CN107178597B - 一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器 - Google Patents

Abstract

一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，针对现有技术中无级变速器无波动平稳传动与刚性大扭矩传动无法兼容的问题，本发明提供了一种采用将转动转化为往复直线运动，然后将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为转动的方法进行变速的无级变速器。主要包含用于设置各部件的固定架、将输入转动转化为往复直线运动的动力输入单元、将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为转动的变速单元、将变速后转动在固定位置输出的动力输出单元。该无级变速器可实现非摩擦的刚性高扭矩传动，可实现动力输入端至输出端的无波动平稳传动，可实现输出端转动由零至超过输入端转速的连续变化，达到无级变速的目的。

Description

一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器

技术领域

本发明涉及机械传动领域的变速器，具体涉及一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器。

背景技术

现有机械传动领域的变速器分为有级变速器和无级变速器。目前的无级变速器大都是依靠摩擦阻力传动而不是刚性传动的，受制于摩擦阻力的大小，使得此类无级变速器的扭矩不能很大，传动比也不能很大，否则会打滑；也有部分无级变速器的设计为非依靠摩擦阻力的刚性传动，但传动不平稳，传动有波动。

发明内容

为了克服现有技术中无级变速器无波动平稳传动与刚性大扭矩传动无法兼容的问题，本发明提供了一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案为：一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，是一种采用将转动转化为往复直线运动，然后将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为转动的方法进行变速的无极变速器。包括固定架、动力输入单元、变速单元、动力输出单元。其中，动力输入单元包括动力输入轴、并联链条机构、固定轨道以及滑动安装在固定轨道上的主推动块；变速单元包括杠杆、平行于固定轨道设置的升降轨道、带动升降轨道进行平行移动的轨道升降导向装置、滑动安装在升降轨道上的从推动块、设置在升降轨道两端的两个空转方向相反的右超越离合器和左超越离合器、绕过右超越离合器和左超越离合器并固定连接在从推动块两边构成闭环的传动带Ⅰ以及设置在升降轨道一侧的转动整合装置；动力输出单元包括接收变速单元的输出转动的主动轮、传动带Ⅲ、导轮Ⅰ、导轮Ⅱ、从动轮Ⅰ、动力输出轴以及固定安装在动力输出轴上的从动轮Ⅱ，主动轮的转动经传动带Ⅲ传递至动力输出轴输出。

该变速器中，固定架用于设置各部件；动力输入单元将原动机输入的转动转化为往复直线运动，即：来自原动机的转动通过动力输入轴带动并联链条机构，并联链条机构再带动主推动块在固定轨道上做往复直线运动；变速单元将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为转动，即：做往复直线运动的主推动块带动杠杆绕其支点摆动，杠杆再次带动从推动块、在升降轨道上做和主推动块平行的往复直线运动，进而通过传动带Ⅰ带动升降轨道两端的右超越离合器和左超越离合器，将从推动块的往复直线运动转化为右超越离合器和左超越离合器的转动，并通过右超越离合器的右中心轴和左超越离合器的左中心轴进行输出。位于升降轨道一侧的转动整合装置，将右中心轴和左中心轴输出的转动整合为一个转动以输出。

根据等比原理，从推动块和主推动块的运动速度比值、和杠杆摆动支点与从推动块和主推动块两者运动所在直线的垂直距离的比值相等，即在主推动块运动速度一定的情况下，从推动块的速度与杠杆摆动支点和升降轨道的垂直距离成正比。通过轨道升降导向装置，连续的改变升降轨道距杠杆摆动支点的距离，即可连续的改变从推动块的速度，进而连续的改变输出转动的速度，达到无极变速的目的；动力输出单元将变速单元输出的随升降轨道移动的转动，在位置固定的动力输出轴输出。

其中，所述的固定架包括相互平行设置的顶板和底板，顶板的四角部位分别有与底板垂直连接的若干个支撑杆。在固定架上设有轴承座等用于安装各部件。

其中，所述的并联链条机构由两组相同的镜像对称分布的链条链轮***和一长销轴组成。每组链条链轮***包含两个链轮、一条绕过两链轮构成闭环的链条及一个和其中一链轮同轴传动的驱动齿轮。并联链条机构中，两链条位于中间，两驱动齿轮位于两侧，两条链条平行且中间设有一间隙，长销轴的两端部分分别作为两链条其中一对应链节的销轴连接两链条。所述的动力输入轴上设有与其同轴传动、且与并联链条机构中的两个驱动齿轮分别啮合设置的两个齿轮，动力输入轴通过齿轮带动并联链条机构中的两条链条做同步的转动。

其中，所述的主推动块由主***体和主芯体组成，主芯体通过位于其两侧的轴安装在主***体的腔体内。主芯体滑动的安装在杠杆上，主***体通过其两侧与导轨对应的滑动装置Ⅰ滑动安装在固定轨道上。主***体靠近并联链条机构的一边通过连杆与长销轴铰接，使主推动块可随并联链条机构的转动在固定轨道上做往复直线运动。

其中，所述的固定轨道由两根互相平行的导轨组成，其两端通过位于固定架底部相对两侧的支座固定安装在固定架底部设置的底板上，且安装后与底板平行。

优选的，固定架底板外侧沿固定轨道的方向设有延伸平台，动力输入轴及并联链条机构设置在延伸平台上，且链条链轮***中两链轮轴心连线的方向和固定轨道的导轨平行。

其中，所述的升降轨道由两根互相平行的导轨组成，所述的轨道升降导向装置由两套设置在固定架相对两侧的升降装置组成，每套升降装置包含两根导向杆、一根螺杆及一根横梁，导向杆、螺杆均与顶板和底板垂直连接，导向杆上滑动配合连接有滑块，螺杆上配套螺纹连接有移动块，横梁的两端分别与两根导向杆上的滑块固定连接，横梁的中间与螺杆上的移动块固定连接，且横梁与底板平行。升降轨道的两端分别固定连接在两套升降装置上，且连接后升降轨道的导轨与固定轨道的导轨平行,通过两根螺杆的同步旋转，可对升降轨道进行平行的移动。

其中，所述的从推动块由从***体和从芯体组成，从芯体通过位于其两侧的轴安装在从***体的腔体内。从芯体滑动的安装在杠杆上，从***体通过其两侧与升降轨道对应的滑动装置Ⅱ滑动安装在升降轨道上，从***体的两边和传动带Ⅰ的两端固定连接。

本发明中，主推动块、从推动块结构相似，均由内外部分构成，内部通过轴承安装在外部的腔体内，外部可在轨道上自由滑动，内部可在杠杆上自由滑动，且可相对外部摆动。

其中，所述的杠杆为一长直的杆，其顶端设有倒U型架，倒U型架的两端分别转动安装在设在固定架顶板下表面的两个轴承座中。主推动块安装在杠杆的下端，从推动块安装在杠杆的中部，且从推动块可随升降轨道在杠杆下端至上端的范围内移动，杠杆顶端的倒U型架可使从推动块随升降轨道移动至杠杆摆动支点的位置，此时杠杆摆动而从推动块的从***体不动，进而使升降轨道两端的超越离合器不输出转动。

其中，所述的转动整合装置，设置在升降轨道的一侧，包括固定安装在左中心轴一端的齿轮Ⅰ、与齿轮Ⅰ外啮合设置的反转齿轮、与反转齿轮固定在一起的传动轮Ⅰ、固定安装在右中心轴一端的传动轮Ⅱ、绕过传动轮Ⅰ、传动轮Ⅱ构成闭环的传动带Ⅱ。升降轨道两端超越离合器中心轴输出的转动方向相反，左中心轴转动通过齿轮Ⅰ输出，然后经反转齿轮改变方向后，经传动带Ⅱ传动至右中心轴。传动过程中，可以通过调节齿轮Ⅰ与反转齿轮的直径比或传动轮Ⅰ与传动轮Ⅱ的直径比，进而调节左中心轴至右中心轴的传动比。

其中，所述的动力输出单元中，主动轮固定安装在升降轨道右超越离合器的右中心轴上，从动轮Ⅰ安装在顶板的下表面，从动轮Ⅱ固定安装在动力输出轴上，动力输出轴通过轴承座安装在底板的上表面，升降轨道上位于主动轮一侧的侧面上，在主动轮上、下两边分别设有导轮Ⅰ、导轮Ⅱ，传动带Ⅲ依次绕过从动轮Ⅰ、导轮Ⅰ、主动轮、导轮Ⅱ、从动轮Ⅱ构成闭环。其中，传动带Ⅲ位于从动轮Ⅰ、导轮Ⅰ之间的部分、传动带Ⅲ位于导轮Ⅱ、从动轮Ⅱ之间的部分和升降轨道的移动方向平行，如此可保证在升降轨道的移动过程中，传动带Ⅲ的长度是不变的。

本发明中以左超越离合器外环相对内环顺时针转动时空转为例；本发明中以转动整合装置将右中心轴和左中心轴输出的转动整合至右中心轴输出为例。

本发明中，由一组动力输入单元、变速单元和动力输出单元组成的变速器，若原动机输入的转动为匀速，则当长销轴在链轮的上下两侧时，主推动块做匀速直线运动，从推动块也随之做匀速直线运动，最终在升降轨道右端的右超越离合器的右中心轴输出顺时针方向的匀速转动；当长销轴运动至链轮上时，主推动块会减速至零并改变方向，此时右中心轴输出转动速度降低或无转动输出。在整个过程中，右中心轴的输出转动为顺时针匀速转动、输出转动速度降低、顺时针匀速转动的循环。优选的，可多组动力输入单元、变速单元和动力输出单元并联组成变速器，使各组间输出的匀速转动与匀速转动相连，使变速器最终输出连续的匀速转动，达到平稳传动的目的。

进一步的，为减小变速器体积，可直接用主推动块的主芯体代替并联链条机构中的长销轴连接两链条，主芯体两侧的轴作为两链条对应链节的销轴。即使链条直接带动主芯体、而不使用连杆带动主推动块的方式。此种情况下，可取消固定架底板外侧的延伸平台、取消固定架底板上的固定轨道，将动力输入轴、并联链条机构设置在固定架的底部。此种设计，因主芯体分别在链轮的上下侧时，杠杆摆动支点距主芯体运动所在直线的垂直距离不一致，致使从推动块左右运动的速度不一致，导致升降轨道两端超越离合器中心轴输出的转动速度不一致，因此还需调节位于升降轨道一侧的转动整合装置的传动比，使左中心轴最终传动至右中心轴的转速和右中心轴一致。

进一步的，可仅用并联链条机构中链轮一侧的链条（如上侧）带动主推动块，在链轮另一侧（下侧）仅对主推动块回位，对应的，可仅在升降轨道相应的一端使用超越离合器，另一端使用一般传动轮，并取消位于升降轨道一侧的转动整合装置。

有益效果：本发明各部件间的传动均为钢性，因此，可做大扭矩传动；通过将匀速转动转化为往复直线运动、然后将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为匀速转动的方式，保证传动无波动、输出转动匀速，达到了刚性大扭矩平稳传动的目的。可将输入端转速无波动的平稳传递至输出端，且输出端转速相对输入端转速，可实现由零至超过输入端转速的连续变化，达到无级变速的目的。

附图说明

图1为实施例1的示意图；

图2为图1的主视图；

图3为实施例2的示意图；

图4为图3的主视图；

图5为实施例3的示意图；

图6为图5的右视图；

图7为实施例4的示意图；

图8位图7的右视图；

图9为本发明中并联链条机构示意图；

图10为图9的俯视图；

图11为主推动块的示意图；

图12为从推动块的示意图；

图13为本发明中升降轨道相关部分示意图；

图14为图13的俯视图；

图15为实施例1、实施例2的输出转动速度示意图。

附图标记：1、固定架，101、顶板，102、底板，103、支撑杆，104、轴承座；2、动力输入轴，201、齿轮；3、并联链条机构，301、链条，302、链轮，303、驱动齿轮，304、长销轴；305、连杆；4、固定轨道，5、主推动块，501、主***体，502、主芯体，503、滑动装置Ⅰ；6、杠杆，601、倒U形架；7、升降轨道，8、轨道升降导向装置，801、导向杆、802、滑块，803、横梁，804、螺杆，805、移动块；9、从推动块，901、从***体，902、从芯体，903、滑动装置Ⅱ；10、右超越离合器，11、左超越离合器，12、右中心轴，13、左中心轴，14、传动带Ⅰ，15、转动整合装置，1501、齿轮Ⅰ，1502、反向齿轮，1503、传动带Ⅱ，1504、传动轮Ⅰ，1505、传动轮Ⅱ；16、主动轮，17、传动带Ⅲ，18、导轮Ⅰ,19、导轮Ⅱ，20、从动轮Ⅰ，21、从动轮Ⅱ，22、动力输出轴。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其它等效或具有类似目的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，该变速器采用将转动转化为往复直线运动，然后将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为转动的方法进行变速，包括固定架1、动力输入单元、变速单元和动力输出单元。其中，动力输入单元的主要构成为：动力输入轴2，并联链条机构3，固定轨道4，滑动安装在固定轨道4上的主推动块5；变速单元的主要构成为：杠杆6，平行于固定轨道4设置的升降轨道7，对升降轨道7进行平行移动的轨道升降导向装置8，滑动安装在升降轨道7上的从推动块9，设置在升降轨道7两端的两个空转方向相反的右超越离合器10和左超越离合器11，绕过右超越离合器10和左超越离合器11并固定连接在从推动块9两边构成闭环的传动带Ⅰ14，设置在升降轨道7一侧的以反向齿轮1502、传动带Ⅱ1503为主的转动整合装置15；动力输出单元的主要构成为：接收变速单元的输出转动的主动轮16、传动带Ⅲ17、导轮Ⅰ18、导轮Ⅱ19、从动轮Ⅰ20、动力输出轴22以及固定安装在动力输出轴22上的从动轮Ⅱ21，主动轮16的转动经传动带Ⅲ17传递至动力输出轴22输出。

其中，固定架1主要包括相互平行设置的顶板101和底板102，顶板101的四角部位分别有和底板102垂直连接的四根支撑杆103。在固定架1上设有轴承座104等用于安装各部件。

该变速器中，固定架1用于设置各部件；动力输入单元将原动机输入的转动转化为往复直线运动，来自原动机的转动通过动力输入轴2带动并联链条机构3，并联链条机构3再带动主推动块5在固定轨道4上做往复直线运动；变速单元将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为转动，做往复直线运动的主推动块5带动杠杆6绕其支点摆动，杠杆6再次带动从推动块9、在升降轨道7上做和主推动块5平行的往复直线运动，进而通过传动带Ⅰ14带动升降轨道7两端的右超越离合器10和左超越离合器11，将从推动块9的往复直线运动转化为右超越离合器10和左超越离合器11的转动，并通过右超越离合器10的右中心轴12和左超越离合器11的左中心轴13输出，转动整合装置15将右中心轴12和左中心轴13的输出转动整合为一个转动并输出。

根据等比原理，从推动块9和主推动块5的运动速度比值、和杠杆摆动支点与从推动块9和主推动块5两者运动所在直线的垂直距离的比值相等，在主推动块5运动速度一定的情况下，从推动块9的速度与杠杆6摆动支点和升降轨道7的垂直距离成正比；通过轨道升降导向装置8，连续的改变升降轨道7距杠杆6摆动支点的距离，即可连续的改变从推动块9的速度，进而连续的改变输出转动的速度，达到无极变速的目的；动力输出单元将变速单元输出的随升降轨道7移动的转动，在位置固定的动力输出轴22输出。

其中，如图9、图10所示，并联链条机构3由两组相同的镜像对称分布的链条链轮***和一长销轴304组成。每组链条链轮***包含两个链轮302、一条绕过两链轮302构成闭环的链条301及一个和其中一链轮302同轴传动的驱动齿轮303。并联链条机构3中，两链条301位于中间，两驱动齿轮303位于两侧，两条链条301平行且中间设有一间隙，长销轴304的两端部分分别作为两链条301其中一对应链节的销轴连接两链条301。所述的动力输入轴2上设有与其同轴传动、且与并联链条机构3中的两个驱动齿轮303分别啮合设置的两个齿轮201，动力输入轴2通过齿轮201带动并联链条机构3中的两条链条301做同步的转动。

其中，固定轨道4由两根互相平行的导轨组成，其两端通过位于固定架1底部相对两侧的支座固定安装在固定架1的底板102上，且安装后与底板102平行。

优选的，固定架1底板102外侧沿固定轨道4的方向设有延伸平台，动力输入轴2及并联链条机构3设置在延伸平台上，且链条链轮***中两链轮302轴心连线的方向和固定轨道4的导轨平行。

其中，如图1、图11所示，主推动块5由主***体501和主芯体502组成，主芯体502通过位于其两侧的轴安装在主***体501的腔体内。主芯体502滑动的安装在杠杆6上，主***体501通过其两侧与导轨对应的滑动装置Ⅰ503滑动的安装在固定轨道4上。主***体501靠近并联链条机构3的一边通过连杆305与长销轴304铰接，使主推动块5可随链条301的转动在固定轨道4上做往复直线运动。若输入转动为匀速，则当长销轴304在链轮302的上下两侧时，主推动块5做匀速直线运动，当长销轴304运动至链轮302上时，主推动5块逐渐减速至零并改变运动方向。因链条301对主推动块5的推动为双链条并联中间销轴推动的方式，所以可输出较大的推动力。

其中，如图1、图3所示，升降轨道7由两根互相平行的导轨组成，轨道升降导向装置8由两套设置在固定架1相对两侧的升降装置组成，每套升降装置包含两根导向杆801、一根螺杆804及一根横梁803，导向杆801、螺杆804均与顶板101和底板102垂直连接，导向杆801上滑动配合连接有滑块802，螺杆804上配套螺纹连接有移动块805，横梁803的两端分别与两根导向杆801的滑块802固定连接，横梁803的中间与螺杆804上的移动块805固定连接，且横梁803和底板102平行。升降轨道7的两端分别固定连接在两套升降装置上，且连接后升降轨道7的导轨与固定轨道4的导轨平行。通过两根螺杆804的同步旋转，可对升降轨道7进行平行的移动。

其中，如图1、图12所示，从推动块9由从***体901和从芯体902组成，从芯体902通过位于其两侧的轴安装在从***体901的腔体内。从芯体902滑动的安装在杠杆6上，从***体901通过其两侧与升降轨道7中的导轨对应的滑动装置Ⅱ903滑动的安装在升降轨道7上，从***体901的两边和传动带Ⅰ14的两端固定连接。

其中，杠杆6为一长直的杆，其顶端设有倒U型架601，倒U型架601的两端分别转动安装在设在固定架1顶板101下表面的两个轴承座104中。主推动块5安装在杠杆6的下端，从推动块9安装在杠杆6的中部，且从推动块9可随升降轨道7在杠杆6下端至上端的范围内移动，杠杆6顶端的倒U型架601可使从推动块9随升降轨道7移动至杠杆6摆动支点的位置。此时杠杆6摆动，而从推动块6的从***体601不动，进而使升降轨道7两端的右超越离合器10和左超越离合器11不输出转动。

其中，如图13、图14所示，转动整合装置15设置在升降轨道7的一侧，其主要构成为：固定安装在左中心轴13一端的齿轮Ⅰ1501，和齿轮Ⅰ1501外啮合的反转齿轮1502，和反转齿轮1502固定在一起的传动轮Ⅰ1504、固定安装在右中心轴12一端的传动轮Ⅱ1505，绕过传动轮Ⅰ1504、传动轮Ⅱ1505构成闭环的传动带Ⅱ1503。升降轨道7两端的右超越离合器10和左超越离合器11的右中心轴12、左中心轴13输出的转动方向相反，左中心轴13转动通过齿轮Ⅰ1501输出，然后经反转齿轮1502改变方向后，经传动带Ⅱ1503传动至右中心轴12。传动过程中，可通过调节齿轮Ⅰ1501与反转齿轮1502的直径比或传动轮Ⅰ1504与传动轮Ⅱ1505的直径比，进而调节左中心轴13至右中心轴12的传动比。

其中，变速单元中，杠杆6随主推动块5的往复运动而摆动。从推动块9随杠杆6的摆动在升降轨道7上做和主推动5块相似的往复直线运动。传动带Ⅰ14中间有一长形的开口，使杠杆6可从开口中穿过，使杠杆6和传动带Ⅰ14在运动过程中互不影响。从推动块9在杠杆6的带动下向左运动时，通过传动带Ⅰ14带动升降轨道7两端右超越离合器10和左超越离合器11外环顺时针转动，此时右超越离合器10外环带动内环转动，并通过右中心轴12输出顺时针的转动，而左超越离合器11外环相对内环空转；从推动块9向右运动时，通过传动带Ⅰ14带动升降轨道7两端的右超越离合器10和左超越离合器11外环逆时针转动，此时右超越离合器10外环相对内环空转，而左超越离合器11外环带动内环转动，并通过左中心轴13输出逆时针转动，然后经升降轨道7一侧的转动整合装置15，变向后传动至右中心轴12顺时针的输出。升降轨道7和轨道升降导向装置8配合，可保证从推动块9的运动为与主推动块5的运动平行的直线运动、可调节从推动块9运动所在直线距杠杆摆动支点的距离，进而调节从推动块9的运动速度、最终改变动力输出轴22的输出转动速度。

其中，如图1、图3、图13、图14所示，动力输出单元中，主动轮16固定安装在右超越离合器10的右中心轴12的上，从动轮Ⅰ20安装在顶板101的下表面，从动轮Ⅱ21固定安装在动力输出轴22上，动力输出轴22通过轴承座104安装在底板102的上表面，升降轨道7上位于主动轮16一侧的侧面上，在主动轮16上、下两边分别设有导轮Ⅰ18、导轮Ⅱ19，传动带Ⅲ17依次绕过从动轮Ⅰ20、导轮Ⅰ18、主动轮16、导轮Ⅱ19、从动轮Ⅱ21构成闭环。其中，传动带Ⅲ17位于从动轮Ⅰ20、导轮Ⅰ18之间的部分、传动带Ⅲ17位于导轮Ⅱ19、从动轮Ⅱ21之间的部分与升降轨道7的移动方向平行，如此可保证在升降轨道7的移动过程中，传动带Ⅲ17的长度是不变的。

所述的动力输入单元、变速单元和动力输出单元至少为一组，也可多组动力输入单元、变速单元和动力输出单元并联。

本发明中，输入转动（以输入转动为匀速的顺时针转动为例说明）由动力输入轴2输入，如图9所示，动力输入轴2通过其上的齿轮201，通过并联链条机构3中的驱动齿轮303带动两链条301做同步的逆时针转动，进而带动长销轴304运动；当长销轴304在链轮302的上侧时，其做向左的匀速直线运动，至左侧链轮302上时，逐渐减速至零并改变方向向右运动，销轴304到达链轮302的下侧时，其做向右的匀速直线运动，至右侧链轮302上时，逐渐减速至零并改变方向向左运动，往复循环。如图1所示，长销轴304通过连杆305带动主推动块5在固定轨道4上做往复直线运动，主推动块5的运动，在中间一段为匀速直线运动，在两侧逐渐减速至零并改变方向。主推动块5带动杠杆6摆动，杠杆6进而带动从推动块9，在升降轨道7上做和主推动块5相似的往复直线运动，即在中间一段为匀速直线运动，在两侧逐渐减速至零并改变方向。从推动块9通过传动带Ⅰ14带动右超越离合器10、左超越离合器11的外环转动。当从推动块9向左运动时，通过右超越离合器10带动右中心轴12输出顺时针的转动；当从推动块9向右运动时，通过左超越离合器11带动左中心轴13输出逆时针的转动，进而通过转动整合装置15，将此逆时针转动改变方向后在右中心轴12顺时针的输出。右中心轴12带动主动轮16转动，然后通过传动带Ⅲ17，带动动力输出轴22最终输出顺时针的转动，其输出转动的速度示意图如图15所示。通过轨道升降导向装置8，连续的改变升降轨道7与杠杆6摆动支点的距离，即可连续的改变从推动块9的速度，进而改变中心轴12输出的转动速度，最终使动力输出轴22的速度连续的改变，达到无级变速的目的。

实施例1

一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，该实施例的无级变速器为带连杆式结构，其具体结构如图1、图2所示，该无级变速器包括固定架1以及均设在固定架1上的动力输入单元、变速单元和动力输出单元，动力输入单元、变速单元和动力输出单元均为一组，各部件的具体结构参照上述设置。该无级变速器中，动力输入轴2及并联链条机构3设在固定架1的底板102外侧的延伸平台上，并联链条机构3通过连杆305和滑动安装在固定轨道4上的主推动块5连接。

实施例2

一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，该实施例为减小变速器的体积，使用无连杆式结构，其具体结构如图3、图4所示，该无级变速器包括固定架1以及均设在固定架1上的动力输入单元、变速单元和动力输出单元，动力输入单元、变速单元和动力输出单元均为一组，各部件的具体结构参照上述设置。该无级变速器中，取消了固定架底板102外侧的延伸平台、取消固定架底板102上的固定轨道4，将动力输入轴2、并联链条机构3设置在固定架1的底板102上，直接用主推动块5的主芯体502代替并联链条机构3中的长销轴304连接两链条301，主芯体502两侧的轴作为两链条301对应链节的销轴。即使链条301直接带动主芯体502进而带动杠杆6、而不使用连杆305带动主推动块5进而带动杠杆6的方式。此种情况下，因主芯体502分别在链轮302的上下侧时，杠杆6摆动支点距主芯体502运动所在直线的垂直距离不一致，致使从推动块9左右运动的速度不一致，导致升降轨道7两端超越离合器中心轴12、13输出的转动速度不一致，因此还需调节位于升降轨道7一侧的转动整合装置15的传动比，使左中心轴13最终传动至右中心轴12的转速和右中心轴12一致。

实施例3

一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，该实施例为实施例2的两组并联形式，其具体结构如图5、图6所示。在两组并联的情况下，动力输入单元、变速单元均为两组，且两组变速单元中，共用一组轨道升降导向装置8，两根右中心轴12可合并为一根右中心轴，两根左中心轴13可和合并为一根左中心轴。相应的，两组转动整合装置15可仅保留一组，两组动力输出单元可仅保留一组。该实施例中，为输出连续的无波动平稳转动，需并联链条机构3中，链轮302的轴间距大于其周长的1/2，且两主芯体502在两组链条301上的位置相错1/4链条长度。

实施例4

一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，该实施例为实施例2的三组并联形式，由固定架1及三组动力输入单元、变速单元、动力输出单元并联组成，其具体结构如图7、图8所示，该实施例中，仅用位于链轮302上部的链条带动主芯体502进而带动杠杆6，最终带动右超越离合器10输出转动，链轮302下部的链条仅对杠杆6回位。相应的，升降轨道7左端的左超越离合器11可用一般传动轮代替。此种情况下，升降轨道7左端的左中心轴13不输出转动，可取消转动整合装置15。同实施例3，轨道升降导向装置8仅为一组，三组变速单元对应的三根右中心轴12可合并为一根，三组动力输出单元可仅保留1组。该实施例中，为输出连续的无波动平稳转动，需并联链条机构3中，链轮302的轴间距大于链条周长的1/3，三个主芯体502在三组链条301上的位置相错1/3链条长度。

以上为本发明的基本实施方式，可在以上基础上做进一步的改进、优化和限定：

如，链条链轮***3中的链条301、链轮302可以用同步带、同步轮代替；

又如，从推动块9通过传动带Ⅰ14带动超越离合器的方式可改为通过齿条带动超越离合器；

又如，可沿链条301所绕路径增加轨道，将长销轴304（或从芯体502）的两端限制在轨道内，使长销轴304（或从芯体502）在轨道内运动，以抵消传动过程中长销轴304（或从芯体502）对链条301的侧向拉力；

又如，在仅用链条301一侧通过连杆305带动主推动块5的情况下，可使固定轨道4的高度和带动主推动块5的一侧链条301的高度一致，以避免主推动块5对链条301的侧向拉力；

又如，主推动块5、从推动块9可以位于杠杆6摆动支点的一侧，也可以位于摆动支点的两侧；

又如，可将长销轴304的两端部分设计为双轴的形式，两轴的间距为链条301的节距，然后使此两轴做为链条301其中一链节两个销孔的销轴，可减少单一销轴的磨损。

又如，本发明中的滑动结构，如滑块在导向杆上滑动，主***体、从***体上的滑动装置在导轨上滑动，主芯体、从芯体在杠杆上滑动，均可为导轨式滑动结构，也可为导向杆式滑动结构；

又如，如果不考虑变速器传动的平稳无波动性，可直接用曲柄机构代替并联链条机构3带动杠杆6摆动。

从以上描述可以看出，本发明各部件间的传动均为钢性传动，因此可做大扭矩传动。变速过程中，当升降轨道7和杠杆6的摆动支点在同一条直线上时，从推动块9不动，输出端转动速度为零。当升降轨道7逐渐下降使从推动块9远离杠杆6的摆动支点时，从推动块9速度逐渐增加，输出端转动速度也逐渐增加，至下限位时输出转动速度最快。理论上可通过调整右超越离合器10、左超越离合器11及其后续传动轮的大小使变速器输出端的转速相对输入端无限快。

本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：该变速器采用将转动转化为往复直线运动，然后将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为转动的方法进行变速，包括固定架（1）、动力输入单元、变速单元和动力输出单元，

其中，动力输入单元包括动力输入轴（2）、并联链条机构（3）、固定轨道（4）以及滑动安装在固定轨道（4）上的主推动块（5）；

变速单元包括杠杆（6）、平行于固定轨道（4）设置的升降轨道（7）、带动升降轨道（7）进行平行移动的轨道升降导向装置（8）、滑动安装在升降轨道（7）上的从推动块（9）、设置在升降轨道（7）两端的两个空转方向相反的右超越离合器（10）和左超越离合器（11）、绕过右超越离合器（10）和左超越离合器（11）并固定连接在从推动块（9）两边构成闭环的传动带Ⅰ（14）以及设置在升降轨道（7）一侧的转动整合装置（15）；

动力输出单元包括接收变速单元的输出转动的主动轮（16）、传动带Ⅲ（17）、导轮Ⅰ（18）、导轮Ⅱ（19）、从动轮Ⅰ（20）、动力输出轴（22）以及固定安装在动力输出轴（22）上的从动轮Ⅱ（21），主动轮（16）的转动经传动带Ⅲ（17）传递至动力输出轴（22）输出；

该变速器中，固定架（1）用于设置各部件；动力输入单元将原动机输入的转动转化为往复直线运动，来自原动机的转动通过动力输入轴（2）带动并联链条机构（3），并联链条机构（3）再带动主推动块（5）在固定轨道（4）上做往复直线运动；变速单元将往复直线运动用杠杆等比的缩放后再转化为转动，做往复直线运动的主推动块（5）带动杠杆（6）绕其支点摆动，杠杆（6）再次带动从推动块（9）、在升降轨道（7）上做和主推动块（5）平行的往复直线运动，进而通过传动带Ⅰ（14）带动升降轨道（7）两端的右超越离合器（10）和左超越离合器（11），将从推动块（9）的往复直线运动转化为右超越离合器（10）和左超越离合器（11）的转动，并通过右超越离合器（10）的右中心轴（12）和左超越离合器（11）的左中心轴（13）输出，转动整合装置（15）将右中心轴（12）和左中心轴（13）的输出转动整合为一个转动并输出；

根据等比原理，从推动块（9）和主推动块（5）的运动速度比值、和杠杆摆动支点与从推动块（9）和主推动块（5）两者运动所在直线的垂直距离的比值相等，在主推动块（5）运动速度一定的情况下，从推动块（9）的速度与杠杆（6）摆动支点和升降轨道（7）的垂直距离成正比；通过轨道升降导向装置（8），连续的改变升降轨道（7）距杠杆（6）摆动支点的距离，即可连续的改变从推动块（9）的速度，进而连续的改变输出转动的速度，达到无极变速的目的；动力输出单元将变速单元输出的随升降轨道（7）移动的转动，在位置固定的动力输出轴（22）输出。

2.根据权利要求1所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的并联链条机构（3）由两组相同的镜像对称分布的链条链轮***和一长销轴（304）组成；每组链条链轮***包含两个链轮（302）、一条绕过两链轮（302）构成闭环的链条（301）及一个和其中一链轮（302）同轴传动的驱动齿轮（303）；并联链条机构（3）中，两链条（301）位于中间，两驱动齿轮（303）位于两侧，两条链条（301）平行且中间设有一间隙，长销轴（304）的两端部分分别作为两链条（301）其中一对应链节的销轴连接两链条（301）；所述的动力输入轴（2）上设有与其同轴传动、且与并联链条机构（3）中的两个驱动齿轮（303）分别啮合设置的两个齿轮（201），动力输入轴（2）通过齿轮（201）带动并联链条机构（3）中的两条链条（301）做同步的转动。

3.根据权利要求1所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的主推动块（5）由主***体（501）和主芯体（502）组成，主芯体（502）通过位于其两侧的轴安装在主***体（501）的腔体内，主芯体（502）滑动的安装在杠杆（6）上，主***体（501）通过其两侧的滑动装置Ⅰ（503）滑动安装在固定轨道（4）上，主***体（501）靠近并联链条机构（3）的一边通过连杆（305）与长销轴（304）铰接，使主推动块（5）可随并联链条机构（3）的转动，在固定轨道（4）上做往复直线运动。

4.根据权利要求1或3所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的固定轨道（4）由两根互相平行的导轨组成，其两端通过位于固定架（1）底部相对两侧的支座固定安装在固定架（1）底部设置的底板（102）上，且安装后与底板（102）平行。

5.根据权利要求4所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的升降轨道（7）由两根互相平行的导轨组成，所述的轨道升降导向装置（8）由两套设置在固定架（1）相对两侧的升降装置组成，每套升降装置包含两根导向杆（801）、一根螺杆（804）及一根横梁（803），导向杆（801）、螺杆（804）均与组成固定架（1）的顶板（101）和底板（102）垂直连接，导向杆（801）上滑动配合连接有滑块（802），螺杆（804）上配套螺纹连接有移动块（805），横梁（803）的两端分别与两根导向杆（801）上的滑块（802）固定连接，横梁（803）的中间与螺杆（804）上的移动块（805）固定连接，且横梁（803）与底板（102）平行；升降轨道（7）的两端分别固定连接在两套升降装置上，且连接后升降轨道（7）的导轨与固定轨道（4）的导轨平行,通过两根螺杆（804）的同步旋转，可对升降轨道（7）进行平行的移动。

6.根据权利要求1所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的从推动块（9）由从***体（901）和从芯体（902）组成，从芯体（902）通过位于其两侧的轴安装在从***体（901）的腔体内，从芯体（902）滑动的安装在杠杆（6）上，从***体（901）通过其两侧与升降轨道（7）对应的滑动装置Ⅱ（903）滑动安装在升降轨道（7）上。

7.根据权利要求1所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的杠杆（6）为一长直的杆，其顶端设有倒U型架（601），倒U型架（601）的两端分别转动安装在设在固定架（1）上端的两个轴承座（104）中，主推动块（5）安装在杠杆（6）的下端，从推动块（9）安装在杠杆（6）的中部，且从推动块（9）可随升降轨道（7）在杠杆（6）下端至上端的范围内移动，杠杆（6）顶端的倒U型架（601）可使从推动块（9）随升降轨道（7）移动至杠杆（6）摆动支点的位置。

8.根据权利要求1所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的转动整合装置（15）包括固定安装在左中心轴（13）一端的齿轮Ⅰ（1501）、与齿轮Ⅰ（1501）外啮合设置的反转齿轮（1502）、与反转齿轮（1502）固定在一起的传动轮Ⅰ（1504）、固定安装在右中心轴（12）一端的传动轮Ⅱ（1505）、绕过传动轮Ⅰ（1504）与传动轮Ⅱ（1505）构成闭环的传动带Ⅱ（1503），左中心轴（13）转动通过齿轮Ⅰ（1501）输出，然后经反转齿轮（1502）改变方向后，经传动带Ⅱ（1503）传动至右中心轴（12）。

9.根据权利要求1所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的动力输出单元中，主动轮（16）固定安装在右中心轴（12）上，从动轮Ⅰ（20）安装在构成固定架（1）的顶板（101）的下表面，从动轮Ⅱ（21）固定安装在动力输出轴（22）上，动力输出轴（22）通过轴承座（104）安装在构成固定架（1）的底板（102）的上表面，升降轨道（7）上位于主动轮（16）一侧的侧面上，在主动轮（16）上、下两边分别设有导轮Ⅰ（18）、导轮Ⅱ（19），传动带Ⅲ（17）依次绕过从动轮Ⅰ（20）、导轮Ⅰ（18）、主动轮（16）、导轮Ⅱ（19）与从动轮Ⅱ（21）构成闭环；其中，传动带Ⅲ（17）位于从动轮Ⅰ（20）、导轮Ⅰ（18）之间的部分、传动带Ⅲ（17）位于导轮Ⅱ（19）、从动轮Ⅱ（21）之间的部分和升降轨道（7）的移动方向平行。

10.根据权利要求1所述的一种杠杆式刚性大扭矩平稳传动无级变速器，其特征在于：所述的动力输入单元、变速单元和动力输出单元至少为一组，也可多组动力输入单元、变速单元和动力输出单元并联。