JP2583038B2 - 無段変速機の制御方法 - Google Patents

無段変速機の制御方法

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JP2583038B2
JP2583038B2 JP61203125A JP20312586A JP2583038B2 JP 2583038 B2 JP2583038 B2 JP 2583038B2 JP 61203125 A JP61203125 A JP 61203125A JP 20312586 A JP20312586 A JP 20312586A JP 2583038 B2 JP2583038 B2 JP 2583038B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、車両用のベルト式無段変速機の制御装置に
関し、詳しくは、変速比の変化速度(変速速度)を制御
対象として変速制御するものにおいて、キックダウン等
の全開加速時のような急変速が必要とされる過渡時の変
速速度制御に関する。 この種の無段変速機の変速制御に関しては、例えば特
開昭55−65755号公報に示す油圧制御系の基本的なもの
がある。これは、アクセルの踏込み量とエンジン回転数
の要素により変速比制御弁がバランスするように動作し
て、エンジン回転数が常に一定になるように変速比を定
めるもので、変速比を制御対象にしている。 従って変速速度は、各変速比,ライン圧,制御弁等に
より機構上決定されることになり、変速速度を直接制御
できなかった。そのため、運転域の過渡状態では変速比
がハンチング,オーバシュート等を生じてドライバビリ
ティを悪化させることが指摘されている。 このことから、近年、無段変速機を変速制御する場合
において、変速速度を加味して電子制御する傾向にあ
る。
【従来の技術】
そこで従来、上記無段変速機の変速速度制御ににおい
て特に加速時のものに関しては、例えば特開昭59−2082
53号公報,特開昭59−219558号公報に示すように加速初
期に、変速比を固定する。また特開昭60−88259号公報
に示すように加速時の目標値の変化速度を、加速ペダル
の操作速度に関係して定めることが提案されている。
【発明が解決しようとする問題点】
ところで加速運転には、アクセルの踏込み量,踏込み
加減により種々の場合があり、このうちでキックダウン
のような全開加速時にはドライバの加速要求が最も大き
くて、急変速を必要とする。かかる全開加速の場合に、
上記先行技術のように制御すると、ドライバに対し加速
感を失わせ、実変速比の追従性も悪く、エンジン出力を
有効に利用できない。また追従時に、実変速比の変化速
度が不必要に大きくなって、ドライバの意思に反して減
速ショックが発生し、加速感に遅れが生じる等の問題が
ある。 一般に無段変速機付車両では、変速速度di/dtを大き
くするとマイナスの加速度−Gが発生しフィーリングが
悪い。逆に変速速度di/dtを小さくするとマイナスの加
速度−Gが発生せず、滑らかに加速度Gは変化するが、
加速度Gの大きさは小さく、モタツキを感じる。またエ
ンジン出力トルクが一定とすると、変速速度di/dtが大
きく変化すると必ず加速度Gに変化が発生する。これ
は、d/dt(di/dt)>0では−G方向へ、d/dt(di/dt)
<0では+G方向へ加速度Gは変化する。従って、第5
図に示すように実変速比iが目標変速比isへ近づく場
合、変速速度di/dt大ではすなわちダウンシフトの速さ
が大きいマイナスの加速度−Gが発生し、その後追従し
た瞬間大きな最大加速度Gmaxが発生する。 ここで、変速速度di/dt大だと最大加速度Gmaxは大き
く、加速感をドライバに与える。またこの最大加速度Gm
ax発生時間は早い時点であるから、レスポンスが良いこ
とになる。しかし、変速速度di/dtを必要以上に大きく
することは、マイナスの加速度−Gが発生することにな
る。従って、適度な変速速度di/dtが望まれるのであ
る。 そこでかかる全開加速には、急変速の過渡モードを定
める。即ち、第4図に示すように定常の目標変速比isと
異なる第1,第2目標値is1,is2を設定し、先ず第1目標
値is1をもって実変速比iを速いスピードでダウンシフ
トさせ、次いで第2目標値is2に実変速比iを収束さ
せ、更に(第2目標値is2)>(目標値is)になった以
降は目標変速比isをもって制御することが考えられる。
この方法は、車速Vの上昇により目標変速比isがシフト
アップし、必ず(第2目標値is2)≧(目標変速比is)
の状態になることを前提としている。 従って、急登坂のような走行抵抗の大きい状態では、
第4図の実線のように車速Vの上昇が停止し、目標変速
比isはある一定の値に固定されることがある。このとき
(目標変速比is)>[第2目標値is2(i)]の状態を
保ち、目標変速比isに対し実変速比iが高速段側に位置
して、駆動力を最大限引き出せず、登坂能力の低下を招
く恐れがある。 本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、全
開加速のような過渡状態において効果的に急変速し、か
つ走行抵抗が大きい場合は、定常の目標値に基づきエン
ジン出力を最大限に引き出すようにした無段変速機の制
御装置を提供することを目的としている。
【問題点を解決するための手段】
この目的を達成する手段として本発明は、アクセル開
度と出力側回転数とに基づいた目標変速比と実変速比と
の偏差に応じた変速速度で実変速比を目標変速比に収束
制御する無段変速機の変速制御方法であって、スロット
ル全開急加速の過渡状態では、上記目標変速比の目標値
としてアクセル踏み込み直前の実変速比より大きい初期
値から漸次減少変化する定常の目標値の他に、アクセル
踏み込み直前の実変速比より大きく且つ上記初期値より
小さい範囲に定められる第1の目標値と、この第1の目
標値より大きく且つ上記初期値より小さい範囲に定めら
れる第2の目標値とをそれぞれ設定し、先ず第1の目標
値に向けて実変速比を定常の変速速度よりも速い変速速
度によって増大させ、続いて第2の目標値に実変速比を
定常の変速速度で収束させて保持し、次いで定常の目標
値が第2の目標値と一致した時点から実変速比を定常の
目標値に収束させる変速制御方法において、上記第2の
目標値まで減少する前に上記定常の目標値の変化が停滞
してその変化速度が略零となると、第2の目標値に所定
値を加算して補正することで第2の目標値を停滞する定
常の目標値に近づけることを特徴としている。
【作用】
このような手段を採用した本発明では、スロットル全
開急加速の過渡状態において、先ず実変速比が第1の目
標値に追従して増大することで、無段変速機は所定の低
速段に向けて速やかに急変速するのであり、車両の加速
感に遅れを生じることがない。続いて実変速比が第2の
目標値に収束することで、無段変速機は所定の低速段ま
で滑らかに変速してその変速段を保持するのであり、所
定の低速段に達した時点で変速速度が急変することで、
車両には最大加速度が生じる。次いで定常の目標値が第
2の目標値と一致した時点から実変速比が定常の目標値
に追従して収束することで、無段変速機は低速段の保持
状態から漸次高速段に向かって滑らかに変速するのであ
り、車両は順次滑らかに加速される。 ここで、急登坂時のように車両の走行抵抗が大きい場
合には、車速の上昇が停止して定常の目標値が第2の目
標値まで減少しない前に停滞することがあるが、この場
合には第2の目標値が補正されて定常の目標値に近づく
ので、実変速比は補正された第2の目標値に追従して増
大する。このため無段変速機はより低速段に変速して伝
達トルクを増大するのであり、車速が上昇して定常の目
標値は順次減少変化する。そこで定常の目標値が第2の
目標値と一致した時点から実変速比は定常の目標値に追
従して収束するようになり、無段変速機は順次高速段に
変速する。 こうして本発明では、全開加速時の急変速と共に、急
変速中の走行抵抗の増大に伴う駆動力アップを図ること
が可能となる。
【実 施 例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 第1図において、本発明が適用される無段変速機を含
む伝動系の概略について説明すると、エンジン1がクラ
ッチ2,前後進切換装置3を介して無段変速機4の主軸5
に連結する。無段変速機4は主軸5に対して副軸6が平
行配置され、主軸5にはプライマリプーリ7が、副軸6
にはセカンダリプーリ8が設けられ、各プーリ7,8には
可動側に油圧シリンダ9,10が装備されると共に、駆動ベ
ルト11が巻付けられている。ここで、プライマリシリン
ダ9の方が受圧面積を大きく設定され、そのプライマリ
圧により駆動ベルト11のプーリ7,8に対する巻付け径の
比率を変えて無段変速するようになっている。 また副軸6は、1組のリダクションギヤ12を介して出
力軸13に連結し、出力軸13は、ファイナルギヤ14,ディ
ファレンシャルギヤ15を介して駆動輪16に伝動構成され
ている。 次いで、無段変速機4の油圧制御系について説明する
と、エンジン1により駆動されるオイルポンプ20を有
し、オイルポンプ20の吐出側のライン圧油路21が、セカ
ンダリシリンダ10,ライン圧制御弁22,変速速度制御弁23
に連通し、変速速度制御弁23から油路24を介してプライ
マリシリンダ9に連通する。ライン圧油路21は更にオリ
フィス32を介してレギュレータ弁25に連通し、レギュレ
ータ弁25からの一定なレギュレータ圧の油路26が、ソレ
ノイド弁27,28および変速速度制御弁23の一方に連通す
る。各ソレノイド弁27,28は制御ユニット40からのデュ
ーティ信号により例えばオンして排圧し、オフしてレギ
ュレータ圧PRを出力するものであり、このようなパルス
状の制御圧を生成する。そしてソレノイド弁27からのパ
ルス状の制御圧は、アキュムレータ30で平均化されてラ
イン圧制御弁22に作用する。これに対しソレノイド弁28
からのパルス状の制御圧は、そのまま変速速度制御弁23
の他方に作用する。なお、図中符号29はドレン油路、31
はオイルパンである。 ライン圧制御弁22は、ソレノイド弁27からの平均化し
た制御圧によりライン圧PLの制御を行う。 変速速度制御弁23は、レギュレータ圧とソレノイド弁
28からのパルス状の制御圧の関係により、ライン圧油路
21,24を接続する給油位置と、ライン圧油路24をドレン
する排油位置とに動作する。 そして、デューティ比により2位置の動作状態を変え
てプライマリシリンダ9への給油または排油の流量Qを
制御し、変速速度di/dtにより変速制御するようになっ
ている。 第2図において、電子制御系について説明する。 先ず、変速速度制御系について説明すると、プライマ
リプーリ7,セカンダリプーリ8,エンジン1の各回転数セ
ンサ41,42,43、およびスロットル開度センサン44を有す
る。そして制御ユニット40において両プーリ回転数セン
サ41,42からの回転数信号Np,Nsは、実変速比算出部45に
入力して、i=Np/Nsにより実変速比iを求める。ま
た、セカンダリプーリ回転数センサ42からの信号Nsとス
ロットル開度センサ44の信号θは、目標変速比検索部46
に入力する。ここで目標変速比isの変速パターンが、例
えばθ−Nsのテーブルで設定されており、このテーブル
でNs,θの値からisが検索される。この目標変速比isは
目標変速速度算出部47に入力し、一定時間Δt毎のis変
化量Δisにより目標変速比変化速度dis/dtを算出する。
そして、上記実変速比算出部45の実変速比i,目標変速比
検索部46の定常での目標変速比is,目標変速速度算出部4
7の目標変速比変化速度dis/dtおよび係数設定部48の係
数k1,k2は変速速度算出部49に入力し、 di/dt=k1(is−i)+K2 dis/dt により変速速度di/dtが算出される。 上記変速速度di/dtの式において、k1(is−i)の項
は目標変速比isと実変速比iの偏差による制御量であ
り、この制御量に対し操作量を同一にして制御すると、
無段変速機の制御系の種々の遅れ要素により収束性が悪
い。そこで、車両全体の系における目標変速比変化速度
dis/dtを位相進み要素として求め、これを予め上記制御
量に付加して操作量を決める,所謂フィードフォワード
制御を行うようになっており、これにより遅れ成分が吸
収されて収束性が向上することになる。 変速速度算出部49と実変速比算出部45の信号di/dt,i
は、更にデューティ比検索部50に入力する。ここで、デ
ューティ比D=f(di/dt,i)の関係により、di/dtとi
のテーブルが設定されており、シフトアップではデュー
ティ比Dが例えば50%以上の値に、シフトダウンではデ
ューティ比Dが50%以下の値に振り分けてある。そして
シフトアップではデューティ比Dがiに対して減少関数
で、|di/dt|に対して増大関数で設定され、シフトダウ
ンではデューティ比Dが逆にiに対して増大関数で、di
/dtに対しては減少関数で設定されている。そこで、か
かるテーブルを用いてデューティ比Dが検索される。そ
して上記デューティ比検索部50からのデューティ比Dの
信号が、駆動部51を介してソレノイド弁28に入力するよ
うになっている。 そこで、上記変速速度制御においてキックダウン等の
急変速過渡状態の場合の制御系について、以下に説明す
る。 先ず、スロットル開度θが入力するスロットル開度変
化速度検出部60を有し、dθ/dtにより変化速度を算出
する。また実変速比i,目標変速比is,スロットル開度
θ,その変化速度dθ/dtの各信号は、キックダウン検
出部61に入力し、スロットル開度θが一定値以上に変化
し、そこにおける(目標変速比is)−(実変速比i)の
偏差,そこに至るまでの変化速度dθ/dtの各種パラメ
ータによりキックダウンを判定するのであり、この判定
結果による定常とは異なる第1および第2の目標値設定
部62,63を有する。 第1の目標値設定部62は、定常の変速速度よりも速い
変速速度で実変速比iをダウンシフトさせるもので、ア
クセル踏込み直前の実変速比i0,キックダウン検出時の
定常目標変速比is0,定数mにより、第1目標値is1を次
のように定める。 is1=(is0−i0)・m+i0 そしてこの第1目標値is1は、目標変速比検索部46の
出力側に付加される補正部64から出力する。また変速速
度算出部49の出力側には、変速速度の補正部65が付加さ
れ、第1の目標値設定部62の出力で変速速度di/dtを増
大補正する。(ここで第1の目標値設定部62は、(実変
速比i)>(第1目標値is1)になった段階でクリアす
る。 第2の目標値設定部63は、定常の変速速度で制御する
もので、上述のアクセル踏込み直前の実変速比i0,定常
の目標変速比is0,定数nにより、第2目標値is2を次の
ように定める。 is2=(is0−i0)・n+i0 そして第2目標値is2は、上述と同様に補正部64から
第1目標値is1がクリアされた以降出力し、(第2目標
値is2)≧(定常の目標値is)になった場合にクリアす
る。 一方、上記定数m,nの定数設定部66を有し、ここで
(第1目標値is1)<(第2目標値is2)になるように定
数mを定め、(第2目標値is2)<(目標変速比is0)に
なるよう定数nを定める。 更に、急変速中の走行抵抗の増大に対する補正手段と
して、第2の目標値設定部63の出力is2,目標変速比isが
入力する変速状態検出部67を有し、変化速度dis/dt≒0
の場合に走行抵抗の増大により車速の増加が停止し、定
常の目標変速比isが固定したものと判断する。また第2
の目標値設定部63の出力側には、第2の目標値変更部68
が付加され、上記変速比固定信号が入力するとis2+Δi
sに変更して、第2目標値is2を徐々にダウンシフトする
ようになっている。 続いて、ライン圧制御系について説明すると、スロッ
トル開度センサ44の信号θ,エンジン回転数センサ43の
信号Neがエンジントルク算出部52に入力して、θ−Neの
テーブルからエンジントルクTを求める。一方、実変速
比算出部45からの実変速比iに基づき必要ライン圧設定
部53において、単位トルク当りの必要ライン圧PLuを求
め、これと上記エンジントルク算出部52のエンジントル
クTが目標ライン圧算出部54に入力して、PL=PLu・T
により目標ライン圧PLを算出する。 目標ライン圧算出部54の出力PLは、デューティ比設定
部55に入力して目標ライン圧PLに相当するデューティ比
Dを設定する。そしてこのデューティ比Dの信号が、駆
動部56を介してソレノイド弁27に入力するようになって
いる。 次いで、このように構成された無段変速機の制御装置
の作用について説明する。 先ず、エンジン1からのアクセルの踏込みに応じた動
力が、クラッチ2,切換装置3を介して無段変速機4のプ
ライマリプーリ7に入力し、駆動ベルト11,セカンダリ
プーリ8により変速した動力が出力し、これが駆動輪16
側に伝達することで走行する。 そして上記走行中において、実変速比iの値が大きい
低速段においてエンジントルクTが大きいほど目標ライ
ン圧が大きく設定され、これに相当するデューティ比の
大きい信号がソレノイド弁27に入力して制御圧を小さく
生成し、その平均化した圧力でライン圧制御弁22を動作
することで、ライン圧油路21のライン圧PLを高くする。
そして変速比iが小さくなり、エンジントルクTも小さ
くなるに従いデューティ比を減じて制御圧を増大するこ
とで、ライン圧PLはドレン量の増大により低下するよう
に制御されるのであり、こうして常に駆動ベルト11での
伝達トルクに相当するプーリ押付け力を作用する。 上記ライン圧PLは、常にセカンダリシリンダ10に供給
されており、変速速度制御弁23によりプライマリシリン
ダ9に給排油することで、変速速度制御されるのであ
り、これを以下に説明する。 先ず、各センサ41,42および44からの信号Np,Ns,θが
読込まれ、制御ユニット40の変速速度算出部45で実変速
比iを、目標変速比検索部46で目標変速比is,目標変速
速度算出部47で目標変速比変化速度dis/dtを求め、これ
らと係数k1,k2を用いて変速速度算出部49で変速速度di/
dtを求める。そこで、di/dtとiによりデューティ比検
索部50でデューティ比Dが検索される。 上記デューティ信号は、ソレノイド弁28に入力してパ
ルス状の制御圧を生成し、これにより変速速度制御弁23
を給油と排油の2位置で繰返し動作する。 ここでシフトアップでは、給油と排油とがバランスす
るデューティ比D0以上の値となり、ソレノイド弁28によ
るパルス状の制御圧は、オンの零圧時間の方がオフのレ
ギューレータ圧PR時間より長くなり、変速速度制御弁23
は給油位置での動作時間が長くなって、プライマリシン
ダ9に給油してシフトアップ作用する。そして|di/dt|
が小さい場合は、デューティ比DとD0の偏差が小さいこ
とで給油量が少なく変速スピードが遅いが、|di/dt|が
大きくなるにつれてデューティ比DとD0の偏差が大きく
なり、給油量が増して変速スピードが速くなる。一方、
シフトダウンでは、給油と排油とがバランスするデュー
ティ比D0以下の値であるため、制御圧は上述と逆にな
り、変速速度制御弁23は排油位置での動作時間が長くな
り、プライマリシンダ9を排油としてシフトダウン作用
する。そしてこの場合は、di/dtが小さい場合にD0とデ
ューティ比Dの偏差が小さいことで、排油量が少なくて
変速スピードが遅く、di/dtが大きくなるにつれてD0
デューティ比Dの偏差が大きくなり、排油量が増して変
速スピードが速くなる。こうして低速段と高速段の全域
において、変速速度を変えながらシフトアップまたはシ
フトダウンして無段階に変速することになる。 また、上記変速速度制御で定常の加速の場合は、アク
セル踏込み直後、実変速比iは主としてk1(is−i)の
偏差に基づきダウンシフトして目標変速比isに追従し、
実変速比iが目標変速比isに近づくとk2・dis/dtの項に
より実変速比iのピークが早めに来てオーバシュートす
ることなく滑らかに収束する。 これに対し、キックダウンの場合を第3図(a)のフ
ローチャートと、第3図(b)の変速特性を用いて説明
する。 先ず、キックダウン検出部61でスロットル開度θ,変
化速度dθ/dt,(目標変速比is)−(実変速比i)等に
より全開加速が判定されると、各設定部62,63で、定常
と異なる第1,第2目標値is1,is2を定める。そして、最
初に第1目標値is1が補正部64から出力することで、こ
の第1目標値is1をもって実変速比iが定常の変速速度
よりも速い速度で変速する、そこで第3図(b)のこの
場合の領域I(i0〜is1)では、実変速比iが速くダウ
シフトする。 そして(実変速比i)>(第1目標値is1)になる
と、第1目標値is1=0になり、次いで第2目標値is2
出力して、この第2目標値is2をもって実変速比iを制
御する。そこで第3図(b)のこの場合の領域II(is1
〜is2)では、実変速比iが定常の速度で第2目標値is2
に追従するようにダウンシフトし、点Aで略収束すると
その収束状態を保つ。従って、この点Aで変速速度が急
激に変化して、最大加速度Gmaxを生じドライバに加算感
を与える。 そして(目標変速比is)−(実変速比i)≦αまたは
(第2目標値is2)≧(定常の目標値is)になった領域I
IIでは、第2目標値is2=0になって目標変速比isによ
る定常の制御が行われる。そこで第3図(b)のよう
に、このときの実変速比iは、変速速度の変化が小さい
状態で目標変速比isに滑らかに追従することになり、シ
ョックを生じない。 一方、上記急変速制御において第2目標値is2による
制御中には、車速状態検出部67で定常の目標変速比isの
変化状態が検出されており、第3図(b)の破線のよう
に走行抵抗の増大により車速Vの上昇が止まって目標変
速比isが固定すると、変速状態検出部67から変速比固定
信号が出力する。そして第2の目標値変更部68でis2
Δisに第2目標値を変更することで、第2目標値is2
実変速比iが徐々にダウンシフトして目標変速比isに近
づくようになる。そのため車速Vは再び上昇し始め、こ
れに伴い目標変速比isもアップシフトして、目標変速比
isと第2目標値is2とが互いに歩み寄る。そして(目標
変速比is)≦(第2目標値is2)になった以降は、上述
のように目標変速比isによる制御が行われ、それに基づ
きエンジン出力を最大限発揮するようになる。 以上、本発明の一実施例について述べたが、これのみ
に限定されず、他の制御系にも適用可能である。また目
標値がエンジン回転数等の場合にも適用できる。
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、全開急加速の過
渡状態において、まず無段変速機が所定の低速段に向け
て速やかに急変速するので、車両の加速感に遅れが生じ
ることがなく、続いて無段変速機が所定の低速段まで滑
らかに変速し、その際、車両に最大加速度が生じ、更に
無段変速機が所定の低速段から順次高速段に向かって滑
らかに変速するので、車両は順次加速される。従って良
好な加速性能、加速フィーリングを得ることができる。 ここで、急登坂時のように車両の走行抵抗が大きく車
速の上昇が停止する虞れのある場合には、無段変速機は
より低速段に一旦変速して伝達トルクを増大するので、
車速が上昇し、以降、無段変速機は順次高速段に変速す
るので、エンジン出力を最大限引き出して登坂能力を向
上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の制御装置の実施例を示す全体の構成
図、第2図は制御ユニットのブロック図、第3図(a)
は作用のフローチャート図,第3図(b)は本発明の変
速特性図、第4図は従来の特性図、第5図は変速速度と
発生する加速度の関係を示す特性図である。 4……無段変速機、23……変速速度制御弁、40……制御
ユニット、45……実変速比算出部、46……目標変速比検
索部、49……変速速度算出部、61……キックダウン検出
部、62……第1の目標値設定部、63……第2の目標値設
定部、64,65……補正部、67……変速状態検出部、68…
…第2の目標値変更部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F16H 59:42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクセル開度と出力側回転数とに基づいた
    目標変速比と実変速比との偏差に応じた変速速度で実変
    速比を目標変速比に収束制御する無段変速機の変速制御
    方法であって、 スロットル全開急加速の過渡状態では、上記目標変速比
    の目標値としてアクセル踏み込み直前の実変速比より大
    きい初期値から漸次減少変化する定常の目標値の他に、
    アクセル踏み込み直前の実変速比より大きく且つ上記初
    期値より小さい範囲に定められる第1の目標値と、この
    第1の目標値より大きく且つ上記初期値より小さい範囲
    に定められる第2の目標値とをそれぞれ設定し、 先ず第1の目標値に向けて実変速比を定常の変速速度よ
    りも速い変速速度によって増大させ、続いて第2の目標
    値に実変速比を定常の変速速度で収束させて保持し、次
    いで定常の目標値が第2の目標値と一致した時点から実
    変速比を定常の目標値に収束させる変速制御方法におい
    て、 上記第2の目標値まで減少する前に上記定常の目標値の
    変化が停滞してその変化速度が略零となると、第2の目
    標値に所定値を加算して補正することで第2の目標値を
    停滞する定常の目標値に近づけることを特徴とする無段
    変速機の変速制御方法。
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