CN117028505A - 一种自动变速装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动变速装置技术领域，公开了一种自动变速装置及车辆。所述自动变速装置包括输入带轮组件、输出带轮组件、传动带、张紧单元和壳体。输入带轮组件为转角和转向力输入部件，并含有可调节装置，输出带轮组件是转角和转向力输出部件，传动带用于按比例传递转角和转矩，张紧单元保持传动带处于张紧状态，监测控制单元用于监测工作状态。本发明使用可调主动带轮组件和主动张紧单元的联合控制能够在解决自动变速装置在连续改变传动比的同时还要保证传动比与轮之间不出现打滑的问题，特别地当同步齿形带时，实现同步齿形带与带轮之间齿形啮合，避免了传递带与带轮之间打滑现象，保证自动变速装置的输入/输出轴之间的相位关系满足设计要求。

Description

一种自动变速装置及车辆

技术领域

本发明涉及自动变速装置技术领域，尤其涉及一种自动变速装置及车辆。

背景技术

自动变速装置可以实现传动比的改变，从而减少人工操作的复杂性和实现精确控制，在机械、车辆和工程机械中有着广泛的应用。现有的金属履带式无级变速器和V型带式自动变速器在超出极限附着力时，传动带与带轮之间会出现打滑现象。在某些应用场景下需要连续改变传动比的同时还要保证自动变速装置的输入/输出轴之间的相位关系满足一定的要求，需要带与带轮之间不能出现打滑现象。

发明内容

鉴于上述现有自动变速装置存在的问题，本发明目的是提供一种自动变速装置及车辆，在所述自动变速装置中采用了可调主动带轮组件和主动张紧单元，通过可调主动带轮组件和主动张紧单元的联合控制能够解决自动变速装置在连续改变传动比的同时还要保证传动比及待与带轮之间不出现打滑的问题，特别地当采用同步齿形带时，能实现同步齿形带与带轮之间齿形啮合，避免了传递带与带轮之间打滑现象，保证自动变速装置的输入/输出轴之间的相位关系满足设计要求。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种自动变速装置，所述自动变速装置包括输入带轮组件100、输出带轮组件200、同步带2/楔形带2、张紧单元400和壳体1。其中，所述输入带轮组件100为转角和转向力输入部件，并含有可调节装置，所述输出带轮组件200是转角和转向力输出部件，所述同步带2/楔形带2用于将输入带轮组件100的转角和转矩按比例传递到输出带轮组件200，所述张紧单元400保持同步带2/楔形带2处于张紧状态，保证系统在转向中保证输入带轮组件100和输出带轮组件200之间的传动比按要求实现动态变化。

所述输入带轮组件100是主动轮，所述输出带轮组件200是从动轮，且所述输入带轮组件100或输出带轮组件200的外径可调。所述同步带2/楔形带2缠绕于输入带轮组件100和输出带轮组件200上。

所述张紧单元400同时包括被动张紧组件420和主动张紧组件430；所述被动张紧组件420以弹簧422自带的弹力牵引张紧惰轮组件440向同步带2/楔形带2施加张紧力；所述主动张紧组件430包括张紧力控制电机431和张紧回转直线转换机构432，所述弹簧422远离张紧惰轮组件440的一端固定在张紧回转直线转换机构432的直线运动输出端上，所述张紧力控制电机431与张紧回转直线转换机构432的回转运动输入端相连接，通过将张紧力控制电机431的回转运动转换为直线运动，改变弹簧422的变形量。

所述张紧惰轮组件440紧贴同步带2/楔形带2，从内部或外部将同步带2/楔形带2张紧。在传动比动态变化比较小时，因弹簧422自带弹力产生的张紧力足以保证整个动态变化过程中同步带2/楔形带2一直处于张紧状态，保证自动变速装置的输入/输出轴之间的相位关系保持一致。在传动比动态变化大时，因弹簧422自带弹力产生的张紧力不足以保证整个动态变化过程中同步带2/楔形带2一直处于张紧状态，需要主动张紧组件430的加强效果来维持同步带2/楔形带2的张紧状态；具体的，启动张紧力控制电机431并通过张紧回转直线转换机构432将回转运动转换为直线运动，使对应的直线运动输出端向增加弹簧422的变形量的方向移动，以加强弹簧422对张紧惰轮组件440的牵引作用，加快调整张紧惰轮组件440位置的进程，以快速实现整个动态变化过程中同步带2/楔形带2一直处于张紧状态的目标，保证连续改变传动比的同时还要保证自动变速装置的输入/输出轴之间的相位关系满足一定的要求。同时，传动比动态变化大时，也可能出现弹簧422已经到达变形量的极限，但张紧惰轮组件440对同步带2/楔形带2的张紧力仍然过大，增大了能耗，此时，也能通过主动张紧组件430来调节张紧力；具体的，启动张紧力控制电机431并通过张紧回转直线转换机构432将回转运动转换为直线运动，使对应的直线运动输出端向减小弹簧422的变形量的方向移动，以减小张紧惰轮组件440对同步带2/楔形带2的张紧力。

在上述技术方案中，所述张紧单元400将同步带2/楔形带2的张紧可采用压紧方式，也可采用拉紧方式，当采用压紧方式时弹簧422为压缩弹簧，张紧单元400安装于同步带2/楔形带2的外侧；当采用拉紧方式时弹簧422为拉伸弹簧，张紧单元400安装于同步带2/楔形带2的内侧；当传动比变化过大时，因中心距不变化，同步带2/楔形带2的长度也不变化，而轮径变化剧烈，此时被动张紧组件420无法有效保持同步带2/楔形带2的张紧力，因此主动张紧组件430的张紧力控制电机431启动并通过张紧回转直线转换机构432将回转运动转换为直线运动，使得张紧回转直线转换机构432的直线运动输出端位置发生变化，以保持输入带轮组件100、输出带轮组件200和同步带2/楔形带2之间有适当的张紧力。

进一步的，所述张紧回转直线转换机构432包括丝杆和丝杆螺母，所述弹簧422远离张紧惰轮组件440的一端固定在张紧回转直线转换机构432的丝杆螺母上，所述张紧力控制电机431能够驱动张紧回转直线转换机构432的丝杆旋转，使套在该丝杆上的张紧回转直线转换机构432的丝杆螺母沿着丝杆的轴向移动。

进一步的，所述张紧单元400还包括张紧摆臂机构组件410。所述张紧摆臂机构组件410包括张紧惰轮组件440和张紧臂411。所述张紧臂411呈Z字形结构，中间是一个长方体结构，两端反向各伸出一个轴，分别为张紧臂转动轴和张紧惰轮轴，所述张紧臂转动轴与壳体1转动连接，所述张紧惰轮组件440可转动的套在张紧惰轮轴的末端。所述被动张紧组件420包括关节轴承421，弹簧422和减振器423。所述关节轴承421紧固于张紧惰轮轴的中间位置，其螺杆与减振器423的一端相连接。所述减振器423的另一端与张紧回转直线转换机构432的丝杆的一端相连接，所述张紧回转直线转换机构432的丝杆的另一端与张紧力控制电机431的输出轴相连接。所述张紧回转直线转换机构432的丝杆螺母套在对应的丝杆上，并与该丝杆相配合。所述弹簧422套在减振器423外，其两端分别固定安装在关节轴承421的螺杆和张紧回转直线转换机构432的丝杆螺母上。所述张紧力控制电机431摆动安装于壳体1上。

更进一步的，所述张紧臂转动轴通过轴承412和卡簧413将张紧臂转动轴安装于壳体1的张紧机构轴承孔上；所述张紧力控制电机431的输出轴与张紧回转直线转换机构432的丝杆通过张紧力联轴器433相连接；所述张紧回转直线转换机构432的丝杆螺母的法兰盘上设置有弹簧安装座424-1，所述减振器423与关节轴承421的螺杆之间也有一个弹簧安装座424-2，所述弹簧422的两端固定于所述弹簧安装座424-1和所述弹簧安装座424-2上。

进一步的，所述张紧轮惰轮组件440包括张紧轮441、轴承442和带轮涨套443。所述带轮涨套443通过轴承442可旋转的安装于张紧惰轮轴的末端，所述张紧轮441紧紧套在带轮涨套443外。

进一步的，所述张紧力控制电机431包括张紧电机和减速器，所述张紧电机和减速器同轴连接。

进一步的，所述自动变速装置还包括监测控制单元，所述检测控制单元包括位于张紧力控制电机431上的位置传感器和位于输入带轮组件100或输出带轮组件200的电机上的位置传感器及配套的控制电路。所述监测控制单元用于监测输入带轮组件100、输出带轮组件200和张紧单元400的状态，以实现自动变速装置在转向中保证输入带轮组件100和输出带轮组件200之间的传动比按要求实现动态变化。

在一个技术方案中，所述输入带轮组件100，包括输入轴101，带轮基座102，集流环103和可调主动带轮组件300。

所述带轮基座102包括一个空心圆柱，所述空心圆柱外部中间处周向均布有至少三个圆柱形导向壳体，所述圆柱形导向壳体根部与所述空心圆柱的外部相连。

所述输入轴101是一个实心圆柱体，设置在带轮基座102空心圆柱的空腔中。所述集流环103紧固在输入轴101的实心圆柱体上；每个带轮基座102的圆柱形导向壳体内紧固一个可调主动带轮组件300。所述输入轴101可旋转的安装在壳体1上。

所述可调主动带轮组件300包括主动带轮轮缘301，电机总成303，丝杠304，滚动螺母305，丝杠轴承306和内直线轴承307。

所述主动带轮轮缘301的头部是扇型结构，主动带轮轮缘301的头部外缘是带轮齿形结构，其下部为圆柱体，所述圆柱体外侧端部设有空心圆柱凹槽。所述滚动螺母305是空心圆柱结构，其一端紧固于主动带轮轮缘301的空心圆柱凹槽内，另一端套在带轮基座102的圆柱形导向壳体内，其外侧设有的至少一个轴向分布凸台与带轮基座102的圆柱形导向壳体内侧设有的至少一个轴向分布凹槽紧密配合，使得滚动螺母305能沿着上述轴向分布凹槽方向上进行滑动。所述丝杠304的中部是设有传动螺纹的丝杠结构。所述滚动螺母305套在丝杠304外，其空心圆柱内侧面上设有丝杆螺母传动结构，与丝杠304相配合组成丝杆螺母传动机构进行传动。所述滚动螺母305与主动带轮轮缘301相连接的一端内侧与丝杠304的一端之间设有内直线轴承307。所述丝杠304的另一端外侧与带轮基座102的圆柱形导向壳体内侧之间设有丝杠轴承306。所述电机总成303固定在带轮基座102圆柱形导向壳体内的底部，其输出轴与丝杠304上设有丝杠轴承306的一端相连接，驱动丝杠304旋转。

其中，主动带轮轮缘301带轮的侧面朝向输入轴101的轴向，所有可调主动带轮组件300依次紧固在带轮基座102的圆柱形导向壳体内，其所有主动带轮轮缘301的部分带轮共同组成一个完整的带轮结构。所述主动带轮轮缘301的带轮齿形为同步带齿形或楔形带齿形，齿形的个数为c1个，主动带轮轮缘301的齿形结构与同步带2/楔形带2、输出带轮组件200的从动带轮轮缘202的齿形结构参数相互匹配。

进一步的，所述电机总成303含有丝杠电机和减速器，所述丝杠电机和减速器同轴连接。更进一步的，所述电机总成303还包括电机位置传感器，所述丝杠电机和电机位置传感器的电源与信号线依次穿出带轮基座102的圆柱形导向壳体连接于集流环103上。

进一步的，所述带轮基座102与所述输入轴101通过花键联接。具体的，所述带轮基座102的空心圆柱的内部设有至少一个凹槽(即内花键)，所述输入轴101的实心圆柱体的中部设有至少一个沿轴向的凸台(即外花键)，所述输入轴101的凸台和所述带轮基座102的凹槽相互配合。

进一步的，所述带轮基座102通过卡簧105固定在输入轴101上。具体的，所述输入轴101的实心圆柱体在凸台的两侧依次设有第一环形凹槽和第二环形凹槽，卡簧105-1位于带轮基座102空心圆柱的外端和输入轴101的第一环形凹槽内，卡簧105-2位于带轮基座102空心圆柱的另一端外端和输入轴101的第二环形凹槽内，用于限制输入轴101的轴向移动。

进一步的，所述输入轴101的两端分别设有一个输入轴轴承104，并通过输入轴轴承104安装在壳体1的输入轴轴承安装孔内。具体的，所述输入轴101的实心圆柱体从右向左侧依次设有递减的第一环形台阶面和第二环形台阶面。所述第一环形台阶面和第二环形台阶面上分别安装有输入轴轴承104-1和104-2。更进一步的，所述输入轴轴承104-1和104-2分别通过外侧卡簧105-3和105-4固定在输入轴101上。具体的，所述输入轴101的第一环形台阶面上设有第三环形凹槽，其第二环形台阶面的末端上设有第四环形凹槽，卡簧105-3位于输入轴轴承104-1的外侧端面和输入轴101的第三环形凹槽内，卡簧105-4位于输入轴轴承104-2的外侧端面和输入轴101的第四环形凹槽内。更进一步的，所述输入轴101的第一环形台阶面的末端设有至少一个凹槽(即输入轴内花键)，作为输入轴101的外部输入接口。

进一步的，所述滚动螺母305与所述带轮基座102的圆柱形导向壳体通过花键联接。具体的，所述带轮基座102的圆柱形导向壳体内部的外端设有第一空心圆柱面，形成了第一圆柱空腔，在第一空心圆柱面的外端上设有至少一个轴向分布的导向凹槽(内花键)，导向凹槽的长度小于第一空心圆柱面的长度；所述滚动螺母305的空心圆柱的外侧设置有两个凸出的环形台阶，环形台阶的外缘设置有至少一个轴向分布凸台(外花键)，所述带轮基座102的圆柱形导向壳体内部的导向凹槽和滚动螺母305的轴向分布凸台相配合。

进一步的，所述内直线轴承307和丝杠轴承306通过锁紧卡簧308固定。具体的，丝杠304截面呈“中”字形圆柱结构，两端分别设有第一下凹台阶面和第二下凹台阶面，在第一下凹台阶面的中间位置处设有第一环形凹槽，在第二下凹台阶面的末端设有第三下凹台阶面，第三下凹台阶面的末端设有第二环形凹槽；所述滚动螺母305的空心圆柱内无螺纹的末端设有环形台阶面；在丝杠304的第三下凹台阶面和滚动螺母305空心圆柱内的环形台阶面上安装有内直线轴承307，锁紧卡簧308-1紧固于丝杠304的第二环形凹槽内，限定内直线轴承307的轴向运动；丝杠轴承306的内外圈安装面分别与丝杠304的第一下凹台阶面和带轮基座102的第一空心圆柱面紧固，锁紧卡簧308-2紧固于丝杠304的第一环形凹槽内，固定丝杠轴承306的内圈。

进一步的，所述滚动螺母305空心圆柱外侧的两个环形台阶将空心圆柱的外侧面依次分隔出第一外圆柱面，第二外圆柱面和第三外圆柱面，其中第一外圆柱面与空心圆柱内侧的环形台阶面在同一侧。

进一步的，所述电机总成303通过联轴器302与丝杠304的一端相连接。具体的，所述联轴器302将丝杠304的第一下凹台阶面与电机总成303的输出轴相连接；所述带轮基座102的圆柱形导向壳体内部的内侧设有直径比第一空心圆柱面的直径更大的第二空心圆柱面，形成了第二圆柱空腔，所述电机总成303和联轴器302由内外向依次位于带轮基座102圆柱形导向壳体的第二圆柱空腔中，且所述电机总成303的外壳与带轮基座102的圆柱形导向壳体相固定。

其中，丝杠304，滚动螺母305，丝杠轴承306，内直线轴承307，锁紧卡簧308组成了丝杆运动组件。丝杠轴承306，丝杠304，滚动螺母305，内直线轴承307，锁紧卡簧308等由内外向依次位于带轮基座102的第一圆柱空腔中，主动带轮轮缘301位于带轮基座102圆柱形导向壳体的轴端外部。

在该技术方案中，当m₀(m₀≥3)个电机总成303的电机转动驱动丝杠304转动将滚动螺母305沿着带轮基座102的圆柱形导向壳体的轴向分布凹槽回拉，因滚动螺母305与主动带轮轮缘301紧固成一体，滚动螺母305被回拉时主动带轮轮缘301也被拉回，当m₀个主动带轮轮缘301的部分带轮达到工作半径r11最小时，此时m₀个部分带轮共同组成了一个完整的带轮结构；当m₀个滚动螺母305被退出到最大极限位置时，m0个部分带轮所形成的带轮工作半径r12最大；当m₀个滚动螺母305位于中间位置状态时，m0个部分带轮所形成的带轮工作半径r₁₃。

应当注意的是，所有可调主动带轮组件300并一定是同时变化的，既可以使所有可调主动带轮组件300同步变化，也可以按照相邻的可调主动带轮组件300依次递进的方式变化。

在另一个技术方案中，所述输入带轮组件100包括输入轴101、带轮基座102、推动装置500，伸缩带轮组件600，传动杆件700等。

所述带轮基座102包括一个主体空心圆柱，所述主体空心圆柱的外侧均布有至少三个圆柱形导向壳体，所述圆柱形导向壳体的底端与带轮基座102的主体空心圆柱相连接；所述带轮基座的圆柱形导向壳体内侧面在顶端处设有导向滑槽。

所述输入轴101是一个空心圆柱体，其中部穿过带轮基座102的主体空心圆柱的空腔，并与该主体空心圆柱可旋转的连接在一起，其一端可旋转的安装在壳体1上，其另一端的内侧设有导向滑槽。

所述推动装置500包括推动电机总成501、丝杠503，滚动螺母504和承托盘507。

所述推动电机总成501的输出轴与丝杠503的一端相连，并安装固定于壳体1上。

所述丝杠503的中部是设有传动螺纹的丝杠结构，可旋转的套在输入轴101的空心圆柱内。

所述滚动螺母504为空心圆柱体结构，套在丝杠503外，其空心圆柱内侧面上设有丝杆螺母传动结构，与丝杠503相配合组成丝杆螺母传动机构进行传动。所述滚轮螺母504靠近推动电机总成501一端的外侧设有沿轴向的导向凸台，并伸入到输入轴101主体空心圆柱内与输入轴101内侧的导向滑槽相配合。

所述承托盘507可旋转的套在滚动螺母504的外侧，与滚动螺母504一起沿轴向移动。

每个带轮基座102的圆柱形导向壳体与一个伸缩带轮组件600相连接。所述伸缩带轮组件600包括主动带轮轮缘601和T形连接杆602。所述主动带轮轮缘601的头部呈扇形结构，其外缘设置有带轮齿形结构，带轮齿形为楔形带齿形。所述T形连接杆602包括一个长方体和一个圆柱杆，所述圆柱杆的上端面与长方体下端面中心位置贴合。所述T形连接杆602的长方体紧固在主动带轮轮缘601的扇形结构正下方。所述T形连接杆602的圆柱杆可滑动的伸入带轮基座102的圆柱形导向壳体内。

所述传动杆件700包括推动杆701、连接轴703,705和U形固定座707,708。所述推动杆701包括一实心圆柱杆，其两端各设有空心圆柱状的第一轴套和第二轴套，第一轴套和第二轴套相互平行；所述U形固定座707,708呈U形，包括三个安装板，第三安装板平放于第一安装板和第二安装板的中间，所述连接轴703的两端固定安装在第一安装板和第二安装板上。所述推动杆701的两个轴套分别可转动的套在两个U形固定座707,708的连接轴703,705上。

每个传动杆件700设置于一个伸缩带轮组件600和承托盘507之间。一个所述U形固定座707的第三安装板紧固于承托盘507的侧面上，另一个U形固定座707的第三安装板紧固于伸缩带轮组件600的T形连接杆602的长方体的外侧面上，并使伸缩带轮组件600的主动带轮轮缘601与带轮基座102同轴布置。

进一步的，所述带轮基座102的圆柱形导向壳体呈空心圆柱状，所有圆柱形导向壳体的空心圆柱的轴线指向带轮基座102的主体空心圆柱的中心。

进一步的，所述输入轴101和所述带轮基座102通过带轮基座轴承106相连接。具体的，所述输入轴101的空心圆柱体外侧的两侧设有下凹的第一环形台阶面和第二环形台阶面，所述带轮基座102主体空心圆柱的内侧面的左端设有一个环形凸台；所述带轮基座轴承106的内圈紧固在第二环形台阶面上，其外圈与带轮基座102的主体空心圆柱的内侧面紧密贴合，其内侧端面与带轮基座102的环形凸台贴合。更进一步的，所述带轮基座轴承106通过卡簧105固定。具体的，所述第二环形台阶面的外侧设有第二环形凹槽，卡簧105-1紧固在第二环形凹槽内，并与带轮基座轴承106的内圈的外侧相接触。

进一步的，所述输入轴101与壳体1间通过输入轴轴承104相连接，并通过卡簧105固定输入轴轴承104。具体的，所述输入轴101的空心圆柱体外侧的两侧设有下凹的第一环形台阶面和第二环形台阶面，在第一环形台阶面的外侧设有第一环形凹槽；所述输入轴轴承104的内圈紧固在第一环形台阶面上，卡簧105-2紧固在第一环形凹槽内，并与输入轴轴承104的内圈的外侧相接触。

进一步的，所述推动电机总成501包括推动电机和减速器，所述推动电机与减速器同轴连接。

进一步的，所述推动电机总成501的输出轴通过联轴器502与丝杠504的一端相连。

进一步的，所述丝杠503与所述输入轴101之间通过丝杠轴承509可旋转的连接。具体的，所述输入轴101的内侧圆柱面的左侧设有第一下凹圆柱面，所述丝杠503截面呈“中”字形圆柱结构，其左侧和右侧依次为第一下凹台阶面和第二下凹台阶面，所述丝杆轴承509的内圈紧固于丝杠503的第一下凹台阶面上，其外圈紧固于输入轴101内侧的第一下凹圆柱面上。更进一步的，所述丝杠轴承509通过卡簧511固定。具体的，所述丝杠503的第一下凹台阶面的中间位置处设有第一环形凹槽，所述输入轴101的内侧圆柱面的第一下凹圆柱面中间位置设有第三环形凹槽；所述卡簧511紧固于丝杠503第一环形凹槽和输入轴101的第三环形凹槽内，并与丝杠轴承509的内圈的外侧面贴合。

进一步的，所述滚动螺母504外侧面具有4个圆柱台阶面，从左向右圆柱面直径依次增大，并依次为第一圆柱面，第二圆柱面，第三圆柱面和第四圆柱面，所述第一圆柱面位于丝杠503和输入轴101之间，其外侧面上设有沿轴向的导向凸台；所述输入轴101的内侧圆柱面的右侧设有第二下凹圆柱面，所述第二下凹圆柱面上设有一定长度的沿轴向的导向滑槽；所述导向凸台与所述导向滑槽相贴合并沿该导向滑槽滑动。

进一步的，所述滚动螺母504通过限位轴承510限位。具体的，所述丝杠503的第二下凹台阶面的末端设有第二环形凹槽；所述限位轴承510的内圈紧固于该第二环形凹槽内。

进一步的，所述承托盘507包括第一空心圆柱体和第二空心圆柱体，第一空心圆柱体右端面与第二空心圆柱体的左端面紧固，第一空心圆柱体的内径较第二空心圆柱体的内径小，第一空心圆柱体的外径较第二空心圆柱体的外径小。

进一步的，所述承托盘507与滚动螺母504通过内直线轴承506和推力轴承505相连接。具体的，所述内直线轴承506的外圈与承托盘507的第二空心圆柱体的内表面紧密贴合，其外圈的左侧端面与承托盘507的第一空心圆柱体的右侧端面贴合，其内圈与所述滚动螺母504的第二圆柱面贴合。所述推力轴承505套装于滚动螺母504的第三圆柱面上，其左侧面与承托盘507第二空心圆柱体的右侧端面贴合，其右侧面与滚动螺母504的第四圆柱面的左侧端面贴合。更进一步的，所述承托盘507通过锁紧卡簧508限位。具体的，所述滚动螺母504的第二圆柱面的外侧设有第四环形凹槽，所述锁紧卡簧508位于该第四环形凹槽内，并与承托盘507的第一空心圆柱体左侧端面贴合。

进一步的，所述伸缩带轮组件600的T形连接杆的圆柱杆上设有轴向的导向凸台，所述带轮基座的圆柱形导向壳体内设有导向滑槽，且T形连接杆602的圆柱杆的导向凸台与带轮基座102的导向滑槽贴合，T形连接杆602的圆柱杆的导向凸台沿着带轮基座102的导向滑槽伸缩滑动。

进一步的，所述连接轴703，705通过卡簧702固定在U形固定座707，708上。具体的，所述U形固定座707，708的第一安装板和第二安装板的中间位置设有直径大小一样的圆孔，且圆孔同轴；所述连接轴703，705的呈实心圆柱状，两侧设有第一环形凹槽和第二环形凹槽；所述连接轴703，705的两端分别紧固在U形固定座707，708的第一安装板和第二安装板的圆孔中，两个卡簧702分别位于U形固定座707，708的第一安装板和第二安装板的外侧，且分别紧固于连接轴703，705的第一环形凹槽和第二环形凹槽内。

进一步的，所述推动杆701与U形固定座707，708的连接轴703，705之间通过连接轴承704，706连接。具体的，所述连接轴703，705紧固在连接轴承704，706的内圈上，连接轴承704，706的外圈紧固在推动杆701的轴套内。

在上述技术方案中，固定在壳体1上的电机总成501通过联轴器502带动丝杠503发生转动，滚动螺母504就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，因滚动螺母504的导向凸台与输入轴101的导向滑槽的导向作用，从而实现滚动螺母504的沿着输入轴101的轴向直线运动；假设滚动螺母504沿着输入轴101的轴向向左做直线运动时，滚动螺母504通过推力轴承505推动承托盘507向左运动，承托盘507通过m₀(m₀≥3)个传动杆件700推动对应的m₀个伸缩带轮组件600沿带轮基座102的周向向外移动，从而使得输入带轮组件100的主动带轮轮缘601的名义分度圆增大；反之，假设滚动螺母504沿着输入轴101的轴向向右做直线运动时，输入带轮组件100的主动带轮轮缘601的名义分度圆将减小。

在一个技术方案中，所述输出带轮组件200包括输出轴201和从动带轮202。所述输出轴201是一个实心轴，其可旋转的安装在壳体1上。所述从动带轮202固定安装在输出轴201的中部。

进一步的，所述输出轴201和从动带轮202之间通过花键联接。具体的，所述输出轴201的实心轴中部设有至少一个沿轴向分布的凸台(外花键)，所述从动带轮202中间内侧设有至少一个沿轴向分布的凹槽(外花键)，所述从动带轮的至少一个沿轴向分布的凹槽(外花键)与输出轴201的至少一个沿轴向分布的凸台(外花键)紧密配合。

进一步的，所述从动带轮202通过卡簧204固定。具体的，所述输出轴201的实心轴在凸台的左侧设有凸出的第一环形台阶，右侧设有凹的第二环形台阶，在实心轴在凸台右侧与第二环形台阶相交处上设有第一环形凹槽；卡簧204-2紧固于输出轴201的第一环形凹槽内，用于限定从动带轮202的轴向移动。

进一步的，所述输出轴201通过输出轴轴承203安装在壳体1的输出轴轴承安装孔内。具体的，所述输出轴201的第一环形台阶的左侧设置有下凹的第三环形台阶，所述第二环形台阶和第三环形台阶上分别安装有输出轴轴承203-1和输出轴轴承203-2；所述输出轴轴承203-1和输出轴轴承203-2的外圈紧固在壳体的输出轴轴承安装孔内。

更进一步的，所述输出轴轴承203通过卡簧204固定。具体的，所述输出轴201实心轴的第三环形台阶的末端设有第二环形凹槽，第二环形台阶上设有第三环形凹槽；卡簧204-1紧固于第三环形凹槽内，并与输出轴轴承203-1内圈的外侧贴合，卡簧204-2紧固于第二环形凹槽内，并与输出轴轴承203-2内圈的外侧贴合。

进一步的，所述第一环形台阶的末端设有至少一个凹槽的输出轴内花键，作为输出轴的外部输出接口。

在再一个技术方案中，所述输出带轮组件200与输入带轮组件100的结构基本相同，仅将输入轴替换为输出轴。

本发明中的一种自动变速装置能通过控制主动带轮轮缘301和从动带轮202的工作半径来实现传动比变化，工作状态包括最小传动比状态i₁，最大传动比状态i₂，中间传动比状态i₃及其传动比切换状态i₄。

设从动带轮202的工作半径r₂₀不变，最小传动比状态i₁是m₀(其中，m₀≥3)个部分带轮达到工作半径r₁₂时，此时传动比i₁＝r₂₀/r₁₂；最大传动比状态i₂是m₀个部分带轮达到工作半径r₁₁时，此时传动比i₂＝r₂₀/r₁₁；中间传动比状态i₃是m₀个部分带轮达到工作半径r₁₃时，此时传动比i₃＝r₂₀/r₁₃；传动比切换状态i₄是指1个带轮工作半径已经调整到i₃₂，而其余的带轮工作半径由i₃₁向i₃₂调整的状态过程。

本发明还提供一种车辆，所述车辆安装有上述自动变速装置。

本发明的技术方案具有如下有益效果：

1)通过可调主动带轮组件和主动张紧单元的联合控制能够在解决自动变速装置在连续改变传动比的同时还要保证传动比与轮之间不出现打滑的问题；

2)可调主动带轮组件可以主动改变带轮的传动半径实现传动比的连续可调；

3)张紧单元中含有主动张紧组件，主动张紧组件适配可调主动带轮组件的带轮半径变化时张紧力的控制，以防止传动带与带轮之间出现打滑问题；

4)特别地，当传动带采用同步齿形带时，实现同步齿形带与带轮之间齿形啮合，严格保证自动变速装置的输入/输出轴之间的相位关系满足设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

其中：

图1为本发明实施例1的自动变速装置的总体结构示意图。

图2为本发明实施例1和2的输入轴组件结构图。

图3为本发明实施例1和2的输入轴可调主动带轮组件结构图。

图4为本发明实施例1和3的输出带轮组件结构图。

图5为本发明实施例1和2的张紧轮组件结构图。

图6为本发明实施例1和2的主/被动张紧装置结构图。

图7为本发明实施例1和2的张紧惰轮组件结构图。

图8为本发明实施里1中自动变速装置的低速状态图。

图9为本发明实施例1中自动变速装置的高速状态图。

图10为本发明实施例1中自动变速装置的中间转速状态图。

图11为本发明实施例1中主动带轮控制过程图。

图12为本发明实施例2中自动变速装置的低速状态图。

图13为本发明实施例2中自动变速装置的高速状态图。

图14为本发明实施例2中自动变速装置的带轮控制过程图。

图15为本发明实施例3中自动变速装置的总体结构示意图。

图16为本发明实施例3的输入带轮组件的三维结构图。

图17为本发明实施例3的伸缩带轮组件的三维结构图。

图18为本发明实施例3的传动杆件的三维结构图。

图19为本发明实施例3名义分度圆处于最小时刻图。

图20为本发明实施例3名义分度圆处于最大时刻图。

图21为本发明实施里4中四轮转向机构中的应用示意图。

其中，1为壳体，100为输入带轮组件，101为输入轴，102为带轮基座，103为集流环，104,104-1,104-2为输入轴轴承、105,105-1,105-2,105-3,105-4为卡簧，106为带轮基座轴承；

2为同步带/楔形带，200为输出带轮组件，201为输出轴，202为从动带轮，203,203-1,203-2为输出轴轴承，204,204-1,204-2,204-3为卡簧；

300为可调主动带轮组件，301为主动带轮轮缘，302为联轴器，303为电机总成，304为丝杠，305为滚动螺母，306为丝杠轴承，307为内直线轴承，308为锁紧卡簧；

400为张紧单元，410为张紧摆臂机构组件，411为张紧臂，412为轴承，413为卡簧，420为被动张紧组件，421为关节轴承，422为弹簧，423为减振器，424,424-1,424-2为弹簧安装座，430为主动张紧组件，431为张紧力控制电机，432为张紧回转直线转换机构，433为张紧力联轴器，440为张紧惰轮组件，441为张紧轮，442为轴承，443为带轮涨套；

500为推动装置，501为推动电机总成，502为联轴器，503为丝杠，504为滚动螺母，505为推力轴承，506为内直线轴承，507为承托盘，508为锁紧卡簧，509为丝杠轴承，510为限位轴承，511为卡簧；

600为伸缩带轮组件，601为主动带轮轮缘，602为T形连接杆；

700为传动杆件，701为推动杆，702为卡簧，703,705为连接轴，704,706为连接轴承，707,708为U形固定座；

800为前轮转向梯形组件，801为前转向梯形臂，802为前转向器壳体，803为输出齿轮轴，804为转向电机总成，805为前转向节，806为前转向车轮，810为前转向器，811为齿轮，812为齿条；

900为后轮转向梯形组件，901为前转向梯形臂，902为后转向器壳体，903为输入齿轮轴，904为后转向齿条，905为后转向节，906为后转向车轮。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例1

参照图1～图7，为本发明第一个实施例，提供了一种自动变速装置，此装置包括输入带轮组件100、输出带轮组件200、同步带2/楔形带2、张紧单元400、监测控制单元和壳体1。其中，输入带轮组件100为转角和转向力输入部件，并含有可调节装置，输出带轮组件200是转角和转向力输出部件，同步带2/楔形带2用于将输入带轮组件100的转角和转矩按比例传递到输出带轮组件200，张紧单元400保持同步带2/楔形带2处于张紧状态，监测控制单元用于监测输入带轮组件100、输出带轮组件200和张紧单元400的状态，实现系统在转向中保证输入带轮组件100和输出带轮组件200之间的传动比按要求实现动态变化。

具体的，输入带轮组件100，其包括输入轴101，带轮基座102，集流环103，输入轴轴承104，卡簧105，m₀个可调主动带轮组件300等。其中可调主动带轮组件300包括主动带轮轮缘301，联轴器302，电机总成303，丝杠304，滚动螺母305，丝杠轴承306，内直线轴承307，锁紧卡簧308等。

带轮基座102主体是空心圆柱，空心圆柱内部设有m₁(m₁≥1)个凹槽(内花键)；空心圆柱外部中间处周向均布有m₀(m₀≥3)个圆柱形导向壳体，圆柱形导向壳体根部与空心圆柱的外部相连，圆柱形导向壳体内部的外端设有第一空心圆柱面，形成了第一圆柱空腔，圆柱形导向壳体内部的内侧设有比第一空心圆柱面更大的第二空心圆柱面，形成了第二圆柱空腔，在第一空心圆柱面的外端上设有m₂(m₂≥1)个轴向分布凹槽，凹槽的长度小于第一空心圆柱面的长度。

输入轴101是一个实心圆柱体，由中间设有m₁(m₁≥1)个沿轴向的凸台(外花键)，实心圆柱体在凸台的两侧依次设有第一环形凹槽和第二环形凹槽，实心圆柱体从右向左侧依次设有递减的第一环形台阶面和第二环形台阶面，在第一环形台阶面上设有第三环形凹槽，第一环形台阶面的末端设有m₃(m₃≥1)个凹槽(输入轴内花键)，在第二环形台阶面的末端上设有第四环形凹槽。

输入轴101设置在带轮基座102的中间，输入轴101的m₁个凸台和带轮基座102的m₁个凹槽相互配合，卡簧105-1位于带轮基座102空心圆柱的外端和输入轴101的第一环形凹槽内，卡簧105-2位于带轮基座102空心圆柱的另一端外端和输入轴101的第二环形凹槽内，用于限制输入轴101的轴向移动，输入轴101的第一环形台阶面和第二环形台阶面上分别安装有输入轴轴承104-1和104-2，输入轴轴承104-1和104-2分别通过外侧卡簧105-3和105-4固定在输入轴101的第三环形凹槽和第四环形凹槽内，集流环103紧固在输入轴101的实心圆柱体上；m₀个可调主动带轮组件300依次紧固在带轮基座102的圆柱形导向壳体内。输入轴轴承104-1和104-2的外圈分别安装在壳体1的两个输入轴轴承安装孔内。

主动带轮轮缘301的头部是扇型结构，主动带轮轮缘301的头部外缘是1/m₀带轮齿形结构，齿形结构与传动带结构参数相匹配，下部中间处依次是圆锥体和圆柱体，圆柱体外侧端部设有空心圆柱凹槽；丝杠304截面呈“中”字形圆柱结构，中间圆柱结构是丝杠结构，两端分别设有第一下凹台阶面和第二下凹台阶面，在第一下凹台阶面的中间位置处设有第一环形凹槽，丝杠304在第二下凹台阶面的末端设有第三下凹台阶面，第三下凹台阶面的末端设有第二环形凹槽；滚动螺母305本体是空心圆柱结构，空心圆柱内末端设有环形台阶面，空心圆柱内侧面上设有丝杆螺母传动结构，在空心圆柱的外侧设置有两个环形台阶，环形台阶的外缘设置有m₂(m₂≥1)个轴向分布凸台(外花键)，两个环形台阶将空心圆柱的外侧面依次分隔出第一外圆柱面，第二外圆柱面和第三外圆柱面，其中第一外圆柱面与环形台阶面在同一侧。

电机总成303和联轴器302由内外向依次位于带轮基座102圆柱形导向壳体的第二圆柱空腔中，丝杠轴承306，丝杠304，滚动螺母305，内直线轴承307，锁紧卡簧308等由内外向依次位于带轮基座102的第一圆柱空腔中，主动带轮轮缘301位于带轮基座102圆柱形导向壳体的轴端外部；丝杠304，滚动螺母305，轴承306，内直线轴承307，锁紧卡簧308组成了丝杆运动组件，丝杠304安装于滚动螺母305内，通过丝杆螺母传动结构进行传动；在丝杠304的第三下凹台阶面和滚动螺母305空心圆柱内的环形台阶面上安装有内直线轴承307，锁紧卡簧308-1紧固于丝杠304的第二环形凹槽内，限定内直线轴承307的轴向运动；丝杠轴承306的内外圈安装面分布与丝杠304的第一下凹台阶面和带轮基座102的第一空心圆柱面分别紧固，锁紧卡簧308-2紧固于丝杠304的第一环形凹槽内，固定丝杠轴承306的内圈；联轴器302通过丝杠304的第一下凹台阶面将电机总成303连接；滚动螺母305的两个环形台阶的m₂个轴向分布凸台与带轮基座102的m₂个轴向分布凹槽紧密配合，使得丝杆运动组件在沿着带轮基座102的轴向分布凹槽上进滑动；滚动螺母305的第一外圆柱面紧固于主动带轮301的空心圆柱凹槽内，其中主动带轮轮缘301带轮的侧面朝向输入轴101的轴向，m₀个可调主动带轮组件300依次紧固在带轮基座102的圆柱形导向壳体内，其m₀个部分带轮共同组成一个完整的带轮结构。所述主动带轮轮缘301的带轮齿形为同步带齿形或楔形带齿形，齿形的个数为c₁个，主动带轮轮缘301的齿形结构与同步带2/楔形带2、输出带轮组件200的从动带轮轮缘202的齿形结构参数相互匹配。

电机总成303含有电机、减速器、电机位置传感器，电机总成303的输出轴通过联轴器302与丝杠304的下凹台阶面相连接，电机总成303的壳体与带轮基座102的圆柱形导向壳体相固定；电机和电机位置传感器的电源与信号线依次穿出带轮基座102的圆柱形导向壳体连接于集流环103上。

输出带轮组件200包括输出轴201，从动带轮202，输出轴轴承203，卡簧204；输出轴201是一个实心轴，实心轴中间设有n₁(n₁≥1)个沿轴向分布的凸台(外花键)，实心轴在凸台的左侧设有凸出的第一环形台阶，右侧设有凹的第二环形台阶，在实心轴在凸台右侧与第二环形台阶相交处上设有第一环形凹槽，第一环形台阶的左侧设置有下凹的第三环形台阶，第三环形台阶的末端设有第二环形凹槽，第二环形台阶上设有第三环形凹槽，第一环形台阶的末端设有n₂(n₂≥1)个凹槽的输出轴内花键；从动带轮202中间设有n₁(n₁≥1)个沿轴向分布的凹槽(外花键)；从动带轮202的n₂个沿轴向分布的凹槽(外花键)与输出轴201的n₁个沿轴向分布的凸台(外花键)紧密配合，卡簧204-2紧固于输出轴201的第一环形凹槽内，用于限定从动带轮202的轴向移动，输出轴201的第二环形台阶和第三环形台阶上分别安装有输出轴轴承203-1和输出轴轴承203-2，输出轴201的第二环形凹槽和第三环形凹槽上分别紧固有卡簧204-1和卡簧204-3。

壳体1上有分别设有输入轴轴承安装孔和输出轴轴承安装孔，输入轴101上的输入轴轴承104-1和输入轴轴承104-2紧固在输入轴轴承安装孔内，输出轴201上的输出轴轴承203-1和输出轴轴承203-2紧固在输出轴轴承安装孔内。

所述检测控制单元包括位于张紧力控制电机431上的位置传感器和位于输入带轮组件100或输出带轮组件200的电机上的位置传感器及配套的控制电路。

张紧单元400包括张紧摆臂机构组件410，被动张紧组件420，主动张紧组件430，其中张紧摆臂机构组件410包括张紧惰轮组件440、张紧臂411、轴承412、卡簧413，被动张紧组件420包括关节轴承421、弹簧422、减振器423、弹簧安装座424，主动张紧组件430包括张紧力控制电机431、张紧回转直线转换机构432、联轴器433，张紧轮惰轮组件440包括张紧轮441、轴承442、带轮涨套443；张紧臂411呈Z字形结构，中间是一个长方体结构，两端反向各有一个轴，依次为张紧臂转动轴和张紧惰轮轴，张紧臂转动轴通过轴承412和卡簧413将张紧臂转动轴安装于壳体的张紧机构轴承孔上，带轮涨套443将张紧轮惰轮组件440安装于张紧惰轮轴的末端；关节轴承421紧固于张紧惰轮轴的中间位置；联轴器433将张紧力控制电机431输出轴和张紧回转直线转换机构432的丝杆输入端相连接，减振器423的两端分别连接于关节轴承421的螺杆上和张紧回转直线转换机构432的丝杆输出端上，张紧回转直线转换机构432的丝杆螺母的法兰盘上设置有弹簧安装座424-1，减振器423的与关节轴承421的螺杆之间也有一个弹簧安装座424-2，弹簧422套过减振器423，两端固定于弹簧安装座424-1和弹簧安装座424-2上；张紧力控制电机431包括电机，减速器，位置传感器，张紧力控制电机431摆动安装于壳体1上。

同步带2/楔形带2缠绕于主动带轮轮缘301，从动带轮轮缘202上，张紧惰轮组件440将同步带2/楔形带2张紧。

当m₀个电机总成303的电机转动驱动丝杠304转动将滚动螺母305沿着带轮基座102的圆柱形导向壳体的m₂个轴向分布凹槽回拉，滚动螺母305与主动带轮轮缘301紧固成一体，滚动螺母305被回拉时主动带轮轮缘301也被拉回，当m₀个部分带轮达到工作半径r₁₁最小时，此时m₀个部分带轮共同组成了一个完整的带轮结构；当m₀个滚动螺母305被退出到最大极限位置时，m₀个部分带轮所形成的带轮工作半径r₁₂最大；当m₀个滚动螺母305位于中间位置状态时，m₀个部分带轮所形成的带轮工作半径r₁₃。

应当注意的是，所有可调主动带轮组件300并一定是同时变化的，既可以使所有可调主动带轮组件300同步变化，也可以按照相邻的可调主动带轮组件300依次递进的方式变化。

张紧单元400将同步带2/楔形带2张紧可采用压紧方式，也可采用拉紧方式，当采用压紧方式时弹簧422为压缩弹簧，张紧单元400安装于同步带2/楔形带2的外侧；当采用拉紧方式时弹簧422为拉伸弹簧，张紧单元400安装于同步带2/楔形带2的内侧；当传动比变化过大时，因中心距不变化，同步带2/楔形带2的长度也不变，而轮径变化剧烈，此时被动张紧组件420无法有效保持同步带2/楔形带2的张紧力，因此主动张紧组件430的张紧力控制电机431驱动张紧回转直线转换机构432运动，使得张紧回转直线转换机构432的丝杆螺母位置发生变化，以保持输入带轮组件100、输出带轮组件200和同步带2/楔形带2之间有适当的张紧力。

如图8～图11所示，一种自动变速装置通过控制主动带轮轮缘301和从动带轮轮缘202的工作半径来实现传动比变化，工作状态包括最小传动比状态i₁，最大传动比状态i₂，中间传动比状态i₃及其传动比切换状态i₄。

设从动带轮202的工作半径r₂₀不变，最小传动比状态i₁是m₀个部分带轮达到工作半径r₁₂时，此时传动比i₁＝r₂₀/r₁₂；最大传动比状态i₂是m₀个部分带轮达到工作半径r₁₁时，此时传动比i₂＝r₂₀/r₁₁；中间传动比状态i₃是m₀个部分带轮达到工作半径r₁₃时，此时传动比i₃＝r₂₀/r₁₃；传动比切换状态是指1个带轮工作半径已经调整到i₃₂，而其余的带轮工作半径由i₃₁向i₃₂调整的状态过程。

实施例2

本实施例提供一种自动变速装置，其主动和从动带轮都是主动可调的，如图12～图14所示。

该实施例的同样包括输入带轮组件100、输出带轮组件200、同步带2/楔形带2、张紧单元400、监测控制单元和壳体1。

不同的是输出带轮组件200，其包括输出轴201，带轮基座102，集流环103，轴承104、卡簧105，m₀个可调主动带轮组件300等。其中可调主动带轮组件300包括主动带轮301，联轴器302，电机总成303，丝杠304，滚动螺母305，轴承306，内直线轴承307，锁紧卡簧308等。也就是将原有的输入带轮组件100中的输入轴101替换为输出轴201，其余结构均不变，配合关系不变，工作原理不变。

此时的从动带轮也具有半径可变的能力，控制输出带轮组件200的m₀个滚动螺母305的工作位置，就可以实现动态调整从动带轮的工作半径；当m₀个部分带轮达到工作半径r₂₁最小时，此时m₀个部分带轮共同组成了一个完整的带轮结构；当m₀个滚动螺母305被退出到最大极限位置时，m₀个部分带轮所形成的带轮工作半径r₂₂最大；当m₀个滚动螺母305位于中间位置状态时，m₀个部分带轮所形成的带轮工作半径r₂₃。

最小传动比状态i₁是输入带轮组件100的m₀个部分带轮达到工作半径r₁₂，输出带轮组件200的m₀个部分带轮达到工作半径r₂₁时，此时传动比i₁＝r₂₁/r₁₂；最大传动比状态i₂是输入带轮组件100的m₀个部分带轮达到工作半径r₁₁，输出带轮组件200的m₀个部分带轮达到工作半径r₂₂时，此时传动比i₂＝r₂₂/r₁₁；中间传动比状态i₃是指输入带轮组件100的m₀个部分带轮达到工作半径r₁₃，输出带轮组件200的m₀个部分带轮达到工作半径r₂₃时，此时传动比i₃＝r₂₃/r₁₃；传动比切换状态是指输入带轮组件100和输出带轮组件200各自调整其中一个带轮工作半径变化的过程。

实施例3

本实施例提供一种自动变速装置，如图15～18所示，此装置包括输入带轮组件100、输出带轮组件200、同步带2/楔形带2、张紧单元400、监测控制单元和壳体1。其中，输出带轮组件200、张紧单元400、监测控制单元和壳体的结构与实施例1中对应组件的结构相同。同时，本实施例中采用楔形带作为传动带，输入带轮组件100的结构如下所述。

具体的，输入带轮组件100，其包括输入轴101，带轮基座102，带轮基座轴承106，输入轴轴承104，卡簧105-1，卡簧105-2，推动装置500，伸缩带轮组件600，传动杆件700等。

输入轴101是一个空心圆柱体，空心圆柱体的外侧的两侧设有下凹的第一环形台阶面和第二环形台阶面，在第一环形台阶面的外侧设有第一环形凹槽，在第二环形台阶面的外侧设有第二环形凹槽；输入轴轴承104的内圈紧固在第一环形台阶面上，卡簧105-2紧固在第一环形凹槽内，并与输入轴轴承104的内圈的外侧相接触，带轮基座轴承106的内圈紧固在第二环形台阶面上，卡簧105-1紧固在第二环形凹槽内，并与带轮基座轴承106的内圈的外侧相接触；输入轴101的内侧圆柱面的左侧设有第一下凹圆柱面，右侧设有第二下凹圆柱面，第二下凹圆柱面上设有一定长度的沿轴向的导向滑槽，第一下凹圆柱面的中间位置处设有第三环形凹槽。输入轴101通过输入轴轴承104安装在壳体1的输入轴轴承安装孔内。

带轮基座102主体是空心圆柱，带轮基座102主体空心圆柱的内侧面的左端设有一环形凸台；空心圆柱的外侧均布有m₀(m₀≥3)个圆柱形导向壳体，圆柱形导向壳体呈空心圆柱状，m₀(m₀≥3)个基座的空心圆柱的轴线指向带轮基座102主体空心圆柱的中心，圆柱形导向壳体的底端与带轮基座102主体空心圆柱相连接；圆柱形导向壳体的空心圆柱的内侧面在顶端处设有导向滑槽。

推动装置500包括推动电机总成501，联轴器502，丝杠503，滚动螺母504，推力轴承505，内直线轴承506，承托盘507，锁紧卡簧508，丝杠轴承509、限位轴承510，卡簧511。

丝杠503截面呈“中”字形圆柱结构，中间圆柱结构是丝杠结构，左侧和右侧依次为第一下凹台阶面和第二下凹台阶面，在第一下凹台阶面的中间位置处设有第一环形凹槽，第二下凹台阶面的末端设有第二环形凹槽。

滚动螺母504的主体为空心圆柱体结构，滚动螺母504外侧面具有4个圆柱台阶面，从左向右圆柱面直径依次增大，并依次为第一圆柱面，第二圆柱面，第三圆柱面和第四圆柱面，第二圆柱面的外侧设有第四环形凹槽，第一圆柱面的外侧面上设有沿轴向的导向凸台；滚动螺母504的空心圆柱内侧面上设有丝杆螺母传动结构。

承托盘507包括第一空心圆柱体和第二空心圆柱体，第一空心圆柱体右端面与第二空心圆柱体的左端面紧固，第一空心圆柱体的内径较第二空心圆柱体的内径小，第一空心圆柱体的外径较第二空心圆柱体的外径小。

伸缩带轮组件600包括主动带轮轮缘601，T形连接杆602；主动带轮轮缘601的头部呈扇形结构，主动带轮轮缘601的头部外缘设置有1/m₀个带轮齿形结构，带轮齿形为楔形带齿形；T形连接杆602包括一个长方体和一个圆柱杆，一个圆柱杆的上端面与长方体下端面中心位置贴合，圆柱杆的外侧面设有导向凸台，导向凸台沿着圆柱杆的轴向方向；T形连接杆602的长方体紧固在主动带轮轮缘601的扇形结构正下方。

传动杆件700包括推动杆701，卡簧702，连接轴703，连接轴承704，连接轴705，连接轴承706，U形固定座707和708。推动杆701本体实心圆柱杆状，两端各设有空心圆柱状的第一轴套和第二轴套，第一轴套和第二轴套相互平行；U形固定座707和U形固定座708的结构一致，结构呈U形，包括三个安装板，第三安装板平放于第一安装板和第二安装板的中间，第一安装板和第二安装板的中间位置设有直径大小一样的圆孔，且圆孔同轴；连接轴703，连接轴705结构相同，呈实心圆柱状，两侧设有第一环形凹槽和第二环形凹槽；连接轴703紧固在连接轴承704的内圈上，连接轴承704的外圈紧固在推动杆701的第一轴套内，连接轴703的两端分别紧固在U形固定座707的第一安装板和第二安装板的圆孔中，两个卡簧702分别位于U形固定座707的第一安装板和第二安装板的外侧，且分别紧固于连接轴703的第一环形凹槽和第二环形凹槽内；同理，连接轴705紧固在连接轴承706的内圈上，连接轴承706的外圈紧固在推动杆701的第二轴套内，连接轴705的两端分别紧固在U形固定座708的第一安装板和第二安装板的圆孔中，两个卡簧702分别位于U形固定座708的第一安装板和第二安装板的外侧，且分别紧固于连接轴705的第一环形凹槽和第二环形凹槽内。

推动电机总成501含有推动电机、减速器，推动电机总成501的输出轴通过联轴器502与丝杠503的左侧端面相连，推动电机总成501安装固定于壳体1上。

丝杠503位于输入轴101的内部，带轮基座102位于输入轴101的外部，m₀个伸缩带轮组件600分别连接于带轮基座102的m₀个圆柱形导向壳体内；丝杠轴承509的内圈紧固于丝杠503的第一下凹台阶面上，轴承509的外圈紧固于输入轴101的第一下凹圆柱面上，卡簧511紧固于丝杠503的第一环形凹槽和输入轴101的第三环形凹槽内，并与轴承509的内圈的外侧面贴合；带轮基座102主体的空心圆柱的内侧面与带轮基座轴承106的外圈紧密贴合，带轮基座轴承106的内侧端面与环形凸台贴合，带轮基座轴承106的外侧端面与卡簧105贴合，且卡簧105紧固在输入轴101的第二环形凹槽内；m₀个伸缩带轮组件600通过T形连接杆602安装于带轮基座102的导向滑槽内，T形连接杆602的圆柱杆的导向凸台与带轮基座102的导向滑槽贴合，T形连接杆602的圆柱杆的导向凸台沿着带轮基座102的导向滑槽伸缩滑动。

丝杠503安装于滚动螺母504内，滚动螺母504的第一圆柱面位于丝杠503和输入轴101之间，滚动螺母504的导向凸台沿输入轴101第二下凹圆柱面的导向滑槽滑动，且滚动螺母504的导向凸台与输入轴101的的导向滑槽相贴合，承托盘507空套在滚动螺母504的圆柱面2的外侧；滚动螺母504通过丝杆螺母传动结构进行传动；承托盘507的第二空心圆柱体的表面与内直线轴承506的外圈紧密贴合，内直线轴承506的外圈的左侧端面与承托盘507的第一空心圆柱体的右侧端面贴合，内直线轴承506的内圈与承托盘507的第二圆柱面贴合；锁紧卡簧508位于滚动螺母504的第四环形凹槽内，并与承托盘507的第一空心圆柱体左侧端面贴合；推力轴承505套装于滚动螺母504的第三圆柱面上，推力轴承505的左侧面与承托盘507的第二空心圆柱体的右侧端面贴合，推力轴承505的右侧面与滚动螺母504的第四圆柱面的左侧端面贴合。

m₀个传动杆件700均布于伸缩带轮组件600和承托盘507之间；传动杆件700的U形固定座708的第三安装板紧固于承托盘507的第二空心圆柱体的左侧面上，传动杆件700的U形固定座707的第三安装板紧固于伸缩带轮组件600的T形连接杆602的长方体的外侧面上，并使伸缩带轮组件600的主动带轮601与带轮基座102同轴布置。

固定在壳体1上的推动电机总成501通过联轴器502带动丝杠504发生转动，滚动螺母504就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，滚动螺母504的导向凸台与输入轴101的导向滑槽的导向作用，从而实现滚动螺母504的沿着输入轴101的轴向直线运动；假设滚动螺母504沿着输入轴101的轴向向左做直线运动时，滚动螺母504通过推力轴承705推动承托盘507向左运动，承托盘507通过m₀个传动杆件700推动对应的m₀个伸缩带轮组件600沿带轮基座102的周向向外移动，从而使得输入带轮组件100的主动带轮轮缘601的名义分度圆增大；反之，假设滚动螺母504沿着输入轴101的轴向向右做直线运动时，输入带轮组件100的主动带轮轮缘601的名义分度圆将减小。

实施例4

本实施例涉及实施例1中的自动变速装置在车辆中的应用，适用于输入/输出的转角相位之间需要保持一定的关系，相位之间不能出现滑差的现象。

车辆的四轮转向系统中，为保证转向过程中瞬时转动中心的位置不变，前轮转角和后轮转角之间呈非线性的比例关系，前轮转角回正到中间位置时后轮转角也要能回正到中间位置，不能出现滑差的现象。为保前/后轮转角在理论上的不断变化的比例关系，在前轮转向梯形和后轮转向梯形之间加入一种自动变速控制系统及其装置。

如图15所示，在前轮转向梯形组件800包括前转向梯形臂801，前转向器810，前转向器壳体802，输出齿轮轴803，转向电机总成804，前转向节805，前转向车轮806，其中前转向器810可以是齿轮齿条式的，前转向器810包括齿轮811和齿条812，齿轮811和齿条812相互啮合，齿条812位于前转向器壳体802内，转向电机总成804驱动前转向器810中的齿轮811转动，齿轮811驱动齿条812在前转向器壳体802内左/右移动，齿条812推动前转向梯形臂801运动，前转向梯形臂801使得前转向车轮806沿着前转向节805的主销轴向转动，实现前轮的转向，同时输出齿轮轴803的齿轮部分与齿条812啮合，齿条812移动的距离转变为输出齿轮轴803的轴输出的转角。

在后轮转向梯形组件900包括前转向梯形臂901，后转向器壳体902，输入齿轮轴903，后转向齿条904，后转向节905，后转向车轮906，输入齿轮轴903的齿轮部分与后转向齿条904啮合，后转向齿条904位于后转向器壳体902内，输入齿轮轴903的输入轴将转角通过输入齿轮传递到后转向齿条904上，后转向齿条904在后转向器壳体902内左/右移动，因此输入齿轮轴903输入转角转变为后转向齿条904的移动距离，后转向齿条904推动后转向梯形臂901运动，后转向梯形臂901使得后转向车轮906沿着后转向节905的主销轴向转动，实现后轮的转向。

当前转向器810的齿条812移动距离S₁后，输出齿轮轴803转动角度为γ₁，前转向车轮806转角发生偏转α°，为保证整车的瞬时转动中心位置不变，后转向车轮906应对应的偏转β°，后转向齿条904应移动距离S₂，输入齿轮轴903转动角度为γ₂，因此前转向车轮806转角发生偏转α°与后转向车轮906应对应的偏转β°之间的关系可以转化为输出齿轮轴803转动角度为γ₁和输入齿轮轴903转动角度为γ₂之间的关系；输出齿轮轴803与输入轴101相连，输入齿轮轴903与输出轴201相连，根据实施例3的方法调整实时传动比i＝γ₂/γ₁满足需求即可。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种自动变速装置，其特征在于：所述自动变速装置包括输入带轮组件、输出带轮组件、同步带/楔形带、张紧单元和壳体；所述输入带轮组件或输出带轮组件的外径可调；所述同步带/楔形带缠绕于输入带轮组件和输出带轮组件上；

所述张紧单元同时包括被动张紧组件和主动张紧组件；所述被动张紧组件以弹簧自带的弹力牵引张紧惰轮组件向同步带/楔形带施加张紧力；所述主动张紧组件包括张紧力控制电机和张紧回转直线转换机构，所述弹簧远离张紧惰轮组件的一端固定在张紧回转直线转换机构的直线运动输出端上，所述张紧力控制电机与张紧回转直线转换机构的回转运动输入端相连接。

2.根据权利要求1所述的自动变速装置，其特征在于，所述张紧回转直线转换机构包括丝杆和丝杆螺母，所述弹簧的一端固定在丝杆螺母上，所述张紧力控制电机能够驱动丝杆旋转，使套在该丝杆上的丝杆螺母沿着丝杆的轴向移动。

3.根据权利要求2所述的自动变速装置，其特征在于，所述张紧单元还包括张紧摆臂机构组件；所述张紧摆臂机构组件包括张紧惰轮组件和张紧臂；所述张紧臂呈Z字形结构，中间是一个长方体结构，两端反向各伸出一个轴，分别为张紧臂转动轴和张紧惰轮轴，所述张紧臂转动轴与壳体转动连接，所述张紧惰轮组件可转动的套在张紧惰轮轴的末端；所述被动张紧组件包括关节轴承，弹簧和减振器；所述关节轴承紧固于张紧惰轮轴的中间位置，其螺杆与减振器的一端相连接；所述减振器的另一端与张紧回转直线转换机构的丝杆的一端相连接，所述张紧回转直线转换机构的丝杆的另一端与张紧力控制电机的输出轴相连接；所述张紧回转直线转换机构的丝杆螺母套在对应的丝杆上，并与该丝杆相配合；所述弹簧套在减振器外，其两端分别固定安装在关节轴承的螺杆和张紧回转直线转换机构的丝杆螺母上；所述张紧力控制电机摆动安装于壳体上。

4.根据权利要求1所述的自动变速装置，其特征在于，所述自动变速装置还包括监测控制单元，所述检测控制单元包括位于张紧力控制电机上的位置传感器和位于输入带轮组件或输出带轮组件的电机上的位置传感器及配套的控制电路。

5.根据权利要求1所述的自动变速装置，其特征在于，所述输入带轮组件包括输入轴、带轮基座、集流环和可调主动带轮组件；

所述带轮基座包括一个空心圆柱；所述空心圆柱外部中间处周向均布有至少三个圆柱形导向壳体，所述圆柱形导向壳体根部与所述空心圆柱的外部相连；

所述输入轴是一个实心圆柱体，设置在带轮基座空心圆柱的空腔中；所述集流环紧固在输入轴的实心圆柱体上；每个带轮基座的圆柱形导向壳体内紧固一个可调主动带轮组件；所述输入轴可旋转的安装在壳体上；

所述可调主动带轮组件包括主动带轮轮缘、电机总成、丝杠、滚动螺母、丝杠轴承和内直线轴承；

所述主动带轮轮缘的头部是扇形结构，主动带轮轮缘的头部外缘是带轮齿形结构，其下部为圆柱体，所述圆柱体外侧端部设有空心圆柱凹槽；所述滚动螺母是空心圆柱结构，其一端紧固于主动带轮轮缘的空心圆柱凹槽内，另一端套在带轮基座的圆柱形导向壳体内，其外侧设有的至少一个轴向分布凸台与带轮基座的圆柱形导向壳体内侧设有的至少一个轴向分布凹槽紧密配合，使得滚动螺母能沿着上述轴向分布凹槽方向上进行滑动；所述丝杠的中部是设有传动螺纹的丝杠结构；所述滚动螺母套在丝杠外，其空心圆柱内侧面上设有丝杆螺母传动结构，与丝杠相配合组成丝杆螺母传动机构进行传动；所述滚动螺母与主动带轮轮缘相连接的一端内侧与丝杠的一端之间设有内直线轴承；所述丝杠的另一端外侧与带轮基座的圆柱形导向壳体内侧之间设有丝杠轴承；所述电机总成固定在带轮基座圆柱形导向壳体内的底部，其输出轴与丝杠上设有丝杠轴承的一端相连接，驱动丝杠旋转。

6.根据权利要求5所述的自动变速装置，其特征在于，既可以所有可调主动带轮组件同步变化，也可以按照相邻的可调主动带轮组件依次递进的方式变化。

7.根据权利要求1所述的自动变速装置，其特征在于，所述输入带轮组件包括输入轴、带轮基座、推动装置、伸缩带轮组件和传动杆件；

所述带轮基座包括一个主体空心圆柱，所述主体空心圆柱的外侧均布有至少三个圆柱形导向壳体，所述圆柱形导向壳体的底端与带轮基座的主体空心圆柱相连接；所述带轮基座的圆柱形导向壳体内侧面在顶端处设有导向滑槽；

所述输入轴是一个空心圆柱体，其中部穿过带轮基座的主体空心圆柱的空腔，并与该主体空心圆柱可旋转的连接在一起，其一端可旋转的安装在壳体上，其另一端的内侧设有导向滑槽；

所述推动装置包括推动电机总成、丝杠，滚动螺母和承托盘；

所述推动电机总成的输出轴与丝杠的一端相连，并安装固定于壳体上；

所述丝杠的中部是设有传动螺纹的丝杠结构，可旋转的套在输入轴的空心圆柱内；

所述滚动螺母为空心圆柱体结构，套在丝杠外，其空心圆柱内侧面上设有丝杆螺母传动结构，与丝杠相配合组成丝杆螺母传动机构进行传动；所述滚轮螺母靠近推动电机总成一端的外侧设有沿轴向的导向凸台，并伸入到输入轴主体空心圆柱内，与输入轴的导向滑槽相配合；

所述承托盘可旋转的套在滚动螺母的外侧，与滚动螺母一起沿轴向移动；

每个带轮基座的圆柱形导向壳体与一个伸缩带轮组件相连接；所述伸缩带轮组件包括主动带轮轮缘和T形连接杆；所述主动带轮轮缘的头部呈扇形结构，其外缘设置有带轮齿形结构，带轮齿形为楔形带齿形；所述T形连接杆包括一个长方体和一个圆柱杆，所述圆柱杆的上端面与长方体下端面中心位置贴合；所述T形连接杆的长方体紧固在主动带轮轮缘的扇形结构正下方；所述T形连接杆的圆柱杆可滑动的伸入带轮基座的圆柱形导向壳体内；

所述传动杆件包括推动杆、连接轴、U形固定座；所述推动杆包括一实心圆柱杆，其两端各设有空心圆柱状的第一轴套和第二轴套，第一轴套和第二轴套相互平行；所述U形固定座呈U形，包括三个安装板，第三安装板平放于第一安装板和第二安装板的中间，所述连接轴的两端固定安装在第一安装板和第二安装板上；所述推动杆的两个轴套分别可转动的套在两个U形固定座的连接轴上；

每个传动杆件设置于一个伸缩带轮组件和承托盘之间，一个所述U形固定座的第三安装板紧固于承托盘的侧面上，另一个U形固定座的第三安装板紧固于伸缩带轮组件的T形连接杆的长方体的外侧面上，并使伸缩带轮组件的主动带轮轮缘与带轮基座同轴布置。

8.根据权利要求1所述的自动变速装置，其特征在于，所述输出带轮组件包括输出轴和从动带轮；所述输出轴是一个实心轴，其可旋转的安装在壳体上；所述从动带轮固定安装在输出轴的中部。

9.根据权利要求1所述的自动变速装置，其特征在于，所述输出带轮组件的结构与权利要求5或7所述的自动变速装置中的输入带轮组件的结构相同，仅将输入轴替换为输出轴。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆安装有如权利要求1-9中任意一项所述的自动变速装置。