回転角度検出センサーの故障検出装置
【課題】ポジションセンサーのスタック故障等の故障をより確実に検出するとともに、この故障検出の制御をより的確に行う。
【解決手段】ホールＩＣからなる第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計と正常時の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計との差の絶対値が、隣接するレンジ間のレンジ間幅に基づいて設定された規定値と比較判断される。そして、この差の絶対値が、規定値より大きくなったときに第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂの故障が検出される。これにより、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのスタック故障等の故障を確実に検出することができる。
【解決手段】ホールＩＣからなる第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計と正常時の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計との差の絶対値が、隣接するレンジ間のレンジ間幅に基づいて設定された規定値と比較判断される。そして、この差の絶対値が、規定値より大きくなったときに第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂの故障が検出される。これにより、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのスタック故障等の故障を確実に検出することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いられる自動変速機（以下、Ａ／Ｔともいう）や無段変速機（以下、ＣＶＴともいう）等の変速機のシフトポジションを検出するポジションセンサー等の回転体の回転角度を検出する検出センサにスタック故障等の故障が発生したとき、この故障を検出する回転角度検出センサーの故障検出装置の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ａ／ＴやＣＶＴにより変速制御される車両においては、シフトレバーによりレンジが設定されると、変速機を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）がそのレンジにおける変速ロジックにしたがって変速機のソレノイド等を制御することにより変速制御が行われる。その場合、ＥＣＵが設定されたレンジを判断するにあたって、シフトレバーの回動角をポジションセンサーで検出し、そのポジションセンサーの出力信号に基づいて、ＥＣＵは設定されたレンジを判断し確定している。
【０００３】
従来のポジションセンサーとしては、シフトレバーで回動されるマニュアルシャフトにこのマニュアルシャフトと一緒に回動するように取り付けられた可動側端子の回動角を非接触で検出して、その回動角に応じた電圧を出力する非接触型のポジションセンサーが提案されている。
【０００４】
ＥＣＵは、この非接触型のポジションセンサーからの出力値を、予め設定されかつポジションセンサーの出力値に対応した電圧値からなる各レンジの判断基準値（閾値）と比較してそのレンジのパターンを認識して、設定されたレンジのポジション位置を判断している。
この非接触型のポジションセンサーによれば、長期間使用してもほとんど摩耗しないので、安定した出力を長期間にわたって発生することができる（例えば、特許文献１等を参照）。
【０００５】
一方、非接触型のポジションセンサーが変速機以外の自動車の構成部分に用いたものが提案されている。この非接触型のポジションセンサーは、内燃機関のスロットルバルブの回動軸の回動角、つまりスロットル開度を検出する非接触式のスロットル開度センサであり、非接触式のスロットル開度センサは、検出素子である２つのホールＩＣを備えている。これらの２つのホールＩＣは、ともに傾きが同じで、傾きの絶対値が異なる入出力特性を有している。そして、２つのホールＩＣのそれぞれの出力電圧の相対関係がマップによる所定誤差範囲を外れているときには、２つのホールＩＣのいずれか一方に異常が発生していると特定している。また、一方のホールＩＣからの出力電圧が予め設定された公差範囲外にあるときは、このホールＩＣが異常であると特定し、他方のホールＩＣからの出力電圧が予め設定された公差範囲外にあるときは、このホールＩＣが異常であると特定している。更に、２つのホールＩＣのうち、一方のホールＩＣが異常であるときは、正常である他方のホールＩＣの出力電圧でスロットルバルブの駆動制御を行うようにしている（例えば、特許文献２等を参照）。
【特許文献１】米国特許第５８４６１６０号明細書
【特許文献２】特開２００１ー１７４２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述の特許文献１に開示されたような変速機に用いられた非接触型のポジションセンサーは、マニュアルシャフトの回動によって可動側端子が回動しても、この可動側端子の回動角に対応する電圧がスタックを起こして変化しなくなるというスタック故障を発生することが考えられる。このように、ポジションセンサーにスタック故障が発生すると、ＥＣＵは設定されたレンジを正確に確定することができなく、変速機の変速制御が正確に行うことが難しくなることが考えられる。
しかし、従来の非接触型のポジションセンサーを用いた変速機において、ポジションセンサーのスタック故障等の故障について考慮することを提案した例は見あたらない。
【０００７】
そのうえ、自動変速機の制御では、現在のポジション（レンジ）から別のポジション（レンジ）に移動されたとき、必ず何らかの制御を行う必要がある。そこで、現在のポジション（レンジ）から別のポジション（レンジ）に移動するまでに、ポジションセンサーのスタック故障等の故障を検出することが要求される。
しかし、特許文献２に開示されている非接触型のポジションセンサーはエンジンのスロットル開度センサーであることから、自動変速機の制御における前述の要求に応えることはできない。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、回転角度を検出する回転角度検出センサーのスタック故障等の故障をより確実に検出するとともに、この故障検出の制御をより的確に行うことのできる回転角度検出センサーの故障検出装置を提供することである。
本発明の他の目的は故障検出のためのロジックを簡単にして故障検出の制御をより的確に行うことのできる回転角度検出センサーの故障検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明に係る回転角度検出センサーの故障検出装置は、回転体の回転角度を連続的な信号で検出する非接触型の回転角度検出センサーの故障を検出する故障検出装置において、前記回転角度検出センサーが変速機の複数のレンジ位置を検出するセンサーであって、前記回転角度検出センサーが、第１および第２検出素子を備え、前記第１検出素子が、前記回転体の回転角度が増大するに従って出力が増大しかつ前記回転角度が減少するに従って出力が減少する線形の出力特性を有し、前記第２検出素子が、前記回転体の回転角度が増大するに従って出力が減少しかつ前記回転角度が減少するに従って出力が増大する線形の出力特性を有し、前記第１および第２検出素子の出力の傾きの絶対値が互いに等しく設定されており、前記第１および第２検出素子の両出力の合計値と前記第１および第２検出素子の正常時の前記両出力の合計値との差の絶対値が規定値より大きくなったとき、回転角度検出センサーの故障を検出するようにされており、前記規定値が少なくとも隣接するレンジ間のレンジ間幅に基づいて設定されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２の発明の回転角度検出センサーの故障検出装置は、前記第１および第２検出素子のうち、一方の検出素子の出力が変化しているにもかかわらず、他方の検出素子の出力が変化しないときは、他方の検出素子が異常であると判断することにより、前記第１および第２検出素子のいずれかの故障を検出する手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
更に、請求項３の発明の回転角度検出センサーの故障検出装置は、前記変速機のレンジは３つ以上の複数のレンジが設定されており、前記規定値は前記レンジ間幅のうち、最も小さいレンジ間幅に基づいて設定されていることを特徴としている。
【発明の作用および効果】
【００１２】
このように構成された本発明に係る回転角度検出センサーの故障検出装置によれば、センサーが止まっている状態（ユーザーがシフトレバーを動かしていない状態）で故障検出をすることができる。
【００１３】
また、請求項１および２の回転角度検出センサーの故障検出装置によれば、変速機の複数のレンジ位置を検出する回転角度検出センサーの第１および第２検出素子の出力の合計値と第１および第２検出素子の正常時の出力の合計値との差の絶対値が、隣接するレンジ間のレンジ間幅に基づいて設定された規定値と比較判断される。そして、この差の絶対値が、規定値より大きくなったときに回転角度検出センサーの故障が検出される。したがって、請求項１および２の発明の回転角度検出センサーの故障検出装置によれば、回転角度検出センサーの故障を簡単にかつ確実に検出することができるとともに、故障検出の制御をより的確に行うことができるようになる。特に、請求項１および２の発明によれば、現在のポジション（レンジ）から次のポジションに移動するまでの間に回転角度検出センサーの故障を検出することができる。
【００１４】
更に、請求項３の発明によれば、規定値が、互いに隣接するレンジ間のポジションセンサー角度（レンジ間幅）のうち、最も小さいレンジ間幅に基づいて設定される。これにより、どのレンジにおいても、回転角度検出センサーであるポジションセンサーのスタック故障等の故障が発生したときは、次の隣接するレンジが確定される前に、ポジションセンサーのスタック故障等の故障を検出することが確実にできるようになる。これにより、どのレンジにおいても、レンジが確定される前にこの故障を検出したときは、変速機に対して変速制御を行わないフェールセーフ制御等の、ポジションセンサーのスタック故障等の故障に対する対応策を講じることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる回転角度検出センサー故障検出装置の実施の形態で、自動変速機に適用した一例を模式的に示し、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）におけるIB−IB線に沿う断面図である。
【００１６】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、この例では回転角度検出センサー故障検出装置をＡ／Ｔのポジションセンサー故障検出装置１として適用されている。このポジションセンサー故障検出装置１は、Ａ／Ｔケース２の外側でマニュアルシャフト３に取り付けられるとともに、それぞれ検出素子であるホールＩＣからなる第１ＩＣ４ａおよび第２ＩＣ４ｂを有するポジションセンサー５と、Ａ／Ｔを制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵともいう；本発明の制御装置に相当）６と、このＥＣＵ６により制御されるＡ／Ｔのソレノイド、エンジンおよびインジケータ等の複数の被制御装置と接続するために複数の端子を有するコネクタ７と、ＥＣＵケース８とから構成されている。
【００１７】
ポジションセンサー５はマニュアルシャフト３に固定された軟質磁性材料からなる環状の内側コア９と、ＥＣＵケース８に内側コア９と同心状に固定された軟質磁性材料からなる環状の外側コア１０とを有している。内側コア９の外周には、環状のマグネット１１が固定されており、これらの内側コア９およびマグネット１１はマニュアルシャフト３とともに一体回転するようになっている。また、外側コア１０はほぼ半円弧状の一対のコア１０ａ,１０ｂからなり、これらのコア１０ａ,１０ｂの両端が互いに所定間隙を有して対向するように配設されている。そして、一対のコア１０ａ,１０ｂの所定間隙に、前述の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂがそれぞれ配設されている。
【００１８】
その場合、マグネット１１のＮ極部分１１ａが第１ＩＣ４ａに対向し、また、Ｓ極部分１１ｂが第２ＩＣ４ｂに対向するように設定されている。これにより、マグネット１１のＮ極部分１１ａと第１ＩＣ４ａとにより、本発明の第１ポジションセンサーが構成され、また、マグネット１１のＳ極部分１１ｂと第２ＩＣ４ｂとにより、本発明の第２ポジションセンサーが構成されている。
【００１９】
ポジションセンサー５の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂとＥＣＵ６はともにＥＣＵケース８の内部に配置されかつ互いに電気的に接続されていて、ＥＣＵ６はポジションセンサー一体ＥＣＵとして構成されている。もちろん、ポジションセンサー５とＥＣＵ６とをＥＣＵケース８内に一体にしないで互いに別々に離間して設け、それらを電気的に接続することもできる。また、コネクタ７はＥＣＵケース８に取り付けられているとともにＥＣＵ６に電気的に接続されている。
なお、Ａ／Ｔ ＥＣＵ６はエンジンを制御するＥ／Ｇ ＥＣＵ１２に接続されている。
【００２０】
マニュアルシャフト３は、図示しないが従来のＡ／Ｔと同様に、Ａ／Ｔケース２の外側でレバーおよびワイヤ等を介してシフトレバーに連結されているとともに、Ａ／Ｔケース２の内部でディテントおよびマニュアルバルブのバルブスプールに連結されている。
【００２１】
ポジションセンサー５は、マグネット１１がいずれも第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂと接触しない非接触型のポジションセンサーとして構成されている。そして、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂは、それぞれ対応するマグネット１１のＮ,Ｓ極部分１１ａ,１１ｂの回動量（回動角；つまり、シフト操作レバーの操作量）に応じた第１および第２センサー電圧値をシフトポジション検出信号として連続的に出力するようになっている。
【００２２】
その場合、図２に実直線αで示すように、第１ＩＣ４ａは入力側のポジションセンサー角度（Ｎ極部分４ａの回動角）（°）の増移動に対して出力する第１センサー電圧（Ｖ）が線形（リニア）に連続的に増移動し、また入力側のポジションセンサー角度の減移動に対して第１センサー電圧が線形に連続的に減移動する線形の入出力特性を有している。また、図２に点直線βで示すように第２ＩＣ４ｂは第１ＩＣ４ａの入出力特性と逆の入出力特性であり、入力側のポジションセンサー角度（Ｓ極部分４ｂの回動角）（°）の増移動に対して第２センサー電圧（Ｖ）が線形（リニア）に連続的に減移動し、また入力側のポジションセンサー角度の減移動に対して第２センサー電圧が線形に連続的に増移動する線形の入出力特性を有している。そして、この例では、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの線形の入出力特性の傾きの絶対値は互いに等しく設定されている。なお、２つの第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂが逆の傾きの線形の出力特性を有するものでありさえすれば、入出力特性の傾きの絶対値は互いに異なるように設定することもできる。以下の実施の形態の説明では、図示のように第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性の傾きの絶対値が互いに等しく設定されているものとして説明する。
【００２３】
この例のポジションセンサー故障検出装置１が適用されているＡ／Ｔでは、パーキングレンジ（Ｐレンジ）、リバースレンジ（Ｒレンジ）、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）およびドライブレンジ（Ｄレンジ）の４つのレンジが設定されている。なお、これらのレンジに限定されることはなく、例えば４速レンジ、３速レンジ、および２速レンジ等、任意に他のレンジを設定することができる。以下の実施形態の説明では、Ａ／Ｔは前述の４つのレンジが設定されているものとして説明する。
【００２４】
各レンジＰ、Ｒ、ＮおよびＤに対応してそれぞれポジションセンサー角度（°）つまり電圧値（Ｖ）が設定されている。図２に点線で示すように各レンジにおけるシフト領域のポジションセンサー角度領域が設定されている。また、図２に実線で示すようにＡ／Ｔで設定された各レンジのポジションセンサー角度が設定されているとともに、これらのレンジのポジションセンサー角度に対応するポジションセンサー電圧値がそれぞれ設定されている。例えば、Ｐレンジのポジションセンサー電圧値は、第１ＩＣ４ａではＶ1P（Ｖ）に、第２ＩＣ４ｂではＶ2P（Ｖ）に設定されている。また、Ｒレンジのポジションセンサー電圧値は、第１ＩＣ４ａではＶ1R（Ｖ）に、第２ＩＣ４ｂではＶ2R（Ｖ）に設定されている。更に、図示しないが、ＮおよびＤレンジのポジションセンサー電圧値も、同様にして直線α,βに基づいてそれぞれ設定されている。これらの各レンジのポジションセンサー角度が検出されることで、それぞれ対応するレンジが確定される。
【００２５】
また、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂの通常使用領域は、それぞれＰレンジのシフト開始からＤレンジのシフト終了までのポジションセンサー角度に設定されている。これをポジションセンサー電圧値で示すと、第１ＩＣ４ａの通常使用領域はＶ1n1（Ｖ）〜Ｖ1n2（Ｖ）であり、また第２ＩＣ４ｂの通常使用領域はＶ2n1（Ｖ）〜Ｖ2n2（Ｖ）である。
【００２６】
更に、この例の互いに隣接するレンジ間のポジションセンサー角度（レンジ間幅）は、ＰレンジとＲレンジとの間ではａに設定され、またＲレンジとＮレンジとの間ではｂに設定され、更にＮレンジとＤレンジとの間ではｃに設定されている。その場合、この例では、各レンジ間幅の大小は、ｂ＜ｃ＜ａに設定されている。もちろん、各レンジ間幅の大小はこれに限定されるものではなく、任意に設定することができる。
【００２７】
図３に示すように、ＥＣＵ６には、ポジションセンサー故障検出ロジック９およびポジションセンサーフェールセーフ制御手段１０が設けられている。
ポジションセンサー故障検出ロジック９は、ポジションセンサーのスタック故障を検出するものである。このスタック故障検出のロジックでは、２つの第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの出力するセンサー電圧値の合計値を基に第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのいずれかのスタック故障を判断し検出している。具体的には、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのいずれかにスタック故障が発生している時の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの出力するセンサー電圧値の合計値が両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの出力するセンサー電圧値の合計値との差の絶対値が規定値より大きくなったときに、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのいずれかのスタック故障を検出するとともに、スタック故障が発生しているポジションセンサーを検出している。また、あるレンジから次の隣接するレンジにシフトする際、ＥＣＵ６によりこの隣接するレンジが確定される前にスタック故障を検出して、そのセンサー故障情報をポジションセンサーフェールセーフ制御手段１０に出力するようにしている。
【００２８】
その場合、スタック故障の判断における規定値は、次のように設定している。規定値を設定するにあたって、まず、スタック故障検出を行うポジションセンサー角度の基準幅が最も小さい（狭い）レンジ間に基づいて設定される。すなわち、この例では、最も狭いレンジ間幅は前述のようにＲレンジとＮレンジの間であるから、図２に示すようにＲレンジとＮレンジの間でこれらのレンジ間幅ｂより小さい基準幅ｄが設定されている。このようにスタック故障検出の基準幅ｄを設定することで、すべてのレンジ間において、あるレンジから次の隣接するレンジが確定される前にスタック故障を検出することが可能となる。
【００２９】
次に、設定されたスタック故障検出の基準幅ｄに対応するセンサー電圧値が求められる。すなわち、第１ＩＣ４ａでは、センサー電圧値がＶ1RN−Ｖ1R＝Ａであり、第１ＩＣ４ａに対応してこのＡがスタック故障の判断における第１規定値として設定される。また、第２ＩＣ４ｂでは、センサー電圧値がＶ2R−Ｖ2RN＝Ａであり、第２ポジションセンサー４に対応してこのＡがスタック故障の判断における第２規定値として設定される。このとき、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性における傾きの絶対値が等しく設定されているので、第１および第２規定値は、ポジションセンサー角度の増大する方向およびポジションセンサー角度の減少する方向のいずれにおいても、互いに等しくＡである（以下のこの例の説明においては、単に規定値Ａという）。
なお、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性における傾きの絶対値が互いに異なるように設定されている場合には、後述するように第１および第２規定値は互いに異なるように設定される。
【００３０】
このように設定された規定値Ａを用いたポジションセンサー故障検出ロジック９による、ポジションセンサーのスタック故障検出を説明する。図２においてシフトレバーがＰレンジに設定された状態にあるとする。この状態では、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値はそれぞれＶ1P,Ｖ2Pであり、それらの合計はＶ1P＋Ｖ2Pである。この状態で、Ｐレンジ以外のレンジに設定するため、シフトレバーがＲレンジ方向にシフト操作されると、マニュアルシャフト３が回動する。これにより、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの回動部４ａ,５ａがマニュアルシャフト３の回動と共に回動する。
【００３１】
これらのセンサーの回動で、第１ＩＣ４ａの出力するセンサー電圧は実直線αに沿って線形に増大し、また、第２ＩＣ４ｂの出力するセンサー電圧は実直線βに沿って線形に増大する。このとき、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂが電圧スタック故障を起こしていなく正常であれば、このようにＰレンジからＲレンジへシフトする途中では、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計はＶ1PR＋Ｖ2PRである。第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性の傾きが互いに逆でかつその絶対値が同じであるから、第１ＩＣ４ａのセンサー電圧が増大した電圧値と同じ電圧値だけ、第２ＩＣ４ｂのセンサー電圧が減少するので、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計は変わらなく、Ｖ1P＋Ｖ2P＝Ｖ1PR＋Ｖ2PRとなる。
【００３２】
そして、シフトレバーがＲレンジ位置に設定されかつそのレンジ位置に保持されると、第１ＩＣ４ａのセンサー電圧値がＶ1Rになり、また第２ＩＣ４ｂのセンサー電圧値がＶ2Rになり、両センサー電圧値の合計がＶ1R＋Ｖ2Rとなる。このとき、センサー電圧値の合計は変わらないことから、ＥＣＵ６はＶ1P＋Ｖ2P＝Ｖ1PR＋Ｖ2PR＝Ｖ1R＋Ｖ2Rを判断して、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのスタック故障を検出しない。これにより、ＥＣＵ６はＲレンジを確定して、従来とのＡ／Ｔと同様にＡ／Ｔに対してＲレンジの制御を行う。
【００３３】
ＲレンジからＮレンジへ、またＮレンジからＤレンジへシフト操作が行われる場合も、同様にして第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂが正常である限りは、第１ＩＣ４ａのセンサー電圧値は線形に増大し、第２ポジションセンサーのセンサー電圧値は線形に第１ＩＣ４ａのセンサー電圧値の増大した電圧値と同じ電圧値だけ線形に減少するが、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計は変化しない。また、逆にＤレンジからＮレンジへ、またＮレンジからＲレンジへ、更にＲレンジからＰレンジへ、つまりポジションセンサー角度が減少する方向にシフト操作が行われる場合も、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の増減が前述のポジションセンサー角度が増大する方向にシフト操作が行われる場合と逆になるだけで、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計は変化しない。
そして、ＥＣＵ６はＲレンジ以外の他のレンジについても、前述のＲレンジと同様にしてを確定し、従来とのＡ／Ｔと同様にＡ／Ｔに対して確定したレンジの制御を行う。
【００３４】
いま、図２に示すように、例えば、シフトレバーがＰレンジからＲレンジに向けて、つまりポジションセンサ角度が増大する方向にシフト操作されて移動したとすると、前述と同様に第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの回動部４ａ,５ａが回動する。このとき、Ｐレンジの位置で第２ＩＣ４ｂにスタック故障が発生すると、第１ＩＣ４ａのセンサー電圧値は前述と同様に実直線αに沿って増大していくが、第２ＩＣ４ｂのセンサー電圧値は変わらなく（減少しなく）、Ｖ2Pのままに保持される。このため、前述の第２ＩＣ４ｂが正常の場合に比べて、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計Ｖ1PR＋Ｖ2Pは、両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時に比べて第２ＩＣ４ｂのセンサー電圧値が減少しない分｛（Ｖ1PR＋Ｖ2P）−（Ｖ1PR＋Ｖ2PR）＝Ｖ2P−Ｖ2PR｝だけ増大する。そして、図２に示すようにこの増大分、つまり第２ＩＣ４ｂにスタック故障が発生しているときの第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計と両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計との差が正となる。したがって、ポジションセンサー故障検出ロジック９はこの差の絶対値と第２ＩＣ４ｂに対応した規定値Ａとを比較する。この差の絶対値がこの規定値Ａより大きくなると、ポジションセンサー故障検出ロジック９が第２ＩＣ４ｂにスタック故障が発生していると判断する。これにより、ポジションセンサー故障検出ロジック９は第２ＩＣ４ｂのスタック故障を検出し、センサー故障情報としてポジションセンサーフェールセーフ制御手段１０に出力する。
【００３５】
このようにポジションセンサー故障検出ロジック９が第２ＩＣ４ｂのスタック故障を検出したときは、ＥＣＵ６によるＲレンジが確定する前である。このようにＲレンジが確定する前にスタック故障が検出されるのは、前述のように最も狭いレンジ間幅（ＲレンジとＮレンジの間の幅）を基に設定した基準幅ｄにより決定した規定値Ａを用いているからである。
【００３６】
Ｐレンジ以外の他のレンジでのポジションセンサー角度の増大する方向のシフト操作時の第２ＩＣ４ｂのスタック故障の場合も同様にして、次のレンジが確定される前に検出される。また、ポジションセンサー角度の増大する方向の第１ＩＣ４ａのスタック故障の場合にも同様にして次のレンジが確定される前に検出されるが、この場合には両ポジションセンサー４のセンサー電圧値の合計と両ポジションセンサー４の正常時の両ポジションセンサー４のセンサー電圧値の合計との差が負になる。しがって、この場合のスタック故障検出のための規定値は、第１ＩＣ４ａに対応した規定値Ａが用いられる。
【００３７】
更に、ポジションセンサー角度の減少する方向の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの各スタック故障の場合にも同様にして次のレンジが確定される前に検出されるが、この場合には、両ＩＣ４ａ,４ｂの電圧値の増減がポジションセンサー角度の増大する方向の両ＩＣ４ａ,４ｂの電圧値の増減と逆になる。しかし、この例では前述の差の絶対値と規定値とを比較しているので、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのスタック故障検出のための規定値は、ポジションセンサー角度の増大する方向の場合と同様にそれぞれ第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂに対応した規定値が用いられる。
【００３８】
ポジションセンサーフェールセーフ制御手段１０は、ポジションセンサー故障検出ロジック９から前述のセンサー故障情報が入力されると、Ａ／Ｔに対して次のレンジの制御を行わないようにフェールセーフ制御を行う。このとき、次のレンジが確定される前にセンサー故障情報が入力されるので、このフェールセーフ制御は次のレンジが確定される前に開始され、誤って次のレンジが確定されたとしても、Ａ／Ｔに対する次のレンジの制御は確実に行われないようになる。
【００３９】
ところで、Ａ／Ｔ等の変速機の制御システムには、温度等の環境によりセンサー電圧値が変化する。このため、温度等の環境の影響を極力小さくするために、スタック故障検出のためのソフトによりセンサー電圧値の幅絞ることで、センサー精度が必要な領域のみで向上された制御システムが採用されている。このような変速機の制御システムにも、前述のポジションセンサースタック故障検出装置１が適用できる。この場合には、スタック故障検出のための規定値として、前述の基準幅ｄをより小さく設定して、前述の規定値Ａより小さく決めた規定値Ｂが用いられる。もちろん、この規定値Ｂは、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂにそれぞれ対応して設定された規定値である。
【００４０】
図４は、前述のポジションセンサーのスタック故障検出を行うためのフローを示す図である。
図４に示すように、ポジションセンサーのスタック故障検出がスタートされると、まずステップＳ１で現在の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値が取得される。次に、ステップＳ２で両ＩＣ４ａ,４ｂの各センサー電圧値が、それぞれ通常使用領域（第１ＩＣ４ａではＶ1n1〜Ｖ1n2、第２ＩＣ４ｂではＶ2n2〜Ｖ2n1）内にあるか否かが判断される。各センサー電圧値がそれぞれ通常使用領域内にある判断されると、ステップＳ３でセンサー電圧値のどちらか一方がセンサー精度を上げた領域内にあるか否かが判断される。両センサー電圧値のいずれもセンサー精度を上げた領域外であると判断されると、ステップＳ４で第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計と両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時の両ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計との差の絶対値が規定値Ａより大きいか否かが比較判断される。この差の絶対値が規定値Ａより小さいと判断されると、ステップＳ５で両ＩＣ４ａ,４ｂが正常であると判断されてポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
【００４１】
ステップＳ４で、前述の差の絶対値が規定値Ａより大きいと判断されると、ステップＳ６で前述の差の正負およびポジション角度の増減方向に基づいてポジションセンサーのスタック故障あるいは発振故障が検出されるとともに、スタック故障が発生しているポジションセンサーが検出されて、ポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
【００４２】
また、ステップＳ３で両センサー電圧値のどちらか一方がセンサー精度を上げた領域内であると判断されると、ステップＳ７で第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計と両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時の両ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計との差の絶対値が規定値Ｂより大きいか否かが比較判断される。この差の絶対値が規定値Ｂより小さいと判断されると、ステップＳ８で両ＩＣ４ａ,４ｂが正常であると判断されてポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
【００４３】
ステップＳ７で、前述の差の絶対値が規定値Ｂより大きいと判断されると、ステップＳ９で前述の差の正負およびポジション角度の増減方向に基づいてポジションセンサーのスタック故障が検出されるとともに、スタック故障が発生しているポジションセンサーが検出されて、ポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
更に、ステップＳ２で各センサー値が通常使用領域外であると判断されると、ステップＳ１０でセンサー断線あるいはショート等のスタック故障以外のポジションセンサーの故障と判断されてポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
【００４４】
この例のポジションセンサーのスタック故障検出装置によれば、入出力特性の線形の傾きが互いに逆になる特性の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧の合計と正常時の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧の合計との差の絶対値が予め設定された規定値ＡまたはＢとを比較判断しているので、スタック故障が発生しているポジションセンサーによって第１および第２ポジションセンサーのセンサー電圧の合計を異ならせることができるため、前述の差もスタック故障が発生しているポジションセンサーによって異ならせることができる。これにより、センサーが止まっている状態（ユーザーがシフトレバーを動かしていない状態）で故障検出をすることができるとともに、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのスタック故障を次のレンジが確定する前に確実に検出することができる。
【００４５】
また、この例のポジションセンサーのスタック故障検出装置によれば、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性はその線形の傾きが逆でかつ傾きの絶対値が互いに等しい特性を有しているので、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂに対して規定値を互いに等しく設定することができる。これにより、スタック故障検出の制御をより簡単にかつより的確に行うことができるようになる。
【００４６】
更に、規定値Ａ,Ｂを、互いに隣接するレンジ間のポジションセンサー角度（レンジ間幅）のうち、最も小さいレンジ間幅（Ｒ−Ｎレンジ間幅）に基づいて設定しているので、どのレンジにおいても、ポジションセンサーのスタック故障が発生したときは、次の隣接するレンジが確定される前に、ポジションセンサーのスタック故障を検出することが確実にできるようになる。これにより、どのレンジにおいても、レンジが確定される前にこのスタック故障を検出したときは、変速機に対して変速制御を行わないフェールセーフ制御等の、ポジションセンサーのスタック故障に対する対応策を講じることができるようになる。しかも、ＥＣＵ６による変速機のレンジの誤確定を防止することもできる。
【００４７】
なお、前述の各例では、変速機として自動変速機を用いて本発明を説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、非接触で線形の電圧値を出力するポジションセンサーからのセンサー電圧を用いてＥＣＵにより制御されるものであれば、例えば無段変速機（ＣＶＴ）等の他の変速機に適用することができる。
また、各レンジの設定も前述の例に限定されることなく、種々任意に設定することができる。
更に、本発明は、回転角度検出センサーの検出素子の出力が故障により通常時より変化するものであれば、前述のスタック故障以外の他の故障にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、自動車等に用いられる自動変速機や無段変速機等の変速機のシフトポジションを検出するポジションセンサー等の回転体の回転角度を検出する検出センサにスタック故障等の故障が発生したとき、この故障を検出する回転角度検出センサーの故障検出装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明にかかる回転角度検出センサーの故障検出装置の実施の形態の自動変速機に適用した一例を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す例の回転角度検出センサーの故障検出装置の検出素子である２つのホールＩＣを用いたポジションセンサーの故障検出を説明する図である。
【図３】図１に示す例の回転角度検出センサーの故障検出装置を模式的に示すブロック図である。
【図４】ポジションセンサーの故障検出のフローを示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…ポジションセンサーの故障検出装置、２…Ａ／Ｔケース、３…マニュアルシャフト、４ａ…第１ＩＣ、４ｂ…第２ＩＣ、５…ポジションセンサー、６…電子制御装置（ＥＣＵ）、７…コネクタ、８…ＥＣＵケース、９…ポジションセンサー故障検出ロジック、１０…ポジションセンサーフェールセーフ制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に用いられる自動変速機（以下、Ａ／Ｔともいう）や無段変速機（以下、ＣＶＴともいう）等の変速機のシフトポジションを検出するポジションセンサー等の回転体の回転角度を検出する検出センサにスタック故障等の故障が発生したとき、この故障を検出する回転角度検出センサーの故障検出装置の技術分野に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ａ／ＴやＣＶＴにより変速制御される車両においては、シフトレバーによりレンジが設定されると、変速機を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）がそのレンジにおける変速ロジックにしたがって変速機のソレノイド等を制御することにより変速制御が行われる。その場合、ＥＣＵが設定されたレンジを判断するにあたって、シフトレバーの回動角をポジションセンサーで検出し、そのポジションセンサーの出力信号に基づいて、ＥＣＵは設定されたレンジを判断し確定している。
【０００３】
従来のポジションセンサーとしては、シフトレバーで回動されるマニュアルシャフトにこのマニュアルシャフトと一緒に回動するように取り付けられた可動側端子の回動角を非接触で検出して、その回動角に応じた電圧を出力する非接触型のポジションセンサーが提案されている。
【０００４】
ＥＣＵは、この非接触型のポジションセンサーからの出力値を、予め設定されかつポジションセンサーの出力値に対応した電圧値からなる各レンジの判断基準値（閾値）と比較してそのレンジのパターンを認識して、設定されたレンジのポジション位置を判断している。
この非接触型のポジションセンサーによれば、長期間使用してもほとんど摩耗しないので、安定した出力を長期間にわたって発生することができる（例えば、特許文献１等を参照）。
【０００５】
一方、非接触型のポジションセンサーが変速機以外の自動車の構成部分に用いたものが提案されている。この非接触型のポジションセンサーは、内燃機関のスロットルバルブの回動軸の回動角、つまりスロットル開度を検出する非接触式のスロットル開度センサであり、非接触式のスロットル開度センサは、検出素子である２つのホールＩＣを備えている。これらの２つのホールＩＣは、ともに傾きが同じで、傾きの絶対値が異なる入出力特性を有している。そして、２つのホールＩＣのそれぞれの出力電圧の相対関係がマップによる所定誤差範囲を外れているときには、２つのホールＩＣのいずれか一方に異常が発生していると特定している。また、一方のホールＩＣからの出力電圧が予め設定された公差範囲外にあるときは、このホールＩＣが異常であると特定し、他方のホールＩＣからの出力電圧が予め設定された公差範囲外にあるときは、このホールＩＣが異常であると特定している。更に、２つのホールＩＣのうち、一方のホールＩＣが異常であるときは、正常である他方のホールＩＣの出力電圧でスロットルバルブの駆動制御を行うようにしている（例えば、特許文献２等を参照）。
【特許文献１】米国特許第５８４６１６０号明細書
【特許文献２】特開２００１ー１７４２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述の特許文献１に開示されたような変速機に用いられた非接触型のポジションセンサーは、マニュアルシャフトの回動によって可動側端子が回動しても、この可動側端子の回動角に対応する電圧がスタックを起こして変化しなくなるというスタック故障を発生することが考えられる。このように、ポジションセンサーにスタック故障が発生すると、ＥＣＵは設定されたレンジを正確に確定することができなく、変速機の変速制御が正確に行うことが難しくなることが考えられる。
しかし、従来の非接触型のポジションセンサーを用いた変速機において、ポジションセンサーのスタック故障等の故障について考慮することを提案した例は見あたらない。
【０００７】
そのうえ、自動変速機の制御では、現在のポジション（レンジ）から別のポジション（レンジ）に移動されたとき、必ず何らかの制御を行う必要がある。そこで、現在のポジション（レンジ）から別のポジション（レンジ）に移動するまでに、ポジションセンサーのスタック故障等の故障を検出することが要求される。
しかし、特許文献２に開示されている非接触型のポジションセンサーはエンジンのスロットル開度センサーであることから、自動変速機の制御における前述の要求に応えることはできない。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、回転角度を検出する回転角度検出センサーのスタック故障等の故障をより確実に検出するとともに、この故障検出の制御をより的確に行うことのできる回転角度検出センサーの故障検出装置を提供することである。
本発明の他の目的は故障検出のためのロジックを簡単にして故障検出の制御をより的確に行うことのできる回転角度検出センサーの故障検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するために、請求項１の発明に係る回転角度検出センサーの故障検出装置は、回転体の回転角度を連続的な信号で検出する非接触型の回転角度検出センサーの故障を検出する故障検出装置において、前記回転角度検出センサーが変速機の複数のレンジ位置を検出するセンサーであって、前記回転角度検出センサーが、第１および第２検出素子を備え、前記第１検出素子が、前記回転体の回転角度が増大するに従って出力が増大しかつ前記回転角度が減少するに従って出力が減少する線形の出力特性を有し、前記第２検出素子が、前記回転体の回転角度が増大するに従って出力が減少しかつ前記回転角度が減少するに従って出力が増大する線形の出力特性を有し、前記第１および第２検出素子の出力の傾きの絶対値が互いに等しく設定されており、前記第１および第２検出素子の両出力の合計値と前記第１および第２検出素子の正常時の前記両出力の合計値との差の絶対値が規定値より大きくなったとき、回転角度検出センサーの故障を検出するようにされており、前記規定値が少なくとも隣接するレンジ間のレンジ間幅に基づいて設定されていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２の発明の回転角度検出センサーの故障検出装置は、前記第１および第２検出素子のうち、一方の検出素子の出力が変化しているにもかかわらず、他方の検出素子の出力が変化しないときは、他方の検出素子が異常であると判断することにより、前記第１および第２検出素子のいずれかの故障を検出する手段を備えていることを特徴としている。
【００１１】
更に、請求項３の発明の回転角度検出センサーの故障検出装置は、前記変速機のレンジは３つ以上の複数のレンジが設定されており、前記規定値は前記レンジ間幅のうち、最も小さいレンジ間幅に基づいて設定されていることを特徴としている。
【発明の作用および効果】
【００１２】
このように構成された本発明に係る回転角度検出センサーの故障検出装置によれば、センサーが止まっている状態（ユーザーがシフトレバーを動かしていない状態）で故障検出をすることができる。
【００１３】
また、請求項１および２の回転角度検出センサーの故障検出装置によれば、変速機の複数のレンジ位置を検出する回転角度検出センサーの第１および第２検出素子の出力の合計値と第１および第２検出素子の正常時の出力の合計値との差の絶対値が、隣接するレンジ間のレンジ間幅に基づいて設定された規定値と比較判断される。そして、この差の絶対値が、規定値より大きくなったときに回転角度検出センサーの故障が検出される。したがって、請求項１および２の発明の回転角度検出センサーの故障検出装置によれば、回転角度検出センサーの故障を簡単にかつ確実に検出することができるとともに、故障検出の制御をより的確に行うことができるようになる。特に、請求項１および２の発明によれば、現在のポジション（レンジ）から次のポジションに移動するまでの間に回転角度検出センサーの故障を検出することができる。
【００１４】
更に、請求項３の発明によれば、規定値が、互いに隣接するレンジ間のポジションセンサー角度（レンジ間幅）のうち、最も小さいレンジ間幅に基づいて設定される。これにより、どのレンジにおいても、回転角度検出センサーであるポジションセンサーのスタック故障等の故障が発生したときは、次の隣接するレンジが確定される前に、ポジションセンサーのスタック故障等の故障を検出することが確実にできるようになる。これにより、どのレンジにおいても、レンジが確定される前にこの故障を検出したときは、変速機に対して変速制御を行わないフェールセーフ制御等の、ポジションセンサーのスタック故障等の故障に対する対応策を講じることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明にかかる回転角度検出センサー故障検出装置の実施の形態で、自動変速機に適用した一例を模式的に示し、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は（ａ）におけるIB−IB線に沿う断面図である。
【００１６】
図１（ａ）および（ｂ）に示すように、この例では回転角度検出センサー故障検出装置をＡ／Ｔのポジションセンサー故障検出装置１として適用されている。このポジションセンサー故障検出装置１は、Ａ／Ｔケース２の外側でマニュアルシャフト３に取り付けられるとともに、それぞれ検出素子であるホールＩＣからなる第１ＩＣ４ａおよび第２ＩＣ４ｂを有するポジションセンサー５と、Ａ／Ｔを制御する電子制御装置（以下、ＥＣＵともいう；本発明の制御装置に相当）６と、このＥＣＵ６により制御されるＡ／Ｔのソレノイド、エンジンおよびインジケータ等の複数の被制御装置と接続するために複数の端子を有するコネクタ７と、ＥＣＵケース８とから構成されている。
【００１７】
ポジションセンサー５はマニュアルシャフト３に固定された軟質磁性材料からなる環状の内側コア９と、ＥＣＵケース８に内側コア９と同心状に固定された軟質磁性材料からなる環状の外側コア１０とを有している。内側コア９の外周には、環状のマグネット１１が固定されており、これらの内側コア９およびマグネット１１はマニュアルシャフト３とともに一体回転するようになっている。また、外側コア１０はほぼ半円弧状の一対のコア１０ａ,１０ｂからなり、これらのコア１０ａ,１０ｂの両端が互いに所定間隙を有して対向するように配設されている。そして、一対のコア１０ａ,１０ｂの所定間隙に、前述の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂがそれぞれ配設されている。
【００１８】
その場合、マグネット１１のＮ極部分１１ａが第１ＩＣ４ａに対向し、また、Ｓ極部分１１ｂが第２ＩＣ４ｂに対向するように設定されている。これにより、マグネット１１のＮ極部分１１ａと第１ＩＣ４ａとにより、本発明の第１ポジションセンサーが構成され、また、マグネット１１のＳ極部分１１ｂと第２ＩＣ４ｂとにより、本発明の第２ポジションセンサーが構成されている。
【００１９】
ポジションセンサー５の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂとＥＣＵ６はともにＥＣＵケース８の内部に配置されかつ互いに電気的に接続されていて、ＥＣＵ６はポジションセンサー一体ＥＣＵとして構成されている。もちろん、ポジションセンサー５とＥＣＵ６とをＥＣＵケース８内に一体にしないで互いに別々に離間して設け、それらを電気的に接続することもできる。また、コネクタ７はＥＣＵケース８に取り付けられているとともにＥＣＵ６に電気的に接続されている。
なお、Ａ／Ｔ ＥＣＵ６はエンジンを制御するＥ／Ｇ ＥＣＵ１２に接続されている。
【００２０】
マニュアルシャフト３は、図示しないが従来のＡ／Ｔと同様に、Ａ／Ｔケース２の外側でレバーおよびワイヤ等を介してシフトレバーに連結されているとともに、Ａ／Ｔケース２の内部でディテントおよびマニュアルバルブのバルブスプールに連結されている。
【００２１】
ポジションセンサー５は、マグネット１１がいずれも第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂと接触しない非接触型のポジションセンサーとして構成されている。そして、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂは、それぞれ対応するマグネット１１のＮ,Ｓ極部分１１ａ,１１ｂの回動量（回動角；つまり、シフト操作レバーの操作量）に応じた第１および第２センサー電圧値をシフトポジション検出信号として連続的に出力するようになっている。
【００２２】
その場合、図２に実直線αで示すように、第１ＩＣ４ａは入力側のポジションセンサー角度（Ｎ極部分４ａの回動角）（°）の増移動に対して出力する第１センサー電圧（Ｖ）が線形（リニア）に連続的に増移動し、また入力側のポジションセンサー角度の減移動に対して第１センサー電圧が線形に連続的に減移動する線形の入出力特性を有している。また、図２に点直線βで示すように第２ＩＣ４ｂは第１ＩＣ４ａの入出力特性と逆の入出力特性であり、入力側のポジションセンサー角度（Ｓ極部分４ｂの回動角）（°）の増移動に対して第２センサー電圧（Ｖ）が線形（リニア）に連続的に減移動し、また入力側のポジションセンサー角度の減移動に対して第２センサー電圧が線形に連続的に増移動する線形の入出力特性を有している。そして、この例では、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの線形の入出力特性の傾きの絶対値は互いに等しく設定されている。なお、２つの第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂが逆の傾きの線形の出力特性を有するものでありさえすれば、入出力特性の傾きの絶対値は互いに異なるように設定することもできる。以下の実施の形態の説明では、図示のように第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性の傾きの絶対値が互いに等しく設定されているものとして説明する。
【００２３】
この例のポジションセンサー故障検出装置１が適用されているＡ／Ｔでは、パーキングレンジ（Ｐレンジ）、リバースレンジ（Ｒレンジ）、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）およびドライブレンジ（Ｄレンジ）の４つのレンジが設定されている。なお、これらのレンジに限定されることはなく、例えば４速レンジ、３速レンジ、および２速レンジ等、任意に他のレンジを設定することができる。以下の実施形態の説明では、Ａ／Ｔは前述の４つのレンジが設定されているものとして説明する。
【００２４】
各レンジＰ、Ｒ、ＮおよびＤに対応してそれぞれポジションセンサー角度（°）つまり電圧値（Ｖ）が設定されている。図２に点線で示すように各レンジにおけるシフト領域のポジションセンサー角度領域が設定されている。また、図２に実線で示すようにＡ／Ｔで設定された各レンジのポジションセンサー角度が設定されているとともに、これらのレンジのポジションセンサー角度に対応するポジションセンサー電圧値がそれぞれ設定されている。例えば、Ｐレンジのポジションセンサー電圧値は、第１ＩＣ４ａではＶ1P（Ｖ）に、第２ＩＣ４ｂではＶ2P（Ｖ）に設定されている。また、Ｒレンジのポジションセンサー電圧値は、第１ＩＣ４ａではＶ1R（Ｖ）に、第２ＩＣ４ｂではＶ2R（Ｖ）に設定されている。更に、図示しないが、ＮおよびＤレンジのポジションセンサー電圧値も、同様にして直線α,βに基づいてそれぞれ設定されている。これらの各レンジのポジションセンサー角度が検出されることで、それぞれ対応するレンジが確定される。
【００２５】
また、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂの通常使用領域は、それぞれＰレンジのシフト開始からＤレンジのシフト終了までのポジションセンサー角度に設定されている。これをポジションセンサー電圧値で示すと、第１ＩＣ４ａの通常使用領域はＶ1n1（Ｖ）〜Ｖ1n2（Ｖ）であり、また第２ＩＣ４ｂの通常使用領域はＶ2n1（Ｖ）〜Ｖ2n2（Ｖ）である。
【００２６】
更に、この例の互いに隣接するレンジ間のポジションセンサー角度（レンジ間幅）は、ＰレンジとＲレンジとの間ではａに設定され、またＲレンジとＮレンジとの間ではｂに設定され、更にＮレンジとＤレンジとの間ではｃに設定されている。その場合、この例では、各レンジ間幅の大小は、ｂ＜ｃ＜ａに設定されている。もちろん、各レンジ間幅の大小はこれに限定されるものではなく、任意に設定することができる。
【００２７】
図３に示すように、ＥＣＵ６には、ポジションセンサー故障検出ロジック９およびポジションセンサーフェールセーフ制御手段１０が設けられている。
ポジションセンサー故障検出ロジック９は、ポジションセンサーのスタック故障を検出するものである。このスタック故障検出のロジックでは、２つの第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの出力するセンサー電圧値の合計値を基に第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのいずれかのスタック故障を判断し検出している。具体的には、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのいずれかにスタック故障が発生している時の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの出力するセンサー電圧値の合計値が両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの出力するセンサー電圧値の合計値との差の絶対値が規定値より大きくなったときに、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのいずれかのスタック故障を検出するとともに、スタック故障が発生しているポジションセンサーを検出している。また、あるレンジから次の隣接するレンジにシフトする際、ＥＣＵ６によりこの隣接するレンジが確定される前にスタック故障を検出して、そのセンサー故障情報をポジションセンサーフェールセーフ制御手段１０に出力するようにしている。
【００２８】
その場合、スタック故障の判断における規定値は、次のように設定している。規定値を設定するにあたって、まず、スタック故障検出を行うポジションセンサー角度の基準幅が最も小さい（狭い）レンジ間に基づいて設定される。すなわち、この例では、最も狭いレンジ間幅は前述のようにＲレンジとＮレンジの間であるから、図２に示すようにＲレンジとＮレンジの間でこれらのレンジ間幅ｂより小さい基準幅ｄが設定されている。このようにスタック故障検出の基準幅ｄを設定することで、すべてのレンジ間において、あるレンジから次の隣接するレンジが確定される前にスタック故障を検出することが可能となる。
【００２９】
次に、設定されたスタック故障検出の基準幅ｄに対応するセンサー電圧値が求められる。すなわち、第１ＩＣ４ａでは、センサー電圧値がＶ1RN−Ｖ1R＝Ａであり、第１ＩＣ４ａに対応してこのＡがスタック故障の判断における第１規定値として設定される。また、第２ＩＣ４ｂでは、センサー電圧値がＶ2R−Ｖ2RN＝Ａであり、第２ポジションセンサー４に対応してこのＡがスタック故障の判断における第２規定値として設定される。このとき、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性における傾きの絶対値が等しく設定されているので、第１および第２規定値は、ポジションセンサー角度の増大する方向およびポジションセンサー角度の減少する方向のいずれにおいても、互いに等しくＡである（以下のこの例の説明においては、単に規定値Ａという）。
なお、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性における傾きの絶対値が互いに異なるように設定されている場合には、後述するように第１および第２規定値は互いに異なるように設定される。
【００３０】
このように設定された規定値Ａを用いたポジションセンサー故障検出ロジック９による、ポジションセンサーのスタック故障検出を説明する。図２においてシフトレバーがＰレンジに設定された状態にあるとする。この状態では、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値はそれぞれＶ1P,Ｖ2Pであり、それらの合計はＶ1P＋Ｖ2Pである。この状態で、Ｐレンジ以外のレンジに設定するため、シフトレバーがＲレンジ方向にシフト操作されると、マニュアルシャフト３が回動する。これにより、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの回動部４ａ,５ａがマニュアルシャフト３の回動と共に回動する。
【００３１】
これらのセンサーの回動で、第１ＩＣ４ａの出力するセンサー電圧は実直線αに沿って線形に増大し、また、第２ＩＣ４ｂの出力するセンサー電圧は実直線βに沿って線形に増大する。このとき、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂが電圧スタック故障を起こしていなく正常であれば、このようにＰレンジからＲレンジへシフトする途中では、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計はＶ1PR＋Ｖ2PRである。第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性の傾きが互いに逆でかつその絶対値が同じであるから、第１ＩＣ４ａのセンサー電圧が増大した電圧値と同じ電圧値だけ、第２ＩＣ４ｂのセンサー電圧が減少するので、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計は変わらなく、Ｖ1P＋Ｖ2P＝Ｖ1PR＋Ｖ2PRとなる。
【００３２】
そして、シフトレバーがＲレンジ位置に設定されかつそのレンジ位置に保持されると、第１ＩＣ４ａのセンサー電圧値がＶ1Rになり、また第２ＩＣ４ｂのセンサー電圧値がＶ2Rになり、両センサー電圧値の合計がＶ1R＋Ｖ2Rとなる。このとき、センサー電圧値の合計は変わらないことから、ＥＣＵ６はＶ1P＋Ｖ2P＝Ｖ1PR＋Ｖ2PR＝Ｖ1R＋Ｖ2Rを判断して、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのスタック故障を検出しない。これにより、ＥＣＵ６はＲレンジを確定して、従来とのＡ／Ｔと同様にＡ／Ｔに対してＲレンジの制御を行う。
【００３３】
ＲレンジからＮレンジへ、またＮレンジからＤレンジへシフト操作が行われる場合も、同様にして第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂが正常である限りは、第１ＩＣ４ａのセンサー電圧値は線形に増大し、第２ポジションセンサーのセンサー電圧値は線形に第１ＩＣ４ａのセンサー電圧値の増大した電圧値と同じ電圧値だけ線形に減少するが、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計は変化しない。また、逆にＤレンジからＮレンジへ、またＮレンジからＲレンジへ、更にＲレンジからＰレンジへ、つまりポジションセンサー角度が減少する方向にシフト操作が行われる場合も、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の増減が前述のポジションセンサー角度が増大する方向にシフト操作が行われる場合と逆になるだけで、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計は変化しない。
そして、ＥＣＵ６はＲレンジ以外の他のレンジについても、前述のＲレンジと同様にしてを確定し、従来とのＡ／Ｔと同様にＡ／Ｔに対して確定したレンジの制御を行う。
【００３４】
いま、図２に示すように、例えば、シフトレバーがＰレンジからＲレンジに向けて、つまりポジションセンサ角度が増大する方向にシフト操作されて移動したとすると、前述と同様に第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの回動部４ａ,５ａが回動する。このとき、Ｐレンジの位置で第２ＩＣ４ｂにスタック故障が発生すると、第１ＩＣ４ａのセンサー電圧値は前述と同様に実直線αに沿って増大していくが、第２ＩＣ４ｂのセンサー電圧値は変わらなく（減少しなく）、Ｖ2Pのままに保持される。このため、前述の第２ＩＣ４ｂが正常の場合に比べて、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計Ｖ1PR＋Ｖ2Pは、両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時に比べて第２ＩＣ４ｂのセンサー電圧値が減少しない分｛（Ｖ1PR＋Ｖ2P）−（Ｖ1PR＋Ｖ2PR）＝Ｖ2P−Ｖ2PR｝だけ増大する。そして、図２に示すようにこの増大分、つまり第２ＩＣ４ｂにスタック故障が発生しているときの第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計と両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計との差が正となる。したがって、ポジションセンサー故障検出ロジック９はこの差の絶対値と第２ＩＣ４ｂに対応した規定値Ａとを比較する。この差の絶対値がこの規定値Ａより大きくなると、ポジションセンサー故障検出ロジック９が第２ＩＣ４ｂにスタック故障が発生していると判断する。これにより、ポジションセンサー故障検出ロジック９は第２ＩＣ４ｂのスタック故障を検出し、センサー故障情報としてポジションセンサーフェールセーフ制御手段１０に出力する。
【００３５】
このようにポジションセンサー故障検出ロジック９が第２ＩＣ４ｂのスタック故障を検出したときは、ＥＣＵ６によるＲレンジが確定する前である。このようにＲレンジが確定する前にスタック故障が検出されるのは、前述のように最も狭いレンジ間幅（ＲレンジとＮレンジの間の幅）を基に設定した基準幅ｄにより決定した規定値Ａを用いているからである。
【００３６】
Ｐレンジ以外の他のレンジでのポジションセンサー角度の増大する方向のシフト操作時の第２ＩＣ４ｂのスタック故障の場合も同様にして、次のレンジが確定される前に検出される。また、ポジションセンサー角度の増大する方向の第１ＩＣ４ａのスタック故障の場合にも同様にして次のレンジが確定される前に検出されるが、この場合には両ポジションセンサー４のセンサー電圧値の合計と両ポジションセンサー４の正常時の両ポジションセンサー４のセンサー電圧値の合計との差が負になる。しがって、この場合のスタック故障検出のための規定値は、第１ＩＣ４ａに対応した規定値Ａが用いられる。
【００３７】
更に、ポジションセンサー角度の減少する方向の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂの各スタック故障の場合にも同様にして次のレンジが確定される前に検出されるが、この場合には、両ＩＣ４ａ,４ｂの電圧値の増減がポジションセンサー角度の増大する方向の両ＩＣ４ａ,４ｂの電圧値の増減と逆になる。しかし、この例では前述の差の絶対値と規定値とを比較しているので、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのスタック故障検出のための規定値は、ポジションセンサー角度の増大する方向の場合と同様にそれぞれ第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂに対応した規定値が用いられる。
【００３８】
ポジションセンサーフェールセーフ制御手段１０は、ポジションセンサー故障検出ロジック９から前述のセンサー故障情報が入力されると、Ａ／Ｔに対して次のレンジの制御を行わないようにフェールセーフ制御を行う。このとき、次のレンジが確定される前にセンサー故障情報が入力されるので、このフェールセーフ制御は次のレンジが確定される前に開始され、誤って次のレンジが確定されたとしても、Ａ／Ｔに対する次のレンジの制御は確実に行われないようになる。
【００３９】
ところで、Ａ／Ｔ等の変速機の制御システムには、温度等の環境によりセンサー電圧値が変化する。このため、温度等の環境の影響を極力小さくするために、スタック故障検出のためのソフトによりセンサー電圧値の幅絞ることで、センサー精度が必要な領域のみで向上された制御システムが採用されている。このような変速機の制御システムにも、前述のポジションセンサースタック故障検出装置１が適用できる。この場合には、スタック故障検出のための規定値として、前述の基準幅ｄをより小さく設定して、前述の規定値Ａより小さく決めた規定値Ｂが用いられる。もちろん、この規定値Ｂは、第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂにそれぞれ対応して設定された規定値である。
【００４０】
図４は、前述のポジションセンサーのスタック故障検出を行うためのフローを示す図である。
図４に示すように、ポジションセンサーのスタック故障検出がスタートされると、まずステップＳ１で現在の第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値が取得される。次に、ステップＳ２で両ＩＣ４ａ,４ｂの各センサー電圧値が、それぞれ通常使用領域（第１ＩＣ４ａではＶ1n1〜Ｖ1n2、第２ＩＣ４ｂではＶ2n2〜Ｖ2n1）内にあるか否かが判断される。各センサー電圧値がそれぞれ通常使用領域内にある判断されると、ステップＳ３でセンサー電圧値のどちらか一方がセンサー精度を上げた領域内にあるか否かが判断される。両センサー電圧値のいずれもセンサー精度を上げた領域外であると判断されると、ステップＳ４で第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計と両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時の両ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計との差の絶対値が規定値Ａより大きいか否かが比較判断される。この差の絶対値が規定値Ａより小さいと判断されると、ステップＳ５で両ＩＣ４ａ,４ｂが正常であると判断されてポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
【００４１】
ステップＳ４で、前述の差の絶対値が規定値Ａより大きいと判断されると、ステップＳ６で前述の差の正負およびポジション角度の増減方向に基づいてポジションセンサーのスタック故障あるいは発振故障が検出されるとともに、スタック故障が発生しているポジションセンサーが検出されて、ポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
【００４２】
また、ステップＳ３で両センサー電圧値のどちらか一方がセンサー精度を上げた領域内であると判断されると、ステップＳ７で第１、第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計と両ＩＣ４ａ,４ｂの正常時の両ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧値の合計との差の絶対値が規定値Ｂより大きいか否かが比較判断される。この差の絶対値が規定値Ｂより小さいと判断されると、ステップＳ８で両ＩＣ４ａ,４ｂが正常であると判断されてポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
【００４３】
ステップＳ７で、前述の差の絶対値が規定値Ｂより大きいと判断されると、ステップＳ９で前述の差の正負およびポジション角度の増減方向に基づいてポジションセンサーのスタック故障が検出されるとともに、スタック故障が発生しているポジションセンサーが検出されて、ポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
更に、ステップＳ２で各センサー値が通常使用領域外であると判断されると、ステップＳ１０でセンサー断線あるいはショート等のスタック故障以外のポジションセンサーの故障と判断されてポジションセンサーのスタック故障検出が終了する。
【００４４】
この例のポジションセンサーのスタック故障検出装置によれば、入出力特性の線形の傾きが互いに逆になる特性の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧の合計と正常時の第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのセンサー電圧の合計との差の絶対値が予め設定された規定値ＡまたはＢとを比較判断しているので、スタック故障が発生しているポジションセンサーによって第１および第２ポジションセンサーのセンサー電圧の合計を異ならせることができるため、前述の差もスタック故障が発生しているポジションセンサーによって異ならせることができる。これにより、センサーが止まっている状態（ユーザーがシフトレバーを動かしていない状態）で故障検出をすることができるとともに、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂのスタック故障を次のレンジが確定する前に確実に検出することができる。
【００４５】
また、この例のポジションセンサーのスタック故障検出装置によれば、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂの入出力特性はその線形の傾きが逆でかつ傾きの絶対値が互いに等しい特性を有しているので、第１および第２ＩＣ４ａ,４ｂに対して規定値を互いに等しく設定することができる。これにより、スタック故障検出の制御をより簡単にかつより的確に行うことができるようになる。
【００４６】
更に、規定値Ａ,Ｂを、互いに隣接するレンジ間のポジションセンサー角度（レンジ間幅）のうち、最も小さいレンジ間幅（Ｒ−Ｎレンジ間幅）に基づいて設定しているので、どのレンジにおいても、ポジションセンサーのスタック故障が発生したときは、次の隣接するレンジが確定される前に、ポジションセンサーのスタック故障を検出することが確実にできるようになる。これにより、どのレンジにおいても、レンジが確定される前にこのスタック故障を検出したときは、変速機に対して変速制御を行わないフェールセーフ制御等の、ポジションセンサーのスタック故障に対する対応策を講じることができるようになる。しかも、ＥＣＵ６による変速機のレンジの誤確定を防止することもできる。
【００４７】
なお、前述の各例では、変速機として自動変速機を用いて本発明を説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、非接触で線形の電圧値を出力するポジションセンサーからのセンサー電圧を用いてＥＣＵにより制御されるものであれば、例えば無段変速機（ＣＶＴ）等の他の変速機に適用することができる。
また、各レンジの設定も前述の例に限定されることなく、種々任意に設定することができる。
更に、本発明は、回転角度検出センサーの検出素子の出力が故障により通常時より変化するものであれば、前述のスタック故障以外の他の故障にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、自動車等に用いられる自動変速機や無段変速機等の変速機のシフトポジションを検出するポジションセンサー等の回転体の回転角度を検出する検出センサにスタック故障等の故障が発生したとき、この故障を検出する回転角度検出センサーの故障検出装置に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明にかかる回転角度検出センサーの故障検出装置の実施の形態の自動変速機に適用した一例を模式的に示す図である。
【図２】図１に示す例の回転角度検出センサーの故障検出装置の検出素子である２つのホールＩＣを用いたポジションセンサーの故障検出を説明する図である。
【図３】図１に示す例の回転角度検出センサーの故障検出装置を模式的に示すブロック図である。
【図４】ポジションセンサーの故障検出のフローを示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…ポジションセンサーの故障検出装置、２…Ａ／Ｔケース、３…マニュアルシャフト、４ａ…第１ＩＣ、４ｂ…第２ＩＣ、５…ポジションセンサー、６…電子制御装置（ＥＣＵ）、７…コネクタ、８…ＥＣＵケース、９…ポジションセンサー故障検出ロジック、１０…ポジションセンサーフェールセーフ制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転角度を連続的な信号で検出する非接触型の回転角度検出センサーの故障を検出する故障検出装置において、
前記回転角度検出センサーは変速機の複数のレンジ位置を検出するセンサーであって、
前記回転角度検出センサーは、第１および第２検出素子を備え、
前記第１検出素子は、前記回転体の回転角度が増大するに従って出力が増大しかつ前記回転角度が減少するに従って出力が減少する線形の出力特性を有し、
前記第２検出素子は、前記回転体の回転角度が増大するに従って出力が減少しかつ前記回転角度が減少するに従って出力が増大する線形の出力特性を有し、
前記第１および第２検出素子の出力の傾きの絶対値が互いに等しく設定されており、
前記第１および第２検出素子の両出力の合計値と前記第１および第２検出素子の正常時の前記両出力の合計値との差の絶対値が規定値より大きくなったとき、回転角度検出センサーの故障を検出するようにされており、
前記規定値は少なくとも隣接するレンジ間のレンジ間幅に基づいて設定されていることを特徴とする回転角度検出センサーの故障検出装置。
【請求項２】
前記第１および第２検出素子のうち、一方の検出素子の出力が変化しているにもかかわらず、他方の検出素子の出力が変化しないときは、他方の検出素子が異常であると判断することにより、前記第１および第２検出素子のいずれかの故障を検出する手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の回転角度検出センサーの故障検出装置。
【請求項３】
前記変速機のレンジは３つ以上の複数のレンジが設定されており、前記規定値は前記レンジ間幅のうち、最も小さいレンジ間幅に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転角度検出センサーの故障検出装置。
【請求項１】
回転体の回転角度を連続的な信号で検出する非接触型の回転角度検出センサーの故障を検出する故障検出装置において、
前記回転角度検出センサーは変速機の複数のレンジ位置を検出するセンサーであって、
前記回転角度検出センサーは、第１および第２検出素子を備え、
前記第１検出素子は、前記回転体の回転角度が増大するに従って出力が増大しかつ前記回転角度が減少するに従って出力が減少する線形の出力特性を有し、
前記第２検出素子は、前記回転体の回転角度が増大するに従って出力が減少しかつ前記回転角度が減少するに従って出力が増大する線形の出力特性を有し、
前記第１および第２検出素子の出力の傾きの絶対値が互いに等しく設定されており、
前記第１および第２検出素子の両出力の合計値と前記第１および第２検出素子の正常時の前記両出力の合計値との差の絶対値が規定値より大きくなったとき、回転角度検出センサーの故障を検出するようにされており、
前記規定値は少なくとも隣接するレンジ間のレンジ間幅に基づいて設定されていることを特徴とする回転角度検出センサーの故障検出装置。
【請求項２】
前記第１および第２検出素子のうち、一方の検出素子の出力が変化しているにもかかわらず、他方の検出素子の出力が変化しないときは、他方の検出素子が異常であると判断することにより、前記第１および第２検出素子のいずれかの故障を検出する手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の回転角度検出センサーの故障検出装置。
【請求項３】
前記変速機のレンジは３つ以上の複数のレンジが設定されており、前記規定値は前記レンジ間幅のうち、最も小さいレンジ間幅に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の回転角度検出センサーの故障検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２２０６６９（Ｐ２００６−２２０６６９Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３３２４７（Ｐ２００６−１３３２４７）
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【分割の表示】特願２００３−１１８０８６（Ｐ２００３−１１８０８６）の分割
【原出願日】平成１５年４月２３日（２００３．４．２３）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１２日（２００６．５．１２）
【分割の表示】特願２００３−１１８０８６（Ｐ２００３−１１８０８６）の分割
【原出願日】平成１５年４月２３日（２００３．４．２３）
【出願人】（０００１００７６８）アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 (3,717)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]