(57)【要約】バリエータ伝達動力を減らすことにより摩擦伝動に伴う動力損失を減らしてバリエータ（１５）の寸法と重量を小さくするとともに，バリエータ変速レシオ幅を上回る変速レシオ幅を有する無段変速機（１００）を提供する。４つの要素を２つの自由度に規制する遊星歯車機構（１９）の，端から２番目の要素に入力軸（１）を結合しておき，端から１番目の要素と３番目の要素はバリエータ（１５）の２つの軸に結合しておき，端から１番目の要素と４番目の要素と出力軸（１３）を選択的に係合しつつバリエータ（１５）の回転数比を変えて変速する。
2016098685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構の，速度線図上に並ぶ４つの要素のうち，端から１番目の要素及び３番目の要素をバリエータの２つの軸と直接または固定された回転数比で結合しておき，２番目の要素を入力軸と直接または固定された回転数比で結合しておき，前記バリエータの回転数比を変えると前記１番目の要素の変速レシオ幅と前記４番目の要素の変速レシオ幅の積が，前記バリエータの変速レシオ幅を上回ることを特徴とする無段変速機。
【請求項２】
４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構を備え，該遊星歯車機構の速度線図上に並ぶ４つの要素のうち，端から１番目の要素と３番目の要素にバリエータの２つの軸が結合され，２番目の要素に入力軸が結合され，前記１番目の要素と４番目の要素は係合機構を介してそれぞれ出力軸と係合することができ，前記バリエータの変速比範囲内に前記１番目の要素と係合したときの前記出力軸の回転数と前記４番目の要素と係合したときの前記出力軸の回転数が等しくなる変速比が存在することを特徴とする無段変速機。
【請求項３】
入力軸と，キャリアと第１ピニオンと第２ピニオンとサンギヤと第１リングギヤと第２リングギヤで構成される遊星歯車機構と，第５ギヤと同軸上に一体化され対向配置された第１円錐部材と第２円錐部材とで構成される第１プーリーと，前記第１リングギヤと同軸上に一体化され対向配置された第３円錐部材と第４円錐部材とで構成される第２プーリーと，前記第１プーリーと前記第２プーリーに巻き掛けられたベルトとから構成され，前記第１プーリーの２つの円錐部材の距離により定まる巻き掛け径と前記第２プーリーの２つの円錐部材の距離により定まる巻き掛け径の比に応じて回転数比を変えることができるバリエータと，前記第２リングギヤと第１クラッチにより係合することができる第１ギヤと，前記第１ギヤとかみ合う第２ギヤと，前記サンギヤと同軸上に一体化された第３ギヤと，前記第３ギヤ及び前記第５ギヤとかみ合う第４ギヤと，第２クラッチにより前記第４ギヤと係合することができかつ前記第２ギヤと一体化された出力軸とから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無段変速機。
【請求項４】
前記入力軸と同軸上に最も入力に近い場所に前記第３ギヤ，次に前記第１ギヤ，その次に前記第１クラッチの順に各機構要素が配置されており，前記出力軸と同軸上に軸方向で最も入力に近い場所に前記第４ギヤ，次に前記第２クラッチ，その次に前記第２ギヤが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の無段変速機。
【請求項５】
前記入力軸と同軸上の入力から最も遠い場所に前記第２プーリーは配置されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の無段変速機構。
【請求項６】
少なくとも３つの穴があけられた固定部材の３つの穴に，それぞれ前記第１リングギヤ又は前記第２プーリーを支持する第１軸受と前記出力軸の端部を支持する第２軸受と前記第５ギヤ又は第１プーリーを支持する第３軸受が固定されており，かつ前記固定部材がケースに固定されていることを特徴とする請求項３から５の何れかに記載の無段変速機。
【請求項７】
３つの要素の回転数を２つの自由度にそれぞれ規制する第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構を備え，該第１遊星歯車機構の速度線図上で端から１番目の要素と３番目の要素に前記バリエータの２つの軸が結合され，２番目の要素に前記入力軸が結合されており，前記１番目の要素と前記出力軸との間に係合機構を備えており，前記第２遊星歯車機構の速度線図上で端から２番目の要素と前記第１遊星歯車機構の前記３番目の要素が結合されており，前記第２遊星歯車機構の端から３番目の要素は前記出力軸と結合されており，該第２遊星歯車機構の端から１番目の要素と前記入力軸との間に係合機構を備えており，２つの係合機構を選択的に係合することができることを特徴とする無段変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は無段変速機に関し、より詳細には摩擦伝動を用いるバリエータの伝達動力を減ずることによりバリエータ重量と伝達損失を減じ、かつバリエータ変速レシオ幅を超える変速レシオ幅を有する無段変速機に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】  従来の摩擦伝動を用いる無段変速機は、入力軸をバリエータ軸１に、出力軸をバリエータ軸２に連結しておき、バリエータ軸１とバリエータ軸２の間の回転数比を無段階に変えることにより、入力軸と出力軸の回転数比を無段階に可変するものがある。【０００３】  ところで、２つのバリエータ軸と入力軸との間に独立した２つの係合機構を備え、また２つのバリエータ軸と出力軸との間に独立した２つの係合機構を備えてあり、入力軸と２つのバリエータ軸を選択的に係合して駆動側とするとともに入力軸と係合しない方のバリエータ軸を出力軸と係合して従動側とする無段変速機が知られている（たとえば、特許文献１を参照）。【０００４】  また、３つの要素（たとえばサンギヤ、リングギヤ、キャリア）の回転自由度を２（たとえば遊星歯車の自転と公転）に制限する遊星歯車機構を１つ備え、３つの要素のうち中間回転数となる要素を入力軸に結合し、残りの２つの要素はそれぞれ２つのバリエータ軸に結合してあり、２つのバリエータ軸と出力軸との間に係合機構を備えて、出力軸と２つのバリエータ軸を選択的に係合する無段変速機が知られている（たとえば、特許文献２を参照）。【０００５】  また、３つの要素（たとえばサンギヤ、リングギヤ、キャリア）の回転自由度を２（たとえば遊星歯車の自転と公転）に制限する遊星歯車機構を１つ備え、３つの要素のうち中間回転数となる要素を入力軸に結合し、もう１つの要素は出力軸に、残り１つの要素と２つのバリエータ軸との間に独立した２つの係合機構を備え、また２つのバリエータ軸と出力軸との間に独立した２つの係合機構を備えてあり、遊星歯車要素と２つのバリエータ軸を選択的に係合して駆動側とするとともに、遊星歯車要素と係合しない方のバリエータ軸を出力軸と係合して従動側とする無段変速機が知られている（たとえば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２９３６６３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２９３３８号公報
【特許文献３】米国特許第５６４３１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  従来の無段変速機では、変速機の伝達動力の全てがバリエータに入力され、摩擦伝動により出力軸に伝達されるため、伝達損失が増すという問題があった。  また、伝達動力がすべてバリエータを通過するため伝達動力に応じた強度のバリエータが必要となり、伝達動力を大きくするとバリエータの寸法・重量が増大してしまうという問題があった。  また、変速機の変速レシオ幅はバリエータの変速レシオ幅に等しいため、変速機の変速レシオ幅はバリエータの変速レシオ幅の制約を受ける。ベルト式又はチェーン式バリエータでは、変速レシオ幅を広げるためにプーリーの巻き掛け径の最大値を大きくするとプーリーの寸法と重量が増大する。またプーリーの巻き掛け径の最小値を小さくするとベルト又はチェーンにかかる荷重が増大する。他の方式においても同様であり、変速機の変速レシオ幅拡大には構造上の限界があるという問題があった。【０００８】  また、上記特許文献３に記載されている無段変速機では、上記３つの問題点は解決するものの、バリエータに加えて４つの係合機構と１つの遊星歯車機構を備える必要があることから、変速機全体の寸法・重量が大きくなってしまうという問題があった。【０００９】  そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、バリエータの寸法・重量を軽減して、摩擦伝動に伴う伝達損失を削減しながら、バリエータの制約を超える変速レシオ幅を有する無段変速機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記目的を達成するための本発明の無段変速機は、４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構の，速度線図上に並ぶ４つの要素のうち，端から１番目の要素及び３番目の要素をバリエータの２つの軸と直接または固定された回転数比で結合しておき，２番目の要素を入力軸と直接または固定された回転数比で結合しておき，バリエータの回転数比を変えると１番目の要素の変速レシオ幅と４番目の要素の変速レシオ幅の積が，バリエータの変速レシオ幅を上回ることを特徴とする。【００１１】  従って詳細については後述するが、４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する上記遊星歯車機構の速度線図上の端から１番目の要素（５）からの出力１と，端から４番目の要素（７）からの出力２とを選択的に出力軸（１３）から取り出す時の変速機全体の変速レシオ幅はバリエータの変速レシオ幅を上回ることが可能となる。従って、出力１と出力２を係合機構を介して選択的に出力軸（１３）に係合することにより，全体としてバリエータの変速レシオ幅を上回る変速レシオ幅の無段変速機を構成することが可能となる。【００１２】  また上記無段変速機においては入力軸から出力１への経路において，速度線図上の端から２番目の要素（２）に入った動力は，一部が端から３番目の要素（６）を経由してバリエータ軸２（１７）に伝達されベルトを介してバリエータ軸１（１６）に伝達され，残りは端から１番目の要素（５）に伝達され，分割された動力は出力軸（１３）で合流して出力されるから，バリエータを通過する動力は変速機の伝達動力より小さくなる。【００１３】  さらに、上記無段変速機においては入力軸から出力２への経路において，速度線図上の端から２番目の要素（２）に入った動力は，一部が端から１番目の要素（５）を経由してバリエータ軸１（１６）に伝達されベルトを介してバリエータ軸２（１７）に伝達されて端から３番目（６）の要素から遊星歯車機構へ戻って遊星歯車機構内部を経由する動力と合流して端から４番目の要素（７）から出力されるから，バリエータを通過する動力を変速機の伝達動力より小さくすることができる。【００１４】  このように，バリエータを通過する動力を変速機の伝達動力より常に小さくすることができるため，摩擦伝動による動力損失を好適に低減することができ，かつバリエータの寸法・重量を小さくすることが可能となる。【００１５】  本発明の無段変速機の第２の特徴は，４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構を備え，速度線図上に並ぶ４つの要素のうち，端から１番目の要素と３番目の要素にバリエータの２つの軸が結合され，２番目の要素に入力軸が結合され，１番目の要素と４番目の要素は係合機構を介してそれぞれ出力軸と係合することができ，かつ特定のバリエータの回転数比（一般的にはバリエータ変速レシオ幅の端）で，１番目の要素と係合したときの出力軸回転数と４番目の要素と係合したときの出力軸回転数が等しくなることである。【００１６】  上記構成では，一方の係合要素からもう一方の係合要素へ切り替えを行う際に，特定のバリエータの回転数比で切り替えれば，切り替えに際して各要素の回転数は変わらないから，それぞれの係合状態の間に変速比の継ぎ���はなく，かつ変速機の変速レシオ幅をバリエータ変速レシオ幅より大きくとりつつ，バリエータの寸法・重量を小さくすることが可能となる。【００１７】  本発明に係る無段変速機の第３の特徴は，入力軸（１）と，キャリア（２）と第１ピニオン（３）と第２ピニオン（４）とサンギヤ（５）と第１リングギヤ（６）と第２リングギヤ（７）で構成される遊星歯車機構（１９）と，第５ギヤ（１２）と同軸上に一体化され対向配置された第１円錐部材（１６a）と第２円錐部材(１６b)とで構成される第１プーリー（１６）と，前記第１リングギヤ（６）と同軸上に一体化され対向配置された第３円錐部材（１７a）と第４円錐部材（１７b）とで構成される第２プーリー（１７）と，前記第１プーリー（１６）と前記第２プーリー（１７）に巻き掛けられたベルト（１８）とから構成され，前記第１プーリー（１６）の２つの円錐部材の距離により定まる巻き掛け径と前記第２プーリー（１７）の２つの円錐部材の距離により定まる巻き掛け径の比に応じて回転数比を変えることができるバリエータ（１５）と，前記第２リングギヤ（７）と第１クラッチ（２０）により係合することができる第１ギヤ（８）と，前記第１ギヤ（８）とかみ合う第２ギヤ（９）と，前記サンギヤ（５）と同軸上に一体化された第３ギヤ（１０）と，前記第３ギヤ（１０）及び前記第５ギヤ（１２）とかみ合う第４ギヤ（１１）と，第２クラッチ（２１）により前記第４ギヤ（１１）と係合することができかつ前記第２ギヤ（９）と一体化された出力軸（１３）とから構成されていることである。【００１８】  上記構成では，前記出力軸（１３）は前記サンギヤ（５）、前記第２リングギヤ（７）及び前記第１プーリー（１６）と歯車対を介してそれぞれ連結されているから，歯車の歯数比を調整すれば，遊星歯車機構及びバリエータの回転数とは独立に，出力先の要求に応じて前記出力軸（１３）の回転数を決めることが可能となる。【００１９】  本発明に係る無段変速機の第４の特徴は，前記入力軸（１）と同軸上に最も入力に近い場所に前記第３ギヤ（１０），次に前記第１ギヤ（８），その次に前記第１クラッチ（２０）の順に各機構要素が配置されており，前記出力軸（１３）と同軸上に軸方向で最も入力に近い場所に前記第４ギヤ（１１），次に前記第２クラッチ（２１），その次に前記第２ギヤ（９）が配置されていることである。【００２０】  上記構成では，前記第１クラッチ（２０）と前記第２クラッチ（２１）は前記第１ギヤ（８）および前記第２ギヤ（９）を挟んで軸方向に離れているから２つのクラッチの外径同士は干渉せず，伝達トルクに応じたクラッチ外径の拡大が容易となり結果としてクラッチの軸方向の寸法を小さくして変速機の軸方向寸法を小さくすることが可能となる。【００２１】  本発明に係る無段変速機の第５の特徴は，前記入力軸（１）と同軸上の入力から最も遠い場所に第２プーリー（１７）が配置されていることである。【００２２】  上記構成では，前記第２プーリー（１７）は同軸配置された要素の端に位置するから，前記第２プーリー（１７）を油圧により作動させる際に，軸端から容易に作動油を供給することが可能となる。【００２３】  本発明に係る無段変速機の第６の特徴は，少な��とも３つの穴があけられた固定部材（３０）の３つの穴に，それぞれ前記第１リングギヤ（６）又は前記第２プーリー（１７）を支持する第１軸受と前記出力軸（１３）の端部を支持する第２軸受と前記第５ギヤ（１２）又は第１プーリー（１６）を支持する第３軸受が固定されており，かつ前記固定部材（３０）がケース（４０）に固定されていることである．【００２４】  上記構成によれば，変速機を構成する部品をあらかじめ前記固定部材（３０）に組み付けておき，これを前記ケース（４０）へ固定することにより組立性が向上する。【００２５】  本発明に係る無段変速機の第７の特徴は、３つの要素の回転数を２つの自由度にそれぞれ規制する第１遊星歯車機構及び第２遊星歯車機構を備え，該第１遊星歯車機構の速度線図上で端から１番目の要素と３番目の要素に前記バリエータの２つの軸が結合され，２番目の要素に前記入力軸が結合されており，前記１番目の要素と前記出力軸との間に係合機構を備えており，前記第２遊星歯車機構の速度線図上で端から２番目の要素と前記第１遊星歯車機構の前記３番目の要素が結合されており，前記第２遊星歯車機構の端から３番目の要素は前記出力軸と結合されており，該第２遊星歯車機構の端から１番目の要素と前記入力軸との間に係合機構を備えており，２つの係合機構を選択的に係合することができることである。【００２６】  上記構成によれば、３つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構を２組用いることにより、４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構を備えた上記無段変速機と同等の機能を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００２７】  本発明の無段変速機によれば，摩擦伝動を用いた無段変速機において，動力源から入力軸に入る動力を４つの要素を２つの自由度に規制する遊星歯車機構に入力して，バリエータによる変速を行うことにより，バリエータの伝達動力が変速機の伝達動力より常に小さくかつバリエータの変速レシオ幅を上回る変速レシオ幅を付与することが可能となる。これにより，バリエータの寸法・重量は著しく軽減され，摩擦伝動に伴う動力損失は小さくなる。さらに，本発明の無段変速機によれば，構成部品を固定部材に組み付けたうえでケースに固定することにより，組立作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の無段変速機の変速原理を示す速度線図である。
【図２】本発明の無段変速機を示す構成図である。
【図３】第１クラッチを係合した時の本発明の無段変速機の動力伝達経路を示す説明図である。
【図４】第１クラッチの係合時における本発明に係る遊星歯車機構の速度線図ならびに各要素に特化した動力フローをそれぞれ示す説明図である。
【図５】第２クラッチを係合した時の本発明の無段変速機の動力伝達経路を示す説明図である。
【図６】第２クラッチの係合時における本発明に係る遊星歯車機構の速度線図ならびに各要素に特化した動力フローをそれぞれ示す説明図である。
【図７】本発明の無段変速機の変速原理に係る変形例を示す速度線図である。
【図８】本発明の無段変速機に係る変速機の回転数比を示す説明図である。
【図９】本発明の無段変速機に係るプーリーの回転数を示す説明図である。
【図１０】本発明の無段変速機に係るプーリートルクを示す説明図である。
【図１１】本発明の無段変速機に係るプーリー伝達動力を示す説明図である。
【図１２】本発明の無段変速機の変形例１に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図１３】本発明の無段変速機の変形例２に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図１４】本発明の無段変速機の変形例３に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図１５】本発明の無段変速機の変形例４に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図１６】本発明の無段変速機の変形例５に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図１７】本発明の無段変速機の変形例６に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図１８】本発明の無段変速機の変形例７に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図１９】本発明の無段変速機の変形例８に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図２０】本発明の無段変速機の変形例９に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図２１】本発明の無段変速機の変形例１０に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図２２】本発明の無段変速機の変形例１１に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図２３】本発明の無段変速機の変形例１２に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【図２４】本発明の無段変速機の変形例１３に係る遊星歯車機構を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】  以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。
【００３０】  図１は本発明の無段変速機の変速原理（すなわち、４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構の，速度線図上に並ぶ４つの要素のうち，端から１番目の要素及び３番目の要素をバリエータの２つの軸と直接または固定された回転数比で結合しておき，２番目の要素を入力軸と直接または固定された回転数比で結合しておき，前記バリエータの回転数比を変えると前記１番目の要素の変速レシオ幅と前記４番目の要素の変速レシオ幅の積が，前記バリエータの変速レシオ幅を上回る、という変速原理）を表す遊星歯車機構の速度線図である。前記１番目の要素から動力を取り出す場合を出力１，前記４番目の要素から動力を取り出す場合を出力２と呼ぶ。  速度線図の縦軸は回転数を示し，横方向の距離は遊星歯車機構の各要素の回転数比を示す。
【００３１】  左から数えて１番目の要素の回転数をN1，２番目の要素の回転数をN2，３番目の要素の回転数をN3，４番目の要素の回転数をN4と呼ぶ。速度線図上の左から１番目の要素と２番目の要素との間隔を１としたときの，２番目の要素と３番目の要素との間隔をλ１，２番目の要素と４番目の要素との間隔をλ２とする。２番目の要素と４番目の要素との間隔は，２番目の要素と３番目の要素との間隔より大きくなければ，４番目にはなりえないことからλ２＞λ１となる。左から２番目の要素を入力に結合するからN2=Ninである。左から１番目の要素をバリエータ軸１に直接又は固定された回転数比で結合して，３番目の要素をバリエータ軸２に直接または固定された回転数比で結合する。  速度線図上でN1に対するN3の回転数比をrとする。
【００３２】  バリエータ軸１とバリエータ軸２の円と線分はベルト式バリエータを模しており，大きな円は巻き掛け径の最大状態を，小さな円は巻き掛け径の最小状態を示し，円と円を結ぶ線分は巻き掛けられたベルトの状態を示す。  第１プーリーの巻き掛け径が最小で第２プーリーの巻き掛け径が最大のとき，rは最小値r_minをとり，各要素の回転数は速度線図上の右下がりの線分上の黒丸で表される。このときの遊星歯車機構の３つの要素の回転数はN1_min，N3_min，N4_minとする．なお２番目の要素は入力軸に結合されるから，rが変わってもN2は変化しない。  第１プーリーの巻き掛け径が最大で第２プーリーの巻き掛け径が最小のとき，rは最大値r_maxをとり，各要素の回転数は速度線図上の右上がりの線分上の黒丸で表される。このときの遊星歯車機構の３つの要素の回転数はN1_min，N3_min，N4_minとする。   バリエータ変速レシオ幅はr_max/r_minである。  N1はr=r_minのとき最大値となり，r=r_maxのとき最小値となる．出力１の変速レシオ幅はN1の最大値と最小値の比に相当するから，N1_min/N1_maxで表される。  N4はr=r_maxのとき最大値となり，r=r_minのとき最小値となる．出力２の変速レシオ幅はN4の最大値と最小値の比に相当するから，N4_max/N4_minで表される。
【００３３】  ここで、上記変速原理が成り立つことを証明する。遊星歯車機構における入力軸回転数をNinとすれば，N1,N2,N3,N4は式１から式４に従う。式１：N1×r=N3式２：N2=Nin式３：(N2-N1)×λ1=N3-N2式４：(N2-N1)×λ2=N4-N2式３に式１と式２を代入すれば式５となる。式５：(Nin-N1)×λ1=N1×r-Nin式５をN1について解けば式６となる。式６：N1={(1+λ1)/(r+λ1)}×Nin式１に式６を代入すれば式７となる。式７：N3={r×(1+λ1)/(r+λ1)}×Nin式４に式２と式６を代入してN4について整理すれば式８となる。式８：N4={r×(1+λ2)+λ1-λ2}/(r+λ1)×Nin
【００３４】  上記変速原理は，出力１の変速レシオ幅と出力２の変速レシオ幅の積と，バリエータ変速レシオ幅の大小関係が，式９を満たすことと等値である。式９：(N1_min/N1_max)×(N4_max/N4_min)＞r_max/r_min式９の左辺に式６と式８を代入すれば式１０となる。式１０：{(1+λ1)/(r_min+λ1)}/{(1+λ1)/(r_max+λ1)}×[{r_max×(1+λ2)+λ1-λ2}/(r_max+λ1)]/[{r_min×(1+λ2)+λ1-λ2}/(r_min+λ1)]＞r_max/r_min式１０の左辺を整理すれば式１１となる。式１１：{r_max×(1+λ2)-(λ2-λ1)}/{r_min×(1+λ2)-(λ2-λ1)}＞r_max/r_minN4は常に正の値だから式１１の左辺の分母は常に正の値であることを利用して，式１１の両辺にr_min×{r_min×(1+λ2)-(λ2-λ1)}を掛けると式１２となる。式１２：(λ2-λ1)×(r_max-r_min)＞0λ2＞λ1かつr_max＞r_minなので式１２は常に成り立つ。式１２と等値である式９も常に成り立つから，上記変速原理が証明された。
【００３５】  次に、上記変速原理においてバリエータの伝達動力が変速機の伝達動力より常に小さくなることを示す。  先ず、トルクを求める。ここでは歯車やバリエータの伝達効率は１と仮定した。遊星歯車機構の軸上での入力トルクをTinとして，遊星歯車の速度線図上の４つの要素に入るトルクを、それぞれT1，T2，T3，T4とする。速度線図で左から２番目の要素に入力されるから，常に式１３が成り立つ。式１３：T2=Tin  遊星歯車の速度線図で，左から１番目の要素から出力する場合のトルクを求める。梃子の原理からT1は式１４で表せる。式１４：T1=-λ1/(1+λ1)×Tin同様にT3は式１５で表せる。式１５：T3=-1/(1+λ1)×Tinなお，T4はゼロである。  遊星歯車の速度線図で，左から４番目の要素から出力する場合のトルクを求める．遊星歯車の公転のトルクつり合いは式１６で表される。式１６：T1+T2+T3+T4=0遊星歯車の自転のトルクつり合いは式１７で表される。式１７：T1=T3×λ1+T4×λ2T1とT3はバリエータでつながっているから，トルクの関係は式１８で表される。式１８：T1=-r×T3式１７に式１８を代入して整理すると，式１９となる。式１９：T3=-{λ2/(λ1+r)}×T4式１６に式１９を代入して整理すると，式２０となる。式２０：T4=-[(λ1+r)/{λ1-λ2+(λ2+1)×r}]×Tin式１９に式２０を代入して整理すると，式２１となる。式２１：T3=λ2/{λ1-λ2+(λ2+1)×r}×Tin式１８に式２１を代入して整理すると，式２２となる。式２２：T1=-[r×λ2/{λ1-λ2+(λ2+1)×r}]×Tin以上でトルクが求められた。
【００３６】  次に、本発明に係る上記変速原理においてバリエータ伝達動力が変速機の伝達動力より小さくなる効果に関する成立条件を以下に示す。  変速機の伝達動力をPとすれば，これは回転数とトルクの積だから式２３で表される。式２３：P=Nin×Tin  図１の遊星歯車機構の速度線図で，左から１番目の要素から出力した場合のバリエータ伝達動力をP1とする．これは左から３番目の要素から出てバリエータ軸２に入りバリエータ軸１に伝わる動力にほかならないから，P1は式２４で表される。式２４：P1=-N3×T3 ただしT3は式１５式２４に式７と式１５を代入して整理すると式２５となる。式２５：P1=r/(r+λ1)×P  左から４番目の要素から出力した場合のバリエータ伝達動力をP2とする。これは左から１番目の要素から出てバリエータ軸１に入りバリエータ軸２に伝わり，左から３番目の要素に入る動力だから，P2は式２６で表される。式２６：P2=N3×T3  ただしT3は式２１式２６に式７と式２１を代入して整理すると式２７となる。式２７：P2={r×λ2×(1+λ1)}/[{r+λ1}×{λ1-λ2+(1+λ2)×r}]×PP1とP2が式２８と式２９を満たす場合，バリエータ伝達動力が変速機の伝達動力より小さい。式２８：P1＜P式２９：P2＜P式２８はλ1＞0だから常に成立する。式２９に式２７を代入すると式３０となる。式３０：{r×λ2×(1+λ1)}/[{r+λ1}×{λ1-λ2+(1+λ2)×r}]×P＜P式３０の両辺をPで割ると式３１となる。式３１：{r×λ2×(1+λ1)}/[{r+λ1}×{λ1-λ2+(1+λ2)×r}]＜1P2は常に正であり，式３１の分子も常に正だから，式３１の分母は常に正である．これを利用して式３１を整理すれば式３２となる。式３２：r×λ2×(1+λ1)＜{r+λ1}×{λ1-λ2+(1+λ2)×r}式３２をrについて整理すると式３３となる。式３３：r^2+2×(λ1-λ2)/(1+λ2)×r+{λ1×(λ1-λ2)/(1+λ2)}＞0式３３の左辺をrについて因数分解すれば式３４となる。式３４：(r+[λ1-λ2+{λ2×(λ2-λ1)×(1+λ1)}^0.5)]/(1+λ2))×(r+[λ1-λ2-{λ2×(λ2-λ1)×(1+λ1)}^0.5)]/(1+λ2))＞0式３２の右辺が常に正であることを利用すれば，式３５となる。式３５：λ1-λ2+r×(1+λ2)＞0式３５の左辺を1+λ2で割れば式３６となる。式３６：r+(λ1-λ2)/(1+λ2)＞0式３４は２つの式の積だが，第１式は式３６から常に正である．式３４の不等式から第１式を削除すれば式３７となる。式３７：r+[λ1-λ2-{λ2×(λ2-λ1)×(1+λ1)}^0.5)]/(1+λ2)＞0式３７をrについて整理すると式３８となる。式３８：r＞[(λ2-λ1)+{λ2×(λ2-λ1)×(1+λ1)}^0.5]/(1+λ2)rの最小値はr_minだから，式３８を満たす条件は式３９となる。式３９：r_min＞[(λ2-λ1)+{λ2×(λ2-λ1)×(1+λ1)}^0.5]/(1+λ2)式３９を満たすようにr_min，λ1，λ2の値を決めれば，常にバリエータ伝達動力が変速機の伝達動力より小さくなる。
【００３７】  出力１と出力２を選択的に係合して，変速レシオ幅の範囲内で任意の回転数比をとれる無段変速機を構成するためには，バリエータがとりうる回転数比の中に，出力１と出力２のどちらを選んでも入力軸に対する出力軸の回転数比が等しくなるようなバリエータの回転数比が存在する必要がある。そこで，出力１と出力２が，出力軸上で回転数が等しくなるための条件を示す。  １番目の要素に対する出力軸の回転数比をr1とする。４番目の要素に対する出力軸の回転数比をr2とする。式４０が成立することが，出力軸上で回転数が等しくなる条件である。式４０：N1×r1=N4×r2式４０へ式６と式８を代入すると式４１となる。式４１：(1+λ1)/(r+λ1)×Nin×r1={r×(1+λ2)+λ1-λ2}/(r+λ1)×Nin×r2式４１を整理すると式４２となる。式４２：r1/r2={r×(1+λ2)+λ1-λ2}/(1+λ1)バリエータの回転数比がr=r_minのときに各要素の回転数を変えずに２つの係合機構の切り替えを行う場合は，式４３が成立するようにr1とr2を決める。式４３：r1/r2={r_min×(1+λ2)+λ1-λ2}/(1+λ1)一方、バリエータの回転数比がr=r_maxのときに各要素の回転数を変えずに２つの係合機構の切り替えを行う場合は，式４４が成立するようにr1とr2を決める。式４４：r1/r2={r_max×(1+λ2)+λ1-λ2}/(1+λ1)
【００３８】  図２は本発明の無段変速機（１００）を示す構成図である。  この無段変速機（１００）は、入力軸（１）と，キャリア（２）と第１ピニオン（３）と第２ピニオン（４）とサンギヤ（５）と第１リングギヤ（６）と第２リングギヤ（７）で構成される遊星歯車機構（１９）と，第５ギヤ（１２）と同軸上に一体化され対向配置された第１円錐部材（１６a）と第２円錐部材(１６b)とで構成される第１プーリー（１６）と，前記第１リングギヤ（６）と同軸上に一体化され対向配置された第３円錐部材（１７a）と第４円錐部材（１７b）とで構成される第２プーリー（１７）と，前記第１プーリー（１６）と前記第２プーリー（１７）に巻き掛けられたベルト（１８）とから構成され，前記第１プーリー（１６）の２つの円錐部材の距離により定まる巻き掛け径と前記第２プーリー（１７）の２つの円錐部材の距離により定まる巻き掛け径の比に応じて回転数比を変えることができるバリエータ（１５）と，前記第２リングギヤ（７）と第１クラッチ（２０）により係合することができる第１ギヤ（８）と，前記第１ギヤ（８）とかみ合う第２ギヤ（９）と，前記サンギヤ（５）と同軸上に一体化された第３ギヤ（１０）と，前記第３ギヤ（１０）及び前記第５ギヤ（１２）とかみ合う第４ギヤ（１１）と，第２クラッチ（２１）により前記第４ギヤ（１１）と係合することができかつ前記第２ギヤ（９）と一体化された出力軸（１３）とから構成されている。
【００３９】  前記遊星歯車機構（１９）で，前記第１ピニオン（３）は前記第１リングギヤ（６）とかみ合い，前記第２ピニオン（４）は前記サンギヤ（５）及び前記第２リングギヤ（７）とかみ合う．前記第１ピニオン（３）と前記第２ピニオン（４）は一体となって回転する。
【００４０】  また、後述する遊星歯車機構の速度線図において、左端から１番目の要素であるサンギヤ（５）が第１プーリー（１６）の軸に回転数比rg2・rg3（固定値）で結合され且つ３番目の要素である第１リングギヤ（６）は第２プーリー（１７）の回転軸に直接結合されており、加えて２番目の要素であるキャリア（２）が入力軸（１）に直結され、且つ１番目の要素であるサンギヤ（５）あるいは４番目の要素である第２リングギヤ（７）は第２クラッチ（２１）又は第１クラッチ（２０）によって選択的に出力軸（１３）に係合されるように構成されている。従って、本発明の無段変速機（１００）は上記変速原理を満足しており、無段変速機（１００）全体の変速レシオ幅はバリエータ（１５）の変速レシオ幅を上回ると共に、バリエータ伝達動力が変速機の伝達動力より小さくなる。
【００４１】  遊星歯車機構の第１ピニオン（３）の歯数と第２ピニオン（４）の歯数はいずれもZp，サンギヤ（５）の歯数をZs，第１リングギヤ（６）の歯数をZr1，第２リングギヤ（７）の歯数をZr2とする。  また，第１ギヤ（８）に対する第２ギヤ（９）の回転数比をrg1，第３ギヤ（１０）に対する第４ギヤ（１１）の回転数比をrg2，第４ギヤ（１１）に対する第５ギヤ（１２）の回転数比をrg3とする。第１プーリー（１６）に対する第２プーリー（１７）の回転数比をrb（バリエータ回転数比）とする。これら構造によるパラメータを速度線図のパラメータに代入していく。λ1は式４５で表される。式４５：λ1=Zs/Zr1λ2は式４６で表される。式４６：λ2=Zs/Zr2rは式４７で表される。式４７：r=rg2×rg3×rbrbの範囲のうち最小値をrb_min，最大値をrb_maxとすると，r_minとr_maxはそれぞれ式４８と式４９となる。式４８：r_min=rg2×rg3×rb_min式４９：r_max=rg2×rg3×rb_maxバリエータ伝達動力が常に変速機の伝達動力より小さくするため，式３９に式４５と式４６と式４８を代入して整理すると式５０となる．式５０：rb_min＞Zs×[Zr1-Zr2+{(Zr1-Zr2)×(Zr1+Zs)}^0.5]/{rg2×rg3×Zr1×(Zr2+Zs)}式５０を満たすように各ギヤの歯数を決める。
【００４２】  ここではrb_maxのときに２つのクラッチの切り替えを行うことにする。つまり，式４４が成り立つ必要がある。式４４に含まれるr1とr2は，それぞれ式５１と式５２で表される。式５１：r1=rg2式５２：r2=rg1式４５と式４６と式４９と式５１と式５２を，式４４に代入すると式５３となる。式５３：rg2/rg1={rg2×rg3×rb_max×(1+Zs/Zr2)+Zs/Zr1-Zs/Zr2}/(1+Zs/Zr1)式５３をrg1について解くと式５４となる。式５４：rg1={Zr2×(Zr1+Zs)}/{rg2×rg3×rb_max×Zr1×(Zr2+Zs)+Zs×(Zr2-Zr1)}×rg2式５４の回転数比になるように第１ギヤ（８）と第２ギヤ（９）の歯数比を決定すれば，第１プーリー（１６）に対する第２プーリー（１７）の回転数比が最大のとき，第１クラッチ（２０）と第２クラッチ（２１）のどちらを係合しても，入力軸（１）の回転数に対する各要素の回転数比は変わらない。
【００４３】  次に，無段変速機（１００）を運転する方法について説明する。  第１クラッチ（２０）を係合する時の動力の流れは図３の太線のようになる。この場合、第２リングギヤ（７）が出力軸（１３）に回転数比rg1の第１ギヤ（８）と第２ギヤ（９）のギヤ対によって結合される。  入力軸（１）からの動力は，一部がサンギヤ（５）へ伝わって第３ギヤ（１０）と第４ギヤ（１１）と第５ギヤ（１２）と第１プーリー（１６）と第２プーリー（１７）を順に流れて第１リングギヤ（６）に戻り，遊星歯車内部を流れる残りの動力と合流して第２リングギヤ（７）に伝達されて第１ギヤ（８）と第２ギヤ（９）を経由して出力軸（１３）から出力される。このとき，入力軸（１）に対する出力軸（１３）の回転数比R1（＝rg1×N4/Nin）は、式８に式４５〜式４７を代入して整理することにより、式５５で表される。式５５：R1={rb×rg2×rg3×Zr1×(Zr2+Zs)+Zs×(Zr2-Zr1)}/(rb×rg2×rg3×Zr1×Zr2+Zs×Zr2)×rg1
【００４４】  図４は、第１クラッチの係合時における，本発明に係る遊星歯車機構の速度線図ならびに各要素に特化した動力フローをそれぞれ示す説明図である。  本発明の無段変速機（１００）の速度線図では、第１プーリー（１６）に対する第２プーリー（１７）の回転数比rbをrb_minからrb_maxへ変化させると、サンギヤ（５）の回転数N1はN1_min→N1_maxへ、第１リングギヤ（６）の回転数N3はN3_min→N3_maxへ、第２リングギヤ（７）の回転数N4はN4_min→N4_maxへそれぞれ変化し、全体として速度線図はバリエータの上記回転数比rbに応じてキャリア（２）を中心として実線から点線へ連続的に変化する。また、伝達動力はキャリア（２）において二分割され一部がバリエータを通過せずに第２リングギヤ（７）から直に出力軸（１３）に出力され、残りがバリエータを通過して第１リングギヤ（６）で左記動力フローと合流しながら出力軸（１３）に出力され、これによりバリエータの伝達動力を変速機の伝達動力より常に小さくすることができる。
【００４５】  本発明の無段変速機（１００）では、出力軸（１３）はサンギヤ（５）、第２リングギヤ（７）及び第１プーリー（１６）に対し所定のギヤ対を介してそれぞれ結合されているため、１番目の要素の回転数N1×回転数比rg2＝出力１に係る出力軸の回転数、４番目の要素の回転数N4×rg1＝出力２に係る出力軸の回転数、１番目の要素に対する３番目の要素の回転数比ｒ＝バリエータ軸１に対するバリエータ軸２の回転数比rb×回転数比rg2×回転数比rg3、という関係がそれぞれ成立している。その結果、出力軸（１３）の回転数はギヤの歯数比を調整することにより，遊星歯車機構及びバリエータの回転数とは独立に出力先の要求に応じて出力軸（１３）の回転数を決めることが可能となる。
【００４６】  他方、第２クラッチ（２１）を係合すると動力の流れは図５の太線のようになる．  入力軸（１）からの動力は，一部が第１リングギヤ（６）へ伝わって第２プーリー（１７）と第１プーリー（１６）と第５ギヤ（１２）と第４ギヤ（１１）へ流れる。残りはサンギヤ（５）から第３ギヤ（１０）を経由して第４ギヤ（１１）へ流れて，第４ギヤ（１１）で合流して第２クラッチ（２１）に伝わり出力軸（１３）から出力される。このとき，入力軸（１）に対する出力軸（１３）の回転数比R2（＝rg2×N1/Nin）は、式６に式４５〜式４７を代入して整理することにより、式５６で表される。式５６：R2=(Zr1+Zs)/(rb×rg2×rg3×Zr1+Zs)×rg2
【００４７】図６は、第２クラッチの係合時における，本発明に係る遊星歯車機構の速度線図ならびに各要素に特化した動力フローをそれぞれ示す説明図である。切り替え後，バリエータ回転数比rbをrb_maxからrb_minへ変化させると、サンギヤ（５）の回転数N1はN1_max→N1_minへ、第１リングギヤ（６）の回転数N3はN3_max→N3_minへ、第２リングギヤ（７）の回転数N4はN4_max→N4_minへそれぞれ変化し、全体として速度線図はバリエータの上記回転数比rbに応じてキャリア（２）を中心として実線から点線へ連続的に変化する。また、伝達動力はキャリア（２）において二分割され一部がバリエータを通過せずにサンギヤ（５）から直に出力軸（１３）に出力され、残りがバリエータを通過して第４ギヤ（１１）で左記動力フローと合流しながら出力軸（１３）に出力され、これによりバリエータの伝達動力が変速機の伝達動力より常に小さくなることが分かる。
【００４８】  第１プーリー（１６）に対する第２プーリー（１７）の回転数比がrb_minのときのR1とR2を，それぞれR1_minとR2_minとして，第１プーリー（１６）に対する第２プーリー（１７）の回転数比がrb_maxのときのR1とR2を，それぞれR1_maxとR2_maxとすれば，これらの大小関係は，式５７となる。式５７：R1_min＜R1_max=R2_max＜R2_min無段変速機（１００）の，入力軸（１）に対する出力軸（１３）の回転数比の取りうる範囲は，R1_minからR2_minの間であり，これがバリエータ変速レシオ幅を上回るのは前述の通りである。
【００４９】  次に，入力軸（１）に対する出力軸（１３）の回転数比の目標値をRとして，このレシオになるようなクラッチとバリエータの設定を求める。前提として，Rは式５８を満たす。式５８：R1_min≦R≦R2_min  このRに対して，式５９が成り立つ場合は第１クラッチ（２０）を係合し，式６０が成り立つ場合は第２クラッチ（２１）を係合する．式６１が成り立つ場合は第１クラッチと第２クラッチのいずれか一方，あるいは両方を係合する。式５９：R1_min≦R＜R1_max式６０：R2_max＜R≦R2_min式６１：R=R1_max=R2_max第１クラッチ（２０）を係合しているとき，バリエータレシオを式６２のように決めれば，所望の回転数比が得られる。式６２：rb={rg1×Zs×(Zr2-Zr1)-R×Zs×Zr2}/{R×rg2×rg3×Zr1×Zr2-rg1×rg2×rg3×Zr1×(Zr2+Zs)}第２クラッチ（２１）を係合しているとき，バリエータレシオを式６３のように決めれば，所望の回転数比が得られる．式６３：rb={rg2×(Zr1+Zs)-R×Zs}/(R×rg2×rg3×Zr1)第１クラッチ（２０）の係合状態から第２クラッチ（２１）の係合状態への切り替えは，rb=rb_maxとしておき，第１クラッチ（２０）を係合したまま第２クラッチ（２１）を係合し，次いで第１クラッチ（２０）を開放する．第２クラッチ（２１）の係合状態から第１クラッチ（２０）の係合状態への切り替えも同様に行う．以上で，バリエータ変速レシオ幅を上回る変速レシオ幅を有する無段変速機として運転できるようになる．
【００５０】  図７は本発明の上記変速原理の変形例に係る速度線図を示しており，図１の速度線図で表される４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構を，３つの要素を２つの自由度に規制する２組の遊星歯車機構で置き換えたものである。具体的には速度線図において第１遊星歯車機構の３番目の要素と第２遊星歯車機構の２番目の要素を結合すると共に、第１遊星歯車機構の２番目の要素と第２遊星歯車機構の１番目の要素を係合機構１を介して結合し、第２遊星歯車機構の３番目の要素を歯車対を介して出力軸に結合する。従って、係合機構１を締結すると共に係合機構２を開放しバリエータの回転数比を変える時、速度線図上においてこれら２組の遊星歯車機構は４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構と等価な動作を示し、出力２が速度線図の左端から４番目の要素から出力される。他方、係合機構１を開放すると共に係合機構２を締結しバリエータの回転数比を変える時、第１遊星歯車機構は速度線図上の左端から２番目の要素の回転数を中心として、第２遊星歯車機構は第１遊星歯車機構の３番目の要素の回転数を中心としてそれぞれ動作し、出力１が速度線図の左端から１番目の要素から出力される。図７のようにλ２がλ１の倍よりも小さい場合は，図１の速度線図上で左から４番目の要素と係合機構を直接結合するよりも，係合機構にかかるトルクを小さくすることができる。後述する変形例のうち図１５、図１７および図２２で有効かつ適用可能である。
【００５１】  図８は本発明の無段変速機（１００）における変速機のバリエータの回転数比を従来例と比較したグラフである．本発明では従来例とバリエータ変速レシオ幅は同一でありながら変速機の変速レシオ幅が広くなることがわかる。
【００５２】  図９は本発明の無段変速機（１００）におけるプーリー回転数を従来例と比較したグラフで，従来例はプーリー１が駆動側でプーリー２が従動側である。いずれも入力軸の回転数を一定としたプーリーの回転数であり，図９(b)の本発明では，図９(a)の従来例の最大回転数Nmaxよりもプーリーの最大回転数N"maxが小さいことがわかる。
【００５３】  図１０は本発明の無段変速機（１００）におけるプーリートルクを従来例と比較したグラフで，従来例はプーリー１が駆動側でプーリー２が従動側である。いずれも入力軸のトルクを一定としたプーリーの回転数であり，図１０(b)の本発明では，図１０(a)の従来例の最大トルクTmaxよりもプーリーの最大トルクT"maxが小さいことがわかる。
【００５４】  図１１は本発明の無段変速機（１００）におけるプーリー伝達動力を従来例と比較したグラフで，従来例はプーリー１が駆動側でプーリー２が従動側である。いずれも入力軸からの動力Pinを一定としたプーリーの伝達動力であり，プーリー伝達動力は図１１(a)の従来例では常に入力軸からの動力Pinと等しくなるが，図１１(b)の本発明では常に入力軸からの動力Pinより小さくなる。
【００５５】  なお、本発明の無段変速機は上記実施例（無段変速機（１００））のみに限定されるものではなく、本発明の技術的特徴の要旨を変更しない範囲内において種々の設計変更事項が含まれる。例えば、４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する上記遊星歯車機構（１９）については、図１２から図２４に示される変形例１から変形例１３に係る遊星歯車機構が提供される。以下、簡単に説明する。
【００５６】  図１２は、本発明の無段変速機の変形例１に係る遊星歯車機構（１９Ａ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ａ）は、上記遊星歯車機構（１９）においてサンギヤ（５）が第１ピニオン（３）に噛み合うように変更されたものである。その他の構成については上記遊星歯車機構（１９）と同じである。従って、速度線図上に並ぶ端から１番目から４番目の各要素についても上記遊星歯車機構（１９）と同じである。
【００５７】  図１３は、本発明の無段変速機の変形例２に係る遊星歯車機構（１９Ｂ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｂ）は、上記遊星歯車機構（１９Ａ）のサンギヤとリングギヤの関係および左右を反転させたものである。第１ギヤ（８）を第２プーリー（１７）側に配置し、そして第１サンギヤ（５）と第２プーリー（１７）が結合されると共にリングギヤ（６）と第３ギヤ（１０）が結合され、さらに第２リングギヤ（７）に代わって第２サンギヤ（５"）が備えられ、その第２サンギヤ（５"）と第１ギヤ（８）が結合されたものに相当する。その結果、リングギヤ（６）及び第１サンギヤ（５）は第１プーリー（１６）及び第２プーリー（１７）にそれぞれ結合され、さらに第２サンギヤ（５"）は第１クラッチ（２０）を介して第１ギヤ（８）に結合される。従って、速度線図上に並ぶ左端から１番目の要素はリングギヤ（６）、２番目の要素はキャリア（２）、３番目の要素は第１サンギヤ（５）、４番目の要素は第２サンギヤ（５"）となる。
【００５８】  図１４は、本発明の無段変速機の変形例３に係る遊星歯車機構（１９Ｃ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｃ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｂ）においてリングギヤ（６）が第２ピニオン（４）に噛み合うように変更されたものである。その他の構成については上記遊星歯車機構（１９Ｂ）と同じである。従って、速度線図上に並ぶ端から１番目から４番目の各要素についても上記遊星歯車機構（１９Ｂ）と同じである。
【００５９】  なお、以後の図１５から図２３に示される変形例は、４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構を、３つの要素の回転数を２つの自由度に規制する２組の遊星歯車機構によって構築した例である。また、２組の遊星歯車機構について入力軸（１）と結合するキャリア（２）を備える遊星歯車機構のことを第１遊星歯車機構と呼び、それ以外の遊星歯車機構を第２遊星歯車機構と呼ぶことにする。
【００６０】  図１５は、本発明の無段変速機の変形例４に係る遊星歯車機構（１９Ｄ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｄ）では、３つの要素の回転数を２つの自由度に規制する２組の第１遊星歯車機構（１９D-1）及び第２遊星歯車機構（１９D-2）において第１キャリア（２）と第２サンギヤ（５"）並びに第１リングギヤ（６）と第２キャリア（２"）がそれぞれ結合されることにより、上記変速原理を満足する４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構が構築される。この場合、速度線図上に並ぶ１番目の要素である第１サンギヤ（５）及び３番目の要素である第１リングギヤ（６）と第１プーリー（１６）及び第２プーリー（１７）がそれぞれ結合されており、２番目の要素である第１キャリア（２）と入力軸（１）が結合され、更に１番目の要素である第１サンギヤ（５）と４番目の要素である第２リングギヤ（７）は第２クラッチ（２１）及び第１クラッチ（２０）を介して選択的に出力軸（１３）と係合可能に構成されている。
【００６１】  図１６は、本発明の無段変速機の変形例５に係る遊星歯車機構（１９Ｅ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｅ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｄ）において第１キャリア（２）と第２サンギヤ（５"）の間を第１クラッチ（２０）を介して結合すると共に，出力２を取り出すための第１ギヤ（８）と第２リングギヤ（７）を直接結合したものに相当する。従って、第１クラッチ（２０）を係合してバリエータの回転数比を変える時、速度線図上においてこの遊星歯車機構（１９Ｅ）は４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する上記遊星歯車機構（１９Ｄ）と同様な動作を示し、出力２が速度線図上の４番目の要素である第２リングギヤ（７）から出力軸（１３）へ出力される。他方、第２クラッチ（２１）を係合してバリエータの回転数比を変える時、第１遊星歯車機構（１９E-1）は速度線図上の２番目の要素である第１キャリア（２）の回転数を中心として、第２遊星歯車機構（１９E-2）は速度線図上の３番目の要素である第２キャリア（２"）の回転数を中心としてそれぞれ動作し、出力１が速度線図上の１番目の要素である第１サンギヤ（５）から出力軸（１３）へ出力される。
【００６２】  図１７は、本発明の無段変速機の変形例６に係る遊星歯車機構（１９Ｆ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｆ）では、上記遊星歯車機構（１９Ｄ）と同様に、３つの要素の回転数を２つの自由度に規制する２組の第１遊星歯車機構（１９F-1）及び第２遊星歯車機構（１９F-2）において第１キャリア（２）と第２サンギヤ（５"）並びに第１リングギヤ（６）と第２キャリア（２"）がそれぞれ結合されることにより、上記変速原理を満足する４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構が構築される。上記遊星歯車機構（１９Ｄ）と異なり、第２遊星歯車機構（１９F-2）が入力側に位置し、第１遊星歯車機構（１９F-1）が第２プーリー（１７）の側に位置している。
【００６３】  図１８は、本発明の無段変速機の変形例７に係る遊星歯車機構（１９Ｇ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｇ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｆ）において第１キャリア（２）と第２サンギヤ（５"）の間を第１クラッチ（２０）を介して結合すると共に，出力２を取り出すための第１ギヤ（８）と第２リングギヤ（７）を直接結合したものに相当する。従って、第１クラッチ（２０）を係合してバリエータの回転数比を変える時、速度線図上においてこの遊星歯車機構（１９Ｇ）は４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する上記遊星歯車機構（１９Ｆ）と同様な動作を示し、出力２が速度線図上の４番目の要素である第２リングギヤ（７）から出力軸（１３）へ出力される。他方、第２クラッチ（２１）を係合してバリエータの回転数比を変える時、第１遊星歯車機構（１９G-1）は速度線図上の２番目の要素である第１キャリア（２）の回転数を中心として、第２遊星歯車機構（１９G-2）は速度線図上の３番目の要素である第２キャリア（２"）の回転数を中心としてそれぞれ動作し、出力１が速度線図上の１番目の要素である第１サンギヤ（５）から出力軸（１３）へ出力される。
【００６４】  図１９は、本発明の無段変速機の変形例８に係る遊星歯車機構（１９Ｈ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｈ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｆ）と同様に、３つの要素の回転数を２つの自由度に規制する第２遊星歯車機構（１９H-2）が入力側に位置し、同第１遊星歯車機構（１９H-1）が第２プーリー（１７）の側に位置している。上記遊星歯車機構（１９Ｆ）と異なり、第１遊星歯車機構（１９H-1）の第１キャリア（２）と第２遊星歯車機構（１９H-2）の第２リングギヤ（７）が結合され、さらに第１リングギヤ（６）と第２キャリア（２"）が結合されることにより、上記変速原理を満足する４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する遊星歯車機構を構築している。その結果、出力２は第２サンギヤ（５"）から出力される。従って、速度線図上に並ぶ左端から４番目の要素は第２サンギヤ（５"）となる。
【００６５】  図２０は、本発明の無段変速機の変形例９に係る遊星歯車機構（１９Ｉ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｉ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｈ）のサンギヤとリングギヤの関係および左右を反転させたものである。第１ギヤ（８）を第２プーリー（１７）側に配置し、そして第１サンギヤ（５）と第２プーリー（１７）が結合されると共に第１リングギヤ（６）と第３ギヤ（１０）が結合され、さらに第２サンギヤ（５"）と第１ギヤ（８）が結合されたものに相当する。その結果、第１リングギヤ（６）及び第１サンギヤ（５）と第１プーリー（１６）及び第２プーリー（１７）がそれぞれ結合され、さらに第２サンギヤ（５"）は第１クラッチ（２０）を介して第１ギヤ（８）に結合される。従って、速度線図上に並ぶ左端から１番目の要素は第１リングギヤ（６）、２番目の要素は第１キャリア（２）、３番目の要素は第１サンギヤ（５）、４番目の要素は第２サンギヤ（５"）となる。
【００６６】  図２１は、本発明の無段変速機の変形例１０に係る遊星歯車機構（１９Ｊ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｊ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｈ）において第１キャリア（２）と第２リングギヤ（７）が結合されると共に第１サンギヤ（５）と第２キャリア（２"）が結合され、第１サンギヤ（５）及び第１リングギヤ（６）と第２プーリー（１７）及び第１プーリー（１６）がそれぞれ結合されたものに相当する。従って、上記遊星歯車機構（１９Ｈ）と異なり速度線図上に並ぶ左端から１番目の要素は第１リングギヤ（６）、３番目の要素は第１サンギヤ（５）となる。
【００６７】  図２２は、本発明の無段変速機の変形例１１に係る遊星歯車機構（１９Ｋ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｋ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｉ）において第１キャリア（２）と第２サンギヤ（５"）が結合されると共に第１サンギヤ（５）と第２キャリア（２"）が結合され、第１サンギヤ（５）及び第１リングギヤ（６）と第２プーリー（１７）及び第１プーリー（１６）がそれぞれ結合されたものに相当する。従って、上記遊星歯車機構（１９Ｉ）と異なり速度線図上に並ぶ左端から３番目の要素は第２リングギヤ（７）となる。
【００６８】  図２３は、本発明の無段変速機の変形例１２に係る遊星歯車機構（１９Ｌ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｌ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｋ）において第１キャリア（２）と第２サンギヤ（５"）の間を第１クラッチ（２０）を介して結合すると共に，出力２を取り出すための第１ギヤ（８）と第２リングギヤ（７）を直接結合したものに相当する。従って、第１クラッチ（２０）を係合してバリエータの回転数比を変える時、速度線図上においてこの遊星歯車機構（１９Ｌ）は４つの要素の回転数を２つの自由度に規制する上記遊星歯車機構（１９Ｋ）と同様な動作を示し、出力２が速度線図上の４番目の要素である第２リングギヤ（７）から出力軸（１３）へ出力される。他方、第２クラッチ（２１）を係合してバリエータの回転数比を変える時、第１遊星歯車機構（１９L-1）は速度線図上の２番目の要素である第１キャリア（２）の回転数を中心として、第２遊星歯車機構（１９L-2）は速度線図上の３番目の要素である第２キャリア（２"）の回転数を中心としてそれぞれ動作し、出力１が速度線図上の１番目の要素である第１リングギヤ（６）から出力軸（１３）へ出力される。
【００６９】  図２４は、本発明の無段変速機の変形例１３に係る遊星歯車機構（１９Ｍ）及びその速度線図を示す説明図である。  この遊星歯車機構（１９Ｍ）は、上記遊星歯車機構（１９Ｂ、１９Ｃ）と同様に、１つのリングギヤ（６）に対し２つのサンギヤ（５,５"）が具備され上記変速原理を満足している。上記遊星歯車機構（１９Ｂ、１９Ｃ）では自転可能で互いに歯車ピッチ円径の異なる第１ピニオン（３）と第２ピニオン（４）が同軸で一体化され、第１サンギヤ（５）と第１ピニオン（３）が噛み合い、第２サンギヤ（５"）と第２ピニオン（４）が噛み合う。それに対し、この遊星歯車機構（１９Ｍ）では自転可能な互いに軸方向長さの異なる第１ピニオン（３"）と第２ピニオン（４"）がギヤ対を成して構成され、第１サンギヤ（５）と第１ピニオン（３"）が噛み合い、第２サンギヤ（５"）と第２ピニオン（４"）が噛み合い，第１ピニオン（３"）と第２ピニオン（４"）が噛み合う。なお、速度線図上に並ぶ端から数えて１番目から４番目の各要素は，それぞれ第１サンギヤ（５）、第１キャリア（２）、第１リングギヤ（６）、第２サンギヤ（５"）となる。
【図１】
2016098685.tif 000003
【図２】
2016098685.tif 000004
【図３】
2016098685.tif 000005
【図４】
2016098685.tif 000006
【図５】
2016098685.tif 000007
【図６】
2016098685.tif 000008
【図７】
2016098685.tif 000009
【図８】
2016098685.tif 000010
【図９】
2016098685.tif 000011
【図１０】
2016098685.tif 000012
【図１１】
2016098685.tif 000013
【図１２】
2016098685.tif 000014
【図１３】
2016098685.tif 000015
【図１４】
2016098685.tif 000016
【図１５】
2016098685.tif 000017
【図１６】
2016098685.tif 000018
【図１７】
2016098685.tif 000019
【図１８】
2016098685.tif 000020
【図１９】
2016098685.tif 000021
【図２０】
2016098685.tif 000022
【図２１】
2016098685.tif 000023
【図２２】
2016098685.tif 000024
【図２３】
2016098685.tif 000025
【図２４】
2016098685.tif 000026
【国際調査報告】
2016098685.tif 000027
2016098685.tif 000028
2016098685.tif 000029
2016098685.tif 000030