JP4992520B2 - 自動変速機のトルク検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機のトルク検出装置に関し、詳細には、クラッチブレーキに作用するトルクの方向を検出することができる自動変速機のトルク検出装置に関する。

遊星歯車機構を用いた自動変速機においては、遊星歯車機構を構成する各回転要素を、クラッチブレーキ、バンドブレーキ、ワンウェイクラッチ等の摩擦要素により固定し、入力・出力・反力の要素を切り換えることにより、所望の変速段を達成するようにしている。このため、各回転要素にはそれぞれクラッチやブレーキ等の摩擦係合要素が付設されており、これら摩擦係合要素の係合状態を車両の運転状態に応じて切り換えることにより、所望の変速段が自動的に達成されるように構成されている。

近時、自動変速機の高効率化・軽量化・小型化を目的として、ワンウェイクラッチを廃止して、クラッチ−ツウ−クラッチによる変速制御が採用されている。クラッチ−ツウ−クラッチ変速制御に不可欠な、クラッチブレーキに作用するトルクの方向の変換点（ゼロポイント）を検出する自動変速機として、例えば、特許文献１が公知である。

特許文献１では、入力軸に連結されたサンギヤと、サンギヤと噛み合うピニオンギヤと、ピニオンギヤを支持するキャリアと、出力軸に連結されてピニオンギヤと噛み合うリングギヤとからなる遊星歯車機構と、キャリアをケースに固定するクラッチブレーキとを備える自動変速機において、ホール素子を備え、ホール素子内を通過する磁束数を計測し、その磁束数の変化からキャリアのロック状態の前後におけるキャリアあるいはクラッチブレーキの可動部分の微小な位置変化を検出することにより、クラッチブレーキに加わるトルクの方向の変化を判別する技術が提案されている。

特開平８−１２１５８５号公報

しかしながら、同文献の方法では、トルク反転による衝撃トルクがかかるため、ホール素子にその衝撃が加わり、トルク検出装置の耐久性が低いという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、クラッチブレーキに加わるトルク方向を検出するトルク検出装置の耐久性を向上させた自動変速機のトルク検出装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、回転部材を摩擦係合要素により、ケースに係止させるクラッチブレーキを備えた自動変速機のトルク検出装置において、前記摩擦係合要素と前記ケースとの間に、その外周側にスプライン状の歯が形成されたサブケースを備え、当該サブケースのスプライン状の歯が挿入される、前記ケースの内周側に形成されたスプライン状の溝にクリアランスを形成し、前記サブケースの位置変化に応じた前記クリアランスの変化を油圧で検出する油圧検出手段と、前記油圧検出手段で検出した油圧に基づいて、前記回転部材のトルク方向を検出するトルク方向検出手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記油圧検出手段は、リニアに油圧を検出するリニア油圧検出装置で構成されており、前記トルク方向検出手段は、前記サブケースが前記ケースに係合していない状態で前記油圧検出手段が検出した油圧値を油圧しきい値として記憶しておき、前記油圧検出手段で検出された油圧値と前記油圧しきい値とを比較して、前記回転部材のトルク方向を検出することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記油圧検出手段およびトルク方向検出手段は、油圧スイッチで構成されており、前記油圧スイッチは、前記クリアランスの変化に応じた油圧に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦし、そのＯＮ／ＯＦＦが前記回転部材のトルク方向を示すことが望ましい。

本発明の自動変速機のトルク検出装置によれば、回転部材を摩擦係合要素により、ケースに係止させるクラッチブレーキを備えた自動変速機のトルク検出装置において、前記摩擦係合要素と前記ケースとの間に、その外周側にスプライン状の歯が形成されたサブケースを備え、当該サブケースのスプライン状の歯が挿入される、前記ケースの内周側に形成されたスプライン状の溝にクリアランスを形成し、前記サブケースの位置変化に応じた前記クリアランスの変化を油圧で検出する油圧検出手段と、前記油圧検出手段で検出した油圧に基づいて、前記回転部材のトルクの方向を検出するトルク検出手段と、を備えているので、サブケースの位置変化に応じたクリアランスの変化を油圧で検出し、当該検出した油圧に基づいて回転部材のトルク方向を検出することができ、ホール素子等の耐久性の低い検出素子を使用してないため、回転部材に加わるトルク方向を検出するトルク検出装置の耐久性を向上させた自動変速機のトルク検出装置を提供することが可能となるという効果を奏する。

以下に、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

図１−１〜図１−３は、本発明の実施例に係る自動変速機のトルク検出装置を適用した自動変速機のクラッチブレーキの構造を示す図であり、図１−１は、クラッチブレーキの概略の平面図、図１−２は、図１−１の径方向の概略の断面図、図１−３は、図１−１の軸方向の概略の断面図である。

図１−１〜図１−３に示すように、クラッチブレーキ１は、遊星歯車機構を構成する回転部材であるキャリア１０を摩擦係合要素（摩擦板２０、ブレーキプレート３０）によりケース５０に係止するためのものであり、主として、キャリア１０の外周側に係合する複数枚の摩擦板２０と、複数枚の摩擦板２０の間に設けられた複数枚のブレーキプレート３０と、ブレーキプレート３０とケース５０間に介在するサブケース４０と、非回転体であるケース５０等で構成されている。

図１−２および図１−３に示すように、キャリア１０は、その外周側にスプライン状の歯１０ａが形成されており、このスプライン状の歯１０ａには、摩擦係合要素の一方を構成する、複数枚の摩擦板２０の内周側のスプライン状の歯２０ａが係合している。キャリア１０および摩擦板２０は、軸方向に回動可能になっている。

摩擦係合要素の他方を構成する複数枚のブレーキプレート３０は、複数枚の摩擦板２０の間に介在しており、その外周側のスプライン状の歯３０ａは、サブケース４０の内周側のスプライン状の歯４０ａに係合している。

また、サブケース４０の外周側に形成されたスプライン状の歯４０ｂは、ケース５０の内周側に形成されたスプライン状の溝５０ａに挿入されている。歯４０ｂと溝５０ａには、クリアランス（溝幅と歯幅の差）５０ｂが存在し、このクリアランス５０ｂ分だけ、ブレーキプレート３０およびサブケース４０は、周方向に可動可能となっている。ブレーキプレート３０およびサブケース４０は、キャリア１０のトルク印加方向に応じて位置が変化する。クリアランス５０ｂは、サブケース４０の歯４０ｂの位置に応じてその幅が変化する。

ケース５０には、溝５０ａに形成された油供給用の吐出口５０ｃに連通する油供給路６１が形成されている。不図示の油圧機構から一定圧で油６２が供給され、油供給路６１および吐出口５０ｃを介して溝５０ａ内に供給される。油供給路６１には、油供給路６１の油圧を検出する油圧検出装置６０が設けられている。この油圧検出装置６０は、例えば、油供給路６１の油圧をリニアに検出するリニア油圧検出装置で構成することができる。

クリアランス５０ｂは、サブケース４０の歯４０ｂの位置に応じてその幅が変化し、油供給路６１の油圧はクリアランス５０ｂの変化に応じて変化する。したがって、油圧検出装置６０で油圧を検出することにより、クリアランス５０ｂの変化、すなわち、サブケース４０の位置を検出することができる。油圧検出装置６０は、油圧検出結果を自動変速機制御装置８０に出力する。自動変速機制御装置８０は、油圧検出結果に基づいて、キャリア１０に作用するトルク方向を検出する。このトルク方向の検出方法の詳細は後述する。

また、同図において、３１はエンドプレート、３２はスナップリング、７０は油圧ピストンを示している。油圧ピストン７０は、ケース５０に摺動自在に支持されており、不図示の油圧機構の油圧と不図示の戻しバネの付勢力が均衡する場所に位置する。キャリア１０の制動時には、不図示の油圧機構の油圧が高くなり、油圧ピストン７０は、不図示の戻しバネの付勢力に抗して、ブレーキプレート３０に向かって移動してブレーキプレート３０を押圧し、移動が拘束されたエンドプレート３１に、ブレーキプレート３０および摩擦板２０が押し付けられ、これらのブレーキプレート３０と摩擦板２０とが摩擦力を介して圧接することにより、キャリア１０がケース５０に係止される。キャリア１０を解放する場合には、不図示の油圧機構の油圧が低下し、不図示の戻しばねの付勢力によって、油圧ピストン７０が押し戻される。

本実施例のクラッチブレーキ１のトルク検出原理を図２〜図４を参照して説明する。図２は、本実施例のクラッチブレーキ１のトルク検出原理を説明するための説明図である。

図２を参照して、１速から２速へアップシフトする時のクラッチブレーキ１およびキャリア１０の挙動を説明する。定常状態では１速でも２速でもキャリア１０はクラッチブレーキ１によってロックされているので、キャリア１０と摩擦板２０との間に相対的な移動はない筈であるが、実際には、例えば、１速では予めキャリア１０に正のトルクが印加されているので、図２（Ａ）に示すように、キャリア１０の歯１０ａが、摩擦板２０の歯２０ａに対して回転方向に食い込んで、ブレーキプレート３０およびサブケース４０は、トルク印加方向へ回転する（クリアランス５０ｂ＝０）。

２速に移行するにつれて、キャリア１０に印加される正のトルクが減少すると、摩擦板２０の歯２０ａに対するキャリア１０の歯１０ａの食い込み量は減少し、キャリア１０のトルクがゼロ近傍になると、図２（Ｂ）に示すように、サブケース４０の歯４０ｂは、ケース５０の溝５０ａの略中心位置にきて、サブケース４０の歯４０ｂは、ケース５０の溝５０ａと非係合のフリーな状態になる。この状態が、検出すべきトルクのゼロポイントの状態である（クリアランス５０ｂ＝ＭＡＸ／２）。

その状態から２速へ移行するためにさらに、キャリア１０に負のトルクが印加されると、図２（Ｃ）に示すように、ブレーキプレート３０およびサブケース４０は、トルク印加方向へ回転し、クリアランス５０ｂは最大になる（クリアランス５０ｂ＝ＭＡＸ）。

図３は、キャリアトルクとクリアランス５０ｂの関係を示す図である。同図において、横軸はキャリアトルク、縦軸はクリアランス５０ｂの量を示しており、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にそれぞれ対応している。同図に示すように、キャリアトルクが「正」の場合は（図２の（Ａ））、クリアランス５０ｂ＝０、キャリアトルク＝０の場合は（図２の（Ｂ））、クリアランス５０ｂ＝ＭＡＸ／２、キャリアトルクが「負」の場合は（図２の（Ｃ））、クリアランス５０ｂ＝ＭＡＸとなる。

図４は、キャリアトルクと油圧の関係を示す図である。同図において、横軸はキャリアトルク、縦軸は油圧検出装置６０で検出される油圧を示しており、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図２および図３の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）にそれぞれ対応している。ゼロポイントの油圧を油圧しきい値Ｐｉとした場合、油圧＞油圧しきい値Ｐｉの場合には、キャリアトルクが「正」、油圧＜油圧しきい値Ｐｉの場合には、キャリアトルクが「負」となる。

自動変速機制御装置８０は、ゼロポイントの油圧を油圧しきい値Ｐｉとして記憶しておき、油圧検出装置６０から入力される油圧の検出値と油圧しきい値Ｐｉを比較して、油圧＞油圧しきい値Ｐｉの場合は、正トルクと判定し、また、油圧＜油圧しきい値Ｐｉの場合は、負トルクと判定し、トルク判定結果に基づいて、自動変速機の変速制御を行う。

例えば、１速から２速のクラッチ・ツウ・クラッチ変速において、解放側のクラッチのトルクの向きが「正」から「負」に変化することを、上記方法により検知することで、係合側のクラッチが２速の伝達トルク容量を受け持ったと推定して、解放側のクラッチをフル解放することが可能となり、タイアップとなることを抑制できる。また、解放側のクラッチのトルクの向きが「正」から「負」に変化するタイミングは、トルク相からイナーシャ相への推移点であり、また、エンジントルクダウン開始点をイナーシャ相開始点と同じタイミングで実現することが可能となり、より高速でスムーズな変速が実現可能となる。

なお、上記実施例では、油圧検出装置６０として、リニア油圧検出装置を使用することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、所定の油圧値で接点がＯＮ／ＯＦＦする油圧スイッチを使用することにしてもよい。この場合、例えば、油圧スイッチは、油圧＞油圧しきい値Ｐｉの場合にＯＮ、油圧≦油圧しきい値Ｐｉの場合にＯＦＦとなり、そのＯＮがキャリア１０のトルク正、ＯＦＦがキャリア１０のトルク負を示すことにしてもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、摩擦係合要素であるブレーキプレート３０とケース５０との間に、その外周側にスプライン状の歯４０ｂが形成されたサブケース４０を備え、当該サブケース４０のスプライン状の歯４０ｂが挿入される、ケース５０の内周側に形成されたスプライン状の溝５０ａにクリアランス５０ｂを形成し、サブケース４０の位置変化に応じたクリアランス５０ｂの変化を油圧で検出する油圧検出装置６０と、油圧検出装置６０で検出した油圧に基づいて、キャリア１０のトルク方向を検出する自動変速機制御装置８０とを備えているので、サブケースの位置変化に応じたクリアランスの変化を油圧で検出し、当該検出した油圧に基づいて回転部材のトルク方向を検出することができ、ホール素子等の耐久性の低い検出素子を使用していないため、キャリアに加わるトルク方向を検出するトルク検出装置の耐久性を向上させることが可能となる。

また、本実施例によれば、油圧検出装置６０を、リニアに油圧を検出するリニア油圧検出装置で構成し、自動変速機制御装置８０は、サブケース４０がケース５０に係合していない状態でリニア油圧検出装置が検出した油圧値を油圧しきい値Ｐｉとして記憶しておき、検出された油圧値と油圧しきい値とを比較して、キャリア１０のトルク方向を検出することとしたので、簡単な構成および方法で高精度にキャリアのトルク方向を検出することが可能となる。

また、本実施例によれば、油圧検出装置６０を油圧スイッチで構成し、当該油圧スイッチは、クリアランス５０ｂの変化に応じた油圧に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦし、そのＯＮ／ＯＦＦがキャリア１０のトルク方向を示すこととしたので、簡単な構成および方法で高精度にキャリアのトルク方向を検出することが可能となる。

なお、上記実施例では、クラッチブレーキ１が係止する対象をキャリアとしているが、本発明はこれに限られるものではなく、遊星歯車機構を構成する他の回転部材であるサンギヤ、ピニオンギヤ、リングギヤ等でもよい。また、上記実施例では、キャリア１０を係止させる対象である係止部材として、非回転体であるケースを例示しているが、回転体であるクラッチドラム等でもよい。

本発明に係る自動変速機のトルク検出装置は、各種の自動変速機において、回転部材のトルク方向を検出する場合に広く有用である。

本発明の実施例に係る自動変速機のトルク検出装置を適用した自動変速機のクラッチブレーキの構造を示す図であり、その概略の平面図である。 図１−１の径方向の概略の断面図である。 図１−１の軸方向の概略の断面図である。 本実施例のクラッチブレーキのトルク検出原理を説明するための説明図である。 キャリアトルクとクリアランスの関係を示す図である。 キャリアトルクと油圧の関係を示す図である。

符号の説明

１ クラッチブレーキ
１０ キャリア
１０ａ 歯
２０ 摩擦板
２０ａ 歯
３０ ブレーキプレート
３０ａ 歯
３１ エンドプレート
３２ スナップリング
４０ サブケース
４０ａ、４０ｂ 歯
５０ ケース
５０ａ 溝
５０ｂ クリアランス
５０ｃ 吐出口
６０ 油圧検出装置
６１ 油供給路
６２ 油
７０ 油圧ピストン
８０ 自動変速機制御装置

Claims (3)

1. 回転部材を摩擦係合要素により、ケースに係止させるクラッチブレーキを備えた自動変速機のトルク検出装置において、
   前記摩擦係合要素と前記ケースとの間に、その外周側にスプライン状の歯が形成されたサブケースを備え、当該サブケースのスプライン状の歯が挿入される、前記ケースの内周側に形成されたスプライン状の溝にクリアランスを形成し、
   前記サブケースの位置変化に応じた前記クリアランスの変化を油圧で検出する油圧検出手段と、
   前記油圧検出手段で検出した油圧に基づいて、前記回転部材のトルク方向を検出するトルク方向検出手段と、
   を備えたことを特徴とする自動変速機のトルク検出装置。
2. 前記油圧検出手段は、リニアに油圧を検出するリニア油圧検出装置で構成されており、 前記トルク方向検出手段は、前記サブケースが前記ケースに係合していない状態で前記油圧検出手段が検出した油圧値を油圧しきい値として記憶しておき、前記油圧検出手段で検出された油圧値と前記油圧しきい値とを比較して、前記回転部材のトルク方向を検出することを特徴とする請求項１に記載の自動変速機のトルク検出装置。
3. 前記油圧検出手段およびトルク方向検出手段は、油圧スイッチで構成されており、
   前記油圧スイッチは、前記クリアランスの変化に応じた油圧に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦし、そのＯＮ／ＯＦＦが前記回転部材のトルク方向を示すことを特徴とする請求項１に記載の自動変速機のトルク検出装置。

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