JP2822538B2 - 車両用自動変速機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車などの車両に用いられる自動変速機
に関し、特にクラッチやブレーキなどの摩擦係合手段に
よって複数の変速段に設定する構成の自動変速機に関す
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し、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速との間に
中間段や、第３速と第４速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、所定の変速段を設定するた
めに複数の係合・解放パターンを選択可能な自動変速機
を対象とした変速制御方法であって、複数種類ある係合
・解放パターンのうち変速に伴う回転部材の変動回転数
が少なくなるよう、変速に先立って変速比が同一の他の
係合・解放パターンに変更しておく変速制御方法を特願
平１−280953号によって既に提案した。

発明が解決しようとする課題 自動変速機における変速は、入力軸と出力軸との回転
数の比率の変化と同時に歯車列を構成している回転部材
の回転数の変化を生じさせるが、係合・解放パターンが
複数種類ある変速段については、回転部材の回転数が各
係合・解放パターンごとに相違することがあり、そこで
上記の方法では、変速の前後での回転部材の回転数差が
可及的に少なくなるよう、事前に係合・解放パターンを
変更することとしている。しかしながら自動変速機にお
いては、通常の走行で使用する複数の変速段を常に使用
するとは限らず、特定の変速段への変速が禁止される場
合があり、このような場合、前述した係合・解放パター
ンの変更を行なうとすると、不必要な変速制御を行なう
ことになる。すなわち自動変速機は、基本的には、スロ
ットル開度に代表されるエンジン負荷と車速とに基づい
て変速を行なうが、例えば登坂走行する場合、ある程度
の高車速においても高トルクを必要とするので、シフト
レバーを例えばＬレンジに設定するなど、手動操作する
ことにより特定の変速段以上への変速を行なわないよう
にしており、またエンジンの温度が低くて充分なトルク
を発生しない場合には、コントローラからの出力信号に
よって所定の変速段以上へのアップシフトが禁止され、
さらに乗員のボタン操作によってオーバードライブ段へ
の変速を禁止する場合もある。このような場合に、禁止
された変速段への変速を予定した係合・解放パターンの
変更を行うとすれば、禁止されていない他の変速段への
変速を行なうに先立って、再度、係合・解放パターンを
変更する必要が生じ、最初の変更制御が無駄になるばか
りか、更に新たな変更制御を行なわなければならなくな
る。そしてこのような不必要な変更制御を行なうと、そ
の都度、摩擦係合手段には滑りに伴う摩耗が生じるか
ら、その耐久性を低下させ、また変速に遅れが生じるな
どの問題も生じる。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
係合・解放パターンの不必要な変更を避けて係合手段の
耐久性の向上を図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、かつそれらの変速段のうち
の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ある歯車列とを備え、さら
に前記所定の変速段から他の変速段への変速が選択的に
禁止される車両用自動変速機において、前記所定の変速
段を係合手段の係合・解放の組合せのパターンを当該所
定の変速を設定している間にその所定の変速段からの変
速に備えて予備的に変更する制御と前記所定の変速段か
ら他の変速段への変速が禁止されている場合にその所定
の変速段が設定されている間における前記係合・解放の
組合せパターンの前記予備的な変更を禁止する制御とを
行なう制御装置を備えていることを特徴とするものであ
る。

作用 この発明の自動変速機における歯車列は、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
ーンが複数種類あり、その変速段を設定している状態で
係合・解放パターンを予備的に変更することができる。
そしてオーバードライブ段の設定を禁止し、あるいは所
定の低速段の間のみでの変速に限定するなど、特定の変
速段への変速が禁止された場合、制御装置はその禁止さ
れた変速段への変速を予定して行なう係合・解放パター
ンの予備的な変更を禁止する。その結果、係合手段の不
必要な切換が未然に防止される。

実 施 例 つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図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を主体として歯車列を構成したものであっ
て、これらの各遊星歯車機構1,2,3における各要素が次
のように連結されて構成されている。すなわち第１遊星
歯車機構１のキャリヤ1C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1Sは第
２クラッチ手段K2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K4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1Rとの間には、両者を選択的に連結する第１
クラッチ手段K1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1Sとの間には、両者を選択的に連
結する第３クラッチ手段K3が設けられている。

なお、実用にあたっては、上記の各クラッチ手段K1,
〜K4を多板クラッチや一方向クラッチあるいはこれらを
組合せた構成とすることができ、また各構成部材の配置
上の制約があるから、各クラッチ手段K1,〜K4に対する
連結部材としてコネクティブ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２遊星歯車機構２
のキャリヤ2Cとトランスミッションケース（以下、単に
ケースと記す）６との間に配置した第２ブレーキ手段B2
と、第２遊星歯車機構２のサンギヤ2Sとケース６との間
に配置した第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B2,B3としては、多板ブレーキやバ
ンドブレーキあるいはこれらと一方向のクラッチとを組
合せた構成などを採用することができ、またこれらのブ
レーキ手段B2,B3とそのブレーキ手段B2,B3によって固定
すべき部材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。

第１図に示す構成の自動変速機においても、各クラッ
チ手段K1,〜K4およびブレーキ手段B2,B3を適宜に係合・
解放させることによって複数の変速段に設定することが
でき、その制御を行なう制御装置として、油圧制御装置
Ｃおよび電子コントロールユニット（ECU）Ｅが設けら
れている。電子コントロールユニットＥは、車速Ｖ、ス
ロットル開度θ、走行モードセレクト信号、冷却水温度
などの入力データに基づいて設定すべき変速段を演算し
て油圧制御装置Ｃに信号を出力するものであり、マイク
ロコンピュータを主体とした従来の構成のものを採用す
ることができる。また油圧制御装置Ｃは前記クラッチ手
段やブレーキ手段に対してこれらを係合・解放させるた
めの油圧を給排するものであって、調圧バルブ、変速制
御バルブ、その変速制御バルブを動作させるための電磁
弁等を有する従来から知られているものを採用すること
ができる。

上記の制御装置の出力に基づいて設定される変速段
は、変速比が等比級数に近い関係となる主要前進５段と
後進段とに、2.5速、3.2速、3.5速とを加えた全体とし
て前進８段・後進１段であり、これらを設定するための
作動表を示せば第１表のとおりである。なお、第１表に
おいて○印は係合させることを示し、空欄は解放させる
ことを示し、また＊印は係合させてもよいことを示す。
また，…の符号を付した欄は、当該変速段を設定す
るためのそれぞれ異なる係合・解放パターンを示すもの
である。

第１表から明らかなように、第１図に示す構成の自動
変速機では、第４速を設定するための係合・解放パター
ンが複数種類あり、この第４速を設定する場合、変速禁
止条件の有無などに基づいて係合・解放パターンが選択
される。

第２図はその制御のための制御ルーチンの一例を示す
フローチャートであって、ここに示す例はオーバードラ
イブ選択スイッチのオン・オフを禁止条件の有無とした
例である。すなわち先ずステップ１でシフトレバー（図
示せず）によってドランブレンジ（Ｄレンジ）が選択さ
れているか否かを判断し、判断結果が“ノー”であれ
ば、本制御は終了し、“イエス”であればステップ２に
進んで第３速から第４速への変速指示の有無の判断を行
なう。その判断結果が“ノー”であれば、本制御は終了
し、“イエス”であればステップ３に進んで第４速を第
１表のの係合・解放パターン（4th−パターン）で
設定する出力を行なう。この4th−のパターンは第１
ないし第３クラッチ手段K1,K2,K3を係合させる係合・解
放パターンであり、第３速は第１クラッチ手段K1、第３
クラッチ手段K3、第２ブレーキ手段B2を係合させて設定
しているから、第３速から第４速への変速は、第２ブレ
ーキ手段B2を解放すると共に第２クラッチ手段K2を係合
させることにより達成でき、切換動作させるべき摩擦係
合手段の数が二つであるから、変速ショックを悪化させ
ずに変速を行なうことができる。ついでステップ４にお
いてオーバードライブスイッチ（0/D SW）がオンか否か
の判断を行ない、その判断結果が“イエス”であれば、
ステップ５に進んでスロットル開度θが所定の基準値α
より大きいか否かの判断を行なう。その判断結果が“ノ
ー”であれば、第４速を設定する係合・解放パターンを
のパターンから第１表に示すのパターンに変更する
よう出力する（ステップ６）。すなわち第４速の状態
で、スロットル開度θが小さければ、第５速への変速が
生じる可能性が高く、かつ第５速は第１表に示すように
第２クラッチ手段K2、第３クラッチ手段K3、第３ブレー
キ手段B3を係合させて設定するから、この係合・解放パ
ターンへの切換の際に所謂同時変速とならないよう第４
速をのパターンすなわち第２ないし第４のクラッチ手
段K2,K3,K4を係合させて設定するよう予備的に変更す
る。

他方、ステップ４の判断結果が“ノー”であれば、第
５速を設定することが禁止されていることになるので、
ステップ７において、第４速を設定する係合・解放パタ
ーンを第１表ののパターンに予備的に変更することを
禁止する制御を行ない、しかる後、本制御を終了する。
また前記ステップ５における判断結果が“イエス”であ
れば、第４速の状態でアクセルペダルを踏み込んでいる
ことになるので、第５速へのアップシフトが生じる可能
性は低く、そこでステップ８においてステップ７におけ
ると同様に、第４速を設定する係合・解放パターンを第
１表ののパターンに予備的に変更することを禁止する
制御を行ない、しかる後、本制御を終了する。

したがって以上の制御を行なう第１図の自動変速機で
は、オーバードライブスイッチがオンとなって第５速へ
の変速が許可されている場合には第５速への変速を予定
した4th−パターンへの予備的な変更が生じるが、第
５速への変速へが禁止されている場合にはそのような係
合・解放パターンの変更が生じないので、無駄な切換え
が防止されて摩擦係合手段の耐久性が良好に維持され、
また第４速から第３速へのシフトダウンは4th−の係
合・解放パターンから行なうので、それに先立つ係合・
解放パターンの変更制御が不必要になり、したがって第
３速への変速に遅れが生じることを未然に防止できる、 なお、この発明は上記の実施例に限定されないのであ
って、例えば第３図に示す自動変速機にも適用すること
ができる。すなわち第３図はこの発明の他の実施例にお
ける歯車列を示すスケルトン図であって、ここに示す歯
車列は、第１図に示す構成のうち第４クラッチ手段K4を
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とで構成し、また第２遊星歯車機構２のキャリヤ2C
と第３遊星歯車機構３のサンギヤ3Sとの間にこれらを選
択的に連結する第５クラッチ手段K5を設け、さらに第３
遊星歯車機構３のサンギヤ3Sを選択的に固定する第１ブ
レーキ手段B1として互いに並列の関係にある一方向クラ
ッチ40とバンドブレーキ42とをからなるブレーキ手段を
設け、またさらに第２ブレーキ手段B2を互いに並列の関
係にある一方向クラッチ60と多板ブレーキ61とで構成
し、そして第３ブレーキ手段B3をバンドブレーキとし、
他の構成は第１図に示す構成と同様としたものである。
この第３図に示す自動変速機で設定できる変速段および
それぞれ変速段を設定する係合・解放パターンを第２表
に示す。なお、第２表中◎印はエンジンブレーキ時に係
合させることを示す。

第３図に示す歯車列を備えた自動変速機では第２表か
ら知られるように第４速で第５速への変速を予定した係
合・解放パターンの予備的な変更を行なうことができる
が、オーバードライブスイッチがオフであるなど第５速
が禁止されている場合には第４速の状態を第２表のの
パターンで設定し、のパターンへの予備的な変更を禁
止する。また第３速においても二種類の係合・解放パタ
ーンがあって第４速への変速に備えて係合・解放パター
ンの予備的な変更を行なうが、第４速が禁止されている
場合には、この第３速を第２表ののパターンで設定
し、のパターンへの予備的な変更を禁止する。このよ
うな制御を行なうことによって、第１図に示す実施例に
おけると同様に摩擦係合手段の無駄な切換えが防止され
る。

さらに第４図はこの発明の第３の実施例における歯車
列を示すスケルトン図であって、ここに示す歯車列は第
１図に示す歯車列のうち第２遊星歯車機構２のリングギ
ヤ2Rを第３遊星歯車機構３のキャリヤ3Cに替えてリング
ギヤ3Rに連結し、かつ第２遊星歯車機構２のキャリヤ2C
と第３遊星歯車機構３のサンギヤ3Sとを選択的に連結す
る第５クラッチ手段K5と、第３遊星歯車機構３のサンギ
ヤ3Sを選択的に固定する第１ブレーキ手段B1とを設け、
他の構成は第１図に示す構成と同様としたものである。
この第４図に示す歯車列を備えた自動変速機では第３表
に示す変速段およびそれぞれの変速段を設定する係合・
解放パターンが可能であり、したがって係合・解放パタ
ーンが複数種類ある変速段については、当該変速段を設
定している間に、他の変速段へ変速するにあたって回転
部材の変動回転数が少なくなるよう、また同時変速とな
らないよう、必要に応じて係合・解放パターンが予備的
に変更される。そして第５速など所定の変速段への変速
が禁止された場合、制御装置は当該禁止された変速段へ
の変速を予定した係合・解放パターンの予備的な変更を
禁止し、その結果、無駄な摩擦係合手段の切換えが防止
される。このような制御は、例えば前述した第２図に示
すフローチャートに従って行なえばよい。

なお、上述した説明では、主要変速段のうちで隣接す
る変速段へのアップシフトを例に採ったが、この発明は
上述した実施例に限定されないのであり、２段以上離れ
た他の変速段への所謂飛び越し変速を行なうにあたっ
て、その変速に備えた係合・解放パターンの予備的な変
更および所定の禁止条件に基づくその係合・解放パター
ンの予備的な変更の禁止を行なってもよい。またアップ
シフトの際の禁止に限らず、例えば何等かのフェイルに
起因して所定の低速段の設定が禁止されている場合に、
その禁止されている変速段へのダウンシフトに備えた係
合・解放パターンの予備的な変更を禁止する構成として
もよい。そしてこの発明における禁止条件としては、上
記の実施例で示したオーバードライブスイッチのオフ以
外に、エンジン温度（冷却水温度）が低いこと、シフト
レバーを操作して選択されたレンジがＬレンジであるこ
となどであってもよい。またさらにこの発明を適用でき
る自動変速機は、第１図もしくは第３図あるいは第４図
に示す歯車列を備えたもの以外であってもよく、要は所
定の変速段を設定する係合手段の係合・解放の組合せの
パターンが複数種類あるものであればよく、例えば本出
願人が既に提案した特願平１−185151号、特願平１−18
5152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歯車列を備えた自動変速機にこの
発明を適用することができる。

発明の効果 以上説明したようにこの発明の自動変速機では、所定
の変速段への変速が禁止されていることに伴って、その
変速段を設定するための予備的な係合・解放パターンの
変更を禁止する構成であるから、変速段を設定している
間での係合・解放パターンの無駄な切換えが防止され、
その結果、係合手段の耐久性が向上するうえに、変速に
遅れが生じることを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を原理的に示すスケルトン
図、第２図は制御ルーチンの一例を示すフローチャー
ト、第３図および第４図のそれぞれはこの発明の他の実
施例における歯車列を示すスケルトン図である。 1,2,3……遊星歯車機構、1S,2S,3S……サンギヤ、1C,2
C,3C……キャリヤ、1R,2R,3R……リングギヤ、４……入
力軸、５……出力軸、Ｃ……油圧制御装置、Ｅ……電子
コントロールユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 59/10 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、かつ
   それらの変速段のうちの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ある
   歯車列とを備え、さらに前記所定の変速段から他の変速
   段への変速が選択的に禁止される車両用自動変速機にお
   いて、 前記所定の変速段を設定する係合手段の係合・解放の組
   合せのパターンを当該所定の変速段を設定している間に
   その所定の変速段からの変速に備えて予備的に変更する
   制御と前記所定の変速段から他の変速段への変速が禁止
   されている場合にその所定の変速段が設定されている間
   における前記係合・解放の組合せパターンの前記予備的
   な変更を禁止する制御とを行なう制御装置を備えている
   ことを特徴とする車両用自動変速機。