JP4776360B2 - 自動変速機 - Google Patents

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Description

本発明は、ニュートラル状態でブレーキを作動させることにより、引きずりトルクによるクラッチの回転を停止させるようにした自動変速機に関するものである。
例えば、自動変速機においては、ニュートラル時にクラッチもブレーキも開放状態に保持されており、ニュートラルレンジからリバースレンジに切り替えられた際には、例えば図6に示すように、ブレーキおよびクラッチが指令電流PB2、PCに基づいて順次係合状態に制御されるようになっている。
ところで、特許文献1の図2に記載の8速段を達成する自動変速機においては、ニュートラル時においても、エンジンによって入力回転部材が常時回転され、第1プラネタリギヤG1を介して第3の摩擦クラッチ要素C3及び第4の摩擦クラッチ要素C4の一方の摩擦係合要素(クラッチプレート)に常時回転が伝達されているため、第1の軸要素J1(中間回転部材)側に連結された他方の摩擦係合要素(クラッチディスク)との間で引きずりトルクが発生し、この引きずりトルクによって、図6の線図Aに示すように、クラッチおよび第1の軸要素J1(中間回転部材)が回転数Ndで回転してしまう現象が生ずる。
特開2001−182785号公報
この際、第1の軸要素J1が回転している際に、リバースを形成するために、必要なブレーキ圧により制御して、第2の軸要素J2を固定状態に保持しようとすると、ラビニヨ式ギヤユニットG23のサンギヤS2が引きずりトルクによって回転され、また第3の軸要素J3が車両のブレーキが固定されているため、リングギヤR2が固定されている状態となっている際に、キャリアPC2、PC3が固定しようとすることで、出力トルクToutが変動(図6矢印B参照)して、シフトショックが発生し、ドライバに不快感を与える恐れがある。
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ニュートラル状態でブレーキを作動させることにより、引きずりトルクによるクラッチの回転を停止させるようにした自動変速機を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、第1クラッチを介してエンジンによって常時回転される回転部材に連結可能とされるとともに、第1ブレーキを介してミッションケースに対して固定可能とされた中間回転部材を備え、少なくとも前記第1クラッチと前記第1ブレーキからなる複数の摩擦係合要素の係脱により複数段に変速可能とされるとともに、シフトレバーの作動により駆動レンジと非駆動レンジとに切替可能とされる自動変速機において、前記複数の摩擦係合要素は、前記第1のブレーキとは異なる第2のブレーキをさらに有し、前記非駆動レンジはニュートラルレンジとされ、前記駆動レンジは、リバースレンジとされ、前記ニュートラルレンジにおいて、前記第1ブレーキを係合し、前記中間回転部材を前記ミッションケースに対して固定し、前記ニュートラルレンジから前記リバースレンジへの切替時において、前記第1のブレーキを解放するとともに、前記第1のクラッチと前記第2のブレーキの係合によりリバースレンジを形成することを特徴とする自動変速機にある。
請求項1に係る発明によれば、ニュートラルレンジにおいて第1のブレーキを係合して中間回転部材をミッションケースに対して固定し、ニュートラルレンジからリバースレンジへの切替時において第1のブレーキが解放され、第1のクラッチと第2のブレーキの係合によりリバースレンジが形成されるため、ニュートラルレンジからリバースレンジへのシフト時において、自動変速機の変速機構内の回転変化を防止することができる。よって、変速機構内の回転変化によるシフトショックの発生を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、例えばフロントエンジンリヤドライブタイプの車両に用いて好適な自動変速機10を示す。当該自動変速機10は、車体に取付けられたミッションケース11内にトルクコンバータ12および変速機構13を備えている。エンジンからの出力は、トルクコンバータ12のポンプインペラおよびタービンライナーを介して自動変速機10の入力軸15に入力される。変速機構13は入力軸15より入力された回転を変速して駆動輪に連結された出力軸16に出力する。トルクコンバータ12には、ロックアップクラッチ17が備えられている。
変速機構13は、ミッションケース11内に同軸上に順次支承された入力軸15、減速用プラネタリギヤ20、複数のプラネタリギヤから構成されるプラネタリギヤセット21、出力軸16、第1ないし第4のクラッチC−1〜C−4ならびに第1および第2のブレーキB−1、B−2にて構成されている。
入力軸15の回転を減速して減速回転部材に伝達する減速用プラネタリギヤ20は、ミッションケース11に常時固定されて回転を規制されたサンギヤS1、前記入力軸15に直結されたキャリアC1、キャリアC1に支承されサンギヤS1と噛合する第1ピニオン23A、キャリアC1に支承され第1ピニオン23Aと噛合する第2ピニオン23B、および第2ピニオン23Bと噛合するリングギヤR1から構成されている。
プラネタリギヤセット21は、一例として、シングルピニオンプラネタリギヤとダブルピニオンプラネタリギヤとを組み合わせたラビニヨ式のギヤセットで構成されている。
プラネタリギヤセット21の小径の第1サンギヤS2は、第1のクラッチC−1により減速用プラネタリギヤ20のリングギヤR1に係脱可能に連結され、大径の第2サンギヤS3は、第3のクラッチC−3により減速用プラネタリギヤ20のリングギヤR1に係脱可能に連結されるとともに、第4のクラッチC−4により減速用プラネタリギヤ20のキャリアC1を介して入力軸15に係脱可能に連結される。ショートピニオン25は、第1サンギヤS2と噛合される。またロングピニオン26は第2サンギヤS3と噛合するとともに、ショートピニオン25と噛合する。これらショートピニオン25およびロングピニオン26は直結構造のキャリアC2、C3にそれぞれ回転可能に支承されている。リングギヤR2はロングピニオン26に噛合されるとともに、出力要素として出力軸16に連結されている。
第2サンギヤS3は、第1のブレーキB−1によりミッションケース11に係脱可能に連結される。キャリアC2(C3)は、第2のクラッチC−2により入力軸15に係脱可能に連結される。また、キャリアC2(C3)は、第2のブレーキB−2によりミッションケース11に係脱可能に連結されるとともに、ワンウェイクラッチF−1によって係止可能とされている。
また、自動変速機10は、図略のシフトレバーの回動により、駆動レンジとして前進レンジ(Dレンジ)、リバースレンジ(Rレンジ)、そして非駆動レンジとしてパーキングレンジ(Pレンジ)、ニュートラルレンジ(Nレンジ)に切替可能とされている。
図2は、自動変速機10の制御ブロック図を示すもので、CPUを内蔵した制御装置30は、入力回転部材15の回転数を検出する入力回転検出センサ31、出力回転部材16の回転数を検出する出力回転検出センサ32、中間回転部材18の回転数を検出する中間回転検出センサ33、シフトレバーが前進走行レンジD、ニュートラルレンジN、後進走行レンジRにシフトされているとき、検出信号D,N,Rを送出するレンジ位置センサ34等から各検出信号が入力され、これら検出信号に基づいて最適なギヤ段を選択し、制御電流を各クラッチ、ブレーキを作動させる各油圧サーボ装置35に出力して第1ないし第4クラッチC−1〜C−4、第1および第2ブレーキB−1、B−2を、図3に示すように選択的に係脱して前進8段、後進2段を達成する。なお、図3において、各ギヤ段に対応するクラッチ、ブレーキの欄に○が付されている場合、クラッチおよびブレーキの係合状態を示し、無印であれば、開放状態を示している。
以下、各ギヤ段の作動について説明する。シフトレンジがP(パーキング)レンジ及びN(ニュートラル)レンジである場合、全てのクラッチC−1〜C−4およびブレーキB−1、B−2は解放状態にあるので、入力軸15と出力軸16との動力伝達が切断されている。
前進1速の場合には、図2に示すように、第1のクラッチC−1が係合されるとともに、ワンウェイクラッチF−1が係合される。これにより、減速用プラネタリギヤ20のリングギヤR1の減速回転が、第1のクラッチC−1を介してプラネタリギヤセット21の第1サンギヤS2に入力される。そして、第1サンギヤS2の減速回転が、ワンウェイクラッチF−1により一方向の回転が規制されているキャリアC2(C3)を介してさらに減速されてリングギヤR2に入力され、出力軸16は1速のギヤ比で減速して正回転される。なお、エンジンブレーキ時には、ワンウェイクラッチF−1に代わって第2のブレーキB−2が係合され、キャリアC2(C3)の回転が固定される。
前進2速の場合には、第1のクラッチC−1が係合され、第1のブレーキB−1が係合される。これにより、減速用プラネタリギヤ20のリングギヤR1の減速回転が、第1のクラッチC−1を介して第1サンギヤS2に入力され、第2サンギヤS3が第1のブレーキB−1により固定されているので、リングギヤR2延いては出力軸16は2速のギヤ比で減速して正回転される。
前進3速の場合には、第1および第3のクラッチC−1、C−3が係合される。これにより、減速用プラネタリギヤ20のリングギヤR1の減速回転が、第1のクラッチC−1を介して第1サンギヤS2に入力されるとともに,第3のクラッチC−3を介して第2サンギヤS3に入力されるので、プラネタリギヤセット21が一体回転され、リングギヤR2延いては出力軸16は、入力軸15の回転が減速用プラネタリギヤ20により減速された3速のギヤ比で減速して正回転される。
前進4速の場合には、第1および第4のクラッチC−1、C−4が係合される。これにより、減速用プラネタリギヤ20のリングギヤR1の減速回転が、第1のクラッチC−1を介して第1サンギヤS2に入力されるとともに、減速用プラネタリギヤ20のキャリアC1の回転が第4のクラッチC−4を介して第2サンギヤS3に入力され、リングギヤR2延いては出力軸16は、4速のギヤ比で正回転される。
前進5速の場合には、第1および第2のクラッチC−1,C−2が係合される。これにより、減速用プラネタリギヤ20のリングギヤR1の減速回転が、第1のクラッチC−1を介して第1サンギヤS2に入力されるとともに、入力軸15の回転が第2のクラッチC−2を介して直結された第1および第2キャリアC2,C3に入力されるので、リングギヤR2延いては出力軸16は5速のギヤ比で減速して正回転される。
前進6速の場合には、第2および第4のクラッチC−2、C−4が係合される。これにより、減速用プラネタリギヤ20のキャリアC1を介して入力軸15の入力回転が、第4のクラッチC−4を介して第2サンギヤS3に入力されるとともに、入力軸15の回転が第2のクラッチC−2を介して直結された第1および第2キャリアC2,C3に入力されるので、プラネタリギヤセット21は入力軸15と一体的に回転され、リングギヤR2延いては出力軸16は6速のギヤ比で正回転される。
前進7速の場合には、第2および第3のクラッチC−2、C−3が係合される。これにより、入力軸15の回転が第2のクラッチC−2を介して直結された第1および第2キャリアC2,C3に入力されるとともに、減速用プラネタリギヤ20のリングギヤR1の減速回転が第3のクラッチC−3を介して第2サンギヤS3に入力されるので、リングギヤR2延いては出力軸16は7速のギヤ比で増速して正回転される。
前進8速の場合には、第2のクラッチC−2が係合され、第1のブレーキB−1が係合される。これにより、入力軸15の回転が第2のクラッチC−2を介して直結された第1および第2キャリアC2,C3に入力され、また、第1のブレーキB−1によって第2サンギヤS3が固定されるので、リングギヤR2延いては出力軸16は8速のギヤ比で増速して正回転される。
また、後進1速の場合には、第3のクラッチC−3および第2のブレーキB−2が係合される。これにより、入力軸15の回転が第3のクラッチC−3を介して第2サンギヤS3に入力されるとともに、直結された第1および第2キャリアC2,C3が第2のブレーキB−2によって固定されるので、リングギヤR2延いては出力軸16は後進1速のギヤ比で減速して逆回転される。
後進2速の場合には、第4のクラッチC−4および第2のブレーキB−2が係合される。これにより、減速用プラネタリギヤ20のキャリアC1を介して入力軸の回転が第4のクラッチC−4を介して第2サンギヤS3に入力されるとともに、直結された第1および第2キャリアC2,C3が第2のブレーキB−2によって固定されるので、リングギヤR2延いては出力軸16は後進2速のギヤ比で減速して逆回転される。
図4は、ニュートラル時のブレーキ圧制御を示すタイムチャートであり、図5は、その制御を実行するためのフローチャートである。以下、フローチャートとともに、タイムチャートを説明する。なお、ニュートラルレンジ(N)からリバースレンジ(R)への切り替えは、上記したように第2のブレーキB−2とともに第3もしく第4のクラッチC−3,C−4が係合されるが、以下においては、第2のブレーキB−2と第3のクラッチC−3が係合される場合(後進1速)を例に説明する。PB1は第1のブレーキB−1への作動油圧の制御指令、PB2は第2のブレーキB−2への作動油圧の制御指令、PCは第3のクラッチC−3への作動油圧の制御指令、Toutは出力軸16の出力トルク、Ndは第2サンギヤS3に連結されるとともに、第3のクラッチC−3の係合によりリングギヤR1と連結可能とされ、第4のクラッチC−4の係合によりキャリアC1と連結可能とされ、また第1のブレーキB−1の係合によりミッションケース11に対して固定可能とされた中間回転部材18の回転数を示している。
まず、ステップ100において、レンジ位置センサ34の信号に基づいてニュートラルレンジ(N)が判定されると、ステップ102で、ブレーキB−1に待機圧指令が出力され、ブレーキB−1が待機圧PB1にて作動される。この待機圧PB1は、リバース(R)形成に必要なクラッチC−3の引きずりトルクによる回転を停止させるに必要な最小限の圧力であり、通常のブレーキ圧よりも十分に小さな圧力である。
続くステップ104においては、タイマが所定時間(TM1)にセットされ、ステップ106で待機圧PB1が指令されてからの経過時間(T1)が、所定時間(TM1)を越えたか否かが判定される。ここで、所定時間TM1の時間のカウントを行うのは、第1のブレーキB−1の油圧サーボへの作動油が満たされて第1のブレーキB−1作動し、中間回転部材18の回転が止められるのを待つためである。経過時間(T1)が所定時間(TM1)を越えて、判定結果がYESとなると、ステップ108に移行し、待機圧PB1を所定の傾きでスイープダウンさせる指令が発せられる。これによって、ブレーキB−1に加えられていた待機圧PB1が、図4に示すように、所定の勾配で徐々に低下される。
ステップ110においては、中間回転検出センサ33の信号を取り込むことによって、中間回転部材(回転ドラム)18が回転しているか否かが判定される。YES(回転していると判定)の場合には、ステップ112に移行して、スイープダウンされていた待機圧PB1を徐々に上昇させる指令を出力し、次いでステップ114で、中間回転部材(回転ドラム)18の回転が停止したか否かが判定される。ステップ114の判定結果がYES(停止していると判定)の場合には、ステップ116で待機圧PB1の上昇を停止し、中間回転部材(回転ドラム)18の回転が停止した時点の圧力を維持(一定圧に保持)する指令が出力される。
これにより、図5に示すように、引きずりトルクによって回転された第3及び第4のクラッチC−3、C−4の一方の摩擦係合要素および中間回転部材(回転ドラム)18の回転が停止され、ニュートラル時においては、中間回転部材(回転ドラム)18を停止状態に保持する。
しかしながら、ステップ110における判定結果がNO(回転していないと判定)の場合には、ステップ108に戻って、引き続きスイープダウン処理を続行し、また、ステップ114における判定結果がNO(停止していないと判定)の場合には、ステップ112に戻って、クラッチC−3の回転が停止されるまで待機圧PB1の上昇処理を継続する。よって、ステップ108において、一旦第1のブレーキB−1の作動圧を中間回転部材18が回転するまでスイープダウンさせつつ、ステップ116で中間回転部材18の回転するまでスイープアップさせることによって、第1のブレーキB−1の油圧を中間回転部材18の回転を止めることができる必要最低限の油圧とすることができる。
上記したステップ116における待機圧PB1の一定圧の保持は、ステップ120でリバースレンジ(R)が判定されるまで持続される。すなわち、当該ステップ120で、レンジ位置センサ34の信号に基づいてリバースレンジ(R)が判定されると、ステップ122において待機圧が0に制御され、次いでステップ124で、第2のブレーキB−2にリバース形成に必要な制御指令が出力され、第2のブレーキB−2が所定のブレーキ圧にて係合作動される。この場合、引きずりトルクによるクラッチC−3の回転が停止されているため、ブレーキB−2の一方の摩擦係合要素が停止した状態で他方の摩擦係合要素と係合させることができる。従って、プラネタリギヤセット21内の回転要素の回転変化が生じないため、ブレーキ係合時のショックは発生せず、出力トルクToutは変動しない。
ステップ124で、第2のブレーキB−2にリバース形成に必要な制御指令が出力されると、次いでステップ126において、タイマが所定時間(TM2)にセットされ、ステップ128で、リバース形成に必要な制御指令が出力されてからの経過時間(T2)が、所定時間(TM2)を越えたか否かが判定される。経過時間(T2)が所定時間(TM2)を越えて、判定結果がYESとなると、ステップ130に移行し、第3のクラッチC−3にクラッチ係合に必要な所定の制御指令が与えられる。これにより、クラッチC−3は係合ショックを発生させない緩やかな勾配で作動されながら係合される。ステップ128で、所定時間TM2待つことにより、第2のブレーキB−2と第3のクラッチC−3の同時係合を防止することができ、同時係合による変速ショックを防止することができる。このようにして、ブレーキB−2およびクラッチC−3の係合によってリバースが形成(ステップ132)され、プログラムはリターンされる。図4によると、リバース指令が出た際に、第1のブレーキB−1の作動油のドレーン指令と、第2のブレーキB−2の作動油の供給指令とが同時に行われる。しかし実際には、第2のブレーキB−2の油圧サーボに作動油がすぐさま満たされることはなく、指令に対して遅れて作動油が満たされる。よって、この遅れの際に、先に第1のブレーキB−1の作動油のドレーンが行われるため、実際にタイアップが発生することは無い。
また、図4において、第3のクラッチC−3の係合時に中間回転部材18の回転数Ndが0のままとなっている。これは、通常シフトレバーをニュートラルレンジから、リバースレンジへ切り換えられるのは、車両の停止状態であり、車両のブレーキにより出力軸16が固定されるため、リングギヤR2が固定される。よって、この状態において第2ブレーキB−2が係合されることで、プラネタリギヤセットの全ての回転要素が固定されるためである。
上記した実施の形態によれば、ニュートラル時に第1のブレーキB−1を作動して、引きずりトルクによる中間回転部材18の回転を停止させるようにしたので、リバース等への移行に際し、中間回転部材18の回転を停止した状態で第2のブレーキB−2を係合させることができ、第2のブレーキB−2係合時におけるシフトショックを確実に防止することができ、ショックのない快適なシフトレンジを行えるようになる。
しかも、引きずりトルクによる中間回転部材18の回転を必要最小限のブレーキ圧(待機圧PB1)で停止させるようにしているので、シフトレバーの回動によりリバース指令を受け取った際に、中間回転部材18の回転を停止させるために供給されており、リバース形成に不要な第1のブレーキB−1の作動圧のドレーンに必要となる時間を最小とすることができる。それにより、変速機構のタイアップを防止するために、リバースを形成する第2のブレーキB−2の係合を遅らせる必要性を生ずることがなく、第2のブレーキB−2を迅速に係合させることができるようになる。
上記した実施の形態においては、第3及び第4のクラッチC−3、C−4の回転ドラムを構成する中間回転部材18の回転を中間回転検出センサ33により検出して、ブレーキB−1のブレーキ圧を中間回転部材18の回転が停止されるまで徐々に増大させる例について述べたが、ニュートラル時にブレーキB−1を、中間回転部材(回転ドラム)18の回転を阻止できるに十分なブレーキ圧(待機圧PB1)で作動させるようにすれば、ニュートラル時における引きずりトルクによるクラッチの回転をオープンループ制御によって阻止することもできる。

また、上記した実施の形態においては、前進8段、後進2段のギヤ比を達成できる自動変速機について説明したが、本発明はそのようなものに限定されるものではなく、一つのクラッチを介して他のクラッチに潤滑油を供給する広範な自動変速機に適用できるものである。
斯様に、上記した実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明はこのような具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得ることは勿論である。
自動変速機を示すスケルトン図である。 制御ブロック図を示す図である。 図1における自動変速機の各ギヤ段におけるブレーキおよびクラッチの係合状態を示す図である。 本発明の実施の形態におけるタイムチャートを示す図である。 本発明の実施の形態におけるフローチャートを示す図である。 従来のおけるタイムチャートを示す図である。
符号の説明
10・・・自動変速機、11・・・ミッションケース、13・・・変速機構、15・・・入力回転部材、16・・・出力回転部材、18・・・中間回転部材、20・・・減速用プラネタリギヤ、21・・・プラネタリギヤセット、30・・・制御装置、32・・・中間回転検出センサ、34・・・レンジ位置センサ、C−1〜C−4・・・クラッチ、B−1、B−2・・・ブレーキ、PB1・・・待機圧。

Claims (1)

  1. 第1クラッチを介してエンジンによって常時回転される回転部材に連結可能とされるとともに、第1ブレーキを介してミッションケースに対して固定可能とされた中間回転部材を備え、
    少なくとも前記第1クラッチと前記第1ブレーキからなる複数の摩擦係合要素の係脱により複数段に変速可能とされるとともに、シフトレバーの作動により駆動レンジと非駆動レンジとに切替可能とされる自動変速機において、
    前記複数の摩擦係合要素は、前記第1のブレーキとは異なる第2のブレーキをさらに有し、
    前記非駆動レンジはニュートラルレンジとされ、
    前記駆動レンジは、リバースレンジとされ、
    前記ニュートラルレンジにおいて、前記第1ブレーキを係合し、前記中間回転部材を前記ミッションケースに対して固定し、
    前記ニュートラルレンジから前記リバースレンジへの切替時において、前記第1のブレーキを解放するとともに、前記第1のクラッチと前記第2のブレーキの係合によりリバースレンジを形成することを特徴とする自動変速機。
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