通常，诸如拖拉机或载重车等的车辆使用变速箱来提供各种不同的传动 比，例如4传动比。这种变速箱通常包括多个离合器，其中的一个离合器通 常被称为“正向”离合器，且其中的另一个离合器通常被称为“反向”离合 器。该“正向”离合器可操作为与变速箱内的一齿轮(齿轮组)接合以实现 输出轴的旋转，从而使车辆向前行驶，该“反向”离合器可操作为与变速箱 内的另一齿轮(齿轮组)接合以实现输出轴沿相反方向的旋转。此外设置至 少一个另外的离合器，其可操作为与变速箱内的另外的齿轮组啮合，以便提 供不同的传动比。
在传统的同步啮合齿轮箱中，为了切换齿轮组，必须断开“正向”离合 器或“反向”离合器，操作至少一个另外的离合器以选择较高速或较低速的 齿轮，并随后再啮合该正向离合器或反向离合器。这样可导致齿轮切换较慢， 并可造成很大的转矩损失，甚至可造成转矩瞬间完全损失。
公知地，在许多车辆，例如高性能轿车中提供有“动力换挡”齿轮箱， 以克服在换挡过程中转矩中断的问题。齿轮的选择不再通过移动齿来进行， 而是通过使用多盘的、通常为湿式的离合器来进行。带有多个液压操作多盘 离合器的多传动比的动力换挡变速箱，通常具有常啮合的齿轮组，该齿轮组 在驱动状态和怠速状态都持续地被转动。而怠速齿轮依次会驱动多个多盘离 合器组件的半数，所述离合器组件由于滑油搅动(oil churning)等原因会产 生热量和惯性拖拽，这些惯性/拖拽载荷非常显著，并可产生功率损失，从而 导致高的燃油消耗和/或较高的达到高速的行程时间。
双离合器齿轮箱试图从动力换挡齿轮箱获得连续的转矩，而不损失效 率。在多个交错的副轴(lay shaft)上设置连续的齿轮组。通常，这种双离 合器/交错的副轴齿轮箱具有多个离合器，所述离合器设置为与交错的副轴共 线，这将使得变速箱相对较长。

本发明的目的是提供一种新的或改进的车辆变速箱。
根据本发明的第一方案，提供了一种自动动力换挡车辆变速箱，其包括： 输入轴；输出轴，其平行于该输入轴，并与该输入轴并排设置；第一中间轴 和第二中间轴，所述第一中间轴和第二中间轴均平行于该输入轴，并与该输 入轴并排设置；副轴，其平行于该输出轴，并与该输出轴并排设置；传动装 置，其设置在该输入轴、该输出轴、该中间轴和该副轴上，所述传动装置设 有从输入轴到输出轴的第一正向驱动路径、第二正向驱动路径、第三正向驱 动路径和第四正向驱动路径，且从该第一正向驱动路径至第四正向驱动路 径，该输入轴和该输出轴之间的传动比逐渐增大；第一离合器，其位于该输 入轴的两端之间，且该第一离合器可操作为沿着该第一正向驱动路径或该第 三正向驱动路径，通过该第一中间轴和承载在该副轴上的传动装置，而在该 输入轴和该输出轴之间建立驱动连接；以及第二离合器，其位于该输入轴的 两端之间，该第二离合器可操作为沿着该第二正向驱动路径通过该第二中间 轴和承载在该副轴上的传动装置，或沿着该第四正向驱动路径，在该输入轴 和该输出轴之间建立驱动连接，第三离合器，用于在第一离合器进行操作时 建立第一正向驱动路径或第三正向驱动路径，以及第四离合器，用于在第二 离合器进行操作时建立第二正向驱动路径或第四正向驱动路径。
通过提供根据本发明的变速箱，在不损失转矩的情况下减少了用于向上 切换齿轮组(即从第一驱动路径到第二驱动路径、从第二驱动路径到第三驱 动路径或从第三驱动路径到第四驱动路径)或向下切换齿轮组(即从第四驱 动路径到第三驱动路径、从第三驱动路径到第二驱动路径或从第二驱动路径 到第一驱动路径)所需的时间，并且齿轮箱的纵向更紧凑。
该输入轴、该输出轴、该第一中间轴和该第二中间轴均围绕彼此近似平 行的、各自的轴线旋转。
该第一驱动路径和该第三驱动路径可包括支撑在该输入轴、该输出轴、 该第一中间轴和该第二中间轴上的多个啮合的齿轮。
该第二驱动路径和该第四驱动路径可包括同样支撑在该输入轴、该输出 轴以及第一中间轴和第二中间轴上的多个啮合的齿轮。
该副轴的旋转轴线近似平行于该输入轴、该输出轴、该第一中间轴和第 二中间轴的旋转离合器(rotation clutch)的轴线。
该第一正向驱动路径、该第二正向驱动路径和该第三正向驱动路径中的 至少一个正向驱动路径的传动装置可通过设置在该副轴上的传动装置。
该第三离合器可操作为在所述传动装置和该副轴之间建立驱动连接。
该输出轴的轴线与其中一个中间轴的轴线近似同轴。优选地，各中间轴 的轴线均与该输出轴的轴线同轴。
该第四离合器可操作为在其中一个中间轴和该输出轴之间建立驱动连 接。
该第四离合器也可操作为在其中一个中间轴和该副轴之间建立驱动连 接。
该变速箱还可包括：倒车轴和设在该倒车轴上的反向传动装置，该反向 传动装置从该输入轴到该输出轴，经由该倒车轴提供第一反向驱动路径、第 二反向驱动路径、第三反向驱动路径和第四反向驱动路径，并且从该第一反 向驱动路径到该第四反向驱动路径，该输入轴和该输出轴之间的传动比逐渐 增大。
该变速箱还可包括：第五离合器，其可操作为沿着该第一反向驱动路径 或该第三反向驱动路径，经由该倒车轴在该输入轴和该输出轴之间建立驱动 连接；以及第六离合器，其可操作为沿着该第二反向驱动路径或该第四反向 驱动路径，经由该倒车轴在该输入轴和该输出轴之间建立驱动连接。
该第五离合器或该第六离合器可设置在该倒车轴的两端之间。
该第五离合器和该第六离合器均可设置在该倒车轴的两端之间。
该倒车轴围绕与该输入轴的轴线近似平行的轴线旋转。
该第一反向驱动路径、该第二反向驱动路径、该第三反向驱动路径和该 第四反向驱动路径包括支撑在该输入轴、该倒车轴和该输出轴上的多个啮合 的齿轮。
该第五离合器可操作为在该第一反向驱动路径的齿轮或该第三反向驱 动路径的齿轮和该倒车轴之间建立驱动连接。
该第六离合器可操作为在该第二反向驱动路径的齿轮或该第四反向驱 动路径的齿轮和该倒车轴之间建立驱动连接。
该第一反向驱动路径、该第二反向驱动路径、该第三反向驱动路径中的 至少一个反向驱动路径的传动装置通过设置在该副轴上的传动装置。
该车辆变速箱用于物料输送车。
附图说明
现在将仅以示例的方式结合附图描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明的物料输送车的变速箱的侧面局部剖视图；
图2是图1所示的变速箱的侧视图；
图3是图1所示的变速箱的另一个剖视图；
图4是设有图1所示的变速箱的车辆所使用的控制系统的示意图。

参看图1，其示出了物料输送车的变速箱，该变速箱包括箱体，该箱体 以附图标记10概略地表示，并包括多个箱体部件，所述箱体部件通过螺栓 而保持在一起。该变速箱还包括：输入轴18；输出轴22；第一中间轴，其 设置为主轴28的形式；以及第二中间轴31。除了用以提供车辆正向行驶的 传动装置之外，该变速箱还设有反向传动装置，该反向传动装置包括支撑在 该箱体内的倒车轴80。可旋转地固定在输入轴18上的齿轮19与齿轮83啮 合，该齿轮83本身可旋转地固定在倒车轴80上，从而输入轴18和倒车轴 80始终同时旋转，但旋转方向相反。倒车轴80及其传动装置将在下文中更 详细地描述。
所述箱体部件中的一个箱体部件(以附图标记11表示)包括部分12， 该部分12通常为钟形外壳的形式，用以连接到内燃机形式的原动机(prime mover)上。该钟形外壳形成为合适的形状，以便容置公知类型的变矩器(未 图示)。该箱体部件11形成该变速箱的箱体10的一个端部；该箱体10的 相对的端部由箱体部件13充当，另外在两个箱体部件之间支撑有中间箱体 部件14。
输入轴18支撑在滚柱轴承16、17上，所述滚柱轴承16、17分别位于 箱体部件13、14内。输入轴18穿过箱体部件11进入到钟形部12内，并终 止于花键部15，以用于与变矩器的(未图示)的输出部接合，该变矩器的输 入部连接到内燃机的输出部，如曲轴。
输入轴18支撑着两个隔开的齿轮70、71以及各自的离合器，即第二离 合器72和第一离合器73，这些将在下文中更进一步地描述。
每一离合器72、73为多盘液压操作离合器，由此可在输入轴18及其各 个齿轮70、71之间形成转矩传动(torque-transmitting)连接。
每一离合器72、73基本上具有传统的结构，因此这里不再赘述，但要 说明的是所述离合器包括多个交错的环形盘，所述环形盘分别可旋转地固定 在离合器鼓及离合器毂(clutch hub)上，该离合器鼓及该离合器毂则顺次可 旋转地固定到输入轴18及其各个齿轮70、71上。所述交错的盘设置为： 当在压力下向离合器供给液压流体时，所述交错的盘彼此之间形成摩擦式转 矩传动连接。可通过该输入轴内部的钻孔及操作结合在该离合器内的活塞来 引入这种流体。通过控制以附图标记74概略表示的阀装置来施加液压流体。
输出轴22通过轴承23、24支持在箱体部件13中。在箱体部件13的外 侧，输出轴22具有固定在其上的输出驱动法兰25，用以连接另外的驱动链 组件，该另外的驱动链组件连接到车辆的驱动行走(ground-engaging)装置 上。在该示例中，此类组件可包括差动齿轮装置及/或一个或多个万向连接驱 动轴，用以连接到车辆的一对车轮或履带上。
在箱体部件11中，输出轴22的一部分形成为输出齿轮26的形式，并 且在该输出齿轮26的最里面的凹部内，由轴承27支撑第一中间轴的一个端 部，该中间轴包括主轴28。该主轴28的另一端部由箱体部件14内的圆锥轴 承29支撑。主轴28的邻近输出齿轮26的端部支撑有第四离合器30。该离 合器30位于输出轴22的齿轮26和齿轮32之间。齿轮32由第二中间轴31 支撑并可绕该第二中间轴31旋转，该第二中间轴31本身由主轴28支撑并 可绕该主轴28旋转。该第二中间轴31还具有齿轮33，该齿轮33与输入轴 18上的齿轮70啮合。主轴28还支撑有三个隔开的齿轮34、35、36，该三 个齿轮各自可旋转地固定在主轴28上，并且将在下文中对它们进行更详细 地论述。
离合器30可操作为在第二中间轴31和输出轴22之间建立转矩传动连 接，或在第二中间轴31和齿轮32之间建立转矩传动连接。
此外还设置有副轴40，并且该副轴40分别由位于箱体部件13、14内的 滚柱轴承41、42支撑。副轴40设有齿轮43，该齿轮43与齿轮26啮合，并 且副轴40还支撑有其他四个齿轮44、45、46、47。齿轮44可旋转地固定在 副轴40上，并与支撑在中间轴31的齿轮32啮合。
输入轴18、输出轴22、副轴40和中间轴28、31以此方式彼此并排设 置：各轴配合(co-extensive)，并设置为各轴的轴线平行或同轴，以及与其 中一个轴相交的平面也与其它轴中的一个或多个轴相交，所述平面垂直于各 轴的旋转轴线。
位于第三离合器50两侧的齿轮45、46由副轴40支撑，并可围绕副轴 40旋转。离合器50可操作为在任一个齿轮45、46和副轴40之间建立转矩 传动连接。
齿轮45与主轴28上的齿轮34啮合，而齿轮46与主轴28上的齿轮35 啮合。齿轮36与输入轴18上的齿轮71啮合。
齿轮47设置在齿轮46和滚柱轴承42之间，并可旋转地固定在副轴40 上。齿轮47与另一齿轮51啮合，该齿轮51由另外的输出轴52支撑并可围 绕该输出轴52旋转，并且能够通过离合器53结合在该输出轴52上，该离 合器53同样为前述的类型。输出轴52支撑在圆锥滚柱轴承54、56上，并 从另外的箱体部件60延伸出。输出轴52的这一端部支撑有驱动法兰61，该 驱动法兰用于通过诸如万向联接轴等的传动链部件而连接到车辆的其他可 驱动的轮上。
在通常的车辆中，仅当车辆需要在四轮驱动方式下使用时，才通过接合 离合器53来使用法兰61的输出，车辆通常使用仅通过驱动法兰25驱动的 两轮驱动。
参看图3，其为贯穿输入轴18、倒车轴80、主轴28和输出轴22的旋转 轴的剖视图，倒车轴80支撑在两个分别位于箱体部件13、14内的滚柱轴承 81、82上。该倒车轴80支撑有两个隔开的齿轮87、88以及第五离合器85 和第六离合器86。离合器85、86的运行方式与离合器72、73的运行方式相 同，由此在倒车轴80和各个齿轮87、88之间建立转矩传动连接。
上述的变速箱包括：四个在输入轴和输出轴之间设置传动比的正向驱动 路径(forward driving path)；并且从该第一正向驱动路径至第四正向驱动路 径，该传动比增大；以及四个反向驱动路径，所述反向驱动路径沿着与正向 驱动路径的方向相反的方向经由倒车轴80在输入轴和输出轴之间提供传动 比，同样，从该第一反驱动路径至第四反向驱动路径，该反向传动比增大。
第一正向驱动路径(第一正向齿轮组)设置为沿着输入轴18以及齿轮 71、36、35、46、43和26到输出轴22。第二正向驱动路径(第二正向齿轮 组)设置为沿着输入轴18以及齿轮70、33、32、44、43和26到输出轴22。 第三正向驱动路径(第三正向齿轮组)设置为沿着输入轴18以及齿轮71、 36、34、45、43和26到输出轴22。最后，第四正向驱动路径(第四正向齿 轮组)设置为沿着输入轴18以及齿轮70和33到输出轴22。在本示例中， 第四正向驱动路径在输入轴18的转速和输出轴22的转速之间提供1∶1的 传动比。
第一反向驱动路径(第一反向齿轮组)设置为沿着输入轴18通过齿轮 19、83到倒车轴80，随后通过齿轮88、36、35、46、43和26到输出轴22。 第二反向驱动路径(第二反向齿轮组)设置为沿着输入轴18通过齿轮19、 83到倒车轴80，随后通过齿轮87、33、32、44、43和26到输出轴22。第 三反向驱动路径(第三反向齿轮组)设置为沿着输入轴18通过齿轮19、83 到倒车轴80，随后通过齿轮88、36、34、45、43和26到输出轴22。最后， 第四反向驱动路径(第四反向齿轮组)设置为沿着输入轴18通过齿轮19、 83到倒车轴80，随后通过齿轮87和33到输出轴22。在本示例中，第四反 向驱动路径在输入轴18的转速和输出轴22的转速之间提供1∶1的传动比。
为啮合第一正向齿轮组，首先离合器50在齿轮46和副轴40之间建立 转矩传动连接。随后，离合器73在齿轮71和输入轴18之间建立转矩传动 连接。因此齿轮71旋转，从而导致齿轮36旋转。由于齿轮36可旋转地固 定在主轴28上，因而主轴28和齿轮35也旋转。由于齿轮46与齿轮35啮 合，因此齿轮46和副轴40也旋转。副轴40的旋转导致齿轮43旋转，齿轮 43依次使齿轮26和输出轴22旋转。
该变速箱还可包括控制器，在图4中该控制器以附图标记102示出，该 控制器用于评定车辆接下来可能需要哪一个齿轮组。这种控制器可感测合适 的参数，例如感测输入轴18的加速度和/或转矩的变化，输出轴22的速度的 变化和加速器(accelerator)的位置。还可选择合适的自动操作程度，例如可 由司机预选择接下来的齿轮组，或者由控制器自动选择接下来的齿轮组，或 者由控制器进行选择，但允许司机的操作优先于(over-ride)控制器。
如控制器确定车辆接下来需要第二正向齿轮组，则该控制器使离合器30 在中间轴31和齿轮32之间建立转矩传动连接。由于齿轮32与齿轮44啮合， 而齿轮44可旋转地固定在副轴40上，因此齿轮32与中间轴31的连接导致 中间轴的齿轮33旋转，并且导致齿轮70旋转。
当使用者决定从第一正向齿轮组切换到第二正向齿轮组时，只需使离合 器73断开齿轮71和输入轴18之间的连接，并随后使离合器72在齿轮70 和输入轴18之间建立转矩传动连接，从而驱动输出轴22。
如感测装置确定车辆需要换回到第一正向齿轮组时，则维持齿轮46和 副轴40之间的连接。由此，如使用者的确确定从第二正向齿轮组换回到第 一正向齿轮组时，只需使离合器72断开齿轮70到输入轴18的连接，并使 离合器73建立输入轴18和齿轮71之间的连接。
然而，如感测装置确定车辆可能需要第三正向齿轮组，则该感测装置使 离合器50将齿轮46从副轴40断开，并随后在齿轮45和副轴40之间建立 转矩传动连接。这样可有效地为使用第三齿轮组做准备。
当使用者决定从第二正向齿轮组切换到第三正向齿轮组时，只需使离合 器72断开齿轮70和输入轴18之间的连接，并随后使离合器73在齿轮71 和输入轴18之间建立转矩传动连接，从而驱动输出轴22。
如感测装置确定车辆将需要换回到第二正向齿轮组时，则维持中间轴31 和齿轮32之间的连接。由此，如使用者的确确定从第三正向齿轮组换回到 第二正向齿轮组时，只需使离合器73断开齿轮71到输入轴18的连接，并 使离合器72在输入轴18和齿轮70之间建立连接。
然而，如感测装置确定车辆可能需要第四正向齿轮组时，则该感测装置 使离合器30断开中间轴31和齿轮32之间的连接，并随后在中间轴31和输 出轴22之间建立转矩传动连接。这样可有效地为使用第四齿轮组做准备。
当使用者决定从第三正向齿轮组切换到第四正向齿轮组时，只需使离合 器73断开齿轮71和输入轴18之间的连接，并随后使离合器72在齿轮70 和输入轴18之间建立转矩传动连接，从而驱动输出轴22。
可维持齿轮45和副轴40之间通过离合器50的连接，以便为使用第三 齿轮组做准备。然而，在变速箱的高速运行期间，为提高效率和减少拖拽， 可能期望不维持齿轮45和副轴40之间的连接。
在已准备好使用第三齿轮组的情况下，当使用者最终决定从第四正向齿 轮组切换到第三正向齿轮组时，只需使离合器72断开齿轮70和输入轴18 之间的连接，并随后使离合器73在齿轮71和输入轴15之间建立转矩传动 连接，从而驱动输出轴22。优选地，离合器72、73的操作重叠，以提供连 续的转矩。
在第三正向齿轮组未做好准备的情况下，在离合器72断开之前或同时， 离合器50必须在齿轮45和副轴40之间建立转矩传动连接。因此，离合器 73能够接合为在齿轮71和输入轴18之间建立转矩传动连接，从而沿第三齿 轮组驱动输出轴22。
各接连的反向齿轮组之间的切换以与上述在各接连的正向齿轮组之间 的切换相类似方式执行。然而，并不是离合器72、73按照需要而接合或断 开，这两个离合器都是断开的，而是由反向离合器85、86中的任一个接合， 以按照需要设置第一反向齿轮组、第二反向齿轮组、第三反向齿轮组或第四 反向齿轮组。
此外，必须注意的是，可改变齿轮19、83的传动比，以使输入轴18和 倒车轴80以不同的速度旋转。这意味着通过改变齿轮19、83的传动比可使 各个反向齿轮组比其相应的正向齿轮组更快或更慢。
图4中以附图标记100示出了装设有这种变速箱的物料输送车的控制系 统的一个示例。该控制系统具有总线101，在该示例中为控制器局域网总线 (CANBus)，控制系统的各元件能够通过该总线通信。变速箱控制器以附 图标记102表示，另外连接到该总线101的还有发动机电子控制单元(ECU) 103、车辆界面单元104、以及用于向车辆的操作者显示操作参数和警告信息 的仪表组(instrument cluster)105。如图所示，控制器102能够接收来自多 个传感器和输入端的输入信息，所述输入的信息包括变速箱温度及流体压 力、位于变速箱中不同位置上的速度传感器的信息、以及其他警告输入信息。 控制器102还能够接收来自发动机电子控制单元103的数据，例如速度传感 器的信息或任何其他数据，这些数据可用于评定何时需要切换齿轮组。
该变速箱在齿轮切换期间提供连续的转矩，由于与一般的变速箱相比减 少了离合器副(clutch pack)的数量，因此该变速箱将比动力换挡变速箱更 高效。
除了离合器72、73、85、86、53之外，本示例中变速箱中的离合器包 括同步啮合离合器，但如需要的话，也可包含其他类型的离合器。
这里描述的变速箱由于将第一离合器和第二离合器设置在输入轴的两 个端部之间，而不是设置在分开的各轴的端部，并通过使用多个短的、通常 平行的中间轴和副轴来提供驱动连接，因此变速箱在纵向上较紧凑。
这种排布以有效的方式填充了变速箱箱体的容积，并能够缩短轮距 (wheel base)或使得车辆更紧凑。
尽管在该实施例中，离合器72、73都设置在输入轴18上，但必须理解 的是，所述离合器72、73可设置在变速箱内的其它位置上。例如，其中的 一个离合器能够设置在中间轴31或主轴28上，或设置在另外的副轴上。如 所述离合器安装在与其他一个或多个轴并排的轴上，则可保持齿轮箱的纵向 紧凑。
尽管为清晰起见，这里示出的变速箱具有4个正向齿轮组传动比和4个 反向齿轮组传动比，但显而易见的是，可设置任何所需数量的齿轮组。例如， JCB“Fastrac”(注册项标)具有54个正向齿轮组和18个反向齿轮组。
当在说明书和权利要求书中使用用语“包括”“包括有”或其变体词时， 意指包括特定的特征、步骤或其整体。这些用语不应解释为排除其他特征、 步骤和部件的存在。
上述在说明书或所附的权利要求书或附图中公开的特征可单独地或相 互结合地、以多种形式来实现本发明，所述特征以其特定的形式或含义进行 表述，以实现在此所披露的功能或方法或步骤，从而获得在此所披露的结果。