JP2684692B2 - 直結クラッチの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、エンジンの出力軸と歯車変速装置の入力軸
とを直結し得る油圧クラッチが組込まれたトルクコンバ
ータを有する車両用自動変速機において、油圧クラッチ
の直結作動領域での変速や加減速に伴うショックを低減
させるようにした直結クラッチの制御装置に関する。

＜従来の技術＞ 車両用自動変速機は、クラッチやブレーキ等の摩擦係
合要素に対して選択的に圧油を給排することにより、歯
車変速装置内の任意の回転要素を入力軸に連結したり変
速ケーシングに対して固定し、変速比の切換えを車両の
運転状態に応じて自動的に行うようにしたものである。
このような変速機においては、各種装置や機器等の保護
並びに快適な乗心地維持のため、変速時のショックが小
さいことが要求される。

このような従来の一般的な車両用自動変速機の概略構
造を表す第３図に示すように、車両の動力源となるエン
ジン11のクランク軸12は、トルクコンバータ13のインペ
ラ14に一体的に連結されている。トルクコンバータ13は
インペラ14とタービン15とステータ16と一方向クラッチ
17とを有し、ステータ16はこの一方向クラッチ17を介し
て変速機ケース18に結合され、この一方向クラッチ17に
よりステータ16はクランク軸12と同方向へは回転する
が、その逆方向の回転が許容されない構造となってい
る。タービン15に伝えられたトルクは、変速装置入力軸
19によってその後部に配設された前進４段後進１段の変
速段を達成する歯車変速装置に伝達される。

この歯車変速装置は、三組のクラッチ20,21,22と二組
のブレーキ23,24と一組の一方向クラッチ25と一組のラ
ビニヨ型遊星歯車機構26とで構成されている。ラビニヨ
型遊星歯車機構26は、リングギヤ27とロングピニオンギ
ヤ28とショートピニオンギヤ29とフロントサンギヤ30と
リヤサンギヤ31と前記ピニオンギヤ28,29を回転自在に
支持すると共に変速装置入力軸19に回転自在に嵌合され
たキャリア32とから構成されている。リングギヤ27は変
速装置出力軸33に連結され、フロントサンギヤ30はキッ
クダウンドラム34及びフロントクラッチ20を介して変速
装置入力軸19に連結され、更にリヤサンギヤ31はリヤク
ラッチ21を介して変速装置入力軸19に連結されている。
そして、キャリア32は相互に並列に配列されたローリバ
ースブレーキ24と一方向クラッチ25とを介して変速機ケ
ース18に連結されると共にこの歯車変速装置の後端に配
設された４速クラッチ22を介して変速装置入力軸19に連
結されている。

なお、キックダウンドラム34はキックダウンブレーキ
23によって変速機ケース18と一体的に連結可能となって
おり、ラビニヨ型遊星歯車機構26を通ったトルクは、変
速装置出力軸33に固着された駆動歯車35から図示しない
駆動輪の駆動軸側へ伝達される。又、この図示例では車
両の中高速走行時におけるエンジン11の静粛性や燃費の
向上等を図るため、予め設定された車両の走行条件を満
たす場合に、エンジン11のクランク軸12を変速装置入力
軸19に直結状態とする油圧クラッチ36がトルクコンバー
タ13のインペラ14とタービン15との間に組込まれてい
る。つまり、油圧クラッチ板37と、タービン15との間に
圧油が供給されると、クラッチ板37がトルクコンバータ
13のフロントカバー38に押付けられ、クランク軸12が油
圧クラッチ36を介して変速装置入力軸19に対して機械的
に直結状態となる。逆に、クラッチ36のクラッチ37とフ
ロントカバー38との間に圧油が供給されると、クランク
軸12はトルクコンバータ13を介して変速装置入力軸19に
接続する通常の状態となる。

摩擦係合要素である上記各クラッチ20〜22及びブレー
キ23,24はそれぞれ係合用ピストン装置或いはサーボ装
置等を備えた油圧機器で構成されており、トルクコンバ
ータ13のインペラ14に連結された油ポンプ39で発生する
圧油によって油圧制御装置を介し操作される。なお、そ
の詳細な構成や作用は特開昭58−46248号公報等に開示
されている通りであり、図示しない運転席のセレクトレ
バーの位置と車両の運転状態とに応じて各摩擦係合要素
の選択的係合が行われ、種々の変速段が達成される。こ
のセレクトレバーによるセレクタパターンは、Ｐ（駐
車）,R（後退）,N（中立）,D（前進３段又は前進４段自
動変速）,2（前進２段自動変速）,L（１速固定）となっ
ている。そして、セレクトレバーをＤ位置に選定した状
態で図示しない補助スイッチを操作すると、前進３段自
動変速か或いは前進４段自動変速が選択される構造とな
っている。

セレクトレバーを上記セレクトパターンの各位置に保
持した場合、それぞれの摩擦係合要素がどの様に働くか
については、第４図の作動エレメント図に示す通りであ
る。又、図中の符号で丸印は油圧作動によって係合状態
にあることを示し、斜線の入った丸印は変速時において
ローリバースブレーキ24が係合する直前に一方向クラッ
チ25の作用でキャリア32が止っていることを示す。

＜発明が解決しようとする課題＞ エンジンの出力軸と歯車変速装置の入力軸とを完全に
直結状態とする油圧クラッチをトルクコンバータ内に組
込んだ第３図に示す従来の車両自動変速機においては、
油圧クラッチ36の接続を確実なものとするため、トルク
コンバータ13のフロントカバー38に対する油圧クラッチ
36のクラッチ板37の押付け圧を、エンジン11の最大トル
クの1.2倍程度のトルク容量となるように設定してい
る。

このため、油圧クラッチ36の接続時に運転者がアクセ
ルペダルの踏込み量を急激に変化させても、フロントカ
バー38に対するクラッチ板37の解放が迅速に行われず、
手動変速機の場合と同様な加減速ショックが発生する。
同様に、変速操作の際のフロントカバー38に対するクラ
ッチ板37の解放動作も遅れてしまう結果、トルクコンバ
ータ13を介してクランク軸12と変速装置入力軸19とを連
結している場合と比較すると、変速ショックが大きくな
る欠点を有する。

又、フロントカバー38に対するクラッチ板37の押付け
圧は、クラッチ板37に取付けられる摩擦材の摩擦係数の
ばら付きや、トルクコンバータ13内に供給される自動変
速機油の摩擦特性のばら付き、或いはその油温変化に伴
う摩擦係数の変動等を考慮する必要があり、広範に亙る
確認試験を基に決定されることが多い。このため、確認
試験のための手間や時間が膨大なものとなる欠点を有す
る。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明による直結クラッチの制御装置は、トルクコン
バータの入力軸及び出力軸を直結可能とする直結クラッ
チを車両の運転状態に応じて制御する直結クラッチの制
御装置において、上記入力軸の回転速度を検出する入力
軸回転速度検出手段と、上記出力軸の回転速度を検出す
る出力軸回転速度検出手段と、上記入力軸回転速度検出
手段と上記出力軸回転速度検出手段との回転速度差を検
出する回転速度差検出手段と、同回転速度差検出手段に
より検出された回転速度差が略零となるように上記直結
クラッチの係合状態をフィードバック制御するフィード
バック制御手段とを備え、上記直結クラッチの係合は、
上記フィードバック制御手段によりフィードバック制御
されると共に、上記直結クラッチの解放は、上記フィー
ドバック制御中の係合状態から解放されることを特徴と
するものである。

＜作用＞ トルクコンバータの入力軸側と出力軸側との回転差が
零近傍に収まるように、油圧クラッチに対する圧油の給
排がフィードバック制御され、エンジンの出力軸とトル
クコンバータの出力軸、つまり歯車変速装置の入力軸と
が直結される。

この状態では油圧クラッチに過大な油圧が負荷してお
らず、運転者がアクセルペダルの踏み込み量を急激に変
えたり、或いは変速操作が開始されたりした場合、これ
に対応して油圧クラッチが迅速に解放され、直ちにトル
クコンバータを介してエンジンの出力軸と歯車変速装置
の入力軸とが連結された状態となる。これにより、加減
速や変速に伴うショックがトルクコンバータにて吸収さ
れる。

＜実 施 例＞ 本発明による直結クラッチ制御装置を第３図及び第４
図に示す車両用自動変速機に応用した一実施例の概念を
表す第１図に示すように、トルクコンバータ13に組込ま
れた直結クラッチとしての油圧クラッチ36のクラッチ板
37とタービン15との間には、油路40を介してクラッチ制
御弁41に連通し得る係合側油室42が形成されており、こ
のクラッチ板37とトルクコンバータ13のフロントカバー
38との間には、油路43を介してクラッチ制御弁41に連通
し得る解放側油室44が形成されている。又、クラッチ制
御弁41には油路40,43に対する圧油の給排を切換えるス
プール45が組付けられており、このスプール45の作動を
制御する電磁弁46が絞り47を有する油路48を介してクラ
ッチ制御弁41に接続している。電磁弁46は、イグニショ
ンコイル等のエンジン回転数検出器49（入力軸回転速度
検出手段）やキックダウンドラム回転数検出器50（出力
回転速度検出手段）、駆動歯車回転数検出器51（出力回
転速度検出手段）、スロットル開度検出器52、冷却水温
検出器53等の車両の走行状態を検出するための各種検出
機器から検出信号に基づいて指令を発する制御装置54
（フィードバック制御手段）に連結され、この制御装置
54からの制御電流によって開閉動作がデューティ制御さ
れる。油路55を介してクラッチ制御弁41に連通する調圧
弁56とこのクラッチ制御弁41とには、油ポンプ39にそれ
ぞれ連通する油路57,58が接続しており、この調圧弁56
には油ポンプ39からクラッチ制御弁41に供給される圧油
の圧力を安定化させるために作動するスプール59と圧縮
コイルばね60とが組込まれている。

なお、クラッチ制御弁41には油路40,43を介してそれ
ぞれ係合側油室42,解放側油室44から圧油を排油するた
めの排油ポート61が形成されている。又、電磁弁46には
クラッチ制御弁41のスプール45を第１図中、右側へ変位
させるため、油路48に連通する排油ポート62が形成され
ている。電磁弁46は非通電時閉塞形のものであり、通電
することにより排油ポート62が開いて油路48内の圧油の
油圧がデューティ制御される。

従って、電磁弁46が非通電の状態ではクラッチ制御弁
41のスプール45に形成された各ランドの受圧面積差によ
りスプール45が第１図中、左側へ変位する。これによ
り、油路40と排油ポート61とが連通すると共に油路58,4
3が連通し、係合側油室42の圧油が油路40を介して排油
ポート61から排油される一方、油ポンプ39からの圧油が
油路58,43を介して解除側油室44に供給される。この結
果、クラッチ板37はフロントカバー38から引き離され、
第３図に示すようにエンジン11のクランク軸12（トルク
コンバータ13の入力軸）がトルクコンバータ13を介して
歯車変速装置の入力軸19（トルクコンバータ13の出力
軸）に連結された状態となる。

又、電磁弁46に通電すると排油ポート62が開いて油路
48の油圧が低下するため、クラッチ制御弁41のスプール
45がその各ランドの受圧面積差により第１図中、右側へ
変位する。これにより、油路43と排油ポート61とが連通
すると共に油路57,40が連通し、解除側油室44の圧油が
油路43を介して排油ポート61から排油される一方、油ポ
ンプ39からの圧油が油路57,40を介して係合側油室42に
供給される。この結果、クラッチ板37がフロントカバー
38に押し付けられ、第３図に示すようにエンジン11のク
ランク軸12が油圧クラッチ36を介して歯車変速装置の入
力軸19に直結状態となる。この時、電磁弁46のデューテ
ィ率を変化させると、油路及び係合側油室42の油圧がこ
れに追従して変化し、フロントカバー38に対するクラッ
チ板37の押付け圧を調整することができる。

なお、油圧クラッチ36やトルクコンバータ13等の構造
は、第１図に示したもの以外の周知な構造のもの、例え
ばトーションスプリングを装着したクラッチ板を有する
油圧クラッチ等を採用することも当然可能である。

本実施例におけるトルクコンバータ13及び油圧クラッ
チ36の作動領域をそれぞれ表す第２図に示すように、エ
ンジンブレーキ作動領域及びエンジン11の低回転側での
高負荷域を斜線で表すトルクコンバータ13の作動領域に
設定し、それ以外は基本的に油圧クラッチ36の作動領域
としている。但し、冷却水温が50℃以下の時や変速時或
いは１速の変速段が選定されている時、そして車両の後
退時はトルクコンバータ13を介してエンジン11のクラン
ク軸12を歯車変速装置の入力軸19に連結している。

以上のトルクコンバータ13作動領域から外れた油圧ク
ラッチ36の作動領域では、制御装置54がエンジン回転数
検出器49とキックダウンドラム回転数検出器50及び駆動
歯車回転数検出器51とからクランク軸12と歯車変速装置
の入力軸19との回転差を演算し（回転速度差検出手
段）、これが予め設定された値より小さくなるように電
磁弁46のデューティ率を制御している。本実施例では、
上記回転差が２回転から８回転の間ではデューティ率を
変化させず、２回転以下の場合にはデューティ率を漸次
下げて行き、油圧クラッチ36の係合圧を次第に高める一
方、回転差が８回転から17回転の間ではデューティ率を
一定割合上げて油圧クラッチ36の係合圧を弱め、17回転
以上の回転差がある場合にはデューティ率を更に一定割
合上げ、油圧クラッチの係合圧を大きく弱めている。

このようにして、クランク軸12と歯車変速装置の入力
軸19との回転差が実質的に零近傍に収束する結果、油圧
クラッチ36の係合状態からトルクコンバータ13が作動す
る油圧クラッチ36の解放状態への移行がわずかな油圧の
変化で迅速になされる結果、加減速や変速ショックが緩
和される。

＜発明の効果＞ 本発明の直結クラッチの制御装置によると、トルクコ
ンバータに組込まれる油圧クラッチの係合領域におい
て、エンジンの出力軸と歯車変速装置の入力軸との回転
速度差が零近傍に収まるように油圧クラッチに対する圧
油の給排をフィードバック制御するようにしたので、油
圧クラッチの係合状態から解放状態への移行が油圧のわ
ずかな変化で迅速になされる結果、従来の直結クラッチ
の利点を損なうことなく急な加減速や変速時に伴うショ
ックを緩和することができる。

又、エンジンの出力軸と歯車変速装置の入力軸との回
転速度差を検出しているため、油圧クラッチの摩擦材の
摩擦係数のばら付きや、自動変速機油の摩擦特性のばら
付き或いはその油温変化に伴う摩擦係数の変動等を考慮
する必要が全くなくなり、性能確認試験の手間や時間を
著しく少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実現し得る自動変速機の一実施例の主
要部を表す制御概念図、第２図はそのトルクコンバータ
及び油圧クラッチの作動領域をそれぞれ表すグラフ、第
３図は自動変速機の一例を表す機構概念図、第４図はそ
の摩擦係合要素の作動スケルトン図である。 又、図中の符号で11はエンジン、12はクランク軸、13は
トルクコンバータ、19は歯車変速装置の入力軸、36は油
圧クラッチ、37はクラッチ板、38はフロントカバー、39
は油ポンプ、40,43,48,55,57,58は油路、41はクラッチ
制御弁、42は係合側油室、44は解放側油室、46は電磁
弁、49はエンジン回転数検出器、50はキックダウンドラ
ム回転数検出器、51は駆動歯車回転数検出器、54は制御
装置、61,62は排油ポートである。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トルクコンバータの入力軸及び出力軸を直
   結可能とする直結クラッチを車両の運転状態に応じて制
   御する直結クラッチの制御装置において、 上記入力軸の回転速度を検出する入力軸回転速度検出手
   段と、 上記出力軸の回転速度を検出する出力軸回転速度検出手
   段と、 上記入力軸回転速度検出手段と上記出力軸回転速度検出
   手段との回転速度差を検出する回転速度走査検出手段
   と、 同回転速度差検出手段により検出された回転速度差が略
   零となるように上記直結クラッチの係合状態をフィード
   バック制御するフィードバック制御手段とを備え、 上記直結クラッチの係合は、上記フィードバック制御手
   段によりフィードバック制御されると共に、 上記直結クラッチの解放は、上記フィードバック制御中
   の係合状態から解放されることを特徴とする直結クラッ
   チの制御装置。