JPH0483966A - 自動変速機の制御装置 - 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、特に所
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を制御する方法に関するもの
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。その
−例を第２図に示す。これは本出願人が特願平２−１０
１０９号として提案した装置であって、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２
２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ＫＩ＆、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Ｂ１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。

なお、第２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。

さらに入力軸４の回転数を検出する回転数センサー７、
出力軸の回転数を検出する回転数センサー８ならびに第
２遊星歯車機構２におけるキャリヤ２Ｃの回転数を検出
する回転数センサー９が設けられており、これらの回転
数センサー７．８゜９は電子コントロールユニット（Ｅ
ＣＵ）Ｅに接続されている。この電子コントロールユニ
ットＥには、上記の各回転数のほかに、車速ｖ１スロッ
トル開度θ、走行モードのセレクト信号、エンジン回転
数、冷却水温度およびその他の信号が入力され、これら
の入力信号に基づいて油圧制御装置Ｃに信号を出力して
変速を実行するようになっている。

そして上に掲げた特願平２−１０１０９号に係る発明で
は、例えば第２速から第３速へ変速する場合、その第２
遊星歯車機構２に連結されているクラッチ手段に４の多
板クラッチ２２の油圧を制御し、第２遊星歯車機構２が
所謂機構上不限定連鎖になることに伴う変速ショックを
防止するよう構成している。

発明が解決しようとする課題 上述した本出願人の提案に係る装置は、トルク伝達に関
与しない遊星歯車機構の回転制御を、変速の際に行なう
ことにより変速ショックの改善と全体としての変速制御
性の向上を図ろうとするものである。しかしながらトル
ク伝達に関与しない遊星歯車機構の回転制御が変速字以
外に行なわれると、実質上、トルク伝達に関与しない遊
星歯車機構における回転部材の回転変動が、変速に伴う
イナーシャトルクとは別に単独で生じることになる。こ
のような回転変動は、その遊星歯車機構がたとえトルク
伝達に関与していないものであっても、慣性によるトル
ク変動を生じるから、変速ショックもしくはこれに類す
るショックとして体感されるおそれがある。この点で上
記の特願平２−１０１０９号の発明は改善の余地があっ
た。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、変速実
行中以外でのイナーシャトルクに起因するショックを低
減する制御方法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
の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、前記いずれかの遊星歯車機構における回
転部材の回転変化を変速中に行なわせることを特徴とす
る方法である。

作　　　　　用 この発明の方法では、所定の変速段においてトルクの伝
達に関与しない遊星歯車機構も機構上不限定連鎖になる
ことを避けるためにその回転制御を行なうが、固定状態
を含む所定の回転状態にするための回転変化が、変速の
実行中に生じるので、その遊星歯車機構の回転部材が回
転変動を生じることによるイナーシャトルクは、変速に
伴うイナーシャトルクと融合し、単独で変速ショックを
生じさせることがない。

実　　施　　例 つぎにこの発明の方法を実施例に基づいて説明する。

この発明の方法は、前述した第２図に示す構成の自動変
速機を対象にして実施することができる。

すなわち第２図に示す自動変速機では、変速比が等比級
数に近い関係となる主要５段の前進段と、変速比がそれ
らの主要５段の中間の値になる所謂中間段とを含め、全
体で前進１０段・後進１段の変速段を設定することがで
き、また所定の変速段については、これを設定するため
の摩擦係合手段の係合・解放の組合せ（係合・解放パタ
ーン）が複数種類ある。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
。

また第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２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Ｂｌ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。

第２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Ｂｌ、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Ｃ欄のパターンは、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ＩＳ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が入力軸４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２
Ｓ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２
速はｂ欄のパターンで設定しておき、この状態から第３
速のｂ欄のパターンを経てＣ欄のパターンで第３速を設
定し、第４速への変速に備えることとする。この場合の
係合・解放パターンの変化を示せば第２表のとおりであ
る。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Δ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　　２　　表 第２速は第２表に示すように第１クラッチ手段に１、第
４クラッチ手段に４の一方向クラッチ２０、第１ブ十−
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、各遊星歯車機構１，２
．３のそれぞれがトルクの伝達に関与し、各回転部材は
限定運動を行なう。そして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クラッチ手段に３を係
合させるに伴って第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、かつ第３ブレーキ手段Ｂ３を
解放するとともに第４クラッチ手段に３の多板クラッチ
２２を係合させる。

この第２速のｂ欄の係合・解放パターンから第３速のＣ
欄の係合・解放パターンへの変更による第２速から第３
速への変速を行なうにあたり、この発明の方法では、ト
ルクの伝達に関与しない第２遊星歯車機構２の回転変化
を変速の実行中に開始しかつ終了させる。その制御の一
例をフローチャートによって説明すれば以下のとおりで
ある。

第１図において、第２速のｂ欄の係合・解放パターン（
２−ｂ）から第３速のＣ欄の係合・解放パターン（３−
ｃ）へ変更することによる変速権令が出力されると（ス
テップ１）、第３クラッチ手段に３を係合させるための
油圧Ｐｋ３を上昇させる（ステップ２）。これに伴う第
２遊星歯車機構２におけるサンギヤ２Ｓの回転数の上昇
を求め、第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの回転数Ｎ
２ｓと第１遊星歯車機構１のサンギヤＩＳの回転数Ｎ１
＄とを比較し、第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの回
転数Ｎ２ｇが第１遊星歯車機構１のサンギヤＩＳの回転
数Ｎｌｓ以上であれば、すなわちステップ３の判断結果
が１ノー”であれば、第３クラッチ手段に３の油圧を更
に上昇させ、そうでなければ、すなわち第２遊星歯車機
構２のサンギヤ２Ｓの回転数Ｎ２ｇが第１遊星歯車機構
１のサンギヤＩＳの回転数ＮＩ＋より小さくてステップ
３の判断結果が“イエス”となれば、これらのサンギヤ
ＩＳ。

２Ｓを連結する第４クラッチ手段に４における多板クラ
ッチ２２の油圧Ｐ２２を上昇させる（ステ、。

プ４）。第１遊星歯車機構１のサンギヤＩＳの回転数Ｎ
ｌｓが入力軸４の回転数Ｎ４に対する予め定めた回転数
まで近付くまで、すなわち両者の回転数の差が予め定め
た値ΔＮになるまでは（ステップ５の判断結果が“ノー
”の場合）、第１遊星歯車機構１のサンギヤＩＳの回転
数上昇率Ｎｌｓと第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの
回転数上昇率Ｎ２ｓとを比較しくステップ６）、両者の
差が予め定めた値αより大きい場合にはステップ６の判
断結果が“ノー　となり、走査過程はステップ４の前に
戻って第４クラッチ手段に４の多板クラッチ２２の油圧
Ｐ２２をそのまま上昇させる。

なお、第３クラッチ手段に３の油圧Ｐｋ３と第４クラッ
チ手段に４における多板クラッチ２２の油圧Ｐ２２とは
、相関関係をもたせて制御してもよい。

すなわち第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓは、第３ク
ラッチ手段に３を係合させて変速を開始した直後に回転
を始め、その回転数の上昇率が第１遊星歯車機構１のサ
ンギヤＩＳの回転数の上昇率より所定の値以上大きけれ
ば、第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの回転数が先に
所定の回転数に達するので、そのまま第４クラッチ手段
に４の多板クラッチ２２の油圧Ｐ２２を上昇させる。

これとは反対に第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓの回
転数の上昇率Ｎｂが第１遊星歯車機構１のサンギヤＩＳ
の回転数上昇率Ｎｌ＋より所定値α以上大きくなければ
、ステップ６の判断結果が“ノー　となってステップ７
に進み、第２遊星歯車機構２のサンギヤ２Ｓに入力軸４
の回転を伝達する第４クラ手段に４における多板クラッ
チ２２の油圧Ｐ２２の上昇率を高めたのち、ステップ４
の前に戻って多板クラッチ２２の油圧Ｐ２２の上昇を継
続する。

このようにして第１遊星歯車機構１のサンギヤＩＳの回
転数Ｎｌ＋が入力軸回転数Ｎ４に近付いた状態、すなわ
ち両者の差が予め定めた値ΔＮ以下になった時点で本制
御は終了する。

すなわち変速が終了する以前では、第２遊星歯車機構２
のサンギヤ２Ｓの回転数変化率Ｎ２ｇを、第１遊星歯車
機構１のサンギヤＩＳの回転数変化率Ｎｌｓより所定値
α以上大きく維持するので、第２遊星歯車機構２のサン
ギヤ２Ｓの回転数が先に所定の回転数に到達し、トルク
伝達に関与しない第２遊星歯車機構２の回転数制御が終
了する。

なお、上記の実施例では、第２速から第３速に変速する
場合を例に採って説明したが、この発明は他の変速段で
の変速を行なう場合にも応用できるのであって、上記の
実施例に限定されるものではない。

またトルク伝達に関与しない遊星歯車機構における回転
部材の回転変化は、上記の実施例で示したように、変速
の開始と同時もしくはそれ以降の時点から、変速の終了
と同時もしくはそれ以前の時点までの間に開始かつ完了
することが好ましい。

ここで「同時」とは僅かな時間的なズレを含む。

しかしながらこの発明は上記の実施例に限られないので
あって、上記回転部材の回転変化と変速とが少なくとも
時間的に一部重複していればよいのであり、そのような
制御であっても上記の実施例におけると同様な効果を得
られる。

さらにこの発明を適用できる自動変速機は、第２図に示
す歯車列を備えたものに限定されないのであって、本出
願人で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
した構成の自動変速機に適用できる。

発明の効果 以上の説明から明らかなようにこの発明の方法によれば
、トルク伝達に関与しない遊星歯車機構における回転部
材の回転変動が、変速の実行中に行なわれるので、その
回転部材の回転変動によるイナーシャトルクが、単独で
ショックを引き起すことがなく、換言すれば、上記の回
転部材のイナーシャトルクが、変速によるイナーシャト
ルクに隠れてしまうので、変速ショックを改善すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法の一例を説明するためのフロー
チャート、第２図はこの発明を適用することのできる自
動変速機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、　７，８．９・・・回転数センサー
Ｃ・・・油圧制御装置、　Ｅ・・・電子コントロールユ
ニッ　　ト　。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　渡　辺　丈　夫 第１図

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
   止める複数の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、 前記いずれかの遊星歯車機構における回転部材の回転変
   化を変速中に行なわせることを特徴とする自動変速機の
   制御方法。