且在附图中，以说明的方式示出了其中本发明可以被实践的具体实施方案。这些实施方案以充分的细节被描述以使本领域的技术人员能够实践本发明，并且应当理解，可以利用其它实施方案并且可以做出改变，而不偏离本发明的实质和范围。因此，下面的详细描述不应当以限制性的意义来理解，并且本发明的范围仅由权利要求及其等同物来界定。
[0062]本发明的实施方案提供无级变速器(CVT) 100,1100,2100和3100，其包括新颖的换挡机构。在图1中示出了 CVT 100的横截面侧视图。在图6中示出了 CVT 1100的横截面侧视图。在图11中示出了 CVT 2100的横截面侧视图。在图16中示出了 CVT 3100的横截面侧视图。这些实施方案的CVT 100、1100、2100和3100也称为无级行星齿轮系。CVT100,1100,2100和3100的部件包括输入组件110，输入组件110直接或间接连接到发动机的曲轴以接收旋转运动。CVT 100、1100、2100和3100还包括输出组件120，输出组件120直接或间接连接到载荷，诸如交通工具的轮胎。输入速度反馈控制组件300、1300,2300和700包括换挡机构的一部分，其直接或间接连接到发动机的曲轴。转矩反馈控制组件400包括直接或间接连接到载荷的换挡机构的一部分。此外，转矩反馈控制组件400是换挡机构的一部分，其采用两个随后描述的星形轮的相位关系控制CVT 100、1100和3100的螺旋换挡控制组件500和CVT 2100的螺旋换挡控制组件800的轴向位置。螺旋换挡控制组件500 (图1的实施方案的CVT)是换挡机构的一部分，其采用转矩反馈控制组件400的轴向位置以控制在CVT 100的输入/输出行星齿轮比组件200内的换挡机构。螺旋换挡控制组件500(图6中的实施方案的CVT)是换挡机构的一部分，其采用转矩反馈控制组件1400的轴向位置以控制在CVT 1100的输入/输出行星齿轮比组件1200内的换挡机构。螺旋换挡控制组件800 (图11的实施方案的CVT)是换挡机构的一部分，其采用转矩反馈控制组件2400的轴向位置以控制在CVT2100的输入/输出行星齿轮比组件2200内的换挡机构。螺旋换挡控制组件500是换挡机构的一部分，其采用转矩反馈控制组件3400的轴向位置以控制图16的输入/输出行星齿轮比组件3200内的换挡机构。相应的CVT的输入/输出行星齿轮比组件200、1200、2200或3200将来自输入组件110的旋转运动传递至输出组件120。在一个实施方案中，输入/输出比组件200是输入/输出行星齿轮组件200。在一个实施方案中，输入/输出比组件1200是输入/输出行星齿轮组件1200。在一个实施方案中，输入/输出比组件2200是输入/输出行星齿轮组件2200。此外，在一个实施方案中，输入/输出比组件3200是输入/输出行星齿轮组件3200。CVT 100、1100、2100和3100通过选择比率将在输入组件110处的旋转输入改变到在输出组件120处的旋转输出。CVT装置的常见示例比具有2:1减速传动到0.5:1超速传动的范围。这意味着，在2:1减速传动下，如果输入具有2000RPM和200英尺镑的转矩，输出将具有1000RPM和400英尺镑的转矩。相反在0.5:1超速传动下，输出将具有4000RPM和100英尺镑的转矩。提供这些数值而没有考虑效率损失。而且，虽然上面设定的比率是常见的示例，但是可以根据应用来使用其它的比率。
[0063]图2A示出了 CVT 100的输入/输出行星齿轮比组件200。图7A示出了 CVT 1100的输入/输出行星齿轮比组件1200。图12A示出了 CVT 2100的输入/输出行星齿轮比组件2200。图17A示出了 CVT 3100的输入/输出行星齿轮比组件3200。转矩经由第一牵引环202从输入组件110进入相应的输入/输出行星齿轮比组件200、1200、2200和3200。输入轴组件110和第一牵引环202可操作地连接。第一牵引环202在接触点222接触行星齿轮206，如在图2B、7B、12B和17B中所提供的近视图中示出的。行星齿轮206围绕它们的轴214各个地旋转并作为组围绕输入/输出组件的轴线220旋转。在接触点224，行星齿轮206接触太阳齿轮212并使太阳齿轮212围绕相应的输入/输出行星齿轮比组件200、1200、2200、3200的轴线220旋转。输入/输出行星齿轮比组件200、1200、2200和3200具有相对大的夹紧力，其将两个牵引环202和204夹紧在一起。来自这个夹紧力的反作用力穿过牵引环202和牵引环204进入行星齿轮206并最终进入太阳齿轮212。使用多个行星齿轮206，该力围绕相应的输入/输出行星齿轮比组件200、1200、2200和3200的轴线220得以平衡。在接触点226，行星齿轮206接触第二牵引环204并围绕其旋转，第二牵引环204可操作地附接至 CVT 100、1100、2100 和 3100 的输出组件 120。CVT 100、1100、2100 和 3100的转矩路径是从输入组件110通过凸轮机构400、1400、2400和3400 (详情如下)至第一牵引环202、至行星齿轮206、接着至第二牵引环204并最终通过输出组件1200离开该装置。部件之间的接触点是如在图2B、7B、12B和17B的近视图中所示出的222至224至226。在输入/输出行星齿轮比组件200、1200、2200和3200中的牵引流体350与牵引环202和牵引环204之间的夹紧力一起允许转矩和RPM从输入组件110传递至输出组件120。
[0064]如上所述，行星齿轮206围绕其轴214旋转。滚子(roller) 216 (或轴承或盖)定位在轴214的端部。滚子216安装在第一定子208中的轨道218中(如在图2C中最佳示出)。第二定子210具有滚子216安装在其中的类似轨道，但是在一个实施方案中，该轨道偏移第一定子208中的轨道。在这个实施方案中，第一定子208固定接地并且完全不旋转。第二定子210可以围绕轴线220相对旋转并因此相对于第一定子208旋转。在第二定子210旋转时，行星齿轮轴214被限制以遵循第一定子208中的轨道218并将获得新的平衡。因此，轴214的角度改变并且该轴相对于该装置的X、Y、Z轴扭转和倾斜，从而改变CVT的比率。如图2C中所示，第一定子208具有定位臂208a，以及第二定子110具有类似的定位臂210a(如图4C中所示)。臂208a定位在直线轨道504内并且臂210a定位在螺旋凸轮502中的螺旋轨道506内。螺旋凸轮502中的直线轨道504和螺旋轨道506组成了螺旋换挡控制组件500的直线轨道和螺旋轨道系统，如下面进一步讨论的，该直线轨道和螺旋轨道系统响应于螺旋换挡控制组件500的轴向位置的变化，形成相应的输入/输出行星齿轮比组件200、1200和3200的定子208和定子210中的相对的相位变化。
[0065]如上所述，CVT 100、1100、2100和3100可以改变从输入至输出的比率。该比率通过从接触点222到轴214的轴线236的距离228除以从第二接触点226到轴214的轴线236的距离230来计算。如图2D、7C、12C和17C所示，该装置处于1:1的比率，因为228和230的长度是相等的。因此，当第二定子210相对于第一定子208旋转时，第一牵引环202与第二牵引环204以相同的RPM运转，行星齿轮206及其轴在X、Y和Z平面中旋转，如在简化图2E、7D、12D和17D中部分示出的。当这种情况发生时，从第一接触点222到轴214的轴线236的距离232变长以及从第三接触点226到轴214的轴线236的距离234变短，从而产生减速传动比。在这种构造中，第二牵引环204比第一牵引环202运转得更慢。以相反方向旋转第二定子210将会得到超速传动，使行星齿轮206及其随附部件旋转使得距离232变短以及距离234变长，并且第二牵引环204比第一牵引环202运转得更快。
[0066]下面描述控制第一定子208和第二定子210之间的旋转的机构。分别参考在图3A、8A和13A中示出的输入速度反馈控制组件300、1300、2300，输入构件110分别是组件300、1300、2300的输入端。输入构件110可以是轴、齿轮、滑轮等。构件110能够可操作地直接连接到发动机曲轴，或通过起动离合器、转矩变换器、转矩缓冲器、齿轮组等可操作地连接到发动机。构件110位输入速度反馈控制组件300、1300、2300输送旋转运动。星形轮304可操作地附接到组件100和组件1100中的输入构件110，而在组件2100中，星形轮304是可滑动地移动的。星形轮304包括圆盘(puck) 312 (在图3B、8B和13B中示出)，其接触构件306上的塔状结构314。在图3B和图8B中，构件306是可滑动地移动的，而在图13B中，构件306是静止的并可操作地连接到输入构件110。换挡重块308通过销316枢转地附接至该组件。销316可以是任何紧固件，诸如销或螺栓。在构件306围绕星形轮304旋转时，换挡重块308围绕轴线220旋转。构件306旋转的越快，则可断定换挡重块308的离心力越大。换挡重块308设计成使得其重心在销316的枢轴点之上，因此，该重块把作用力施加到在滚子318上，滚子318可操作地连接到星形轮304。换挡重块308至滚子318的结构产生沿X轴线的轴向力。输入速度反馈控制组件部300旋转越快，由换挡重块308所产生的轴向力就越大。围绕轴线220布置的多个换挡重块也可以用于达到相同效果。输入速度反馈控制组件300、1300和2300还包括弹簧310。弹簧310被加载预定的力。其目的是使输入速度反馈控制组件300、1300和2300朝向相应的输入/输出行星齿轮比组件200、1200和2200的比率极限偏离。在实践中，这通常是在图3A、8A和13A中示出的“低比率”。另外，被预加载至预定力的弹簧可以放置在系统中的任何位置，其目的是使相应输入/输出行星齿轮比组件200、1200或2200向“低比率”偏离。随着输入速度反馈控制组件300、1300和2300旋转得越快，换挡