(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとトルクコンバーターのタービンと共に用いられる自動変速機の変速動作を行なうために、圧力源から締結すべき摩擦要素に供給される圧力を変化させる方法であって、
上記変速動作の開始時にその時点におけるタービン回転数とエンジントルクを検出する工程と、
上記変速動作の期間の一部を検出する工程と、
タービン回転数とエンジントルクに応じた適応圧力調整値を有する第1 ファジーロジックシステムを用いて、現在のタービン回転数とエンジントルクに対応した初期圧力設定値を決定する工程と、
上記初期圧力設定値を用いて発生した圧力で圧力源から上記摩擦要素を加圧することで変速動作を行なう工程と、
タービン回転数とエンジントルクとに応じた上記期間の許容可能な目標値を有する第２ファジーロジックシステムを用いて、現在のタービン回転数とエンジントルクとに対応した上記期間の目標値を決定する工程と、
該目標値と上記期間のいずれかの一部との差である偏差を発生する工程と、
上記目標値と上記期間のいずれかの一部との比率を発生する工程と、
偏差と比率とに応じた適応圧力値を有する第３ファジーロジックシステムを用いて、偏差と比率とに対応した圧力補正値を決定する工程と、
該圧力補正値と上記適応圧力調整値とを用いて、現在のタービン回転数とエンジントルクとに対応した補正された適応圧力調整値を発生する工程と、
該補正された適応圧力調整値により、上記第1 ファジーロジックシステムにおける、現在のエンジントルクとタービン回転数とに応じた上記適応圧力調整値を置き換える工程と、該置き換えられた適応圧力調整値を有する第1 ファジーロジックシステムを用いた結果生じる圧力で圧力源から上記摩擦要素を加圧することで第２の変速動作を行なう工程と
を有することを特徴とする自動変速機の油圧制御方法。
【請求項２】
上記第１ファジーロジックシステムを用いての初期圧力設定値を決定する工程は、
上記第１ファジーロジックシステムにおける現在のエンジントルクとタービン回転数とに対応するルールの成立度とルールの推論結果を決定する工程を有しており、さらに上記ルールの成立度を所定の最大値にクリップする工程と、
該ルールの成立度を上記圧力補正値で乗算して第１の解を発生する工程と、
該第１の解を上記ルールの推論結果に加算することで補正後のルールの推論結果を発生する工程と、
該補正後のルールの推論結果により対応する上記ルールの推論結果を置き換える工程と、該置き換えられたルールの推論結果を有する第１のファジーロジックシステムを用いた推論の結果生じる圧力で圧力源から上記摩擦要素を加圧することで第２の変速動作を行なう工程と
を有することを特徴とする請求項１記載の自動変速機の油圧制御方法。
【請求項３】
上記変速動作の期間の一部のいずれかが長い場合には大きく、短い場合には小さい加算項を発生する工程と、
該加算項を上記圧力補正値に加算する工程と、
該加算項と圧力補正値との和と上記適応圧力調整値とを用いて現在のタービン回転数とエンジントルクとに対応する補正後の適応圧力補正値を発生する工程と、該補正後の適応圧力調整値で上記適応圧力調整値を置き換える工程と
をさらに有することを特徴とする請求項１記載の自動変速機の油圧制御方法。
【請求項４】
第１ファジーロジックシステムを用いての初期圧力設定値を決定する工程は、
上記第１ファジーロジックシステムにおける現在のエンジントルクとタービン回転数とに対応するルールの成立度とルールの推論結果を決定する工程を有しており、
上記ルールの成立度を所定の最大値にクリップする工程と、
該ルールの成立度を上記圧力補正値で乗算して第１の解を発生する工程と、
該第１の解を上記ルールの推論結果に加算することで補正後のルールの推論結果を発生する工程と、
該補正後のルールの推論結果により対応する上記ルールの推論結果を置き換える工程と、該置き換えられたルールの推論結果を有する第１のファジーロジックシステムを用いた結果生じる圧力で圧力源から上記摩擦要素を加圧することで第２の変速動作を行なう工程とをさらに有することを特徴とする請求項３記載の自動変速機の油圧制御方法。
【請求項５】
上記変速動作中のスロットル位置の変化を検出する工程と、
該スロットル位置変化が大きい場合に上記適応圧力補正値の効果を減ずるスロットル開度調整項を発生する工程と、
該加算項と圧力補正項との和を上記スロットル開度調整項と乗算して第２の解を発生する工程と、
該第２の解を用いて現在のタービン回転数とエンジントルクとに対応する補正後の適応圧力調整値を発生する工程と、
上記適応圧力調整値を対応する補正後の適応圧力調整値で置き換える工程と
をさらに有することを特徴とする請求項３記載の自動変速機の油圧制御方法。
【請求項６】
第１ファジーロジックシステムを用いての初期圧力設定値を決定する工程は、
上記第１ファジーロジックシステムにおける現在のエンジントルクとタービン回転数とに対応するルールの成立度とルールの推論結果を決定する工程を有しており、さらに上記ルールの成立度を所定の最大値にクリップする工程と、
該ルールの成立度を上記圧力補正値で乗算して第１の解を発生する工程と、
該第１の解を上記ルールの推論結果に加算することで補正後のルールの推論結果を発生する工程と、
該補正後のルールの推論結果により対応する上記ルールの推論結果を置き換える工程と、該置き換えられたルールの推論結果を有する第１のファジーロジックシステムを用いた結果生じる圧力で圧力源から上記摩擦要素を加圧することで第２の変速動作を行なう工程とを有することを特徴とする請求項５記載の自動変速機の油圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は動力車両の自動変速機を電気的に制御する技術に関する。特に本発明は締結及び開放することにより変速動作を実現する摩擦要素へ供給される圧力の適応制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機の制御において、ギア比の変化すなわち変速には、例えば摩擦クラッチ、摩擦ブレーキ、ブレーキバンド又はワンウェイクラッチなどの摩擦要素の一方を開放し他方を締結することを、しばしば、ほぼ同時に行なうことが求められる。摩擦要素を正しく締結するためには、所定時間内に変速を完了するのに十分なトルク容量を摩擦要素が持つことが必要である。しかしトルク容量が大き過ぎると、変速が荒くなるため受入れがたい。逆にトルク容量が小さ過ぎると、変速中のギア比がニュートラルに近づくにつれて、エンジン回転がふらつき、また受入れがたいものとなる。
【０００３】
摩擦クラッチ、ブレーキ又はブレーキバンドのトルク容量は、その摩擦特性と供給される油圧の大きさに応じて変わる。この油圧の大きさは、加圧流体が供給されるソレノイドバルブへのパワートレイン制御モジュール（ＰＣＭ）からの命令により変化する。
ソレノイドとしては、命令された圧力に対応する荷重を発生する荷重可変型ソレノイド（ＶＦＳ）を用いることが好ましい。ソレノイドへの圧力命令はＰＣＭのプログラム中に格納されたロジックに基づく。本発明の目的は、最良の変速を実現する圧力を計算し、摩擦要素へ供給することである。
【０００４】
自動変速機において、変速動作を実現する歯車セットの各要素を制御する摩擦要素の締結開放状態を制御するのに油圧が用いられる。締結すべき摩擦要素へ供給される圧力の変化は、トルク容量の変化に結び付くために、車両寿命に渡る時間経過を経ると変速品質の変化を起こしうる。本発明の摩擦要素への圧力の適応手法は摩擦要素のトルク容量の変化を補償するために用いられるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的な開ループの油圧制御においては、変速動作を実現する摩擦要素に対して正確なトルク容量が求められる。摩擦要素のトルク容量はスロットルバルブ圧により制御される。この圧力は変速機への入力トルク、変速時の慣性トルク、及び温度補償値とを参照して計算される。しかしながら開ループの油圧制御はハードウェアのバラツキ、構成部品の摩耗と劣化、荷重伝達機能のバラツキなどの部品間のバラツキ及び物理的公差のバラツキを吸収するようにはなされていない。さらには、パワートレインに固有の環境条件である温度や摩擦係数やエンジントルクの変化そしてセンサー検出値のドリフトなどを適正に検出して補償することができない。
【０００６】
従来、変速開始時の圧力制御にはエンジントルクの推定と慣性トルクの検出が必要とされてきた。この考え方の短所として、第１に推定されたエンジントルクの値は、生産誤差、計算誤差及びエンジン疲労により実際の値とは変わってくる可能性がある。第２に荷重可変型ソレノイドのバラツキにより実際の圧力が予定の圧力とは同じでない可能性がある。第３に部品摩耗と部品間のバラツキが存在するために、同じ圧力が同じトルク容量を常に実現するわけではない。
【０００７】
従来の圧力制御に代わって、シフトアップ時には締結する摩擦要素の、シフトダウン時には解放する摩擦要素の初期圧力を適応制御する、ファジーロジックを用いた適応制御を使うことが好ましい。
【０００８】
適応制御器は、システムパラメーターの非線形又は時間依存型の変化を修正するように設計される。非線型システムにおいて動作環境が変化するとパラメーターが変化する。このことは、単に所定の環境へのみ適応するように調整された制御器においては問題となり得る。適応制御器の場合はシステム特性の変化に適応することができる。これにより制御器は、すべての動作環境を通して適応し続けることができる。
【０００９】
時間依存型システムにおいても適応能力のない場合には制御器に問題が生じる。この場合には、システムのパラメータが変化するまでの限られた時間の間は適応したままでいられる。このことは、所定時間が経過してから劣化や摩耗がシステムのパラメーターを変化させ始める変速機のようなシステムにおいて見ることができる。適応システムは、システム制御器の出力を変化させることでパラメーターの変化を補償することができる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
摩擦要素のトルク容量を適応制御すると、制御圧力を変化させることで、変速機の寿命全般に渡って適正なトルク容量を得ることができるので、先に述べた欠点を解消することができる。摩擦要素の圧力を変化させる本発明の方法は適応ファジーロジックを用いている。この適応論理は、締結される摩擦要素用に計算される圧力の補正量を導くために、データ保持のために電源供給の必要なキープ・アライブ・メモリーＫＡＭに格納されたルール・テーブルの補正を行なう。ファジーロジックは実際の変速時間と望ましい変速時間の差及び比率を用いている。例えば正の差は変速時間が短すぎることを意味し、負の差は長すぎることを意味する。ファジー制御器はこの差の大きさと符号に基づいて初期圧力を調整する。この圧力の変化量はＫＡＭのテーブルに格納され、同じ変速が次に実行される時に用いられる。
【００１１】
このファジー制御器は４つのルールを持っている。第１にシフトアップにおいて正の差が生じた時には、変速時間を長くするために圧力を低める。第２にシフトアップにおいて負の差が生じた時には、変速時間を短くするために圧力を高める。第３にシフトダウンにおいて正の差が生じた時には、変速時間を長くするために圧力を高める。第４にシフトダウンにおいて負の差が生じた時には、変速時間を短くするために圧力を低める。
【００１２】
本発明の目的は、自動変速機の全寿命期間に渡って摩擦要素の滑り時間を一定に保持することである。もう一つの目的は、自動変速機の製造段階において設定されるパラメーターの数を減らし、これらのパラメーターを、滑り時間などの客観的に測定可能な現象で置き換えることである。他の目的として、自動変速機の各部品の耐久性の向上、そして温度、気圧、回転数及び道路勾配を含む広範囲に渡る運転条件の変化に対しても一貫性を持って変速を行なうことがあげられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
これらの長所と目的は本発明の方法を用いることで理解することができる。本発明の使用に際しては自己管理型のファジーロジック制御器を用い、これは自動変速機の摩擦要素に供給される圧力を調整するために用いられる適応圧力加算項を計算する。各々の変速用の適応圧力加算項を格納しているＫＡＭの中のタービン回転数とエンジントルクのテーブルを制御器は用いる。ＫＡＭの中のテーブルは変速動作中に生じる現象に基づき自己管理型ファジーロジック制御器として機能するファジールールを表している。変速動作判定する基準として、スリップ時間と、所望のスリップ時間により除算されるスロープ時間がある。なお、この除算の結果は特許請求範囲における比率に対応する。スリップ時間は、変速比進度が１０％から９０％まで変化するのに要する時間を補間演算を用いて０．５ミリ秒単位で計算される。スロープ時間は、変速比進度が１０％から２５％まで変化するのに要する時間をこれもまた０．５ミリ秒の精度で計算される。所望のスリップ時間は、読み出し専用メモリーＲＯＭの中のタービン回転数及びエンジントルクで定義されたテーブルに基づき算出される。
【００１４】
変速動作の終了時にすべての適応基準が成立して、変速実行動作の計測が行われると、適応圧力調整値が同じ条件での次回の変速動作のために決定される。２入力型のファジー制御器が用いられて、２つの計測結果（つまり偏差と比率）に基づいて圧力調整値を計算する。
【００１５】
【実施例】
図２は、本発明が適用される自動変速機の歯車、クラッチ及びブレーキの配置を模式的に示している。なお、この変速機の作動については米国特許４５０９３８９号に記載されているので、本件明細書の開示内容を補足するために参照することができる。
【００１６】
トルクコンバーター１０は、エンジン１０のクランクシャフト１２に固定された羽根付きのインペラーを有する。インペラーはタービンシャフト１４に固定された羽根付きタービンとの間でドーナッツ状の流体流れを介してつながっている。タービンの流体入口とインペラーの流体出口との間のドーナッツ状の流体通路にはまた羽根付きのステーターホイールが配置され、流体動的トルク反応によりトルク増大作用を得ている。ワンウェイクラッチがステーターホイールを支持して、これが一方向にのみ自由に回転するように構成されている。
【００１７】
変速機は更に油圧ポンプ１６を有している。この油圧ポンプはセントラルシャフトを介してエンジンのクランクシャフトに直接接続されており、バルブボディーを介して油圧回路に作動油を供給する。
【００１８】
タービンシャフト１４は変速機の入力シャフト１８に支持された駆動チェーン又はベルトを介して接続されるスプロケットを駆動する。
【００１９】
歯車としては、２つの遊星歯車ユニット２０、２２がある。これらは、サンギア、リングギア及び回転可能にキャリアーに支持されるプラネタリーギアとを有している。ギアユニット２０のリングギアはギアユニット２２のキャリアと出力シャフト２４に固定される。ギアユニット２０のキャリアーはギアユニット２２のリングギアに固定される。これらのギアユニットのプラネタリーギアは対応するリングギアとサンギアとに常時噛み合っている。ギアユニット２２のサンギアはロー・中間・ブレーキバンド２６により回転を規制されるようになっている。後進ブレーキ２８はギアユニット２２のサンギアとギアユニット２０のキャリアとを後進時に保持する。
【００２０】
ギアユニット２０のサンギアは、オーバードライブ中にオーバードライブ・ブレーキ３０により保持されるブレーキドラムに固定される。
【００２１】
前進時には前進クラッチ３２が締結される。直結時には直結クラッチ３４が締結される。中間的なギア比での走行時には中間クラッチ３６が締結される。
【００２２】
入力シャフト１８は前進クラッチ３２の一端に固定され、この前進クラッチ３２の出力側はワンウェイ・クラッチ３８を介してギアユニット２０のサンギアに連結される。入力シャフトは直結クラッチ３４の一端に連結され、この直結クラッチ３４の出力側はワンウェイクラッチ４０を介してギアユニット２０のサンギアに連結される。
【００２３】
表１は各変速段においてクラッチ及びブレーキの締結又は解放状態を示す。なお１Ｍはマニュアルレンジ（ローレンジ）における１速状態を示し、１Ｄはドライブレンジにおける１速状態を示す。Ｘで表示している欄はクラッチ又はブレーキが締結されていることを示す。同様に空白欄はクラッチ又はブレーキが解放していることを示す。ワンウェイ・クラッチに関しては、Ｘで表示しているのが内外のレースの間でトルク伝達が行われていることを示し、Ｏ／Ｒで表示しているのが空転状態であることを示している。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
前進クラッチ３２は最初の３つの変速段つまり１速から３速において締結される。トルクコンバーターのタービンシャフトからのトルクはチェーンを介して入力シャフト１８に伝達されさらには締結された前進クラッチ３２を介して伝達される。このトルクはワンウェイクラッチ３８を介してギアユニット２０のサンギアに伝達される。ロー中間ブレーキ２６は最初の２つの変速段つまり１速と２速において締結されトルクの作用点として機能する。トルクはギアユニット２０の歯車により増大させられさらにギアユニット２２による増大作用と組み合わせられることで最大となる。出力トルクは最終減速ギアユニット４２のサンギアに伝達される。このギアユニット４２には回転不能に固定されたリングギアが備えられている。最終減速ギアギアユニット４２の出力要素はサンギアとリングギアとに噛み合うプラネタリーギアのキャリアーである。このキャリアーはディファレンシャル・ギア・ユニット４４のキャリアを駆動する。ディファレンシャル・ギア・ユニット４４のベベル・ギアは入力シャフト１８の中を延びるアクスル・シャフトを駆動する。もう一方のアクスル・シャフトは図示していないが反対方向に延びる。各々のアクスルシャフトは車両の駆動輪に固定される。
【００２６】
前進クラッチ３２とロー中間ブレーキ２６が作動したままで中間クラッチ３６を締結することで中間変速段を実現する。この作動によりトルクがワンウェイクラッチ４０を介して伝達されつつ、ワンウェイクラッチ３８は空転する。従ってトルクはギアユニット２０のサンギアではなくキャリアーに入力される。
【００２７】
前進クラッチ３２、直結クラッチ３４、中間クラッチ３６を同時に締結することで直結状態が実現される。これによりギアユニット２０と２２とがロックされ同じ回転数で回転する。
【００２８】
前進クラッチ３２を解放しＯＤ（オーバードライブ）ブレーキ３０を作動させることでオーバードライブ状態が実現される。この際にギアユニット２０のサンギアがトルク作用点となり、ギアユニット２０のリングギアとキャリアとが駆動部となって、オーバードライブの変速比を実現する。すべてのトルクは第１のギアユニット２０を通って配分されるためにギアユニット２２は機能しない。
【００２９】
後進ブレーキ２８を作動させる一方で中間クラッチ３６を解放し前進クラッチ３２を再度締結することで後進状態が実現される。その際にギアユニット２０のキャリアーがトルクの作用点となりサンギアが再び駆動部となる。これでリングギアが反対方向に回転して出力シャフト２４を駆動することになる。
【００３０】
後述するように、表１のブレーキ及びクラッチを動作させるのに用いられる油圧の制御は本発明の制御ロジックを実行することで行われる。図１及び２は変速ソレノイド４６、４８、５０と、コンバーター・クラッチ・ソレノイド５４と、コーストクラッチ・ソレノイド５６と、荷重可変型ソレノイド５８とを作動させる電子制御システムの構成を示している。ここで荷重可変型ソレノイド５８はソレノイドのコイルに作用するパルス幅変調信号に応じてライン圧を制御する。
【００３１】
この電子制御システムには、高度集積中央演算処理装置（ＣＰＵ）６０と、クロック・タイマーと、インターバル・タイマーと、カウントダウン・タイマーと、カウントアップ・タイマーと、読み出し専用メモリー（ＲＯＭ）６２と、読み書き可能メモリー（ＲＡＭ）６４と、データ保持のために電源供給が必要でかつ読み書き可能なキープ・アライブ・メモリー（ＫＡＭ）６５と、入力調整回路６６と、ソレノイド駆動回路６８と、データバス６９とを有している。ＲＯＭ６２にはＣＰＵの論理演算を制御するプログラムとデータとが永久的に格納される。入力調整回路６６は種々のセンサーのアナログ出力をＣＰＵの処理用にデジタルに変換する。ソレノイド駆動回路６８はＣＰＵのデジタル出力をソレノイドのコイルに供給するアナログ電圧又は電流に変換する。データバス６９はデジタル信号とデータとを制御システムの構成部品の間で伝送する。
【００３２】
ＣＰＵへの入力データを発生するセンサーとして以下のものがある。エンジン回転数センサー７０はクランクシャフト１２の回転数に比例する周波数の方形波電圧出力を発生する。温度センサー７２は温度に応じて変化する検出素子の電気抵抗の変化を検出することで、エンジン冷却水温と変速機の油温を検出する。吸気圧センサー７４はスロットル弁下流の吸気マニフォールドの静的圧力を表す信号を発生する。スロットル位置センサー７６はスロットル弁または車両のドライバーにより踏み込まれたアクセルペダルの基準位置からの角度を表すカウント値を発生する。出力回転速度センサー７８は出力シャフト２４の回転数であるＮＯに比例する電圧信号を発生する。車速センサー８０は車両の速度に比例する信号を発生する。ＰＲＮＤＬセンサー８２はシフトレバーの操作位置つまり変速レンジに応じて変化する線形の電圧信号を発生する。タービン回転数センサーはタービンシャフト１４の回転数に比例する電圧または周波数信号を発生する。
【００３３】
ＣＰＵの出力ポートにある信号はバルブボディー８６に置かれた油圧バルブを作動させるソレノイドに信号線を通って伝えられる。ＲＯＭに格納された制御ロジックの実行結果に従って油圧バルブが圧力源を開閉して締結要素、変速段、トルク・コンバーターの制御を行なう。ＣＰＵの入力ポートにある入力信号とＲＡＭとＫＡＭに格納されたデータがプログラムの実行中に用いられる。制御ロジックを実行することでソレノイド駆動回路６８が発生するパルス幅変調デューティ・サイクルがソレノイド４６−５６に供給される。油圧制御バルブ５９を制御する荷重可変型ソレノイドバルブ５８には可変電圧または電流が印加される。このソレノイドバルブ５８のソレノイド６１に印加される信号が本発明の制御ロジックと制御方法を実現する。荷重可変型ソレノイドバルブ５８による圧力は前進クラッチ３２、直結クラッチ３４、中間クラッチ３６及び後進ブレーキ２８に供給される。これらの締結要素及び先に述べた締結要素の選択的な締結により表１に示す変速段が達成される。
【００３４】
本発明の適応制御器は、図３、４、５に示すように、キープ・アライブ・メモリーＫＡＭに格納された適応圧力マトリックスを用いて変速時に用いられる締結要素の初期の成立度を変化させるものである。この制御器は同じ条件での前回の変速に基づいて圧力を適応する。変速は特定の条件のもとで繰り返し同じ変速が起こらなければならない。
【００３５】
適応制御器は変速中の変速機の油温とスロットル位置の変化を監視することで繰り返し起こり得る条件であることをチェックする。この油温が所定値より低ければ、制御器は適応処理を中止する。適応処理は変速中のスロットル位置の大きな変化が検出された場合にも中止される。
【００３６】
シフトアップ、シフトダウンそして飛び越し変速などの全ての変速は締結要素の異なった組み合わせを使うことで、表１に示すように種々の変速比を実現している。このように種々の変速があるために、ある変速を改善する圧力補正が別の変速の質を低下させることも有り得る。この問題を解決するために適応制御器はＫＡＭに格納された各変速に対応する別々の適応圧力マトリックスを用いている。
【００３７】
各種の変速は異なった作動条件、すなわち種々のスロットル開度、エンジントルク、温度、大気圧、エンジン回転数、タービン回転数及び車速などのもとで起こり得る。これらの種々の条件、特にスロットル開度は変速時に要求される圧力に影響する。スロットル開度が大の時の変速ではスロットルが閉じ気味の時に比べてエンジントルクが大きいために、より大きな初期変速圧が要求される。エンジン回転数が高い場合も低い場合に対して、要求される変速圧力は変わってくる。これらの圧力は回転するクラッチに作用する遠心力、タービン回転数、変速中のエンジン回転の変化に起因する慣性トルクに応じて変化する。
【００３８】
適応制御器はエンジントルクとタービン回転数を用いて、適応圧力マトリックスの速度対負荷のテーブルとして変速条件をマップ化する。エンジントルクが用いられるのはスロットル位置と大気圧の両方を考慮に入れて計算されるからである。タービン回転数が用いられるのは変速がいつ起こるかを表しているからである。エンジントルクとタービン回転数の両方を入力信号として用いることで、速度対負荷マップは変速カーブにおけるいくつかの点を取り込みそして区別することができる。このマップの形成により、適応システムは、低負荷高速変速と低負荷低速変速と高負荷高速変速と高負荷低速変速の区別を行なうことができる。
【００３９】
この制御器は、換算係数、適応ゲイン及び目標変速時間のための計数値を有している。換算計数は適応システムへの入力値の範囲に応じて設定される。適応ゲインは動力計を用いた感度研究に基づき設定され、複数回の変速の後に目標変速時間に到達するようにゲインは小さな値に設定される。
【００４０】
この適応システムにおいて、目標変速時間は全ての種類の変速に対して全ての速度対負荷の条件に対して必要となる。目標変速時間の計算は３つの連続シフトアップ（１−２、２−３、３−４）と３つの連続シフトダウン（２−１、３−２、４−３）と４つの飛び越し変速（１−３、２−４、４−２、３−１）に対して要求される。
【００４１】
図６は、摩擦要素の締結解放状態の変化を招くＣＰＵにより発せられる変速命令８９で表される電気信号の発生に続く、変速中の速度比８４（入出力シャフトの回転速度の比率）と摩擦要素の圧力８６と出力シャフトのトルク８８の時間変化を示している。図６において、９０は１０％の変速完了を、９２は２５％の変速完了を、９４は９０％の変速完了を表している。変速終了割合に基づいて説明すると、ステージ時間とは変速命令により始まり１０％の変速終了で終わる期間である。スロープ時間は１０％と２５％の変速完了９０と９２との間の期間である。
スリップ時間は１０％と９０％の変速完了９０と９４との間の期間である。
【００４２】
図７−１０は種々の変速状態を示している。つまりタービンシャフト１４の回転数ＮＴおよびエンジントルク９６の予測値または正味値を示している。図７においては、変速機への現在のトルクの大きさに対してライン圧が高すぎる結果として、速く強い変速となって、変速時間が約０．３秒となっている。図８においては、現在のトルクに対してライン圧が適正な大きさとなった結果として、変速の速さとフィーリングとが望ましいものとなって、変速時間は約０．５秒となっている。図９においては、ライン圧が低すぎるために変速時間が約０．７−１．０秒と長すぎるものとなっている。この変速中には、摩擦要素を完全に締結するのに要求されるよりも低い圧力のために摩擦要素が互いに滑ることで、摩擦要素の寿命と耐久性を低下させる可能性がある。図１０に代表される変速中のライン圧は、図９に示される変速におけるよりもさらに低くなっている。アキュムレーターを有する変速機においては、この変速はアキュムレーターが完全にストロークするまで約１．５秒という長い時間にわたって続き、かなりの変速ショックが感じられることとなる。
【００４３】
ＲＯＭに永久に格納される目標スリップ時間は、車両の数値設定者により決められる。数値設定者は変速時の許容可能なフィーリングと変速期間に基づいて目標スリップ時間を設定し、それをトルク正味値とタービンシャフトの回転数とにより区切られたマトリックス９８に記録する。マトリックス９８の目標スリップ時間を決定するために、数値設定者は、粗暴さや急激なトルク変化が起きているかということ、及び変速期間が摩擦要素の耐久性に不利な影響を与えるか否かということを考慮して、変速時の許容性を判断する。
【００４４】
数値設定者はトルク正味値とタービンシャフト回転数の全範囲にわたって主観的に許容可能な変速スリップ時間を設定する。または変速開始時から例えば５０％である所定割合の変速完了時までの期間を同様の目標時間と比較して偏差を計算することもできる。この偏差はファジーシステムに入力されて、これから圧力補正値が次回の同種の変速のために決定される。
【００４５】
図１１は、１−２シフトアップについてマトリックス９８に格納されているように、タービン回転数ｎｔとトルク正味値ｔｑ＿ｎｅｔより読み出すことができる目標スリップ時間の代表的な値を示している。スロットル全開状態はこのマトリックスの右上にＷＯＴとして示している。
【００４６】
各ファジー制御ロジックは５つの部分を有している。つまり、知識ベース、換算処理、ファジー化処理、推論処理及び非ファジー化処理である。知識ベースは２つの入力それぞれのための換算係数と、１個の出力のための推論結果を設定する。換算処理は、知識ベースにある換算係数を用いて各入力を標準値に変換する。これらの標準値はファジー化処理によってファジー変数に変換される。ファジー入力が設定されると、ファジー推論処理により知識ベースより適切な推論結果が選択される。これらの推論結果はファジーシステムの出力を発生する非ファジー化処理において用いられる。
【００４７】
（換算処理）
図３に示すように、ファジーシステムの最初の処理は、各入力のために知識ベースに格納されたレンジとベースを用いて入力信号１０４と１０６を線形換算することである。ここでレンジとは入力の上限値と下限値の差である。ベースとは入力信号の下限である。下記の換算式の結果、０から１までの間の値である標準信号ｎｏｒｍ＿ｘが得られる。
【００４８】
【数１】
0003671199.tif 000003
【００４９】
中間点つまり入力下限値が負の場合はゼロである入力値が標準化されると０．５になる。例えば、タービン回転数の最小値が１５００r.p.m.であり、最大値が６５００r.p.m.である時の換算係数はレンジが５０００r.p.m.でありベースが１５００r.p.m.である。結果として生じる標準信号は１５００r.p.m.においては０であり、４０００r.p.m.においては０．５であり、６５００r.p.m.においては１．０となる。
【００５０】
（ファジー化処理）
ファジー化処理はファジーセットやメンバーシップ関数を用いて標準入力からファジー変数を計算する。ファジー化処理は図３と図１２に示すようにｘ軸に沿って均一に配置された三角形のメンバーシップ関数を用いる。Ｘ軸は０から１までの範囲で定義され、０から１までの範囲に標準化されファジー化処理への入力として供給される全ての信号に関して共通である。これにより、異なったＸ軸を定義する必要無しにいかなる入力信号もファジー化することができる。
【００５１】
入力を０から１までの値に標準化した後で、推論処理で用いることが必要となる整数指示値ｐｎｔが、標準化された入力ｎｏｒｍ＿ｘと定数ｎｍｆを用いて計算される。
【００５２】
【数２】
0003671199.tif 000004
【００５３】
値ｎｍｆはＸ軸が分割される数を示す整数である。Ｘ軸が６つの領域に分けられる場合にはｎｍｆの値は６とされる。
【００５４】
ルールへの指示値の計算の後で、次式を用いて入力に対応する２つのメンバーシップ値ｘ＿ｍｅｍ［０］とｘ＿ｍｅｍ［１］が計算される。
【００５５】
【数３】
0003671199.tif 000005
【００５６】
ここでｎｏｒｍ＿ｘは標準化された入力であり、ｆｐｎｍｆは定数であり、ｐｎｔは指示値である。値ｆｐｎｍｆはメンバーシップ関数の数よりも１少ない値である。２つのメンバーシップ関数が互いに逆の傾きを有しており、互いに足すと１になることから、次式の計算にのみ第１のメンバーシップ値ｘ＿ｍｅｍ［０］が必要となる。
【００５７】
【数４】
0003671199.tif 000006
【００５８】
図１２は仮に標準化された入力信号ｎｏｒｍ＿ｘを０．２０８３３とした時のファジー化処理を示している。この入力は対応する三角形のファジーセットからメンバーシップ値が０．７５と０．２５であることがわかる。これら２つのメンバーシップ値は、結果としてｘ＿ｍｅｍ［０］＝０．７５及びｘ＿ｍｅｍ［１］＝０．２５となる。
【００５９】
標準化入力信号ｘと指示値ｐｎｔと第１のメンバーシップ値ｍｅｍ［０］のアドレスを受け取ると処理が始まる。標準化された入力は間接アドレス指定により最大値の０．９９９か最小値の０．０でクリップされる。入力が１より小さく０より大きいことが確認されると、指示値ｐｎｔが整数値として計算される。次にメンバーシップ値ｍｅｍ［０］が計算され格納される。アドレスが増加されることでメンバーシップ値ｍｅｍ［１］が保存される。このルーチンは２つのメンバーシップ値が格納された後で開始点に戻る。このルーチンはファジーシステムへの入力が行われる度に繰り返される。２つの入力計算が終了すると、ファジールールが推論処理により評価される。
【００６０】
（推論処理）
先に述べたファジー化処理で設定されたメンバーシップ数はファジーＩＦ−ＴＨＥＮルールの組み合わせに対する入力として用いられる。メンバーシップ値は推論処理の中でルールを用いるのに必要な条件を検証するのに用いられる。これらのメンバーシップ値はルールの成立度を決定する一つの推論値を形成するために組み合わせられる。ルールの成立度がゼロよりも大きければ、このルールの推論結果がある程度実行される。各ルールの推論結果は「少し圧力を足せ」とか「少し圧力を引け」などの言語により表される。ファジーセットは各推論結果に対応するこれらの言語を認識するために用いられる。各推論結果のメンバーシップ値つまり重み付けは、用いられたルールの成立度により定義される。典型的には所定時間の間に複数のルールが用いられて多くの推論結果を生じる。
【００６１】
２個の標準化入力信号（ｘ１、ｘ２）に対応してファジー化処理により決定されたメンバーシップ値に基づいてＩＦ−ＴＨＥＮルールを評価することが推論処理の機能である。推論処理は用いる必要のあるルールのみを効率的に評価するように表を用いている。これは求められるルールを探すのに指示値を用いてテーブルを割り出すことにより行われる。
【００６２】
ＩＦ−ＴＨＥＮ形式の各ルールは例えば、以下のようなものである。
【００６３】
【数５】
0003671199.tif 000007
【００６４】
ここで推論１はｘ１の、推論２はｘ２の各々の三角形のメンバーシップ関数におけるメンバーシップ値である。これら２つの推論のメンバーシップ値は記号Ａｎｔ１（ｘ１）とＡｎｔ２（ｘ２）により表される。乗算処理が２つの推論のメンバーシップ関数の間のＡＮＤ処理を実行するのに用いられる。以下のように乗算処理の結果はルールの成立度を表す。
【００６５】
【数６】
0003671199.tif 000008
【００６６】
ｘ１のｘ２の各々は２つのメンバーシップ値を有しているので、２つの入力に対して４つの組み合わせが存在する。この結果一度に最大で４つのルールを用いることができる。図１３は入力ｘ１とｘ２から４つのルールを導くために推論テーブル法を使う例を示している。２つの入力に対応するルールとして以下のものがある。
【００６７】
【数７】
0003671199.tif 000009
【００６８】
この例における各ルールの成立度は以下のように与えられる。
【００６９】
【数８】
0003671199.tif 000010
【００７０】
メンバーシップ値の大きさにかかわらず、全部で４つのルールの成立度を足すと１になる。
【００７１】
2 つの入力に対応してファジー化処理の中で計算される指示値を用いて検索されるテーブルのセルに、各ルールの推論結果が格納されている。この推論結果は各セルの中の値により決定される。メンバーシップ関数は三角形でも良いし、図１７に例を示すような台形でも良い。
【００７２】
このシステムの推論処理は、ファジー化処理と同様に別個の処理として呼び出される反復的なルーチンを用いる。この処理がファジーシステムから呼び出される時には６個の値を受け取る。
【００７３】
第1 の値はルールの推論結果と成立度が適応処理のために保存されることを許可するフラグＡＤＡＰＴ  ＦＬＡＧである。第２の値はｘ軸ファジー入力のための指示値ＸＰＮＴである。第３の値はｘ軸入力の第１メンバーシップ値のアドレスＭＥＭＸである。第４と第５の値は推論処理のｙ軸ファジー入力のために用いられる第２と第３の値と同様な値である。第６の値はマトリックス９８、１０８、１４０などのＩＦ−ＴＨＥＮルールの推論結果を含んでいる知識ベースの中のマトリックスのアドレスである。
【００７４】
ルールの成立度を求めるルーチンはｉとｊの２つのカウンターを使って４回繰り返される。第３のカウンターｋは４つのルールが適応処理のために保存されるように、４つのルールを検索するのに用いられる。ルーチンは最初に推論結果テーブルを検索して選択した推論結果を変数ＦＩＲＥ＿ＲＵＬＥとして記憶する。そしてルーチンは２つのメンバーシップ値を乗算してルールの成立度を計算してＦＩＲＥ＿ＳＴとして記憶する。ＡＤＡＰＴ  ＦＬＡＧがセットされていれば、これらのＦＩＲＥ＿ＲＵＬＥとＲＵＬＥ＿ＳＴはカウンターｋにより検索される２つの数列ａｄａｐｔ＿ｒｕｌｅ［  ］及びａｄａｐｔ＿ｓｔｒｅｎｇｔｈ［  ］に格納される。このルーチンの次の処理は値ＦＵＺ＿ＮＵＭ及びＦＵＺ＿ＤＥＮを計算することで非ファジー化処理の一部を実行することである。
【００７５】
（非ファジー化処理）
本発明の非ファジー処理は推論処理において用いられた４つのルールに基づく最終的な出力を評価する重心ルーチンを用いている。図１４に示すように、各ルールの出力はルールの成立度によって決定される高さと推論結果の値の中心位置を有する三角形のファジー・メンバーシップ関数を考慮して決定される。ルールの成立度によって重み付けされた４つの推論結果の平均値を用いて重心が計算される。
重心計算の前半はこのルールの成立度ルーチンによって実行されている。ＦＵＺ＿ＮＵＭはルールの成立度で重み付けされたルールの推論結果の和に等しい値である。そしてＦＵＺ＿ＤＥＮはルールの成立度の和である。これらの値を次式に示すように除算することで、重心ｙが計算される。
【００７６】
【数９】
0003671199.tif 000011
【００７７】
この最後の演算はルールの成立度ルーチンの外で行われるようにすることで、重心計算に他のルールを付け加えることを可能とする。また別のルールを用いてルールの成立度ルーチンを再び実行することによってもさらに多くのルールを用いることができる。
【００７８】
（初期圧力設定処理）
変速が制御ユニットから命令される時つまり変速命令８９が発生する時には、エンジントルクの正味値とタービン回転数を各々表す信号ｔｑ＿ｎｅｔ１０４とｔｎ１０６とが、換算器１０５及び１０７と共に用いられて、ファジーセットつまりメンバーシップ関数１１２及び１１４への入力として用いられる標準化信号ｎｏｒｍ＿ｔｑとｎｏｒｍ＿ｎｔとを各々発生する。ファジーセットは言葉によって表されて、一義的ではない機能であり、特有の形状を有している。通常のロジックセットは、形状を有しておらず一義的であるためファジーセットとは異なる。一義的なセットは、メンバーシップ値の中間的な値を有することなく、ある入力信号があるセットに属するか属さないかの二者択一の状態となる。ファジーセットは、その形状に従って完全にその中の一員であるということを示す値０と、まったくその一員ではないということを示す値１との間の中間的なメンバーシップ値を表すことになる。メンバーシップ値は入力がそのセットの中のどこに位置するかによって決まってくる。
【００７９】
初期圧力設定値１１７は第１ファジーシステムにより決定される。このシステムへの入力はタービン回転数と推定エンジントルクである。このシステムのルールの推論結果の知識ベースは各変速に対応してＫＡＭの中のテーブルに格納されている。このテーブルつまり適応圧力マトリックス１０８は推論結果の値を持っていて、その単位は圧力の単位であり、１ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）刻みである。これらのルールの推論結果はこの適応制御の開始時には初期化されてゼロとされている。そして適応ルーチンを実行することでスリップ時間の偏差を補正するように値が修正されていく。
【００８０】
システムの知識ベースにはタービン回転数とエンジントルクの入力のためのファジーメンバーシップ値を生成する換算係数１０５、１０７が格納されている。知識ベースにはまた圧力設定値１１７を発生するためのルールの推論結果も格納されている。三角形の関数として表されるルールの推論結果であるメンバーシップ値のセットは、ルールテーブルの中に格納された値に中心が置かれ、好ましくは−１２７から＋１２７ｐｓｉまでの範囲に広がっている。
これらの推論結果のメンバーシップ値と２つの入力のメンバーシップ値と共に、次式に示すルールがファジーシステムの中で生成される。
【００８１】
【数１０】
0003671199.tif 000012
【００８２】
２つの値に対するメンバーシップ値と推論結果とは、入力信号と適応圧力マトリックス１０８の値とに応じて変化し得る。
【００８３】
初期圧力設定値１１７を決定する処理は最初にエンジントルクとタービン回転数の入力値を標準化して信号ｎｏｒｍ＿ｔｑとｎｏｒｍ＿ｎｔとを発生する。この最初のステップは、更に２つの指示値ｐｎｔ＿ｐａｍとｐｎｔ＿ｔａｒｇｅｔを各々適応圧力マトリックス１０８と目標スリップ時間マトリックス９８のアドレスに対して初期化する。この後で標準化された値は、後でルールの成立度処理で用いられる２組のメンバーシップ値ｔｑ＿ｍｅｍ［  ］とｎｔ＿ｍｅｍ［  ］を発生するようにファジー化される。
そしてルールの成立度処理が開始される。フラグａｄａｐｔ＿ｆｌａｇのセットにより、ルールの推論結果と成立度が２つの数列ａｄａｐｔ＿ｒｕｌｅ［  ］とａｄａｐｔ＿ｓｔｒｅｎｇｔｈ［  ］に格納される。
【００８４】
ルールの成立度処理で求められた推論結果は圧力の出力値である初期圧力設定値１１７を発生するように非ファジー化される。この値については次に詳細に説明する。
【００８５】
（圧力計算の例）
変速開始時のタービン回転数ｎｔが５４７５r.p.m.とし、推定エンジントルクｔｑ＿ｎｅｔを４１ft-lbs（フィート・ポンド）と仮定する。レンジを４５００r.p.m.としベースを１５００r.p.m.とすると、標準化されたタービン回転数は０．８８３３となる。レンジを９０ft-lbsとしベースを２０ft-lbsとすると、標準化されたトルクは０．２３３となる。これらの２つの標準化された値の結果として以下のメンバーシップ値が得られる。
【００８６】
【数１１】
0003671199.tif 000013
【００８７】
これらの入力に対するルールテーブルの中のルールの推論結果が４、０、−２、６psi であると仮定すると、以下の４つのファジールールが存在する。
【００８８】
【数１２】
0003671199.tif 000014
【００８９】
４つのルールは推論処理において、各ルールの成立度を算出して、互いにメンバーシップ値を乗算することで、評価される。４つのルールの成立度は以下に示す各ルールの推論結果に対応する。
【００９０】
【数１３】
0003671199.tif 000015
【００９１】
これらの値は適応処理のために保存され非ファジー化処理において初期圧力設定値を導くために用いられる。この例における初期圧力設定値１１７は以下の通りである。
【００９２】
【数１４】
0003671199.tif 000016
【００９３】
この圧力が適応補正値として初期変速圧力の計算において加算される。
【００９４】
（変速の開始）
変速の開始時において、制御ユニットは初期の変速圧力を決定する前に目標速度比を計算しスロットル開度と開始時間を記憶する。目標速度比、ゲインファクター及び変速慣性値は各変速個別に設定される。この後で、期待される速度比の変化が計算される。その後１ミリ秒単位のカウンターにより変速開始時間ｓｈｉｆｔ＿ｓｔａｒｔが検出される。これに加えて変速開始時には同時にスロットル開度も検出される。最後に摩擦要素の初期圧力が変速慣性値、推定エンジントルク及び初期圧力設定値１１７の関数として計算される。
【００９５】
変速中には変速完了割合が計算される。適応制御ロジックが変速割合が１０、２５、９０％及び他の適当な割合を通過する時の時間を検出する。これは速度比の計算を開始してから１６ミリ秒毎に行なうのが好ましい。速度比の計算はタービン回転速度ＮＴを出力回転速度ＮＯで除算して行なう。この値は変速割合、スリップ時間、スロープ時間、ステージ時間及び他の関連する時間の計算に用いられる。この時同時にスロットル開度も計算される。これらの値が計算されると、現実のスリップ時間と比較するために目標スリップ時間が計算される。
【００９６】
（目標時間による評価）
第２のファジー制御器は望ましい目標スリップ時間を設定する。このファジーシステムには初期圧力設定値１１７を発生する第１のファジーシステムと同じタービン回転数と推定トルクが入力される。これにより、メンバーシップ値がすでに計算されているため、再び換算を行ない入力をファジー化する必要性がなくなる。
【００９７】
このファジーシステムのルールの推論結果の知識ベースは目標スリップマトリックス９８という呼称の読み出し可能なＲＯＭテーブルに格納される。速度対負荷という個別の条件における望ましい時間は、上述の設定が行われ、各変速に対応した目標スリップマトリックス９８に格納される。この時間の値は好ましくは１６ミリ秒単位で格納され、目標変速時間がメモリーの１ビットに対応するようになっている。
【００９８】
つまり１６ミリ秒の分解能で０から４０９６ミリ秒の範囲に広がることになる。目標変速時間は非ファジー化処理においてミリ秒単位に変換されて目標スリップ時間１３２となる。
【００９９】
変速中のスロットル開度の絶対的変化の計算と共に目標時間の評価のための信号化が各変速の終わりに行われる。ファジールーチンの開始の仕方は、この場合はａｄａｐｔ＿ｆｌａｇのセットを行なわないことを除けば第１のファジーシステムにおける場合と同じである。
【０１００】
（目標時間計算の例）
この例においては、先の例で用いたのと同じタービン回転速度ｎｔと推定エンジントルクｔｑ＿ｎｅｔが用いられる。これらの入力に対しては同じ換算係数とファジー化処理も適用される。先にファジー化処理において計算されたメンバーシップ値は以下の通りである。
【０１０１】
【数１５】
0003671199.tif 000017
【０１０２】
この例に対応するルールの推論結果は６０、６４、７２、６８であって、これらは各々９６０ミリ秒、１０２４ミリ秒、１１５２ミリ秒、１０８８ミリ秒に対応する。これらの推論結果と入力されたメンバーシップ値の結果として以下の４つのファジールールが導かれる。
【０１０３】
【数１６】
0003671199.tif 000018
【０１０４】
先に計算されたメンバーシップ値を互いに乗算して各ルールの成立度を得ることによって、４つのルールは推論処理において評価される。これらの値はこのシステムの適応制御のために格納されることはない。４つのルールの成立度と対応する推論結果は以下のとおりである。
【０１０５】
【数１７】
0003671199.tif 000019
【０１０６】
これらの値は非ファジー化処理において望ましい変速時間に対応する値を計算するのに用いられる。この例における非ファジー化処理の結果、以下の値が目標スリップ時間１３２として得られる。
【０１０７】
【数１８】
0003671199.tif 000020
【０１０８】
この目標時間は初期圧力設定値の適応処理を行なう第３ファジーシステムの中の偏差１３６のための計算である加算器１３４で用いられる
【０１０９】
変速中に減速比を変化させる摩擦要素に用いられる本発明の適応ライン圧は以下のとおりである。
【０１１０】
【数１９】
0003671199.tif 000021
【０１１１】
ここでＬＰ  ｌｅａｒｎｄは本発明に従って摩擦要素に供給されるライン圧であり、ＬＰはライン圧の発生源１２４により発生し本発明の適応制御が行われる前のライン圧の大きさであり、初期圧力設定値１１９は第１のファジーシステムの出力であり、初期圧力ＲＯＭ値１１９は非ファジー化処理１１８の出力である。非ファジー化処理１１８は、変速についての適応制御が行われるのにあわせて、同じ種類の１回前の変速の後でＲＯＭに格納される適応圧力マトリックス１１０の推論処理に続いて行われる。
【０１１２】
初期圧力設定値１１７と初期圧力ＲＯＭ値１１９は加算器１２０で合計され、その合計値は加算器１２２において、ライン圧発生源により生成され通常の制御では５０から７０ｐｓｉの大きさをもつ圧力値１２４と合計される。
【０１１３】
ＶＦＳ変換関数１２６は加算器１２２からの出力からそれに対応するする電流値を発生する。この電流値は、締結することで変速を起こす摩擦要素へ適応された強さで圧力を供給する荷重可変型ソレノイド５８に供給される。
【０１１４】
図５の１２８において、変速中に起こる種々のパラメータが時間に対する独立変数としてプロットされる。これらの変数と関数とから、スロープ時間、スリップ時間、ステージ時間及びスロットル開度変化が出力される。変速作動中の速度比は次式に基づく。
【０１１５】
【数２０】
0003671199.tif 000022
【０１１６】
変速完了割合は次式に基づく。
【０１１７】
【数２１】
0003671199.tif 000023
【０１１８】
変速完了割合は変速中に連続して計算される。この大きさに応じて上述のようにスリップ時間、スロープ時間、ステージ時間が計算される。
【０１１９】
タービン回転数のメンバーシップ値とトルクのメンバーシップ値とを用いて第２のファジーシステムにおいて計算された目標スリップ時間１３２は図４の加算器１３４に接続される。ここでスリップ時間が減算されて偏差１３６が発生する。この値はファジー化処理ステップ１３８において第３のファジーシステムの入力の一つとなる。
【０１２０】
スロープ時間１４２は目標スリップ時間１３２により除算されて比率１４４を発生する。この値はファジー化処理ステップ１４６において第３のファジーシステムのもう一つの入力となる。
【０１２１】
これらの入力としての変速時間の偏差を計算する方法として、例えば５０％の変速完了時間に対応する目標変速時間と実時間との差を求める方法もある。本例においては５０％の変速完了時期から変速開始時の時間を引くことで計算できる。
【０１２２】
（適応圧力の決定）
第３のファジーシステムに対する２つの入力は圧力を適応するための条件を示している。この入力に対するメンバーシップ関数は図１７及び１８に示すような三角形のメンバーシップ関数で示すことができる。
【０１２３】
第３のファジーシステムはルールの推論結果の知識ベースをもつ適応圧力マトリックス１０８で必要となる圧力調整値を導くことになる。このシステムのためのルールの知識ベースはＲＯＭの中に位置し読み出し可能なテーブルである適応強度マトリックス１４０であって、図４及び１６に示されている。ルールの推論結果マトリックスからの読み出し値は圧力値１ｐｓｉ単位とされている。変速が長すぎる場合には圧力を高めるように、変速が短すぎる場合には圧力を減らすように、所望の変速時間の不感帯に入る場合には圧力を変化させないように、ルールが用いられる。これらのルールは適応圧力マトリックス１０８を調整するのに用いられる圧力である適応圧力値１７４を発生する。
【０１２４】
適応圧力値１７４は時間の変速の変速初期圧力設定値１１７を調整するいくつかの適応テーブル処理に伝達される。
【０１２５】
図１５にはスリップ時間１５０とステージ時間１５２と比率１５４の変化が縦軸の目盛りで示されている。これらの値は、変速動作を起こす摩擦要素に供給される圧力が基本的な摩擦要素の圧力として縦軸１５６として示される値に対して変化する結果として、変化する。領域１５８においては、スリップ時間が短すぎて変速時間が短すぎるので、締結圧力を低くすべきである。領域１６０においては、スリップ時間が許容すべき範囲内であって変速期間は許容できる範囲にあるので、摩擦要素の圧力は現在の値を保持すべきである。領域１６２においてステージ時間が長すぎて変速時間が長すぎるので、これらの条件をより許容可能な変速動作に適したものとするために、締結圧をかなり高くすべきである。領域１６４においては、目標比率が高すぎて変速時間が長すぎるので、これらの条件を補正するために、締結圧力をやや高くすべきである。
【０１２６】
図１６に示す適応強度マトリックス１４０には、図１５の領域を参照して述べた問題を解消して許容可能な変速動作を実現するための適応圧力値が格納されている。ｘ軸に沿ってスリップ時間の偏差が、かなり負であるＬＮから、負であるＭＮ、やや負であるＳＮ、ゼロＺ、やや正であるＳＰ、正であるＭＰ、かなり正であるＬＰまで、段階的に変化する。縦軸に沿っては、比率がゼロＺから、小さいＳ、やや小さいＭＳ、中間であるＭ、やや大きいＭＬ、大きいＬ、かなり大きいＶＬまで段階的に変化する。マトリックス１４０の右上隅には図１５の領域１５８で述べたスリップ時間が短い場合に適正に修正する適応圧力値が格納される。マトリックス１４０の中央列の上方部分には図１５の領域１６０で表される許容可能な変速状態に対応する適応圧力値が格納される。マトリックス１４０の中心領域よりも左側の部分の適応圧力値は図１５の領域１６２で表される欠陥を解消する。マトリックス１４０の下方の行の全体にわたって格納されている適応圧力値は図１５の領域１６４に関して述べた欠陥を解消する。
【０１２７】
図１７にはスリップ時間の偏差を−０．４から０．４秒までの範囲で示しており、偏差がかなり負であるＬＮからかなり正であるＬＰまでの範囲に広がっている。図１７は図４の処理１３８で用いられるファジーセットを示している。同様に図１８には目標比率を０から１．０までの範囲で示しており、三角形の各ファジーセットがかなり小さいＶＳからかなり大きいＶＬまでの範囲に広がっている。図１８は図４の処理１４６で用いられるファジーセットを示している。
【０１２８】
第３のファジーシステムにより適応圧力値を設定する例を示す。まず、ファジーセット１３８の２つの偏差メンバーシップ値を（０．５，０．５）とし、ファジーセット１４６の２つの目標比率メンバーシップ値を（０．６，０．４）とする。これらは第３ファジーシステムを用いて組み合わせられて、加算器１７６への出力として適応圧力値１７４を生成する。スリップ時間の偏差がゼロＺであって目標比率が中間Ｍである場合には、マトリックス１４０の対応するルールが用いられて適応圧力値は０ｐｓｉとされる。スリップ時間の偏差がやや負であるＳＮとゼロＺとの間で、目標比率は小さいＳとやや小さいＭＳとの間にある場合には、ルールの推論結果は＋１，０，＋１及び０とされる。反ファジー化処理１７８の出力は対応するルール成立度とルール推論結果から以下のように計算される。
【０１２９】
【数２２】
0003671199.tif 000024
【０１３０】
ここで適応圧力値は４つのルール推論結果の加重平均となる。
【０１３１】
図５のステップ１２８で計算されたステージ時間は、ステージ時間とステージ加算項１７７との関数１７５への入力として用いられる。図４に示す関数１７５は加算器１７６へのステージ加算項１７７を出力する。
【０１３２】
各種の変速は異なった条件のもとで起こる。すなわち、スロットル開度、エンジントルク、温度、大気圧、エンジン回転速度、タービン回転速度、車速などの条件である。これらの条件の全ては変速時に要求される圧力値に影響するが、特にスロットル開度の影響が大きい。スロットル開度が大きい時には変速機へのエンジントルクが大きいので小さいスロットル開度の時よりも高い変速初期圧力が要求される。エンジン回転数が高い場合の圧力も低回転の場合とは変わってくる。これらの圧力は、タービン回転速度の関数である回転するクラッチ部分の遠心力と、変速中のエンジン回転数の変化に起因して起こる慣性トルクとに応じて変化する。
【０１３３】
適応制御器はエンジントルクとタービン回転数を用いて、適応圧力マトリックス１０８の速度対負荷テーブルとして変速条件をマップ化する。エンジントルクはスロットル開度と大気圧の状態を反映しているので、エンジントルクの計算値が用いられる。タービン回転速度は変速が起こったことを表すので用いられる。入力としてのトルクとタービン回転速度との両方を用いて、速度対負荷マップである変速マップにおける各点を検出して区別することができる。このマップの形成により、適応システムは、低負荷高速変速と低負荷低速変速と高負荷高速変速と高負荷低速変速の区別を行なうことができる。
【０１３４】
変速中のいかなるスロットル開度の変化も図５に示す関数１８０への入力として用いられる。関数１８０はスロットル開度の変化値１７９からスロットル開度調整項１８１を出力し、それが乗算器１８２へ入力される。関数１８０を設ける目的は変速中にスロットル開度の変化が起こった場合に起こる適応圧力調整値を減少することである。変数１７９は変速開始時のスロットル開度に対応するカウント値から変速終了時のスロットル開度のカウント値を引いた時の絶対値である。
【０１３５】
積算器１８２の出力として計算される適応圧力調整項１８３は以下のように表される。
【０１３６】
【数２３】
0003671199.tif 000025
【０１３７】
ＫＡＭ圧力マトリックス１０８に記憶され、正味トルク値とタービン回転速度とに対応するルール成立度と４つのルール推論結果とはライン１８４に沿って適応圧力変化処理１８６に供給される。この適応圧力変化処理はマトリックス１０８の４個の適正なセルに加算する圧力値を決定する。積算器１８２から出力される適応圧力１８３もこの処理１８６で用いられる。
【０１３８】
適応圧力変化の計算処理は６つのステップを有してなる。第１ステップでマトリックス１０８における４つのルールの各々に対して適応調整値ｔｅｒｍ＿ａｄｊを計算する。
【０１３９】
【数２４】
0003671199.tif 000026
【０１４０】
この式の中の成立度ゲイン１９０はオーバーオール・ゲインでもあるし増幅ゲインでもある。ゲインが１よりも大きくされると、どのセルに関しても適応圧力調整値は圧力調整項１８３よりも大きくなる。ゲインが１よりも小さければ、適応圧力調整値は圧力調整項１８３よりも小さくなる。ゲインがゼロであればマトリックス１０８の全てのセルが変化できなくなる。ゲイン１９０は約２．０が好ましい。
【０１４１】
第２ステップではクリップ回路１９２において次式に示すように値ｔｅｒｍ＿ａｄｊを１．０以下に制限する。
【０１４２】
【数２５】
0003671199.tif 000027
【０１４３】
これにより、４つのセルのいずれにも圧力調整項１８３よりも大きな値が与えられることを禁止することになる。この制限処理により、ゲイン１９０は値ｔｅｒｍ＿ａｄｊを１．０に制限される時にはオーバーオール・ゲインとして作用し、それ以外の時には増幅ゲインとして作用する。これは、ｔｅｒｍ＿ａｄｊが１．０に制限されたセルに対してはゲイン効果がなく、ｔｅｒｍ＿ａｄｊが１．０より小さいセルに対してはゲイン効果があるからである。
【０１４４】
第３のステップは処理１９４においてＴＥＲＭ＿ＡＤＪを次式に示すようにｔｅｒｍ＿ａｄｊと適応圧力調整項１８３とを掛け合わせることにより求める。
【０１４５】
【数２６】
0003671199.tif 000028
【０１４６】
値ｔｅｒｍ＿ａｄｊは１未満であることが多いので、各セルは適応圧力調整項１８３よりもかなり小さい値だけしか変化しない。値ＴＥＲＭ＿ＡＤＪはルール推論結果がマトリックス１０８に格納されるのと同じ形式で計算される。この場合の、ＴＥＲＭ＿ＡＤＪは整数として計算される。
【０１４７】
ステップ１９６において、値ＴＥＲＭ＿ＡＤＪを必要とされるセルに足すことで新しいルール推論結果が計算される。新しいルールの値ＮＥＷ＿ＲＵＬＥは、次式に示すようにａｄａｐｔ＿ｒｕｌｅ［  ］に格納された４つのルール結果に値ＴＥＲＭ＿ＡＤＪを加算することで計算される。
【０１４８】
【数２７】
0003671199.tif 000029
【０１４９】
値ＮＥＷ＿ＲＵＬはａｄａｐｔ＿ｒｕｌｅ［  ］に格納される。
【０１５０】
新しいルール推論結果を読み出し可能な値に制限する処理１９８が第５のステップで行われる。新しルール推論結果ＮＥＷ＿ＲＵＬＥは最小値ＭＩＮ＿ＲＵＬＥと最大値ＭＡＸ＿ＲＵＬＥによってクリップされる。これらの値はシステム制御上の制約条件によって決まってくる。
【０１５１】
適用ルーチンの最後のステップにおいて、新しいルール推論結果を、例えば図３のマトリックス１０８の網掛け部分などの知識ベースに格納する。これは、マトリックス１０８の中の前回のルール推論結果１０８を新しいルール推論結果１９８により置き換えることで行われる。制御ルーチンは４つのルールについての処理を行なった後で、適応処理の完了した制御プログラムに戻る。
【０１５２】
（適応処理の例）
以下に、偏差１３６を計算して第３ファジーシステムにおける適応圧力調整値の決定から適応圧力マトリックス１０８の調整までの適応処理について説明する。
【０１５３】
この第３ファジーシステムには例えば以下に示すルールがある。
【０１５４】
【数２８】
0003671199.tif 000030
【０１５５】
比率が小さい時には、開ループによる圧力計算が所望の値よりも大きく、急激な変速が起こることをこれらのルールが示している。比率が中間的である場合には、スリップ時間偏差が変速が望ましいものであるか否かを判定するのに用いる。最後に、比率が大きい場合には、開ループによる圧力計算が低くて、アキュムレーターを用いた変速において比較的長いスリップの後の急激なショックの発生を起こしうる。
【０１５６】
ステージ時間（変速命令が発生してから変速完了割合が１０％となるまでの時間）が読み出された値よりも大きければ、ファジー制御器を用いた適応圧力調整値は大きくされる。適応圧力は変速中のスロットル位置の変化から求められる値によっても積算される。適応圧力が計算されると、タービン回転速度対エンジントルクのＫＡＭテーブルにそれによる調整が加えられる。
【０１５７】
ここで実際のスリップ時間が１２７７ミリ秒であり、目標スリップ時間１３２が１０２７ミリ秒であると仮定する。対応する偏差１３６は−２５０ミリ秒となる。ベースがー３００ミリ秒でレンジが６００ミリ秒とすると標準化した偏差値は０．０８３３３となる。この値と先にファジー化された比率のメンバーシップ値は以下のようになる。
【０１５８】
【数２９】
0003671199.tif 000031
【０１５９】
偏差１３６と比率１４４に対応する４つのルール推論結果はそれぞれ４psi 、４psi 、６psi 、６psi の圧力を足せということになる。マトリックス１４０の網掛け部分で表されているこれらのルール推論結果は次式に示す４つのファジールールである。
【０１６０】
【数３０】
0003671199.tif 000032
【０１６１】
これらの４つのルールは推論処理において評価され、各ルールに対するルール成立度が求められる。
４つのルール成立度と対応するルール結果とを次式に示す。
【０１６２】
【数３１】
0003671199.tif 000033
【０１６３】
これらの値は次式に示すように反ファジー化処理１７８により適応圧力１７４に変換される。
【０１６４】
【数３２】
0003671199.tif 000034
【０１６５】
この適応圧力値１７４は、初期圧力設定値１１７を決定する第１ファジーシステムから符号１８８及び１９４で各々示す数列ａｄａｐｔ＿ｓｔｒｅｍｇｈｔ［
］とａｄａｐｔ＿ｒｕｌｅ［  ］に格納された値と共に、テーブル適応処理１８６に入っていく。
【０１６６】
第１ファジーシステムの例において用いられたルールで数列ａｄａｐｔ＿ｓｔｒｅｍｇｈｔ［  ］とａｄａｐｔ＿ｒｕｌｅ［  ］の値は次式のとおりである。
【０１６７】
【数３３】
0003671199.tif 000035
【０１６８】
適応圧力調整処理１８６において、ルール成立度の計算値１８８が適応ゲイン１９０により乗算され、例えばこの例においては２．７になる。この乗算の結果は１９２において最大値１に制限される。次式は符号１９６で示す、新しいルール成立度である。
【０１６９】
【数３４】
0003671199.tif 000036
【０１７０】
これら新しいツール成立度１９６は、例えばこの例では５ｐｓｉである適応圧力調整項１８３により乗算されて整数値とされる。これらの値は、適応圧力マトリックス１０８の各セルに対して求められる圧力調整値に対応する。これら４つの値は以下のように示される。
【０１７１】
【数３５】
0003671199.tif 000037
【０１７２】
これら４つの値は数列ａｄａｐｔ＿ｒｕｌｅ［  ］に記憶されているルール推論結果に加算される。その結果である値１９８は次式のように示される。
【０１７３】
【数３６】
0003671199.tif 000038
【０１７４】
これら新しいルール推論結果はその後で制御システムの最大値と最小値とにより制限される。新しいルール推論結果はＫＡＭの中の適応圧力マトリックス１０８の対応するセルに格納されるが、これは主電源が切れると失われる。新しい推論結果はＲＯＭの中の圧力マトリックスに格納することもできる。その場合にはＲＯＭが電源遮断に対してもデータを保持することができる。マトリックス１１０が圧力値を有しており、マトリックス１０８はゼロ値のみを有している場合には、マトリックス１１０からの値のみが次回の変速のための入力として用いられて摩擦要素圧力の適応が行われる。ＣＰＵにより加算器１２０が用いられて、次回の変速中の摩擦要素の圧力を変化させるために荷重可変型ソレノイド５８に供給される電流値を変化させる。
【０１７５】
この作動は、例えば１−２シフトアップなどの同じ種類の次回の変速の前に、摩擦要素の圧力を適応する処理を完了させる。そして次々と起こる各変速に対して繰り返され、更には異なった種類の変速である１−２，２−３，３−４シフトアップ、２−１，３−２，４−３の３種類のシフトダウンそして１−３，２−４，４−２，３−１の４つの飛び越し変速に対しても繰り返される。
【０１７６】
適応システムにおける反応としては、初期変速圧力をゆっくりと適応させ、数多くの変速を経た後に望ましい変速時間に到達するのが好ましい。加えて、一旦望ましい変速時間に到達したならば、圧力調整によって動揺することなくその時間を保つべきである。
【０１７７】
適応システムの反応性と安定性とは、圧力を適応させるルール及び適応ゲインを求めるルールである、速度対負荷のルールテーブルの分解能により決まってくる。第１に速度対負荷テーブルは変速条件の違いを認識する。もし、テーブルが小さすぎれば、軽負荷と高負荷に対応する条件は相互に重なってしまう。
これは実際には異なった変速条件であるはずのものをテーブルの中では一つの条件として表してしまうので圧力調整における動揺を起こしてしまう。テーブルが大きすぎれば、適応システムの反応性は高いものの、変速条件が多すぎることになる。次に、圧力を適応するルールには、目標変速時間が達成された場合には不感帯が必要となる。適応制御器が目標時間を得ることのできない時には、ルールが変速時間の偏差に比例して圧力を補正する。最後に、適応ゲインは、何回かの変速にわたって適応圧力調整処理が起こるような値に設定され、システムが動揺するのを防止する。
【０１７８】
本発明の方法を用いて変速適応処理を行なうか否か判断するために、多くの基準を用いるのが好ましい。これらの現象として以下のものがあげられる。第１に、変速開始時のスロットル開度が変速終了時のそれに対して、所定量離れていないこと。第２に、シフトダウンに関しては加速及び減速にかかわらず適応制御を行なうが、シフトアップに関しては加速中に関してのみ適応制御を行なう。第３に、変速適応処理を行なうために前回の変速から所定時間経過後に変速が起きている。第４に、変速命令が発生してから所定時間経過後に変速が起きていて、変速命令発生して変速完了までの間に変速命令が起こったが実際には行われなかった変速について適応制御が行われていないこと。第５に、変速機の油温が適応制御を可能とするように決められた所定の温度よりも高い。これらの基準が満たされていると、安定し再現可能であるトルク、速度及び温度の条件のもとでの変速のみが適応制御されることになる。
【０１７９】
ここで述べた発明の形態は好ましい実施形態をなすものであって、考えうる全ての形態を述べる意図はない。ここでは、限定のためではなく表現するために選ばれた単語を用いている。開示された発明の意図と範囲を逸脱することなく種々の変形が可能であることは勿論である。
【０１８０】
【発明の効果】
本発明は自動変速機の設計時と動作時とにおいて以下に示す長所を得ることができる。第１に変速品質が変速機の全寿命に渡って向上しかつ一定である。第２に変速機の電子制御のためのパラメーターの計算に要求される労力と所要時間がかなり減少する。第３に向上した変速の一貫性の結果として変速機の部品の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動変速機の摩擦要素を制御する本発明を用いるシステムの概略図である。
【図２】図１に連続する概略図である。
【図３】本発明により摩擦要素の圧力を制御するシステム要素の結合関係を含んだ適応ファジー制御器を示す概略図である。
【図４】図３に連続する概略図である。
【図５】図４に連続する概略図である。
【図６】変速中のライン圧、速度比、出力シャフトのトルクを示すグラフである。
【図７】変速中のタービン回転数と出力シャフトのトルクを示すグラフである。
【図８】図７と同様のグラフである。
【図９】図７と同様のグラフである。
【図１０】図７と同様のグラフである。
【図１１】テーブル中の代表的な値を含んだ目標スリップ時間マトリックスである。
【図１２】ファジー化処理において用いられるメンバーシップ関数と標準化入力を示すグラフである。
【図１３】２つの入力から４つのルールを導く推論テーブル法の使用例を示す図である。
【図１４】推論処理により導かれる各ルールの成立度と推論結果の中心位置を示すグラフである。
【図１５】摩擦要素の圧力の変化に応じてスリップ時間、スロープ時間及びステージ時間が変化することを示すグラフである。
【図１６】第３ファジーシステムにおいて用いられる適応強度マトリックスである。
【図１７】スリップ時間の偏差を示すメンバーシップ関数の例を示すグラフである。
【図１８】スロープ時間の比率を示すメンバーシップ関数の例を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  トルクコンバーター
１６  圧力源（ポンプ）
２８  摩擦要素（後進ブレーキ）
３２  摩擦要素（前進クラッチ）
３４  摩擦要素（直結クラッチ）
３６  摩擦要素（中間クラッチ）
ｎｔ  タービン回転数
ｔｑ＿ｎｅｔ  エンジントルク
１０８、１１６  第１ファジーロジックシステム
１１７  初期圧力設定値
９８、１３０  第２ファジーロジックシステム
１３２  期間の目標値
１３６  偏差
１４４  比率
１４０、１７８  第３ファジーロジックシステム
１７４  適応圧力値
１７７  加算項
１８１  スロットル開度調整項
【図１】
0003671199.tif 000039
【図２】
0003671199.tif 000040
【図３】
0003671199.tif 000041
【図４】
0003671199.tif 000042
【図５】
0003671199.tif 000043
【図６】
0003671199.tif 000044
【図７】
0003671199.tif 000045
【図８】
0003671199.tif 000046
【図９】
0003671199.tif 000047
【図１０】
0003671199.tif 000048
【図１１】
0003671199.tif 000049
【図１２】
0003671199.tif 000050
【図１４】
0003671199.tif 000051
【図１３】
0003671199.tif 000052
【図１５】
0003671199.tif 000053
【図１６】
0003671199.tif 000054
【図１７】
0003671199.tif 000055
【図１８】
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