JPS6131755A - トロイダル形無段変速機の変速比制御装置 - Google Patents

トロイダル形無段変速機の変速比制御装置

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JPS6131755A
JPS6131755A JP15076084A JP15076084A JPS6131755A JP S6131755 A JPS6131755 A JP S6131755A JP 15076084 A JP15076084 A JP 15076084A JP 15076084 A JP15076084 A JP 15076084A JP S6131755 A JPS6131755 A JP S6131755A
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    • F16H61/664Friction gearings
    • F16H61/6648Friction gearings controlling of shifting being influenced by a signal derived from the engine and the main coupling

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トロイダル形無段変速機の変速比制御装置
に関し、特に変速比とパワーローラの傾転角との関係を
線形化して正確な変速比制御を行うようにしたものであ
る。
〔従来の技術〕
まず、トロイダル形無段変速機の原理的構成を第9図に
ついて説明すると、1はハウジングであって、これに入
力ディスク2及び出力ディスク3が同軸的に枢着されて
いる。入力ディスク2及び出力ディスク3は、互いに同
一形状を有し線対称的に配置され、それらの対向面が協
働して断面でみて円形となるようにトロイダル面に形成
されている。そして、入力ディスク2及び出力ディスク
3のトロイダル面で形成されるトロイダルキャビティ内
に一対のパワーローラ4,5が配設され、これらが両デ
ィスク2.3に転接されている。
これらパワーロール4.5は、トラニオン6゜7に回転
可能に枢着され且つ入力ディスク2及び出力ディスク3
のトロイダル面の中心となるピボット軸Oを中心として
回動自在に支承されている。
而して、入力ディスク2及び出力ディスク3とハワーロ
ーラ4,5との接触面りこは、摩擦抵抗の大きい粘性材
が塗布され、入力ディスク2に入力される回転力をパワ
ーロール4,5を介して出力ディスク3に伝達し、その
伝達比即ち変速比の変更がトラニオン6.7によりパワ
ーローラ4,5の傾転角θを変更することによって行わ
れる。すなわち、第9図で実線図示のように、パワーロ
ーラ4,5を傾転角θ−〇の水平状態とすると、それら
の入力ディスク2及び出力ディスク3との接触位置の半
径が等しくなるため、変速比はl:1となり、この状態
から第9図で点線図示の如くパワーローラ4,5を左側
に(−θ)だけ傾転させると、その傾転角θに応じて変
速比が高くなり、逆に第9図で鎖線図示の如くパワーロ
ーラ4,5を右側に(十θ)だけ傾転させると、その傾
転角θに応じて変速比が低下する。したがって、パワー
ローラ4,5の傾転角θを制御することにより所望の変
速比を得ることができる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来のトロイダル形無段変速機にあ
っては、パワーローラ4,5の傾転角θと変速比との関
係は、第10図に示す如く、双曲線特性の非線形関係と
なるため、例えば自動車のエンジン回転力を車輪に伝達
する変速機として適用すると、パワーローラ4.5の傾
転角θを検出してサーボ制御を行う場合に、変速比の増
速側では、減速側に比較して変速比のゲインが上がり、
第11図に示すように、エンジン回転数の低下を余儀な
くされ、結果的に乗心地の悪化を招くという問題点があ
った。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、この発明は、ハウジング
に同軸に枢着し且つ互いに協働してトロイダルキャビテ
ィを形成する入力ディスク及び出力ディスクと、両ディ
スクで形成されるトロイダルキャビティ内に配置した複
数のパワーローラと、該パワーローラを回転可能に支承
し且つその回転軸と直角のピボット軸線の周りを回動可
能なトラニオン装置とを備え、前記パワーローラの傾転
角を変更するごとにより変速比を変更して無段変速を行
うトロイダル形無段変速機において、前記パワーローラ
の傾転角を検出する傾転角検出器と、前記外部入力信号
に基づき目標傾転角を選定して目標値信号を出力する目
標傾転角選定手段と、前記目標傾転角選定手段の目標値
信号又は傾転角検出器の検出信号の少なくとも何れか一
方を、傾転角に対する変速比を線形化すべく補正する補
正手段と、該補正手段の補正値と前記傾転角検出器の検
出信号又は目標傾転角選定手段の目標傾転角とに基づき
前記パワーローラを傾転制御する制御手段とを備えるこ
とを特徴とする。
〔作用〕
而して、この発明は、トロイダル形無段変速機の変速動
作を行うパワーローラの傾転角を傾転角検出器で検出し
、その検出信号と変速比の目標値を選定する目標値選定
手段からの目標値信号とに基づき制御手段でパワーロー
ラを傾転制御する場合に、補正手段によって、傾転角検
出器の検出信号又は目標値選定手段の目標値信号の少な
くとも一方を、傾転角に対する変速比を線形化すべく補
正することにより、傾転角と変速比との関係を線形化処
理し、各変速比位置でのゲインを等しくすることにより
、正確な変速比制御を行い、もって前記従来の問題点を
解決することを目的としている。
〔実施例〕 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図乃至第7図はこの発明の一実施例を示す図である
まず、構成について説明すると、第1図において、Tは
トロイダル形無段変速機、Cは制御装置である。
lロイダル形無段変速機Tは、前述した従来のトロイダ
ル形無段変速機と同様にハウシング1、入力ディスク2
、出力ディスク3、パワーローラ4.5及びトラニオン
6.7を有する変速機本体8と、各トラニオン6.7を
ピボット軸O=0方向に微小距離移動させる油圧シリン
ダ98〜9dと、これら油圧シリンダ98〜9dへの油
圧供給を制御する一対の電磁方向切換弁10a、10b
と、トラニオン6の変位位置を検出する例えばポテンシ
ョメータ等の位置検出器11と、パワーローラ4の傾転
角θを検出する傾転角検出器12と、出力ディスク3の
回転数を検出して車速に対応した検出信号を出力する車
速検出器13とから構成されている。
制御装置Cは、変速比選定の基準となる各種検出信号が
供給される入力増幅器15、目標傾転角選定手段16、
補正手段17及び制御手段18とから構成されている。
この制御装置Cの具体的構成は、第2図に示すように、
制御回路19、比例制御回路20及び出力回路21を有
する。
入力増幅器15は、変速比選定の基準となる外部からの
スロットル開度検出信号U、パワフル・エコノミーモー
ド選択信号M及び前記トロイダル無段変速機Tの車速検
出器13の検出信号Vが供給され、これらを所定値に増
幅して出力する。
制御回路19は、例えばインターフェイス回路22、演
算処理装置23及び記憶装置24を有するマイクロコン
ピュータ25で構成され、インターフェイス回路22に
供給される入力信号に基づき所定の演算処理を実行して
、目標傾転角補正値Eraを算出してこれを前記比例制
御回路20に供給すると共に、比例制御回路20からの
制御信号Δyに基づきパワーローラ4,5の傾転角θを
制御するために前記トラニオン6.7を移動制御する駆
動制御信号CSを出力回路21に出力する。
インターフェイス回路22は、A/D変換及びD/A変
換機能を有し、その入力側に外部からのシフト位置検出
信号S、前記入力増幅器15の出力信号OA及び前記比
例制御回路20の比例制御信号Δyが供給され、且つ出
力側に比例制御回路20の目標値入力側及び出力回路2
1が接続されている。
演算処理装置23は、インターフェイス回路22に供給
される入力信号に基づき予め記憶装置24に記憶された
所定の処理プログラムに従って演算処理を実行し、最終
的にトロイダル形無恣変速機Tのトラニオン6.7を駆
動する駆動制御信号CSを選定する。
記憶装置24は、前記演算処理装置23の演算処理に必
要な処理プログラムを記憶していると共に、演算処理装
置23の処理過程で必要とする各種定数を記t0シてお
り、また、演算処理装置23の処理過程での処理結果を
逐次記憶する。
次に、演算処理装置23の処理手順を第3図について説
明する。
すなわち、演算処理装置23は、常時は第3図(alに
示すメインプログラムを実行し、これに対して所定時間
毎に第3図(blに示すタイマ割込処理を実行する。
メインプログラムは、まず、ステップ■で目標傾転角を
算出する基準となる入力増幅器15からの出力信号OA
及びシフト位置検出信号Sを読み込み、次いでステップ
2■に移行して、これらに基づき目標傾転角Erを算出
し、これを記憶装置24の所定記憶領域に一時記憶する
次いで、ステップ■〜ステップ■の補正処理を実行する
。この補正処理は、ステップ■で前記ステップ■で記憶
した目標傾転角Er゛を読み出し、これが所定設定値N
1未満であるか否かを判定し、Er≧Nlであるときに
は、ステップ■に移行する。このステップ■では、同様
に目標傾転角Erが所定設定値N2未満であるか否かを
判定し、Er上N2であるときには、ステップ■に移行
して、目標傾転角Br及び所定設定値N2を読み込み、
これらに基づき下記(1)式に従って目標傾転角補正値
Eraを算出し、これを記憶装置24の所定記す、a領
域に一時記憶してから後述するステップ■に移行する。
Era=V2Er +N2 −−−−(1)また、ステ
ップ■でEr<Nlであるときには、ステップ■に移行
して、下記(2)式に従って目標傾転角補正値Eraを
算出し、これを記憶装置24の所定記憶領域に一時記憶
してから後述するステップ■に移行する。
Era= 2 Br      ・・・・・・・・・・
・・(2)さらに、ステップ■でEr<N2であるとき
には、ステップ■に移行して、下記(3)式に従って目
標傾転角補正値Eraを算出し、これを記憶・9置24
の所定記憶領域に一時記憶してから後述するステップ■
に移行する。
Era=Er +N1   ・・・・・・・・・・・・
(3)ここで、ステップ0〜ステツプ■及びステップ■
における目標傾転角補正値E r’aの算出は、第5図
(alに示す如く傾転角θと変速比Rとの関係が非線形
となるので、第4図に示す特性曲線で、傾転角θを第5
図(b)に示す如く補正して傾転角θと変速比Rとの関
係を第5図(C1に示す如く線形となるように補正する
補正値を算出するためのものである。
次いで、ステップ■に移行して前記各ステップ0〜ステ
ツプ■及びステップ■で記憶した目標傾転角補正値Er
aを比例制御回路20に出力してからステップ■に移行
する。
このステップ■では、上記制御を終了側るか否かを判定
し、制御を′a続する場合には、前記ステップ■に戻り
、制御を終了するときには、そのまま処理を終了する。
また、タイマ割込処理は、第3図fb)に示す如く、ス
テップ0で、前記”比例制御回路20から出力されるト
ラニオン移動制御量Δyを読み込み、次いでステップ@
に移行して、トラニオン移動制御量Δyに基づき予め記
憶装置24に記憶したパルス幅変換テーブルを参照して
、その値に基づき前記電磁方向切換弁10a及び10b
を制御する駆動制御信号CSのパルス幅を算出し、これ
を記憶装置24の所定記憶領域に記憶してからステップ
0に移行する。
このステップ0では、前記ステップ■で記憶したパルス
幅の駆動制御信号CSを前記電磁方向切換弁10a及び
10bに出力してからタイマ割込処理を終了してメイン
プログラムに復帰する。
ここで、ステップ■の処理が目標値選定手段の具体例で
あり、ステップ0〜ステツプ■の補正処理が補正手段の
具体例であり、比例制御回路20及びステップ■、ステ
ップ0〜ステツプ0の処理が制御手段の具体例である。
また、比例制御回路20は、前記無段変速機Tのトラニ
オン位置検出器11の検出信号y及び傾転角検出器12
の検出信号θと制御製回路19からの目標傾転角補正値
Eraとが供給され、これらに基づきトラニオン6.7
を所定量移動させるトラニオン移動制御量Δyを出力す
る。ここで、比例制御回路20は、第6図の制御ブロッ
ク図に示すように、目標傾転角補正値Eraと傾転角検
出器12の検出信号θとが供給された減算器20aと、
その差出力が供給され、これに基づきトラニオン移動量
yoを算出する傾転角制御回路20bと、そのトラニオ
ン移動量Yoと位置検出器11の検出信号yとが供給さ
れた減算器20cと、その差出力が供給されこれに基づ
きトラニオン移動制御量Δyを算出するトラニオン移動
制御回路20dとから構成されている。
次に、作用について説明する。今、車両が停車状態にあ
り、ニュートラルレンジを表すシフト位置検出信号Sが
出力されているものとすると、この状態では、エンジン
がアイドリング状態にあり、且つ無段変速機Tの入力デ
ィスク2にエンジン回転力が伝達されていないので、制
御装置16の演算処理装置23では、第3図(81及び
(blの処理は車速が零なので、目標値−〇として処理
されている。
この状態から、例えばドライブレンジを選択すると共に
、アクセルペダルを踏み込み、且つクラッチを半りチソ
チ状態として、車両を発進させると、第3図(a)及び
(b)の処理が実行開始され、まずステップので、ドラ
イブレンジを表すシフト位置検出信号Sとアクセルペダ
ルの踏み込みによるスロットル開度の検出信号Uと、無
段変速機Tの出力ディスク3の回転数検出信号■とを読
み込み、これらを記憶装置24の所定記憶領域に一時記
憶し、次いで目標傾転角Erを算出し、これを記憶装置
24の所定記憶領域に一時記憶する。このとき、目標傾
転角Erの値は、車両が発進加速状態であるので、比較
的低い値となる。
次いで、ステップ■に移行して、補正処理を行うが、前
記ステップ■で記憶装置24の所定記憶領域に記憶した
目標傾転角Erの値が低いため、ステップ■でBr<N
1と判定されてステップ■に移行し、前記(2)式の演
算を行って、目標傾転角Erの2倍の目標傾転角補正値
Eraを算出し、これを記1.a装置24の所定記憶領
域に一時記憶する。
次いで、ステップ■に移行して、目−標傾転角補正値E
raを比例制御回路20に出力し、次いでステップ■に
移行して制御を継続するときには、ステップ■に戻る。
このように、比例制御回路20に目標傾転角補正値Er
aが出力されると、この比例制御回路20で、まず、無
段変速aTの傾転角検出器12からの検出信号θと目標
傾転角補正値F、raとを比較してその差を算出し、そ
の差信号キ傾転角制御回路20bに供給してトラニオン
移動量yoを算出し、このトラニオン移動量yoとトラ
ニオン移動量検出器13からの検出信号yとを比較して
その差を算出し、その差信号をトラニオン移動量制御回
路20dに供給してトラニオン移動制御量Δyを算出し
、これを制御回路19に出力する。
制御回路19では、所定時間毎に第3図fblに示すタ
イマ割込処理を実行し、ステップ■でトラニオン移動制
御量Δyを読み込み、次いで、ステップ@でトラニオン
移動制御量Δyの値に基づきトラニオン移動量記憶テー
ブルを参照して、トラニオン6.7を移動制御する電磁
切換弁10a及び10bを駆動する駆動制御信号CSの
パルス幅を決定し、これを記憶装置240所定記憶領域
に記憶する。
次いで、ステップ[相]に移行して、前記ステップ@で
決定したパルス幅のパルス幅変調信号でなる駆動制御信
号CSを電磁切換制御弁10a及び10bに出力してか
ら割込処理を終了してメインプログラムに復帰する。
このように、電磁切換制御弁10a及び10bに駆動制
御信号C8が供給されると、そのオン状態のパルス幅に
応じて電磁方向切換弁10a及び10bが切換制御され
、トラニオン6.7が所定量移動される。
このようにトラニオン6.7が移動されると、その移動
方向に応じてパワーローラ4,5がトラニオン6.7の
移動方向に応じて傾転し、その傾転角θが変更され、こ
れにより変速比Rが所定値に制御される。
すなわち、マイクロコンピュータ25から目標傾転角補
正値Eraが比例制御回路20に出力されると、この比
例制御回路20で目標傾転角補正値Eraと傾転角検出
信号θとの差を求め、これを傾転角制御回路20bに供
給してトラニオン移動制御量yoを算出する。次いで、
算出したトラニオン移動制御量yoとトラニオン動作位
置検出信号yとの差を求め、その差信号をトラニオン移
動制御回路20(1に供給してトラニオンを動作させる
移動動作制御量Δyを算出してマイクロコンピュータ2
5に供給する。このように、マイクロコンピユー夕25
に移動動作制御量Δyが入力されると、所定の演算処理
を実行してその値に応じたパルス幅の駆動信号CSが出
力される。この駆動信号C8によりトラニオン6,7が
移動開始されてパワーローラ4,5が傾転を開始し、傾
転角θが変更され、これに応じて変速比Rが変化する。
このときのトラニオン6.7の移動位置が位置検出器1
1で検出され、トラニオン移動位置検出信号yのネガテ
ィブフィードバックにより、トラニオン移動量が所定量
になると、トラニオン移動動作制御量Δyが零となり、
マイクロコンピュータ25からのパルス幅駆動信号C8
の供給が停止され、トラニオンの移動が停止される。
このように、トラニオンの移動が停止してもパワーロー
ラ4.5は傾転を継続し、傾転角検出信号θが傾転角検
出器12で検出され、これがマイクロコンピュータ25
からの目標傾転角補正値Eraにネガティブフィードバ
ックされているため、トラニオン移動制御量yo及びト
ラニオン移動動作制御量Δyの双方が先のそれらと比較
してヘクトル的に反対方向となる。したがって、このト
ラニオン移動動作制御量Δyがマイクロコンピュータ2
5に供給されるため、マイクロコンピュータ25からは
トラニオンを復帰させる方向のパルス幅駆動信号CSが
出力回路に供給されることになり、トラニオンは中立点
への復帰動作を開始する。
そして、トラニオン移動位置検出信号yのネガティブフ
ィードバックにより、1−ラニオン復帰量が所定量にな
ると、トラニオン移動動作制御量Δyが零になり、マイ
クロコンピュータ25からのパルス幅駆動信号C8の供
給が停止され、トラニオン復帰動作は停止する。このと
き、トラニオンは中立位置にあるので、パワーローラ4
.5の傾転は停止し、変速動作が完了する。以」二のよ
うな一連の動作によってパワーローラが傾転することに
より、これに応じて変速比が制御される。
以」二の制御動作が繰り返され、無段変速機Tの変速比
Rをスロットル開度、エコノミツク・パワーモード、シ
フト位置検出信号等に基づく所定変速比に正確に追従し
て制御することができる。そして、この場合、パワーロ
ーラ4,5の傾転角θと変速比Rと関係が線形化された
状態で変速比制御が行われるので1.各傾転角位置にお
ける制御ゲインが一定値となる。このため、車速とエン
ジン回転数との関係が、第7図に示すように、定常走行
状態において略直線的となるので、車両の乗心地を向上
させることができる。
なお、上記実施例においては、目標傾転角Erを、実際
の傾転角θと変速比Rとを線形化するように補正するに
つき、目標傾転角θのとり得る範囲を3分割して各範囲
毎に異なる関数曲線で補正する場合について説明したが
、目標傾転角の分割数は、任意数とすることができ、分
割数が大きい程傾転角都変速比との関係をより正確に線
形化することができる。また、目標傾転角Erの補正を
所定の関数曲線を用いる場合に代えて、予めマイクロコ
ンピュータ25の記憶装置24に目標傾転角Erを目標
傾転角補正値Eraに変換する変換テーブル又は予め補
正値を見込んだ目標傾転角変換テーブルを記憶させ、こ
の変換テーブルを参照して、目標傾転角Erから目標傾
転角補正値Eraを算出するか又は入力信号に基づき直
接目標傾転角補正値Eraa算出することもできる。
また、上記実施例においては、トロイダル形無段変速機
Tの変速比Rを制御すへくトラニオン6゜7を移動させ
るために、電磁切換弁10a及び10bと、油圧シリン
ダ9a〜9dをとからなる移動機構を採用した場合につ
いて説明したが、これに限定されるものではな(、例え
ば特開昭58−160664号公報に記載されているパ
ルスモータによって回転駆動されるホールネジを使用し
てトラニオンを移動させる形式の無段変速機或いは特開
昭58−54−262号公報に記載されているスプール
形の制御弁及び歳差カムを利用してパワーローラを傾転
させる形式の無段変速機或種々の形式の1ヘロイダル形
無段変速機に本発明を適用し得る。この場合のパルスモ
ータの制御装置としては第5図に示ものを適用し得る。
すなわち、前記制御装置19を、外部入力信号に基づき
直接目標傾転角補正値Eraを算出する補正手段30と
、この補正手段30から出力される目標傾転角補正値E
raに基づきパルスモータの回転角を決定するパルス数
を演算するパルス数演算手段31と、そのパルス出力を
パルスモータの各固定子巻線に分配するパルス分配手段
32とから構成され、パルスモータをオープンループ制
御している。而して、パルス分配手段37の出力がボー
ルネジ又はスプール弁を駆動するパルスモータに供給し
、これによりトラニオン6,7を移動させ、パワーロー
ラ4.5を所定の傾転角θに制御する。
さらに、上記実施例においては、目標傾転角Erから補
正手段で目標傾転角補正値Eraを算出するようにした
場合について説明したが、これに代えて、無段変速機T
の傾転角検出器12の検出信号を補正手段によって補正
するようにしても上記実施例と同様の作用を得ることが
できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、トロイダル形無
段変速機におけるパワーローラの傾転角と変速比との間
に生じる非線形関係を、目標傾転角又は傾転角検出器の
検出信号を補正することにより、線形関係に補正し、こ
れによってパワーローラの傾転角を制御するようにして
いるので、変速比を正確に制御することが可能となり、
回転入力側における負荷トルク変動を防止することがで
きるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図はその
制御装置の一例を示すブロック図、第3図は制御装置の
処理手順の一例を示す流れ図、第4図は目標傾転角と目
標傾転角補正値との関係を示すグラフ、第5図(al〜
(C)は本発明の詳細な説明するための説明図、第6図
は本発明の制御系を示すブロック図、第7図は本発明を
車両用変速機として使用した場合の車速とエンジン回転
数との関係を示すグラフ、第8図は本発明の他の実施例
を示すブロック図、第9図は従来例を示す構成図、第1
0図は従来例における傾転角と変速比との関係を示すグ
ラフ、第11図は従来例を車両用変速機として適用した
場合の車速とエンジン回転数との関係を示すグラフであ
る。 1・・・・・・ハウジング、2・・・・・・入力ディス
ク、3・・・・・・出力ディスク、4,5・・・・・・
パワーローラ、6゜7・・・・・叫・ラニオン、T・・
・・・・トロイダル形無段変速機、8・・・・・・変速
機本体、9a〜9d・旧・・油圧シリンダ、10a 、
 、10b・・・・・・電磁方向切換弁、11・・・・
・・位置検出器、12・・・・・・傾転角検出器、C・
・・・・・制御装置、15・・・・・・入力増幅器、1
6・・・・・・目標傾転角選定手段、17・・・・・・
補正手段、18・・・・・・制御手段、19・・・・・
・制御回路、2o・・・・・・比例制御回路、21・・
・・・・出力回路、22・旧・・インターフェイス回路
、23・・・・・・演算処理装置、24・・・・・・記
憶装置、25・・・・・・マイクロコンピュータ、3o
・・・・・・補正手段、31・・・・・・パルス数演算
手段、32・・・・・・パルス分配手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ハウジングに同軸に枢着し且つ互いに協働してトロイダ
    ルキャビティを形成する入力ディスク及び出力ディスク
    と、両ディスクで形成されるトロイダルキャビティ内に
    配置した複数のパワーローラと、該パワーローラを回転
    可能に支承し且つその回転軸と直角のピボット軸線の周
    りを回動可能なトラニオン装置とを備え、前記パワーロ
    ーラの傾転角を変更することにより変速比を変更して無
    段変速を行うトロイダル形無段変速機において、前記パ
    ワーローラの傾転角を検出する傾転角検出器と、前記外
    部入力信号に基づき目標傾転角を選定して目標値信号を
    出力する目標傾転角選定手段と、前記目標傾転角選定手
    段の目標値信号又は傾転角検出器の検出信号の少なくと
    も何れか一方を、傾転角に対する変速比を線形化すべく
    補正する補正手段と、該補正手段の補正値と前記傾転角
    検出器の検出信号又は目標傾転角選定手段の目標傾転角
    とに基づき前記パワーローラを傾転制御する制御手段と
    を備えることを特徴とするトロイダル形無段変速機の変
    速比制御装置。
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