JP2822527B2 - 車両用自動変速機 - Google Patents

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、更に
は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
列できるよう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。このような構成の自動変速機が例え
ば特開昭60−57036号公報に記載されており、また本出
願人は用いる遊星歯車機構の数は特開昭60−57036号公
報に記載のものと同じであるが、設定可能な変速段の数
が更に多く、しかも多様な変速制御が可能であり、さら
には動力性能を改善することのできる自動変速機用歯車
変速装置を特願平１−185151号によって提案した。

この本出願人の提案に係る装置の一例を図示すると第
３図のとおりであって、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1C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1S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K2と、第１遊星歯車機構１のサ
ンギヤ1S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K4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K5とが設けられてい
る。これらのうち第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1Rとを選択的に連結する第
１クラッチ手段K1と、入力軸と第１遊星歯車機構１のサ
ンギヤ1Sとを選択的に連結する第３クラッチ手段K3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2S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３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。

第３図に示す装置によれば、各遊星歯車機構1,2,3の
回転要素同士の連結関係を変えることができるから、多
数の変速段を設定することができるうえに、所定の変速
段を設定するためのクラッチ手段やブレーキ手段の係合
・解放パターンが複数種類あり、これを表示に示せば第
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、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
ば解放しても変化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。

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３図に示す構成では、第４クラッチ手段K4と第１ブレ
ーキ手段B1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K4やブレーキ手段B1,B2を
係合状態とする。

発明が解決しようとする課題 第３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クラッチ手段K1、第４
クラッチ手段K4、第１ブレーキ手段B1、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1Sを固定した状態でリングギヤ1R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。一方、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クラッチ手段K1、第３クラッチ
手段K3、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1Sと
リングギヤ1R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1C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
K4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2S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
３ブレーキ手段B3を係合させたままとし、すなわち第３
速をｂ欄のパターンで設定することが考えられるが、第
４速を設定する場合には、第３ブレーキ手段B3を解放す
るとともにこれによって固定している第２遊星歯車機構
２のサンギヤ2Sを入力軸４と同回転数まで増速する必要
があり、その過程で第２遊星歯車機構２は第３ブレーキ
手段B3の解放に伴って不限定連鎖とならざるを得ない。
これは、第３速から第４速への変速を容易に行なうべく
第３速をｃ欄のパターンで設定する場合も同様である。

このような動力の伝達に関与しない不限定連鎖となる
遊星歯車機構に関しては、その回転要素の回転状態の制
御を変速段の設定のための制御や入力軸４もしくは出力
軸５の回転数に基づく制御によって行なうことができな
いので、変速に伴う回転変動が大きくなり、あるいは急
激な回転変動が生じる場合があり、その結果、そのよう
な回転変動に伴う衝撃が変速ショックとして体感される
おそれがあった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
動力伝達に関与しない遊星歯車機構の回転状態を制御し
て高精度な変速ショックの低減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せずにその遊星歯
車機構におけるいずれかの回転要素が不限定連鎖となる
ことのある構成の自動変速機において、前記所定の変速
段への変速の際に当該変速段で動力伝達に関与しない遊
星歯車機構の前記いずれかの回転要素の回転を検出する
検出手段と、その検出手段による検出結果に基づいて前
記動力伝達に関与しない遊星歯車機構の回転要素の回転
状態を制御するように前記クラッチ手段もしくはブレー
キ手段を制御する制御装置とを備えていることを特徴と
するものである。

作用 この発明の自動変速機では、所定の変速段で動力の伝
達に関与しない遊星歯車機構が生じるが、その遊星歯車
機構における回転要素の回転数が検出手段によって検出
される。その検出結果は制御装置に送られ、制御装置は
その検出結果に基づいて、動力伝達に関与していない遊
星歯車機構の回転要素の回転数を制御するクラッチ手段
もしくはブレーキ手段を制御する。すなわちこの発明の
自動変速機では、変速段を設定するための制御とは別
に、もしくはこれと並行して、動力伝達に関与しない遊
星歯車機構の回転数制御を行なう。したがって機構上、
不限定連鎖が生じないのみならず、変速に伴ういずれか
の回転部材の回転変動が大きくなることがない。

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図はこの発明の一実施例を示す模式図であって、
歯車列を第３図に示す従来の構成と同様にしたものであ
り、したがってその構成については第１図に第３図と同
様の符号を付して説明を省略する。また第１図に示す構
成で設定できる変速段および各変速段を設定するための
係合・解放パターンは第１表と同様である。

第１図に示す自動変速機においても各変速段の設定
は、第１表に○印を付してあるクラッチ手段もしくはブ
レーキ手段を係合させることにより行ない、そのための
制御装置として、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
エンジン回転数、シフトポジション、走行モードセレク
ト信号、油温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。また歯車列
のうち入力軸４の回転数N4を検出する入力軸回転数セン
サ７と出力軸５の回転数N5を検出する出力軸回転数セン
サ８と第２遊星歯車機構２のキャリヤ2Cの回転数N2cを
検出するキャリヤ回転数センサ９とが設けられており、
これらのセンサ7,8,9は前記電子コントロールユニット
Ｅに電気的に接続されている。そしてその電子コントロ
ールユニットＥおよび油圧制御装置Ｃを含む制御装置
は、スロットル開度θに代表されるエンジン負荷と車速
Ｖとをパラメータとする変速段の設定のための制御の他
に、所定の変速段で動力伝達に関与しない遊星歯車機構
の回転部材の回転数の制御、具体的には第２遊星歯車機
構２のサンギヤ2Sの回転数の制御のための摩擦係合手段
の制御をも行なうよう構成されている。

その例として第２速から第３速への変速制御について
説明すると、第２速は第１表を参照して説明したように
ｂ欄のパターンで設定され、これを一方向クラッチを含
めた作動表として示せば第２表のとおりである。第２表
には、第３速のｂ欄の係合・解放パターンおよびｃ欄の
係合・解放パターンも併せて示してあり、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
△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速は第２表に示すように第１クラッチ手段K1、第
４クラッチ手段K4の一方向クラッチ20、第１ブレーキ手
段B1の一方向クラッチ40はバンドブレーキ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K4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、第３図を参照して説明したと同様に、各遊星歯
車機構1,2,3のそれぞれが動力の伝達に関与し、各回転
要素は限定運動を行なう。この状態で車速の増大などに
よって第３速への変速が判断されると、第３速をｂ欄の
パターンで設定する場合には第３クラッチ手段K3の係合
に伴い第４クラッチ手段K4の一方向クラッチ20が解放状
態となり、また第３速をｃ欄のパターンで設定する場合
には、これに加え第３ブレーキ手段B3の解放に併せて第
４クラッチ手段K4の多板クラッチ22を係合させる。

この2nd−ｂのパターンから3rd−ｃのパターンへの変
更による変速の制御の一例をフローチャートで示せば第
２図のとおりであり、先ず各種データの読込みが行なわ
れ（ステップ１）、その結果、2nd−ｂのパターンから3
rd−ｃのパターンへの変更による変速を指令する信号が
出力されると（ステップ２）、第３クラッチ手段K3にこ
れを係合させる油圧が発生する（ステップ３）。第３ク
ラッチ手段K3が次第にトルクを伝達するようになると、
それに伴って入力軸回転数N4と出力軸回転数N5との比
（N5/N4））が変化し、その値が所定の値I_2nd（例えば
第２速の変速比）以下になるまで、すなわちステップ４
の判断結果が“イエス”となるまで第３クラッチ手段K3
に油圧を供給しつづける。ステップ４の判断結果が“イ
エス”となった時点で第４クラッチ手段K4の一方向クラ
ッチ20が解放状態になり、また第３ブレーキ手段B3は係
合しているものの、第２遊星歯車機構２の全体が動力に
関与しなくなるので、変速段設定のためのトルク伝達は
行なっていない。この状態は第２速と第３速との中間の
状態であり、これから第３速のｃ欄のパターンに移行さ
せるべく第３ブレーキ手段B3を解放するようその油圧を
低下させ（ステップ５）、また第４クラッチ手段K4の多
板クラッチ22を係合させるよう油圧を発生させる（ステ
ップ６）。この第３ブレーキ手段B3を解放し、第４クラ
ッチ手段K4を係合させる過度状態での第２遊星歯車機構
２のサンギヤ2Sとキャリヤ2Cとの回転数N2s,N2cとは、
次の式で表わされる。

N2s＝｛（１＋ρ２）N2c−N5｝／ρ２ ρ2:第２遊星歯車機構２のギヤ比 この式から知られるように、第２遊星歯車機構２のサ
ンギヤ2Sとキャリヤ2Cとが共に限定運動をしていない状
態では、出力軸５の回転数N5のみからはそれらの回転数
を知り得ず、もしくは制御することができない。そこで
第１図に示す自動変速機では、前述したキャリヤ回転数
センサ９の出力信号すなわちキャリヤ2Cの回転数の検出
結果N_2cに基づいて第４クラッチ手段K4の油圧を制御す
る。具体的には、N5/（１＋ρ２）の値とキャリヤ回転
数N2cとを比較し（ステップ７）、前者が後者より小さ
ければ、すなわちステップ７の判断結果が“ノー”であ
れば、第４クラッチ手段K4の多板クラッチ22の油圧を上
昇させ（ステップ８）、また判断結果が“イエス”とな
れば、ステップ９に進んで第１遊星歯車機構１のサンギ
ヤ1Sの変動回転数ΔN1sが第２遊星歯車機構２のサンギ
ヤ2Sの変動回転数ΔN2sより所定値α（予め設定した一
定値もしくはスロットル開度や車速などに応じて変化さ
れる値）だけ大きいか否かを判断し（ステップ９）、そ
の判断結果が“イエス”であれば、第４クラッチ手段K4
の多板クラッチ22の油圧を上昇させ（ステップ10）、ま
た判断結果が“ノー”であれば、ステップ11に進む。こ
のステップ11では、入力軸回転数N4が第１遊星歯車機構
１のサンギヤ1Sの回転数N1sに所定値β（予め設定した
一定値もしくはスロットル開度や車速などに応じて変化
される値）を加えた値より小さいか否かを判断し、判断
結果が“ノー”であれば、ステップ10の制御を継続して
行ない、判断結果が“イエス”となれば、第４クラッチ
手段K4における多板クラッチ22の供給圧制御を行なう
（ステップ12）。すなわち第３速では前述したように第
１遊星歯車機構１の全体が入力軸４と共に回転するか
ら、前記ステップ11では第３速への変速の完了直前の時
点を検出することになり、その時点から前記多板クラッ
チ22の供給油圧を微調整して第２遊星歯車機構２のサン
ギヤ2Sおよびキャリヤ2Cの回転数が機構上決まる所定の
値に次第に等しくなるよう制御する。したがって動力伝
達に関与しない第２遊星歯車機構２におけるキャリヤ2C
やサンギヤ2Sの回転が安定し、急激な回転変動が生じな
いので、慣性力が小さくなってショックの発生が防止さ
れる。

そして第２図に示す制御は第１遊星歯車機構１のサン
ギヤ1Sおよび第２図遊星歯車機構２のサンギヤ2Sの回転
数が入力軸４の回転数と等しくなることによって終了す
る。

なお、第１図に示す構成の自動変速機では、上述した
第２遊星歯車機構２の回転要素の回転変動を緩慢にする
制御のみならず、第２遊星歯車機構２のサンギヤ2Sが逆
回転しないように制御し、あるいはその変化率を適宜に
制御することもできる。

また上述したように第２速から第３速への変速の場合
には、解放状態の第３クラッチ手段K3を係合状態に変化
させる必要があるので、第３クラッチ手段K3の切替わり
に伴って回転変動の生じる部材、すなわち第１遊星歯車
機構１のサンギヤ1Sや第２遊星歯車機構２のサンギヤ2S
の回転数をフィードバックしてその第３クラッチ手段K3
の油圧を制御してもよい。

ところでこの発明は、所定の変速段で動力伝達に関与
しない遊星歯車機構が生じる歯車列を備えた自動変速機
に適用することができるのであり、したがって例えば第
１図に示す構成のうち第１遊星歯車機構１のサンギヤ1S
を単独で固定する第４のブレーキ手段を付加した構成の
自動変速機にも適用でき、あるいは第２遊星歯車機構２
のリングギヤ2Rを第３遊星歯車機構３のキャリヤ3Cに連
結せずに第３遊星歯車機構３のリングギヤ3Rに連結した
構成の歯車列を有する自動変速機にも適用でき、その他
に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構成の自動変速機に適用で
き、それらのいずれであっても所定の変速段で動力伝達
に関与しない遊星歯車機構のいずれかの回転要素の回転
数を検出する手段を設け、かつその検出結果に基づいて
クラッチ手段などの摩擦係合手段を制御する制御装置を
設ければよい。

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、所定の変速段で動力伝達に関与しない遊星歯車機
構が生じるとしてもその回転要素の回転数を検出してク
ラッチ手段などを制御することにより、その遊星歯車機
構が不限定連鎖となることがなく、積極的に回転数制御
が行なわれるから、変速に伴う大きな変動回転を防止で
き、したがってこの発明によれば、制度の高い変速ショ
ックの低減制御が可能になり、ひいては車両の乗心地を
更に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示す模式図、第２図はそ
の制御過程の一例を示すフローチャート、第３図は本出
願人の提案に係る自動変速機用歯車変速装置の一例を示
すスケルトン図である。 1,2,3…遊星歯車機構、1S,2S,3S…サンギヤ、1C,2C,3C
…キャリヤ、1R,2R,3R…リングギヤ、４…入力軸、５…
出力軸、７…入力軸回転数センサ、８…出力軸回転数セ
ンサ、９…キャリヤ回転数センサ、Ｃ…油圧制御装置、
Ｅ…電子コントロールユニット。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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
   関与せずにその遊星歯車機構におけるいずれかの回転要
   素が不限定連鎖となることのある構成の自動変速機にお
   いて、 前記所定の変速段への変速の際に当該変速段で動力伝達
   に関与しない遊星歯車機構の前記いずれかの回転要素の
   回転を検出する検出手段と、その検出手段による検出結
   果に基づいて前記動力伝達に関与しない遊星歯車機構の
   回転要素の回転状態を制御するよう前記クラッチ手段も
   しくはブレーキ手段を制御する制御装置とを備えている
   ことを特徴とする車両用自動変速機。