JP2822546B2 - 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 この発明はクラッチやブレーキなどの摩擦係合手段の
係合・解放の状態に応じて複数の変速段に設定される自
動変速機に関するものである。

従来の技術 周知のように自動車に搭載されている一般的な自動変
速機は、複数組の遊星歯車機構によって歯車列を構成
し、その回転要素の連結状態や固定状態をクラッチやブ
レーキなどの摩擦係合手段によって変化させ、複数の変
速段に設定するよう構成されている。また一方、駆動力
と車速との好ましい関係は、低車速ほど駆動力が大き
く、高車速ほど駆動力が小さい反比例関係であり、した
がって複数の変速段の変速比は可及的に等比級数に近い
関係とすることが好ましいことは周知のとおりである。

このように一般に有段自動変速機では、各変速段の変
速比の間に差があり、車速やエンジン負荷に基づいて所
定の変速段を選択することにより必要な駆動力を得るこ
とができるが、タイヤの受け持ち得るトルクは、路面と
の間の摩擦係数や荷重などによって制限されるの、変速
に伴ってタイヤに与えられるトルクあるいはトルク変動
がタイヤの受け持ち得るトルクを越えるとタイヤがスリ
ップしてしまう。これをコーナリング時の挙動について
説明すると、タイヤの摩擦力は、駆動力と横力（サイド
フォース）とをベクトル合成した和で与えられ、これは
摩擦係数と荷重との積を越えることができないから、駆
動力が増大すると横力が減少する。したがって有段自動
変速機を搭載した車両において、コーナリング時にアク
セルペダルを踏み込んでダウンシフトさせた場合、タイ
ヤの駆動力が急激に増大するために横力の減少を招来
し、タイヤが横すべりする可能性が高くなり、その傾向
は濡れた路面などの所謂低μ路で顕著になる。

自動変速機における変速は、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行な
われるので、一般には、上記のようなコーナリング時に
アクセルペダルを踏み込むことに伴うダウンシフトは自
動的に生じ、横すべりの可能性が高くなるが、従来、こ
のような不都合を避ける方法として、舵角が所定の値以
上の場合の変速を禁止する方法が特開昭63−76944号に
よって提案され、またトルク変動が特に大きくなる所謂
飛越し変速をコーナリング時に禁止する装置が、特開昭
61−218436号によって提案されている。

発明が解決しようとする課題 しかるにコーナリング時に変速を禁止する方法では、
舵角が大きい状態でのトルクの変動が生じないので、タ
イヤがスリップすることは殆んどないが、駆動力を必要
とするが故にアクセルペダルを踏み込んでも、また車速
が低下しても変速が生じないので、駆動力が大幅に不足
するおそれがある。

また飛越し変速を禁止する装置によれば、コーナリン
グ時のトルクの増大が極端になることはないが、スロッ
トル開度や車速に基づく通常の変速は生じる。一般に、
各変速段の変速比は、等比級数に近い関係となるよう設
定され、かつその公比は最大トルクの現れる回転数と最
大出力が現れる回転数との比とすることが好ましいの
で、通常の走行で生じる１段低速側へのダウンシフトに
伴うトルク変動はかなり大きい値となるが、上記の装置
では、そのような変速を舵角が大きい状態でも許容する
ことになるので、必ずしもタイヤのスリップを防止し得
ないおそれがあった。

この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、
コーナリング時のタイヤのスリップを、駆動力の特別な
不足を生じさせることなく防止し、安定した走行を確実
ならしめる車両用自動変速機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
定される歯車列を備えた車両用自動変速機において、前
記歯車列が、少なくともエンジン負荷と車速とに基づい
て選択される複数の主要変速段とエンジン負荷および車
速に基づかずに選択されかつ変速比が、連続する複数の
主要変速段の変速比の中間の値となる中間段とに設定し
得るよう構成され、いずれかの主要変速段が設定されて
舵角が予め定めた所定値以上の状態でダウンシフトする
場合に、現行の変速段の変速比とダウンシフト後の変速
段の変速比との差が、前記主要変速段をダウンシフト後
の変速段として選択した場合よりも小さい値となるいず
れかの中間段をダウンシフト後の変速段として選択する
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では、通常の走行で使用される
主要変速段と通常の走行で使用しない中間段とに設定で
きる歯車列を備えている。その主要変速段は、少なくと
もエンジン負荷と車速とをパラメータとして選択され、
その変速比は、従来一般の自動変速機における同様に、
等比級数に近い関係となる値が採用される。これに対し
て中間段は、エンジン負荷および車速に基づいては選択
されず、またその変速比は、主要変速段の中間の値が採
用される。舵角が予め定めた所定値以上大きい状態でも
エンジン負荷および車速が検出され、それらに基づいて
主要変速段のいずれかが選択されるが、制御装置は、舵
角が大きいために、その主要変速段への変速は行なわ
ず、その主要変速段へ変速した場合の変速比の差より小
さい変速比の差となる中間段を選択して変速を実行す
る。したがって、コーナリング時のトルク変動が小さく
なり、駆動力が不足することなくタイヤの横すべりが防
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例を示すもの
であった、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に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と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は、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・
解散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、シフトポジション信号、冷却水温度、
舵角δ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可能な変速段
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速の三つの中間段とを
加えて全体として前進８段・後進１段であり、これらを
設定するための作動表および各変速弾での変速比を示せ
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、当該変速弾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。さら
に変速比は、各遊星歯車機構1,2,3のギヤ比を、σ１＝
0.450、σ２＝0.405、σ３＝0.405とした場合の値であ
る。

第１図に示す自動変速機では、通常は、変速比が等比
級数に近い関係になる主要変速段すなわち第１速、第２
速、第３速、第４速、第５速のいずれかに設定され、ま
たそれらの変速弾は、主としてスロットル開度および車
速に基づいて前記制御装置によって選択されるが、舵角
σが予め定めた値δｃ以上の場合には、通常の走行では
使用されないすなわちスロットル開度および車速に基づ
いては選択されない前記中間弾が選択される。

これを具体的に説明すると、第２図はその制御ルーチ
ンの一例を示すものであって、第３速で走行している状
態で第２速へのシフトダウンが判断されると（ステップ
１）、舵角δが基準値として予め定めた角度δと比較さ
れる（ステップ２）。なお、舵角δは公知のステアリン
グセンサーによって検出できる。舵角δが基準値δｃよ
りも小さければステップ３に進み、スロットル開度およ
び車速に基づいて所定の主要変速弾すなわち第２速を選
択し、第２速への変速を実行する。また舵角δが基準値
δｃ以上の場合には、ステップ４に進み、通常の走行で
は使用することのない中間段である第2.5速を選択し、
第2.5速への変速を実行する。この第2.5速の変速比は第
１表に示すように“1.619"であり、変速前の第３速の変
速比との差は“0.214"となり、第２速へ変速する場合の
変速比の差“0.623"と比較して小さい値となる。

したがって上記の自動変速機では、舵角δが大きいこ
とに伴い大きい横力を必要とする場合には、第３速から
第２速にダウンシフトする替りに、通常の走行では使用
しない第2.5速にダウンシフトし、駆動輪でのトルク変
動が少なくなるので、タイヤが横すべりすることを防止
することができる。またスロットル開度および車速によ
って決められる変速段に近い変速段に変速するのである
から、駆動力が特に不足することはない。

なお、上記の説明は第３速からのダウンシフトを例に
採ったものであるが、第１表から知られるように、第１
図に示す自動変速機では、第３速と第４速との間に通常
の走行では使用しない第3.5速と第3.2速とがあるので、
第４速で走行している状態でスロットル開度の変化など
によって第３速への変速が判断された場合、舵角δが所
定値以上であれば、第３速に変速する替りに第3.2速も
しくは第3.5速に変速することとしてもよい。その場
合、第４速から第3.5速へ変速する方が、第４速から第
3.2速へ変速する場合に比べて変速比の変化量が小さい
ので、いずれの中間段に変速するかは、舵角δの大きさ
によって決めればよい。すなわち例えば第３図に示すよ
うに、第４速からのダウンシフトが判断され（ステップ
10）、その場合の舵角δを基準値δc1と比較し（ステッ
プ11）、舵角δが基準値δc1よりも小さければ第３速へ
の変速を実行する（ステップ12）。他方、舵角δが基準
値δc1以上であれば、舵角δを第２の基準値δc2と比較
し（ステップ13）、第２の基準値δc2より小さければ第
3.2速への変速を実行する（ステップ14）。舵角δが第
２の基準値δc2以上であれば第3.5速への変速を実行す
る（ステップ15）。

ここで、基準値δc1と基準値δc2とは基準値δc1＜基
準値δc2の関係にある。

またこの発明は、通常の走行では設定することのない
所謂中間段を設定することのできる歯車列を備えて自動
変速機に適用することができるのであった、そのような
歯車列の他の列を示すと、第４図に示す例は、第１図に
示す構成のうち第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3Cとの間に両者を選択的に連
結する第５クラッチ手段K5を配置し、また第３遊星歯車
機構３サンギヤ3Sを単独で固定できる第１ブレーキ手段
B1と、第１遊星歯車機構１のサンギヤ1Sを単独で固定で
きる第４ブレーキ手段B4とを更に設けたものである。そ
の作動表を第２表に示す。

また第５図に示す例は、第４図に示す構成のうち第２
遊星歯車機構２のリングギア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４ブ
レーキ手段B4を廃止し、他の構成は第３図に示す構成と
同様としたものである。その作動表を第３表に示す。

上記の第４図あるいは第５図に示す歯車列を備えた自
動変速機にあっても、変速比が等比級数に近い関係にな
る主要前進５段に加えて、変速比の値がそれらの変速段
の変速比の間の値となる所謂中間段を設定できるので、
上述した第１の実施例におけるような舵角に基づいて設
定すべき変速段を通常走行の場合とは異ならせることが
できる。

さらに上述したように所謂中間段を利用した変速の可
能な歯車列の他の例としては、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、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 以上説明したようにこの発明の自動変速機では、舵角
が大きくて大きい横力を必要とする状態では、通常の走
行では使用しない中間段を有効に利用して変速比の差の
小さい変速を行なうことになるので、変速に伴うトルク
の変動が少なく、その結果、タイヤの横すべりを未然に
防いで安定した走行を行なうことができ、またスロット
ル開度や車速によって決まる主要変速段に近い変速段へ
の変速は実行するのであるから、駆動力が特に不足する
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図は制御ルーチンの他の例を示すフローチャー
ト、第４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、第５図はこの発明の更に他の実施例に
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 59/00 - 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】複数の係合手段の係合・解放の組合せに応
   じて複数の変速段に設定される歯車列を備えた車両用自
   動変速機において、 前記歯車列が、少なくともエンジン負荷と車速とに基づ
   いて選択される複数の主要変速段とエンジン負荷および
   車速に基づかずに選択されかつ変速比が、連続する複数
   の主要変速段の変速比の中間の値となる中間段とに設定
   し得るように構成され、いずれかの主要変速段が設定さ
   れて舵角が予め定めた所定値以上の状態でダウンシフト
   する場合に、現行の変速段の変速比とダウンシフト後の
   変速段の変速比との差が、前記主要変速段をダウンシフ
   ト後の変速段として選択した場合よりも小さい値となる
   いずれかの中間段をダウンシフト後の変速段として選択
   する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。