためのタイミングチャートである。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず、構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を備えた車両の概略ブロック構成図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る車両１０は、動力源としてのエンジン１１と、エンジン１１において発生した動力を伝達する出力軸としてのクランクシャフト１５と、エンジン１１において発生した動力を伝達するとともに車両１０の走行状態に応じて変速比を連続的に変化させるベルト式無段変速機（以下、単に「ＣＶＴ」という）７０を備えた変速機２０と、変速機２０を油圧により制御するための油圧制御装置３０と、変速機２０によって伝達された動力を伝達するプロペラシャフト２５と、プロペラシャフト２５によって伝達された動力を伝達するディファレンシャル機構４０と、ディファレンシャル機構４０によって伝達された動力を伝達する駆動軸としてのドライブシャフト４３Ｌ、４３Ｒと、ドライブシャフト４３Ｌ、４３Ｒによって伝達された動力を用いて回転することにより車両１０を駆動させる駆動輪４５Ｌ、４５Ｒと、を備えている。

さらに、車両１０は、車両１０全体を制御するための車両用電子制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００を備えている。また、車両１０には、クランクセンサ８１と、シフトセンサ８２と、駆動軸回転数センサ８３と、その他図示しない各種センサが設けられている。各種センサは、検出した検出信号を、ＥＣＵ１００に入力するようになっている。

エンジン１１は、ガソリンあるいは軽油等の炭化水素系の燃料と空気との混合気を、図示しないシリンダの燃焼室内で燃焼させることによって動力を出力する公知の動力装置により構成されている。エンジン１１は、燃焼室内で混合気の吸気、燃焼および排気を断続的に繰り返すことによりシリンダ内のピストンを往復動させ、ピストンと動力伝達可能に連結されたクランクシャフト１５を回転させることにより、変速機２０に動力を伝達するようになっている。なお、エンジン１１に用いられる燃料は、エタノール等のアルコールを含むアルコール燃料であってもよい。

油圧制御装置３０は、公知の油圧制御回路を有し、オイルポンプによってオイルパンから汲み上げられたオイルを、ＥＣＵ１００によって制御される複数のソレノイドバルブにより回路の切り替えおよび油圧を制御し、変速機２０に出力して、変速機２０を制御するようになっている。

ディファレンシャル機構４０は、カーブ等を走行する場合に、駆動輪４５Ｌと駆動輪４５Ｒとの回転数の差を許容するものである。ディファレンシャル機構４０は、プロペラシャフト２５の回転により伝達された動力を、ドライブシャフト４３Ｌ、４３Ｒを回転させることによって駆動輪４５Ｌ、４５Ｒに伝達するようになっている。なお、ディファレンシャル機構４０は、駆動輪４５Ｌと駆動輪４５Ｒとの回転数の差を許容しないデフロック状態をとることができるものであってもよい。

駆動輪４５Ｌ、４５Ｒは、ドライブシャフトに取り付けられた例えば金属製のホイールと、ホイールの外周を覆うように取り付けられた例えば樹脂製のタイヤとを備えている。また、駆動輪４５Ｌ、４５Ｒは、ドライブシャフト４３Ｌ、４３Ｒによって伝達された動力により回転し、タイヤと路面との摩擦作用によって、車両１０を駆動させるようになっている。

ＥＣＵ１００は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、固定されたデータの記憶を行うＲＯＭ（Read Only Memory）、書き換え可能な不揮発性のメモリからなるバックアップメモリ、一時的にデータを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力インターフェース回路（いずれも図示しない）を有している。なお、ＥＣＵ１００は、車両１０の制御を統括するようになっている。

さらに、ＥＣＵ１００は、クランクセンサ８１と、シフトセンサ８２と、駆動軸回転数センサ８３と、アクセル開度センサ８８と、に接続されている。

クランクセンサ８１は、ＥＣＵ１００によって制御されることにより、クランクシャフト１５の回転数を検出して、検出した検出信号をＥＣＵ１００に入力するようになっている。なお、ＥＣＵ１００は、クランクセンサ８１によって入力された検出信号が表すクランクシャフト１５の回転数を、エンジン回転数Ｎｅとして取得する。

シフトセンサ８２は、ＥＣＵ１００によって制御されることにより、シフトレバー２１の複数の切り替え位置のうちいずれの切り替え位置にあるかを検出し、シフトレバー２１の切り替え位置を表す検出信号をＥＣＵ１００に入力するようになっている。

駆動軸回転数センサ８３は、ＥＣＵ１００によって制御されることにより、ドライブシャフト４３Ｌ（または４３Ｒ）の回転数を検出し、ドライブシャフト４３Ｌ（または４３Ｒ）の回転数を表す検出信号をＥＣＵ１００に入力するようになっている。なお、ＥＣＵ１００は、駆動軸回転数センサ８３によって入力された上記検出信号に基づいて、車両１０の走行速度を算出するようになっている。

アクセル開度センサ８８は、ＥＣＵ１００によって制御されることにより、運転者のアクセル操作量を表すアクセル開度を検出し、アクセル開度を表す検出信号をＥＣＵ１００に入力するようになっている。

次に、変速機２０の構成について、図２に基づいて説明する。
図２は、本発明の実施の形態に係る変速機の構成図である。

まず、エンジン１１において発生した動力は、クランクシャフト１５を介してトルクコンバータ５０に伝達される。トルクコンバータ５０に伝達された動力は、さらに、前後進切り替え機６０、ＣＶＴ７０、減速歯車８０を介してディファレンシャル機構４０に伝達され、左右の駆動輪４５Ｌ、４５Ｒに分配されるようになっている。すなわち、ＣＶＴ７０は、エンジン１１から左右の駆動輪（例えば、後輪）４５Ｌ、４５Ｒに至る動力伝達経路に設けられている。

また、トルクコンバータ５０は、クランクシャフト１５に連結されたポンプインペラー５１ｐと、タービン軸５５を介して前後進切り替え機６０に連結されたタービンランナー５１ｔと、一方向クラッチを介して非回転部材に回転可能に支持されたステータ５１ｓと、を有しており、流体を介して動力伝達を行う公知のトルクコンバータにより構成されている。

また、ポンプインペラー５１ｐとタービンランナー５１ｔとの間には、燃費向上のため、ポンプインペラー５１ｐおよびタービンランナー５１ｔを一体的に連結して相互に一体回転させることができるようにするロックアップクラッチ（直結クラッチ）５２が設けられている。

前後進切り替え機６０は、ダブルピニオン型の遊星歯車装置によって構成されている。サンギヤ６１ｓは、トルクコンバータ５０のタービン軸５５に連結され、キャリア６２ｃは、ＣＶＴ７０の入力軸であるプライマリシャフト７１に連結されている。

そして、キャリア６２ｃとサンギヤ６１ｓとの間に配設された前進クラッチ６４が油圧により係合させられると、サンギヤ６１ｓと、キャリア６２ｃと、リングギヤ６３ｒとが一体回転させられてタービン軸５５がプライマリシャフト７１に直結され、前進方向の駆動力が駆動輪４５Ｌ、４５Ｒに伝達される。

また、リングギヤ６３ｒとハウジング６５との間に配設された後進ブレーキ６６が油圧により係合させられるとともに前進クラッチ６４が解放されると、タービン軸５５と一体的に回転するサンギヤ６１ｓの回転方向に対してサンギヤ６１ｓが相対回転しながら公転することによって、キャリア６２ｃはタービン軸５５の回転方向とは反対の方向に回転することとなる。したがって、キャリア６２ｃと連結したプライマリシャフト７１はタービン軸５５に対して逆回転させられるため、後進方向の駆動力が駆動輪４５Ｌ、４５Ｒに伝達される。

一方、ＣＶＴ７０は、プライマリシャフト７１に設けられた有効径が可変のプライマリプーリ７２と、ＣＶＴ７０の出力軸であるセカンダリシャフト７９に設けられた有効径が可変のセカンダリプーリ７７と、プライマリプーリ７２およびセカンダリプーリ７７のそれぞれに形成されたＶ溝に巻き掛けられた伝動ベルト７５と、を有している。この構成により、ＣＶＴ７０は、動力伝達要素として機能する伝動ベルト７５にプライマリプーリ７２およびセカンダリプーリ７７のＶ溝の内壁面との間の摩擦力を利用して動力を伝達するようになっている。

具体的には、プライマリプーリ７２は、互いに対向して対向面によってＶ溝を形成する可動シーブ７２ａと、固定シーブ７２ｂとを有しており、可動シーブ７２ａと固定シーブ７２ｂにより形成されるＶ溝に伝動ベルト７５が巻き掛けられている。

また、セカンダリプーリ７７は、互いに対向して対向面によってＶ溝を形成する可動シーブ７７ａと固定シーブ７７ｂとを備えており、可動シーブ７７ａと固定シーブ７７ｂにより形成されるＶ溝に伝動ベルト７５が巻き掛けられている。

プライマリプーリ７２およびセカンダリプーリ７７には、それぞれのＶ溝幅、すなわち伝動ベルト７５の掛かり径を変更するために可動シーブ７２ａに形成された入力側油圧シリンダ７３および可動シーブ７７ａに形成された出力側油圧シリンダ７８が備えられている。

そして、可動シーブ７２ａの入力側油圧シリンダ７３に供給、あるいは、排出されるオイルの流量が油圧制御装置３０によって制御されることにより、プライマリプーリ７２およびセカンダリプーリ７７のＶ溝幅が変化して伝動ベルト７５の掛かり径（有効径）が変更されるようになっている。これにより、変速比γ（＝プライマリプーリ７２のプライマリシャフト７１の実際の回転数Ｎ_ＩＮ／セカンダリプーリ７７のセカンダリシャフト７９の実際の回転数Ｎ_ＯＵＴ）を連続的、すなわち無段階に変化させることができる。

また、可動シーブ７７ａの出力側油圧シリンダ７８内の油圧ＰＢは、セカンダリプーリ７７の伝動ベルト７５に対する挟圧力および伝動ベルト７５の張力にそれぞれ対応するものであって、伝動ベルト７５の張力、すなわち、伝動ベルト７５のプライマリプーリ７２およびセカンダリプーリ７７のＶ溝内壁面に対する押圧力に密接に関係しているので、ベルト張力制御圧、ベルト挟圧力制御圧、ベルト押圧力制御圧とも称され得るものであり、伝動ベルト７５が滑りを生じないように、油圧制御装置３０により調圧されるようになっている。

ここで、ＥＣＵ１００には、タービン軸回転数センサ８４と、入力軸回転数センサ８５と、出力軸回転数センサ８６と、が接続されている。

タービン軸回転数センサ８４は、トルクコンバータ５０のタービンランナー５１ｔに連結されたタービン軸５５の回転数を検出するようになっている。また、タービン軸回転数センサ８４は、タービン軸５５の回転数を表す検出信号を、ＥＣＵ１００に入力するようになっている。

入力軸回転数センサ８５は、キャリア６２ｃに連結されたプライマリプーリ７２のプライマリシャフト７１の回転数を検出するようになっている。また、入力軸回転数センサ８５は、プライマリシャフト７１の回転数を表す検出信号を、ＥＣＵ１００に入力するようになっている。

出力軸回転数センサ８６は、減速歯車８０に連結されたセカンダリプーリ７７のセカンダリシャフト７９の回転数を検出するようになっている。また、出力軸回転数センサ８６は、セカンダリシャフト７９の回転数を表す検出信号を、ＥＣＵ１００に入力するようになっている。

ここで、ＥＣＵ１００は、入力軸回転数センサ８５によって入力された検出信号が示すプライマリシャフト７１の回転数Ｎｉｎと、出力軸回転数センサ８６によって入力された検出信号が示すセカンダリシャフト７９の回転数Ｎｏｕｔと、に基づいて、実変速比γ（＝プライマリプーリ７２のプライマリシャフト７１の実際の回転数Ｎｉｎ／セカンダリプーリ７７のセカンダリシャフト７９の実際の回転数Ｎｏｕｔ）を算出するようになっている。このように、ＥＣＵ１００は、入力軸の回転数Ｎｉｎを出力軸の回転数Ｎｏｕｔで除算により実変速比γを算出するので、本発明に係る算出部を構成している。

また、ＥＣＵ１００は、上述のように算出した車両１０の速度や運転者のアクセル開度などの条件と、ＲＯＭに記憶されているマップ（最適燃費曲線）とに基づいて、エンジン１１の運転状態が最適となるように、油圧制御装置３０を介して、ＣＶＴ７０の変速比を制御する。

ＥＣＵ１００は、エンジン１１の運転状態が最適となるように目標変速比を設定し、目標変速比に実変速比を近づけるよう入力側油圧シリンダ７３および出力側油圧シリンダ７８に供給する作動油圧を算出し、算出結果に基づいて油圧制御装置３０を制御する。

次に、本発明の実施の形態に係る変速機の異常判定装置を備えた車両１０の特徴的な構成について説明する。

ＥＣＵ１００は、入力軸回転数センサ８５および出力軸回転数センサ８６によって検出されたプライマリシャフト７１の回転数およびセカンダリシャフト７９の回転数に基づいて実変速比γ_Ｒを算出するようになっている。ＥＣＵ１００は、算出した実変速比γ_Ｒと、目標変速比γ_Ｔに第１の所定値Ｐ_１（以下、第１の基準値ともいう）を加算したものと、を比較するようになっている。具体的には、ＥＣＵ１００は、実変速比γ_Ｒが目標変速比γ_Ｔに第１の所定値を加算した値以上か否かを判定するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、実変速比γ_Ｒが目標変速比γ_Ｔに対して第１の基準値Ｐ_１以上の場合に、第１の異常判定条件を満たすと判定する。したがって、ＥＣＵ１００は、実変速比が目標変速比に対して第１の基準値Ｐ_１以上か否かを判定する第１の異常判定手段を構成している。

また、ＥＣＵ１００は、第１の異常判定条件を満たす場合に、実変速比の変化割合Δγを算出するようになっており、算出した実変速比の変化割合Δγが第２の所定値Ｐ_２（以下、第２の基準値ともいう）以上か否かを判定するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１００は、実変速比の変化割合Δγが第２の基準値Ｐ_２以上の場合に、第２の異常判定条件を満たすと判定する。したがって、ＥＣＵ１００は、実変速比の変化割合が第２の基準値以上か否かを判定する第２の異常判定手段を構成している。

また、ＥＣＵ１００は、第２の異常判定条件を満たす場合に、実変速比から目標変速比を減算した値の変化割合ΔＰを算出するようになっており、この変化割合ΔＰが第３の所定値Ｐ_３（以下、第３の基準値ともいう）以上か否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、実変速比と目標変速比との差の変化割合ΔＰが第３の基準値Ｐ_３以上の場合に、第３の異常判定条件を満たすと判定する。したがって、ＥＣＵ１００は、実変速比と目標変速比との差の変化割合が第３の基準値以上か否かを判定する第３の異常判定手段を構成している。

また、ＥＣＵ１００は、第３の異常判定条件を満たす場合に、出力軸回転数センサ８６によって検出されたセカンダリシャフト７９の回転数に基づいて、変速機の出力軸の回転数の変化割合（変化率）を算出し、この算出した変化割合が第４の所定値Ｐ４（以下、第４の基準値ともいう）より小さいか否かを判定する。すなわち、ＥＣＵ１００は、変速機の出力軸の回転数の変化割合が第４の基準値Ｐ４未満の場合に、第４の異常判定条件を満たすと判定する。したがって、ＥＣＵ１００は、変速機の出力軸の回転数の変化割合が第４の基準値Ｐ４より小さいか否かを判定する第４の異常判定手段を構成している。ここで、第４の基準値は、零未満でマイナスの値を設定し、変速異常によってダウンシフトが発生して車速の低下を検出することができる値に設定するのが好ましい。

また、ＥＣＵ１００は、異常判定条件に基づいて変速機の異常を判定するようになっており、異常判定条件として第１から第４の異常判定条件を含んでいる。したがって、ＥＣＵ１００は、第１から第４までの異常判定条件を全て満たす場合に、変速機の異常と判定するようになっている。ここで、第１から第４までの異常判定条件における各所定値を異常判定の精度と判定時間を考慮して予め実験的に求め、ＲＯＭに予め記憶しておく。例えば、本実施の形態におけるＣＶＴ７０は、変速比γが、０．４（γｍａｘ）と２．５（γｍｉｎ）との間をとり得る変速機によって構成されている場合に、第１の基準値Ｐ_１は、０．３に設定し、第２の基準値Ｐ_２は、０．０２に設定し、第３の基準値Ｐ_３は、０．０２に設定するのが好ましい。なお、ＥＣＵ１００によって異常判定処理が実行される所定の時間間隔が１６ｍｓｅｃとする。

また、ＥＣＵ１００は、第１から第４までの異常判定条件のうち少なくとも２つ又は３つの異常判定条件に基づいて変速機の異常と判定するようにしてもよい。この場合、各異常判定条件における各所定値を異常判定の精度と判定時間を考慮して設定される。

ＥＣＵ１００は、第４の異常判定条件に代えて、セカンダリシャフト７２（変速機の出力軸）の変化割合が、第４の所定値よりも小さく設定された第５の所定値Ｐ_５（以下、第５の基準値ともいう）より小さいか否かを第５の異常判定条件として判定するようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ１００は、セカンダリシャフト７２（変速機の出力軸）の回転数の変化割合が、第５の基準値Ｐ_５未満の場合に、第５の異常判定条件を満たすと判定する。したがって、ＥＣＵ１００は、変速機の出力軸の回転数の変化割合が、第５の基準値未満か否かを判定する第５の異常判定手段を構成している。このように、ＥＣＵ１００は、第５の異常判定条件を満たす場合に、駆動輪のスリップ状態を判定することができる。また、ＥＣＵ１００は、第４の異常判定条件を除き、第１から第５までの異常判定条件を全て満たす場合に、変速機の異常と判定するようになっている。第５の所定値は、スリップ状態に陥ったことを判定することができるよう予め実験的に定める。

また、ＥＣＵ１００は、変速機の異常と判定した場合に、異常判定制御とは独立して、フェールセーフ制御を実行するようになっている。例えば、ＥＣＵ１００は、変速機２０を構成する前進クラッチ６４を開放させ、プライマリシャフト７１へエンジン１１からの回転動力を伝達しない非伝達状態に切り替えるようフェールセーフ制御を実行する。また、ＥＣＵ１００は、前述のフェールセーフ制御に代えて、一定の油圧を入力側油圧シリンダ７３および出力側油圧シリンダ７８に供給されるよう油圧制御装置３０を構成するフェールセーフバルブを制御し、車両１０が退避走行可能な所望の変速比が得られるようにする。

次に、動作について説明する。
図３は、本実施の形態に係る変速機の異常判定処理の概要を示すフローチャートである。以下の処理は、ＥＣＵを構成するＣＰＵによって所定の時間間隔で実行されるとともに、ＣＰＵによって処理可能なプログラムを実現する。なお、本実施の形態では所定の時間間隔は１６ｍｓｅｃである。

まず、ＥＣＵ１００は、実変速比γ_Ｒが、目標変速比γ_Ｔに第１の所定値Ｐ_１を加算した値以上か否か、すなわち、実変速比γ_Ｒが目標変速比γ_Ｔに対して第１の所定値Ｐ_１以上か否か、を判定する（ステップＳ１）。したがって、ステップＳ１において、実変速比γ_Ｒが目標変速比γ_Ｔに対して第１の所定値Ｐ_１よりも大きい場合には、ステップＳ２に進み、小さい場合には、異常と判定されずリターンに移行する。

次に、ＥＣＵ１００は、実変速比の変化割合Δγが、第２の所定値Ｐ_２以上か否かを判定する（ステップＳ２）。したがって、ステップＳ２において、実変速比の変化割合Δγが第２の所定値Ｐ_２よりも大きい場合には、ステップＳ３に進み、小さい場合には、異常と判定されずリターンに移行する。

次に、ＥＣＵ１００は、実変速比γ_Ｒ−目標変速比γ_Ｔの変化割合ΔＰが、第３の所定値Ｐ_３以上か否か、すなわち、実変速比と目標変速比との差の変化割合ΔＰが、第３の所定値Ｐ_３以上か否か、を判定する（ステップＳ３）。したがって、ステップＳ３において、実変速比と目標変速比との差の変化割合ΔＰが、第３の所定値Ｐ_３より大きい場合には、ステップＳ４に進み、小さい場合には、異常と判定されずリターンに移行する。

次に、ＥＣＵ１００は、セカンダリシャフト７２（変速機の出力軸）の変化割合が、第４の所定値Ｐ_４より小さいか否か、すなわち、セカンダリシャフト７２（変速機の出力軸）の変化割合が、第４の所定値Ｐ_４より小さいか否か、を判定する（ステップＳ４）。したがって、ステップＳ４において、出力軸の回転数の変化割合が、第４の所定値Ｐ_４より小さい場合には、ステップＳ５に進み異常と判定され（ステップＳ５）、大きい場合には、異常と判定されずリターンに移行する。なお、ステップＳ１からステップＳ４までの各処理順序は例示であってこれに限定されず、各判定処理が含まれていれば、どの順序で実行してもよい。

図４は、実施の形態に係る異常判定処理を説明するためのタイミングチャートである。
図４に示すように、油圧制御装置３０を構成する図示しない変速ソレノイド弁等の異常によって時点ｔ１で異常が発生すると、可動シーブ７２ａに形成された入力側油圧シリンダ７３に供給されるプライマリシーブ圧１０３がその後急激に低下し始める。その後、プライマリシーブ圧１０３が０ｋＰａまで低下すると、点線Ａの領域で示すように、実変速比１０１が目標変速比１０２から乖離し始める。この結果、ＥＣＵ１００は、第１の異常判定条件を満たすと判定する。

そして、実変速比の変化割合を表す矢印Ｂが徐々に大きくなり、実変速比と目標変速比との差の変化割合を表す矢印Ｃも徐々に大きくなる。このため、ＥＣＵ１００は、第２の異常判定条件および第３の異常判定条件を満たすと判定する。

その後、ＣＶＴ７０の実変速比がロー側に移行し、急激なダウンシフトが生じるので、セカンダリシャフト７９の回転数１０４が低下、すなわち、車速が低下し始める。このため、ＣＶＴ７０の出力軸としてのセカンダリシャフト７９の回転数の変化割合を表す矢印Ｄも徐々に大きくなり、第４の異常判定条件を満たすこととなる。

このように、ＥＣＵ１００は、第１から第４までの異常判定条件をすべて満たすので、時点ｔ２でＣＶＴ７０の異常と判定する。

以上のように、本発明の実施の形態に係る変速機の異常判定装置は、複数の異常判定条件により複合的に異常判定しているので、従来のように目標変速比に対する実変速比の乖離のみに基づいて異常を判定しているものと比較して、変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮することができるとともに、異常判定の精度を向上することができる。

加えて、変速機の出力軸の回転速度の変化割合がダウンシフトによる車速の低下を判定する第４の所定値よりも小さいか否かを判定しているので、従来異常判定に用いられていなかった変速異常の初期段階において過渡現象を監視することができる。このため、変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮でき、異常判定の精度を向上することができる。例えば、変速異常に起因したダウンシフトが生じ、変速異常の初期段階における過渡現象として車速の低下の割合が大きい場合に異常と判定できる。

このように、本発明の実施の形態に係る変速機の異常判定装置は、変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮できるよう第１から第４までの異常判定条件における各所定値を設定することにより、不必要に異常と判定することを抑制することができるので、異常判定までの時間短縮と異常の判定精度の向上とを両立することができる。

また、本発明の実施の形態に係る変速機の異常判定装置は、減速度が比較的大きい高速走行時、すなわち、回転数イナーシャが大きく減速度に寄与する領域で異常判定が可能となるため特に有益である。さらに、本発明の実施の形態に係る変速機の異常判定装置は、異常判定を減速度の変化で制限するので、意図しない減速が発生していない場合では、異常判定しないので、精度よくフェールセーフ制御を実行できる。

前述した第１の実施の形態における第４の異常判定条件に代えて、以下に説明する異常判定条件を用いて、駆動輪のスリップ状態を判定するようにしてもよい。なお、第２の実施の形態に係る変速機の異常判定装置の構成は、上述の第１の実施の形態に係る変速機の異常判定装置の構成とほぼ同様であり、各構成要素については、図１ないし図４に示した第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

（第２の実施の形態）
本実施の形態に係る車両１０は、車両１０の駆動輪４５の回転数を検出する駆動軸回転数センサ８３と、車両の従動輪の回転数を検出する図示しない従動軸回転数センサと、を備えている。なお、駆動軸回転数センサ８３および動軸回転数センサは、本発明に係る第３の回転数センサおよび第４の回転数センサを構成している。

ＥＣＵ１００は、検出された駆動輪４５の回転数と検出された従動輪の回転数との差を算出するようになっている。ＥＣＵ１００は、第４の異常判定条件に代えて、第１から第３の異常判定条件と、検出された駆動輪４５の回転数と検出された従動輪の回転数との差の絶対値が第６の所定値以上か否かを判定する第６の異常判定条件と、を含む異常判定条件に基づいて、変速異常を判定するようになっている。したがって、ＥＣＵ１００は、第３の異常判定条件を満たす場合に、検出された駆動輪４５の回転数と検出された従動輪の回転数との差を算出するようになっており、その絶対値が第６の所定値よりも大きい場合に、駆動輪４５のスリップ状態を判定して、変速機の異常と判定する。

このように、本実施の形態に係る変速機の異常判定装置は、検出された駆動輪４５の回転数と、検出された従動輪の回転数とを比較することによって、乖離が生じている場合には、駆動輪がスリップ状態に陥っていると判定することができ、異常判定の精度を向上させることができる。

上述した第１の実施の形態における第４の異常判定条件に代えて、以下に説明する異常判定条件を用いて、駆動輪のスリップ状態を判定するようにしてもよい。なお、第３の実施の形態に係る変速機の異常判定装置の構成は、上述の第１の実施の形態に係る変速機の異常判定装置の構成とほぼ同様であり、各構成要素については、図１ないし図４に示した第１の実施の形態と同様の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

（第３の実施の形態）
本実施の形態に係る車両１０は、車両１０の加速度を検出する加速度センサと、車両１０の速度を検出する車速検出手段と、を備えている。ＥＣＵ１００は、駆動軸回転数センサ８３とともに車速検出手段を構成しており、駆動軸回転数センサ８３が検出した検出結果に基づいて車速を算出し、算出した車速から加速度を算出するようになっている。このように、ＥＣＵ１００は、本発明に係る加速度算出手段も構成している。

ＥＣＵ１００は、加速度センサによって検出された検出加速度と算出加速度との差を算出するようになっている。ＥＣＵ１００は、第４の異常判定条件に代えて、第１から第３の異常判定条件と、検出加速度と算出加速度との差の絶対値が第７の所定値以上か否かを判定する第７の異常判定条件と、を含む異常判定条件に基づいて、変速異常を判定するようになっている。したがって、ＥＣＵ１００は、第３の異常判定条件を満たす場合に、加速度センサによって検出された検出加速度と算出加速度との差を算出するようになっており、その絶対値が第７の所定値よりも大きい場合に、駆動輪４５のスリップ状態を判定して、ＣＶＴ７０の異常と判定する。

以上説明したように、第１から第３の実施の形態に係る変速機は、ベルト式の無段変速機によって構成されているが、クラッチやブレーキなどの摩擦係合要素の係合および開放により所望の変速段を構成する所謂自動変速機にも適用することができる。

このような、自動変速機の場合であっても、変速制御を行う油圧制御装置を構成する油圧制御バルブやリニアソレノイドバルブの故障により、本来係合すべきでないクラッチやブレーキが係合して、指示変速段と異なる変速段が形成されるような場合も生じ、意図しない減速が生じ得るので、変速機の異常判定装置を適用しても有用である。この場合、目標変速比は、ＥＣＵが支持する変速段から得ることができる。

以上のように、本発明に係る無段変速機の制御装置は、従来と比較して変速異常が発生してから異常判定までの時間を短縮することができるとともに、その異常判定の精度を向上することができるという効果を奏するものであり、車両に搭載される変速機の異常判定装置に有用である。

１１エンジン
１５クランクシャフト
３０油圧制御装置
５０トルクコンバータ
５５タービンシャフト
６０前後進切り替え機
７０ＣＶＴ（無段変速機）
７１プライマリシャフト
７２プライマリプーリ
７５伝動ベルト
７７セカンダリプーリ
７９セカンダリシャフト
８１クランクセンサ
８３駆動軸回転数センサ（第３の回転数センサ、車速検出手段）
８５入力軸回転数センサ（第１の回転数センサ）
８６出力軸回転数センサ（第２の回転数センサ）
８７タービンシャフト回転数センサ
１００ＥＣＵ（車速検出手段、加速度算出手段、算出部）

Claims

入力軸から入力された回転動力を変速して出力軸に出力する変速機を備えた車両に搭載され、異常判定条件に基づいて前記変速機の異常を判定する変速機の異常判定装置であって、
前記異常判定条件は、前記変速によって得られた実変速比が、設定した目標変速比に対して第１の所定値以上であるときに成立する第１の異常判定条件と、
前記実変速比の変化割合が第２の所定値以上であるときに成立する第２の異常判定条件と、
前記実変速比と前記目標変速比との差の変化割合が第３の所定値以上であるときに成立する第３の異常判定条件と、
前記車両の車速に対応する前記出力軸の回転数の変化率がマイナス値である第４の所定値よりも小さいときに成立する第４の異常判定条件と、を含み、
前記第１乃至第４の異常判定条件が全て成立する場合に、前記変速機の異常と判定する変速機の異常判定装置。
前記第４の異常判定条件は、前記変速機の出力軸の回転数の変化率が、前記第４の所定値よりも小さいときに相当する、前記車両の駆動輪のスリップ状態が生じるか否かを判定可能な第５の所定値より小さいときに成立することを特徴とする請求項１に記載の変速機の異常判定装置。
前記入力軸の回転数を検出する第１の回転数センサと、
前記出力軸の回転数を検出する第２の回転数センサと、
前記検出された前記入力軸の回転数を前記検出された前記出力軸の回転数で除算することにより前記実変速比を算出する算出部と、を備えたことを特徴する請求項１または請求項２に記載の変速機の異常判定装置。
前記車両の駆動輪の回転数を検出する第３の回転数センサと、
前記車両の従動輪の回転数を検出する第４の回転数センサと、を備え、
前記第４の異常判定条件は、前記変速機の出力軸の回転数の変化率が前記第４の所定値よりも小さいときに相当する、前記検出された前記駆動輪の回転数と前記検出された前記従動輪の回転数との差の絶対値が第６の所定値以上であるときに成立することを特徴とする請求項１に記載の変速機の異常判定装置。
前記車両の加速度を検出する加速度センサと、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記検出された車速から加速度を算出する加速度算出手段と、を備え、
前記第４の異常判定条件は、前記変速機の出力軸の回転数の変化率が前記第４の所定値よりも小さいときに相当する、前記加速度センサによって検出された検出加速度と前記加速度算出手段によって算出された算出加速度との差の絶対値が第７の所定値以上であるときに成立することを特徴とする請求項１に記載の変速機の異常判定装置。
前記変速機が、有効径が可変な一対の可変プーリに伝動ベルトが巻きかけられ、油圧アクチュエータによって一対の可変プーリの有効径が変化させられることにより変速比が連続的に変更されるベルト式の無段変速機によって構成された請求項１乃至５に記載の変速機の異常判定装置。