CN105114574A - 双球面摩擦传动无级变速装置 - Google Patents

Abstract

一种双球面摩擦传动无级变速装置，包括箱体、安装于箱体中的变速输入轴、安装于箱体中的变速输出轴、两个摩擦盘、两个分别通过摆动轴安装于箱体中的摩擦传动转轮以及用于驱动两个摩擦传动转轮同步摆动运动的摆动驱动装置，两个摩擦盘分别固接于变速输入轴和变速输出轴上且呈相对设置，两个摩擦传动转轮位于两个摩擦盘之间且相对于摩擦盘的回转轴线对称布置，各摩擦盘朝向摩擦传动转轮的端面设有圆弧形环槽，各摩擦传动转轮的四周侧面上设有球型面，所述球型面的球心与摆动轴的轴线重合并在摩擦传动转轮摆动范围内保持同时与两个摩擦盘的圆弧形环槽的内壁接触配合。本发明结构简单紧凑、使用寿命长、变速范围大、变速平稳性好、易于推广应用。

Description

双球面摩擦传动无级变速装置

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，具体涉及一种双球面摩擦传动无级变速装置。

背景技术

随着我国在基础设施和重点建设项目上的投入加大，汽车在市场上的需求量急剧上升，汽车变速箱的需求也随之增加。近年来，汽车变速器在向多极化、轻型化的方向发展。目前，我国已经对变速箱的设计，从整机匹配到构件的干涉判别和整个方案的模糊综合判别，直到齿轮、离合器等校核都开发了许多计算机设计软件，但是大都没形成工业化设计和制造，因此，还需要进一步加强。随着科技的不断进步，CVT技术的不断成熟，汽车变速箱最终会由CVT替代手动变速箱（MT）和有级自动变速箱（AT），无级变速汽车是当今汽车发展的主要趋势，但是中国还没有掌握全套的汽车自动变速箱技术，也还没有形成市场所需成熟的汽车自动变速箱产品。

机械无级变速器最初是在19世纪90年代出现的，至20世纪30年代以后才开始发展，但当时由于受材质与工艺方面的条件限制，进展缓慢。直到20世纪50年代，尤其是70年代以后，一方面随着先进的冶炼和热处理技术，精密加工和数控机床以及牵引传动理论与油品的出现和发展，解决了研制和生产无级变速器的限制因素；另一方面，随着生产工艺流程实现机械化、自动化以及机械要改进工作性能，都需要大量采用无级变速器。因此在这种形式下，机械无级变速器获得迅速和广泛的发展。主要研制和生产的国家有美国、日本、德国、意大利和俄国等。产品有摩擦式、链式、带式和脉动式四大类约三十多种结构形式。

国内无级变速器是在20世纪60年代前后起步的，当时主要是作为专业机械配套零部件，由于专业机械厂进行仿制和生产，但品种规格不多，产量不大，年产量仅数千台。直到80年代中期以后，随着国外先进设备的大量引进，工业生产现代化及自动流水线的迅速发展，对各种类型机械无级变速器的需求大幅度增加，专业厂才开始建立并进行规模化生产，一些高等院校也开展了该领域的研究工作。经过十几年的发展，国外现有的几种主要类型结构的无级变速器，在国内皆有相应的专业生产厂及系列产品，年产量约10万台左右，初步满足了生产发展的需要。基于摩擦式无极变速器、双球面传动、球面圆盘传动的基础上，目前对双球面盘式变速器传动研究并不多、不充分；具体结构设计合理性及优化问题，有待深入研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单紧凑、使用寿命长、变速范围大、变速平稳性好、易于推广应用的双球面摩擦传动无级变速装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种双球面摩擦传动无级变速装置，包括箱体、安装于箱体中的变速输入轴、安装于箱体中的变速输出轴、两个摩擦盘、两个分别通过摆动轴安装于箱体中的摩擦传动转轮以及用于驱动两个摩擦传动转轮同步摆动运动的摆动驱动装置，两个摩擦盘分别固接于变速输入轴和变速输出轴上且呈相对设置，两个摩擦传动转轮位于两个摩擦盘之间且相对于摩擦盘的回转轴线对称布置，各摩擦盘朝向摩擦传动转轮的端面设有圆弧形环槽，各摩擦传动转轮的四周侧面上设有球型面，所述球型面的球心与摆动轴的轴线重合并在摩擦传动转轮摆动范围内保持同时与两个摩擦盘的圆弧形环槽的内壁接触配合。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，与变速输出轴相连的摩擦盘沿轴向滑设于变速输出轴上，所述双球面摩擦传动无级变速装置设有将与变速输出轴相连的摩擦盘压向另一摩擦盘的压紧机构；所述压紧机构包括装设于摩擦盘外侧面的多个离心力组件，各离心力组件包括固接于摩擦盘上的固定套、与固定套滑动套接的活动套以及滑设于固定套中的浮动压板，所述固定套的底部设有沿摩擦盘的径向向外方向逐渐远离摩擦盘的斜面，所述浮动压板和斜面之间装有钢珠，所述活动套与浮动压板之间设有推动浮动压板压紧钢珠的压紧弹簧，所有离心力组件的活动套通过一环形板连接成一体，所述箱体上设有多个第一支撑架，各第一支撑架上安装有与所述环形板相接触的第一滚轮。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，所述浮动压板上设有引导钢珠沿摩擦盘的径向运动的引导凹槽。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，与变速输入轴相连的摩擦盘沿轴向滑设于变速输入轴上，且与变速输入轴相连的摩擦盘外侧设有多个轴向定位组件，各轴向定位组件包括装设于箱体上的第二支撑架，各第二支撑架上安装有与摩擦盘相接触的第二滚轮。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，各摩擦盘四周设有防止摩擦传动转轮脱出的环形挡板。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，所述摆动轴包括安装支架和分别连接安装支架两端的两根端部轴，所述摩擦传动转轮通过转轴和轴承安装于所述安装支架中，两根端部轴的轴线重合并与摩擦传动转轮的转动轴线垂直相交。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，所述摆动驱动装置包括换档拨杆、第一移档拨叉、第二移档拨叉、第一换档滑座、第二换档滑座、固设于箱体上的档位滑轨和沿档位滑轨导向方向滑设于箱体上的档位滑杆，所述第一换档滑座滑设于档位滑轨上，所述第一移档拨叉与第一换档滑座相连，所述第二换档滑座固设于档位滑杆上，所述第二移档拨叉与第二换档滑座相连，所述第一换档滑座设有两个沿滑动方向间隔布置的第一档位槽，所述第二换档滑座设有一个第二档位槽，所述换档拨杆通过铰接球头铰接安装于箱体上并可绕铰接中心摆动卡入任意第一档位槽和第二档位槽中；所述两个摩擦传动转轮通过至少一对相互啮合的同步扇形齿盘相连实现同步摆动，所述箱体上铰接安装有摆杆，所述第一移档拨叉设有滑槽，所述摆杆的一端连接有滑设于所述滑槽中的横向杆，所述摆杆的另一端通过拉杆与任意一个同步扇形齿盘相连，所述拉杆的两端分别与摆杆和同步扇形齿盘铰接连接。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，所述换档拨杆设有定位凹槽，各第一档位槽和第二档位槽内设有用于卡入定位凹槽中形成定位的第一弹簧定位销。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，所述箱体内固设有限制换档拨杆在第一换档滑座和第二换档滑座之间摆动切换的安全隔板，所述安全隔板上开设有两个供换档拨杆通过的槽口，两个槽口分别位于第二换档滑座在两个滑动极限位置时第二档位槽所对应的位置处，且在双球面摩擦传动无级变速装置输入输出传动比最小时第一换档滑座上两个第一档位槽的位置与两个槽口的位置分别对应。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，所述摆动驱动装置设有用于固定第一换档滑座滑动位置的档位自锁机构，所述档位自锁机构包括滑设于第一换档滑座上的锁档齿板和滑设于换档拨杆中的档位解锁顶杆，所述档位滑轨上设有用于与锁档齿板贴合阻止第一换档滑座滑动的锁档齿条，各第一档位槽内设有一根由档位解锁顶杆推动使锁档齿板脱离锁档齿条的锁档滑销，所述锁档齿板连接有迫使锁档齿板与锁档齿条贴合的第一伸缩弹簧，所述档位解锁顶杆连接有迫使档位解锁顶杆远离锁档滑销的第二伸缩弹簧，所述换档拨杆上设有用于驱动档位解锁顶杆滑动推动锁档滑销使锁档齿板脱离锁档齿条的档位解锁手柄，所述档位解锁手柄的中部铰接于换档拨杆上，档位解锁手柄的一个摆动端与档位解锁顶杆的端部相接。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，所述档位滑杆滑设于固接在箱体上的滑套中，所述摆动驱动装置设有用于固定档位滑杆滑动位置的档位定位机构，所述档位定位机构包括装设于档位滑杆上的第二弹簧定位销，所述滑套上沿档位滑杆滑动方向间隔设有三个用于与第二弹簧定位销配合限制档位滑杆滑动的定位槽，三个定位槽与第二弹簧定位销配合分别对应档位滑杆的三个滑动位置。

上述的双球面摩擦传动无级变速装置，优选的，所述一体组合驱动结构还包括固定设置的档位移动路线面板，所述档位移动路线面板上开有引导换档拨杆摆动的引导槽以及档位标识。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明双球面摩擦传动无级变速装置采用两个具有球型面的摩擦传动转轮与两个具有圆弧形环槽的摩擦盘配合进行传动，通过改变摩擦传动转轮的摆动角度，可以改变摩擦传动转轮的球型面与摩擦盘的摩擦接触圆大小，实现无极调节传动速度，其结构简单紧凑、使用寿命长、变速范围大、变速平稳性好、易于推广应用。

附图说明

图1为安装有本发明双球面摩擦传动无级变速装置的变速器的主剖视结构示意图。

图2为安装有本发明双球面摩擦传动无级变速装置的变速器的局部侧剖视结构示意图。

图3为图1中A处放大结构示意图。

图4为本发明中摆动驱动装置和转换驱动组件的结构示意图。

图5为本发明中档位自锁机构的局部主视结构示意图。

图6为本发明中档位自锁机构的局部侧剖视结构示意图。

图7为本发明中安全隔板的结构示意图。

图8为本发明中档位移动路线面板的结构示意图。

图9为本发明中压紧机构的结构示意图。

图10为本发明中压紧机构的各活动套连接于环形板上的结构示意图。

图11为本发明中浮动压板设有引导凹槽的结构示意图。

图12为本发明中摩擦传动转轮安装于摆动轴上的结构示意图。

图13为图12的侧视结构示意图。

图例说明：

1、箱体；2、动力输入轴；3、变速输入轴；4、变速输出轴；5、倒档空档转换装置；51、行星齿圈；52、太阳齿轮；53、行星齿轮；54、转动支架；55、同步齿圈；551、插接槽；56、第一联动齿圈；57、第二联动齿圈；58、第三联动齿圈；59、第四联动齿圈；6、双球面摩擦传动无级变速装置；61、摩擦盘；611、圆弧形环槽；62、摩擦传动转轮；621、球型面；63、摆动轴；631、安装支架；632、端部轴；64、摆动驱动装置；65、离心力组件；651、固定套；6511、斜面；652、浮动压板；6521、引导凹槽；653、活动套；654、钢珠；655、压紧弹簧；656、环形板；657、第一支撑架；658、第一滚轮；66、轴向定位组件；661、第二支撑架；662、第二滚轮；67、环形挡板；68、同步扇形齿盘；100、换档拨杆；1001、铰接球头；1002、定位凹槽；101、第一移档拨叉；1011、滑槽；102、第二移档拨叉；103、第一换档滑座；1031、第一档位槽；104、第二换档滑座；1041、第二档位槽；105、档位滑轨；106、档位滑杆；107、摆杆；108、横向杆；109、拉杆；110、第一弹簧定位销；111、安全隔板；1111、槽口；112、锁档齿板；113、档位解锁顶杆；114、锁档齿条；115、锁档滑销；116、第一伸缩弹簧；117、第二伸缩弹簧；118、档位解锁手柄；119、滑套；120、第二弹簧定位销；121、定位槽；122、档位移动路线面板；1221、引导槽；1222、档位标识；123、连接杆；124、支承座；125、摆动支座。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的双球面摩擦传动无级变速装置，包括箱体1、安装于箱体1中变速输入轴3、安装于箱体1中变速输出轴4、两个摩擦盘61、两个分别通过摆动轴63安装于箱体1中的摩擦传动转轮62以及用于驱动两个摩擦传动转轮62同步摆动运动的摆动驱动装置64，两个摩擦盘61分别固接于变速输入轴3和变速输出轴4上且呈相对设置，两个摩擦传动转轮62位于两个摩擦盘61之间且相对于两个摩擦盘61的回转轴线对称布置，各摩擦盘61朝向摩擦传动转轮62的端面设有圆弧形环槽611，圆弧形环槽611以摩擦盘61的回转轴线为中心轴，各摩擦传动转轮62的四周侧面上设有球型面621，球型面621的球心与摆动轴63的轴线重合并在摩擦传动转轮62摆动范围内保持同时与两个摩擦盘61的圆弧形环槽611的内壁接触配合。各摩擦传动转轮62的球型面621同时与两个摩擦盘61的圆弧形环槽611的内壁接触配合，依靠摩擦传动可将变速输入轴3的动力传递至变速输出轴4，通过摆动驱动装置64驱使两个摩擦传动转轮62同步摆动，可改变摩擦传动转轮62的球型面621与两个摩擦盘61的圆弧形环槽611的接触位置，进而改变摩擦传动转轮62的球型面621与两个摩擦盘61的摩擦接触圆大小，实现传动比的无级调节。

双球面摩擦传动无级变速装置6工作时，通过摆动驱动装置64驱使两个摩擦传动转轮62摆动运动，当摩擦传动转轮62的球型面621与两个摩擦盘61的摩擦接触圆大小相等时，传动比为1，输出转速（变速输出轴4的转速）等于输入转速（变速输入轴3的转速），为等速传动状态；当摩擦传动转轮62的球型面621与变速输入轴3上摩擦盘61的摩擦接触圆大于摩擦传动转轮62的球型面621与变速输出轴4上摩擦盘61的摩擦接触圆时，输出转速大于输入转速，为加速传动状态；当摩擦传动转轮62的球型面621与变速输入轴3上摩擦盘61的摩擦接触圆小于摩擦传动转轮62的球型面621与变速输出轴4上摩擦盘61的摩擦接触圆时，输出转速小于输入转速，为减速传动状态。

本实施例中，摆动驱动装置64装置具有两个驱动端，一个驱动端驱动调节双球面摩擦传动无级变速装置6，另一个驱动端驱动与双球面摩擦传动无级变速装置6配套使用的倒档空档转换装置5，或者变速器的其他装置。

如图1至图4所示，一种无级变速器，包括本发明的双球面摩擦传动无级变速装置6、动力输入轴2和倒档空档转换装置5，动力输入轴2通过倒档空档装换装置5与变速输入轴3相连，变速器的动力由动力输入轴2输入，通过倒档空档装换装置5传递至变速输入轴3，并由倒档空档装换装置5控制变速输入轴3的转向。倒档空档转换装置5包括由行星齿圈51、太阳齿轮52和多个行星齿轮53组合而成的行星轮机构，行星齿圈51固接于变速输入轴3上，太阳齿轮52固接于动力输入轴2上，多个行星齿轮53通过转动支架54安装于动力输入轴2上，倒档空档转换装置5还包括转换机构，转换机构具有三个工作状态，第一个工作状态是固定转动支架54，使转动支架54不转动；第二个工作状态是不对转动支架54进行约束，使转动支架54自由转动；第三个工作状态是连接转动支架54和行星齿圈51，使转动支架54和行星齿圈51同步转动。

本实施例的转换机构具体包括同步齿圈55、固设于箱体1上的第一联动齿圈56、固设于行星齿圈51上的第二联动齿圈57以及分别固设于转动支架54两侧的第三联动齿圈58和第四联动齿圈59，第一联动齿圈56、第三联动齿圈58、第四联动齿圈59和第二联动齿圈57沿动力输入轴2的轴线方向依次间隔布置，同步齿圈55沿动力输入轴2的轴线方向滑设于箱体1上，转换机构还包括用于驱动同步齿圈55滑动的转换驱动组件。

通过转换驱动组件驱使同步齿圈55往复滑动，当同步齿圈55与第一联动齿圈56和第三联动齿圈58同时结合，可阻止转动支架54转动，此时太阳齿轮52作为输入，行星齿圈51作为输出，动力输入轴2的转动方向与变速输入轴3的转动方向相反，该种情况为倒档输出；当同步齿圈55与第一联动齿圈56、第三联动齿圈58、第四联动齿圈59和第二联动齿圈57均不结合，转动支架54可以自由转动，此时行星齿圈51、太阳齿轮52和行星齿轮53均没有固定，动力输入轴2转动时，变速输入轴3可以不转动，该种情况行星齿轮53不传递动力，为空档；当同步齿圈55与第四联动齿圈59和第二联动齿圈57同时结合，此时行星齿圈51、太阳齿轮52和行星齿轮53之间没有相对转动，整个行星轮机构整体转动，该种情况为传动比为1的直接档传动。

上述摆动驱动装置64同时作为倒档空档转换装置5的转换驱动组件，如图1至图4所示，摆动驱动装置64包括换档拨杆100、第一移档拨叉101、第二移档拨叉102、第一换档滑座103、第二换档滑座104、固设于箱体1上的档位滑轨105和沿档位滑轨105导向方向滑设于箱体1上的档位滑杆106，第一换档滑座103滑设于档位滑轨105上，第一移档拨叉101通过连接杆123与第一换档滑座103相连，使得第一移档拨叉101和第一换档滑座103沿档位滑轨105保持间距固定的同步滑动，第二换档滑座104固设于档位滑杆106上，第二移档拨叉102与第二换档滑座104相连，第二移档拨叉102和第二换档滑座104随档位滑杆106一起滑动，第一换档滑座103设有两个沿滑动方向间隔布置的第一档位槽1031，第二换档滑座104设有一个第二档位槽1041，换档拨杆100通过一体设置在换档拨杆100上的铰接球头1001铰接安装于箱体1上的支承座124中，换档拨杆100可绕铰接中心摆动卡入任意第一档位槽1031和第二档位槽1041中。

两个摩擦传动转轮62通过两对相互啮合的同步扇形齿盘68相连实现同步摆动，各对同步扇形齿盘68分别固接在两个摩擦传动转轮62的摆动轴63上。箱体1上固设有摆动支座125，摆动支座125上铰接安装有摆杆107，第一移档拨叉101设有U型滑槽1011，摆杆107的一端连接有滑设于滑槽1011中的横向杆108，摆杆107的另一端通过拉杆109与任意一个同步扇形齿盘68相连，该拉杆109的两端分别与摆杆107和同步扇形齿盘68铰接连接。当换档拨杆100卡入任意一个第一档位槽1031中拨动第一换档滑座103滑动时，第一移档拨叉101随第一换档滑座103同步滑动，通过滑槽1011和摆杆107的配合，迫使摆杆107做相应的往复摆动，摆杆107再通过拉杆109驱使同步扇形齿盘68和摆动轴63相应摆动运动，由此带动摩擦传动转轮62改变角度，实现传动比的无级调节。

同步齿圈55设有插接槽551，第二移档拨叉102插设于插接槽551中。当换档拨杆100卡入第二档位槽1041中拨动第二换档滑座104滑动时，第二移档拨叉102随第二换档滑座104同步滑动，驱使同步齿圈55相应往复滑动运动，进而实现倒档空档转换装置5三个工作状态的转换。

本实施例的摆动驱动装置64可以同时控制双球面摩擦传动无级变速装置和倒档空档转换装置5，具有结构简单紧凑、成本低的优点。在其他实施例中，摆动驱动装置64也可以是单独控制双球面摩擦传动无级变速装置进行无级变速的控制装置，例如，仅由换档拨杆100控制一个换档滑座和换档拨叉滑动，再通过换档拨叉使摆杆107摆动来驱使同步扇形齿盘68和摆动轴63相应摆动运动，最终实现带动摩擦传动转轮62改变角度而调节传动比。

本实施例中，换档拨杆100上设有定位凹槽1002，各第一档位槽1031和第二档位槽1041内设有用于卡入定位凹槽1002中形成定位的第一弹簧定位销110，换档拨杆100卡入任意第一档位槽1031和第二档位槽1041后，第一弹簧定位销110卡入定位凹槽1002中可限制换档拨杆100脱出，保证工作的稳定可靠。

本实施例中，如图6和图7所示，箱体1内固设有限制换档拨杆100在第一换档滑座103和第二换档滑座104之间摆动切换位置的安全隔板111，安全隔板111上开设有两个供换档拨杆100通过的槽口1111，两个槽口1111分别位于第二换档滑座104在两个滑动极限位置时第二档位槽1041所对应的位置处，并且在双球面摩擦传动无级变速装置6输入输出传动比最小时第一换档滑座103上两个第一档位槽1031的位置与两个槽口1111的位置一一对应。第二换档滑座104在两个滑动极限位置分别为第二移档拨叉102使同步齿圈55与第一联动齿圈56和第三联动齿圈58同时结合的位置（倒档）和第二移档拨叉102使同步齿圈55与第四联动齿圈59和第二联动齿圈57同时结合的位置（直接档）。上述设计使换档拨杆100仅能在倒档或直接档的位置在第一换档滑座103和第二换档滑座104之间摆动切换，并且在上述两个位置时双球面摩擦传动无级变速装置6输入输出传动比最小。也即，换档拨杆100仅能先拨动第二换档滑座104滑动使倒档空档转换装置5转换至倒档或直接档的位置，才可通过相应的槽口1111摆动切换到第一换档滑座103的第一档位槽1031中，然后再拨动第一换档滑座103滑动调节双球面摩擦传动无级变速装置6的输入输出传动比；换档时，则需在当前运行的档位下拨动第一换档滑座103滑动至使双球面摩擦传动无级变速装置6的输入输出传动比最小的位置，再通过相应的槽口1111摆动切换到第二换档滑座104的第二档位槽1041中，然后拨动第二换档滑座104滑动至另一档位的位置，通过另一个槽口1111进入第一换档滑座103的另一个第一档位槽1031中进行换档。这样，不仅能够保证换档和调速的有序进行，并且每次换档均在输入输出传动比最小的时刻才能进行，能够保证换档的稳定可靠性。

以下结合实际工作工程对其原理作进一步说明：倒档空档转换装置5首先处在空档位置，此时，换档拨杆100位于第二档位槽1041中，第二换档滑座104处在两个滑动极限位置中间的位置（也即滑动行程的中间位置），第一换档滑座103正好处在使双球面摩擦传动无级变速装置6输入输出传动比最小的滑动位置，第一换档滑座103上两个第一档位槽1031的位置刚好分别与两个槽口1111对应；需要挂直接档时，换档拨杆100将第二换档滑座104拨至与直接档对应的滑动极限位置，通过该处的槽口1111摆动至相应的第一档位槽1031中，然后可以拨动第一换档滑座103向使输入输出传动比增大的方向滑动；需要挂倒档时，换档拨杆100在直接档的工况下，先拨动第一换档滑座103滑动至输入输出传动比最小的位置，再通过该处的槽口1111摆动至第二档位槽1041中，换档拨杆100拨动第二换档滑座104滑动至与倒档对应的滑动极限位置，通过该处的槽口1111摆动至相应的第一档位槽1031中，然后可以拨动第一换档滑座103向使输入输出传动比增大的方向滑动。

本实施例中，一体组合驱动结构设有用于固定第一换档滑座103滑动位置的档位自锁机构，如图5和图6所示，档位自锁机构包括滑设于第一换档滑座103上的锁档齿板112和滑设于换档拨杆100的中空通道中的档位解锁顶杆113，档位滑轨105上设有用于与锁档齿板112贴合阻止第一换档滑座103滑动的锁档齿条114，各第一档位槽1031内设有一根由档位解锁顶杆113推动使锁档齿板112脱离锁档齿条114的锁档滑销115，锁档齿板112连接有迫使锁档齿板112与锁档齿条114贴合的第一伸缩弹簧116，第一伸缩弹簧116套设在锁档滑销115上，其一端与第一换档滑座103相抵，另一端与锁档滑销115的凸台相抵，在没有外力的情况下，第一伸缩弹簧116迫使锁档齿板112与锁档齿条114贴合。档位解锁顶杆113连接有迫使档位解锁顶杆113远离锁档滑销115的第二伸缩弹簧117，第二伸缩弹簧117套设在档位解锁顶杆113上，其一端与换档拨杆100内的凸台相抵，另一端与档位解锁顶杆113上的凸台相抵，在没有外力的情况下，第二伸缩弹簧117迫使档位解锁顶杆113远离锁档滑销115。换档拨杆100上设有用于驱动档位解锁顶杆113滑动推动锁档滑销115使锁档齿板112脱离锁档齿条114的档位解锁手柄118，该档位解锁手柄118的中部铰接于换档拨杆100上，档位解锁手柄118的一个摆动端与档位解锁顶杆113的端部相接。在正常情况下，第二伸缩弹簧117使档位解锁顶杆113远离锁档滑销115，档位解锁顶杆113对锁档滑销115无推动力，第一伸缩弹簧116使锁档齿板112与锁档齿条114贴合，第一换档滑座103不能滑动调节传动比；需要调节传动比时，手动按压档位解锁手柄118，使档位解锁手柄118摆动迫使档位解锁顶杆113克服第二伸缩弹簧117的作用力滑动，档位解锁顶杆113推动锁档滑销115克服第一伸缩弹簧116的作用力滑动，最终锁档滑销115迫使锁档齿板112脱离锁档齿条114，此时，换档拨杆100可以拨动第一换档滑座103滑动调节传动比。该档位自锁机构能够防止第一换档滑座103随意滑动，使调节后的传动比不会随意变化，保证了变速的稳定可靠性。

本实施例中，档位滑杆106滑设于固接在箱体1上的滑套119中，档位滑轨105固接于滑套119上，档位滑杆106和档位滑轨105呈并排状吊装于箱体1中。一体组合驱动结构设有用于固定档位滑杆106滑动位置的档位定位机构，如图4所示，档位定位机构包括装设于档位滑杆106上的第二弹簧定位销120，滑套119上沿档位滑杆106滑动方向间隔设有三个用于与第二弹簧定位销120配合限制档位滑杆106滑动的定位槽121，三个定位槽121与第二弹簧定位销120配合时分别对应档位滑杆106的三个滑动位置，第一个滑动位置为第二移档拨叉102使同步齿圈55同时与第一联动齿圈56和第三联动齿圈58啮合的位置，第二个滑动位置为第二移档拨叉102使同步齿圈55与各联动齿圈均不啮合的位置，第三个滑动位置为第二移档拨叉102使同步齿圈55同时与第二联动齿圈57和第四联动齿圈59啮合的位置。该档位定位机构对档位滑杆106的三个滑动位置进行定位，不仅使档位滑杆106在各个档位位置不会随意滑动，还利于保证换档的准确性和可靠性。

本实施例中，一体组合驱动结构还包括固定设置在箱体1上的档位移动路线面板122，如图8所示，档位移动路线面板122上开有引导换档拨杆100摆动的引导槽1221以及档位标识1222，其中，引导槽1221引导限制换档拨杆100的摆动路径，方便进行档位转换和传动比调节，档位标识1222则便于随时直观的观察档位状态和传动比大小。

本实施例中，换档拨杆100的底部设有手柄，换档拨杆100与各档位槽配合的一端端部设有球面。在与倒档所对应的第一档位槽1031中设有两个第一弹簧定位销110，以增加入档推力，实现倒档提示功能。

上述倒档空档转换装置5具有结构简单、工作稳定可靠、操纵方便与安全、档位运行平稳可靠等优点。与双球面摩擦传动无级变速装置6配合，倒档和前进档都可以无级变速，且变速比范围大。

本实施例中，与变速输出轴4相连的摩擦盘61通过花键配合沿轴向滑设于变速输出轴4上，双球面摩擦传动无级变速装置6设有将与变速输出轴4相连的摩擦盘61压向另一摩擦盘61的压紧机构。如图9至图11所示，压紧机构为压紧力随摩擦盘61转速增加而增大的离心式机构，具体包括装设于摩擦盘61外侧面的多个离心力组件65，多个离心力组件65绕摩擦盘61的轴线均匀间隔装设在摩擦盘61外侧面，各离心力组件65包括固接于摩擦盘61上的固定套651、与固定套651滑动套接的活动套653以及滑设于固定套651中的浮动压板652，活动套653可相对于固定套651沿摩擦盘61的轴向方向滑动，固定套651的底部设有沿摩擦盘61的径向向外方向逐渐远离摩擦盘61的斜面6511，浮动压板652和斜面6511之间装有钢珠654，活动套653与浮动压板652之间设有推动浮动压板652压紧钢珠654的压紧弹簧655，所有离心力组件65的活动套653通过一环形板656连接成一体，箱体1上设有多个第一支撑架657，各第一支撑架657上安装有与环形板656相接触的第一滚轮658，装配好后各离心力组件65的压紧弹簧655保持对摩擦盘61一定的弹性预紧力。工作时，钢珠654随着摩擦盘61的转动产生离心力而径向向外运动，从而推动斜面6511迫使与变速输出轴4相连的摩擦盘61沿轴向朝向另一个摩擦盘61滑动，进而压紧两个摩擦盘61之间的摩擦传动转轮62，使球型面621与圆弧形环槽611紧密接触，保证传动稳定可靠，同时多个离心力组件65绕摩擦盘61的轴线均匀间隔装设在摩擦盘61外侧面，保证了摩擦盘61受力平衡和稳定运行。该压紧机构能够根据摩擦盘61转速自动调节压紧力，随着与变速输出轴4相连的摩擦盘61转速增高，钢珠654的离心力越大，施加在斜面6511上的力也越大，两个摩擦盘61与摩擦传动转轮62的接触压力也越大。

进一步的，浮动压板652上设有引导凹槽6521，引导凹槽6521引导钢珠654沿摩擦盘61的径向运动，利于钢珠654对斜面6511产生更大的力，进一步提高整个压紧机构运行的稳定性。

本实施例中，与变速输入轴3相连的摩擦盘61通过花键配合沿轴向滑设于变速输入轴3上，且与变速输入轴3相连的摩擦盘61外侧设有多个轴向定位组件66，多个轴向定位组件66绕摩擦盘61的轴线均匀间隔装设在摩擦盘61外侧面，各轴向定位组件66包括装设于箱体1上的第二支撑架661，各第二支撑架661上安装有与摩擦盘61相接触的第二滚轮662。轴向定位组件66对与变速输入轴3相连的摩擦盘61进行轴向定位，使两个摩擦盘61可以压紧摩擦传动转轮62，并且使与变速输入轴3相连的摩擦盘61受力平衡和运行稳定，进一步保证摩擦传动转轮62的球型面621与两个摩擦盘61的圆弧形环槽611紧密接触配合。

本实施例中，各摩擦盘61四周设有环形挡板67，环形挡板67可防止摩擦传动转轮62因摆动角度过大而脱出，提高了安全可靠性。

本实施例中，如图12和图13所示，摆动轴63包括安装支架631和分别连接安装支架631两端的两根端部轴632，摩擦传动转轮62通过转轴和轴承安装于安装支架631中，两端的端部轴632通过轴承安装于箱体1上，两根端部轴632的轴线重合并与摩擦传动转轮62的转动轴线垂直相交，这样可以保证摩擦传动转轮62的球型面621的球心与摆动轴63的轴线重合。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：包括箱体（1）、安装于箱体（1）中的变速输入轴（3）、安装于箱体（1）中的变速输出轴（4）、两个摩擦盘（61）、两个分别通过摆动轴（63）安装于箱体（1）中的摩擦传动转轮（62）以及用于驱动两个摩擦传动转轮（62）同步摆动运动的摆动驱动装置（64），两个摩擦盘（61）分别固接于变速输入轴（3）和变速输出轴（4）上且呈相对设置，两个摩擦传动转轮（62）位于两个摩擦盘（61）之间且相对于摩擦盘（61）的回转轴线对称布置，各摩擦盘（61）朝向摩擦传动转轮（62）的端面设有圆弧形环槽（611），各摩擦传动转轮（62）的四周侧面上设有球型面（621），所述球型面（621）的球心与摆动轴（63）的轴线重合并在摩擦传动转轮（62）摆动范围内保持同时与两个摩擦盘（61）的圆弧形环槽（611）的内壁接触配合。

2.根据权利要求1所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：与变速输出轴（4）相连的摩擦盘（61）沿轴向滑设于变速输出轴（4）上，所述双球面摩擦传动无级变速装置（6）设有将与变速输出轴（4）相连的摩擦盘（61）压向另一摩擦盘（61）的压紧机构；所述压紧机构包括装设于摩擦盘（61）外侧面的多个离心力组件（65），各离心力组件（65）包括固接于摩擦盘（61）上的固定套（651）、与固定套（651）滑动套接的活动套（653）以及滑设于固定套（651）中的浮动压板（652），所述固定套（651）的底部设有沿摩擦盘（61）的径向向外方向逐渐远离摩擦盘（61）的斜面（6511），所述浮动压板（652）和斜面（6511）之间装有钢珠（654），所述活动套（653）与浮动压板（652）之间设有推动浮动压板（652）压紧钢珠（654）的压紧弹簧（655），所有离心力组件（65）的活动套（653）通过一环形板（656）连接成一体，所述箱体（1）上设有多个第一支撑架（657），各第一支撑架（657）上安装有与所述环形板（656）相接触的第一滚轮（658）。

3.根据权利要求1所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：与变速输入轴（3）相连的摩擦盘（61）沿轴向滑设于变速输入轴（3）上，且与变速输入轴（3）相连的摩擦盘（61）外侧设有多个轴向定位组件（66），各轴向定位组件（66）包括装设于箱体（1）上的第二支撑架（661），各第二支撑架（661）上安装有与摩擦盘（61）相接触的第二滚轮（662）。

4.根据权利要求1所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：各摩擦盘（61）四周设有防止摩擦传动转轮（62）脱出的环形挡板（67）。

5.根据权利要求1所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：所述摆动轴（63）包括安装支架（631）和分别连接安装支架（631）两端的两根端部轴（632），所述摩擦传动转轮（62）通过转轴和轴承安装于所述安装支架（631）中，两根端部轴（632）的轴线重合并与摩擦传动转轮（62）的转动轴线垂直相交。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：所述摆动驱动装置（64）包括换档拨杆（100）、第一移档拨叉（101）、第二移档拨叉（102）、第一换档滑座（103）、第二换档滑座（104）、固设于箱体（1）上的档位滑轨（105）和沿档位滑轨（105）导向方向滑设于箱体（1）上的档位滑杆（106），所述第一换档滑座（103）滑设于档位滑轨（105）上，所述第一移档拨叉（101）与第一换档滑座（103）相连，所述第二换档滑座（104）固设于档位滑杆（106）上，所述第二移档拨叉（102）与第二换档滑座（104）相连，所述第一换档滑座（103）设有两个沿滑动方向间隔布置的第一档位槽（1031），所述第二换档滑座（104）设有一个第二档位槽（1041），所述换档拨杆（100）通过铰接球头（1001）铰接安装于箱体（1）上并可绕铰接中心摆动卡入任意第一档位槽（1031）和第二档位槽（1041）中；所述两个摩擦传动转轮（62）通过至少一对相互啮合的同步扇形齿盘（68）相连实现同步摆动，所述箱体（1）上铰接安装有摆杆（107），所述第一移档拨叉（101）设有滑槽（1011），所述摆杆（107）的一端连接有滑设于所述滑槽（1011）中的横向杆（108），所述摆杆（107）的另一端通过拉杆（109）与任意一个同步扇形齿盘（68）相连，所述拉杆（109）的两端分别与摆杆（107）和同步扇形齿盘（68）铰接连接。

7.根据权利要求6所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：所述换档拨杆（100）设有定位凹槽（1002），各第一档位槽（1031）和第二档位槽（1041）内设有用于卡入定位凹槽（1002）中形成定位的第一弹簧定位销（110）。

8.根据权利要求6所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：所述箱体（1）内固设有限制换档拨杆（100）在第一换档滑座（103）和第二换档滑座（104）之间摆动切换的安全隔板（111），所述安全隔板（111）上开设有两个供换档拨杆（100）通过的槽口（1111），两个槽口（1111）分别位于第二换档滑座（104）在两个滑动极限位置时第二档位槽（1041）所对应的位置处，且在双球面摩擦传动无级变速装置（6）输入输出传动比最小时第一换档滑座（103）上两个第一档位槽（1031）的位置与两个槽口（1111）的位置分别对应。

9.根据权利要求6所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：所述摆动驱动装置（64）设有用于固定第一换档滑座（103）滑动位置的档位自锁机构，所述档位自锁机构包括滑设于第一换档滑座（103）上的锁档齿板（112）和滑设于换档拨杆（100）中的档位解锁顶杆（113），所述档位滑轨（105）上设有用于与锁档齿板（112）贴合阻止第一换档滑座（103）滑动的锁档齿条（114），各第一档位槽（1031）内设有一根由档位解锁顶杆（113）推动使锁档齿板（112）脱离锁档齿条（114）的锁档滑销（115），所述锁档齿板（112）连接有迫使锁档齿板（112）与锁档齿条（114）贴合的第一伸缩弹簧（116），所述档位解锁顶杆（113）连接有迫使档位解锁顶杆（113）远离锁档滑销（115）的第二伸缩弹簧（117），所述换档拨杆（100）上设有用于驱动档位解锁顶杆（113）滑动推动锁档滑销（115）使锁档齿板（112）脱离锁档齿条（114）的档位解锁手柄（118），所述档位解锁手柄（118）的中部铰接于换档拨杆（100）上，档位解锁手柄（118）的一个摆动端与档位解锁顶杆（113）的端部相接。

10.根据权利要求6所述的双球面摩擦传动无级变速装置，其特征在于：所述档位滑杆（106）滑设于固接在箱体（1）上的滑套（119）中，所述摆动驱动装置（64）设有用于固定档位滑杆（106）滑动位置的档位定位机构，所述档位定位机构包括装设于档位滑杆（106）上的第二弹簧定位销（120），所述滑套（119）上沿档位滑杆（106）滑动方向间隔设有三个用于与第二弹簧定位销（120）配合限制档位滑杆（106）滑动的定位槽（121），三个定位槽（121）与第二弹簧定位销（120）配合分别对应档位滑杆（106）的三个滑动位置。