JPH03213758A - 車両用自動変速機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は複数の摩擦係合手段の係合・解放によって変
速段を設定する自動変速機であって、所定の変速段を設
定するための摩擦係合手段の係合・解放の組合せパター
ンが複数種類ありかつそれらの組合せパターンのうちい
ずれかは、設定する変速比は同一であっても回転部材の
回転数が異なることになる自動変速機に関するものであ
る。

従来の技術 車両用の自動変速機は、一般に、複数組の遊星歯車機構
を使用し、それぞれのサンギヤやリングギヤあるいはキ
ャリヤなどの回転部材のうちの所定の回転部材同士を連
結し、またいずれかの回転部材を入力軸にクラッチ手段
を介して選択的に連結し、さらに他のいずれかの回転部
材をブレーキ手段によって選択的に固定するとともに更
に他の回転部材に出力軸を連結する構成である。この種
の自動変速機では、使用する遊星歯車機構の数やそれぞ
れの回転部材の連結の仕方、あるいはクラッチ手段やブ
レーキ手段などの摩擦係合手段の数や設置の仕方によっ
て設定可能な変速段数やそれぞれの変速段での変速比、
あるいは回転部材の回転数や負荷トルクなどが様々に変
化し、そして原理的に構成可能なものは極めて多数にの
ぼる。原理的に構成可能のものであっても全てが実用で
きるものではなく、製造が容易であること、小型軽量で
あること、変速制御性に富むこと、耐久性に優れている
ことなどの実用上の要求を充分溝すものを創作すること
は決して容易でない。例えば三組の遊星歯車機構を使用
して前進５段・後進１段の変速段を設定可能な自動変速
機であっても、クラッチなどの摩擦係合手段の配置の仕
方や各遊星歯車機構のギヤ比（サンギヤとリングギヤと
の歯数の比）の採り方によって後進段での変速比が大き
くなり過ぎる場合があり、このような自動変速機にあっ
ては摩擦係合手段の容量を大きくする必要があり、また
その摩擦係合手段や軸受などの耐久性が損なわれるなど
の問題がある。

本出願人はこのような問題を解消することのできる自動
変速機として、三組のシングルビニオン型遊星歯車機構
を使用して主要前進５段と後進１段とのほかに、所謂２
．２速や２．５速、あるいは３５速などの複数の中間段
を設定することのできる自動変速機を既に提案し、また
その制御方法を特願％１−２９５８２３号によって提案
した。

その自動変速機は、中間段を含む全体として前進１０段
・後進１段の変速段を設定できることに加え、第１速や
第２速あるいは第３速などの所定の変速段を設定するた
めの摩擦係合手段の係合・解放の組合せパターンが複数
種類あり、しかもそれらのパターンうちには、設定され
る変速比は同一であってもいずれかの回転部材の回転数
が異なるパターンがある。したがって隣接する変速段へ
の変速や所謂飛越し変速などを行なう場合、選択する係
合・解放パターンによっては、回転部材の回転数や変速
に伴う変動回転数が大きくなったり、また飛越し変速の
際に経由する中間段によっては回転部材の累積変動回転
数が大きくなったりし、さらには係合・解放状態を切換
え動作させるべき摩擦係合手段が三つ以上となる所謂同
時変速が生じる場合がある。このように本出願人が既に
提案した自動変速機では、選択可能な変速パターンが多
種類あり、そこで前掲の特願平１−２９５８２３号の方
法では、回転部材の累積変動回転数が少なく、かつ係合
・解放状態を切換えるべき摩擦係合手段の数が少なくな
るよう中間段を経由して飛越し変速を実行することとし
たのである。

発明が解決しようする課題 しかるに係合・解放パターンが複数種類ある自動変速機
では、同時変速を避ける係合・解放パターンを選択すれ
ば、いずれかの回転部材の変動回転数が大きくなり、ま
た反対に変動回転数が小さくなる係合・解放パターンを
選択すれば、同時変速とならざるを得ない場合がある。

このような場合、同時変速を避けるとともに変動回転数
を小さくするためには、他の変速段を経由する変速を実
行することになるが、常時、この種の変速制御を行なう
とすれば、摩擦係合手段の切換え動作回数が多くなり、
それに伴って変速のための制御が複雑化する問題がある
。

この発明は上記の問題点を解消するべくなされたもので
、変速のための制御を簡素化し、また耐久性や変速ショ
ックへの影響の少ない変速を実行することのできる自動
変速機を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 すなわち耐久性や変速シラツクには実際の回転数が影響
するのであり、しかもその実回転数は車両の走行状態に
よって変わり、したがって高速走行状態あるいはエンジ
ンが高回転状態にある場合には耐久性などの点で実行し
得ない変速パターンであっても、低速走行状態あるいは
エンジンが低回転状態にある場合には耐久性などに対す
る影響が殆んどないのであり、この発明はこの点に着目
してなされたのである。そしてこの発明の自動変′速機
は、複数の摩擦係合手段とこれらの摩擦係合手段の係合
・解放の状態に応じて変速比の互いに異なる複数の変速
段に設定される歯車列とを有するとともに、所定の変速
段を設定するための摩擦係合手段の係合・解放の組合せ
パターンとして変速比は同一でかつ回転部材の回転数の
異なる複数種類のパターンがある車両用自動変速機にお
いて、前記所定の変速段への変速の際に、いずれかの回
転部材の回転数が予め定めた値以下であれば前記所定の
変速段を所定の回転部材の変動回転数が大きくなる摩擦
係合手段の係合・解放の組合せパターンで設定し、かつ
いずれかの回転部材の回転数が予め定めた値より大きけ
れば前記所定の変速段を所定の回転部材の変動回転数が
小さくなる摩擦係合手段の係合・解放の組合せパターン
で設定するよう変速制御を行なう制御装置を備えている
ことを特徴とするものである。

作　　　　　用 この発明の自動変速機においては、変速段を設定するた
めの摩擦係合手段の係合・解放パターンを制御装置が選
択して変速が実行されるが、変速比が同一であってもい
ずれかの回転部材の回転数が異なる複数の係合・解放パ
ターンのある変速段については、選択されるパターンが
条件によって異なる。すなわち入力軸などの所定の回転
部材の回転数が予め定めた値以下であれば、いずれかの
回転部材の変動回転数が大きい係合・解放パターンで変
速段を設定し、したがって所謂同時変速とならない変速
を行なうことができる。これとは反対に入力軸などの所
定の回転部材の回転数が予め定めた値を越えていれば、
いずれかの回転部材の変動回転数の小さい係合・解放パ
ターンで変速段を設定し、したがって変速ショックが少
なく、また耐久性を損なわない変速を行なうことができ
る。

その結果、同時変速や中間段を経由する変速は、変動回
転数が大きい場合に限られるから、変速制御が容易にな
る。

実　　施　　例 つぎにこの発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示す例は三組のシングルピニオン型遊星歯車機
構１，２．３を主体として歯車列を構成したものであっ
て、これらの各遊星歯車機構１゜２．３における各要素
が次のように連結されて構成されている。すなわち第１
遊星歯車機構１のキャリヤＩＣと第３遊星歯車機構３の
リングギヤ３Ｒとが一体となって回転するよう連結され
るとともに、第２遊星歯車機構２のリングギヤ２Ｒと第
３遊星歯車機構３のキャリヤ３Ｃとが一体となって回転
するよう連結されている。また第１遊星歯車機構１のサ
ンギヤＩＳは第２クラッチ手段に２を介して第２遊星歯
車機構２のキャリヤ２Ｃに連結される一方、第４クラッ
チ手段に４を介して第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓ
に連結され、さらに第２遊星歯車機構２のキャリヤ２Ｃ
は第５クラッチ手段に５を介して第３遊星歯車機構３の
サンギヤ３Ｓに連結されている。

なお、上記の各要素の連結構造としては、中空軸や中実
軸もしくは適宜のコネクティングドラムなどの一般の自
動変速機で採用されている連結構造などを採用すること
ができる。

入力軸４は、トルクコンバータや流体継手などの動力伝
達手段（図示せず）を介してエンジン（図示せず）に連
結されており、この入力軸４と第１遊星歯車機構１のリ
ングギヤＩＲとの間には、両者を選択的に連結する第１
クラッチ手段に１が設けられ、また入力軸４と第１遊星
歯車機構１のサンギヤＩＳとの間には、両者を選択的に
連結する第３クラッチ手段に３が設けられている。

上記の第１ないし第５のクラッチ手段Ｋｌ、〜に５のう
ち第４クラッチ手段に４は、互いに並列の関係にある一
方向クラッチ２０と多板クラッチ２２とによって構成さ
れており、他のクラッチ手段は多板クラッチによって構
成されている。なお、実用にあたっては、各構成部材の
配置上の制約があるから、各クラッチ手段Ｋｌ、に２．
に３．に４、に５に対する連結部材としてコネクテイン
グドラムなどの適宜の中間部材を介在させ得ることは勿
論である。

また上記の遊星歯車機構１．２．３における回転部材の
回転を阻止するブレーキ手段として、第３遊星歯車機構
３のサンギヤ３Ｓの回転を選択的に阻止する第１ブレー
キ手段Ｂ１と、第２遊星歯車機構２のキャリヤ２Ｃの回
転を選択的に阻止する第２ブレーキ手段Ｂ２と、第２遊
星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの回転を選択的に阻止する
第３ブレーキ手段Ｂ３と、第１遊星歯車機構１のサンギ
ヤＩＳの回転を選択的に阻止する第４ブレーキ手段Ｂ４
とが設けられている。これらのブレーキ手段のうち第１
ブレーキ手段Ｂ１は、第３遊星歯車機構３のサンギヤ３
Ｓとトランスミッションケース（以下、単にケースと記
す）６との間に設けられた一方向クラッチ４０とこの一
方向クラッチ４０と並列の関係にあるバンドブレーキ４
２とによって構成されており、また第２ブレーキ手段Ｂ
２は多板ブレーキであり、さらに第３ブレーキ手段Ｂ３
および第４ブレーキ手段Ｂ４はそれぞれバンドブレーキ
によって構成されている。なお、実用にあたっては、こ
れらのブレーキ手段Ｂｌ、Ｂ２゜Ｂ３．Ｂ４とこれらの
ブレーキ手段Ｂｌ、Ｂ２゜Ｂ３．Ｂ４によって固定すべ
き各要素との間もしくはケース６との間に適宜の連結部
材を介在させ得ることは勿論である。

そしてプロペラシャフトやカウンタギヤ（それぞれ図示
せず）に回転を伝達する出力軸５が、互いに連結された
第２遊星歯車機構２のリングギヤ２Ｒと第３遊星歯車機
構３のキャリヤ３Ｃに対して連結されている。

この第１図に示す構成の自動変速機では、前進５段・後
進１段を主たる変速段とし、これに前進第２速と第３速
との間に所謂第２．２速、第２．５速、第２．７速の変
速段を付加し、かつ前進第３速と第４速との間に所謂第
３，２速と第３，５速とを付加した前進１０段・後進１
段の変速段を設定することが原理的には可能であり、ま
た第２，２速、第２．７速、第３．２速および第３．５
速を除いた他の変速段では、当該変速段を設定するため
のクラッチ手段およびブレーキ手段の係合・解放の組合
せ（所謂係合・解放パターン）は複数組あり、これを作
動表として示せば第１表のとおりである。またそれぞれ
の係合・解放パターンにおける各遊星歯車機構１．２．
３の回転要素の回転数を、入力軸４の回転数を“１”と
した場合の比率で第２表に示す。

なお、第１表において、０印は係合することを示し、空
欄は解放することを示し、また＊印は係合させてもよい
ことを示し、さらにこの＊印には第１速の第５クラッチ
手段に５や第１ブレーキ手段Ｂ１などのように解放して
も変速比や回転状態に変化が生じないもの、第４速のｂ
欄のパターンにおける第１ブレーキ手段Ｂ１のように解
放すれば変速比は変化しないが回転状態が変化するもの
、第２速のｂ欄のパータンにおける第４クラッチ手段に
４や第３ブレーキ手段Ｂ３のように他の＊印の手段を係
合させていれば解放しても変速比および回転状態に変化
が生じないものを含む。また第１表および第２表におい
て第２速、第３速、第４速、第５速および後進段でのａ
、ｂ、ｃ・・・の符号を付した欄は、当該変速段を設定
するための係合・解放パターンのうち遊星歯車機構の回
転要素の回転数が異なるものの係合・解放パターンであ
ることを示し、さらに■、■、■・・・の符号は遊星歯
車機構の回転要素の回転数が異ならないものの係合・解
放パターン同士の種別を表わす。

第 表 第 ２ 表 第１表は原理的に設定可能な変速段を示すものであり、
実用の際にはこれらの変速段のうちから動力性能や加速
性などの点で優れたものとなる変速段を選択して設定す
ることになり、具体的には変速比が等比級数に近い関係
となる変速段を主要変速段として選択することになり、
またそれぞれの変速段を設定するための係合・解放パタ
ーンとして第１表に掲げるもののうちから変速制御性や
耐久性などの点で有利なものを選択することになる。ま
た第１図に示す例では、第４クラッチ手段に４および第
１ブレーキ手段Ｂ１のそれぞれが、一方向クラッチ２０
．４０を備えた構成であるから、第４クラッチ手段に４
の係合状態は、第１遊星歯車機構１のサンギヤＩＳと第
２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓとの相対回転方向が一
方向クラッチ２０の係合する方向であれば、一方向クラ
ッチ２０によって係合状態を維持し、エンジンブレーキ
を必要とする場合などの相対回転方向が一方向クラッチ
２０の解放する方向であれば多板クラッチ２２を係合さ
せて第４クラッチ手段に４を係合状態とする。また第１
ブレーキ手段Ｂｌについても同様であって、第３遊星歯
車機構３のサンギヤ３Ｓの回転方向が一方向クラッチ４
０の係合する方向であれば、一方向クラッチ４０を係合
させて第１ブレーキ手段Ｂ１を係合状態さし、エンジン
ブレーキを必要とするなどの相対回転方向が一方向クラ
ッチ４０の解放する方向であれば、多板ブレーキ４２を
係合させて第１ブレーキ手段Ｂ１を係合状態とする。

第１図に示す自動変速機においても、第１表に示す各変
速段の設定は従来の自動変速機と同様に、スロットル開
度に代表されるエンジン負荷と車速とに応じて行なわれ
、そのための制御手段として、前記各クラッチ手段やブ
レーキ手段に対してこれらを係合・解放させるための油
圧を給排する油圧制御装置Ｃと、車速Ｖやスロットル開
度θあるいはシフトポジション、走行モードセレクト信
号、油温などの入力データに基づいて油圧制御装置Ｃに
対して電気的な指示信号を出力する電子コントロールユ
ニット（ＥＣＵ）Ｅとが設けられている。

これらの油圧制御装置Ｃおよび電子コントロールユニッ
トＥとからなる制御装置は、変速段の設定を車速Ｖやス
ロットル開度θなどの走行条件に基づいて行なうが、係
合・解放パターンが複数種類ある変速段については、変
速時の条件に応じて係合・解放パターンを選択して当該
変速段を設定するようになっている。

これを具体的に説明すると以下のとおりである。

すなわち第３速で走行している状態で車速の増大やスロ
ットル開度の低下が生じると、その程度に応じて第５速
への変速が判断され、その場合、選択可能な係合・解放
パターンは第１表および第２表に示すように三種類のパ
ターンがある。その第５速を設定するための係合・解放
パターンの選択基準として第１図に示す自動変速機では
、所定の回転部材例えば入力軸４の回転数を採用し、そ
の大小に応じて選択する係合・解放パターンを異ならせ
る。すなわち第２図において、第３速を第１表のｄＷＪ
のパターンで設定して走行している状態で第５速への変
速が判断されると（ステップ１）、入力軸４の回転数Ｎ
ｉが予め定めた値α以下か否かの判断を行なう（ステッ
プ２）。ここで基準となる値αは歯車列を構成している
回転部材の耐久性を考慮して定められる値であって、定
数であってもよく、あるいは油温などの条件に応じて変
化させる変数であってもよい。ステップ２の判断結果が
“イエス”であれば、ステップ３に進んで係合・解放パ
ターンを、第３速を設定しているｄ欄のパターンから第
５速を設定するための係合・解放パターンとして第１表
のｂ欄のパターンもしくはＣ欄のパターンに変更する出
力を行なう。すなわちステップ２の判断結果が“イエス
”であれば、歯車列における回転部材の回転数が耐久性
に影響しない回転数と判断されたことになり、そしてこ
の場合に出力される係合・解放パターンは同時変速とな
らないパターンであるものの、第１ｉｌ星歯車機構１の
リングギヤＩＲもしくは第３遊星歯車機構３のサンギヤ
３Ｓの回転数が入力軸４の回転数の２倍以上になるパタ
ーンである。具体的には、第３速のｄ欄のパターンは第
１ないし第３のクラッチ手段に１〜に３と第１ブレーキ
手段Ｂ１とを係合させることのできるパターンであり、
これに対して第５速のＣ欄のパターンは、第１ないし第
３のクラッチ手段に１〜に３と第３ブレーキ手段Ｂ３と
を係合させるパターンであるから、その変速は第１ブレ
ーキ手段Ｂｌの解放と第３ブレーキ手段Ｂ３の係合とを
並行して行なうことにより実行できる。また第５速をＣ
欄のパターンで設定するとした場合、このパターンは第
２クラッチ手段に２、第３クラッチ手段に３、第１ブレ
ーキ手段Ｂ１ならびに第３ブレーキ手段Ｂ３を係合させ
ることのできるパターンであるから、第３速からの変速
は、第１クラッチ手段Ｋｌを解放するとともに第３ブレ
ーキ手段Ｂ３を係合させることにより実行できる。した
がっていずれの場合であっても二つの摩擦係合手段の係
合・解放状態を切換えることにより変速を行なうことが
でき、換言すれば同時変速とならないので変速のための
制御は容易である。またこの場合、第２表から知られる
ように第１遊星歯車機構１のリングギヤＩＲおよび第３
遊星歯車機構３のサンギヤ３Ｓの回転数が入力軸４の回
転数の２倍以上になり、したがってその変動回転数が大
きくなるが、入力軸４の回転数が低いから、これらのリ
ングギヤＩＲやサンギヤ３Ｓの実回転数や実変動回転数
は耐久性に影響するほど大きくならなず、また顕著なシ
ョックが生じることもない。

ステップ３で上記の変速のためのパターンを出力した後
、これに続くステップ４では第５速への変速が終了した
か否かを判断し、変速の終了をまりで、すなわちステッ
プ４の判断結果が“イエス”となった時点で、第５速を
設定するパターンをｂ欄もしくはＣ欄のパターンからａ
ｌｌｌのパターンに変更する出力を行ない（ステップ５
）、走査過程はリターンする。その結果、第５速の状態
での各回転部材の回転数が低くなるので、耐久性の向上
に、より有利になり、また油温の上昇などを防止するこ
とができる。

他方、前記ステップ２の判断結果が“ノー”の場合には
、第５速をａ欄のパターンで設定する変速を行なう。す
なわちステップ２の判断結果が“ノー”であれば、入力
軸４の回転数が大きいので、この場合は、ステップ６に
進んで第５速をａ欄のパターンで設定するよう出力する
。第５速のａ欄のパターンは第２表から知られるように
各回転部材の回転数が最も大きくても入力軸４の回転数
の１．８３倍程度であり、入力軸４の回転数が実回転数
が大きいことに伴って歯車列の回転部材の回転数が大き
くなるとしても、回転部材の変動回転数が変速ショック
を悪化させるほど大きくなることがなく、また耐久性に
悪影響を及ぼすこともない。なおこの第５速のａｌｌの
パターンは、第２クラッチ手段に２、第３クラッチ手段
に３、第３ブレーキ手段Ｂ３を係合させるパターンであ
るから、第３速のｄ欄のパターンから直接変速を行なう
場合には、第１クラッチ手段に１と第１ブレーキ手段Ｂ
ｌを解放するとともに、第３ブレーキ手段Ｂｌを係合さ
せることになるので、係合・解放状態を切換えるべき摩
擦係合手段の数が３つ以上になり、所謂同時変速となる
。これを避けるには−旦第４速を設定し、しかる後第５
速をａ欄のパターンで設定する変速制御を行なえばよい
。

ステップ６で上記の出力を行なった後に走査過程はリタ
ーンする。

したがって第１図に示す自動変速機では、入力軸４の回
転数の大小に応じて変速段を設定するための係合・解放
パターンを変えるので、常に所謂同時変速や中間段を経
由する変速を実行する必要がないので、変速制御が容易
になる。

なおこの発明は上記の第１図に示す構成に限定されず、
他の構成の自動変速機にも適用できる。

すなわち第１表および第２表から知られるように、第４
ブレーキ手段Ｂ４は第２速および第２．５速で係合させ
ることがあるもののこれらの変速段は第４ブレーキ手段
Ｂ４を係合させなくても設定できるので、第１図に示す
構成から第４ブレーキ手段Ｂ４を廃止しても第１表に示
す全ての変速段は設定でき、したがってこの発明は第１
図に示す構成から第４ブレーキ手段Ｂ４を廃止した構成
にも適用できる。これ以外にこの発明を適用することの
できる例としては、例えば本出願人が既に出願した特願
平１−１８５１５１号、特願平１−１８５１５２号、特
願平１−１８６９９１号、特願平１−１８６９９２号、
特願平１−２０５４７８号、特願平１−２８０９５７号
などの明細書および図面に記載した各構成のように、い
ずれかの変速段を設定するための係合・解放パターンが
複数種類ある自動変速機を挙げることができる。

また上述した実施例では、入力軸の回転数に基づいて選
択すべき係合・解放パターンを変えるよう構成したが、
判断基準とすべき回転部材は、入力軸以外の回転部材、
例えば出力軸やいずれかの遊星歯車機構の回転要素であ
ってもよい。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の自動変速機で
は、実際に生じる変動回転数が大きい場合には所謂同時
変速や中間段を経由する変速を行ない、これとは反対に
実際に生じる変動回転数が小さい場合には回転数の変動
比率が大きくても同時変速とならない係合・解放パター
ンを選択して変速を行なうから、変速の際に選択される
係合・解放パターンが常時同一ではなく、必要に応じて
有利なものを選択でき、したがってこの発明では、変速
制御を容易なものとすることができ、また特に変速ショ
ックが悪化したり、耐久性が低下したりすることを防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を原理的に示すスケルトン
図、第２図はその自動変速機で実行される変速制御方法
の一例を示すフローチャートである。 １．２．３・・・遊星歯車機構、　ＩＳ、２Ｓ、３Ｓ・
・・サンギヤ、　　ＩＣ，２Ｃ，３Ｃ・・・キャリヤ、
ＩＲ，２Ｒ，３Ｒ・・・リングギヤ、　　４・・・入力
軸、５・・・出力軸、　Ｃ・・・油圧制御装置、　Ｅ・
・・電子コントロールユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の摩擦係合手段とこれらの摩擦係合手段の係合・
   解放の状態に応じて変速比の互いに異なる複数の変速段
   に設定される歯車列とを有するとともに、所定の変速段
   を設定するための摩擦係合手段の係合・解放の組合せパ
   ターンとして変速比は同一でかつ回転部材の回転数の異
   なる複数種類のパターンがある車両用自動変速機におい
   て、前記所定の変速段への変速の際に、いずれかの回転
   部材の回転数が予め定めた値以下であれば前記所定の変
   速段を所定の回転部材の変動回転数が大きくなる摩擦係
   合手段の係合・解放の組合せパターンで設定し、かつい
   ずれかの回転部材の回転数が予め定めた値より大きけれ
   ば前記所定の変速段を所定の回転部材の変動回転数が小
   さくなる摩擦係合手段の係合・解放の組合せパターンで
   設定するよう変速制御を行なう制御装置を備えているこ
   とを特徴とする車両用自動変速機。