JPH03272362A - 車両用自動変速機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
シングルビ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クラツチによって第１の遊星歯車機
構のサンギヤに連結される一方、第２クラツチによって
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クラツチを
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クラツチを介して第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クラツチを介して第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クラツチ、第３クラツ
チ、第５クラツチ、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クラツチ
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クラツチを係合させるこ
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クラツ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クラツチを係合さ
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クラツチおよび第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クラツチを
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クラツチの
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クラツチとを連結
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速との間での変速を行なうに
あたって、第１クラツ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、複数の保合
手段と、これらの係合手段の係合・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所定の変速段を設定
するための前記係合手段の係合・解放の組合せパターン
として変速比が同一でかついずれかの回転部材の回転数
が相違する複数パターンあるよう構成された歯車列と、
前記歯車列を構成するいずれかの回転部材の回転数を検
出する回転センサーとを有する自動変速機にお０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
速段が前記所定の変速段である場合に前記回転数センサ
ーで回転数が検出される回転部材に回転変動が生じる係
合手段の係合・解放の組合せパターンを出力する係合解
放７寸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・解放パターンでは所定の回転部材の回
転数が異なることになる歯車列を備え、さらにその歯車
列のいずれかの回転部材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、その変速段判断手段によ
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である回転部材に
回転変動が生じるよう係合・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回転部材の回転変動を
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回転部材の回転数を検出
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保合手段
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変速点を決めた
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。また保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袋［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ＩＣ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Ｉ
Ｓは第２クラッチ手段に２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クラッチ手段に
４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
ラッチ手段に５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イングドラムなとの一般の自
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ＩＲとの間には、両者を選択的に連結する第１
クラッチ手段に１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ＩＳとの間には、両者を選択的に
連結する第３クラッチ手段に３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Ｋｌ、〜に５のう
ち第４クラッチ手段に４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Ｋｌ、に２．
に３．に４、に５に対する連結部材としてコネクテイン
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Ｂｌ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Ｂｌ。

Ｂ２．Ｂ３とこれらのブレーキ手段Ｂｌ、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
手段に５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欄のパータンにおける第４クラッチ手段に
４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。

（この頁、以下余白） 第　　１ 表 第 表 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、■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、■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
、“１０じから“２．４００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
に４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ΔＮ＋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、設計土足められる。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ＰＢ３を低下させるとともに、第４クラッ
チ手段に４の油圧Ｐ［４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ΔＮ１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速への変速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ＰＲ３を高くすることともに
第４クラッチ手段に４の油圧ＰＫ４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Ｎｚ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
に４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、歯車列を構成する回転部材の変動回転数
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、　Ｉｓ、２Ｓ、３Ｓ・
・・サンギヤ、　　ＩＣ，２Ｃ，３Ｃ・・・キャリヤ、
ＩＲ，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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の係合手段と、これらの係合手段の係合・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所定の変
   速段を設定するための前記係合手段の係合・解放の組合
   せパターンとして変速比が同一でかついずれかの回転部
   材の回転数が相違する複数パターンあるよう構成された
   歯車列と、前記歯車列を構成するいずれかの回転部材の
   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
   変速段が前記所定の変速段である場合に前記回転数セン
   サーで回転数が検出される回転部材に回転変動が生じる
   係合手段の係合・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
   自動変速機の制御装置。