圆环曲面行星无级变速器及应用有该变速器的自行车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种变速器及安装有变速器的自行车，尤其是涉及一种圆环曲面行星无级变速器及应用有该变速器的自行车。
【背景技术】
[0002]目前，无级变速器可以分为自动化机械变速器(AMT)、可不断变速的机械式无级变速器(CVT)和可无限变速的机械式无级变速器(IVT)。早在1905年，人们就提出来一种摩擦板式变速结构，它由圆盘和滚轮构成，结构简单，但由于摩擦本身带来的能量损耗大、温度高的原因，存在传递扭矩小和材料不耐用等缺点，没有批量生产，这种变速原理构成了今天IVT的基础。IVT是一种圆环曲面变速器，它是基于数学超环面主动盘、超环面被动盘的简单配置和在两者之间运动滚子的角度连续可变，而实现无限的无级变速。圆环曲面变速器的核心是两个相对转动的转盘，其中一个当动力输入用，另一个用来输出，在两个转盘之间安置两到三个滚轮，两个转盘一般受液压驱动沿轴向夹紧以夹住滚轮，输入转盘转动时带着滚轮转动，输出转盘也跟着同步转动转。其夹紧力度一般通过电控装置根据传递扭矩的大小来调节，力是通过滚动摩擦传递，变速则通过滚轮的轴线摆动来实现。IVT由于不使用变矩器，与其它自动变速器比较，IVT具有效率高，不易打滑，油耗低，不需要工艺复杂造价昂贵的金属传动带，结构简单，成本较低等一系列优点，加上传递扭矩大，长时间运转也不会引起过度发热，不但适用于轿车上，也适用于越野车上。
[0003]现有技术中有各种变速器，如申请号为200880131268.1(申请公布号为CN102165129A)的中国发明专利申请所公开的《无级变速器》，该无级变速器包括第一定子板、第二定子板和设于第一定子板与第二定子板之间的牵引行星轮。第一定子板与主驱动轴轴线同轴设置，第一定子板具有多个径向槽缝，第二定子板与主驱动轴同轴设置，第二定子板具有多个径向槽缝，牵引行星轮具有可倾斜的旋转轴线，上述径向槽缝引导牵引行星轮的可倾斜旋转轴线，并且，第一定子板能相对第二定子板转动。由于上述槽缝是径向偏置，因而在定子板之间的相对转动导致这些牵引行星轮的偏斜，并且这种偏斜导致了使这些牵引行星轮倾斜到平衡状态的力，每个倾斜的位置构成了不同的传动比。该无级变速器的牵引行星轮为圆球形，因而只能在半球范围内进行变速，变速比范围在0.5?2之间，变速范围较小。
[0004]此外，现有安装在自行车上的变速装置大部分为档位变速装置，即通过改变链轮的大小和齿数来实现变速的目的，这种固定比率的变速传动需要等待齿轮啮合，变速过程中会产生振动，且变速系统往往不封闭而容易受污。作为改进，市场上也有不少安装有无级变速器的自行车，但其变速器安装结构较为复杂且安装较为不便，变速器的安装结构也不够合理，其具体的结构可以参考专利号为ZL 200920065740.8 (授权公告号为CN 201457594U)的中国实用新型专利《往复驱动式无级变速自行车》以及专利号为ZL201320535834.3 (授权公告号为CN 203450309U)的中国实用新型专利《双方向往复驱动无级变速自行车》。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种结构简单、紧凑且变速比范围较大的圆环曲面行星无级变速器。
[0006]本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状，提供一种结构合理且安装无级变速器时无需对车体进行较大改动的自行车。
[0007]本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为:该圆环曲面行星无级变速器，包括主动盘、从动盘和动力盘，所述的主动盘和从动盘相对设置且两者的相对面均为圆环曲面，所述的动力盘设于主动盘与从动盘之间，其特征在于所述的动力盘绕自身中轴线自转同时左右摆动并始终与主动盘和从动盘的圆环曲面相切，该无级变速器还包括有:
[0008]固定轴，设于所述主动盘和从动盘的轴心线上；
[0009]变位轴，套设在所述的固定轴上并能相对固定轴转动；
[0010]第一驱动机构，安装在所述的主动盘上并驱动主动盘转动；
[0011]第二驱动机构，安装在所述变位轴上并驱动变位轴转动；
[0012]导向连杆，设于主动盘和从动盘之间，所述导向连杆随着变位轴的转动而沿着变位轴的轴向移动，并同时带动所述动力盘绕其自身中轴线摆动；
[0013]固定内罩，所述的动力盘安装在该固定内罩上；以及
[0014]外壳，设于所述的主动盘、从动盘和固定内罩外，且所述外壳固定在所述的从动盘上以随从动盘同步转动。
[0015]优选地，所述变位轴的里端伸入主动盘与从动盘之间，变位轴的外端外露于所述的主动盘，在所述变位轴伸入主动盘与从动盘之间部位的外周壁上开有至少两个螺旋型的滑槽，且所述滑槽的一端靠近所述的主动盘，滑槽的另一端靠近所述的从动盘，所述的导向连杆和动力盘与所述的滑槽一一对应，且导向连杆的里端活动嵌设在对应的滑槽内，在所述动力盘的中央贯穿并固定有垂直于动力盘盘面的连接头，所述连接头的里端与对应导向连杆的外端相铰接，所述连接头的外端固定在所述的固定内罩上。这样，变位轴转动时可以带动导向连杆沿着变位轴进行轴向移动，进而带动动力盘绕自身中轴线摆动。
[0016]为了使主动盘与从动盘之间的动力传递更为均为，使变速更为稳定、可靠，所述的滑槽有四个并间隔均匀分布，且每个滑槽围绕所述的变位轴均旋转90?180度。当然，滑槽的个数也可以不为4个，滑槽的旋转角度也不局限于90?180度。
[0017]为了使导向连杆的轴向移动更为稳定，在所述变位轴伸入主动盘与从动盘之间部位的外周壁上套设有能相对变位轴轴向移动的套筒，所述导向连杆的里端固定在所述的套筒上并穿过套筒后活动嵌设在对应的滑槽内，并且，在所述套筒轴向移动至靠近主动盘或从动盘的状态下，所述的动力盘摆动至最大倾斜角度并保持与主动盘和从动盘的圆环曲面相切。采用上述套筒结构后，可以轻松带动连杆沿着轴向移动。
[0018]为了使主动盘与从动盘之间的动力传递更为稳定、可靠，在所述主动盘和从动盘的外侧设有使主动盘和从动盘的圆环曲面始终保持有与动力盘相切趋势的弹性件。在弹性件的作用下，主动盘和从动盘能始终压紧动力盘。
[0019]作为上述方案的优选，所述固定轴穿过主动盘和从动盘且两端分别外露于主动盘和从动盘，所述主动盘的外侧部具有套设在所述变位轴上并能相对变位轴转动的第一安装轴套，所述从动盘的外侧部具有套设在所述固定轴上并能相对固定轴转动的第二安装轴套，所述的弹性件为套设在所述第一安装轴套上的第一弹簧和套设在所述第二安装轴套上的第二弹簧，所述的固定内罩安装在所述的第一安装轴套上并压紧所述的第一弹簧，所述的外壳包括轴向相对拼接固定的第一外壳和第二外壳，所述第一外壳罩设在所述的固定内罩外，所述的第二外壳固定在所述的第二安装轴套上并压紧所述的第二弹簧。
[0020]为了使主动盘和从动盘的转动更为顺滑，所述主动盘的第一安装轴套通过第一轴承安装在所述的变位轴上，所述从动盘的第二安装轴套通过第二轴承安装在所述的固定轴上。并且，第一轴承和第二轴承可以作为限制套筒进行轴向移动的限位件，当套筒移动至与第一轴承或者第二轴承相碰时便不能继续移动。
[0021]所述的第一驱动机构和第二驱动机构可以有多种不同的结构，优选地，所述变位轴的外端伸出于所述的第一安装轴套，所述的第一驱动机构包括相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述从动齿轮设于所述第一外壳的外侧，且该从动齿轮安装所述的第一安装轴套上并带动主动盘同步转动，所述的第二驱动机构为设于所述从动齿轮外侧的变位盘，且该变位盘安装在所述的变位轴上并带动变位轴同步转动。上述第一驱动机构和第二驱动机构结构较为简单，且安装非常方便。
[0022]本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为:该应