JPH03244861A - 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 この発明は自動車などの車両に用いられる自動変速機に
関し、特にクラッチやブレーキなどの摩擦係合手段によ
って複数の変速段に設定する構成の自動変速機に関する
ものである。

従来の技術 自動車などの車両に搭載される自動変速機には、小型で
軽量であること、変速のための制御が容易なこと、変速
ショックが少ないことなどの特性の他に、適当な値の変
速比の変速段を多数設定できることが望まれる。設定可
能な変速段の数を多くするには、歯車列を構成する遊星
歯車機構の数を多クシ、あるいはクラッチやブレーキな
どの摩擦係合手段の数を多くして歯車列を構成している
回転要素の連結関係や固定状態を多様に変えるよう構成
すればよい。本出願人はその一例として、三組の遊星歯
車機構を主体として歯車列を構成し、変速比が等比級数
に近い関係となる前進第１速ないし第５速と後進段とを
主要な史速段とし、その他に第２速と第３速との間の中
間段や、第３速と第４速との間の中間段を設定できる自
動変速機を既に提案した。その自動変速機では、歯車列
を構成している遊星歯車機構の要素同士の連結関係や固
定状態を多様に変えることができるため、設定可能な変
速段数が多くなることに加え、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（７）組合せのパター
ン（すなわち係合・解放パターン）が複数種類ある。そ
の係合・解放パターンには、回転部材の回転数に変化が
ないもの、およびいずれかの回転部材の回転数が変わる
ものがあり、したがって所定の変速段を設定するための
摩擦係合手段の選択の仕方によっては、変速ショックや
変速制御性、さらには摩擦係合手段の耐久性に大きな影
響が出る。そこで本出願人は、所定の変速段を設定する
ために複数の係合・解放パターンを選択可能な自動変速
機を対象とした変速制御方法であって、複数種類ある係
合・解放パターンのうち変速に伴う回転部材の変動回転
数が所定値以下となるよう係合・解放パターンを選択し
て変速を行なう方法を特願平１−２８０９５２号によっ
て既に提案した。

発明が解決しようとする課題 複数の遊星歯車機構からなる歯車列における回転部材の
入力軸の回転数に対する比率は、各遊星歯車機構のギヤ
比（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）および
各変速段での摩擦係合手段の係合・解放状態に応じて決
まり、上述した従来の方法では、そのようにして定まる
各回転部材の入力軸に対する回転数比を変速前の状態と
変速後の状態とで比較して、その値の絶対値が小さくな
る係合・解放パターンを選択することとしている。

このようにすれば、変速に伴って生じる回転部材の回転
変動は常に小さ（なるが、人力軸回転数が小さければ、
それに応じて回転部材の変動回転数も小さ（なるので、
変速に伴う回転部材の変動回転数が極めて小さくなる場
合がある。

一方、自動変速機での変速は、クラッチやブレーキなど
の摩擦係合手段の係合・解放状態の変更によって行なわ
れるから、その過渡状態では保合状態が完全ではないた
めに回転部材の回転状態を入力軸回転数や出力軸回転数
によって正確に把握することはできない。そこで従来、
変速ショックを改善し、あるいは摩擦係合手段の耐久性
を維持するなどのために、所定の回転部材の回転数を検
出し、その検出値に基づいて摩擦係合手段に供給する油
圧やエンジンのトルクなどを制御する方法が行なわれて
いる。しかるにこのような制御を、上述した係合・解放
パターンを選択する制御と併せて行なった場合、入力軸
回転数が小さい場合に歯車列における所定の回転部材の
回転数の変動が小さ過ぎてその回転数を正確に検出でき
ないおそれがある。またこのような不都合を避けるため
に、変速の伴う回転部材の変動回転数がある程度大きく
なる係合・解放パターンを選択するとした場合、入力軸
回転数が大きい場合には回転部材の回転変動が大きくな
るので、変速ショックが悪化する問題が生じる。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、変
速ショックを悪化させずに精密な変速制御を行なうこと
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、複数の係合
手段と、これらの係合手段の保合・解放の状態に基づき
設定される変速比に応じて入力軸の回転数を変化させて
出力軸に伝達する歯車列とを備えた自動変速機において
、前記歯車列が、変速比は同一でいずれかの回転部材の
回転数が相違する前記係合手段の複数種類の係合・解放
の組合せパターンで所定の変速段を設定するよう構成さ
れ、また入力軸回転数が所定値より小さい場合に前記回
転部材の変動回転数が大きくなる係合・解放の組合せパ
ターンで前記所定の変速段を設定し、かつ入力軸回転数
が所定値以上の場合に前記回転部材の変動回転数が小さ
くなる係合・解放の組合せパターンで前記所定の変速段
を設定するよう制御する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では、互いに異なる摩擦係合手段
の係合・解放の組合せパターンによって所定の変速段を
設定することができ、その変速段における所定の回転部
材、例えばサンギヤの回転数は係合手段の係合・解放の
組合せパターンによって異なる。制御装置は、歯車列に
対する入力回転数あるいはこれと相関関係にあるデータ
を入力データの一つとしており、前記変速段を設定する
ため係合・解放の組合せパターンを、入力回転数に応じ
ても変化させる。すなわち入力回転数が予め定めた所定
値以上の場合には、前記変速段を設定するにあたって生
じる前記回転部材の変動回転数が小さくなる係合・解放
パターンを選択して当該変速段を設定する。また反対に
入力軸回転数が所定値より小さい場合には、前記回転部
材の変動回転数が大きくなる係合・解放パターンを選択
して当該変速段を設定する。したがって入力軸回転数が
大きい場合には、回転部材の変動回転が抑制されるので
、変速ショックが悪化することがなく、また入力回転数
が小さい場合には、回転部材の変動回転数が大きくなる
ものの、入力回転数が小さいことにより実変動回転数が
極端に大きくならないので、変速ショックを悪化させず
に回転部材の回転変動を正確に検出することができる。

その結果、変速の過渡状態を正確に把握することができ
るので、精密な変速制御が可能となる。

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、この人、刃軸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Ｋ１．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Ｂｌ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Ｂｌ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は第２遊星歯車機構２のキャリヤ２Ｃとケース６もし
くはこれと一体の部分との間に設けた一方向クラッチ６
０とこの一方向クラッチ６０に対して並列の関係に配置
された多板ブレーキ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９ては、これらのブレーキ手段Ｂ１．Ｂ２．Ｂ３．Ｂ
４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７ヤリャ３Ｃに対して連結されている。

またさらに前記第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓと一
体の部材、例えば第３ブレーキ手段Ｂ３のブレーキドラ
ムと前記多板クラッチ２２のクラッチドラムとを兼ねる
円筒部材の回転数を検出する回転数センサ７が設けられ
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、○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Ｂｌ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保合・解
放パターン同士の種別を表わす。

第　　１ 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
ーントして第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Ｂｌならびに第２ブレーキ手段Ｂ２のそ
れぞれが、一方向クラッチ２０．４０．６０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Ｂ１
あるいは第２ブレーキ手段Ｂ２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や第２遊星歯車機
構２のキャリヤ２Ｃの回転方向が一方向クラッチ４０゜
６０の係合する方向であれば、一方向クラッチ４０．６
０を係合させて第１ブレーキ手段Ｂ１あるいは第２ブレ
ーキ手段Ｂ２を係合状態とし、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４０．６０
の解放する方向であれば、バンドブレーキ４２もしくは
多板ブレーキ６１を係合させて第１ブレーキ手段Ｂｌあ
るいは第２ブレーキ手段Ｂ２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、冷却水温度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■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。

これを第２速から第３速への変速の場合を例にに採って
具体的に説明すると以下のとおりである。

すなわち第２図は制御ルーチンの一例を示すフローチャ
ートであって、第２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に起因して第３速への変速が判
断されると（ステップｌ）、入力軸４の回転数ｎＴが予
め定めた値αより小さいか否かが判断される（ステップ
２）。その判断結果が“イエス”の場合には、ステップ
３に進んで第３速を設定するための係合・解放パターン
として第１表に示す第３速のａ欄のパターンを出力する
。すなわち第２速がａ欄のいずれかの係合・解放パター
ンで設定されているので、第３速をそのａ欄のパターン
で設定することにより第２遊星歯車機構２のサンギヤ２
Ｓの変動回転数が、入力軸回転数に対する比率で表して
“０．５５”となる。

したがって入力軸４の回転数が大きくても第２遊星歯車
機構２のサンギヤ２Ｓの変動回転数が小さくなり、変速
ショックの低減に有利に作用する。

またこの場合、前記サンギヤ２Ｓの変動回転数は、入力
軸４の回転数が大きいことにより、極端に小さくなるこ
とはないので、サンギヤ２Ｓの変動回転数を前記回転数
センサ７によって正確に検出することができる。他方、
ステップ２の判断結果が“ノー”の場合、すなわち入力
軸４０回転数が所定値α以下の場合には、ステップ４に
進んで第３速を設定するための係合・解放パターンとし
て第１表に示すｄ欄のパターンを出力する。この係合・
解放パターンでの第２遊星歯車機構２におけるサンギヤ
２Ｓの回転数は、入力軸４の回転数に対する比率で表し
て“１，７１°となり、第２速のａ欄の係合・解放パタ
ーンでは“−１，２１”であるから、その変動回転数は
“２．９２”となる。したがってこの場合には、入力軸
４の回転数が小さくても、サンギヤ２Ｓの回転の変動の
幅が大きくなるので、サンギヤ２Ｓの実際の変動回転数
はある程度大きくなり、その結果、サンギヤ２Ｓの変動
回転数を前記回転数センサ７によって正確に検出するこ
とができる。なおこの場合のサンギヤ２Ｓの実際の変動
回転数は、入力軸４の回転数が小さいので、変速ショッ
クを悪化させるほどにはならない。

したがって上述した自動変速機では、少なくとも第２速
から第３速への変速の際の過渡状態を、前記サンギヤ２
Ｓの変動回転数に基づいて正確に把握でき、その結果、
摩擦係合手段を係合させる油圧やエンジン出力を的確に
制御して精密な変速制御を行うことが可能になる。

なお、上記の実施例では、入力軸４の回転数が小さい場
合に第３速を設定する係合・解放パターンとしてｄ欄の
パターンを選択することとしたが、この発明では、要は
、入力軸４の回転数が小さい場合に変動回転数が大きく
なる係合・解放パターンを選択して変速制御を行なえば
よいので、第３速を設定する係合・解放パターンとして
ｂ欄もしくはＣ欄の係合・解放パターンを選択してもよ
い。

またこの発明では、上記の実施例で示した第２速から第
３速への変速を行なう場合以外に、回転部材の回転数の
異なる係合・解放パターンのある他の変速段に変速する
場合であっても同様に変速制御できる。

さらに第１表から知られるように、第１図に示す自動変
速機では、第４ブレーキ手段Ｂ４を係合させずに全ての
変速段を設定することができ、したがってこの発明は第
１図に示す構成の歯車列から第４ブレーキ手段Ｂ４を省
いた構成の歯車列を備えた自動変速機にも適用でき、ま
たさらにこの発明で対象とする自動変速機は、所定の変
速段を複数種類の係合・解放パターンで設定できる歯車
列を備えたものであり、したがってこの発明は、例えば
本出願人が既に提案した特願平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で
は、所定の変速段を設定するにあたって、回転部材の変
動回転数が小さ（なる係合・解放パターンを一律に選択
するのではなく、入力軸の回転数十さい場合には、変動
回転数の入力軸の回転数に対する比率が大きくなる係合
・解放パターンを選択するから、歯車列を構成している
所定の回転部材の変動回転数が変速ショックを悪化させ
ない程度に大きくなり、したがってその回転部材の変動
回転数を正確に検出して変速制御のデータとすることが
できるので、変速制御が精密に行われ、ひいては変速シ
ョックや摩擦係合手段の耐久性を従来に増して向上させ
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第２速から第
３速への変速のための制御ルーチン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、２３，３Ｓ・
・・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・・・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】 複数の係合手段と、これらの係合手段の係合・解放の状
   態に基づき設定される変速比に応じて入力軸の回転数を
   変化させて出力軸に伝達する歯車列とを備えた自動変速
   機において、 前記歯車列が、変速比は同一でいずれかの回転部材の回
   転数が相違する前記係合手段の複数種類の係合・解放の
   組合せパターンで所定の変速段を設定するよう構成され
   、また入力軸回転数が所定値より小さい場合に前記回転
   部材の変動回転数が大きくなる係合・解放の組合せパタ
   ーンで前記所定の変速段を設定し、かつ入力軸回転数が
   所定値以上の場合に前記回転部材の変動回転数が小さく
   なる係合・解放の組合せパターンで前記所定の変速段を
   設定するよう制御する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。