CN101846177B - 无级变速器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种无级变速器及其控制方法,其在急减速时变换器的变速比尽量接近最低速变速比,提高下次起步时的起步性能。无级变速器(4)具备能够无级地变更变速比的变换器(20)、和相对变换器(20)串联设置的副变速机构(30)。在实际贯穿变速比跨过规定的模式切换变速比进行变化时,变速器控制器(12)变更所述副变速机构(30)的变换级,而且,将变换器(20)的变速比向副变速机构(30)的变速比变化的方向的相反方向变更的协调变速,但是判定为车辆的急减速的情况下,不进行协调变速,而从判定车辆的急减速的时刻开始,将副变速机构(30)的变换级控制为1速,且进行使变换器(20)朝向最低速变速比进行变速的非协调变速。

Description

无级变速器及其控制方法
技术领域
本发明涉及无级变速器及其控制方法,尤其是涉及具备带式无级变速机构和副变速机构的无级变速器及其控制方法。
背景技术
专利文献1公开有一种无级变速器,其构成为,相对于带式无级变速构(以下称为“变换器”)串联设置前进两级的副变速机构,根据车辆的运转状态变更该副变速机构的变速级,由此,不会使变换器大型化,能够扩大可变的变速比范围。
专利文献2公开了以下的技术(以下,称作“协调变速”),即、在附带这种副变速机构的无级变速器中,在变更副变速机构的变换级时,与此相对应,通过进行变更变换器的变速比的协调变速,将无级变速器整体的变速比(以下称为“贯穿变速比”)保持一定。如果进行该协调变速,能够抑制使副变速机构变速时的发动机及液力变矩器的速度变化,防止这些惯性转矩造成的变速冲击。
专利文献1:(日本)特开昭60-37455号公报
专利文献2:(日本)特开平5-79554号公报
变换器的变速比以车辆停车之前返回到最低速变速比的方式进行控制。这是因为变换器的变速比不返回到最低速变速比时,在下一次起步时会在变换器的变速比不是最低速变速比的状态下使车辆起步,不能得到充分的起步驱动力,起步性能降低。
但是,在上述带副变速机构的无级变速器中,当车辆要进行停车那样的急减速时,有可能不能在车辆停车之前使变换器的变速比变化为最低速变速比。这是因为根据上述协调变速,将副变速机构从高速级切换为低速级时,需要将变换器的变速比暂时变更为高速侧,因此,使变换器的变速比变化至最低速变速比需要花费时间。
发明内容
本发明是鉴于这样的技术问题而提出的,其目的在于,在急减速时,使变换器的变速比尽可能地接近最低速变速比,提高下一次起步时的起步性能。
根据本发明的某方式,提供一种无级变速器,装载于车辆上,其特征在于,具备:带式无级变速机构即变换器,其能够无级地变更变速比;副变速机构,其相对所述变换器串联设置,作为前进用变速级,具有第一变速级和变速比比该第一变速级小的第二变速级;到达贯穿变速比设定装置,其基于所述车辆的运转状态,将在该运转状态下应实现的所述变换器及所述副变速机构的整体的变速比即贯穿变速比作为到达贯穿变速比进行设定;变速控制装置,其控制所述变换器的变速比及所述副变速机构的变速级的至少一方,以使所述贯穿变速比的实际值即实际贯穿变速比以规定的过渡响应追随所述到达贯穿变速比;协调变速装置,其在所述实际贯穿变速比跨过规定的模式切换变速比进行变化时,变更所述副变速机构的变速级,而且,将所述变换器的变速比向所述副变速机构的变速比变化的方向的相反方向变更;急减速判定装置,其判定所述车辆的急减速;非协调变速装置,其在判定为所述车辆的急减速的情况下,不进行所述协调变速,而从判定所述车辆的急减速时刻开始,将所述副变速机构的变换级控制为所述第一变换级,且使所述变换器朝向最低速变速比进行变速。
另外,根据本发明的其他方式,提供一种无级变速器的控制方法,该无级变速器装载于车辆上,并具有:带式无级变速机构即变换器,其能够无级地变更变速比;副变速机构,其相对所述变换器串联设置,作为前进用变速级,具有第一变速级和变速比比该第一变速级小的第二变速级,其特征在于,该无级变速器的控制方法包含:到达贯穿变速比设定步骤,基于所述车辆的运转状态,将在该运转状态下应该实现的所述变换器及所述副变速机构的整体的变速比即贯穿变速比作为到达贯穿变速比进行设定;变速控制步骤,控制所述变换器的变速比及所述副变速机构的变速级的至少一方,以使所述贯穿变速比的实际值即实际贯穿变速比以规定的过渡响应追随所述到达贯穿变速比;协调变速步骤,在所述实际贯穿变速比跨过规定的模式切换变速比进行变化时,变更所述副变速机构的变速级,而且,将所述变换器的变速比向所述副变速机构的变速比变化的方向的相反方向变更;急减速判定步骤,判定所述车辆的急减速;非协调变速步骤,在判定为所述车辆的急减速的情况下,不进行所述协调变速,而从判定所述车辆的急减速时刻开始,将所述副变速机构的变换级控制为所述第一变换级,且使所述变换器朝向最低速变速比进行变速。
根据这些方式,能够在急减速时使变换器尽可能地接近最低速变速比,因此,即使以急减速进行停车后,下次起步时也不会有起步驱动力不足的情况,能够得到良好的起步性能。
附图说明
图1是装载有本发明的实施方式的无级变速器的车辆的概略构成图;
图2是表示变速器控制器的内部构成的图;
图3是表示变速映像图的一例的图;
图4是表示由变速器控制器执行的变速控制程序的内容的流程图;
图5是用于说明本发明的作用效果的时序图。
附图标记说明
4无级变速器
11液压控制回路
12变速器控制器
20变换器
21初级带轮
22次级带轮
23V型皮带
30副变速机构
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外,在以下的说明中,变速机构的“变速比”,为该变速机构的输入转速除以该变速机构的输出转速得到的值。另外,“最(Low)低速变速比”是该变速机构的最大变速比,“最(High)高速变速比”是该变速机构的最小变速比。
图1是装载有本发明的实施方式的无级变速器的车辆的概略构成图。该车辆具备发动机1作为动力源。发动机1的输出旋转经由带锁止离合器的液力变矩器2、第1齿轮组3、无级变速器(以下,简称为“变速器4”)、第2齿轮组5、最终减速装置6向驱动轮7传递。在第2齿轮组5上设有驻车时锁定变速器4的输出轴的停车机构8,使其不能机械旋转。
另外,在车辆上设有:利用发动机1的动力的一部分而被驱动的机油泵10、调节来自机油泵10的油压并向变换器4的各部位供给的液压控制回路11、控制液压控制回路11的变速器控制器12。
变速器4具备带式无级变速机构(以下,称作“变换器20”)、串联设置于变换器20的副变速机构30。所谓“串联设置”是指在从发动机1到驱动轮7的动力传递路径中,将变换器20和副变速机构30串联设置的意思。副变速机构30如该例所示,也可以直接连接于变换器20的输出轴,也可以经由其它的变速或动力传递机构(例如,齿轮组)连接。或者,副变速机构30也可以连接于变换器20的前级(输入轴侧)。
变换器20具备初级带轮21、次级带轮22、卷挂于带轮21、22之间的V型皮带23。带轮21、22分别具备:固定圆锥板;可动圆锥板,以使滑轮面与该固定圆锥板对置的状态而配置,且在其与固定圆锥板之间形成V型槽;液压气缸23a、23b,其设于该可动圆锥板的背面,使可动圆锥板在轴方向位置变化。当调节供给液压气缸23a、23b的油压时,V型槽的宽度发生变化,V型皮带23和各带轮21、22的接触半径发生变化,变换器20的变速比无级地进行变化。
副变速机构30为前进2级、后进1级的变速机构。副变速机构30具备:拉维略型行星齿轮机构31,其连结有两个行星齿轮的行星齿轮架;多个摩擦联接元件(低速制动器32、高速离合器33、Rov(倒车)制动器34),其与构成拉维略型行星齿轮机构31的多个旋转元件连接,且变更它们的连接状态。调节向各摩擦联接元件32~34的供给油压,当变更各摩擦联接元件32~34的联接、释放状态时,变更副变速机构30的变速级。
例如,只要联接低速制动器32、释放高速离合器33和Rov制动器34,则副变速机构30的变速级成为1速。只要联接高速离合器33、释放低速制动器32和Rov制动器34,则副变速机构30的变速级成为变速比比1速小的2速。另外,只要联接Rov制动器34、释放低速制动器32和高速离合器33,则副变速机构30的变速级成为后退。另外,在以下的说明中,在副变速机构30的变速级为1速时,表现为“变速器4为低速模式”,为2速时,表现为“变速器4为高速模式”。
如图2所示,变速器控制器12通过CPU121、由RAM/ROM构成的存储装置122、输入接口123、输出接口124和将它们相互连接的总线125构成。
向输入接口123输入:检测加速踏板的操作量即加速踏板开度APO的加速踏板开度传感器41的输出信号、检测变速器4的输入转速(=初级带轮21的转速,以下称作“初级转速Npri”。)的转速传感器42的输出信号、检测车速VSP的车速传感器43的输出信号、检测变速器4的油温TMP的油温传感器44的输出信号、检测变速杆的位置的断路开关45的输出信号等。
在存储装置122中存储有变速器4的变速控制程序(图4)、在该变速控制程序中使用的变速映像图(图3)。CPU121读出存储于存储装置122中的变速控制程序而执行,对经由输入接口123输入的各种信号实施各种运算处理,生成变速控制信号,再将所生成的变速控制信号经由输出接口124输出给液压控制回路11。CPU121将在运算处理中使用的各种值、其运算结果适当地存储于存储装置122中。
液压控制回路11由多个流路、多个液压控制阀构成。液压控制回路11基于来自变速器控制器12的变速控制信号,控制多个液压控制阀,切换油压的供给路径,而且,根据由机油泵10产生的油压调制需要的油压,并将其供给变速器4的各部位。由此,变更变换器20的变速比、副变速机构30的变速级,进行变速器4的变速。
图3表示存储于存储装置122的变速映像图的一例。变速器控制器12一边参照该变速映像图,一边根据车辆的运转状态(在该实施方式中为车速VSP、初级转速Npri、加速踏板开度APO),控制变换器20、副变速机构30。
在该变速映像图中,变速器4的动作点基于车速VSP和初级转速Npri来定义。连结变速器4的动作点和变速映像图左下角的零点的线的倾斜度对应于变速器4的变速比(变换器20的变速比乘以副变速机构30的变速比得到的整体的变速比,以下称作“贯穿变速比”)。与目前的带式无机变速器的变速映像图一样,在该变速映像图中,对每个加速踏板开度APO设定变速线,变速器4的变速按照根据加速踏板开度APO而选择的变速线进行。另外,在图3中,为了简便,只表示全负荷线(加速踏板开度APO=8/8时的变速线)、局部负荷线(加速踏板开度APO=4/8时的变速线)、滑行线(コ一スト線)(加速踏板开度APO=0/8时的变速线)。
在变速器4为低速模式时,变速器4能够在使变换器20的变速比为最低速变速比而得到的低速模式最低速线和使变换器20的变速比为最高速变速比而得到的低速模式最高速线之间进行变速。此时,变速器4的动作点在A区域和B区域内移动。而在变速器4为高速模式时,变速器4能够在使变换器20的变速比为最低速变速比而得到的高速模式最低速线和使变换器20的变速比为最高速变速比而得到的高速模式最高速线之间进行变速。此时,变速器4的动作点在B区域和C区域内移动。
副变速机构30的各变速级的变速比被设定成:与低速模式最高速线对应的变速比(低速模式最高速变速比)比与高速模式最低速线对应的变速比(高速模式最低速变速比)小。由此,在低速模式下可得到的变速器4的贯穿变速比的范围(图中,“低速模式档位范围”)和高速模式下可得到的变速器4的贯穿变速比的范围(图中,“高速模式档位范围”)部分重复,变速器4的动作点位于由高速模式最低速线和低速模式最高速线夹持的B区域时,变速器4能够选择低速模式、高速模式的任何模式。
另外,在该变速映像图上,进行副变速机构30的变速的模式切换变速线被设定为重合在低速模式最高速线上。与模式切换变速线对应的贯穿变速比(以下,称作“模式切换变速比mRatio”)被设定成与低速模式最高速变速比相等的值。之所以将模式切换变速线设定为这样,是因为变换器20的变速比越小,向副变速机构30输入的扭矩越小,能够抑制使副变速机构30变速时的变速冲击。
而且,在变速器4的动作点横切模式切换变速线的情况下,即贯穿变速比的实际值(以下,称为“实际贯穿变速比Ratio”)跨过模式切换变速比mRatio进行变化的情况下,变速器控制器12进行下面说明的协调变速,在高速模式与低速模式之间进行切换。
在协调变速中,变速器控制器12进行副变速机构30的变速,而且,将变换器20的变速比向副变速机构30的变速比变化方向的相反方向变更。之所以使变换器20的变速比向副变速机构30的变速比变化的相反方向变化,是为了抑制实际贯穿变速比Raio产生级差带来的输入旋转的变化给予驾驶员的不适感。
具体地说,在变速器4的实际贯穿变速比Ratio跨过模式切换变速比mRatio从低速(Low)侧向高速(High)侧变化时,变速器控制器12使副变速机构30的变速级从1速向2速变更(1-2变速),而且,使变换器20的变速比变更为低速(Low)侧。
反之,在变速器4的实际贯穿变速比Ratio跨过模式切换变速比mRatio从高速(High)侧向低速(Low)侧变化时,变速器控制器12使副变速机构30的变速级从2速向1速变更(2-1变速),而且,使变换器20的变速比向高速(High)侧变更。
但是,如果车辆急减速时进行该协调变速,副变速机构30进行2-1变速时,变换器20的变速比暂时向高速侧变更,因此,变换器20的变速比变化至最低速变速比需要时间,变换器20的变速比变化至最低速变速比之前,车辆可能会停止。
于是,当判定车辆的急减速且判定车辆正在进行急减速时,变速器控制器12不进行上述协调变速,而从判定车辆急减速时刻开始,将副变速机构30的变速级控制为1速,而且,使变换器20朝向最低速变速比以最大速度进行变速。
图4表示存储于变速器控制器12的存储装置122的变速控制程序的一例。参照该图,对变速器控制器12执行的变速控制的具体内容进行说明。
在S11中,变速器控制器12从图3所示的变速映像图检索与现在的车速VSP及加速踏板开度APO对应的值,将其作为到达初级转速DsrREV进行设定。到达初级转速DsrREV在现在的车速VSP及加速踏板开度APO中为应实现的初级转速,是初级转速的恒定的目标值。
在S12中,变速器控制器12是通过到达初级转速DsrREV除以车速VSP、最终减速装置6的减速比fRatio,算出到达贯穿变速比DRatio。到达贯穿变速比DRatio为以现在的车速VSP及加速踏板开度APO应实现的贯穿变速比,是贯穿变速比的恒定的目标值。
在S13中,变速器控制器12判定车辆是否进行了急减速。这里的急减速是指如车辆进行停车那样的强减速。
是否进行了急减速可以通过求出车速VSP的每单位时间的变化量、即减速度,根据减速度超过规定的急减速判定阈值的状态是否持续规定时间以上进行判定。另外,急减速的判定方法并不限定于此,例如,也可以设置检测制动踏板的踏压的传感器,基于制动踏板的踏压进行判定。当判定车辆进行了急减速的情况下,处理向S21进行,否则,处理向S14进行。
在S14中,变速器控制器12设定目标贯穿变速比Ratio0,该目标贯穿变速比Ratio0用于以规定的过渡响应使实际贯穿变速比Ratio从变速开始时的值到到达贯穿变速比DRatio而变化。目标贯穿变速比Ratio0为贯穿变速比的过渡性的目标值。规定的过渡响应例如是一次延迟响应,且目标贯穿变速比Ratio0设定为与到达贯穿变速比DRatio逐渐接近。另外,实际贯穿变速比Ratio基于现在的车速VSP和初级转速Npri,根据需要每次都进行计算(以下,同样)。
在S15中,变速器控制器12将实际贯穿变速比Ratio控制为目标贯穿变速比Ratio0。具体而言,变速器控制器12通过目标贯穿变速比Ratio0除以副变速机构30的变速比来计算变换器20的目标贯穿变速比vRatio0,按照变换器20的实际变速比vRatio成为目标变速比vRatio0的方式控制变换器20。由此,实际贯穿变速比Ratio以规定的过渡响应追随到达贯穿变速比DRatio。
在S 16中,变速器控制器12判定变速器4的动作点是否横切了模式切换变速线,即实际贯穿变速比Ratio是否跨过模式切换变速比mRatio而变化。当是肯定的判定时,处理前进到S17,否则,处理前进到S20。
在S17中,变速器控制器12执行协调变速。在协调变速中,变速器控制器12进行副变速机构30的变速(现在的变速级是1速,即为1-2变速,是2速即为2-1变速),而且,使变换器20的实际变速比vRatio向副变速机构30的变速比变化方向的相反方向变速,在协调变速的前后,在实际贯穿变速比Ratio上,不产生级差。
在此,副变速机构30的变速经过在联接侧摩擦联接元件预冲液压的准备相位;经由联接侧摩擦联接元件(1-2变速则为高速离合器33,2-1变速则为低速制动器32)进行开始转矩传递,直至副变速机构30的变速比开始变化的转矩相位;副变速机构30的变速比变化开始、直至变速比为一定的惯性相位;使联接侧摩擦联接元件的液压上升至MAX液压,且使联接侧摩擦联接元件完全联接的结束相位而结束。变速器控制器12使变换器20的变速与副变速机构30的变速比实际地进行变化的惯性相位相对应,由此,通过整个协调控制将实际贯穿变速比Ratio维持为一定。
在S18中,与S13相同,变速器控制器12判定车辆是否进行了急减速。再次进行急减速的判定是为了即使在协调变速中在车辆进行了急减速的情况下终止协调变速,并向后述的非协调变速转移。判定车辆进行了急减速的情况下,处理向S21进行,否则,处理向S19进行。
在S19中,变速器控制器12判定协调变速是否结束。协调变速没有结束的情况下,处理返回S17,结束的情况下,处理进入S20。
在S20中,变速器控制器12判定变速是否结束。具体而言,若实际贯穿变速比Ratio与到达贯穿变速比DRatio的偏差比规定值小,变速器控制器12则判定变速结束。若判定为变速结束时则结束处理,若不是这种情况,则重复S13~S20的处理直至判定为变速结束。
另一方面,在S13或S18判定车辆正在进行急减速时,处理向S21进行。在S21中,不进行上述协调变速,另外,如果在上述协调变速实施中则终止上述协调变速,并实施以下所说明的非协调变速。
在非协调变速中,变速器控制器12从判定急减速的时刻开始,将副变速机构30的变换级控制为1速(变换级已经为1速时保持1速,2速时实施2-1变速),另一方面,使变换器20朝向最低速变速比以最大变速速度进行变速。两者的变速从判定急减速时刻同时开始,但是并没有进行协调而是各自实施。
变换器20的最大变速速度为排放向初级带轮21的供给液压、并向次级带轮22供给主压力(ラィン圧)时得到的变速速度。以最大变速速度使变换器20进行变速是为了在车辆停止之前使变换器20的变速比尽量接近最低速变速比。
接着,对进行上述变速控制产生的作用效果进行说明。
根据上述变速控制,控制变换器20及副变速机构30以达到根据运转状态决定的到达贯穿变速比DRatio,副变速机构30变速时,执行在变速前后将实际贯穿变速比Ratio维持为一定的协调变速(S14~S20)。
但是,判定为车辆的急减速的情况下,不进行协调变速,或者如果在协调变速实施中,则终止协调变速。而且,从判定急减速时刻,分别开始副变速机构30的变速和变换器20的变速,实施以最大变速速度使变换器20朝向最低速变速比进行变速的非协调变速(S13、S18、S21)。
由此,急减速时,能够尽量使变换器20接近最低速变速比,急减速的结果是,即使车辆停车,下次起步时也不会发生起步驱动力不足而起步性能降低的情况(与本发明第一~四方面对应的作用效果)。、
另外,通过不进行协调变速,副变速机构30的变速前后在实际贯穿变速比Ratio产生级差,产生变速冲击,但是急减速中超过实际贯穿变速比Ratio的减速度作用于车辆,因此,不会存在变速冲击使驾驶者感到不适感、运转性降低的问题。
图5是表示上述变速控制实施中开始急减速的情况的样子的时序图。急减速开始时,立刻开始副变速机构30的2-1变速和向变换器20的低速侧的变速,而且,两者的变速分别进行。由于上述协调变速没有实施,因此,变换器20的变速比在副变速机构30的2-1变速中也向低速侧继续变化,在此情况下,降至最低速变速比的到达时间被缩短。
其结果是,在该例中,车辆停车前,变换器20的变速比返回至最低速变速比,可以没问题地进行下次起步。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但上述实施方式只不过表示了本发明的应用例的一种,并不是将本发明的技术范围限定成上述实施方式的具体的构成的意思。
例如,在上述实施方式中,按照模式切换变速线与低速模式最高速线重合的方式进行设定,但是,也可以按照模式切换变速线与高速模式最低速线重合的方式设定,或设定于高速模式最低速线和低速模式最高速线之间。
另外,在上述实施方式中,副变速机构30为作为前进用的变速级具有1速和2速的两级的变速机构,但将副变速机构30设成作为前进用的变速级具有三级以上的变速级的变速机构也没关系。
另外,利用拉维略型行星齿轮机构构成了副变速机构30,但不限于这样的构成。例如,副变速机构30也可以将通常的行星齿轮机构和摩擦联接元件组合而构成,或者,也可以通过以齿轮比不同的多个齿轮组构成的多个动力传递路径和切换它们的动力传递路径的摩擦联接元件构成。
另外,作为使带轮21、22的可动圆锥板在轴方向位置变化的促动器,具备液压气缸23a、23b,但促动器不限于通过液压驱动的构成,也可以是电驱动的构成。

Claims (3)

1.一种无级变速器,装载于车辆上,其特征在于,具备:
带式无级变速机构即变换器,其能够无级地变更变速比;
副变速机构,其相对所述变换器串联设置,作为前进用变速级,具有第一变速级和变速比比该第一变速级小的第二变速级;
到达贯穿变速比设定装置,其基于所述车辆的运转状态,将在该运转状态下应实现的所述变换器及所述副变速机构的整体的变速比即贯穿变速比作为到达贯穿变速比进行设定;
变速控制装置,其控制所述变换器的变速比及所述副变速机构的变速级的至少一方,以使所述贯穿变速比的实际值即实际贯穿变速比以规定的过渡响应追随所述到达贯穿变速比;
协调变速装置,其进行如下的协调变速,在所述实际贯穿变速比跨过规定的模式切换变速比进行变化时,变更所述副变速机构的变速级,而且,将所述变换器的变速比向所述副变速机构的变速比变化的方向的相反方向变更;
急减速判定装置,其判定所述车辆的急减速;
非协调变速装置,其在判定为所述车辆的急减速的情况下,不进行所述协调变速,而从判定所述车辆的急减速时刻开始,将所述副变速机构的变换级控制为所述第一变换级,且使所述变换器朝向最低速变速比进行变速。
2.如权利要求1所述的无级变速器,其特征在于,
在使所述变换器朝向最低速变速比进行变速时,所述非协调变速装置使所述变换器以最大变速速度进行变速。
3.一种无级变速器的控制方法,该无级变速器装载于车辆上,并具有:带式无级变速机构即变换器,其能够无级地变更变速比;副变速机构,其相对所述变换器串联设置,作为前进用变速级,具有第一变速级和变速比比该第一变速级小的第二变速级,
其特征在于,该无级变速器的控制方法包含:
到达贯穿变速比设定步骤,基于所述车辆的运转状态,将在该运转状态下应该实现的所述变换器及所述副变速机构的整体的变速比即贯穿变速比作为到达贯穿变速比进行设定;
变速控制步骤,控制所述变换器的变速比及所述副变速机构的变速级的至少一方,以使所述贯穿变速比的实际值即实际贯穿变速比以规定的过渡响应追随所述到达贯穿变速比;
协调变速步骤,进行如下的协调变速,在所述实际贯穿变速比跨过规定的模式切换变速比进行变化时,变更所述副变速机构的变速级,而且,将所述变换器的变速比向所述副变速机构的变速比变化的方向的相反方向变更;
急减速判定步骤,判定所述车辆的急减速;
非协调变速步骤,在判定为所述车辆的急减速的情况下,不进行所述协调变速,而从判定所述车辆的急减速时刻开始,将所述副变速机构的变换级控制为所述第一变换级,且使所述变换器朝向最低速变速比进行变速。
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