JPH03229057A - 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と解放との組合せ
に応じて複数の変速段に設定する自動変速機に関するも
のである。

従来の技術 自動車などに搭載されている一般的な自動変速機は、複
数組の遊星歯車機構を主体として歯車列を構成し、その
回転部材同士の連結状態あるいはその回転部材と入力軸
との連結状態や、回転部材の固定状態をクラッチやブレ
ーキなどの摩擦係合手段によって変えて複数の変速段に
設定するよう構成され、また各変速段は基本的には、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
て設定されるようになっている。この種の自動変速機で
の変速は、摩擦係合手段の係合・解放の状態の切換えに
よって行なわれ、それに伴って出力軸トルクの変動のみ
ならず、歯車列を構成している回転部材の回転数に変動
を来たす。これらの変動が急激でかつ大きい場合には、
変速ショックとして体感され、乗心地を低下させること
になる。

そのため従来一般には、摩擦係合手段をゆっくり係合さ
せて慣性エネルギーを摩擦係合手段の滑りによって吸収
し、出力軸トルクの変化や回転部材の回転数の変化がな
めらかになるようにしている。

しかしながら自動変速機の大刀軸回転数が大きいなどの
ために、変速の際に摩擦係合手段が吸収すべき慣性エネ
ルギーが大きければ、その摩擦係合手段の滑りおよびそ
れに伴う摩耗や劣化が激しくなって摩擦係合手段の耐久
性が損なわれることになる。このような不都合を解消す
るために摩擦係合手段を係合させる油圧を高くして滑り
を減じることが考えられるが、このようにした場合には
、係合タイミングが速くなるために変速ショックが大き
くなる不都合を招来する。

そこで本出願人は、いずれかの摩擦係合手段を次第に係
合させて変速を実行すると同時に、目標とする変速段の
設定には関与しない他の摩擦係合手段を変速の完了直前
まで係合させる制御方法を既に提案した（特開平１−１
５００５２号）。この方法によれば、目標とする変速段
を設定するために係合させる摩擦係合手段で吸収すべき
慣性エネルギーの一部を前記他の摩擦係合手段で吸収す
るから、それぞれの摩擦係合手段にかかる負荷が小さく
なり、その耐久性を向上させることができる。

発明が解決しようとする課題 しかるに変速の際に吸収すべき慣性エネルギーを二つの
摩擦係合手段に分散させる上記の従来の方法では、前記
の二つの摩擦係合手段を同時に係合させるために、その
一方の摩擦係合手段すなわち目標とする変速段の設定に
関与しない摩擦係合手段を解放させるタイミングを精度
良く制御しなければ歯車列の全体がロックしてしまった
り、あるいは目標とする変速段を越えて他の変速段に設
定した後に目標とする変速段に戻る事態が生じたりする
おそれがある。このような場合、出力軸トルクの急激な
変動を生じ、また過大な一時的な負荷がいずれかの部材
にかかってその耐久性が損なわれることがあり、したが
ってこのような不都合を未然に防ぐために、上記従来の
方法では、高精度で、また複雑な変速制御が要求され、
この点で改良すべき余地があった。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、吸収す
べき慣性エネルギーを複数の摩擦係合手段に分散させつ
つ行なう変速制御が容易な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
星歯車機構を主体とする歯車列の各回転部材を、複数の
摩擦係合手段の係合と解放との組合わせによって相互に
接続あるいは固定することにより複数の変速段に設定す
る車両用の自動変速機において、第１の変速段から第２
の変速段に変速する際に係合させるべき摩擦係合手段に
先行して、第２の変速段を設定するためには解放させる
他の摩擦係合手段を一時的に係合させて、第１の変速段
から第２の変速段への変速に伴って回転数の変化する回
転部材の回転数変化を予め生じさせ、かつ前記他の摩擦
係合手段の解放動作とともに前記所定の摩擦係合手段の
係合動作を行なわせる制御装置を具備していることを特
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も、各変速段の設定は、
スロットル開度や車速などの走行条件に基づいて決めら
れ、したがって所定の変速段で走行している状態でスロ
ットル開度や車速などの走行条件が変化すると、その変
化後の走行状態に応じた変速段が選択され、これを設定
するための摩擦係合手段の保合・解放の組合せが選択さ
れる。

その場合、目標とする変速段を設定するために係合させ
るべき摩擦係合手段と、その摩擦係合手段の係合によっ
て回転数の変化する回転部材およびその変動回転数は予
め知ることができ、そこでこの発明の自動変速機では、
目標変速段を設定するために解放させておくが、前記回
転部材の回転変動、より正確には変速に伴う回転変動と
同方向の回転変動を生じさせることのできる他の摩擦係
合手段を、前記摩擦係合手段に先行して係合させる。

したがって目標変速段を設定するために係合させる摩擦
係合手段が吸収すべき慣性エネルギーの−部が、前記他
の摩擦係合手段で吸収されることになる。また変速制御
の開始後、前記他の摩擦係合手段の解放動作とともに、
目標変速段の設定のための摩擦係合手段が係合動作させ
られる。したがって両方の摩擦係合手段を同時に係合さ
せることがないので、歯車列がロックすることはない。

実　　施　　例 つぎにこの発明を実施例に基づいて説明する。

まず実施例における歯車列の一例について説明すると、
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道星歯車機構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。

上記の各クラッチ手段Ｋ１．に２．に３．に４゜Ｋ５は
、要は上述した各部材を選択的に連結し、またその連結
を解除するものであって、例えば油圧サーボ機構などの
従来一般に自動変速機で採用されている機構によって係
合・解放される湿式多板クラッチや、一方向クラッチ、
あるいはこれらの湿式多板クラッチと一方向クラッチと
を直列もしくは並列に配置した構成などを必要に応じて
採用することができる。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
クティ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が、そのサンギヤ３Ｓ
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、また第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が、そ
のキャリヤ２Ｃとケース６との間に、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がそのサンギヤ２Ｓとケース６との間に、そ
して第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がそのサンギヤＩＳと
ケース６との間にそれぞれ設けられている。これらのブ
レーキ手段Ｂｌ、Ｂ２゜Ｂ３．Ｂ４は、従来一般の自動
変速機で採用されている油圧サーボ機構などで駆動され
る湿式多板ブレーキやバンドブレーキ、あるいは一方向
クラッチ、さらにはこれらを組合せた構成などとするこ
とができ、また実用にあたっては、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。

そしてプロベランヤ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。

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２７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速とを付加した複数の変速段を設定すること
ができる。また第２，２速、第２．７速、第３２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保合・
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。

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、また本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
ｍ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欄のパターンにおける第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 表 第１表に示す係合・解放パターンは原理的に可能な係合
・解放パターンであり、実用にあたってはそれらのうち
から動力性能や変速制御性などの要求に応じたものを選
択し、また各々の変速段は、スロットル開度に代表され
るエンジン負荷および車速などの走行条件に基づいて選
択されて設定される。そして走行条件の変化に伴って変
速を行なう場合、摩擦係合手段の係合・解放パターンは
、目標とする変速段を設定するための係合・解放パター
ンに直接変更されずに、目標とする変速段の設定に関与
しない他の摩擦係合手段を一時的に係合させ、それによ
って回転部材の予備的な回転変動を生じさせて変速を実
行する。

このような変速段の設定、係合・解放パターンの選択あ
るいは変速の際の予備的な回転変動を生じさせるための
摩擦係合手段の係合などの制御を行なう装置して電子コ
ントロールユニット（ＥＣＵ）Ｅおよび油圧制御装置Ｃ
が設けられている。

すなわち電子コントロールユニットＥは、車速Ｖ〜スロ
ットル開度θ、走行モードセレクト信号、冷動水温度な
どの入力データに基づいて演算し、指令信号を油圧制御
装置Ｃに出力するものであり、またその油圧制御装置Ｃ
は、電子コントロールユニットＥからの指令信号に基づ
いて油圧の供給・排出経路を変えて前記クラッチ手段や
ブレーキ手段を適宜に係合あるいは解放させて、第１表
に示すいずれかの保合・解放パターンに設定するもので
ある。

第１図に示す自動変速機で実行される変速のうち、目標
とする変速段を設定するためには係合させない他の摩擦
係合手段を一時的に係合させる変速は、その−例として
以下のようにして行なわれる。

すなわち第３速を第１表のＣ欄のパターン（第１クラッ
チ手段に１、第３クラッチ手段に３、第４クラッチ手段
に４、第１ブレーキ手段Ｂ１を係合させるパターン）で
設定している状態から第４速にパワーオン・アップシフ
トする場合、第４速に直接変速すると、エンジン出力の
増大およびエンジン出力回転数の減少に伴う負荷が第２
クラブチ手段に２にそのままかかることになり、第２ク
ラッチ手段に２の負担が過大になる。そこで第１図に示
す自動変速機では、第２図に示すフローチャートに従っ
て第３速から第４速へのパワーオン・アップシフトを実
行する。まずステップｌでは、スロットル開度θやその
変化量、車速Ｖなどの入力データに基づいて第３速から
第４速への変速がパワーオン・アップシフトか否かの判
断が行なわれる。その判断結果が“イエス”であれば、
ステップ２に進んで第１ブレーキ手段Ｂ１を解放する指
令信号を出力し、これに続いてステップ３で第３ブレー
キ手段Ｂ３を係合させる指令信号を出力する。この場合
、第３クラッチ手段に３と第４クラッチ手段に４とが係
合しているから、第３ブレーキ手段Ｂ３を係合させると
、入力軸４が制動される。そこでステップ４では、入力
軸４の回転数Ｎ１が第１の基準値α以下か否かの判断を
行なう。

なおその基準値αは変速開始時の入力軸回転数に応じて
適宜に決めた値である。このステップ４の判断結果が“
イエス”となった時点で、第２クラッチ手段に２を係合
させる指令信号を出力する。

第２クラッチ手段に２の係合によって入力軸４にかかる
負荷が更に増大するから、入力軸回転数Ｎが減少し続け
、入力軸回転数Ｎｉが第２の基準値β以下となった時点
（ステップ５の判断結果がイエスとなった時点）で第３
ブレーキ手段Ｂ３を解放する指令信号を出力する（ステ
ップ７）。なお、第２の基準値βは、変速開始時の入力
軸回転数に応じて決められた値であって、前記第１の基
準値αより小さい値である。

したがって第４速を設定するために第２クラッチ手段に
２を係合させ始めた時点では、第３ブレーキ手段Ｂ３が
ある程度係合して入力軸４の回転数を予備的に下げであ
るので、第２クラッチ手段に２の係合開始から完全に係
合するまでの間に吸収すべき慣性エネルギー量が少なく
なる。

他方、ステップｌの判断結果が“ノー”であれば、第３
速から第４速への変速がパワーオフ・アップシフトであ
って、エンジンからのトルクが減少傾向にあり、したが
ってこの場合は、第４速へ直接変速する。すなわち第１
ブレーキ手段Ｂｌの解放指令信号を出力する（ステップ
８）と共に、第２クラッチ手段に２の係合指令信号を出
力する（ステップ９）。このように直接変速を行なって
も、エンジンの回転数は自らの負荷によって低下するの
で、第２クラッチ手段に２に過大な負荷がかかることが
なく、またタイムラグを防止する利点がある。

したがって上述のように変速制御を行なうことにより、
変速時の入力軸回転数の変化に伴う慣性エネルギーを、
第４速を設定するためには係合させることのない第３ブ
レーキ手段Ｂ３と、第４速を設定するために係合させる
第２クラッチ手段に２とで分担して吸収するから、第３
速から第４速に直接変速する場合に比較して第２クラッ
チ手段に２にかかる負荷を大幅に低下させることができ
る。またこのような変速のためのブレーキ手段およびク
ラッチ手段の係合・解放を連続して行ない、同時に係合
させることがないから、歯車列のロックのおそれはない
。

ところで上述した第３ブレーキ手段Ｂ３を変速途中で一
時的に係合させる変速制御は、第３速をａＷＡのパター
ンで設定し、その状態から第４速にパワーオン・アップ
シフトする場合にも有効である。すなわち第３速を第１
表のａ欄のパターンで設定した状態では、第２遊星歯車
機構２のサンギヤ２Ｓが入力軸４に対して逆回転し、一
方、第４速ではそのサンギヤ２Ｓは入力軸４と同速度で
回転するため、その変動回転数が大きくなるが、第２遊
星歯車機構２のサンギヤ２Ｓは第３ブレーキ手段Ｂ３で
制動できるので、変速途中で第３ブレーキ手段Ｂ３を第
４クランチ手段に４に先行して一時的に係合させれば、
前記サンギヤ２Ｓが逆回転から停止状態の近くまで回転
数が上昇させられ、その結果、第４速を設定するために
第４クラッチ手段に４を係合させた場合、その第４クラ
ッチ手段に４が吸収すべき慣性エネルギー量が少な（な
り、その耐久性の維持に有利になる。なお、第３速をａ
欄のパターンで設定している状態で第４速にパワーオフ
・アップシフトする場合は、上述した例と同様に、所謂
直接変速を行なえばよい。

なお、この発明は上記の実施例で説明した第３速と第４
速との間のアップシフトのみに限定されないのであり、
他の変速段の間でのアップシフトの場合にも同様に適用
することができる。またこの発明を適用することのでき
る自動変速機は上述した歯車列を有するものに限定され
ないのであって、この発明は、例えば本出願人が特願平
１−１８５１５１号、特願平１−１８５１．５２号、特
願平１−１８６９９１号、特願平１１８６９９２号、特
願平＞２０５４７８号、特願平１−２８０９５７号など
で提案した歯車変速装置を備えた自動変速機に適用する
ことができる。

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に
よれば、変速の際に吸収すべき慣性エネルギーを、目標
とする変速段の設定のためには係合させない他の摩擦係
合手段を係合させてその摩擦係合手段で一部吸収する構
成とし、かつその摩擦係合手段は目標変速段を設定する
ための摩擦係合手段に先行して一時的に係合させるから
、歯車列のロックを生じさせることなく、摩擦係合手段
の負荷を減じてその耐久性を向上させることができ、ま
た歯車列のロックが生じるおそれがないので、変速制御
が容易になる。

【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図はその変速のための制御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、　　１．Ｃ，２Ｃ，３Ｃ・・キャリヤ
、ＩＲ，２Ｒ，３１１・・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)

1. 【特許請求の範囲】 複数組の遊星歯車機構を主体とする歯車列の各回転部材
   を、複数の摩擦係合手段の係合と解放との組合わせによ
   って相互に接続あるいは固定することにより複数の変速
   段に設定する車両用の自動変速機において、 第１の変速段から第２の変速段に変速する際に係合させ
   るべき摩擦係合手段に先行して第２の変速段を設定する
   ためには解放させる他の摩擦係合手段を一時的に係合さ
   せて、第１の変速段から第２の変速段への変速に伴って
   回転数の変化する回転部材の回転数変化を予め生じさせ
   、かつ前記他の摩擦係合手段の解放動作とともに前記所
   定の摩擦係合手段の係合動作を行なわせる制御装置を具
   備していることを特徴とする車両用自動変速機。