CN100414142C - 自由式全自动无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明每级由主动、自由盘和被动三部分组件构成。一级由圆锥齿轮传动结构组成，另一级由圆柱齿轮传动结构组成。自由盘上安装两组或两组以上行星齿轮组，自由盘并分别套装在动力轴上。主动齿轮与内行星齿轮啮合，被动齿环与外行星齿轮啮合。每组行星齿轮由两个或两个以上齿轮组成(圆柱行星齿轮轴每组两个)，实现变比变矩的目的。通过自由盘机构上外行星齿轮与被动齿环啮合点上的作用力与反作用力，实现动阻量和等量分配后，自由盘机构进入到极限运动速度阶段内，通过自由盘机构的运作、跟动、改变合成力的大小，自动改变传动比及扭矩，实现全自动无级变速。

Description

自由式全自动无级变速器

一.技术领域.

自由式全自动无级变速器为机械齿轮传动变速机构。本发明涉及铁路方面的内燃机车、电力机车，水上舰船和汽车工业中的传动变速机构，特别涉及到使用排档式变速器、半自动无级变速器和全自动无级变速器传动变速领域中，自由式全自动无级变速器能以配套或总成的形式来代替它们进行安装使用。

二.背景技术.

在使用机械传动变速机构的交通工具中，传动变速机构起着传递动力、调整改变交通工具在一定环境条件下，所适应的运动速度，它起着协调发动机动力与交通工具运动速度和所受外阻力之间的变化关系，以保证交通工具在不同的环境条件下，及时改变速度比，能够以较为合适的运动速度运行，使交通工具有良好的动力性能和经济性能。

机械传动变速器按照变速方式可分为有级变速器和无级变速器两种，一般具有几个限定传动比、3-6个前进档和一个倒行档的变速器，称为有级变速器。具有使传动比在一定范围内连续改变的变速器，称为无级变速器。按其操作方式，又分为手动变速器和自动变速器两大类。交通工具中使用的自动无级变速方式很多，由于科学技术的发展，大部分自动无级变速方式被淘汰，而由液力式全自动无级变速器所取代，故现今全自动无级变速汽车基本上都使用由液力变矩器与行星齿轮组变速器、制动离合器组成的液力式全自动无级变速器。

液力变矩器主要由油液旋转泵轮、涡轮和导轮组成。发动机输出的动力直接带动泵轮旋转，利用液压油及液压原理，旋转泵轮带动液压油旋转产生离心力并做螺旋运动，通过液压油的螺旋运动将动力传导给涡轮，在涡轮中经过变矩后的螺旋油液流，经过导轮的导向作用，重新进入泵轮做环流运动。这种利用油液流发生方向性变化来达到变矩作用的液力变矩器，可在没有离合器参与的情况下，在一定传动比变化范围内能够自动地改变扭矩和速度，但由于液力变矩器存在着传动比变化范围较小的问题，单独使用难以满足汽车使用要求，所以、液力变矩器与行星齿轮组变速器、制动离合器组成液力式全自动无级变速器。液力变矩器动力输出轴上的固定齿轮与行星齿轮组、多级制动离合器、被动齿轮及轴组成二级齿轮变矩器，通过液压自动控制系统，控制制动离合器各级的制动或离合，使动力传递能够及时改变传递路线，达到不间断动力传动变速、变矩的目的。故形成较大传动比变速范围，以满足汽车行驶中的实际需要。

以液力式全自动无级变速器的各种交通工具，在运行中起步平稳，无间断动力传递下换档平稳，减少了对发动机和传动系统的冲击，提高了发动机和传动系统的使用寿命。使驾驶员操作简便，降低了劳动强度，提高了乘坐人员的舒适性。不同种类液力式全自动无级变速汽车，能在环境条件十分复杂，要求扭矩变化大的情况下工作运行，具有良好的通行能力。

图1(a)表示了液力式全自动无级变器工作系统和控制系统，传动控制变速机构十分复杂，制造成本很高。维修难度大，要求维修人员技术水平很高。液力变矩器和复杂齿轮传动变速机构在传动过程中，机械能量损失较大，降低发动机工作效率，浪费燃油，经济性能较差，故在一般汽车上较少应用。

通过文献专利检索到的机械式齿轮传动全自动无级变速器，它的机构组成、工作原理以及液压控制系统如下：

它由第一轴、第二轴、行星齿轮、油泵、进出油管、活阀、操控板以及连杆等组成。在第一轴上装有上下固定平台及托架，托架末端分别安装一蜗杆，同时第一轴上还套装一蜗轮，并且与蜗杆以斜齿啮合连接，在蜗轮侧面固定有行星齿轮轴两个或两个以上推杆，推杆上套装有大小连在一体的行星齿轮，大行星齿轮与第一轴上的主动齿轮啮合连接，小行星齿轮与第二轴上的被动齿轮啮合连接。

图2为机械式齿轮传动全自动无级变速器传动机构示意图，第一轴1上固定安装上平台201和下平台202。在上平台201上安装左右一对托架301，左右托架301的末端连接安装一蜗杆401，并由轴承固定安装在左右托架301上。在下平台202上安装左右一对托架302，另一蜗杆402由轴承固定安装在左右托架302的末端。另外、第一轴1上还套装一个斜齿蜗轮5，蜗轮5位于上蜗杆401与下蜗杆402之间，并以斜齿方式啮合连接。在蜗轮5的外侧平面上安装两个或两个以上推杆6，由此形成行星齿轮架。推杆6上分别套装行星大齿轮8和行星小齿轮9，大小行星齿轮制成一体为行星齿轮19。第一轴1的末端固定安装主动齿轮7，并与大行星齿轮8啮合连接。在第二轴11上固定安装被动齿轮10，并与主动齿轮7相对位置，被动齿轮10与小行星齿轮9啮合连接。

固定在第一轴1上的构件构成主动机构随第一轴1一起转动，当主动齿轮7转动时，将动力传递给与它相啮合大行星齿轮8，同时带动小行星齿轮9一起联动，小行星齿轮9与被动齿轮10啮合，在传递动力过程中，由于主动齿轮7与被动齿轮10转动速度差和齿数差的存在，大行星齿轮8和小行星齿轮9的运动，将推动推杆6以及蜗轮5做反方向转动，同时蜗轮5带动蜗杆4转动，蜗杆4在无重力影响情况下，做无约束状态转动，变速器在这种状态下运转，主动轴1与被动轴11处于动力传递脱离状态，没有动力输出，这时兼并了离合器功能。通过控制机构、液压系统以及被动轴11在一定转动速度范围内，使被动轴11上安装的液压活阀16通过重块13产生离心力的大小，及时控制液压活阀16的开启度，所产生的液压反馈信息，适时控制蜗杆4上液压强度，改变蜗杆4的转动速度，从而控制和改变蜗轮5的转动速度，以达到主动齿轮7的动力通过大小行星齿轮19传递给被动齿轮10，实现全自动无级变速的目的。

图3为机械式齿轮传动全自动无级变速器液压控制系统工作原理示意图，第一轴1的平台2内侧装有柱塞式油泵12，通过蜗杆4的转动来驱动该油泵12。油泵12进油端连接油管外层的进油管14，油泵12输出油端连接油管内层的出油管15。油管从油泵12处越过第一轴主动齿轮7、第二轴被动齿轮10的中央孔道，到达第二轴活阀16处。在第二轴11的外侧安装与活阀16连接的重块13，重块13能随第二轴11的转动速度大小产生不同的离心力来拉动活阀16的开启度，从而控制油液流量。在油泵12一侧的油管上安装一操纵控制板17，当该操纵控制板17关闭时，油管便分成内外两层，油泵12泵出的油液只能沿着出油管15通过活阀16，再经进油管14回到油泵12进油口，此时油液必须作大循环。当操纵控制板17打开时，油管由操纵控制板17隔离成内外层油管而变成一层，形成共同腔，油泵12泵出的油液可直接到达进油口，此时油液可以作小循环。通过控制件的控制，能随汽车在行驶中的各种变化来调整变速器的传动比及扭矩，满足汽车所需要的变速系数，进而实现全自动无级变速。

机械式齿轮传动全自动无级变速器与液力式全自动无级变速器相比，节省了大量构造和控制机构及构件，降低了变速器的自重，减小了体积，降低了制造成本。兼容了离合器功能，传动比变化范围较大，减小了机械能损失，提高了传动效率，燃油经济性较好。达到或超过了液力式全自动无级变速器的性能。

机械式齿轮传动全自动无级变速器的不足之处在于液压控制机构要求技术精确度较高，机构件易损坏，液压系统易泄漏，耐用性较差。整个机械式齿轮传动全自动无级变器的传动系统、液压控制和操作系统相对较为复杂，制造成本相对较高，达到普及应用还有一定的难度和距离。

三.发明内容.

本发明的目的是提供一种自由式全自动无级变速器，用来代替有级档位式变速器，解决全自动无级变速器领域内变速器构造及控制系统复杂，制造成本较高的问题。排除液力传动及液压控制系统机构，简化传动机构和控制系统，改变机械齿轮传动过程中的传动运作模式及制约方法，以较简单的工作机构和控制系统，并以齿轮传动结构的形式，在变速器内部齿轮传动过程中，实现全自动无级变速。

本发明技术解决方案如下：

图4表示了自由式全自动无级变速器的传动主体构件及传动结构。它由一级和二级全自动无级变速器两部分组成。1为一级圆锥齿轮结构全自动无级变速器。它由主动组件、被动组件和自由盘组件三部分组成。主动组件由主动轴和主动圆锥齿轮组成，被动组件由被动轴、被动盘和被动圆锥齿环组成，自由盘组件由自由盘、两组或两组以上圆锥行星齿轮、圆锥行星齿轮轴及支架组成。2为二级圆柱齿轮结构自由式全自动无级变速器。它由主动组件、被动组件和自由盘组件三部分组成。主动组件由一级被动轴变为二级主动轴和主动圆柱齿轮组成，被动组件由被动轴、被动盘和被动圆柱内齿环组成，自由盘组件由自由盘、两组或两组以上圆柱行星齿轮及圆柱行星齿轮轴组成。一级全自动无级变速器是以圆锥齿轮传动变速的变速器，它具有体积小、重量轻，适应于相对较小扭矩传动。二级全自动无级变速器是以圆柱齿轮传动变速的变速器，相对结构紧密，自重较大，适应于较大扭矩传动。一级与二级全自动无级变速器可以分别单独使用，以适应于轻型、中型等汽车上使用。自由式全自动无级变速器通过一级和二级全自动无级变速器串联使用，可以获得极大扭矩或极大传动比变速范围，以满足在特种运载工具上的应用。

一级和二级全自动无级变速器，分别由主动组件、被动组件和自由盘组件三个基本部分组成。在自由式全自动无级变速器中，自由盘组件能够及时协调主动组件转速、扭矩与被动组件转速、扭矩之间的变化关系，使三个基本部分的转动，始终处于最佳合理运动状态，无需任何外部机构或控制系统参与，完全在其内部实现无间断动力全自动无级变速。同时具有智能变速、变矩以及柔和接合力，兼容了自动离合器功能，省略了以往变速器复杂的操作控制系统，简化了变速器结构，在交通工具方面能够普及应用。

四.附图说明.

下面结合附图对本发明作详细内容说明：

图1(a)为现有液力式全自动无级变速器工作过程和控制系统示意图。

(b)为检索现有机械式齿轮传动全自动无级变速器工作过程和控制系统示意图。

(c)为本发明自由式全自动无级变速器工作过程和控制系统示意图。

图2为机械式齿轮传动全自动无级变速器传动机构示意图。

图3为机械式齿轮传动全自动无级变速器液压控制示意图。

图4为本发明一级和二级自由式全自动无级变速器传动机构主示意图。

图5为本发明一级变速器自由盘组件三组圆锥行星齿轮结构左视示意图。

图6为本发明二级变速器自由盘组件三组圆柱行星齿轮结构左视示意图。

五.具体实施方式.

参看图4自由式全自动无级变速器由第一级1和第二级2两级变速器组成。轴承支架14、15、16固定在变速箱上，它们分别为第一轴3、第二轴4和第三轴5的轴承固定支架。第一级1全自动无级变速器由主动组件、自由盘组件和被动组件三部分组成。由第一轴3与主动圆锥齿轮6固定为一体成为主动组件；由自由盘13、固定在自由盘13上圆锥行星齿轮轴支架23、圆锥行星齿轮轴24和两组或两组以上行星齿轮10、11组成自由盘组件，每组由内圆锥行星齿轮10和外圆锥行星齿轮11组成，它们分别固定在圆锥行星齿轮轴24的两端；由第二轴4、被动盘17、以及被动圆锥齿环12固定为一体组成被动组件。

第一轴3轴末端8以轴承连接，固定在被动盘17的中心孔内。自由盘组件套装定位在第一轴3轴上，位于主动圆锥齿轮6的左侧，主动圆锥齿轮6与内圆锥行星齿轮10啮合连接，圆锥行星齿轮轴24另一端的外圆锥行星齿轮11与被动盘17上的圆锥齿环12啮合连接。

第二级2全自动无级变速器由主动组件、自由盘组件和被动组件三部分组成。第二轴4即是第一级变速器1的被动轴，又是第二级变速器2的主动轴。由第二轴4和主动圆柱齿轮7固定为一体成为主动组件；由自由盘21、圆柱行星齿轮组19、20以及圆柱行星齿轮轴25组成自由盘组件；在自由盘21上有两组或两组以上圆柱行星齿轮，自由盘21夹层内圆柱行星齿轮轴25上分别套装内圆柱行星齿轮19和外圆柱行星齿轮20。由第三轴5、被动盘18以及圆柱内齿环22固定为一体成为被动组件。

第二轴4轴末端9以轴承连接，固定在被动盘18的中心孔内。自由盘组件套装定位在第二轴4轴上，位于主动圆柱齿轮7的左右两侧，主动圆柱齿轮7与内圆柱行星齿轮19啮合连接，内圆柱行星齿轮19与外圆柱行星齿轮20啮合连接，外圆柱行星齿轮20与被动盘18上的圆柱内齿环22啮合连接。

图5和图6分别是一级和二级全自动无级变速器自由盘组件左视示意图。图上分别显示了由三组行星齿轮组成的分布结构，这种分布结构可以提高变速器的传动性能，以及工作过程中的稳定性能。

本发明的工作原理如下；

1.第一级1和第二级2全自动无级变速器它们的工作原理完全相同，所不同的是构件形状，以及承受扭矩大小能力不同。

2.自由式全自动无级变速器齿轮传动机构，具有一般齿轮机构啮合、传递动力、改变扭矩、传动比变化范围预设的一般性能。主动齿轮转动方向上的动力，经自由盘机构传递后，使被动轴受力转动方向与主动轴转动方向始终保持同向。在主动齿轮的作用下，自由盘机构内行星齿轮在获得到自转运动的同时，也获得到与主动轴转动方向一致的旋转力，这个旋转力始终使自由盘机构，具有跟动被动齿环转动的作用。而在外行星齿轮与被动齿环相互作用的同时，产生的反作用力，使自由盘机构获得到一个与主动轴转动方向相反的旋转力。

3.在自由盘机构外行星齿轮与被动齿环啮合点上，利用作用力等于反作用力，实现自由盘机构与被动盘机构动阻量和等量分配运动。

4.自由盘机构产生的摩擦力与主动齿轮动力组成自由盘机构反方向转动的阻力。被动轴机构上的摩擦力与外阻力组成被动轴转动方向上的阻力。在自由盘机构上的外行星齿轮与被动齿环啮合点上作用力等于反作用力，当发生动力传动时，在一定阶段时间内，自由盘机构与被动轴机构实现动阻量和等量分配转动。

动阻量和等量分配方程式如下；

用v表示速度.a表示加速度.t表示时间.F表示作用力.f表示摩擦力及阻力.m表示质量.

在自由盘机构与被动轴机构初速度为零，主动轴动力保持不变时，自由盘机构与被动轴机构在作用力F和反作用力-F的作用下，根据力学原理可得；

自由盘机构动阻量和公式为：

-(F-f₁)＝-m₁·a₁      (1)            将v₁＝a₁·t代入(1)式后得：

F·t＝m₁·v₁+f₁·t    (2)

被动轴机构动阻量和公式为：

F-f₂＝m₂·a₂          (3)            将v₂＝a₂·t代入(3)式后得：

F·t＝m₂·v₂+f₂·t    (4)

将(2)式代入(4)式即得自由盘机构与被动轴机构动阻量和等量分配方程式：m₁·v₁+f₁·t＝m₂·v₂+f₂·t.          经变化后得：

v₁＝(m₂/m₁)·v₂-(f₁-f₂)·(t/m₁).

变速机构质量已设定m₂＞m₁.  所以m₂/m₁＞1.

在主动轴动力保持不变的情况下，自由盘机构与被动轴机构，在阶段时间内按照动阻量和等量分配方程进行动阻量和分配，他们分别得到各自的转动速度，这时自由盘机构转动速度达到了转动速度极限状态，并且进入极限转动速度变化阶段。

5.在主动轴动力保持不变，自由盘机构经动阻量和等量分配后，达到极限转动速度，并且进入极限转动速度变化阶段。自由盘机构在极限转动速度变化阶段内的速度变化，始终是极限转动速度状态。自由盘机构极限转动速度变化与主动轴和被动轴转动速度变化，有以下六种相对应的改变：

(1).当主动轴和被动轴转动速度保持不变时，自由盘机构极限转动速度保持不变。自由式全自动无级变速器处于极限转动速度保持阶段。

(2).当主动轴转动速度保持不变，在主动轴转动速度大于被动轴转动速度的范围内，被动轴转动速度发生改变时，自由盘机构极限转动速度，将随着被动轴转动速度的增加而及时相应跟动，在原极限转动速度上增加与被动轴转动方向相向的转动速度。相反、随着被动轴转动速度的减小而及时相应逆动，在原极限转动速度上减小与被动轴转动方向相向的转动速度。

(3).当主动轴与被动轴的转动速度达到同一速度时，自由盘机构极限转动速度与主动轴和被动轴转动速度达到同步状态。这时、自由盘上的行星齿轮及行星齿轮轴相对自由盘为静止状态。

(4).当主动轴转动速度低于被动轴转动速度时，在齿轮传动机构作用下，自由盘机构在同步极限转动速度基础上，将超越被动轴转动速度，同时被动轴、自由盘机构与主动轴传动形成脱离状态，这时变速器具备自动离合器功能。

(5).当主动轴输出动力较小时，经自由盘机构传动变矩后，被动轴上获得到的动力小于被动轴上的静止阻力，被动轴将保持其静止状态。这时主动轴的转动速度通过自由盘机构反向转动的运作，使自由盘机构达到极限转动速度，并且保持其极限转动速度，主动轴的传动与被动轴形成脱离状态，这时变速器具备自动离合器功能。

(6).自由式全自动无级变速器传动比变化范围。

第一级1全自动无级变速器预设的固定传动比是：当自由盘13相对固定在变速器壳体上时，这时传动机构的传动比为固定传动比.(用i_1固表示)

i_1固＝主动齿轮齿数/内行星齿轮齿数·外行星齿轮齿数/被动齿环齿数.

当行星齿轮组10、11及齿轮轴24相对于自由盘13为静止状态时，主动轴3、自由盘机构和被动轴4的转动形成同步运动状态，主动轴3与被动轴4的传动比为1∶1.

当主动轴3输出动力较小时，主动轴3与被动轴4的传动形成脱离状态，被动轴4保持静止状态，这时，主动轴3与被动轴4的传动比为零。所以、第一级1全自动无级变速器传动比的变化范围是在0到i_1固、i_1固到1之间。

第二级2全自动无级变速器预设的固定传动比是：当自由盘21相对固定在变速器壳体上时，这时传动机构的传动比为固定传动比.(用i_2固表示)

i_2固＝主动圆柱齿轮齿数/被动圆柱内齿环齿数.

当圆柱行星齿轮组19、20相对于自由盘21为静止状态时，主动轴4、自由盘机构和被动轴5的转动形成同步运动状态，主动轴4与被动轴5的传动比为1∶1.

当主动轴4获得动力较小时，主动轴4与被动轴5的传动形成脱离状态，被动轴5保持静止状态，这时，主动轴4与被动轴5的传动比为零。所以、第二级2全自动无级变速器传动比的变化范围是在0到i_2固、i_2固到1之间。

故自由式全自动无级变速器的传动比变化范围在0-i_1固·i_2固-1之间。

本发明的工作过程如下：

当第一轴3转动时，带动主动圆锥齿轮6同速转动，主动圆锥齿轮6作用于自由盘13上内圆锥行星齿轮10做自转运动，同时、对自由盘机构产生绕主动轴3旋转的转动力——即跟动力。主动圆锥齿轮6上的动力即是自由盘机构所需要传递的动力，又是自由盘机构旋转的跟动力或阻量阻力。内圆锥行星齿轮10经齿轮轴24将动力传递给外圆锥行星齿轮11，并且作用于圆锥齿环12，在外圆锥行星齿轮11与圆锥齿环12啮合点上，同时受到外圆锥行星齿轮11的自转动力与自由盘机构旋转的跟动力——即合成力。在外圆锥行星齿轮11与圆椎齿环12的啮合点上，产生一对作用力与反作用力，由于作用力与反作用力的作用，自由盘机构与被动轴上机构的运动进入到第一阶段动阻量和等量分配过程，在这一过程中，主动圆锥齿轮10的动力，即是动力，又是阻量阻力。第一阶段完成后，自由盘机构转动速度达到并进入到第二阶段极限运动速度变化过程，在这一过程中，主动圆锥齿轮10上的动力，即是动力，又是跟动力。在第一轴3动力与转动速度保持不变的情况下，被动轴4由于受外阻力的变化，不断改变转动速度，使得自由盘机构的极限运动速度随之发生改变，导致作用于被动圆锥齿环12上的合成力的大小随之改变，同时改变其扭矩和传动比。

当第一轴3的输出动力较小时，通过自由盘机构的运作，传递到第二轴4上的动力小于其静止阻力时，不能是第二轴4转动，这时第一轴3与第二轴4将具备自动脱离状态。如果第一轴3的动力增加，使传递到第二轴4上的动力大于其静止阻力，那么，第一轴3和第二轴4将具备自动结合状态，实现动力传递。

当第一轴3输出动力较小或者无动力输出时，第一轴3的转动速度较小或者无转动，第二轴4处于超越第一轴3而转动，通过自由盘机构在主动圆锥齿轮6与被动圆锥齿环12之间的运作，使自由盘机构的转动速度超越被动齿环12的转动速度，这时，第一轴3与第二轴4通过自由盘机构的运作，使它们具备自动脱离传动状态。当第一轴3动力恢复后，将自动恢复传动，实现自动结合。

当第一轴3无动力输出或输出动力较小时，自由式全自动无级变速器将实现自动脱离，失去动力传递。当第一轴3有一定动力输出时，将自动结合恢复动力传递，并具备单向传递动力的作用。自由式全自动无级变速器具有全自动无级变速、离合和单向传递动力的作用。第二级全自动无级变速器与第一级全自动无级变速器其工作原理和性能完全相同。

本发明具有以下特点：

1.具有结构简单，制造成本低，减去了以往全自动无级变速器的油压控制系统、执行操作系统。自由式全自动无级变速器只需配备导向机构及手柄。

2.传动比及扭矩变化范围极大，在传动比变化范围内进行全自动无级变速，无需任何操控及指令，完全在变速器内部以智能的形式实现全自动无级变速。

3.变速器兼容了全自动离合器功能，，具有单向传递动力的功能。

4.一级和二级全自动无级变速器可以分别单独使用，也可以以串联或并联的形式使用，以满足不同种类交通工具的使用需求。两个相同全自动无级变速器并联使用，具有全自动无级变速，同时兼容了全自动离合器及差速器的功能。

5.具有柔和接合力和减振等性能。减小了噪音污染，延长了交通工具的使用寿命，增加了乘坐人员的舒适感。

6.能够提高发动机的传动和工作效率，以及燃油经济性。

7.便于安装或拆卸，易维修，降低了维修费用，在汽车方面能够普及应用。

Claims (2)

1. 一种自由式全自动无级变速器，它包括主动轴、主动齿轮，套装在主动轴上的自由盘、行星齿轮组及行星齿轮轴，被动轴、被动盘及被动齿环，其特征在于每级全自动无级变速器由主动轴和主动齿轮组成主动组件，自由盘、行星齿轮组及行星齿轮轴组成自由盘组件，被动轴、被动盘及被动齿环组成被动组件，主动轴与主动齿轮固定为一体成为主动机构，自由盘机构将二组或二组以上行星齿轮组及行星齿轮轴安装在自由盘上，被动轴、被动盘及被动齿环固定为一体成为被动机构，自由盘及自由盘上行星齿轮组、行星齿轮轴，套装定位在主动轴上，主动轴末端用轴承固定在被动盘的中心孔内；第一级的主动圆锥齿轮与自由盘上的内行星圆锥齿轮啮合连接，内圆锥行星齿轮和外圆锥行星齿轮固定在行星齿轮轴两端，外圆锥行星齿轮与被动圆锥齿环啮合连接；第二级的主动圆柱齿轮与自由盘上的内圆柱行星齿轮啮合连接，内圆柱行星齿轮和外圆柱行星齿轮啮合连接，外圆柱行星齿轮与被动内齿环啮合连接；通过主动机构和自由盘机构与被动机构进行动阻量和等量分配，以及极限运动过程，由自由盘机构运作自动改变扭矩及传动比，以实现全自动无级变速。

2. 按权利要求1所述的自由式全自动无级变速器，其特征在于第一级全自动无级变速器的被动轴与第二级全自动无级变速器的主动轴连为一体。

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