JPH023074B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体力学的トルクコンバーターおよび
多段プラネタリギヤを有するエンジンで駆動され
る車両の駆動系の制御系に関し、特に車両の駆動
軸ギヤ式の差動装置と車軸との組立体を介して駆
動可能に接続されたトルク出力部材とを有する駆
動系は適したコントロールシステムに関する。本
発明を実施できるようなオートマチツク トラン
スミツシヨン一例は米国特許第3309939号公報に
記載されている。その他の関連特許は米国特許第
3344681号、第3613484号、第3327554号および第
3400612号である。

公知例となつたこれら特許は内燃エンジンによ
つて駆動されるインペラーおよび駆動系のトルク
入力部材に連結されたタービンを含む流体力学的
トルクコンバーターとプラソタリギヤとの組合わ
せを開示している。ギヤへの各構成部材間の相対
運動は、駆動系が高速度比直結駆動状態となるよ
うに複数個のクラツチおよびブレーキによつて制
御される。一対の摩擦クラツチを設けて、これを
オンオフさせて駆動系の各構成部材を一致して回
転するようにしている。中間速度比駆動状態は前
記クラツチのうちの１個が離接解放され摩擦ブレ
ーキが掛けて駆動系の反動点を確立して中間速度
比駆動状態が達成される。これにより駆動系のト
ルク出力部材は前記タービンに対してアンダード
ライブされる。前記ブレーキはブレーキピストン
とピストンの両側に圧力室を有する複動式シリン
ダとを含む複動式ブレーキとされている。

本願の改良されたコントロールシステムでは、
ブレーキをかけると離接解放されるクラツチは単
動クラツチ圧力室を画成する流体シリンダとピス
トンとを有する単動式クラツチである。このクラ
ツチ圧力室から圧力流体が解放されると、前記ブ
レーキピストンの１側の圧力室の圧力が解放さ
れ、そこで前記ブレーキピストンの反対側の圧力
室に流体圧力が加えられて前記ブレーキがかけら
れることになる。前記のブレーキをかける速度は
タイミングバルブによつて制御される。作動圧力
がブレーキピストンの制御側に供給された時ブレ
ーキピストンの解放側からの流体の流量を制御す
ることによつて、ブレーキピストンのストローク
速度が制御され、そして直結駆動比からアンダー
ドライブ 中間速度比へのシフトダウン時のクラ
ツチの解放とブレーキ制動との間のインターバル
も制御される。

ドライバーのトルクの要求に応じて高速度比か
ら中間速度比へのシフトダウンでエンジン回転速
度が急激に上昇することになる。直結駆動クラツ
チが解放されると、エンジンはニユートラル状態
となり自由に増速することが許容され、エンジン
が適当な回転速度に達した後に前節で述べたやり
方によつて中間速度比ブレーキを掛けて上記シフ
トダウンをスムーズに行わせるようにする。周知
のトランスミツシヨンガバナバルブによつて供給
されるガバナ圧力は可変であり、車輌の増大速度
に感応する。前記ブレーキサーボ機構の幾何学的
配列と中間速度比ブレーキの制動側および前記ブ
レーキ解放用のタイミングコントロールバルブに
供給される制御圧力のレギユレーターのキヤリブ
レーシヨンとは、相互に関連づけられ適正な中間
ブレーキサーボ機構のストローク時間および前記
ブレーキサーボ機構のピストンに作用するスプリ
ング圧力とバランスする適正な流体圧力で得られ
る力を設定するようにされている。すなわち“ニ
ユートラル時間”を制御し、シフトダウンの時に
エンジンが加速されることが許容される時間間隔
は、車両の速度が増加するに応じて増加する。ト
ランスミツシヨンコントロールバルブのキヤリブ
レーシヨンは、特定のエンジン増速特性に適合さ
せ、即ち第３速度比から中間速度比へほとんど感
知できないほどのシフトダウンを達成させること
ができる。

シフトダウン制御を行うダウンシフト タイミ
ングバルブは米国特許第3099172号（ジヤニア特
許）に開示されている。この特許は本発明の譲受
人即ち出願人に譲渡されている。このタイミング
バルブはバルブで制御された解放側通路に対して
並行して配置された前記ブレーキサーボ機構の解
放通路内に配置された簡単なスプールおよび制御
オリフイスを含む。前記タイミングバルブはガバ
ナ圧力に感応して、車両の速度に応じて、前記解
放通路を開くかまたはそれを閉じるかのいずれか
を行う。前記解放通路が閉じられた時は、前記ブ
レーキサーボ機構の解放側の加圧流体は前記制御
オリフイスを通つて排出されるようにされ、そこ
で、シフトダウン時において前記ブレーキの掛動
を遅延させる。バルブキヤリブレーシヨンがなさ
れるエンジンおよびトランスミツシヨン装置の全
特定駆動状態において、クラツチ切断とブレーキ
制動との間に最適タイミングを設定するように、
常時車両速度をモニターするための可変的タイミ
ングコントロールなさしめる設計は、いままで一
度も試みられていない。周知のタイミングバルブ
構造の他の例は米国特許第3614903号公報第５図
に記載されており、それによるとトランスミツシ
ヨンシステムにおいていずれか一方または他方の
ブレーキに加圧流体を供給する流速を制御するた
めにメータリングピンが使用されている。しか
し、この構成においてもクラツチ圧力室と連通さ
れた解放圧力室を有する複動式ブレーキシリンダ
ーを使用するような試みはなされていない。さら
にまた刻々変化する車両の速度に対応したキヤリ
ブレーシヨンを変更するような装置について言及
されていない。

第１図の概略図では車両の内燃エンジンは１０
で示す。エンジン１０はクランクシヤフト１２、
およびドライバーにより操作されるリンク機構１
６を有するスロツトバルブによつて制御される空
気と燃料用のキヤブレーター１４を含む。キヤブ
レーター１４は空気と燃料の混合ガスを吸気マニ
ホールド１８に供給する。

エンジン１０のクランクシヤフト１２は流体力
学的トルクコンバーター２２の羽根車即ちインペ
ラー２０と連結されている。トルクコンバーター
２２は、インペラー２０の外方において、ブレー
ドタービン２４およびインペラーに対して流体の
流動関係があるように配置されたベーンステータ
２６を有する。ステータ２６はステータスリーブ
シヤフト２８上に支持され、かつオーバーランブ
レーキ３０によつてインペラー２０の回転方向と
は逆方向への回転は阻止されている。

タービン２０はタービンシヤフト３２と駆動的
に連結されている。タービンシヤフト３２は全体
として３４で示す多段伝動装置のトルク入力軸を
形成する。

第１図に示す伝動装置３４は２個の一段遊星歯
車装置即ちプラネタリギヤ３６，３８を含む。プ
ラネタリギヤ３６はリングギヤ４０、サンギヤ４
２およびキヤリア４４を有する。複数個のプラネ
タリピニオン４６がサンギヤ４２とリングギヤ４
０とにそれぞれ噛み合つた状態でキヤリア４４上
に軸持されている。プラネタリギヤ３８はキヤリ
ア４８、リングギヤ５０、およびプラネタリギヤ
３６と共通のサンギヤ４２を有する。キヤリア４
８はリングギヤ５０とサンギヤ４２とにそれぞれ
噛み合う複数個のプラネタリピニオン５２を軸持
する。キヤリア４８とリングギヤ４０とはトルク
出力軸５４と直結され、トルク出力軸５４は駆動
輪５６と駆動的に連結されている。流体圧式ガバ
ナ装置５８が出力軸５４と駆動的に連結されそし
て出力軸５４が駆動される回転速度に比例した大
きさの圧力信号を発生させるようにされている。

タービンシヤフト３７は前進クラツチ６０を介
してリングギヤ５０と連結するようにされてい
る。クラツチ６０はクラツチシリンダー６２を有
し、クラツチシリンダー６２内に環状ピストン６
４が配置されている。シリンダー６２とクラツチ
６０のトルク出力部材とは複数個の摩擦クラツチ
デイスクを有し、このデイスクはシリンダー６２
とピストン６４とによつて画成される圧力室内に
圧力流体が入れられた時ピストン６４によつて付
勢されて摩擦連結即ち制動をする。この目的のた
めに圧力流体供給通路６６が設けられている。

直結およびリバースクラツチ６８はタービンシ
ヤフト３７をドライブシエル７０に連結するよう
にされている。ドライブシエル７０はクラツチ６
８からのトルクをサンギヤ４２に伝達する。クラ
ツチ６８はクラツチシリンダー７２およびそれと
協働する環状ピストン７４を有する。これら両者
は圧力室を協働して画成し、この圧力室は通路７
６を通つて調節された制御圧が伝達された時に加
圧されるようにされている。シリンダー７２およ
びシリンダー６２がそれぞれ有する摩擦デイスク
はクラツチ６８のこの圧力室が加圧された時に摩
擦により連結即ち制動させられる。

ブレーキバンド７８はシリンダー７２を取り囲
んでおり、中間サーボ機構８０によつてそれが掛
動および解放されるようになつている。中間サー
ボ機構８０はサーボシリンダ８２およびそれと協
働するサーボピストン８４を含む。ピストン８４
とシリンダー８２とは両側に２個の圧力室即ちク
ラツチ制動室８６とクラツチ解放室８８とを画成
する。通路９０を通つて圧力がクラツチ制動室８
６に伝達されるとサーボピストン８４は駆動して
ブレーキバンド７８が制動させられる。圧力流体
が通路９２に入れられると、クラツチ解放室８８
は加圧されそしてブレーキバンド７８は解放させ
られる。両方の室８６，８８が同時に加圧された
時は中間サーボ機構８０はブレーキバンド７８を
解放状態にする。

ローおよびリバースブレーキバンド９４はキヤ
リア４４の一部分を形成するブレーキドラムを取
り囲む。ローおよびリバースブレーキサーボ機構
９６はブレーキバンド９４の制動および解放を行
わせるようにされている。サーボ機構９６はシリ
ンダー９８およびそれと協働するピストン１００
とを含み、これら両者は通路１０２を通つて圧力
流体が入れられる時に加圧される圧力室を画成す
る。

キヤリア４４は最低速度比にある通常の前進駆
動時に、オーバーランブレーキ１０４によつて制
動されるようにされている。

作動時において、最低速度比前進駆動状態にあ
るときは前進クラツチ６０は掛動されておりそこ
でタービン２４のトルクをリングギヤ５０に伝達
することが許容される。前進駆動トルクはキヤリ
ア４８にそして出力軸５４へと伝達される。サン
ギヤ４２は逆転方向に駆動されるようになり、そ
してキヤリア４４は反動点として作用するので、
リングギヤ４０は前進駆動方向に駆動され、かく
してタービンシヤフト３２からトルク出力軸５４
への伝動装置３４を介した２個のトルク伝達通路
が形成される。

最低速度比駆動から中間速度比へのシフトアツ
プはブレーキバンド７８を掛動することによつて
達成される。このことはサンギヤ４２の回転を阻
止し、そこでサンギヤ４２は反動点として作用
し、そしてリングギヤ５０はタービンシヤフト３
２と連結された状態にされ、リングギヤ４８と出
力軸５４とはアンダードライブ中間速度比で駆動
される。オーバーランブレーキ１０４はサンギヤ
４４のフリーホイール回転をこの時に許容する。

アンダードライブ中間速度比から直結速度比へ
のシフトアツプはクラツチ６８とクラツチ６０と
の両方を同時に入れることによつて達成される。
ブレーキバンド７８は解放される。そこで伝動装
置３４の各部材は１：１のギヤ比即ち速度比で同
期して回転する。

リバース駆動はブレーキバンド９４をかけそれ
によりキヤリア４４の回転を阻止することにより
得られる。クラツチ６０は解放される。クラツチ
６８の方は掛動されている。そこでタービンシヤ
フト３２はサンギヤ４２と連結された状態にな
り、そこでキヤリア４４が反動点となつてリング
ギヤ４０と出力軸５４とはリバース方向に駆動さ
れる。

第２Ａ図および第２Ｂ図は第１図を参照して述
べた各クラツチの制動と解放とを制御するコント
ロールバルブ回路を示す。第２Ａ図の符号１０６
はコントロールシステムへの圧力源となるフロン
トポンプを示す。フロントポンプ１０６は第１図
で概略的に示すようにインペラー２０によつて駆
動される。ポンプ１０６の吐出側はメインオイル
プレツシヤーレギユレータバルブ１０８と連通さ
れており、このレギユレータバルブ１０８はコン
トロール圧力通路１１０内の圧力の大きさを調節
する作用をする。レギユレータバルブ１０８は第
２Ａ図でみてバルブスプリングによつて上方に向
けて付勢されたバルブスプールを含む。メインプ
レツシヤーブースター１１２は前記バルブスプリ
ングに対して作用しそして通路１１４を通つて伝
達されるリバースクラツチの圧力を受けるように
されている。メインプレツシヤーブースター１１
２はまた通路１１６を通つて伝達されるスロツト
ル圧力信号をもまた受けるようにされている。リ
バースクラツチが加圧されると、レギユレーター
バルブ１０８はクラツチおよびブレーキの能力を
増大させるためにより高い圧力レベルに調節す
る。同様にエンジントルクが増大すると、通路１
１６内の圧力は増大し、それによりレギユレータ
バルブ１０８からの調節された吐出圧力をブース
ト即ち増圧する。

通路１１６内の信号はバキユームダイアフラム
１２２によつて作動されるバルブスプール１２０
を有するスロツトルバルブ組立体１１８から得ら
れる。バキユームダイアフラム１２２はエンジン
吸気マニホールド１８と通路１２４を介して連通
されている。通路１１０から来るコントロールプ
レツシヤーは通路１２６を通つてスロツトルバル
ブ組立体１１８に伝達される。エンジン吸気マニ
ホールド１８の圧力が変化する時は、通路１１６
内の調節された吐出圧力はエンジントルクにほぼ
比例した大きさになるように調節される。

ガバナバルブ組立体１２８もまたマニユアルバ
ルブ１３２を介した通路１３０を通つてコントロ
ール圧力が供給される。運転中は、マニユアルバ
ルブ１３２は通路１３０を通るコントロール圧力
を各前進駆動速度比の動作中に供給する。ガバナ
バルブ組立体１２８によつて発生させられるガバ
ナ圧力信号は通路１３４を通つて２−３シフトバ
ルブ１３６と１−２シフトバルブ１３８とに供給
される。

スロツトルバルブ組立体１１８からのスロツト
ル圧力信号は前記各シフトバルブ１３６，１３８
へスロツトル圧力ブースター１４０を介して供給
される。スロツトル圧力ブースター１４０へのコ
ントロール圧力の供給は前記したコントロール圧
力通路１１０と連通する通路１４２を通つて供給
される。スロツトル圧力ブースター１４０の出力
圧力は、実際には増圧されたスロツトル圧力であ
つて、２−３シフトバルブ３６の基部に配置され
たスロツトル圧力モジユレーター１４６に通路１
４４を通つて供給される。スロツトル圧力モジユ
レーター１４６は前記出力圧力を減圧し、この減
圧されたスロツトル圧力は２−３シフトバルブ１
３６の下端部および隣接する１−２シフトバルブ
１３８の隣接するランドの作動装置領域に作用す
る。このスロツトル圧力の作用によつて、各シフ
トバルブ１３６，１３８にガバナ圧力信号に対向
する押圧力を発生せしめ、それによりエンジン吸
気マニホールド１８の圧力によつて表わされるエ
ンジントルクの大きさに依存するシフトアツプポ
イントを遅らせる。

第１図でみて判るように中間サーボ機構８０は
両方向駆動式即ちサーボピストン８４の両側に圧
力室を設けたものである。両圧力室が加圧される
時はサーボピストン８４はブレーキ解放位置に移
動する。クラツチ解放室８８の圧油が排出される
とクラツチ制動室８６の圧力はサーボピストン８
４によるスプリングに抗しての移動に応じてブレ
ーキを制動するようにする。

３−２シフトダウンでは直結駆動クラツチ６８
は解放されそして中間サーボ機構が制動された状
態になる。このことは２−３シフトバルブ１３６
が上方に向けて移動されるときに通路７６はマニ
ユアルバルブ１３２の吐出ポートを介して吐出部
と連通する通路１４８と連結させられることにな
る。通路１５０は通路７６と連通しておりそして
３−２シフトダウンの時は２−３シフトバルブ１
３６を介して共通の吐出流体通路を通つて吐出さ
れる。通路１５０はバルブ室１５４およびバルブ
室内に配置された可動なバルブスプール１５６を
有するアキユムレータータイミングバルブ１５２
と連通する。通路１５０はバルブ室１５４を介し
て、インタミーデイツトサーボ機構８０のクラツ
チ解放室８８と連通する通路９２と連通する。前
記クラツチ解放室８８から流体が吐出される時
は、前記流体は通路９２を通つて移動しそして一
方向チエツクバルブ１５８を含むアキユムレータ
ータイミングバルブ１５２を通りそして通路１５
０に流入する。前記流体は次に２−３シフトバル
ブ１３６を介してマニユアルバルブ１３２の吐出
ポートに流れる。チエツクバルブ１５８は流量制
限オリフイス１６０への流れをバイパスして流
す。流量制限オリフイス１６０は２−３アツプシ
フトするためインタミーデイツトサーボ機構８０
が解放状態にされる時に通路１５０から通路９２
への流れる流体の流量を制限する。このバルブス
プール１５６の頂部側は通路１３４によつてガバ
ナ圧力信号が伝達されるようになつている。

第３図にはアキユムレータータイミングバルブ
１５２の拡大図を示す。第３図でわかるようにバ
ルブスプール１５６はバルブ室１５４内に適当に
配置された一対のランド１６２，１６４を有す
る。ランド１６２，１６４間の間隔はバルブスプ
ール１５６がバルブ室１５４内を摺動する時にぐ
らつかないような間隔に設定される。端部壁１６
８に接してバルブスプリング１６６が着座してお
り、そしてガバナ圧力信号がスプリング１６６を
入れたスプリング室内に供給されている。ガバナ
圧力信号をバルブ１５２に伝達する通路１３４の
一部を第３図に示す。スプール１６６の左側端部
にメータリングピン１７０即ち軸部を有する。メ
ータリングピン１７０は１７２で示すような予め
定められたキヤリブレートされたテーパーがつけ
られており、そして前記テーパーがつけられた部
分は流量制限オリフイス１７４内に入れられる。
サーボ解放ポート１７６はオリフイス１７４の右
手側にあるバルブ室１５４と連通する。吐出ポー
ト１７８はオリフイス１７４の反対側即ち左手側
と連通する。サーボ解放ポート１７６は通路９２
と連通し、そしてポート１７８は通路１８０と連
通する。通路１８０はチエツクバルブ１５８およ
び流量制限オリフイス１６０を通つて通路１５０
まで延在する。

３−２トルク要求シフトダウン時のシフト特性
は改善された。何故なら中間サーボ機構の解放側
の吐出における遅延は、直結クラツチ６８が切ら
れた時にニユートラルにおいてエンジンは自由に
加速することができるようにされたからである。
クラツチ６８の解放とブレーキバンド７８の制動
との間における遅延の度合はアキユムレータータ
イミングバルブ１５２によつて設定される。もし
３−２シフトダウンの瞬間における車輌の速度が
高速であるならば、アキユムレータータイミング
バルブ１５２に対して作用するガバナ圧力による
力は大きくなるであろう。このことは解放側への
流体流路への制限がより強くなるであろう。この
結果前記シフトダウンが完了する前に適正速度に
至るまでエンジンを加速させるための時間を長く
取ることができるものとなつた。高速ギヤ比クラ
ツチ６８の解放はクラツチの流体を通路７６に設
けた吐出流量制限ポート１８２を通つて吐出させ
ることによつて行われる。このポート１８２から
流体はアプシフト時は一方向チエツクバルブ１８
４によつてバイパスさせられる。このオリフイス
効果即ち流量制限効果は比較的に短いダイレクト
クラツチ解放時間をもたらす。中間サーボ機構の
制動時間はメータリングバルブであるアキユムレ
ータータイミングバルブ１５２によつて制御させ
る。このバルブ１５２は固定流オリフイス効果と
結合して車輌の速度が増加した時にニユートラル
タイムを増大させる結果をもたらす。前記各ダウ
ンシフトはサードギヤからセコンドギヤにシフト
するに必要な所望のエンジン加速を得るためにキ
ヤリブレートによる調整がなされてもよい。前記
キヤリブレートはエンジンの特性およびトランス
ミツシヨンのトルク容量によつて決められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例であるプラネタリギ
ヤ、トルクコンバーター、およびトランスミツシ
ヨンクラツチおよびブレーキを有するオートマチ
ツクトランスミツシヨンの概略構造図を示し、第
２Ａ図および第２Ｂ図は第１図で示すクラツチお
よびブレーキの掛動と解放とを制御するコントロ
ール回路を示し、第３図は第２図に示すアキユム
レータータイミングバルブの拡大断面図を示す。 １０……エンジン、３４……多変速比伝動装
置、５６……駆動輪、８０……中間サーボ機構
（クラツチサーボ機構）、８４……ピストン、８６
……クラツチ制動室（圧力室）、８８……クラツ
チ解放室（圧力室）、９６……ローおよびリバー
スブレーキサーボ機構（ブレーキサーボ機構）、
１１８……スロツトルバルブ組立体（エンジント
ルク信号発生源）、１２８……ガバナバルブ組立
体（速度信号発生源）、１３６……２−３シフト
バルブ（シフトバルブ装置）、１３８……１−２
シフトバルブ（シフトバルブ装置）、１５２……
アキユムレータータイミングバルブ、１５４……
バルブ室、１５６……バルブスプール、１７０…
…メータリングピン、１７４……（流量制限）オ
リフイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内燃エンジンおよび前記エンジンと車両の駆
   動輪即ち牽引車軸との間に複数個のトルク伝達通
   路を形成する多速度比伝動装置を有する車両の駆
   動系に使用されるオートマチツク トランスミツ
   シヨンにおいて、 前記伝動装置の部材間の相対運動を制御するこ
   とによつて速度比の切換えを行なうブレーキサー
   ボ機構およびクラツチサーボ機構を含む流体圧力
   駆動式サーボ機構であつて、前記クラツチサーボ
   機構は高速度比駆動時に入れられ即ち制動されそ
   して中間速度比駆動時に切られ即ち解放されるよ
   うにされ、前記ブレーキサーボ機構は高速度比駆
   動時に切られ即ち解放されそして中間速度比駆動
   時にかけられ即ち制御されるようにされており、
   前記ブレーキサーボ機構は圧力により可動なピス
   トンおよび前記ピストンの両側に設けられた２個
   の圧力室を有しかつ２個の前記圧力室両方に圧力
   がかけられた時に前記ピストンはブレーキを制動
   させる位置をとるように前記ピストンの解放側の
   有効受圧面積はその制動側の有効受圧面積よりも
   大きくされている、流体圧力駆動式サーボ機構
   と、 前記２個の圧力室に選択的に圧力を供給しまた
   はそれから圧力を吐出させるシフトバルブ装置
   と、 エンジントルク信号発生源、および前記シフト
   バルブ装置を駆動するように前記シフトバルブ装
   置と連通された、前記車両が駆動される速度に比
   例した速度信号発生源と、 バルブ室と前記バルブ室内に入れられた可動な
   バルブスプールとを含み、かつ前記ブレーキサー
   ボ機構の前記解放側と流体的に連通するアキユム
   レータータイミングバルブと、 前記バルブ室内に配置された流量メータリング
   オリフイスと、を有し、 前記バルブスプールは前記オリフイスとはまり
   合う状態に配置されたメータリングピンを有し、
   前記メータリングピンはそれが一方向に向けて移
   動される時は前記オリフイスの有効流体通過面積
   を減少させるように、そしてそれが反対方向に向
   けて移動される時は前記オリフイスの有効流体通
   過面積を増大させるようにテーパーづけられ、前
   記オリフイスに相対的に移動可能にされており、 前記タイミングバルブは前記速度信号発生源即
   ちガバナバルブ組立体と流体的に連通し後者は前
   者に圧力を供給して前記バルブスプールを前記一
   方向に向けて移動させ、前記高速度比駆動から前
   記中間速度比駆動にギヤ比の変更を行う時に前記
   ブレーキを制動させることを遅延させるようにさ
   れており、前記遅延の大きさは前記駆動される速
   度に依存するようにされたことを特徴とするオー
   トマチツク トランスミツシヨン。