CN101398069B - 无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种无级变速器包括输入和输出轴、动轮、齿轮或链轮、环套、环轮、连杆、楔齿、或链条，其中，在动轮中设有环槽，环槽内放置逆向性楔齿，楔齿连接着连杆头部，连杆连接着环轮，通过环套摆动来调节动轮与环轮轴距，借助楔齿锁止和释放状态，经连杆施力推动环轮，改变输入和输出的转速比。这种转速比的改变可在车辆行车过程中进行，且可提供连续且无级的速度变化。该无级变速器特别适用于自行车上的应用，通过调校导线改变环轮与动轮的轴距，此调节对速度变化的大小上是没有任何限制的，变化范围大，又可与动力输入同步进行，并具有结构简单，操控灵活、宁静，磨损低，行驶平顺和大大节省燃料和保持良好变速效果的优点。

Description

无级变速器

技术领域

本发明涉及一种变速器，更具体地说，是有关一种可不间断地平稳地改变运转速度的无级变速器。

背景技术

在各类机动车辆、自行车、机械设备如转床等，广泛地应用着变速器以改变输入与输出的转速比，达到所期望的加速和减速的目的。

传统的变速器主要由大小不同齿轮搭配而成，如汽车手动或自动变速器，具有4到5级变速，每级变速要从上一级转接到下一级，再从后者转接到另一级，操作极为繁复，其间作变动时还会出现短暂的失效。就结构比较简单的自行车的变速器而言，通常采用一种称为塔轮的多个直径大小顺序变化的链轮，其链条在多个链轮的转接是极不通畅的，不仅变级时间长而且会出现偶尔失效。现有市场上可买到各种无级变速器，其中比较可取是一种皮带式无级变速器，它是将皮带套在两个可改变V形槽的直径的圆轮上而形成的，其优点是结构简单，变速容易，只是作功时皮带两侧要承受极大摩擦，使皮带不停地适量弯曲和拉直，容易磨损和断裂，还造成能量损失等。这种皮带式无级变速器也不适于在大马力车辆中使用。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种可平顺而连续改变输入与输出的转速比的无级变速器。该无级变速器的运行方式与传统的全靠摩擦传递动力方式截然不同，其主动轮动力在传递过程中可将摩擦减到最小。

为实现上述目的，本发明的无级变速器包括：

一支架，由两块支承板和一底板组成；

一动轮，它是一作为主动轮的圆轮，在靠近外围设有一环槽，通过输入轴可转动地安装在支承板的上部；

一齿轮，它是一被动轮，通过输出轴可转动地安装在支承座的下部；

一环套，在其内周面上设有一环形凹槽，在其外周面的上下相对部位分别向外突出地设有一凸耳或推动件和一安装套；

一环轮，它是一环状外齿轮，它的外围面上具有中间直径大而凸出的齿部和两侧直径小于齿部齿根圆直径而相对缩进的支承阶台，在内围面上均布地设有若干带孔的安装凸起，例如为4～7个，所述环轮安装在环套中，其齿部插入环套的环形凹槽并与支架下部齿轮的齿部啮合，而其支承阶台与环形凹槽两侧的侧壁的顶面滑动连接，而且环轮是与动轮同心设置的，但又可相对动轮移动而产生达到一定转速变比的可调范围的轴距；

连杆，它的数量是与环轮的凸起的数量相对应的，每一连杆包括一头部和一连杆部，其中，头部具有一中间圆柱部和两个分别位于其两端的圆轴，连杆部是从头部的中间圆柱部径向地延伸，其自由端具有一小孔；

楔齿，其数量与连杆的圆轴数量有关，例如所述楔齿是8～14，即每一连杆上装两个，每一楔齿由两个铰链型圆弧顶面式第一和第二楔块组成，且套在连杆头部的一圆轴上，在所述连杆圆轴上安装楔齿后，各连杆可通过轴承可转动地安装在动轮的环槽中，每一连杆的连杆部的自由端通过销轴与各个环轮的凸起枢轴连接，并且第一和第二楔块通过一弹性件加以张开，使得在动轮转动时其圆弧顶面与动轮的环槽内壁构成逆向性摩擦接触。

如以上所述的无级变速器，其中，所述动轮是由两个扁轮组成，它们各自相对间隔地固定在输入轴上，其环槽相对设置在扁轮靠近外围的内表面上，所述连杆的两圆轴上的楔齿各自位于两个扁轮的环槽内。

如以上所述的无级变速器，其中，所述第一和第二楔块各自具有一铰接的套部和一轴向地设置在该套部外周面上的楔形凸部，所述第一楔块的铰接套部是位于楔形凸部的中间，第二楔块有两个铰接套部分别位于楔形凸部的两侧，第一楔块中间的铰接套部可匹配地插入第二楔块两侧的铰接套部并使它们处于同一轴心在线，而它们的楔形凸部是上下相对的。

如以上所述的无级变速器，其中，所述楔形凸部的侧表面是一平面，顶面是由两条不同半径长度平滑过渡的圆弧构成的圆弧形楔面，圆弧半径在靠近侧表面处较大而在远离侧表面处则较小，所述侧表面上还相对设有一插孔，所述弹性件为弹弓，它的两端卡在插孔内以将第一和第二楔块弹性地推到其圆弧形楔面与动轮的环槽内壁相接触。

为实现上述目的的另一种无级变速器包括：

输入和输出轴，设置在外部支架的轴座中；

一动轮，它是一作为主动轮的圆轮，其中心孔是用于安装输入轴的轴孔，在靠近外围设有一环槽；

一链轮，它是一被动轮，其中心孔是用于安装输出轴的轴孔；

一环套，由一环套部和一从环套部一侧向外延伸形成的套柄部组成，其中，环套部的内周面上设有一环形凹槽，外周面的上部突出地设有一凸耳，套柄部的前部设有一环套摆动时可与输出轴转动连接的安装孔；

一环轮，它是一环状链轮，其外围面上具有中间直径大而凸出的齿部和两侧直径相对小于齿部齿根圆直径而缩进的支承阶台，在内围面上均布地设有若干带孔的凸起，所述环轮安装在环套的环套部内，其齿部插入环套环套部的环形凹槽内，而其支承阶台与环形凹槽两侧侧壁的顶面滚动连接，且环轮是与动轮同心设置的，但又可相对动轮移动以使其轴心线与动轮的轴心线形成一定可调范围的偏心轴距；

连杆，它的数量是与环轮的凸起的数量相对应的，每一连杆包括一头部和一连杆部，其中，所述头部具有一中间圆柱体和两个分别位于该圆柱体两端的圆轴，所述连杆部是从头部的中间圆柱体径向地延伸并在其自由端设有一小孔；

楔齿，其数量与连杆的圆轴数量有关，即每一连杆上装两个，每一楔齿由两个铰链型圆弧顶面式第一和第二楔块组成，且套在连杆头部的一圆轴上，在所述连杆圆轴上安装楔齿后，各连杆可通过轴承可转动地安装在动轮的环槽中，每一连杆的连杆部的自由端通过销轴与各个环轮的凸起枢轴连接，第一和第二楔块通过一弹性件加以张开，使得在动轮转动时其圆弧顶面与动轮的环槽内壁构成逆向性摩擦接触；

一链条，它以环绕方式安装在环轮和链轮的链齿上，以带动输出轴转动。

为实现上述目的的又一种无级变速器包括：

一支架，由两块支承板和一底板组成；

一动轮，在靠近外围设有一环槽，通过动轮轴可转动地安装在支承板的上部；

一齿轮，它是一被动轮，通过输出轴可转动地安装在支承板的下部；

一环套，在其内周面上设有一环形凹槽，在其外周面的上下相对部位分别向外突出地设有一凸耳和一安装套；

一盘形环轮，它是一盘状外齿轮，它的外围面上具有中间直径大而凸出的齿部和两侧直径小于齿部齿根圆直径而相对缩进的支承阶台，盘面上设有若干径向等角布置和等长的滑槽，所述盘形环轮安装在环套中，其齿部插入环套的环形凹槽并与支架下部齿轮的齿部啮合，而其支承阶台与环形凹槽两侧的侧壁的顶面滑动连接，而且盘形环轮是与动轮同心设置的，但又可相对动轮移动而产生达到一定转速变比的可调范围的轴距；

杆状连杆，它的数量是与环轮的滑槽的数量相对应的，每一杆状连杆由一中间圆柱部和两个位于中间圆柱部两端的圆轴组成；

楔齿，其数量与连杆的圆轴数量有关，即每一杆状连杆上装两个，每一楔齿由两个铰链型圆弧顶面式第一和第二楔块组成，且套在杆状连杆头部的一圆轴上，在所述杆状连杆圆轴上安装楔齿后，各杆状连杆可通过轴承可转动地安装在动轮的环槽中，每一杆状连杆的中间圆柱部处于环轮的滑槽中并可相对于滑槽移动连接，并且第一和第二楔块通过一弹性件加以张开，使得在动轮转动时其圆弧顶面与动轮的环槽内壁构成逆向性摩擦接触。

如以上所述的无级变速器，其中，还包括一工字形的工字形齿轮，它通过输入轴安装在支架支承板下部的另一侧并与输出轴上的齿轮相邻；所述动轮的两个扁轮为外齿式扁轮，在它们的圆周面上各具有外齿部，所述工字形齿轮的两个齿部分别与两个外齿式扁轮的外齿部以传动方式啮合连接。

综上所述，本发明的无级变速器采用特定结构形式的动轮、环套、环轮、连杆、楔齿等部件，在动轮中设有环槽，环槽内放置数只逆向性楔齿运行，楔齿连接着连杆头部，连杆连杆部连接着环轮，通过推动环套摆动来调节动轮与环轮轴距，依靠动轮的动力并借助楔齿锁止和释放状态，经连杆施力推动环轮，改变输入和输出的转速比。一般转速比可达到1∶1至1∶5以上。这种转速比的改变可在车辆行车过程进行，而且可提供连续且无级的速度变化，以产生平顺的行驶和燃料的节省。该无级变速器用于自行车上更为适合，通过调校导线改变环轮与动轮的轴距，因此调节变速中速度变化的大小上是没有任何限制，且转速比变化范围大，动力输入又可同步进行，并具有结构简单，操控灵活、宁静，磨损低，能量流失少和变速效果好的优点。

虽然本发明将结合特定实施例描述，但以下描述对于本发明仅为举例说明而不能认为是对发明的限制。本领域的普通技术人员可以对本发明的实施例作各种修改而不偏离本发明的精神和范围。应该注意，为更好理解起见，在以下各附图中，各相同部件用同样的参考标号标志。

附图说明

图1是本发明无级变速器的实施例之一的局部剖视图；

图2是图1的侧视剖视图；

图3是图1中的A部的放大图；

图4是图3中楔齿和连杆的部件的分解的视图；

图5a和图5b分别是楔齿的两个楔块的立体示意图；

图6是表示图5的楔块的顶面上的圆弧形楔面的平面设计视图；

图7是本发明无级变速器的实施例之二的局部剖视图；

图8是图7的无级变速器安装在自行车上的结构示意图；

图9a～图9c是本发明中的动轮和环轮在轴距改变时，动轮推动环轮移动的行程与其推动角度的关系图；

图10是本发明无级变速器的实施例之三在卸除环套后的局部剖视图；

图11是图10的侧视剖，表示动轮和工字形齿轮的啮合连接。

具体实施方式

请参阅图1至图6，图中示出了本发明的无级变速器的第一实施例，一种作为用于机动车辆或机械设备的无级变速器，它包括支座1、一动轮2、一齿轮3、一环套4、一环轮5、若干连杆6、多个楔齿7、输入轴8、输出轴9和一弹弓10，其中，支座1由两块支承板11和一底板12组成，支承板11是垂直和相对平行安装在底板12上，并且在支承板11的上下部各设有一对相对布置的轴孔。

动轮2是一主动轮，制成圆轮形式，用于接收动力，在其内靠近外围或外周面设有一环槽22。动轮2通过一输入轴8可转动地架设在支承板11的上部的轴孔上。在一较佳实施例中，所述动轮2是由两个相同大小和形状相对扁平的扁轮21、21′组成，它们各自相对间隔地固定在输入轴8上，在靠近外围或外周面的动轮2的内表面上设有一对相对平面对称的环槽22、22′。由于动轮2是固定于输入轴8上，因此两个扁轮21、21′的转动始终是同步的。

齿轮3是一被动轮，也是外齿轮。它通过输出轴9可转动地固定安装在支承座11的下部的轴孔上。

环套4是一摆动用的推动件，在其内周面上设有一环形凹槽41，在其外周面的上下相对部位分别设有向外突出的一凸耳42和一安装套43，该安装套可设计成是与凹槽41相连通的。它套在输出轴9上，并且在外力来回拉动或推动凸耳42时，可使环套4绕输出轴以摆动方式转动以间接改变在动轮2和环轮的偏心轴距，将在下文中详细说明。较佳，所述环套的安装套43由两个形成在环形凹槽41外壁相对外侧上且间隔分开的、同轴线设置的短管组成，相应地，所述输出轴9则在紧靠支承板11的内壁处径向间隔地设有一对凸缘91、91′。这样，该对凸缘91与安装套43的内壁或两个短管的内壁相对转动连接，以在输出轴9转动时也能通过推动凸耳42将环套4平稳地摆动过一定角度。此外，安装套43的间隔设置也为齿轮3提供传动的运转空间。

环轮5是一环状外齿轮，它的外围面或外周面上是具有中间直径大而凸出的齿轮面或齿部51和两侧直径小，即直径小于齿部51的齿根圆直径而相对于齿轮面缩进的支承阶台52，在内围面或内周面上均布地或内围分成五等分设有5个带孔的安装凸起53。环轮5安装在作为摆动件的环套4中，其齿部51插入环套的环形凹槽，但与凹槽的诸壁间隙相对，而与位于支座1下部的齿轮3的齿部啮合。环轮5的支承阶台52与环形凹槽41两侧侧壁的顶面滚动连接。在本发明中环轮5与动轮2同心地进行设置，但在环套4转动时环轮5又可相对动轮2移动，它们的轴心也相对偏移，形成一定可调范围为偏心轴距。如上所述，环轮5的支承阶台52与环套4的环形凹槽41两侧侧壁的顶面滚动连接是采用一对安装在该阶台和该顶面之间的摆动滚轴轴承60。

连杆6的数量是与环轮5的凸起的数量相同，为5个，每一连杆包括一头部61和一连杆部62，其中，头部61具有一中间圆柱部63和位于其两端的圆轴65，连杆部62是从头部61的中间圆柱部63径向地延伸，其自由端具有一小孔；所述连杆的连杆部62是圆弧弯曲的，其弯曲的方向与环槽22，22的圆形方向一致。

请再参阅图5和图6，楔齿7数量为10个，是环轮凸起的数量的两倍，即每一连杆上装两个，每一楔齿7由两个铰链型圆弧顶面式第一和第二楔块71、72组成。由于楔块71、72的组合的方式类似于门窗的合页那样，因此它们一起被套在连杆头部61的一作为绞接轴的圆轴65上。在所述连杆的圆轴65上都安装好楔齿7后，各连杆可通过轴承64一个一个地可转动地安装在动轮的环槽22、22′中。每一连杆的连杆部62的自由端通过销轴与各个环轮的凸起53枢轴连接。各个楔齿的第一和第二楔块71、72通过一弹性件10加以张开，而它们的转动中心到其圆弧顶面的距离略大于动轮的环槽内壁相对间距，使得在动轮2转动时其圆弧顶面与动轮的环槽内壁构成逆向性摩擦接触。在本实施例中，所述第一和第二楔块71、72各自具有一铰接的套部和一轴向地设置在该套部外周面上的楔形凸部73、74，所述第一楔块的铰接套部75是一个并位于楔形凸部的中间，第二楔块有两个铰接套部76、77，分别位于楔形凸部的两侧，中间的铰接套部75可匹配插入两侧的铰接套部76、77并使它们处于同一轴心在线，而它们的楔形凸部73、74是上下相对的。

所述楔形凸部的侧表面78、78′是一平面，顶面是由两条不同长度半径A、B平滑过渡的圆弧构成的圆弧形楔面79、79′圆弧半径在靠近侧表面处较大而在远离侧表面处则较小，所述侧表面78、78′上还相对设有一插孔90、90′，所述弹性件为弹弓10，它的两端卡在插孔90、90′内以将第一和第二楔块71、72弹性地推到其圆弧形楔面与动轮2的环槽22、22′的内壁相接触。

如果希望的话，本发明还可包括一推杆(图中未画出)，该推杆的一端与环套的凸耳42的孔相连接，另一端是用于接到变速器外的控制组件(图中未画出)。

请结合图2～图6参阅图7和图8，图中示出了本发明的无级变速器的第二实施例，它是应用于自行车上的。该无级变速器包括一动轮2、一链轮30、一环套40、一环轮50、若干连杆6、多个楔齿7、输入轴8、输出轴9、弹弓10以及一链条80。很明显，该无级变速器除了链轮30、环套40、环轮50和链条80外，其它的部件在结构、数量和连接方式上是与第一实施例相同的，请参看上文，这里就不再重复。此外，在第一实施例中出现的支座1现在由自行车车架替代，车架下部通常具有用于安装中轴、前轴和后轴的轴座或轴孔，不需要重新设计，所以作为自行车的无级变速器只是如何安装到中轴和后轴的轴座中，以致它可不包括在本发明内。这样，在第二实施例中使用的第一个不同部件-链轮30是一被动轮，其中心孔作为轴孔是用于安装输出轴9上的。

环套40与第一实施例的环套4功能一样是一摆动用的推动件，但是结构上有区别，它由一环套部401和一从环套部401一侧向外延伸一体形成的套柄部402组成，其中，环套部401的内周面上设有一环形凹槽(与第一实施例的环套4结构相同，只是图7中未画出)，在其外周面的上部突出地设有一凸耳404，套柄部402的前部设有一可与输出轴转动连接的安装孔405。环套40通过安装孔405套在输出轴9上，并且在外力来回拉动或推动凸耳404时，可使环套4绕输出轴9摆动式转动。

环轮50在自行车上是一中空的环状链轮。该链轮除了与第一实施例的环轮5的齿不同外，其它的结构是一样的，例如外周面上设有中间直径大而凸出的齿部和两侧直径相对小于齿部齿根圆直径而缩进的支承阶台，在内围面上均布地设有5个带孔的凸起，所述环轮安装在环套中，其齿部插入环套的环套部401的环形凹槽内，并保持与环套同心，而其支承阶台与环形凹槽两侧侧壁的顶面滚动连接，且环轮是与动轮同心设置的，但又可相对动轮移动以使其轴心线与动轮的轴心线形成可调范围的偏心轴距。在环套40以摆动方式绕输出轴9转动时，将带动环轮一起移动以改变动轮2和环轮的偏心轴距。

链条80是一自行车链条，该链条以围绕方式安装在环轮50和链轮30的链齿上，以带动输出轴9转动。

本发明的第一实施例的无级变速器的操作及其原理是这样的：在操作方面，固定在输入轴8上的动轮2通过外部施加一旋转力后加以推动并以顺时针方向转动(如图1中箭头所示)。如果启动时动轮2和环轮5处于偏心轴距为0(如图9c所示)，楔齿7均以圆周等间隔(环轮与动轮夹角为72°)分布，动轮在靠近外围的环槽22、22′中每一楔齿的两个被同一条弹弓10张开的楔块71、72受到弹性力而使其顶面的圆弧形楔面79、79′靠在环槽22、22′的相对壁面上。该圆弧形楔面因动轮顺时针方向转动而引起与环槽壁面的逆向性摩擦接触，因此所有楔齿7的两圆弧形楔面79、79′之间的距离由小渐大，而迫使楔块71、72与环槽逐渐紧密接触直至锁止，且随连杆部62推动环轮5经动轮2带动并以相同行程移动，此时其转动速度与动轮2的转动速度比为1∶1。

然后，通过推动凸耳42使环套4绕输出轴9转过一定角度(如图9b所示)，在环套4的作用下，环轮5的轴心相对移离动轮2的轴心，动轮2和环轮5的偏心轴距从0变为n。动轮转动中，在环槽中的楔齿7不是以圆周等间隔分布，在最靠近环轮5的轴心处的两个楔齿的圆周间隔减小(环轮与动轮夹角为48°)，此时该两个楔齿最接近环轮轴心而呈瞬间一同锁止状态，因同一旋转中，靠近轴心速度比远离轴心速度较慢，所以动轮旋转运作时是自动选取最接近环轮轴心的楔齿进行锁止，及经连杆部62推动环轮5旋转。应该注意到，该两个楔齿同时瞬间锁止，是因为它们处于交替状态，稍作向前移动，前方的楔齿便渐离环轮轴心，解除锁止，借助后方被锁住在环槽中的楔齿，使连杆的连杆部推动环轮5移动，而其它的楔齿反被移动中环轮5经连杆部62带动沿环槽中运行，它们依次序远离环轮轴心，然后再次以逐渐靠近环轮轴心方式移动，循环交替锁止的楔齿，此时动轮2与环轮5的转动速度比为1∶1.5。

又，继续推动凸耳42使环套4绕输出轴9转过一更大的角度(如图9a所示，环轮与动轮夹角为24°)，原理同上，随环套4的移动，环轮5也相应移动一距离，其轴心相对动轮2的轴心偏离更多，动轮2和环轮5的偏心轴距达到s。此时动轮2与环轮5的转动速度比为1∶3。

本发明的设计原理是将动轮2与环轮5处于偏心状态，动轮输入动力后而转动，利用环轮在不同轴距接收动轮动力的功能。动轮的顺时针方向移动，动轮之环槽对应地向楔齿产生逆向性摩擦，最靠近环轮轴心的楔齿，其移动的速度较远离环轮轴心的楔齿为慢，所以被锁止着及与动轮同步移动，而其它的楔齿反被移动中环轮经连杆带动运行，楔齿依次序渐远离环轮轴心，然后再次以逐渐靠近环轮轴心的方式移动，循环交替锁止的楔齿，周而复始地完成动力无级变速传输。

动轮、楔齿、连杆和环轮的巧妙结合和联系，使得可在动轮运行中借助环套摆动，随意改变动轮与环轮间的轴距(随摆动环轮，亦可摆动动轮是随设计要求)，其力矩和转速可做到可随时及无级地改变。动轮与环轮同心作工时，它们是同一转数，动轮与环轮间的偏心轴距越大，转速比越大，转数差异也越大。

假设图1或图2动轮与环轮的状态，如将它们轴距调至最大，其转速比为1∶3.5。图9a～图9b说明改变动轮和环轮间的轴距，动轮的行程分别以24度、48度和72度推动环轮移动为例，则相对同一72度的行程，即速度比是1∶3、1∶1.5、1∶1。

对于第二实施例的用于自行车的无级变速器而言，尽管结构上有某些差别，但是其操作及其原理是与第一实施例基本上是相同的。如图7的连杆与环槽作180度反向连接，连杆施力时，便形成拉动环轮状态，其好处是连杆可造成更轻巧，更适合自行车设计用。只是其中的环轮与后级的传动的方式由实施例1的环轮和齿轮直接传动改为环轮通过链条与链轮的间接传动，这里不再赘述。

参阅图10和图11，同时结合图1～图6来看，在图10和图11中示出了本发明的无级变速器的第三实施例，它与实施例一一样也是用于机动车辆或机械设备的无级变速器上的，但是在本实施例中，将实施例一的动轮通过连杆带动环轮转动的连杆推动传动方式改变成动轮通过杆状连杆推动盘形环轮转动的杆状连杆滑动传动方式。

这种无级变速器包括支架1′、动轮2′、齿轮3、环套4、一盘形环轮500、若干杆状连杆60、多个楔齿7和一弹弓10。应该注意到，在该无级变速器中所含的上述部件中结构上有变化的是盘形环轮500和杆状连杆60，将在下文中作详细叙述；支架1′、动轮2′只是为配合外部需要而在结构的尺寸、安装和连接关系上作适当调整；其它的部件(包括环轮和环套之间所安装的摆动滚轴轴承)在结构、数量和连接方式上是与第一实施例完全相同的，有关这方面的内容可参看该第一实施例，这里不再赘述。

如上所述，在第三实施例中出现的不同于其它实施例的部件之一是盘形环轮500，它是一盘状外齿轮，包括具有外围面501和盘面502，其外围面501与实施例一一样，其上具有中间直径大而凸出的齿部511和两侧直径小于齿部齿根圆直径而相对缩进的支承阶台512，其盘面502上则设有若干径向等角布置和等长的滑槽521。该盘形环轮500安装在环套4(图中未画出，但可参阅图1和图2所示)，其齿部511插入环套4的环形凹槽41并与支架1下部齿轮3的齿部啮合，而其支承阶台512与环形凹槽41两侧的侧壁的顶面滑动连接，而且盘形环轮500是与动轮2′同心设置的，但又可相对动轮2′移动而产生达到一定转速变比的可调范围的轴距。较佳，盘形环轮500的滑槽的一端各自靠近该环轮的中心O，另一端靠近环轮的齿部511。

此外，与第一实施例不同的第二个部件是杆状连杆60，它的数量是与盘形环轮的滑槽521的数量相对应的，各个杆状连杆都由一中间圆柱部601和两个位于中间圆柱部两端的圆轴602组成。杆状连杆60的圆轴上与实施例一相同装有由两个铰链型圆弧顶面式第一和第二楔块组成的楔齿，并通过楔齿外侧套置轴承而转动地安装在动轮的环槽中，而杆状连杆的中间圆柱部601则正好位于盘形环轮的滑槽521并与滑槽构成可相对移动的传动连接。在动轮2′的环槽中，第一和第二楔块通过一弹性件加以张开，使得在动轮2′转动时其圆弧顶面与动轮的环槽内壁构成逆向性摩擦接触。

另一方面，在本实施例中，支架1′还是由两块支承板和一底板组成，但是为了在动力的输入上不局限于动轮，支架的尺寸上被扩大，并将动轮2′修正为外齿式，即在周面上制有外齿部，并作为一从动轮使用。这样，构成动轮的两个扁轮相应地是由两个具有外齿部23、23′的外齿式扁轮24、24′组成，并且它们各自相对间隔地固定在动轮轴801上，其环槽25、25′相对设置在外齿式扁轮24、24′靠近外围的内表面上，所述杆状连杆60的两圆轴上的楔齿各自位于两个外齿式扁轮的环槽25、25′内。同时，无级变速器还包括一工字形的工字形齿轮100，它通过输入轴103安装在与输出轴9上的齿轮3相邻的支架1′的支承板另一侧的下部，其两个齿部101、102分别与两个外齿式扁轮的外齿部23、23′传动啮合。

上述第三实施例的无级变速器的操作原理与第一实施例比较，尽管其提供的杆状连杆60和盘形环轮500在结构上作了修正，但仍保持原来第一实施例的连杆和环轮的功用，例如，杆状连杆60除了没有实施例1的连杆6的连杆部外，其它结构不变，盘形环轮加设有盘面502，在盘面上设置杆状连杆60能在其内上下移动的滑槽521，因而此滑槽等同于第一实施例连杆6的连杆部。操作时，通过工字形齿轮100带动动轮2′转动时，杆状连杆60可在动轮2′和盘形环轮500不同偏心轴距接收动轮的动力，带动楔齿沿动轮环槽运行。其原理是：在每对楔齿分别安装在杆状连杆60的圆轴上后装于动力的环槽内，杆状连杆的中间圆柱部作为滚轴置于盘形环轮的径向滑槽521。在动轮和盘形环轮500处于一定偏心轴距情况下，滚轴的位置将分别以动轮的环槽为圆周及盘形环轮的滑槽内径向不同位置上，当动轮转动时，最靠近盘形环轮轴心的一对楔齿或在诸滑槽中最靠近轴心的滚轴两头的圆轴上的一对楔齿被锁止着及同步移动，其滚轴相对地带动盘形环轮旋转，而其它的楔齿，反被盘形环轮经由滑槽一推动方式带动，沿环槽中运行，它们依次序逐渐远离盘形环轮轴心，然后再次以逐渐靠近盘形环轮轴心方式移动，循环交替锁止的楔齿，周而复始地完成动力无级变速传输。

Claims (25)

1.一种无级变速器，其特征在于，包括：

一支架，由两块支承板和一底板组成；

一动轮，它是一作为主动轮的圆轮，在靠近外围设有一环槽，通过输入轴可转动地安装在支承板的上部；

一齿轮，它是一被动轮，通过输出轴可转动地安装在支承板的下部；

一环套，在其内周面上设有一环形凹槽，在其外周面的上下相对部位分别向外突出地设有一凸耳或推动件和一安装套；

一环轮，它是一环状外齿轮，它的外围面上具有中间直径大而凸出的齿部和两侧直径小于齿部齿根圆直径而相对缩进的支承阶台，在内围面上均布地设有若干带孔的安装凸起，所述环轮安装在环套中，其齿部插入环套的环形凹槽并与支架下部齿轮的齿部啮合，而其支承阶台与环形凹槽两侧的侧壁的顶面滑动连接，而且环轮是与动轮同心设置的，但又可相对动轮移动而产生达到一定转速变比的可调范围的轴距；

连杆，它的数量是与环轮的凸起的数量相对应的，每一连杆包括一头部和一连杆部，其中，头部具有一中间圆柱部和两个分别位于其两端的圆轴，连杆部是从头部的中间圆柱部径向地延伸，其自由端具有一小孔；

楔齿，在每一所述连杆的两端圆轴上分别装一个楔齿，每一楔齿由两个铰链型圆弧顶面式第一和第二楔块组成，且套在连杆头部的一个圆轴上，在所述连杆圆轴上安装楔齿后，各连杆可通过轴承可转动地安装在动轮的环槽中，每一连杆的连杆部的自由端通过销轴与各个环轮的凸起枢轴连接，并且第一和第二楔块通过一弹性件加以张开，使得在动轮转动时其圆弧顶面与动轮的环槽内壁构成逆向性摩擦接触。

2.如权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述动轮是由两个扁轮组成，它们各自相对间隔地固定在输入轴上，其环槽相对设置在扁轮靠近外围的内表面上，所述连杆的两圆轴上的楔齿各自位于两个扁轮的环槽内。

3.如权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述第一和第二楔块各自具有一铰接的套部和一轴向地设置在该套部外周面上的楔形凸部，所述第一楔块的铰接套部是位于楔形凸部的中间，第二楔块有两个铰接套部分别位于楔形凸部的两侧，第一楔块中间的铰接套部可匹配地插入第二楔块两侧的铰接套部并使它们处于同一轴心在线，而它们的楔形凸部是上下相对的。

4.如权利要求3所述的无级变速器，其特征在于，所述楔形凸部的侧表面是一平面，顶面是由两条不同半径长度平滑过渡的圆弧构成的圆弧形楔面，圆弧半径在靠近侧表面处较大而在远离侧表面处则较小，所述侧表面上还相对设有一插孔，所述弹性件为弹弓，它的两端卡在插孔内以将第一和第二楔块弹性地推到其圆弧形楔面与动轮的环槽内壁相接触。

5.如权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述输出轴径向间隔地设有一对凸缘，所述环套的安装套是由两个同轴线设置在环形凹槽外壁相对外侧及间隔分开的短管组成，该对凸缘各自与安装套的短管内壁转动连接。

6.如权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述环轮的支承阶台与环套的环形凹槽两侧侧壁的顶面滑动连接是通过一对摆动滚轴轴承。

7.如权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述环轮的凸起、连杆各为4～7个，所述楔齿是8～14。

8.如权利要求1所述的无级变速器，其特征在于，所述连杆的连杆部是圆弧弯曲的。

9.一种无级变速器，其特征在于，包括：

输入和输出轴，设置在外部支架的轴座中；

一动轮，它是一作为主动轮的圆轮，其中心孔是用于安装输入轴的轴孔，在靠近外围设有一环槽；

一链轮，它是一被动轮，其中心孔是用于安装输出轴的轴孔；

一环套，由一环套部和一从环套部一侧向外延伸形成的套柄部组成，其中，环套部的内周面上设有一环形凹槽，外周面的上部突出地设有一凸耳，套柄部的前部设有一环套摆动时可与输出轴转动连接的安装孔；

一环轮，它是一环状链轮，其外围面上具有中间直径大而凸出的齿部和两侧直径相对小于齿部齿根圆直径而缩进的支承阶台，在内围面上均布地设有若干带孔的凸起，所述环轮安装在环套的环套部内，其齿部插入环套环套部的环形凹槽内，而其支承阶台与环形凹槽两侧侧壁的顶面滚动连接，且环轮是与动轮同心设置的，但又可相对动轮移动以使其轴心线与动轮的轴心线形成一定可调范围的偏心轴距；

连杆，它的数量是与环轮的凸起的数量相对应的，每一连杆包括一头部和一连杆部，其中，所述头部具有一中间圆柱体和两个分别位于该圆柱体两端的圆轴，所述连杆部是从头部的中间圆柱体径向地延伸并在其自由端设有一小孔；

楔齿，在每一所述连杆的两端圆轴上分别装一个楔齿，每一楔齿由两个铰链型圆弧顶面式第一和第二楔块组成，且套在连杆头部的一圆轴上，在所述连杆圆轴上安装楔齿后，各连杆可通过轴承可转动地安装在动轮的环槽中，每一连杆的连杆部的自由端通过销轴与各个环轮的凸起枢轴连接，第一和第二楔块通过一弹性件加以张开，使得在动轮转动时其圆弧顶面与动轮的环槽内壁构成逆向性摩擦接触；

一链条，它以环绕方式安装在环轮和链轮的链齿上，以带动输出轴转动。

10.如权利要求9所述的无级变速器，其特征在于，所述动轮是由两个扁轮组成，它们各自相对间隔地固定在输入轴上，所述环槽相对设置在扁轮靠近外围的内表面上，所述连杆的两圆轴上的楔齿各自位于两个扁轮的环槽内。

11.如权利要求9所述的无级变速器，其特征在于，所述第一和第二楔块各自具有一铰接的套部和一轴向地设置在该套部外周面上的楔形凸部，所述第一楔块的铰接套部是位于楔形凸部的中间，第二楔块有两个铰接套部分别位于楔形凸部的两侧，第一楔块中间的铰接套部可匹配插入第二楔块两侧的铰接套部并使它们处于同一轴心在线，而它们的楔形凸部是上下相对的。

12.如权利要求11所述的无级变速器，其特征在于，每一楔块的楔形凸部的侧表面是一平面，顶面是由两条不同半径长度平滑过渡的圆弧构成的圆弧形楔面，但圆弧半径在靠近侧表面处较大而在远离侧表面处则较小，所述侧表面上还相对设有一插孔，所述弹性件为弹弓，它的两端卡在插孔内以将第一和第二楔块弹性地推到其圆弧形楔面与动轮的环槽内壁相接触。

13.如权利要求9所述的无级变速器，其特征在于，所述输出轴径向间隔地设有一凸缘，该凸缘与安装孔的孔壁转动连接。

14.如权利要求9所述的无级变速器，其特征在于，还包括一调节导线，该调节导线的一端与环套凸耳的孔相连接，另一端是用于连接到变速器外可拉动环套和加以弹性收回的控制组件，使得随调节导线的拉和收，环套的轴心相对动轮的轴心的距离会发生连续变化。

15.如权利要求9所述的无级变速器，其特征在于，所述环轮的支承阶台与环套的环形凹槽两侧侧壁的顶面滚动连接是通过一对摆动滚轴轴承。

16.如权利要求9所述的无级变速器，其特征在于，所述连杆的连杆部是圆弧弯曲的。

17.一种无级变速器，其特征在于，包括：

一支架，由两块支承板和一底板组成；

一动轮，在靠近外围设有一环槽，通过动轮轴可转动地安装在支承板的上部；

一齿轮，它是一被动轮，通过输出轴可转动地安装在支承板的下部；

一环套，在其内周面上设有一环形凹槽，在其外周面的上下相对部位分别向外突出地设有一凸耳和一安装套；

一盘形环轮，它是一盘状外齿轮，它的外围面上具有中间直径大而凸出的齿部和两侧直径小于齿部齿根圆直径而相对缩进的支承阶台，盘面上设有若干径向等角布置和等长的滑槽，所述盘形环轮安装在环套中，其齿部插入环套的环形凹槽并与支架下部齿轮的齿部啮合，而其支承阶台与环形凹槽两侧的侧壁的顶面滑动连接，而且盘形环轮是与动轮同心设置的，但又可相对动轮移动而产生达到一定转速变比的可调范围的轴距；

杆状连杆，它的数量是与环轮的滑槽的数量相对应的，每一杆状连杆由一中间圆柱部和两个位于中间圆柱部两端的圆轴组成，；

楔齿，在每一所述杆状连杆的两端圆轴上分别装一个楔齿，每一楔齿由两个铰链型圆弧顶面式第一和第二楔块组成，且套在杆状连杆头部的一圆轴上，在所述杆状连杆圆轴上安装楔齿后，各杆状连杆可通过轴承可转动地安装在动轮的环槽中，每一杆状连杆的中间圆柱部处于环轮的滑槽中并可相对于滑槽移动连接，并且第一和第二楔块通过一弹性件加以张开，使得在动轮转动时其圆弧顶面与动轮的环槽内壁构成逆向性摩擦接触。

18.如权利要求17所述的无级变速器，其特征在于，所述动轮是由两个扁轮组成，它们各自相对间隔地固定在动轮轴上，其环槽相对设置在扁轮靠近外围的内表面上，所述杆状连杆的两圆轴上的楔齿各自位于两个扁轮的环槽内。

19.如权利要求17所述的无级变速器，其特征在于，所述第一和第二楔块各自具有一铰接的套部和一轴向地设置在该套部外周面上的楔形凸部，所述第一楔块的铰接套部是位于楔形凸部的中间，第二楔块有两个铰接套部分别位于楔形凸部的两侧，第一楔块中间的铰接套部可匹配地插入第二楔块两侧的铰接套部并使它们处于同一轴心在线，而它们的楔形凸部是上下相对的。

20.如权利要求19所述的无级变速器，其特征在于，所述楔形凸部的侧表面是一平面，顶面是由两条不同半径长度平滑过渡的圆弧构成的圆弧形楔面，圆弧半径在靠近侧表面处较大而在远离侧表面处则较小，所述侧表面上还相对设有一插孔，所述弹性件为弹弓，它的两端卡在插孔内以将第一和第二楔块弹性地推到其圆弧形楔面与动轮的环槽内壁相接触。

21.如权利要求17所述的无级变速器，其特征在于，所述输出轴径向间隔地设有一对凸缘，所述环套的安装套是由两个同轴线设置在环形凹槽外壁相对外侧及间隔分开的短管组成，该对凸缘各自与安装套的短管内壁转动连接。

22.如权利要求17所述的无级变速器，其特征在于，所述盘形环轮的支承阶台与环套的环形凹槽两侧侧壁的顶面滑动连接是通过一对摆动滚轴轴承。

23.如权利要求17所述的无级变速器，其特征在于，所述盘形环轮的滑槽、杆状连杆各为4～7个，所述楔齿是8～14。

24.如权利要求17所述的无级变速器，其特征在于，所述盘形环轮的滑槽的一端各自靠近盘形环轮的中心，另一端靠近盘形环轮的齿部。

25.如权利要求17或18所述的无级变速器，其特征在于，还包括一工字形的工字形齿轮，它通过输入轴安装在支架支承板下部的另一侧并与输出轴上的齿轮相邻；所述动轮的两个扁轮为外齿式扁轮，在它们的圆周面上各具有外齿部，所述工字形齿轮的两个齿部分别与两个外齿式扁轮的外齿部以传动方式啮合连接。

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