已经存在有大量涉及上述类型IVT机器的现有技术。这些机器 的典型示例在以下出版物中介绍：涉及到自行车有的US4878883、 GB2062142A、GB2135743A、US4618331、US3956944、US4832660、 US5984814和US4787879。涉及到CVT/IVT的有WO03/042575和 WO03/078869。涉及到带凹槽/凸棱的锥形圆盘接合件的有WO01/ 75333和US4367067。涉及到变速链轮齿钩环链的有WO94/04411和 US5406863。
从US4878883、GB2062142A、GB2135743A、US4618331、 US3956944、US4832660、US5984814和US4787879的说明书中可以 见到，这些机器大体上包括径向设置的接合装置，其可通过链轮齿 或以摩擦方式在围绕可变链轮轮毂径向隔开的固定轨道内操作。由 于接合装置的数量有限，因此围绕它们的柔性件轨道未构成圆弧， 因此它们的输出是脉冲式的。与这些现有技术机器有关的另一问题 在于，在其中通过弹簧加载的链轮齿或可旋转的全链轮而在固定导 轨内操作以实现接合之处，其接合装置与驱动链节无法精确地同步， 这使得这些装置仅适用于低速应用，例如自行车。在高速和高扭矩 的应用中，上述现有技术的机器是不合适的。
在WO03/042575和WO03/078869的情况下，同步问题已基本 上得到解决，但它们依赖于不能提供双向动力传送(不允许发动机 制动)的楔块式单向离合器。
在WO01/75333和US4367067的情况下，链与圆盘凹槽/凸棱的 强制性同步接合再次存在着同步问题。
在WO94/04411和US5406863的情况下，可实现强制性接合， 但在高速应用中钩环链的储存及其调节存在着问题。
上述大多数出版物中的装置都牺牲了同步的强制性接合，以便 能够以无限小的增量来改变传动比。
发明概要
根据本发明的IVT机器包括：输入轴；可被输入轴转动的驱动 轮；输出轴；比率变化装置，其同轴地安装在输出轴上并可随同其 一起旋转；环形带，其经过驱动轮，并在位于比率变化装置上的支 撑了带环路的比率变化构形(formation)上形成开环的形式；控制机 构，其用于通过放大和缩小比率变化装置上的围绕输出轴轴线的带 环路尺寸来使比率变化构形改变输入轴与输出轴的旋转比；带导向 机构，带可在其上运动以便提供狭口，带可通过狭口进入和脱离其 位于比率变化装置上的环路；以及驱动装置，其设在比率变化装置 上以用于将驱动力传递至输出轴，驱动装置与带的位于该装置上的 一部分环路接合，在比率变化装置的旋转期间在其过渡通过狭口时 在狭口的两侧与带相接合，并在比率变化装置上的带环路的所有比 率位置中保持与带的最佳接合。
带导向机构包括两个带导轮，它们设置成相互间紧密相邻，并 且在它们之间限定了带狭口。
机器包括携带了输出轴、比率变化装置、输入轴和带松紧调整 装置的框架件，以及支架件，支架件携带了或各个带导向机构，并 可通过控制器相对于框架件以递增式分度步长朝向和离开比率变化 装置运动，以便顺应比率变化期间变化的带环路尺寸，以及根据要 求而提供和去除经带狭口来回于比率变化装置上的带环路中的预定 长度的带，并且在机器的输入轴与输出轴的旋转比被控制器改变时， 驱动装置远离链狭口。
比率变化装置可包括一对截头锥形圆盘，其可通过控制机构在 输出轴上相互间朝向和离开地运动，其中它们的锥面彼此面对，并 在它们之间提供了带的相对边被支撑于其上的比率变化构形。
带可以是由链节构成的链，这些链节通过等距间隔开的连接销 而连接在一起，这些连接销从链的侧边中突出来，并具有压靠在比 率变化圆盘的锥面上且与锥面的锥角互补式地呈锥形的端面，以便 使圆盘之间的张紧链环路是圆形的，其中链的宽度由处于圆盘之间 的链低比率位置中的圆盘之间的间隙及其锥面的锥角来确定，带轮 为链轮。
支架件可包括两个间隔开的臂，其从支架件的其余部分上突出， 并且均与比率变化圆盘之一上的构形滑动式接合，其中当支架件通 过控制器而离开和朝向圆盘运动时，臂和圆盘构形可使圆盘在输出 轴上相互间朝向和离开地运动。
驱动装置包括部分链轮，其弧长大于比率变化装置上的圆形链 环路在链狭口处的间隙宽度。驱动装置的链轮齿相互间分开且可相 互间运动，它们的中心在比率变化装置上的链环路中的所有比率位 置中通过连接在输出轴上的导向机构而保持以输出轴轴线为中心。 方便的是，链轮齿均被携带于臂的第一端上，其中部分链轮的中心 齿两侧上的齿在其臂上倾斜地偏离开中心齿，输出轴横向裂开，其 裂开端均同轴地连接在齿导盘壳体上，其中齿臂的第二端上的销可 横向于输出轴的轴线而在导盘壳体中的凹槽内运动，用于引导齿朝 向和离开输出轴轴线以及同时相互间朝向和离开的运动，以便改变 链轮的弧形，从而在机器的任何比率位置处与圆盘之间的链环路的 曲率半径完美地匹配。
在本发明的第二种形式中，驱动装置可包括位于各比率变化圆 盘的锥面中的一系列底切凹槽，其从圆盘的周边朝向输出轴延伸， 它们的中心线在其长度上相互间隔开一定的尺寸，该尺寸等于单个 链节上的链连接销的轴线相互间分开的距离，凹槽的底部平行于圆 盘的锥面。
在本发明的这种形式中，驱动装置可包括单独的固定长度的齿 载体，其在数量上等于圆盘上的凹槽的数量，齿载体携带有链轮齿， 其中在圆盘之间的链的所有比率位置中，各个齿的中心线位于源自 输出轴轴线的径向线上，还携带有位于载体端部处的构形，它们设 置成与凹槽底部的锥角具有互补的角度，并且接合在比率变化圆盘 上的各系列的相对凹槽中。各圆盘系列中的凹槽数量足以使接合在 圆盘的两个相对系列凹槽中的凹槽内的齿载体上的链齿越过链狭 口，而在驱动装置过渡通过狭口的期间内，驱动装置各端处的至少 一个齿保持与狭口两侧上的链相接合。
各圆盘的凹槽系列中的中心凹槽位于源自输出轴轴线的径向线 上，位于中心凹槽任一侧上的凹槽的朝向输出轴的部分在中心凹槽 的方向上是弯曲的，同时在它们的中心线之间保持两个连接销轴线 的距离，以使这些凹槽中的齿载体上的齿中心线在从圆盘之间的链 环路的低比率至高比率位置的比率变化期间离开中心齿旋转，并且 在朝向链的低比率位置的比率变化期间朝向中心齿旋转，以便在圆 盘之间的任何比率位置处保持适合于链圆环的部分链轮的齿曲线， 同时保持以输出轴轴线为中心，而齿的中心线保持以输出轴轴线为 中心。
各系列中的中心凹槽的底切部分在凹槽的整个长度上在凹槽外 侧部分的两侧上优选是相同的，而中心凹槽两侧上的凹槽底切部分 在圆盘的周边处沿离开中心凹槽的方向偏离于凹槽的外侧部分，其 中各凹槽底切的偏移量在逐渐远离中心凹槽的那些凹槽中依次变 大，这些凹槽底切的偏移量在凹槽的整个长度上朝向中心凹槽运动。
中心齿载体端部上的凹槽接合构形可以为横向构形，其可通过 凹槽的外侧部分而接合在凹槽底切中，各个其余齿载体端部上的构 形可以为向外突出的圆柱形第一构形，其紧配合于凹槽的外侧部分 中，在横向构形之下为具有圆柱形柄部的第二构形，其横截面尺寸 小于凹槽的外侧部分的宽度，并且在其自由端上携带有紧配合于凹 槽的底切部分中的径向突出构形，其中该构形设置成使得其靠在凹 槽底部上的表面与圆柱形构形的表面共面，凹槽的底部形成了对应 于圆盘锥面的锥角的角度，当第二构形在比率变化过程中沿着凹槽 的底切部分运动时，它使载体围绕其经第一构形的轴线而围绕第一 构形部分地转动。
在本发明的第二种形式的一种变型中，各圆盘的凹槽系列中的 中心凹槽位于源自输出轴轴线的径向线上，位于中心凹槽任一侧上 的凹槽的朝向输出轴的部分在中心凹槽的方向上是弯曲的，同时在 它们的中心线之间保持一个连接销轴线距离，其中各个凹槽的底切 部分的外侧部分在横截面上在凹槽中心线的任一侧上对称。
在本发明的第二种形式的这种变型中，驱动装置可包括驱动装 置杆，其在数量上等于圆盘系列中的凹槽的数量，杆的端部锥形倾 斜一定的角度，该角度对应于凹槽底部的锥角，在杆的相对侧中还 设有平行于杆锥形端的凹槽，以用于在凹槽的外侧部分之间形成接 合，从而将杆保持在凹槽中，并且其锥形端靠在凹槽的底部上。
该机器所用的带是由链节构成的链，链节通过连接销相连，并 且在通过其相连的连接销之间的中心处以及从公共边上均包括向内 呈拱形的构形，其中拱形构形与驱动装置杆接合并处于其上，以便 将驱动力从链传递至驱动装置杆。链节在链的共同方向呈弧形，其 中拱形构形从其凹边伸入链节中。
各圆盘系列中的凹槽数量足以使圆盘之间的驱动装置的杆越过 链狭口，同时在圆盘的旋转期间，在驱动装置杆过渡通过狭口的一 段时间内，许多杆保持与狭口两侧上的链接合。
在本发明的第三种形式中，比率变化圆盘均可包括一系列间隔 开的凸棱，其从圆盘表面上向外突出，并从圆盘周边朝向输出轴延 伸，从而在它们之间限定了驱动装置凹槽，凹槽的底部处于圆盘的 锥面上，在驱动装置于机器的比率变化之前或之后通过狭口时，链 连接销可进出于凹槽中。在圆盘之间的链的所有比率位置中，凸棱 之间的凹槽在其长度上均相互间隔开一定尺寸，该尺寸等于相邻链 连接销的轴线的分开距离。
各圆盘的凹槽系列中的中心凹槽位于源自输出轴轴线的径向线 上，位于中心凹槽任一侧上的凹槽的朝向输出轴的部分在中心凹槽 的方向上是弯曲的，同时在它们的中心线之间保持一个连接销轴线 的距离。
各圆盘系列中的凹槽的数量足以使接合在圆盘的两个相对凹槽 系列的凹槽中的链连接销越过链狭口，同时在驱动装置的凹槽通过 狭口的过渡期间内，驱动装置各端处的至少一个凹槽保持与狭口两 侧上的链接合。
凸棱的侧面可从其上表面朝向它们之间的凹槽底部而向外呈锥 形倾斜。
用于这种形式的机器中的链连接销的横向突出端是锥形的，其 锥角对应于比率变化圆盘的锥角，其中各端均优选带有锥形头，其 尺寸设置成可很好地配合于凸棱之间的锥形凹槽中。连接销的头部 可滑动地接合在销的端部上，链包括位于相邻销对上的外链节装置， 其适于在链的直线部分中从其头部中露出销的锥形端部，当链变成 弯曲时，其可使头部逐渐地朝向销的锥形端部运动，以便促进其在 链狭口处进入和离开圆盘驱动装置的凹槽。
本发明的第二和第三形式中的比率变化圆盘在其与其锥面相反 的表面上均包括围绕着输出轴的向外突出的凸起部，以及固定在外 螺纹式圆柱形比率变化齿轮载体上的比率变化齿轮，其可与凸起部 接合并在其上自由旋转，并且与机器框架件上的内螺纹主体螺纹接 合，使得比率变化齿轮的相伴旋转将使圆盘与齿轮的旋转方向相关 地彼此朝向和离开地运动。机器可方便地包括两个分度齿轮，其固 定在轴颈式连接以便在机器框架件内旋转的公共轴上，并且各自与 比率变化齿轮相啮合，还包括触发装置，其用于猛然转动分度齿轮 轴，以根据来自机器控制器的指令而促使分度齿轮和比率变化齿轮 在所需方向上产生一种或多种设定的部分分度旋转，这同时使支架 件根据要求而朝向或离开比率变化圆盘之间的初始链环路进行分度 运动，以便为链环路提供预定长度的链或从中除去预定长度的链。
触发装置优选包括机械触发储能装置，其在被触发装置触发时 可猛然转动分度齿轮的轴。储能装置可以为扭杆。分度齿轮的轴为 管件，扭杆的一端设置和固定在分度齿轮管中，并且其第二端连接 在合适的齿轮电动机上，用于在控制器已经选择的分度齿轮的任一 旋转方向上施加合适的扭矩至杆上。
在本发明第三种形式的一种变形中，比率变化圆盘均可包括一 系列间隔开的凸棱，其从圆盘的表面上向外突出，并从圆盘的周边 朝向输出轴而延伸，以便在它们之间限定驱动装置的凹槽，凹槽的 底部处于圆盘的锥面上。
该变形中的带是无伸缩性的柔性材料的环形带，其在相对侧上 包括具有与圆盘的驱动装置的凹槽形成互补形状的横向突出的构 形。
该机器的驱动轮可以为带有凸缘的滑轮，它在其凸缘的内表面 上包括与圆盘上的凸棱和凹槽构形相对应的向内突出的凸棱状构 形，机器中的其余的带的导轮是滚轮。
在本发明机器的另一种形式中，比率变化装置可以为组合圆盘 装置，其包括：重叠且带平面侧的第一和第二圆盘；处于第一圆盘 中并位于源自输出轴的径向线上的至少三个直线槽；处于第二圆盘 中的相同数量的曲槽；带支承销，其位于这两个圆盘的槽中并从中 穿过，并且从第一圆盘中垂直地伸出，带的环路支撑于组合圆盘上 且处于这些销之上；以及可由机器控制机构来操作的机构，其可使 第二圆盘相对于第一圆盘部分地旋转，从而使第二圆盘中的曲槽使 带支承销在第一圆盘的槽中径向向内地或向外地运动，以改变销上 的带环路尺寸，从而改变输入轴与输出轴的旋转比。
该机器的带可以是在其连接销之间具有均匀尺寸的链。
该机器的驱动装置可以为本发明的第一形式中的那种。
在该说明书中并包括其权利要求，用语“带”如《The American Heritage Dictionary of English Language》词典中所定义地为“用于使 运动或动力从一个轮或轴传递至另一个上的连续带或链”。
附图简介
现在将参考附图并仅通过非限制性示例来介绍本发明的IVT机 器的实施例，在附图中：
图1是本发明的基本IVT机器的示意性侧视图，
图2是图1所示机器的两个比率变化圆盘的正视图，
图3是图1所示机器的一个实际实施例的从上方看去的立体图， 显示了其操作的低比率位置，
图4是与图3相同的视图，显示了机器处于其操作的高比率位 置，
图5是图3所示机器的链的正面剖视图，
图6是图3所示机器的比率变化圆盘和支架件的分解立体图，
图7是图3所示机器的比率变化装置的正面剖视图，
图8是图3所示机器的驱动装置的分解立体图，
图9是图8所示驱动装置的齿组件的分解立体图，
图10是机器的已装配好的驱动装置的部分示意性的正视图，显 示了机器的低比率位置，
图11和12是图3所示机器的侧视图，分别显示了机器的低、 高比率位置，
图13是本发明的IVT机器的第二实施例的从上方看去的透视 图，
图14是图13所示机器的比率变化圆盘、圆盘的比率变化齿轮 和驱动装置的分解视图，
图15是图13所示机器的比率变化装置的正面剖视图，
图16是用于图13所示机器的驱动装置中的五个齿载体中的三 个的分解立体图，
图17和18是图13所示机器的分度触发装置的大致正视图，
图19是图13所示机器的圆盘和驱动装置的局部正视图，
图20和21是用于图13所示机器和其它装置中的链的一种变型 的局部立体图，
图22是本发明机器的第三实施例的比率变化装置的立体图，
图23是图22所示机器的比率变化圆盘的透视图，
图24是用于图22所示机器的链的一部分，
图25和26是用于图22所示机器的一种变型的链段的正视图，
图27至29是用于如图25所示的图22中的凹槽变型的较短长 度链的立体图，
图30和31是与传动带而非链一起使用的图22所示机器的比率 变化圆盘的另一变型的立体图，
图32和33是图22所示比率变化圆盘的驱动装置凹槽的用于说 明数学模型的局部正视图，
图34和35是用于图32和33所示数学模型的图。
图36是本发明的IVT机器的第四实施例的示意性侧视图，和
图37至39是图36机器的比率变化装置的部件的立体图。
所示实施例的详细描述
在图1和2中示意性地显示了本发明的通用型递增式IVT机器 10，其包括带有固定驱动链轮14的从动输入轴12、空转张紧链轮16 以及比率变化装置18，其中链轮16可通过未示出的控制机构或偏置 机构而在图1中的箭头所示方向上运动。
比率变化装置18包括一对比率变化圆盘20，其可旋转地固定在 机器输出轴22上并可与其一同旋转。如图2所示，圆盘20具有相 对的截头锥面24，并且可如下所述地在输出轴22上相互间朝向和离 开地运动，如图中的箭头所示。然而，对本发明机器的所有实施例 来说，圆盘20不是都有的，从本说明书所述的机器的最后实施例中 可以见到，这种圆盘可被无锥面但可执行与圆盘20相同功能的圆盘 取代。
装置18还包括两个空转链轮26，其在图中未示出的机器机架中 的控制支架件28内可旋转地安装成彼此紧密相邻的固定空间关系。 空转链轮26在它们之间限定了链狭口30。
控制支架件28可通过任何合适的控制机构如合适的导螺杆或液 压致动装置而在图1箭头所示的方向上朝向和离开轴颈式连接在机 器机架内的固定位置处以便旋转的机器输出轴22运动，并且同时使 比率变化圆盘20根据要求在轴22上相互间朝向和离开地运动。支 架件28以很小的递增步长在两个方向上运动，其目的如下所述。
比率变化装置18还包括部分链轮式驱动装置32，该驱动装置32 的齿可单独地运动，或者相互间成组地运动。驱动装置32机械式联 接在机器输出轴22上，或直接联接在比率变化圆盘20的锥面24上， 以便如下文中所详述地将驱动力传递至输出轴22。
机器10的各个旋转零件通过环形带而彼此互连在一起，环形带 在该示例中为驱动链34，如图1中的虚线所示。链显示为处于图2 中的圆盘20上，并处于机器的低比率和高比率位置之间。
本发明的一项重要特征在于，在位于机器的低比率和高比率位 置之间且包括这两个位置的所有操作位置中，空转链轮26在狭口30 处相互间隔开的距离必须一直小于、优选显著小于比率变化圆盘20 之间的近似圆形链34的轨道相对于输出轴22轴线的直径。
大体上，图1所示IVT机器10的操作如下：未示出的任何合适 的原动机联接在输入轴12及其驱动链轮14上。张紧链轮16将链34 保持张紧地靠在链34的被其连接销36的锥形端楔入的那一部分上， 连接销36在图2被放大地显示，其靠在圆盘20的斜面24上，以便 抵抗链朝向传动机器高比率位置的不受控制的径向向内运动。部分 链轮式驱动装置32的齿接合在链34的相邻连接销36之间的处于驱 动了输出轴22的圆盘20之间的链周边中的任何位置处。
在所有的IVT机器部件处于图1所示的位置中时，促动原动机 以使链34在图1所示的路径上运动。在这样做时，机器输出轴22 由驱动装置32通过其与输出轴22的机械耦合或与圆盘20的直接耦 合而被驱动。
为了保证圆盘20和输出轴22的连续旋转，重要的是驱动装置32 在其被链带动旋转时横穿过狭口30，同时其圆形链的从动运动不存 在任何中断。为了保证这样做，在驱动装置32经过狭口的路径中， 驱动装置32的齿必须在离开狭口的链出现松弛弯曲之前与狭口30 两侧上的链34完美地接合，以保证在驱动装置的完整360°旋转期间 从链至机器输出轴22的驱动力连续性。驱动装置的这种狭口过渡必 须出现在圆盘20之间的链34的所有比率位置中。
为了避免链34与机器所采用的任何驱动装置32出现干涉，重 要的是不管采用任何控制方式，在驱动装置处于圆盘20之间的链圆 环的狭口30区域中时，机器能够防止出现任何比率变化。
为了从链34的图1所示低比率位置中来改变机器的输入轴与输 出轴之间的传动比，控制支架件28通过为此而采用的任何控制机构 而相对于机器机架向图中的左侧运动。当支架件28运动时，其所携 带的空转链轮26也一起运动。同时圆盘20被用来对其进行控制的 任何装置、在该示例中为支架件28的向前突出部分促动，从而在输 出轴22上相互间离开地运动。圆盘20的向外运动使得链连接销36、 因此还有链同驱动装置32一起在圆盘之间朝向输出轴运动，同时圆 盘的运动导致圆盘之间的链轨的直径变小，以便改变机器的输入/输 出比。同时链张紧链轮16通过其控制机构而从其图1所示位置向上 运动或被偏压，以便在机器的任何比率变化期间保持链上的张紧力。 为了再次减小机器比率，控制支架件28向图1中的右侧运动，其中 上述其部件的运动方向变化相应地反向。
现在参见图3至12来详细介绍图1所示机器的实际的第一实施 例。
图3和4分别显示了处于其低比率和高比率位置的图1所示机 器10。在这两幅图中，采用与图1中相同的标号来表示与图1中相 同的机器部件。
链34是三重式链，其中链的链节设在共用连接销36上，如图5 所示。链节通过连接销36上的滚轮38而相互间隔开，如图5所示。 连接销36的突出端是平坦的或锥形的，在图5所示的备选示例中， 其具有与圆盘20的面24的锥角相对应的角α。销的锥形端在圆盘之 间的其选定比率位置处使链保持楔入地靠在圆盘面上，并抵抗朝向 机器输出轴22的径向向内运动。链导致了三重式驱动链轮14、张紧 链轮16以及限定了狭口的空转链轮26，如图3和4所示。
从图3和4中可见，并且从图11和12中可更清楚地见到，空 转链轮26不具有明显突出的链轮齿，这是因为它们在机器的动力传 送时不起作用，而仅仅是在外形上构造成在链滚轮38之间与链稍稍 接合，以便引导链出入于狭口30，以及避免与狭口30区域内的部分 链轮式驱动装置的齿发生干涉。
IVT机器设在包括有两个镜像侧板42的框架件40内，如图3 和4所示。框架侧板均带有机器输入轴12和输出轴和22轴颈式联 接在其中以便旋转的未示出的轴承、链张紧空转链轮16的轴46可 在其中运动的斜槽44、第二水平槽48以及构形50，其带有用于将 张紧链轮轴46在其槽44中向上偏压的螺旋弹簧52。
图6显示了包括有比率变化圆盘20组件、机器输出轴22和控 制支架件28的比率变化装置18。支架件28包括两个侧臂53和横板 件54，其以图6所示的间隔开的关系来保持臂。板54带有两对向前 地和相对地定向的弧形板55，其中各对板在其自由端处支撑了轴， 限定了一组三个狭口30的链轮26可在该轴上自由旋转。臂53是镜 像相同的，并且均包括一对向外突出的支撑构形56，其可如图3所 示地滑动式设在支架侧板42中的水平槽48中，以便引导支架件28 相对于机器机架40的受控运动。臂53的前端如图所示地成形，以 便在相对的向内倾斜的导轨槽58的任一侧上提供导轨57。
如图6和7所示，比率变化圆盘20均包括向外突出的整体凸起 部60，其在邻近其外端处设有凹部62，还包括通向圆盘20背面中 的大致三角形径向槽66的键槽64，以及在旋转期间用于平衡圆盘装 置20的配重装置68。
如图6所示，比率变化圆盘20的装置还包括两个轴套59，在其 相对侧上开有凹槽，其中凹槽的底部相互平行且相互间隔开一定的 尺寸，其等于限定了支架件28的臂53前部中的槽58的导轨57之 间分隔开的间距。凹槽穿过轴套59外表面的角度对应于槽58的斜 度。
在已装配好的比率变化装置18中，轴套59设在比率变化圆盘20 的凸起部60中的凹部62中。轴套可在凸起部60上自由旋转。位于 斜支架件28的槽58任一侧的导轨57可滑动地设在轴套59的凹槽 中。通过这种设置，支架件可朝向和离开相对固定的圆盘20组件运 动，其中它的臂53由轴套59中的凹槽支撑和引导，以便通过使圆 盘20相互间离开和朝向地运动并且使轴套的平坦外表面保持正交于 机器输出轴22的轴线来改变机器的传动比。
配重装置68均包括倒U形的控制件70，其带有弧形的平衡块 72。控制件70均包括跨过圆盘20的凸起部60的一对支脚74、搭接 件76、位于支脚74背面上的未示出的构形，其与圆盘外表面中的同 样未示出的T形截面的凹槽相接合并可在其中滑动，使得配重可朝 向和离开输出轴22而运动。
如图7和8所示，机器输出轴为两件式组合轴22，其中各轴部 分在其内端上带有驱动装置链轮齿导盘78和三角形配重控制机构 80。
配重控制机构80固定在圆盘78的背面上，它们的底部靠在比 率变化圆盘20的凸起部60中的槽64的底部上，如图7所示。控制 机构80的位于圆盘20的槽64和66内的部分与圆盘20键合，阻碍 了相对于输出轴22部件及其齿导盘78的相对旋转。配重控制件70 的搭接件76靠在三角形配重控制机构80的斜面上。在IVT机器的 工作期间，平衡块72所产生的离心力将搭接件向上保持靠在控制机 构80的斜面上，其中在比率变化期间圆盘20和控制机构80的相互 间朝向和离开的运动导致配重装置搭接件76使配重靠着装置80的 斜面朝向和离开输出轴22的轴线运动，以便平衡圆盘20组件的预 先计算出的质量不平衡，例如因驱动装置32和圆盘组件中的其它部 件的偏心设置所导致的不平衡。
如图8和9所示，驱动装置32的部分链轮齿组件包括一个中心 齿82以及另外两对齿84和86。部分链轮齿由杆臂82′、84′和86′携 带，如图9所示，其中各对齿84和86中的齿及其杆臂在中心齿臂 的相对侧上彼此呈镜像地设置。链轮齿82的杆臂82′在齿82的附近 携带有横销88，其具有如图7和9所示的倾斜端，与链34的连接销 36相类似，当圆盘在输出轴22上相互间朝向和离开地运动时，横销 88在圆盘20的面24之间径向向外和向内地运动，同时保持与链接 合。杆臂82′还包括垂直肋89，其在销88和臂的自由端之间在臂82′ 的相对侧上延伸。各对齿臂84′和86′中的其余臂在其下端处均携带有 横销90，其锚固在齿臂杆中并从齿臂杆的两侧中突出来。
输出轴部件22上的齿导盘78均带有大致处于直径方向上的中 心槽92，在该槽的任一侧上设有一对相邻凹槽94和一对外凹槽96。 在图10中更清楚地显示，凹槽94和96在圆盘面中是弓形的，并且 从槽92底部附近的位置处向外张开。
齿导盘78均还包括沿着部分周边的凸出的隔块缘边98，如图8 所示，通过该缘边98便可利用未示出的沉头螺钉将两个导盘和输出 轴部分联接在一起，其中齿臂82′、84′和86′位于圆盘之间的顶部开 口空腔中并从中伸出来。齿臂82′上的相当大的肋89可滑动地设在圆 盘78的槽92中，并用作链34和输出轴22之间的扭矩传递装置。 其余齿臂84′和86′上的销90可滑动地设在凹槽94和96中，如图10、 11和12所示。
在图9和10中更清楚地显示了驱动装置32的部分链轮齿组件。 各个齿和带有这些齿的臂可由层压在一起的合适金属板来制造。
齿臂82′包括两个均带有弧形槽100的向外突出的凸耳，如图9 和10所示，其具有以链滚轮38的连接销轴线为中心的曲率半径R1， 滚轮38在使用中与齿臂的带有凸耳的一侧上的齿82相接合，凸耳 设在该齿臂中。齿臂84′均包括一个突出的凸耳，其定向成离开齿臂 82′并带有弧形槽102，其中弧形槽102的曲率半径R2以连接销36 的链滚轮38的轴线为中心，滚轮38与齿臂84′上的带槽凸耳从中突 出的一侧相接合。齿臂86′均带有向外突出的凸耳104，其具有居中 位于R2上的弯曲上表面，齿臂84上的凸耳的下侧支撑于凸耳104 上。
齿杆臂84′和86′的横向侧在其所带突出凸耳的上下方的其整个 长度上都开有中心槽，如图9所示。槽的位于齿84和86以下的上 部分别带有固定的弯曲引导件106和108。在已装配好的齿组件中， 引导件108设置成很好地滑动配合于齿臂84′上的凸耳的槽102中， 其中引导件106类似地位于齿臂82′的凸耳中的槽100中。
为了在齿82、84和86之间提供连续的部分链轮面以用于支撑 链34的滚轮38，齿的下部以一定的半径向外张开，该半径等于链滚 轮38的外表面的半径。
为了保持连续的链支撑面，在圆盘20的面24之间的链半径在 使用中发生变化的期间，当齿82、84和86通过其杆臂而相互间相 对地运动时，齿84和86各自在外侧上只带有处于装配键110和112 以及中心齿82中的位于齿各侧上的键114。这些键的上表面都弯曲 成为齿的张开下部的连续部分。齿84上的键110可滑动地位于齿臂 86′的向内侧面上的槽116中，并且键114类似地位于臂84′上的槽118 中。
部分链轮式驱动装置32在图10和11中显示为处于传动机器的 低比率位置中，其中链轮齿的中心位于相对于机器输出轴22轴线的 径向虚线上，如图10所示，以便在相邻链节滚轮38之间最佳地接 合并靠在其上。如上所述，当机器比率从图10和11所示驱动装置32 的大半径、低比率位置改变至如图12所示的更小半径、高比率位置 时，必须保持齿82、84和86相对于链滚轮和机器输出轴轴线的这 种定向。
位于机器输出轴的齿导盘78之间的齿82、84和86及其臂的运 动的极限位置如图11和12所示。
在图10和11所示的链34和驱动装置32的齿组件的低比率位 置中，齿臂84′和86′如图所示地通过它们的销90而张开，销90设在 凹槽94和96中并远离直径方向上的槽92，该槽92可引导齿臂82′ 的径向运动，并因此引导整个互连齿组件的运动。
根据来自机器控制器的指令，在从分开的圆盘20之间的链34 的图10和11所示的低比率位置朝向图12所示的高比率位置运动时， 链连接销36和齿组件臂82′的销88通过链34的张紧而径向向内地运 动至靠在圆盘的锥面24上，使得链相对于输出轴轴线的旋转半径变 小。在这期间，如图10所示，部分链轮式齿臂通过其销90在凹槽94 和96中的运动而向下运动，如图12所示地彼此相向地运动。在齿 组件朝向机器的该高比率位置运动时，齿臂84′和86′的带有向外倾斜 齿的部分分别在半径R1和R2上部分地旋转，以便如图10所示地使 经过齿中心的径向虚线向外张开，从而增大它们之间的角度，如图12 所示，同时在如图1、11和12所示的低比率和高比率位置之间的所 有比率位置中保持以输出轴22的轴线为中心。齿臂的由上述凹槽94 和96和槽100和102所控制的运动保证了齿82、84和86在机器的 所有比率位置中总是能够最佳地在相邻链滚轮之间与其相接合，而 与链和比率变化圆盘20及其组合输出轴22的速度无关。
参考图1、6和7如上所述，与比率变化圆盘20组件的轴套59 相接合并且带有限定了链狭口30的链轮26的支架件28被机器控制 机构以递增的步长朝向和离开圆盘20组件及其所携带的输出轴而运 动。这种递增式运动的目的是在操作时在机器的比率变化期间精确 地控制在链轮26上被引入圆盘20之间的链圆环中和从中脱离的链34 的长度。
在本发明的该实施例中，如图10所示，所选的链节长度为一个 链节的长度L，其在相邻连接销36的轴线之间测得。支架件28通过 机器控制器产生的递增式运动将导致链的一个链节加入到链圆环中 或从中脱离，以保证在齿组件横穿过狭口时，链节滚轮38之间的链 间隙在狭口30中的链的两个内侧上与驱动装置32齿组件中的各个 齿完全同步，如图11和12所示。如上所述，这种进入和脱离圆盘20 之间的链圆环的比率变化式链运动必须只在驱动装置32的部分链轮 式齿组件的齿远离链狭口30时方可进行。链装置的齿与链34的链 节间隙的这种同步使得在输出轴22的高达6000转/分的所有设计输 出角速度下都可实现齿与链的平滑和完美的接合，而不会有扭矩传 递或输出角速度的任何中断。
如本说明书的序言所述，显然具有竞争力的许多已知的上述类 型IVT依赖于使用单向离合器或楔块式单向离合器来操作，楔块式 单向离合器消除了动力传送双向地通过机器的可能性。然而在本发 明的上述传动机器中，从输出轴22至输入轴12的动力传送未受到 阻碍，使得机器完全可适用于发动机制动。
本发明的IVT机器的第二实施例如图13所示地包括固定框架件 120，其带有比率变化组件122和分度装置124。该机器还包括支架 件126，其可动地连接在框架件120上，以便通过第一实施例的导螺 杆或电子控制式液压装置而朝向和离开比率变化组件122运动。支 架件126与机器的第一实施例中的支架件28大致相同，但不包括携 带了斜导轨57的臂53的前端，这是因为在本发明的该实施例中， 组件122的比率变化运动通过分度装置124来进行。在图13中使用 的支架件28的部件的图示标号被用来表示该第二实施例中的相同的 部件和结构。
如图14和19所示，比率变化组件122包括两个比率变化圆盘 128，如在图19中最佳地示出，圆盘128在其相对的锥面130上均 带有以花键输出轴138的轴线为中心的中心直线凹槽132，以及两对 外凹槽134和136，其中各对中的一个凹槽位于中心凹槽132的两侧 上。凹槽134从其外端朝向其内端向内弯曲，同时其曲率朝向其下 端增大。如图19所示，凹槽136类似地弯曲，同时其曲率朝向其下 端要比凹槽134更进一步地扩大。如图14和19所示，凹槽132具 有底切，并且在其长度上具有均匀的T形横截面，而如图19中的虚 线所示，凹槽134和136的底切部分不与凹槽的开口外部形成对称， 其原因如下所述。
在本发明的该实施例中，如图14、16和19所示，驱动装置140 除圆盘凹槽132、134和136外还包括中心齿载体142、与载体142 相邻的第一对齿载体144，以及第二对外齿载体146。
用于该第二实施例的机器中的驱动链保留了第一实施例的链 34，各个齿载体包括三个横向对齐的链轮齿，其如图14、16和19 所示地成形，其中各对齿载体144和146的齿在中心载体的142两 侧上相互间呈镜像。从图16中可以清楚地见到，与上述实施例中的 一样，齿载体上的各个链轮齿的底部向外张开，以便提供承座来支 撑链节任一侧上的链滚轮38，齿在圆盘128之间的链的所有比率变 化位置中都与滚轮38相接合。
各个齿载体上的齿固定在横臂148上，并且相互间隔开一定的 尺寸，该尺寸对应于链34的滚轮38之间的横向对准的间隙。
齿载体142的横臂148的端部均带有横向的矩形构形150，其在 角度上与相面对的比率变化圆盘128的面130的锥角形成互补，并 因此还与圆盘凹槽132的底部的底切部分形成互补，其中构形150 可滑动地设在底切部分中。
如图16所示，齿载体144和146的端部均包括向外突出的上部 圆柱形构形152，其端部朝向在使用中构形152处于其中的圆盘凹槽 的底部互补式地倾斜，还包括第二构形154，其由圆柱形柄部构成， 并在其自由端上带有径向突出的圆盘156。圆柱形构形152均具有一 定的直径，其可紧密滑动地配合于圆盘128的面中的凹槽134和136 的外部。构形154的柄部具有比构形152更小的直径，同时其轴线 相对于构形152的轴线向下倾斜，使得该轴线与构形在使用中处在 其中的圆盘128的凹槽134或136的底部正交，并且其圆盘156的 外表面与构形152的锥面共面。构形154的圆盘156具有一定的厚 度和直径，使得它可很好地滑动配合于凹槽134或136的底切部分 中。圆盘156的上表面使齿载体克服从其在凹槽中的所选比率位置 开始的向上或向下运动而限制在凹槽中，这种运动取决于圆盘的分 开程度。
在已装配好的比率变化圆盘组件122及其驱动装置140的组件 中，分别位于齿载体142、144和146上的构形150、152和154的 锥形端具有与如第一实施例中的IVT机器所述的链34的连接销36 的锥形端相同的用途，楔入在这些构形处在其中的圆盘128凹槽的 底部上，以防止齿载体在链横穿链轮26之间的狭口30时脱离与链34 接触时而进行离开机器输出轴轴线的不受控的径向运动，以及使齿 载体在圆盘128之间向内或向外地运动，同时它们的齿保持与链34 精确地接合，以便在圆盘128在输出轴138上相互间离开和朝向地 运动时改变机器的输入/输出比，如下所述。
与机器的上述实施例中的齿组件的齿的情形一样，当驱动装置 140通过链的张紧在其圆盘128的凹槽134和136中连同五个齿载体 142、144和146一起朝向机器输出轴的高比率、小链轮半径位置运 动时，齿载体144和146的齿必须稍微向上地和远离齿载体142地 旋转，并且运动至相互间更接近，如图13所示。在本发明的该实施 例中，这通过齿载体构形154的盘156从图19中的上方位置运动至 其下方虚线位置来实现。在该位置中，凹槽134和136的偏置底切 部分使构形154的盘156与齿载体144和146及其齿围绕其构形152 的轴线稍稍旋转，以便补偿圆盘128之间的链轨半径的减小，同时 保持齿载体的齿与链完美地接合。当驱动装置140的齿横穿过链狭 口30，同时其外齿与狭口任一侧上的链接合时，这仍然是非常重要 的。在使机器回到其低比率、增大链轨半径位置时，齿载体和链在 闭合圆盘128之间向外运动，其中凹槽134和136的底切部分此时 使齿载体144和146及其齿在相反的方向上运动，以便补偿这一增 大的链轨半径。
在机器的该实施例中，齿载体142、144和146之间的齿中心的 周向间距为第一实施例中的L的两倍，即2×L。
如同以上实施例中的机器一样，仍然重要的是，仅在驱动装置140 的部分链轮齿远离圆盘128之间的链轨的狭口30区域时，才会导致 出现发生在圆盘128之间的任何比率变化，即链的伸长或缩短。
如图13、14和15所示，在本发明的该实施例中，锥形的比率 变化圆盘128均包括比率变化齿轮158，如图15所示。齿轮158通 过圆柱形载体162而固定在圆盘128的外表面上并与之间隔开，该 圆柱形载体162可旋转地接合在图15所示圆盘上的凸起部160中的 凹部161中，并可在其中自由旋转。载体162带有外螺纹，并与带 有内螺纹的环164螺纹接合，环164固定在容纳了比率变化组件122 的框架件120隔腔的侧壁中。载体162和环164上的螺纹设置成使 得在机器的比率变化期间，圆盘128将伴随性地相互间朝向和离开 地运动，同时齿轮158在共同的方向上旋转。
如图13所示，齿轮158在使用中与分度装置124的分度齿轮166 相啮合，并被其带动旋转。齿轮166被可在未示出的轴承中旋转的 管状轴168的花键端带动旋转，并且可在花键端上轴向地运动，上 述轴承处于框架件120的比率变化组件122隔腔的侧壁中。齿轮166 均包括环形侧板170，其如图13所示地从轮齿上径向向外地突出， 以便提供齿轮啮合区中的齿轮158的带齿部分夹在其中的旋转通道， 这样，在比率变化期间齿轮158朝向和离开机器机架的运动将导致 齿轮166跟随它们在轴168的花键端上的运动，以便保持齿轮啮合， 而不需要更宽和更重的齿轮166。
分度装置124另外还包括：分度触发装置172，其位于图13所 示上方齿轮166之外的框架件120的隔腔中；扭杆174，其可旋转地 位于轴168的孔中，并且其一端以任何适当方式固定在位于或朝向 其带有触发装置172的一端的轴上；以及齿轮电动机176，其连接在 扭杆174的从轴168上突出到框架件120之外的第二端上。
如图17和18所示，触发装置172包括两个相同的棘爪和棘轮 装置，它们在轴168的花键端上设置成背对背的构造。在本发明的 该实施例中，各旋转棘轮178带有六个棘轮齿180，它们围绕棘轮的 周边以60°的间隔均匀地相互间隔开。触发棘爪182如图所示地成形， 并且均可围绕公共销184部分地旋转，棘爪182的端部固定在触发 装置处于其中的框架件隔腔的侧壁中，如图13所示。
用于图13所示机器的控制机构包括用于使支架件126朝向和离 开框架件120运动的导螺杆或电气式操作的液压分度装置，以及未 示出的触发控制器，其用于触发比率变化圆盘相互间朝向和离开的 预定递增式分度运动。触发控制器为主控制器，它还控制了支架件126 装置的分度运动。
在图13所示机器的操作中，与上述实施例中的机器一样，在部 分链轮式装置140处于圆盘128之间的链狭口30区域中时，圆盘128 以及圆盘128之间的链轨34的递增式比率变化运动受到机器控制机 构的阻止。
在机器操作以及通过来自主触发控制器的指令而向上或向下地 改变机器传动比时，控制器的电子装置将促动电动机176在所选定 的任何方向上施加适当的扭矩至扭杆174上，并且促动该扭杆174。 轴168同时被触发棘爪182保持锁定而无法旋转，棘爪182将棘轮 盘178锁定成无法在任一方向上旋转，如图17所示。
需要克服经由轴168作用于棘轮178上的扭杆176的偏压来操 作的任何触发棘爪182在图17所示的其中一个箭头方向上被触发， 以便释放与其接合的棘轮齿上的扭杆174储存的能量。在释放时， 棘轮178立刻在所需方向上急速旋转，以使轴168、齿轮166和齿轮 158递增式旋转，以便使圆盘128根据要求相互间朝向或离开地运动。 棘轮触发棘爪182被重力朝向棘轮178偏压，并且假定图18所示的 棘轮在逆时针方向上旋转，那么已被释放的棘轮齿180将使棘爪的 头部在棘轮上向下运动，以便与下一个齿接合，如图18所示。为了 有效地重置棘爪182，可在棘爪的向上突出的触发臂之间设置弹簧并 与之相连，以便使臂彼此相向地偏压。为了使齿轮158在相反方向 上旋转，电动机176被控制器旋转，以便在相反方向上对棘轮178 施加扭矩负荷。
采用机械装置(扭杆174)来作为触发储能装置的以上方法使得 不需要更加昂贵和复杂的大功率电动或液压储能装置来实现相同的 目的。
显然，与第一实施例中的机器一样，必须与分度装置124的操 作同步地使支架件126朝向或离开比率变化组件122递增式地运动， 从而使链进入和脱离圆盘128之间的链轨。在本发明的该实施例中， 这通过与第一实施例的机器中的支架件28的运动非常相同的方式来 实现。用于使支架件126运动的导螺杆或电子控制的液压控制机构 被主控制器促动，该主控制器可控制和促动分度装置124。
在图19中显示了用来计算圆盘128的凹槽134和136的中心线 所必需的变量，现在通过简单数学模型来进行介绍。
点P、G、K、M、N和O位于同一驱动链轮半径SR(线AG) 上，并且均相对于机器输出轴中心处的点A而相互间分隔开角θ，其 对应于该驱动半径SR上的链节长度L。通过使X轴水平地经过点A 和使Y轴垂直地经过点A，在给出了驱动半径SR和链节长度L时， 就可计算出点H和Q的X，Y坐标，如下所述：
L2＝2·SR2-2·SR·SR·cos(θ)，通过为θ解方程而得出：
$\theta =a\cos [1-\frac{L^2}{2·S{R}^2}]···\left(A\right)$
因此，点Q处的链节长度L的中点至点A的等效驱动半径RE 垂直于线KM，因此计算如下：
$\mathrm{RE}={[{\mathrm{SR}}^2-{\left(\frac{L}{2}\right)}^2]}^{0.5}···\left(B\right)$
因此，点Q的X，Y坐标如下：
X:QE＝RE·sin(k·θ)                            (C)
Y:AE＝RE·cos(k·θ)                            (D)
其中，k是整数倍数，表示离开Y轴的链节长度的数目，在这 种情况下k＝2。
因此点H的X，Y坐标如下：
X:HF＝RE·sin(k·θ)                            (E)
Y:AF＝RE·cos(k·θ)                            (F)
其中，k是整数倍数，表示离开Y轴的链节长度的数目，在这 种情况下k＝4。
将方程A至F组合起来，就可得出在机器的整个比率范围内用 于X，Y坐标的一组通用方程，如下：
$X={[{\mathrm{SR}}^2-{\left(\frac{L}{2}\right)}^2]}^{0.5}·\sin (k·a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2})···\left(G\right)$
$Y={[{\mathrm{SR}}^2-{\left(\frac{L}{2}\right)}^2]}^{0.5}·\cos (k·a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}\left]\right)···\left(H\right)$
其中，k是整数倍数，表示离开Y轴的链节长度数目。
点I和J(在SR变化时分别为凹槽的内、外部分的中心线)的 X，Y坐标可通过结合它们相对于点H和线HA的固定关系来容易地 确定，其在链轮齿之间是彼此不同的。
上述会导致凹槽134和136的内、外部分具有两条不相等的中 心线，如图19中的凹槽的虚线表示的下方底切部分所示。
在本发明机器的图13所示第二实施例的一个变型中，链34和 带齿驱动装置140被图20和21所示的弯曲链节链184和带槽链接 合驱动装置杆186取代。如这两个图所示，链184由通过连接销190 可枢轴转动地联接在一起的弯曲链节板188构成，连接销190带有 可在链节板188之间旋转的间隔滚轮192。
链节板188的下侧被倒圆，形成了中心拱形的杆接合承座构形 194，其可在图20所示的中心链节板188上最清楚地见到。
驱动装置杆186的端部195是锥形的，以便与比率变化圆盘128 的凹槽132、134和136的锥形底部形成互补并跨在其上，在邻近杆 的端部处设有凹槽196，其处于凹槽132至136的外侧窄部中。在图 20和21中只显示了机器驱动装置的五根杆186中的四根。
在与链184一起使用时，凹槽132、134和136的外、内底切部 分被改进成在凹槽中心线的两侧上是对称的，对凹槽的这种改进要 求使上述凹槽中心线的数学模型适于以与图19中点I和J的计算相 类似的方式来补偿杆186的轴线在杆与链节构形194接合时相对于 相邻连接销190的轴线的稍微升高的位置。在这种情况下，凹槽的 中心线可以相互间分隔开一段处于单个链节中的连接销轴线之间的 距离。
除了以上变型之外，图13所示机器保持不变。然而，使用链184 和驱动杆186作为机器驱动装置提供了简化的链接合设计，其中消 除了施加在齿载体142、144和146上的扭矩。
提供了以下示例来说明在本发明机器的比率变化期间的递增式 链运动：
假设链节长度L＝12.7毫米，圆盘20之间的圆形链轨需要从高 比率链节HRL＝20的链节长度至其低比率链节LRL＝40的链节长度 来改变其长度，因此，θHRL＝360°/20＝18°(一个链节相对于输入轴轴 线的角度，HRL的周长＝20)，θLRL＝360°/40＝9°(一个链节相对于输 入轴轴线的角度，LRL的周长＝40)。
利用方程A
$\theta =a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}]···\left(A\right)$
SR可计算如下：
$\mathrm{SR}={\left[\frac{L^2}{(2-2·\mathrm{COS}\left(\theta \right))}\right]}^{0.5}···\left(1\right)$
下表提供了圆盘20的圆周上的从HRL＝20至LRL＝40的链节长 度RL的值，相应的θ和比率变化百分比计算如下：
比率变化％＝100/RL                         (J)
各圆盘的相应圆盘20的位移DD与链连接销36的锥角α(图5 和15)相关，并且计算如下：
DD＝SRC·tan(α)                         (K)
其中，SRC是连续链节长度的SR的变化。
如果假设用于比率变化齿轮158的导程LS＝4.4毫米/转，那么调 整螺母所需的旋转ASR将为常量：
ASR＝360*DD/LS＝60°                     (L)
如下表所示：   RL   比率变化   θ   SR   SRC   DD   ASR   链节   ％   度   毫米   毫米   毫米   度   20   5.0   18.0   40.6   2.0   0.7   60   21   4.8   17.1   42.6   2.0   0.7   60   22   4.5   16.4   44.6   2.0   0.7   60   23   4.3   15.7   46.6   2.0   0.7   60   24   4.2   15.0   48.6   2.0   0.7   60   25   4.0   14.4   50.7   2.0   0.7   60   26   3.8   13.8   52.7   2.0   0.7   60   27   3.7   13.3   54.7   2.0   0.7   60   28   3.6   12.9   56.7   2.0   0.7   60   29   3.4   12.4   58.7   2.0   0.7   60   30   3.3   12.0   60.7   2.0   0.7   60   31   3.2   11.6   62.8   2.0   0.7   60   32   3.1   11.3   64.8   2.0   0.7   60   33   3.0   10.9   66.8   2.0   0.7   60   34   2.9   10.6   68.8   2.0   0.7   60   35   2.9   10.3   70.8   2.0   0.7   60   36   2.8   10.0   72.9   2.0   0.7   60   37   2.7   9.7   74.9   2.0   0.7   60   38   2.6   9.5   76.9   2.0   0.7   60   39   2.6   9.2   78.9   2.0   0.7   60   40   2.5   9.0   80.9   2.0   0.7   60
可以注意到，常量ASR是近似值，这是因为如果L大于SR， 则该近似不正确。
为了正确地控制变换，假设圆盘128和输出轴138的速度为3000 转/分钟或50转/秒或20转/毫秒。假设狭口30上的没有进行变换的 过渡区域构成了60°。那么，变换ST所用时间的计算公式为： ST＝[(360-60)/360]·20毫秒＝16毫秒，在这样一段时间内，圆盘需移 动0.7毫米，或比率变化齿轮158需转动60°，这取决于所使用的控 制系统和机构。平均圆盘速度计算如下：
0.7毫米/16毫秒＝43.75毫米/秒。
在第二实施例中，其运动对应于SRC的控制支架件126的控制 与比率变化齿轮158同步，但可如下所述地延迟或提前。
无论何时本发明的机器上调至高比率(SR减小)，控制支架件 28的运动都可延迟和伸展，这是因为在狭口30处的空转链轮26进 一步远离圆盘120上的链路径达2毫米时传动装置仍能够起作用， 在变换之后还可调整时，这将大大简化了控制，因为持续时间不如 圆盘120运动情况下那么重要。
无论何时本发明的机器下调至低比率(SR增加)，控制支架126 的运动需要在圆盘120的运动之前发生，以防止空转链轮26和部分 链轮式驱动装置32之间的碰撞，但同样如上所述，该持续时间不太 重要，并且可简化控制。
在本发明的IVT机器用于机动车辆的情形下，利用IVT的强制 接合的高扭矩性能，并且通过将输出轴经差速器直接连接在机动车 辆的车轮上，就可进一步简化控制，在这种情况下，输出轴的最大 转速将因此而处于1300转/分(最高轮速，转/分)左右，因此进一 步增加了变换时间。
在本发明的IVT机器的第三实施例中，第二实施例的机器中的 截头锥形的比率变化圆盘128和链34被图23和24所示的圆盘198 和改进链34取代。
圆盘198均具有锥面200和一系列凸棱202，凸棱202从其面200 上向外突出，从而在它们之间形成了凹槽204。在图22和23中可见， 凹槽204的侧壁从其底部开始向外成锥形地变化至凸棱202的外表 面上。
如图24所示，上述机器实施例的链34的连接销36的自由端带 有头部206，其朝向销的略呈锥形的外表面208呈向内的锥形。销头 206侧面的锥角对应于圆盘凹槽204的侧壁的锥角，它们的长度对应 于凹槽的深度。
在本发明的该实施例中，凸棱202和凹槽204起上述实施例中 的驱动装置32和140的用途。在圆盘198旋转时，处于圆盘之间的 一部分环形链34的销头206处于凹槽204中，并在其中被引导进行 比率变化运动，在横穿链轨狭口30时，仅仅按顺序在狭口的链出口 处从凹槽204中容易地滑出，而新的销头再次进入到通向狭口30的 链进口处的一系列引导凹槽中，不会与凸棱202碰撞。
然而，该改进链34会导致较大的销头206角度，使得销头能够 与凸棱202平滑地接合，这会在圆盘198上的带凸棱部分中导致不 平衡的侧向力。
在本发明机器的该实施例的高速和高扭矩应用中，圆盘198中 的凹槽204具有如图25所示的台阶状横截面形状。凹槽204分成向 上呈锥形的上部，其侧壁的锥角在从经过凹槽的中心面测量时远远 小于图23所示圆盘184中的凹槽204的锥角。凹槽侧壁的下部具有 平行的侧面，并且与凹槽的底部正交，该底部位于圆盘的锥面水平 上。凸棱202和凹槽204的平行侧壁部分的高度从圆盘周边处的图26 所示的大链轨半径开始非常轻微地减小至机器输出轴孔210附近的 高比率轨道位置的高度，如图23所示。
如图27至29所示，用于图25所示圆盘凹槽204的链212基本 上与上述实施例的链34相同，不同之处在于其改进的组合外部链节 装置214。
链节装置214均由固定在连接销36上并由其携带的一部分内链 节216和外链节218构成。外链节218由两个链节部分218′和218″ 构成，它们在连接销36上通过如图所示的舌片和凹槽结构而固定成 无法围绕销轴线相对旋转。然而，链节部分可在销36的轴线方向上 相互间运动。
链节216和218的相对面均带有一对固定的相对朝向的圆形螺 旋形斜面220，其在使用中相互间邻接和跨置。链节部分218′和218″ 均包括具有底座的固定锥形头222，连接销36的端部可在该底座中 可旋转和可滑动地运动。链节部分通过任何合适的构件如设在销36 中的外凹槽中的O形密封圈而稍稍保持在连接销上，并与销头中的 孔形成摩擦接合。
在使用中，在链212沿着直线路径时，成对斜面220的高端面224 靠近在一起，如图28所示。当链进入图29所示的曲线路径时，引 导连接销将从图28中的位置运动至图29中的位置，以便在它与跟 在它后面的销之间的相对旋转。相同的相对旋转发生在销上的成对 斜面220之间，链节218上的斜面将在链节220的斜面上向上拱， 使得销36的锥形端部208从销头222中露出得少一些。在圆盘184 之间的链轨的小链半径、高比率位置与其大半径、低比率位置之间 的销长度的露出分别在图25和26中显示。销36从销头222上露出 的程度在图中显示为被放大了很多，在实际中销露出的实际最大程 度可变动约0.1毫米。
该改进链使得凹槽的侧壁与上述图23中的凹槽侧壁相比具有更 小的锥角，以便提高链销头222和图25所示凹槽204的锥形部分之 间的牵引力，同时还减小销头222和凹槽侧壁之间的相互作用的实 际分力，以便促进销头进入和离开圆盘凹槽204。
在本发明的图13所示机器的比率变化圆盘、驱动装置和链的另 一变型中，圆盘128和链34被图30和31所示圆盘226和环形带228 取代。
如图30所示，圆盘226在其锥面231上具有凸棱229和凹槽230 的驱动装置，这类似于图22和23所示的圆盘198。然而，圆盘226 的凹槽不包括锥形侧壁，并且在凸棱的上表面上被倒圆。
在本发明的该变型中，带228可由任何合适的无伸缩性的柔性 材料制成，但优选由嵌入到具有合适硬度的柔性材料中的扁平金属 链节或类似刚性材料链构成。链节可设置成合适的形状，以便加强 与圆盘凹槽230具有互补形状的横向齿231。尽管在图31中未示出， 然而带228显然也需要设有链轮孔，以便使得它可与狭口30处的惰 轮26、驱动装置14和张紧链轮相接合并被其引导。或者，包括圆盘 226的机器的驱动链轮14可以为平面滑轮，其具有包括突出的径向 齿的侧凸缘，使得滑轮在与带228接合时可具有与图31所示的圆盘 装置非常相似的外观。张紧链轮16和空转链轮26可以仅为带有凸 缘的平面滑轮，所有这些使得不必在带228中设置孔。
在该说明书中，只有本发明IVT机器的第一实施例介绍为具有 圆盘平衡装置68。然而，其它实施例还会或多或少地要求有平衡， 其将以平衡旋转体领域中已知的多种方式的任一种来设置。
图32至34显示了与通过下述数学模型来计算比率变化圆盘198 的凹槽204和凸棱202的侧壁锥角有关的变量。凹槽204的中心线 可采用以上方程G和H来计算。
点B、D、E、F和G均处于同一驱动半径SR(线AG)上，并 相对于点A(锥形圆盘198的中心)张开角θ，其对应于驱动半径SR 上的链节长度L，如图32所示。通过使X轴水平地经过点A和使Y 轴垂直地经过点A，在给出了驱动半径SR和链节长度L时，就可计 算出点B的X，Y坐标，即凹槽中心点Xg，Yg，如下所述：
L2＝2·SR2-2·SR·SR·cos(θ)，通过为θ解方程而得出：
$\theta =a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}]···\left(I\right)$
因此，点B的X，Y坐标如下：
Xg:BC＝SR·sin(k·θ)                       (J)
Yg:AC＝SR·cos(k·θ)                       (K)
其中，k是整数倍数，表示离开Y轴的链节长度的数目，因此 在点B处k＝3。将方程I至K组合起来，就可得出用于X-Y坐标的 一组通用方程，如下：
$\mathrm{Xg}=\mathrm{SR}·\sin (k·a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}\left]\right)···\left(L\right)$
$\mathrm{Yg}=\mathrm{SR}·\cos (k·a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}\left]\right)···\left(M\right)$
其中，k是整数倍数，表示离开Y轴的链节长度数目，L是链 节长度，而SR是当前的驱动半径。对于中心凹槽来说，显然k＝0。
以下提供了用于计算在链销头206接合和脱离锥形圆盘时销进 入和离开锥形圆盘198的凹槽204的角度φ的数学模型。围绕锥形 圆盘的链34周长计算为在驱动半径SR处围绕锥形圆盘的所有链节 长度L的总和，因此，离开锥形圆盘的链的直线长度LinDis和圆盘 198的相应旋转角度β之间的关系如下式所述：
$\mathrm{LinDis}=\frac{\beta ·L·360}{360·\theta }=\frac{\beta ·L}{\theta }···\left(N\right)$
以上涉及到中心凹槽AM，并且仅通过加上k·L就可扩展至连续 的凹槽204中，其中k如上所述地定义并且在图33中显示。这样， 方程N导致了下述结果：
$\mathrm{LinDis}=\frac{\beta ·L}{\theta }+k·L···\left(O\right)$
在圆盘198旋转过角β之后，如图33所示，凹槽204的中心点 的新X，Y坐标Xn，Yn可通过在方程L和M上进行围绕Z轴的旋转 来计算得出，如下式：
Xn＝Xg·cos(β)+Yg·sin(β)             (P)
Yn＝-Xg·cos(β)+Yg·cos(β)            (Q)
并且，通过使用方程L和M可得出：
$\mathrm{Xn}=\mathrm{SR}·\sin (k·a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}\left]\right)·\cos \left(\beta \right)+\mathrm{SR}·\cos (k·a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}\left]\right)·\sin \left(\beta \right)···\left(R\right)$
$\mathrm{Yn}=-\mathrm{SR}·\sin (k·a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}\left]\right)·\sin \left(\beta \right)+\mathrm{SR}·\cos (k·a\cos [1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}\left]\right)·\cos \left(\beta \right)···\left(S\right)$
当链销在锥形圆盘旋转了角度β之后脱离圆盘198时，链销的 X，Y坐标Xp，Yp计算如下：
X坐标即Xp由未与锥形圆盘198接触的链的长度给出，因此在 方程0中由LinDis表示。Y坐标显然等于SR，因此：
$\mathrm{Xp}=\frac{\beta ·L}{\theta }+k·L···\left(T\right)$
Yp＝SR                                  (U)
为了找到沿着凹槽204中心线的Xn，Yn坐标，其为最接近销坐 标(Xp，Yp)的距离Dmin，需要改变方程R和S中的SR，以下称为SRg， 同时方程T和U中的SR应保持恒定，直到以下方程实现最小值：
Dmin＝[(Xn-Xp)2+(Yn-Yp)2]0.5            (U)
作为示例，图33和34显示了点H具有坐标(Xn，Yn)，其中k＝2， 相应的链销头206处于点N处并具有坐标(Xp，Yp)，其中N位于水平 线MP上，并离X轴有一段距离SR，其中MN＝LinDis+2×L。
代入到方程U中得出：
${D\min }^2={[\mathrm{SRg}·\sin (k·a\cos (1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}))·\cos \left(\beta \right)+\mathrm{SRg}·\cos (k·a\cos (1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}))·\sin \left(\beta \right)-(\beta ·\frac{L}{a\cos (1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2})}+k·L)]}^2+$
${[-(\mathrm{SRg}·\sin (k·a\cos (1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2})))·\sin \left(\beta \right)+\mathrm{SRg}·\cos (k·a\cos (1-\frac{L^2}{2·{\mathrm{SR}}^2}))·\cos \left(\beta \right)-\mathrm{SR}]}^2···\left(V\right)$
方程V可相对于SRg求微分，设定等于零和求解SRg，或者可 针对SRg的不同值来迭代计算出Dmin，直到找到最小值。
图34表示了在点J处与圆盘面200相关的以上变量，点J是在 点H之下垂直于X-Y平面的点。
为了计算进入角φ(凹槽侧面上的倒角角度和链销头206上的 锥角)，可以注意到对于利用上述方法算得的最小距离Dmin而言， SRg将总是大于SR，这是因为链正在离开锥形圆盘(见图33和35)。 从所附权利要求限定的本发明的精神或范围中可知，链销与圆盘在 半径处接触。
DiskDis＝(SRg-SR)·tan(α)            (W)
其中α是锥形圆盘面的锥角。
因此，可利用方程W如下所述地计算得出倒角的进入角φ：
$\tan \left(\phi \right)=\frac{\mathrm{DiskDis}}{D\min }$
$\phi =a\tan \left[\frac{(\mathrm{SRg}-\mathrm{SR})·\tan \left(\alpha \right)}{D\min }\right]···\left(X\right)$
以上计算显然需要应用于小于圆盘凹槽深度的DiskDis。还需要 重复用于所有SR值(递增式CVT的所有比率)以及所有k值(所 有凹槽)。在以上计算中得到的最大值φ需要应用于所有凹槽和相 配的链销头206。
应当注意到，为了说明处于-X轴上的凹槽，需要进行下述工作： 使方程L中的X坐标为负值，以及将方程T改变为Xp＝β·L/φ-k·L。 还应注意到，该方程只有在Xp为正值时才是正确的，因此，只有在 链销在Xp＝0或在Y轴处脱离与锥形圆盘接触时才是正确的。
图36至39显示了参考图1至12所述的本发明IVT机器的第一 实施例的变型。在本发明的该变型中，比率变化装置18的锥形比率 变化圆盘20由一个组合圆盘装置232取代。除此之外，机器的其余 部件保持相同，并且具有与图1至12中所示相同的标号。这两种机 器的操作基本上相同。
如图36至39所示，组合圆盘装置232包括两个重叠的圆盘234 和236。在该实施例中，圆盘234带有六个径向槽238、组合输出轴 22，以及机器第一实施例的其齿导盘78和驱动装置32的部分链轮 式组件。圆盘234固定在相联接的齿导盘78上。圆盘236带有六个 弧形槽240，其相对于圆盘234中的槽238设在圆盘上，如图所示。 圆盘236可相对于圆盘234部分地旋转并靠在其上。
圆盘234和236通过双头链34的支承销244的头部242而保持 在一起，如图39所示，这些头部242分别穿过圆盘234和236中的 槽238和240。在图37和38中，上部销244穿过驱动装置32的部 分链轮的中心齿并固定在其上，以便起与第一实施例的机器中的销88 相同的作用。
在使用中，机器的该变型以与图3至12相同的方式来操作，唯 一的不同在于，圆盘236通过可促动任何合适机构以用于该目的的 控制器而相对于圆盘234旋转，而不是机器控制器通过支架件28上 的带槽臂而使圆盘20以比率变化的方式相互间朝向和离开地运动。
链支承销244在图36至38中显示为处于机器的低比率位置。 为了使销运动至机器的高比率位置，圆盘236如图36所示地相对于 圆盘234在顺时针方向上旋转，以便使其弧形凹槽240径向向内地 驱动销在圆盘234的槽中运动，并将它们保持在组合圆盘232上的 任何所选的比率位置中。为了使销朝向圆盘232上的其低比率位置 向回运动，圆盘236仅需相对于圆盘234沿逆时针方向旋转。
以上实施例旨在说明本发明的优选实施例。尽管在本文中未具 体提出，然而本领域的普通技术人员可以构思出对以上实施例的某 些增加、删除或者修改，这些均不会脱离所附权利要求限定的本发 明的精神或范围。