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JP3365304B2 - 無段変速機を備えた車両の変速制御装置 - Google Patents

無段変速機を備えた車両の変速制御装置

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JP3365304B2
JP3365304B2 JP09283598A JP9283598A JP3365304B2 JP 3365304 B2 JP3365304 B2 JP 3365304B2 JP 09283598 A JP09283598 A JP 09283598A JP 9283598 A JP9283598 A JP 9283598A JP 3365304 B2 JP3365304 B2 JP 3365304B2
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泰志 伊藤
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/0006Vibration-damping or noise reducing means specially adapted for gearings
    • F16H2057/0012Vibration-damping or noise reducing means specially adapted for gearings for reducing drive line oscillations

Landscapes

  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】この発明は、変速比を連続的
に変更することのできる無段変速機を備えた車両の制御
装置に関し、特に変速終了時に発生の予想される車両の
前後振動を抑制する制御をおこなう変速制御装置に関す
るものである。 【0002】 【従来の技術】最近では、車両用の変速機として無段変
速機が採用されるようになってきている。この種の無段
変速機は、ベルトを巻き掛けた入力側のプーリと出力側
のプーリとの溝幅すなわちベルトの巻き掛け半径を変更
することにより、変速比を連続的に変更するように構成
され、あるいはそれぞれトロイダル面を備えた入力側の
ディスクと出力側のディスクとの間に挟み込んだパワー
ローラを傾斜させて、各ディスクに対するパワーローラ
の接触位置の半径を変更することにより、変速比を連続
的に変更するように構成されている。そしてその変速比
は、例えば運転者の出力要求を表しているアクセルペダ
ルの踏み込み角度(アクセル開度)信号や車速を一定車
速に維持するクルーズコントロールからの出力要求信号
と車速となどによって判断される車両の走行状態に基づ
いて制御される。 【0003】したがって、アクセルペダルを踏み込むな
どのことによる加速要求があると、変速比を増大させる
ように制御される。これは、ベルト式の無段変速機で
は、入力側のプーリにおける溝幅を広くしてベルトの巻
き掛け半径を次第に小さくし、同時に出力側のプーリの
溝幅を狭くしてベルトの巻き掛け半径を増大することに
より実行される。また、その際に最終的に設定される変
速比は、出力増大要求の程度に基づいて決まる原動機の
目標回転数および車速などに基づいて決定される。この
ようないわゆるパワーオン・ダウンシフトの際には、プ
ロペラシャフトなどの動力伝達系統に不可避的な捩りが
生じるうえに、その回転数が所定の割合で増大するの
で、変速比が目標変速比に達した変速終了時に、その捩
りトルクや慣性トルクが原因となって、駆動トルクの突
き上げ(オーバーシュート)および車両の前後振動(シ
ャクリ)が生じることがある。 【0004】変速終了時の車両前後振動を防止もしくは
抑制するためには、変速に伴う駆動トルクの変化状況を
変速終了直前に変えることが効果的であり、その制御を
おこなう装置の一例が特開平8−177997号公報に
記載されている。この公報に記載された装置は、変速比
を増大させる変速の終了直前に変速比を一時的に低下さ
せるように構成されている。すなわちこの装置では、変
速比が目標変速比に達する時点およびその目標変速比で
の車両前後振動の半周期などを予測し、その予測結果に
基づいて変速比の補正開始時点を求め、その補正開始時
点において変速比を高車速側に補正して駆動トルクの増
大傾向を変更する。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
走行時には変速中にアクセルペダルが操作されたり、道
路状況によって車速が変化したりするのが通常である。
このような場合、上記従来の装置では、変速終了時点よ
りも前後振動の半周期前に変速比を高速段側に変化させ
る、としているのみであって、アクセル開度の変化やそ
れに伴う変速比の変化あるいは車速の変化が生じた場合
の制御については何ら開示していない。したがって上記
従来の装置による制御では、変速開始当初に判断された
目標変速比およびそれに伴う目標回転数に基づいて前後
振動の抑制制御の開始時を判断することになり、変速中
にアクセル開度や車速など車両の走行状態が変化した場
合には、前後振動の抑制制御が不適切になって、前後振
動を充分に抑制できなかったり、あるいは変速応答性が
悪化したりする可能性があった。例えば、急変速中に目
標回転数が変化した場合、従前の目標回転数に基づくス
ケジュールで変速制御を実行すると、従前の目標回転数
に向けた変速制御と新たな目標回転数に向けた変速制御
とが連続して生じ、駆動トルクが二段階の加速波形とな
り、乗り心地あるいはドライバビリティが悪化する可能
性がある。 【0006】この発明は、上記の事情を背景にしてなさ
れたものであり、変速中に車両の状態が変化した場合で
あっても変速に伴う車両の前後振動の抑制制御を好適に
おこなうことのできる変速制御装置を提供することを目
的とするものである。 【0007】 【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するために、変速終了時に生じる
ことの予想される車両前後振動の周期に基づいて予め定
めた前後振動抑制期間だけ変速終了時点よりも前の時点
に車両前後振動を抑制する制御を開始する無段変速機を
備えた車両の変速制御装置において、変速中に、走行状
態に応じて変化する目標回転数と現時点での変速速度を
継続した場合にその目標回転数に到達するまでの所要時
間とを求める手段と、求められた前記所要時間が前記前
後振動抑制期間より短い予め定めた判断基準期間より短
くなったことを検出する手段と、前記所要時間が前記判
断基準期間より短いことが検出された場合に前記車両前
後振動の抑制制御を開始する手段とを有していることを
特徴とするものである。 【0008】したがってこの発明の変速制御装置によれ
ば、変速終了時に生じることが予想される車両前後振動
を抑制する制御が、その前後振動の周期に基づいて予め
定めた前後振動抑制期間だけ変速終了時点より前に開始
される。その変速中に、走行状態に応じて変化する目標
回転数とその時点の変速速度に基づく目標回転数に到達
するまでの所要時間とが求められる。すなわち変速中に
アクセル開度などの出力要求量や車速などの走行状態が
変化すれば、それに応じて目標回転数が変化するので、
変速中であっても目標回転数やその目標回転数に到達す
るまでの所要時間が常時更新される。このようにして更
新される前記所要時間と、前記前後振動抑制期間より短
い期間として予め定めた判断基準期間とが対比され、更
新された所要時間が判断基準期間より短くなったことが
検出されると、その時点に前後振動抑制制御が開始され
る。その結果、この発明によれば、変速中に走行状態が
変化し、それに伴って目標回転数やその目標回転数に到
達する時間が変化しても、前後振動の抑制制御をタイミ
ング良く実行し、車両前後振動を好適に防止もしくは低
減することができる。 【0009】 【発明の実施の形態】つぎにこの発明を具体例に基づい
て説明する。先ずこの発明が対象とする車両の動力伝達
系統の一例を説明すると、図3において、原動機1の出
力軸2が伝動装置3に連結されている。ここで、原動機
1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内
燃機関あるいはモータなどの電動機、さらにはこれら内
燃機関と電動機とを組み合わせた装置など、車両に使用
可能な種々の動力源を含む。以下の説明では、原動機1
としてエンジンを採用した例を説明する。 【0010】このエンジン1は電気的に制御できるよう
に構成されており、その制御のためのマイクロコンピュ
ータを主体とする電子制御装置(ECU)4が設けられ
ている。この制御装置4は、少なくともエンジン1の出
力を制御するように構成されており、その制御のための
データとして出力軸回転数Ne とアクセル開度Accなど
の出力要求信号とが入力されている。この出力要求信号
は、要は、エンジン1の出力の増大・減少のための信号
であり、運転者が操作するアクセルペダル(図示せず)
の操作量信号Acc以外に、電子スロットルバルブを備え
たエンジン1の場合には、その電子スロットルバルブの
開度制御信号や、車速を設定車速に維持するためのクル
ーズコントロールシステム(図示せず)などからの出力
要求信号を含む。 【0011】また、伝動装置3は、車両が停止している
状態であってもエンジン1を回転させておくことができ
るようにするためのものであり、摩擦板を圧接すること
によりトルクを伝達する一般的なクラッチや流体継手
(フルードカップリング)や流体式のトルクコンバータ
あるいはロックアップクラッチを内蔵したトルクコンバ
ータ、電磁クラッチ、パウダークラッチなど、必要に応
じて種々のものを採用することができる。 【0012】この伝動装置3が前後進切換機構5に連結
されている。これは、後述する無段変速機6が入力を反
転して出力することができないために設けられている。
この前後進切換機構5は、例えば遊星歯車機構などの3
つの回転要素を備えた機構であり、いずれか1つの回転
要素が変速機3に連結されて入力要素となり、また他の
1つの回転要素が選択的に固定される固定要素となり、
そして残る他の1つの回転要素が出力要素とされてい
る。その固定要素をブレーキ機構などによって固定する
ことにより出力要素が入力要素に対して反対方向に回転
し、またその固定要素の固定を解除するとともにいずれ
か2つの回転要素を一体的に連結することにより、全体
が一体回転し、入力がそのまま出力される。 【0013】この前後進切換機構5に連結された無段変
速機6について説明すると、この無段変速機6は、要
は、入力軸7と出力軸8との回転数の比率を連続的に変
更するための機構であり、具体的にはベルト式あるいは
トロイダル式などの適宜の形式の無段変速機である。そ
してその変速比を電気的に制御するための電子制御装置
(ECU)9が設けられている。この電子制御装置9は
エンジン1のための電子制御装置4とデータ通信可能に
接続されるとともに、変速比の制御のために車速などの
必要なデータが入力されている。 【0014】そして無段変速機6の出力軸8が最終減速
機(ディファレンシャルギヤ)10に連結されており、
このディファレンシャルギヤ10で左右の車輪の差動回
転を許容しつつこれらにトルクを分配するようになって
いる。 【0015】上述した無段変速機6を含む動力伝達系統
を有する車両では、例えば無段変速機6での変速比を増
大させる変速を実行した場合、動力伝達系統に掛かるト
ルクが増大することにより、動力伝達系統の捩りや回転
変化に伴う慣性力が生じ、これが原因となって変速終了
時にトルクのオーバーシュート(突き上げ)が生じる可
能性がある。またそれに伴って車両の前後振動が生じる
ことがある。そこでこの発明による上記の制御装置は、
変速終了時に車両前後振動を抑制するための制御を実行
する。これは、例えば予測される変速終了時点よりも車
両前後振動の半周期前の時点から変速速度を低下させた
り、エンジンなどの動力源の出力トルクを低下させる制
御である。この車両前後振動の抑制制御の開始時点の判
断を、この発明に係る上記の制御装置では、以下のよう
におこなう。 【0016】図1はその前後振動抑制制御の開始時期の
判断をおこなうルーチンの一例を示すフローチャートで
あり、必要なデータの読み込みなどの初期処理をおこな
った後、急変速制御中の判別フラグFが“1”にセット
されているか否かが判断される(ステップ1)。ここで
急変速制御とは、変速比の変化幅(変化量)が大きいこ
とにより、動力伝達系統に掛かるトルクの変化が大きく
なる変速が生じ、その変速の終了時点に生じることが予
想される車両前後振動を抑制する制御が実施される変速
制御である。この変速終了時期における前後振動の抑制
制御を伴う変速制御の判別は、変速に伴って動力伝達系
統に作用する総トルクの変化量などに基づいて図示しな
い他のルーチンによっておこなわれる。 【0017】いわゆる急変速制御中であることによりス
テップ1で肯定判断された場合、目標回転数到達所要時
間ta が求められる(ステップ2)。これは、その時点
の目標エンジン回転数Netと、実際のエンジン回転数N
e と、その時点のエンジン回転数変化率(すなわち変速
速度)ΔNe とに基づいて、 ta =(Net−Ne )/ΔNe によって算出される。なお、目標エンジン回転数Net
は、その時点のアクセル開度などの動力源に対する出力
要求量と車速とに基づいて決めることができ、具体的に
は、アクセル開度と車速とをパラメータとしたマップを
予め用意し、そのマップに基づいて求めることができ
る。また、図1に示すルーチンは所定の短い時間毎に実
行され、その都度、目標エンジン回転数Netが求めら
れ、かつそれに基づいて目標エンジン回転数Netへの到
達所要時間ta が演算される。言い換えれば、目標エン
ジン回転数Netおよび目標エンジン回転数到達所要時間
ta が常時求められ、アクセル開度や車速などの走行状
態が変更されることにより変速中であってもこれらが更
新される。したがってこのステップ2がこの発明におい
て目標回転数とその目標回転数に到達するまでの所要時
間を求める手段に相当する。 【0018】つぎに、上記の所要時間ta が判断基準期
間To /4より短いか否かが判断される(ステップ
3)。ここで、To は、目標回転数に到達した時点すな
わち変速終了時に生じることが予想される車両前後振動
の周期であり、したがってこの具体例での判断基準時間
はその周期の1/4となる。これを更に説明すると、車
両前後振動の抑制のための制御は、前後振動の周期に基
づいて予め定めた所定の期間(例えばTo /2)だけ変
速終了時点より以前の時点に開始するが、上記の制御で
は、変速開始当初の変速速度で変速した場合の目標エン
ジン回転数到達時点に対して前後振動抑制制御の実行期
間より短い期間だけ前の時点を判断することになる。し
たがってこのステップ3がこの発明における前記所要時
間が判断基準時間より短くなったことを検出する手段に
相当する。 【0019】このステップ3で否定判断された場合に
は、それまでの変速速度ΔNe を目標変速速度ΔNetと
して採用する(ステップ4)。これに対してステップ3
で肯定判断された場合、すなわち現在の変速速度を維持
した場合の目標エンジン回転数Netに到達する時点より
も、前後振動の周期To の1/4だけ前の時点に到る
と、急変速制御中判別フラグFを“0”に設定し、かつ
カウンタ値を予め定めた値Ctsにセットする(ステップ
5)。このカウンタ値Ctsは、前後振動の抑制制御の継
続時間として予め定めた値であり、例えば変速速度をそ
の直前の半分に抑制した場合に目標エンジン回転数Net
に到達する時間である。したがってこのカウンタ値Cts
は、目標変速比や目標エンジン回転数、変速速度、車速
などに応じて予め定めた値を採用することができる。す
なわちマップ値を採用することができる。 【0020】そして、ステップ3で肯定判断された時点
で前後振動抑制制御が開始される(ステップ6)。これ
は、一例として、目標変速速度ΔNetとして前後振動抑
制変速速度を設定することにより実行され、またその前
後振動抑制変速速度は、例えばそれ以前の変速速度ΔN
e の1/2の変速速度である。したがってこのステップ
6がこの発明における前後振動の抑制制御を開始する手
段に相当する。 【0021】ステップ6の制御を実行した後にリターン
し、再度、ステップ1の判断をおこなう場合、既にステ
ップ5でフラグFが“0”にセットされているので、否
定判断される。その結果、ステップ7に進んでカウンタ
値が“0”か否かが判断される。前後振動抑制制御を開
始した直後はカウンタ値がステップ5で設定された値C
tsになっているので、ステップ7で否定判断され、この
場合は、ステップ8に進んでカウンタ値を“1”だけ減
ずる。そしてステップ6に進んで変速速度を前後振動抑
制変速速度に維持する。すなわち前後振動の抑制制御を
継続する。 【0022】このように前後振動の抑制制御を開始した
後は、図1のルーチンを実行する毎にカウンタ値が
“1”ずつ減じられ、その結果、カウンタ値が“0”に
なると、ステップ7で肯定判断される。すなわちステッ
プ5で設定されるカウンタ値Ctsは図1のルーチンの実
行サイクルタイムに基づいて定められており、したがっ
てその値が“0”になることにより、エンジン回転数N
e が目標回転数Netに到達し、前後振動抑制制御を伴う
変速が終了する。そしてこの場合は、ステップ9に進ん
で、通常の変速制御(例えば比例積分(PI)フィード
バック制御)を実行する。 【0023】図1に示す制御を実行した場合のタイムチ
ャートを図2に示してある。例えばアクセルペダル(図
示せず)が踏み込まれることによりNet1 を目標回転数
とした変速判断が成立し、その変速制御がt1 時点に開
始される。その場合の変速速度はΔNe である。その変
速途中、より正確には、Net1 を目標回転数とした急変
速についての前後振動抑制制御が開始される以前の時点
t2 にアクセルペダルが踏み増しされると、目標回転数
がNet2 に更新される。前述したステップ2では、その
更新された目標回転数に基づいて目標回転数到達所要時
間ta が算出される。すなわち目標回転数到達所要時間
ta が更新される。 【0024】その目標回転数到達所要時間ta が、Net
2 を目標回転数とする急変速の終了時に発生が予想され
る前後振動の周期To の1/4だけ目標回転数到達時点
より前の時点t3 になると、変速速度が前後振動抑制変
速速度ΔNe /2に設定される。この変速速度を前後振
動の周期To の1/2の間(t4 時点まで)、継続する
ことにより、エンジン回転数Ne が目標回転数Net2 に
まで増大し、変速が終了する。したがってエンジン回転
数Ne は図2に太い実線で示すように変化する。 【0025】なお、アクセルペダルの踏み増しがない場
合には、変速開始当初の変速速度が維持され、当初の目
標回転数Net1 での変速の終了時に発生が予想される前
後振動の周期の1/2だけ変速終了時より前の時点で前
後振動抑制制御が実行されて変速速度が半減される。し
たがってその場合のエンジン回転数Ne は破線で示すよ
うに変化する。 【0026】上述のようにこの発明に係る制御装置で
は、目標回転数およびその目標回転数に到達するまでの
所要時間を常時求め、目標回転数に到達する時点に対し
て、前後振動の周期の1/4だけ前の時点を検出し、そ
の時点から変速速度を半減する前後振動抑制制御を開始
する。そのため、この発明に係る装置では、変速中に目
標回転数が変化した場合であっても、変速制御が複数
回、段階的に生じるなどの事態を防止し、目標回転数が
変化しない場合と同様な滑らかな変速をおこなうことが
できる。また、変速途中での変速速度および変速終期で
の前後振動抑制のための変速速度が、常に目標回転数に
一致するように更新されるので、前後振動抑制のための
変速速度での変速が終了した時点の実回転数が目標回転
数と高い精度で一致し、その結果、目標追従性および応
答性が共に良好になる。 【0027】なお、上述した具体例では、変速終期での
前後振動の抑制制御を、その前後振動の周期の半分だ
け、変速終了時点より前の時点で開始し、それに伴い現
在の変速速度で変速を継続した場合の目標回転数到達時
点に対して前後振動の周期の1/4だけ前の時点で前後
振動の抑制制御を開始することとしたが、この発明は、
上記の具体例に限定されないのであり、前後振動の抑制
制御の継続時間およびその開始時点は、必要に応じて適
宜に設定してもよく、要は、この発明では、前後振動の
抑制制御の開始時点を、前後振動の周期に基づいて定め
た抑制制御の継続時間より短い適宜の時間間隔を、現在
の変速速度で変速を継続した場合の目標回転数到達時点
の直前に設定した時点とすればよい。 【0028】また、上記の具体例では、前後振動の抑制
制御として変速速度を半減する例を示したが、この発明
における前後振動抑制制御は、変速速度のみならずエン
ジンなどの動力源の出力を低下させるものであってもよ
い。さらに、変速速度の制御は、ベルト式無段変速機で
あれば、入力側および出力側のプーリにおける溝幅の変
化速度を油圧などによって制御しておこない、またトロ
イダル式無段変速機であれば、パワーローラの傾動速度
を油圧などによって制御しておこなえばよい。 【0029】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、現時点の変速速度で変速を継続した場合に目標回転
数に到達する所要時間を常時求め、その値が変速終期に
前後振動の周期に基づいて定めた前後振動抑制期間より
短い期間として設定した判断基準期間以下になったとき
に、前後振動の抑制制御を実行するので、変速中に目標
回転数が変化した場合であっても、滑らかな変速をおこ
なうことができ、また、前後振動抑制制御が終了した変
速終了時の実回転数と目標回転数とが高い精度で一致
し、したがって駆動トルクの段階的な変化がなく、しか
も目標追従性や応答性のよい変速制御を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】 【図1】 この発明の装置による前後振動抑制のための
制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 【図2】 図1に示す制御を実行した場合のエンジン回
転数の変化を示すタイムチャートである。 【図3】 この発明で対象とすることのできる動力伝達
系統の一例を模式的に示すブロック図である。 【符号の説明】 1…原動機、 4,9…電子制御装置、 6…無段変速
機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48 B60K 41/00 - 41/28 F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 41/40

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 変速終了時に生じることの予想される車
    両前後振動の周期に基づいて予め定めた前後振動抑制期
    間だけ変速終了時点よりも前の時点に車両前後振動を抑
    制する制御を開始する無段変速機を備えた車両の変速制
    御装置において、 変速中に、走行状態に応じて変化する目標回転数と現時
    点での変速速度を継続した場合にその目標回転数に到達
    するまでの所要時間とを求める手段と、 求められた前記所要時間が前記前後振動抑制期間より短
    い予め定めた判断基準期間より短くなったことを検出す
    る手段と、 前記所要時間が前記判断基準期間より短いことが検出さ
    れた場合に前記車両前後振動の抑制制御を開始する手段
    とを有していることを特徴とする無段変速機を備えた車
    両の変速制御装置。
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