一种具有弹性偏压皮带接触元件的可变直径皮带轮的连续可变传动系统

摘要

一个连续可变传动系统有一确定的可变直径皮带轮。当可变直径皮带轮的有效直径变化时，一张紧皮带轮将传动皮带上的张力保持在一预定的范围。可变直径皮带轮的有效直径由在沿预定方向施偏压于多个皮带接触元件的弹性力和沿相反方向作用在多个皮带接触元件上的径向力之间的平衡决定的。在实施例中，弹性力对多个皮带接触元件向外施加偏压，以及径向力是通过移动张紧皮带轮以便增加在传动皮带上的张力而产生的。

说明书

本发明涉及一种连续可变传动系统，尤其是涉及那种具有多个相对一旋转轴以环形方式设置的弹性偏压皮带接触元件的可变直径皮带轮。

在这类可大致被称为传动系统的连续可变传动系统中，一条皮带连接一对皮带轮，其中至少一个皮带轮可确定一个大概的有效直径连续范围，这些类型的传动系统一般分为二类：（a）那些使用V型皮带或其变型（如链环或链条）用以将动力从一个皮带轮传递到另一个皮带轮上的系统。（b）那些在可变直径皮带轮之间使用平的，挠性皮带的传动系统。

在本领域内的技术人员已逐渐认识到，应用平皮带的连续可变传动系统所具有的显著重要的优点要高于使用V型皮带的那些系统之上。就使用V型皮带的这种系统而言，皮带可以由各种成份组成并且一般具有一种呈梯形的截面。皮带从一动力源，如电机或马达，以一种速度把旋转运动传递到输出轴上，该输出轴则以不同的速度旋转，在从动力源获得的输入速度与输出速度之间的速度比是呈连续形式从最小值至最大值可以变化的，这种变化依赖于皮带和皮带轮系统的几何形式。V型皮带由外轴向力压在两皮带轮的任意一个中的平滑的、呈锥状的外表面之间。这些轴向力在皮带的二侧面上施加一压力以防止其滑动。在工作时由作用于锥状表面上的轴向载荷的变化所产生的位移，使两皮带轮间的V型皮带的径向位置改变，直至获得力平衡或到达一限制范围挡块为止。

对于大的传递扭矩，施加在呈锥状的外表面上的轴向力在V型皮带上产生很大的侧向压力。这就需要V型皮带具有很大的厚度以抵御其侧向上的损坏。这个厚度会增加作用在皮带上的离心力，并且产生更高的皮带张力载荷。此外，由于皮带厚度的增加，皮带轮尺寸由于在所给出的最小皮带轮半径范围内更高的应力载荷的结果也必须增大。并且，作用在V型皮带两侧面上的摩擦力势必将其粘附在呈锥形状的表面上，因此，当V型皮带脱离开任何一个皮带轮就一定会受到来自两锥状表面间连续地“拉拨”。这就导致大量的摩擦损耗，而且也会导致对V型皮带系统的整个效率及其工作寿命产生不利影响的皮带疲劳。因此，虽然可变速V型皮带传动轮正在广泛的应用，但它们对于小尺寸设备来说在传递动力的能力方面受到了严格的限制。

由于使用V型皮带这些固有的缺陷，连续可变传动方式的第二种类已经发展起来，这一种类大致被称为平皮带连续可变传动方式。正如名称所认定的，平皮带被用于驱动和被驱动皮带轮总成之间，皮带轮为获得所需的速度比率的变化其直径是可动态改变的。在两个皮带轮边缘之间不需要轴向运动，然而，有必要改变个别皮带轮总成的有效直径。在一特定的有效系统中，这种有效直径的变化是使在每个皮带轮中的环形排列的一些皮带接触元件一起径向向内或向外移动来完成的。以此改变皮带轮总成的有效直径。这种可变速平皮带传动方式和与其相联系的控制系统公开在美国专利号4，295，836;4，591，351;4，714，452和4，768，996中，在除上述第一项专利外的所有上述专利中，可变直径皮带轮包括一对皮带轮边缘件，一组皮带接触元件在这对边缘件之间延伸，并且皮带接触元件可同时在径向方向移动以改变该皮带轮的有效直径。

每个皮带轮总成包括由两对盘状元件组成的两个边缘元件（盘状元件分别表示为内盘元件和外盘元件），盘状元件是相互同心的并互相紧邻设置。相邻盘状元件中的每一个都有一系列的螺旋槽或导槽。盘状元件之一的导槽在相反方向上相对于另一盘状件的导槽定位。皮带接触元件的各端处于两相邻盘状件螺旋导槽的交汇点处。这样，皮带接触元件位置的径向调整可通过内盘元件与外盘元件之间的旋转位移来完成。当然，这种旋转位移是同时完成的并且与皮带轮总成的另一端上的盘状元件协调一致地完成的。

由上述列举的先有技术所叙述的用于在内盘元件和外盘元件之间建立相互角度关系的机械装置，在制造上相当复杂和昂贵。本发明朝着可变直径皮带轮的目标，在此皮带轮中，内盘元件和外盘元件是相互间具有弹性偏压的，并且，通过改变在传动皮带上的张力而产生皮带轮有效直径的变化。

本发明是一种连续可变速比的传动系统，它至少有一可变直径的皮带轮，并且至少有一个第二皮带轮，一个传动皮带，该皮带将至少一个第二皮带轮与可变直径皮带轮相连，一个在传动皮带上保持至少一最小张力的装置。可变直径皮带轮具有多个有弹性偏压的，对一旋转轴以环形方式排列的皮带接触元件。该环形的直径即为可变直径皮带轮的有效直径。可变直径皮带轮的皮带接触元件响应张力的大小，在径向方向上的最大和最小范围之间是可移动的，以改变可变直径皮带轮的有效直径。连续可变传动系统还有用于改变作用在皮带接触元件上的弹力的装置，以改变皮带接触元件的位置，由此改变可变直径皮带轮的直径。

本发明的一个目的是一连续可变传动系统，它具有长度不变的传动皮带，将可变直径皮带轮与至少一个直径不变的皮带轮相连。

本发明的另一目的是一连续可变传动系统，在该系统中，可变直径皮带轮的有效直径作为传动皮带上的张力的一个函数是可变的。

本发明的另一目的是一连续可变传动系统，在该系统中，可变直径皮带轮的有效直径是可变直径皮带轮旋转速度的一个函数。

本发明的另一目的是一可变直径皮带轮，在该皮带轮中，皮带接触元件通过一使相邻盘状元件相对转动的弹力偏向于最大径向位置。

本发明的另一目的是一可变直径皮带轮，在该皮带轮中，皮带接触元件通过一使相邻盘状元件相对转动的弹力偏向于最小径向位置。

本发明的另一目的是一可变直径皮带轮，在该皮带轮中，当可变直径皮带轮总成的旋转速度增加时，加到皮带接触元件上的配重增大了离心力，该离心力使皮带接触元件产生向外位移。

本发明的又一目的是一可变直径皮带轮，在该皮带轮中，离心力被用于相互旋转相邻盘状元件，以使皮带接触元件产生径向位移。

本发明的这些或其他的目的在联系着附图阅读本发明的详细说明后将会更明确。

图1是一连续可变传动系统的第一实施例的侧视图;

图2是图1所示的可变直径皮带轮第一实施例的截面图;

图3是表示第一和第二导槽细节的可变直径皮带轮的侧视图;

图4是图1所示的可变直径皮带轮的第二实施例的截面图。

图5是图1所示的可变直径皮带轮的第三实施例的截面图。

图6是表示沿图5示出的断面6-6方向的可变直径皮带轮第三实施例的断面图。

图7是表示使用螺旋盘簧的替代实施例的截面图。

图8是连续可变传动系统的第二实施例的侧视图;

图9是在图8所示的连续可变传动系统中可变直径皮带轮的第一实施例的截面图;

图10是使用在图8的那种连续可变传动系统类型中的可变直径皮带轮的第二实施例的截面图;

图11是使用在图8的那种连续可变传动系统类型中的可变直径皮带轮的第三实施例的截面图;

图12是使用在图8的那种连续可变传动系统类型中的可变直径皮带轮的第四实施例的截面图;

图13是具有多个被驱动装置的连续可变传动系统的侧视图。

图1表示了连续可变传动系统的第一实施例。在本实施例中，可变直径皮带轮由一旋转动力源驱动，诸如内燃发动机、电机、涡轮机或本领域所熟知的任何其他动力源。可变直径皮带轮在图2中极详细的表示出，且就是由库姆在美图专利4，295，831所描述的那种型式，它有一对内盘和外盘状元件以环形方式支撑多个皮带接触元件。皮带接触元件的两端安装在相邻内盘状和外盘状元件所具有的导向槽的交汇点处。正如库姆所描述的，内盘元件相对于外盘元件旋转在径向方向上改变交叉导槽的交汇点。当相邻的内盘和外盘元件互相相对旋转时，因为皮带接触元件安装在这些导槽的交汇点，因此，皮带接触元件在径向上会产生位移。反之，在传动带的张力上的一变化就会造成皮带接触元件的位移，此位移将是内盘元件相对于外盘元件转动。在图1所叙述的实施例中，内盘元件被施以弹性偏压，相对于外盘元件实现某一预定的旋转定位或位置。在此预定的旋转位置，多个皮带接触元件移到其最大径向范围，这样，由皮带接触元件形成的圆具有一最大直径。

传动皮带12将旋转扭矩从可变直径皮带轮10传递到至少一个另外的皮带轮上，如固定直径皮带轮14，皮带轮14的轴16与一被驱动装置20的旋转输入轴相连。虽然在图1中只示出一个定直径皮带轮和一个被驱动装置，但本领域中的技术人员会认识到，传动带12可连接两个或更多的皮带轮，每个皮带轮可连接一独立的被驱动装置，如图13所示。再参见图1，皮带轮14可直接安装在被驱动装置20的输入轴上，或者，也可通过齿轮装置、链条装置、万向节装置或本领域中为人所知的其它任何装置等与输入装置20的输入轴相连接。

被驱动装置20可以是一用于自动车辆的交流发电机，一种用于动力辅助装备的液压泵或气泵、一种用于空调设备的压缩机、一种用于增压系统的压缩机或者是响应旋转输入的任何其他形式的装置。

该连续可变传动系统有一张紧皮带轮18，且可以包括一个或更多的惰性皮带轮，如惰性皮带轮22。张紧皮带轮18是与一调整器24相连，调整器24可操纵使张紧轮位移以伴随着传动带12而改变路径，在传动带12上的张力也随之增加。

这种连续可变传动系统的工作状况将相应于一典型的汽车应用来描述，在这项应用中，连续可变皮带轮总成是由一内燃机驱动的，并且被驱动装置20是一用于动力控制或动力制动的流量泵。流量泵一般在旋转速度的一个预定范围内具有最大的效率。流量泵的效率在旋转速度低于或超出此旋转速度的预定范围时下降。因此，就需要有可变直径皮带轮总成的这样的直径，即在低引擎速度时，如引擎的空载速度，其直径有最大值，而在高速时，其直径有最小值。

参见图1，在低引擎速度时，张紧皮带轮18通过调整器24全部收缩，并到达一位置，这个位置可在传动皮带12上产生足够的张力以使皮带轮14随着可变直径皮带轮10的转动而旋转。在这种状态下，可变直径皮带轮10的内盘元件被施以弹性偏压，沿某一方向相对外盘元件旋转，这样使得皮带接触元件朝其最大直径范围位移。当可变直径皮带轮的皮带接触元件处在其最大直径范围处时，传动皮带12的路径就如图1中所示。在这些条件下，可变直径皮带轮10的有效直径要比皮带轮14的直径大的多。因此，被驱动装置或流量泵20的输入旋转速度要比可变直径皮带轮的旋转速度大，因而会在一较有效的范围内运转。

在该引擎的速度加大时，流量泵的旋转速度增加，直到该流量泵的速度达到其最大有效范围内一预定的速度。引擎速度进一步的增加可由一控制装置（未示出）探测出，该控制装置将驱动调整器24使其将张紧皮带轮18沿箭头25的方向朝虚线所示位置移动。这样会增加在传动带12上的张力，并产生一径向力，使可变直径皮带轮的皮带接触元件按箭头27所示向内移动。这样就降低了可变直径皮带轮的有效直径，结果使可变直径皮带轮的转速和流量泵的转速之间的比率下降。最好是在连续可变传动的范围内，流量泵20的旋转速度保持在其最有效的工作范围以内，该范围处在这种引擎速度的范围内应比当两个皮带轮都是固定不变的直径时所处的范围要宽得多。

现在已认识到，如果被驱动装置20是这种类型，就是由于惯性原因，对动力源来说显示一大的起动载荷，如一种车辆传动，调整器24的初始位置可以是如图1虚线部分所示的伸长位置，结果在可变直径皮带轮10的旋转速度和定直径皮带轮14的旋转速度之间的速比有其最小值。然后，在起动惯性力被连续可变传动系统克服之后，调整器24可朝着所示的位置收缩。

对本领域技术人员同样会很明显的是，连续可变传动系统的零件设置是可逆的，可使可变直径皮带轮10与被驱动装置20相连，而旋转动力源与定直径皮带轮14相连。

现在参照图2，这里是对有关图1中所示的可变直径皮带轮10的第一实施例的讨论。可变直径皮带轮有一轮毂26，轮毂有一回转轴线28。轮毂26连接到轴30上，该轴可以是一与旋转动力相连的输入轴或者是一与被驱动装置相连的输出轴，如同图1所述的那样。轮毂26通过螺栓32和垫圈34连接到轴30上。设置在轮毂26的内表面和轴30的外表面上的配合花键36和38将轮毂26固定到轴30上，使它们一起转动。

一对空间上分开的外盘元件40和42固定连接到轮毂26上并垂直于轮毂的转动轴线，一对内盘元件44和46连接在一轴套48上，轴套围绕着轮毂26，并相对其旋转。内盘元件44与外盘元件40平行并与其相邻，同样，内盘元件46平行于外盘元件42并与其相邻。

如图3所示，外盘元件42有多个导向槽50，这些导向槽径向上延伸并以一第一方向螺旋向外延伸。同时，内盘元件46有多个类似的导向槽52，这些导向槽也向外螺旋延伸，但是它们是与第一方向相反，按一个第二方向弯曲的。外盘元件40有类似的多个导向槽50，且内盘元件44也有类似的多个导向槽52。

内盘元件44和46的导槽52各自地交叉于外盘元件40和42旋弹簧产生一个力施加于所述第一盘状元件，使其相对所述第二盘状元件旋转，并且施加于所述第一配重导槽凸台相对于所述第二配重导槽凸台旋转，使所述至少两个配重朝所述旋转轴线移动。

30、根据权利要求28的传动系统，其中所述螺旋弹簧设置在所述两对盘状元件之间。

31、根据权利要求29的传动系统，其中所述螺旋弹簧设置在所说第一盘状元件其中之一的附近并位于并列设置的第二盘状元件的相对一侧。

32、根据权利要求28的传动系统，其中所述可变直径皮带轮，进一步包括：

一弹簧凸缘连接到所述轮毂上，并可与其旋转;

至少两个弹簧支杆围绕所述旋转轴线以对称方式连接到所述弹簧凸缘上;

一扭矩缘连接到所述第二盘状元件的一个上;和

至少两个螺旋盘簧，所述至少两个螺旋盘簧的每一个有其连接到所述至少两个弹簧支杆的一相应杆上的内端和其连接到所述扭矩缘上的外端，所述至少两个螺旋盘簧产生一力促使所述第二盘状元件相对第一盘状元件旋转，以使所述多个皮带接触元件移动到所述最小和最大径向位置其中之一上。

33、根据权利要求28的传动系统，其中所述可变直径皮带轮，进一步包括：

多个狭槽围绕所述轮毂的周圆等距布置;

一扭矩缘连接到所述第二盘状元件中的一个上;和

多个环绕于所述轮毂的螺旋盘簧，所述多个螺旋盘簧的每个有安动皮带上的最大张力。

为了以更稳定的数值保持传动皮带12上的张力，螺旋弹簧56可以在内盘和外盘元件之间的区域以外，如图4所示。在本实施例中，一轮毂64通过螺栓32和垫圈34以及配合花键36和38被连接到轴30上，如相应于图2中的实施例。可变直径皮带轮10有一对连接到轮毂64上的外盘元件44和42，以及一对连接到衬套48上的内盘元件44和46。衬套48，如前面描述的，它是环绕着轮毂64并相对其旋转。

一多层的螺旋弹簧66在外盘元件40和42之间的外部区域环绕在轮毂64周围。螺旋弹簧66可以设置在如所示的外盘元件42的右边，或者设置在外盘元件40的左边，因为这对本领域一技术人员来说是极为明显的。螺旋弹簧66的第一端68安装在轮毂凸缘70设置的孔中，该轮毂凸缘连接在轮毂64上。另一方法，第一端68安装在外盘元件42上设置的孔中，而取消轮毂凸缘70。螺旋弹簧的另一端72安装在旋转的环绕在轮毂64周围的环形盘74上设置的孔中。一环形凸缘76有一圆柱部分78和一边缘部分80。此圆柱部分78连接到环形盘74上，而边缘部分80连接到内盘元件46上，使用多个固定件，如螺钉82或其他本领域已知的方法固定。

如图2实施例表示的，外盘元件40和42有多个图3所示的导向槽50。内盘元件44和46的每一个具有多个导向槽52，这些导向槽与多个导向槽50交叉，并且皮带接触元件54的两端安装在导向槽50和52相互交叉位置处形成的孔中。螺旋弹簧66是预卷的，且产生一旋转力向内盘元件44和46施以偏压，以使内盘元件相对外盘元件40和42沿一方向旋转，从而使得皮带接触元件向其最大径向位置位移。

如针对图2实施例所讨论的，张紧皮带轮18的位移会增加在传动皮带上的张力，该张力在皮带接触元件54上产生一径向力，这促使皮带接触元件向内而改变可变直径皮带轮的有效直径。

在图5和图6所示的是可变直径皮带轮10的另一实施例。在本实施例中，外盘元件40和42与轮毂84连接，而内盘元件44和46与衬套48连接。正如先前描述过的，每个外盘和内盘元件都具有多个径向延伸的导向槽50和52。皮带接触元件54的两端安装在多个导向槽50和52的各交汇点形成的通孔内，并且按一环形方式与轮毂84的旋转轴线同心设置。一环形弹簧凸缘86连接到轮毂84上，并可与其一起旋转，多个弹簧支杆88连接到弹簧凸缘86上。如图6中更清晰地表示的，多个弹簧支杆88以十字形方式与轮毂84的旋转轴线28同心布置的，且支撑多个螺旋弹簧90。在每一螺盘弹簧90的内端部形成一安装片，它被安装在弹簧支杆88的端部开出的狭槽中。一挂钩94形成在螺盘弹簧的另一端，该端安装在一扭矩环96中开出的狭槽中。扭矩环96与内盘元件46的外围相连并与之一起旋转。

尽管所述的实施例有四个以十字形方式的，相对于旋转轴线28对称布置的螺旋盘簧，根据应用以及从可变直径皮带轮到被驱动装置或相反情况所传递扭矩的大小，螺旋盘簧的数量可以是不同的。

一环形盖98有一连接到轮毂84上的内缘100和一在扭矩缘96上延伸的外缘102。环形缘98与弹簧支杆88的端部相接触。该端部是连接弹簧凸缘端部的相对端，环形缘98防止螺旋盘簧的轴向位移以及固定片92从弹簧支杆88端部开出的狭槽中脱离啮合。环形盖也用于作为保护螺旋盘簧90免受脏物或机械损伤的防护壳体。螺旋盘簧90是预先卷紧的，且产生一施加在内盘元件44和46上的力，以使内盘元件相对于外盘元件沿一方向旋转，这个力如同在图2和4所讨论的螺旋弹簧56和66一样，使得皮带接触元件以同一种方式朝其最大径向范围移动。

如在前面实施例中所述，由张紧皮带轮18增加了在传动皮带12上的张力，该张力增加了在皮带接触元件54上作用一径向力的传动皮带上的张力，这个张力使得皮带接触元件向内移动，以减小可变直径皮带轮的有效直径。皮带接触元件54的向内移动引起内盘元件44和46相对于外盘元件44和46沿一方向旋转，该方向与由螺旋盘簧90提供的旋转力方向相反。皮带接触元件的径向位置是由张紧皮带轮18在传动皮带12上产生的张力所确定的。

图7中所示的可变直径皮带轮的实施例与图5和图6中所示的那种相似。本实施例中，在螺盘簧190内端处的固定片192安装在轮毂196中开出的狭槽194内。螺旋盘簧190的另一端备有挂钩19，该挂钩安装在扭矩缘202中开出的狭槽200内，该扭矩缘与内盘元件44或46其中之一相连。在本实施例中，轮毂196与图5中所示的轮毂84相同，而扭矩缘202与扭矩缘96相同。环形盖204，如图5中所示的环形盖98，可用于保护螺旋盘簧190抵御外界的污染并使其保持在该位置上。

图7所示实施例工作状况与图4，5和6所示的实施例完全相同。

在图8中所示的为连续可变传动系统的另一实施例，在本实施例中，可变直径皮带轮的皮带接触元件54由弹性元件施以偏压并沿径向朝向转动轴线移至其最小径向程度，弹性元件是如图2和图4中所述实施例的螺旋弹簧56或66，或者是如图6和图7所示，相应的螺旋盘簧90或190。如相应于图9将作出的解释那样，配重可以加到皮带接触元件54的两端。当可变直径皮带轮110旋转时，配重增加了作用在皮带接触元件54上的离心力，促使皮带接触元件54向外朝着其最大径向范围移动。正如本技术领域所知的，推动皮带接触元件的离心力是加配重的皮带接触元件54的重量、离旋转轴线的径向距离和可变直径皮带轮的旋转速度平方的函数。

在图8的讨论中，如图1中所示出的相同元件具有同样的参考数字。可变直径皮带轮110是由一旋转动力源（未示出）所驱动，该动力源产生使可变直径皮带轮110旋转的扭矩。传动皮带12将可变直径皮带轮110的转动扭矩传递到至少一个第二皮带轮上，比如固定直径皮带轮14，该皮带轮的输出轴16与一被驱动装置20相连。如在连续可变传动系统的前述实施例中那样，被驱动装置20可以是一响应一旋转输入以完成所需功能的任何一种型式的装置。也可以理解成在任何所给出的实际应用中，传动皮带12可以与如图13上所示的两个或更多的被驱动装置相配合。

张紧皮带轮18由一弹性调整器104施以偏压，调整器有一弹性元件，如螺旋弹簧106，偏压作用在传动皮带12上产生一张力，以便连接到被驱动装置20上的固定直径皮带轮14与可变直径皮带轮总成110一起旋转。连续可变传动系统也可包括其他皮带轮，如惰性皮带轮22，用于本领域所熟知的目的。

如图8所示，在连续可变传动系统的初始状态，可变直径皮带轮110的皮带接触元件被施以弹性偏压到其最内的径向位置，弹性调整器104处在它的伸出状态。在弹性调整器104的伸出状态下，张紧皮带轮18绷紧在传动皮带12中的松驰部分，并产生所需的张力，以便使传动皮带12与可变直径皮带轮110的皮带接触元件54之间，和固定直径皮带轮14之间的摩擦力足以促使固定直径皮带轮与可变直径皮带轮110的转动而旋转。当可变直径皮带轮的转动速度增加时，加配重的皮带接触元件54由离心力作用迫使其沿径向方向向外移动。当作用在加配重的皮带接触元件54上的离心力超过促使皮带接触元件朝其最内径向位置移动的可变直径皮带轮110的弹性弹簧力，以及在传动皮带12上的张紧皮带轮18作用的力时，在相对力作用平衡之前，加配重的皮带接触元件将会向外移动。

在可变直径皮带轮110中配备的弹簧的弹性比率和弹性调整器104中的弹簧106的弹性比率这样选定：在可变直径皮带轮110的预定旋转速度下，加配重的皮带接触元件54就将移到其最大径向范围，并且张紧皮带轮18将从其初始位置沿箭头108所指方向朝假想线所示位置移动。在加重的皮带接触元件54处在其最大径向位置时，传动皮带12的路径如假想线所示。

此可变传动系统的实施例通过消除对在低速下产生高扭矩的旋转动源的需要，降低了起动被驱动装置旋转时所需的扭矩。

图9中所示为可变直径皮带轮110的第一实施例的详细描述。可变直径皮带轮的基本外形与图2中所示的相同。为识别与图2所示皮带轮元件相同的那些元件，采用了相同的参考标号。

特别是，外盘元件40和42固定地连接到轮毂26上，轮毂26通过螺栓32与轴30相连。内盘元件44和46固定地连接到衬套48上，衬套环绕着轮毂26并可相对于它转动，螺旋弹簧56在内盘元件44和46之间环绕于衬套48。螺旋弹簧56的第一端58连接到内盘元件44上，而另一端60穿过弧形槽62连接到外盘元件42上。然而，在可变直径皮带轮110中，螺旋弹簧56沿某方向预先卷起，这就产生一作用力使内盘元件44和46沿一方向相对外盘元件40和42产生旋转，使皮带接触元件54向其所示最内径向位置移动。

配重112连接到皮带接触元件54的两端。配重112可连接到所有所示的皮带接触元件上，或者，可相对于轮毂旋转轴线只以对称形式连接到选定的皮带接触元件54上。另一方面，可使皮带接触元件本身的质量增加，而省去连接到皮带接触元件端部上的附加配重。这里所用的“加重的皮带接触元件”一词，既包括增加皮带接触元件的质量，也包括如图9所示的加到皮带接触元件两端上的附加重量。

配重112的数目以及各自的质量被选定，以使在一预定旋转速度下，产生的离心力是足以克服作用在内盘和外盘元件上的螺旋弹簧的弹力和由弹簧106所施加在传动皮带12上的张力，并允许加重的皮带接触元件沿径向向外移动，以增加可变直径皮带轮110的有效直径。可变直径皮带轮110的有效直径在当其旋转速度增加、加重的皮带接触元件54达到其最大径向范围之前，以一连续的方式增加。

显然，在可变直径皮带轮的旋转速度下降时，由螺旋弹簧56和在传动皮带12上的张紧皮带轮18产生的力将超出作用在加重的皮带接触元件54上的离心力，并且使皮带接触元件向内径向位移，直到两相对力再次达到平衡为止。

可变直径皮带轮110也可有一对将配重112封于其内的环形壳体元件114，壳体元件位于外盘元件40和42的外部。壳体元件114有一周向地连接到内盘元件44和46上的边缘部分116，壳体元件114作为一个防护罩防止灰尘和污物积累在相邻近的内盘和外盘元件之间，同时也为保护配重112。另一方面，壳体元件可与轮毂26或外盘元件40和42相连。

本领域技术人员会认识到，可变直径皮带轮110的螺旋弹簧56在不影响其运转情况下，可如图4所示位于内盘元件44和46之间的区域外部。

图10表示为可变直径皮带轮110的另一实施例，在此皮带轮中，螺旋弹簧56或66由二个或更多的螺旋盘簧取代，比如图5和6所示的螺旋盘簧90。在本实施例中，螺旋盘簧90以相反方向螺旋，以便内盘元件44和46沿一方向旋转，使皮带接触元件54位移到其最内径向位置，如图所示出的。

图10中所示的可变直径皮带轮110的元件若与图5和6中所描述的可变直径皮带的那些元件相同，就将具有相同的参考标号。参见图10，外盘元件40和42连接到轮毂84上，而内盘元件44和46连接到环绕于轮毂84的衬套48上并可相对衬套旋转。轮毂84通过螺栓32连接到轴30上。轮毂84和轴30如相应图5和6所讨论的，它们具有配合花键以保证可变直径皮带轮110随轴30的转动而转动。弹簧凸缘86连接在轮毂84上并支撑多个弹簧支杆88。螺旋盘簧90连接到每个弹簧支杆88上。每个螺旋盘簧90在其外端部备有一挂钩，该端部连接在扭矩缘96上。扭矩缘96连接到内盘元件44的周边，并可与其旋转。螺旋盘簧90和扭矩缘96的一部分被连接到轮毂84上的环形盖98所包围住，以保护螺旋盘簧免受环境的污染。

如在图9所示实施例中那样，图10所示可变直径皮带轮110有多个配重112连接到皮带接触元件54的两端。配重112可以如图10所示只连接到皮带接触元件的一端，也可以如图9所示连接到皮带接触元件的二端或者如以前讨论过的包括在皮带接触元件54的质量中。另外，配重可以连接到每个皮带接触元件54上，或连接到以相对转动轴线对称方式布置的选定的皮带接触元件54上。

图10中所示实施例的工作状况与图9中所示实施例的工作状况相同，以及与相应图8中所示连续可变传动系统所讨论的一样。

本领域技术人员会认识到可变直径皮带轮110的螺旋盘簧90可由如图7所示螺旋弹簧190来代替，而不会影响其工作状况。

可变直径皮带轮110的另一实施例如在图11所示。在本实施例中，配重从皮带接触元件54的端部移下，并用来单独地使内盘元件44和46相对外盘元件40和42旋转。参见图11，外盘元件40和42连接到轮毂26上，而内盘元件44和46连接到环绕于轮毂26的衬套48上，衬套可相对轮毂转动。轮毂26通过螺栓32固定到轴的端部。在轴和轮毂上分别开设的阴阳配合键槽，将可变直径皮带轮110固定到轴30上用于一起旋转。一螺旋弹簧56在内盘元件44或46中的一个与外盘元件40或42中的一个之间连接，该弹簧产生一力使内盘元件44和46相对外盘元件40和42可旋转地移动，以便皮带接触元件移动到如图所示的最大径向位置。此外，螺旋弹簧56可产生一施偏压于内盘元件44和46的力使其相对外盘元件40和42沿一方向转动，以使皮带接触元件54移向其最小径向位置，这将在下面予以讨论。

第一配重导槽凸台117连接到外盘元件40上并可与其一起旋转。第一配重导槽凸台117有多个第一配重导槽122，这些导槽沿一第一方向径向向外延伸。第二配重导槽凸台118连接到一环形壳体元件126，壳体元件本身又连接到内盘元件44的周边上并可与其一起旋转。第二配重导槽凸台118有多个第二配重槽124，这些导槽沿一个与第一配重导槽相对的方向径向向外延伸，这样第一和第二配重导槽在一预定位置交叉，该位置是由第二配重导槽凸台118相对于第一配重导槽凸台117的旋转定位所确定的。第一和第二配重导槽122和124的形状一般对应于图3所示多个导向槽50和52的形状。

多个配重120滑动地设置在第一和第二配重导槽凸台117和118之间。每个配重都有一对轴颈128，一个轴颈安装在第一配重导槽122中，而另一个轴颈安装在第二配重导槽124中。配重120的径向位置决定着第一配重导槽凸台117相对于第二配重导槽凸台118的旋转定位。由于第一配重导槽凸台117连接到外盘元件40上，而第二配重导槽凸台118连接到内盘元件44上，配重120的位置决定着外盘元件40和42与内盘元件44和46之间的旋转定位。

在可变直径皮带轮110的静止状态中，螺旋弹簧56产生一力使内盘元件44和46相对外盘元件40和42转动，以使多个皮带接触元件54移到其最大径向范围。由螺旋弹簧56引起的内盘元件44和46的转动也使得第一配重导槽凸台117相对第二配重导槽凸台118转动，使得多个配重120移到其最小径向范围。

在工作状态，当可变直径皮带轮110的旋转速度超过一预定速度，多个配重120将产生一离心力，该离心力超出了由螺旋弹簧56所产生的保持多个配重在其最小径向位置的力。多个配重120中的每一个的一对轴颈128分别在第一和第二配重导槽122和124中向外移动，以使第二配重导槽凸台118相对第一配重导槽凸台117旋转。第一和第二配重导槽凸台117和118互相相对转动使内盘元件44和46相对外盘元件40和42转动，使多个皮带接触元件54向内沿径向方向位移，减少了可变直径皮带轮110的有效直径。

如前面指出的，如果螺旋弹簧56产生一力使内盘元件44和46相对外盘元件40和42沿一方向旋转，而使多个皮带接触元件54移到其最小径向范围的话，第一和第二配重导槽122和124的方向相反，以便多个配重120也移到其最小或最内径向位置。这样，在当可变直径皮带轮110的旋转速度超过一预定速度时，由多个配重120产生的离心力将使多个配重发生如前述的，径向向外位移。现在，第一和第二导槽凸台117和118和内盘元件44和46以及外盘元件40和42都全沿一方向转动，使多个皮带接触元件54沿径向向外位移，使可变直径皮带轮的有效直径增加。本技术领域的技术人员可明显看出，图11中所示的可变直径皮带轮110的有效直径是其旋转速度的函数。当如图11所示的元件那样排列时，可变直径皮带轮110的有效直径是在可变直径皮带轮110的旋转速度下降时而增加。然而，如上所述，图11中所示的可变直径皮带轮110的有效直径也可在旋转速度增加时增加，这时，由螺旋弹簧56产生的力是反向向多个皮带接触元件54施以偏压使其移至最内径向位置，并且第一和第二配重导槽的方向相反，以便多个配重仍移至其最内径向位置。

本领域技术人员将会认识到，图12中的螺旋盘簧90可由图7上所示的螺旋盘簧190代替而不影响可变直径皮带轮110的工作状况。

图12表示为图11所示的可变直径皮带轮110的另一实施例，图11中的螺旋弹簧56可由相对图5和10所示和描述的多个螺旋盘簧90代替。图12所示实施例的工作状况与图11所示的相同，而且也可采用其有效直径的变化作为可变直径皮带轮的旋转速度的函数或逆函数。

图13表示一种典型的汽车应用中的连续可变传动系统。在此应用中，传动带12连接了多个与不同被驱动装置相连的皮带轮。在图13中，皮带轮130驱动一气泵132，皮带轮134驱动一交流发电机136，皮带轮138驱动一空气调节压缩机140，皮带轮142驱动一控制流量泵144的动力和皮带轮146驱动一发动机水泵148。调整器150连接到一张紧皮带轮152上以保持在传动皮带12上的张力。调整器可以是外部动力调整器，比如图1中所示的液压或气动调整器24，或图8中所示的弹簧106的弹性调整器。可变直径皮带轮154可以是如图1和8各自讨论的可变直径皮带轮10或可变直径皮带轮110。也应认识到，皮带轮130，134，138，142，或146的任何一个也可以是可变直径皮带轮10或110。

上面已描述了可变直径皮带轮总成的各种实施例，应认识到，作为本领域内的技术人员能够创造出更进一步的实施例，这种实施例可根据这里所述的皮带轮的结构关系，工作原理以及所附的权利要求来完成。