(57)【要約】【解決手段】変速機の圧力を制御するシステムは、変速機制御ユニット（１０２）と、変速機制御ユニット（１０２）からの入力として目標圧力値（２０２）を受け取るバルブ制御装置（１０４）と、バルブ駆動装置（１０８）と、変速機クラッチ（１０６）の流体の量を調整するバルブ（１１２）と、変速機クラッチ（１０６）の圧力を読み取って、バルブ制御装置（１０４）に圧力読取値（２０４）を出力する圧力トランスデューサとを備えており、バルブ制御装置（１０４）が、バルブ駆動装置（１０８）にバルブ（１１２）を制御するための命令を出力する論理を備えており、命令は、目標圧力値（２０２）と圧力読取値とを用いて公式化されている。【選択図】  図１
2008503700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速機制御ユニット１０２と、
該変速機制御ユニット１０２からの入力として目標圧力値２０２を受け取るバルブ制御装置１０４と、
バルブ駆動装置１０８と、
変速機クラッチ１０６内の流体の量を調整するバルブ１１２と、
変速機クラッチ１０６内の圧力を読み取って、バルブ制御装置１０４に圧力読取値２０４を出力する圧力トランスデューサとを備え、
前記バルブ制御装置１０４が、バルブ駆動装置１０８にバルブ１１２を制御するための命令を出力する論理を備えており、前記命令は、目標圧力値２０２と圧力読取値２０４とを用いて公式化されていることを特徴とする変速機の圧力を制御するシステム。
【請求項２】
バルブ１１２は、圧力幅変調（ＰＷＭ）バルブである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
バルブ１１２は、比例バルブである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
命令が比例積分制御を用いて公式化されているものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
命令は、比例積分微分制御を用いて公式化されているものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
命令は、フィードフォワード制御を用いて公式化されているものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
命令は、比例微分制御を用いて公式化されているものである、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
バルブ制御装置１０４は、システムが飽和点に達したか否かを決定する論理を備えている、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
飽和点は、コンデンサによって得られる電圧の最大量により構成されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
変速機制御ユニット１０２からの目標圧力値２０２をバルブ制御装置１０４に入力し、
変速機のバルブ１１２を制御するための命令をバルブ駆動装置１０８に出力し、前記命令は、目標圧力値２０２と変速機クラッチ１０６の実際の圧力読取値とを用いて公式化されているものであることを特徴とする、変速機内の圧力を制御する方法。
【請求項１１】
バルブ１１２が圧力幅変調（ＰＷＭ）バルブである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
バルブ１１２が比例バルブである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
命令は、比例積分制御を用いて公式化されているものである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
命令は、比例積分微分制御を用いて公式化されているものである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
命令は、比例微分制御を用いて公式化されているものである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
命令は、フィードフォワード制御を用いて公式化されているものである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
バルブ制御装置１０４は、システムが飽和点に達したか否かを決定する論理を備えている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１８】
飽和点は、コンデンサによって得られる電圧の最大量により構成されている、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の変速機におけるバルブ等の、閉ループ型のバルブ圧力制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動変速機内のクラッチにおける作動流体を目標圧力値にするために、バルブ制御用のマイクロプロセッサを使用することは、よく知られている。このシステムは、或る期間のバルブの開度が変速機クラッチの目標圧力値と比例する、すなわち比例関係にあることを想定したヒューリスティックルール（heuristic rule）を利用している。この比例関係が一旦論理制御装置にプログラムされると、システムは、バルブ動作がクラッチ内の結果圧力値に適切に校正されるように作動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、最初に校正が正確であっても、時間の経過と共に、変速機内での部品が擦り減ってきたり、変速機内の流体が低減したり、システムの動作の固有の非直線性などにより劣化する。さらに、このシステムは，電圧変化や、圧力の脈動、その他のシステムの非直線性により、作動中にエラーを発生する固有の傾向がある。
【０００４】
つまり、この変速機の制御システムでは、再校正を行うことができない、すなわち、予めプログラムされたヒューリスティックルールを作動中に修正することができない。この変速機の制御システムは、“開ループ”として特徴付けられるが、この制御システムは変速機に入力を供給するが、変速機システムから出力として提供されたであろう情報を利用することができない。したがって、このような全てのシステムに実際存在する非線形状を説明する変速機の圧力制御システムが必要である。このようなシステムでは、定常状態エラーを防止しあるいは低減することが、さらに望ましい。
【０００５】
さらに、車両の性能、そして特に変速機の性能は、公知のように、変速機のパーツが老朽化し摩耗するなど、時間経過に伴って変化する。しかしながら、これまでの車両の変速機の制御システムは、“開ループ”であるので、老朽化したり摩耗した変速機におけるクラッチに加えられる圧力を校正することができない。これまでの開ループシステムは、変速機の部品の老朽化し摩耗することを単に認識できない。
【０００６】
そのため、変速機クラッチに圧力が加えられる車両に変速機の老朽化や摩耗を校正する変速機の制御システムを設けることは優位となる。そのような変速機の制御システムは、燃費の改善やより良い“運転性(drivability)”、すなわち、変速機が従来の開ループ制御システムよりも、よりスムーズにシフトする利点を有する。さらに、そのような変速機の制御システムは、変速機の部品が老朽化するのに伴う摩耗の蓄積を少なくし得る利点を有する。このことは、そのような部品が、低コスト化されたデザインや生産されたようなこれまでの変速機の部品よりも、圧力や他の力の下で、摩擦に対する許容誤差の必要性が低いからである。
【０００７】
以上のことから、変速機の圧力制御システムにとって、変速機の圧力状態に関する情報を利用して、目標圧力値に応じてバルブ動作を校正することが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
変速機内の圧力を制御するシステムは、変速機制御ユニットと、変速機制御ユニットからの入力として目標圧力値を受けるバルブ制御装置と、バルブ駆動装置と、変速機クラッチ内の流体の総量を調整するバルブと、変速機クラッチ内の圧力を読取ってその圧力読取値をバルブ制御装置に出力する圧力トランスデューサとを備えており、バルブ制御装置は、バルブを制御するための命令をバルブ駆動装置に出力するための論理を含め、命令は、目標圧力値と圧力読取値とを用いて公式化される。
【０００９】
さらに、変速機内の圧力を制御する方法は、変速機制御ユニットから目標圧力値をバルブ制御装置が受け取って、変速機内のバルブを制御するための命令をバルブ駆動装置に出力し、命令は、目標圧力値と変速機クラッチ内の実際に読み取った圧力読取値とを用いて公式化されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、変速機制御ユニット１０２は、変速機クラッチ１０６用の目標圧力値をバルブ制御装置１０４に出力する。バルブ制御装置１０４は、所定のヒューリスティックルールを利用してバルブ駆動装置１０８に命令する。この駆動装置は、目標の電圧を発生させることができるもので、所定の電圧を出力する。バルブ制御装置１０４を補助するヒューリスティックルールは、可変ゲイン制御構造により構成されているが、その詳細は、図２を参照しつつ以下に記述する。幾つかの実施の形態において、その一つとして図１に示されているように、変速機制御ユニット１０２とバルブ制御装置１０４はそれぞれ少なくとも一つのマイクロプロセッサにより構成されている。しかしながら、他の実施の形態においては、変速機制御ユニット１０２とバルブ制御装置１０４とは一緒に結合して一つのマイクロプロセッサを構成する。一般に、変速機制御ユニット１０２は、現在では公知のものの一つであるが、バルブ制御装置１０４は幾つかの新しい特徴があり、必ずしも限定するものではないが、変速機クラッチの圧力状態と関連する入力情報として入力し、そして、バルブ駆動装置１０８にヒューリスティックルールを適用して、上述した情報の少なくとも一部に基づいた電圧を生じさせることができる。バルブ駆動装置１０８からの電圧が入力されるソレノイド１１０は、変速機のマニホールド１１４内に配置されたバルブ１１２の構成要素である。
【００１１】
油溜め１１６からの圧力流体は、変速機ポンプ１１８により、供給ポート１２０を介して変速機マニホールド１１４に汲み上げられる。圧力流体は、制御ポート１２２を介して変速機マニホールドから流出する。バルブ１１２の状態は、制御ポート１２２から与えられた時点で、変速機マニホールド１１４を出る圧力流体の量を決定する。したがって、バルブがどの程度開いているか閉じているかによって、変速機クラッチ１２６に入る圧力流体の量、すなわち、変速機クラッチ１２６に供給される圧力が決定される。ここでは説明のために、変速機１１４を通って流れる圧力流体の全量または一部の量が制御ポート１２２を直接通る場合に、バルブ１１２が“開”または“部分的開” になっているものとする。同様に、変速機１１４を通って圧力流体が完全にまたは一部制御ポート１２２を直接通らない場合に、バルブ１１２が“閉”または“部分的閉” になっているものとする。
【００１２】
圧力トランスデューサ１２８は、当業者には公知のものであるが、変速機クラッチ１０６の直前直後またはその内部に配置されている。圧力トランスデューサ１２８は、バルブ駆動装置１０８に命令を出すバルブ制御装置１０４への入力を与え、この入力は、少なくとも部分的に変速機クラッチ１０６内の現在の圧力値の決定に関する、バルブ制御装置１０４への命令に基づいている。すなわち、バルブ制御装置１０４は、変速機制御ユニット１０２からの入力として目標圧力値を受け入れると共に、圧力トランスデューサ１２８からの圧力測定値を受け入れる。バルブ制御装置１０４で実行する制御論理の目的は、図２を参照して以下に詳述するが、バルブ１１２を調整して、変速機クラッチ１０６の圧力測定値が、変速機制御ユニット１０２によって決定された目標圧力値と等しくまたはより近付くようにすることにある。
【００１３】
バルブ１１２は、可変ブリードソレノイド（Variable Bleed Solenoid：ＶＢＳ）バルブや可変力ソレノイド（Variable Force Solenoid：ＶＦＳ）バルブなど、従来かあるどのような種類の比例バルブであっても良い。バルブ１１２はまた、圧力幅変調型（Pressure Width Modulation：ＰＷＭ）バルブであっても良い。ＶＢＳや、ＶＦＳや、ＰＷＭなどのバルブは、この技術分野では良く知られている。ＶＢＳやＶＦＳのバルブは、バルブの全開か一部開かに基づいて圧力を調整する比例バルブとしても知られている。ＰＷＭバルブは、対照的に、バルブが開いている間の時間の比率からなる動作周期により作動する。動作周期の間にバルブの全開か一部開かによって、ＰＷＭバルブは、ＶＢＳバルブの定常状態動作に匹敵する。知られているように、ＰＷＭバルブは、より有効ではあるが、より大きな帯域幅を必要とする。
【００１４】
図２は、バルブ制御装置１０４で実行される制御論理を示したものである。図２に示した実施の形態では、バルブ制御装置１０４の制御論理は、比例積分制御(proportional‐plus‐integral control)を利用するもので、比例積分すなわちＰＩ制御としても知られている。比例積分制御は当業者には公知である。本発明の他の実施の形態では、比例積分微分（proportional‐integral‐derivative：ＰＩＤ）、比例微分（proportional‐derivative：ＰＤ）、あるいはフィードフォワード制御など、公知の制御が使用される。さらに、当業者には、ここで述べる制御論理が経験的に特に定常状態誤差を低減するか防止するのに効果的であるものの一つを示されているが、ここで述べられている以外のヒューリスティックルールも本発明の技術的思想および請求の範囲と一致していることは、当業者が理解できることであろう。本発明の実施の形態の一つにおいて、マサチューセッツ（Massachusetts）州ナティック（Natick）のマスワークスインコーポレイテッド（Mathworks, Inc.）により販売されているＳＩＭＵＬＩＮＫ（登録商標）ソフトウエアプログラムがヒューリスティックルールのモデルに使用されている。
【００１５】
バルブ制御装置１０４は、２つの圧力値を受け取る。Ｐｃ２０２は、変速機制御装置１０２から受け取った目標圧力値を表示し、ときには指令圧力や制御圧力として参照される。Ｐｔ２０４は、変速機クラッチ１２６内に存在する実際の圧力として、圧力トランスデューサ１２８からの圧力読取値を表示する。ブロック２０６は、Ｐｃ２０２とＰｔ２０４との差を演算することによるサンプル誤差２０８を計算する。
【００１６】
ループゲイン２０９は、可変ゲインブロック２１０に入力するための単純なゲインに当てはめられる。ループゲイン２０９の大きさが増加すると、可変ゲインブロック２１０の計算で精度を上げることができるために誤差が減少することは、当業者に認識されるであろう。勿論、ループゲイン２０９の大きさが過去のある時点で一旦増加すると、そのシステムは不安定になることも理解されるであろう。
【００１７】
可変ゲインブロック２１０は、バルブ制御装置１０４から適当に出力するためのヒューリスティックルールに当てはめられる。サンプル誤差２０８は、比例ゲイン２１３に入力２１２として供給され、次に乗算(multiplication）ブロック２１４に入力される。Ｐｃ２０２は、入力２１５としてルック−アップテーブルブロック２１６に供給され、サンプル誤差２１４に掛けることによって定数を決定するためのルックアップテーブルとして使用される。このルックアップテーブルを使用することにより、バルブの非線形性を補正するためのゲインスケジューリングが達成される。最小応答時間でバルブ１１２を最も正確に制御した結果として生じた各サンプル誤差２０８の値と対応した定数を記憶することによって、ルックアップテーブルの値が経験的に決定できることは、当業者に認識されることであろう。ブロック２１４は、サンプル誤差２０８にブロック２１６で決定された定数を掛けて出力２１８を作り出す。
【００１８】
サンプル誤差２０８は、積分ゲイン２２０への入力２１９として供給され、サンプル誤差２０８に経験的に決定された定数を乗算することにより最小応答時間でバルブ１１２を正確に制御する。離散時間インテグレータ（discrete time integrator）２２２は、抽出エラー２０８が積分ゲイン２２０によって変更されるときの値を積算して、出力２２４を作り出す。離散時間の積算は、当業者に公知である。一般に、離散時間インテグレータ２２２は、車両が止まった後に再び運転するときだけ、リセットされる。一つの実際の例として、本発明ではＳＩＭＵＬＩＮＫソフトウエアプログラムで実行される、離散時間積分の台形法則（Trapezoidal method）を使用している。離散時間積分の台形法則は、特に、マスワークス社のシムリンク規則（バージョン５）の２−１１４から２−１２１に記載されており、ここでは参考として組み込まれる。上記のシムリンク規則に記載されているフォワード型オイラーの方式およびバックワード型のオイラーの方式（Forward Euler and Backward Euler methods）を含む、離散時間積分の他の方法を離散時間インテグレータ２２２に使用することができることは、当業者に理解されるであろう。
【００１９】
出力２１８と出力２２４は、ブロック２２６で合計され、その合計の結果はループゲイン２２７で増幅されて飽和ブロック（saturation block）２２８に供給される。コンデンサが適切な時間で放電されなければ、それは、電圧が“飽和”することとなり、さらにコンデンサへの入力が予定された効果を有しないことを意味するが、この飽和効果を限定する手段もまた公知である。よって、入力がバルブ駆動装置２０８に供給される前に必要な遅延２３０を飽和ブロック２２８が決定することは、当業者に理解されるであろう。
【００２０】
遅延２３０の後、バルブ制御装置１０４は、バルブ駆動装置１０８に入力２３２を供給する。バルブ１１２がＶＢＳバルブの場合には、バルブ駆動装置１０８への入力２３２は、バルブ１１２を必要な量だけ開いて、変速機クラッチ１２６を目標圧力値Ｐｃにする。バルブ１１２がＰＷＭバルブの場合には、バルブ駆動装置１０８への入力は、適当なレベルに作動サイクルをセットして、変速機クラッチ１２６を目標圧力値Ｐｃにする。
【００２１】
図３と図４は、共に本発明のシステムを示したグラフで、変速機クラッチ１２６の実際の圧力値Ｐｔ２０４に目標圧力値Ｐｃ２０２が非常に近付いている。変速機クラッチ１２６の実際の圧力値Ｐｔ２０４と目標圧力値Ｐｃ２０２との間を近づけることによって、本発明が従来の技術よりも多くの貴重な有利な点に達する。有利なことに、本発明は、目標圧力値Ｐｃ２０２が車両の変速機のパーツの老朽化や摩耗に対して適正となることによって、変速機の摩耗を改善する。開ループの変速機制御システムである従来の技術は、目標圧力値Ｐｃ２０２と実際の圧力値Ｐｔ２０４を６８．９５×１０-3ＭＰａ（１０ポンド／平方インチ（ＰＳＩ））以内に正確に合わせることができるが、本発明ではプラス−マイナス１３．７９×１０-3ＭＰａ（２ポンドＰＳＩ）にいたるまでの正確度を示している。したがって、現在の技術の、燃料の経済性、変速機の部品の磨耗性およびその耐久性、車両の運転性、すなわちギアのスムーズなシフトは、従来と同じであり、変速機の部品の設計および製造コストも同様に低くすることができた。
【００２２】
上述した内容は、例示的なものであり、限定的なものではない。上述した内容を読んだ当業者にとっては、実施例の他に多くの実施の形態と手法が明らかとなることであろう。本発明の範囲は、上述した内容を参考にして決定すべきではなく、添付の請求項を参照して、請求項が与えられたのと同等の最大限の意図に沿って決定されるべきである。変速機の制御の分野で将来起きるであろう進化が予測され意図されるが、そのような将来的な実施の形態にシステムおよび方法が組み入れられる。本発明が、修正し変更することができ、また、請求項によってのみ限定されることは、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明のシステムを示したものである。
【図２】図２は、本発明のシステムの制御論理の詳細を示したものである。
【図３】図３は、本発明のシステムが変速機クラッチ内で目標圧力値を生じさせることができた場合を示す第１グラフである。
【図４】図４は、本発明のシステムが変速機クラッチ内で目標圧力値を生じさせることができた場合を示す第２グラフである。
【図１】
2008503700.tif 000003
【図２】
2008503700.tif 000004
【図３】
2008503700.tif 000005
【図４】
2008503700.tif 000006
【国際調査報告】
2008503700.tif 000007
2008503700.tif 000008
2008503700.tif 000009