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JP2019152300A - 自動変速機の制御装置 - Google Patents

自動変速機の制御装置 Download PDF

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JP2019152300A JP2018039386A JP2018039386A JP2019152300A JP 2019152300 A JP2019152300 A JP 2019152300A JP 2018039386 A JP2018039386 A JP 2018039386A JP 2018039386 A JP2018039386 A JP 2018039386A JP 2019152300 A JP2019152300 A JP 2019152300A
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剛史 山本
Takashi Yamamoto
剛史 山本
裕也 下里
Yuya Shimosato
裕也 下里
宏四郎 小坂
Koshiro Kosaka
宏四郎 小坂
太一 鷲尾
Taichi Washio
太一 鷲尾
正太郎 荒井
Shotaro Arai
正太郎 荒井
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Abstract

【課題】動力伝達経路を切り替えた後のリニアアップシフトでのドライバーの違和感を低減させることができる自動変速機の制御装置を提供すること。【解決手段】エンジンの動力を無段変速機を介して車輪へ伝達する第1動力伝達経路と、エンジンの動力を歯車装置を介して車輪へ伝達する第2動力伝達経路とを並列に備え、第1動力伝達経路と第2動力伝達経路とが択一的に用いられる自動変速機の制御装置であって、入力回転数が所定回転数であることを条件に、第2動力伝達経路から第1動力伝達経路へ切り替え制御を実行し、リニアシフト制御中の前記所定回転数は、第1動力伝達経路選択時のリニアアップシフト判断回転数とする。【選択図】図3

Description

本発明は、自動変速機の制御装置に関する。
特許文献1には、自動変速機の制御装置であって、ギヤ走行からベルト走行への切り替えにおいて、車両の走行加速度が大きい場合に、より長い変速時間を選択することによって、入力軸回転数の差が減少し、出力軸のトルク変動の少ない、所謂変速ショックの少ない切り替えが可能なものが開示されている。
特開2017−187080号公報
しかしながら、上記のような自動変速機にて、車速とともにエンジン回転数を上昇させ、上限回転数付近での停滞感を抑制するためにアップシフトを行うリニアアップシフトを実行する場合に、ギヤ走行とベルト走行とでのアップシフト点と、その後のベルト走行でのアップシフト点とが異なると、ドライバーの違和感となる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、動力伝達経路を切り替えた後のリニアアップシフトでのドライバーの違和感を低減させることができる自動変速機の制御装置を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る自動変速機の制御装置は、エンジンの動力を無段変速機を介して車輪へ伝達する第1動力伝達経路と、前記エンジンの動力を歯車装置を介して前記車輪へ伝達する第2動力伝達経路とを並列に備え、前記第1動力伝達経路と前記第2動力伝達経路とが択一的に用いられる自動変速機の制御装置であって、入力回転数が所定回転数であることを条件に、前記第2動力伝達経路から前記第1動力伝達経路へ切り替え制御を実行し、リニアシフト制御中の所定回転数は、前記第1動力伝達経路選択時のリニアアップシフト判断回転数とすることを特徴とするものである。
また、上記において、前記第2動力伝達経路から前記第1動力伝達経路への切り替え制御中にアクセル変化が発生した場合には、前記第1動力伝達経路に切り替え後の初期目標入力回転数をアクセル変化相当分補正することを特徴とするものである。
これによれば、第2動力伝達経路から第1動力伝達経路への切り替え制御中のアクセル変化によって、第1動力伝達経路へ切り替え後のリニアアップシフトが早期に発生することを抑制することができる。
本発明に係る自動変速機の制御装置は、第2動力伝達経路から第1動力伝達経路への切り替え点での入力回転数と、その後のリニアアップシフト点での入力回転数とを揃えることで、リニアシフト制御の連続性を確保でき、動力伝達経路を切り替えた後のリニアアップシフトでのドライバーの違和感を低減させることができるという効果を奏する。
図1は、実施形態に係る車両に備えられた駆動装置の概略構成を示したスケルトン図である。 図2は、車両における各種制御のための制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。 図3は、リニアシフト制御での入力軸回転数と出力軸回転数との関係の一例を示したグラフである。 図4は、リニアシフト制御での入力軸回転数と出力軸回転数との関係の比較例を示したグラフである。 図5は、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え制御中に、アクセル開度の変化が発生した場合における入力軸回転数と出力軸回転数との関係の一例を示したグラフである。 図6は、実施形態に係る電子制御装置が実施する制御の一例を示したフローチャートである。
以下に、本発明に係る自動変速機の制御装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
図1は、実施形態に係る自動変速機12を備えた車両10の概略構成を示したスケルトン図である。実施形態に係る車両10は、エンジン14、自動変速機12、ディファレンシャル装置64、及び、一対の車輪66などを備えている。
エンジン14は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関にて構成されている。自動変速機12は、流体式伝動装置としてのトルクコンバータ16と、前後進切り替え装置18と、ベルト式の無段変速機20と、ギヤ機構22と、車輪66に動力伝達可能な出力ギヤ24が形成されている出力軸25とを、含んで構成されている。また、自動変速機12は、エンジン14から出力されるトルク(駆動力)がトルクコンバータ16を経由して入力軸26に入力され、入力軸26に入力されたトルクが無段変速機20を経由して出力軸25に伝達される第1動力伝達経路と、トルクが入力軸26からギヤ機構22などを経由して出力軸25に伝達される第2動力伝達経路とを並列に備えており、車両10の走行状態に応じて動力伝達経路が切り替えられるように構成されている。
また、出力軸25を介して出力されるエンジン14からの動力(特に区別しない場合にはトルクや力も同義)は、出力軸25及びカウンタ軸44に各々相対回転不能に設けられて噛み合うドライブギヤ45及びドリブンギヤ46、ドリブンギヤ46と噛み合うディファレンシャル装置64のデフリングギヤ62、一対の車軸60を介して一対の車輪66に伝えられる。
トルクコンバータ16は、エンジン14のクランク軸に連結されたポンプ翼車16p、及びトルクコンバータ16の出力側部材に相当する入力軸26を介して前後進切り替え装置18に連結されたタービン翼車16tを備えており、流体を介して動力伝達を行うようになっている。また、ポンプ翼車16p及びタービン翼車16tの間にはロックアップクラッチ28が設けられており、このロックアップクラッチ28が完全係合させられることによってポンプ翼車16p及びタービン翼車16tは一体回転させられる。
前後進切り替え装置18は、第1クラッチである前進用クラッチC1及び後進用ブレーキB1とダブルピニオン型の遊星歯車装置30とを主体として構成されており、キャリヤ30cがトルクコンバータ16の入力軸26及び無段変速機20の入力側回転軸32に一体的に連結され、リングギヤ30rが後進用ブレーキB1を介して非回転部材としてのハウジング34に選択的に連結され、サンギヤ30sが小径ギヤ36に接続されている。また、サンギヤ30sとキャリヤ30cとが、前進用クラッチC1を介して選択的に連結される。前進用クラッチC1及び後進用ブレーキB1は断接装置に相当するもので、何れも油圧アクチュエータによって摩擦係合させられる油圧式摩擦係合装置である。
また、遊星歯車装置30のサンギヤ30sは、ギヤ機構22を構成する小径ギヤ36に連結されている。ギヤ機構22は、前記小径ギヤ36と、カウンタ軸38に相対回転不能に設けられている大径ギヤ40とを、含んで構成されている。カウンタ軸38と同じ回転軸心まわりには、アイドラギヤ42がカウンタ軸38に対して相対回転可能に設けられている。また、カウンタ軸38とアイドラギヤ42との間には、これらを選択的に断接する噛合クラッチD1が設けられている。噛合クラッチD1は、カウンタ軸38に形成されている第1ギヤ48と、アイドラギヤ42に形成されている第2ギヤ50と、これら第1ギヤ48及び第2ギヤ50と嵌合可能(係合可能、噛合可能)な図示されていないスプライン歯が形成されている図示されていないハブスリーブとを含んで構成されており、ハブスリーブがこれら第1ギヤ48及び第2ギヤ50と嵌合することで、カウンタ軸38とアイドラギヤ42とが接続される。また、噛合クラッチD1は、第1ギヤ48と第2ギヤ50とを嵌合する際に回転を同期させる同期機構としてのシンクロ機構S1をさらに備えている。
アイドラギヤ42は、そのアイドラギヤ42よりも大径の入力ギヤ52と噛み合っている。入力ギヤ52は、無段変速機20の後述する出力側プーリ56の回転軸心と共通の回転軸心に配置されている出力軸25に対して相対回転不能に設けられている。出力軸25は、前記回転軸心まわりに回転可能に配置されており、前記入力ギヤ52及び出力ギヤ24が相対回転不能に設けられている。これより、エンジン14のトルクが入力軸26からギヤ機構22を経由して出力軸25に伝達される第2動力伝達経路上には、前進用クラッチC1、後進用ブレーキB1、及び、噛合クラッチD1が介挿されている。なお、噛合クラッチD1は、シンクロ機構S1を備えており、噛合クラッチD1が係合する際にはシンクロ機構S1が作動することとなる。
また、無段変速機20と出力軸25との間には、これらの間を選択的に断接する第2クラッチであるベルト走行用クラッチC2が介挿されており、このベルト走行用クラッチC2が係合されることで、エンジン14のトルクが入力軸26及び無段変速機20を経由して出力軸25に伝達される第1動力伝達経路が形成される。また、ベルト走行用クラッチC2が解放されると、第1動力伝達経路が遮断され、無段変速機20から出力軸25にトルクが伝達されない。
無段変速機20は、入力軸26に連結された入力側回転軸32と出力軸25との間の動力伝達経路上に設けられ、入力側回転軸32に設けられた有効径が可変の可変プーリである入力側プーリ54と、入力側回転軸32に並行な出力側回転軸33に設けられた有効径が可変の可変プーリである出力側プーリ56と、入力側プーリ54及び出力側プーリ56の間に巻き掛けられた伝動ベルト58とを備えており、入力側プーリ54及び出力側プーリ56と伝動ベルト58との間の摩擦力を介して動力伝達が行われる。
入力側プーリ54は、入力側回転軸32に固定された固定シーブ54aと、入力側回転軸32に対して軸まわりの相対回転不能かつ軸方向の移動可能に設けられた可動シーブ54bと、それらの間のV溝幅を変更するために可動シーブ54bを移動させるための推力を発生させるプライマリ側油圧アクチュエータ54cとを、備えて構成されている。また、出力側プーリ56は、出力側回転軸33に固定された固定シーブ56aと、出力側回転軸33に対して軸まわりの相対回転不能かつ軸方向の移動可能に設けられた可動シーブ56bと、それらの間のV溝幅を変更するために可動シーブ56bを移動させるための推力を発生させる出力側油圧アクチュエータ56cとを備えて構成されている。
入力側プーリ54及び出力側プーリ56のV溝幅が変化して伝動ベルト58の掛かり径、すなわち有効径が変更されることで、変速比γが連続的に変更させられる。例えば、入力側プーリ54のV溝幅が狭くされると、変速比γが小さくされる。すなわち、無段変速機20がアップシフトされる。また、入力側プーリ54のV溝幅が広くされると、変速比γが大きくされる。すなわち、無段変速機20がダウンシフトされる。
以下、上記のように構成される自動変速機12の作動について、各走行パターンでの係合要素の係合状態を用いて説明する。
まず、無段変速機20を経由してエンジン14のトルクが出力ギヤ24に伝達される走行パターン、すなわち第1動力伝達経路を通ってトルクが伝達される走行パターンであるベルト走行モードについて説明する。このベルト走行モードでは、ベルト走行用クラッチC2が接続される一方、前進用クラッチC1、後進用ブレーキB1、及び、噛合クラッチD1が遮断される。ベルト走行用クラッチC2が接続されることで、出力側プーリ56と出力軸25とが接続されるため、出力側プーリ56と出力軸25及び出力ギヤ24とが一体回転させられる。したがって、ベルト走行用クラッチC2が接続されると、第1動力伝達経路が形成され、エンジン14のトルクが、トルクコンバータ16、入力軸26、入力側回転軸32、無段変速機20、及び、出力軸25を経由して出力ギヤ24に伝達される。
次に、ギヤ機構22を経由してエンジン14のトルクが出力ギヤ24に伝達される走行パターン、すなわち第2動力伝達経路を通ってトルクが伝達される走行パターンであるギヤ走行モードについて説明する。このギヤ走行モードでは、前進用クラッチC1及び噛合クラッチD1が係合される一方、ベルト走行用クラッチC2及び後進用ブレーキB1が解放される。
前進用クラッチC1が係合されることで、前後進切り替え装置18を構成する遊星歯車装置30が一体回転させられるので、小径ギヤ36が入力軸26と同回転速度で回転させられる。なお、前後進切り替え装置18は、前後進の切り替えが可能な有段変速機とみなすことができる。また、小径ギヤ36は、カウンタ軸38に設けられている大径ギヤ40と噛み合わされていることによって、カウンタ軸38も同様に回転させられる。さらに、噛合クラッチD1が係合されていることによって、カウンタ軸38とアイドラギヤ42とが接続され、このアイドラギヤ42が入力ギヤ52と噛み合わされていることによって、入力ギヤ52と一体的に設けられている出力軸25及び出力ギヤ24が回転させられる。このように、第2動力伝達経路に介挿されている前進用クラッチC1及び噛合クラッチD1が係合されると、エンジン14のトルクが、トルクコンバータ16、入力軸26、前後進切り替え装置18、ギヤ機構22、及び、アイドラギヤ42など経由して出力軸25及び出力ギヤ24に伝達される。
ギヤ走行モードは、低車速領域において選択される。第2動力伝達経路に基づく変速比γは、無段変速機20の最大変速比γmaxよりも大きな値に設定されている。すなわち、第2動力伝達経路における変速比γは、無段変速機20では設定されていない値に設定されている。そして、例えば、車速Vが上昇するなどしてギヤ走行モードからベルト走行モードに切り替える判定がなされると、ベルト走行モードに切り替えられる。
ギヤ走行モードからベルト走行モードに切り替えられる場合、ギヤ走行モードに対応する前進用クラッチC1及び噛合クラッチD1が係合された状態から、ベルト走行用クラッチC2及び噛合クラッチD1が係合された状態に過渡的に切り替えられる。すなわち、前進用クラッチC1及びベルト走行用クラッチC2の掛け替えが開始される。このとき、動力伝達経路が第2動力伝達経路から第1動力伝達経路に変更され、自動変速機12においては実質的にアップシフトさせられる。そして、動力力伝達経路が切り替えられた後、不要な引き摺りやギヤ機構22等の高回転化を防止するために噛合クラッチD1が解放される。
ベルト走行モードからギヤ走行モードに切り替えられる場合、ベルト走行用クラッチC2が係合された状態から、ギヤ走行モードへの切り替え準備として噛合クラッチD1が係合される状態に過渡的に切り替えられる。このとき、ギヤ機構22を経由して遊星歯車装置30のサンギヤ30sにも回転が伝達された状態となり、この状態から前進用クラッチC1及びベルト走行用クラッチC2の掛け替え、すなわち前進用クラッチC1の係合と、ベルト走行用クラッチC2の遮断とが実行されることによって、動力伝達経路が第1動力伝達経路から第2動力伝達経路に切り替えられる。このとき、自動変速機12にあっては実質的にダウンシフトさせられる。
図2は、車両10における各種制御のための制御機能及び制御系統の要部を説明する図である。図2において、車両10は、例えば自動変速機12の制御装置を含む電子制御装置80を備えている。電子制御装置80は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両10の各種制御を実行する。例えば、電子制御装置80は、エンジン14の出力制御、無段変速機20の変速制御、及び、自動変速機12の走行モードの切換制御などを実行する。
電子制御装置80には、車両10が備える各種センサ、例えば各種回転数センサ82,84,86,88、90、アクセル開度センサ92などによる検出信号に基づく値、例えばエンジン回転数Ne、タービン回転数Ntである入力軸回転数Nin、プライマリプーリ回転数Npri、出力側回転軸33の回転数であるセカンダリプーリ回転数Nsec、車速Vに対応する出力軸回転数Nout、及び、アクセル開度Accなどが、それぞれ供給される。また、電子制御装置80からは、エンジン14の出力制御のためのエンジン出力制御指令信号Se、無段変速機20の変速に関する油圧制御のための油圧制御指令信号Scvt、自動変速機12の走行モードの切り替えに関連する前進用クラッチC1、後進用ブレーキB1、ベルト走行用クラッチC2、及び、噛合クラッチD1を制御するための油圧制御指令信号Sswt、トルクコンバータ16の油圧制御のための油圧制御指令信号Sluなどが、それぞれ出力される。例えば、油圧制御指令信号Sswtとして、前進用クラッチC1、後進用ブレーキB1、ベルト走行用クラッチC2、及び、噛合クラッチD1の各々の油圧アクチュエータへ供給される各油圧を調圧する各ソレノイド弁を駆動するための指令信号(油圧指令)が油圧制御回路100へ出力される。また、電子制御装置80は、例えば出力軸回転数Noutと入力軸回転数Ninとに基づいて無段変速機20の変速比γ(=Nin/Nout)を逐次算出する。
ここで、実施形態に係る車両10においては、入力軸回転数Ninが所定回転数であることを条件に、第2動力伝達経路から第1動力伝達経路への切り替え制御、すなわち、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え制御を実行する。そして、リニアシフト制御中の前記所定回転数は、第1動力伝達経路(ベルト走行モード)選択時のリニアアップシフト判断回転数としている。
具体的には、図3に示すように、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え点における入力軸回転数Nin、言い換えれば、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え判定回転数を、ギヤ走行モードからベルト走行モードへ切り替えた後のリニアアップシフト点における入力軸回転数Nin、言い換えれば、ベルト走行モードでのリニアアップシフト判断回転数と同じにしている。
ギヤ走行モードで車両10が加速されていき、入力軸回転数Ninがリニアアップシフト判断回転数に到達したら(図3中の点A)、ギヤ走行モードからベルト走行モードに切り替える。なお、ベルト走行モード移行時の初期リニア目標回転数(図3中の点Cでの入力軸回転数Nin)は、リニアアップシフト判断回転数よりも低い、無段変速機20の最大変速比γmax上の入力軸回転数Ninから算出されるリニア目標回転数となる。そして、ベルト走行モードで車両10が加速されていき、入力軸回転数Ninがリニアアップシフト判断回転数に到達したら(図3中の点B)、無段変速機20の入力側プーリ54のV溝幅を所定量だけ狭くして、無段変速機20のアップシフトを行う。なお、無段変速機20のアップシフト後の初期リニア目標回転数(図3中の点Dでの入力軸回転数Nin)は、前記リニア目標回転数となる。
実施形態に係る車両10においては、上述したように、リニアシフト制御中のギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え判定回転数を、ベルト走行モードでのリニアアップシフト判断回転数と揃えることによって、リニアシフト制御の連続性を確保でき、図4に示すような、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替えを基本変速線で行う場合よりも、ドライバーの違和感を低減させることができる。また、ギヤ走行モードで、高回転まで使用することにより、駆動力を確保することができる。
なお、第2動力伝達経路から第1動力伝達経路への切り替え制御中、すなわち、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え制御中に、アクセル開度Accの変化が発生した場合には、第1動力伝達経路(ベルト走行モード)に切り替え後の初期目標回転数をアクセル開度Accの変化相当分補正するようにしてもよい。
例えば、図5に示すように、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え制御開始時(図5中の点a)におけるアクセル開度Accと、ベルト走行モード移行時(図5中の点b)のアクセル開度Accとから、アクセル開度Accの変化相当分だけ、前記切り替え制御開始時(図5中の点a’)における目標入力軸回転数を補正して、ベルト走行モード移行時(図5中の点b’)の目標入力軸回転数を求める。そして、目標入力軸回転数の変化量Gだけ、ギヤ走行モードからベルト走行モード移行時(図5中の点C)の初期リニア目標回転数を補正し、補正後(図5中の点C’)の初期リニア目標回転数を算出する。
これにより、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え中のアクセル開度Accの変化によって、ベルト走行モードに切り替えた後のリニアアップシフトが早期に発生することを抑制することができる。
図6は、実施形態に係る電子制御装置80が実施する制御の一例を示したフローチャートである。
まず、電子制御装置80は、リニアシフト制御であるか判断する(ステップS1)。リニアシフト制御である場合(ステップS1でYes)、電子制御装置80は、システム状態がベルト走行モードであるか判断する(ステップS2)。システム状態がベルト走行モードである場合(ステップS2でYes)、リニア目標回転数を設定して(ステップS3)、目標入力軸回転数を設定する(ステップS6)。一方、システム状態がベルト走行モードでない場合(ステップS2でNo)、電子制御装置80は、リニアアップシフト判断回転数を設定して(ステップS4)、目標入力軸回転数を設定する(ステップS6)。また、ステップS1にて、リニアシフト制御でない場合(ステップS1でNo)、電子制御装置80は、基本変速線を設定して(ステップS5)、目標入力軸回転数を設定する(ステップS6)。
次に、電子制御装置80は、システム状態がギヤ走行モードであるか判断する(ステップS7)。システム状態がギヤ走行モードである場合(ステップS7でYes)、電子制御装置80は、ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え判定回転数を算出する(ステップS8)。そして、電子制御装置80は、「目標入力軸回転数<ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え判定回転数」の関係を満たすか判断する(ステップS9)。「目標入力軸回転数<ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え判定回転数」の関係を満たす場合(ステップS9でYes)、電子制御装置80は、「システム状態=ベルト走行モード」となるように、ギヤ走行モードからベルト走行モードに切り替えて(ステップS10)、一連の制御を終了する。一方、「目標入力軸回転数<ギヤ走行モードからベルト走行モードへの切り替え判定回転数」の関係を満たさない場合(ステップS9でNo)、電子制御装置80は、そのまま一連の制御を終了する。
また、ステップS7にて、システム状態がギヤ走行モードでない場合(ステップS7でNo)、電子制御装置80は、ベルト走行モードからギヤ走行モードへの切り替え判定回転数を算出する(ステップS11)。そして、電子制御装置80は、「目標入力軸回転数≧ベルト走行モードからギヤ走行モードへの切り替え回転数」の関係を満たすか判断する(ステップS12)。「目標入力軸回転数≧ベルト走行モードからギヤ走行モードへの切り替え回転数」の関係を満たす場合(ステップS12でYes)、電子制御装置80は、「システム状態=ギヤ走行モード」となるように、ベルト走行モードからギヤ走行モードに切り替えて(ステップS13)、一連の制御を終了する。一方、「目標入力軸回転数≧ベルト走行モードからギヤ走行モードへの切り替え回転数」の関係を満たさない場合(ステップS12でNo)、電子制御装置80は、そのまま一連の制御を終了する。
10 車両
12 自動変速機
14 エンジン
18 前後進切り替え装置
20 無段変速機
66 車輪
80 電子制御装置

Claims (2)

  1. エンジンの動力を無段変速機を介して車輪へ伝達する第1動力伝達経路と、前記エンジンの動力を歯車装置を介して前記車輪へ伝達する第2動力伝達経路とを並列に備え、
    前記第1動力伝達経路と前記第2動力伝達経路とが択一的に用いられる自動変速機の制御装置であって、
    入力回転数が所定回転数であることを条件に、前記第2動力伝達経路から前記第1動力伝達経路へ切り替え制御を実行し、
    リニアシフト制御中の前記所定回転数は、前記第1動力伝達経路選択時のリニアアップシフト判断回転数とすることを特徴とする自動変速機の制御装置。
  2. 前記第2動力伝達経路から前記第1動力伝達経路への切り替え制御中にアクセル変化が発生した場合には、前記第1動力伝達経路に切り替え後の初期目標回転数をアクセル変化相当分補正することを特徴とする請求項1に記載の自動変速機の制御装置。
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