CN100371628C - 等角速同形位低副高变速比机械无级变速器 - Google Patents

Abstract

等角速同形位低副高变速比机械无级变速器，属机械无级变速器设计及制造技术领域。是依据“等角速同向翻转位似性变速原理”设计的机械无级变速器，其输入、输出变速单元布局遵循“等角速同形位”关系，其最佳设施例采取“平行三点一线”变速模式，输入输出锁速块在有效工作区具有相互平行运动轨道，同相变速单元具有“三点一线”关系；是目前特有的非摩擦式匀速无脉动低副高效大功率机械无级变速器，变速器主变速系统为低副传动，承载能力强、变速范围极广，可增速、减速、过零、反向以及超近零、超低速精密平稳输出转矩，调控方便简单。广泛应用于轻型、重型车辆，船舶、纺织、轻工、冶金、化工、矿山、农业、国防及试验等各类需求变速领域。

Description

等角速同形位低副高变速比机械无级变速器

技术领域

本发明属于机械无级变速器设计及制造技术领域。

背景技术

无级变速器是一种可连续无级改变传动比的变速装置，其应用范围非常广泛，特别适用于：(1)工艺参数多变的机器；(2)要求转速连续变化的机器；(3)探求最佳工作转速的设备；(4)协调几台或一台设备传动系统中几个运转单元间的运转速度；(5)缓速起动：对于具有大惯量或带负荷起动的机器，采用此无级变速器之后，可在近零转速下大扭矩起动，在负荷下连续变速达到额定转速，避免了过大的惯性负荷，从而可采用功率较小的原动机。

对于机械无级变速器，大量采用摩擦传动，其大致存在以下缺陷：1、很难获得超低转速输出，变速范围比较窄；2、存在传递扭矩小、传输功率不大等缺陷；3、承载能力低、抗过载及耐冲击性能较差；4、零部件加工及润滑要求较高、寿命短，结构、工艺复杂、制造成本高；5、滑动率大，机械效率低；有的还存在脉动输出及功率流不连续现象。

就目前而言：所有的摩擦式无级变速器传动功率均需靠大的法向压紧力，致使各轴承负荷加大，传动体间的弹性滑动、几何滑动现象明显，用于传输功率的有效接触面小，理论上为线接触或点接触，局部应力大，严重时甚至导致工作表面擦伤或胶合，传动效率低，传递功率有限，寿命短。 滑片链无级变速器是目前唯一采用槽面链轮(齿式链轮)与滑片链以准啮合方式传递功率的链式无级变速器，它既不同于啮合传动，又不同于摩擦传动，而是介于两者之间的一种准啮合传动方式，具有滑动率低、传动精确，抗磨损、冲击能力高等优点，但此类链条制造成本相对较高，链条质量较大，制约了运行速度的进一步提高，另外链传动的多边形效应会使输出速度产生一定脉动现象。脉动式无级变速器采用几何封闭的低副机构，具有工作可靠、承载能力高、变速性能稳定的优点。传动比范围大，最低转速可为零输出，在静止或运行状态均可调速。此外还具有结构简单、体积较小，制造成本较低等优点。但是：目前的脉动无级变速器具有几大致命弱点，制约着其向更广领域发展：一、输出的脉动性使其无法用于对输出均匀性要求较高的场合，尽管通过多相错位叠加及超越离合器的辅助配合可择流滤波减小脉动，而且由于整个运行系统的惯量因素及超越离合器的超越效应，脉动度在输出端将比理论值明显减小，但这只是表观现象，实际的功率流传输仍是按理论值呈脉冲间隔形式输出的，此功率流的不连续是造成脉动无级变速器效率低的一大因素；二、脉动变速器中作往复运动的机体构件制约着其向高速领域迈进，其不平衡惯性力及惯性力矩所引起的振动在高速时会明显加剧，其产生的动载荷还是造成机械效率低的重要原因；三、作为输出机构的超越离合器是整个机体中唯一的摩擦传动构件，同样存在摩擦传动的一系列相应缺陷，是整个机构动力链中的薄弱环节，其承载能力和抗冲击能力相对较低，制约着脉动型无级变速器向大功率、高效、高速方面发展。四、为减小脉动度而设置的多相结构将引发系统中存在过多的重复约束，导致机器对误差及工作环境的敏感，效率降低、动载荷增大，组相的增多还使机构量、调试安装工艺复杂化，故障率增大、成本增加。

发明内容

本发明针对上述现有无级变速器的缺憾进行革新改进，在此基础之上提供一类新型无级变速器，以满足、适应现代化工业需求、尤其是汽车工业的需求，兼具并拓展了目前大多无级变速器功能点，实现了特有的“非摩擦式低副无脉动匀速过零超宽区间”无级变速，属一种全新概念的大功率高效(与齿轮传动效率接近)机械无级变速器。

本发明提出了一种新的无级变速设计方向、指导思想，开辟了探索研究新领域，不仅具有实际运用价值，还具有理论指导意义……

本发明的技术方案如下，其基本工作原理、指导设计思想为：

等角速同形位运动原理——任意作转动运动(旋转中心在各自直线杆所在直线上，但沿自身轴线自转情况除外)的直线杆(一杆或多杆)，当其即时旋转角速率(绝对值)相等(或成比例)时，直线杆上任一点(旋转中心点除外)在与该直线杆自身夹角相等(含互补)且共面(或等效共面)的方向上(夹角等于0度或180度的方向除外)具有等规律特性运动。

注1：等效共面：是针对不同转动杆而言的概念，即：与各自转动杆转动平面夹角相等或互补的平面。下文的“等角速同向翻转位似性变速原理”同样适应于等效平面的运动及变速研究。注2：直线杆的旋转运动可以是绕自身所在直线上任一点的任意方向平面运动或空间运动，如：平面摆运动、圆锥摆运动(当旋转轴线与直线杆垂直时，呈平面摆运动；旋转轴线与直线杆不垂直时呈圆锥摆运动。当旋转轴线与直线杆夹角等于0度或180度时对本文的变速研究无意义，故此除外。)；其实：圆锥摆运动可视为是具有共同旋转点的微元平面摆运动的集合，即：空间圆锥摆运动可分解为无穷个微元平面摆运动，空间圆锥摆上任一点的即时运动为平面运动。所以，本原理适用于空间运动。

下文着重研究：在转动杆转动平面内的运动情况

名词解释1：(注：相关名词释义在此一并注释，供下文参考)

等角速同形位：——等角速：即时旋转角速率(角速度绝对值)相等；同形位：针对转动杆转动平面内的运动情况来讲：指的是与其转动杆自身夹角相等(含互补)的一种运动方向特征，是针对两个或两个以上运动而言的方向特征，例如：两个运动具有同形位特性，即说明这两个运动在各自转动杆转动平面内的运动方向与转动杆之间的夹角相等。此概念也可用于表述实体间的位置关系特征，如：下文中提到的变速臂与运动传输件之间的位置特征表述也用到此概念。

即时等角速度转动——即时旋转角速率(绝对信)相等的转动。

等规律特性运动(下文简称“等特性运动”)——运动变化规律相同的运动，通俗一点说，即：要匀速，都匀速；要变速，都变速；下文中指的是：转动杆上任意质点在同形位方向上的即时速率比等于各点运动方向距旋转中心距离比的运动特征；对变速器而言，指在工作中的任一时刻，输入输出即时速率比恒等于当前名义传动比的一种变速特性关系，即：变速后不改变原来运动性质，满足此关系，则说明该变速机构具有“等规律变速特性”。(注：本概念中的速度、加速度均以标量量度，不涉及矢量运动方向问题，例如：速度、速率表述同一意义)。

变速动力臂、变速阻力臂：与杠杆动力臂、阻力臂概念一致，以图3为例说明：变速动 力臂：变速杆M旋转中心点距直线运动输入件a运动轴线所在直线距离；变速阻力臂：变速杆M旋转中心点距直线运动输出件b运动轴线所在直线距离。  注：为了简明区分，规定为：呈直线布置且呈一体型的可统称为变速杆，其余称之为变速臂；同理：呈一体型但呈折线关系的也称之为变速壁；一般习惯讲：在往复变速模式中称为变速杆，连续旋转变速模式中称之为变速壁；同时指明：“变速杆、变速臂”无本质区别，仅公是一种简明直观化的习惯称谓，只有“变速动力臂、变速阻力臂”才有物理意义上的概念区分，“变速动力臂、变速阻力臂”统称为“有效变速臂”。输入、输出变速臂：变速臂主动端、从动端。调速：变速器传动比发生改变的过程，与变速是两个不同楖念，变速：速率发生改变的过程。

一般来讲：依照实用价值原则，下文着重研究角速度相等情况。

如图1所示：m，n为空间内绕自身所在直线上任一点转动的具有即时相等角速率的任意直线杆，图中箭头所指方向与直杆自身夹角θ均相等(从相反方向看则为互补)，此时，a点、b点、c点沿箭头方向的速率具有等规律特性。

由上述原理可构建——等特性无级变速理论模型：

a：：根据转动杆的杠杆放大原理，当角速度一定时，改变杠杆长度可改变该点线速度；

b：根据等角速同形位运动原理，对于即时等角速度运动的转动杆，只要满足同形位特性，便可获得等规律特性运动。

所以，在一个或若干个即时等角速度转动杆上，在满足同形位特性的前提下，无级改变所在转动杆上位置，便可获得无级变化的等规律特性运动线速度。

如图2所示：M、M’、N、N’、L、L’转动杆转轴通过等角速装置相连，具有相等的即时角速度，其上的a、b、c、d、e、f、g、h点的箭头方向具有同形位特征，于是得：各点箭头所指方向上具有等规律特性运动线速率，且速率大小比值等于各点箭头方向距转动中心距离，显见，无级改变各点所在杆上位置则可无级改变该点线速度。

构建等特性无级变速模型：任取图2中的a点并沿其箭头所指方向作为一匀速直线运动输入点，则在b、c、d、e、f、g、h点的箭头所指方向将有匀速直线运动输出，无级改变各点所在杆上位置则可获得传动比无级变化的匀速直线运动输出(此模式可用于多传动比、多输出轴及功率并流、分流应用场合)。

如图3所示：a为直线运动输入件，b、c为直线运动输出件，其中a、b运动轨迹相互平行，且在如图所示的运动时刻，a、b、c三者的运动轨迹与变速杆M夹角正好相等，显见：此刻的b、c即时线速率相等，a、b、c三者的线速率具有等规律特性，但随着输入件a的运动，变速杆M发生旋转，则会发现，a、b的运动关系可时刻保持“同形位”，线速率保持等规律特性，而c则无法再保持同形位关系，与a、b的线速率不再具有等规律特性，要想保证c与a的等规律特性则必须时刻改变c的运动输出方向，在实际无级变速应用中，这显然不很现实，即：c具有较难的可实施性。所以，实际应用中应采取b作为运动输出件。为了保证b能以特定的传动比稳恒输出运动，则必保证a、b传输功率的力臂比保持恒定，为之，与变速杆的连接方式均采取移动副加转动副的方式连接(如图3所示)，无级改变变速杆M的旋转中心位置则可实现无级变速。(注：b、c与变速杆的运动副在当前位置下重合但彼此独立、互不干涉。)

“等角速同形位运动原理”表述的是一种“暂态”过程，以具有可实施性为原则，实现连续稳定的无级变速输出，在设计变速机构时应构造等角速同形位特性运动规律的持久存在性，即：在整个有效变速动态过程中具有即时等角速同形位特性。

具体条件为：(1)始终保证变速杆输入输出部分的即时角速率相等；

(2)时刻保证运动输入输出件在具有“同形位”特性的方向上传递运动。为进一步明确、细化具体设计中的参照指导总则，引入——等角速同形位无级变速第二判定定理：等角速同向翻转位似性变速原理：——在有效变速空间的任一时刻，任一变速臂m与其对应直线运动传输件a在等效翻转变换到其它任意变速臂n所在旋转平面内且保证旋转方向相同后，绕该变速旋转中心旋转至该任意变速臂n此刻所在位置与之重合(或平行)放置时，两变速臂m、n各自对应的直线运动传输件a、b所在运动轨迹将平行或重合(解说附图见图4)。即：在有效变速空间的任一时刻，任一变速单元中变速臂与直线运动传输件运动轨迹的即时几何关系可由任意另一处的变速臂与直线运动传输件运动轨迹的即时几何关系通过同向空间翻转变换而获得。也即：同形位关系通过同向空间翻转变换可转换为位似性关系。满足这一条件时，便具备了动态即时等角速同形位运动特性。

此定理是判定能否实现等特性连续无级变速的设计依据准则。

注：对运动一般研究分析方法为：(1)空间运动按照“即时空间运动为平面运动的微元法”原则化为平面运动进行研究；(2)不在同一平面内的平面运动转换到同一平面内研究，如：按照“等角速同向翻转位似性变速原理”进行转换研究。

名词解释2：变速单元：指一个变速臂(或变速杆)和一个相关对应运动传输件的一对一组合。当一个变速臂对应多个运动传输件时算作多个变速单元；变速单元可以是运动输入部分，也可以是运动输出部分；如图3中算作三个变速单元。

同向空间翻转变换：使几个运动(或变速单元)在不改变其运动状况的前提下转换到同平面、同旋向的变换过程。有效运动轨迹：运动传输件参与变速工作过程的运动轨迹。

运动传输机构(单个元件称为运动传输件)：变速杆上功率流的输入输出衔接机构，如图3中的运动输入件a、运动输出件b、c统称为运动传输件(或运动传输机构)

图4解说分析：变速臂m及其对应运动传输件a、c的变速单元组合绕旋转中心进行等效同向空间翻转变换到变速臂n所在位置时的图示见图4.1，显见：等效翻转变换图中运动传输件a的运动轨迹与变速臂n对应的运动传输件b的运动轨迹平行，而c则不平行，所以，运动传输件c在原图中的布置情况不符合等特性无级变速条件，实际设计中采取a方式。

图5中，变速臂m、n通过等角速齿轮传动联接，旋转方向相反，变速臂m及其对应运动传输件a、c的变速单元组合到变速臂n所在位置的等效翻转变换图为图5.1，显见：此情况中，c的运动轨迹与b平行，而a则不平行，所以，运动传输件a在原图中的布置情况不符合等特性无级变速条件，实际设计中采取c方式。

图6所示为：输入、输出变速臂不共线的情况(注：此图为理论建模结构示意简图，仅为表述运动件的路径设置关系及运动状态的转化示意，图中：实线代表变速臂，虚线代表运动传输件运动轨迹)。其中：图6.1代表输入输出变速臂固联型；图6.2代表输入输出变速臂通过等角速齿轮传动联接型。图6.1.1、图6.2.1分别代表两种联接情况下的变速臂n及其对应运动传输件b、c的变速单元组合到变速臂m所在位置的等效翻转变换图，显见：图6.1.1中，b的运动轨迹与a平行，而c不平行，实际设计中采取b方式；  图6.2.1中，c的运动轨迹与a平行，而b不平行，实际设计中采取c方式。

图7所示为空间运动型，变速臂m、n通过等角速空间锥齿轮联接，m、n的旋转平面不在同一平面内，但两变速单元遵循“等角速同向翻转位似性变速原理”，即：在有效变速空间的任一时刻，变速臂m与其对应直线运动传输件a在等效翻转变换到变速臂n所在旋转平面内且保证旋转方向相同后，绕该变速旋转中心旋转至该变速臂n此刻所在位置与之重合(或平行)放置时，两变速臂m、n各自对应的直线运动传输件a、b所在运动轨迹将平行或重合。故此空间机构同样满足等特性无级变速条件(更多空间机构详见图48)。

依照上述指导思想，输入输出变速单元可在不同平面内布置，通过等角速传动机构，可以任意方位设计输入输出变速单元，对机体的结构设计有很大灵活性，进一步优化机构空间利用率。此举措一般为解决特定空间布局所需而设计。为适应更多场合需求，提高功率重量比、功率体积比，可通过任意等角速传动机构、变异机构及相关的平面、空间运动转换、传动机构(如：平面齿轮、空间齿轮、平面轮系、空间轮系、轴、带、连杆机构、钢丝软轴传动、蜗杆传动、等角速联轴器等)进行等角速度传递，总之，只要能满足等角速传动条件。则可按照上述“等角速同向翻转位似性变速原理”指导思想，进行随意灵活的空间布置设计。

“等角速同形位运动原理”同样适用于曲线运动，曲线运动的微元暂态过程是直线运动，曲线运动任一点的即时运动方向在该点的切线方向上，故曲线运动模型也可依据“等角速同向翻转位似性变速原理”指导原则设计等特性无级变速器，图8、图9、图10所示为几种空间等特性无级变速原理示意图(其运动输入输出引导机构参见下文实施例)，无级调节变速杆旋转点k的位置则可无级改变传动比。其空间变速杠杆的“类圆锥摆或棱锥摆、空间摆”式运行轨迹截面可以是：圆形、椭圆形、三角形、矩形、六边形等多边形，也可以是：变形曲线以及组合曲线。其中图10代表一种输入输出变速单元分离式机构，输入输出变速单元通过等角速空间齿轮传动，该类装置变速过程一般通过改变圆锥摆的夹角进行变速。

综合上述变速模式类型，不难发现：采取平行直线方式布置输入输出运动件的方案综合性能最佳，即：将功率流以直线运动方式导入变速单元，通过变速杆的杠杆变速原理(即：三点一线型变速原理)改变速率比，以相应的直线运动输出功率，根据需要可进一步转化为旋转运动输出。即：所谓的——平行三点一线型变速模式：

具体条件为：(1)直线运动输入输出件的运动轨迹平行；

(2)变速杆上运动输入、输出点、变速旋转中心支点，三点共线。

平行三点一线型变速原理的数学分析：引入几何学理论，该原理可用“平行线分线段成比例定理”进行证明，其几何化模型(如图11所示)为：两平行线与一相交线相互交叉组合的几何关系模型；可以证明：当相交斜线的转轴k一定时，相交斜线转动过程中在上下平行线上所截线段长度比恒等于转轴距上下平行线的距离比，左图为异侧传输，输入输出件分居旋转支点两侧，输入输出运动方向相反；右图为同侧传输，输入输出件居旋转点同侧，输入输出运动方向相同。改变三者中的任一位置即可达到变速目的。实际应用中，可根据需要具体决定将输出、输入端设在支点同侧或异侧。变速过程一般采取对旋转支点进行移位来完成。

运动学机理分析：

A平行的目的：(1)确保在同一方向上传输运动，即：满足“同形位”特性，(2)确保变速动力臂、变速阻力臂比值恒定；

B三点一线的目的：是由“等角速同向翻转位似性变速原理”及输入输出直线运动方向平行导致的。(如果输入输出直线运动方向不平行，则按“等角速同向翻转位似性变速原理”原则来确定输入输出变速臂之间夹角。)

设计原则为：

一般工况表现为：

注：“等特性无级变速”即：“等角速同形位无级变速”、“等角速同向翻转位似性无级变速”。

平行三点一线型变速模式的基础设施框架为：由两运动轨迹相互平行的输入输出机件通过一变速杠杆中间元件的有机衔接，构成一体化的一套变速机构。

按“输入输出运动转换方式及变速杆旋转类型”可分为：往复型、连续运转型；

平行三点一线变速原理模式(一)——往复型：

通过变速杆的往复摆动输出等规律特性运动。为保证输出功率流的连续，可采用多相(两相)装置按一定的相差布置，以消除往复换向区的动力流中断。设计原则为：

实施例示意简图如图12所示(件号对照见下文“附图说明”)：输入轴4通过同步带轮1、同步带2将动力传输于滑杆3，滑杆通过移动副与直线运动输入件6联接，借助转动副、移动副将动力传递于变速杆8，变速杆以特定传动比将动力通过移动副、转动副传递于直线运动输出件10以直线运动输出，并经齿轮齿条机构11、12、超越离合器14转化为单向连续旋转运动经输出轴13输出。上下连续移动调速块15位置则可实现无级变速。(具体细节参见下文图21等实施例)。

变异模式(如图13所示)：此模式中，各运动传输件通过移动副、转动副与变速杆连接，且转动副与变速杆连接点位置固定。旋转中心轴9与变速杆呈转动点位置可调的转动副连接；显见：直线运动输入输出件轨迹相互平行，通过移动副、转动副的衔接，只能传输变速杆上固定位置点同一方向上的速率，完全满足“等角速同形位”条件，故可输出稳恒等规律特性运动；改变旋转中心轴9与变速杆的转动副位置即可调速(旋转中心轴9所在转动副与变速杆之间通过一可控移动副M连接，此可控移动副平时锁定，与变速杆呈固定关系连接，调速时解除锁定)；另外，也可通过改变变速杆上输入输出受力点位置来变速。

平行三点一线变速原理模式(二)——连续运转型

通过多根变速杆的单向循环转动交替输出等特性运动。设计原则为：

实施例示意简图如图14所示(件号对照见附图说明)：此机构利用连续单向运行的直线运动输入输出牵引同步带16、17实现旋转/单向直线运动转换，并设置多根变速杆按一定夹角均匀分布，轮流交替与同一运行方向牵引同步带结合完成传输动力工作，进入有效区时与牵引同步带接合、转离有效区时与牵引同步带分离，达到单向连续运转效果，连续调节变速旋转中心轴位置即可实现无级变速(具体细节参见下文图39等实施例)。

其对应的变异模式如图15所示，其工作原理与往复型相似，关键技术是确保每一变速杆在与牵引同步带结合工作时必保证上下的“同形位”特性，为了调速方便，可采取输入输出变速臂分离设置型。

小结：普遍型通过在变速杆上设置移动副，确保了在不调速的运行过程中变速动力臂、阻力臂比值恒定；变异型则在变速杆上设置转动副，确保了输入输出变速臂施力点位置恒定不变，达到变速动力臂、阻力臂比值恒定。两者均依据“等角速同向翻转位似性变速原理”设置具备了在有效工作过程中始终满足“等角速、同形位”条件，所以均可实现等特性无级变速。

根据上述指导思想：在满足“等角速同形位”、“等角速同向翻转位似性”条件下可设计更多的变异型机构，满足不同场合需求……

匀速旋转运动与匀速直线运动间的转化过程可借助当前的许多机构转化(可参见下文实施例中例举的“输入、输出旋转/直线运动转换机构”)，本发明的关键在于：“等角速同形位运动原理”、“等角速同向翻转位似性变速原理”的构建，即：“等规律特性无级变速模型”的构建，并具体构建了目前技术很易解决的可通过直线运动机构进行衔接的变速模式，不论传动比如何变化，输入输出衔接机构运动轨迹均为直线运动，避开了目前难以解决的“无级变径轮及无级变曲率曲线体”设计环节。

变速原理的延伸拓展应用——非等特性变速

通过改变运动传输件的布置夹角、或用曲线、弧线、多点折线设计运动传输机构，以及改变变速臂的夹角，可获得特殊变速运动输出。如图16(注：此图为理论建模结构示意简图，仅为表述运动件的路径设置关系及运动状态的转化示意，  图中：实线代表变速臂，虚线代表运动传输件轨迹)所示：a为运动输入件，b、c、d为运动输出件。图16.1为变速臂呈直线布置型，a以匀速运动输入，在输出端，b以加速输出，c以减速输出，而d则先减速后加速；图16.2为变速臂呈折线布置型，a以匀速运动输入，在输出端，b、c以加速运动输出，d先减速后加速。具体应用中，可按输出运动特性要求设计可变传动比数据，让匀速旋转运动按照所需的变速形式输出，获得特殊运动曲线，满足特种工况所需。另外：采取输入输出变速单元之间变角速传动以及其旋转中心轴在转动杆自身直线之外的方式也可获得特种变速输出。该传动类型属低副传动，在特定场合可用来代替凸轮机构，实现低副代替高副传动效果，提高承载能力、传动效率，降低成本、延长寿命。此类机构还可逆向应用，根据需要对特定复杂运动、脉动运动进行滤流整形，以匀速、近匀速或其它特殊规律运动形式输出。

本发明的特点、优点：

本发明采用与传统变速器截然不同的变速思想，达到了特有的变速境界，可以方便快捷地实现任一传动比的轻松调制，档位处于零点时，将平顺彻底切断动力流，可以安全替代分离离合器及设定空档。调速过程不中断动力流，从而使速率变换趋于极度平稳过渡化。运行状态中的调速过程具有巧妙自然借助功率流侧向动力分力的周期性助力效果实现轻松助力变速。可传递扭矩范围几乎没有任何制约因素，只要空间范围适宜，即可传递任意大的扭矩，广泛适应于各种重型、轻型、微型车辆及其它变速场合。整个过程无大的机械冲击碰撞，且具过载保护功能。同时该装置的灵敏自由精密稳定操纵性使其极易实现自动控制，采取自控模式后具备极优的全自动快捷宽区间无级变速功能。

该类变速器具有：结构合理、操作简捷、精确稳定、实施简便、经济高效等优点。变速器主变速系统为低副传动，承载能力高、工作可靠、性能稳定，变速范围极广，可增速、减速、过零、反向(正反转的传输特性完全相同，对原动机的输入转向无条件要求)以及超近零、超低速精密平稳输出转矩，适应性强、寿命长、调控方便简单。采用“等角速同形位运 动原理”、“等角速同向翻转位似性变速原理”设计，克服了传统脉动无级变速器的相关致命缺陷，整个机构动力链无薄弱环节，具有等效的承载容量，可最大限度发挥各环节潜能，承载能力和抗冲击能力强。其空间结构系列机构设计灵活多变，可以任意方位设计传动轴。是目前特有的非摩擦式匀速无脉动低副高效大功率机械无级变速器。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进行具体说明：

图1：等角速同形位运动原理图                               图26：能传递扭矩的滚动接触式移动副系列方案

图2：等特性无级变速理论模型图                             图27：择流摆盘的自锁控制方式系列

图3：等特性无级变速理论分析图                             图28：择流摆盘的自封闭内力加压控制方式系列

图4：等角速同向翻转位似性变速原理图解(一)                 图29：输入锁速枕与择流摆盘运动规律图象分析

图5：等角速同向翻转位似性变速原理图解(二)                 图30：凸轮轮廓的几种设计方案，

图6：等角速同向翻转位似性变速原理图解(三)                 图31：电磁择流离合器结构图

图7：等角速同向翻转位似性变速原理图解(四)                 图32：直动从动件圆柱凸轮转换式变速器布置图系列

图8：空间等特性无级变速原理示意图(一)                     图33：凸轮轮廓曲线展开图及运动规律图象分析

图9：空间等特性无级变速原理示意图(二)                     图34：双周期凸轮轮廓曲线展开图

图10：空间等特性无级变速原理示意图(三)                    图35：双滚轮型直动从动件圆柱凸轮机构

图11：平行三点一线变速原理几何化模型图                    图36：直动从动件盘形凸轮转换式变速器布置图

图12：平行三点一线变速原理模式(一)示意简图                图37：盘形凸轮轮廓曲线图及运动规律图象分析

图13：平行三点一线变速原理模式(一)变异模式图              图38：双滚轮型直动从动件盘形凸轮机构

图14：平行三点一线变速原理模式(二)示意简图                图39：等角速同形位连续旋转型无级变速器装配图

图15：平行三点一线变速原理模式(二)变异模式图              图40：锁速块结构图(一)

图16：非等特性变速理论模型图                              图41：锁速块结构图(二)

图17：等角速同形位往复型无级变速器机构简图                图42：内外双轨道约束型及加压装置结构图

图18：运动输入转化过程分析图                              图43：变速臂总成装配图及零件图

图19：运动转化机构竖向布置方案图                          图44：连续旋转型无级变速器实际应用装配图例

图20：运动转化机构竖向布置机构简图                        图45：电磁牵引型变速器装配图

图21：等角速同形位往复型无级变速器装配图                  图46：电磁牵引型变速器派生系列

图22：变速杆与直线运动输入输出件、调速块的几种联接方式    图47：横向对夹牵引型变速器机构图

图23：变速器输入功率流分配结构布置方案(二)                图48：等角速同形位无级变速器的空间结构类型实施例模型简图

图24：圆柱齿轮配流盘型择流离合器机构布置图                图49：机构简图通用元件符号表

图25：等角速同形位往复型无级变速器机构简图(二)            图50：空间变速器机构简图

其中：

1、同步带轮                  47、过渡换向齿轮              91、环形轨道

2、同步带                    48、右输出齿轮                92、锁速块

3、滑杆                      49、左输出齿轮                93、轨道支撑

4、输入轴                    50、滚动式移动副外圈          94、变速臂

5、移动副                    51、滚动式移动副内圈          95、越位牵引簧

6、直线运动输入件            52、滚珠(滚柱、滚针)          96、牵引带张紧轮

7、转动副                    53、保持架                    97、摩擦牵引面

8、变速杆                    54、键                        98、导向滚轮

9、旋转中心轴                55、循环回流区滚珠            99、循环球道

10、直线运动输出件           56、工作区滚珠                100、移动副套

11、齿条                     57、含循环滚珠道的分体组      101、锁速块牵引耳板

12、齿轮                         合式外圈         102、加压体

13、输出轴                   58、滚珠循环隧道管            103、加压辊

14、超越离合器               59、含循环通道的一体式外圈    104、加压链板

15、调速块                   60、滚动式移动副(滚动导轨)    105、平型金属牵引带

16、输入牵引同步带           61、有自锁功能的连杆机构      106、链板张紧轮

17、输出牵引同步带           62、弹性缓冲装置              107、牵引带轮啮合齿

18、齿轮传动组               63、油缸(气缸、牵引电磁铁)    108、牵引带啮合孔

19、传动销轴                 64、曲柄连杆机构              109、环形金属薄片

20、滑块                     65、连杆增力锁定机构          110、锁速块承压连接体

21、换向导轨                 66、钳式对夹施力装置          111、锁速定位座

22、输入锁速枕               67、机械牵引机构              112、锁速旋转轴

23、输入锁速轨道             68、远程控制牵引线            113、导向对置滚轮

24、丝杆螺母调速装置         69、自封闭对压施力型凸轮      114、螺栓

25、输出锁速轨道    装置     115、复合同步牵引带

26、输出锁速枕               70、中间可动施压件            116、链板销

27、调速轨道                 71、两侧静止承载件            117、齿形加压链板

28、调速柄                   72、加压滚轮                  118、变速臂联接环

29、传动销                   73、活塞杆                    119、平衡加强肋体

30、择流离合器主轴           74、触压滚轮                  120、伸缩移动副套

31、锥齿轮传动组             75、滑轮                      121、变速盘

32、锥齿轮配流盘             76、电刷                      122、变速盘径向轨道

33、择流传动架               77、电环                      123、电磁吸盘

34、滚轮                     78、弹垫                      124、复合电磁牵引带

35、控制凸轮                 79、电磁吸盘                  125、齿形啮合层

36、控制动力传动轴           80、可动衔铁择流摩擦盘片      126、电磁牵引层

37、滑键                     81、复位簧                    127、弹性联轴器

38、择流摆盘                 82、导流盘                    128、侧置式锁速块

39、择流加压盘               83、原动机                    129、承压牵引体

40、推力轴承                 84、圆柱凸轮                  130、平衡承压滚轮

41、径向轴承                 85、同步调速传动机构          131、平衡承压盘

42、摩擦盘面                 86、内壁轮廓式圆柱凸轮        132、等角速双万向联轴器

43、回转支撑                 87、盘形凸轮                  133、超长直齿圆柱齿轮

44、配速传动链               88、凸轮旋转轴                134、滑键移动副

45、左圆柱齿轮配流盘         89、凸轮支架                  135、可转动式移动副调速块

46、右圆柱齿轮配流盘         90、牵引同步带轮              136、组合式摆环机构

具体实施方式

图17所示为：等角速同形位往复型过零无级变速器机构简图(注1：本图为机构简图，仅为简明扼要表述原理结构布置关系，各零部件未严格按同一视图方向绘制，相关细节情况可参照详图21；注2：图中箭头方向仅代表运动类型(曲线箭头代表转动；直线箭头代表平动)，并不代表具体工作运动方向)。该类变速器由：输入轴、输出轴，输入、输出旋转/往复直线运动转换机构，输入、输出锁速枕，输入、输出锁速轨道，变速杆、调速块、调速轨道、丝杆螺母调速装置，择流离合器及滚轮、凸轮控制装置等主要部件组成。动力流的衔接传输过程通过一系列运动传输件完成，本实施例中采用的辅助件有：导轨、滑块、移动副、转动副、齿轮传动组、传动销、调速柄、锥齿轮传动组、配速传动链等。

工作原理：输入轴4输入动力流分别经左右齿轮传动组18分配于两相对称设置的变速机组中，左右两相变速机组在结构上完全相同，但在运行步调上，其工作相位差为1/4或3/4周期(参见下文——图29：图象分析)，按交替接力方式工作以相互弥补每相输入锁速枕22在传动销轴19进入带轮圆弧区时换向过程导致的“断流”现象，从而获得连续功率流输出(为方便表达，本图仍采取全对称绘制)。

该变速器的输入旋转/直线运动转换机构由同步带轮、同步带及相应的移动副、转动副等辅助件组成，其运动转化过程分析如图18所示：作为直线运动输入件的输入锁速枕22分别与输入锁速轨道23、滑块20构成移动副联接，同步带2与滑块20通过销轴19、转动副7联接。当输入轴带动同步带轮匀速旋转时，锁速枕22将获得匀速往复直线运动，当铰接点a进入带轮圆弧区时，锁速枕发生反方向换向运动，其换向过程为简谐运动，换向平稳、冲击小，且此类转换机构的直线运行区间可以远大于圆弧过渡区，非常适合于该类变速器使用。

输入锁速枕22通过传动销轴19、转动副7将动力传输于变速杆8，变速杆在动力作用下绕旋转中心轴9转动并将动力经滑块20、转动副7、销轴19传递于运动输出件输出锁速枕26，输出锁速枕在输出锁速轨道25约束下沿其轨道直线运行，由于输入、输出锁速轨道23、25平行布置，而输入、输出锁速枕22、26与变速杆8作用点、旋转中心轴9轴心，三者之间具备“三点一线”关系，即：此变速机构满足“平行三点一线”变速模式《注：“三点一线”是平面运动理论模型，实际应用中，所谓平面运动，是指：运动轨迹在同一平面内的运动，并不是所有运动件在同一平面内；对具体机构的研究原则为：对于不在同一平面内的平面运动件可转化到同一平面内分析，对于空间运动件则按微元法分析其即时运动规律。所以在此具体机构中，只要满足：三点在同一参考平面(与运动轨迹所在平面平行)内的投影满足“三点一线”关系即可。另外：如本类机构中，也可以总结为“三线共面”原则，三线：指输入锁速枕22与变速杆8的联接处转动副7的旋转轴心线(或此处销轴旋转轴心线)、输出锁速枕26与变速杆8的联接处转动副7的旋转轴心线(或此处销轴旋转轴心线)、变速杆旋转中心轴9旋转轴心线，在变速过程中只要时刻保证此三线在同一平面内内则可满足“等特性变速”》。所以，如果输入锁速枕此时为匀速运动，输出锁速枕也将输出具有等规律特性的匀速直线运动，且速率比等于此时变速动力臂、变速阻力臂长度比，也即：输入、输出锁速枕与变速杆两作用点距旋转中心轴心的距离比。调速块15与丝杆螺母调速装置24的可动件螺母相连，旋转调速柄28可连续调节调速块位置实现无级变速。该变速器的输出旋转/直线运动转换机构由同步带、同步带轮等组成，输出锁速枕经传动销29将动力传递与同步带2(输出锁速枕与输出同步带之间运动关系属平动关系，故其联接处可不加转动副，用传动销固连即可。)，在同步带轮1处转化为旋转运动。由于输出锁速枕为往复直线运动，故同步带轮也为往复旋转运动，需通过本装置中的择流离合器进行择流整形，本发明中公开的择流离合器与传统超越离合器有所不同，属于一种控制式离合器，可由外界信号控制有选择性地传输转矩，滤掉不符合输出要求的运动。本装置采用输入端控制原则，只输出铰接点a(见图18)在同步带直线运行区的匀速运动(其具体控制方案详见下文——图29：图象分析)。其动力流路径为：输出锁速枕直线运动经传动销、同步带、同步带轮转化为旋转运动后输入择流离合器主轴30，择流离合器主轴与择流摆盘38之间通过滑键(导向键)37联接(为减小摩擦，可采取滚珠花键方式联接，即在花键槽中放有滚珠，将滑动摩擦变成了滚动摩擦，其具体实施方式见图26)，在传递扭矩的同时可沿轴向移动。择流摆盘38的轴向移动受变速器输入端运动控制。输入端动力流由控制动力传动轴36引入，经同步带轮、同步带组成的配速传动链(可用其它多种传动方式组建配速传动链，例如图25所示方式。注：配速传动链的功能是将传动轴36输出的转矩以特定传动比驱动控制凸轮以协调控制凸轮与变速相位的步调匹配)传递于控制凸轮35，凸轮轮廓曲线按一定规律设计(参见图29、图30.1、30.2)，适时控制滚轮34的位移，滚轮34的位移量经择流传动架33(注：本图例中传动架与锥齿轮配流盘交界处采用虚线绘制，表示二者间的空间位置不发生相互干涉，具体连接关系参照图21中A向局部放大图)、回转支撑43传递于择流摆盘38上，控制其与左右两侧锥齿轮配流盘32的离合时序步调，达到将摩擦摆盘不同方向的旋转运动分别传递于左右两侧不同的锥齿轮配流盘上，或者说：让左右两配流盘均只接受同一旋转方向的单向扭矩驱动，实现择流整形目的，完成对往复转矩功率流的整流处理，最后经锥齿轮传动组将左右两锥齿轮配流盘功率流并流输出。由于左右两相变速机组的工作步调相差1/4或3/4周期，即：当左相机组工作步调处于往复换向断流区间时，右相机组正好处于最佳稳定匀速工作区，反之亦然，达到交替工作平稳衔接在输出轴上并流输出连续稳定功率流。通过改变择流摆盘与左右两配流盘的离合步调可改变输出轴运动方向(例如：如果原来择流摆盘顺时针转矩传递与左配流盘，逆时针转矩传递与右配流盘，现在改为顺时针转矩传递与右配流盘，逆时针转矩传递与左配流盘，则达到换向目的。此过程通过改变控制凸轮35与滚轮34的传动配合相位即可实现，注：左右机组应同时换向。)

此类机构的优点还在于：可进一步降低往复运动系统的往复运行频率，降低往复惯性冲击、提高传动效率。在输入端，齿轮传动组18与输入同步带传动运动转化系统(其直线运行区间可以远大于圆弧过渡区，有减频作用)一起具有减频效果；在输出端，可通过锥齿轮传动组31与输出同步带传动运动转化系统进行增速补偿还原。

此外：左右相机组的控制凸轮35可合并用一个凸轮统一控制，只要将两择流传动架上滚轮34安置在同一凸轮轮廓的不同位置处即可，这样一来则凸轮控制系统为左右相机组共用(可设置在变速器中间)，减小半数控制辅助件，简化设计。

图19、图20所示为：变速器运动转化机构竖向布置方案图及对应机构简图，其零部件的构造、功能、工作原理过程与图17所示方案无异，其区别仅仅在于：作为运动转化机构的同步带、同步带轮采取转轴竖向方式布置，更适合于某些场合使用。

图21：等角速同形位往复型过零无级变速器装配图(为了简明扼要清晰表述，本发明说明书附图并未严格按工程图标准绘制，图中某些部分采取了详简并茂方式表达，如图中的螺母丝杆调速机构采取简图方式表述更清晰明了)。其工作原理过程与图17所示一样，但在本图中，择流传动架33与择流摆盘38之间通过择流加压盘39、推力轴承40、径向轴承41组成回转支撑机构衔接，用来传递择流压紧力，在实际应用中，此方式可进一步减小回转系统转动惯量及增大承载能力。在非专用设计中，为达到传递压紧力、隔离扭矩目的，可用现有回转支撑标准件代替(如机构简图所示)。

图22为变速杆与直线运动输入输出件、调速块的几种联接方式，a代表直线运动输入件；b代表直线运动输出件，k代表调速块及旋转中心轴；其中：A、B类型与图21实施例中的相应连接关系性质相同(B图与A图区别仅在于变速杆与直线运动输入、输出件的连接关系互换位置)，  C图的连接关系与图12方式相同(下文的连续旋转型也采用此类似结构)，D图中的变速杆输入输出部分相对分离，彼此呈移动副关系连接，而与直线运动输入、输出件之间则以转动副连接，达到了在变速过程变速杆端头轨迹极限位始终不超越直线运动输入、输出件轨迹所在两平行线范围，此结构有利于缩小变速器的空间布局，与下文提到的含伸缩移动副套120的分离式变速臂目的大致相同(见图44.3)。

图23为变速器输入功率流的另一配置方案，该方案利用一对传动齿轮输入功率流，通过同一齿轮的两侧轴端进行功率分流，分别传输与左右两相变速机组的同步带轮中，使机构进一步简化，但其缺点是：左右两相机组的变速杆间距加大，不利于调速块的统一精确控制。右图所示结构较好，两变速杆的间距比左图中的近。

图24：圆柱齿轮配流盘型择流离合器机构布置图，该择流离合器采用平面圆柱齿轮配流盘代替空间圆锥齿轮配流盘，有利于降低成本，消除(或减小)轴向负荷。但缺点是：增加一过渡换向齿轮47。

注：锥齿轮配流盘型择流离合器的轴向力可通过内部平衡，属系统内力，不对外体现，而输出轴上的轴向分力则通过左右两相机组的锥齿轮对峙方式设计来获得平衡。所以，整个系统在工作中仍具有较好的平稳性。

图25：等角速同形位往复型过零无级变速器机构简图(二)，该方案与图17所示机构不同之处在于：功率流输出端的择流离合器、配速传动链的设置不同，该择流离合器采取：输出端同步带轮输出的往复转矩直接传递与锥齿轮配流盘，靠择流摆盘周期性地与左右两侧往复旋转配流盘的离合来完成择流整形、择取单向旋转动力，并通过与之呈滑键联接的择流离合器主轴将整流后的单向转矩输出。显见：该方案中择流离合器内部作往复旋转的部件是配流盘，而择流摆盘作单向旋转；与前者正好相反。此处的设计原则一般为：取转动惯量小的一方作为往复旋转部件。另外：本图中的配速传动链为：控制动力传动轴——空间锥齿轮--传动杆——平面齿轮——控制凸轮，具体应用中，可根据实际情况采用灵活多样方式设计。

图26所示为：能传递扭矩的滚动接触式移动副系列方案，由于择流离合器主轴与择流摆盘在工作中承载主功率流转矩，且轴向移动次数频繁，故宜采取滚动副联接，具体方式如图26所示，此结构件可作为标准件生产，用于各种要求传递扭矩但需轴向移动的场合，在相对位移行程较长时(如：锁速枕与锁速轨道之间，滑块与变速杆、换向导轨之间，以及下文连续运转型变速器中的锁速块与变速臂之间)，可采取具有钢球循环轨道的滚动式移动副，如图26.4、26.5所示，当然，当不需传递扭矩的场合其滚动配合截面可为圆形(可采用现有滚动式移动副标准件)。另外：对于需传递扭矩的场合可采取非圆截面式滚动式移动副标准件；或者采取两个或两个以上的圆柱截面或非圆柱截面滚动接触式移动副标准件并列平行非共轴布置，并作一根轴使用，达到在可轴向滚动移动的同时传递扭矩，如图26.6所示，由4根平行布置的滚动移动副(即：滚动导轨)组合成一可传递扭矩的移动副，一般取：导轨与择流离合器主轴相连，滑块与择流摆盘相连(注：此句中的导轨、滑块名称指的是现有滚动式移动副标准件中的零部件名称，不是指本发明附图中的件号标记名称)。

图27：择流摆盘的自锁控制方式系列，图27.1所示采取有自锁功能的连杆机构61控制择流摆盘38，达到仅仅在换向时刻才需让控制凸轮对择流摆盘施压的效果，一旦连杆机构发生自锁则可消除凸轮与择流摆盘间的作用力，故此凸轮轮廓曲线可采取如图30.4(图30.4为该凸轮轮廊曲线展开图)所示方式：滚轮34在a区时对应的连杆机构处于自锁压紧态，所以此处凸轮轮廓槽较宽，与滚轮34处于大间隙松配合状态；滚轮在b区时对应的连杆机构处于做功区，所以此处凸轮轮廓槽较窄，与滚轮充分配合传递压力。对择流摆盘可采取多种方式牵动。如：电磁、液压、气动、机械等方式(如图27.2、27.3)；除机械牵引方式需直接从输入端引入控制动力流外，其余均可用传感器从输入端采集控制信号进而完成对相应执行机构的控制。

图27.4所示采取曲柄连杆机构64、连杆增力锁定机构65对择流摆盘进行牵引控制，具有双重锁定效果，当连杆增力锁定机构65处于直线状态锁定时，曲柄连杆机构64也处于死点锁定位置。具有更加可靠效果。

图28：择流摆盘的自封闭内力加压控制方式系列，

该方案中：择流摆盘对配流盘的加压过程采取对夹或吸引(参见图31一电磁择流离合器)方式，从而在择流摆盘与配流盘之间形成一局部加压系统，化摩擦传动预压力为系统内力，在择流摆盘与配流盘之间自行平衡封闭，不对外体现，有利于消除轴向负荷；图28.1、28.2、28.3所示为：钳式对夹施力装置加压方案，钳式对夹施力装置66的受力过程与手工钳类似，如图28.1中所示当油缸活塞杆73向右运动时，左边钳式对夹施力机构对配流盘32、择流摆盘38施压，将两者紧紧夹紧靠摩擦传递扭矩，而右边钳式对夹施力机构此时则处于张开状态，反之，当活塞杆73向左运动时，右边夹紧、左边张开。其中：图28.1中钳式对夹施力装置的加压动力来自油缸(或气缸、牵引电磁铁)；图28.2中钳式对夹施力装置的加压过程采取机械加压方式，图例代表偏心凸轮施压装置，实际中可采取多种机械加压方式；图28.3表示：钳式对夹施力装置采取远程牵引控制方案，借助远程控制牵引线68对动力的传导作用，可以将动力源(如：油缸、气缸、牵引电磁铁、电动机、机械施力装置等)设置在距离择流摆盘、配流盘系统的较远处，有利于优化空间布局设置。另外，为了消除钳式对夹施力机构在加紧过程中的微量滑移，可在夹紧施力端加装触压滚轮74形成滚动接触(见图28.3中局部放大图)。图28.4、28.5、28.6中：采取中间可动施压件与两侧静止承载件的封闭对压施力方式进行加压，其中：图28.4中采取自封闭对压施力型凸轮装置进行加压，靠凸轮中间轮廓槽与两侧轮廓槽的配合(凸轮轮廓曲线展开图见图30.3)，实现封闭对压施力效果。图28.5中：静止承载件71与偏心凸轮施压机构67的固定机架相连，中间可动施压件70与偏心凸轮机构67的可动件平动框部分相连，构成封闭施压系统。图28.6与图28.5的施压原理相同，区别在于用油缸(或气缸、牵引电磁铁)取代偏心凸轮施压机构，中间可动施压件70与油缸活塞杆73相连，两侧静止承载件71与缸体相连。

注：施压件对择流摆盘、配流盘的压力传递可通过回转支撑、推力轴承、加压滚轮72(见图28.1所示，为了增大接触受力面，图中的加压滚轮72及配流盘、择流摆盘上与之接触的受力面部分均采用有一定锥度的锥面传递压紧力)等方式进行，以减小磨损。

可见：择流摆盘的加压过程采取自封闭内力加压控制方式后，如果配流盘与输出轴的传动过程采取图24所示机构，则整个变速输出部分理论上无轴向分力，故可取消配流盘外侧推力轴承。

为改良刚性冲击现象及降低控制系统精度要求，可在凸轮、择流传动架、择流摆盘之间串加弹性系数较大的强压钢簧来间接对择流摆盘施压(如图27.2中的弹性缓冲装置62)，例如：靠减震簧或对滚轮34与凸轮槽的接触工作面包附弹性材料(如：橡胶轮)来取代纯刚性接触，化刚性施压为弹性施压，变线接触为面接触，减小振动冲击。采用弹簧间接施压方式可起到自动补偿效应，降低制造安装精度要求，实现磨损自动补偿功能(下文的相关凸轮机构也可采取此连接方式)。  为减小能量损失，提高效率，减小噪音、震动，延长寿命，应注意尽量减小往复系统总质量及优化系统转动惯量设计(可通过减小质量、采用高强度低密度材料制造及优化结构设计来减小转动惯量)，并注意优化整个系统的动态平衡。

注：滚轮与凸轮槽之间的接触可以为滚动接触或流体润滑滑动接触形式。

为进一步消除脉动量、改善受力效果，应尽量将所有机构按对称化原则布置设计，优化不平衡振动及减小无效能耗，实现整个系统的静、动态平衡。

图29：输入锁速枕与择流摆盘运动规律图象分析(位移一时间曲线图，即：s-t图)，

其中：a曲线(实线)代表：左相机组输入锁速枕运动规律s-t图；

b曲线(虚线)代表：右相机组输入锁速枕运动规律s-t图；

c曲线(实线)代表：左相机组择流摆盘运动规律  s-t图；

d曲线(虚线)代表：右相机组择流摆盘运动规律  s-t图；

横坐标下方的(D)部分表示：同步带与滑块20的铰接点a(传动销轴19)运动轨迹展开图，相互对照，一目了然。其中：e曲线代表左相机组对应情况；f曲线代表右相机组对应情况。

图中(B)部分图线表示：控制凸轮35的轮廓曲线与输入端锁速枕的运动步调配置图。择流摆盘在凸轮轮廓的控制下按此步调运行——输入锁速枕在对应s-t图直线区间运行时，择流摆盘与配流盘接触传输功率；输入锁速枕在对应s-t图弧线区间完成往复换向运行时，择流摆盘与配流盘分离处于空转过渡状态。通过两相机组按一定工作相位差布置配合，获得连续功率流输出。一般工作相位差取1/4或3/4周期(如图所示)，但在输入锁速枕的直线匀速运行区远大于换向区的情况时，不一定严格取相位差1/4或3/4周期，只要达到左右双机组按交替接力方式工作获得连续输出功率流即可(在图象上的反映就是——a、b图线在同一时间轴上不同时出现弧线区间)

图中(C)部分图线所示为凸轮35的轮廓曲线过渡区处于最大值时择流摆盘的运行状态，此状态下，“择流摆盘与配流盘接触传递功率的时间段”与“择流摆盘与配流盘分离处于空转过渡区的时间段”相等，择流摆盘的过渡区间很长，(注：为保证功率流的连续，两相之间必有一定的传递功率工作重叠区，所以过渡区间应小于此值)。就理想状态而言：只要能保证双组工作轮换交替，无动力流中断区即可，这样有利于减小择流摆盘往复摆动加速度，减小冲击、优化摆盘工况设计。但是，这样一来：则会减小双机组有效工作总时间，使每相机组负荷量增加，即：减小了双机组共同工作时间(此时各单机组仅承载总传输功率的一半)。所以实际应用中应在(B)、(C)图线所示的两种极限范围区间内选取，一般原则为：在保证平稳自如换向及左右相择流摆盘与配流盘均能达到全同步离合的前提下尽可能增大双机组重叠工作区间。注：该图象所述情况与图21所示状态相吻合，可相互参照。图中左相机组的输入锁速枕及变速杆工作步调处于往复换向区，不能输出匀速运动，对应的择流摆盘此时处于中间位置，与左右配流盘均不接触，即：该相机组此刻处于断流状态；但右相机组此时则正处于最佳工作区，输入、输出锁速枕作匀速直线运动，择流摆盘作匀速旋转运动，目前位置与右侧配流盘接触，将转矩传递于右侧配流盘输出(如果此时与左侧配流盘接触则输出轴将输出反方向转矩)。另：控制凸轮35的轮廓曲线过渡换向区与工作区的衔接要平顺柔和(如图示“换向过渡曲率放大图”)，尽可能使择流摆盘的摆动步调处于简谐运动状态，以柔化摆盘变加速运动脉动度。

图30：凸轮轮廓的几种设计方案展开图，图30.1所示的凸轮轮廓与图29中的(B)图象对应，图30.2所示的凸轮轮廓是为使凸轮双向对称受力而设计的双循环周期型轮廓，即：在同一封闭轮廓曲线内含有两个循环周期，这样可用两个滚轮在互成180度方位上对称布置，优化受力效果。由于择流摆盘与配流盘从接触到压紧施力做功行程很短(理论上接近于零)，所以此择流整形过程功耗很小。

图31：电磁择流离合器结构图

采用电磁择流离合器对输出的往复转矩进行择流整形，与上文公开的机械型择流离合器相比而言，其区别在于：靠电磁吸引力代替机械压紧力，具有控制方便、精确、外围辅助件少、结构简单等优点。其电磁吸盘79工作电流由电环77、电刷76经外部控制电路引入，借助电磁牵引技术，其控制方案将变得灵活多变，实际中可借助传感器、计算机控制系统，获得更加灵活精确多样的控制方案。如图所示：电磁吸盘设置在两侧配流盘内，其工作步调与机械型相同，工作时产生电磁吸引力将可动衔铁择流摩擦盘片80紧紧吸合在一起完成扭矩的传递，可动择流盘片80与导流盘82之间通过凸凹间隙配合的短行程移动副联结，在可相对轴向移动同时可传递扭矩，二者间由复位簧81牵连，电磁吸盘失电后，择流盘片80便在复位簧81作用下与配流盘分离。此外，配流盘上的弹垫78也起辅助复位作用，它与复位簧两者共同起着复位及减震作用，在失电瞬间可快速使择流盘片与配流盘分离，有利于减小磨损及功耗，同时起到减震降噪作用。此机构中的导流盘82仅作往复回转，不作轴向移动，与择流离合器主轴间呈固定联结，传递扭矩。(注：图例情况表示当前状态为右侧电磁吸盘得电，导流盘右侧择流盘片与配流盘吸合传递扭矩。)

注意：此机构中也可用机械型择流离合器中的择流摆盘38直接受配流盘内电磁吸盘牵引进行择流整形，但其质量大，响应性稍差。电磁吸盘也可设置在导流盘82内，而将可动衔铁择流摩擦盘片80通过移动副与两侧配流盘相连。但是：在图21机构模式中，导流盘作往复回转，效果不好。对于图25所示的结构中，导流盘作单向旋转，而两侧配流盘作往复回转，所以此类机构模式下应将电磁吸盘设置在导流盘内。

另外：也可在外部用牵引电磁铁/电磁吸盘来牵引择流摆盘38完成择流运动整形工作，同样达到该电磁择流离合器效果，这样可实现集电磁控制优势的基础上简化设计，使相关电磁元件不参与机械运动(参见图28相关内容)。

图32：直动从动件圆柱凸轮转换式变速器布置图系列

如图所示：本方案中的输入旋转/直线运动转换机构由直动从动件圆柱凸轮机构组成，圆柱凸轮84为旋转运动主动件，输入锁速枕22与滚轮34固连构成滚轮直动从动件，其运动规律由凸轮轮廓控制，通过合理设计轮廓曲线则可达到如期运动步调，由于凸轮轮廓曲线的设计灵活性使得直动从动件的运动轨迹同样可达到图21机构中运动转化效果，即：让输入锁速枕达到如图29图象A部分所示的运动规律效果，直线区匀速运动，过渡往复换向区呈简谐运动规律。其凸轮轮廓曲线展开图及运动规律图象分析(如图33所示)。为获取连续功率流输出，可在同一凸轮不同位置处设置两相对称的变速机组，左右两相变速机组在结构上完全相同，但在运行步调上，其工作相位差为1/4或3/4周期，在单周期工作轮廓式凸轮上则两机组的输入锁速枕22与滚轮34固连构成的滚轮直动从动件呈相位差90度布置(如图所示)；另外：凸轮轮廓也可根据需要设计为多周期式，如图34所示轮廓曲线为双周期式，每相机组的输入锁速枕均由两个互呈180度对称布置的滚轮牵动，双向平衡对称受力，优化受力效果。

此变速器的输出旋转/直线运动转换机构由齿轮、齿条机构组成，齿条11与输出锁速枕26相固连，通过与齿轮12啮合将锁速枕26直线运动转化为旋转运动，该齿轮与另一相同齿轮啮合，两齿轮分别与一超越离合器相连，且两超越离合器的离合旋向相同，由于两啮合齿轮的旋向相反，所以两离合器工作状态互补，两超越离合器分别通过另一端轴上齿轮与一公用齿轮啮合输出单向转矩。此双向连续工作式超越离合器机构简图见图32.4、图32.5，其中：图32.4中由5个圆柱齿轮、2个超越离合器组成，两超越离合器交替轮流工作实现双向连续输出转矩。其动态过程为：设与齿条啮合的齿轮顺时针旋转时，上方超越离合器工作，下方离合器处于超越空转态，反之，逆时针旋转时，下方超越离合器工作，上方超越空转。图32.5中由1个圆柱齿轮、3个圆锥齿轮、2个超越离合器组成，在与齿条啮合的齿轮两侧各装一超越离合器，两超越离合器分别通过锥齿轮与一公用锥齿轮啮合输出单向转矩。

另：由齿轮齿条式旋转/直线运动转换机构输出的旋转运动也可直接输入上文公开的择流离合器进行择流整形完成单向旋转运动输出。(同理：此齿轮齿条转换机构及双超越离合器模式也可用于其它变速型机构，如用于图21机构中)。

为适应多种工作场合，此类机构可以多种空间布局设置，图32中列举出几种典型布局结构，图32.1结构有利于缩小机体纵向尺寸；图32.2结构有利于缩小机体横向尺寸；而图32.3的布局更紧凑，但两相变速机组距离较远，不利于统一调速，需借助同步调速传动机构85对两相调速系统进行衔接实现一体控制。图32.6为内壁设有工作轮廓的圆柱凸轮运动转换机构图，该方案以凸轮内部作为工作空间，可在不增大机体外围尺寸基础上设计更大迹径的凸轮工作轮廓，有利于在不减小线速度前提下输出往复频率更低的直线运动，并使机体布局进一步紧凑化。

为增进直动从动件凸轮机构的传动精度，凸轮与从动件的形封闭方式可采取如图35所示措施，其中：图35.1为双滚轮凹型轮廓槽圆柱凸轮机构；图35.2为双滚轮凸型轮廓槽圆柱凸轮机构，此两种形封闭方式通过彼此间可自由回转的双滚轮与凸轮轮廓槽的两侧槽壁面紧紧接触，且属纯滚动接触，具有传动精度高、磨损小、噪音低等优点。

图36：直动从动件盘形凸轮转换式变速器布置图，该方案采用直动从动件盘形凸轮机构作为变速器的输入旋转/直线运动转换机构。显见：盘形凸轮结构更有利于紧凑化设计，可将两相变速机组分别设置在同一盘形凸轮两侧，优化空间布局。为了使两相变速机组的锁速轨道相互平行以便用较为简单的同步调速传动机构85统一调速，并确保两相机组的交替接力工作输出连续功率流，盘形凸轮两侧的轮廓布局相位应按图示方式相差1/4(或3/4)周期布置(参见主视图、俯视图、左视图对应识图，其中主视图中实线、虚线分别表示凸轮正面、背面的轮廓曲线)，为简化并提高调速精度，也可按图36.1所示方式布置，此情况下两相变速机组的盘形凸轮需分离设置。

注：为简化图幅，截至输出锁速枕26部件之后的机构本图中未画出，可参考前文相关图

图37：盘形凸轮轮廓曲线图及运动规律图象分析，盘形凸轮的轮廓曲线设计与圆柱凸轮相似，其宗旨目的同样是使直动从动件的运动轨迹达到图21机构中运动转化效果，即：当主动件盘形凸轮匀速旋转时，输入锁速枕达到如图29图象A部分所示的运动规律效果，直线区匀速运动，过渡往复换向区呈简谐运动规律。其中：(I)图代表单周期型；(II)图代表双周期型；(III)图代表4周期型。即：盘形凸轮旋转一周，对应的从动件件分别完成1、2、4个往复工作循环周期。将主动件盘形凸轮的旋转角位移作横坐标，从动件的直线位移作纵坐标，便得到各自的动态运动图象，为了便于与前文图29图象对照统一，当令盘形凸轮匀速旋转时，横坐标便可用时间轴代替(见各自对应右图)。注：横坐标代表盘形凸轮旋转周期

图38：双滚轮型直动从动件盘形凸轮机构，与图35方案类似，盘形凸轮与从动件的形封闭方式采取彼此间可自由回转的双滚轮与凸轮轮廓槽的两侧槽壁面紧紧接触。其中：图38.1为双滚轮凹型轮廓槽盘形凸轮机构；图38.2为双滚轮凸型轮廓槽盘形凸轮机构。在图38.2左视图中：实线剖面代表盘形凸轮A-A向轮廓剖面，双点划线剖面代表盘形凸轮B-B向轮廓剖面，两侧轮廓曲线如此布置的目的同样是为了在两相变速机组的锁速轨道相互平行基础上确保两相机组的交替接力工作输出连续功率流。

图39：等角速同形位连续旋转型无级变速器装配图(图39.1该类变速器机构简图)

针对前文理论部分公开的平行三点一线变速原理模式(二)——连续运转型(参见图14、15)，进行具体实施结构详尽阐述：

该类变速器一般由：输入轴、输出轴，输入、输出牵引同步带轮，张紧轮，输入、输出牵引同步带，加压装置，变速旋转总成，环形导轨，调速装置等部件组成。

其中：变速旋转总成由具有共同旋转中心的一定数量变速臂及与之呈移动副配合的锁速块组成，同一直线上的变速臂呈固连状态，不同直线上的变速臂在一定范围内具有彼此独立的转动自由度，具体细节参见图43。为了解决各变速臂在与牵引带分离进入环形导轨弧线区的过渡越位问题，变速臂彼此间由越位牵引簧95相连，这样既可弥补在工作区不同变速臂间的“角速度差振”效应(指：在与牵引带结合的工作区，由于牵引带的匀速运动与锁速块在变速臂上的径向移动使得变速臂呈现一定规律的转速脉动现象，这种脉动现象在处于不同工作相位的变速臂上波动率大小不等，从而导致了不同变速臂之间的即时角速度差动现象)，又可在进入弧线轨道区时靠彼此相连的越位牵引簧完成过渡越位，同时，越位牵引簧的双向平衡弹力作用还可自动即时消除变速臂在工作区形成的角位移偏移现象，恢复各变速臂间夹角均分态。(多变速臂交替工作等效于多机组交替工作，故不同相位处变速臂可具有不同角速度)

连续旋转型变速器牵引同步带的分类：

(1)平型牵引带，a：金属型——由多层打孔的薄型金属带(上面打孔的环形金属薄片)叠合而成的孔形金属薄片叠层同步带，每层金属带上孔层层对应形成啮合孔与专用牵引同步带轮上啮合齿啮合(如图39.3)；b：非金属型——由打孔或坑的非金属平型带构成。其工作结构原理与金属型相似，区别仅在于：由于非金属的挠性好，故不必采取多层薄型带叠合组成，采用较厚的单层一体型方式设置即可(注：特殊有机材料的强度不亚于金属，所以选用合适的非金属材料制造的牵引带同样可以传递很大的功率)！采用平型牵引带的优点是：与之贴合的加压链板为平面面接触，加压面积大；从动张紧带轮不必设齿形，可以为光面轮，降低成本，减小带的啮合孔磨损及噪音。注：前文的往复型变速类型中的同步带也可用金属带，增大强度、缩小体积，具有效率高、承载能力大、尺寸紧凑、寿命长等优点。

(2)组合型牵引带，a：平型带与齿形带的平行组合(如图42中所用牵引带，从左视图剖视放大图中可见：牵引带中间加压区为平型带，两侧的同步牵引区为齿形带，注：为了明确表示、区分加压装置细节，将加压装置与加压链板装置分开表示，即：左边仅画加压体102、加压辊103装置，右边仅画加压链板104、链板张紧轮106装置，实际中两边相同，参见俯视图所示)。b：平型金属带与非金属齿形带的分层组合，此类牵引带主要用于电磁牵引场合(如图45中所用复合电磁牵引带，内层为非金属齿形啮合层，与同步带轮啮合实现同步牵引，外层为铁磁性金属薄片材料制造的电磁吸合牵引层，用于与电磁吸盘实现磁性吸合加压牵引，另：电磁牵引带也可用图39.3中的平型金属牵引带，)。

(3)传统同步齿形带、普通平型带，该变速器中的牵引同步带也可选用传统同步齿形带，但加压链板一侧需有与之吻合的齿形(如图42.1)，在功率较小及精度要求较低场合也可用普通平型带代替。

工作原理：如图39所示，输入轴4输入动力流经牵引同步带轮90导入平型金属牵引带105，输入输出牵引带组分别由两平行并列对置牵引带组成(如图中A、B两部分)，两对置牵引带的工作边运行方向相同且速度同步，各牵引带工作面由加压装置对其施压，加压装置由加压体102、加压辊103、加压链板104等组成(细节详见图42)，将进入其中的锁速块紧紧夹紧靠摩擦牵引传动方式传递功率。锁速块与变速杆之间呈移动副关系联接，可沿变速杆自由移动(变速臂本身滑杆与锁速块上移动副套组成移动副联接，可以直接靠二者间的配合形成滑动式移动副<可衬加低摩擦系数材料滑动套及润滑油>，也可采用现有多种滚动式移动副，如图39.2)，同时锁速块本身又能绕锁速旋转轴112自由转动(关于锁速块细节详见图40、41、42相关部分)，达到在传递动力的同时可自由移动、转动。环形导轨91是锁速块的运行轨道(与牵引带进入结合后的有效运动轨迹由牵引带有效工作面及环形导轨的有效工作区共同决定)，环形导轨由轨道直线区(工作区)、弧线区(过渡区)组成，对锁速块进行轨迹约束定位导向，其输入输出工作区导轨相互平行，确保锁速块在有效工作时实现即时等特性变速，即：保证变速过程中的“等角速同形位”形态(设计原则——环形导轨直线区范围应大于牵引带有效工作区长度，即：达到在使锁速块完全处于直线运行状态时方可进入牵引同步带有效工作区)。  与前文“平行三点一线”变速原理模式(一)相比，该方案的主要优势在于化变速杆的往复运行为连续单向旋转，省去了一系列往复直线运动转换环节，运行平稳效率高！结合上文示意简图14，该机构利用连续单向运行的输入输出牵引同步带对变速旋转总成中具有共同旋转中心按一定夹角均匀分布的一系列连续循环运转变速臂通过其对应锁速块轮流交替结合实现功率传输。通过调速柄连续调节变速旋转中心轴位置即可实现无级变速。

在连续旋转变速模式中，输入、输出部分在结构上基本相同(如：输入/输出牵引带、输入/输出牵引带轮机构基本相同)，此优点有利于简化设计、降低生产成本。

注：对前文图14、15中提到的“输入、输出牵引同步带”概念的重述——在连续旋转类型中，输入输出部分从结构上讲无本质区别，“输入、输出牵引同步带”仅是一种职能概念上的区分，实际功能、结构无本质区别，甚至可互换使用(正如汽车轮胎在使用一段时间后互换使用可延长寿命)。 为了进一步扩大变速范围，可采取“分相”设置方案，使每相变速旋转总成中锁速块数量减少，变速臂夹角增大，相与相之间采取弹性连接方式消除“角速度差振”效应。设计原则：牵引带之间各相相连，变速旋转总成之间各相呈弹性联轴器方式连接(详见下文图46.2内容)。

图40：锁速块结构图(一)图41：锁速块结构图(二)

图42：内外双轨道约束型及加压装置结构图

如图所示：锁速块由：锁速定位座111、径向轴承41、锁速旋转轴112、移动副套100、锁速块牵引耳板101、锁速块承压连接体110、摩擦牵引面97、导向滚轮98等组成。锁速旋转轴112与移动副套100固联，并通过径向轴承41与锁速定位座111形成转动副联接，锁速定位座111与锁速块牵引耳板101、锁速块承压连接体110、摩擦牵引面97固定联接组成锁速块主体框架，摩擦牵引面97其实就是锁速块牵引耳板101的外侧，其材料选用与牵引带工作结合表面摩擦系数大的材料制造，锁速块承压连接体110将对称的两半联接起来，主要承担来自牵引带对锁速块的压紧力，为了避免与环形导轨91及移动副套100的运动干涉，承压连接体110设计成如图所示形状，同理，为了避免在轨道弧线区的运动干涉，锁速定位座111设计成如图所示形状(代表例)，它和导向滚轮98一起与环形导轨91配合对锁速块的运动轨迹进行约束导向(图示中的导向滚轮共3个，中间滚轮与锁速定位座配合对锁速块主体运动进行约束，两侧的导向滚轮是对锁速块的自身转动自由度进行特定范围约束，确保锁速块在进入环形导轨直线区时保持正立状态，在精度较低场合，也可去掉中间滚轮，靠对称安装的两导向滚轮与锁速定位座对运行轨迹进行限定。另外，可将锁速块牵引耳板101设计为扇形或外移偏置型，以获得更集中有效空间利用率，在耳板总面积不变基础上改善空间布局，获得更大的变速比范围。

考虑到装配及加工问题，锁速块可设计为两半对合型，通过螺栓114将两半联结一体，如图41所示(锁速块工作时承受的是压力，故对螺栓的强度无太大要求)。

另外，为化滑动导向为滚动导向，减小磨损，在锁速定位座111上可增设导向对置滚轮113，反映在主视图上即在中间导向滚轮正下方a处(详见图40、40.1)。也可采取图41中的方案，将锁速定位座111设计为圆形，在其外表面装配大径向滚动轴承实现滚动导向。同理：图42的双轨约束导向式锁速块也可采用全滚动接触式导向，如图中b处可以设置导向滚轮化滑动导向为滚动导向。该内外双轨道约束型通过内外轨道的共同作用对锁速块轨迹进行约束导向，锁速块在双轨中间运行，结构对称。对于图42.4中类型，虽然双轨道对夹锁速定位座约束导向类型从理论上讲采取同一大滚动轴承不能达到滚动导向效果，但在实际中，大滚动轴承与内外轨道并不同时接触(况且在进入工作区与牵引带结合后，此导轨仅作辅助导向，而在轨道弧线过渡区则对导向无精度要求，仅在进入工作区轨道的短程范围内要求精度高，其余部位的环形导轨与锁速块间可以有较大间隙)，所以采取此结构仍有意义，可达到滚动导向效果！

对于锁速块两侧牵引耳板通过承压连接体相连型(如图40、41)，由于两侧呈固定连接，运动自由度完全相同，可以仅在单侧设置环形导轨，但对于锁速块左右两半靠推力轴承40相连型(如图42中对应的锁速块类型，该类锁速块左右两半分离设计，靠推力轴承承载牵引带对锁速块的压紧力，取消了锁速块承压连接体110，两侧锁速牵引耳板具有相对自由的转动自由度)，则必须分别设立环形导轨。

注：本发明公开的各类型锁速块仅属实施机构典型代表例，并不表示具体种类限制，各锁速块特点可以交叉借鉴组合设计，例如：图42中的推力轴承型也可采取图40、41中的单轨道约束导向方式；另：锁速块在满足强度及牵引能力的基础上应尽量减小质量及牵引耳板尺寸，以减小旋转系统转动惯量及缩小工作空间，获得更大范围变速比。

图42、42.1、42.2、42.3为本发明的加压装置相关图，由加压体102、加压辊103、加压链板104、链板张紧轮106组成，加压体的压力经加压辊传到加压链板上，加压链板为链板销116铰接的单排凸凹插合搭接的链板组成(如图42.2)，也可由两排链板相互交错搭接组合而成(如图42.3)，实现与加压辊103的无间断触压，达到稳恒连续加压效果。加压链板另一侧与牵引带内侧面接触，均匀将压力传递于牵引带，在运行过程中，加压链板及加压辊仅对牵引带产生垂直正向压紧力，在牵引带运行方向上无动力，随牵引带呈从动形式运行。加压体102的加压动力可以是预压弹簧力、机械刚性力、电磁力、液压气动力等。对于一般场合，宜采取弹性浮动方式压紧，在特殊场合，由于此类变速器的牵引带与锁速块属全同步切向方式离合，无几何滑动，易实现精密加压，故此也可采取刚性方式压紧。

图43：变速臂总成装配图及零件图

变速臂总成由具有共同旋转中心的一定数量变速臂组成，由于在进入工作区时不同变速臂间的“角速度差振”效应，使得不同直线上的变速臂不可固定连接，需采取如图所示方式连接，同一直线上的变速臂通过与径向轴承配合的同一联接环固定连接，不同直线上的变速臂通过具有共同旋转轴的不同联接环连接，在一定范围内具有彼此独立的转动自由度，为了解决各变速臂在与牵引带分离进入环形导轨弧线区的过渡越位及回中问题，变速臂彼此间由越位牵引簧95相连。图43.1为不同联接环轴向布置方案，具有较小的径向尺寸，用于大变速比调速领域；图43.2、43.3为不同联接环径向布置方案，径向尺寸叠加，具有较大径向尺寸，用于调速范围较小领域；为改善受力，可采取图43.3方式对称连接，图示情况属不可拆型，可拆型在图示相应焊接处采取螺栓联结。同理，为改善受力，不同联接环轴向布置方案也可增加平衡加强肋体119进行对称连接(如图43.4，此图示属可拆型，加强肋119与变速臂之间采取螺栓联接)。在调速范围较小场合，变速臂平移范围较小，可适量减少变速臂数量，简化结构(如图43.5为3对变速臂，结构紧凑对称)。另外，当牵引带有效工作区较短及调速范围较小场合，将不出现3根相邻变速臂同时与牵引带结合情况，即：相邻3根变速臂不会同时参与工作，反映在图43.6中便是m1、m2不会同时参与牵引带的结合，或者说：夹角大于等于90度的变速臂不会同时参与工作，所以，为了简化结构，改善受力，可将夹角等于90度的变速臂固连于同一联接环上(如图43.6)，而且，此方式还可优化变速臂在弧线轨道区的越位工况，大大减小变速臂靠牵引越位簧进行弹性牵引过渡越位区域。注：为减小图幅量，放大联接细节，各变速臂图示长度与实际情况有大幅度缩短，具体比例可参见装配图

图44：连续旋转型无级变速器实际应用装配图例。在实际应用中，一般采取输入输出牵引带平行竖向装配工艺，这样做的优点是：(1)调速时变速旋转总成的平移方向为水平向，便于实现轻松调速；(2)牵引带呈竖向运行，不会因为重力影响而产生微量挠曲变形，锁速精度高，传动比稳定性好，抗干扰性强；(3)便于牵引带上牵引油膜保留，在重力与牵引运动的综合效应下自动均匀分布；(4)有利于变速臂更好的过渡越位及夹角回中，充分恢复旋转角位移的脉振偏移现象。

图44.2、44.3中变速臂采取了可伸缩性设计，将变速臂一分为二，两部分通过伸缩移动副套120呈移动副关系连接，内侧部分与变速臂联接环相连，外侧部分与锁速块呈转动副关系连接，取消了移动副，达到了在变速过程变速臂端头轨迹极限位始终不超越外围环形导轨所围空间范围(该锁速块其它结构与前文大致相同，细节可参见图40、41、42相关图)，所以外围环形导轨也可由前文的双边设置型结构合并为一体型。如果在移动副套120内装置复位弹簧81，还可去掉内侧轨道(如图所示)。此结构可在很大程度上缩小变速器空间尺寸。

图45：电磁牵引型变速器装配图

如图所示：牵引同步带与锁速块的结合过程采取电磁吸合牵引方式，锁速块由电磁吸盘123、锁速定位座111、径向轴承41、锁速旋转轴112、移动副套100等组成；对应的电磁牵引带为复合式电磁牵引带，如图所示：内层为非金属齿形啮合层，与同步带轮啮合实现同步牵引，外层为铁磁性金属薄片材料制造的电磁吸合牵引层，用于与电磁吸盘实现磁性吸合加压牵引；变速旋转总成由变速盘121、径向轨道122、电磁锁速块等组成。采取电磁牵引方案后，通过电磁控制实现不同直线上锁速块的互锁工作步调即可消除在进入工作区时不同变速臂间的“角速度差振”效应，所以各变速臂可采取一体方式设置，如图所示采取了一体化盘式变速结构，所有锁速块的移动副套100与变速盘121上径向轨道122配合，同时受环形导轨91约束导向。  电磁吸盘工作电流由外部控制电路经电刷、电环、滑动静触片、动触片引入，其控制遵循“互锁优先”控制原则：同一直线上的锁速块电磁吸盘得电情况相同，不同直线上的锁速块得电情况具有互锁性，即：每一时刻只能有一对共线的电磁吸盘得电工作，且按优先原则控制，总使处于最佳受力状态的锁速块优先工作。

电磁变速盘的优点：电磁吸引力属系统内力，在局部内系统自行平衡，无需加压装置，控制方式灵活多变、便捷易调，由于可确保互锁牵引，所以在调速时可获取更大的助力区间，实现与往复型效果相同的宽助力区间快捷轻松调速效果。属固轴型类别，所有锁速块设置在同一旋转体上，一体化盘式变速系统结构合理、简单可靠，运行平稳，越位顺利。

另：由于锁速块在轨道直线区的匀速运行导致变速盘的转动角速度呈现脉动性，应尽可能的减小变速旋转总成转动惯量，所以可采取如图43.7所示结构，将所有变速臂固定联接于同一联接环上代替含径向轨道的整体式变速盘。

此图代表双轨对夹约束轨道类型，也可采取图39单轨约束型，增加导向定位滚轮后可将电磁吸盘设计为方形、扇形或外移偏置型，以获得更集中有效空间利用率，在吸盘总面积不变基础上改善空间布局，获得更大的变速比范围。另外：电磁牵引带也可用图39.3中的平型金属牵引带。锁速定位座也可如图42.4加径向滚动轴承来减小磨损，。

此电磁互锁控制方式原则上在不同锁速块轮流工作交替时刻不可有重叠工作区，故存在功率流微间隙断流区间，为了充分保证功率流的连续性及稳定的承载性，可采取双机组错位交叉接力方式工作，消除此短暂动力流中断区(如图45.1)，获得稳恒连续功率流输出。此时，牵引带双面工作，为减小牵引带负荷量，可以将牵引带轮设计为双轮驱动，即：将主动轮、从动张紧轮均设为主动轮，一起对牵引同步带进行驱动，以对牵引带不同区域实现功率流分载，消除功率流串载现象。实际上，当控制精度较高，能达到在两相邻交替工作的锁速块处于同一对称相位时的瞬间实现交替离合则可重叠工作(因为此刻两锁速块径向尺寸相等，具有相同线速度)，即使有断流，此断流间隔也很小，所以在一般场合，仍采取单机组工作。

图46：电磁牵引型变速器派生系列图46.1所示方案是针对图45中锁速块单侧受力工况的强化设计型，该方案中锁速块两侧对称设有电磁吸盘，并采取双组牵引带传输功率，增大承载容量，适用于功率较大场合。图46.2：为了进一步扩大变速范围，可以设置两相(或多相)并列变速机组，将原有锁速块数量平均分成两组(或多组)分相设置，减小每相机组中锁速块数量，但电磁控制步调仍等效于单相式，即：在多相机组范围内按“互锁优先”原则控制。其实：分相设置后，相与相之间只要采取弹性连接即可同时达到消除微间隙动力流中断现象及扩大变速比效果。即：在每相变速盘中均匀分布设置一组锁速块，相与相之间通过弹性联轴器连接(如图46.2，左右两变速盘上径向轨道分布情况如右图所示，为缩减图幅采取了缩小比例绘制)，此弹性联轴器127等效于越位牵引簧95的作用，它使两相之间既相互牵连，又保持一定的转动自由度，从而实现了在可相互牵引顺利越位基础上消除了“角速度差振”效应，使得两相之间不必互锁控制，不同相之间锁速块允许存在得电交叉重叠工作区，消除了微间隙动力流中断现象，通过两相之间的锁速块互补工作获得连续功率流输出。(注：46.2图例中左右两变速盘通过同一牵引带的两侧传递功率，变速盘旋向相反，此联轴器为反向弹性联轴器)，

同理：图39所述的机械牵引型变速器也可采取如图46.2中的分相设置方式，使每相变速旋转总成中锁速块数量减少，变速臂夹角增大，相与相之间采取弹性连接方式消除“角速度差振”效应。从而获得更广的变速范围。设计原则：牵引带之间各相相连，变速旋转总成之间各相呈弹性联轴器方式连接。在特殊场合，为了尽可能减小变速器厚度，可采取如图46.3方式布置变速器结构，电磁牵引带与电磁锁速块均径向布置，变速臂采取可伸缩性设计，其具体结构详见图44.3。

图47：横向对夹牵引型变速器机构图

图47.1为此类变速器机构简图，该方案与图39类型总体机构大致相同，区别在于：牵引带与锁速块的结合方式不同，采取横向对夹牵引，与前者相比，该方案中的侧置式锁速块128结构简单，锁速定位座111、锁速旋转轴112、径向轴承41、移动副套100均在锁速块的承压牵引体129的外侧部，与变速臂配合的移动副摆动空间不受锁速块干涉限制，承压牵引体129的内部无任何零部件，有利于缩小锁速块体积及优化受力设计。其细节详见图47.2，该图为承压牵引体单侧设置型，存在偏向分力，但结构简单，在功率较大场合，可在变速臂移动副套100两侧对称设置承压牵引体，并增设一组牵引系统，如图47.1所示。

图47.3是针对前文图39方案的简化机构，采取单侧牵引带对锁速块进行压合牵引，另一侧靠平衡承压装置平衡加压力，如图所示，靠变速臂上的平衡承压滚轮130与平衡承压盘131的接触来平衡加压装置对锁速块的压紧力，此时的锁速块也变成了原来的一半(如图47.3.1)，简化结构、减小转动惯量。另外，为进一步简化机构，也可去掉滚轮平衡装置，但这样变速旋转总成将受较大轴向力，可采取在轴向增设推力轴承来解决。为了改善受力接触面，可采取锥轮面接触，但需平衡盘随调速块同步运动，使平衡承压盘131中心轴始终与变速旋转中心轴9共轴。在一般场合可采取平衡盘固定静止型。

图48：等角速同形位无级变速器的空间结构类型实施例模型简图

说明1：图示各种变速器类型均遵循“等角速同形位运动原理”、“等角速同向翻转位似性变速原理。

2：锁速轨道在垂直于图纸的方向上布置，图中的剖面是锁速轨道的垂直截面(如图21)，同理：锁速枕沿锁速轨道在如图所示垂直于图纸的方向上运动。

3：图中标注k的移动副充当调速块功能，仅在调速过程中沿箭头方向移动，平时处于静止态，这是与其他移动副的不同区别点(允许在垂直于图纸的方向随锁速枕一起沿锁速轨道平行方向运动，如图48.2、48.4，此时：与锁速枕固连的m杆就是调速块k的等效调速轨道，所以只要不相对调速轨道导向方向发生移动就不会改变传动比)。

4：图示虚线框内元件在调速过程随调速块一起运动。

5：图示中的任一变速单元(指：锁速枕、锁速轨道及对应变速臂组合)均可作为变速器输入或输出变速单元设计，即：将其中一变速单元作为输入变速单元，则另一变速单元则为输出变速单元，反之亦然，均可互换使用。

6：本图的通用元件未标注件号，可参见图49-机构简图通用元件符号表

图48.1中的输入输出变速单元(指：锁速枕、锁速轨道及变速臂)位于同一水平位，且对称布置，输入、输出变速臂分离设置，通过一组两端头连接距离长度伸缩自由可变的等角速双万向联轴器132将两变速臂连接，也即：变速臂绕旋转中心轴的转矩可通过此等角速双万向联轴器132传递于另一变速臂，使两变速臂具有等角速运动特性，而输入、输出变速单元相互关系满足“等角速同向翻转位似性变速原理”，且通过无级移动调速块k的位置可无级改变有效变速臂长度，所以此变速机构具有“等规律无级变速特性”。另外，根据场合需求，输入输出变速单元可绕旋转中心轴9旋转任意角度，构成空间变速型。注：此处的“空间变速型”指的是输入输出运动传输件相互间的运动关系属空间运动类型，这是与“特殊空间变速结构型”的区别。

图48.2中两变速臂呈固定连接，各锁速枕与调速块k在调速时呈移动副关系，不调速时呈固定连接，并通过相应转动副、移动副与对应变速臂相连构成变速装置，显见：沿箭头方向无级调节调速块k位置，改变其与旋转中心轴9距离，则等效改变了旋转中心轴9与锁速轨道距离，也即改变了有效变速臂长度，于是传动比发生改变。该方案通过改变两变速臂的固连方位，并同步改变该变速单元方位即可演化为空间变速型(如：将图示中两变速臂的平行固连结构沿旋转中心轴9旋转90度固连，且变速单元同步变化即转化为空间变速型)。

图48.3：该方案两变速单元共用一变速臂，但距旋转中心轴距离不同，即：有效变速臂长度不等，沿箭头方向无级调节调速块k位置则两有效变速臂长度比值将发生改变，于是传动比发生改变。此调速方案特点是：调速块k越远离锁速轨道区，二者速度越接近，且其调速传动比精度逐步细微化，传动比的变化率呈现变减速趋势，属调速精度可变化类型，但要明确：它的传动比仍为无级变化。该类模式适用于对传动比在不同区域要求有不同的调节精度场合，如：对低速区要求有较高的调速精度场合。

图48.4、48.5、48.6、48.7属特殊空间变速结构型，输入输出变速单元通过空间等角速传动机构(图示为空间锥齿轮传动)连接，输入输出单元可在任意空间方位设置(为便于简明表示，图示机构仍画在同一平面内)，

图48.4中：调速块、锁速块、变速臂连接方式、调速方式与图48.2相似，不同之处在于两变速臂通过等角速空间齿轮连接，可改变两变速单元相对运动平面，从而构成空间变速机构，同理，沿箭头方向无级调节调速块k位置即可改变传动比。

图48.5、48.6结构相近，且调速块、锁速块、变速臂连接方式、调速方式与图48.1相似，不同之处在于两变速臂的等角速连接机构不同，调速过程移动元件不同，调速时，沿箭头方向无级调节调速块k位置，虚线框内元件均与之同步移动。图48.5中：变速臂旋转中心轴9通过锥齿轮传动组31改变运动平面，并通过平面齿轮12与一公共超长直齿圆柱齿轮133相啮合实现两变速单元的运动衔接，调速时平面齿轮12相对超长直齿圆柱齿轮133发生轴向移动，传动角速度不发生改变，确保了等角速传动，而旋转中心轴9距锁速轨道距离发生改变，即：改变了有效变速臂长度，于是改变传动比。(注：齿轮12与超长圆柱齿轮133也可采取斜齿轮传动结构，但在调速时需两变速单元相互协调配合)图49.6方案在锥齿轮传动组31与齿轮12之间采取滑键移动副134相连，在传递扭矩同时可轴向移动，从而使虚线框内元件在调速移动时确保等角速传动。另外：图48.6中的两啮合齿轮12可以是空间齿轮，可使整体变速机构空间布局更加灵活多样化。

图48.7方案通过移动空间锥齿轮系来获得有效变速臂的改变进行调速，如图所示，空间锥齿轮与变速臂旋转中心轴9固连，变速臂与各自旋转中心轴9之间通过滑键移动副134连接，在传递扭矩同时可轴向移动，可转动式移动副调速块135与旋转中心轴9之间呈转动移动副关系连接，仅对旋转中心轴9的径向平动位移量进行约束，二者之间既可自由转动又可轴向移动。当沿水平方向平移锥齿轮系时，(B)变速单元有效变速臂长度发生改变；当竖向平移锥齿轮系时，(A)变速单元有效变速臂长度发生改变，实际操作中水平向、竖向位移量可以同时调节实现更为灵活的传动比变化。除图48.3外，其余变速机构的两端变速单元的有效变速臂均可同时或分别调节，互不影响，(此技术特征支持独立权利书中的权限)此特点有利于快捷花样调速，使传动比的调节规律实现多变可控化。

该图例公开的机构类型均适用于往复型及连续旋转型，图示代表例为往复变速型，用于连续旋转类型时，需将锁速枕、锁速轨道换为牵引带、锁速块，并将单根变速杆由多根变速臂代替(参见前文相关机构)。缺点是：对于输入输出变速单元不在同一运动平面内的机构，锁速块及导向轨道、变速臂等相关元件在输入端、输出端大都不可循环互用，需采取输入输出元件分离方式分别设置，增加零部件数量，机构复杂化。对于如图48.4、48.5、48.6、48.7中传动齿轮、锥齿轮，如用在往复型变速器中，则齿轮仅作往复摆动，不进行大圆周连续旋转，所以在低速场合，为了减轻机体重量，可使用扇形齿轮。

综上所述：为适应更多场合需求，提高功率重量比、功率体积比，可通过任意等角速传动机构、变异机构及相关的平面、空间运动转换、传动机构(如：平面齿轮、空间齿轮、平面轮系、空间轮系、轴、带、连杆机构、钢丝软轴传动、蜗杆传动、等角速联轴器等)进行等角速度传递，总之，只要能满足等角速传动条件。则可按照“等角速同向翻转位似性变速原理”指导思想，进行随意灵活的空间布置设计。在特殊需求场合，可根据需要采取变角速传动，获得特殊变速、特定规律的转速输出！

图49：机构简图通用元件符号表    注：该元件符号表是针对本发明的通用符号

图50：空间变速器机构简图

针对图48中变速机构对照分析，图48变速机构仍属平面变速类型，仅是不同变速单元之间互为空间布局结构，同一变速单元内部的运动仍为平面运动，也即：变速臂的运动仍为平面运动。而本图中变速机构属空间变速类型，变速臂的运动为空间运动。如图所示：功率流由输入轴4输入，经同步带轮1、同步带2直接牵动变速杆8作等效于同步带循环运行轨迹的空间摆运动，本图例为往复类型，在变速杆输出端由齿轮齿条机构经超越离合器输出单向转矩(也可采取其它方式，参见前文)。无级调节变速杆旋转中心轴9的位置则可无级改变传动比。由于变速杆为空间运动，所以其对应运动副为空间运动副，图例所示为组合式摆环机构。注：同步带运行轨迹由专门限位导向轨道限位约束，具有极高的运动精度。显见：空间类型与平面类型无级变速机理相似，不同之处在于：将变速杆的平面摆动(或转动)变为了空间摆动(也可看成是多相平面摆动变速机构的空间组合进行分析)。对于空间变速器的不同类型，其主要区别在于经变速杆变速后的运动输出环节，运动输入环节一般采取由同步带轮将动力传输到同步带上，同步带与变速杆呈铰链连接，所以，同步带的运行轨迹将决定变速杆的空间运动轨迹；其运动输出方式可采取往复型或连续旋转型，往复型的输出方式如图50所示(可参照平面往复变速型相关结构)。连续旋转型的输出结构同样与平面变速型机构相似，可由对夹牵引带或电磁吸合牵引带方式输出(如：靠电磁吸盘与牵引带的单向吸合牵引输出单向连续转矩。为了消除动力流的中断，可采取多机组错相位布置方案来解决。为使锁速块顺利与牵引带进入啮合，设有轨道引导区)。此图为机构简图，空间型与平面型的输入输出运动衔接机构基本相同，其相关元件具体细节等机构可参考前文平面变速类型的相应详图。

综述语：1：为了获取连续功率流输出，可设置多相机构交替接力工作。2：其空间变速杠杆的“类圆锥摆或棱锥摆、空间摆”式运行轨迹截面可以是：圆形、椭圆形、三角形、矩形、六边形等多边形，也可以是：变形曲线以及组合曲线。(如图8、9、10)3：对于此类空间变速器，其作空间运动变速杆的旋转中心点需用空间运动副约束，可用现有通用空间球轴(如：关节球轴承、三维自由度组合式摆环等机构)。

注1：在本文变速器基础上再配装其它有级变速器组合形成的派生系列变速器，可获得更广的变速范围及更大的承载功率。

注2：为减小摩擦，所有滑动副均可用滚动副代替；为简化结构，所有的滚动副可用滑动副代替(滑动副包括：滑动移动副、滑动转动副；滚动副包括：滚动移动副、滚动转动副)。

注3：本文给出的变速理论(重点包括“等角速同形位运动原理”、“等角速同向翻转位似性变速原理”)可用于指导变速设计，其理论模型、实施例模型、示意简图、机构简图、具体实施例等表达形式公开的技术内容均可用于具体设计制造各种类型不同的变速装置，本发明列举的实施机构均属典型示范例，具体设施机构类型在此并未全部列举，凡采取本文公开的任一模型、机构、部件的技术范畴交叉重组相互搭配组合机构方案及此技术范畴的各种不同应用领域实例均属该产权保护范围。凡擅自采取此变速原理用于变速设计、应用的一切行为均属侵权行为。

注4：本发明附图目的仅为简明扼要说明本发明的设施构思、原理结构，旨在用最少附图清楚表现发明公开内容，明确表达重点结构，采取了“详简并茂”表述方式，即：简图详图组合方式绘制；同时，为减小图幅量，相似结构的图示不再画其它方向视图及剖视、放大等详图；且文中的标准件、通用件，无特定意义、无专用功能的零部件，在不同图中均采取了统一名称及件号，以便更简洁明了，如：输入轴、输出轴等，看图时请相互前后参考对照。

Claims (12)

1.等角速同形位低副高变速比机械无级变速器，至少包括：输入轴、输出轴、变速机构和机架，其特征是：

变速机构包括一相或至少两相输入、输出运动转换机构，以及一相或至少两相输入、输出变速单元；输入、输出运动转换机构是旋转/往复直线运动转化机构，或者是旋转/单向直线运动转化机构，每一变速单元中至少包括一组变速臂和运动传输机构；同相中的任一组对应关联的输入、输出变速单元中至少有一变速单元中的变速臂或变速杆的有效长度无级可调；

同相中的任一组对应关联的输入、输出变速单元之间的变速臂或变速杆以具有共同转轴的固定方式连接，输入、输出变速臂或变速杆之间夹角是180度或其它任意角度，各运动传输机构通过转动副，或转动副和移动副，与变速臂或变速杆相连，各运动传输机构的有效运动轨迹与对应变速臂或变速杆的即时几何关系满足等角速同向翻转位似性变速特性关系；

或者：同相中的任一组对应关联的输入、输出变速单元之间的变速臂或变速杆通过等角速传动机构，或等角速传动机构与平面、空间运动转换传动机构组合而成的等角速传动组合机构，进行等角速传动连接，各运动传输机构通过转动副，或转动副和移动副，与变速臂或变速杆相连，各运动传输机构的有效运动轨迹与对应变速臂或变速杆的即时几何关系相互间满足等角速同向翻转位似性变速特性关系；

或者：同相中的任一组对应关联的输入、输出变速单元之间的变速臂或变速杆以具有共同空间三维转轴的固定方式连接，输入、输出变速臂或变速杆之间夹角可以是180度或其它任意角度，各运动传输机构通过空间转动副，或空间转动副和移动副，与变速臂或变速杆相连，各运动传输机构的有效运动轨迹与对应变速臂或变速杆的即时几何关系相互间满足等角速同向翻转位似性变速特性关系；

或者：同相中的任一组对应关联的输入、输出变速单元之间的变速臂或变速杆通过空间等角速传动机构，或空间等角速传动机构与平面、空间运动转换传动机构组合而成的空间等角速传动组合机构，进行等角速传动连接，各运动传输机构通过空间转动副，或空间转动副和移动副，与变速臂或变速杆相连，各运动传输机构的有效运动轨迹与对应变速臂或变速杆的即时几何关系相互间满足等角速同向翻转位似性变速特性关系；

2.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征是：

输入旋转/往复直线运动转化机构至少包括：

输入轴(4)、同步带轮(1)、同步带(2)、转动副(7)、滑杆(3)、移动副、和运动输入件(6)，输入轴(4)与同步带轮(1)固轴联接、同步带(2)通过转动副(7)与滑杆(3)联接，滑杆再通过移动副与运动输入件(6)联接；

或者，输入旋转/往复直线运动转化机构至少包括：输入轴、同步带轮、同步带及相应的移动副、转动副，作为运动输入件的输入锁速枕(22)分别与输入锁速轨道(23)、滑块(20)构成移动副联接，同步带(2)与滑块(20)通过销轴(19)、转动副(7)联接；

或者，输入旋转/往复直线运动转化机构至少包括：直动从动件圆柱凸轮机构，圆柱凸轮(84)为旋转运动主动件，输入锁速枕(22)与滚轮(34)固连构成滚轮直动从动件，其凸轮轮廓曲线为可使直动从动件的运动规律达到与本权项中第1、2种输入旋转/往复直线运动转化机构中所述的同步带、同步带轮式运动转换机构中的输入锁速枕(22)运动规律等效的轮廓曲线；  其圆柱凸轮机构是内壁设有工作轮廓的圆柱凸轮运动转换机构，或者是：双滚轮凹型轮廓槽圆柱凸轮机构或双滚轮凸型轮廓槽圆柱凸轮机构；凸轮轮廓曲线为双周期或多周期式；

或者，输入旋转/往复直线运动转化机构至少包括：直动从动件盘形凸轮转换机构，其凸轮轮廓曲线为可使直动从动件的运动规律达到与本权项中第1、2种输入旋转/往复直线运动转化机构中所述的同步带、同步带轮式运动转换机构中的输入锁速枕(22)运动规律等效的轮廓曲线；其盘形凸轮机构是：双滚轮凹型轮廓槽盘形凸轮机构或双滚轮凸型轮廓槽盘形凸轮机构；凸轮轮廓曲线为双周期或多周期式；

输出旋转/往复直线运动转化机构至少包括：

运动输出件(10)、齿轮齿条机构、超越离合器(14)、输出轴(13)，运动输出件(10)与齿条相连，齿轮与超越离合器(14)一端相连，超越离合器另一端与输出轴(13)相连；

或者，输出旋转/往复直线运动转化机构至少包括：

输出锁速枕(26)、齿条(11)、齿轮(12)、和超越离合器；输出锁速枕(26)与齿条(11)相固连，齿条(11)通过与齿轮(12)啮合，该齿轮与另一相同齿轮啮合，两齿轮分别与一超越离合器相连，两超越离合器分别通过另一端轴上齿轮与一公用齿轮啮合输出单向转矩；或者该输出转换机构是：在与齿条啮合的齿轮两侧各装一超越离合器，两超越离合器分别通过锥齿轮与一公用锥齿轮啮合输出单向转矩；

或者，输出旋转/往复直线运动转化机构为：输出锁速枕(26)经传动销(29)将动力传递与同步带(2)、同步带轮(1)，转化为旋转运动后输入择流离合器主轴(30)，择流离合器主轴与择流摆盘(38)之间通过滑键(37)联接，控制动力传动轴(36)与输入端动力轴相连，引入控制动力流经配速传动链传递于控制凸轮(35)，控制凸轮轮廓曲线为能控制择流摆盘进行择流整形的特定曲线，适时控制滚轮(34)的位移，滚轮的位移量经择流传动架(33)、回转支撑(43)传递于择流摆盘(38)上，控制其与左右两侧锥齿轮配流盘(32)的离合时序步调，完成对往复转矩功率流的整流处理，最后经锥齿轮传动组(31)将左右两锥齿轮配流盘功率流并流后经输出轴输出；或者：择流传动架(33)与择流摆盘(38)之间可通过择流加压盘(39)、推力轴承(40)、径向轴承(41)组成回转支撑机构传递择流压紧力；或者：择流离合器可采用平面圆柱齿轮配流盘代替空间圆锥齿轮配流盘；或者：择流离合器与输出端同步带轮的连接方式可采取：同步带轮输出的往复转矩直接传递与锥齿轮配流盘，靠择流摆盘周期性地与左右两侧往复旋转配流盘的离合来完成择流整形、择取单向旋转动力，并通过与之呈滑键联接的择流离合器主轴将整流后的单向转矩输出；其择流离合器主轴与择流摆盘可采取能传递扭矩的滚动接触式移动副联接，行程较长时可采取具有钢球循环轨道的滚动式移动副，或者采取两个或两个以上的圆柱截面或非圆柱截面滚动接触式移动副标准件并列平行非共轴布置并作一根轴使用；或者：对择流摆盘的牵引控制可采取具有自锁功能的连杆机构(61)进行，或采取具有双重锁定效果的曲柄连杆机构(64)、连杆增力锁定机构(65)来完成；或者可采取自封闭内力加压装置：钳式对夹施力加压装置，在夹紧施力端可加装触压滚轮(74)形成滚动接触，或者：采取自封闭对压施力型凸轮装置，中间可动施压件与两侧静止承载件构成封闭对压施力装置，或采取静止承载件(71)与偏心凸轮施压机构(67)的固定机架相连、中间可动施压件(70)与偏心凸轮机构(67)的可动件平动框部分相连构成封闭施压装置，或中间可动施压件(70)与油缸活塞杆(73)相连，两侧静止承载件(71)与缸体相连构成液力加压装置；施压件与择流摆盘、配流盘之间可加装回转支撑、推力轴承、加压滚轮(72)；其牵引加压动力可直接来自电磁、液压、气动、机械、偏心凸轮施压装置中的至少一种动力源，或者采取远程牵引控制；在凸轮、择流传动架、择流摆盘之间可串加弹性缓冲装置(62)或在滚轮(34)与凸轮槽的接触工作面包附弹性材料，滚轮与凸轮槽之间的接触可以为滚动接触或流体润滑滑动接触；或者实现择流整形的离合器可以是靠电磁吸引力代替机械压紧力的电磁择流离合器，其电磁吸盘(79)工作电流由电环(77)、电刷(76)经外部控制电路引入，电磁吸盘设置在两侧配流盘内，可动择流盘片(80)与导流盘(82)之间通过凸凹间隙配合的短行程移动副联结，二者间由复位簧(81)牵连，配流盘上设有弹垫(78)，导流盘(82)与择流离合器主轴间呈固定联结；或者受配流盘内电磁吸盘牵引进行择流整形的元件可以是择流摆盘(38)；或者电磁吸盘可设置在导流盘(82)内，而将可动衔铁择流摩擦盘片(80)通过移动副与两侧配流盘相连。

3.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征是，所述的输入、输出旋转/单向直线运动转化机构为：

竖向对夹牵引型：至少包括输入轴、输出轴，相互平行对置的输入、输出牵引同步带，输入、输出牵引同步带轮，张紧轮，加压装置，输入轴(4)输入动力流经牵引同步带轮(90)导入平型金属牵引带(105)，输入输出牵引带组分别由两平行并列对置牵引带组成，两对置牵引带的工作边运行方向相同且速度同步，各牵引带工作面由加压装置对其施压，加压装置包括加压体(102)、加压辊(103)、加压链板(104)，将进入其中的锁速块紧紧夹紧以靠摩擦牵引传动方式传递功率；其加压牵引方式或者采取单侧牵引带对锁速块进行单侧压合牵引，另一侧则安置平衡承压装置；其中，加压装置包括加压体(102)、加压辊(103)、加压链板(104)、链板张紧轮(106)，加压体的压力经加压辊传到加压链板上，加压链板为链板销(116)铰接的单排凸凹插合搭接的链板所组成，或者由两排链板相互交错搭接组合而成，加压链板另一侧与牵引带内侧面接触，加压体(102)的加压动力是预压弹簧力、机械刚性力、电磁力、或液压气动力；  其压紧方式采取弹性浮动方式或刚性方式；

或者，所述的输入、输出旋转/单向直线运动转化机构为横向对夹牵引型：至少包括输入轴、输出轴，相互平行对置的输入、输出牵引同步带，输入、输出牵引同步带轮，张紧轮，加压装置；牵引带与锁速块的结合方式采取横向对夹牵引，侧置式锁速块(128)的锁速定位座(111)、锁速旋转轴(112)、径向轴承(41)、移动副套(100)均在锁速块的承压牵引体(129)的外侧部；其锁速块是承压牵引体单侧设置型，或者，在移动副套(100)两侧对称设置承压牵引体；

或者所述的输入、输出旋转/单向直线运动转化机构为电磁牵引型：至少包括输入轴、输出轴，相互平行对置的输入、输出牵引同步带，输入、输出牵引同步带轮，张紧轮，加压装置；牵引同步带与锁速块的结合过程采取电磁吸合牵引方式，锁速块至少包括电磁吸盘(123)、锁速定位座(111)、径向轴承(41)、锁速旋转轴(112)、移动副套(100)，对应的电磁牵引带为复合式电磁牵引带；电磁吸盘工作电流由外部控制电路经电刷、电环、滑动静触片、动触片引入；同一直线上的锁速块电磁吸盘得电情况相同，不同直线上的锁速块得电情况具有互锁性，且使处于最佳受力状态的锁速块优先工作；或者：牵引带轮为双主动轮驱动；或者：锁速块两侧对称设有电磁吸盘，采取双组牵引带传输功率；或者：电磁牵引带与电磁锁速块采取径向方式布置；或者：电磁牵引带用平型金属牵引带；

其中，所述输入、输出运动转换机构结构相同，具有互换性，可统称为：旋转/单向直线运动转化机构；

4.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征是，所述有效变速臂长度无级可调的变速臂或变速杆为：

在同一变速单元内，运动传输机构与变速臂或变速杆关系是：变速臂转轴固定、运动传输机构与变速臂之间呈移动副和转动副连接，或者：运动传输机构与变速臂之间呈转动副连接，变速臂与转轴之间呈移动副和转动副连接，转轴位置具有可调性；

或者：对于输入输出变速臂共线的结构模式，变速杆与运动输入、输出件、变速旋转中心轴之间的关系是：三者之间均含转动副连接，且三者中的任意两者之间又含移动副连接；

或者：变速杆(8)与一通过转动副(7)连接的具有旋转中心轴(9)的滑块(20)呈移动副关系连接，此滑块与具有固定调速轨道(27)的调速块(15)呈转动副连接，调速块(15)与丝杆螺母调速装置(24)的可动件螺母相连，变速杆一端与锁速枕呈转动副连接，另一端与滑块(20)呈移动副连接，滑块(20)再与锁速枕呈转动副连接；

或者，所述有效变速臂长度无级可调的变速臂或变速杆为连续旋转型：

变速旋转总成包括具有共同旋转中心的至少两个变速臂及与之呈移动副配合的锁速块，同一直线上的变速臂通过与径向轴承配合的同一联接环固定连接，不同直线上的变速臂通过具有共同旋转轴的不同联接环连接，在一定范围内具有彼此独立的转动自由度，变速臂彼此间由越位牵引簧(95)相连，变速旋转总成与旋转中心轴呈转动副连接，旋转中心轴与具有固定调速轨道的调速块相连；变速臂总成采取不同联接环轴向布置方式，或者，采取不同联接环径向布置方式；变速臂总成是不可拆一体型或采取螺栓联结的可拆型；或者，不同联接环轴向布置方案进一步包括平衡加强肋体(119)以进行对称连接；或者，夹角等于90度的变速臂固连于同一联接环上；或者，变速臂采取可伸缩性结构，将变速臂一分为二，两部分通过伸缩移动副套(120)呈移动副关系连接，内侧部分与变速臂联接环相连，外侧部分与锁速块呈转动副关系连接，伸缩移动副套(120)内部装置复位弹簧(81)；或者，锁速块与变速臂之间呈移动副关系联接，同时锁速块本身能绕锁速旋转轴(112)自由转动；其中，所述的锁速块至少包括：锁速定位座(111)、径向轴承(41)、锁速旋转轴(112)、移动副套(100)、锁速块牵引耳板(101)、锁速块承压连接体(110)、摩擦牵引面(97)、导向滚轮(98)；锁速旋转轴(112)与移动副套(100)固联，并通过径向轴承(41)与锁速定位座(111)形成转动副联接，锁速定位座(111)与锁速块牵引耳板(101)、锁速块承压连接体(110)、摩擦牵引面(97)固定联接组成锁速块主体框架，锁速定位座(111)和导向滚轮(98)一起与环形导轨(91)配合对锁速块的运动轨迹进行约束导向；锁速块牵引耳板(101)为扇形或外移偏置型；锁速块为两半对合型，通过螺栓(114)将两半联结一体；在锁速定位座(111)上进一步包括导向对置滚轮(113)，或者，锁速定位座(111)为圆形，其外表面装配有大径向滚动轴承；或者，锁速块是左右两半分离型，靠推力轴承(40)承载牵引带对锁速块的压紧力；环形导轨(91)由轨道直线区即工作区、弧线区即过渡区组成；环形轨道是单轨型或内外双轨型；

或者，所述有效变速臂长度无级可调的变速臂或变速杆为电磁型：

变速旋转总成至少包括变速盘(121)、径向轨道(122)、电磁锁速块，所有锁速块的移动副套(100)与变速盘(121)上径向轨道(122)相配合，同时受环形导轨(91)约束导向；输出输入锁速块与变速盘通过电磁牵引吸盘与牵引带进行吸合传输功率，所有锁速块均匀分布在旋转中心点可无级移动的变速盘体侧面上，锁速块与变速盘体径向轨道呈移动副连接，同时能够沿自身转轴转动，变速盘与旋转中心轴呈转动副连接，旋转中心轴与具有固定调速轨道的调速块相连；或者，变速旋转总成至少包括所有变速臂固定联接于同一联接环上的固连变速臂总成；电磁吸盘为方形、或扇形、或外移偏置型，或者，锁速定位座进一步包括径向滚动轴承；或者，变速臂采取可伸缩性结构，将变速臂一分为二，两部分通过伸缩移动副套(120)呈移动副关系连接，内侧部分与变速臂联接环相连，外侧部分与锁速块呈转动副关系连接，伸缩移动副套(120)内部进一步包括复位弹簧(81)；

或者，所述有效变速臂长度无级可调的变速臂或变速杆为变异型：各运动传输机构通过移动副、转动副与变速杆连接，且转动副与变速杆连接点位置固定；旋转中心轴与变速杆呈转动点位置可调的转动副连接。

5.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征是输入、输出变速单元为：

输入输出变速单元位于同一水平位，且对称布置，输入、输出变速臂分离设置，通过一组两端的头连接距离长度伸缩自由可变的等角速双万向联轴器(132)将两变速臂连接，输入、输出变速单元相互关系满足所述等角速同向翻转位似性变速关系，调速块k的位置可无级移动以便无级改变有效变速臂长度；或者：输入输出变速单元能够绕旋转中心轴旋转任意角度布置，构成空间变速型；

或者：两变速臂呈固定连接，各锁速枕与调速块k在调速时呈移动副关系，不调速时呈固定连接，并通过相应转动副、移动副与对应变速臂相连构成变速装置，调速块k位置能够无级移动以便改变其与旋转中心轴(9)的距离来改变传动比；或者：采取空间变速型，两变速臂的固连方位以及该变速单元方位相应发生改变，构成空间变速型；或者：两变速臂通过等角速空间齿轮连接，通过改变两变速单元相对运动平面，构成空间变速机构；

或者：两变速单元共用一变速臂，但距旋转中心轴距离不同，调速块k位置无级可移；

或者：输入输出变速臂通过空间等角速传动机构连接，输入输出变速单元能够在任意空间方位上设置，具体包括：(a)、输入输出变速臂旋转中心轴均通过锥齿轮传动组(31)改变运动平面，并通过平面齿轮(12)与一公共超长直齿圆柱齿轮(133)相啮合实现两变速单元的运动衔接，调速时平面齿轮(12)相对超长直齿圆柱齿轮(133)发生轴向移动；或者：在锥齿轮传动组(31)与齿轮(12)之间采取滑键移动副(134)相连，在传递扭矩同时可轴向移动；或者两啮合齿轮(12)是空间齿轮；(b)、空间锥齿轮与变速臂旋转中心轴(9)固连，变速臂与各自旋转中心轴(9)之间通过滑键移动副(134)连接，在传递扭矩同时可轴向移动，可转动式移动副调速块(135)与旋转中心轴(9)之间呈转动移动副关系连接，仅对旋转中心轴(9)的径向平动位移量进行约束，二者之间既可自由转动又可轴向移动，空间锥齿轮系的位置可以移动以获得有效变速臂的无级改变。

6.根据权利要求5所述的无级变速器，其特征是，所述空间布局型输入、输出变速单元是：所有机构类型均采取往复型变速结构，或者采取连续旋转型变速结构；在往复型变速结构中，用于等角速传动的齿轮、锥齿轮是完整齿轮，或者是扇形齿轮。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的无级变速器，其特征是变速系统为：输入轴(4)输入动力流分别经左右齿轮传动组(18)分配于两相对称设置的变速机组中，左右两相变速机组在结构上完全相同，但在运行步调上，其工作相位差为1/4或3/4周期；左右相机组的控制凸轮(35)各自独立使用，或者，用一个凸轮统一控制，此情况下两择流传动架上滚轮(34)安置在同一凸轮轮廓的不同位置处；

或者：利用一对传动齿轮输入功率流，通过同一齿轮的两侧轴端分别连接左右两相变速机组的同步带轮；

或者，直动从动件圆柱凸轮转换式变速器：可在同一凸轮不同位置处设置两相对称的变速机组，其工作相位差为1/4或3/4周期，凸轮轮廓为单周期式，或者为多周期式；

或者，直动从动件盘形凸轮转换式变速器：将两相变速机组分别设置在同一盘形凸轮两侧，盘形凸轮两侧的轮廓布局相位按相差1/4或3/4周期布置；两相变速机组的盘形凸轮连成一体，或者为分离设置；

或者，连续旋转型：设置两相或多相并列变速机组，将总锁速块数量平均分成两组或多组分相设置，分相设置后，相与相之间采取弹性连接。

8.根据权利要求6所述的无级变速器，其特征是变速系统为：输入轴(4)输入动力流分别经左右齿轮传动组(18)分配于两相对称设置的变速机组中，左右两相变速机组在结构上完全相同，但在运行步调上，其工作相位差为1/4或3/4周期；左右相机组的控制凸轮(35)各自独立使用，或者，用一个凸轮统一控制，此情况下两择流传动架上滚轮(34)安置在同一凸轮轮廓的不同位置处；

或者：利用一对传动齿轮输入功率流，通过同一齿轮的两侧轴端分别连接左右两相变速机组的同步带轮；

或者，直动从动件圆柱凸轮转换式变速器：可在同一凸轮不同位置处设置两相对称的变速机组，其工作相位差为1/4或3/4周期，凸轮轮廓为单周期式，或者为多周期式；

或者，直动从动件盘形凸轮转换式变速器：将两相变速机组分别设置在同一盘形凸轮两侧，盘形凸轮两侧的轮廓布局相位按相差1/4或3/4周期布置；两相变速机组的盘形凸轮连成一体，或者为分离设置；

或者，连续旋转型：设置两相或多相并列变速机组，将总锁速块数量平均分成两组或多组分相设置，分相设置后，相与相之间采取弹性连接。

9.根据权利要求1所述的无级变速器，其特征是变速系统为：运动传输机构的运动平面与变速臂或变速杆转动平面不在同一平面内，但同相中的不同变速单元的运动传输机构运动轨迹与各自变速臂或变速杆的布局关系仍遵循所述等角速同向翻转位似性变速关系。

10.根据权利要求2所述的无级变速器，其特征是所述同步带为：

平型牵引带，具体包括：a、金属型——由多层打孔的薄型金属带叠合而成的孔形金属薄片叠层同步带，每层金属带上的孔层层对应形成啮合孔，与专用牵引同步带轮上啮合齿啮合；  b、非金属型——由打孔或坑的非金属平型带构成；

或者，组合型牵引带，具体包括：a、平型带与齿形带的平行组合，牵引带中间加压区为平型带，两侧的同步牵引区为齿形带；b、平型金属带与非金属齿形带的分层组合，内层为非金属齿形啮合层，外层为铁磁性金属薄片材料制造的电磁吸合牵引层；或者，电磁牵引带采用平型金属牵引带。

11.根据权利要求3所述的无级变速器，其特征是所述同步带为：

平型牵引带，具体包括：a、金属型——由多层打孔的薄型金属带叠合而成的孔形金属薄片叠层同步带，每层金属带上的孔层层对应形成啮合孔，与专用牵引同步带轮上啮合齿啮合；b、非金属型——由打孔或坑的非金属平型带构成；

或者，组合型牵引带，具体包括：a、平型带与齿形带的平行组合，牵引带中间加压区为平型带，两侧的同步牵引区为齿形带；b、平型金属带与非金属齿形带的分层组合，内层为非金属齿形啮合层，外层为铁磁性金属薄片材料制造的电磁吸合牵引层；或者，电磁牵引带采用平型金属牵引带。

12.根据权利要求4所述的无级变速器，其特征是所述同步带为：

平型牵引带，具体包括：a、金属型——由多层打孔的薄型金属带叠合而成的孔形金属薄片叠层同步带，每层金属带上的孔层层对应形成啮合孔，与专用牵引同步带轮上啮合齿啮合；b、非金属型——由打孔或坑的非金属平型带构成；

或者，组合型牵引带，具体包括：a、平型带与齿形带的平行组合，牵引带中间加压区为平型带，两侧的同步牵引区为齿形带；b、平型金属带与非金属齿形带的分层组合，内层为非金属齿形啮合层，外层为铁磁性金属薄片材料制造的电磁吸合牵引层；或者，电磁牵引带采用平型金属牵引带。

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