JP2512714B2 - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、自動車用の自動変速機の制御装置の改良
に関するものである。

《従来の技術》 自動車の自動変速機およびその制御装置については、
例えば桜井一郎著「自動変速機の理論と実際」（鉄道日
本社）や桑門主一編「技術シリーズ自動車」（朝倉書
店）などの文献に詳細に解説されているように、いくつ
かの形式のものが広く実用に供されている。第４図には
最近の自動変速機の代表的な１つの例を示している。

第４図の自動変速機は、トルクコンバータ１と、多段
歯車変速機構２と、該トルクコンバータ１と多段歯車変
速機構２との間に配置されたオーバードライブ用遊星歯
車変速機構３とを有している。

トルクコンバータ１は、エンジン出力軸４に結合され
たポンプ５と、該ポンプ５に対向して配置されたタービ
ン６と、ポンプ５とタービン６との間に配置されたステ
ータ13とを有し、さらに該タービン６にはコンバータ出
力軸８が結合されている。また、このコンバータ出力軸
８とポンプ５との間にはロックアップクラッチ９が設け
られている。このロックアップクラッチ９は、トルクコ
ンバータ１内を循環する作動油圧力により常時締結方向
に付勢されており、外部からその圧力室9a内に解放用圧
油が供給されることにより解放状態に保持される。

多段歯車変速機構２は、前段遊星歯車機構10と後段遊
星歯車機構11とを有し、該前段遊星歯車機構10のサンギ
ヤ12と後段遊星歯車機構11のサンギヤ13とは連結軸14に
より連結されている。多段歯車変速機構２の入力軸15
は、フロントクラッチ16（高速段選択用の第１摩擦部
材）を介して連結軸14に、またリヤクラッチ17を介して
前段遊星歯車機構10のインターナルギヤ18にそれぞれ連
結されるようになっている。連結軸14すなわちサンギヤ
12,13と変速機ケースとの間にはセカンドブレーキ19
（低速段選択用の第２摩擦部材）が設けられている。前
段遊星歯車機構10のプラネタリキャリア20と、後段遊星
歯車機構11のインターナルギヤ21とは出力軸22に連結さ
れている。また、後段遊星歯車機構11のプラネタリキャ
リア23と変速機ケースとの間にはロー・リバースブレー
キ24とワンウェイクラッチ25とが設けられている。

この多段歯車変速機構２は、前進３段，後進１段の変
速段を有し、フロントクラッチ16とリヤクラッチ17とセ
カンドブレーキ19とロー・リバースブレーキ24とを、後
述する如く油圧アクチエータによって適宜に作動させる
ことにより、所要の変速段を得ることができるようにな
っている。

オーバードライブドライブ用遊星歯車変速機構３は、
プラネタリギヤ26を回転自在に支持するプラネタリキャ
リア27と、ダイレクトクラッチ29を介してインターナル
ギヤ30に接合されるサンギヤ28とを有している。このサ
ンギヤ28と変速機ケースとの間には、オーバードライブ
ブレーキ31が設けられ、またインターナルギヤ30は多段
歯車変速機構２の入力軸15に連結されている。

このオーバードライブ用遊星歯車変速機構３は、ダイ
レクトクラッチ29が締結してオーバードライブブレーキ
31が解放されたとき、コンバータ出力軸８と入力軸15と
を直結状態で結合し、その後、該オーバードライブブレ
ーキ31が締結し、ダイレクトクラッチ28が解放されたと
き、これらコンバータ出力軸８と入力軸15とをオーバー
ドライブ結合する如く作用する。

この変速機は、良く知られた油圧制御装置のマニュア
ルバルブを手動によりセレクト操作して、上記多段歯車
変速機構２とオーバードライブ用遊星歯車変速機構３の
各摩擦部材（クラッチおよびブレーキ）を適宜に作動さ
せることにより所要の変速段を得るものであり、その各
摩擦部材の制御パターンは各レンジ毎に次の如く設定さ
れる。

この発明の対象は、上述のような変速機における各摩
擦部材（クラッチおよびブレーキ）の作動のうち、特に
セカンドブレーキ19の作動を制御する技術である。より
詳細には、１速から２速へシフトアップするときのセカ
ンドブレーキ19の作動速度をどのように制御するかが本
発明の対象である。

まずこの点についての従来技術を説明する。セカンド
ブレーキ19のブレーキバンドは、第５図に示す油圧アク
チエータ50のピストンロッド51につながっている。

油圧アクチエータ50のポートＡはピストン52の左側の
締結側油室（以降、締結室と称する）53に連通してお
り、ポートＢはピストン52の右側の解放側油室（以降、
解放室と称する）54に連通している。ピストン52はバネ
55によって常時左側（解放側）へ付勢されている。ピス
トン５の締結室53側の受圧面積は解放室54側のそれより
小さくなっている。

ポートＡとポートＢは油圧制御装置56の油圧回路に接
続されている。油圧制御装置56は、前述のマニュアルバ
ルブの位置やコントローラ57からの電気的制御によっ
て、油圧アクチエータ50を含む前記自動変速機の各要素
を制御する。

１速状態では、ポートA,ポートＢはともにドレーンに
つながっていて、アクチエータ50には油圧は作用しな
い。従ってバネ55の力でピストン52が左側へ移動し、セ
カンドブレーキ19は解放されている。

３速状態では、ポートＡとポートＢの両方に油圧が供
給され、ピストン52は前後の受圧面積の差によって左側
へ移動し、セカンドブレーキ19はやはり解放状態にな
る。

２速状態では、ポートＡに油圧が供給され、ポートＢ
はドレーンにつながる。そのためピストン52は油圧によ
って右側へ移動し、セカンドブレーキ19は締結状態にな
る。

本発明の対象となるのは１速から２速へのシフトアッ
プ時の制御である。１速のときにはポートＡとポートＢ
はともにドレーンにつながっていて、１速→２速のシフ
トアップ時にポートＢはそのままドレーンにつなげた状
態で、ポートＡに油圧を供給する。するとピストン52は
油圧を受けて右側へ移動し、解放室54内の油がドレーン
に排出される。

ここで従来は、第５図に示すように、ポートＢにつな
がる油通路の途中にオリフィスチェックバルブ58を設け
ている。このオリフィスチェックバルブ58は、ポートＢ
に油圧を供給するときにはチェックバルブ部分が開いて
スムーズに油を流し、逆にポートＢ側からの油をドレー
ンに排出するときにはチェックバルブ部分が閉じてオリ
フィスによって絞られた流路を通って油が流れる。

すなわち、１速→２速のシフトアップに際してセカン
ドブレーキ19を解放→締結に動作させるとき、油圧アク
チエータ50のポートＢからドレーンへ向かう排出速度を
オリフィスチェックバルブ58で遅くなるようにしてい
る。

この排油速度が遅いと、アクチエータ50の動作速度、
すなわちピストン52の移動速度が遅くなる。これによっ
てセカンドブレーキ19が解放状態から徐々に締結状態に
移行する。つまり急激に締結状態にならないのである。

このように、１速→２速のシフトアップ時にセカンド
ブレーキ19を徐々に締結状態に移行させることで、変速
ショックの発生を防いでいる。

《発明が解決しようとする問題点》 セカンドブレーキ19を徐々に締結状態に移行させるこ
とは変速ショックを緩和するうえで大いに効果がある。
しかしブレーキ19を徐々に締結するということは、すな
わちブレーキバンドとブレーキドラムとのスリップが多
くなることを意味している。ブレーキバンドに擦れなが
らブレーキドラムが回転すると、ブレーキバンドが摩耗
する。この摩耗の機会が多いとブレーキバンドの寿命が
著しく短くなる。

ところで、１速→２速のシフトアップ時にセカンドブ
レーキ19が原因となって発生する変速ショックは、エン
ジンが低出力状態で運転されているとき（エンジン負荷
が小さいとき）に大きくなる。つまり、エンジンのトル
クが小さいのにセカンドブレーキ19が急激に作動すると
大きなショックが発生する。そのためにセカンドブレー
キ19を徐々に締結し、変速ショックを緩和する必要があ
る。

しかし、エンジンが高出力状態で運転されているとき
（エンジン負荷が大きいとき）、エンジンのトルクも大
きいのでセカンドブレーキ19を急激に締結してもそれほ
ど大きな変速ショックは発生しない。

従来の装置では、この場合もセカンドブレーキ19を徐
々に締結しており、従ってこのときにブレーキバンドと
ブレーキドラムとのスリップ量が甚しく大きくなり、ブ
レーキバンドの消耗を早める主因になっていた。

この発明は上述した従来の問題点に鑑みなさたもの
で、その目的は、バンドブレーキの作動に起因する変速
ショックを緩和すると同時にバンドブレーキの消耗を低
減できるようにした自動変速機の制御装置を提供するこ
とにある。

《問題点を解決するための手段》 そこでこの発明では、所定のバンドブレーキを締結側
に動作させるサーボピストン締結側油室のポートＡと、
前記サーボピストン締結側油室にサーボピストンを介し
て対向した前記バンドブレーキを解放側に動作させるサ
ーボピストン解放側油室のポートＢとを有し、前記ポー
トＡとポートＢとがともにドレーンにつながっているバ
ンドブレーキ解放状態の低速段から、前記ポートＡに油
圧が供給され、前記ポートＢがドレーンにつながるバン
ドブレーキ締結状態の高速段へのシフトアップを行う構
成を持つ自動変速機において、前記シフトアップを行う
際に、ポートＢとドレーンとを結ぶ油圧回路中にポート
Ｂからドレーンへ向かう排油速度を調整するための手段
を設けるとともに、エンジン負荷が小さい状態での上記
シフトアップ時には上記排油速度を小さくし、エンジン
負荷が大きい状態での上記シフトアップ時には上記排油
速度を大きくする制御手段を設けた。

《作用》 シフトアップ時に、締結側油室に給油してサーボピス
トンを締結に向かってストロークさせると解放側油室の
容積は縮小していき、当該解放側油室内の残油はポート
Ｂからドレーンに排出され、この際にサーボピストンに
は解放側油室内の残油量と排油能力とに応じた押力が作
用し、サーボピストンの移動速度は給油速度のみならず
解放側油室からの排油能力及び残油量の影響を受けるこ
とになるが、エンジン負荷が小さい状態での上記シフト
アップ時には制御手段により排油能力が低められて上記
排油速度が小さく調整されるので、上記押力が大きくな
って油圧アクチエータはゆっくりと動作し、上記バンド
ブレーキを徐々に締結状態へ移行させる。これにより変
速ショックは殆ど生じない。

一方、エンジン負荷が大きい状態での上記シフトアッ
プ時には制御手段により排油能力が高められて上記排油
速度が大きく調整されるので、上記押力は小さくなって
油圧アクチエータは速やかに動作し、上記バンドブレー
キは短時間で締結状態にされる。これでブレーキバンド
とブレーキドラムとが擦れる量が少なくなり、必要以上
のブレーキの消耗が防止される。

また、締結側油室への給油速度を制御してサーボピス
トンの移動速度をコントロールするようにした場合に
は、解放側油室からサーボピストンへの押力の影響が２
次的に残存してサーボピストンの移動速度制御を高精度
に安定化させ得ないが、解放側油室からの排油速度を制
御してサーボピストンの移動速度をコントロールするよ
うにすると、上記のようなサーボピストンの動きを阻害
する２次的な影響は残存しないことになり、当該サーボ
ピストンの移動速度制御を高精度に安定化させることが
できるようになる。

《実施例》 第１図はこの発明の一実施例を示すもので、油圧アク
チエータ50は前述したように、第４図におけるセカンド
ブレーキ19を駆動するもので、その構成は第５図の従来
例と全く同一である。また、油圧アクチエータ50の駆
動，制御に係る油圧制御装置56とコントローラ57および
オリフィスチェックバルブ58に係る構成も基本的には従
来と同じで、以下に述べる幾つかの構成が本発明におい
て付加されている。

この発明においては、油圧アクチエータ50のポートＢ
とドレーンとを最短経路で結ぶ油通路59を設け、この油
通路59の途中に開閉バルブ60を設けた。この開閉バルブ
60は、コントロール57による電気的な制御信号を受けて
動作する油圧制御装置56中のソレノイドバルブ（図示省
略）で発生するパイロット圧61によって開閉制御され
る。

通常状態では、パイロット圧61は発生しておらず、開
閉バルブ60はバネの力で閉じている。バルブ60が閉じて
いる場合は新設した油通路59の意味はなく、従って従来
と全く同じ構成および動作となる。

コントローラ57からの制御信号に応動して油圧制御状
態56からパイロット圧61が発生し、これによって開閉バ
ルブ60が開き、ポートＢとドレーンとが油通路59で直結
される。この状態ではポートＢからの油が高速でドレー
ンへ排出される。

この実施例においては、１速→２速へのシフトアップ
に際して、セカンドブレーキ19の油圧アクチエータ50を
解放→締結に切り換えるときに、上記の開閉バルブ60を
次のように制御する。

第２図のタイミングチャートに示すように、Ｄレンジ
の走行状態にてコントローラ57から１速→２速のシフト
アップ指令が発生し、油圧制御回路56が前記表１に示し
たように変速機の各要素を制御する。このシフトアップ
時に、変速指令が２速に切り換わってから時間Taだけ遅
れて開閉バルブ60を時間Tbだけ開く。

変速指令が２速に切り換わった時点で油圧制御回路56
は、ポートＡに油圧を供給するとともにオリフィスチェ
ックバルブ58を介してポートＢにつながる油通路を幾つ
かのシフトバルブを通じてドレーンに導く。従って従来
と同様に、解放室54の油はポートＢからオリフィスチェ
ックバルブ58,油圧制御回路56を通じて徐々にドレーン
へ排出される。この時のピストン52の変位速度は遅い。

変速指令が２速に切り換わってから時間Taを経過する
と、パイロット圧61によって開閉バルブ60が開くので、
解放室54の油は油通路59および開閉バルブ60を経て急速
にドレーンへ排出される。これによってピストン52は高
速で変位し、セカンドブレーキ19の作動速度を早める。

上記のようにポートＢからの排油速度は、開閉バルブ
60が閉じたままの時間Taの期間は従来と同様に遅く、そ
の後開閉バルブ60が開くと急激に大きくなる。

ここで、この実施例においては上記時間Taをスロット
ル開度に応じて第３図のように変化させている。時間Ta
が長ければ、アクチエータ50のゆっくりとした作動期間
が長いわけで、セカンドブレーキ19が作動を開始してか
ら作動を終了するまでの時間が長くなる。反対に時間Ta
を短くすれば、アクチエータ50が高速で作動することと
なり、セカンドブレーキ19の作動開始から作動終了まで
の時間が短くなる。

第３図に示すように、スロットル開度が大きい時は時
間Taを短くし、スロットル開度が小さい時は時間Taを長
くするように制御特性を決定してある。

その結果、スロットル開度が小さい（エンジン負荷が
小さい）状態での１速→２速シフトアップ時には、アク
チエータ50のポートＢからの平均的な排油速度は小さ
く、アクチエータ50の作動速度が小さく、セカンドブレ
ーキ19が徐々に締結状態へ移行する。これで従来と同様
に変速ショックを緩和している。

またスロットル開度が大きい（エンジン負荷が大き
い）状態での１速→２速シフトアップ時には、アクチエ
ータ50のポートＢからの平均的な排油速度が大きくな
り、アクチエータ50の作動速度が大きくなり、セカンド
ブレーキ19は急速に締結状態へ移行する。従ってセカン
ドブレーキ19のブレーキバンドとブレーキドラムとの擦
れる状態が従来より少なくなり、ブレーキバンドの消耗
が少なくなる。

なお、ポートＢからドレーンへ向かう排油速度を調整
する手段、およびこの手段を制御してエンジン負荷に応
じて排油速度を変化させる制御手段の構成は実施例に限
定されるものではなく、本発明の趣旨に適合する様々な
実施形態が容易に考えられる。

《発明の効果》 以上詳細に説明したように、この発明に係る自動変速
機の制御装置よれば、シフトアップ時に、締結側油室に
給油してサーボピストンを締結に向かってストロークさ
せると解放側油室の容積は縮小していき、当該解放側油
室内の残油はポートＢからドレーンに排出され、この際
にサーボピストンには解放側油室内の残油量と排油能力
とに応じた押力が作用し、サーボピストンの移動速度は
給油速度のみならず解放側油室からの排油能力及び残油
量の影響を受けることになるが、エンジン負荷が小さい
状態での上記シフトアップ時には制御手段により排油能
力が低められて上記排油速度が小さく調整されるので、
上記押力が大きくなって油圧アクチエータはゆっくりと
動作し、上記バンドブレーキを徐々に締結状態へ移行さ
せる。これにより変速ショックは殆ど生じない。

一方、エンジン負荷が大きい状態での上記シフトアッ
プ時には制御手段により排油能力が高められて上記排油
速度が大きく調整されるので、上記押力は小さくなって
油圧アクチエータは速やかに動作し、上記バンドブレー
キは短時間で締結状態にされる。これでブレーキバンド
とブレーキドラムとが擦れる量が少なくなり、必要以上
のブレーキの消耗が防止される。

また、締結側油室への給油速度を制御してサーボピス
トンの移動速度をコントロールするようにした場合に
は、解放側油室からサーボピストンへの押力の影響が２
次的に残存してサーボピストンの移動速度制御を高精度
に安定化させ得ないが、解放側油室からの排油速度を制
御してサーボピストンの移動速度をコントロールするよ
うにすると、上記のようなサーボピストンの動きを阻害
する２次的な影響は残存しないことになり、当該サーボ
ピストンの移動速度制御を高精度に安定化させることが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部構成を示す概略図、第
２図は同上実施例の動作を示すタイミングチャート、第
３図は同上実施例における制御特性を示す図、第４図は
本発明の対象である自動変速機の構成例を示す断面図、
第５図は従来技術における本発明の要部に対応する部分
の構成を示す概略図である。 19……セカンドブレーキ（バンドブレーキ） 50……油圧アクチエータ 56……油圧制御装置 57……コントローラ 58……オリフィスチェックバルブ 60……開閉バルブ

フロントページの続き (72)発明者 柳沢 啓三 富士市今泉字鴨田700番地の１ 日本自 動変速機株式会社内 (72)発明者 竹内 北斗 富士市今泉字鴨田700番地の１ 日本自 動変速機株式会社内 (56)参考文献 特公 昭47−20293（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のバンドブレーキを締結側に動作させ
   るサーボピストン締結側油室のポートＡと、前記バンド
   ブレーキを解放側に動作させかつ前記サーボピストン締
   結側油室にサーボピストンを介して対向するサーボピス
   トン解放側油室のポートＢとを有し、前記ポートＡとポ
   ートＢとがともにドレーンにつながっているバンドブレ
   ーキ解放状態の低速段から、前記ポートＡに油圧が供給
   され、前記ポートＢがドレーンにつながるバンドブレー
   キ締結状態の高速段へのシフトアップを行う構成を持つ
   自動変速機において、 前記シフトアップを行う際に、上記ポートＢとドレーン
   とを結ぶ油圧回路中に該ポートＢからドレーンへ向かう
   排油速度を調整するための手段を設けるとともに、エン
   ジン負荷が小さい状態での上記シフトアップ時には上記
   排油速度を小さくし、エンジン負荷が大きい状態での上
   記シフトアップ時には上記排油速度を大きくする制御手
   段を設けたことを特徴とする自動変速機の制御装置。