[发明专利]无级变速传动齿轮

说明书

一、齿轮传动技术：

齿轮传动是一门古老的技术，在中国已有二、三千年的历史(牛拉水车、指南车及 记里鼓车等)。自从出现了活塞式内燃机和电动机以后，以齿轮传动的方式来输出动力， 开始成为最合理和常用的一种传动方式，特别是对于一些作功对象，需要设定一种速度 使其转得快或转得慢时，齿轮的作用就带有根本的性质，使用齿轮组合传输速度，最是 门当户对(如钟表)，但这只是一种固定速度的机械结构。

二、齿轮交替变速的出现：

当作功对象需要在某些条件下，特别是出现了汽车、飞机等机动交通工具以后，要 求齿轮传动的速度在需要时加快或减慢，这就需要在传动中变速。这种变速是在发动机 或电动机输出一定转速的基础上，所以齿轮传动要改变速度，只有使传动速度的齿轮直 径能够变化，速度要快加大直径，速度要慢就减小直径。但是传统的齿轮其构造上的齿 圈、轮辐和轮轴[中心轴]，都是固定成整体不能变动的，而且是以轴为旋转中心定位的。 所以如果要变速，只有更换相应关系的几个齿轮方可。为了变速更换齿轮方便，人们便 专门设计了一套更换不同直径齿轮的机构(变速箱)，并且又设定了一套操作程序，在程 序中有一个必须实施的操作过程，就是要将动力机的动力切断，使需要换齿轮的部分停 止转动，待换好齿轮以后再接上动力旋转，这就是齿轮传动中的“有级变速”。为了保证 作功对象能靠惯性在换齿轮时不至于停转，所以在操作过程中要对发动机加油、离合， 操作(换挡)要快等，动作显得手忙脚乱。然而对于某些动力机构(如以活塞式内燃机 作动力的飞机螺旋浆和直升机旋翼)是绝对不能切断动力的，在无法实现齿轮无级变速 时，人们就设法使用其它方式来替代或转换齿轮无级变速过程。以后就出现了：锥体状 磨擦传动的替代式无级变速机构；液压式转换型无级变速机构；旋转摇杆、内外齿差速 式齿轮无级变速和自动变速机(不用驾驶人手动的齿轮有级变速)等。这几种机构很明 显的可以看出：锥体磨擦式容易打滑传动不确实，大功率机就不能用；液压转换不是齿 轮，不同结构重叠空间占用大结构也复杂；旋转摇杆是利用内外齿盘速差造成，结构复 杂也不是真正意义上的齿轮无级变速；97年在申请本技术发明专利在上海检索资料中， 也没有发现类似于本技术的结构和原理。

三、“无级变速传动齿轮”：

但并不是齿轮传动中不经转换用齿轮直接来进行“无级变速”，就成为世界难题。只 要能突破习惯思路，打破传统常规齿轮的构造模式，是可以直接用齿轮(不更换)来实 现“无级变速”的。

先用圆和偏心圆的性质来分析，看图：

图1：正心圆图，图1的圆A是正心圆，也可以称其为正规圆，其性质是只有一个半 径AR，是直径的1/2，圆心A至圆周各点半径完全相等，圆周是没有任何变形的等规圆。 传统的常规齿轮的几何图形与正规圆相同。

图2：偏心圆图，其圆A与图1的圆A相同，但是当圆A偏心至B时，则会出现二个 半径，即直径RR¹线上的BR及BR¹，以小半径BR作圆会出现一个小规迹圆；如将B对应 至C，则CR＝BR¹，作圆会出现一个大规迹圆，大、小规迹圆都相切于R。如果将大小半 径都体现在圆A上，则会出现：是BR半径时只有BR半径相切于R，圆周其余各点半径均 大于BR；是CR半径时只有CR能相切于R，圆周其余各点半径均小于CR。也就是在圆A 上，不论在直径RR¹线上任意偏心在那一点，大、小二个半径各只有一点(半径自身)可 以和R相切，圆周其余各点均不能相切。