准无级变速器 技术领域 本发明关于一种变速装置。背景技术 变速器分为手动和自动、有级和无级。手动变速器是最基本的变速装置，主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩。现代变速器以实现大功率传动和无级自动变速为目标，而变速器本身的结构是实现这一目标的前提。目前常见的自动变速器是液力机械式自动变速器(简称AT)和机械式无级自动变速器(简称CVT)，轿车普遍使用的是AT。
AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式达到变速变矩。液力变扭器起到直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，泵轮和涡轮是一对工作组合，它们之间用液体传递动能，泵轮通过液体带动涡轮旋转，在泵轮和涡轮之间的导轮通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差达到变速变矩。液力变矩器自动变速变矩范围不够大，在涡轮后面需再串联几排行星齿轮提高效率，液压操纵系统随发动机工作变化自行操纵行星齿轮，实现变速变矩。AT结构复杂，运行效率低，油耗大，制造困难。
CVT采用传动带和可变槽宽的棘轮进行动力传递，当棘轮变化槽宽时，相应改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径达到变速。传动带一般用橡胶带、金属带和金属链等。CVT是无级变速，重量轻，体积小，零件少，具有较高的运行效率，油耗较低，但它的传动带很容易损坏，不能承受大的载荷，只能限用于低功率和低扭矩场合，实用范围很小。
目前已有的国内外变速器专利多达千余项，大致归类为：一、在行星齿轮基础上加入无级变速结构，如引入锥型轮，球型滚珠等；二、对AT进行一些改进；三、对V型轮变速的各种改进；四、其它，如自动改变齿轮直径。普遍存在的问题仍然是，传递效率低，不能够用于大功率大扭矩传动。发明内容 本发明的目地是提供一种结构简单，可以传递大功率大转矩，传动效率高，便于实现自动变速的装置。
本发明的目的是这样实现的；在同一轴上按大小顺序安装的锥型齿轮构成一个锥型齿轮组，与另一个轴的一个齿轮啮合，这个齿轮通过轴向移动可以分别与锥型齿轮组的不同齿轮啮合。
本发明有下列优点；
一、由于采取齿轮传动，可以传递大功率大转矩，传动效率高；
二、不必使用液压系统，结构简单，便于制造；
三、各变速档位之间的变速比很接近，近似于无级变速，便于实现动力的最佳功
效传递，节省能源；
四、换档快，平稳，便于实现自动变速。附图说明 图1是本发明准无级变速器的基本实施例示意图。1-输入轴；2-锥型齿轮组；3-输出轴；4-直齿轮。
图2是同步装置示意图。16-螺旋槽；17-滑块。
图3是可以自动变速的准无级变速器示意图。1-输入轴；5-中间直齿轮；6-变速调节轮；7-螺纹传动轴；8-输出轴。
图4是图3中直齿轮的剖面图。
图5是电控自动变速器示意图。9-步进电机。
图6是应用于汽车的自动准无级变速器示意图。10-离合器；11-从动锥型齿轮组；12-输出轴；13-倒档；14-前进档；15-换档操纵杆。具体实施方式 下面结合图例说明实施方案。方案1：准无级变速器基本实现方案
图1是准无级变速器基本单元图，实际是将输入轴1上的锥型齿轮分解为多个锥型齿轮，形成一个共轴的锥型齿轮组2，最大直径的锥型目齿轮与轴1固定连接，其它则通过超越离合器与轴1连接。
正确设计锥型齿轮组1和直齿轮4，要求锥型齿轮组中各齿轮的齿数不同，齿距相同，锥型齿轮的每个齿与直齿轮4的齿槽可以完全啮合，而直齿轮4的齿与锥型齿轮的齿槽的窄的部位啮合，使锥型齿轮组2每个齿轮能够与直齿轮正常啮合传动。
对超越离合器的要求是从超越到楔紧的过程尽可能短，同样转速下所占的时间间隔尽可能短。
直齿轮4可以沿3轴向移动，当直齿轮4轴向移动，可以分别与锥型齿轮组2的不同齿轮啮合，达到变速变矩。
当直齿轮从与其啮合的一个齿轮转向与相邻的另一个齿轮啮合的过渡过程中，有一个时期它会与两个齿轮同时啮合，由于两个相邻齿轮的齿数不同，需要通过超越离合器的作用超越移动小齿轮，从而保证两个相邻齿轮的齿同步。当直齿轮4的齿槽与相邻锥型齿轮的大齿轮的齿啮合的上半周期，超越离合带动小的锥型齿轮同步运动，下半个周期超越离合器楔紧，两个相邻的锥型齿轮啮合直齿轮一起运动。这两个同步的齿轮同时起到传动力的作用，大齿轮起主要作用，小齿轮起辅助作用。
为了使换档顺利进行，与直齿轮啮合的锥型齿轮要与相邻齿轮保持同步，不同步主要发生在减速时惯性力矩的作用(加速无影响)。为了消除这种影响，可以在相邻齿轮之间设置较大的磨擦；将超越离合器内环设置的足够大，以减少外环的转动惯量；设置超越离合器在超越状态仍保持较大的磨擦系数；等。
图2表示在齿轮间设置了同步措施。由于在减速时才有不同步发生，而且减速时换低速档，于是将与承载齿轮相邻的低速档齿轮设置成在惯性力矩作用下与承载齿轮靠紧，利用靠紧摩擦达到同步。具体方法是，在轴上设置一个短螺旋槽16，齿轮内环设置一个滑块17，滑块17啮合在16内，可以在16内滑动，从而齿轮可以有一个有限的轴向位移。除了最大的齿轮外，其它齿轮都进行类似的设置。当轴带动齿轮正常转动时和加速时，滑块17位于槽16的后部，当减速时，与直齿轮相啮合的承载齿轮的轴向位置不变，其它齿轮在惯性力矩作用下发生超越转动，由于滑块和螺旋槽的作用，各齿轮就在超越的同时向事先设置的同一轴向移动，将低速档齿轮设置成在惯性力矩作用下向承载齿轮的方向移动，利用齿轮间靠紧后的摩擦达到同步。方案2：可以自动变速的准无级变速器
图3是可以自动变速的准无级变速器。在输入轴1相连的驱动锥型齿轮组和输出轴8相连的从动锥型齿轮组之间啮合有一个可以轴向移动的直齿轮5，它的移动由与其连接在一起的辅助变速轮6构成一个调速系统。直齿轮可以沿7轴向自由移动，并且直齿轮的转动可以带动轴7一起转动，其构造如图4的剖视图所示。与直齿轮5并行连接在一起的调速轮6与螺纹轴啮合，直齿轮5与调速轮6之间由永磁体相耦合，当调速轮6相对于螺纹轴的位置转动时，引起中间直齿轮的轴向移动，从而引起变速。当匀速运动时，直齿轮5通过磁耦合带动调速轮6同步运转，直齿轮5不发生轴向移动，变速器不变速。当加速或减速运动时，调速轮6在惯性力矩作用下与直齿轮5不同步，与轴7的相对位置改变，直齿轮5发生轴向移动。把这种移动设计成与力矩移动相平衡的方向，加速时主、从齿轮比变小(从动齿轮直径/主动齿轮直径)，反之变大，从而达到自动变速变矩。加速时换高速档，减速时换低速档。这个设计采用了对称的锥型齿轮组结构，增大了变速范围，且有利于平稳传动。方案3：电控自动准无级变速器
图5表示由步进电机9控制中间直齿轮的轴向运动达到自动变速变矩。通过电控可以方便地把换档过程缩短，使变速器从一个档位快速过渡到另一个档位。
也可以按行星齿轮位置安排变速器，把直齿轮作为中间轮，三个锥型齿轮组作为输入轮组，三个作为辅出组，互为相向排列。这样可使传动更平稳，但增加了制造难度。方案4：自动准无级变速器应用于汽车上的一个例子
图6是自动变速器用于汽车上的一个例子。在输出锥型轮组的大齿轮11，即最低档，设计一个离合器10，与制动踏板相连接，只要踏下制动踏板，该离合器就分离，这与其它档位的传动无关系，不影响其它档位的正常驾驶，但到了最低档，就起到摩擦传动的作用，用于起步、倒车和极低速行驶。
手动档位操纵杆15设有前进、倒车、空档三个档位，平常位置处于空档，14为前进档，13为倒档。12是输出轴。ECU系统可以根据行驶路况控制步进电机9，进而控制轴7上的直齿轮移动，达到变速变矩，使系统处于最佳功率匹配输出。