[0033] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0034] 如图1和图2所示，本发明的双球面盘式无级变速器，包括箱体1以及安装于箱体1中的动力输入轴2、减速输入轴3和减速输出轴4，动力输入轴2、减速输入轴3和减速输出轴4沿同一轴线依次间隔布置，动力输入轴2通过倒档空档转换装置5与减速输入轴3相连，减速输入轴3通过双球面摩擦传动无级变速装置6与减速输出轴4相连，双球面摩擦传动无级变速装置6包括两个摩擦盘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分别固接于减速输入轴3和减速输出轴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，依靠摩擦传动可将减速输入轴3的动力传递至减速输出轴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。
[0035] 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（减速输出轴4的转速）等于输入转速（减速输入轴3的转速），为等速传动状态；当摩擦传动转轮62的球型面621与减速输入轴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与减速输出轴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与减速输入轴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与减速输出轴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。
[0036] 本实施例中，如图1至图4所示，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固接于减速输入轴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。
[0037] 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。
[0038] 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的转动方向与减速输入轴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，减速输入轴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。
[0039] 本实施例中，如图1至图4所示，摆动驱动装置64和转换驱动组件为一体组合驱动结构，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。
[0040] 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。
[0041] 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。
[0042] 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。
[0043] 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。
[0044] 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。
[0045] 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。
[0046] 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。
[0047] 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。
[0048] 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。
[0049] 上述一体组合驱动结构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。
[0050] 本发明的倒档空档转换装置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。与前述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。
[0051] 本实施例中，与减速输出轴4相连的摩擦盘61通过花键配合沿轴向滑设于减速输出轴4上，双球面摩擦传动无级变速装置6设有将与减速输出轴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迫使与减速输出轴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，随着与减速输出轴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。
[0052] 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。
[0053] 本实施例中，与减速输入轴3相连的摩擦盘61通过花键配合沿轴向滑设于减速输入轴3上，且与减速输入轴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对与减速输入轴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，并且使与减速输入轴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。
[0054] 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。
[0055] 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。
[0056] 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。
