(57)【要約】  駆動カム部材（９１）と、被駆動カム部材（９３）と、一端に駆動カム部材（９１）の第１駆動カム面（９１ｄ）に接触可能な第２駆動カム面（９２ｄ）が形成され、他端に被駆動カム部材（９３）の第１被駆動カム面（９３ｃ）に接触可能な第２被駆動カム面（９２ｃ）が形成され、駆動カム部材（９１）及び被駆動カム部材（９３）に対して相対回転可能な中間カム部材（９２）と、を備え、駆動カム部材（９１）から被駆動カム部材（９３）への動力伝達時には駆動カム面（９１ｄ，９２ｄ）同士が当接し、被駆動カム部材（９３）から駆動カム部材（９１）への動力伝達時には被駆動カム面（９３ｃ，９２ｃ）同士が当接して、動力伝達が達成される。
2015045772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の第１駆動カム面を有し、回転トルクを受けて回転する駆動カム部材と、
前記第１駆動カム面に対向する環状の第１被駆動カム面を有し、前記駆動カム部材によって回転駆動される被駆動カム部材と、
一端に前記第１駆動カム面に接触可能な第２駆動カム面が形成され、他端に前記第１被駆動カム面に接触可能な第２被駆動カム面が形成され、前記駆動カム部材及び前記被駆動カム部材に対して相対回転可能な中間カム部材と、を備え、
前記駆動カム部材から前記被駆動カム部材への動力伝達時には前記第１駆動カム面と前記第２駆動カム面とが当接し、前記被駆動カム部材から前記駆動カム部材への動力伝達時には前記第１被駆動カム面と前記第２被駆動カム面とが当接して、動力伝達が達成されるように構成されているトルクカム装置。
【請求項２】
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面，前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面は、何れも環状全周を少なくとも２つに等分割されてカム角度に応じた螺旋状曲面で構成され、等分割された螺旋状曲面の相互間には、それぞれ段状の接続面が形成され、
前記駆動カム部材から前記被駆動カム部材への動力伝達時には前記第１被駆動カム面の前記接続面と前記第２被駆動カム面の前記接続面とが当接し、前記被駆動カム部材から前記駆動カム部材への動力伝達時には前記第１駆動カム面の前記接続面と前記第２駆動カム面の前記接続面とが当接する、請求項１記載のトルクカム装置。
【請求項３】
前記各第２駆動カム面及びその相互間の前記接続面、並びに、前記各第２被駆動カム面及びその相互間の前記接続面は、互いに位相をずらして配置されている、請求項２記載のトルクカム装置。
【請求項４】
前記接続面はそれぞれ回転軸線に沿う方向に形成されている、請求項２又は３記載のトルクカム装置。
【請求項５】
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面，前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面は、全て同一のカム角度である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のトルクカム装置。
【請求項６】
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面，前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面は、それぞれ環状に延在する方向に沿って形成された溝と、該溝に転動可能に配設されたボールとを備え、前記各カム面は前記ボールを介して当接する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のトルクカム装置。
【請求項７】
固定プーリ及び可動プーリからなる２つのプーリ装置と、
前記２つのプーリ装置に巻き掛けられて動力を伝達するベルトと、
前記２つのプーリ装置の何れか一方に挟圧力を発生させる請求項１〜６のいずれか１項に記載のトルクカム装置と、を備えている、ベルト式無段変速装置。
【請求項８】
前記トルクカム装置は、前記駆動カム部材が前記可動プーリと一体回転し、前記被駆動カム部材が前記固定プーリと一体回転し、前記中間カム部材が前記プーリ装置の回転軸に対して相対回転可能に装着されている、請求項７記載のベルト式無段変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクカム装置及びこれを用いたベルト式無段変速装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２つのカム部材の回転位相差に応じてトルクを発生するトルクカム装置が種々の分野で利用されている。このトルクカム機構に、環状又は円筒状の２つのカム部材の端部にそれぞれ螺旋状のカム面を形成し、これらのカム面が摺接するように２つのカム部材を同軸に配置した端面カム装置がある。この装置では、２つのカム部材に回転位相差を与えることにより、各カム面が互いに摺動しながら２つのカム部材が離接してその全長（軸方向長）が変化すると共に、回転軸方向への力（推力）が発生する。【０００３】
このトルクカム装置による発生推力Ｆは、以下の式（１）に示すように、カム面の傾斜角度α、回転位相差を与える入力トルクＴ、カム接触部の半径（カム面の全長）Ｒ、カム面の摩擦係数μによって決まる（特許文献１参照）。
Ｆ＝Ｔ／Ｒ／ｔａｎ（α＋ｔａｎ-1μ）・・・（１）【０００４】
ところで、上記のトルクカム装置を車両用のベルト式無段変速機構の可動プーリの移動（ベルト巻き掛け半径の変更）およびベルトを挟圧する挟圧力（プーリの軸推力）発生のために利用することが考えられる。【０００５】
例えば図１０は、本願の案出過程で創案されたベルト式無段変速機構にトルクカム機構を適用した構成を模式的に示す構成図である。図１０に示すように、ベルト式無段変速機構は、プライマリプーリ１３０Ｐ，セカンダリプーリ１３０Ｓ，これらのプーリ１３０Ｐ，１３０Ｓに巻き掛けられ動力を伝達するベルト１３７をそなえている。ここでは、トルクカム機構１０９をセカンダリプーリ１３０Ｓに装備させている。【０００６】
セカンダリプーリ１３０Ｓは、回転軸１３６と一体構造の固定プーリ１３４と、固定プーリ１３４に同軸に配置され、固定プーリ１３４に対して軸方向及び回転方向に相対動可能な可動プーリ１３５をそなえている。【０００７】
トルクカム機構１０９は、端面カムであり、可動プーリ１３５の背面に固設された駆動カム部材１９１と、駆動カム部材１９１に隣接して固定プーリ１３４の回転軸１３６に固設された被駆動カム部材１９２と、駆動カム部材１９１の一端面に設けられたカム面１９１ａと、被駆動カム部材１９２の一端面に設けられたカム面１９２ａと、両カム面１９１ａ，１９２ａの相互間に介装されたボール１９３とを備え、ボールトルクカム機構として構成される。駆動カム部材１９１及び被駆動カム部材１９２は環状又は円筒状に形成される。【０００８】
これらのカム面１９１ａ，１９２ａは、図１１（ａ）に示すように、それぞれ、２つの駆動カム面（ドライブカム面）１９１ｄ，１９２ｄと２つの被駆動カム面（コーストカム面）１９１ｃ，１９２ｃとに４分割されている。図１１（ｂ）は環状の駆動カム部材１９１及び被駆動カム部材１９２を展開して示す側面図である。図１１（ｂ）に示すように、駆動カム面１９１ｄ，１９２ｄと各被駆動カム面１９１ｃ，１９２ｃとは異なる方向に傾斜した傾斜面であり、各駆動カム面１９１ｄ，１９２ｄは互いに平行であり、各被駆動カム面１９１ｃ，１９２ｃも互いに平行である。【０００９】
このように、駆動カム面１９１ｄ，１９２ｄも被駆動カム面１９１ｃ，１９２ｃも、駆動カム部材１９１及び被駆動カム部材１９２に、２つずつ設けているのは、１つずつでは、トルクカム機構１０９が回転中心から偏って可動プーリ１３５に作用するため、可動プーリ１３５が傾いてしまうからである。そこで、可動プーリ１３５にカムが偏心して作用しないように、駆動カム面１９１ｄ，１９２ｄも被駆動カム面１９１ｃ，１９２ｃも均等に２つずつ設けている。【００１０】
このトルクカム機構１０９を装備した車両用のベルト式無段変速機構では、車両のドライブ走行時に、ベルト１３７からセカンダリプーリ１３０Ｓに伝達される入力トルクが強まると、セカンダリプーリ１３０Ｓのベルト挟圧力が不足し、セカンダリプーリ１３０Ｓの固定プーリ１３４がベルト１３７に対して滑りを生じる。ただし、回転軸１３６と相対動可能な可動プーリ１３５はベルト１３７に追従するので、固定プーリ１３４は可動プーリ１３５に対して回転位相遅れを生じる。【００１１】
これにより、可動プーリ１３５に固設された駆動カム部材１９１は、固定プーリ１３４に固設された被駆動カム部材１９２と相対回転し、ボール１９３を介して両駆動カム面１９１ｄ，１９２ｄをスライドさせながら、駆動カム部材１９１が、図１１（ｂ）に実線矢印で示すように、破線で示す状態から回転方向且つ軸方向に移動して可動プーリ１３５を固定プーリ１３４に接近させる。この結果、セカンダリプーリ１３０ＳのＶ溝の溝幅が狭まって、ベルト挟圧力が強まり、固定プーリ１３４の滑りが解消される。【００１２】
逆に、車両のコースト走行時に、駆動源が負の入力トルク（制動トルク）を作用する状態では、固定プーリ１３４の回転位相遅れは解消され、負の入力トルクに対してセカンダリプーリ１３０Ｓのベルト挟圧力が不足すると、固定プーリ１３４が可動プーリ１３５に対して回転位相進みを生じる。この場合は、可動プーリ１３５の駆動カム部材１９１が固定プーリ１３４の被駆動カム部材１９２から遅れて、ボール１９３を介して両被駆動カム面１９１ｃ，１９２ｃをスライドさせながら、駆動カム部材１９１が、図１１（ｂ）に二点鎖線矢印で示すように、破線で示す状態から回転方向且つ軸方向に移動して可動プーリ１３５を固定プーリ１３４に接近させる。この結果、セカンダリプーリ１３０ＳのＶ溝の溝幅が狭まって、ベルト挟圧力が強まり、固定プーリ１３４の滑りが解消される。【００１３】
このようなトルクカム機構１０９には、ベルト１３７によるトルク伝達に支障がないベルト挟圧力を得られるようにトルクカム機構による発生推力Ｆを十分に確保すること、及び、ベルト式無段変速機構において所望の変速比範囲を得られるように、図１１（ｂ）に示すようなプーリスライド量Ｓを十分に確保することが要求される。【００１４】
上記の式（１）に示すように、発生推力Ｆは、カム面の傾斜角度α、入力トルクＴ、カム接触部の半径Ｒ、カム面の摩擦係数μによって決まるが、入力トルクＴは、車両の走行状態や路面の状況により変動が生じ、一律に操作できないので、発生推力Ｆをより高くするためには、カム面の傾斜角度α［図１１（ｂ）参照］を小さくすることや、カム接触部の摩擦係数μを小さくすることや、カム接触部の半径Ｒを大きくすることが有効である。【００１５】
カム面の傾斜角度αを小さくすると、変速に必要なプーリストローク量を確保するためには、カム面の周長を長くしなくてはならず、カム接触部の半径Ｒが大きくなる。カム接触部の半径Ｒを大きくできれば発生推力Ｆをより高くすることもできるが、駆動カム面や被駆動カム面を変速機内のプーリ軸間内に納める必要があるため、半径Ｒの距離に制限があり、カム面の傾斜角度も制限を受ける。このため、傾斜角度αを小さくするのにも限度がある。【００１６】
また、カム接触部の摩擦係数を小さくすることも有効であるが、接触すること自体に機械的な物性がある為、これにも限界がある。
このため、トルクカム機構１０９のような端面カムの実機への使用は、駆動源のトルクの小さいスクータや軽自動車等の小型車両に限るか、或いは、一般的な油圧を用いて可動プーリを操作する方式と併用して使用するかになってしまう。そこで、駆動源のトルクのより大きい車両に、油圧方式等と併用することなく使用できるトルクカム装置の開発が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平５−２９６８８４号公報
【発明の概要】
【００１８】
本発明は、かかる課題に鑑み創案されたもので、発生推力を十分に確保でき、ベルト式無段変速機構においてプーリスライド量を十分に確保できるようにした、トルクカム装置及びこれを用いたベルト式無段変速装置を提供することを目的とする。
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明のトルクカム装置は、環状の第１駆動カム面を有し、回転トルクを受けて回転する駆動カム部材と、前記第１駆動カム面に対向する環状の第１被駆動カム面を有し、前記駆動カム部材によって回転駆動される被駆動カム部材と、一端に前記第１駆動カム面に接触可能な第２駆動カム面が形成され、他端に前記第１被駆動カム面に接触可能な第２被駆動カム面が形成され、前記駆動カム部材及び前記被駆動カム部材に対して相対回転可能な中間カム部材と、を備え、前記駆動カム部材から前記被駆動カム部材への動力伝達時には前記第１駆動カム面と前記第２駆動カム面とが当接し、前記駆動カム部材から前記駆動カム部材への動力伝達時には前記第１被駆動カム面と前記第２被駆動カム面とが当接して、動力伝達が達成されるように構成されている。
【００２０】
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面，前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面は、何れも環状全周を少なくとも２つに等分割されてカム角度に応じた螺旋状曲面で構成され、等分割された螺旋状曲面の相互間には、それぞれ段状の接続面が形成され、前記駆動カム部材から前記被駆動カム部材への動力伝達時には前記第１被駆動カム面の前記接続面と前記第２被駆動カム面の前記接続面とが当接し、前記被駆動カム部材から前記駆動カム部材への動力伝達時には前記第１駆動カム面の前記接続面と前記第２駆動カム面の前記接続面とが当接することが好ましい。
【００２１】
前記各第２駆動カム面及びその相互間の前記接続面、並びに、前記各第２被駆動カム面及びその相互間の前記接続面は、互いに位相をずらせて配置されていることが好ましい。
前記接続面はそれぞれ回転軸線に沿う方向に形成されていることが好ましい。
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面，前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面は、全て同一のカム角度であることが好ましい。
【００２２】
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面、前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面には、それぞれ環状に延在する方向に沿って形成された溝と、該溝に転動可能に配設されたボールとを備え、前記各カム面はボールを介して当接することが好ましい。
【００２３】
また、本発明のベルト式無段変速装置は、固定プーリ及び可動プーリからなる２つのプーリ装置と、前記２つのプーリ装置に巻き掛けられて動力を伝達するベルトと、前記２つのプーリ装置の何れか一方に挟圧力を発生させる前記トルクカム装置と、を備えている。
【００２４】
前記トルクカム装置は、前記駆動カム部材が前記可動プーリと一体回転し、前記被駆動カム部材が前記固定プーリと一体回転し、前記中間カム部材が前記プーリ装置の回転軸に対して相対回転可能に装着されていることが好ましい。
【００２５】
本発明のトルクカム装置によれば、駆動カム部材から被駆動カム部材への動力伝達時には第１駆動カム面と第２駆動カム面とが当接し、被駆動カム部材から駆動カム部材への動力伝達時には第１被駆動カム面と第２被駆動カム面とが当接して、動力伝達が達成される。何れも環状である第１駆動カム面及び第２駆動カム面並びに第１被駆動カム面及び第２被駆動カム面をそれぞれ環状の全周に亘って形成でき、全周分だけカム面の長さを確保できる。
【００２６】
中間カムを用いずにトルクカム装置を構成した場合、駆動カム面及び被駆動カム面は環状の全周の半分ずつしかカム面の長さを確保できないが、本発明では、これに対してカム面の長さをほぼ倍増させることができる。この結果、カム接触部の半径をプーリ軸間内に収めつつ、プーリストローク量を確保しながらカム面の傾斜角度を小さくすることができ、発生推力を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態にかかる自動変速機を備えた車両の駆動系ユニットの要部の構成図である。
【図２】一実施形態にかかる自動変速機を備えた車両の駆動系ユニットの要部の軸配置図である。
【図３】一実施形態にかかる自動変速機を備えた車両の駆動系ユニットの動力伝達モードを説明する図であり（ａ）はＣＶＴローモード、（ｂ）はＣＶＴハイモード、（ｃ）は直結モードを示す。
【図４】一実施形態にかかる自動変速機の変速マップの一例を示す図である。
【図５】一実施形態にかかるトルクカム装置を説明する模式的な構成図である。
【図６】一実施形態にかかるトルクカム装置のカム部材の斜視図であり、（ａ）は中間カム部材を示し、（ｂ）は駆動カム部材及び被駆動カム部材を示す。
【図７】一実施形態にかかるトルクカム装置の作動態様を説明する模式的な周面図であり、（ａ）は各カム部材が位相を合致させた状態を示し、（ｂ）は駆動カム部材が位相を進ませた状態を示し、（ｃ）は駆動カム部材が位相を遅らせた状態を示す。
【図８】一実施形態にかかるトルクカム装置の効果を説明する模式的な周面図であり、（ａ）〜（ｃ）は本トルクカム装置の駆動カム部材が位相進みしていく過程を順に示し、（ｄ）は対比例を示す。
【図９】一実施形態にかかるトルクカム装置の効果を説明する模式的な周面図であり、（ａ）は対比例のカム部材を示し、（ｂ）は本トルクカム装置のカム部材を示す。
【図１０】発明の課題にかかるトルクカム装置を説明する模式的な構成図である。
【図１１】発明の課題にかかるトルクカム装置のカム面を説明する模式図であり、（ａ）はカム部材カム面の正面図、（ｂ）はカム部材の周面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明にかかるトルクカム装置及びこれを用いたベルト式無段変速装置の実施形態を説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。かかる実施形態を部分的に用いて実施したり、一部を変更して実施したり、同等の機能を有する他の機構や装置に置き換えて実施したりすることができるものである。
【００２９】
本実施形態にかかる電気自動車（以下、単に車両ともいう）は、電動モータのみを駆動源として走行する電気自動車（ＥＶともいう）であり、電動モータと内燃機関とを選択的に駆動源として走行するハイブリッド電気自動車は含まない。また、本自動変速機は、このような車両の電動モータと駆動輪との間に介装される。
【００３０】
〔駆動系ユニットの構成〕
まず、車両の駆動系ユニットを説明する。図１及び図２に示すように、この駆動系ユニットは、車両の駆動源である主電動モータ（単に、電動モータとも言う）１と、主電動モータ１の出力軸と一体連結された変速機入力軸（以下、入力軸という）２Ａを有する自動変速機２と、自動変速機２に接続された減速機構６と、減速機構６に接続された差動機構７と、を備えている。差動機構７の左右のサイドギヤに接続された車軸７Ｌ，７Ｒには、図示しない駆動輪がそれぞれ結合されている。
【００３１】
自動変速機２は、いわゆる副変速機構付きベルト式無段変速機構（ＣＶＴ）に、直結ギヤ機構２０を付加したものである。自動変速機２は、動力伝達用のベルト３７を有し、プライマリプーリ（入力部）３０Ｐが入力軸２Ａと相対回転可能に配置されたベルト式無段変速機構（以下、バリエータともいう）３と、このバリエータ３のセカンダリプーリ（出力部）３０Ｓの回転軸３６に連結された常時噛み合い型平行軸式歯車変速機構（以下、副変速機構ともいう）４と、バリエータ３及び副変速機構４を迂回するようにして入力軸２Ａと減速機構６とを直結する直結ギヤ機構２０とを備えている。
【００３２】
バリエータ３は、回転軸３３を有する固定プーリ３１と可動プーリ３２とからなるプライマリプーリ３０Ｐと、回転軸（出力軸）３６を有する固定プーリ３４と可動プーリ３５とからなるセカンダリプーリ３０Ｓと、プライマリプーリ３０Ｐとセカンダリプーリ３０ＳとのＶ溝に巻き掛けられたベルト３７とを備えている。プライマリプーリ３０Ｐの固定プーリ３１の回転軸３３は、入力軸２Ａと相対回転可能に配置されている。
【００３３】
なお、図１には、バリエータ３のプライマリプーリ（プーリ装置）３０Ｐ，セカンダリプーリ（プーリ装置）３０Ｓ及びベルト３７を、変速比がロー側の状態とハイ側の状態とを示している。プライマリプーリ３０Ｐ，セカンダリプーリ３０Ｓの各外側（互いに離隔している側）の半部にロー側の状態を示し、各内側（互いに接近している側）の半部にハイ側の状態を示している。ベルト３７については、ロー側の状態を実線で模式的に示し、ハイ側の状態を各プーリ３０Ｐ，３０Ｓの内側に二点鎖線で模式的に示している。但し、二点鎖線で示したハイ状態は、プーリとベルトの半径方向の位置関係を示すのみであり、実際のベルト位置がプーリの内側半部に現れることはない。
【００３４】
このバリエータ３のプライマリプーリ３０Ｐ及びセカンダリプーリ３０Ｓのベルト巻き掛け半径の変更による変速比の調整及びプーリ軸推力（単に、推力とも言う）、即ちベルト狭圧力の調整は、電動アクチュエータと機械式反力機構とによって実行されるようになっている。機械式反力機構としては、トルクカム機構が用いられている。このトルクカム機構は、それぞれ端部に螺旋状に傾斜したカム面を有する一対の環状のカム部材で構成され、各カム面が互いに摺接するようにして同軸上に配置され、また一対のカム部材の相対回転に応じて、一対のカム部材が軸方向に相互に離接し、一対のカム部材の全長が変更されることにより、一方のカム部材に圧接した回転部材（プーリ３０Ｐ，３０Ｓ）の推力を調整するものである。
【００３５】
ここでは、プライマリプーリ３０Ｐ及びセカンダリプーリ３０Ｓの何れにも、機械式反力機構としてトルクカム機構が用いられている。これにより、ベルト３７がプライマリプーリ３０Ｐ及びセカンダリプーリ３０Ｓを押圧する力（プーリを離隔させようとする力）の反力として両プーリの各ボールトルクカム機構が作用してベルト３７の伝達トルクに応じた推力が油圧等を用いることなく両プーリ３０Ｐ，３０Ｓに発生するようになっている。
【００３６】
また、プライマリプーリ３０Ｐには、一対のカム部材の一方を能動的に回転駆動する電動アクチュエータ８０Ａが装備され、一対のカム部材の全長を変更して、プライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅を調整するように構成される。なお、本実施形態では、各トルクカム機構として、それぞれのカム面の摺接部分をボールを介した点接触としたボールトルクカム機構が採用されている。
【００３７】
このように、プライマリプーリ３０Ｐには、機械式反力機構であるトルクカム機構と一対のカム部材の一方を回転駆動する電動アクチュエータ８０Ａとから、一対のカム部材の全長を変更しプライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅を調整して変速比を調整すると共に、プーリ３０Ｐの推力を調整してベルト挟圧力を調整するように構成される。そこで、プライマリプーリ３０Ｐの電動アクチュエータ及びトルクカム機構からなる機構を変速機構８とも呼ぶ。一方、セカンダリプーリ３０Ｓのトルクカム機構は、これによりセカンダリプーリ３０Ｓの推力を発生させるため、推力発生機構９とも呼ぶ。これらの、変速機構８及び推力発生機構９については詳細を後述する。
【００３８】
副変速機構４は、複数の変速段（ここでは、ハイ，ローの２段）を有し、バリエータ３のセカンダリプーリ３０Ｓの回転軸３６と同軸一体の回転軸４３に相対回転可能に装備されたギヤ４１，４２と、回転軸４３と平行な回転軸４６に一体回転するように固設されたギヤ４４，４５とをそなえている。ギヤ４１とギヤ４４とは常時噛み合っており、２速（ハイ）ギヤ段を構成する。ギヤ４２とギヤ４５とは常時噛み合っており、１速（ロー）ギヤ段を構成する。
【００３９】
副変速機構４には、２速ギヤ段及び１速ギヤ段を選択的に切り替えるために、３ポジション式の噛み合いクラッチ機構５Ｂが装備される。噛み合いクラッチ機構５Ｂは、回転軸４３と一体回転するクラッチハブ５４と、クラッチハブ５４に設けられた外歯５４ａにスプライン係合する内歯５５ａを有するスリーブ５５と、スリーブ５５をシフト方向（軸方向）に移動させるシフトフォーク５６と、シフトフォーク５６を駆動する切替用電動アクチュエータ５０Ｂとをそなえている。
【００４０】
ギヤ４１にはスリーブ５５の内歯５５ａと噛合しうる外歯４１ａが設けられ、ギヤ４２にはスリーブ５５の内歯５５ａと噛合しうる外歯４２ａが設けられている。
スリーブ５５は、ニュートラルポジション（Ｎ）と、２速（ハイ）ギヤ段を設定する２速ポジション（Ｈ）と、１速（ロー）ギヤ段を設定する１速ポジション（Ｌ）との各ポジションを有し、各ポジション間を、シフトフォーク５６によってスライド駆動される。
【００４１】
切替用電動アクチュエータ５０Ｂによりシフトフォーク５６を駆動して、スリーブ５５をギヤ４１側（即ち、２速ポジション）に移動させれば、スリーブ５５の内歯５５ａがギヤ４１の外歯４１ａと噛み合って、回転軸４３とギヤ４１とが一体回転するようになって、２速ギヤ段が設定される。２速ギヤ段が設定されると、バリエータ３のセカンダリプーリ３０Ｓの回転軸３６（即ち、回転軸４３）からギヤ４１，ギヤ４４，回転軸４６を経て減速機構６に動力伝達される。
【００４２】
切替用電動アクチュエータ５０Ｂによりシフトフォーク５６を駆動して、スリーブ５５をギヤ４２側（即ち、１速ポジション）に移動させれば、スリーブ５５の内歯５５ａがギヤ４２の外歯４２ａと噛み合って、回転軸４３とギヤ４２とが一体回転するようになって、１速ギヤ段が設定される。１速ギヤ段が設定されると、バリエータ３のセカンダリプーリ３０Ｓの回転軸３６（即ち、回転軸４３）からギヤ４２，ギヤ４５，回転軸４６を経て減速機構６に動力伝達される。
【００４３】
なお、スリーブ５５の内歯５５ａをギヤ４１の外歯４１ａやギヤ４２の外歯４２ａと円滑に噛合させるために後述の回転同期制御を行なうので、噛み合い箇所にシンクロ機構は不要であり、装備していない。
直結ギヤ機構２０は、入力軸２Ａと相対回転可能に配置された入力ギヤ（入力歯車）２１を備え、図２に示すように、この入力ギヤ２１が副変速機構の複数の変速歯車の１つ（ここでは、１速ギヤ段の出力側歯車であるギヤ４５）と噛合して駆動連結されている。
なお、前記入力ギヤ２１とギヤ４５は、それぞれの歯数を略同一として、変速比が略１．０となるように設定されている。
【００４４】
この直結ギヤ機構２０をバリエータ３と選択的に使用するために、３ポジション式の噛み合いクラッチ機構５Ａが装備される。噛み合いクラッチ機構５Ａは、図１に示すように、噛み合いクラッチ機構５Ｂと同様に構成され、入力軸２Ａと一体回転するクラッチハブ５１と、クラッチハブ５１に設けられた外歯５１ａにスプライン係合する内歯５２ａを有するスリーブ５２と、スリーブ５２をシフト方向（軸方向）に移動させるシフトフォーク５３と、シフトフォーク５３を駆動する切替用電動アクチュエータ５０Ａとをそなえている。
【００４５】
入力ギヤ２１にはスリーブ５２の内歯５２ａと噛合しうる外歯２２が設けられ、バリエータ３におけるプライマリプーリ３０Ｐの固定プーリ３１の回転軸３３にはスリーブ５２の内歯５２ａと噛合しうる外歯３８が設けられている。
スリーブ５２は、ニュートラルポジション（Ｎ）と、バリエータ３を経由する動力伝達経路を設定するＣＶＴポジション（Ｃ）と、直結ギヤ機構２０を経由する動力伝達経路を設定する直結ポジション（Ｄ）との各ポジションを有し、各ポジション間を、シフトフォーク５３によってスライド駆動される。
【００４６】
切替用電動アクチュエータ５０Ａによりシフトフォーク５３を駆動して、スリーブ５２を回転軸３３側に移動させれば、スリーブ５２の内歯５２ａが回転軸３３の外歯３８と噛み合って、入力軸２Ａとプライマリプーリ３０Ｐの固定プーリ３１とが一体回転するようになって、バリエータ３を経由する動力伝達経路が設定される。
【００４７】
切替用電動アクチュエータ５０Ａによりシフトフォーク５３を駆動して、スリーブ５２を入力ギヤ２１側に移動させれば、スリーブ５２の内歯５２ａが入力ギヤ２１の外歯２２と噛み合って、入力軸２Ａと入力ギヤ２１とが一体回転するようになって、直結ギヤ機構２０を経由する動力伝達経路が設定される。
ここでも、スリーブ５２の内歯５２ａを回転軸３３の外歯３８や入力ギヤ２１の外歯２２と円滑に噛合させるために後述の回転同期制御を行なうので、噛み合い箇所にシンクロ機構は不要であり、装備していない。
【００４８】
なお、本実施例では、前記の通り回転同期制御を実行するため噛み合いクラッチ機構５Ａ，５Ｂ共にシンクロ機構を装備しない構成としたが、シンクロ機構を装備すれば同期がより促進される効果が得られ、また前記回転同期制御を実行しない場合はシンクロ機構の装備が必須である。
【００４９】
減速機構６は、副変速機構４の回転軸４６に一体回転するように固設されたギヤ６１と、回転軸４６と平行な回転軸６５に一体回転するように固設されてギヤ６１と噛合するギヤ６２と、回転軸６５に一体回転するように固設されたギヤ６３と、差動機構７の入力ギであってギヤ６３と噛合するギヤ６４とから構成される。ギヤ６１とギヤ６２との間でそのギヤ比に応じて減速され、さらに、ギヤ６３とギヤ６４との間でそのギヤ比に応じて減速される。
【００５０】
〔推力発生機構（機械式反力機構）〕
ここで、機械式反力機構の一つであり、セカンダリプーリ３０Ｓに装備されている推力発生機構９を説明する。前記のように、この推力発生機構９にはトルクカム機構を採用している。ここで採用するトルクカム機構（トルクカム装置）９０について、図５〜図９を参照して説明する。
【００５１】
図５に示すように、トルクカム機構９０は、端面カムであり、可動プーリ３５の背面に固設された駆動カム部材（ドライブカム部材）９１と、駆動カム部材９１に隣接して固定プーリ３４の回転軸３６に固設された被駆動カム部材（ドリブンカム部材）９３と、駆動カム部材９１と被駆動カム部材９３との間に同軸に配置されこれらのカム部材９１，９３に対して相対回転可能な中間カム部材９２との３つのカム部材を備えている。駆動カム部材９１は車両のドライブ走行時（駆動走行時）に被駆動カム部材９３を駆動し、被駆動カム部材９３は車両のコースト走行時（被駆動走行時）に駆動カム部材９１を駆動する。
【００５２】
駆動カム部材９１は、図６（ｂ）の斜視図に示すように、円筒状（又は環状）の部材であって、一端側に環状の第１駆動カム面９１ｄを有しており、他端側が可動プーリ３５の背面に固設される。環状の第１駆動カム面９１ｄは、環状全周を２つに等分割されていて、それぞれが所定のカム角度に応じた螺旋状曲面によって構成される。等分割された２つの第１駆動カム面９１ｄの相互間には、それぞれ段状の接続面９１ｊが形成されている。この接続面９１ｊは、それぞれ駆動カム部材９１の回転軸線に沿う方向（回転軸線と平行な方向）に形成されている。
【００５３】
被駆動カム部材９３は、駆動カム部材９１と対称な形状であり、図６（ｂ）の斜視図を反転させた形状である。図６（ｂ）の斜視図を流用して説明すると、一端側に環状の第１被駆動カム面９３ｃを有しており、他端側が回転軸３６に固設される。環状の第１被駆動カム面９３ｃは、環状全周を２つに等分割されていて、それぞれが所定のカム角度に応じた螺旋状曲面によって構成される。等分割された２つの第１被駆動カム面９３ｃの相互間には、それぞれ段状の接続面９３ｊが形成されている。この接続面９３ｊは、それぞれ被駆動カム部材９３の回転軸線に沿う方向（回転軸線と平行な方向）に形成されている。この接続面９３ｊも、それぞれ被駆動カム部材９３の回転軸線に沿う方向（回転軸線と平行な方向）に形成されている。
【００５４】
中間カム部材９２は、図６（ａ）の斜視図に示すように、円筒状（又は環状）の部材であって、一端側に前記第１駆動カム面９１ｄに対向する環状の第２駆動カム面９２ｄを有しており、他端側に前記第１被駆動カム面９３ｃに対向する環状の第２被駆動カム面９２ｃを有している。環状の第２駆動カム面９２ｄは、図６（ａ）に示すように、環状全周を２つに等分割されていて、それぞれが所定のカム角度に応じた螺旋状曲面によって構成される。等分割された２つの第１駆動カム面９２ｄの相互間には、それぞれ段状の接続面９２ｊが形成されている。この接続面９２ｊも、それぞれ中間カム部材９２の回転軸線に沿う方向（回転軸線と平行な方向）に形成されている。
【００５５】
環状の第２被駆動カム面９２ｃは、第２駆動カム面９２ｄと対称な形状であり、図６（ａ）の斜視図を反転させた形状である。この第２被駆動カム面９２ｃも、環状全周を２つに等分割されていて、それぞれが所定のカム角度に応じた螺旋状曲面によって構成される。等分割された２つの第１被駆動カム面９２ｃの相互間には、それぞれ段状の接続面９２ｊが形成されている。この接続面９２ｊも、それぞれ中間カム部材９２の回転軸線に沿う方向（回転軸線と平行な方向）に形成されている。
【００５６】
したがって、仮に第１駆動カム面９１ｄ及び第２駆動カム面９２ｄの各螺旋状曲面を右ネジ状の螺旋とすれば、第１被駆動カム面９３ｃ及び第２被駆動カム面９２ｃの各螺旋状曲面は左ネジ状の螺旋となる。
【００５７】
また、中間カム部材９２の第２駆動カム面９２ｄと第２被駆動カム面９２ｃとは、回転方向へ位相ずれして形成されている。つまり、２つの第２駆動カム面９２ｄを接続する接続面９２ｊと、２つの第２被駆動カム面９２ｃを接続する接続面９２ｊとが、回転方向へ位相をずらせて配置形成されている。両カム面９２ｄ，９２ｃの位相ずれは、最大９０度とすることができる。これにより、中間カム部材９２の軸方向長さを短縮することができる。
【００５８】
ここでは、各カム面９１ｄ，９３ｃ，９２ｄ及び９２ｃは、全て同一のカム角度に設定されている。
中間カム部材９２の第２駆動カム面９２ｄは、駆動カム部材９１の第１駆動カム面９１ｄに接触可能であって、中間カム部材９２の第２被駆動カム面９２ｃは、被駆動カム部材９３の第１被駆動カム面９３ｃに接触可能である。ただし、両駆動カム面９１ｄ，９２ｄ間、及び、両被駆動カム面９３ｃ，９２ｃ間には、ボール（鋼球）９５が介装され、トルクカム機構９０は、ボールトルクカム装置として構成される。
【００５９】
このため、図６（ａ），（ｂ）に示すように、駆動カム部材９１の第１駆動カム面９１ｄ、中間カム部材９２の第２駆動カム面９２ｄ及び第２被駆動カム面９２ｃ、被駆動カム部材９３の第１被駆動カム面９３ｃには、ボール９５を内装する溝９１ｇ，９２ｇ，９３がそれぞれ形成されている。これにより、各駆動カム面９１ｄ，９２ｄ間、及び、各被駆動カム面９３ｃ，９２ｃ間は、ボール９５による点接触により滑らかに摺動する。
【００６０】
このトルクカム機構９０の作動メカニズムを詳細に説明する。
駆動カム部材９１と被駆動カム部材９３とが位相ずれを生じていなければ、図７（ａ）に示すように、駆動カム部材９１の第１駆動カム面９１ｄと中間カム部材９２の第２駆動カム面９２ｄとが噛み込むと共に、被駆動カム部材９３の第１被駆動カム面９３ｃと中間カム部材９２の第２被駆動カム面９２ｃとが噛み込んで、駆動カム部材９１と中間カム部材９２と被駆動カム部材９３とのトータル軸長、つまり、トルクカム機構９０の全長は最小となる。この場合、セカンダリプーリ３０ＳのＶ溝の溝幅は最大になり、バリエータ３の変速比は最ハイとなる。
【００６１】
バリエータ３では、車両のドライブ走行時に、ベルト３７からセカンダリプーリ３０Ｓに伝達される入力トルクが強まると、セカンダリプーリ３０Ｓのベルト挟圧力が不足し、セカンダリプーリ３０Ｓの固定プーリ３４がベルト３７に対して滑りを生じる。ただし、回転軸３６と相対動可能な可動プーリ３５はベルト３７に追従するので、固定プーリ３４は可動プーリ３５に対して回転位相遅れを生じる。
【００６２】
このときには、可動プーリ３５に固設された駆動カム部材９１は、ボール９５を介して両駆動カム面９１ｄ，９２ｄ間をスライドさせながら、図７（ｂ）に示すように、中間カム部材９２及び固定プーリ３４に固設された被駆動カム部材９３よりも先行するように相対回転しつつ、被駆動カム部材９３及び中間カム部材９２に対して軸方向に離隔するように移動して可動プーリ３５を固定プーリ３４に接近させる。この結果、セカンダリプーリ３０ＳのＶ溝の溝幅が狭まってプーリ３０Ｓの推力が強まるため、ベルト挟圧力が強まり、固定プーリ３４の滑りが解消される。
【００６３】
逆に、車両のコースト走行時に、駆動源が負の入力トルク（制動トルク）を作用する状態では、固定プーリ３４の回転位相遅れは解消され、負の入力トルクに対してセカンダリプーリ３０Ｓのベルト挟圧力が不足すると、固定プーリ３４が可動プーリ３５に対して回転位相進みを生じる（逆に言えば、可動プーリ３５が固定プーリ３４に対して回転位相遅れを生じる）。
【００６４】
このときには、固定プーリ３４に固設された被駆動カム部材９３は、ボール９５を介して両被駆動カム面９３ｃ，９２ｃ間をスライドさせながら、図７（ｃ）に示すように、中間カム部材９２及び可動プーリ３５に固設された可動カム部材９１よりも先行するように相対回転しつつ、駆動カム部材９１及び中間カム部材９２に対して軸方向に離隔するように移動して可動プーリ３５を固定プーリ３４に接近させる。この結果、セカンダリプーリ３０ＳのＶ溝の溝幅が狭まってプーリ３０Ｓの推力が強まるため、ベルト挟圧力が強まり、固定プーリ３４の滑りが解消される。
【００６５】
なお、車両の停止時等には、駆動トルクも制動トルクも作用しないため、トルクカム機構９０によるプーリの推力は加えられない。そこで、車両の発進時等の初期駆動時にも、ベルト滑りを防止してベルト３７を確実にクランプすることができるように、可動プーリ３５を固定プーリ３４に接近する方向に付勢するコイルスプリング９４が装備されている。
【００６６】
〔変速機構〕
図１に示すように、プライマリプーリ３０Ｐに装備される変速機構８は、電動アクチュエータ８０Ａと機械式反力機構８０Ｂとから構成される。本実施形態の場合、機械式反力機構８０Ｂには、トルクカム機構を採用している。
【００６７】
機械式反力機構８０Ｂに採用されたトルクカム機構は、プライマリプーリ３０Ｐの可動プーリ３２の背部に配置され、回転軸３３上に同軸に配置された一対のカム部材８３，８４を有している。各カム部材８３，８４には、それぞれ、回転軸３３と直交する方向に対して傾斜する螺旋状のカム面８３ａ，８４ａが形成されていて、一対のカム部材８３，８４は、それぞれのカム面８３ａ，８４ａを接触させて配置されている。ただし、ここでは、摺接するカム面８３ａ，８４ａの相互間にボール（鋼球）８５を介装し、摺接部分をボール８５による点接触とするボールトルクカム機構を採用しており、各カム面８３ａ，８４ａは、滑らかに摺動する。
【００６８】
カム部材８３もカム部材８４も回転軸３３と相対回転可能であり、プライマリプーリ３０Ｐの固定プーリ３１及び可動プーリ３２とは独立して回転軸３３と同軸に配設される。つまり、プライマリプーリ３０Ｐが回転してもカム部材８３，８４は回転しない。ただし、カム部材８４は回転方向にも軸方向にも固定されている固定カム部材であるのに対して、カム部材８３はカム部材８４に対して相対回転可能で且つ軸方向にも移動可能な可動カム部材である。また、可動カム部材８３には、カム面８３ａと逆側に可動プーリ３２の背面３２ａとスラストベアリング等を介して摺接する摺接面８３ｂが設けられている。
【００６９】
電動アクチュエータ８０Ａは、可動カム部材８３を回転駆動して、可動カム部材８３のカム面８３ａを固定カム部材８４のカム面８４ａに対して回転させることによって、カム面８３ａ，カム面８４ａの傾斜に沿って可動カム部材８３を回転軸３３の軸方向に移動させて、可動プーリ３２を回転軸３３の軸方向に移動させ、プライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅を調整する。
【００７０】
また、電動アクチュエータ８０Ａは、ウォーム（ネジ歯車）８２ａとこのウォーム８２ａと噛合するウォームホイール（はす歯歯車）８２ｂとからなるウォームギヤ機構８２と、ウォーム８２ａを回転駆動する電動モータ（変速用モータ）８１とから構成され、ウォームホイール８２ｂは、回転軸３３と同軸上に配置され、可動カム部材８３と一体回転し且つ軸方向には可動カム部材８３の移動を許容するように可動カム部材８３の外周にセレーション結合されている。これにより、電動モータ８１を作動させてウォーム８２ａを回転駆動すると、ウォームホイール８２ｂが回転し可動カム部材８３を回動させ、プライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅を調整する。
【００７１】
この変速機構８によるプライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅調整は、推力発生機構９による発生するセカンダリプーリ３０Ｓの推力を受けながら実施される。プライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅を狭める際には、ベルトを介して接続されたセカンダリプーリ３０ＳのＶ溝の溝幅を広げることになり、推力発生機構９による推力に対抗することになる。プライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅を広げる際には、セカンダリプーリ３０ＳのＶ溝の溝幅を狭めることになり、推力発生機構９による推力を利用することになる。
【００７２】
例えば、プライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅を狭める際には、電動モータ８１を作動させて可動カム部材８３を固定カム部材８４から離隔させる。これに応じて、プライマリプーリ３０Ｐに対するベルト３７の巻き掛け半径は拡大していき、ベルト３７の張力が増加する。このベルト３７の張力増加は、セカンダリプーリ３０Ｓに対するベルト３７の巻き掛け半径を縮小させていくように作用する。セカンダリプーリ３０Ｓに対するベルト３７の巻き掛け半径の縮小には、セカンダリプーリ３０ＳのＶ溝の溝幅を拡大させることが必要であり、セカンダリプーリ３０Ｓの推力発生機構９では、この溝幅拡大に対抗する効力が推力として発生する。したがって、電動アクチュエータ８０Ａは、この推力に抗して可動カム部材８３を駆動する。
【００７３】
また、プライマリプーリ３０ＰのＶ溝の溝幅を拡げる際には、電動モータ８１を作動させて可動カム部材８３を固定カム部材８４に接近させる。このとき、プライマリプーリ３０Ｐに対するベルト３７の巻き掛け半径は縮小していき、ベルト３７の張力が減少する。ベルト３７の張力減少は、セカンダリプーリ３０Ｓとベルト３７との滑りを生じることになり、セカンダリプーリ３０Ｓの可動プーリ３５はベルト３７に追従するが、固定プーリ３４はベルト３７に対して滑りを生じる。この滑りに応じて、固定プーリ３４と可動プーリ３５とにねじれが生じる。この固定プーリ３４と可動プーリ３５とにねじれに応じてセカンダリプーリ３０Ｓの推力が増強されることになる。
【００７４】
〔補助電動モータ〕
また、この自動変速機２のバリエータ３には、プライマリプーリ３０Ｐの回転軸３３に直結した補助電動モータ１０が設けられている。この補助電動モータ１０は、噛み合いクラッチ機構５Ａによる切り替え動作中に、回転軸３３を回転駆動して、副変速機構４の何れかの変速段の入力側と出力側との回転同期を促進するために装備される。
【００７５】
〔制御装置〕
図１に示すように、この車両には、電気自動車をトータルに制御するＥＶＥＣＵ１１０及び自動変速機（副変速機構付きＣＶＴ）２の要部を制御するＣＶＴＥＣＵ１００をそなえている。各ＥＣＵは、それぞれメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）及びＣＰＵ等で構成されるコンピュータである。ＣＶＴＥＣＵ１００は、変速機構８の電動アクチュエータ８０Ａを構成する電動モータ８１、切替用電動アクチュエータ５０Ａ，５０Ｂ及び補助電動モータ１０の作動等をＥＶＥＣＵ１１０からの指令又は情報や他のセンサ類からの情報に基づいて制御する。
【００７６】
〔作用及び効果〕
本実施形態は、上述のように構成されるので、以下のような作用及び効果を得ることができる。
自動変速機２は、バリエータ（ベルト式無段変速機構副変速機構）３と、副変速機構（常時噛み合い型平行軸式歯車変速機構）４及び直結ギヤ機構２０とを有して構成されているので、ＣＶＴＥＣＵ１００は、例えば、図４に示すような変速マップを使用して、図３に示すような大別して３つの動力伝達モードを選択して使用することができる。
【００７７】
通常の車両発進時には、図３（ａ）に示すように、バリエータ３を使用し副変速機構４を１速（ロー）としたＣＶＴローモードを選択する。発進後、車速が上がると、図３（ｂ）に示すように、バリエータ３を使用し副変速機構４を２速（ハイ）としたＣＶＴハイモードを選択する。通常、このＣＶＴハイモードで多くの走行態様に対応することができる。
【００７８】
このように、副変速機構４を使用することにより、図４に示すように、副変速機構４を１速（ロー）としたＣＶＴローモードでバリエータ３を最ローとした状態（１ｓｔ  Ｌｏｗ）から、副変速機構４を２速（ハイ）としたＣＶＴハイモードでバリエータ３を最ハイとした状態（２ｎｄ  Ｈｉｇｈ）までの広い変速比範囲で走行することができ、自動変速機２の変速比幅を拡大できると駆動源の電動モータ１の負担を減少させることができ、電動モータ１の小型化によるパワートレイン全体のコンパクト化や、電動モータ１の効率の良い領域を使うことができるため、パワートレイン効率を向上させることができ、電気自動車の航続距離を増加させることができる。
【００７９】
さらに、車両が高速道路等で高速走行している際には、図３（ｂ）に示すように、直結ギヤ機構２０を使用する。これにより、伝達効率の高い歯車による動力伝達を実現することができ、この点からも電費を向上させることができ、電気自動車の航続距離を増大することができる。なお、図４に破線で示すように、直結ギヤ機構２０による変速比を２速最ハイの変速比よりもやや低く設定すれば、高速走行時のモータ１の負担を軽減でき、電気自動車の航続距離の増大にも寄与する。
【００８０】
また、３つの動力伝達モードの切り替えは、電動モータ１と補助電動モータ１０とを利用して回転同期を図るので、回転同期が促進されて変速時間を短縮でき、且つ変速ショックの低減も図ることが可能となる。また、電動モータ１と補助電動モータ１０とによる回転同期により、同期調整を正確に実行することができ、シンクロ機構等を省いて装置コストを低減することができる。
【００８１】
例えば、噛み合いクラッチ機構５Ｂによって副変速機構４を１速（ロー）と２速（ハイ）とで切り替えるときには、副変速機構４の回転軸４３の回転をギヤ４１またはギヤ４２の回転に同期させるが、これには電動モータ１と補助電動モータ１０を協働して作動させることにより、バリエータ３の大きな慣性質量を克服して素早く同期を得ることができ、変速時間の短縮が可能となる。
【００８２】
また、噛み合いクラッチ機構５Ａによって、バリエータ３を使用する状態と直結ギヤ機構２０を使用する状態とで切り替える際にも、噛み合いクラッチ機構５Ａにおける入力回転部材と出力回転部材とを回転同期させるが、これには、電動モータ１と補助電動モータ１０とを利用することができる。
【００８３】
例えば、直結ギヤ機構２０を使用する状態からバリエータ３を使用する状態に切り替える場合、以下の手順で速やかに切り替えることができる。
（１）噛み合いクラッチ機構５Ａ，５Ｂを何れもニュートラルにする。
（２）補助電動モータ１０によって、バリエータ３を介して副変速機構４の回転軸４３と達成する変速段に対応するギヤ（ギヤ４１またはギヤ４２）との回転同期を促進しながら、駆動源である電動モータ１の回転をバリエータ３の入力部（プライマリプーリ）３０Ｐの回転軸３３の回転と同期させるように制御する。
（３）ニュートラル状態の噛み合いクラッチ機構５Ａを、入力軸２Ａ側の部材（スリーブ５２の内歯５２ａ）とバリエータ３のプライマリプーリ３０Ｐの入力回転部材（回転軸３３の外歯３８）とが噛み合うように、ＣＶＴポジション（Ｃ）に切り替えると共に、ニュートラル状態の噛み合いクラッチ機構５Ｂを、達成する変速段に対応するギヤ（ギヤ４１またはギヤ４２）に連結されるように切り替える。
これにより、噛み合いクラッチ機構５Ａ，５Ｂを短時間で切り替えることができ、トルク抜け感を与えにくくなり、変速にかかるドライブフィーリングを良好にすることができる。
【００８４】
なお、本実施形態における補助電動モータ１０は、変速時の回転同期に用いるだけなので、小出力の小型モータを採用でき、装置のコスト増を抑制することができる。
【００８５】
また、車両の駆動系ユニットの動力伝達経路下流側ほどトルク増幅のために動力伝達系に大トルクが加わるが、このように、動力伝達経路の比較的上流側のプライマリプーリ３０Ｐの回転軸３３に補助電動モータ１０を接続すれば、低トルクに対応した小出力の小型モータを採用しやすい。
なお、この補助電動モータ１０の出力を車両の駆動のためのトルクアシストとして利用することも考えられ、この場合、補助電動モータ１０を相応の出力の物を採用することになる。
【００８６】
一方、バリエータ３を使用する状態から直結ギヤ機構２０を使用する状態に切り替える場合は、両噛み合いクラッチ機構５Ａ，５Ｂをニュートラルにする。そして、電動モータ１の回転を入力歯車２１の回転と同期させるように制御する。回転が同期したら、ニュートラル状態の噛み合いクラッチ機構５Ａを、入力軸２Ａ側の部材（スリーブ５２の内歯５２ａ）と入力歯車２１側の部材（外歯５２ａ）とが噛み合うように、直結ポジション（Ｄ）に切り替える。
なお、噛み合いクラッチ機構５Ｂは、直結駆動の間はニュートラルを保持する。
【００８７】
また、トルクカム機構（トルクカム装置）９０によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
ドライブ時、即ち、駆動カム部材９１から被駆動カム部材９３への動力伝達時には、駆動カム部材９１の第１駆動カム面９１ｄと中間カム部材９２の第２駆動カム面９２ｄとが当接し、コースト時、即ち、被駆動カム部材９３から駆動カム部材９１への動力伝達時には、被駆動カム部材９３の第１被駆動カム面９３ｃと中間カム部材９２の第２被駆動カム面９２ｃとが当接して、動力伝達が達成される。
【００８８】
これらの何れも環状である第１駆動カム面９１ｄ及び第２駆動カム面９２ｄ並びに第１被駆動カム面９３ｃ及び第２被駆動カム面９２ｃは、それぞれ環状の全周に亘って形成でき、全周分だけカム面の長さを確保できる。
【００８９】
図９（ａ）は中間カムを用いずにトルクカム装置を構成した場合の模式的な周面図であり、図９（ａ）に示すように、駆動カム面１９２ｄ及び被駆動カム面１９２ｃは環状の全周の半分ずつしかカム面の長さを確保できない。一方、図９（ｂ）は本トルクカム機構９０のカム面の高低差（カムストロークに対応する）を図９（ａ）のものと同一設定した場合の模式的な周面図である。本トルクカム機構９０の場合、各カム面９１ｄ，９３ｃを（図示しないカム面９２ｄ，９２ｃも）、環状の全周に亘って形成でき、カム面の長さを略倍増させることができる。この結果、カムトローク量を確保しながらカム面の傾斜角度α２を、中間カムを用いないものの傾斜角度α１よりも小さくする（α２＜α１）ことができ、発生推力を増大することができる。
【００９０】
また、各接続面９１ｊ，９２ｊ，９３ｊがそれぞれ回転軸線に沿う方向（回転軸線と平行な方向）に形成されているので、トルクカム機構９０が速やかに作動する。
つまり、トルクカム機構９０において、ドライブ時には、図８（ａ）に示すように、駆動カム部材９１から被駆動カム部材９３へ向けて動力伝達される状態となり、駆動カム部材９１の第１駆動カム面９１ｄが中間カム部材９２の第２駆動カム面９２ｄを押圧し（矢印Ｆ１参照）、中間カム部材９２の接続面９２ｊが被駆動カム部材９３の接続面９３ｊに当接する。
【００９１】
接続面９２ｊ，９３ｊがそれぞれ回転軸線に沿う方向に形成されているので、第２駆動カム面９２ｄには、接続面９２ｊ，９３ｊに沿って回転軸線方向に分力Ｆ２が作用し、これによって、中間カム部材９２は、図８（ｂ）に示すように、被駆動カム部材９３の側に押されて、中間カム部材９２の第２被駆動カム面９２ｃが被駆動カム部材９３の第１被駆動カム面９３ｃに当接する。
【００９２】
さらに、駆動カム部材９１から被駆動カム部材９３へ向けて動力伝達がされようとすると、図８（ｃ）に示すように、駆動カム部材９１の第１駆動カム面９１ｄが中間カム部材９２の第２駆動カム面９２ｄに沿ってスライドして、推力Ｆ３を発生させる。
このようにして、トルクカム機構９０が速やかに作動する。
【００９３】
一方、図８（ｄ）に示すように、カム部材９１´，９２´，９３´の終端面９１ｊ´，９２ｊ´，９３ｊ´が回転軸線に沿わずに傾斜していると、中間カム部材９２が駆動カム部材９１のから受ける押圧力Ｆ´によるカム部材９２´とカム部材９３´との衝突時のトルクにより、その角度分の推力Ｆ４が発生し、カム部材９２´を一旦カム部材９１´Ｃ側に押し戻す動きをとることになるため、トルクカム機構９０の動作が遅れてしまう。
【００９４】
また、中間カム部材９２の第２駆動カム面９２ｄと第２被駆動カム面９２ｃとが、回転方向へ位相ずれして形成されているので、両カム面９２ｄ，９２ｃの位置的な干渉を回避することができ、中間カム部材９２の軸方向長さが抑えられる。さらに、両カム面９２ｄ，９２ｃの位相ずれを９０度とすれば、中間カム部材９２の軸方向長さが最も抑えられる。
【００９５】
〔その他〕
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態を適宜変更したり部分的に採用したりして実施することができる。
【００９６】
例えば、上記実施形態では、噛み合いクラッチ機構５Ａ，５Ｂに、３ポジション式のものが採用されており装置構成を簡素化しているが、これらの何れかまたは両方に、２ポジション式の噛み合いクラッチ機構を２つ組み合わせて使用することもできる。
【００９７】
さらに、推力発生機構９のトルクカム機構（トルクカム装置）９０に着目すれば、このトルクカム装置９０は、上記のプーリ装置３０Ｐ，３０Ｓへの適用に限らず、動力伝達系の同軸上に装備され互いに回転方向及び軸方向に相対動可能な２つの回転部材間において、回転位相差に応じて軸方向のトルクを生じさせるために広く適用できる。
また、このトルクカム装置９０を適用したプーリ装置３０Ｐ，３０Ｓは、上記の電気自動車だけでなく、ハイブリッド電気自動車や、エンジン駆動の自動車に広く適用しうる。
【００９８】
また、機械式反力機構としては、実施形態に示した端面カム機構に限定されないが、端面カム機構の場合、トルク容量の大きい機構をコンパクトに構成することができる。
また、上記実施形態では、噛み合いクラッチ機構５Ａ，５Ｂの噛み合い箇所にシンクロ機構を装備していないが、噛み合い箇所にシンクロ機構を装備すれば、上記の回転同期制御に高い精度が要求されなくなるので、回転同期が完了する前にクラッチ機構５Ａ，５Ｂを噛み合い操作することができ、変速に要する時間を短縮できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月29日(2016.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の第１駆動カム面を有し、回転トルクを受けて回転する駆動カム部材と、
前記第１駆動カム面に対向する環状の第１被駆動カム面を有し、前記駆動カム部材によって回転駆動される被駆動カム部材と、
一端に前記第１駆動カム面に接触可能な第２駆動カム面が形成され、他端に前記第１被駆動カム面に接触可能な第２被駆動カム面が形成され、前記駆動カム部材及び前記被駆動カム部材に対して相対回転可能な中間カム部材と、を備え、
前記駆動カム部材から前記被駆動カム部材への動力伝達時には前記第１駆動カム面と前記第２駆動カム面とが当接し、前記被駆動カム部材から前記駆動カム部材への動力伝達時には前記第１被駆動カム面と前記第２被駆動カム面とが当接して、動力伝達が達成されるように構成され、
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面，前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面は、何れも環状全周を少なくとも２つに等分割されてカム角度に応じた螺旋状曲面で構成され、等分割された螺旋状曲面の相互間には、それぞれ段状の接続面が形成され、
前記駆動カム部材から前記被駆動カム部材への動力伝達時には前記第１被駆動カム面の前記接続面と前記第２被駆動カム面の前記接続面とが当接し、前記被駆動カム部材から前記駆動カム部材への動力伝達時には前記第１駆動カム面の前記接続面と前記第２駆動カム面の前記接続面とが当接する、トルクカム装置。
【請求項２】
前記各第２駆動カム面及びその相互間の前記接続面、並びに、前記各第２被駆動カム面及びその相互間の前記接続面は、互いに位相をずらして配置されている、請求項１記載のトルクカム装置。
【請求項３】
前記接続面はそれぞれ回転軸線に沿う方向に形成されている、請求項１又は２記載のトルクカム装置。
【請求項４】
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面，前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面は、全て同一のカム角度である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のトルクカム装置。
【請求項５】
前記第１駆動カム面，前記第１被駆動カム面，前記第２駆動カム面，及び前記第２被駆動カム面は、それぞれ環状に延在する方向に沿って形成された溝と、該溝に転動可能に配設されたボールとを備え、前記各カム面は前記ボールを介して当接する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のトルクカム装置。
【請求項６】
固定プーリ及び可動プーリからなる２つのプーリ装置と、
前記２つのプーリ装置に巻き掛けられて動力を伝達するベルトと、
前記２つのプーリ装置の何れか一方に挟圧力を発生させる請求項１〜５のいずれか１項に記載のトルクカム装置と、を備えている、ベルト式無段変速装置。
【請求項７】
前記トルクカム装置は、前記駆動カム部材が前記可動プーリと一体回転し、前記被駆動カム部材が前記固定プーリと一体回転し、前記中間カム部材が前記プーリ装置の回転軸に対して相対回転可能に装着されている、請求項６記載のベルト式無段変速装置。
【国際調査報告】
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