JPH048962A - 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 この発明はクラッチやブレーキなどの係合手段の係合・
解放の組合せに応じて複数の変速段に設定することので
きる自動変速機における変速のための制御装置に関し、
特にいずれか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が複数種類ある自動変速機に
おける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 自動車などの車両に搭載される自動変速機には、小型で
軽量であること、変速のための制御が容易なこと、変速
ショックが少ないことなどの特性の他に、適当な値の変
速比の変速段を多数設定できることが望まれる。設定可
能な変速段の数を多くするには、歯車列を構成する遊星
歯車機構の数を多くシ、あるいはクラッチやブレーキな
どの摩擦係合手段の数を多くして歯車列を構成している
回転要素の連結関係や固定状態を多様に変えるよう構成
すればよい。本出願人はその一例として、三組の遊星歯
車機構を主体として歯車列を構成し、変速比が等比級数
に近い関係となる前進第１速ないし第５速と後進段とを
主要な変速段とし、その他に第２速と第３速との間の中
間段や、第３速と第４２！Ｉとの間の中間段を設定でき
る自動変速機を既に提案した。その自動変速機では、歯
車列を構成している遊星歯車機構の要素同士の連結関係
や固定状態を多様に変えることができるため、設定可能
な変速段数が多くなることに加え、所定の変速段を設定
するための摩擦係合手段の係合・解放の組合せのパター
ン（すなわち係合・解放パターン）が複数種類ある。そ
の係合・解放パターンには、回転部材の回転数に変化が
ないもの、およびいずれかの回転部材の回転数が変わる
ものがあり、したがって所定の変速段を設定するための
摩擦係合手段の選択の仕方によっては、変速ショックや
変速制御性、さらには摩擦係合手段の耐久性に大きな影
響が出る。そこで本出願人は、複数の変速段が中間に介
在する所謂飛び越し変速を行なうにあたって、歯車列に
おける回転部材の累積変動回転数が少なく、かっ係合・
解放の状態を切換えるべき係合手段の数が少なくなるよ
う中間の変速段を選択しかつ経由して変速を行なう変速
制御方法を特願平１−２９５８２３号によって既に提案
した。

発明が解決しようとする課題 上述した制御方法によれば、回転部材の累積変動回転数
が少なくなることにより、変速の際の慣性力が小さくな
るために変速ショックを低減でき、あるいは変速シジッ
クの悪化を防止することができ、また変速を実行するた
めに係合・解放の状態を切換えるべき係合手段の数が少
なくなるから、変速制御が容易になる。しかしながら変
速の際に問題となる慣性力あるいはそれに起因する変速
ショックは、自動変速機に入力される回転数にょっても
影響を受けるのであって、人力回転数が小さければ、回
転部材の回転数の変化率が大きくても、実際に生じる慣
性力が特には問題とならない場合もある。したがって前
述した制御方法を入力回転数等の車両の運転情況に拘ら
ずに一律に行なうとすれば、飛び越し変速の際に経由す
べき中間変速段の選択などの判断を、変速ショックが過
大となるおそれがない場合にも行なうことになり、その
結果、不必要な制御が増えて制御が複雑になる問題があ
る。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、車
両の走行情況に応じた変速制御を行なうことにより制御
を容易ならしめることのできる変速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、以下に示す
構成としたものである。すなわち第１図において、自動
変速機Ａは、クラッチやブレーキなどの複数の保合手段
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、しかも所定の変速段を設定するた
めの係合手段の係合・解放の組合わせパターンが、回転
部材の回転数の相違する複数パターンあるよう構成され
た歯車列を含んでおり、その変速段を設定するための係
合手段の係合・解放は、油圧制御装置Ｃによって油圧を
供給もしくは排出することによって行なわれる。そして
この油圧制御装置Ｃに対する指令信号を処理する装置と
して、設定すべき変速段を走行条件に基づいて決定する
変速段決定手段１０と、走行モード切換手段１１から入
力される信号に基づいて走行モードを判定する走行モー
ド判定手段１２と、前記変速段決定手段１ｏで決定され
た変速段を設定するための係合手段の係合・解放の組合
せパターンとして前記走行モード切換手段１１で指示さ
れた第１走行モードのためのパターンを選択して出力す
る第１モード用係合解放パターン選択手段１３と、前記
変速段決定手段１゜で決定された変速段を設定するため
の係合手段の保合・解放の組合せパターンとして前記走
行モ−ド切換手段１１で指示された第１走行モード以外
の走行モードのためのパターンを選択して出力する非第
１モード用係合解放パターン選択手段１４とを備えた装
置が設けられている。

作　　　　　用 車速やスロットル開度等の走行条件が変速段決定手段１
０に入力されており、それらの走行条件に基づいて変速
段決定手段１０が設定すべき変速段を決定する。一方、
パワーモードやエコノミーモード等の走行モードが走行
モード切換手段１１から走行モード判定手段１２に入力
されており、その入力信号に基づいて走行モードが判定
される。

前記変速段決定手段１０で決定された変速段を設定する
ための係合手段の係合・解放の組合せパターンは、第１
モード用係合解放パターン選択手段１３もしくは非第１
モード用係合解放パターン選択手段１４によって選択さ
れて出力される。すなわち、例えば比較的高速域におい
ても低速段を使用するパワーモードが選択されていた場
合には第１モード用係合解放パターン選択手段１３が作
用し、回転部材の変動回転数が小さくなる係合・解放の
組合せパターンを選択して出力し、また反対にパワーモ
ードが選択されていない場合には、非第１モード用係合
解放パターン選択手段１４が作用し、回転部材の変動回
転数が大きくなっても変速制御性を優先した係合・解放
の組合せパターンを選択して出力する。そしてこれらの
選択された係合・解放の組合せパターンを設定するため
の指令信号が変速段設定手段１５から油圧制御装置Ｃに
出力される。したがって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を、車両の走行情況に
応じて選択かつ設定することになるので、不必要な制御
が省かれて変速制御が容易になる。

実　　施　　例 つぎにこの発明を実施例に基づいて説明する。

第２図はこの発明の一例を示すブロック図であって、エ
ンジン（図示せず）に連結された自動変速機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を備えている。また各変速段
を設定するべく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Ｃが設けられており、この油圧制
御装置Ｃとしては油圧ポンプ、調圧弁、シフトノくルブ
、電磁弁等を含む従来一般の自動変速機で採用されてい
るものを使用することができる。また各変速段を設定す
るべく油圧制御装置Ｃを制御する電子コントロールユニ
ット２０が設けられている。この電子コントロールユニ
ット２０の入出力装置２１には、エンジンにおけるスロ
ットル開度θを検出して出力するスロットル開度センサ
ー２２と、自動変速機Ａにおけるタービン回転数や出力
軸回転数を検出して車速Ｖとして出力する車速センサー
２３と、パワーモードやエコノミーモードなどの走行モ
ードを選択する走行モードセレクトスイッチ２４とが接
続されている。なお、走行モードセレクトスイッチ２４
としては、手動操作によって切換える構成のもの、ある
いはアクセルペダルの踏込み速度に応じて自動的に切換
える構成のもの等を必要に応じて採用することができる
。

一方、電子コントロールユニット２０は、変速段を設定
するための情報を記憶させたメモリー２５と、演算装置
（ＣＰＵ）２６とを含んでいる。

メモリー２５は、車速Ｖとスロットル開度θとをパラメ
ータとして変速段を定める変速線図およびそれぞれの変
速段を設定するための摩擦係合手段の係合・解放の組合
せパターン（係合・解放パターン）を記憶しており、前
記各センサー２２．２３および走行モードセレクトスイ
ッチ２４から入出力装置２１に信号が入力されると、こ
れらの信号とメモリー２５に記憶させた情報とに基づい
て演算装置２６で演算が行なわれ、設定すべき変速段が
決定されるとともにその変速段を設定するための係合・
解放パターンが選択されるようになっている。その場合
、決定された変速段を設定するための係合・解放パター
ンとして、歯車列におけるいずれかの回転部材（サンギ
ヤ、リングギヤ、キャリヤなど）の回転数が互いに異な
る複数の係合・解放パターンがあれば、走行モードセレ
クトスイッチ２４で選択した走行モードに応じて異なる
係合・解放パターンが選択される。すなわちノ々ワーモ
ードなどの比較的高速域まで低速段を使用する走行モー
ドでは、歯車列における前記回転部材の変動回転数が小
さくなる係合・解放ノ寸ターンが選択され、またエコノ
ミーモードなどの低速域で比較的高速段を使用する走行
モードでは、歯車列における前記回転部材の変動回転数
が大きくなっても変速制御性が優先される係合・解放、
（ターンが選択される。具体的には後述する。

前記の選択された係合・解放パターンは、入出力装置２
１から油圧制御装置Ｃに指令信号を出力し、その結果、
所定の摩擦係合手段に対して油圧が給排されることによ
り設定される。

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３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ィングドラムなどの一般の自
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ィン
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とトランスミランランケース（
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。

上記の自動変速機Ａ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
２２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、Ｏ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Ｂｌ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示す。さらに第
２表に示す数値は、各遊星歯車機構１．２．３のギヤ比
（サンギヤの歯数とリングギヤの歯数との比）を、ρＩ
＝［１，４５０、ρ２＝ρ３＝１１．４０５とした場合
の値である。

第　　１　　表 第 表 第１表に示す変速段の選択は、主として、車速Ｖやスロ
ットル開度θなどの走行条件に基づいて電子コントロー
ルユニット２０によって行なわれ、また選択された変速
段への変速は、電子コントロールユニット２０から油圧
制御装置Ｃに信号を出力し、それに基づいて油圧制御装
置Ｃが自動変速機Ａにおける摩擦係合手段に対して油圧
を給排することによって実行される。その場合、上述し
た自動変速機Ａにおいては、係合・解放／々ターンカ（
複数種類ある変速段を設定するにあたって、前記走行モ
ードセレクトスイッチ２４から入力される信号に応じて
異なる係合・解放パターンが選択される。具体的には、
第３速が第１表のｄ欄の係合・解放パターンで設定され
ていた状態で第５速へ変速する走行条件となった場合、
走行モードセレクトスイッチ２４で選択された走行モー
ドが　、＜ワーモードでない場合、すなわち車速が比較
的遅い状態で第３速から第５速へのアップシフトを行な
う走行情況の場合には、第５速を設定するための係合・
解放パターンとして第１表における第５速のｂ欄もしく
はＣ欄の係合・解放１＜ターンが選択される。この変速
は、第１表から明らかなように、第１ブレーキ手段Ｂ１
を解放するとともに第３ブレーキ手段Ｂ３を係合するこ
とにより達成され、あるいは第１クラッチ手段に１を解
放するとともに第３ブレーキ手段Ｂ３を係合することに
より達成されるので、所謂同時変速とならず、油圧の制
御が容易になる半面、第３遊星歯車機構３のサンギヤ３
Ｓの回転数が、第２表に示すように、“１．００”から
“２，４０“になり、あるいは第１遊星歯車機構１のリ
ングギヤＩＲの回転数が、“０．００″から“２，４１
”になり、回転数の変化率が大きくなる。このように変
速に伴う回転部材の回転数の変化率が大きいが、歯車列
に入力される回転数が小さいので、変速に伴う慣性力が
小さく、変速ショックに大きな影響を及ぼすことはない
。

また反対に走行モードセレクトスイッチ２４で選択され
た走行モードがパワーモードの場合、すなわち低速段を
比較的高速域まで維持する走行情況の場合には、第５速
を設定するための係合・解放パターンとして第１表にお
ける第５速のａ欄の係合・解放パターンが選択される。

この変速は、第１表から明らかなように、第１クラッチ
手段Ｋｌおよび第１ブレーキ手段Ｂｌを解放するととも
に、第３ブレーキ手段Ｂ３を係合させることにより達成
されるので、所謂同時変速となるが、回転部材の変動回
転数は、第２表から知られるように、最大でも、第１遊
星歯車機構１のリングギヤＩＲの回転数が“１．００”
から“１．８３”になる程度であって、変速に伴う変動
回転数を小さく抑えることができる。その結果、歯車列
に対する入力回転数が大きい状態での変速であっても変
速ショックの悪化が防止される。

上述した第３速から第５速への変速制御を、第４図のフ
ローチャートに従って説明すれば以下のとおりである。

まずステップ１においてスロットル開度θや車速Ｖなど
の走行条件に基づいて第３速から第５速への変速が判断
されると、これに続くステップ２において選択されてい
る゛走行モードがパワーモード（Ｐモード）か否かの判
断が行なわれる。その判断結果が“ノー”の場合には、
第５速を設定するための係合・解放パターンとして前述
した第１表のｂ欄もしくはＣ欄の係合・解放パターン（
５−ｂもしくは５−Ｃ）を選択し、第３速を設定してい
たｄ欄の保合・解放パターン（３−ｄ）を（５−ｂ）も
しくは（５−Ｃ）の係合・解放パターンに変更するよう
出力する（ステップ３）。ついで入力軸４や出力軸５も
しくは所定の回転部材の回転数などに基づいて変速の終
了を判断しくステップ４）、その判断結果が“イエス“
となった後、すなわち第５速への変速が完了した後に、
第５速を第１表のａ欄の係合・解放パターン（，５−ａ
）に変更する（ステップ５）。これは、第２表から知ら
れるように、第１遊星歯車機構１のリングギヤＩＲもし
くは第３遊星歯車機構３のサンギヤ３Ｓの回転数を下げ
るためである。

したがって非パワーモードの際には同時変速や中間段を
経由する変速が避けられるので変速制御が容易になり、
また第１遊星歯車機構１のリングギヤＩＲや第３遊星歯
車機構３のサンギヤ３Ｓの回転変化率が大きくなるが、
非パワーモードであって入力軸回転数が小さいから変速
ショックは悪化しない。

またステップ２の判断結果が“イエス”の場合には、走
行モードがパワーモードであるので、第５速を設定する
係合・解放パターンとして、前述した第１表のａ欄の係
合・解放パターン（５−ａ）を選択し、第３速を設定し
ていたｄ欄の係合・解放パターン（３−ｄ）を（５−ａ
）の係合・解放パターンに変更するよう出力する（ステ
ップ６）。

もしくは第４速を設定する係合・解放パターンに変更し
た後に（５−ａ）パターンに切換える。この場合は、同
時変速となったり、中間段を経由するので、変速制御が
若干複雑化するが、回転部材の回転変化率が前述したよ
うに小さいので、入力軸回転数が大きくなるパワーモー
ドであっても変速シラツクが特には悪化しない。

したがって以上述べた＠御装置においては、同時変速や
中間段を経由する変速を、パワーモード等の特別な場合
においてのみ行ない、それ以外では行なわないので、全
体としての変速制御は容易になり、また変速シタツクに
対する大きな影響は生じない。

なお、上記の実施例では、第３速から第５速へ変速する
場合を例に採って説明したが、この発明は歯車列の回転
部材の回転数が異なる複数の係合・解放パターンを選択
して変速を行なう場合に適用できるのであって、上述し
た実施例で示した変速段の間での変速以外にも有効に適
用できる。またこの発明で対象とされる自動変速機は、
所定の変速段を設定する係合・解放パターンとして回転
部材の回転数が異なる複数の係合・解放パターンのある
歯車列を備えた自動変速機であり、したがって上述した
第３図に示すものには限られない。

この種の自動変速機の他の例としては、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ｌ−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、選択
された走行モードに応じて係合・解放パターンの選択を
行ない、常には同時変速あるいは中間段経由の変速を行
なわないので、変速ショックを悪化させることなく、変
速制御を容易なものとすることができる。

【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
はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図
は歯車列の一例を示すスケルトン図、第４図はこの発明
における制御ルーチンを示すフローチャートである。 １．２，３．−・遊星歯車機構、　１５．２ｇ、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、　１０・・・変速段決定手段、　１
１・・・走行モード切換手段、　１２・・・走行モード
判定手段、　１３・・・第１モード用係合解放パターン
選択手段、　１４・・・非第１モード用係合解放パター
ン選択手段、　１５・・・変速段設定手段、　２０・・
・電子コントロールユニット、　２２・・・スロットル
開度センサー　　２３・・車速センサー　　２４・・・
走行モードセレクトスイッチ、　　２５・・・メモリー
２６・・・演算装置、　Ａ・・・自動変速機、　Ｃ・・
・油圧制御装置。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 代理人　　弁理士　渡　辺　丈　夫 第 図 第２図 第３図

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
   せパターンが回転部材の回転数の相違する複数パターン
   あるよう構成された歯車列とを有する自動変速機におい
   て、 設定すべき変速段を走行条件に基づいて決定する変速段
   決定手段と、走行モード切換手段から入力される信号に
   基づいて走行モードを判定する走行モード判定手段と、
   前記変速段決定手段で決定された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として前記走
   行モード切換手段で指示された第１走行モードのための
   パターンを選択して出力する第１モード用係合解放パタ
   ーン選択手段と、前記変速段決定手段で決定された変速
   段を設定するための係合手段の係合・解放の組合せパタ
   ーンとして前記走行モード切換手段で指示された第１走
   行モード以外の走行モードのためのパターンを選択して
   出力する非第１モード用係合解放パターン選択手段とを
   備えていることを特徴とする自動変速機の制御装置。