JP2811883B2 - 車両用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 この発明は車両用の自動変速機の変速を制御するため
の制御装置に関するものである。

従来の技術 車両用の自動変速機は、一般に、複数組の遊星歯車機
構を備えた歯車列を主体として構成されており、その遊
星歯車機構の数が多ければ設定可能な変速段数も多くな
る。また自動変速機で設定することのできる変速段数
は、各変速段の変速比の差がある程度確保されていれ
ば、多い方が有利である。しかしながらスペース上の制
約があるから、より少ない構成部材を用いて、より多く
の変速段を設定するよう構成することが必要となり、従
来、このような要請を背景として、三組の遊星歯車機構
を使用して前進５段もしくは７段で、かつ後進段を１段
設定することのできる歯車列を備えた自動変速機が特開
昭60−57036号によって提案されている。これは三組の
シングルピニオン型遊星歯車機構を主体とするものであ
って、入力軸が第１クラッチによって第１の遊星歯車機
構のサンギヤに連結される一方、第２クラッチによって
第１の遊星歯車機構のリングギヤに連結され、またこの
第１の遊星歯車機構におけるサンギヤが第３クラッチを
介して第２の遊星歯車機構のサンギヤに連結され、かつ
第４クラッチを介して第２の遊星歯車機構のキャリヤに
連結されている。この第２の遊星歯車機構のリングギヤ
と第３の遊星歯車機構のリングギヤとは互いに連結さ
れ、これらのリングギヤに第１の遊星歯車機構のキャリ
ヤが連結されており、さらに第２の遊星歯車機構のキャ
リヤが第５クラッチを介して第３の遊星歯車機構のサン
ギヤに連結されている。他方、ブレーキ手段としては、
第２の遊星歯車機構のサンギヤを固定する第１ブレーキ
と、第３の遊星歯車機構のサンギヤを固定する第２ブレ
ーキとが設けられている。そして出力軸は第３の遊星歯
車機構のキャリヤに連結されている。

この自動変速機においては、第２クラッチ、第３クラ
ッチ、第５クラッチ、第２ブレーキを係合させることに
よって前進第１速が設定され、この状態から第４クラッ
チを解放するとともに第１ブレーキを係合させることに
より第２速に変速され、またこの第２速の状態から第１
ブレーキを解放するとともに第１クラッチを係合させる
ことにより第３速に変速される。この第３速の状態から
第２ブレーキを解放するとともに第４および第５のクラ
ッチを係合させることにより、すなわち全てのブレーキ
を解放しかつ第１、第２、第４、第５の各クラッチを係
合させることにより変速比が“1"の第４速に設定され、
この状態から第２クラッチを解放するとともに第１ブレ
ーキを係合させることによりオーバードライブ段である
第５速に設定される。そして後進段は、第１、第３、第
５のクラッチと第２ブレーキとを係合させて設定され
る。なお、第２速と第３速との間の第２′速と、第３速
と第４速との間の第３′速とを設定可能であって、前者
の第２′速は、前記第２速の状態から第５クラッチを係
合させることにより、すなわち第２、第３、第５のクラ
ッチと第１、第２のブレーキとを係合させて設定され、
また後者の第３′速は前記第３速の状態から第２ブレー
キを解放するとともに第５クラッチおよび第１ブレーキ
を係合させることにより、すなわち第１、第２、第５の
クラッチと、第１ブレーキとを係合させることにより設
定される。

発明が解決しようとする課題 自動変速機において変速を実行する際には、変速ショ
ックが少なくかつクラッチやブレーキなどの係合手段の
滑りが過剰とならないことが必要である。そのために
は、変速の開始や過渡状況あるいは変速の終了を検出
し、そのデータに基づいて係合あるいは解放させる係合
手段に対して給排する油圧やエンジントルクなどを制御
することが要求される。このような制御を実行するにあ
たっては、歯車列を構成している回転部材の回転変動を
検出する必要があり、例えば上述した従来の自動変速機
において、第４速から第５速に変速する場合、第２クラ
ッチを解放するのに伴って第１の遊星歯車機構のリング
ギヤおよびキャリヤに回転変動が生じるので、第２クラ
ッチの油圧を制御するためには、これらのリングギヤあ
るいはキャリヤの回転数を検出する必要がある。

しかるに上述した従来の自動変速機では、第１の遊星
歯車機構の全体が、そのサンギヤと第１クラッチとを連
結する部材によって覆われているため、そのリングギヤ
やキャリヤの回転数を検出するセンサーを設けることが
できず、結局、第４速と第５速との間で変速を行なうに
あたって、第１クラッチの油圧のフィードバック制御な
どの変速の過渡時の制御を行なうための信号を得られな
い不都合があった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
変速の過渡状態を正確に検出することのできる車両用自
動変速機の制御装置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
合手段の係合・解放の状態に応じて複数の変速段に設定
されるとともにいずれか特定の変速段を設定するための
前記係合手段の係合・解放の組合せパターンが複数種類
あり、かつこれらの係合・解放の組合せパターンごとに
特定の歯車の回転数が互いに異なるように構成された歯
車列と、その歯車列を構成する前記歯車の回転数を検出
する回転センサーとを有する自動変速機において、車両
の走行状態を検出する走行条件検出器と、設定すべき変
速段を走行条件検出器からの出力に基づいて判断する変
速段判断手段と、その変速段判断手段で判断された変速
段が前記特定の変速段である場合にその変速段を設定す
るための前記係合手段の係合・解放の組合せパターンと
して、前記回転数センサーで回転数が検出される前記歯
車の回転数が変速の前後で変化するの係合・解放の組合
せパターンを出力する係合解放パターン出力手段とを備
えていることを特徴とするものである。

作用 この発明で対象とする自動変速機は、所定の変速段を
設定するための係合手段の係合・解放の組合せのパター
ン（すなわち係合・解放パターン）が複数種類あり、し
かもそれらの係合・解放パターンでは特定の歯車の回転
数が異なることになる歯車列を備え、さらにその歯車列
の前記歯車の回転数を検出する回転数センサーが設けら
れたものである。変速段の判断は、走行状態を検出する
走行条件検出器からの出力に基づいて変速段判断手段に
よって行なわれ、その変速段判断段により判断された変
速段が、係合手段の係合・解放パターンが複数種類ある
変速段である場合、係合解放パターン出力手段は、前記
回転数センサーを設けてある歯車の回転数の変化が生じ
るよう係合・解放パターンを選択して出力する。したが
って変速の過渡状態は前記歯車の回転数の変化を回転数
センサーで検出することにより得られる。

実 施 例 つぎにこの発明を実施例に基づいて説明する。

第１図はこの発明の基本構成の一例を示すブロック図
であって、自動変速機Ａは後述する複数組の遊星歯車機
構を主体とし、複数の摩擦係合手段の係合・解放の組合
せによって複数の変速段に設定するよう構成された歯車
列と、その歯車列における所定の歯車の回転数を検出す
る回転数センサー７とを備えている。また各変速段を設
定するべく各摩擦係合手段に油圧を供給し、あるいは排
出する油圧制御装置10が設けられており、この油圧制御
装置10としては、油圧ポンプ、調圧弁、シフトバルブ、
電磁弁等を含む従来一般の自動変速機で採用されている
構成のものを使用することができる。この油圧制御装置
10には、各変速段を設定させるべく信号を出力する電子
コントロールユニット11が接続されており、この電子コ
ントロールユニット11は、スロットル開度や車速等の走
行状態に応じて変速段を選択し、かつ変速信号を出力す
る変速段判断手段12と、この変速段判断手段12で判断さ
れた変速段を設定するための係合手段の係合・解放パタ
ーンを決定して出力すると同時に前記回転数センサー７
の出力信号を受けて油圧制御信号を出力する係合解放パ
ターン出力手段13とを備えている。その変速段判断手段
12は、例えばスロットル開度やエンジン（図示せず）の
出力トルクなどのエンジン負荷に相関関係のある信号θ
と出力軸回転数などの車速に相関関係のある信号Ｖとを
パラメータとして車速点を決めた変速線図に基づいて設
定すべき変速段を判断するよう構成されている。また係
合解放パターン出力手段13は、対象とする歯車列の構成
に応じて各変速段を設定するための係合手段の係合・解
放パターンを記憶しておき、前記変速段判断手段12から
の出力に基づいて所定の係合・解放パターンを達成する
よう油圧制御装置10に信号を出力するよう構成され、あ
るいは対象とする歯車列の構成に応じて選択可能な全て
の係合・解放パターンを記憶しておき、変速段判断手段
12からの出力があった場合に変速前後の関係からいずれ
かの係合・解放パターンを選択して出力するよう構成さ
れている。具体的には後述する。さらに上記の電子コン
トロールユニット11には、スロットル開度センサーや車
速センサーなどの走行状態を検出するための走行条件検
出器14が接続されている。

ここで上記の自動変速機Ａにおける歯車列の一例を示
すと第２図のとおりであり、ここに示す例は、三組のシ
ングルピニオン型遊星歯車機構1,2,3を主体として構成
され、それらの遊星歯車機構1,2,3における各要素が次
のように連結されている。すなわち第１遊星歯車機構１
のキャリヤ1C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1Sは第２クラッ
チ手段K2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K4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K5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1Rとの間には、両者を選択的に連結する第１
クラッチ手段K1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1Sとの間には、両者を選択的に連結
する第３クラッチ手段K3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K1,〜K5のうち
第４クラッチ手段K4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,K2,K3,K4,K5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B1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B1は、第３遊星歯車機構３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42と
によって構成されており、また第２ブレーキ手段B2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60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はバ
ンドブレーキによって構成されている。なお、実用にあ
たっては、これらのブレーキ手段B1,B2,B3とこれらのブ
レーキ手段B1,B2,B3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のキャリヤ3Cに対して連結されている。

またさらに前記第３遊星歯車機構３のサンギヤ3Sと一
体の部材、例えば第１ブレーキ手段B1のブレーキドラム
を兼ねる円筒部材の回転数を検出する回転数センサー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K5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欄のパターンにおける第４クラッチ手段
K4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係合・解放パターン同士
の種別を表わす。

第１表に示す変速段の選択は、主として、走行条件検
出器14が検出して出力されるエンジン負荷に関連する信
号θと車速に関連する信号Ｖとに基づいて前記変速段判
断手段12によって行なわれ、その場合、第１表に示す全
ての変速段を走行条件に応じて必ず選択するようにして
もよいが、変速比が等比級数に近い関係となる第１速、
第２速、第３速、第４速、第５速を上記の二つの信号
θ,Vに基づいて選択し、第2.2速、第2.5速、第2.7速、
第3.2速、第3.5速の所謂中間段は、上記二つの信号θ,V
以外の信号が入力されることによって選択するようにし
てもよい。

また変速段判断手段12で判断された変速段を設定する
ための係合・解放パターンは係合解放パターン出力手段
13によって決定される。すなわち変速段判断手段12から
変速段が指示されると、係合解放パターン出力手段13は
そ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表中のいずれかの係合・解放パターンを選択し、そ
の係合・解放パターンを達成するよう油圧制御装置10に
出力する。その場合、係合解放パターン出力手段13に第
１表に示す全ての係合・解放パターンを記憶させてお
き、変速段判断手段12から変速段が指示された場合、変
速を達成するために係合・解放状態を切換えるべき係合
手段の数が可及的に少なくなる係合・解放パターンを選
択して出力するよう構成してもよく、あるいは各変速段
ごとに一つの係合・解放パターンを予め決めておき、変
速段判断手段12から入力する都度、対応する係合・解放
パターンを出力するよう構成してもよい。

上述した変速の過程を第４速から第５速への変速につ
いて具体的に説明すると、第２図に示す歯車列を備えた
自動変速機では、第４速は、遊星歯車機構1,2,3におけ
る相対回転を避けるうえから、第１表の第４速のａ欄の
いずれかの係合・解放パターンを選択して設定する。こ
の状態でエンジン負荷の低減や車速の増大に基づいて変
速段判断手段12が第５速を判断して係合解放パターン出
力手段13に出力すると、係合解放パターン出力手段13
は、第１表における第５速のｂ欄の係合・解放パターン
を設定するべく出力する。その場合、係合解放パターン
出力手段13は、係合あるいは解放させるべき係合手段で
の油圧をも回転数センサー７の出力に基づいて併せて制
御するよう信号を出力する。その結果、前記回転数セン
サー７の検出対象物である第３遊星歯車機構３のサンギ
ヤ3Sの回転数は、第２表から明らかなように、“1.00"
から“2.40"に増大する。一般に自動変速機で使用され
る回転数センサー（特に非接触式のセンサー）は、対象
物の設定回転数が大きくかつ変動回転数が大きいほど精
度良く回転数を検出することができるので、上述した自
動変速機では、サンギヤ3Sの設定回転数が大きくかつそ
の変動回転数が大きいため、第４速と第５速との間の変
速の過渡状態を正確に把握することができる。

第３図は第１図に示す装置による第４速から第５速へ
の変速の制御ルーチンを示すフローチャートであって、
まずエンジン負荷に相関関係のある信号θや車速に相関
関係のある信号Ｖなどのデータを読み込み（ステップ
１）、それらのデータに基づいて第４速から第５速への
変速が判断されると（ステップ２で“イエス”）、第５
速のｂ欄の係合・解放パターン（５−ｂパターン）が出
力され（ステップ３）、より具体的には第４クラッチ手
段K4を解放し、かつ第３ブレーキ手段B3を係合させる信
号が出力される。ついで第３遊星歯車機構３のサンギヤ
3Sの変動回転数ΔNsが基準値αより大きいか否かが判断
される（ステップ４）。その基準値αは第４速から第５
速への変速の際の前記サンギヤ3Sの好ましい変動回転数
であって、設計上定められる。ステップ４の判断結果が
“イエス”であれば、第５速への変速の進行が早すぎる
ことになるので、第３ブレーキ手段B3を係合させる油圧
P_B3を低下させるとともに、第４クラッチ手段K4の油圧P
_K4を高める（ステップ５）。しかる後、走査過程はステ
ップ４の前に戻る。他方、ステップ４の判断結果が“ノ
ー”であれば、前記サンギヤ3Sの変動回転数ΔNsが基準
値αより小さいか否かを判断する（ステップ６）。その
判断結果が“イエス”であれば、第５速への変動の進行
が遅すぎることになるので、第３ブレーキ手段B3の油圧
P_B3を高くすることともに第４クラッチ手段K4の油圧P_K4
を低くする（ステップ７）。しかる後、走査過程はステ
ップ４の前に戻る。そしてステップ６の判断結果が“ノ
ー”であれば、第５速への変速が適正なタイミングで進
行していることになり、この場合は、第３遊星歯車機構
３のサンギヤ3Sの回転数Nsが、第５速への変速終了時の
目標回転数βより大きいか否かが判断され（ステップ
８）、判断結果が“ノー”の場合はステップ４の前に戻
り、“イエス”の場合は第５速への変速が終了したこと
になるので、本制御は終了する。

このような第３図に示す制御過程での第４クラッチ手
段K4の係合油圧および第３ブレーキ手段B3の係合油圧の
フィードバック制御は、第５速を設定するため係合・解
放パターンとして第１表の第５速のｂ欄の係合・解放パ
ターンを選択し、それに伴って第３遊星歯車機構３のサ
ンギヤ3Sの回転数を精度良く検出できることによって可
能となっている。

なお、上記の説明では、第４速から第５速に変速する
にあたって第５速をｂ欄の係合・解放パターンで設定す
ることとしたが、第２表から知られるように、第３遊星
歯車機構３のサンギヤ3Sの回転数は、第５速をｃ欄の係
合・解放パターンで設定することとしても変化するの
で、第５速はｂ欄の係合・解放パターンに変えてｃ欄の
係合・解放パターンで設定することとしてもよい。その
場合、サンギヤ3Sの設定回転数が小さくなるために、検
出精度や検出結果に基づく制御の精度が若干低下する。

また変速過渡状態を知るために第２遊星歯車機構２の
サンギヤ2Sあるいはキャリヤ2Cの回転数を検出すること
も可能である。すなわちサンギヤ2Sの回転数を検出する
のであれば、第２速をａ欄の係合・解放パターンで設定
していた場合、第３速をｂ欄以外の係合・解放パターン
で設定すればよく、またキャリヤ2Cの回転数を検出する
のであれば、第２速をａ欄のパターンで設定していた場
合、第３速をａ欄以外の係合・解放パターンで設定すれ
ばよい。

さらにこの発明は、所定の変速段を設定するための係
合手段の係合・解放の組合せパターンが複数種類する歯
車列を備えた自動変速機に適用できるのであって、この
種の歯車列としては、第２図に示すもの以外に、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ものを挙げることが
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によれば、変
速の過渡状態を、歯車列を構成する特定の歯車の回転数
の変化量によって正確に把握することができ、それに伴
って自動変速機の変速制御を精度良く行ない、変速ショ
ックが少なく、かつまた係合手段の耐久性に悪影響を及
ぼさない変速が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成を示すブロック図、第２図
はこの発明で対象とする自動変速機の歯車列を示すスケ
ルトン図、第３図はこの発明に係る装置による変速制御
ルーチンを説明するためのフローチャートである。 1,2,3……遊星歯車機構、1S,2S,3S……サンギヤ、1C,2
C,3C……キャリヤ、1R,2R,3R……リングギヤ、４……入
力軸、５……出力軸、７……回転数センサー、10……油
圧制御装置、11……電子コントロールユニット、12……
変速段判断手段、13……係合解放パターン出力手段、14
……走行条件検出器、Ａ……自動変速機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の係合手段の係合・解放の状態に応じ
   て複数の変速段に設定されるとともにいずれか特定の変
   速段を設定するための前記係合手段の係合・解放の組合
   せパターンが複数種類あり、かつこれらの係合・解放の
   組合せパターンごとに特定の歯車の回転数が互いに異な
   るように構成された歯車列と、その歯車列を構成する前
   記歯車の回転数を検出する回転センサーとを有する自動
   変速機において、 車両の走行状態を検出する走行条件検出器と、設定すべ
   き変速段を走行条件検出器からの出力に基づいて判断す
   る変速段判断手段と、その変速段判断手段で判断された
   変速段が前記特定の変速段である場合にその変速段を設
   定するための前記係合手段の係合・解放の組合せパター
   ンとして、前記回転数センサーで回転数が検出される前
   記歯車の回転数が変速の前後で変化する係合・解放の組
   合せパターンを選択して出力する係合解放パターン出力
   手段とを備えていることを特徴とする自動変速機の制御
   装置。