本发明涉及一种多速主传动部分与辅助传动部分串联的，並兼有分动和档位换档方式的复合传动箱。

具有一个或多个辅助传动部分与一个主传动部分串联的复合换档传动箱，在现有的技术中，早已是人所共知。简单地说，假设使传动比的级差大小适当，通过应用主、辅传动部分串联起来的方法，那么可得到的总的可变传动的传动比数目等于主、辅传动部分传动比数目之积。举例来说，至少在理论上，一个由四（4）速主传动部分和一个三（3）速辅传动部分串联的复合换档传动箱将有十二个（4×3＝12）可使用的传动比。

通常有三种型式的辅助传动部分：档位型，分动型和档位/分动综合型。

在具有档位型辅助传动部分的复合传动箱中，各个传动比的级差比主传动部分的总传动比的范围要大，且主传动部分是通过在每一档位下的传动比逐步换档的。具有档位型辅助传动部分的复合传动箱的示例，可参见美国专利Nos.3，105，395;2，637，222和2，637，221，它们所公开的内容本文引用供参考。

在具有分动型辅助传动部分的复合传动箱中，分动型辅助传动部分的传动比的级差比主传动部分的传动比的级差要小，且主传动部分的每一传动比又通过分动型传动部分而被分动。具有分动型辅助传动 部分的复合变速传动箱的示例，可参见美国专利Nos.4，290，515;3，799，002;4，440，037和4，527，447，它们所公开的内容本文引用供参考。

在具有一个或多个档位和分动综合型辅助传动部分的复合传动箱中，兼有档位和分动两种换档方式，並使主传动部分至少可在两个档位下通过它本身的传动比逐步换档，並且也可使主传动部分的传动比至少在一个档位下予以分动。

具有一个档位/分动综合型辅助传动部分的传动箱的示例，可参见美国专利Nos.3，283，613;3，648，546，它所公开的内容在本文中引用供参考。此外，在小范围内印刷的出版物NO.016-AD和作为发明代理人的伊顿公司在1981年3月出版的RT-14613型，RTO-14613型，RTOO-14613型的富勒传动箱（Fuller    Transmission），它们所公开的内容，也在本文引用供参考。另外一个示例是联邦德国，弗里得里希哈芬齿轮制造公司（ZF公司）出售的“Ecosplit”型传动箱，它是在主传动部分的前面采用了一个独立的分动型辅助传动部分，在它的后面采用了一个独立的档位型辅助传动部分。

需要指出，主传动部分和辅助传动部分这个术语的概念是相对的，如果把主传动部分和辅助传动部分的定义颠倒过来的话，那么辅助传动部分的型式（档位型或分动型）也应颠倒过来。换而言之，给定一个传统上认为是四速的主传动部分和两速的档位型辅助传动部分，如果把通常定义的辅助传动部分认为是主传动部分的话，那么通常定义的主传动部分将被认为是一个四速的分动型的辅助传动部分。一般在传动工业中规定，在本发明的描叙中也如此规定，复合传动箱中的主传动部分是指前进档传动比数目最多（或者至少不小于）的那个传动部分，並 且它可以选择一个空档位置，包含一个倒档传动比和/或其换档方法（在手动或半自动传动箱中）是用操纵一个换档手柄，或换档杆，或换档轴/换档指示柄的组合以达到与应用主动/随动阀/油缸装置换档或类似装置的换档方法相对应。

同时具有档位和分动型辅助传动部分的复合换档传动箱的已有技术，如伊顿（Eaton）公司提供的“Roadranger”型传动箱和弗里得里希哈芬齿轮制造公司（西德ZF公司）提供的“Ecosplit”型传动箱在手动换档的重型车辆上现已为人们普遍接受並获得了广泛地应用。但是，这些和另外一些已有的各型复合换档的传动箱並非完全令人满意，例如並非所有档位均可分动，在某种换档方式下需要较复杂的换档过程，分动离合器要求有同步机构，和/或要求主离合器有联锁装置以保护档位和/或分动离合器的同步器。

根据本发明，已有传动箱的缺点得到如下程度的克服：即提供了一个串联在主传动部分后的三排四速辅助传动部分，並兼有分动型和档位型换档功能。经过改进的辅助传动部分，仅在双作用的档位离合器中应用同步离合器，而且不需要主离合器联锁装置。

由于辅助传动部分与主传动部分的输出轴（即传动箱的主轴）串联，才取得了以上优点。辅助传动部分包含有三个可离合的齿轮和一个输出轴，每个齿轮都与辅助中间轴上的一个齿轮常啮合，並构成了三组齿轮对或三排齿轮对。一个具有两个位置的非同步分动离合器可用于换档，它可以把第一或第二个可离合的齿轮与主轴接合，而另一个两位的同步档位离合器也可用于换档，它可以把第二或第三个可离合的齿轮与输出轴接合。

因此，本发明的一个目的就是提供一种新型和经过改进的兼有档位和分动型换档的三排四速辅助传动部分的复合换档传动箱。

结合附图阅读推荐实施例的详细说明，本发明的以上和其它目的和优点就显而易见了。

图1是用已有技术的带档位和分动综合型辅助传动部分的复合传动箱的简图。

图1A是图1所示传动箱的换档模式的简图。

图2是用本发明所提供的辅助传动部分的复合传动箱的简图。

图2A是图2所示传动箱的换档模式的简图。

图3是本发明所提出的辅助传动部分的剖面的平面图。

图4是表示图2和图3所示的复合换档传动箱的典型的理想传动比的图表。

图5是图2和图3所示的复合换档传动箱在不同的选定传动比下表示离合器位置的图表。

在以下的说明中应用某些术语，仅仅是为了说明方便，但并不限于此。“向上”，“向下”，“向右”和“向左”等词是以图为参考来说明方向的。“向前”和“向后”等词是分别说明按照传统方式将传动箱安装在车辆上时的前端和后端，也就是分别表示如图1所示传动箱的左边和右边。“向里”和“向外”等词是以该装置和特定的部件的几何中心为参考，分别说明面向或背离的方向。所说的术语包括以上专门叙及的词，以及由此派生的和意义类似的词。

“复合传动箱”这一术语用来定义一种变速或换档的传动箱，该传动箱具有一个主传动部分和一个与之串联的辅助传动部分，在主传动部分中选择的齿轮减速，通过辅助传动部分中选择的齿轮进一步减速以达到复合的作用。术语“升档”此处是指由低速档传动比换入高速档传动比。术语“降档”此处是指由高速档传动比换入低速档传动比，术语“低速档”或“低档”此处是指在传动箱中应用较低前进速 度时的齿轮传动比，即输出轴转速相对输入轴转速具有一个高的减速比的一系列排档。“同步离合器总成”以及与此有类似含义的词是指一个离合器总成，用它通过一个强制作用的离合器不旋转地把一对选定的齿轮与一个轴接合，此时可防止离合器的构件在达到大致同步旋转以前使所说的离合器进入接合，並以较大容量的摩擦盘与离合器的构件接合，並使它们的接合充分，最后达到离合器的接合，並促使离合器构件和所有旋转着的构件以一个大致同步的转速一起旋转。

现在参看图1，图中简要地表示一种已知的並取得巨大商业效果的十三速复合传动箱10。传动箱10由一个主传动部分12和一个与之串联的辅助传动部分14组成，辅助传动部分14兼有档位和分动型换档方式。在典型的情况下，传动箱10封闭安装在一个整体的箱体内，它包含一个由原动机（例如柴油机E）驱动的输入轴16，原动机通过一个正常状态下结合，选择状态下分离的摩擦式主离合器C来传递动力，主离合器C有一个与发动机曲轴20有驱动联接关系的输入或主动部分18和一个可旋转的固定在传动箱输入轴16上的被动部份22。

在主传动部分12中，输入轴16带动一个输入齿轮24並以实际上相同的旋转速度同时驱动多个主传动部分的中间轴总成26和26A。在所示的传动箱10中，在主轴28径向对称的两侧有两个完全相同的主传动部分的中间轴总成，其中主轴通常是与输入轴16同轴线安装的，主传动部分中每一个中间轴总成26和26A均包含一根主传动部分的中间轴30，它们通过轴承32和34支承在箱体H上，但是简图上只表示出其中的一部份。每根主传动部分的中间轴30都有完全相同的一组主传动部分中间轴齿轮38、40、42、44、46和48，它们固定在轴上並一起旋转。多个主传动部分中 的驱动或主轴齿轮50、52、54、56和58可绕主轴28旋转，並通过可滑动的接合齿套60、62和64每次选一个可离合的齿轮与主轴28接合並共同旋转，这在已有的技术中是众所周知的。接合齿套60也可用来把输入齿轮24与主轴28接合，以便在输入轴16和输出轴28之间得到一个直接驱动关系。可取的是，每一个主传动部分中的主轴齿轮都绕着主轴28旋转，並且与中间轴上的齿轮组处于常啮合状态和由它们浮动地支承着，这种安装方法及其特有的优点，在美国专利Nos.3，105，395和3，335，616中有更详细的介绍，它们所公开的内容，引用于此供参考。在典型的情况下，接合齿套60、62和64是通过与换档手柄有联系的换档拨叉（在图上未表示）作轴向的位置移动，这在已有的技术中，也是人所周知的。众所周知，接合齿套60、62和64是一种非同步的、双作用的爪式离合器。

十分清楚，虽然本发明和已有技术的传动箱10都是众所周知的和已取得了商业性成功的传动箱，並都采用多个相同的中间轴，浮动的主轴和浮动的主轴齿轮，但是本发明的辅助传动部分特别适用于这种传动结构，本发明的优点同样也可在只有一个中间轴或不完全相同的多个中间轴的型式中体现出来。

主传动部分中的主轴齿轮58是倒档齿轮，它通过传统的中间惰转齿轮（图中没有表示）与中间轴齿轮48处于常啮合状态。还应该注意到，当主传动部分12确定可提供五个可供选择的前进档的传动比时，最低的前进档的传动比，即主轴齿轮56与主轴28结合时的传动比，通常减速很大，因而被称作低档或“爬行”档，该档只用于车辆在恶劣环境下的起动，在传动箱的高档范围一般不予应用，並且/或在传动箱的低档范围可能是不分动的。因此，所示的主传动部分 12具有五个前进档时，通常认为这是一个“4+1”型的主传动部分，因为只有四个前进档用来与辅助传动部分14进行复合。

接合齿套（爪式离合器）60、62和64是有三个位置的离合器，它们可置于中间位置，如图所示的非结合位置，或者处于右端完全接合或左端完全结合位置。

已有技术中的辅助传动部分14与主传动部分12串联，並且是三排、三速，档位/分动综合型的。主轴28伸入辅助传动部分14中，並带动一个辅助传动部分中的主动齿轮70，而辅助传动部分中的主动齿轮又以相同的转速同时驱动辅助传动部分中的多个中间轴总成72和72A。每个辅助传动部分中的中间轴总成，即72和72A，由通过轴承76和78支承在箱体H上的辅助中间轴74和固定安装在其上並一起旋转的三个辅助传动部分的中间轴齿轮80、82和84组成。辅助传动部分的中间轴齿轮80与辅助传动部分的主动齿轮70常啮合，而辅助传动部分的中间轴齿轮82和84分别与辅助传动部分中的被动齿轮86和88常啮合。辅助传动部分的被动齿轮86同轴地绕短轴90旋转，而短轴90又与主轴28同轴，並带动其上的一个可滑动的两位同步离合器总成92。辅助传动部分的被动齿轮88同轴绕输出轴94旋转，其上也装有一个可滑动的两位接合齿套96，此接合齿套在结构上和作用上都与用在主传动部分12上的接合齿套60、62和64相同，离合器总成92和96都是两位的离合器总成，它们可以有选择地在轴向处于最右端或最左端的位置上，而在通常情况下並不在中间的非结合位置上。在典型情况下，离合器总成92和96通过换档拨叉在轴向被固定在一个选定的轴向位置上，拨叉是由远距离控制的液体作用的活塞总成来带动，这在已有技术中是众所周知的。

同步离合器总成92可移至最左端位置，並使辅助传动部分中的主动齿轮70和主轴28与辅助传动部分中的短轴90动力接合，或者在轴向可选在最右端位置，使辅助传动部分的被动齿轮86与辅助传动部分中的短轴90动力接合。可滑动的接合齿套96可轴向移动至最左端位置，使短轴90和输出轴94动力接合，或者可轴向移动至最右端位置，使辅助传动部分的主动齿轮88与输出轴94动力接合。

辅助传动部分的中间轴齿轮80和辅助传动部分的主动齿轮70组成第一齿轮排，辅助传动部分的中间轴齿轮82和辅助传动部分的被动齿轮86组成第二齿轮排，辅助传动部分的中间轴齿轮84和辅助传动部分的被动齿轮88组成第三齿轮排，它们构成了辅助传动部分14中的三个齿轮排。可以理解，当接合齿套96在最右端位置使辅助传动部分的被动齿轮88与输出轴94动力接合时，主轴28将通过辅助传动部分的主动齿轮70，辅助传动部分的中间轴齿轮80、84和主动齿轮88驱动输出轴94，而且与同步离合器总成92这时的位置无关。这样有三个齿轮排的辅助传动部分14最多可提供三个可选择的传动比。

同步离合器总成92是一个档位换档离合器，它用于辅助传动部分中的档位换档，而接合齿套96是一个分动离合器，它用于辅助传动箱中的分动换档。十三速复合传动箱10换档动作的换档模式可参看图1A，图中箭头R指示的垂直方向表示档位换档，箭头S指示的水平方向表示分动换档。除低档位置外，可以注意到当低档范围不能分动时，由于辅助传动部分14，在主轴28和输出轴94之间只能提供三个可供选用的大小不同的传动比，所以换档杆的每一个位置可以提供三个可供选用有传动比。

输出轴94通常是通过分动箱和/或驱动桥与车辆的驱动轮进行动力联接，这在已有的技术中是众所周知的，並且有良好的基础。在某些情况下，要求同步离合器总成92把主轴28和所有的齿轮、轴和离合器的旋转速度降低到与短轴90相同的转速。但是，当同步离合器总成92在换档瞬时而滑动的接合齿套96不在右端或最左端的接合位置，如果这样一个不适当的时刻进行复合的档位和分动换档，短轴90将处于空转状态，因此，相对于旋转地安装在主轴上的所有构件和主轴的巨大惯量，短轴90的惯量将是很小的。同步离合器总成92将取最大旋转惯量的转速，即与空转的短轴在一起的主轴的转速，这样将不能按要求通过同步离合器来改变主轴28以及与它有关的齿轮传动和离合器构件的转速。因此，要想进行档位换档时，分动离合器96应该在它的两个接合位置中的一个，以保证同步离合器92工作。当同步离合器总成92由于空转而不能产生所需要的同步作用时，接合齿套总成的接合表面就必需去完成这一任务，由于接合齿套不是专门用于此项任务的。因此换档时间比希望的时间要长，且接合齿套总成的磨损比希望的要大得多。

现在参看图2和图3，可以看到一个复合换档的机械传动箱100，其中包含一个本发明提出的经过改进的辅助传动部分102。复合换档传动箱100是一个有18个前进档的传动箱，其中包含一个主传动部分12A，它与在参考资料中描述的已有技术的传动箱10的主传动部分12完全或大致相同，传动箱100的主传动部分12A与传动箱10的主传动部分12的不同之处是主轴28A伸入辅助传动部分102的情况比主轴28伸入辅助传动部分14要深一些。由于主传动部分12和12A具有完全相同的结构，所以主传动部分12A就不再详细叙述了。

本发明的辅助传动部分102特别适合与主传动部分（例如主传动部分12和12A）联合使用。同时，本发明提出的辅助传动部分也适合与多种其它型式的主传动联合在一起使用。

辅助传动部分102包括两个几乎完全相同的辅助传动部分中间轴总成104和104A，它们各包括一个辅助中间轴106，它们由轴承108和110支承在箱体H上，並在其上固定安装了三个可以转动的辅助传动部分中间轴齿轮112、114和116。辅助传动部分中间轴齿轮112与辅助传动部分的分动齿轮118常啮合，分动齿轮118绕主轴28A旋转，並由中间轴齿轮112支承。辅助传动部分中间轴齿轮114与辅助传动部分的分动/档位齿轮120常啮合並支承它，齿轮120在输出轴122的一端並绕着它旋转，并与主轴28A的同轴线的尾端相邻。辅助传动部分中间轴齿轮116与辅助传动部分的档位齿轮124常啮合並支承它，齿轮124绕输出轴122旋转。因此，辅助传动部分中间轴齿轮112和分动齿轮118组成第一齿轮排，辅助传动部分中间轴齿轮114和分动/档位齿轮120组成了第二齿轮排，而辅助传动部分中间轴齿轮116和档位齿轮124组成第三齿轮排，或者组成了兼有分动和档位换档的辅助传动部分102的齿轮组。

一个可滑动的两位接合齿套126用于有选择地将分动齿轮118或分动/档位齿轮120与主轴28A接合，而一个两位的同步离合器总成128用于有选择地将分动/档位齿轮120或档位齿轮124与输出轴122接合，双作用可滑动接合齿套126的结构和作用与用于传动箱10的可滑动接合齿套96的结构和作用基本相同，而双作用同步离合器总成128的结构和作用与用于传动箱10上的同步离合器总成92的结构和作用基本相同。同步离合器总成，例如总成 92和128，在已有的技术中是众所周知的，其示例可参考美国专利Nos.4，462，489;4，125，179和2，667，955，它们所公开的内容均引用供参考。

辅助传动部分102的推荐实施例的详细构造表示在图3上，在图上可以看到，伸进辅助传动部分102内的主轴28A的尾端具有外花键130，它与接合齿套126上的内花键132相配合，将接合齿套126与主轴28A接合旋转，並允许其间有相对的轴向移动，接合齿套126上的齿134和136，可在轴向分别与齿轮118和120上的接合齿138和140有选择地进行接合。接合齿套126还有一个用于容纳换档拨叉142的槽141。

齿轮118绕主轴28A旋转，通常它可相对于主轴自由旋转，並用一个卡环144在主轴28A上轴向定位。接合齿134和138上面的锥面148和146相对于主轴28A的轴线约成35°，其优点是可防止非同步接合，以及导致同步旋转，这点在美国专利NO.3，265，173中有较详尽的叙述，它所公开的内容在本文中引用以供参考。接合齿136和140上具有类似的辅助锥面。

分动/档位齿轮120通过一对推力轴承152旋转支承在输出轴122的内端150上，档位齿轮124绕输出轴122旋转，並且在轴向用止推垫圈154和156定位。双作用两位同步离合器总成128位于齿轮120和124之间，並且通过外花键158和内花键160，固定在输出轴上，並与输出轴一起旋转。多种众所周知的有同步作用的强制离合器的结构均适合在本发明的辅助传动部分中应用。附图所示的同步离合器总成128是前面提到的美国专利NO.4，462，489中所叙及的柱销式同步离合器。简单地说，同步离合器总成128包含一个可滑动的接合齿套构件162， 它可以通过一个换档拨叉164在轴向移动，並且带有接合齿166和168，它们分别与齿轮120和124上的接合齿170和172作轴向的接合。齿轮120和124分别具有锥形的摩擦表面174和176，並分别与同步离合器总成的摩擦环182和184上的摩擦锥面178和180通过摩擦同步结合。档销186和188分别可转动地安装在摩擦环184和182上，並与起阻档作用的在滑动元件162上的档销孔190相配合，这点在已有的技术中是众所周知的。同步离合器总成128也可能包含几个弹性档销（图上未表示），它的作用是在离合器的接合动作开始之际使锥形摩擦表面首先结合。

输出轴122用轴承192支承在箱体H上，並由此伸入叉形零件Y中和它联接，或者伸入类似叉形零件的万向轴接头的一部份中，叉形零件用来带动传动轴和差速器，或类似的部件。输出轴122上也可安装一个里程表的齿轮194和/或各种密封元件（图上未表示）。

参考图2和图3可以看到，当选择分动离合器126和档位离合器128在向前和向后的轴向位置时，在主轴转速和输出轴转速之间可以得到四种不同的传动比。因此，辅助传动部分102是一个具有档位和分动综合型换档的三排齿轮的辅助传动部分，在输入（中间轴28A）和输出（输出轴122）之间，它有四个可供选用的速度或传动比。和上述的传动箱10的情况一样，复合传动箱100中的主传动部分12A具有一个倒档和五个可供选用的前进档。虽然，其中一个可供选择的前进档的传动比（齿轮56），通常是爬行档或低速档，在高档范围内不予应用。这样，传动箱100可恰当地定义为一个（4+1）×（2）×（2）型的传动箱，根据要求的愿望和/或分动的低档或爬行档的实际情况，它可以提供17或18个可供选 用的前进档。

档位离合器128应该是一个同步离合器;双作用接合齿套126是分动离合器，它不需要同步。当然，一个或两个离合器都是接合齿套126时，它们也可以是同步型的。图2A中，以简图方式表示了传动箱100的换档模式。与图1A相同，垂直方向部分表示档位换档，水平方向部份表示分动换档。

图4以简图方式表示选择所希望的各档传动比的方法。除爬行档（以虚线表示）和倒档传动比外，假定希望传动箱具有大致相同的传动比的级差，则主传动部分的传动比的级差一般应该相等，分动的级差一般应该等于主传动部分传动比级差的平方根，而档位的级差大致应该等于主传动部分传动比级差的N次幂，N是在两个档位中主传动部分传动比的数目（即在（4+1）×（2）×（2）的传动箱中，N＝4）。给定所希望的理想传动比，就可以选择与此传动比大致接近的档次。

参考图2和图3，並假定举一示例，其中齿轮118、120、124、112、114和116的齿数分别为40、38、54、41、45和19，则分别可得如下四个辅助传动部分中的传动比：

1）.离合器126与齿轮120接合，离合器128与齿轮124接合，辅助传动部分可提供的减速比大致为3.365∶1;

2）.离合器126与齿轮118结合，离合器128与齿轮124接合，辅助传动部分可提供的减速比大致为2.913∶1;

3）.离合器126与齿轮120接合，离合器128与齿轮120接合，辅助传动部分可提供的减速比大致为1.000∶1;

4）.离合器126与齿轮118接合，离合器128与齿轮120接合，辅助传动部分可提供的减速比大致为0.865∶1。

在上述的示例中，分动的级差大致为115.6%，档位的级差大致为336.6%，这些数字一般对级差大致为135%的“4+1”主传动部分是很适合的，因为1.35的平方根大致等于1.16;1.35的四次方（即N＝4）大致等于3.32。图5表示传动箱100为了得到不同的可供选择的前进档时不同齿轮的接合情况，需要指出。8-9和9-8的换档是十分复杂的，因为此时需要使主传动部分和档位和分动综合型的辅助传动部分同时进行换档。

上述示例表示了一个有“超速传动”型的传动箱。众所周知，在传动箱技术中，通过将分动和分动/档位齿轮装置颠倒，以及把分动离合器126的操纵顺序颠倒过来，应用本发明的辅助传动部分可以得到一个“直接传动”。为这样的传动箱给出一个示例，齿轮118、120、112和114分别有38、40、45和41个齿，分动离合器126在1、3、5、7、9、11、13、15各档的传动比时，应与齿轮118接合。在2、4、6、8、10、12、14和16各档时，应与齿轮120接合。作为示例，这样一个传动箱，将与以上讨论过的那样，具有相同的分动级差，但档位级差略微小一些。当然，当修改辅助传动部分不同齿轮的齿数时，就可得到令人满意的档位和分动级差。

因此，可以看到，一个经过改进的辅助传动部分，它具有三个齿轮排，档位和分动综合型的换档方式以及可提供四个不同的並可供选择的辅助传动部分的传动比。

本发明推荐实施例的说明仅仅只限于一个示例，在不背离本发明的精神和范围（如以下所请求的）的情况下，可以对各个部份进行不同的修改和布置。