JPH03213764A - 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 この発明は複数組の遊星歯車機構によって歯車列を構成
するとともにそれらの遊星歯車機構の回転要素同士の連
結関係を変えることのできる自動変速機に関し、更には
所定の変速段でいずれかの遊星歯車機構が動力の伝達に
関与しない構成の自動変速機に関するものである。

従来の技術 周知のように自動変速機の歯車列は、複数組の遊星歯車
機構によって構成されており、これは同一軸線上に配列
できるうえにコンパクト化を図ることができ、また歯車
同士の噛合いを変える必要がないので耐久性が良好であ
るなどの理由による。

この種の自動変速機で設定し得る変速段の数は、用いる
遊星歯車機構の数が多ければ当然に多くなるが、それ以
外に、遊星歯車機構の回転要素すなわちサンギヤ、リン
グギヤおよびキャリヤの相互の連結関係をクラッチ手段
によって変えることのできる構成とすることによっても
、設定可能な変速段の数を多くすることができる。この
ような構成の自動変速機が例えば特開昭６０−５７０３
６号公報に記載されており、また本出願人は用いる遊星
歯車機構の数は特開昭６０−５７０３６号公報に記載の
ものと同じであるが、設定可能な変速段の数が更に多く
、しかも多様な変速制御が可能であり、さらには動力性
能を改善することのできる自動変速機用歯車変速装置を
特願平１−１８５１５１号によって提案した。

この本出願人の提案に係る装置の一例を図示すると第３
図のとおりであって、第１ないし第３の遊星歯車機構１
，２．３が入力軸４と出力軸５との間に同一軸線上に配
列されており、各遊星歯車機構１，２．３の各回転要素
および入力軸４、出力軸５が以下に述べるように連結さ
れている。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とが一体的に連結され、
また第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とが一体的に連結され、出力軸
５はそのキャリヤ３Ｃに連結されている。また各遊星歯
車機構１．２．３の各回転要素同士を選択的に連結する
三組のクラッチ手段が設けられており、具体的には、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
のキャリヤ２Ｃとを選択的に連結する第２クラッチ手段
に２と、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とを選択的に連結する第４ク
ラッチ手段に４と、第２遊星歯車機構２のキャリヤ２Ｃ
と第３遊星歯車機構３のサンギヤ３Ｓとを選択的に連結
する第５クラッチ手段に５とが設けられている。これら
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とで構成されて
いる。

さらにこれらのクラッチ手段以外に、入力軸４と第１遊
星歯車機構１のリングギヤＩＲとを選択的に連結する第
１クラッチ手段Ｋｌと、入力軸４第１遊星歯車機構１の
サンギヤＩＳとを選択的に連結する第３クラッチ手段に
３とが設けられている。

他方、ブレーキ手段として、第３遊星歯車機構３のサン
ギヤ３Ｓを選択的に固定する第１ブレーキ手段Ｂ１、第
２遊星歯車機構２のキャリヤ２Ｃを選択的に固定する第
２ブレーキ手段Ｂ２、第２遊星歯車機構２のサンギヤ２
Ｓを選択的に固定する第３ブレーキ手段Ｂ３が設けられ
ている。これらのうち第１ブレーキ手段Ｂｌは、互いに
並列の関係にある一方向クラッチ４０とバンドブレーキ
４２とで構成され、また第２ブレーキ手段Ｂ２は、互い
に並列の関係にある一方向クラッチ６０と多板ブレーキ
６１とで構成され、さらに第３ブレーキ手段Ｂ３はバン
ドブレーキによって構成されている。

ナオ、第３図中符号６はトランスミッションケース（以
下、単にケースと記す）である。

第３図に示す装置によれば、各遊星歯車機構１゜２．３
の回転要素同士の連結関係を変えることができるから、
多数の変速段を設定することができるうえに、所定の変
速段を設定するためのクラッチ手段やブレーキ手段の係
合・解放パターンが複数種類あり、これを表に示せば第
１表の作動表のとおりである。なお、第１表において、
○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、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、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。

また軍１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。

（この頁、以下余白） 第 １ 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３図に示す構成では、第４クラッチ手段に４と第
１ブレーキ手段Ｂ１と第２ブレーキ手段Ｂ２とのそれぞ
れが、一方向クラッチ２０．４０゜６０を併用した構成
であるから、これらの一方向クラッチ２０．４０．６０
が解放する方向の回転を阻止する場合には、それらと並
列の関係にある多板クラッチ２２やバンドブレーキ４２
あるいは多板ブレーキ６１を係合させてそれぞれのクラ
ッチ手段に４やブレーキ手段Ｂｌ、Ｂ２を係合状態とす
る。

発明が解決しようとする課題 第３図に示す装置での変速段の設定は、上述したように
動力性能や変速制御性を考慮して行なわれ、例えば第２
速は第１表のｂ欄のパターンで設定し、また第３速はｂ
欄もしくはＣ欄のパターンで設定するが、第３速から第
４速への変速を考慮し、第３速はＣ欄のパターンで設定
する。その場合、第２速は第１クラツチ手段Ｋｌ、第４
クラッチ手段に４、第１ブレーキ手段Ｂ１、第３ブレー
キ手段Ｂ３を係合させて設定するから、第１遊星歯車機
構１では、そのサンギヤＩＳを固定した状態でリングギ
ヤＩＲを入力軸４と共に回転させることになり、また第
３遊星歯車機構３では、サンギヤ３Ｓを固定する一方、
入力軸４の回転を第１遊星歯車機構１で減速した速度で
リングギヤ３Ｒを回転させることになり、さらに第２遊
星歯車機構２ではサンギヤ２Ｓを固定し、かつリングギ
ヤ２Ｒを第３遊星歯車機構３のキャリヤ３Ｃと共に回転
させることになり、したがって各遊星歯車機構１．２．
３における各回転要素はそれぞれ機構ノ上限定連鎖とな
って特定された運動を行なう。

方、第３速のｂ欄のパターンあるいはＣｌ１ｌのパター
ンは、少なくとも第１クラツチ手段Ｋｌ、第３クラッチ
手段に３、第１ブレーキ手段Ｂ１を係合するパターンで
あり、したがって第１遊星歯車機構１では、サンギヤＩ
ＳとリングギヤＩＲとが共に入力軸４と一体となって回
転するからその全体が一体回転し、また第３遊星歯車機
構３では、サンギヤ３Ｓを固定した状態で、第１遊星歯
車機構１のキャリヤＩＣに連結されたリングギヤ３Ｒが
入力ｌｌＩ４と同速度で回転する。したがって第３速は
第１遊星歯車機構１と第３遊星歯車機構３とによって設
定されてこれらの遊星歯車機構１．３が動力の伝達に関
与するが、第２遊星歯車機構２は動力の伝達に関与せず
、第４クラッチ手段に４あるいは第３ブレーキ手段Ｂ３
を係合させなければ、サンギヤ２Ｓとキャリヤ２Ｃとが
共にケース６を含めた他の部材に対して非連結状態とな
るので、機構上、不限定連鎖となる。そこで第２速から
第３速への変速にあたって第３ブレーキ手段Ｂ３を係合
させたままとし、すなわち第３速をｂ欄のパターンで設
定することが考えられるが、第４速を設定する場合には
、第３ブレーキ手段Ｂ３を解放するとともにこれによっ
て固定していた第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓを入
力軸４と同回転数まで増速する必要があり、その過程で
第２遊星歯車機構２は第３ブレーキ手段Ｂ３の解放に伴
って不限定連鎖とならざるを得ない。これは、第３速か
ら第４速への変速を容易に行なうべく第３速をＣ欄のパ
ターンで設定する場合も同様である。

このような動力の伝達に関与しない不限定連鎖となる遊
星歯車機構に関しては、その回転要素の回転状態の制御
を変速段の設定のための制御や入力軸４もしくは出力軸
５の回転数に基づく制御によって行なうことができない
ので、変速に伴う回転変動が大きくなり、あるいは急激
な回転変動が生じる場合があり、その結果、そのような
回転変動に伴う衝撃が変速ショックとして体感されるお
それがあった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、動
力伝達に関与しない遊星歯車機構の回転状態を制御して
高精度な変速ショックの低減制御を行なうことのできる
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 この発明は、上記の目的を達成するために、複数組の遊
星歯車機構からなる歯車列と、それらの遊星歯車機構の
回転要素同士もしくはいずれかの回転要素と入力軸とを
選択的に連結する複数のクラッチ手段と、前記遊星歯車
機構のいずれかの回転要素の回転を選択的に止める複数
ブレーキ手段とを備え、かつ所定の変速段でいずれかの
遊星歯車機構が動力の伝達に関与しない構成の自動変速
機において、前記所定の変速段への変速の際に当該変速
段で動力伝達に関与しない遊星歯車機構の回転要素の回
転を検出する検出手段と、その検出手段による検出結果
に基づいて前記動力伝達に関与しない遊星歯車機構の回
転要素の回転状態を制御するよう前記クラッチ手段もし
くはブレーキ手段を制御する制御装置とを備えているこ
とを特徴とするものである。

作　　　　　用 この発明の自動変速機では、所定の変速段で動力の伝達
に関与しない遊星歯車機構が生じるが、その遊星歯車機
構における回転要素の回転数が検出手段によって検出さ
れる。その検出結果は制御装置に送られ、制御装置はそ
の検出結果に基づいて、動力伝達に関与していない遊星
歯車機構の回転要素の回転数を制御するクラッチ手段も
しくはブレーキ手段を制御する。すなわちこの発明の自
動変速機では、変速段を設定するための制御とは別に、
もしくはこれと並行して、動力伝達に関与しない遊星歯
車機構の回転数制御を行なう。したがって機構上、不限
定連鎖が生じないのみならずす、変速に伴ういずれかの
回転部材の回転変動が大きくなることがない。

実　　施　　例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す模式図であって、歯
車列を第３図に示す従来の構成と同様にしたものであり
、したがってその構成については第１図に第３図と同様
の符号を付して説明を省略する。また第１図に示す構成
で設定できる変速段および各変速段を設定するための保
合・解放パターンは第１表と同様である。

第１図に示す自動変速機においても各変速段の設定は、
第１表に○印を付しであるクラッチ手段もしくはブレー
キ手段を係合させることにより行ない、そのための制御
装置として、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あるいはエン
ジン回転数、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ｉｃ
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（ＥＣ−Ｕ）Ｅとが設けられている。

また歯車列のうち入力軸４の回転数Ｎ４を検出する入力
軸回転数センサ７と出力軸５の回転数Ｎ５を検出する出
力軸回転数センサ８と第２遊星歯車機構２のキャリヤ２
Ｃの回転数Ｎ２ｃを検出するキャリャ回転数センサ９と
が設けられており、これらのセンサ７．８．９は前記電
子コントロールユニットＥに電気的に接続されている。

そしてその電子コントロールユニットＥおよび油圧制御
装置Ｃを含む制御装置は、スロットル開度θに代表され
るエンジン負荷と車速Ｖとをパラメータとする変速段の
設定のための制御の他に、所定の変速段で動力伝達に関
与しない遊星歯車機構の回転部材の回転数の制御、具体
的には第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの回転数の制
御のための摩擦係合手段の制御をも行なうよう構成され
ている。

その例として第２速から第３速への変速制御について説
明すると、第２速は第１表を参照して説明したようにｂ
欄のパターンで設定され、これを一方向クラッチを含め
た作動表として示せば第２表のとおりである。第２表に
は、第３速のｂ欄の係合・解放パターンおよびＣ欄の係
合・解放パターンも併せて示してあり、この表で◎印は
エンジンブレーキの際に係合させることを示し、また△
印は動力伝達に関与しないが係合させることを示し、 他の符号は第１表と同様である。

第 表 第２速は第２表に示すように第１クラツチ手段Ｋｌ、第
４クラッチ手段に４の一方向クラッチ２０、第１ブレー
キ手段Ｂ１の一方向クラッチ４０とバンドブレーキ４２
、第３ブレーキ手段Ｂ３のそれぞれを係合させ、またエ
ンジンブレーキは、第４クラッチ手段に４の多板クラッ
チ２２を係合させて設定し、その解放は、変速直前以外
はその多板クラッチ２２と第１ブレーキ手段Ｂ１のバン
ドブレーキ４２との少なくともいずれか一方の解放によ
って達成される。この状態では、第３図を参照して説明
したと同様に、各遊星歯車機構１゜２．３のそれぞれが
動力の伝達に関与し、各回転要素は限定運動を行なう。

この状態で車速の増大などによって第３速への変速が判
断されると、第３速をｂ欄のパターンで設定する場合に
は第３クラッチ手段に３の係合に伴い第４クラッチ手段
に４の一方向クラッチ２０が解放状態となり、また第３
速をＣ欄のパターンで設定する場合には、これに加え第
３ブレーキ手段Ｂ３の解放に併せて第４クラッチ手段に
４の多板クラッチ２２を係合させる。

この２　＋＋＋Ｉ　−ｂのパターンから３　ｒｄ　−ｃ
のパターンへの変更による変速の制御の一例をフローチ
ャートで示せば第２図のとおりであり、先ず各種データ
の読込みが行なわれ（ステップｌ）、その結果、２　ｎ
＋］　−ｂのパターンから３＋ｄ−ｃ（７）パターンへ
の変更による変速を指令する信号が出力されると（ステ
ップ２）、第３クラッチ手段に３にこれを係合させる油
圧が発生する（ステップ３）。第３クラッチ手段に３が
次第にトルクを伝達するようになると、それに伴って入
力軸回転数Ｎ４と出力軸回転数Ｎ５との比（Ｎ５　／Ｎ
４　）　）が変化し、その値が所定の値■　　　（例え
ば第２速の変速比）ｎｄ 以下になるまで、すなわちステップ４の判断結果が“イ
エス”となるまで第３クラッチ手段に３に油圧を供給し
つづける。ステップ４の判断結果が“イエス”となった
時点で第４クラッチ手段に４の一方向クラッチ２０が解
放状態になり、また第３ブレーキ手段Ｂ３は係合してい
るものの、第２遊星歯車機構２の全体が動力の伝達に関
与しなくなるので、変速段設定のためのトルク伝達は行
なっていない。この状態は第２速と第３速との中間の状
態であり、これから第３速のＣ欄のパターンに移行させ
るべく第３ブレーキ手段Ｂ３を解放するようその油圧を
低下させ（ステップ５）、また第４クラッチ手段に４の
多板クラッチ２２を係合させるよう油圧を発生させる（
ステップ６）。この第３ブレーキ手段Ｂ３を解放し、第
４クラツ手段に４を係合させる過渡状態での第２遊星歯
車機構２のサンギヤ２Ｓとキャリヤ２Ｃとの回転数Ｎ２
３　Ｎ２ｃとは、次の式で表わされる。

Ｎ２５＝　（（１＋ρ２）Ｎ２ｃｍＮ５　）　／ρ２ρ
２　：第２遊星歯車機構２のギヤ比 この式から知られるように、第２遊星歯車機構２のサン
ギヤ２Ｓとキャリヤ２Ｃとが共に限定運動をしていない
状態では、出力軸５の回転数Ｎ５のみからはそれらの回
転数を知り得ず、もしくは制御することができない。そ
こで第１図に示す自動変速機では、前述したキャリヤ回
転数センサ９の出力信号すなわちキャリヤ２Ｃの回転数
の検出結果Ｎ、ｅに基づいて第４クラッチ手段に４の油
圧を制御する。具体的には、Ｎ５　／　（１＋ρ２）の
値とキャリヤ回転数Ｎ２ｃとを比較しくステップ７）、
前者が後者より小さければ、すなわちステップ７の判断
結果が“ノー”であれば、第４クラッチ手段に４の多板
クラッチ２２の油圧を上昇させ（ステップ８）、また判
断結果が“イエス”となれば、ステップ９に進んで第１
遊星歯車機構１のサンギヤＩＳの変動回転数ΔＮｌｓが
第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの変動回転数ΔＮ２
ｇより所定値α（予め設定した一定値もしくはスロット
ル開度や車速などに応じて変化される値）だけ大きいか
否かを判断しくステップ９）、その判断結果が“イエス
”であれば、第４クラッチ手段に４の多板クラッチ２２
の油圧を上昇させ（ステップ１０）、また判断結果が“
ノー”であれば、ステップ１１に進む。このステップ１
１では、入力軸回転数Ｎ４が第１遊星歯車機構１のサン
ギヤＩＳの回転数Ｎ　ｌｓｌこ所定値β（予め設定した
一定値もしくはスロットル開度や車速などに応じて変化
される値）を加えた値より小さいか否かを判断し、判断
結果が“ノ１であれば、ステップｌＯの制御を継続して
行ない、判断結果が“イエス”となれば、第４クラッチ
手段に４における多板クラッチ２２の供給圧制御を行な
う（ステップ１２）。すなわち第３速では前述したよう
に第１遊星歯車機構１の全体が入力軸４と共に回転する
から、前記ステップ１１では第３速への変速の完了直前
の時点を検出することになり、その時点から前記多板ク
ラッチ２２の供給油圧を微調整して第２遊星歯車機構２
のサンギヤ２Ｓおよびキャリヤ２Ｃの回転数が機構上決
まる所定の値に次第に等しくなるよう制御する。したが
って動力伝達に関与しない第２遊星歯車機構２における
キャリヤ２Ｃやサンギヤ２Ｓの回転が安定し、急激な回
転変動が生じないので、慣性力が小さくなってショック
の発生が防止される。

そして第２図に示す制御は第１遊星歯車機構１のサンギ
ヤＩＳおよび第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの回転
数が入力軸４０回転数と等しくなることによって終了す
る。

なお、第１図に示す構成の自動変速機では、上述した第
２遊星歯車機構２の回転要素の回転変動を緩慢にする制
御のみならず、第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓが逆
回転しないように制御し、あるいはその変化率を適宜に
制御することもできる。

また上述したように第２速から第３速への変速の場合に
は、解放状態の第３クラッチ手段に３を係合状態に変化
させる必要があるので、第３クラッチ手段に３の切替わ
りに伴って回転変動の生じる部材、すなわち第１遊星歯
車機構１のサンギヤＩＳや第２遊星歯車機構２のサンギ
ヤ２Ｓの回転数をフィードバックしてその第３クラッチ
手段に３の油圧を制御してもよい。

ところでこの発明は、所定の変速段で動力伝達に関与し
ない遊星歯車機構が生じる歯車列を備えた自動変速機に
適用することができるのであり、したがって例えば第１
図に示す構成のうち第１遊星歯車機構１のサンギヤＩＳ
を単独で固定する第４のブレーキ手段を付加した構成の
自動変速機にも適用でき、あるいは第２遊星歯車機構２
のリングギヤ２Ｒを第３遊星歯車機構３のキャリヤ３Ｃ
に連結せずに第３遊星歯車機構３のリングギヤ３Ｒに連
結した構成の歯車列を有する自動変速機にも適用でき、
その他に本出願人で既に提案した特願平１−１８５１５
１号、特願平１−１８５１５２号、特願平１−１８６９
９１号、特願平１−１８６９９２号、特願平１−２０５
４７８号、特願平１−２８０９５７号などの明細書およ
び図面に記載した構成の自動変速機に適用でき、それら
のいずれであっても所定の変速段で動力伝達に関与しな
い遊星歯車機構のいずれかの回転要素の回転数を検出す
る手段を設け、かつその検出結果に基づいてクラッチ手
段などの摩擦係合手段を制御する制御装置を設ければよ
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、所定の変速段で動力伝達に関与しない遊星歯車機構
が生じるとしてもその回転要素の回転数を検出してクラ
ッチ手段などを制御することによりその遊星歯車機構が
不限定連鎖となることがなく、積極的に回転数制御が行
なわれるから、変速に伴う大きな変動回転を防止でき、
したがってこの発明によれば、精度の高い変速ショック
の低減制御が可能になり、ひいては車両の乗心地を更に
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す模式図、第２図はそ
の制御過程の一例を示すフローチャート、第３図は本出
願人の提案に係る自動変速機用歯車変速装置の一例を示
すスケルトン図である。 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、　７・・・入力軸回転数センサ、　
８・・・出力軸回転数センサ、　９・・・キャリヤ回転
数センサ、　Ｃ・・・油圧制御装置、　Ｅ・・・電子コ
ントロールユニット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数組の遊星歯車機構からなる歯車列と、それらの遊
   星歯車機構の回転要素同士もしくはいずれかの回転要素
   と入力軸とを選択的に連結する複数のクラッチ手段と、
   前記遊星歯車機構のいずれかの回転要素の回転を選択的
   に止める複数ブレーキ手段とを備え、かつ所定の変速段
   でいずれかの遊星歯車機構が動力の伝達に関与しない構
   成の自動変速機において、 前記所定の変速段への変速の際に当該変速段で動力伝達
   に関与しない遊星歯車機構の回転要素の回転を検出する
   検出手段と、その検出手段による検出結果に基づいて前
   記動力伝達に関与しない遊星歯車機構の回転要素の回転
   状態を制御するよう前記クラッチ手段もしくはブレーキ
   手段を制御する制御装置とを備えていることを特徴とす
   る車両用自動変速機。