(57)【要約】【課題】動力伝達効率を向上させること。【解決手段】第１中心軸Ａ１を中心に相対回転可能な第１及び第２の回転部材１０，２０と、サンローラ３０と、サンローラ３０の外周面上で放射状に複数配置して第１及び第２の回転部材１０，２０に挟持させた遊星ボール５０と、第２中心軸Ａ２を有し、遊星ボール５０を回転自在に支持する支持軸５１と、各第２中心軸Ａ２を第１中心軸Ａ１に対して遊星ボール５０及び支持軸５１と共に傾転させる傾転機構６０と、各支持軸５１を介して各遊星ボール５０を支持するキャリア４０と、を備えた無段変速機２を有し、基準線Ｌ０と遊星ボール５０の重心Ｇ及び接点Ｐ１を結ぶ線Ｌ１とが成す角度並びに基準線Ｌ０と重心Ｇ及び接点Ｐ２を結ぶ線Ｌ２とが成す角度を接触角θとし、且つ、線Ｌ３に対する第２中心軸Ａ２の成す角度を傾転角αとし、その傾転角αが「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内に収まるよう傾転機構６０を制御すること。【選択図】図２
2012237348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の第１中心軸上で対向させて配置し、該第１中心軸を中心とする相対回転が可能な第１及び第２の部材と、
前記第１中心軸と同心上で且つ前記第１部材と前記第２部材との間に配置した第３部材と、
前記第１中心軸と平行な第２中心軸及び回転中心となる当該第２中心軸上の重心を有し、前記第３部材の外周面上で前記第１中心軸を中心として放射状に複数配置すると共に、前記第１及び第２の部材との夫々の接点が前記第１中心軸から径方向外側に向けて同じ距離で且つ前記重心からも同じ距離となるように当該第１及び第２の部材に挟持させた転動部材と、
前記第２中心軸を有し、前記転動部材を回転自在に支持する支持軸と、
夫々の前記第２中心軸を前記第１中心軸に対して前記転動部材及び前記支持軸と共に傾転させる傾転機構と、
前記各支持軸を介して前記各転動部材を傾転動作が可能な状態で支持する第４部材と、
を備えた無段変速機を有し、
前記転動部材の重心から径方向に向けた基準線と当該転動部材の重心及び当該転動部材上の前記第１部材との接点を結ぶ線とが成す角度並びに前記基準線と前記転動部材の重心及び当該転動部材上の前記第２部材との接点を結ぶ線とが成す角度を接触角θとし、且つ、前記転動部材の重心を通る前記第１中心軸と平行な線に対する前記第２中心軸の成す角度を傾転角αとし、その傾転角αが「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内に収まるよう前記傾転機構を制御することを特徴とした変速装置。
【請求項２】
前記第２部材と一体になって回転する低速用第１歯車及び当該低速用第１歯車に噛み合う低速用第２歯車を備えた低速段と、前記第２部材と一体になって回転する高速用第１歯車及び当該高速用第１歯車に噛み合う高速用第２歯車を備えた高速段と、を有する有段変速機を設け、
前記有段変速機が前記低速段のときで且つ前記無段変速機の傾転角αが「α＝θ」のときの当該無段変速機における前記第１部材と前記第２部材との間の回転比をγｄ１、前記有段変速機が前記高速段のときで且つ前記無段変速機の傾転角αが「α＝−θ」のときの当該無段変速機における前記第１部材と前記第２部材との間の回転比をγｄ２、前記有段変速機の低速段の変速比をγＬｏ、前記有段変速機の高速段の変速比をγＨｉとし、これらが「（γＬｏ／γＨｉ）≦（γｄ２／γｄ１）」の関係を満たすことを特徴とした請求項１記載の変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の回転軸を有する２つの回転要素と、その回転軸に対して放射状に複数配置した転動部材と、を備え、各回転要素の内の２つに挟持された各転動部材を傾転させることによって入出力間の変速比を無段階に変化させる変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の変速装置としては、例えば、下記の特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１には、回転要素としての入力ディスクと出力ディスクとで挟持された複数のボール（転動部材）を有し、そのボールの傾転角を調整して変速比を無段階に変える無段変速機構と、この無段変速機構の出力軸に回転要素の１つが連結された遊星歯車機構（差動機構）と、を備えた所謂トラクションドライブ式の無段変速機が開示されている。
【０００３】
尚、従来、無段変速機と有段変速機とを有している変速装置が知られている。例えば、下記の特許文献２には、トロイダル式の無段変速機と低速段及び高速段からなる有段変速機とを直列に繋げたものにおいて、夫々の変速比から決まる総合変速比を変化させない為に、有段変速機を低速段から高速段に切り替えると共に無段変速機を低速段側に変速させる技術が開示されている。また、下記の特許文献３には、ベルト式の無段変速機と減速機構としての遊星歯車機構からなる有段変速機とを備えた変速装置において、その有段自動変速機の変速比について、無段変速機の最大変速比より小さく、且つ、有段自動変速機の変速比と出力伝達効率との積が無段変速機の最大変速比と最大変速比における出力伝達効率との積よりも大きくなるように設定する技術が開示されている。また、下記の特許文献４には、ベルト式の無段変速機と遊星歯車機構からなる有段変速機とを備えた変速装置において、高速走行時の動力伝達効率を高めるべく、有段変速機を１よりも小さい変速比に固定すると共に、無段変速機の変速比を増大させる技術が開示されている。更に、下記の特許文献５には、入力ディスク及び出力ディスクとパワーローラとの接触点での相対滑り角速度（スピン角速度）並びに入力ディスクの角速度から決まるスピンについて、ロー側変速比からハイ側変速比までの変速比範囲で０以上になるように諸元を決めたトロイダル式の無段変速機が開示されている。その諸元とは、夫々の接触点における法線とパワーローラの回転軸とがなす角度θ、パワーローラの傾転角度φ、入出力ディスクの円弧半径をＲ０とし、円弧中心から入出力ディスク回転軸までの距離とＲ０との差をｅとしたときの比ｋ＝（ｅ／Ｒ０）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００６−５１９３４９号公報
【特許文献２】特開２００６−０２２８３９号公報
【特許文献３】特開２００８−１６４１１７号公報
【特許文献４】特開２００７−２１１９６２号公報
【特許文献５】特開２００２−０５４７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、トラクションドライブ式の無段変速機は、その変速比の大きさ如何で動力伝達効率が変化する。これが為、使用される変速比によっては、動力伝達効率の悪化を招く虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、良好な動力伝達効率で運転可能な変速装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する為、本発明は、共通の第１中心軸上で対向させて配置し、該第１中心軸を中心とする相対回転が可能な第１及び第２の部材と、前記第１中心軸と同心上で且つ前記第１部材と前記第２部材との間に配置した第３部材と、前記第１中心軸と平行な第２中心軸及び回転中心となる当該第２中心軸上の重心を有し、前記第３部材の外周面上で前記第１中心軸を中心として放射状に複数配置すると共に、前記第１及び第２の部材との夫々の接点が前記第１中心軸から径方向外側に向けて同じ距離で且つ前記重心からも同じ距離となるように当該第１及び第２の部材に挟持させた転動部材と、前記第２中心軸を有し、前記転動部材を回転自在に支持する支持軸と、夫々の前記第２中心軸を前記第１中心軸に対して前記転動部材及び前記支持軸と共に傾転させる傾転機構と、前記各支持軸を介して前記各転動部材を傾転動作が可能な状態で支持する第４部材と、を備えた無段変速機を有し、前記転動部材の重心から径方向に向けた基準線と当該転動部材の重心及び当該転動部材上の前記第１部材との接点を結ぶ線とが成す角度並びに前記基準線と前記転動部材の重心及び当該転動部材上の前記第２部材との接点を結ぶ線とが成す角度を接触角θとし、且つ、前記転動部材の重心を通る前記第１中心軸と平行な線に対する前記第２中心軸の成す角度を傾転角αとし、その傾転角αが「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内に収まるよう前記傾転機構を制御することを特徴としている。
【０００８】
ここで、前記第２部材と一体になって回転する低速用第１歯車及び当該低速用第１歯車に噛み合う低速用第２歯車を備えた低速段と、前記第２部材と一体になって回転する高速用第１歯車及び当該高速用第１歯車に噛み合う高速用第２歯車を備えた高速段と、を有する有段変速機を設け、前記有段変速機が前記低速段のときで且つ前記無段変速機の傾転角αが「α＝θ」のときの当該無段変速機における前記第１部材と前記第２部材との間の回転比をγｄ１、前記有段変速機が前記高速段のときで且つ前記無段変速機の傾転角αが「α＝−θ」のときの当該無段変速機における前記第１部材と前記第２部材との間の回転比をγｄ２、前記有段変速機の低速段の変速比をγＬｏ、前記有段変速機の高速段の変速比をγＨｉとし、これらが「（γＬｏ／γＨｉ）≦（γｄ２／γｄ１）」の関係を満たすことが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る変速装置は、傾転角αを「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内で制御することで、傾転角αを「α＜−｜θ｜」又は「α＞｜θ｜」の範囲内で制御した場合よりも、無段変速機の変速比が動力伝達効率の良好なものとなる。また、この変速装置は、傾転角αを「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内で制御することで、その傾転角αの変化率に対する無段変速機の変速比の変化率を一定に保つことができるので、変速比の制御性に優れる。従って、本発明に係る変速装置に依れば、動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比の領域のみが使われることになり、燃費や変速品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、無段変速機及び有段変速機を備える本発明に係る変速装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】図２は、無段変速機について説明する図である。
【図３】図３は、無段変速機における傾転角と夫々の接点の接点距離との関係を説明する図である。
【図４】図４は、無段変速機における変速比と夫々の接点の損失との関係を説明する図である。
【図５】図５は、無段変速機における変速比と動力伝達効率との関係を説明する図である。
【図６】図６は、無段変速機における傾転角と変速比との関係を説明する図である。
【図７】図７は、変速装置における変速比と動力伝達効率との関係を説明する図である。
【図８】図８は、変速装置における変速比と動力伝達効率との関係を説明する図である。
【図９】図９は、変速装置のアップシフト制御時の動作について説明するタイムチャートである。
【図１０】図１０は、変速装置のダウンシフト制御時の動作について説明するタイムチャートである。
【図１１】図１１は、変速装置における傾転角と変速比との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る変速装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
［実施例］
本発明に係る変速装置の実施例を図１から図１１に基づいて説明する。この例示では車両用の変速装置として説明するが、この変速装置は、入出力間の変速を要するものであれば、車両以外に適用してもよい。
【００１３】
図１の符号１は、本実施例の変速装置を示す。この変速装置１は、トラクションドライブ式の無段変速機２を有している。
【００１４】
この無段変速機２は、第１から第４の部材１０，２０，３０，４０と、転動部材５０と、傾転機構６０と、を備えた所謂トラクション遊星ギヤ機構と云われるものである。第１及び第２の部材１０，２０は、共通の第１中心軸Ａ１上で対向させて配置され、その相互間で第１中心軸Ａ１を中心とする相対回転を行うことができる。第３及び第４の部材３０，４０は、第１中心軸Ａ１と同心上で且つ第１部材１０と第２部材２０との間に配置される。転動部材５０は、第１中心軸Ａ１と平行な第２中心軸Ａ２及び回転中心となる当該第２中心軸Ａ２上の重心を有し、第３部材３０の外周面上で第１中心軸Ａ１を中心とする放射状に複数配置されると共に、第１及び第２の部材１０，２０との夫々の接点が第１中心軸Ａ１から径方向外側に向けて同じ距離で且つ前記重心からも同じ距離となるように当該第１及び第２の部材１０，２０に挟持されたものである。傾転機構６０は、夫々の転動部材５０の第２中心軸Ａ２を第１中心軸Ａ１に対して転動部材５０及び支持軸５１と共に傾転させるものである。ここで、この転動部材５０は、第２中心軸Ａ２を有する支持軸５１によって回転自在に支持されている。また、各転動部材５０は、その外周面が第１から第３の部材１０，２０，３０で保持されると共に、各支持軸５１を介して傾転動作が可能な状態で第４部材４０に支持されている。
【００１５】
以下においては、特に言及しない限り、その第１中心軸Ａ１や第２中心軸Ａ２に沿う方向を軸線方向と云い、その第１中心軸Ａ１周りの方向を周方向と云う。また、その第１中心軸Ａ１に直交する方向を径方向と云い、その中でも、内方に向けた側を径方向内側と、外方に向けた側を径方向外側と云う。
【００１６】
この無段変速機２においては、第１部材１０と第２部材２０と第３部材３０との間で各転動部材５０を介したトルクの伝達が行われる。そのトルクの伝達は、第１及び第２の部材１０，２０の内の少なくとも一方を転動部材５０に押し付け、これにより第１から第３の部材１０，２０，３０と各転動部材５０との間に適切な接線力（トラクション力）を発生させることによって可能にする。
【００１７】
また、この無段変速機２は、第２中心軸Ａ２を第１中心軸Ａ１に対して傾斜させ、支持軸５１と共に転動部材５０を傾転させることによって、入出力間の変速比γＣＶＰを変える。その傾転動作は、夫々の転動部材５０を自身の第２中心軸Ａ２と第１中心軸Ａ１とを含む傾転平面上において自らの重心を中心にして動かすことによって行う。
【００１８】
この無段変速機２においては、第１から第４の部材１０，２０，３０，４０の内の何れか１つが周方向に回転しない固定要素となり、残りが周方向に回転する回転要素になる。そして、この無段変速機２では、その回転要素の内の１つがトルク（動力）の入力部となり、残りの回転要素の内の少なくとも１つがトルクの出力部となる。これが為、この無段変速機２においては、入力部となる何れかの回転要素と出力部となる何れかの回転要素との間の回転速度（回転数）の比が変速比γＣＶＰとなる。例えば、この無段変速機２は、車両の動力伝達経路上に配設される。その際には、その入力部がエンジンやモータ等の動力源側に連結され、その出力部が駆動輪側に連結される。この無段変速機２においては、入力部としての回転要素にトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を正駆動と云い、出力部としての回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力された場合の各回転要素の回転動作を逆駆動と云う。例えば、この無段変速機２は、先の車両の例示に従えば、加速等のように動力源側からトルクが入力部たる回転要素に入力されて当該回転要素を回転させているときが正駆動となり、減速等の様に駆動輪側から出力部たる回転中の回転要素に正駆動時とは逆方向のトルクが入力されているときが逆駆動となる。
【００１９】
ここで、この無段変速機２においては、第１及び第２の部材１０，２０が遊星歯車機構で云うところのリングギヤの機能を為すものとなる。また、第３部材３０は、トラクション遊星ギヤ機構のサンローラとして機能する。また、第４部材４０は、トラクション遊星ギヤ機構のキャリアとして機能する。また、転動部材５０は、トラクション遊星ギヤ機構におけるボール型ピニオンとして機能する。従って、以下においては、第３部材３０を「サンローラ３０」と云い、第４部材４０を「キャリア４０」と云う。更に、転動部材５０については、「遊星ボール５０」と云う。また、以下の例示では、キャリア４０を固定要素とする。故に、以下においては、第１及び第２の部材１０，２０のことを各々「第１及び第２の回転部材１０，２０」と云う。
【００２０】
第１及び第２の回転部材１０，２０は、中心軸を第１中心軸Ａ１に一致させた円盤部材（ディスク）や円環部材（リング）であり、軸線方向で対向させて各遊星ボール５０を挟み込むように配設する。この例示においては、双方とも円環部材とする。
【００２１】
この第１及び第２の回転部材１０，２０は、後で詳述する各遊星ボール５０の径方向外側の外周曲面と接触する接触面を有している。その夫々の接触面は、例えば、遊星ボール５０の外周曲面の曲率と同等の曲率の凹円弧面、その外周曲面の曲率とは異なる曲率の凹円弧面、凸円弧面又は平面等の形状を成している。ここでは、後述する基準位置の状態で第１中心軸Ａ１から各遊星ボール５０との接点Ｐ１，Ｐ２までの距離が同じ長さになるように夫々の接触面を形成して、第１及び第２の回転部材１０，２０の各遊星ボール５０に対する夫々の接触角θが同じ角度になるようにしている（図２）。その接触角θとは、基準線Ｌ０から各遊星ボール５０における第１及び第２の回転部材１０，２０との接点Ｐ１，Ｐ２までの角度のことであり、その基準線Ｌ０と遊星ボール５０の重心Ｇ及び接点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ夫々の線Ｌ１，Ｌ２とが成す角度のことである。ここでは、遊星ボール５０の重心Ｇから径方向に向けた線を基準線Ｌ０に設定している。その夫々の接触面は、遊星ボール５０の外周曲面に対して点接触するものとして説明するが、面接触するものであってもよい。また、夫々の接触面は、第１及び第２の回転部材１０，２０から遊星ボール５０に向けて軸線方向の力（押圧力）が加わった際に、その遊星ボール５０に対して径方向内側で且つ斜め方向の力（法線力）が加わるように形成されている。
【００２２】
その遊星ボール５０への押圧力は、例えばトルクカム（図示略）等の押圧部で第１及び第２の回転部材１０，２０の内の少なくとも一方に加えられた軸線方向の力により発生させる。そのトルクカムは、例えば第１回転部材１０と下記の入力軸１１との間、第２回転部材２０と下記の出力軸２１との間に配設する。その第１回転部材１０と入力軸１１との間のトルクカムは、その間で回転トルクを伝達させると共に軸力を発生させる。その軸力は、第１回転部材１０から遊星ボール５０への押圧力として伝わる。また、第２回転部材２０と出力軸２１との間のトルクカムは、その間で回転トルクを伝達させると共に軸力を発生させる。その軸力は、第２回転部材２０から遊星ボール５０への押圧力として伝わる。
【００２３】
この例示においては、第１回転部材１０を無段変速機２の正駆動時におけるトルク入力部として作用させ、第２回転部材２０を無段変速機２の正駆動時におけるトルク出力部として作用させる。従って、その第１回転部材１０には入力軸１１が連結され、第２回転部材２０には出力軸２１が連結される。その入力軸１１は、動力源側に接続されている。また、出力軸２１は、駆動輪側に接続されている。
【００２４】
サンローラ３０は、第１中心軸Ａ１と同心の円筒状又は円柱状のものである。このサンローラ３０の外周面には、複数個の遊星ボール５０が放射状に略等間隔で配置される。従って、このサンローラ３０においては、その外周面が遊星ボール５０の自転の際の転動面となる。このサンローラ３０は、自らの回転動作によって夫々の遊星ボール５０を転動（自転）させることもできれば、夫々の遊星ボール５０の転動動作（自転動作）に伴って回転することもできる。
【００２５】
遊星ボール５０は、サンローラ３０の外周面上を転がる転動部材である。この遊星ボール５０は、完全な球状体であることが好ましいが、少なくとも転動方向にて球形を成すもの、例えばラグビーボールの様な断面が楕円形状のものであってもよい。この遊星ボール５０は、その中心（重心Ｇ）を通って貫通させた支持軸５１によって支持する。この遊星ボール５０は、支持軸５１の外周面との間に配設した軸受（例えばニードルベアリング）によって、第２中心軸Ａ２を回転軸とした支持軸５１に対する相対回転（つまり自転）が行えるようにしている。従って、この遊星ボール５０は、支持軸５１を中心にしてサンローラ３０の外周面上を転動することができる。その支持軸５１の両端は、遊星ボール５０から突出させておく。
【００２６】
その支持軸５１の基準となる位置は、図１に示すように、第２中心軸Ａ２が第１中心軸Ａ１と平行になる位置である。この支持軸５１は、その基準位置で形成される自身の中心軸（第２中心軸Ａ２）と第１中心軸Ａ１とを含む傾転平面内において、基準位置とそこから傾斜させた位置との間を遊星ボール５０と共に揺動（傾転）することができる。その傾転は、その傾転平面内で遊星ボール５０の重心Ｇを中心にして行われる。
【００２７】
キャリア４０は、夫々の遊星ボール５０の傾転動作を妨げないように支持軸５１の夫々の突出部を支持する。このキャリア４０は、例えば、第１中心軸Ａ１と同心の第１及び第２の円盤部４１，４２を対向させて配置し、その第１及び第２の円盤部４１，４２を複数本の連結軸（図示略）で連結して、全体として籠状となるようにしている。これにより、このキャリア４０は、外周面に開放部分を有することになる。各遊星ボール５０は、第１及び第２の円盤部４１，４２の間に配置し、その開放部分を介して第１回転部材１０と第２回転部材２０とに接している。
【００２８】
この無段変速機２には、その変速比γＣＶＰを変える為の変速部が設けられている。変速比γＣＶＰは遊星ボール５０の傾転角αの変化に伴い変わるので、その変速部としては、夫々の遊星ボール５０を傾転させる傾転機構６０を用いる。ここで云う傾転角αとは、遊星ボール５０の重心Ｇを通る第１中心軸Ａ１と平行な線（基準線）Ｌ３に対する第２中心軸Ａ２の成す角度のことである。ここでは、その基準線Ｌ３に対する時計回り方向を正とする。
【００２９】
この傾転機構６０には、この技術分野において周知のものを利用する。例えば、傾転機構６０としては、延設された支持軸５１の一方の端部に取り付けられた長手方向が径方向の支持部材と、この支持部材に径方向の力を加えるアクチュエータと、で構成されたものが考えられる。この傾転機構６０は、その支持部材を径方向へと動かすことにより、支持軸５１を介して遊星ボール５０を傾転させることができる。また、傾転機構６０としては、第１中心軸Ａ１と同心の円盤状のアイリスプレートを用いてもよい。そのアイリスプレートは、支持軸５１の一方の突出部が挿入される絞り孔（アイリス孔）を遊星ボール５０毎に備えたものであり、例えば第２回転部材２０と第２円盤部４２との間に配設する。その絞り孔は、径方向内側の端部を起点とし、この基点から径方向に向けた線を基準線と仮定した場合、径方向内側から径方向外側に向かうにつれて基準線から周方向に離れていく弧状になっている。この種の傾転機構６０は、アイリスプレートを周方向に回転させることによって、支持軸５１を介して遊星ボール５０を傾転させることができる。
【００３０】
この無段変速機２には、夫々の遊星ボール５０の傾転時に支持軸５１を傾転方向へと案内する為のガイド部（支持部）が設けられている。この例示では、そのガイド部をキャリア４０に設ける。ガイド部は、遊星ボール５０から突出させた支持軸５１を傾転方向に向けて案内する径方向のガイド溝４１ａ，４２ａであり、第１及び第２の円盤部４１，４２の夫々の対向する部分に遊星ボール５０毎に形成する。全てのガイド溝４１ａと全てのガイド溝４２ａは、軸線方向から観ると夫々に放射状を成している。また、ガイド溝４１ａとガイド溝４２ａは、軸線方向で対向させた位置に配置されている。
【００３１】
この無段変速機２においては、夫々の遊星ボール５０の傾転角αが基準位置、即ち０度のときに、第１回転部材１０と第２回転部材２０とが同一回転速度（同一回転数）で回転する。つまり、このときには、第１回転部材１０と第２回転部材２０との間の回転比（回転速度又は回転数の比）γｄが１となる。その回転比γｄは、第１及び第２の回転部材１０，２０の回転数を各々Ｎ１，Ｎ２とすると、「γｄ＝Ｎ１／Ｎ２」で表される。この無段変速機２では第１回転部材１０が入力側で且つ第２回転部材２０が出力側なので、このときの変速比γＣＶＰは、１になる。
【００３２】
一方、夫々の遊星ボール５０を基準位置から傾転させた際には、第２中心軸Ａ２から第１回転部材１０との接点Ｐ１までの距離（第１接点距離）Ｄ１が変化すると共に、第２中心軸Ａ２から第２回転部材２０との接点Ｐ２までの距離（第２接点距離）Ｄ２が変化する。その第１接点距離Ｄ１は、第２中心軸Ａ２と接点Ｐ１との最短距離に相当し、第２接点距離Ｄ２は、第２中心軸Ａ２と接点Ｐ２との最短距離に相当する（図２）。図３には、第１から第３の接点距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３と傾転角αとの対応関係を各々示している。第３接点距離Ｄ３とは、第２中心軸Ａ２と遊星ボール５０におけるサンローラ３０との接点Ｐ３との最短距離に相当するものである。また、「Ｒｂ」は、遊星ボール５０の半径である。その第１接点距離Ｄ１と第２接点距離Ｄ２は、遊星ボール５０の半径Ｒｂ、傾転角α及び接触角θを用いて下記の式１，２の如く求めることができる。
【００３３】
Ｄ１＝Ｒｂ×ｃｏｓ（θ＋α）    …    （１）
Ｄ２＝Ｒｂ×ｃｏｓ（θ−α）    …    （２）
【００３４】
そして、回転比γｄや変速比γＣＶＰは、第１接点距離Ｄ１と第２接点距離Ｄ２とを用いて下記の式３の如く表すこともできる。
【００３５】
γｄ＝γＣＶＰ＝Ｄ１／Ｄ２    …    （３）
【００３６】
その接点距離の変化により、この無段変速機２においては、第１回転部材１０又は第２回転部材２０の内の何れか一方が基準位置のときよりも高速で回転し、他方が低速で回転するようになる。例えば第２回転部材２０は、遊星ボール５０を一方へと傾転させたときに第１回転部材１０よりも低回転になり（減速）、他方へと傾転させたときに第１回転部材１０よりも高回転になる（増速）。従って、この無段変速機２においては、その傾転角αを変えることによって、第１回転部材１０と第２回転部材２０との間の回転比γｄ（＝変速比γＣＶＰ）を無段階に変化させることができる。尚、ここでの増速時（γＣＶＰ＜１）には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させる。また、減速時（γＣＶＰ＞１）には、図１における上側の遊星ボール５０を紙面反時計回り方向に傾転させ且つ下側の遊星ボール５０を紙面時計回り方向に傾転させる。
【００３７】
このように、この無段変速機２は、傾転角αの大きさに応じて第１回転部材１０と第２回転部材２０との間の回転比γｄ（＝変速比γＣＶＰ）が変化する。
【００３８】
ここで、この無段変速機２の各接点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３における変速比γＣＶＰとスピン損失との関係を観てみる。スピン損失は、夫々の接点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３におけるスピン量と接点面積と接点面圧との積に比例する。
【００３９】
接点Ｐ１においては、傾転角αが接触角θのときの変速比γＣＶＰ（α＝θ）｛＜１｝でスピン損失が最も小さく、傾転角αが接触角θよりも大きくなるほど又は接触角θよりも小さくなるほど、つまり変速比γＣＶＰが変速比γＣＶＰ（α＝θ）よりも小さくなるほど又は変速比γＣＶＰ（α＝θ）よりも大きくなるほどスピン損失が大きくなる。接点Ｐ２においては、傾転角αが接触角−θのときの変速比γＣＶＰ（α＝−θ）｛＞１｝でスピン損失が最も小さく、傾転角αが接触角−θよりも大きくなるほど又は接触角−θよりも小さくなるほど、つまり変速比γＣＶＰが変速比γＣＶＰ（α＝−θ）よりも大きくなるほど又は変速比γＣＶＰ（α＝−θ）よりも小さくなるほどスピン損失が大きくなる。接点Ｐ３においては、傾転角αが０のときの変速比γＣＶＰ（α＝０）｛＝１｝でスピン損失が最も小さく、傾転角αが０よりも大きくなるほど又は０よりも小さくなるほど、つまり変速比γＣＶＰが１よりも大きくなるほど又は１よりも小さくなるほどスピン損失が大きくなる。従って、無段変速機２においては、傾転角αが接触角θよりも大きくなるほど又は傾転角αが接触角−θよりも大きくなるほどにスピン損失が拡大していく。一方、傾転角αが接触角θよりも小さい領域又は傾転角αが接触角−θよりも小さい領域では、そのスピン損失の拡大する領域よりもスピン損失が小さくなる。
【００４０】
そこで、この無段変速機２においては、スピン損失を小さくして動力伝達効率を高めるべく、スピン損失の小さい傾転角αで、つまり傾転角αが「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内に収まるよう電子制御装置（ＥＣＵ）１００に傾転機構６０を制御させる。
【００４１】
この無段変速機２においては、傾転角αを「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内で制御し、変速比γＣＶＰを「γＣＶＰ（α＝θ）≦γＣＶＰ≦γＣＶＰ（α＝−θ）」の範囲内に収めることで、動力伝達効率の良好な高効率領域の変速比γＣＶＰで動力を伝達することができる。この無段変速機２は、その高効率領域において、変速比γＣＶＰが１のとき（α＝０のとき）に最も動力伝達効率が良くなる。そして、この無段変速機２は、変速比γＣＶＰが１よりも大きくなるにつれて又は小さくなるにつれて（換言するならば傾転角αが−θ又はθに近づくにつれて）、動力伝達効率が変速比γＣＶＰの変化率に対して徐々に低下していく。一方、傾転角αが「α＞｜θ｜」又は「α≦−｜θ｜」の範囲内に制御され、変速比γＣＶＰがγＣＶＰ（α＝−θ）よりも大きくなる又はγＣＶＰ（α＝θ）よりも小さくなると、その領域では、上記の高効率領域よりも、変速比γＣＶＰの変化率に対する動力伝達効率の低下率が高く、僅かな変速比γＣＶＰの変更で急激に動力伝達効率が悪くなる。図５には、この無段変速機２における変速比γＣＶＰと動力伝達効率との対応関係を示している。
【００４２】
また、この無段変速機２は、傾転角αが−θよりも小さくなるにつれて又はθよりも大きくなるにつれて（つまり傾転角αの絶対値が｜θ｜よりも大きくなるにつれて）、その傾転角αの変化率に対する変速比γＣＶＰの変化率が高くなっていく（図６）。これが為、その領域においては、傾転角αの変化に対して変速比γＣＶＰが急速に変化することになり、均等に変化させることができないので、変速比γＣＶＰの制御が難しい。しかしながら、この無段変速機２は、傾転角αが「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内であれば、その傾転角αの変化率に対する変速比γＣＶＰの変化率を一定に保つことができるので、変速比γＣＶＰの制御性に優れる。従って、変速比γＣＶＰの制御性を向上させる上でも、この無段変速機２は、傾転角αを「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内で制御することが好ましい。
【００４３】
このように、この無段変速機２は、傾転角αを「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内で制御するように、即ち変速比γＣＶＰを「γＣＶＰ（α＝θ）≦γＣＶＰ≦γＣＶＰ（α＝−θ）」の範囲内で制御するように設定しているので、動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比γＣＶＰの領域のみが使われることになり、燃費や変速品質が向上する。
【００４４】
ところで、この変速装置１には、図１に示すように、複数の変速段を有する有段変速機３も設けている。その有段変速機３は、無段変速機２の出力側と駆動輪側との間に介在させている。ここでは、電子制御装置１００によって切り替えの制御が為される低速段７０と高速段８０の２つの変速段を備えている。
【００４５】
低速段７０は、出力軸２１と一体になって回転する低速用第１歯車７１と、この低速用第１歯車７１と噛み合う低速用第２歯車７２と、を有する。また、高速段８０は、出力軸２１と一体になって回転する高速用第１歯車８１と、この高速用第１歯車８１と噛み合う高速用第２歯車８２と、を有する。低速用第２歯車７２と高速用第２歯車８２は、変速装置１のケースＣＡの内側に回転自在に支持されている。
【００４６】
この変速装置１においては、無段変速機２の変速比γＣＶＰと有段変速機３の低速段７０の変速比γＬｏ又は高速段８０の変速比γＨｉとの積が最終的な変速比γになる（式４，５）。
【００４７】
γ＝γＣＶＰ×γＬｏ    …    （４）
γ＝γＣＶＰ×γＨｉ    …    （５）
【００４８】
電子制御装置１００には、有段変速機３の低速段７０の使用域（以下、「有段低速域」と云う。）において、無段変速機２を上記の傾転角αの制御範囲内「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」で制御させればよい。これにより、この変速装置１は、その有段低速域における動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比γの領域のみが使用されることになる。これと同様に、この電子制御装置１００は、有段変速機３の高速段８０の使用域（以下、「有段高速域」と云う。）において、無段変速機２を上記の傾転角αの制御範囲内「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」で制御すればよい。これにより、この変速装置１は、その有段高速域においても、有段高速域における動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比γの領域のみが使用されることになる。
【００４９】
有段低速域と有段高速域において最も動力伝達効率が良くなるのは、無段変速機２の変速比γＣＶＰが１（α＝０）に制御されているときである（図７）。また、この変速装置１は、有段低速域と有段高速域の双方において、無段変速機２の変速比γＣＶＰが１よりも大きくなるにつれて又は小さくなるにつれて（換言するならば無段変速機２の傾転角αが−θ又はθに近づくにつれて）、動力伝達効率が変速比γの変化率に対して徐々に低下していく。
【００５０】
ここで、電子制御装置１００は、要求された変速装置１の変速比γに応じて低速段７０と高速段８０の切り替えを行う。その際、変速装置１は、変速比γを高効率領域に保持したままで低速段７０と高速段８０の切り替えを行うことが好ましい。
【００５１】
そこで、電子制御装置１００には、変速装置１が低速段７０でアップシフト制御されている状態（つまり有段低速域で変速比γを小さくする為の無段変速機２の制御状態）であれば、無段変速機２の変速比γＣＶＰがγＣＶＰ（α＝θ）になったときに、その変速比γＣＶＰをγＣＶＰ（α＝−θ）に切り替えさせると共に、有段変速機３を低速段７０から高速段８０に切り替えさせればよい。また、この電子制御装置１００には、変速装置１が高速段８０でダウンシフト制御されている状態（つまり有段高速域で変速比γを大きくする為の無段変速機２の制御状態）であれば、無段変速機２の変速比γＣＶＰがγＣＶＰ（α＝−θ）になったときに、その変速比γＣＶＰをγＣＶＰ（α＝θ）に切り替えさせると共に、有段変速機３を高速段８０から低速段７０に切り替えさせればよい。これが為、この変速装置１は、図７に示す如く、その低速段７０と高速段８０とを切り替える際の変速比γ、つまり有段低速域で運転中の無段変速機２が変速比γＣＶＰ（α＝θ）のときの変速比γ（α＝θ）と、有段高速域で運転中の無段変速機２が変速比γＣＶＰ（α＝−θ）のときの変速比γ（α＝−θ）と、が同じ大きさになるように、無段変速機２の諸元（傾転角α、接触角θ、変速比γＣＶＰ等）と有段変速機３の諸元（低速段７０と高速段８０の変速比γＬｏ、γＨｉ）を設定すればよい。
【００５２】
更に、この変速装置１は、変速装置１が低速段７０でアップシフト制御されている状態において、無段変速機２の変速比γＣＶＰがγＣＶＰ（α＝θ）になる前に、その変速比γＣＶＰを切り替え、且つ、有段変速機３を低速段７０から高速段８０に切り替えたとしても、変速比γを高効率領域に保持し続けることができる（図８）。また、この変速装置１は、変速装置１が高速段８０でダウンシフト制御されている状態において、変速比γＣＶＰがγＣＶＰ（α＝−θ）になる前に、その変速比γＣＶＰを切り替え、且つ、有段変速機３を高速段８０から低速段７０に切り替えたとしても、変速比γを高効率領域に保持し続けることができる（図８）。この場合には、その低速段７０から切り替えるときの変速比γと高速段８０から切り替えるときの変速比γとが同じ大きさになるように、無段変速機２の諸元と有段変速機３の諸元を設定すればよい。
【００５３】
従って、この変速装置１においては、変速比γを高効率領域のみで使う為、低速段７０及び高速段８０の変速比γＬｏ、γＨｉ、有段低速域で運転中の無段変速機２の変速比γＣＶＰ（α＝θ）及び有段高速域で運転中の無段変速機２の変速比γＣＶＰ（α＝−θ）が下記の式６の関係を満たすように、無段変速機２の諸元と有段変速機３の諸元を設定すればよい。つまり、この変速装置１は、有段低速域における変速比γＣＶＰ（α＝θ）のときの変速比γ（α＝θ）｛＝γＣＶＰ（α＝θ）×γＬｏ｝が有段高速域における変速比γＣＶＰ（α＝−θ）のときの変速比γ（α＝−θ）｛＝γＣＶＰ（α＝−θ）×γＨｉ｝以下になるように設定すればよい。尚、低速段７０と高速段８０の変速比γＬｏ、γＨｉは、「１＜（γＬｏ／γＨｉ）」の関係を有している。
【００５４】
（γＬｏ／γＨｉ）≦｛γＣＶＰ（α＝−θ）／γＣＶＰ（α＝θ）｝  …  （６）
【００５５】
この式６においては、その変速比γＣＶＰ（α＝θ）を有段低速域における「α＝θ」のときの無段変速機２の回転比γｄ１に置き換え、且つ、その変速比γＣＶＰ（α＝−θ）を有段高速域における「α＝−θ」のときの無段変速機２の回転比γｄ２に置き換えてもよい。
【００５６】
低速段７０と高速段８０とを切り替える際、無段変速機２は、傾転角αを傾転角α１（０＜α１≦θ）と傾転角α２（−θ≦α２＜０）との間で切り替える。その傾転角α１，α２は、「｜α１｜＝｜α２｜」の関係を有していることが望ましい。
【００５７】
この変速装置１をアップシフトさせるとき及びダウンシフトさせるときの動作について、各々図９及び図１０のタイムチャートに基づき説明する。
【００５８】
アップシフト制御時には、低速段７０で運転しているときに、無段変速機２の傾転角αが負の値、０、正の値へと順に移り変わる。電子制御装置１００は、傾転角αがα１になったときに、傾転角αをα２に制御すると共に、有段変速機３を低速段７０から高速段８０に切り替える。そして、この電子制御装置１００は、アップシフト制御が続くのであれば、傾転角αをα２から０に近づけていき、接触角θと同一角度になるまで制御する。従って、この変速装置１は、図９の下図や図１１に示すように、単位時間当りの変速比変化率を一定に保ちながら、変速比γをγ（α＝−θ）からγ（α＝θ）の間でアップシフトできる。また、この変速装置１は、「（γＬｏ／γＨｉ）≦｛γＣＶＰ（α＝−θ）／γＣＶＰ（α＝θ）｝」の関係を満たすように設定しているので、低速段７０から高速段８０へと切り替えるときに、その切り替え前後で連続的な変速比γの変化、つまり段付きを抑えた無段階の変速比γの変化が可能になる。故に、この変速装置１は、アップシフト制御時の変速比γの制御性に優れる。
【００５９】
一方、ダウンシフト制御時には、高速段８０で運転しているときに、無段変速機２の傾転角αが正の値、０、負の値へと順に移り変わる。電子制御装置１００は、傾転角αがα２になったときに、傾転角αをα１に制御すると共に、有段変速機３を高速段８０から低速段７０に切り替える。そして、この電子制御装置１００は、ダウンシフト制御が続くのであれば、傾転角αをα１から０に近づけていき、−θになるまで制御する。従って、この変速装置１は、図１０の下図や図１１に示すように、単位時間当りの変速比変化率を一定に保ちながら、変速比γをγ（α＝θ）からγ（α＝−θ）の間でダウンシフトできる。また、この変速装置１は、「（γＬｏ／γＨｉ）≦｛γＣＶＰ（α＝−θ）／γＣＶＰ（α＝θ）｝」の関係を満たすように設定しているので、高速段８０から低速段７０へと切り替えるときに、その切り替え前後で連続的な変速比γの変化、つまり段付きを抑えた無段階の変速比γの変化が可能になる。故に、この変速装置１は、ダウンシフト制御時の変速比γの制御性に優れる。
【００６０】
このように、この変速装置１は、傾転角αを「−｜θ｜≦α≦｜θ｜」の範囲内で制御するように設定し、且つ、「（γＬｏ／γＨｉ）≦｛γＣＶＰ（α＝−θ）／γＣＶＰ（α＝θ）｝」の関係を満たすように設定しているので、動力伝達効率と変速制御性の良好な変速比γの領域のみが使われることになり、燃費や変速品質が向上する。
【符号の説明】
【００６１】
１  変速装置
２  無段変速機
３  有段変速機
１０  第１回転部材（第１部材）
１１  入力軸
２０  第２回転部材（第２部材）
２１  出力軸
３０  サンローラ（第３部材）
４０  キャリア（第４部材）
５０  遊星ボール（転動部材）
５１  支持軸
６０  傾転機構
７０  低速段
７１  低速用第１歯車
７２  低速用第２歯車
８０  高速段
８１  高速用第１歯車
８２  高速用第２歯車
１００  電子制御装置
Ａ１  第１中心軸
Ａ２  第２中心軸
Ｇ  重心
Ｌ０  基準線
Ｌ１，Ｌ２  線
Ｌ３  基準線
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３  接点
α  傾転角
θ  接触角
【図１】
2012237348.tif 000003
【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】
2012237348.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012237348.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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