JPS62180155A - 電子制御式遊星歯車自動変速機 - 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〕 この発明は自動車用の自動変速機に関し、特にトルクコ
ンバータが不要な電子制御式遊星歯車自動変速機に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、自動車用の自動変速機としては、流体継手やトル
クコンバータと遊星歯車装置等の自動切換式の歯車変速
装置を組合わせたものが種々用いられているが、これら
従来の自動変速機は、容積、重量共に大きく、構造が複
雑なため、高価で、保守の手間および費用が大きい上、
燃料消費量も太き（、不経済である。また、トルクコン
バータを用いない自動変速機も知られているが、発進時
の衝撃が大きかったり、やはり構造が複雑であったりし
て、満足すべきものは未だ開発されていない。

この発明は上記の事情に鑑みなされたもので、その目的
は、流体継手やトルクコンバータが不要なため、構造が
簡単で、故障し難く、しかも自動車の発進および変速を
円滑に行なうことのできる電子制御式遊星歯車自動変速
機を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するためになされたこの発明の電子
制御式遊星歯車自動変速機は、自動車のエンジン出力軸
と一体に回転するインターナルギヤ、このインターナル
ギヤの内側にこれと軸心を一致させて配置されたサンギ
ヤ、軸が変速機出力軸となるキャリヤに上記インターナ
ルギヤおよびサンギヤと噛合って回転可能に支持された
少なくとも２つのピニオンからなるプラネタリギヤアセ
ンブリ、および上記サンギヤを制動するブレーキ手段を
備えた遊星歯車自動変速機において、上記ブレーキ手段
をそのブレーキ力が上記サンギヤの回転数に比例する力
と自動車の速度に比例する力の和となるように電気的に
制御する制御装置を備えたことを特徴とする。

〔作用〕

上記の構成を有するこの発明の電子制御式′ｆｌ星歯車
自動変速機において、エンジンを始動すると、インター
ナルギヤはエンジン出力軸と一体に回転するが、プラネ
タリピニオンのキャリヤは静止しており、各プラネタリ
ピニオンは、インターナルギヤの回転に伴い静止位置で
回転し、インターナルギヤの回転を４ンギヤに伝える。

この場合、サンギヤの回転はエンジン出力軸と逆方向で
ある。

そして、エンジンの回転数と共にサンギヤの回転数が上
がると、ブレーキ手段によりサンギヤにブレーキ力が作
用し始め、サンギヤが回転し難くくなるため、エンジン
出力軸により駆動されるインターナルギヤの回転はプラ
ネタリピニオンを介してキャリヤを回転させるよう作用
し、キャリヤの軸、すなわち変速機出力軸が回転し始め
るため、自動車が発進する。この場合、自動車の発進時
の負荷は、平坦な舗装面、悪路、登り坂、下り坂など、
どのような停止場所、あるいは状態にあるかによって著
しく異なる。

この発明の電子制御式遊星歯車自動変速機は、サンギヤ
に作用するブレーキ力がサンギヤの回転数に比例する力
と自動車の速度に比例する力の和となるように電気的に
制御することにより、自動車の停止状態、すなわち発進
時の負荷の如何にかかわらず、自動車を円滑に発進させ
ることができる。

（実施例〕 以下、この発明の電子制御式遊星歯車自動変速機の一実
施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。

この実施例の電子制御式遊星歯車自動変速機は第２図に
示すような機械的構造の遊星歯車自動変速機とこれを制
御するための第１図のような回路構成の制御装置よりな
り、遊星歯車自動変速機は第１変速機１および第２変速
機３よりなり、第１変速機１は、エンジン出力軸１１と
一体状に回転するインターナルギヤ１２、このインター
ナルギヤ１２の内側にこれと軸心を一致させて配置され
たサンギヤ１３を有し、さらにサンギヤ１３の中心孔を
貫通する第１変速機出力軸１４と一体状に回転するキャ
リヤ１５および一対のプラネタリピニオン１６．１６よ
りなるプラネタリピニオン・アセンブリ１７が備えられ
ている。各プラネタリピニオン１６はインターナルギヤ
１２およびサンギヤ１３と噛合い、かつキャリヤ１５の
両端部の軸１６’、１６’に回転可能に支持されている
。

（第４図参照）。

サンギヤ１３にはこれと一体状に出力軸１４の回わりに
回転可能なドラム１８が固定されており、ドラム１８の
内周面には、これと−棒状に回転するリング１９が備え
られている。このリング１９は軸方向に移動可能で引張
ばね２０によりドラム１８の内側（第２図の右方）へ常
時引張られている。

さらに、ドラム１８の外周にはこれと近接してブレーキ
２１が備えられ、このブレーキ２１は、第３図に示すよ
うに、圧縮ばね２２より常時開く向きの作用を及ぼされ
ているが、電磁石２３に通電すると、その反撥力により
ドラム１８を締付ける向きの作用を及ぼされる。また、
インターナルギヤ１２のハブ１２′の外周面には、励ｆ
ｆｉ時にリング１９を吸引する電磁石２４が固定されて
いる。

第２変速機３は、第１変速機出力軸１４にこれと一体状
に回転するよう固定されたサンギヤ３２および車体に固
定された第１固定デイスク３１、第１インターナルギヤ
３３および第２インターナルギヤ３４、車体に固定され
た第２固定デイスク３６、および第２変速機出力軸３５
と一体状に回転するキャリヤ３７に組付けられたプラネ
タリピニオン・アセンブリ３８よりなる。第１インター
ナルギヤ３３および第２インターナルギヤ３４はそれぞ
れシフタ３９および４０により軸方向に移動可能で、後
述する電磁石４１および４２の選択的励磁により固定デ
ィスク３Ｌ　３６との間において第６図（ａ）、（ｂ）
、および（Ｃ）に示すような噛合状態を取る。

上記のような機械的構造を有する遊星歯車自動変速機を
電気的に制御する制御装置は、第１図に示すように、ド
ラム速度検出器５、車速検出器６、エンジン速度検出器
７、コントローラ８および励磁電流制御回路９よりなり
、ドラム速度検出器は第１変速機１のドラム１８の近傍
等、ドラム１８またはサンギヤ１３の回転速度を検出す
ることのできる適宜の位置に備えられている。また、車
速検出器６およびエンジン速度検出器７も、第２変速機
３の出力軸３５およびエンジン出力軸１１の近傍等、車
速およびエンジン速度を検出するための適宜の位置にそ
れぞれ備えられている。コントローラ８は、これらのド
ラム速度検出器５、車速検出器６およびエンジン速度検
出器７の出力を入力して励磁電流制御回路９によりブレ
ーキ２１の電磁石２３の励磁電流を制御すると共に、電
磁石２４の励磁回路のスイッチＳＷ２および第２変速機
３の電磁石４Ｌ４２の励磁回路のスイッチＳＷ３の開閉
を制御する。

以下、この実施例の電子制御式遊星歯車自動変速機の動
作を第７図乃至第１９図を参照しつつ詳細に説明する。

なお、以下の説明においては、回路動作を分り易くする
ために、コントローラ８により制御される励磁電流制御
回路９を第７図に示すように、スイッチ列ＡおよびＢを
備えた直列抵抗群ＳＲに置き換えて説明する。なお、コ
ントローラ８は、ドラム速度が高くなるほどスイッチ列
Ａのより右側にあるスイッチをオンさせ、また車速が上
がるほどスイッチ列Ｂのより左側にあるスイッチをオン
させるようになっている。

まず、エンジンを始動すると、第８図に示すように、コ
ントローラ８によってスイッチＳＷ３とスイッチ列Ｂの
右端のスイッチおよびドラムの回転数によって、たとえ
ば、スイッチ列Ａの左から２番目のスイッチがオンとな
る。なお、図中○印はスイッチを示し、黒く塗りつぶさ
れている場合はそのスイッチがオンであることを示す。

スイッチＳＷＩは、ブレーキペダルを踏んでいる時はオ
フ、ブレーキペダルを離せばオンになる。最初は、エン
ジン出力軸１１とインターナルギヤ１２は緩く回転し、
自動車は停止しており、第１変速機出力軸１４は回転し
ないから、キャリヤ１５は静止しており、プラネタリピ
ニオン１６はその静止位置で回転し、サンギヤ１３およ
びこれと一体のドラム１８をインターナルギヤ１２とは
逆方向に空転させる（第４図参照）。

他方、スイッチＳＷ３がオンになっている時は、スイッ
チＳＷ４が電磁石４１に接続されると、第６図（ａ）に
示すように、固定ディスク３１とインターナルギヤ３３
が結合して低速前進用の噛合状態となり、スイッチＳＷ
４が電磁石４２に接続されると、第６図Ｃに示すように
、インターナルギヤ３４と固定ディスク３６が結合して
、逆転、すなわち後退用の噛合状態となる。このスイッ
チＳＷ４は手動操作で切換えられるが、発進を円滑に行
なうことの必要性およびその原理は、前進も後退も同じ
であるから、以下、スイッチＳＷ４を電磁石４１に接続
して低速前進の噛合で発進する場合を中心に説明する。

自動車が停止している時のエンジン速度、すなわちドラ
ム１８の回転速度が低くて、第８図のようにスイッチ列
ＡとＢのオンとなっているスイッチ間の距離が大きい時
は、スイッチＳＷＩが閉じられていても、電磁石２３に
流れる電流が小さいため、ブレーキ２１は働かない、こ
の状態から、アクセルペダルを踏込んでエンジンの回転
数を上げ、ドラム１８の回転速度を上げて行くと、コン
トローラ８がドラム速度検出器５の出力に応じて、第９
図のように、スイッチ列Ａのオンとなるスイッチの位置
を右側へ移動させるため、電源回路ＥＳを含む電磁石２
３の励磁回路の抵抗が減少し、その励磁電流が増える結
果、ドラム１８に対してブレーキ２１の制動が効き始め
る。すると、サンギヤ１３の回転が一部拘束されるため
、ドラム１８とブレーキ２１の間にすべりを伴ないつつ
プラネタリピニオン１６がサンギヤ１３の回わりを旋回
しはじめる。すなわち、キャリヤ１５および第１変速機
出力軸１４が回転し始め、第２変速機３を介して自動車
は静かに発進し始める。この場合、自動車を発進させる
には、その停止状態すなわち道路が平坦か、上り坂か等
の状態により第９図の■または◎で示すスイッチ列Ａの
スイッチがオンとなるまでドラム１８の回転数をあげな
ければならないこともある。

自動車が発進すると、コントローラ８が車速検出器６の
出力に応動して、第１０図のように、スイッチ列Ｂのオ
ンとなるスイッチを左側へ移動させる。これにつれてオ
ンとなるスイッチ列Ａのスイッチはドラム１８の回転が
落ちるので再び左側へ戻る。そして、エンジン速度をそ
のまま維持すれば、電磁石２３の励磁電流は第１０図に
示す直列抵抗群ＳＲの通電状態で定まる一定値に保たれ
、ドラム１８はブレーキ２１に対して一定のすべりをも
って釣合う。

さらにエンジンの回転数を上げると、車速か増加し、ド
ラム１８の回転数が落ちて、ドラム速度および車速に応
動するコントローラ８により直列抵抗群ＳＲの通電状態
は第１１図に示すように切換わり、電磁石２３の励磁電
流が増えて、ドラム１８の速度がさらに低下する。そし
て、ドラム速度が所定値以下に下がったならば、公知の
適宜の方法でエンジンの回転数が自動的に下がるように
なっており、これに従ってドラム１８の回転数がさらに
減少し、ゼロになる。ドラム速度がゼロになったならば
、コントローラ８は、第１２図のように、スイッチＳＷ
５をオンにし、直列抵抗群ＳＲを短絡する。これによっ
て、電磁石２３は電源回路ＥＳの全電圧で励磁され、励
磁電流が最大となるため、ドラム１８はブレーキ２１に
よってしっかり固定され、すべりがなくなる。これがい
わゆる第１逮に減速された状態である。このようにして
、エンジンの回転数の増加に伴ない、自動車はその停止
状態、すなわち発進時にかかる負荷の大小にかかわらず
、第１速で静かに発進する。

続いて第１速で加速し、車速か所定値に達したならば、
コントローラ８は、第１３図に示すように、電磁石２３
への通電を停止する。これと同時にエンジン速度が公知
の適宜の方法により下げられる。そうすれば、ドラム１
８はエンジンと同じ方向に回転し、そしてエンジンとド
ラム１８の回転速度がほぼ等しくなる。この時、第１４
図に示すように、コントローラ８はスイッチＳＷ２をオ
ンにし、電磁石２４に通電する。すると、ドラム１８と
一体に回転するリング１９が電磁石２４に吸着されて、
ドラム１８がエンジン出力軸１１と一体に回転し始め、
第１変速機１は全体が一体に回転゛する状態となる。こ
の時、第２変速機３は第６図（ａ）の低速用噛合となっ
ており、変速機全体として第２速に切換わる。

第２速で加速し、車速か所定値に達すると、コントロー
ラ８は、第１５図に示すように、スイッチＳＷ２および
ＳＷ３をオフにし、電磁石２４および４１への通電を止
め、エンジンの回転数が公知の適宜の方法により自動的
に下げられる。その結果、第２減速機３の第１インター
ナルギヤ３３は引張ばね４３の作用により第２インター
ナルギヤ３４と結合し、第６図（ｂ）の噛合位置になる
。

この位置では第２変速［３が全体として一体に回転し、
高速伝動が行なわれる。この噛合位置でエンジン速度が
下がると、ドラム１８は静止状態に近付く。すると、コ
ントローラ８は、第１６図に示すように、スイッチＳＷ
５をオンにして、電磁石２３を最大電流で励磁させ、ド
ラム１８をしつかり固定する。これが第３速の伝動状態
である。

第３速でさらに加速し、所定速度に達したならば、コン
トローラ８はスイッチＳＷ５をオフにして電磁石２３を
非励磁状態にし、エンジン速度は公知の適宜の方法によ
り自動的に下げられる。そして、エンジンとドラム１８
の速度がほぼ等しくなったならば、コントローラ８は、
第１７図に示すように、スイッチＳＷ２をオンにして電
磁石２４に通電する。その結果、第１減速機１も第２減
速機３も高速伝動状態となり、変速機全体として最高速
の伝動状態になる。

減速については、゛最高速から第１速までは増速と逆の
順序で減速することができる。第１速以下では、運転者
がプレーキペタルを踏込んでいるため、第１８図に示す
ように、スイッチＳＷＩがオフとなり、電磁石２３は励
磁されない。その結果、ドラム１８は自由回転し、アイ
ドリングの状態になる。また、自動車を後退させるには
、第１９図に示すように、スイッチＳＷ４を切換えて、
電磁石４２を励磁すれば、第２変速機の第２インターナ
ルギヤ３４が第６図（Ｃ）に示すように第２固定デイス
ク３６と噛合い、第１変速機出力軸１４が、前進の場合
同様コントローラ８の制御下において駆動されるに従っ
て、第２変速機出力軸３５が第１変速機出力軸１４と逆
向きに回転し、車は静かに後向きに発進する。なお、エ
ンジンブレーキについては、コントローラ８が切換え動
作する車速を上記の発進増速の場合より低い点に設定し
、スイッチ等によりコントローラ８がその設定値に従い
動作するモードに切換えられるようにすればよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、流体継手やトルクコンバータが不要
なため、構造が簡単で故障し難く、安価で燃料消費量の
少ない電子制御式遊星歯車自動変速機が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の電子制御式遊星歯車自動変速機の
一実施例における制御装置のブロック回路図、第２図は
遊星歯車自動変速機の縦断面図、第３図は第２図のブレ
ーキの正面図、第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ線断面図、
第５図は第２図のＶ−Ｖ線断面図、第６図（ａ）、（ｂ
）および（Ｃ）は第２図の遊星歯車自動変速機の第２変
速機の噛合状態を示す模式図、第７図乃至第１９図は第
１図の制御装置の動作を説明するための回路図である。 ５・・・・・・ドラム速度検出器、６・・・・・・車速
検出器、７・・・・・・エンジン速度検出器、８・・・
・・・コントローラ、９・・・・・・励磁電流制御回路
、１１・・・・・・エンジン出力軸。 １２・・・・・・インターナルギヤ、１３・・・・・・
サンギヤ、１４・・・・・・変速機出力軸（第１変速機
出力軸）、１５・・・・・・キャリヤ、１６・・・・・
・ピニオン、１７・・・・・・ピニオンアセンブリ、１
８・・・・・・ドラム、２１・・・・・・ブレーキ、２
３・・・・・・電磁石。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自動車のエンジン出力軸と一体に回転するインタ
   ーナルギヤ、このインターナルギヤの内側にこれと軸心
   を一致させて配置されたサンギヤ、軸が変速機出力軸と
   なるキャリヤに上記インターナルギヤおよびサンギヤと
   噛合って回転可能に支持された少なくとも２つのピニオ
   ンからなるプラネタリピニオン・アセンブリ、および上
   記サンギヤを制動するブレーキ手段を備えた遊星歯車自
   動変速機において、上記ブレーキ手段をそのブレーキ力
   が上記サンギヤの回転数に比例する力と自動車の速度に
   比例する力の和となるように電気的に制御する制御装置
   を備えたことを特徴とする電子制御式遊星歯車自動変速
   機。
2. （２）前記ブレーキ手段が前記サンギヤと一体に回転す
   るドラムを締付けることによりブレーキ力を及ぼすブレ
   ーキからなり、前記制御装置が励磁されると上記ブレー
   キに締付力を作用される電磁石と、この電磁石の励磁電
   流を前記サンギヤの回転数および自動車の速度を入力と
   して制御する制御回路とを備えたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の電子制御式遊星歯車自動変速機
   。