JP2000018378A - 無段変速機の変速制御装置 - Google Patents
無段変速機の変速制御装置Info
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Abstract
め、オブザーバの出力に誤差が含まれた場合には、その
ままフィードバック制御が行われてしまい、変速制御の
精度を低下させてしまい、特に、制御装置をリセットし
た場合には、オブザーバが収束するまでの間、上記誤差
が生じて変速制御の精度が低下するという問題点があっ
たが、簡易な規範モデルによりオブザーバを構成した場
合に、オブザーバ出力の誤差による影響を抑制して、変
速制御の精度を向上させることを目的とする。 【解決手段】 フィードバック制御手を行う変速制御コ
ントローラ61が、微分項フィルタを備えて補償を行う
場合、リセットからの経過時間が所定値を超え、かつ、
運転手段がフィードバック制御可能な運転条件を判定す
るまでは、少なくとも、状態推定オブザーバ72による
補償を禁止する。
Description
れる無段変速機、特に無段変速機の変速制御装置の改良
に関するものである。
やトロイダル型の無段変速機が知られており、このよう
な無段変速機の制御装置としては、本願出願人が提案し
た特願平7−71495号などがある。
用いてPID(比例、積分、微分)制御により規範モデ
ル(目標特性)に実際の特性を一致させるよう、変速比
のフィードバック制御を行うもので、オブザーバが推定
した変速比の誤差が大きくなる場合には、オブザーバの
利用を中止して、フィードバックゲインを変更して変速
制御が振動的になるのを防止している。
07175号のように、上記従来例のように、オブザー
バの推定誤差の演算が複雑であるため、図9に示すよう
に、2次のフィルタからなる微分フィルタでオブザーバ
を構成し、規範モデルを簡素化して、演算負荷を軽減す
るものがある。
者の従来例では、オブザーバの推定誤差を得ることがで
きないため、オブザーバの出力に誤差が含まれた場合に
は、そのままフィードバック制御が行われてしまい、変
速制御の精度を低下させてしまい、特に、制御装置をリ
セットした場合には、オブザーバが収束するまでの間、
上記誤差が生じて変速制御の精度が低下するという問題
点があった。
で、簡易な規範モデルによりオブザーバを構成した場合
に、オブザーバ出力の誤差による影響を抑制して、変速
制御の精度を向上させることを目的とする。
エータを介して制御される変速機構を備えて変速比を連
続的に変更する無段変速機と、運転状態に応じて前記無
段変速機の目標変速比を演算するとともに、実際の変速
比と目標変速比の偏差に基づいて、実際の変速比が目標
変速比に一致するように前記アクチュエータを駆動する
フィードバック制御手段とを備えた無段変速機の変速制
御装置において、前記フィードバック制御手段は、少な
くとも微分項を備えたフィルタからなる状態推定手段
と、リセットが生じたことを検出するリセット検出手段
と、リセットからの経過時間を測定する経過時間測定手
段と、運転状態が所定のフィードバック制御可能条件で
あるかを判定する制御条件判定手段と、前記経過時間が
所定値を超え、かつ、前記制御条件判定手段がフィード
バック制御可能な運転条件を判定するまでは、少なくと
も、前記状態推定手段による補償を禁止する制御変更手
段とを備える。
いて、前記制御変更手段は、前記経過時間が所定値を超
え、かつ、前記制御条件判定手段がフィードバック制御
可能な運転条件を判定するまでは、少なくとも、前記状
態推定手段による補償を禁止するとともに、予め設定し
た第1のフィードバックゲインで制御を行う一方、経過
時間が所定値を超えたフィードバック制御可能条件にな
ると、状態推定手段による補償を許可するとともに、予
め設定した第2のフィードバックゲインで制御を行う。
の発明において、前記状態推定手段は、オブザーバで構
成され、前記経過時間測定手段は、オブザーバの入出力
誤差が収束する時間、または同じく入出力誤差が収束す
ると推定される時間を測定する。
いて、前記制御変更手段は、第1のフィードバックゲイ
ンと第2のフィードバックゲインを切り換え得る際に、
フィードバックゲインにフィルタ処理を施す。
いて、前記制御変更手段は、前記状態推定手段による補
償の可否をフィードバックゲインによって切り換えると
ともに、このフィードバックゲインの切り換える際に
は、フィードバックゲインにフィルタ処理を施す。
のフィードバック制御を、微分項を備えたフィルタから
入出力の状態を推定して補償する場合、リセット直後に
は、フィードバック可能な運転状態であっても、微分フ
ィルタの出力に状態の推定誤差があるため、この推定誤
差が収束する所定時間までの間は、少なくとも、状態推
定手段による補償を禁止することで、微分フィルタの出
力に誤差が含まれた状態でフィードバック制御が行われ
るのを確実に防止して、変速制御の精度を向上させるこ
とができ、所定時間の経過後には微分フィルタの入出力
の誤差が収束しているため、通常のフィードバック制御
で変速制御を行うことができる。
ルタから入出力の状態を推定して補償する場合、リセッ
ト直後には、フィードバック可能な運転状態であって
も、微分フィルタの出力に状態の推定誤差があるため、
この推定誤差が収束する所定時間までの間は、少なくと
も、状態推定手段による補償を禁止する一方、第1のフ
ィードバックゲインでフィードバック制御を行う一方、
所定時間の経過後には微分フィルタの入出力の誤差が収
束しているため、第2のフィードバック制御により通常
のフィードバック制御を行うことで、微分フィルタの推
定誤差の状態と、運転状態に応じたフィードバックゲイ
ンで、円滑に変速制御を行うことができる。
たオブザーバが、リセット直後に生じる状態の推定誤差
によって、フィードバック制御の精度が低下するのを防
止することができる。
クゲインと第2のフィードバックゲインを切り換え得る
際には、フィードバックゲインの急激な変化を抑制する
ようにフィルタ処理を施すことで、制御のハンチングな
どを防いで、フィードバックゲインの切り換え制御を円
滑に行うことができる。
補償の禁止状態と、状態推定手段の出力を用いる通常制
御とを切り換える際に、フィードバックゲインの急激な
変化による制御のハンチングなどを防いで、フィードバ
ックゲインの切り換え制御を円滑に行うことができる。
面に基づいて説明する。
採用した場合に、本発明を適用した一例を示す。
アップ機構L/Uを備えたトルクコンバータ12を介し
てエンジン11に連結される一方、出力軸側(出力ディ
スク側)を図示しない駆動輪に連結しており、トロイダ
ル型の無段変速機10の変速機構及びメカニカルフィー
ドバック機構は前記従来例と同様に構成され、変速制御
コントローラ61の指令に応じてステップモータ4(ア
クチュエータ)が変速制御弁(図示せず)を駆動するこ
とで、パワーローラを傾転させて変速が行われるもので
ある。
ンピュータを主体に構成されており、スロットル開度セ
ンサ62が検出したスロットル開度TVO(またはアク
セルペダル踏み込み量)、無段変速機10の出力軸側に
配設された車速センサ63からの車速VSP及び入力軸
回転センサ64が検出した無段変速機10の入力軸20
の回転数Niに基づいて車両の運転状態に応じた到達目
標傾転角(変速比)を演算する。なお、パワーローラの
傾転角と変速比は、以下同義とする。
Pを所定の定数で除したものを無段変速機10の出力軸
回転数Noとする。
65が検出した無段変速機10の油温Tempと、油圧
センサ66が検出した無段変速機10のライン圧PLに
基づいて、図2に示すゲイン算出部73が、これら運転
状態に応じたPID制御(比例、積分、微分制御)の各
フィードバックゲインc0、c1、c2を求め、無段変速
機10の実際の傾転角が目標傾転角と一致するような変
速指令値u(すなわち、図示しない変速制御弁を駆動す
るためのステップ数STP)を演算して、ステップモー
タ4へ指令する。
の概要は、図2に示すように、オブザーバを用いたPI
D制御による電子的フィードバックを行うもので、実際
の変速比、すなわち、パワーローラの実傾転角φを求め
る実傾転角算出部71と、スロットル開度TVOと車速
VSP等の運転状態に応じて目標変速比(傾転角)r2
を演算する目標変速比算出部(図示せず)と、フィード
バック制御を行う閉ループは、積分器74や各フィード
バックゲインの乗算器と、無段変速機10の運転状態を
推定して制御目標値を補償する状態推定オブザーバ72
と、PID制御の各ゲインを算出するゲイン算出部7
3、トロイダル型無段変速機10のメカニカルフィード
バック分を相殺するカム相殺フィードバック部70、演
算された目標傾転角をステップモータ4への指令値に変
換するステップ変換部75、さらに、状態推定オブザー
バ72が収束するまでの時間を計測または推定するタイ
マ76を主体に構成される。
を所定の定数で除した出力軸回転数Noと入力軸回転数
Niの比から、パワーローラの実際の傾転角φを求め
る。
ル開度TVOと車速VSPから、予め設定したマップ
(図示せず)に基づいて目標傾転角r2を演算する。
差eに基づいて、フィードバック制御量の演算が行われ
る。
出した車速VSP、実傾転角φ、油温Temp、ライン
圧PLに基づいて、PID制御の各フィードバックゲイ
ン、すなわち、積分ゲインc0、比例ゲインc1、微分ゲ
インc2を、例えば、本願出願人が提案した特願平9−
312048号等と同様に決定する。
図9と同様に構成されて、入力と出力を2次のフィルタ
によって微分する微分フィルタで構成し、上記ゲイン算
出部73で演算された微分ゲインc2と、所定のゲイン
K1、K2より目標傾転角r2に応じた補償値を求めて
おり、これらオブザーバゲインK1、K2は、 K1=2ω−gb K2=(ω2−K1gb)/f と表すことができる。
示す定数で、b、gはパワーローラを支持するトラニオ
ンの軸方向変位yの特性を示す定数であり、これら定数
はトロイダル型無段変速機10の入出力特性より予め設
定されたもので、ωはオブザーバの極を示す所定の定数
である。
r2と実傾転角算出部71からの実傾転角φから偏差e
が演算され、この偏差eが積分器74に入力される。そ
して、積分器74の出力に所定のゲインC0を乗じた値
と、偏差eに所定のゲインC1を乗じたものとを加算し
た後、状態推定オブザーバ72の出力を減算して指令値
を算出する。
ック部70の出力を加算したものをステップ変換部75
へ入力する。カム相殺フィードバック部70は、特開平
8−296722号公報に開示されるように、トロイダ
ル型無段変速機10のメカニカルフィードバック量と等
しいバルブ変位量を、ステップモータ4を駆動すること
で与え、メカニカルフィードバック量を相殺するもので
ある。
応じたステップ数STPを、所定のマップに基づいて演
算する。
ットされたときには、タイマ76が所定の時間を経過す
るまで、状態推定オブザーバ72への微分ゲインC2を
0に設定あるいは低減して、リセットしてから状態推定
オブザーバ72が収束するのを待ち、リセット直後の状
態推定オブザーバ72出力に含まれる誤差の影響を排除
するものである。
るリセットからの変速制御の一例を、図3から図5のフ
ローチャートに示し、以下、これらフローチャートを参
照しながら制御内容について詳述する。
して実行されるメインルーチンで、図4はゲインマップ
計算部のサブルーチンを示し、図5は、所定時間毎、例
えば、10msec毎に実行されるタイマ処理のフローチャ
ートである。
トまたは電源が投入されるとステップS1〜S4の初期
化処理が行われた後に、ステップS5〜ステップS11
の処理がバックグラウンドで繰り返し実行される。
及びI/Oの初期化を行ってから、ステップS2で、図
示しないROMやRAMに異常がないかを調べ、ステッ
プS3では、制御に用いる各種フラグや変数をクリア
し、後述するタイマTMRの値も0にクリアされる。そ
して、ステップS4では、各種フラグや変数に初期値を
セットして、変速制御コントローラ61の初期化を終了
する。
ド処理では、まず、ステップS5で、上記スロットル開
度センサ62や車速センサ63などの各種センサやスイ
ッチなどの信号を読み込んでから、ステップS6で、前
回の演算結果に基づいてステップモータ4の駆動処理を
行う。
からの車速VSPを読み込むとともに、ステップS8で
は、車速VSPを所定の定数で除したものを出力軸回転
数Noとして演算してから、出力軸回転数Noと入力軸
回転数Niの比と図示しないマップから実傾転角φを演
算する。
み込んだ、油温Tempやライン圧PL等の運転状態
と、リセット後のタイマTMRの値から、図示しないテ
ーブルより各フィードバックゲインc0、c1、c2を後
述するように求める。
とスロットル開度TVOより、図示しないマップから目
標傾転角r2を演算し、ステップS11では、微分ゲイ
ンc2より状態推定オブザーバ72の出力を演算してか
ら、積分ゲインc0、比例ゲインc1より、目標傾転角r
2と実傾転角φの偏差eにPID制御による補償を行っ
た制御指令値uを求め、この制御指令値uに対応するス
テップモータ4の駆動位置STPを演算してから、次回
のループでは、上記ステップS6のステップモータ駆動
処理で、この駆動位置STPを出力する。
処理について、図5のフローチャートを参照しながら詳
述する。
のリセットまたは電源投入に伴ってカウントを開始し、
ステップS21ではタイマの値TMRが所定値T1以上
となったかを判定し、TMRが所定値T1以上であれ
ば、リセットしてから状態推定オブザーバ72が収束し
たと判定して、ステップS22へ進みオブザーバフラグ
Fobを1にセットする一方、TMRが所定値T1未満
の場合には、リセット直後で状態推定オブザーバ72の
出力が収束していない状態と判定して、ステップS23
へ進んでタイマTMRをインクリメントするとともに、
ステップS24でオブザーバフラグFobを0にクリア
する。
T1は、状態推定オブザーバ72の時定数などに基づい
て予め設定されたもので、状態推定オブザーバ72の出
力ゲインが収束すると推定される時間に設定される。
フィードバックゲインの演算について、図4のフローチ
ャートを参照しながら詳述する。
ラグFobが1にセットされたか否かを判定して、状態
推定オブザーバ72の出力ゲインが収束したかを検出す
る。
あれば、タイマTMRが所定時間T1未満で、状態推定
オブザーバ72の出力が収束していないため、ステップ
S34へ進む一方、オブザーバフラグFobが1になる
と、状態推定オブザーバ72の出力が収束したと推定で
き、ステップS32へ進んで、フィードバック制御が可
能な運転状態であるかを判定する。
例えば、車速VSPが所定値を超えて、正確に変速比を
検出可能であり、また油温Tempが所定の範囲にあ
り、ステップモータ4の応答速度を確保可能であること
などから判定する。
条件であれば、ステップS33へ進んで、図示しないテ
ーブルと、検出した運転状態、すなわち、車速VSP、
油温Temp、ライン圧PL、傾転角φなどに基づいて
各フィードバックゲインc0、c1、c2を演算する。
満、または、フィードバック制御が可能な運転条件でな
い場合(低車速、低油温時)には、ステップS34へ進
んで、積分ゲインc0と微分ゲインc2を0に設定すると
ともに、比例ゲインc1を1に設定する。
め、状態推定オブザーバ72の出力も0となって、制御
指令値uを補償するのを禁止する。
c1を1に設定することで、カム相殺フィードバック部
70からの出力を相殺して、目標傾転角r2によるフィ
ードフォワード制御となり、リセットから所定時間T1
未満またはフィードバック制御に不適な運転状態では、
フィードフォワードによって無段変速機10の変速比が
制御される。
セット後には、所定時間T1が経過するまでは、状態推
定オブザーバ72による補償が禁止されるため、オブザ
ーバの出力に誤差が含まれた状態でフィードバック制御
が行われるのを確実に防止して、変速制御の精度を向上
させることができ、また、状態推定オブザーバ72が収
束するまで、または運転状態がフィードバック可能にな
るまではフィードフォワードによって変速制御を行うこ
とで、運転性を確保することができる。
実施形態の図3に示すステップS9のゲインマップ計算
部のサブルーチンである。
施形態の図4のフローチャートの制御に加えて、オブザ
ーバフラグFobが0のときに、フィードバック可能な
運転状態であれば(ステップS35)、図示しない第2
のテーブルから運転状態に応じた、積分ゲインc0と比
例ゲインc1を求める一方、微分ゲインc2を0に設定し
て状態推定オブザーバ72による補償を禁止したもので
ある(ステップS36)。
てフィードバック可能な運転条件の場合には、ステップ
S33’で、通常運転時に用いる第1テーブル(図示せ
ず)から各フィードバックゲインを求めて、オブザーバ
を用いたPID制御を行う。
ザーバ72による補償が禁止されているときにのみ用い
るもので、この第2テーブルで設定される積分ゲインc
0と比例ゲインc1は、第1テーブルで設定されるゲイン
に比して小さく設定される。
リセットされて、フィードバック制御が可能であれば、
状態推定オブザーバ72による補償のみを禁止し、通常
運転時に比して低いゲインでフィードバック制御を行っ
ておくため、所定時間T1経過後には、状態推定オブザ
ーバ72を用いたPID制御へ円滑に移行することがで
きる。
をONにした直後に発進して、フィードバック可能な条
件になる場合では、状態推定オブザーバ72が収束して
いないため、第2テーブルを用いて、PI制御によりフ
ィードバックを行い、その後、所定時間T1経過後に
は、状態推定オブザーバ72が収束するため、通常走行
用の第1テーブルに切り換えてPID制御によるフィー
ドバックへ移行し、運転状態と、状態推定オブザーバ7
2の状態に応じたゲインで変速制御を行うことができ
る。
イン算出部73で行われるフィルタ処理のフローチャー
トで、ゲインの急激な切り換えによる制御のハンチング
を防ぐため、切り換え前後各フィードバックゲインの差
の大きさに応じてフィルタの時定数を変更するものであ
る。なお、図7のフローチャートは、タイマ割り込みな
どによって所定時間毎、例えば、10msecごとに実行さ
れる。
テーブルから、各フィードバックゲインc0’、c1’、
c2’をそれぞれ求めてから、現在の各フィードバック
ゲインc0、c1、c2の差の絶対値が、それぞれ所定値
以下であるかを判定する。
少なくともひとつが所定値を超えていれば、ステップS
54へ進んで、フィルタ定数TFLを、小さな値TFL
2に設定する一方、各フィードバックゲインの差が全て
所定値以下であればフィルタ定数TFLを、大ろな値T
FL1に設定する。
ックゲインの差の大きさに応じて設定した定数TFL
と、差に応じて切り換えるフィードバックゲインの値を
求める。
クゲインの差が大きい場合には、小さな定数TFL2に
よって、徐々に新たなテーブルあるいは所定値へ移行
し、フィードバックゲインの急激な変動による制御のハ
ンチングを確実に防止できる一方、切り換えによるフィ
ードバックゲインの差が小さい場合には、大きな定数T
FL2によって、速やかに新たなテーブルあるいは所定
値へ移行することができ、フィードバックゲインの変更
を、滑らかかつ迅速に行うことが可能となる。
にトロイダル式を採用した場合について述べたが、Vベ
ルト式を採用して場合でも、同様の作用、効果を得るこ
とができる。
成図。
例を示すフローチャート。
チンの一例を示すフローチャート。
マ制御の一例を示すフローチャート。
行われるサブルーチンの一例を示すフローチャート。
示すフローチャート。
図。
Claims (5)
- 【請求項1】 アクチュエータを介して制御される変速
機構を備えて変速比を連続的に変更する無段変速機と、 運転状態に応じて前記無段変速機の目標変速比を演算す
るとともに、実際の変速比と目標変速比の偏差に基づい
て、実際の変速比が目標変速比に一致するように前記ア
クチュエータを駆動するフィードバック制御手段とを備
えた無段変速機の変速制御装置において、 前記フィードバック制御手段は、 少なくとも微分項を備えたフィルタからなる状態推定手
段と、 リセットが生じたことを検出するリセット検出手段と、 リセットからの経過時間を測定する経過時間測定手段
と、 運転状態が所定のフィードバック制御可能条件であるか
を判定する制御条件判定手段と、 前記経過時間が所定値を超え、かつ、前記制御条件判定
手段がフィードバック制御可能な運転条件を判定するま
では、少なくとも、前記状態推定手段による補償を禁止
する制御変更手段とを備えたことを特徴とする無段変速
機の変速制御装置。 - 【請求項2】 前記制御変更手段は、前記経過時間が所
定値を超え、かつ、前記制御条件判定手段がフィードバ
ック制御可能な運転条件を判定するまでは、少なくと
も、前記状態推定手段による補償を禁止するとともに、
予め設定した第1のフィードバックゲインで制御を行う
一方、経過時間が所定値を超えたフィードバック制御可
能条件になると、状態推定手段による補償を許可すると
ともに、予め設定した第2のフィードバックゲインで制
御を行うことを特徴とする請求項1に記載の無段変速機
の変速制御装置。 - 【請求項3】 前記状態推定手段は、オブザーバで構成
され、前記経過時間測定手段は、オブザーバの入出力誤
差が収束する時間、または同じく入出力誤差が収束する
と推定される時間を測定することを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の無段変速機の変速制御装置。 - 【請求項4】 前記制御変更手段は、第1のフィードバ
ックゲインと第2のフィードバックゲインを切り換え得
る際に、フィードバックゲインにフィルタ処理を施すこ
とを特徴とする請求項2に記載の無段変速機の変速制御
装置。 - 【請求項5】 前記制御変更手段は、前記状態推定手段
による補償の可否をフィードバックゲインによって切り
換えるとともに、このフィードバックゲインの切り換え
時には、フィードバックゲインにフィルタ処理を施すこ
とを特徴とする請求項1に記載の無段変速機の変速制御
装置。
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