JP3608480B2 - 自動変速機のヒルホールド装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機のヒルホールド装置、すなわち自動変速機搭載車を坂道で停車状態に保持するための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動変速機は、有段式自動変速機か無段変速機かをとわず通常、トルクコンバータを経てエンジン回転を入力するよう構成するのが普通である。
ところでトルクコンバータは、入出力要素間で流体伝動により動力伝達を行うため滑らかな伝動が可能である反面、入出力要素間でスリップが発生して燃費効率の低下を免れない。
【０００３】
そこで、トルクコンバータに代えて電磁クラッチや湿式多板クラッチなどの入力クラッチを設け、これを経てエンジン回転を入力するようにした自動変速機が提案され、一部では既に実用されている。
しかし、トルクコンバータに代えてかかる入力クラッチを設けた自動変速機にあっては基本的に、トルクコンバータにおけるようなクリープトルクを期待できないため、坂道で停車状態を保持しようとすると、例えば特開平１１−３４３８８９号公報に記載されているごとく、入力クラッチをスリップ制御下に半クラッチ状態にしてクリープトルクを発生させ、これにより坂道での停車状態を保持するしかなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、従来のように入力クラッチを半クラッチ状態にして坂道での停車状態を保持する対策では、入力クラッチの著しい寿命低下を生ずるという問題があった。
この問題解決の１案として入力クラッチの直後に、入力回転（エンジン回転）と逆方向の回転を阻止するワンウェイクラッチを設け、入力クラッチを解放した停車状態では自動変速機を動力伝達可能状態にして上記ワンウェイクラッチの逆転防止作用により坂道での停車状態を保持することが考えられる。
【０００５】
ところでこの場合、ワンウェイクラッチを急坂などで極端に大きな入力がある時にもこれに十分耐え得るようなトルク容量のものにする必要があり、さもなくば当該大入力時に破損されてしまう。
従って、ワンウェイクラッチが大型になること必至で、自動変速機の大型化を招くという新たな問題を生ずる。
【０００６】
請求項１に記載の第１発明は、ワンウェイクラッチの設置により坂道での停車状態を保持する構成を踏襲するも、ワンウェイクラッチのトルク容量を大きくすることなく、従ってワンウェイクラッチ（自動変速機）の大型化を生ずることなく上記の破損を回避し得るようにした自動変速機のヒルホールド装置を提案することを目的とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の第２発明は、上記のごとく小型化が可能なワンウェイクラッチを、自動変速機のできるだけ小型化を実現し得る態様で設置した自動変速機のヒルホールド装置を提案することを目的とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の第３発明は、入力クラッチを電磁クラッチ型式のものとする場合において、入力クラッチの特に軸線方向の寸法を短縮可能にすると共に、電磁力でも十分に入力クラッチの締結が完遂され得るようにした自動変速機のヒルホールド装置を提案することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的のため、第１発明による自動変速機のヒルホールド装置は、
入力クラッチを経て動力源からの回転を入力可能で、この入力回転を発進用摩擦要素の締結で出力し始めることができ、これら入力クラッチおよび発進用摩擦要素間に前記入力回転と逆方向の回転を阻止するワンウェイクラッチを介挿した自動変速機において、
前記入力クラッチを解放すると共に前記発進用摩擦要素を締結して前記ワンウェイクラッチの逆転防止作用により坂道で停車状態を保持する時における発進用摩擦要素の締結容量を、前記ワンウェイクラッチのトルク容量よりも小さくなるよう制御する構成にしたことを特徴とするものである。
【００１０】
第２発明による自動変速機のヒルホールド装置は、第１発明において、
前記動力源からの回転を入力される入力軸上に前記ワンウェイクラッチを嵌合し、該入力軸を回転自在に支持するよう自動変速機のオイルポンプカバーに嵌着した固定の中空スリーブを該ワンウェイクラッチの外周に回転係合させてワンウェイクラッチの反力受けとしたことを特徴とするものである。
【００１１】
第３発明による自動変速機のヒルホールド装置は、第１発明または第２発明において、
前記入力クラッチを電磁クラッチと、該電磁クラッチの外周に配置した入力クラッチパックと、該電磁クラッチの内周に配置したローディングカムとで構成し、電磁クラッチの締結でローディングカムが発生するスラストにより入力クラッチパックを締結状態にするよう構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の効果】
第１発明において、坂道で停車状態を保持するに際しては、入力クラッチを解放すると共に発進用摩擦要素を締結する。
この時、坂道路面から車輪に加わる回転力がワンウェイクラッチに対して入力回転と逆方向に作用する。ところで当該逆方向の回転は、ワンウェイクラッチの逆転防止作用により阻止され、坂道での停車状態を保持することができる。
ところで当該ヒルホールド中、第１発明においては発進用摩擦要素の締結容量をワンウェイクラッチのトルク容量よりも小さくなるよう制御する。
【００１３】
これがため、ワンウェイクラッチへの上記入力が急坂などのため極端に大きくなる場合でも、当該入力が一部、発進用摩擦要素のスリップにより逃がされ、当該入力の全てがワンウェイクラッチに作用することはない。
従って、ワンウェイクラッチを上記極端に大きな入力に耐え得るようなトルク容量のものにしなくても当該大入力により破損されてしまうことがない。
よって、ワンウェイクラッチを大型にする必要がなくなり、自動変速機の大型化を招くことなしに大入力時におけるワンウェイクラッチの破損を回避することができる。
【００１４】
第２発明においては、動力源からの回転を入力される入力軸上にワンウェイクラッチを嵌合し、該入力軸を回転自在に支持するよう自動変速機のオイルポンプカバーに嵌着した固定の中空スリーブを該ワンウェイクラッチの外周に回転係合させてワンウェイクラッチの反力受けとした構成になるため、
上記のごとく小型化が可能なワンウェイクラッチを、自動変速機のできるだけ小型化を実現し得る態様で自動変速機に設置することができ、自動変速機の更なる小型化を実現することができる。
【００１５】
第３発明においては、入力クラッチを電磁クラッチと、該電磁クラッチの外周に配置した入力クラッチパックと、該電磁クラッチの内周に配置したローディングカムとで構成し、電磁クラッチの締結でローディングカムが発生するスラストにより入力クラッチパックを締結状態にする構成としたため、
入力クラッチを電磁クラッチ型式のものとする場合において、電磁力でも十分に入力クラッチの締結を完遂させることができると共に、入力クラッチの特に軸線方向の寸法を短縮することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態になるヒルホールド装置を具えた自動変速機をその制御システムとともに示す概略系統図で、１は動力源としてのエンジン、２は自動変速機、３は左右駆動車輪をそれぞれ示す。
自動変速機２は入力クラッチ４を内包し、これを経てエンジン１からの回転を入力される入力軸５を具え、更に発進用摩擦要素６を経て入力軸５の回転を伝達される変速部７を主たる構成要素とし、入力軸５に関連してこれがエンジン回転と逆方向へ回転されるのを阻止するヒルホールド用のワンウェイクラッチ８を設ける。
【００１７】
自動変速機２を、詳しくは図２にもとづき以下に説明するようなＶベルト式無段変速機とするが、変速部７からの変速回転はディファレンシャルギヤ装置９を介して左右駆動車輪３に伝達し、これら車輪の駆動で車両を走行させ得るようにする。
【００１８】
自動変速機２の詳細構造を図２により説明するに、２１は変速機ケース、２２はその後端側開口を塞ぐエンドカバー、２３は変速機ケース２１の前端開口に取着した入力クラッチハウジングをそれぞれ示す。
変速機ケース２１および入力クラッチハウジング２３間にはオイルポンプ２４を介在させ、このオイルポンプ２４は、ポンプハウジング２５およびポンプカバー２６により画成される空間内に内接歯車ポンプ要素を収納して構成した通常のギヤポンプとする。
【００１９】
ポンプカバー２６の内周に固定の中空スリーブ２７を嵌着し、この中空スリーブ２７内に入力軸５を回転自在に挿置する。
入力クラッチハウジング２３内に突出する入力軸５の前端部上に入力クラッチ４を配置し、この入力クラッチ４を電磁クラッチ２８と、該電磁クラッチの外周に配置した入力クラッチパック２９と、該電磁クラッチの内周に配置したローディングカム３０とで構成する。
電磁クラッチ２８は締結作動時に、トーショナルダンパ３１およびドライブプレート３２を介しエンジン１（図１参照）のクランクシャフトに結合されてエンジン駆動されているクラッチドラム３３（オイルポンプ２４の駆動軸を兼ねる）の回転をローディングカム３０に伝達するものとする。
【００２０】
電磁クラッチ２８の締結でローディングカム３０にエンジン回転が入力されると、ローディングカム３０はボールが傾斜面を転動するカム作用により入力クラッチハブ３４に図２の右方へのスラストを発生し、入力軸５にスプライン嵌合したクラッチハブ３４をして同方向へ押動する。
これにより、クラッチハブ３４の外周部が上記のスラストにより入力クラッチパック２９を締結状態にし、結果として入力クラッチ４は、エンジン駆動されているクラッチドラム３３にクラッチハブ３４を結合して入力軸５にエンジン回転を伝達する締結状態になる。
【００２１】
なおワンウェイクラッチ８は、オイルポンプ２４とローディングカム３０との間において入力軸５上に嵌合し、該ワンウェイクラッチ８の外周に回転係合させた環状体３５を前記中空スリーブ２７の前端に固着して、環状体３５および中空スリーブ２７をワンウェイクラッチ８の反力受けとする。
【００２２】
変速機ケース２１内に突出する入力軸５の後端にプライマリプーリ３６を突き合わせて相対回転可能に嵌合し、該プライマリプーリ３６と、セカンダリプーリ３７と、これらプーリ間に掛け渡したＶベルト３８とで変速部７を構成する。
ここでプライマリプーリ３６およびセカンダリプーリ３７は、プーリＶ溝幅を相互に逆方向へ変更制御可能で、これによりプーリ３６，３７に対するＶベルト３８の巻き掛け円弧径を連続的に変化させることにより変速部７は無段変速を行い得るものとする。
かようにして変速された出力回転は、図１のディファレンシャルギヤ装置９を経て駆動車輪３に達し、車両の走行を可能にする。
【００２３】
プライマリプーリ３６の前端は軸受３９により変速機ケース２１に支持し、また後端は軸受４０によりエンドカバー２２に支持する。
そして入力軸５とプライマリプーリ３６との嵌合部に周知の前後進切り換え機構４１を配置し、この前後進切り換え機構４１を単純遊星歯車組４２と、図１における発進用摩擦要素６としてそれぞれ機能する湿式多板式の前進クラッチ４３および後退ブレーキ４４とで構成する。
単純遊星歯車組４２は、リングギヤを前進クラッチ４３のクラッチドラム４５を介して入力軸５に駆動結合することにより入力要素となし、サンギヤをプライマリプーリ３６に駆動結合して出力要素となし、キャリアを後退ブレーキ４４のハブ４６に結合して適宜反力受けの機能を果たし得るようになす。
【００２４】
前進クラッチ４３はその締結時に、単純遊星歯車組４２のリングギヤおよびサンギヤ間を駆動結合して遊星歯車組４２の全ての要素を一体化させることにより入力軸５の回転をそのままプライマリプーリ３６に伝達して車両の前進走行を可能にする。
後退ブレーキ４４はその締結時に、単純遊星歯車組４２のキャリアを固定してこれを反力要素とすることにより入力軸５の回転を逆転下に減速してプライマリプーリ３６に伝達し、車両の後退走行を可能にする。
【００２５】
図２に示す自動変速機の作用を説明するに、走行を希望せず中立（Ｎ）レンジや駐車（Ｐ）レンジの非走行レンジにしている間、電磁クラッチ２８の通電を行わず、これをＯＦＦしておくことにより入力クラッチ４を解放状態にする。
また発進用摩擦要素６としての前進クラッチ４３および後退ブレーキ４４も作動圧のドレンにより解放状態にする。
よってプライマリプーリ３６にエンジン回転が伝達されることがなく、車両を停車状態にしておくことができる。
【００２６】
前進走行を希望して前進（Ｄ）レンジにする時、前進クラッチ４３を油圧作動により締結させる。
この状態で電磁クラッチ２８を通電により締結させると、ローディングカム３０のカム作用を介して入力クラッチ４が締結され、入力軸５にエンジン回転を伝達することができる。
かかる入力軸５へのエンジン回転は、上記のごとくに締結された前進クラッチ４３および遊星歯車組４２を経てそのままプライマリプーリ３６に至り、この回転はプライマリプーリ３６とセカンダリプーリ３７を主たる構成要素とする変速部７の前記した無段変速作用下に図１の車輪３へ伝達されて車両を前進走行させることができる。
なお発進時は、電磁クラッチ２８の通電を徐々に行ってその締結速度を加減することにより滑らかな前発進が可能である。
【００２７】
後退走行を希望して後退（Ｒ）レンジにする時、後退ブレーキ４４を油圧作動により締結させる。
この状態で電磁クラッチ２８を通電により締結させると、ローディングカム３０のカム作用を介して入力クラッチ４が締結され、入力軸５にエンジン回転を伝達することができる。
かかる入力軸５へのエンジン回転は、上記のごとくに締結された後退ブレーキ４４および遊星歯車組４２を経て逆転下に減速されてプライマリプーリ３６に至り、この回転はプライマリプーリ３６とセカンダリプーリ３７を主たる構成要素とする変速部７の前記した無段変速作用下に図１の車輪３へ伝達されて車両を後退走行させることができる。
なお発進時は、電磁クラッチ２８の通電を徐々に行ってその締結速度を加減することにより滑らかな後発進が可能である。
【００２８】
以上の構成とした自動変速機２における入力クラッチ４（詳しくは電磁クラッチ２８）および発進用摩擦要素６（詳しくは前進クラッチ４３または後退ブレーキ４４）はそれぞれ、図１に示す入力クラッチ係合調整手段１１および発進用摩擦要素作動圧調整手段１２を介して締結し、これら入力クラッチ係合調整手段１１および発進用摩擦要素作動圧調整手段１２をコントローラ１３により制御する。
これがためコントローラ１３には、車速ＶＳＰを検出する車速センサ１４からの信号と、エンジン１のスロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ１５からの信号と、自動変速機２の選択レンジを検出するレンジセンサ１６からの信号とを入力する。
【００２９】
ところで、前記した本発明が狙いとするヒルホールド制御に際してコントローラ１３は、上記の入力情報をもとに図３の制御プログラムを実行して当該制御を以下のごとくに行うものとする。
先ずステップ５１において車速ＶＳＰが０の停車中か否かをチェックし、ステップ５２において前進（Ｄ）レンジまたは後退（Ｒ）レンジにした走行レンジ選択中かそれ以外の非走行（Ｐ，Ｎ）レンジ選択中かをチェックし、ステップ５３においてスロットル開度ＴＶＯが０か否かにより走行意思をチェックする。
【００３０】
ステップ５１において停車中でなく走行中と判定したり、またはステップ５２で非走行レンジ選択中と判定したり、或いはステップ５３でスロットル開度ＴＶＯが０でない（走行意思がある）と判定する場合は、ヒルホールド制御が不要であることから制御をそのまま終了する。
【００３１】
ステップ５１で車速ＶＳＰが０の停車中と判定し、且つ、ステップ５２で走行レンジ（ＤまたはＲレンジ）選択中と判定し、且つ、ステップ５３でスロットル開度ＴＶＯが０（走行意思がない）と判定する時は、ヒルホールド制御が必要であることからステップ５４において前進クラッチ４３（Ｄレンジ選択中の場合）または後退ブレーキ４４（Ｒレンジ選択中の場合）を締結作動させるが、その作動圧をこれら発進用摩擦要素４３，４４の締結容量がワンウェイクラッチ８のトルク容量よりも小さくなるよう低下させる。
更にステップ５５において、電磁クラッチ２８のＯＦＦにより入力クラッチ４を解放状態にするか、若しくは、発進時における入力クラッチ４の締結応答遅れを回避するためにこれをトルク伝達開始直前の状態にスリップ制御する。
【００３２】
かように入力クラッチ４をトルク伝達不能状態にすると共に発進用摩擦要素６（前進クラッチ４３または後退ブレーキ４４）を締結することにより、坂道路面から車輪３（図１参照）に加わる回転力がワンウェイクラッチ８に対して入力回転（エンジン回転）と逆方向に作用する。
しかるに当該逆方向の回転は、ワンウェイクラッチ８の逆転防止作用により確実に阻止され、坂道での停車状態を保持するヒルホールド機能を果たすことができる。
【００３３】
ところで当該ヒルホールド中、本実施の形態においては発進用摩擦要素６（前進クラッチ４３または後退ブレーキ４４）の作動圧を、その締結容量がワンウェイクラッチ８のトルク容量よりも小さくなるよう低下させるため、ワンウェイクラッチ８への上記入力が急坂や大きな外力などのため極端に大きくなる場合でも、当該入力が一部、発進用摩擦要素６（前進クラッチ４３または後退ブレーキ４４）のスリップにより逃がされ、当該入力の全てがワンウェイクラッチ８に作用することはない。
従って、ワンウェイクラッチ８を上記極端に大きな入力に耐え得るようなトルク容量のものにしなくても当該大入力により破損されてしまうことがない。
よって、ワンウェイクラッチ８を大型にする必要がなくなり、自動変速機２の大型化を招くことなしに大入力時におけるワンウェイクラッチ８の破損を回避することができる。
【００３４】
なお本実施の形態においては、上記ヒルホールドのために設けるワンウェイクラッチ８を、エンジン回転が入力される入力軸５上に嵌合し、該入力軸５を回転自在に支持するよう自動変速機のオイルポンプカバー２６に嵌着した中空スリーブ２７の前端に環状体３５を固着し、該環状体３５をワンウェイクラッチ８の外周に回転係合させて、中空スリーブ２７および環状体３５をワンウェイクラッチの反力受けとしたため、上記のごとく小型化が可能なワンウェイクラッチ８を、自動変速機のできるだけ小型化を実現し得る態様で自動変速機に設置することができ、自動変速機の更なる小型化を実現することができる。
【００３５】
更に本実施の形態においては、入力クラッチ４を電磁クラッチ２８と、該電磁クラッチ２８の外周に配置した入力クラッチパック２９と、電磁クラッチ２８の内周に配置したローディングカム３０とで構成し、電磁クラッチ２８の締結でローディングカム３０が発生するスラストにより入力クラッチパック２９を締結状態にする構成のため、入力クラッチ４を電磁クラッチ型式のものとする場合において、電磁力でも十分に入力クラッチ４の締結を完遂させることができると共に、入力クラッチ４の特に軸線方向の寸法を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態になるヒルホールド装置を具えた自動変速機を搭載する車両のパワートレーンをその制御系とともに示す略線図である。
【図２】同実施の形態における自動変速機の詳細を示す要部縦断側面図である。
【図３】同実施の形態においてコントローラが実行するヒルホールド制御プログラムを示すフローチャート。
【符号の説明】
１ エンジン（動力源）
２ 自動変速機
３ 駆動車輪
４ 入力クラッチ
５ 入力軸
６ 発進用摩擦要素
７ 変速部
８ ワンウェイクラッチ
９ ディファレンシャルギヤ装置
１１ 入力クラッチ係合調整手段
１２ 発進用摩擦要素作動圧調整手段
１３ コントローラ
１４ 車速センサ
１５ スロットル開度センサ
１６ レンジセンサ
２１ 変速機ケース
２２ エンドカバー
２３ 入力クラッチハウジング
２４ オイルポンプ
２５ ポンプハウジング
２６ ポンプカバー
２７ 中空スリーブ
２８ 電磁クラッチ
２９ 入力クラッチパック
３０ ローディングカム
３１ トーショナルダンパ
３２ ドライブプレート
３３ クラッチドラム
３４ クラッチハブ
３５ 環状体
３６ プライマリプーリ
３７ セカンダリプーリ
３８ Ｖベルト
４１ 前後進切り換え機構
４２ 単純遊星歯車組
４３ 前進クラッチ（発進用摩擦要素）
４４ 後退ブレーキ（発進用摩擦要素）
４５ クラッチドラム
４６ ハブ

Claims (3)

1. 入力クラッチを経て動力源からの回転を入力可能で、この入力回転を発進用摩擦要素の締結で出力し始めることができ、これら入力クラッチおよび発進用摩擦要素間に前記入力回転と逆方向の回転を阻止するワンウェイクラッチを介挿した自動変速機において、
   前記入力クラッチを解放すると共に前記発進用摩擦要素を締結して前記ワンウェイクラッチの逆転防止作用により坂道で停車状態を保持する時における発進用摩擦要素の締結容量を、前記ワンウェイクラッチのトルク容量よりも小さくなるよう制御する構成にしたことを特徴とする自動変速機のヒルホールド装置。
2. 請求項１において、前記動力源からの回転を入力される入力軸上に前記ワンウェイクラッチを嵌合し、該入力軸を回転自在に支持するよう自動変速機のオイルポンプカバーに嵌着した固定の中空スリーブを該ワンウェイクラッチの外周に回転係合させてワンウェイクラッチの反力受けとしたことを特徴とする自動変速機のヒルホールド装置。
3. 請求項１または２において、前記入力クラッチを電磁クラッチと、該電磁クラッチの外周に配置した入力クラッチパックと、該電磁クラッチの内周に配置したローディングカムとで構成し、電磁クラッチの締結でローディングカムが発生するスラストにより入力クラッチパックを締結状態にするよう構成したことを特徴とする自動変速機のヒルホールド装置。

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