WO2010092661A1

WO2010092661A1 - 無段変速機構およびその無段変速機構を用いた変速機

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Publication number: WO2010092661A1
Application number: PCT/JP2009/052187
Authority: WO
Inventors: 小川　裕之; 大輔友松; 村上　新
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2010-08-19
Also published as: CN102216653A; US20110319222A1; JPWO2010092661A1; EP2397723A4; JP5158216B2; EP2397723A1

Abstract

　トルクの伝達を媒介する転動体の傾転角度に応じて変速比を設定する無段変速機構であって、三つの要素の間でトルクを伝達できる機構を提供する。　回転中心軸線を傾斜させることのできかつ外周面が滑らかな曲面に形成された転動体４の外周面所定箇所に回転部材がトルク伝達可能に接触して配置され、その転動体の回転中軸線を傾斜させることにより前記回転部材がトルク伝達可能に接触している箇所の回転半径を変化させて前記回転部材の回転数を変化させる無段変速機構１において、外周面に前記転動体４がトルク伝達可能に接触している第１回転部材２，３と、前記回転中心軸線を挟んで前記第１回転部材とは反対側で前記転動体の外周面にトルク伝達可能に接触しかつ前記第１回転部材に対して相対回転可能な第２回転部材２５，２６および第３回転部材とを備えている。

Description

無段変速機構およびその無段変速機構を用いた変速機

　この発明は、入力回転数と出力回転数との比率である変速比を連続的に変化させる無段変速機構およびその無段変速機構を使用した変速機に関するものである。

　変速比を連続的に変化させる機構として、駆動側の部材と従動側の部材との間にディスクやローラなどの転動体を介在させ、その転動体に対する駆動側部材あるいは従動側部材の連結状態を連続的に変化させるように構成された機構が知られている。その一例がトロイダル型無段変速機であり、また他の例が、回転中心軸線を傾斜させることのできるボールを転動体とし、そのボールの外周面にトルク伝達可能に駆動側の部材と従動側の部材とを接触させ、ボールの回転中心軸線を傾斜させることにより、これらの部材がボールに接触している箇所の半径を連続的に変化させるように構成された無段変速機である。その例が特開平６－２５７６５５号公報や特開２００８－７５８７８号公報に記載されている。

　特開平６－２５７６５５号公報に記載されている回転速度変換機は、外周面にテーパ面を有する駆動軸と、そのテーパ面で遊星状に支持されたボールとを備えている。そのボールの外周面の所定位置に、トルク伝達可能に接触する第１回転体と、他の位置にトルク伝達可能に接触する第２回転体とが設けられ、そのボールを自転および公転させることにより、ボールをプラネタリピニオンとして機能させて差動作用を生じさせるように構成されている。そして、ボールとテーパ面との接触位置、あるいはボールに対する各回転体の接触位置の半径を変化させることにより、第１回転体と第２回転体との回転数比を変化させるように構成されている。

　また、特開２００８－７５８７８号公報に記載されている無段変速機は、主軸と、その外周面に回転自在に嵌合させられた支持部材とを備えている。その支持部材の外周面に、主軸に対する回転中軸線の傾斜角度を変更することのできるボールが接触させられ、そのボールの外周面の二箇所に、駆動部材および被駆動部材がトルク伝達可能に接触させられている。したがって、特開２００８－７５８７８号公報に記載された無段変速機では、ボールの回転中心軸線の傾斜角度を変化させることにより、ボールにおける前記駆動部材および被駆動部材の接触位置の回転半径が変化するので、これら駆動部材と被駆動部材との回転数の比率である変速比が変化する。

　なお、車両の変速機として、特表２００６－５２７３３７号公報にはツインクラッチトランスミッションが記載されている。そのツインクラッチトランスミッションは、入力軸に対してクラッチを介して選択的に連結される二本の中間軸を有し、その各中間軸と出力軸との間に複数のギヤ対が設けられている。そして、特表２００６－５２７３３７号公報に記載されたツインクラッチトランスミッションは、シンクロナイザーなどのシフト要素によって、それらのギヤ対を中間軸もしくは出力軸に連結することにより、各ギヤ対に応じた変速比を設定するように構成されている。

　特開平６－２５７６５５号公報に記載された回転速度変換機では差動作用が生じる。したがって、前記ボールの外周面に接触している二つの回転体の内の一方を固定し、あるいは回転させることにより、駆動軸と他方の回転体である従動部材との回転数の比率が変化する。すなわち、特開平６－２５７６５５号公報に記載された回転速度変換機は、駆動軸から従動軸に対して動力を伝達し、その駆動軸と従動軸との間の変速比を変更するように構成された装置である。そのため、例えば特表２００６－５２７３３７号公報に記載されているように、入力軸から二つの中間軸に動力を分割して伝達する装置に使用するとした場合には、二つの回転速度変換機を使用せざるを得ず、装置が大型化したり、制御が複雑になるなどの課題が生じる。

　また、特開２００８－７５８７８号公報に記載されている無段変速機によれば、駆動部材と被駆動部材との回転数の比率を連続的に変化させることができる。しかしながら、特開２００８－７５８７８号公報に記載されている無段変速機は、特開平６－２５７６５５号公報に記載されている回転速度変換機と同様に、二つの部材の間で動力を伝達し、かつその回転数比を変化させるように構成されている。そのため、例えば特表２００６－５２７３３７号公報に記載されているようなトランスミッションにおけるクラッチに替えて使用するとすれば、二つの無段変速機を使用することにより、その結果、装置が大型化したり、制御が複雑になるなどの課題が生じる。

　この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、三つの回転要素の間でトルクを伝達することができ、かつ入力要素と一つの出力要素との間の変速比および入力要素と他の一つの出力要素との間の変速比を連続的に変化させることのできる無段変速機構およびその無段変速機構を用いた変速機を提供することを目的とするものである。

　上記の目的を達成するために、この発明は、回転中心軸線を傾斜させることができかつ外周面が滑らかな曲面に形成された転動体の外周面所定箇所に回転部材がトルク伝達可能に接触して配置され、その転動体の回転中心軸線を傾斜させることにより、前記回転部材がトルク伝達可能に接触している箇所の回転半径を変化させて前記回転部材の回転数を変化させる無段変速機構において、外周面に前記転動体がトルク伝達可能に接触している第１回転部材と、前記回転中心軸線を挟んで前記第１回転部材とは反対側で前記転動体の外周面にトルク伝達可能に接触しかつ前記第１回転部材に対して相対回転可能な第２回転部材および第３回転部材とを備えていることを特徴とするものである。

　また、この発明は、上記の発明において、前記転動体を、その回転中心軸線が前記第１回転部材の回転中心軸線を含む平面内で該第１回転部材の回転中心軸線に対する角度が変化するように傾斜させる傾転角度調整機構を更に備えていることを特徴とする無段変速機構である。

　さらに、この発明は、上記の発明において、前記第２回転部材と第３回転部材とは、前記転動体の中心と前記転動体が前記第１回転部材に接触している点とを通る線を挟んだ両側で、前記転動体の外周面にトルク伝達可能に接触していて、前記第２回転部材と第３回転部材とのいずれか一方の回転部材の回転数が増大するように前記転動体の回転中心軸線が傾斜した場合に他方の回転部材の回転数が低下するように構成されていることを特徴とする無段変速機構である。

　さらに、この発明は、上記いずれかに記載の無段変速機構を用いた変速機であって、前記第１回転部材に連結された入力部材と、前記第２回転部材に連結された第１中間軸と、前記第３回転部材に連結された第２中間軸と、これら第１中間軸および第２中間軸に選択的にトルク伝達可能に連結される出力部材と、前記第１中間軸と前記出力部材との間に設けられかつこれら第１中間軸と出力部材との回転数比を所定の比率に設定する第１伝動機構と、その第１伝動機構をトルク伝達可能な状態とトルクを伝達しない状態とに選択的に切り替える第１切替機構と、前記第２中間軸と前記出力部材との間に設けられかつこれら第２中間軸と出力部材との回転数比を前記第１伝動機構による比率とは異なる比率に設定する第２伝動機構と、その第２伝動機構をトルク伝達可能な状態とトルクを伝達しない状態とに選択的に切り替える第２切替機構とを備えていることを特徴とするものである。

　さらに、この発明は、上記の発明において、前記第１切替機構は、前記第１伝動機構を前記第１中間軸もしくは出力部材に選択的に連結する係合部材を含み、前記第２切替機構は、前記第２伝動機構を前記第２中間軸もしくは出力部材に選択的に連結する他の係合部材を含み、前記第１切替機構と第２切替機構とのいずれか一方の切替機構によって前記出力部材にトルクを伝達している状態で、他方の切替機構の回転数が該他方の切替機構によって連結するべきいずれかの中間軸もしくは出力部材の回転数と同期した際に該他方の切替機構の係合部材を係合状態に切り替えかつ前記一方の切替機構の係合部材を解放状態に切り替える制御手段を更に備えていることを特徴とする変速機である。

　さらに、この発明は、上記の発明において、前記第１伝動機構および第２伝動機構のそれぞれは、互いに噛み合っている一対の歯車を含むことを特徴とする変速機である。

　さらに、この発明は、上記いずれかの発明において、前記第１切替機構および第２切替機構は、ドグクラッチを含むことを特徴とする変速機である。

　この発明においては、第１回転部材が回転すると、その外周面に接触している転動体が回転する。また、その転動体の外周面に第２回転部材および第３回転部材がトルク伝達可能に接触している。したがって、転動体を介して、第１回転部材と第２回転部材との間でトルクが伝達され、また第１回転部材と第３回転部材との間でトルクが伝達される。すなわち、三つの回転要素の間でトルクを伝達することができる。そして、転動体における前記各回転部材が接触している箇所の周速は、転動体の回転中心軸線からの距離に応じた速度となるから、転動体の回転中心軸線の傾斜角度を変化させると、各回転部材が接触している箇所の回転半径が変化し、かつその変化は転動体の外周面が滑らかな曲面であることにより連続的な変化となる。その結果、第１回転部材と第２回転部材との間の変速比および第１回転部材と第３回転部材との間の変速比を連続的に変化させることができる。

　また、この発明では、転動体の最大回転半径位置を挟んだ両側で第２回転部材と第３回転部材とが転動体の外周面に接触することになるので、回転中心軸線の傾斜角度が変化するように転動体を傾斜させると、いずれか一方の回転部材が接触している箇所の回転半径が増大するとともに、他方の回転部材が接触している箇所の回転半径が減少する。すなわち、増速方向の変速と減速方向の変速とを同時に生じさせることができる。

　さらに、この発明では、第１回転部材が入力要素となり、第２回転部材および第３回転部材のそれぞれが出力要素となる。そして、その第２回転部材は、第１中間軸および第１伝動機構ならびに第１切替機構を介して出力部材に選択的に連結され、また第３回転部材は、第２中間軸および第２伝動機構ならびに第２切替機構を介して出力部材に選択的に連結される。その第２回転部材あるいは第３回転部材の回転数は、前述したように、転動体の回転中心軸線を傾斜させることにより連続的に変化するので、第１伝動機構を介して出力部材に動力を伝達している状態、あるいは第２伝動機構を介して出力部材に動力を伝達している状態で、入力部材と出力部材との回転数の比率である変速比を連続的に変化させることができる。すなわち、無段変速が可能になる。また、入力部材と出力部材との回転数の比率である変速比は、無段変速機構による変速比と、各伝動機構による変速比とに基づいたものとなり、しかも第１伝動機構によって動力を伝達する状態と、第２伝動機構によって動力を伝達する状態とに切り替えることができるから、変速機の全体としての変速比の変化幅を、前記転動体を傾転させることによる変速比の変化幅より広くすることができる。

　さらに、この発明によれば、転動体を傾転させることにより、一方の回転部材の回転数を低下させると同時に、他方の回転部材の回転数を増大させるように構成することができるので、いずれか一方の回転部材から所定の伝動機構を介して出力部材に動力を伝達している状態で、転動体を傾転させると、出力軸に対するトルクの伝達を行っていない他の伝動機構の回転数と出力軸もしくは中間軸との回転数が次第に同期する。その同期状態で解放状態にあった係合部材が係合状態に切り替えられ、また係合状態にあった係合部材が解放状態に切り替えられる。すなわち、出力部材に対するトルクの伝達に関与する伝動機構の切り替えを、回転数の急激な変化やそれに起因する慣性トルクの急変を生じさせることなく、スムースに行うことができる。

　さらに、この発明によれば、各切替機構がドグクラッチによって構成されていることにより、それらの切替機構を介してトルクを伝達している状態では滑りが生じず、その結果、動力損失を低減することができる。特に、請求項５の発明のように構成された変速機にドグクラッチを採用した場合には、ドグクラッチを係合させる際の回転数の急激な変化やそれに起因するショックを回避することができる。

この発明に係る無段変速機構の一例を一部省略して模式的に示す断面図である。その傾転角調整機構の一例を模式的に示す断面図である。（ａ）および（ｂ）のそれぞれはその傾転角調整機構の動作状態を模式的に示す断面図である。図１に示す無段変速機構の機構説明図である。傾転角度とｃｏｓ（α＋β）およびｃｏｓ（α－β）の値との関係を示す線図である。図１に示す無段変速機構における傾転角度と各ディスクの回転数との関係を示す線図である。図１に示す無段変速機構を用いた変速機の一例を模式的に示す図である。（ａ）ないし（ｄ）は各変速状態での各中間軸およびギヤ対の回転数と傾転角度との関係を説明するための線図である。

　つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。この発明に係る無段変速機構１は、その一例を図１に示すように、三つの回転要素の間でトルクの伝達を行い、かつ第１の回転要素と第２の回転要素との間の変速比、および第１の回転要素と第３の回転要素との間の変速比を連続的に変化させるように構成されている。図１において、符号２は入力軸を示し、その外周側に入力軸２と一体となって回転するローラ３が取り付けられている。そのローラ３は、円筒状の部材であって、その外周面がトルク伝達面となっている。そのトルク伝達面に接触した状態に複数の転動体４が配置されている。

　この転動体４は、後述するようにトルクの伝達を媒介するとともに変速比を変化させるためのものであって、その外周面は、入力軸２およびローラ３の回転に伴って円滑に回転するように滑らかな曲面に形成されている。具体的には、この転動体４は、鋼球などの球体、あるいはラグビーボールのような断面が楕円形状もしくは長円形状を成す部材などによって構成されている。なお、以下の説明では、転動体４が鋼球などのボール（球体）によって構成されている例を説明し、したがって転動体４をボール４と記すことがある。

　これら複数のボール４は、ローラ３の外周側に等間隔に配置され、かつそれぞれローラ３とはトルク伝達可能に接触している。各ボール４は、その中心を貫通する支持軸５を備えており、その支持軸５を中心にして、すなわち回転中心軸線を中心にして自転するように保持されている。そのボール４を公転させずに自転するように保持するための機構は特には図示しないが、例えば無段変速機構１のケースに一体化されているサポート部をボール４の近傍にまでの延ばした状態に形成し、そのサポート部によって支持軸５の両端部を保持すればよい。その場合、支持軸５を回転自在に保持してもよく、あるいは支持軸５は回転しないように保持し、その支持軸５に対してボール４が回転するように構成してもよい。

　図１に示す例では、転動体４の回転中心軸線である支持軸５は、入力軸２およびローラ３の回転中心軸線を含む平面内に位置し、かつその状態で入力軸２およびローラ３の回転中心軸線に対して傾斜するように保持されている。すなわち、図１では、支持軸５が左右に揺動するように構成されている。このようにボール４あるいはその支持軸５を傾斜させるための傾転角調整機構６の一例を図２に示してある。

　図２に示す例では、入力軸２の内部に中空部７が形成されており、その中空部７と同一内径の貫通孔８を有する中空円筒状のスライドピン９が、入力軸２の軸線方向での中間部に挟み込まれている。その中空部７と貫通孔８とが繋がって一つのシリンダ１０を形成しており、そのシリンダ１０の内部にピストン１１が、液密状態を維持して軸線方向に前後動するように配置されている。そのピストン１１の軸線方向での一方の端部側には、ピストン１１を軸線方向に押圧するリターンスプリング１２が配置されている。また、シリンダ１０における前記リターンスプリング１２とは反対側の部分には、入力軸２の内部にその軸線方向に沿って形成された油路１３が連通している。その油路１３の他方の端部は、入力軸２の外周面のうちケース１４に嵌合している部分に開口している。そして、そのケース１４には、油圧発生装置１５に連通している油路１６が形成されており、これらの油路１３，１６が、入力軸２とケース１４との嵌合箇所で連通している。なお、油圧発生装置１５は、油路１６に対する圧油の供給および排出を制御するための制御機器（図示せず）を含んでいる。したがって、前記ピストン１１を図２の左方向に押圧して移動させる油圧をシリンダ１０に供給する制御と、その油圧を排出する制御とを、油圧発生装置１５によって行うように構成されている。

　前記スライドピン９には、その内外に貫通した所定長さのスリット１７が、軸線方向に沿って形成されている。このスリット１７の長さは、前述したピストン１１の長さより短く、したがってピストン１１が軸線方向に前後動した場合であっても、ピストン１１によって閉じられている。そのピストン１１には、スライドピン９のスリット１７を貫通してスライドピン９の外周側に突出したピン１８が取り付けられている。また、スライドピン９の外周面には、軸線方向には移動可能であり、かつ回転方向には一体化された円筒状のローラステータ１９が嵌合している。そして、ピストン１１に取り付けられている前記ピン１８の先端が、ローラステータ１９に差し込まれて連結されている。したがって、ピストン１１とローラステータ１９とが、ピン１８によって一体化するように連結されている。

　前述したローラ３は、上記のようにピストン１１と共に軸線方向に前後動するローラステータ１９の外周面に嵌合され、かつキー２０によって回転方向に対して一体化され、かつスナップリング２１によって軸線方向に対して一体化されている。ローラ３は、軸線方向に移動してもボール４との接触を維持するように、軸線方向に所定の長さを有している。そして、このローラ３の軸線方向の両端部には、外表面がテーパ状をなすスラストアイドラ２２が取り付けられている。そして、ボール４を貫通している支持軸５の両端部には、スラストアイドラ２２の表面の近くにまで先端部が延びたボールステータ２３が取り付けられており、そのボールステータ２３の先端部に、スラストアイドラ２２の表面に接触するガイドローラ２４が取り付けられている。前記支持軸５およびこれによって支持されているボール４は、入力軸２の軸線方向には移動せずに、支持軸５が傾転するように保持されている。したがって、図２に示す傾転角調整機構６は、スラストアイドラ２２およびこれが取り付けられたローラ３が軸線方向に移動すると、ガイドローラ２４がスラストアイドラ２２の表面に沿って図２の上下方向に移動し、支持軸５およびこれによって支持されているボール４が傾転するように構成されている。

　図３の（ａ）および（ｂ）は、傾転角調整機構６の動作状態を示しており、油圧発生装置１５からシリンダ１０に圧油を供給すると、その圧力がリターンスプリング１２の弾性力より大きくなることにより、ピストン１１がリターンスプリング１２を圧縮しつつ図３の左方向に移動する。このピストン１１にはピン１８を介してローラステータ１９が連結されているので、ローラ３およびその左右両側のスラストアイドラ２２が図３の左方向に移動する。そのため、スラストアイドラ２２の傾斜している表面に接触しているガイドローラ２４がスラストアイドラ２２の表面に沿って転動し、ボールステータ２３を介してガイドローラ２４に連結されている支持軸５が図３の（ａ）に示すように右下がりに傾斜する。

　これとは反対にシリンダ１０から圧油を排出すると、その圧力がリターンスプリング１２の弾性力より小さくなることにより、ピストン１１がリターンスプリング１２に押されて図３の右方向に移動する。このピストン１１にはピン１８を介してローラステータ１９が連結されているので、ローラ３およびその左右両側のスラストアイドラ２２が図３の右方向に移動する。そのため、スラストアイドラ２２の傾斜している表面に接触しているガイドローラ２４がスラストアイドラ２２の表面に沿って転動し、ボールステータ２３を介してガイドローラ２４に連結されている支持軸５が図３の（ｂ）に示すように左下がりに傾斜する。

　このように、シリンダ１０内の圧油の量を制御することにより、ピストン１１の位置、すなわちボール４およびこれを支持している支持軸５の傾転角度を調整することができる。そして、その傾転角度の制御は、目標とする変速比を算出し、その目標変速比と実変速比との偏差に基づくフィードバック制御によって行うことができる。

　ボール４およびその支持軸５を傾転させるのは、変速比を変化させるためであり、このボール４を介してトルクを伝達される二つの出力部材が、ボール４の外周面に接触した状態に配置されている。図１に示す例においては、出力部材として、第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６が設けられている。これらのディスク２５，２６は、前記入力軸２の中心軸線を中心に回転するように配置された薄い皿形状もしくは薄い椀形状をなす回転部材であり、その開口端の内周縁をボール４の外周面にトルク伝達可能な状態に接触させている。なお、ボール４と各ディスク２５，２６との接触、およびボール４と前記ローラ３との接触は、それぞれの素材が直接接触する金属接触であってもよく、あるいはトラクションオイルの油膜を介した接触であってもよい。

　第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６は、共に同一形状もしくは対称形状に形成されていることが好ましく、これらのディスク２５，２６は、ボール４を挟んで左右対称の位置に配置されている。したがって、各ディスク２５，２６は、ボール４の外周面における左右対称の位置に接触している。より具体的に説明すると、図４は機構説明図であって、ボール４の中心Ｏと、ボール４が前記ローラ３に接触する点Ｐとを結んだ線Ｌを挟んだ左右両側の互いに対称となる位置に各ディスク２５，２６の開口端部が接触している。それぞれの接触位置Ｐ１，Ｐ２の周速は、それぞれの回転中心である支持軸５の中心からの距離ｒ１，ｒ２に比例するから、ボール４が傾転していずに支持軸５が入力軸２と平行になっている状態では、各接触位置Ｐ１，Ｐ２の周速すなわち各ディスク２５，２６の回転速度が等しくなり、ボール４が傾転して支持軸５が入力軸２に対して傾斜すると、いずれか一方のディスク２５（２６）の回転速度が相対的に速くなり、かつ他方のディスク２６（２５）の回転速度が相対的な遅くなる。なお、支持軸５が傾斜した状態で各ディスク２５，２６の回転速度が等しくなるように構成することも可能であり、その場合には、ボール４に対する各ディスク２５，２６の接触位置は、上記の線Ｌを挟んだ対称位置から幾分外れた位置になる。

　ボール４と各ディスク２５，２６との間のトルク伝達は、摩擦によって行われ、あるいはトラクションオイルを介した摩擦によって行われるので、伝達可能なトルクは、ボール４と各ディスク２５，２６との接触圧力に比例したトルクとなる。したがって、各ディスク２５，２６は、所期の伝達トルク容量となるように、ボール４に向けて押圧され、所定の圧力でボール４に接触している。そのための押圧機構は特には図示しないが、皿ばねなどの弾性機構や油圧によってディスク２５，２６を軸線方向に押圧する油圧機構などによって構成されている。

　上述した無段変速機構１の作用について次に説明する。入力軸２にトルクが入力されて入力軸２と共にローラ３が回転すると、その外周面に接触しているボール４にトルクが伝達されてボール４が回転する。その回転方向はローラ３の回転方向とは反対の方向であり、またボール４の回転中心軸線は支持軸５の中心線である。ボール４の外周面には第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６がトルク伝達可能に接触しているから、ボール４から各ディスク２５，２６にトルクが伝達されて各ディスク２５，２６が回転する。これら各ディスク２５，２６の回転方向はボール４の回転方向と同じであり、したがって各ディスク２５，２６は入力軸２とは反対の方向に回転する。すなわち、ボール４がアイドラーとして機能し、入力軸２のトルクがボール４を介して各ディスク２５，２６に伝達される。その場合、ローラ３に対するボール４の回転数や各ディスク２５，２６の回転数（もしくは回転速度）は、それぞれのボール４との接触位置の回転半径（ボール４の回転中心軸線あるいは支持軸５の中心軸線からの距離）に応じて決まり、それらの回転半径は以下に説明するように、ボール４（もしくはその支持軸５）の傾転角度αによって変化する。したがって、ボール４の傾転角度αを変化させることにより、入力軸２の回転数に対する第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６の回転数の比率すなわち変速比を変化させることができる。

　これを図４を参照して具体的に説明すると、ボール４の外周面のうち、前述した線Ｌを中心とした左右対称位置に各ディスク２５，２６が接触しているとした場合、傾斜していない状態の支持軸５の中心線からその接触位置Ｐ１，Ｐ２までの距離（すなわち回転半径）は、ボール４の半径ｒより小さくなる。その割合（接触位置係数）をｋとすれば、
　　β＝ｃｏｓ^-1ｋ
である。ここで、βは、前記各接触位置Ｐ１，Ｐ２の前記線Ｌからの開き角度である。支持軸５が傾斜していない場合の中心軸線から各接触位置Ｐ１，Ｐ２までの距離は（ｋ×ｒ）となる。また、ローラ３の半径をｒs、各ディスク２５，２６のボール４に接触する部分の半径（入力軸２の中心軸線からの半径：回転半径）をｒdとすると、
　　ｒd＝ｒs＋ｒ（１＋ｋ）
である。

　ボール４の傾転角度（すなわち支持軸５の入力軸２に対する傾斜角度）をαとした場合における第１出力ディスク２５のボール４に対する接触位置Ｐ１の回転半径をｒ1、第２出力ディスク２６のボール４に対する接触位置Ｐ２の回転半径をｒ2、ボール４のローラ３に対する接触点Ｐの回転半径をｒ3は、それぞれ下記の式で表される。なお、回転半径とは、支持軸５の中心軸線（ボール４の回転中心軸線）からの距離である。
　　ｒ1＝ｒ×ｓｉｎ［π／２－（α＋β）］＝ｒ×ｃｏｓ（α＋β）
　　ｒ2＝ｒ×ｓｉｎ［π／２＋（α－β）］＝ｒ×ｃｏｓ（α－β）
　　ｒ3＝ｒ×ｃｏｓα
となる。

　したがって、入力軸２（ローラ３）の回転数をｎrとした場合の第１出力ディスク２５の回転数ｎ1、第２出力ディスク２６の回転数ｎ2は、
　　ｎ1＝ｎr×ｒs／ｒ3×ｒ1／ｒd
　　ｎ2＝ｎr×ｒs／ｒ3×ｒ2／ｒd
となる。さらに、これらの回転数比は、
　　ｎ2／ｎ1＝ｃｏｓ（α－β）／ｃｏｓ（α＋β）
である。

　上記のβの値を一定（例えば３０°）としてボール４の傾転角度αを変化させた場合におけるｃｏｓ（α－β）およびｃｏｓ（α＋β）の値の変化を線図で示せば図５のとおりである。すなわち、傾転角度αが正方向あるいは負方向に変化すると、ｃｏｓ（α－β）およびｃｏｓ（α＋β）の一方が増大し、かつ他方が減少する。そして、その変化は連続的である。

　傾転角度αの変化に伴う各ディスク２５，２６の回転数の変化を求めて線図で示すと、図６のとおりである。図６における符号Ｄ1は、第１出力ディスク２５の回転数を示し、符号Ｄ2は、第２出力ディスク２６の回転数を示す。この図６から明らかなように、傾転角度αが正方向に増大する（図４では支持軸５が右下がりに傾斜する）と、傾転角度αの増大に従って第１出力ディスク２５の回転数が低下し、かつ第２出力ディスク２６の回転数が増大する。これとは反対に傾転角度αが負方向に増大する（図４では支持軸５が左下がりに傾斜する）と、傾転角度αが負方向に増大するのに従って、第１出力ディスク２５の回転数が増大し、かつ第２出力ディスク２６の回転数が低下する。

　このように、この発明に係る無段変速機構１によれば、入力軸２と二つの出力ディスク２５，２６との合計三つの回転部材の間でトルク伝達することができる。また、入力軸２と一方の出力ディスク２５（２６）との間の変速比と、入力軸２と他方の出力ディスク２６（２５）との間の変速比とを同時に変化させることができ、しかも増速と減速とを同時に生じさせることができる。そして、入力軸２の回転数に対して各ディスク２５，２６の回転数を小さくする減速機として機能させることができる。

　上記の無段変速機構１を使用した変速機３０の一例を次に説明する。図７に示す例は、前進４段の変速段を設定できるように構成した例であり、入力軸２は入力用伝動機構３１を介して駆動力源（図示せず）に連結されている。この入力伝動機構３１は、発進クラッチあるいはトルクコンバータなどによって構成されており、変速機３０を搭載した車両が停止している状態であっても駆動力源を回転させ続け得るようにするために設けられている。図７に示す例では、前述した第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６は、外周面に歯車を備えたカウンタドライブギヤとして構成されている。その第１出力ディスク２５に噛み合っている第１カウンタドリブンギヤ３２と、第２出力ディスク２６に噛み合っている第２カウンタドリブンギヤ３３とが設けられている。さらに、第１カウンタドリブンギヤ３２は第１中間軸３４に取り付けられ、また第２カウンタドリブンギヤ３３は第２中間軸３５に取り付けられている。したがって、各中間軸３４，３５は互いに平行に配置され、また前記入力軸２と平行になっている。

　第１中間軸３４には、第１速用駆動ギヤ３６と第３速用駆動ギヤ３７とが回転自在に取り付けられている。また、これら第１速用駆動ギヤ３６と第３速用駆動ギヤ３７との間に、この発明における第１切替機構に相当する第１ドグクラッチ３８が設けられている。この第１ドグクラッチ３８は、第１速用駆動ギヤ３６と第３速用駆動ギヤ３７とを、第１中間軸３４に対して選択的に連結するためのものであって、これらの駆動ギヤ３６，３７に選択的に噛み合いかつ第１中間軸３４にスプライン嵌合されたドグを備えている。そのドグがこの発明における係合部材に相当する。そのドグを第１中間軸３４の軸線方向に移動させる機構は、手動操作されてドグを移動させる機構や、電気的に制御されて油圧もしくは電磁力によって動作する機構のいずれであってもよい。なお、第１切替機構はドグクラッチ３８に替えて、シンクロナイザーや多板クラッチなどに置き換えることもできる。

　また、第２中間軸３５には、第２速用駆動ギヤ３９と第４速用駆動ギヤ４０とが回転自在に取り付けられている。また、これら第２速用駆動ギヤ３９と第４速用駆動ギヤ４０との間に、この発明における第２切替機構に相当する第２ドグクラッチ４１が設けられている。この第２ドグクラッチ４１は、第２速用駆動ギヤ３９と第４速用駆動ギヤ４０とを、第２中間軸３５に対して選択的に連結するためのものであって、これらの駆動ギヤ３９，４０に選択的に噛み合いかつ第２中間軸３５にスプライン嵌合されたドグを備えている。そのドグを第２中間軸３５の軸線方向に移動させる機構は、手動操作されてドグを移動させる機構や、電気的に制御されて油圧もしくは電磁力によって動作する機構のいずれであってもよい。なお、第２切替機構はドグクラッチ４１に替えて、シンクロナイザーや多板クラッチなどに置き換えることもできる。

　上記の第１中間軸３４および第２中間軸３５と平行に出力軸４２が回転自在に配置されており、その出力軸４２に第１速用従動ギヤ４３、第２速用従動ギヤ４４、第３速用従動ギヤ４５、第４速用従動ギヤ４６が取り付けられている。その第１速用従動ギヤ４３は前述した第１速用駆動ギヤ３６に噛み合っており、第２速用従動ギヤ４４は前述した第２速用駆動ギヤ３９に噛み合っている。また、第３速用従動ギヤ４５は前述した第３速用駆動ギヤ３７に噛み合っており、第４速用従動ギヤ４６は前述した第４速用駆動ギヤ４０に噛み合っている。なお、出力軸４２は、例えばギヤ対４７を介してデファレンシャル４８に連結されている。

　ここで、上記の第１速用のギヤ対ないし第４速用のギヤ対におけるギヤ比（それぞれの駆動ギヤの歯数に対する従動ギヤの歯数の比）は、第１速用のギヤ対で最も大きく、第２速用のギヤ対、第３速用のギヤ対の順に次第に小さくなり、第４速用のギヤ対のギヤ比が最も小さくなっている。

　なお、この発明における切替機構は、出力軸４２に対してトルクを伝達する状態を選択的に設定するためのものであるから、各駆動ギヤをそれぞれの中間軸に選択的に連結するように構成された機構に替えて、各従動ギヤを出力軸４２に選択的に連結するように構成された機構としてもよい。

　図７に示す変速機３０は、上記のドグクラッチ３８，４１を電気的に切替制御する自動変速機として構成することができ、その場合には、それらのドグクラッチ３８，４１を制御するための電子制御装置（図示せず）が設けられる。その電子制御装置は、変速機３０が搭載されている車両の車速やアクセル開度などのデータと予め記憶している変速線図などのデータとに基づいて変速段を判断し、その変速段を達成するように、各ドグクラッチ３８，４１を動作させる。

　このように自動制御によって設定される変速段、もしくは前記各ドグクラッチ３８，４１を手動操作して設定される変速段について説明する。先ず、第１速は、第１ドグクラッチ３８を図７の左側に動作させて第１速用駆動ギヤ３６を第１中間軸３４に連結する。すなわち、第１速用のギヤ対を第１中間軸３４と出力軸４２との間でトルクを伝達する状態に設定する。その状態で無段変速機構１における入力軸２にトルクが入力されると、入力軸２と共に前記ローラ３が回転することにより、前記ボール４を介して第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６にトルクが伝達され、これらの出力ディスク２５，２６が入力軸２とは反対の方向に回転する。また、各出力ディスク２５，２６の回転数は、ボール４の傾転角度αおよび入力軸２の回転数（入力回転数）に応じた回転数になる。

　各出力ディスク２５，２６にカウンタドリブンギヤ３２，３３が噛み合っているから、第１中間軸３４と第２中間軸３５とにトルクが伝達されるが、第２中間軸３５に設けられている第２ドグクラッチ４１がいわゆる中立位置にあって、第２中間軸３５には第２速用駆動ギヤ３９および第４速用駆動ギヤ４０のいずれも連結されていないので、第２中間軸３５から出力軸４２に対してはトルクが伝達されない。これに対して第１中間軸３４に設けられている第１ドグクラッチ３８によって第１速用駆動ギヤ３６が第１中間軸３４に連結されているので、第１中間軸３４から第１速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクが伝達される。結局、入力軸２から第１出力ディスク２５および第１中間軸３４ならびに第１速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクが伝達される。したがって、第１速における変速比は、ボール４の傾転角度αに応じたローラ３と第１出力ディスク２５との間の変速比および第１速用のギヤ対のギヤ比とに応じた値となる。

　第２速状態は、以下のようにして設定される。第１速を設定している状態で、第１出力ディスク２５および第１中間軸３４の回転速度が増大する方向にボール４の傾転角度αを増大させると、第２出力ディスク２６およびこれと一体の第２中間軸３５の回転数が次第に低下する。また、第１中間軸３４の回転速度が増大することにより、第１中間軸３４からトルクが伝達されている出力軸４２の回転速度も次第に増加するので、第２速用のギヤ対および第４速用のギヤ対の回転数が次第に増大する。そのため、第１速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクを伝達している状態（以下、この状態を仮に第１速状態と記す）で無段変速機構１におけるボール４の傾転角度αを増大させると、所定の傾転角度αにおいて第２速用のギヤ対の回転数（より正確には第２速用駆動ギヤ３９の回転数）が第２中間軸３５の回転数に一致する。すなわち、回転数の同期状態が生じる。

　この同期状態で、第１ドグクラッチ３８を中立位置に動作させて、第１中間軸３４に対する第１速用駆動ギヤ３６の連結を解除し、かつ第２ドグクラッチ４１を図７の左方向に動作させて、第２速用駆動ギヤ３９を第２中間軸３５に連結する。すなわち、第２速用のギヤ対を第２中間軸３５と出力軸４２との間でトルクを伝達する状態（以下、仮にこの状態を第２速状態と記す）に設定する。その状態で無段変速機構１における入力軸２にトルクが入力されると、入力軸２と共に前記ローラ３が回転することにより、前記ボール４を介して第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６にトルクが伝達され、これらの出力ディスク２５，２６が入力軸２とは反対の方向に回転する。また、各出力ディスク２５，２６の回転数は、ボール４の傾転角度αおよび入力軸２の回転数（入力回転数）に応じた回転数になる。

　各出力ディスク２５，２６にカウンタドリブンギヤ３２，３３が噛み合っているから、第１中間軸３４と第２中間軸３５とにトルクが伝達されるが、第１中間軸３４に設けられている第１ドグクラッチ３８がいわゆる中立位置にあって、第１中間軸３４には第１速用駆動ギヤ３６および第３速用駆動ギヤ３７のいずれも連結されていないので、第１中間軸３４から出力軸４２に対してはトルクが伝達されない。これに対して第２中間軸３５に設けられている第２ドグクラッチ４１によって第２速用駆動ギヤ３９が第２中間軸３５に連結されているので、第２中間軸３５から第２速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクが伝達される。結局、入力軸２から第２出力ディスク２６および第２中間軸３５ならびに第２速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクが伝達される。したがって、第２速における変速比は、ボール４の傾転角度αに応じたローラ３と第２出力ディスク２６との間の変速比および第２速用のギヤ対のギヤ比とに応じた値となる。

　第１速状態と第２速状態との間の切り替えを上記のように回転数が同期した状態で実行することにより、回転数の急激な変化やそれに起因するショックを生じることなくスムースな切り替えを行うことができる。このようないわゆる変速制御は前述した電子制御装置によって実行することができ、このような装置がこの発明における制御手段に相当する。

　第３速状態は、第１ドグクラッチ３８によって第３速用駆動ギヤ３７を第１中間軸３４に連結し、かつ第２ドグクラッチ４１を中立位置に移動させて第２速用駆動ギヤ３９と第２中間軸３５との連結を解除することにより設定される。このようなドグクラッチ３８，４１の動作状態の切り替えは、第１速状態から第２速状態に切り替える場合と同様に、回転数が同期した状態で実行することが好ましい。

　第３速状態は、第１ドグクラッチ３８を図７の右側に動作させて第３速用駆動ギヤ３７を第１中間軸３４に連結する。すなわち、第３速用のギヤ対を第１中間軸３４と出力軸４２との間でトルクを伝達する状態に設定する。その状態で無段変速機構１における入力軸２にトルクが入力されると、入力軸２と共に前記ローラ３が回転することにより、前記ボール４を介して第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６にトルクが伝達され、これらの出力ディスク２５，２６が入力軸２とは反対の方向に回転する。また、各出力ディスク２５，２６の回転数は、ボール４の傾転角度αおよび入力軸２の回転数（入力回転数）に応じた回転数になる。

　各出力ディスク２５，２６に各カウンタドリブンギヤ３２，３３が噛み合っているから、第１中間軸３４と第２中間軸３５とにトルクが伝達されるが、第２中間軸３５に設けられている第２ドグクラッチ４１がいわゆる中立位置にあって、第２中間軸３５には第２速用駆動ギヤ３９および第４速用駆動ギヤ４０のいずれも連結されていないので、第２中間軸３５から出力軸４２に対してはトルクが伝達されない。これに対して第１中間軸３４に設けられている第１ドグクラッチ３８によって第３速用駆動ギヤ３７が第１中間軸３４に連結されているので、第１中間軸３４から第３速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクが伝達される。結局、入力軸２から第１出力ディスク２５および第１中間軸３４ならびに第３速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクが伝達される。したがって、第３速における変速比は、ボール４の傾転角度αに応じたローラ３と第１出力ディスク２５との間の変速比および第３速用のギヤ対のギヤ比とに応じた値となる。

　さらに、第４速状態は以下のようにして設定される。前述した第１速状態を設定している場合と同様に、第３速を設定している状態で、第１出力ディスク２５および第１中間軸３４の回転速度が増大する方向にボール４の傾転角度αを増大させると、第２出力ディスク２６およびこれと一体の第２中間軸３５の回転数が次第に低下する。また、第１中間軸３４の回転速度が増大することにより、第１中間軸３４からトルクが伝達されている出力軸４２の回転速度も次第に増加するので、第２速用のギヤ対および第４速用のギヤ対の回転数が次第に増大する。そのため、第３速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクを伝達している状態（以下、この状態を仮に第３速状態と記す）で無段変速機構１におけるボール４の傾転角度αを増大させると、所定の傾転角度αにおいて第４速用のギヤ対の回転数（より正確には第４速用駆動ギヤ４０の回転数）が第２中間軸３５の回転数に一致する。すなわち、回転数の同期状態が生じる。

　この同期状態で、第１ドグクラッチ３８を中立位置に動作させて、第１中間軸３４に対する第３速用駆動ギヤ３７の連結を解除し、かつ第２ドグクラッチ４１を図７の右方向に動作させて、第４速用駆動ギヤ４０を第２中間軸３５に連結する。すなわち、第４速用のギヤ対を第２中間軸３５と出力軸４２との間でトルクを伝達する状態（以下、仮にこの状態を第４速状態と記す）に設定する。その状態で無段変速機構１における入力軸２にトルクが入力されると、入力軸２と共に前記ローラ３が回転することにより、前記ボール４を介して第１出力ディスク２５および第２出力ディスク２６にトルクが伝達され、これらの出力ディスク２５，２６が入力軸２とは反対の方向に回転する。また、各出力ディスク２５，２６の回転数は、ボール４の傾転角度αおよび入力軸２の回転数（入力回転数）に応じた回転数になる。

　各出力ディスク２５，２６にカウンタドリブンギヤ３２，３３が噛み合っているから、第１中間軸３４と第２中間軸３５とにトルクが伝達されるが、第１中間軸３４に設けられている第１ドグクラッチ３８がいわゆる中立位置にあって、第１中間軸３４には第１速用駆動ギヤ３６および第３速用駆動ギヤ３７のいずれも連結されていないので、第１中間軸３４から出力軸４２に対してはトルクが伝達されない。これに対して第２中間軸３５に設けられている第２ドグクラッチ４１によって第４速用駆動ギヤ４０が第２中間軸３５に連結されているので、第２中間軸３５から第４速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクが伝達される。結局、入力軸２から第２出力ディスク２６および第２中間軸３５ならびに第４速用のギヤ対を介して出力軸４２にトルクが伝達される。したがって、第４速状態における変速比は、ボール４の傾転角度αに応じたローラ３と第２出力ディスク２６との間の変速比および第４速用のギヤ対のギヤ比とに応じた値となる。

　第３速と第４速との間の切り替えを上記のように回転数が同期した状態で実行することにより、回転数の急激な変化やそれに起因するショックを生じることなくスムースな切り替えを行うことができる。このようないわゆる変速制御は前述した電子制御装置によって実行することができ、このような装置がこの発明における制御手段に相当する。

　上述した第１速ないし第４速の各変速段での動作状態および同期変速について図８に示す線図を参照して更に説明する。図８の（ａ）～（ｄ）は、ボール４の傾転角度αを横軸に採り、各中間軸３４，３５の回転数ならびに各変速段用のギヤ対の回転数（より具体的には切替機構によって中間軸に選択的に連結されるギヤの回転数）を縦軸に採ってそれぞれの部材の回転数の変化を示す線図である。なお、ここにおける「回転数」は入力軸２の回転数に対する相対的な回転数である。

　図８の（ａ）は第１速状態を示しており、ボール４の傾転角度αを負の方向に増大させる（図２および図３では支持軸５が左上がりとなるように傾斜させ、その角度を大きくする）と、第１中間軸３４の回転数Ｓ1が次第に増大するとともに、第２中間軸３５の回転数Ｓ2が次第に低下する。すなわち、第１速状態での変速比が次第に小さくなり、連続的にアップシフトする。一方、出力軸４２に対するトルクの伝達に関与していない第２中間軸３５の回転数Ｓ2は次第に低下する。

　上記の連続的なアップシフトに伴って出力軸４２の回転数（入力軸２の回転数に対する相対的な回転数）が増大するので、第２速用のギヤ対の回転数Ｎ2、第３速用のギヤ対の回転数Ｎ3ならびに第４速用のギヤ対の回転数Ｎ4が次第に増大する。第２速用のギヤ対の回転数Ｎ2がこのように増大するのに対して、第２中間軸３５の回転数Ｓ2が、上記の連続的なアップシフトに伴って次第に低下するので、これらの回転数Ｎ2，Ｓ2が所定の傾転角度αで一致する。すなわち、回転同期が生じる。この回転同期状態では、第２ドグクラッチ４１によって連結するべき第２中間軸３５の回転数Ｓ2と第２速用駆動ギヤ３９の回転数とに差がないので、第２ドグクラッチ４１におけるドグを第２速用駆動ギヤ３９に係合させて第２速用駆動ギヤ３９を第２中間軸３５に連結することができる。すなわち、第２速状態にシフトすることができ、またその場合、回転数の急激な変化やそれに伴うショックが生じることはない。なお、第２速状態へのシフトに伴って第１ドグクラッチ３８におけるドグを中立位置に後退させて、第１速用駆動ギヤ３６との係合を解除する。

　このようにして設定された第２速状態を図８の（ｂ）に示してあり、傾転角度αは負の角度（支持軸５が図４での左下がりに傾斜した状態）になっている。この状態から傾転角度αを次第に小さくするとともに正の方向に傾斜（支持軸５を図４での右下がり傾斜）させ、その傾斜角度を次第に増大させると、第２中間軸３５の回転数Ｓ2が次第に増大する。すなわち、連続的なアップシフトが生じる。

　傾転角度αのこのような変化に伴って第１中間軸３４の回転数Ｓ1が次第に低下する。また、アップシフトおよびそれに伴う出力軸４２の回転数の増大に伴って第３速用のギヤ対の回転数Ｎ3が次第に増大する。そのため、傾転角度αが所定の角度になった時点に、第１中間軸３４の回転数Ｓ1とこれに連結するべき第３速用のギヤ対の回転数Ｎ3とが一致する。すなわち、回転同期が生じる。この回転同期状態では、第１ドグクラッチ３８によって連結するべき第１中間軸３４の回転数Ｓ1と第３速用駆動ギヤ３７の回転数とに差がないので、第１ドグクラッチ３８におけるドグを第３速用駆動ギヤ３７に係合させて第３速用駆動ギヤ３７を第１中間軸３４に連結することができる。すなわち、第３速状態にシフトすることができ、またその場合、回転数の急激な変化やそれに伴うショックが生じることはない。なお、第３速状態へのシフトに伴って第２ドグクラッチ４１におけるドグを中立位置に後退させて、第２速用駆動ギヤ３９との係合を解除する。

　このようにして設定された第３速状態を図８の（ｃ）に示してあり、傾転角度αは正の角度（支持軸５が図４での右上がりに傾斜した状態）になっている。この状態から傾転角度αを次第に小さくするとともに負の方向に傾斜（支持軸５を図４での左下がり傾斜）させ、その傾斜角度を次第に増大させると、第１中間軸３４の回転数Ｓ1が次第に増大する。すなわち、連続的なアップシフトが生じる。

　傾転角度αのこのような変化に伴って第２中間軸３５の回転数Ｓ2が次第に低下する。また、アップシフトおよびそれに伴う出力軸４２の回転数の増大に伴って第４速用のギヤ対の回転数Ｎ4が次第に増大する。そのため、傾転角度αが所定の角度になった時点に、第２中間軸３５の回転数Ｓ2とこれに連結するべき第４速用のギヤ対の回転数Ｎ4とが一致する。すなわち、回転同期が生じる。この回転同期状態では、第２ドグクラッチ４１によって連結するべき第２中間軸３５の回転数Ｓ2と第４速用駆動ギヤ４０の回転数とに差がないので、第２ドグクラッチ４１におけるドグを第４速用駆動ギヤ４０に係合させて第４速用駆動ギヤ４０を第２中間軸３５に連結することができる。すなわち、第４速状態にシフトすることができ、またその場合、回転数の急激な変化やそれに伴うショックが生じることはない。なお、第４速状態へのシフトに伴って第１ドグクラッチ３８におけるドグを中立位置に後退させて、第３速用駆動ギヤ３７との係合を解除する。

　このようにして設定された第４速状態を図８の（ｄ）に示してあり、傾転角度αは負の角度（支持軸５が図４での左下がりに傾斜した状態）になっている。この状態から傾転角度αを次第に小さくするとともに正の方向に傾斜（支持軸５を図４での右下がり傾斜）させ、その傾斜角度を次第に増大させると、第２中間軸３５の回転数Ｓ2が次第に増大する。すなわち、連続的なアップシフトが生じる。

　なお、一方のドグクラッチ３８（４１）を係合状態に切り替えるとともに他方のドグクラッチ４１（３８）を解放状態に切り替える動作を短時間に完了するように制御すれば、第１速状態から第４速状態までの変速を実質的に無段階に行うことができる。また、図８には一つの傾転角度αで各変速状態での同期が生じる例を示してあるが、図８から知られるよう、傾転角度αを更に大きくすることができるように構成した場合には、第２中間軸３５の回転数Ｓ2が第２速用のギヤ対の回転数Ｎ2に同期する傾転角度αと、第４速用のギヤ対の回転数Ｎ4に同期する回転数とを生じさせることができる。あるいは第１中間軸３４の回転数Ｓ1が第１速用のギヤ対の回転数Ｎ1に同期する傾転角度αと、第３速用のギヤ対の回転数Ｎ3に同期する回転数とを生じさせることができる。したがってこのように構成した場合には、第１速状態と第４速状態との間のシフトも可能になる。

　さらに、この発明は上述した具体例に限定されないのであって、設定可能な変速状態は４段以上もしくは４段以下であってもよい。また、上記の具体例では、入力軸２から二つの出力ディスク２５，２６にトルクを伝達するように構成した例を示したが、この発明は上記の具体例に限られず、いずれかの出力ディスクを入力要素とし、他の出力ディスクおよび前記入力軸２を出力要素としてもよい。また、この発明に係る変速機での伝動機構は、ギヤ対以外にベルト伝動機構やローラ式伝動機構などの他の伝動機構であってもよい。そして、この発明に係る変速機の切替機構は、各伝動機構毎に設けてもよく、また中間軸上に設けずに、出力軸もしくは出力部材と同軸上に設けてもよい。

Claims

　回転中心軸線を傾斜させることができかつ外周面が滑らかな曲面に形成された転動体の外周面所定箇所に回転部材がトルク伝達可能に接触して配置され、その転動体の回転中心軸線を傾斜させることにより、前記回転部材がトルク伝達可能に接触している箇所の回転半径を変化させて前記回転部材の回転数を変化させる無段変速機構において、
　外周面に前記転動体がトルク伝達可能に接触している第１回転部材と、
　前記回転中心軸線を挟んで前記第１回転部材とは反対側で前記転動体の外周面にトルク伝達可能に接触しかつ前記第１回転部材に対して相対回転可能な第２回転部材および第３回転部材と
を備えていることを特徴とする無段変速機構。
　前記転動体を、その回転中心軸線が前記第１回転部材の回転中心軸線を含む平面内で該第１回転部材の回転中心軸線に対する角度が変化するように傾斜させる傾転角度調整機構を更に備えていることを特徴とする請求項１に記載の無段変速機構。
　前記第２回転部材と第３回転部材とは、前記転動体の中心と前記転動体が前記第１回転部材に接触している点とを通る線を挟んだ両側で、前記転動体の外周面にトルク伝達可能に接触していて、
　前記第２回転部材と第３回転部材とのいずれか一方の回転部材の回転数が増大するように前記転動体の回転中心軸線が傾斜した場合に他方の回転部材の回転数が低下するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の無段変速機構。
　前記第１回転部材に連結された入力部材と、
　前記第２回転部材に連結された第１中間軸と、
　前記第３回転部材に連結された第２中間軸と、
　これら第１中間軸および第２中間軸に選択的にトルク伝達可能に連結される出力部材と、
　前記第１中間軸と前記出力部材との間に設けられかつこれら第１中間軸と出力部材との回転数比を所定の比率に設定する第１伝動機構と、
　その第１伝動機構をトルク伝達可能な状態とトルクを伝達しない状態とに選択的に切り替える第１切替機構と、
　前記第２中間軸と前記出力部材との間に設けられかつこれら第２中間軸と出力部材との回転数比を前記第１伝動機構による比率とは異なる比率に設定する第２伝動機構と、
　その第２伝動機構をトルク伝達可能な状態とトルクを伝達しない状態とに選択的に切り替える第２切替機構と
を備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無段変速機構を用いた変速機。
　前記第１切替機構は、前記第１伝動機構を前記第１中間軸もしくは出力部材に選択的に連結する係合部材を含み、
　前記第２切替機構は、前記第２伝動機構を前記第２中間軸もしくは出力部材に選択的に連結する他の係合部材を含み、
　前記第１切替機構と第２切替機構とのいずれか一方の切替機構によって前記出力部材にトルクを伝達している状態で、他方の切替機構の回転数が該他方の切替機構によって連結するべきいずれかの中間軸もしくは出力部材の回転数と同期した際に該他方の切替機構の係合部材を係合状態に切り替えかつ前記一方の切替機構の係合部材を解放状態に切り替える制御手段を更に備えている
ことを特徴とする請求項４に記載の変速機。
　前記第１伝動機構および第２伝動機構のそれぞれは、互いに噛み合っている一対の歯車を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の変速機。
　前記第１切替機構および第２切替機構は、ドグクラッチを含むことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の変速機。