连续可变速传动装置 本申请为 2004 年 2 月 27 日提交的第 200480011347.0 号专利申请的、 发明名称为 “连续可变速传动装置” 的分案申请。
发明领域
本发明的领域通常涉及传动装置， 本发明尤其涉及连续可变速传动装置。 背景技术 为了提供连续可变速传动装置， 人们开发出了通过支撑于机架中并位于扭矩输入 和输出盘 (disc) 之间的牵引辊来传输功率的各种牵引辊传动装置。在这种传输装备中， 牵 引辊被安装在支撑结构上， 支撑结构在被枢接时使牵引辊与扭矩盘以其半径根据预期传输 率变换的圆接合。
然而， 这些传统解决方案是有局限性的。例如， 在一个解决方案中， 公开了具有连 续可变速传动装置的用于车辆的驱动轮轴。 这种方法给出了使用两个隔膜板 (iris plate) ( 在牵引辊的每一端各具有一个 ) 以将每一个牵引辊的旋转轴倾斜的教导。 然而， 使用虹膜
板是非常复杂的， 这是因为在传输装备切换的过程当中需要大量的部件来调整虹膜板。这 种传输装备的其它不足是其具有引导环， 引导环被配置成其相对于每一个牵引辊是非常固 定的。由于引导环是固定的， 所以移动每一个牵引辊的旋转轴是困难的。
对于该早期设计的改进装置包括输入盘和输出盘绕其旋转的轴。 输入盘和输出盘 安装在该轴中， 并与绕轴等距离并轴向地设置的多个球接触。这些球与输入和输出盘摩擦 接触， 并将功率从输入盘传输到输出盘。位于上述轴的中心上方和球之间的惰轮 (idler) 施加力以将上述球保持分离， 从而使得输入盘和输出盘摩擦接触。这种设计的一个主要局 限是缺少用于产生并充分控制轴向力的装置， 该轴向力是作为常规接点压力来使得输入盘 和输出盘在传输装备的速率变化时与上述球保持充分接触。 由于辊牵引连续变动传动装置 需要更多的轴向力以最低的速度来防止驱动和被驱动旋转元件在速度改变的摩擦球上滑 动， 在输入和输出速度相等时， 以高速和 1 ∶ 1 的比率来施加过度力。这种过度的轴向力降 低了效率并使得传动装置与在为任意特殊的齿轮齿数比施加适当大小的力时相比更快地 产生故障。该过度的力还使得切换变速更加困难。
因此， 需要一种具有改进的轴向载荷发生系统的连续变动传动装置， 该传动装置 作为传动比的函数来改变产生的力。 发明内容 在本文中示出并描述的系统和方法具有几个特征， 在这些特征中没有单独的一个 代表其期望的属性。下面的描述本不是限制所表述的领域， 现在将简要描述其非常重要的 特征。在这些讨论之后， 尤其是在阅读标题为 “优选实施方案的详细描述” 后， 应该理解本 发明的系统和方法的特征是如何带来对于传统的系统和方法的有益效果的。
在第一方面， 公开了一种可变速度传动装置， 包括 ： 纵向轴线 ； 多个球， 其绕所述
纵向轴线径向分布， 所述球中的每一个都具有可倾斜轴， 并绕所述轴旋转 ； 可旋转的输入 盘， 设置于邻近所述球的位置， 并与所述球中的每一个接触 ； 可旋转的输出盘， 设置于邻近 所述球的位置且与所述输入盘相对， 并与所述球中的每一个接触 ； 可旋转的惰轮， 具有基本 恒定的绕所述纵向轴线同轴的外直径， 并径向地设置在所述球中的每一个的向内的位置并 与其接触 ； 以及行星齿轮组， 同轴地安装于所述传动装置的所述纵向轴线周围。
还公开了可变速度传动装置的实施方案， 其中， 所述球集合从至少两个功率路径 传输的扭矩成分， 所述功率路径由所述行星齿轮组提供， 其中， 所述至少两个功率路径是同 轴的。在另一实施方案中， 所述惰轮和所述输出盘中的至少一个将扭矩输入提供给所述行 星齿轮组。
在另一方面， 公开了一种可变速度传动装置， 其中， 所述行星齿轮组进一步包括 ： 环形齿轮， 同轴地绕所述纵向轴线安装， 并具有径向地向内设置的齿 ； 多个行星齿轮， 在所 述环形齿轮内同轴地绕所述纵向轴线分布， 并与所述环形齿轮接合， 所述行星齿轮中的每 一个分别具有行星轴线， 并绕所述行星轴线旋转， 其中， 所述行星轴线径向地远离所述纵向 轴线 ； 多个行星齿轮轴， 每一个所述行星齿轮具有一个所述行星齿轮轴， 所述行星齿轮绕所 述行星齿轮轴旋转 ； 恒星齿轮， 同轴地绕所述纵向轴线安装， 并径向地位于所述多个行星齿 轮中的每一个之内并与其接合 ； 以及行星齿轮支座， 同轴地绕所述纵向轴线安装， 并适于支 撑所述行星齿轮轴以及确定所述行星齿轮轴的位置。
这些实施方案中的一些进一步包括保持件， 所述保持件适于将所述球的所述可倾 斜轴对齐的， 所述保持件还适于保持所述球的角度和径向位置。 在一些实施方案中， 所述行 星齿轮支座施加有输入扭矩， 并联接到所述输入盘， 所述恒星齿轮联接到所述保持件， 所述 环形齿轮是固定的并且不能旋转， 通过所述输出盘从所述传动装置提供输出扭矩。
在另一方面， 公开了可与在本文中公开的实施方案一起使用的轴向力发生装置， 其适于生成增加所述输入盘、 所述球、 所述惰轮和所述输出盘之间的牵引的轴向力。 在一些 实施方案中， 由所述轴向力发生器生成的轴向力的数量是所述传动装置的传动比的函数。 在另一些实施方案中， 所述输入盘中的每一个、 所述球、 所述输出盘和所述惰轮具有接触表 面， 所述接触表面涂覆有增加摩擦的涂料。某些实施方案的涂料为陶瓷或金属陶瓷。在其 它的实施方案中， 所述涂料从氮化硅、 碳化硅、 非电解镍镀层 (electroless nickel)、 电镀 镍层 (electroplated nickel) 中选择或为其任意的组合。
在另一方面， 公开了一种可变速的传动装置， 包括 ： 纵向轴线 ； 多个球， 其绕所述 纵向轴线径向分布， 所述球中的每一个都具有可倾斜轴， 并绕所述轴旋转 ； 可旋转的输入 盘， 设置于邻近所述球的位置， 并与所述球中的每一个接触 ； 固定的输出盘， 设置于邻近所 述球的位置且与所述输入盘相对， 并与所述球中的每一个接触 ； 可旋转的惰轮， 具有基本恒 定的外直径， 并径向地设置在所述球中的每一个的向内的位置并与其接触 ； 保持件， 其适于 保持所述球的径向位置和轴向排列， 并且所述保持件绕所述纵向轴线可旋转 ； 以及惰轮轴， 连接于所述惰轮， 适于接纳来自所述惰轮的扭矩输出， 并将所述扭矩输出从所述传动装置 传送出。
在另一方面， 公开了一种可变速的传动装置， 包括 ： 第一组和第二组球， 其绕所述 纵向轴线径向分布 ； 可旋转的第一和第二输入盘 ； 输入轴， 其与所述纵向轴线同轴并连接 于所述第一和第二输入盘 ； 可旋转的输出盘， 设置于所述第一组球和所述第二组球之间的位置， 并与所述第一组球和所述第二组球中的每一个接触 ； 通常为圆柱形的第一惰轮， 径向 地设置在所述第一组球中的每一个的向内的位置， 并与其接触 ； 以及通常为圆柱形的第二 惰轮， 径向地设置在所述第二组球中的每一个的向内的位置， 并与其接触。
为了与在本文中描述的许多实施方案一起使用， 还公开了一种轴向力发生器， 所 述轴向力发生器适于施加轴向力， 以增加所述输入盘、 所述输出盘和所述多个速度调节器 之间的接触力， 所述轴向力发生器进一步包括 ： 轴承盘， 其与所述纵向轴线同轴并可绕其旋 转， 所述轴承盘具有外直径和内直径， 并具有在其内直径中形成的螺纹孔 ； 多个外周斜面， 附接于所述轴承盘接近其外直径的第一侧 ； 多个轴承， 适于与所述多个轴承盘的斜面接合 ； 多个输入盘外周斜面， 其安装在所述速度调节器的相对侧上的所述输入盘上， 并适于与所 述轴承接合 ； 通常为柱形的螺杆， 与所述纵向轴线同轴并可绕其旋转， 所述螺杆沿其外表面 形成有阳螺纹， 所述阳螺纹适于与所述轴承盘的螺纹孔接合 ； 多个中心螺杆斜面， 附接于所 述螺杆 ； 以及多个中心输入盘斜面， 附接到所述输入盘并适于与所述多个中心螺杆斜面接 合。
在另一方面， 公开了一种在滚动牵引传动装置中支撑多个速度调节可倾斜球并设 置其位置的支撑保持件， 所述滚动牵引传动装置在所述多个球的任意一侧使用输入盘和输 出盘， 所述保持件包括 ： 第一和第二平支撑盘， 其每一个通常为具有多个槽的圆片， 所述多 个槽从外边缘径向地向内延伸， 每个槽具有两侧 ； 多个平支撑间隔装置， 在所述第一和第二 支撑盘之间延伸， 所述间隔装置中的每一个都具有前侧、 后侧、 第一端和第二端 ； 其中， 各个 所述第一端和第二端具有安装表面， 各个安装表面具有曲面， 所述间隔装置成角度地设置 在所述支撑盘周围， 并位于所述支撑盘中的所述槽之间， 从而使得所述曲面与所述槽的侧 对齐。 在另一方面， 公开了一种用于比率改变机构的支撑腿， 所述比率改变机构通过在 滚动牵引传动装置中使得形成确定比率的球的旋转轴倾斜来改变传动比， 包括 ： 拉长的主 体； 轴连接端 ； 与所述轴连接端相对的凸轮端 ； 面向所述球的前侧以及背离所述球的后侧 ； 以及位于所述轴连接端和所述凸轮端之间的中心支撑部分 ； 其中， 所述轴连接端具有孔， 所 述孔形成为适于通过其接纳所述轴， 凸弯曲的凸轮表面形成于所述凸轮端的所述前侧， 并 适于帮助控制所述孔的排列。
另一方面公开了一种在可变速度滚动牵引传动装置中使用的液体抽吸球体， 所述 可变速度滚动牵引传动装置使用可绕其各自的可倾斜轴旋转的多个球体、 位于所述多个球 体中每一个的一侧并与其接触的输入盘、 以及位于所述多个球体中每一个的另一侧并与其 接触的输出盘， 所述液体抽吸球体包括 ： 球形球体， 穿过所述球体的直径形成有孔， 以形成 穿过所述球体的圆柱形内表面 ； 以及至少一个螺旋槽， 其在所述球体的所述内表面中形成， 并延伸通过所述球体。
在另一方面， 公开了一种在可变速度滚动牵引传动装置中使用的液体抽吸轴， 所 述可变速度滚动牵引传动装置使用分别具有轴的多个球体、 位于所述多个球体中的每一个 的一侧并与其接触的所述球体的输入盘、 以及位于所述多个球体中的每一个的另一侧并与 其接触的输出盘， 所述球体的各自的轴由穿过所述球体形成的直径孔形成， 所述液体抽吸 轴包括 ： 通常为圆柱形的轴， 其直径小于穿过所述球体的孔的直径， 并具有第一端、 第二端 和中间区域， 其中， 在所述轴适当地位于其所属的各自球体的孔内时， 所述第一端和所述第
二端从所述球体的相对侧延伸出来， 所述中间区域位于所述球体中 ； 以及至少一个螺旋槽， 在所述轴的外表面上形成， 其中， 所述螺旋槽从所述球体的外部的位置开始， 并延伸到所述 中间区域的至少一部分中。
在另一方面， 公开了一种用于可变速度滚动牵引传动装置的切换装置， 所述可变 速度滚动牵引传动装置具有纵向轴线， 并使用多个以平面排列的方式分布在所述纵向轴线 周围的倾斜球， 所述球的每一个的相对侧与输入盘和输出盘接触， 从而控制所述传动装置 的传动比， 所述切换装置包括 ：
管状的传动轴， 沿所述纵向轴线设置 ； 多个球轴， 每一个延伸通过穿过所述多个球 中的一个相应球而形成的孔， 并形成所述相应球的可倾斜轴， 所述球绕所述可倾斜轴旋转， 各个球轴具有两个端部， 每一个端部从所述球中延伸出来 ； 多个支腿， 每个支腿与所述球轴 的所述端部中的每一个连接， 所述支腿朝所述传动轴径向地向内延伸 ； 惰轮， 具有基本恒定 的外直径， 所述惰轮同轴地设置在所述传动轴的周围， 并径向地位于所述球中的每一个的 向内的位置并与其接触 ； 两个盘形的切换引导装置， 所述惰轮的每一端具有一个所述切换 引导装置， 所述切换引导装置中的每一个具有面向所述惰轮的扁平侧和背离所述惰轮的凸 曲侧， 其中， 在所述球的相应侧， 所述切换引导装置径向地延伸以与各自的所有支腿接触 ； 多个滚动滑轮， 每一个支腿具有一个所述滚动滑轮， 其中每一个滚动滑轮都附着到其各自 支腿的背离所述球的侧 ； 通常为柱形的滑轮台， 轴向地从所述切换引导装置中的至少一个 延伸 ； 多个引导滑轮， 每个滚动滑轮具有一个所述引导滑轮， 所述引导滑轮绕所述滑轮台径 向设置， 并附着到所述滑轮台 ； 以及柔性系链， 具有第一和第二端， 所述第一端延伸穿过所 述轴并从槽中延伸出来， 所述槽形成于所述轴中并接近所述滑轮台， 所述系链的所述第一 端进一步卷绕在各个所述滚动滑轮和各个所述引导滑轮上， 其中， 所述第二端从所述轴延 伸出来并到达切换装置， 所述引导滑轮分别安装在一个或多个环枢关节上， 以保持各个引 导滑轮和其各自的滚动滑轮对齐， 在所述系链由所述切换装置拉动时， 所述第二端牵引各 个所述滚动滑轮以切换所述传动装置。
在另一方面， 公开了一种用于可变速度滚动牵引传动装置的切换装置， 所述可变 速度滚动牵引传动装置具有纵向轴线并使用多个倾斜球， 所述多个球的每一个具有距离各 自的球中心的球半径， 从而控制所述传动装置的传动比， 所述切换装置包括 ： 多个球轴， 每 一个延伸通过穿过所述多个球中的一个相应球而形成的孔， 并形成所述相应球的可倾斜 轴， 每个球轴具有两个端部， 每一个端部从所述球中延伸出来 ； 多个支腿， 每个支腿与所述 球轴的所述端部的每一个连接， 所述支腿朝所述传动轴径向地向内延伸 ； 通常为圆柱形的 惰轮， 具有基本上恒定的半径， 所述惰轮同轴地设置， 且径向地设置在所述球中的每一个的 向内的位置并与其接触 ； 第一和第二盘形的切换引导装置， 所述惰轮的每一端具有一个所 述切换引导装置， 所述切换引导装置的每一个具有面向所述惰轮的扁平侧和背离所述惰轮 的凸曲侧， 其中， 在所述球的相应侧， 所述切换引导装置径向地延伸以与各自的所有的支腿 全部接触 ； 以及多个引导轮， 其每一个具有引导轮半径， 一个引导轮用于一个支腿， 各个引 导轮可旋转地安装在其各自支腿径向地向内的端部， 其中， 所述凸曲面的形状由一组二维 坐标来确定， 所述坐标的原点集中于所述纵向轴线与穿过任意两个直径相对的球的中心得 到的线的交叉处， 其中， 假设在所述引导轮表面和所述切换引导装置表面之间的接触点处 所述凸曲面基本与所述引导轮相切， 则所述坐标将所述接触点的位置表示为所述惰轮和所述切换引导装置的轴向运动的函数。
在另一个实施方案中， 公开了一种汽车， 包括 ： 发动机 ；
动力传动系统 ； 以及
可变速度传动装置， 包括 ：
纵向轴线 ； 多个球， 绕所述纵向轴线径向分布， 每一个球具有可倾斜轴， 并绕所述 旋转 ； 可旋转的输入盘， 设置于邻近所述球的位置， 并与所述球中的每一个接触 ； 可旋转的 输出盘， 设置于邻近所述球的位置且与所述输入盘相对， 并与所述球中的每一个接触 ； 可旋 转的惰轮， 具有基本恒定的绕所述纵向轴线同轴的外直径， 并径向地设置在所述球中的每 一个的向内的位置并与其接触 ； 以及行星齿轮组， 同轴地安装于所述传动装置的所述纵向 轴线周围。
在本领域的技术人员读完下面的详细描述和所附的图之后， 这些和其它的改进对 于他们来说将变得显而易见。
附图要说明
图 1 是被切换到高的传动装置的实施方案的剖面侧视图 ；
图 2 是被切换到低的传动装置的实施方案的剖面侧视图 ；
图 3 是从图 1 中的线 III-III 获取的传动装置的局部横断面视图 ； 图 4 是图 1 中传动装置的惰轮和斜面配件的示意性剖面侧视图 ； 图 5 是图 1 中传动装置的球配件的示意性立体图 ； 图 6 是图 1 中传动装置的切换杆配件的示意性立体图 ； 图 7 是图 1 中传动装置的保持件配件的示意性剖面侧视图 ； 图 8 是图 1 中传动装置的输出盘的示意性剖面侧视图 ； 图 9 是图 1 中传动装置的示意性剖视立体图 ； 图 10 是图 1 中传动装置的轴向力发生器的可选实施方案的示意性剖面侧视图 ； 图 11 是图 1 中传动装置的可选实施方案的示意性剖面侧视图 ； 图 12 图 11 中的传动装置的保持件配件的示意性剖面侧视图 ； 图 13 是从图 11 的传动装置的轴线附近看去的、 可选脱离装置的示意性剖面侧视图； 图 14 是从图 11 的传动装置的上部和外部朝中心看去的、 可选脱离装置的示意性 剖面侧视图 ；
图 15 是图 11 的传动装置的轴向力发生器配件部分的示意性剖面侧视图 ；
图 16 是图 1 中的传动装置的变换器 (variator) 的剖面侧视图 ；
图 17 是图 1 中的传动装置的可选的、 具有两个变换器的实施方案的示意性剖面侧 视图 ；
图 18 是传动装置的、 从图 17 的线 I-I 获取的局部横断面视图 ；
图 19 是图 17 中的传动装置的立体图 ；
图 20 是图 17 中的传动装置的虹膜板的立体图 ；
图 21 是图 17 中的传动装置的固定子的立体图 ；
图 22 是图 17 中的传动装置的可选保持件的剖面侧视图 ；
图 23 是具有图 5 中的球槽 / 支腿组件的球的剖面侧视图 ；
图 24 是图 5 中的球 / 支腿组件的可选支腿的剖面侧视图 ；
图 25 示意性描述了球和腿组件， 并显示了用来建立用于图 1 和 17 中的传动装置 的切换引导装置的凸曲线的、 可应用的几何关系 ；
图 26 示意性描述了倾斜定位的球和腿组件， 并显示了用来建立用于图 1 和 17 中 的传动装置的切换引导装置的凸曲线的、 可应用的几何关系 ；
图 27 示意性描述了用来建立用于图 1 和 17 中的传动装置的切换引导装置的凸曲 线的某些几何关系 ；
图 28 是显示图 1 中的传动装置作为行星齿轮组的函数的示意图 ；
图 29 是显示图 1 中的传动装置的示意图， 其显示了第一比率的三个行星齿轮 ；
图 30 是显示图 1 中的传动装置的示意图， 其显示了第二比率的三个行星齿轮 ；
图 31 是显示图 1 中的传动装置的示意图， 其显示了第三比率的三个行星齿轮 ；
图 32 是图 1 中的、 在输出侧和平行路径中组合有行星齿轮组的传动装置的示意 图；
图 33 是图 1 中的、 在输入侧和平行路径中组合有行星齿轮组的传动装置的示意 图；
图 34 是图 1 中的、 在输出侧中组合有行星齿轮组的传动装置的示意图 ；
图 35 是图 1 中的、 在输入侧中组合有行星齿轮组的传动装置的示意性立体图 ；
图 36a、 b 和 c 分别是无极可变速的传动装置的、 使用一个扭矩输入并提供两个扭 矩输出源的实施方案的横断面侧视图、 立体低视图和示意性概略图 ；
图 37a 是可连续变速的传动装置的可选实施方案的横断面侧视图， 其中输出盘为 旋转轴套的一部分 ；
图 37b 是可连续变速的传动装置的可选实施方案的横断面侧视图， 其中输出盘为 固定轴套的一部分 ；
图 38 是可选球轴的侧视图 ；
图 39a 是用于在本文中描述的任意传动装置实施方案的可选轴向力发生器的横 断面侧视图 ；
图 39b、 c 分别是可选轴向力发生器的螺杆的横断面视图和透视图 ；
图 40a 是用于与图 39 中的可选轴向力发生器一起使用的可选连杆机构的侧面投 影图 ；
图 40b 是处于延伸配置结构状态的图 40a 中的可选连杆机构的侧面投影图。 具体实施方式
下面将参照相应的附图来描述本发明的实施方案， 其中， 所有相同的标号表示相 同的元件。在这里的说明书中使用的术语不应解释为简单的限制或限定的方式， 这是因为 这些术语是结合本发明的某些具体实施方案的详细描述来使用的。此外， 本发明的实施方 案可包括几个新颖特征， 这些特征中不是单独的一个负责其期望的属性或对实施这里描述 的本发明来说是必要的。
在本文中描述的传动装置是使用速度调节器球的类型， 这些速度调节器球具有的 轴如在美国第 6,241,636、 6,322,475 和 6,419,608 号专利中描述的那样倾斜。在这些专利中描述的实施方案和在本文中描述的实施方案典型地具有通常由变速器 (variator) 部分 分开的两侧， 即， 输入侧和输出侧， 这将在下面进行描述。 传动装置的驱动侧， 也就是接收进 入传动装置的扭矩或旋转力的一侧被称为输入侧， 传动装置的被驱动侧或将传动装置的扭 矩从传动装置传出的一侧称为输出侧。输入盘和输出盘与速度调节器球接触。当速度调节 器球在它们的轴上倾斜时， 与一个盘滚动接触的点朝向球的极点 (pole) 或轴移动， 其中盘 与球以半径减小的圆来接触， 与另一个盘滚动接触的点朝向球的赤道线 (equator) 移动， 这样， 与球以半径增大的圆来接触。 如果球的轴以相对的方向倾斜， 那么输入和输出盘分别 与球接触的结果相反。利用这种方式， 输入盘的旋转速度和输出盘的旋转速度的比率 ( 或 传动比 ) 仅通过简单倾斜速度调节器球的轴就能够大范围地改变。速度调节器球的中心限 定了传动装置的输入侧和输出侧之间的边界， 位于球的输入侧和球的输出侧中的相似组件 通常在本文中用相同的附图标记来表示。对于位于传动装置的输入和输出侧的相似组件， 如果它们位于输入侧则通常在其参考标号的末尾具有后缀 “a” ， 而位于传动装置输出侧的 组件通常在它们各自的参考标号末端具有后缀 “b” 。
参考图 1， 传动装置 100 的实施方案被描述为具有纵向轴线 11， 多个速度调节球 1 径向地绕纵向轴线 11 分布。一些实施方案的速度调节球 1 位于绕纵向轴线 11 的角位 (angular positions) 中， 而在其它的实施方案中， 速度调节球 1 绕纵向轴线 11 自由定位。 速度调节球 1 通过输入盘 34 与它们的输入侧接触， 通过输出盘 101 与它们的输出侧接触。 输入盘 34 和输出盘 101 为环形的盘， 其分别从速度调节球 1 的输入和输出侧上的纵向轴线 附近的内孔延伸到它们各自与球 1 接触的径向点。输入盘 34 和输出盘 101 中的每一个都 具有在其与球 1 之间形成接触区域的接触表面。通常， 由于输入盘 34 绕纵向轴线 11 旋转， 所以输入盘 34 的每部分接触区域旋转并在每个旋转期间与每个球 1 顺序地接触。这与输 出盘 101 相似。输入盘 34 和输出盘 101 可以定形为简单的盘或可以是凹入、 凸出、 圆柱或 其它任意的形状， 这取决于期望的输入和输出配置。 在一个实施方案中， 输入和输出盘形成 为辐条， 以使得它们在重量敏感的应用中更轻。上述盘与速度调节球接合的滚动接触表面 可具有平坦、 凹入、 凸出或其它形状轮廓， 这取决于该应用的扭矩和效率需求。盘与球接触 的地方的凹入轮廓减少了需要用来防止滑动的轴向力， 而凸出轮廓则提高了效率。 此外， 球 1 在它们各自径向最里侧点处与惰轮 18 完全接触。 惰轮 18 通常为圆柱形组件， 其同轴地倚 靠在纵向轴线 11 的周围， 并帮助维持球 1 的径向位置。参照传动装置的许多实施方案的纵 向轴线 11， 输入盘 34 和输出盘 101 的接触表面通常能够从球 1 的中心位置径向地向外设 置， 惰轮 18 则从球 1 径向地向内设置， 这样使得每一个球 1 具有与惰轮 18、 输入盘 34 和输 出盘 101 接触的三个接触点。在许多实施方案中， 输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 能够绕 同一纵向轴线 11 旋转， 并将在下面进行详细的描述。
由于在本文中描述的传动装置 100 的实施方案是滚动牵引传动装置， 所以在一些 实施方案中， 需要高的轴向力来防止输入盘 34 和输出盘 101 在与球 1 接触的位置滑动。在 传输高的扭矩过程中随着轴向力的增加， 输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 与球 1 接触的接 触面处的变形是一个严重的问题， 它降低了这些组件的效率和使用寿命。通过这些接触面 传输的扭矩量是有限的， 并且是球 1、 输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 的制造材料的屈服强 度的函数。球 1、 输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 的摩擦系数显著影响需要用来传输给定 量的扭矩的轴向力量， 并因此极大地影响了传动装置的效率和使用寿命。牵引传动装置中的滚动元件的摩檫系数是非常重要的影响性能的变量。
在球 1、 输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 的表面可施加某些涂层 (coating) 以提 高它们的性能。事实上， 在任意牵引传动装置的滚动元件中可有益地使用上述涂层以获得 本文中描述的传动装置实施方案所获得的相同的有益效果。 某些涂层可有益地增加上述滚 动元件的表面的摩檫系数。 某些涂层具有大摩擦系数并且还表现了随轴向力增加而增加的 可变摩檫系数。大摩檫系数使得用于给定扭矩需要较小轴向力， 以此增加了传动装置的效 率和使用寿命。 可变的摩擦系数通过减少传输最大扭矩所需的轴向力量而增加了传动装置 的最大扭矩额定值。
某些涂层， 例如陶瓷和金属陶瓷提供了良好的硬度和耐磨性， 并能够很大地延长 滚动牵引传动装置中高度装载滚动元件的使用寿命。陶瓷涂层 ( 例如， 氮化硅 ) 具有高的 摩檫系数 - 随轴向力的增加而增加的可变摩擦系数， 并且在将其在球 1、 输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 的表面非常涂上薄的一层时还能够增加这些部件的使用寿命。 涂层的厚度取 决于涂层使用的材料， 并能够根据应用来变化， 但典型地， 对于陶瓷来说， 为 0.5 微米到 2 微 米， 对于金属陶瓷来说， 为 0.75 微米到 4 微米。
在球 1、 输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 由硬化钢制成时， 用来施加上述涂层的处 理是重要的， 硬化钢是在本文中描述的传动装置的许多实施方案中使用的材料。一些用来 施加陶瓷和金属陶瓷的处理需要高温， 并将降低球 1、 输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 1 的硬 度， 从而损坏性能并导致过早失效 (premature failure)。低温应用处理是期望的， 可使用 几个低温应用处理， 包括低温真空等离子、 DC 脉冲反应磁溅射、 增加等离子体化学气象淀积 (PE-CVD)、 非平衡磁物理气象淀积以及电镀。 电镀处理是最吸引人的， 这是由于其成本低并 能够建立定制的电镀槽以获得期望的涂层属性。 用碳化硅或氮化硅将上述滚动元件浸没在 具有协淀积 (co-deposited) 的非电解镍镀层或电解镍镀层的碳化硅或氮化硅电镀槽中是 低温解决方案， 其很好地适于大体积产品。应该注意到， 除了上述材料外， 还可以使用其它 的材料。在应用这种处理时， 上述部件包含在笼 (cage) 中、 接着浸入电镀槽并摇动， 从而使 得溶液接触到所有表面。涂层的厚度通过上述组件浸没在电镀槽中的时间长度来控制。例 如， 一些实施方案将使用具有协淀积的电解镍镀层的氮化硅将上述组件浸泡四小时以获得 适当的涂层厚度， 尽管这仅是一个实施例， 但许多形成涂层和控制其厚度的方式是公知的， 并能够用来考虑期望的属性、 期望的厚度和制成上述组件的基底或基础材料。
图 1、 2 和 3 描述了连续可变速传动装置 100 的实施方案， 传动装置 100 被覆盖于壳 40 中， 壳 40 保护传动装置 100、 包含有滑润剂、 排列传动装置 100 的组件以及吸收传动装置 100 的力。在一些实施方案中， 壳帽 67 覆盖壳 40。壳帽 67 通常的形状为具有通过其中心 的孔的盘， 输入轴通过该孔， 壳帽 67 在其外直径处具有一组螺纹， 该组螺纹拧到壳 40 内直 径中的相应螺纹组中。尽管在其它的实施方案中， 壳帽 67 能够通过壳 40 中的扣环和相应 槽固定到壳 40 或保持在适当位置， 因此在其外直径处不需要车螺纹。在使用固定件附接壳 帽 67 的实施方案中， 壳帽 67 延伸到壳 40 的直径内侧， 从而使得用来将壳 40 固定到传动装 置 100 附着的机械装置的壳固定件 ( 未显示 ) 能够穿过壳帽 67 中的相应孔。所描述的实 施方案的壳帽 67 具有圆柱形部分， 该圆柱形部分从其外直径附近的区域朝向传动装置 100 的输出侧延伸， 用以附加地支撑传动装置 100 的其它组件。在所描述的传动装置 100 的实 施方案中的中心处具有多个球 1， 这些球 1 典型地为球形形状并径向充分均匀地或对称地分布在传动装置 100 旋转的中心线或纵向轴线 11 周围。在所描述的实施方案中， 使用八个 球 1。然而， 应该注意到， 根据传动装置 100 的使用能够使用更多或更少的球 1。例如， 该传 动装置可包括 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15 个或更多的球。准备多于 3、 4 或 5 个球 能够将施加到单个的球 1 上力和单个球 1 与传动装置 100 的其它组件接触的点更广泛地分 散， 并且还能够减少防止传动装置 100 在球 1 的接触面处滑动所需的力。在具有低扭矩、 高 传动比的应用中的某些实施方案使用较少的具有相对较大直径的球 1， 而在具有高扭矩、 高 传动比的应用中的某些实施方案可使用较多的球 1， 或直径相对大的球 1。在具有高扭矩、 低传动比和不要求高效率的应用中的其它实施方案使用较多的直径相对小的球 1。 最后， 在 具有低扭矩和不要求高效率的应用中的某些实施方案使用较少的直径相对小的球 1。
球轴 3 插入穿过通过球 1 中心处的孔以限定球 1 中的每一个的旋转轴。球轴 3 通 常为球 1 在其上旋转的拉长的轴， 并具有从通过球 1 的孔的任一侧延伸出来的两端。某些 实施方案具有柱形的球轴 3， 尽管可使用任意的形状。球 1 安装成绕球轴 3 自由旋转。
在某些实施方案中， 使用轴承 ( 不作单独的描述 ) 来减少球轴 3 的外表面和通过 相应球 1 的孔的表面之间的摩擦。这些轴承可以是位于沿球 1 和它们相应的球轴 3 的接触 表面的任意地方的任意类型的轴承， 许多实施方案将通过在动态机械系统设计中公知的标 准机械原理来最大化上述轴承的使用寿命和使用。在上述一些实施方案中， 径向轴承位于 穿过球 1 的孔的每侧。这些轴承能够将孔的内表面或球轴 3 的外表面合并 (incorporate) 作为它们的滚道， 或者， 这些轴承可包括单独的滚道， 这些滚道与配合于在各个球 1 的孔和 各个球轴 3 中形成的适当空穴 (cavity) 中。在一个实施方案中， 轴承的空穴 ( 未显示 ) 通 过将穿过各个过球 1 的孔 ( 至少在两端 ) 扩大到适当的直径而形成， 从而使得在由此形成 的空穴内固定并保持径向轴承、 辊、 球或其它种类。在另一的实施方案中， 球轴 3 用减少摩 擦的材料 ( 例如巴氏合金、 特氟纶或其它的材料 ) 涂覆。
许多实施方案也能通过在球轴 3 的孔中使用润滑剂来最小化球轴 3 和球 1 之间的 摩擦。润滑剂由压力源诸如球轴 3 周围的孔中， 或通过形成于球轴 3 上的膛线 (refling) 或螺线槽自身而引入孔中。将在下文中对关于球轴 3 的润滑剂进行其它讨论。
在图 1 中， 球 1 的旋转轴显示为以将传动装置置于高比率的方向倾斜， 其中， 输出 速度大于输入速度。如果球轴 3 是水平的 - 平行于传动装置 100 的主轴线， 则传动装置 100 输入旋转率与输出旋转率的比为 1 ∶ 1， 其中， 输入和输出旋转速度相等。在图 2 中， 球1的 旋转轴显示为以传动装置 100 处于低比率的方向倾斜， 这意味者输出速度小于输入速度。 为了简化， 只有在传动装置 100 切换时改变位置和方向的部件在图 2 中被标号。
图 1、 2、 4 和 5 描述了球 1 的轴如何在操作中倾斜以切换传动装置 100。参照图 5， 多个支腿 2( 其在大部分的实施方案中通常为支柱 ) 在球轴 3 的每个端部附近连接到球轴 3， 其中球轴 3 的端部延伸超过穿过球 1 的孔的端部。各个支腿 2 从其附接的点到其各自的 球轴 3 向内径向地朝向传动装置 100 的轴延伸。在一个实施方案中， 支腿 2 的每一个具有 接纳球轴 3 中的一个的各个端部的通孔。球轴 3 优选地延伸穿过支腿 2， 这样使得球轴 3 具 有超出各个支腿 2 的暴露的端部。在所描述的实施方案中， 球轴 3 有益地具有共轴并可调 整地位于其暴露的端部的辊 4。辊 4 通常为圆柱形的轮， 其装配在支腿 2 外侧并超出支腿 2 的球轴 3 上， 并绕球轴 3 自由旋转。辊 4 能够通过弹簧夹或其它机制附着到球轴 3， 或者它 们能够自由地依附在球轴 3 上。辊 4 可以例如是径向轴承， 其中， 轴承的外滚道形成了轮或滚动表面。如图 1 和 7 所示， 辊 4 以及球轴 3 的端部装配在由一对定子 80a、 80b 形成或在 一对定子 80a、 80b 中形成的槽 86 的内部。
在图 5 和 7 中描述了定子 80a、 80b 的一个实施方案。所示的输入定子 80a 和输出 定子 80b 通常在球 1 的任一侧以平行盘的形式绕传动装置的纵向轴线 11 环形地设置。许 多实施方案的定子 80a、 80b 分别包括输入定子盘 81a 和输出定子盘 81b， 输入定子盘 81a 和输出定子盘 81b 通常为厚度基本均匀的环形盘， 并具有多个将在下面进行进一步描述的 孔。输入定子盘 81a 和输出定子盘 81b 中的每一个都具有面向球 1 的第一侧和背离球 1 的 第二侧。在定子盘 81a、 81b 的第一侧附接有多个定子曲线板 82。定子曲线板 82 为曲面， 定 子曲线板 82 附着或附接到定子盘 81a、 81b( 定子盘 81a、 81b 中的每一个具有面向球 1 的凹 面 90 和背离球 1 的凸面 91) 并与它们各自的定子盘 81 接触。在一些实施方案中， 定子曲 线板 82 与定子盘 81a、 81b 整体形成。许多实施方案的定子曲线板 82 具有基本均匀的厚度 并具有至少一个孔 ( 未显示 )， 该孔用来将定子曲线板 82 相互排列， 以及将定子曲线板 82 附接到定子盘 81。许多实施方案的定子曲线板 82 或在使用整体件的定子盘 81a、 81b 包括 接纳平的间隔装置 83 的槽 710， 平的间隔装置 83 允许将定子曲线板 82 和定子盘 81a、 81b 进一步设置和排列。平的间隔装置 83 通常为平的， 并通常使输入定子 80a 和输出定子 80b 互连并在它们之间延伸的刚性材料的矩形片。平的间隔装置 83 固定于在定子曲线板 82 中 形成的槽 710 内。在所描述的实施方案中， 平的间隔装置 83 没有被固定， 而是被连接到定 子曲线板 82， 然而， 在一些实施方案中， 平的间隔装置 83 通过焊接法、 粘合剂或拴扣物附接 到定子曲线板 82。
还是如图 7 所示， 多个圆柱形间隔装置 84( 通常为圆柱形形状， 并至少在每个端部 具有孔 ) 径向地位于平的间隔装置 83 的内部， 并且还连接和设置定子盘 81 和定子曲线板 82。圆柱形间隔装置 84 的孔在其各端接纳间隔装置固定件 85。间隔装置固定件 85 被设计 成将定子盘 81a、 81b、 定子曲线板 82、 平的间隔装置 83 和圆柱形间隔装置 84 夹住并保持在 一起， 这些组件集合形成保持件 (cage)89。保持件 89 保持球 1 的径向和角度位置， 并将球 1 相互排列。
通过将输入侧或输出侧的支腿 2 径向地从传动装置 100 的轴中移出而使球 1 的旋 转轴改变， 这使得球轴 3 倾斜。这些发生时， 每一个辊 4 装配到槽 86 中并与其随动， 槽 86 稍大于辊 4 的直径并由各对邻近定子曲面板 82 之间的空间来形成。因此， 辊 4 沿着定子曲 线板 82 的侧 92、 93( 用于各个定子曲线板 82 的第一侧 92 和第二侧 93) 的表面滚动， 以将 球轴 3 的移动平面保持与传动装置 100 的纵向轴线 11 一致。在许多实施方案中， 各个辊 4 在传动装置 100 的输入侧的定子曲线板 82 的第一侧 92 中以及在相应的输出定子曲线板 82 的第一侧 92 上滚动。在上述典型的实施方案中， 传动装置 100 的力防止辊 4 与正常操作中 的定子曲线板 82 的第二侧 93 接触。辊 4 的直径稍微小于在定子曲线板 82 之间形成的槽 86 的宽度， 这就在槽 86 的边缘和各个相应的辊的周围之间形成了小的间隙。如果输入定 子 80a 和输出定子 80b 上的相对的定子曲线板 82 组被完美地对齐， 则辊 4 的周围和槽 86 之间的间隙将允许球轴轻微地倾斜， 并与传动装置 100 的纵向轴线 11 没有对齐。这种情况 会产生滑动， 即一种使得球轴 3 轻微横向移动的情况， 这降低了整体变速效率。在一些实施 方案中， 传动装置 100 的输入和输出侧的定子曲线板 82 可以相互轻微偏置， 从而使得球轴 3 与传动装置 100 的轴保持平行。球 1 可施加到球轴 3 的任意切向力， 主要是贯穿轴的力(transaxial force)， 由球轴 3、 辊 4 和定子曲线板 82 的第一侧 92、 93 来吸收。随着通过改 变球 1 的旋转轴将传动装置 100 切换到较低或较高的传动比， 位于单个球轴 3 的相对端部 的一对辊 4 中的每一个以相反的方向通过卷起和滚下槽 86 的各侧来沿着它们各自相应的 槽 86 移动。
参照图 1 和图 7， 保持件 89 能够使用一个或多个壳连接器 160 刚性地连接到壳 40。 壳连接器 160 通常垂直地从平的间隔装置 83 的径向最外部延伸。壳连接器 160 能够固定 到平的间隔装置 83， 或与平的间隔装置 83 整体形成。 由壳连接器 160 的外部概略地形成的 外部直径基本与壳 40 的内部直径的大小相同， 壳 40 和壳连接器 160 中的孔为将壳连接器 160 刚性地连接到壳 40 的标准或专用固定件使用， 从而稳固并防止壳 40 移动。壳 40 具有 安装孔， 用于将壳 40 附接到框架或其它的结构体。在其它的实施方案中， 壳连接器 160 能 够作为壳 40 的一部分形成， 并提供了用于附接平的间隔装置 83 或其它保持件 89 的组件的 位置以松动 (mobilize) 保持件 89。
图 1、 5、 7 描述了包括附接到各个支腿 2 的一对定子轮 30 的实施方案， 定子轮 30 在曲线板 82 的凹面 90 沿着侧 92、 93 的边缘附近的路径滚动。定子轮 30 通常在球轴 3 穿 过支腿 2 的区域附接到支腿 2。定子轮 30 能够用定子轮销钉 31 或通过其它附接方法附接 到支腿 2， 其中， 定子轮销钉 31 穿透穿过支腿 2 的孔 ( 通常垂直于球轴 3)。定子轮 30 同轴 并滑动地安装到定子轮销钉 31 上， 并用标准的固定件 ( 例如， 扣环 ) 来固定。在一些实施 方案中， 定子轮 30 是具有安装到定子轮销钉 31 的内滚道和形成滚动表面的外滚道的径向 轴承。在某些实施方案中， 一个定子轮 30 被设置在支腿 2 的一侧， 并与支腿 2 具有足够的 间隔， 以允许在切换传动装置 100 时， 定子轮 30 沿着凹面 90 相对于传动装置 100 的纵向轴 线 11 径向滚动。在某些实施方案中， 凹面 90 的形状使得它们绕由球 1 的中心构成的传动 装置 100 的纵向轴线 11 的半径范围是同心的。
还是参照图 1、 5、 7， 描述了能够附着到最接近传动装置 100 的纵向轴线 11 的支腿 2 的端部的引导轮 21。 在所描述的实施方案中， 引导轮 21 被插入到支腿 2 的端部中的槽中。 引导轮 21 使用引导轮销钉 22 或通过其它任意的附接方法保持在支腿 21 的槽的适当位置 中。引导轮 21 同轴和滑动地安装在引导轮销钉 22 上方， 引导轮销钉 22 插入到位于引导轮 21 各侧上并垂直于槽平面的支腿 2 上形成的孔中。在一些实施方案中， 支腿 2 被设计成相 对轻微地弹性偏转， 目的在于允许制造出传动装置 100 的部件的容差。 球 1、 支腿 2、 球轴 3、 辊 4、 定子轮 30、 定子轮销钉 31、 引导轮 21 和引导轮销钉 22 集合地形成球 / 支腿组件 403， 参见图 5。
参见图 4、 6 和 7 中描述的实施方案， 通过旋转位于壳 40 外侧的杆 10 来启动切换。 杆 10 被用来卷起和打开柔性输入缆线 155a 和柔性输出缆线 155b， 柔性输入缆线 155a 和 柔性输出缆线 155b 在它们各自的第一端被连接到杆 10， 并以相互对立的方向缠绕在杆 10 上。在一些实施方案中， 输入缆线 155a 以逆时针的方向缠绕在杆 10 上， 输出缆线 155b 以 顺时针的方向缠绕在杆 10 上 ( 在从图 6 中杆 10 从右向左看 )。输入缆线 155a 和输出缆线 155b 延伸通过壳 40 中的孔， 接着通过输入柔性缆线套 151a 以及输出柔性缆线套 151b 的 第一端。在该描述的实施方案中的输入柔性缆线套 151a 和输出柔性缆线套 151b 是柔性拉 长的管， 其将输入缆线 155a 和输出缆线 155b 径向地向内地朝向纵向轴线 11 引导， 接着纵 向地穿出定子盘 81a、 81b 中的孔， 并再次径向地向内引导到输入和输出柔性缆线套 151a、151b 嵌入的位置， 并分别附接到输入和输出刚性缆线套 153a、 153b。输入和输出刚性缆线 套 153a、 153b 是非柔性的管， 缆线 155a、 155b 穿过其中， 并被径向地从输入和输出柔性缆 线套 151a、 151b 的第二端向内引导， 并接着将缆线 155a、 155b 纵向地引导通过定子盘 81a、 81b 的孔， 并朝向惰轮 18 附近的刚性缆线套 153a、 153b 的第二端。 在许多实施方案中， 缆线 155a、 155b 在它们的第二端处使用传统的缆线固定件或其它适合的附接装置附接到输入切 换引导装置 13a 和输出切换引导装置 13b( 下面进行进一步描述 )。 如在下面将进一步描述 的那样， 切换引导装置 13a、 13b 沿着纵向轴线 11 轴向地决定惰轮 18 的位置， 径向地决定支 腿 3 的位置， 因此， 改变球 1 的轴和传动装置 100 的传动比。
如果用户通过手动或通过 ( 或由 ) 功率源将杆 10 逆时针旋转 ( 相对于杆 10 的轴 从右到左， 如图 6 所示 )， 则输入缆线 155a 从杆 10 中松开， 而输出缆线 155b 缠绕到杆 10。 因此， 输出缆线 155b 的第二端将张力施加到输出切换引导装置 13b， 输入缆线 155a 从杆 10 中松开从杆 10 中松开相对应的量， 这就将惰轮 18 轴向地朝传动装置 100 的输出侧移动， 并 将传动装置 100 朝向低切换。
仍然参照图 4、 5 和 7， 所述描述的切换引导装置 13a、 13b 各为具有内直径和外直 径的环图形式， 并成形为具有两个侧。第一侧通常为经由两组惰轮轴承 17a、 17b 动态地接 触并同轴地支撑惰轮 18 的直表面， 两组惰轮轴承 17a、 17b 与各自的切换引导装置 13a、 13b 关联。各个切换引导装置 13a、 13b 的第二侧 ( 背离惰轮 18 的侧 ) 是凸轮侧， 凸轮侧从朝向 引导装置 13a、 13b 的内 7Xe 的直的或平的径向表面 14 向朝向引导装置 13a、 13b 的外直径 的凸曲线板 97 转变 (transition)。在引导装置 13a、 13b 的内直径处， 纵向管套 417a、 417b 从这些引导装置 13a、 13b 轴向地朝相对的引导装置 13a、 13b 延伸， 以与管套 417a、 417b 配 合。在一些实施方案中， 如图 4 所示， 输入侧切换引导装置 13a 的管套具有其内直径被钻孔 以接纳输出切换引导装置 13b 的管套的部分。相应地， 输出切换引导装置 13b 的管套的外 直径的一部分被去除以允许管套 417a、 417b 的一部分插入到输入切换引导装置 13a 的管套 417a、 417b 中。这为上述实施方案的切换引导装置 13a、 13b 提供了额外的稳定性。
在图 4 中所示的切换引导装置 13a、 13b 的截面图显示出， 在该实施方案中， 如果球 轴 3 平行于传动装置 100 的纵向轴线 11， 则背离侧的平表面 14 的轮廓垂直于纵向轴线 11， 直到引导轮 21 与切换引导装置 13a、 13b 接触的径向点。切换引导装置 13a、 13b 的凸起形 状的曲线轮廓从该点朝切换引导装置 13a、 13b 的周边伸出来。在一些实施方案中， 切换引 导装置 13a、 13b 的凸曲线板 97 不是径向的， 但由多个半径构成， 或具有双曲线、 渐近线或其 它形状。随着传动装置 100 向低切换， 输入引导轮 21a 在切换引导装置 13a 的平坦部分 14 朝纵向轴线 11 滚动， 输出引导轮 21b 在切换引导装置 13b 的凸曲线部分 97 远离纵向轴线 11 滚动。 输入引导轮 21a、 21b 能够通过将输入切换引导装置 13a 的具有阳螺纹的管套拧到 输出切换引导装置 13b 的具有阴螺纹的管套 ( 反之亦然 )， 并将切换引导装置 13a、 13b 螺纹 地接合在一起而相互连接起来。一个切换引导装置 13a、 13b( 输入或输出 ) 还能够被推压 到另一个切换引导装置 13a、 13b 中。切换引导装置 13a、 13b 还能够通过其它的方法， 例如 胶水、 金属粘合剂、 焊接或其它方式接合在一起。
两个切换引导装置 13a、 13b 的凸曲线板 97( 作为凸轮表面 ) 分别与多个引导轮 21 接触并对其推挤。各个切换引导装置 13a、 13b 的平表面 14 和凸曲线板 97 与引导轮 21 接 触， 从而使得在切换引导装置 13a、 13b 轴向地沿着纵向轴线 11 移动时， 引导轮 21 通常以径向方向沿着切换引导装置 13a、 13b 的表面 14、 97 安放 (ride)， 迫使支腿 2 径向地朝向纵向 轴线 11 或远离纵向轴线 11， 从而改变球轴 3 的角度和相关的球 1 的旋转轴。
参照图 4 和图 7， 一些实施方案的惰轮 18 位于在切换引导装置 13a、 13b 的第一侧 和套部分之间形成的槽中， 因此与切换引导装置 13a、 13b 协调地移动。在某些实施方案中， 惰轮 18 通常为管状， 其一个外直径沿其内直径的中心部分基本是圆柱形的， 并在其内直径 的各端具有输入和输出惰轮轴承 17a、 17b。在其它的实施方案中， 凸轮 18 的外直径和内直 径可以是非均匀的并能够变化或具有任意的形状， 例如倾斜的或弯曲的。惰轮 18 具有两 个侧， 一侧接近于输入定子 80a， 另一侧接近于输出定子 80b。惰轮轴承 17a、 17b 在惰轮 18 和切换引导装置 13a、 13b 之间提供滚动接触。惰轮轴承 17a、 17b 同轴地位于切换引导装置 13a、 13b 的套部分的周围， 允许惰轮 18 自由地绕传动装置 100 的轴旋转。套 19 围绕传动装 置 100 的纵向轴线 11 设置， 并设置在所述切换引导装置 13a、 13b 的内直径内部。套 19 通 常为管状组件， 并被保持为与切换引导装置 13a、 13b 中的每一个的内轴承座圈 (race) 表面 通过输入套轴承 172a 和输出套轴承 172b 可操作地接触。套轴承 172a、 172b 通过沿与切换 引导装置 13a、 13b 的座圈互补的外轴承座圈滚动而使套 19 旋转。惰轮 18、 惰轮轴承 17a、 17b、 套 19、 切换引导装置 13a、 13b 和套轴承 172a、 172b 共同形成惰轮组件 402， 如图 4 所示。 参照图 4、 7 和 8， 一些实施方案的套 19 的内直径具有螺纹， 以接纳随动杆 (idler rod)171 的螺纹插入。随动杆 171 通常为圆柱形的杆并沿着传动装置 100 的纵向轴线 11 设置。在一些实施方案中， 随动杆 171 至少部分地沿其长度方向上车有螺纹， 以允许插入套 19。随动杆 171 的第一端 ( 面向传动装置 100 的输出侧 ) 优选地螺纹穿过套 19 并延伸通 过套 19 的输出侧， 随动杆 171 的第一端在套 19 的输出侧插入输出盘 101 的内直径中。
如图 8 所示， 在一些实施方案中， 输出盘 101 通常为圆锥形盘， 其形成为辐条以减 少重量， 并具有从其内直径轴向地朝传动装置 100 的外侧延伸的管状套部分。输出盘 101 将输出扭矩传输到驱动轴、 轮或其它的机械设备。输出盘 101 与球 1 在它们的输出侧接触， 并以与传动装置的输入旋转不同的速度旋转 ( 以不同于 1 ∶ 1 的比率 )。输出盘 101 用来 在其第一端引导随动杆 171 并将其居中， 从而使得套 19、 惰轮 18 和切换引导装置 13a、 13b 与传动装置 100 的轴线同心。作为一种选择， 环形轴承可位于随动杆 171 的上方 ( 随动杆 171 和输出盘 101 的内直径之间 )， 以减少摩擦。随动杆 171、 套 19、 切换引导装置 13a、 13b 和惰轮 18 可操作地连接， 并在切换传动装置 100 时， 全部协作地轴向移动。
参照图 2， 锥形弹簧 133( 位于输入切换引导装置 13a 和定子 80a 之间 ) 将传动装 置 100 向低进行切换压。参照图 1， 输出盘轴承 102( 在输出盘 101 的周边附近与轴承座圈 接触 ) 吸收由传动装置 100 生成的轴向力并将其传送到壳 40。壳 40 具有相应的轴承座圈， 以引导输出盘轴承 102。
参照图 4、 5 和 7， 切换引导装置 13a、 13b 的轴向移动的限制限定出传动装置的切 换范围。轴向移动由定子盘 81a、 82b 中的内面 88a、 88b 限定， 内面 88a、 88b 与切换引导装 置 13a、 13b 接触。切换引导装置 13a 以非常高的传动比与输入定子盘 81a 中的内面 88a 接 触， 切换引导装置 13b 以非常低的传动比与输出定子盘 81b 中的内面 88b 接触。在许多实 施方案中， 切换引导装置 13a、 13b 的凸曲线板 97 的曲率函数依赖于从球 1 的中心到引导轮 21 中心的距离、 引导轮 21 的半径、 在两个引导轮 21 与球 1 的中心之间形成的线之间的角 度、 以及球 1 的轴倾斜的角度。上述关系的实施例将参照图 25、 26 和 27 在下面进行描述。
现在参照图 1、 5 和 7 描述的实施方案， 一个或多个定子轮 30 能够使用定子轮销钉 31 附接到每个支腿 2， 定子轮销钉 31 插入穿过各个支腿 2 中的孔。定子轮销钉 31 的大小 适中， 并允许定子轮 30 自由地在其上旋转。定子轮 30 沿定子曲线板 82 面向球 1 的凹曲线 表面 90 滚动。定子轮 30 提供了轴向支撑， 以防止支腿 2 轴向地移动， 并在传动装置 100 切 换时确保球轴 3 能够容易地倾斜。
参照图 1 和图 7， 形成为轮辐的输入盘 34( 位于定子 80a 的邻近位置 ) 部分地封装 (encapsulate) 定子 80a 但不与其接触。输入盘 34 可具有两个或更多的轮辐， 或可以是实 心的盘。轮辐减少了重量并有助于传动装置 100 的组装。在其它的实施方案中， 可使用实 心的盘。输入盘 34 具有两个侧， 第一侧与球 1 接触， 第二侧背对第一侧。输入盘 34 通常是 环形盘， 并在其内直径同轴地配合有一组阴螺纹或螺母 37 上并从其径向地延伸。如果使用 的壳 40 的类型是封装球 1 和输入盘 34 并安装到刚性支撑结构 116( 例如， 具有传统的螺栓 的通过壳 40 的凸缘中的螺栓孔插入的底盘或框架 )， 则输入盘 34 的外直径被设计成配合在 壳 40 内。如上所述， 输入盘 34 沿着其第一侧 ( 面向球 1 的侧 ) 的唇缘上的圆周滑动台或 轴承表面与球 1 旋转接触。还如上所述， 输入盘 34 的一些实施方案具有一组插入到其内直 径中的阴螺纹 37 或螺母 37， 螺母 37 拧到螺杆 35 上， 从而将输入盘 34 和螺杆 35 接合。
参照图 1 和 4， 螺杆 35 附接于驱动轴 69 并被其旋转。驱动轴 69 通常为圆柱形并 具有内孔、 轴向地面向输出侧的第一端、 轴向地面向输入侧的第二端以及通常恒定的直径。 在第一端， 驱动轴 69 刚性地附接到输入扭矩设备 ( 通常为齿轮、 链轮齿或来自电机的曲轴 ) 并由其来转动。驱动轴 69 具有轴向花键 109， 花键 109 从驱动轴 69 的第二端延伸以接合 并旋转在螺杆 35 的内直径上形成的相应的一组花键。一组中心驱动轴斜面 99( 在第一侧 通常是与驱动轴 69 同轴环形盘中的一组升高的倾斜表面 ) 具有与驱动轴 99 中的花键 109 相配的配合尖端 (mating prong)， 由驱动轴 69 旋转并能够沿驱动轴 69 轴向地移动。销钉 环 195 与中心驱动轴斜面 99 的第二侧接触。销钉环 195 是同轴地位于随动杆 171 上的刚 性环， 并能够轴向移动以及具有横向孔， 横向孔的作用是保持惰轮销钉 196 与随动杆 171 对 齐。惰轮销钉 196 是比销钉环 195 的直径稍长的拉长刚性杆， 并被通过随动杆 171 中的拉 长细槽 173 插入， 以及在其插入到销钉环 195 的孔中时在其第一端和第二端处稍微超出销 钉环 195。随动杆 171 中的拉长细槽 173 允许随动杆 171 在传动装置 100 从 1 ∶ 1 的比率 向高切换时向右移动 ( 在从图 1 中看时 )， 并且不接触销钉 196。然而， 在传动装置 100 从 1 ∶ 1 的比率向低切换时， 拉长细槽 173 的输入端的侧与销钉 196 接触， 并接着通过销钉环 195 可操作地与中心驱动轴斜面 99 接触。这样， 在传动装置处于 1 ∶ 1 和更低的传动比时， 随动杆 171 可操作地连接到中心驱动轴斜面 99， 从而使得在随动杆 171 轴向地移动时， 中心 驱动轴斜面 99 与随动杆 171 一起移动。中心驱动轴斜面 99 的斜表面可以是螺旋的、 弯曲 的、 线性的或任意其它形状， 并可操作地与一组相应的中心轴承盘斜面 98 接触。中心轴承 盘斜面 98 具有与中心驱动轴斜面 99 互补和相对的斜面。在第一侧 ( 其面向传动装置 100 的输出侧 )， 中心轴承盘斜面 98 面向中心驱动轴斜面 99， 并与中心驱动轴斜面 99 接触并由 其驱动。
中心轴承盘斜面 98 刚性地附接到轴承盘 60， 轴承盘 60 通常为被设置为绕传动装 置 100 的纵向轴线 11 轴向旋转的环形盘。轴承盘 60 在其背离球 1 的侧的周边附近具有轴 承座圈， 轴承座圈与轴承盘轴承 66 接触。轴承盘轴承 66 是位于轴承盘 60 周边的环形推力轴承， 并位于轴承盘 60 和输入盘 34 之间。轴承盘轴承 66 为轴承盘 60 提供轴向和径向支 撑， 并反过来由壳帽 67 中的轴承座圈支撑， 壳帽 67 与壳 40 一起作用以部分地封装传动装 置 100 的内部分。
参照图 1， 壳帽 67 通常为从驱动轴 69 延伸的环形盘， 并具有从其周边 ( 或在其附 近 ) 朝向外端延伸的管状部分以及具有穿过其中心的孔。壳帽 67 吸收传动装置 100 产生 的轴向力和径向力， 并将传动装置 100 密封， 以此来防止润滑剂泄漏和污染物进入。 壳帽 67 在一些实施方案中是固定的， 并用传统的固定方法刚性地附接到壳 40， 或在其外直径上具 有阳螺纹， 该阳螺纹与壳 40 内直径中相应的阴螺纹配合。如上所述， 壳帽 67 具有在轴承盘 60( 位于壳帽 67 的管状延伸部分的外端的内侧 ) 的外周附近与轴承盘轴承 66 接触的轴承 座圈。壳帽 67 还具有面向位于其环形部分的内直径附近的外侧的第二轴承座圈， 第二轴承 座圈与驱动轴承 104 配合。驱动轴承 104 是为驱动轴 69 提供轴向和径向支撑的组合推力 和径向轴承。驱动轴 67 具有在其面向输入侧的外直径上形成的、 与驱动轴承 104 配合的轴 承座圈， 其将由螺杆 35 产生的轴向力传输到壳帽 67。输入轴承 105 为驱动轴 69 增加支撑。 输入轴承 105 轴向地位于驱动轴 69 上方并与壳帽 67 面向传动装置 100 的输入侧的内直径 上的第三座圈配合。锥形螺母 106( 通常为具有被设计用来为输入轴承 105 提供跑合面的 圆柱形螺母 ) 拧到驱动轴 69 上并支撑输入轴承 105。
参照图 1 中描述的实施方案， 一组多个外周斜面 61( 通常绕纵向轴线 11 形成环 ) 刚性地附着到轴承盘 60。 外周斜面 61 是多个径向地围绕在纵向轴线 11 周围的倾斜表面并 面对外侧， 外周斜面 61 抵靠在轴承盘 60 中或在其中形成。该倾斜的表面可以是弯曲的、 螺 旋的、 线性的或其它的形状， 并且其中每一个都建立产生施加到多个斜面轴承 62 中的一个 的轴向力的楔子。斜面轴承 62， 是球形的但也可以是圆柱、 圆锥、 或其它的几何形状， 并设 置在轴承保持件 63 中。在这里描述的实施方案的轴承保持件 63 通常为环形并具有多个容 纳单个斜面轴承 62 的孔。一组输入盘斜面 64 刚性地连接到输入盘 34 或作为其一部分形 成。在一些实施方案中的输入盘斜面 64 与具有面向输入侧的斜面的外周斜面 62 互补。在 其它的实施方案中， 输入盘斜面 64 具有将斜面轴承 62 刚性地对齐并居中的轴承座圈的形 式。斜面轴承 62 通过上滚或下滚外周斜面 61 和输入盘斜面 64 的倾斜表面来响应扭矩中 的变化。
现在参照图 1 和图 4， 轴向力发生器 160 由多个组件构成， 这些组件产生轴向力并 将其施加到输入盘 34， 以增加输入盘 34 和球 1 之间的正常接触力， 轴向力发生器 160 是输 入盘 34 用来在滚动的球 1 中使用的摩擦组件。传动装置 100 产生足够的轴向力， 从而使得 输入盘 34、 球 1 和输出盘 101 在它们的接触点不会滑动， 或仅以可接受的量滑动。 随着施加 到传动装置 100 的扭矩幅度的增加， 需要适当的附加轴向力来防止滑动。此外， 更多的轴向 力需要来防止在低于、 高于或等于 1 ∶ 1 的速率时的滑动。然而， 在高于或等于 1 ∶ 1 时提 供太大的轴向力将会缩短传动装置 100 的使用周期， 并降低效率和 / 或有需要较大的组件 来吸收增加的轴向力。 理想的是， 轴向力发生器 160 随着传动装置 100 的切换和随着扭矩的 变化来改变施加到球 1 的轴向力。在一些实施方案中， 传动装置 100 实现了上述两个目标。 螺杆 35 被设计并配置成提供与由外周斜面 61 产生的轴向力分离并不相同的轴向力。在一 些实施方案中， 螺杆 35 产生轴向力小于外周斜面 61 产生的轴向力， 尽管在其它的传动装置 100 的变种中， 螺杆 35 配置成比外周斜面 61 产生的轴向力大。在扭矩增加后， 螺杆 35 旋转并稍微进入螺母 37， 以与扭矩的增加成比例地增加轴向力。如果传动装置 100 处于 1 ∶ 1 的比率， 并且用户或车辆切换到低速， 则随动杆 171 和套 19、 套轴承 172、 切换引导装置 13a、 13b 和惰轮 18 一起轴向地朝输入侧移动。随动杆 171 通过销钉 196 和销钉环 195 与中心 驱动轴斜面 99 接触， 这使得中心驱动轴斜面 99 轴向地朝输出侧移动。中心驱动轴斜面 99 的斜表面接触中心轴承盘斜面 98 的相对斜表面， 这使得中心轴承盘斜面 98 旋转轴承盘 67 并将外周斜面 61 与斜面轴承 62 和输入盘斜面 64 接合。中心驱动轴斜面 99 和中心轴承盘 斜面 98 执行扭矩分离的功能， 即， 将一些扭矩从螺杆 35 移向外周斜面 61。 这就增加了通过 外周斜面 61 被导向的传输扭矩的百分比， 并且由于外周斜面 61 对扭矩敏感 ( 如上所述 )， 所以生成的轴向力增加。
仍然参照图 1 和图 4， 在切换到低时， 惰轮 18 轴向地朝输出侧移动， 并由接触面中 的反作用力向低拉动。惰轮 18 朝低移动得越多， 其被更强地拉动。该 “惰轮拉动” ( 随着通 过接触面的法向力和切换角的增加而增加 ) 还在切换到高时发生。在接触面中剪力的集合 导致发生惰轮拉动， 惰轮拉动的影响称为自旋 (spin)。 在三个接触面中发生自旋， 即球与输 入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 接触的点。与球 1 与输入和输出盘 34、 101 之间的自旋产生 的合力相比， 惰轮 18 和球 1 之间自旋产生的合力最小。由于在惰轮 18 和球 1 交界的接触 面处产生的自旋最小， 所以该接触面为了下面的解释而忽略。自旋可以看作是在输入盘 34 和球 1 处以及在输出盘 101 和球 1 处的接触面中的效率耗损。自旋产生的剪力垂直于球 1 和盘 34、 101 的旋转方向。在 1 ∶ 1 比率时， 由于自旋或接触自旋产生的剪力在输入和输出 接触面处是相等和相反的， 所以基本被抵消。在这种情况下不存在惰轮 18 上的轴向拉动。 然而， 在传动装置 100( 例如 ) 朝向低切换时， 输入盘 34 和球 1 处的接触面更远离球 1 的轴 线和极点而移动。这就降低了自旋和所产生的垂直于旋转方向的剪力。同时， 输出盘 101 和球 1 接触面更移近到球 1 的轴线和极点， 这增加了自旋和合成的剪力。这就产生了在传 动装置 100 的输入和输出侧由自旋产生的剪力不相等的情况， 并且因为输出接触中的剪力 较大， 所以输出盘 101 和球 1 之间的接触面移近球 1 的轴线。传动装置 100 切换得越低， 在 接触面中施加到球 1 上的剪力就越强。在切换到高时， 由自旋在球 1 上产生的剪力施加相 反方向的力。 附接到球轴 3 的支腿 2 将该拉力施加到切换引导装置 13a、 13b， 因为切换引导 装置 13a、 13b 可操作地附接到惰轮 18 和套 19， 所以轴向力被传输到随动杆 171。随着越过 接触的法力的增加， 在所有比率时的接触自旋的影响增加， 效率就下降。
仍然参照图 1 和图 4， 当传动装置 100 切换到低时， 传递到随动杆 171 的拉力引起 朝向左边的轴向力， 如图 1 所示， 这一轴向力使得输入扭矩从螺杆 35 切换到外周斜面 61。 当传动装置 100 切换到更低时， 随动杆 171 的拉力更大， 使得中心驱动轴斜面 99 和中心轴 承盘斜面 98 之间产生相对移动， 并且向外周斜面 61 切换更大的扭矩。这减小了通过螺杆 35 传输的扭矩， 并增加了通过外周斜面 61 传输的扭矩， 从而使得轴向力增加。
参照图 1 和图 9 描述脱离装置 ( 由将被描述的几个部件构成 )。脱离装置位于输 入盘 35 和轴承盘 60 之间， 并在输出旋转大于输入旋转时松开传动装置 100。 脱离装置由多 个部件构成， 包括输入盘连接器 121( 通常为刚性地在其周边附接到输入盘 34 的圆柱形拉 长销钉 )， 其从输入盘 35 朝向轴承盘 60 以基本上平行于传动装置 100 的纵向轴线 11 的方 向突出。输入盘连接器 121 在第一端接合离合杆 122。离合杆 122 通常是刚性材料的 L 型 扁平件， 并具有延伸作为其短支腿的第一端和延伸作为其长支腿的第二端， 从其支腿的交叉处的接头 (joint) 枢接于预装料器 (preloader)123 上。输入盘连接器 121 与离合杆 122 的第一端的接合是滑动接合， 并允许连接器 121 和离合杆 122 之间的相对移动。 离合杆 122 的接头通过位于预装料器 123 上的通孔形成。 123 是柔性的、 拉长的杆， 其还可以是正方、 扁 平或其它截面形状， 并在其第一端附接到径向地通过轴承保持件 63 延伸的孔， 在其第二端 则被刚性地附接到驱动轴 69。预装料器 123 可以将斜面轴承 62 向上偏压到外周斜面 61， 预装料器 123 还能够在脱离装置激活的时间内使得输入盘 34 与球 1 脱离， 并能作为用于其 它组件 ( 例如， 脱离装置 120 的组件 ) 的附接装置。离合杆 122 附接有制转杆 (pawl)124。 制转杆 124 通常为楔形状， 在其第一端逐渐变细为点， 在其第二端为圆形并具有通孔。制转 杆销钉 125 插入到离合杆 122 的第二端的孔中， 以此将制转杆 124 附接到离合杆 122， 并允 许制转杆 124 绕制转杆销钉 125 旋转。制转杆 124 与盘形棘齿 126 配合并与其接触， 盘形 棘齿 126 绕其圆周具有齿， 并抵靠离合杆 122 的后面而平躺设置。在棘齿 126 的中心处具 有孔， 预装料器 123 通过该孔与离合杆 122 邻接， 该孔还径向地向内朝向传动装置 100 的纵 向轴线 11。棘齿 126 通过传统的固定件保持于适当的位置， 并能够绕预装料器 123 旋转。 棘齿斜角 (ratchet bevel)127( 在其外周具有斜角齿的齿轮 ) 被刚性和同轴地附接到棘齿 126 并构成其一部分。在棘齿斜角 127 中的齿与斜角齿轮 128 啮合。斜角齿轮 128 在该描 述的实施方案中是刚性地附接到轴承盘 60 的环， 但是， 其可附接到其它的旋转组件， 例如 驱动轴 69 和中心驱动轴斜面 99。斜角齿轮 128 绕其外周具有与棘齿 126 的齿配合的齿。 主弹簧 129( 具有多圈的螺旋弹簧， 如图 11 所示 ) 同轴地设置在传动装置 100 的纵向轴线 11 周围， 并在其第一端附接于输入盘 34， 在其第二端附接于轴承盘 60。主弹簧 129 挤压输 入盘 34， 以绕螺杆 35 旋转或从其松开， 从而使得输入盘 34 与球 1 接触。
仍然参照图 1 和图 9， 当传动装置 100 的输入旋转停止， 输出盘 101 由一个或多个 轮、 传动装置或其它输出旋转装置继续旋转时， 球 1 由输出盘 101 驱动。接着， 球 1 以第一 方向旋转输入盘 34， 以 “缠绕” 在螺杆 35 上并与球 1 分离。由输入盘 34 以相同的第一方向 旋转的输入盘连接器 121 同离合杆 122 和制转杆 124 接触并使得它们以第一方向旋转。制 转杆 124 由制转杆张紧装置 ( 未显示 ) 偏压， 以与棘齿 126 的齿接触， 制转杆张紧装置可以 是同轴地位于制转杆销钉 125 之上的扭转弹簧。在制转杆 124 在棘齿 126 的齿上通过时， 制转杆 124 锁在棘齿 126 的齿上， 防止了输入盘 34 以第二方向从螺杆 35 松开并再次与球 1 接触， 像主弹簧 129 的偏压所产生的结果一样。由于棘齿斜角 127( 为棘齿 126 的一部分 ) 具有与斜角齿轮 128( 其不旋转 ) 互锁的齿， 所以防止了棘齿 126 以第二方向旋转。
在传动装置 100 的输入旋转重新启动时， 棘齿斜角 127 由轴承盘 60 以第一方向旋 转， 其使得棘齿斜角 127 和棘齿 126 以第二方向旋转， 因此使得制转杆 124 以第二方向旋 转， 这样就使得主弹簧 129 能够偏压输入盘 34， 从而以第二方向从螺杆 35 中松开并与球 1 接触。注意到这一点是很重要的 ： 在输入盘 34 以第一方向旋转时， 在第一端附接到预装料 器 123 的轴承保持件 63 使预装料器 123 相对于输入盘 34 旋转。这是因为在输入盘 34 以 第一方向旋转时， 斜面轴承 62 相对于输入盘 34 旋转。同样， 在传动装置 100 的输入旋转重 新启动时， 由于相同的相对旋转， 轴承盘 60 相对于预装料器 123 旋转。这些动作使得脱离 装置 120 接合和松开。
参照图 1 和 15， 闭锁装置 (1atch)115 刚性地附接到输出盘 34 的面对轴承盘 60 的 侧， 并与刚性地附接到钩控制杆 (hook lever)113 两端的第一端的钩 114 接合。钩控制杆113 是在其第一端具有钩 114 和在其第二端具有钩铰接装置 116 的拉长柱。闭锁装置 115 具有接合区域或开口， 接合区域或开口大于钩 114 的宽度并在输入盘 34 和轴承盘 60 相互 相对移动时， 在钩 114 的边界内为钩 114 提供相对于纵向轴线 11 径向移动的额外空间。钩 铰接装置 116 与中间铰接装置 119 接合， 并形成了与第一铰接装置销钉 111 的铰接接合。 中 间铰接装置 119 与输入盘控制杆 112( 其通常为具有两端的拉长柱 ) 整体形成。在输入盘 控制杆 112 的第二端具有通过使用第二铰接装置销钉 118 与铰接装置托架 110 接合的输入 盘铰接装置 117。铰接装置托架 110 通常是支撑钩 114、 钩控制杆 113、 钩铰接装置 116、 第 一铰接装置销钉 111、 中间铰接装置 119、 输入盘控制杆 112、 第二铰接装置销钉 118 和输入 盘铰接装置 117 的基座 (base)， 并在面向输入盘 34 的侧刚性地附接到轴承盘 34。在闭锁 装置 115 和钩 114 接合时， 防止斜面轴承 62 滚动到没有给驱动盘 34 提供正确量的轴向力 的外周斜面 61 上的区域。这种正接合确保了通过外周斜面 61 施加到斜面轴承 62 的所有 旋转力传输到输入盘 34。预装料器 123 在第一端附接到驱动轴 69 并径向地向外延伸。预 装料器 123 在第二端与输入盘控制杆 112 接触， 以将输入盘 34 远离球 1 偏压， 从而使得在 输入盘 34 与球 1 分离时， 输入盘 34 被偏压保持不连接。
参照图 10， 公开了传动装置 100 的替换的轴向力生成器的剖视图。 为了简便， 仅显 示了上述轴向力生成器和图 10 中的轴向力生成器的差异。所显示的轴向力生成器包括一 个或多个回动杆 261。回动杆 261 通常为扁平、 不规则形状的凸轮件， 并且每一个都具有偏 心设置的枢纽孔以及径向地朝向枢纽孔内侧的第一侧和径向地朝向枢纽孔外侧的第二侧。 各个回动杆 261 的第一侧都安装到随动杆 171 中的拉长槽 173 中。在传动装置 200 朝低切 换时， 拉长细槽 173 接触回动杆 261 的第一侧， 回动杆 261 以插入到回动杆 261 的枢接孔中 的回动销钉 262 形成的轴线旋转。在拉长槽 173 的端部接触的第一端， 各个回动杆 261 的 第一侧朝传动装置 100 的输出侧移动， 回动杆 261 的第二侧朝传动装置 100 的输入侧移动， 以此执行回动杆 261 的凸轮功能。通过增加和减少所述第一和第二侧的长度， 回动杆 261 可被设计为减少它们轴向地朝输入侧移动的距离， 以及增加它们生成的力。回动杆 261 能 够以这样的方式设计， 以建立调整它们所产生的轴向力的机械有益效果。 在它们的第二侧， 在传动装置 100 朝低切换时， 每个回动杆 261 都与中心螺杆斜面 298 的输出侧接触。每个 回动杆 261 都通过回动销钉 262 附接到控制杆环 263， 回动销钉 262 可被压入或拧到控制杆 环 263 中的孔中并将回动杆 261 保持在适当的位置。控制杆环 263 是环形形状装置， 其安 装在随动杆 171 周围并轴向地沿其滑动， 且具有一个或多个通过其允许回动杆 261 插入和 定位的矩形槽。
仍然参照图 10 中描述的实施方案， 一组中心螺杆斜面 299 刚性地附接到螺杆 35 并可由螺杆 35 旋转。该实施方案的中心螺杆斜面 299 类似于图 4 中描述的中心螺杆斜面 99， 这是因为中心螺杆斜面 299 形成为在具有面向输出侧的第一侧和面向输入侧的第二侧 的盘的第二侧上的斜面。 在传动装置 100 朝低切换时， 回动杆 261 的第二侧推压中心螺杆斜 面 299 的第一侧。经由上述花键 109 被花键地接合到驱动轴 69 的中心螺杆斜面 299 被驱 动轴 69 旋转、 能够沿着纵向轴线 11 轴向移动、 并且除了中心螺杆斜面 299 是面向传动装置 100 的输入侧而不是输出侧之外， 类似于前述实施方案中的中心驱动轴斜面 99。中心螺杆 斜面 299 与相对的一组中心轴承盘斜面 298 接触， 中心轴承盘斜面 298 自由地相对于驱动 轴 69 旋转并与在图 4 中描述的中心轴承盘斜面 98 相似 ( 除了中心轴承盘斜面 298 是面向传动装置 100 的输出侧而不是输入侧之外 )。随着回动杆 261 将中心螺杆斜面 299 轴向地 朝中心轴承盘斜面 298 推动， 产生了中心螺杆斜面 299 和中心轴承盘斜面 298 的斜面的相 对旋转， 这使轴承盘 60 旋转到使外周斜面 61 接合的位置， 以此将扭矩切换到外周斜面 61， 并增加了产生的轴向力的量。
现在参照图 11， 公开了图 1 中的传动装置 100 的替换的实施方案的剖视图。为了 简化起见， 仅描述前面传动装置 100 和该传动装置 300 之间的差别。传动装置 300 具有替 换的保持件 389、 替换的脱离装置 ( 图 13 和 14 中的部件 320) 和替换的轴向力生成器。此 外， 在图 11 中描述的实施方案中， 锥形弹簧 133 移动到传动装置 300 的输出侧， 并将向高切 换。
现在参照图 11 和 12， 公开了一种替换的保持件 389。保持件 389 包括输入和输出 定子盘 381a、 381b， 然而为了便于观察， 省略输出定子盘 381b。许多实施方案的输出定子 381b 在结构上类似于输入定子 381a。多个定子曲线板 382 附接于定子盘 381a、 381b， 并具 有面向球 1 的第一侧和背离球 1 的第二侧。定子曲线板 382 中的每一个的第二侧 391 是抵 靠定子盘 381a、 381b 中的一个平躺的扁平表面。定子曲线板 382 具有两个用来以传统的固 定件或其它类型的附接装置将其附接到定子盘 381a、 381b 的通孔。定子曲线板 382 在它们 第一侧的每一个上具有矩形槽， 多个扁平间隔装置 383 穿过所述矩形槽被插入以连接定子 381。扁平间隔装置 383 用来设置定子 381 间的距离， 在定子 381 之间建立结实的连接， 并 确保定子 381 平行和对齐。 该描述的设计使用了基本为扁平的定子盘 181。 因此， 定子盘 181 能够使用基本上 为扁平的刚质材料片来制造。定子盘 181 可以以任意大量廉价的制造技术 ( 例如， 冲压、 精 密冲裁或工业中公知的其它技术 ) 来生产。该设计的定子盘 181 能够从薄金属或金属片、 塑料、 陶瓷、 木材或纸产品或任意其它材料中制造。该描述的设计使得材料成本大量降低， 并允许制造那些相对不太昂贵的组件 ( 具有适当高的偏差 )。
现在参照图 11、 13 和 14， 公开了一种替换的脱离装置 320。图 13 是从传动装置 300 的轴线附近观察获得的剖视图， 图 14 是从通常径向地向内朝向中心的传动装置 300 的 上部和外侧观察获得的剖视图。前述实施方案的棘齿 126 和棘齿斜角 127 在该实施方案中 合并为一个与制转杆 124 接合并具有与锥齿轮 328 互锁的棘爪齿轮 326。在其它实施方案 中， 锥齿轮 328 可具有非锥齿轮齿。离合杆 322 是具有三个或更多孔的刚性、 扁 L 形状的组 件。在形成 “L” 形状的两个支腿的联合处的最中心的孔将离合杆 322 可旋转并同轴地绕预 装料器 123 设置。接近离合杆 322 的长支腿端部附近的孔允许将制转杆销钉 125 插入以及 允许附接于制转杆 124 接合。接近离合杆 322 的端支腿端部附近的孔与输入盘连接器 321 配合， 并接受和保持配合到输入盘连接器 321 的槽中的离合器销钉 329。输入盘连接器 321 刚性地附接到输入盘 34 并具有与离合器销钉 329 滑动接合的槽。 另外， 替换的脱离装置 320 的操作与在图 1 和图 9 中描述的惰力运转装置 (coasting mechanism)120 的操作相同。
现在参照图 11 和图 15， 替换的轴向力发生器包括通常为锥形的楔子 360， 楔子 360 位于传动装置 300 的中心轴线并能够沿其轴向移动。锥形楔子 360 还与花键 109 配合。在 传动装置 300 朝低切换时， 锥形楔子 360 由随动杆 171 接合并以同随动杆 171 相同的方向 轴向移动。锥形楔子 360 在传动装置 300 的轴线附近与 AFG( 轴向力发生器 ) 控制杆 362 的第一端接触。AFG 控制杆 362 是具有第一半圆端部的拉长部件， 第一半圆端部与锥形楔
子 360 接合并从纵向轴线 11 径向地向外延伸到与输入盘控制杆 112 接合的第二端。AFG 控 制杆 362 用支轴销 361 附接到花键 109， AFG 控制杆 362 绕支轴销 361 旋转。支轴销 361 与 AFG 控制杆 362 枢接， 从而使得 AFG 控制杆 362 的第二端接合于输入盘控制杆 112。输入盘 控制杆 112 可操作地附接到轴承盘 60 并绕其旋转， 从而使得外周斜面 61 接合， 因此将输入 扭矩从螺杆 35 切换到外周斜面 61。 另外， 替换的轴向力发生器 360 的操作与参见并在其中 描述的图 4 和 5 的前述轴向力发生器相同。
现在参照图 16 和 17， 公开了图 1 中的传动装置 100 的替换实施方案。为了简化起 见， 仅描述图 17 中的传动装置 1700 同图 1 中的传动装置 100 的差别。图 1 中的传动装置 100 包括一个变速器。术语变速器可被用来描述传动装置 100 的改变输入到输出速度的比 率的组件。包括有该实施方案的变速器 401 的部件和组件包括图 5 中的球 / 支腿部件 403、 输入盘 34、 输出盘 101、 图 4 中的惰轮部件 402 和图 7 中的保持件 89。应该注意到变速器 401 的所有组件和部件可改变以最佳地适应传动装置 1700 的特殊应用， 在图 16 中描述了包 括变速器 401 的上述部件和组件的通常形式。
在图 17 中描述的传动装置 1700 的组件类似于传动装置 100， 但包括两个变速器 401。这种结构对于在具有小的直径或总尺寸的传动装置 1700 中需要高扭矩容量的应用中 是有益的。这种结构还消减了需要用来支撑轴承盘 114 和输出盘 101 的径向轴承， 从而增 加了整体效率。由于传动装置 1700 具有两个变速器 401， 所以每一个变速器 401 具有输出 侧， 而且传动装置 1700 也具有输出侧。因此， 具有三个输出侧， 在该结构中没有使用具有 “a” 和 “b” 的传统的或相似标记组件来区别输入和输出侧。然而， 如图 17， 右边是输入侧， 左边是输出侧。
参照图 17 到 19， 描述了环绕并封装传动装置 1700 的壳 423。壳 423 通常为圆柱 形并防止传动装置 1700 与外面组件接触和被弄脏， 以及附加地包含有润滑剂用于适当的 操作。壳 423 用通过壳孔 424 安装的标准固定件 ( 未显示 ) 附接到引擎、 框架或其它的刚 性体 ( 未显示 )。壳 423 在其输入侧 ( 具有壳孔 424 的侧或如图所示的右侧 ) 是开放的， 以接纳输入扭矩。输入扭矩从外部源传输到可为能够传输扭矩的长、 刚质的杆或轴的输入 驱动轴 425。输入驱动轴 425 经由花键、 键控法 (keying) 或其它方式将扭矩传输到轴承盘 428。轴承盘 428 盘形的刚性组件， 其能够吸收传动装置 1700 产生的大量轴向力， 并在设计 上与图 1 中的轴承盘 60 相似。在输入轴 425 的输入端上的凸缘 429 和轴承盘 428 之间， 输 入轴轴承 426 同轴地位于输入轴 425 的上方， 以允许在轴承盘 428 和输入轴 425 之间作小量 的移动。在轴承盘 429 开始旋转时， 外周斜面 61、 斜面轴承 62、 轴承保持件 63、 输入盘斜面 64 和输出盘 34 如前所述旋转。这会使得第一变速器 ( 输入侧的变速器 ) 中的球 1 旋转。
同时， 第二输入盘 431 随着输入轴 425 的旋转而旋转。第二输入盘 431 刚性地附 接到输入轴 425， 并能够用压在输入轴 425 上的限动螺母 ( 或通过焊接、 销钉或其它的附接 方法 ) 来固定 (key)。第二输入盘 431 位于传动装置 1700 的输出侧， 并与轴承盘 428 相对。 第二输入盘 431 和轴承盘 428 吸收外周斜面 61、 斜面轴承 62 和输入盘斜面 64 产生的大量 的作为法向力以防止在球 / 盘接触面处滑动 ( 如前所述 ) 的轴向力。第二输入盘 431 在形 状上类似于前述的输入盘 34， 并依赖于输入轴 425 的旋转 ； 第二输入盘 431 旋转第二变速 器 422 中的球 1。 第二变速器 422 通常为第一变速器 420 的对映体， 并更远离传动装置 1700 的输入侧， 从而使得第一变速器 420 位于第二变速器 422 和输入侧之间。如上所述， 第一变速器 420 中的球 1 通过它们与上述组件的滚动接触而使得输出 盘 430 旋转。尽管起到如前所述的输出盘 101 相同的功能， 但输出盘 430 具有两个相对的 接触表面， 并与两个变速器 420、 422 中的球 1 接触。从图 17 所示的截面图中看出， 输出盘 430 的形状可以是浅拱形或倒置的浅 “V” 形， 其端部具有与两个变速器的球 1 接触的接触表 面。输出盘 430 绕在第二变速器 422 的周围， 并通常以柱形形状朝输出侧延伸。在所述的 实施方案中， 输出盘 430 的柱形形状继续朝传动装置 1700 的输出侧延伸， 并环绕第二输入 盘 431， 在此之后， 输出盘 430 的直径减小， 接着在其退出壳 423 时再次变为小直径的普通 柱形形状。为了将输出盘 430 与第一和第二输入盘 34、 431 保持同心以及将其与第一和第 二输入盘 34、 431 对齐， 可使用环形轴承 434、 435 径向地与输出盘 431 对齐。壳轴承 434 位 于壳 423 的孔中并位于输出盘 430 上方， 输出盘轴承 435 位于输出盘 430 的孔中并位于输 入轴 425 的上方， 以提供附加的支撑。输出盘 430 可由两段 ( 将它们连接形成所述输出盘 430) 来构成。这就允许在输出盘 430 的圆柱形壳体内组装第二变速器 422。
如图 17 所示， 这能够通过沿输出盘 430 的大直径使用两个环形凸缘来完成。在一 些实施方案中， 环形凸缘通常位于沿输出盘 430 的大直径的中间位置。现在参照图 17、 20 和 21， 传动装置 1700 的球轴 433 类似于前述的球轴 3 并执行相同的功能。此外， 球轴 433 的作用是使球 1 倾斜以改变传动装置 1700 的速度比率。球轴 433 在它们各自的输出侧是 拉长的， 并延伸穿过输出定子 435 的壁。输出定子 435 类似于前述的输出定子 80b， 但是多 个径向的槽 436 自始至终穿透输出定子 435 的壁。输出定子 435 的槽 436 继续自始至终 穿过输出定子 435 的壁， 从而使得一系列等间隔的径向槽 436 从输出定子 435 的中心处的 孔附近径向地延伸到外周。球轴 433 具有同轴地位于它们拉长输出端上方的隔膜辊 (iris roller)407。隔膜辊 407 通常为能够在球轴 433 上旋转的圆柱形轮， 并被设计成安装在隔 膜板 (iris plate)409 的槽 411 内。隔膜板 409 为具有穿过其中心的孔的环形盘或板， 并 同轴地绕传动装置 1700 的纵向轴线 11 安装。隔膜板 409 的厚度大于各个隔膜辊 407 厚度 的两倍， 并具有径向地从上述孔的附近向外延伸到隔膜板 409 的周边附近的隔膜槽 (iris groove)411。在隔膜槽 411 径向地延伸时， 它们的环形位置也在改变， 从而使得在隔膜板 409 环形地绕纵向轴线 11 旋转时， 隔膜槽 411 沿它们各自的长度方向提供凸轮系统的功能。 换言之， 槽 411 从隔膜板 409 的中心的孔附近向外盘旋到接近其周边的各自位置。
隔膜辊 407 沿着它们的电表是辐射的， 并在它们的外角具有圆角， 从而使得在球 轴 433 倾斜时， 它们的直径在隔膜板 409 的槽 411 内保持不变。隔膜板 409 具有的厚度足 以允许隔膜辊 407 从两个变速器 402、 422 保持在隔膜板 433 的槽 411 内 ( 在所有的切换比 率 )。隔膜槽 411 以传统的隔膜板方式操作并使得球轴 433 在隔膜板 409 旋转时， 径向地向 内或向外移动。隔膜板 409 具有面对第一变速器的第一侧和面向第二变速器的第二侧， 并 同轴地环绕在传动装置 1700 的纵向轴线 11 周围， 并位于两个输出定子 435 中的邻近凸起 部 ( 从输出定子 435 延伸处出的管装延伸部分 ) 的上方。通过输出定子 435 的凸起部中的 轴向孔 ( 未示出 )， 两个输出定子 435 能够用传统的固定件附接在一起。输出定子 435 的凸 起部具有多个穿过它们中心的孔和多个从所述中心径向地向外设置的孔。 在一些实施方案 中， 输出定子 435 上的凸起部形成了稍微比隔膜板 409 宽的空间， 以使得隔膜板 433 自由旋 转， 一些实施方案使用凸起部和隔膜板 409 之间的轴承来准确地控制隔膜板 409 在输出定 子 435 之间的位置。隔膜缆线 (iris cable)406 在隔膜板 409 的外直径附近附接到隔膜板409 的第一侧， 并从连接点纵向地延伸。 隔膜缆线 406 的路线是以一定方向通过第一变速器 420 的输出定子 435， 从而使得在其被拉动时旋转隔膜板 409。隔膜缆线 406 在通过输出定 子 435 的外周附近的孔径后通过壳 423 到达传动装置 1700 的外部， 在这里隔膜缆线 406 能 够控制传动比。在隔膜板 409 的外直径附近附接有隔膜弹簧 (iris spring)408。隔膜弹簧 408 还被附接到第二变速器 422 的输出定子 435。隔膜弹簧 408 施加抵制隔膜板 409 由隔 膜缆线 406 施加的张力所产生的旋转的回弹力。在来自隔膜缆线 406 的张力释放时， 隔膜 弹簧 408 使得隔膜板 409 返回到其平衡位置。根据传动装置 1700 的应用， 隔膜板 409 可被 配置成在隔膜缆线 406 被拉动时， 隔膜板 409 将传动装置 1700 切换到较高的传动比， 以及 在隔膜缆线 406 上的张力释放时， 隔膜弹簧 408 将传动装置 1700 切换到低的比率。作为一 种替换， 隔膜板 409 可被配置成在隔膜缆线 406 被拉动时， 隔膜板 409 将传动装置 1700 切 换到较低的比率， 以及在隔膜缆线 406 上的张力释放时， 隔膜弹簧 408 将传动装置 1700 切 换到高比率。
参照图 16 和 17， 传动装置 1700 的具有两个变速器 420、 422 的实施方案在对齐传 动装置 1700 的附加滚动元件时， 需要高度的准确性。所有的滚动元件必须相互对齐， 否则， 将有损效率， 并且传动装置 1700 的使用寿命会下降。在组装期间， 输入盘 34、 输出盘 430、 第二输入盘 431 和惰轮组件 402 排列在相同的纵向轴线上。此外， 保持件 410( 在这些实施 方案中， 包括由如上所述的输出定子 435 联合的两个保持件 89) 也必须在该纵向轴线上对 齐， 以准确地设置球 / 支腿组件 403。为了简单而准确地完成上述对齐， 所有的滚动元件相 对于输入轴 425 设置。第一输入定子轴承 440 和第二输入定子轴承 444 设置在输入定子 440、 444 的孔中， 并位于输入轴 425 上方， 以帮助对齐保持件 410。位于 8Xt 输出定子 435 的孔以及输入轴 425 上方的输出定子轴承 442 也对齐保持件 410。第一引导轴承 441 位于 第一切换引导装置 13b 的孔中并位于输入轴 425 上方， 第二引轴承 443 位于第二切换引导 装置 13b 的孔中并位于输入轴 425 上， 以使得第一和第二惰轮组件 402 对齐。
参照图 18 和 19， 保持件 410 用前述的安装到壳槽 421 的壳连接件 383 附接于壳 423。壳槽 421 是壳 423 中的延伸到其输入侧 ( 壳 423 的开放的侧 ) 的纵向槽。在该描述 的实施方案中， 壳在输入侧通常是关闭的， 这在图 19 中未示出， 但是在输入侧是开放的并 具有径向地从壳 423 的另外的 (other wise) 圆柱体延伸的安装凸缘， 在凸缘上具有用于安 装壳 423 的壳孔 424。在组装的过程当中， 传动装置 1700 可插入到壳 423 中， 在其中壳连 接件 383 在壳槽 421 中对齐， 从而抵制施加到保持件 410 的扭矩以及防止保持件 410 旋转。 壳 423 中的壳连接件孔 412 允许固定件插入到壳连接件 383 的相应孔中， 以将保持件 410 固定到壳 423。
图 22 描述了传动装置 1700 的保持件 470 的替换实施方案。为了减少制造成本， 有时候最小化被制造的不同部件个数， 并设计能够使用成批生产工艺廉价地生产的部件是 更可取的。所显示的保持件 470 使用四个不同的低成本设计的部件， 并以通用的固定件来 组装这些不同的组件。定子 472 通常为扁平盘形状的部件并具有多个径向槽， 这些径向槽 从输入轴 425 通过其来旋转的中心孔附近径向地向外延伸。球轴 ( 在图 17 中的部件 433) 延伸穿过定子 472 上的槽。环绕在定子 472 的中心孔周围的多个孔 471 用于将定子 472 固 定到其它组件。 具有四个定子 472， 在该实施方案中， 这些定子相互之间是相似的， 并构成了 保持件 470 的部分。两个输入定子 472 位于保持件 470 的各个端部， 两个输出定子 472 位于保持件 472 的中心附近， 定子使用定子桥 477 刚性地附接到一起。
仍然参照图 22 中描述的实施方案， 定子桥 477 是盘形部件， 其具有中心孔并具有 位于定子桥 477 的内直径和外直径之间的通孔。 定子桥 477 中的孔与定子 472 中的孔互补， 以允许将定子 472 固定到定子桥 477。隔膜板 409( 未示出 ) 径向地位于定子桥 477 的外侧 并轴向地位于输出定子 472 之间。在一些实施方案中， 定子桥 477 比隔膜板 409 稍厚， 以允 许隔膜板 409 自由旋转， 而在其它一些实施方案中， 在输出定子 472 和隔膜板 409 之间、 以 及在定子桥 477 和隔膜板 409 之间具有轴承。因此， 定子桥 477 的外直径用来定位隔膜板 409 的内直径， 并设置隔膜板 409 的轴线。
间隔装置 473 将输入定子 472 结合到输出定子 472。 在一个实施方案中， 间隔装置 473 由扁平材料 ( 例如， 金属片或金属板 ) 制成， 接着成形以产生它们独特的形状， 这将用于 几种用途。间隔装置 473 通常为扁平矩形片， 在它们的中心形成有孔 475 并在各端具有垂 直的延伸部分。间隔装置 473 设置定子 472 之间的正确距离、 形成保持件 470 的结构框架 以防止球 1 沿传动装置 1700 的纵向轴线的轨道移动、 将定子孔相互对齐从而使得定子 472 的中心是对齐的以及定子 472 的角方向是相同的、 防止保持件 470 扭曲或翘起、 提供定子轮 30 在其上滚动的滚动凹表面 479。每一个间隔装置 473 形成有两个端部， 端部从间隔装置 的其余部分的平面中弯曲以形成保持件 470 的安装区域 480 和曲面 479。间隔装置 473 在 与定子 472 接触的侧面中具有安装孔 481， 这些安装孔 481 与定子 472 中的相应的孔排在一 起， 以允许将间隔装置 473 固定到定子 472。间隔装置 473 中心附近的孔 475 为球 1 提供间 隙。
在一个实施方案中， 每一个球 1 具有两个间隔装置 473， 尽管可以使用更多或更少 的间隔装置 473。 每一个间隔装置 473 背对背地与其对称物中的间隔装置成对， 以构成 I 梁 (I-beam) 的形状。在一个实施方案中， 可使用铆钉 476 将间隔装置 473 连接到定子 472， 以 及将定子 472 连接到定子桥 477。在组装的过程当中， 铆钉 476 紧固地穿到定子 472、 间隔 装置 473 和定子桥 477 的孔中。在图 22 中仅描述了两个铆钉 476， 但是所有的铆钉可以使 用相同的设计。在第一变速器 420 中使用的间隔装置 473 还具有壳连接件 474， 壳连接件 474 通常从间隔装置 473 径向地向外延伸并接着通常垂直弯曲。一些实施方案中的壳连接 件 474 由例如金属片的扁平材料制成， 其被印模冲压并接着形成最终的形状。 壳连接件 474 可与间隔装置 473 整体形成或刚性地附接到间隔装置 473， 并径向地延伸到输入盘 34 和输 出盘 430 之间的壳 423。在一些实施方案中， 壳连接件 474 在制造间隔装置 473 的过程中作 为间隔装置 473 的一部分形成。在壳连接件 474 的垂直端中的壳连接件孔 478 与相应的壳 连接孔 ( 图 19 中的部件 412) 排在一起， 从而使得保持件 470 能够用标准的固定件固定到 壳 423。
图 22 中显示的设计使用了基本上为扁平并能够使用基本为扁平的刚性材料片制 造的定子盘 472。此外， 具有和不具有壳连接件 474 的间隔装置 473 基本上也是扁平的， 并 能够由扁平的材料片形成， 尽管在许多实施方案中， 壳连接件 474 的垂直端、 安装区域 480 和曲面 480 在连续的弯曲步骤中形成。定子盘 472 和间隔装置可通过多种廉价的制造工艺 形成， 例如， 冲压、 精密冲裁或本领域公知的工艺。 该设计的定子盘 472 和间隔装置 473 可由 薄金属片、 塑料、 陶瓷、 木材或纸材或其它任意材料制成。如参照图 12 在上面描述的那样， 所显示的设计减少了材料成本， 并降低了将这些并不昂贵的组件制造为适当高的公差范围的制造成本。此外， 尽管在图 22 中显示的实施方案显示了用于传动装置的双腔设计， 但是 通过上述处理制造出的组件也可用于保持件 470 的单腔设计。作为一个实施例， 两个所显 示的定子盘 472 可附接到间隔装置 473( 具有图 22 右边的壳连接件 474) 以生成单腔设计， 用于和本文中描述的实施方案一起使用。
图 23 描述了用于和图 1 和图 17 中的传动装置 100、 1700 一起使用的球 1 的实施 方案。球 1 具有螺旋槽 450， 其抽吸通过球 1 的润滑剂。在一个实施方案中， 使用两个螺旋 槽 450， 螺旋槽 450 开始于球 1 中的孔端部并延续通过孔的另一端。螺旋槽 450 运送通过 球 1 的润滑剂， 以消除热量， 并在球 1 和球轴 3、 433 之间提供润滑， 以提高效率并延长传动 装置 100、 1700 的使用寿命。
图 24 描述了图 5 中球 / 支腿组件 430 的替换支腿 460。与图 5 的支腿 2 比较， 支 腿 460 被简化， 并没有定子轮 30、 定子轮销钉 31、 引导轮 21 或引导轮销钉 22。支腿 460 在 第一支腿背离球 1 的侧具有凸起表面， 该凸起表面配合到各定子 80 的相应凹槽 ( 未示出 ) 中。在面对球 1 的第二侧 465 上， 支腿 460 是凹的， 并具有形成在其径向内端的附近的支腿 凸轮 466 的凸曲线， 支腿凸轮 466 与切换引导装置 13 接触， 并轴向和径向地由切换引导装 置 13 设置。横向和纵向润滑剂通道 460、 464 分别允许润滑剂注入到支腿并被传送到不同 的区域。使用润滑剂来冷却传动装置 100、 1700 的支腿和其它部分， 而且还最小化支腿与切 换引导装置 13 和定子 80 接触的位置的摩擦。应该注意到， 在支腿 460 中可钻开或形成额 外的通道， 以将润滑剂送往其它区域， 任意的通道开口可用作润滑剂的入口。纵向通道 464 是穿过支腿 460 的长度的孔， 其通常在中心位置， 且延伸穿过底部并在各个支腿 460 的顶部 穿过球轴孔 461。 横向通道 462 为大致垂直于纵向通道 464 形成的盲孔， 并延伸超过第一支 腿侧 463。在如所述的一些实施方案中， 横向通道 462 与纵向通道 464 交叉并终止， 没有穿 透第二支腿侧 465。 在横向通道 462 与纵向通道 464 交叉的实施方案中， 润滑剂可在横向通 道 462 的开口处进入， 然后通过通道 464 传送。
在一些实施方案中， 球轴 3、 433 压配合在球 1 中， 并与球 1 一起旋转。球轴 3、 433 在球轴孔 461 内侧和辊 4 中旋转。润滑剂通过支腿 460 的顶部流到球轴孔 46 中 1， 在该处 润滑剂提供液体层以减小摩擦。
参照图 25-27， 公开了用于估计切换引导装置 13 上的凸曲线板 97 的图示方法。 为 了简化的目的， 惰轮 18、 惰轮轴承 17 和切换引导装置 13 被组合， 以简化一个实施方案的切 换引导装置 13 的正确曲线板 97 的分析和描述。为了描述和分析， 进行如下假设 ：
1. 球 1 的中心是固定的， 使得球 1 可绕其轴线旋转， 并且其轴线可旋转， 但是球 1 没有位移。
2. 球 1、 球轴 3、 343、 支腿 2 和引导轮 21 作为刚体旋转。
3. 惰轮 18 仅能够在 x 方向移动。
4. 惰轮 18 的外周表面与球 1 的圆周相切。
5. 切换引导装置 13 的侧与引导轮 21 的圆周相切。
6. 球 1 的角旋转使得切换引导装置 13 线性运动， 反之亦然。
7. 在球轴 3、 343 为水平或平行于纵向轴线 11 时， 每一个引导轮 21 和其各自的切 换引导装置 13 的接触点处于曲线板 97 的开始点， 在该处切换引导装置 13 的垂直壁过渡到 曲线板 97。在球 1 倾斜时， 只有一个引导轮 21 与曲线板 97 接触 ； 其它的引导轮 21 与切换引导装置 13 的垂直壁接触。
这一分析的目标是找出引导轮 21 与切换引导装置 13 上的曲线板 97 接触的点的 近似坐标 ( 作为球 1 的轴的倾斜角度的函数 )。如果描绘出不同球轴 3、 343 的坐标， 则可通 过遵循所有切换范围的引导轮 21/ 切换引导装置 13 的接触点的路径的坐标点来拟合曲线。
在旋转的角度为零时， 上述坐标在引导轮 21/ 切换引导装置 13 接触的起始位置 (x0， y0) 开始， 接着， 在球 1 倾斜的过程当中， 在各个增加的角度位置处改变。通过比较这 些坐标， 引导轮 21/ 切换引导装置 13 接触的位置 (xn， yn) 作为球 1 倾斜角度 (theta) 的函 数而确定。
从图 25 和图 26 中， 已知的变量为 ：
1.H1 ： 球 1 的中心到引导轮 21 的中心的垂直距离。
2.H2 ： 球 1 半径和惰轮 18 半径的和。
3.W ： 球 1 的中心到引导轮 21 的中心的水平距离。
4.rw ： 引导轮半径。
从这些已知的变量， 可以确定出下面的关系 ：
Phi ＝ TAN-1[(W-rw)/H1] x0 ＝ W-rw y0 ＝ H1-H2 BETA ＝ TAN-1(H1/W)(2) (3) (4) (5)此时， 假设球 1 以角度 THETA 倾斜， 这使得切换引导装置 13 以 x 轴方向移动 ( 见 图 26)。因此， 可得出下面的等式 ：
Nu ＝ 90° -BETA-THETA (7)
x2 ＝ R2*SIN(Nu) (8)
x3 ＝ x2-rw (9)
x_ 切换引导装置＝ x0-x3 (10)
这就是切换引导装置 13 对于给定的 THETA 移动的 x 距离。
x4 ＝ R1*SIN(Phi+THETA) (11)
x_ 引导轮＝ x4-x0 (12)
这就是引导轮 21 对于给定的 THETA 移动的 x 距离。
此时， 确定惰轮 18 的中心处的 x’ -y’ 原点是方便的。这对于标绘引导轮 21/ 切换 引导装置 13 接触坐标是有用的。
x1 ＝ x0-(x_ 切换引导装置 -x_ 引导轮 )(13)
通过比较等式 (10)、 (12) 和 (13)，
x1 ＝ x4+x3-x0 (14)
这就是引导轮 21/ 切换引导装置 13 接触的 x’ 位置。
找出引导轮 21/ 切换引导装置 13 接触的 y’ 位置是相对简单的，
y2 ＝ R1*COS(Phi+THETA) (15)
y1 ＝ H2-y2 (16)
这就是引导轮 21/ 切换引导装置 13 接触的 y’ 位置。
因此， 能够确定 x1 和 y1， 并接着描述出用于不同的 THETA 值。这在图 27 中示出。 因为坐标都已经确定出， 所以对于大部分 CAD 程序通过上述坐标拟合 (fit) 的曲线是简单 的。曲线拟合 (curve fitting) 的方法可包括任何适用的算法， 例如线性回归， 以确定上述 关系的适当曲线 ； 尽管在上面描述的关系中得到的直接函数 (direct function) 也能够被 发展。
现在参照图 1、 7 和 28， 传动装置 100 可用作可连续变动的行星齿轮组 500。 参照图 1 和 7， 在保持件 89 绕纵向轴线 11 自由旋转的实施方案中， 惰轮 18 起到恒星齿轮的作用， 球 1 起到行星齿轮的作用， 保持件 89 保持球 1 并起到行星齿轮支座的作用， 输入盘 34 是第 一环形齿轮， 输出盘 101 是第二环形齿轮。每一个球 1 与输入盘 34、 输出盘 101 和惰轮 18 接触， 并由保持件 89 支撑或保持在径向的位置。
图 28 是行星齿轮组 500 的骨架图或示意图， 其中， 为了简化仅显示了行星齿轮组 500 的上半部分。该图在行星齿轮组 500 的中心线处或传动装置 100 的纵向轴线 11 处切割 得到。由输出盘 101 绕每一个球 1 形成的接触线形成了可变滚动直径， 这允许各个球 1 的 部分作为第一行星齿轮 501 运行。球 1 和惰轮 18 之间的接触建立了可变滚动直径， 这允许 各个球 1 的部分作为第二行星齿轮 502 运行。球 1 和输入盘 34 之间的接触建立了可变滚 动直径， 这允许各个球 1 的部分作为第三行星齿轮 503 运行。
在行星齿轮组 500 的实施方案中， 本领域的技术人员将会认识到可以有益地使用 不同的半径和推力轴承保持输入盘 34、 输出盘 101 和保持件 89 相互之间的位置。 本领域的 技术人员还应该认识到可使用实心或空心的轴并将其附接到输入盘 34、 输出盘 101、 保持 件 89 和 / 或惰轮 18 来正确执行本文中描述的功能， 这些修改对于旋转功率传动装置的领 域中的技术人员是显而易见的。
现在参照图 29-31， 第一行星齿轮 501、 第二行星齿轮 502 和第三行星齿轮 503 的 各自直径可由传动装置 100 改变。图 29 显示了具有相同直径的第一和第三行星齿轮 501、 503 且第二行星齿轮 502 位于其最大直径处的传动装置 100。通过如前所述使得球 1 倾斜， 行星齿轮 501、 502、 503 的直径改变， 从而改变了传动装置 1700 的输入到输出速度。 图 30 显 示了被倾斜以使得第一行星齿轮 501 的直径增加且第二行星齿轮 502 和第三行星齿轮 503 的直径减小的球。图 31 显示了被倾斜以使得第三行星齿轮 503 的直径增加、 第一行星齿轮 501 和第二行星齿轮 502 的直径减小的球。
通过改变输入盘 34、 惰轮 18 和 / 或保持件 89 之间的扭矩源， 可能存在许多不同 的速度组合。此外， 一些实施方案使用多于一个的输入。例如， 输入盘 34 和保持件 89 都能 够提供输入扭矩， 并能够以相同或不同的速度旋转。一个或多个输入扭矩源能够是可变速 度的， 以增加传动装置 100 的比率的可能性。下面给出的列表列出了一些通过将传动装置 100 作为行星齿轮组使用而得到的组合。在该列表中， 输入扭矩的源 ( 或 “输入” )用 “I” 来 表示， 输出用 “O” 来表示， 被固定以使得不能绕纵向轴线 11 旋转的组件用 “F” 表示， 如果组 件允许自由旋转， 则 “R” 表示。 “单输入 / 单输出” 用来表示具有一个输入和一个输出。 “双 输入 / 单输出” 用来表示具有两个输入和一个输出。 “单输入 / 双输出” 用来表示具有一个输入和两个输出。 “双输入 / 双输出” 用来表示具有两个输入和两个输出。 “三输入 / 单输 出” 用来表示具有三个输入和一个输出。 “单输入 / 三输出” 用来表示具有一个输入和三个 输出。
现在参照图 32， 传动装置 100 还可以通过具有行星齿轮组 505 的平行功率路径来 组合， 以产生更多速度组合。典型的行星齿轮组 505 包括位于中心的恒星齿轮、 分布在所述 恒星齿轮周围并与其接合的多个行星齿轮 ( 它们都在其各自的中心可旋转地附接到行星 齿轮支座 ( 常简称为支架 )) 以及环绕在行星齿轮周围并与其接合的环形齿轮。通过在恒 星齿轮、 支架和环形齿轮间切换输入扭矩和输出源， 可获得许多速度组合。与传动装置 100 组合的行星齿轮组 505 提供非常多的速度组合， 并在一些情况下可获得可无限变速的传动 装置。 在图 32 中， 传动装置 100 的扭矩输入耦合于输入盘 34 和第一齿轮 506， 第一齿轮 506 通常与输入盘 34 同轴并接触和旋转第二齿轮 509 以驱动平行的功率路径。 将传动装置 100 或 CVT100 的输入盘 34 和平行功率路径的输入耦合到原动机或其它扭矩源 ( 例如， 电机或 其它产生功率的设备 ) 的基本配置称为 “输入耦合” 。通过改变第一齿轮 506 和第二齿轮 509 的直径， 可以改变到平行功率路径的输入速度。 第二齿轮 509 附接到齿轮轴 508 并使其 旋转， 在一些实施方案中， 其使得变速箱 507 旋转。变速箱 507( 在这些实施方案中作为设 计选项实现 ) 可进一步改变平行功率路径的旋转速度， 并且可以是传统的齿轮传动。变速 箱 507 使得变速箱轴 511 旋转， 变速箱轴 511 则旋转第三齿轮 510。在没有使用变速箱 507 的实施方案中， 齿轮轴 508 驱动第三齿轮 510。第三齿轮 510 驱动行星齿轮组 505 的恒星齿 轮、 支架或环形齿轮， 并且其直径能够产生期望的速度 / 扭矩比率。作为一种替换， 第三齿 轮 510 可去掉， 变速箱轴 508 可直接驱动行星齿轮组 505 的恒星齿轮、 支架或环形齿轮。行 星齿轮组 505 还具有来自 CVT100 的输出的输入， 该输入驱动其它的恒星齿轮、 支架或环形 齿轮。
在下面的表中， 标识了许多 ( 如果不是全部的话 ) 标题为 “输入耦合” ( 可能具有 刚在上面所述的基本排列 ) 的各种输入和输出组合。在该表中， “IT” 表示到 CVT100 中的输 入扭矩源， “I1” 表示耦合到 CVT100 的输出的行星齿轮组 505， “OV” 表示连接到车辆或机器 的输出的行星齿轮组 505 的组件， “F” 表示被固定从而不能绕其轴线旋转的行星齿轮组 505 或传动装置 100 的组件， “I2” 表示耦合到平行路径的组件， 其为第三齿轮 509， “R” 表示可 绕其轴线自由旋转因而不会驱动其它组件的组件。对于该表和其下面的表 ( 标题为 “输出 耦合” )， 假设了环形齿轮是被固定的唯一行星齿轮组 505， 目的在于减少在本文中必须给出 的表的总共数目。 恒星齿轮或行星齿轮支架还能以用于其它组件的相应输入和输出组合来 固定， 这些组合在本文中没有给出， 目的在于减少描述， 但是可基于下面的两个表容易地确
定出。
参照图 33 显示的实施方案， 扭矩输入源驱动耦合的作为 CVT100 输入的行星齿轮 组 505。CVT100 的一个或多个组件耦合到平行功率路径以及传动装置的输出。在该实施方 案中， 平行功率路径如下 ： 行星齿轮组 505 的组件 ( 恒星齿轮、 支架或环形齿轮 ) 与第三齿 轮 510 啮合， 第三齿轮 510 转动齿轮轴 508， 变速箱轴 508 又驱动前述的变速箱 507。变速 箱 507 旋转变速箱轴 511， 变速箱轴 511 旋转第二齿轮 509， 第二齿轮 509 又驱动第一齿轮 506。 第一齿轮 506 安装在传动装置的输出轴上， 该输出轴还耦合到 CVT100 的输出。 在该实 施方案中， 行星齿轮组 505 耦合到传动装置的扭矩源， 并为平行路径和 CVT100 提供扭矩， 来 自这两个路径的扭矩耦合于车辆和设备的输出处。如果行星齿轮组 505 被如此耦合以将扭 矩提供到 CVT100 和固定的比率平行路径， 则两个路径在输出处 ( 例如， 驱动轴、 轮或其它载 “输出耦合” 。在该基本的结构中， 与 CVT100 组合的行星齿 荷装置中 ) 耦合， 这种结构称为 轮组 505 提供了非常多的速度组合， 并且在一些情况下， 可以获得可无限变速的传动装置。
在下面的表中， 在图 33 中显示基本装置的许多 ( 如果不是全部的话 ) 标题为 “输 出耦合” 的可能组合。在该表中， 对于行星齿轮组 505 来说， “O1” 表示行星齿轮组 505 的耦 合到 CVT100 的组件， “I” 指来自引擎、 人或其它任意源的输入， “F” 被固定从而不能绕其自 身轴线旋转的组件， 以及 “O2” 指经由行星齿轮 510 耦合到平行路径的组件。对于 CVT100 来说， “I” 指耦合到行星齿轮组 505 的组件， “O” 指耦合到车辆或机器的输出的组件， “F” 指
如刚才所述的固定组件， 以及 “R” 指绕其轴线自由旋转因而不会驱动任何其它组件的组件。
参照图 23 所示的实施方案， 在下面的标题为 “输入耦合双输入功率路径” 的表中 显示了在具有到行星齿轮组 505 的两个扭矩输入源的基础输入耦合装置中的组合。该表中 的提及的文字表示上述表中的相同组件， 除了用于行星齿轮组 505 的之外， “I1” 指 CVT100 的输出， “I2” 为耦合到平行路径 ( 在该实施方案中为行星齿轮 510) 的组件。
仍然参照图 32 所示的实施方案， 下面标题为 “输入耦合三输入” 的表指使用到 CVT100 的三个输入扭矩源的实施方案。对于该表， CVT100 的参考文字指与前述表中相同的 组件， 行星齿轮组 505 的参考文字表示相同组件， 除了表示 “I2” 之外， 其表示耦合到平行路 径的组件。
现在参照图 34 所示的实施方案， 由于在这里描述的实施方案的独特装置， 上述平 行路径可去掉。上述平行路径组合到共线的装置中， CVT 的各种组件和行星齿轮组 505 在 其中耦合以产生在上面和下面描述的所有组合。在一些实施方案中， 行星齿轮组 505 耦合 到 CVT100 的输入， 或如图 34 所示， 行星齿轮组 505 耦合到 CVT100 的输出。下面题目为 “输 入耦合双输出功率路径” 的表中列出了可得到的各种组合， 其中， 具有两个来自 CVT100 的到 行星齿轮组 505 的输出。用于 CVT100 的参考文字与前述表中的相同， 行星齿轮组 505 的参 考文字表示相同组件， 除了 “I2” 之外， 其不再耦合到平行路径而是耦合到 CVT100 的第二输 出。
对于前述的两个表格， 所述的传动装置能够被翻转以对各个组合给出倒置的结 果， 但是这些倒置的组合可容易地认识到， 在这里为了节省篇幅不再单独描述。例如， 对于 输出耦合双输出来说， 输入耦合 / 双输入的翻转， 应该注意到行星齿轮 505 的输入能够耦合 到任意的 CVT100 的输出。
仍然参见图 34 中显示的实施方案， 下面标题为 “输入耦合双 - 双” 的表给出了在 具有两个输入到 CVT100 的扭矩源和两个从 CVT100 到行星齿轮组 505 的输出的情况下可得 到的各种组合。
仍然参照图 34， 在下面的标题为 “输出中的内部耦合行星齿轮” 的表给出了许多 ( 如果不是全部的话 ) 在行星齿轮组 505 直接耦合到 CVT100 的组件时得到的组合。对于 CVT100 来说， 参考文字 “O1” 指耦合到行星齿轮组 505 的 “I1” 的组件， “R” 表示自由滚动的 组件或第二输入， “F” 表示刚性地附接到稳定组件 ( 例如， 固定壳 ) 或刚性地附接到用于传 动装置支撑结构的组件， 以及， “O2” 耦合到行星齿轮组 505 的 “I2” 。对于行星齿轮组 505 来说， “I1” 指耦合到 CVT100 的第一输出组件的组件， “O” 指为车辆或其它载荷设备提供输 出的组件， “F” 是固定的， 以及 “I2” 耦合到 CVT100 的第二输出组件。应该认识到， 对于在下面的表中描述的组合来说， 输入元件还可耦合到任意一个具有相对于其它元件的耦合装 置相应变化的行星元件。
图 35 为描述输出耦合装置中的组合有行星齿轮组 505 的传动装置 100 的实施方 案的立体图。在该输出耦合装置中， 平行路径被去掉， 并且行星齿轮组 505 耦合有一个或多 个扭矩输入源。行星齿轮组 505 具有一个或两个与 CVT100 的相应一个或两个组件耦合的 输出。例如， 在一种配置结构中， 环形齿轮 524 刚性地附接到壳 40( 未显示 )， 多个行星齿 轮 522 通过它们的行星轴 523 可操作地附接到输入盘 34， 连接到行星轴 523 的输出耦合到 行星齿轮支架 ( 未显示 )。在这种装置中行星齿轮 522 旋转恒星齿轮 520， 恒星齿轮 520 还 附接到使得保持件 89( 未示出 ) 旋转的保持件轴 521。恒星齿轮 520 每次使得沿恒星齿轮 520 轨道运行的行星齿轮 522 旋转一次， 恒星齿轮 520 还进一步由绕它们各自轴 523 旋转的 行星齿轮 522 旋转。因此， 恒星齿轮 520 和保持件 89( 未示出 ) 旋转速度比行星齿轮支架 ( 未示出 ) 和输入盘 34 快。
由于在这种配置结构中保持件 89 比输入盘 34 的旋转快， 所以球 1 以翻转的输入 方向旋转， 用于 CVT100 的速度范围的变换组件的方向被倒置 ； 用于其它实施方案的低速的 方向在这里提供高速度， 用于高速的方向在这里提供低速。当惰轮 18( 未示出 ) 朝 CVT100 的输入侧移动时， 输出速度可降低到零， 并且输出盘 101 不会旋转。换言之， 这种情况在传
动装置完全与旋转输入接合但输出不会旋转时发生。这种情况通过调整行星齿轮 522 和恒 星齿轮 520 的齿数获得。例如， 如果恒星齿轮 520 是行星齿轮 522 的大小的两倍， 则恒星齿 轮 520 和保持件 89 以行星齿轮支架和输入盘 34 两倍的速度旋转。通过增加保持件 89 相 对于输入盘 34 速度的速度， 可以产生输出盘 101 在 CVT100 切换范围的一端处相反旋转的 范围和 CVT100 切换范围的一端和中点之间某处输出盘 101 的速度为零的范围。在 CVT100 切换范围中的输出盘 101 的速度为零的点可以通过在假设确定提供零输出速度的切换范 围的所有其它因素是一致的前提下， 将恒星齿轮 520 的速度分割成行星齿轮支架的速度来 描绘出。
在下面的标题为 “输入中的内部行星齿轮” 的表中显示了大部分 ( 如果不是全部 的话 ) 能够通过变换在图 35 中显示的实施方案而获得的组合。为了参照行星齿轮组 505 的组件， “I1” 指耦合到 CVT100 的第一输入 “I1” 的输出组件， “I2” 指耦合到 CVT100 的第 二输入组件 “I2” 的第二输出组件， “F” 指用于行星齿轮组件 505 和 CVT100 的固定的组件。 对于 CVT100， “R” 指可自由旋转的组件或是扭矩的第二输出。在该表和前面的表中， 只有行 星环形齿轮被显示为固定的， 任意的行星元件可以是固定元件， 这样的结果将产生更多的 组合。这些额外的组合在这里没有显示出来， 目的在于节省篇幅。此外， 在下面的表中， 仅 显示了一个来自原动机的输入。 这种配置结构在平行的混合机车中具有接受两个独立输入 的能力， tru 行星， 但是这些组合没有单独描述， 目的在于节省篇幅， 应该理解， 本领域的普 通技术人员能够从所显示的实施例和这些描述中理解这些附加的组合。还应该注意到， 下 面表中的任意配置可以与上面表中的任意配置组合 ( 使用单腔 CVT 或双腔 CVT)， 以产生一 组使用两个行星装置 ( 输入具有一个， 输出具有一个 ) 的配置。
在上面的表中， 假设只使用了一个 CVT100 和一个行星齿轮组 505。在本领域中公 知的是， 更多的行星齿轮组可以产生更多的组合。由于在表中描述的 CVT100 能以类似于行 星齿轮组的方式来实现， 所以， 对于本领域的普通技术人员来说， 可以容易地在 CVT100 的 输入和输出端组合行星齿轮组， 从而建立更多的组合， 这些组合在本领域中是公知的， 在这 里不必列出。 然而， 这些组合完全在本领域普通技术人员理解的范围之内， 并可理解为本说 明书的一部分。
实施例
上述变种的每一个对于具体的应用都具有有益的性能。 这些变种在必要时可修改 和控制以在任意具体应用中获得有益性能。现在将描述具体的实施方案， 这些实施方案使 用了一些在本文中描述和 / 或在上述表中列出的变种。图 36a、 36b、 36c 描述了具有一个扭 矩输入源并使用两个扭矩输出源的传动装置 3600( 其为变种 ) 的实施方案。 与前面一样， 仅 描述在图 36a、 36b、 36c 中示出的实施方案和前面示出并描述的实施方案之间的主要差异。 此外， 将所描述的组件给出的目的是告诉本领域的普通技术人员如何提供前面还没有描述 的功率路径和扭矩输出源。 应该理解许多附加的组件能够并将可以使用来用于操作的实施 方案， 然而， 为了简化附图， 省略了许多上述组件并将它们示意性地表示为框符 (box)。
参照图 36a， 如在前面描述的实施方案一样， 扭矩通过驱动轴 3669 输入。该实施 方案的驱动轴 3669 是中空的轴， 其具有两端， 并不论原动机是否提供扭矩到传动装置 3600 都与第一端接合， 在第二端与行星齿轮支架 3630 接合。行星齿轮支架 3630 是与传动装置 3600 的纵向轴线同轴设置的盘， 在其中心处与驱动轴 3669 接合并径向地延伸到传动装置 3600 的壳 3640 的内侧附近的半径。在该实施方案中， 壳 3640 是稳定的并固定到车辆或设 备 ( 根据它们来使用 ) 的一些支撑结构。径向支架轴承 3631 位于壳 3640 的内表面和行星 齿轮支架 3630 的外边缘之间。一些实施方案的支架轴承 3631 是给行星齿轮支架 3630 提 供径向支撑的径向轴承。在其它的实施方案中， 支架轴承 3631 是向行星齿轮支架提供径向
和轴向支撑的组合滚珠轴承， 从而防止翘起、 径向和轴向移动。
多个行星轴 3632 从行星齿轮支架 3630 的中心和外边缘之间的径向位置处从行星 齿轮支架 3630 延伸出来。行星轴 3632 朝传动装置 3600 外端轴向地延伸， 并通常为圆柱形 轴， 这些圆柱形轴将行星齿轮支架 3630 连接到输入盘 3634， 并且其中每一个形成了各行星 齿轮 3635 绕其旋转的轴线。行星轴 3632 可以形成于输入盘 3634 或行星齿轮支架 3630 的 输入侧， 或者可以通过螺纹接合到输入盘 3634 或行星齿轮支架 3630， 或者可以通过固定件 附接， 或相反。行星齿轮 3635 是简单的旋转齿轮， 由行星轴 3632 支撑并绕行星轴 3632 旋 转， 许多实施方案在行星齿轮 3635 和行星轴 3632 之间使用轴承。这些齿轮具有直的齿或 螺旋齿， 然而， 在使用螺旋齿时， 使用推力轴承来吸收由行星齿轮 3635 产生的扭矩的传输 而产生的轴向推力。
仍然参照图 36a 所示的实施方案， 行星齿轮 3635 在绕它们各自的轴旋转时， 在任 何一个时刻沿它们各自的圆周的两个区域接合。在离传动装置 36 纵向轴线最远的第一圆 周位置处， 各个行星齿轮 3635 与环形齿轮 3637 接合。环形齿轮 3637 是在壳 3640 中形成 或附接到壳 3640 内表面的内部齿轮。在一些实施方案中， 环形齿轮 3637 是一组径向齿， 该 径向齿在环形齿轮 3637 内表面中形成并向内径向地延伸， 从而使得行星齿轮 3635 与环形 齿轮 3637 的齿接合， 并在它们沿传动装置 3600 的纵向轴线的轨道移动时沿环形齿轮 3637 的内表面依附。在行星齿轮 3635 的通常相对于径向向外的主要部分的圆周点处， 环形齿轮 3635 与恒星齿轮 3620 接合。恒星齿轮 3620 是在行星齿轮 3635 的中心处同轴地绕传动装 置 3600 的纵向轴线安装并与所有行星齿轮 3635 接合的径向齿轮。在行星齿轮支架 3630 绕恒星齿轮 3620 使得行星齿轮 3635 旋转时， 行星齿轮 3635 通过它们与环形齿轮 3637 的 接合绕它们各自的行星轴 3632 旋转， 因此行星齿轮 3635 即沿恒星齿轮 3620 的轨道运行又 在它们沿轨道运行时绕它们各自的轴旋转。这就产生了传输到恒星齿轮 3620( 处于比驱动 轴 3669 输入的速度大的速度 ) 的旋转能量。
在图 36a 所示的实施方案中， 驱动轴 3669 还通过行星齿轮支架 3630 和行星轴 3632 驱动输入盘 3634。 然而， 行星齿轮 3635 还驱动恒星齿轮 3620， 从而使得来自行星齿轮 支架的功率分配到输入盘 3634 和恒星齿轮 3620。恒星齿轮 3620 刚性地连接到该实施方 案的保持件 3689 并使其旋转。保持件 3689 类似于上述的实施方案， 因此， 在这里不再描述 所有的组件， 以简化附图， 并提高对其描述的理解。和其它实施方案一样， 保持件 3689 将球 3601 设置在传动装置 3600 的纵向轴线周围， 因为该实施方案的保持件 3689 绕其轴旋转， 所 以使球 3601 沿传动装置 3600 的纵向轴线轨道运行。输入盘 3634( 类似于上述的输入盘 ) 以与前述实施方案相同的方式提供输入扭矩到球 3601。 然而， 恒星齿轮 3620 还通过使得保 持件 3689 旋转将输入扭矩提供到球 3601， 并将该扭矩增加到来自输入盘 3634 的输入。在 该实施方案中， 输出盘 3611 刚性地固定到壳 3640 并不会绕其轴旋转。因此， 球 3601 在沿 传动装置 3600 纵向轴线轨道运行以及绕它们各自的轴旋转时沿输出盘 3611 的表面滚动。
在其它的实施方案中， 球 3601 使惰轮 3618 绕其轴线旋转， 然而， 在该实施方案中， 惰轮 3618 包括延伸超过由输出盘 3611 的内直径形成的所有部分的惰轮轴 3610。球 3601 驱动惰轮 3618， 惰轮 3618 随后驱动惰轮轴 3610， 这就使传动装置 3600 输出第一扭矩。如 图 36b 所示， 惰轮轴 3610 具有的截面形状可使其自身易于与从惰轮轴 3610 获取功率的设 备接合， 在一些实施方案 ( 如图所示 ) 中， 这些形状为六边形， 尽管可以使用其它任意的形状。 应该注意到， 由于在如下所述的切换期间， 惰轮 3618 作轴向移动， 所以惰轮轴 3610 在传 动装置 3600 的切换期间轴向地移动。这就意味着， 该设计的惰轮轴 3610 和输出设备 ( 未 示出 ) 之间的耦合允许惰轮轴 3618 轴向移动。这还可通过允许使用稍微大的输出设备轴 从而使得惰轮轴 3610 在输出设备内自由移动来实现， 或通过使用花键输出惰轮轴 3610( 例 如， 通过滚珠花键 ) 来实现。 作为一种选择， 惰轮 3618 可用花键接合到惰轮轴 3610， 以保持 惰轮轴 3610 的轴向位置。
仍然参照图 36a 和 36b， 保持件 3689 还可提供输出功率源。 如图所示， 保持件 3689 在其输出侧上的内直径上连接到保持件轴 3690。 在所示的实施方案中， 保持件轴 3690 在其 端部形成有输出齿轮或花键， 以作为第二输出源接合并供应功率。
如在图 36a 中所示， 可实现不同轴承来保持传动装置 3600 中各种组件的轴向和径 向位置。保持件 3689 由保持件输出轴承 3691 保持在适当的位置， 保持件输出轴承 3691 为 任意的径向轴承以提供径向支撑， 或优选为组合轴承以保持上述保持件相对于壳 3640 的 轴向和径向位置。保持件输出轴承 3691 由保持件输入轴承 3692 来支撑， 保持件输入轴承 3692 也是径向的， 或优选为径向推动轴承， 并设置保持件 3689 相对于输入盘 3634 的位置。 在使用轴向力发生器的实施方案 ( 其中输入盘 3634 具有轻微的轴向移动或变形 ) 中， 保持 件输入轴承 3692 设计成通过任意工业中公知的机构来允许上述移动。一个实施方案使用 通过花键 ( 例如通过滚珠花键 ) 接合到输入盘 3634 的内直径的外轴承座圈， 目的在于使得 输入盘 3634 能够相对于保持件输入轴承 3692 的外轴承座圈轻微轴向地移动。
在图 36a 中所示的实施方案的切换装置与所描述的实施方案稍微有所变化， 以允 许通过惰轮 3618 供应输出扭矩。在该实施方案中， 惰轮 3618 通过在切换杆 3671 的动作后 轴向地移动、 并接着轴向移动切换引导装置 3613( 使切换装置改变球 3601 的轴， 如上所述 ) 来启动切换。在该实施方案中， 切换杆 3671 没有拧到惰轮 3618 中， 而是通过惰轮输入轴承 3674 和惰轮输出轴承 3673 仅与惰轮 3618 接触。惰轮输入轴承 3674 和惰轮输出轴承 3673 分别为组合推动和径向轴承， 其将惰轮 3618 沿传动装置 3600 的纵向轴线径向和轴向地设 置。
在切换杆 3671 朝输出端径向移动时， 输入惰轮轴承 3674 将轴向力施加到惰轮， 从而将所述惰轮轴向地移动到输出端， 并使得传动比改变。所示实施方案中的切换杆 3671 穿过在恒星齿轮 3620 中心形成的内直径并进入到驱动轴 3669 的第二端而延伸超过惰轮 3618， 在驱动轴 3669 的第二端， 切换杆 3671 通过惰轮端轴承 3675 以径向对齐的方式保持 在驱动轴 3669 内。然而， 切换杆 3671 在驱动轴 3669 内轴向地移动， 因此， 许多实施方案的 惰轮端轴承 3675 允许这些运动。 如前所述， 许多上述实施方案使用与在驱动轴 3669 的内表 面上形成的啮合花键接合的花键外座圈。这些花键座圈允许上述座圈随切换杆 3671 轴向 地来回移动而沿驱动轴 3669 的内表面滑动， 并且还提供用来帮助径向地对齐切换杆 3671 的径向支撑。恒星齿轮 3620 的内孔还可以由位于切换杆 3671 和恒星齿轮 3620 之间的轴 承 ( 未示出 ) 来相对于切换杆 3671 径向支撑。内座圈或外座圈可再次被形成花键， 以允许 切换杆 3671 作轴向运动。
在图 36a 中所示的实施方案的惰轮 3618 轴向地移动以切换传动装置 3600 时， 惰 轮 3618 移动切换引导装置 3613。在所示的实施方案中， 切换引导装置 3613 为同轴地安装 在惰轮 3618 的各端周围的环形环。所示的切换引导装置 3613 通过内切换引导轴承 3613和外切换引导轴承 3614 以径向和轴向的位置保持。该实施方案的内、 外切换引导轴承是提 供切换引导装置 3613 的轴向和径向支撑、 以将切换引导装置 3613 相对于惰轮 3618 保持其 轴向和径向排列的组合轴承。切换引导装置 3613 中的每一个可具有管状套 ( 未示出 )， 管 状套远离惰轮 3618 延伸， 使得切换引导轴承 3617 和 3672 可进一步分开， 以在需要时对切 换引导装置 3613 提供附加的支撑。切换杆 3671 可通过任意公知的用于产生轴向运动的机 构 ( 例如， 充当导螺杆或液力致动活塞的顶点螺钉端或其它公知机构 ) 来轴向移动。
参照图 36a 和 b， 以及主要参照图 36c， 通过传动装置 3600 的功率路径遵循平行和 同轴路径。 最开始， 功率经过驱动轴 3669 进入传动装置 3600。 接着， 将进入的功率分离并将 其通过行星齿轮支架 3630 经由行星齿轮 3635 传输到输入盘 3634 和恒星齿轮 3620。接着， 后一功率路径从恒星齿轮 3620 传输到保持件 3689， 并经由保持件轴 3689 从传动装置 3600 中传输出来。基于恒星齿轮 3620 和行星齿轮 3635 的大小， 该功率路径从上述驱动轴提供 固定的传动比。第二功率路径是从行星齿轮支架 3630 通过行星轴 3632 到输入盘 3634。该 功率路径从输入盘 3634 继续到球 3601， 并从球 3601 到惰轮轴 3618， 以及通过惰轮轴 3610 从传动装置 3600 中出来。该独特的装置允许两个通过传动装置 3600 待被传输的功率路径 不仅以平行的路径而且通过同轴的路径。 这种类型的功率传动装置使得使用较小的截面大 小用于相同的扭矩传动装置， 并与其它的 IVT 相比体积和重量显著减少。
图 36a、 b 和 c 所示的实施方案给本领域的技术人员示出了惰轮 3618 如何能够作 为在如上所述的表中列出的功率输出那样来使用， 以及如何将行星齿轮组与 CVT 如上所述 地组合起来。期望的是这种设计的变种能够在获得各种期望组合的同时被使用， 因为列出 的可得到的组合的数量非常之多， 所以这种替换设计不能够全部在这里示出。 还应该理解， 在本文中给出的轴向力发生器还可以与该实施方案一起使用， 但是为了简化， 没有描述这 些设备。对于使用本文中所描述的轴向力发生器的一个或另一个的实施方案而言， 尽管还 可以使用其它的结构排列， 但能够在行星轴 3632 连接到输入盘 3634 的位置实现轴向力发 生器组件是期望的。在上述的实施方案中， 图 32 和 33 中示出的平行路径移动到与所述传 动装置 3600 的轴同轴的状态， 这可以得到具有相同扭矩的非常小的传动装置 3600， 并以此 减少该实施方案的重量和体积。图 36a、 b 和 c 输出了一种组合， 以显示出如何从不同实施 方案的不同组件中获得旋转功率。显而易见， 本领域的普通技术人员可以容易地理解到如 何通过改变连接来获得本文中给出的其它配置结构， 为了简化描述所示出的组合， 而不必 长篇累犊地描述所有或更多的组合。因此在图 35 和 36a 所显示的实施方案可在必要时修 改， 以产生上面或下面列出的任意变种， 而无需单独的非同轴并行功率路径。
现在参照图 37a， 示出了传动装置 3700 的替换实施方案。在该实施方案中， 输出 盘 3711 形成为前述实施方案的壳的一部分， 以形成旋转毂壳 (hub shell)3740。这样的实 施方案很好地适于例如摩托车或自行车的应用中。如在前面所提到的一样， 仅描述该实施 方案和前述实施方案之间的相当大的差异， 用以减小说明书的篇幅。 在该实施方案中， 将输 入扭矩施加到输入轮 3730， 输入轮 3730 可以是用于传动带的滑轮或用于链条的扣链齿轮 或一些相似设备。接着， 通过压配合或用花键联接或其它保持两个旋转组件的角度排列的 适合方法， 将输入轮 3730 附着到中空的驱动轴 3769 的外部。驱动轴 3769 穿过毂壳 3740 的可移动端 ( 该端称为端帽 3741)。所述端帽通常为环状盘， 环状盘具有驱动轴 3769 通过 其中心进入到传动装置 3700 内侧的孔， 并具有与毂壳 3740 的内直径配合的外直径。端帽3741 能够固定到端帽 3740， 或通过螺纹拧到所述毂壳中， 以将传动装置 3700 的内部组件封 装起来。所示出的实施方案的端帽 3741 在其外直径的内侧具有轴承面和相应的轴承， 用于 设置轴向力发生器 3760 的位置并对其支撑， 在其内直径处具有轴承面和相应的轴承， 其在 端帽 3741 和驱动轴 3769 之间进行支撑。
驱动轴 3769 安装在输入轮轴 3751 上并绕其旋转， 其为中空管， 通过框架螺母 3752 固定到车辆框架 3715， 并对传动装置 3700 提供支撑。输入轮轴 3751 包含有类似于在前述 实施方案中描述的切换杆 ( 例如在图 1 中所示出的 ) 的切换杆 3771。该实施方案的切换杆 3771 由通过螺纹拧到延伸超出车辆框架 3715 的输入轮轴 3751 的端部之上的切换帽 3743 来致动。切换帽 3743 为具有一组内螺纹的管状帽， 所述内螺纹形成于所述管帽的内表面并 能够与在输入轮轴 3751 的外表面上形成的一组互补外螺纹配合。切换杆 3771 的端部延伸 穿过在切换帽 3743 的输入端中形成的孔， 并且其本身就是带螺纹的， 这允许切换帽 3743 固 定到切换杆 3771。 通过旋转切换杆 3771， 其螺纹 ( 可以是亚克米螺纹 (acme threading) 或 其它任意的螺纹 ) 使得其轴向地移动， 因为切换杆 3771 是到切换帽 3743， 因此切换杆 3771 也轴向移动， 这样促使切换引导装置 3713 和惰轮 3718 的移动， 从而对传动装置 3700 进行 切换。
仍然参照图 37a 示出的实施方案， 驱动轴 3769 依靠输入轴 3751 和一个或多个轴 支撑轴承 3772 并由它们来支撑， 轴支撑轴承 3772 可以是滚针轴承或其它的径向支撑轴承。 驱动轴 3769 将扭矩施加到轴向力发生器 3760， 如前面的实施方案所示。 在本文中描述的任 意的轴向力发生器能够与传动装置 3700 一起使用， 该实施方案利用了螺杆 3735， 螺杆 3735 由驱动轴 3769 通过将花键或其它适合的将扭矩分布到驱动盘 3734 和轴承盘 3760 的装置 来驱动， 如在前面的实施方案中那样。在该实施方案中， 驱动密封装置 3722 设置在输入轮 3770 的内直径和输入轮轴 3751 的外直径之间 ( 超出了驱动轴 3769 的端部 )， 以限制允许 进入到传动装置 3700 内部的外物量。还可以在壳帽 3742 和输入轮之间使用其它密封装置 ( 未示出 )， 以限制来自端帽 3741 和驱动轴 3769 之间的外微粒渗透。驱动密封装置 3722 可以是 O 型环密封装置、 唇状密封装置或其它适合的密封装置。该示出的实施方案还利用 了如前述实施方案类似的保持件 3789， 然而， 所示出的传动装置 3700 使用轴向轴承 3799 来 支撑它们轮轴 3703 中的球 1。 轴承 3799 可以是滚针轴承或其它适合的轴承， 并减少了球和 它们的轮轴 3703 之间的摩擦。在本文中描述的各种实施方案中的任意的 ( 或本领域的技 术人员公知的 ) 球和球轴可用来减少产生的摩擦。
仍然参照图 37a 中所示的实施方案， 保持件 3789 和切换杆 3771 通过输出轮轴 3753 支撑在上述输出侧中。输出轮轴 3753 是稍微有些管状的部件， 其位于毂壳 3740 的输 出端中形成的孔中， 并位于保持件 3789 和输出侧的车辆框架 3715 之间。输出轮轴 3753 具 有形成于其外直径和毂壳 3740 的内直径之间的轴承座圈和轴承， 以允许上述两个组件随 输出轮轴 3753 对传动装置 3700 的输出侧提供支撑而作相对旋转。输出轴通过输出支撑螺 母 3754 固夹到车辆框架 3715。
如图 37a 所示， 传动装置 3700 通过向卷绕的并对切换帽 3743 施加旋转力的切换 缆 3755 施加张力而进行切换。 切换缆 3755 是能够施加张力并通过对传动装置 3700 进行切 换的由操作员使用的切换装置 ( 未示出 ) 来致动的系链。在一些实施方案中， 切换缆 3755 是能够进行拉和推的引导绳， 从而使得仅需一个同轴导向索 ( 未示出 ) 从传动装置 3700 运转到上述切换装置。 根据操作员使用的切换装置， 切换缆 3755 通过机架挡板 3716 引导到上 述切换帽并从其引导出来。机架挡板 3716 是从将切换缆 3755 引导到切换帽 3743 的车辆 框架 3715 延伸出来的部分。在所示出的实施方案中， 挡板引导 3716 是有些柱形的延伸部 分， 其具有沿它们的长度形成的槽， 切换缆 3755 通过该槽并被引导。在另一方面， 在图 37a 所示出的传动装置 3700 类似于本文中示出的其它实施方案。
在图 37b 中描述类似于在图 37a 中示出的实施方案。 在该实施方案中， 输出盘 3711 还被固定到壳 3740， 然而， 壳 3740 是固定的且不能旋转。然而， 在该实施方案中， 类似于在 图 36a 所示的实施方案， 3740。这意味者， 输出再次通过惰轮 3718。在该实施方案中， 惰轮 3718 附着到类似于在图 36a 中的实施方案描述的可移动输出轴 3753。输出轴 3753 在输出 花键 3754 中的输出侧的远端终止， 其允许传动装置 3700 通过扭矩将可移动输出轴 3753 耦 合到其它装置。在该实施方案中， 通过链条和链齿轮 ( 未示出 )、 输入齿轮 ( 未示出 ) 或其 它公知的耦合装置经由输出轴 3772 将扭矩施加到传动装置 3700。接着， 该扭矩穿过到达 输入盘 3734， 如前述实施方案所述。然而， 如所描述的那样， 参照图 37a， 球 3701 沿输出盘 3711 的表面设置， 并将扭矩传递到惰轮 3718。
如同图 36a 中示出的实施方案一样， 通过经由惰轮 3718 施加扭矩输出， 该实施方 案的切换引导装置 3713 被输出轴 3753 外表面上的轴承 3717 支撑。该传动装置 3700 通过 轴向地移动切换杆 3771 而切换， 并通过致动器 3743 来致动。 该致动器可以是图 37a 中的切 换帽， 或是通过电机驱动或手工操作控制的轮或齿轮， 或者， 致动器 3743 可以是用于轴向 设置切换杆的位置的任意其它装置， 例如一个或多个液压活塞。 在一些实施方案中， 使用将 在下面的图 39a 中示出的轴向力发生器 3960 和切换装置。通过这些实施方案， 与其它的类 型的传动装置相比， 可以以非常高的效率获得非常高的传动比， 并具有非常低的摩擦耗损。
图 38 示出了能够与本文中描述的许多传动装置一起使用的球轴 3803 的可选实施 方案。在该实施方案中， 通过在球轴 3803 的外直径中形成的螺纹 3810 将油注入到球 1 中 的孔中。在球 1 的邻近上述孔的表面粘附有油层， 该油层在球 1 绕球轴 3803 旋转并前进时 以其所附着的表面相同的速度绕球轴 3803 而被牵引 ； 它还根据它们与表面层的各自距离， 通过用于产生油的粘性的相同引力而附加地牵引粘结强度变低的、 凝固了的相邻油层。随 着上述油层绕球轴被牵引， 层中特殊体积的油的前缘被在球轴 3803 的外表面中形成的一 组螺纹 3810 的表面剪切 (shear)。螺纹 3810 可以是亚克米螺纹或其它类型适于本文中描 述的注入操作的螺纹。在各个体积的油从邻近的层 ( 其位于螺纹 3810 的外侧 ) 剪切时， 它 可以由随后被相同作用剪切的相似层来取代。因为螺纹 3810 的形状可以使它们引入到球 1 的孔中， 所以被剪切的大量的油随着它们通过在它们之后发生的剪力作用而进行的不断 替换而移动到球 1 内。随着上述操作的继续， 油通过其自身的自引力而进入到球 1 的孔内， 并建立了一种抽吸作用。因此， 这种 “抽吸” 作用与油的粘性成比例。为了便利这种抽吸效 应， 在许多实施方案中， 选择使用润滑剂， 所述润滑剂在任意特定的实施方案中的球 1 的旋 转率范围上的剪切率中作为牛顿流体。
仍然参照图 38， 螺纹 3810 从沿着球轴 3803 的轴线的位置处开始， 球轴 3803 稍微 在球 1 的边缘外侧， 以便建立对使油流到球 1 中剪切作用的取代。螺纹 3810 延伸到球 1 的 外侧的距离可以在 1 英寸的千分之 0.5 和 2 英寸之间， 而在其它实施方案中， 该距离可为 1 英寸的千分之 10 到 1 英寸， 或更多或更少， 这依赖于制造成本和其它考虑。在该示出的实施方案中， 螺纹 3810 延伸到球 1 的孔中， 并在球内由球轴 3803 的纵向长度形成的容器 3820 中的、 半径小于球轴 3803 的其它地方的某个位置处停止。在球 1 的内部， 容器 3820 在容器 端 3830 处终止， 球轴在该终止处的外直径再次增加到接近球 1 内直径的大小， 从而迫使油 通过球轴 3803 和球 1 内表面之间的小缝隙从球 1 泄漏出来， 这就产生了高压力的油供应， 用于在上述两个组件之间形成润滑剂膜。在一些实施方案中， 不存在容器 3820， 螺纹 3810 简单地在球的中间附近终止。
通过控制球轴 3803 和球 1 的内表面之间的缝隙大小， 可以在泄漏出来的油量和注 入的油量之间取得平衡， 从而保持球 1 的孔中的润滑压力 (lubricating pressure)。这种 平衡依赖于油的粘性、 缝隙的大小和球 1 的转速。尽管容器端 3830 被显示为位于球 1 的中 间位置附近， 但这仅仅是为描述性目的， 所述容器 3820 根据应用能够靠近球 1 的其它端终 止， 或更接近于螺纹 3810。 在其它相似的实施方案中， 这种相同的方位 (orientation) 通过 穿过球 1 的孔的内部形成的螺纹而形成， 这类似于在图 23 中示出的那样， 除了螺纹 3810 如 同该实施方案中描述的那样在球 1 和球轴 3803 的中间附近形成的容器 3820 中终止之外。
现在参照图 39a、 b 和 c， 示出了其它可选的轴向力发生器 3960。在这些实施方案 中， 螺杆 3935 位于轴承盘 ( 未示出 ) 的内孔中， 而不是位于输入盘 3934 中。在该实施方案 中， 螺杆 3935 由驱动轴 ( 未示出 ) 经由花键 3975 来直接驱动， 其中， 花键 3975 与驱动轴的 匹配花键相匹配。螺杆 3935 接着将扭矩经由螺杆斜面 3998 和中心盘斜面 3999 分配到输 入盘 3934， 以及经由其螺纹 3976 和在上述轴承盘的孔的内表面上形成的一组相应的内螺 纹 ( 未示出 ) 分配到轴承盘。 在螺杆 3935 通过驱动轴旋转时， 在螺杆 3935 的输出端上形成 的一组中心螺杆斜面 3998 被旋转， 并与一组对应的中心盘斜面 3999 接合并使其旋转。中 心盘斜面 3999 在形成于输入盘 3934 的输入侧的内直径附近的推力垫圈表面上形成， 并且 当它们由中心螺杆斜面 3998 旋转时， 通过中心 3999 的成角度的表面的反作用， 中心盘斜面 3999 开始将扭矩和轴向力施加到输入盘 3934。此外， 螺杆 3935 的旋转使其螺纹 3976 与轴 承盘的螺纹接合， 以开始旋转轴承盘。
现在参照图 39a 在示出的实施方案中， 惰轮 3918 的位置直接影响轴向力发生器 3960。 在该实施方案中， 惰轮组件具有管状延伸， 称之为滑轮台 3930， 滑轮台 3930 以径向向 外管状延伸的方式从输入侧的推力引导装置 3713 延伸， 在输入盘 3934 的附近终止。 由固定 链杆 3916、 第一链杆销 3917、 短链杆 3912、 凸轮杆 3914、 凸轮链杆销钉 3915 和定凸轮销钉 3923 构成的连接组件从滑轮台 3930 朝螺杆 3935 轴向延伸， 并根据传动比轴向地设置螺杆 3935 的位置。链杆 3916、 3912 和 3914 通常为拉长的支柱。固定链杆 3916 从滑轮台 3930 的输入端朝螺杆 3935 延伸， 并通过第一链杆销 3917 连接到中间的短链杆 3912。第一链杆 销 3917 在固定链杆 3916 和短链杆 3912 之间形成浮动的铰链接合 (pin joint)， 以使得在 切换期间当两个链杆 3916、 3912 轴向移动时， 短链杆 3912 能够绕第一链杆销 3917 旋转。 短 链杆 3912 在其另一端则通过凸轮杆销钉 3915 连接到凸轮链杆 3914， 从而形成浮动的铰链 接合。凸轮链杆 3914 通过定凸轮销钉 3923 轴向固定， 定凸轮销钉 3923 固定到轴 3971 或 其它的固定组件， 并形成铰链接合， 凸轮链杆 3914 绕该铰链接合随惰轮 3918 的轴向移动而 旋转。
在下面的描述中， 为了简化附图， 图 1 中的轴承盘 60、 斜面轴承 62、 外周斜面 61 和 输入盘斜面 64 没有单独示出， 但是在该实施方案中， 相似的组件可以被利用并完成相似的功能。 当在图 39a、 39b 和 39c 中示出的轴向力发生器 3960 处于高的传动比时， 惰轮 3918 设 置在远离其输入侧的轴向位置， 因此固定链杆 3916 还位于其朝向输入侧最远的轴向位置。 第一链杆销 3917、 短链杆 3912 和第二链杆销 3921 都朝输入侧设置， 因此， 凸轮链杆 3914 绕 定凸轮销钉 3923 定向， 从而使得其凸轮面 ( 未单独描述 ) 远离螺杆 3935 旋转。凸轮链杆 3914 在其绕它的定凸轮销钉 3923 的轴线旋转时， 将凸轮力施加到螺杆 3935， 以在低传动 比时， 迫使上述螺杆朝向输出侧。然而， 如所示出的那样， 在低的传动比时， 凸轮链杆 3914 的凸轮面远离螺杆 3935 旋转。这就允许螺杆 3935 在其朝向输出侧的最远位置处被固定 (settle)， 并使得轴承盘绕螺杆 3935 逆时针旋转 ( 从输入侧朝输出侧看 )， 目的在于保持与 螺杆螺纹 3976 的接合。随着上述的旋转， 轴承斜面逆时针旋转， 以允许上述轴承盘 ( 在这 里没有示出， 但其类似于图 1 所示的盘轴承 ) 滚动到轴承盘斜面和输入盘 3934 的斜面之间 的、 轴承没有提供或提供少量的轴向力的位置。
同时， 由于螺杆 3935 到左的极限位置 ( 如图 39a 所示 ) 的缘故， 中心螺杆斜面 3998 与中心盘斜面 3999 完全接合， 从而使得输入盘 3934 轻微地顺时针旋转， 以允许螺杆 3935 的轴向位置处于其最远的输出侧位置。输入盘 3934 以这种方式的旋转意味者输入盘斜面 以与轴承盘斜面相反的方向旋转， 从而放大了卸载外周斜面和轴承的影响。 在这种情况下， 主要或全部的轴向力通过中心斜面 3998、 3999 施加， 如果轴向力由上述外周斜面生成， 则 施加的力很小。
当惰轮 3918 朝输出侧移动以切换到低的传动比时， 上述连杆机构在固定链杆 3916 轴向地远离螺杆 3935 移动时开始延伸， 并且凸轮链杆 3914 绕定凸轮销钉 3923 旋转。 在凸轮链杆 3914 绕定凸轮销钉 3923 旋转时， 固定链杆 3916 的轴向运动对凸轮链杆 3914 的一个端部起作用， 而另一端朝螺杆 3935 移动， 这样， 倒转了固定链杆 3916 施加的轴向力 的方向。通过调节各种与凸轮杆 3914 的连接处的长度， 通过杠杆作用， 可以减少或放大固 定链杆 3916 施加的轴向力。凸轮链杆 3914 的凸轮端将轴向力施加到螺杆 3935 的输出侧 上的推力垫圈 3924。推力垫圈 3924 与推力垫圈轴承 3925 和轴承座圈 3926 接合， 以将合成 的轴向力施加到螺杆 3935。 作为响应， 螺杆 3935 朝输入侧轴向移动， 并且其螺纹 3976 使得 轴承盘顺时针旋转 ( 从输入侧到输出侧看 )， 这使得外周斜面旋转， 从而使得斜面轴承沿外 周斜面移动到它们开始产生轴向力的位置。同时， 由于螺杆 3935 朝输入侧的轴向运动， 中 心螺杆斜面 3998 从中心盘斜面 3999 脱离开来， 并且输入盘 3934 相对于螺杆 3935 逆时针 旋转， 再次使得外周斜面轴承移动到产生轴向力的位置。 通过连杆机构的这种杠杆作用， 该 实施方案的轴向力发生器 3960 在中心斜面 3998、 3999 和外周斜面之间有效地分配轴向力 和扭矩。
在图 39a 中还示出了对于图 5 中所示的、 可以减少传动装置整体体积的可选支腿 组件。在该描述的实施方案中， 辊 3904 径向地向内设置在支腿 3902( 与图 5 中的支腿 2 相 比 )。此外， 输入盘 34 和输出盘 ( 未示出 ) 在接近它们的轴的位置处接触球 1， 这样减少了 惰轮 18 上的负载， 并使得传动装置承载更大的扭矩。由于这两项修改， 该实施方案的输入 盘 34 和输出盘 ( 未示出 ) 的总直径减小为基本上等于该实施方案的两个直接地相对的球 3901 的最远相对点处的直径， 如线 “O.D” 所示。
在图 39a 中示出的实施方案的其它特征是经过修改的切换组件。该实施方案的辊 3904 形成为在其外边缘各具有凹半径 3905( 而不是凸半径 ) 的滑轮。这允许辊 3904 执行将球轴 3903 对齐的功能， 但还允许它们像滑轮一样改变球轴 3903 和球 3901 的轴， 以切换 传动装置。参照图 1 到图 6 描述的柔性缆线 155 或相似的切换缆线可以缠绕在辊 3904 一 侧， 从而使得在施加张力时， 这些辊 3904 靠的更紧， 以此切换传动装置。通过引导辊 3951， 上述切换缆线 ( 在图 39 中未示出 ) 通过保持件 ( 图 1 中标号 89 所示 ) 引导到辊 3904， 引 导辊 3951 在该示出的实施方案中也是滑轮， 其安装到滑轮台 3930 的输出端的引导轴 3952 上。
在一些实施方案中， 引导辊 3951 和引导轴 3952 被设计成允许引导辊 3951 的轴线 旋转于枢轴上， 目的在于当球轴 3903 相对于传动装置的轴线的角度改变时， 保持与辊 3904 的滑轮型对齐。在一些实施方案中， 这可以通过使用环枢关节或枢轴或任意其它公知的方 法将引导轴 3952 安装到滑轮台 3930 来实现。在该实施方案中， 一根切换缆线在球 3901 的 输入侧或输出侧中的一组辊 3904 上作用， 弹簧 ( 未示出 ) 将球轴 3903 偏压为以其它的方 向切换。在其它的实施方案中， 使用两根切换缆线， 在一侧使用一根缆线， 这根缆线将该侧 的辊 3904 径向地向内牵引， 在球 3901 相对的侧使用另一根缆线， 这根缆线将各侧的辊 3904 径向向内牵引， 因此切换传动装置。在这样的实施方案中， 第二滑轮台 3930 或其它适合的 结构可在切换引导装置 3913 的输出端上形成， 相应的一组引导轴 3925 和引导辊 3951 安装 在第二滑轮台 3930 上。该实施方案中的缆线 ( 未示出 ) 穿过形成于轮轴 3971 中的孔或槽 ( 未示出 )， 并经由轮轴 3971 从传动装置穿出。该缆线能够从轮轴 3971 中的任意一端或两 端穿出来， 或者它们能够从穿过轮轴 3971 形成的、 轴向地超出输入盘 ( 未示出 ) 和输出盘 ( 未示出 ) 或轴套 ( 未示出 ) 的任意一端或两端的附加孔中穿出， 上述输出盘为回转轴套。 缆线通过其穿过的孔或槽被设计成通过使用切成圆弧的边缘和滑轮最大化缆线材料的使 用期限， 并且这些设备在轮轴和传动装置的各种位置中使用， 用于输送缆线。
参照图 39a、 40a 和 40b， 示出了图 39a 的轴向力发生器 3960 的连接组件 4000 的一 个实施方案。 所示出的连接组件 4000 也是由固定链杆 3916、 第一链杆销 3917、 短链杆 3912、 第二链杆销 3921、 凸轮链杆 3914、 凸轮链杆销钉 3915 和定凸轮销钉构成。该实施方案的固 定链杆 3916 是拉长的支柱， 具有刚性地附着到图 39a 所示的滑轮台 3930 的第一端部， 以及 远离所述第一端部的第二端部， 穿过第二端部形成有铰链接合孔。固定链杆 3916 通常平行 于轮轴 3971 的侧边。第一链杆销 3917 设置在固定链杆 3916 的第二端部中的孔内。凸轮 链杆销钉 3915 设置在短链杆 3912 第二端部的孔中， 并利用凸轮链杆 3914 的第一端部经由 在凸轮链杆 3914 中形成的铰链接合孔与短链杆 3912 的第二端联接。凸轮链杆 3914 具有 两个端部， 第一端部和具有在其外边缘中形成的凸面 4020 的相对的凸端。凸轮链杆 3914 还具有在其第一端部和凸端之间的中部形成的第二铰链接合孔， 定凸轮销钉 3923 穿过第 二铰链接合孔。定凸轮销钉 3923 固定到传动装置的固定部分 ( 例如轮轴 3971)， 以使得其 形成凸轮链杆 3914 绕其旋转的轴线。
图 40a 示出了处于收缩状态、 对应于非常高的传动比的连接组件 4000， 其中， 固定 链杆朝传动装置的输入端以所有方向移动， 如图 39a 中所示。图 40b 示出了处于延展状态、 对应于低传动比的连接组件 4000。如上所述， 凸轮链杆 3914 将轴向力施加到螺杆 3935， 以 使得随着传动装置从高切换到低， 将轴向力从由中心斜面 3998、 3999 生成切换为由外周斜 面生成。另外， 在传动装置从低切换到高时， 凸轮链杆 3914 减少施加到螺杆 3935 上轴向力 的量， 以允许螺杆 3935 朝输出端轴向地移动， 从而将轴向力从由外周斜面生成切换为由中心斜面 3998、 3999 生成。
如图 40a 和 40b 所示， 凸轮链杆 3914 的凸轮面 4020 可被设计成能够提供各种加载 和卸载轮廓 (profile)。事实上， 在该实施方案中， 第二凸轮面 4010 设置在凸轮链杆 3914 的第一端部上。如图 40a 所示， 在非常高的传动比时， 凸轮面 4020 被完全卸载， 将最小量的 ( 如果有的话 ) 轴向力施加到螺杆 3935。然而， 在一些实施方案中， 在不同的传动比时， 可 能需要施加较大的轴向力， 这种情况下， 在最高的传动比时， 第二凸轮面 4010 使得到螺杆 的轴向力增加， 从而将一些产生的轴向力传输回到外周盘， 从而增加了在高传动比时需要 的轴向力的量。这仅仅是变种的实施例， 能够被包括以根据具体应用所需的扭矩 - 速度分 布来使得对轴向力发生器 4060 产生轴向力的控制产生变化。
在本文中描述的实施方案是为了满足法律描述性需求而给出的实施例。 这些实施 例仅仅是可被任意一方使用的实施方案， 它们不应以任何方式限制本发明。 因此， 本发明由 所附的权利要求来限定， 而不应由本文中的任何实施例或术语来限定。