本发明涉及一种用于重型车辆的副轴传动装置，特别是涉及一种用于一种履带式拖拉机或诸如此类车辆的副轴传动装置，它包括利用恒定啮合齿轮装置形成的多档前进和倒退速度以及多个液压驱动旋转圆盘型离合器，构造及设置得能提供最紧凑的设备及灵活的减速比。

在每一个操作方向上具有多个速度比的副轴传动装置特别适用于诸如轮式装载机、集材拖运机、汽车吊和推土机等重型车辆的动力传动系统。这些系统装置的优点在于：它们的许多个旋转圆盘型离合器和关联的连续啮合齿轮可以位于通常平行的若干根轴上，因此提供很大的设计灵活性以及输入轴与输出轴之间的高度差要求的适应性。

这些已有的副轴传动装置也有缺点，其中的一个问题是：它们需要太多的轴或齿轮。例如，为了提供倒档功能，它们中的许多具有一额外的空转轮。这样，就要增加费用额外设置一沿着另一平行于主轴轴线的轴承系统。

这些已有的副轴传动装置的另一问题是：它们的轴向长度太长。例如，相对于机壳的支撑壁，沿着单根轴线排列着两个或甚至多个旋转离合器装置和多个齿轮，致使总长度太长。同时轴、离合器和齿轮必须沿径向紧紧靠拢和互套起来，以便形成径向和轴向均紧凑的组件。

一种通常所说具有许多优点的这类副轴传动装置曾揭示在1984年8月24日申请的国际专利申请（PCT/US84/01352）中，并由专利合作条约（PCT）于1985年12月19日公布（公布号WO85/05665），该专利业已转让给本发明的受让人。这种传动装置的特点是：在上输入轴的上方，高度间隙保持最小。具体地说，输入轴通 常连接到发动机的输出构件和/或车辆的转矩变换器组件上，而且它在结构上避免在那里安置诸如旋转离合器等大直径零部件。这样，就不必将位于输入轴上方的驾驶台的底板或驾驶台的地板部分作不必要的抬高。

另外，人们所希望的传动装置的各减速比档不仅应该提供一可最好地满足车辆要求的输出速度范围，而且应该可以方便地改变。具体地说，在用于履带式拖拉机时，最好对同一齿轮，每一种相应于车辆倒退行车方向时的输出轴速度比相应的车辆前进时的速度应高出15%以上。此外，例如，在不改变速度的级差，不变更轴的中心轴线和不要求在副轴传动装置中做比更换某些齿轮对更复杂的改动的情况下，副轴传动装置应能够轻而易举地改变第一前进速度与第一倒档速度之间的相对速度。在专利合作条约（PCT）中公布的（公布号WO85/05665）和上述的副轴传动装置却没有一种能符合这些要求的结构。

在某些用途中，人们希望副轴传动装置的前进速度的数量能很容易地增加以提高它的性能。例如，一种结合一种流体动力的转矩变换器使用的三种前进速度装置，可用于用作输出转矩的波动相当大的推土和运土作业的履带型拖拉机。另一方面，一不用这种转矩变换器而串连到一发动机上的六种前进速度装置，在牵引杆负荷几乎是不变的农业拖拉机上是很有用的，因为直接机械传动的效率较高，降低了运行的成本。

还有另一些所希望的特点是：应该能够利用类似规格的旋转离合器件以尽可能提高零件的通用性，齿轮的设计和安排应能避免产生不希望的高运转速度或离合器板啮合速度，以延长使用寿命，以及相对于机壳或机体，零件的安放位置应能便于它们的组装或拆卸。

本发明目的是提供一种结构简单、沿径向和轴向均紧凑的、恒定啮合的副轴传动装置，并且能利用最少量的轴、旋转离合器和关联件 提供多种前进速度。最好是，该传动装置应能提供三种或多种前进速度，应能利用圆盘型旋转离合器和合适地互连的恒定啮合齿轮提高其使用寿命，并且在设计和安排时应能有选择地在前进与倒档速度之间有效地变换速度比，而与每个减速比级差无关，反之亦然。此外，应可容易增加前进速度比的数量而仅作少许改动，例如，只要增加一个离合器和一个齿轮就可以。这样能提供一种传动装置，它能增大诸零件的通用性并使这种传动装置适用于多种车辆用途上。

按本发明所提供的一种副轴传动装置包括一输入轴，它具有与输入轴相连并随之转动的第一齿轮和第二齿轮;第一副轴和第二副轴;一输出轴;一第三齿轮，它与第一副轴相连并随之转动;一第四齿轮，它装在第一副轴上，可自由转动，并与第一齿轮互相啮合;一第一方向离合器，用于将第四齿轮结合到第一副轴上;一第五齿轮，它与第二副轴相连并随之转动，并与第三齿轮互相啮合;一第六齿轮，它装在第二副轴上，可自由转动，并与第二齿轮互相啮合，和一第二方向离合器，用于将第六齿轮结合到第二副轴上。上述第一和第二齿轮形成垂直于输入轴的中平面，所提供的速度装置包括多个速度离合器，用于当与一方向离合器啮合时能实现多个输出轴速度。重要的是，诸方向离合器和速度离合器位于中平面之间并相互大致上对齐，第三和第五齿轮则沿轴向位于中平面的外侧，以获得最大的结构紧凑性，并与速度装置无关，以获得最灵活的减速比。

更具体地说，本传动装置的一个实施例利用五个圆盘型离合器和十二只齿轮实现三种前进速度和三种倒退速度，当然，可以理解的是，在某些车辆用途中，并不需要用三种倒档速度。所有的方向齿轮系排列成与速度齿轮系不发生任何关系的齿轮对，而速度齿轮系也希望排成齿轮对，如此，第一前进速度与第一倒档速度之间的减速比差值可以 在15%以上，以提供一较快的倒退行车速度和一在前进工作范围内的较大的转矩输出。另外，在另一实施例中，通过增加一个圆盘型离合器和一个第十三齿，前进速度数目就增加一倍（六种），而不增加机壳的尺寸。在一展开的侧视图中，第三和第五齿轮位于传动装置的后端，而第九和第十二齿轮位于前端，第一和第二齿轮的中平面的外面，而离合器则以非常紧凑的方式置于中平面之间。

图1是按照本发明的三前进速度和三倒档速度的副轴传动装置的展开而基本上为侧视的剖视示意图;

图2是沿图1中的“Ⅱ-Ⅱ”线剖开的副轴传动装置的前端示意图，它示出诸轴和这些轴上的恒定啮合的齿轮的关系以及展开的图1的切割平面;和

图3是一与图1类似的视图，仅增加了一旋转圆盘型离合器和另一齿轮，副轴传动装置的这个第二实施例就能提供六种前进速度。

现请参阅展开的剖视图图1。图中的副轴传动装置10有一上输入轴12，一下输出轴14和沿高度方向居于这两轴之间的第一副轴16和第二副轴18。这四根轴12、14、16和18分别沿轴线22、24、26和28可旋转地安装在机壳或机体20中，这几根轴线的端部视图可参阅图2而清楚看出。输入轴22和输出轴24位于同一纵向垂直平面30内，而副轴26和28位于该平面的两侧，距此平面的距离相等，并在基本是相同的高度上。

机壳20通常由两部分组成，即一从图1中看位于右侧的前主壳体部分32和一位于左侧的后盖部分34。利用许多沿着四周边排列的螺蚊紧固件或螺栓38以通常的方法将这两部分可拆开地连结起来，在两部分之间形成一通常为封闭的腔36。主壳体部分的前壁40整体地分别在输入轴线22、第一副轴线26和第二副轴线28上形成第一、第二和第三阶梯形圆柱孔42、44和46。该前壁还沿着输出轴24形成一有一盲端的 阶梯形圆柱坑48。以相应的方式，后盖部分34的后壁50分别沿输入轴22和输出轴24形成第一和第二阶梯圆柱孔52和54，并分别沿轴线26和28形成第一和第二带一盲端的阶梯形圆柱坑56和58。

最可取的是，主壳体部分32的正面部分能容纳一通常的流体动力转矩变换器57和一泵驱动齿轮系59，如图2中部分地示出的那样，并且以通常的方式可卸地在一圆形连接法兰61处连接到一向前设置的发动机机壳（图中未画出）上。这样就可以看出图1中的输入轴12是依靠一发动机驱动的转矩变换器驱动的，输入轴的前端由一装在孔42中的一滚柱轴承60可旋转地支承，后端则由一位于孔52中的一滚柱轴承62可旋转地支承。此外，最好输入轴的后向端上有一外部的花键64，用作驱动辅助设备的动力输出装置（PTO）。利用一前部花键接合件68使第一齿轮66和输入轴相连并一起转动，而第二齿轮70是利用一后部花键接合件72和输入轴相连并随之一起转动的。

装在阶梯孔44中的滚柱轴承74支撑着第一副轴16的前端部，而装在阶梯坑56中的另一滚柱轴承76支承着第一副轴的后端部。第三齿轮78利用一后部花键连接件80与第一副轴相连并一起转动，而共同连接在第一副轴上的一第四齿轮82和一外部花键毂84则是利用一前部滑动轴承86可旋转支撑在第一副轴上。第四齿轮82是连续与第一齿轮66啮合的，一前进离合器或第一方向离合器88是用来有选择地将第四齿轮连接到第一副轴上以一起旋转。该前进离合器包括一内部带花键的圆筒90，它整体地与一环形辐板92相连，该辐板在第一副轴16上并与该轴同心。这个离合器以及将在后面阐述所有的离合器均是通常的交错排列的多平板和圆盘型离合器。例如，前进离合器包括一环状驱动活塞94，当通过一在第一副轴上形成的通道98液压加到一驱动腔96时，该活塞就有选择地移向右方。该驱动活塞的移动足以将许多共同用编号100表示的交错排列的环状平板和摩擦圆盘夹紧到端部反作用板 102上。由于这些平板和圆盘100分别与内部带花键的筒90和外部的花键毂84相连接，这些夹紧在一起的构件足以充分啮合离合器并将第四齿轮82连接到第一副轴上一起转动。许多压缩弹簧，其中之一在图中用编号103表示，用于拉回驱动活塞94，且当驱动腔96中的压力降低时使离合器脱开。在第一副轴上形成的另一通道104用于将润滑流体送到离合器中以起冷却作用。

第二副轴18由一装在阶梯孔46内的前部滚柱轴承106和一装在阶梯坑58内的后部滚柱轴承108可旋转地支撑着。依靠一后部花键连接件112使一第五齿轮110与第二副轴相连并随之一起转动。一第六齿轮114和关联的外部带花键的毂116是利用一滑动轴承118支撑在第二副轴上并在其上可自由转动。一倒档离合器或第二方向离合器120的结构基本上与前面所述的前进离合器88的相同，它包括一整体与第二副轴相连的内部带花键的筒122，当第六齿轮114与第二副轴相连时，该倒档离合器就有效地使第六齿轮与第二副轴一起转动。第五齿轮110和第六齿轮114分别连续地与第三齿轮78和第二齿轮70互相啮合。

副轴传动装置10有利地包括速度装置124，用于当前进和倒档离合器88和120中之一啮合时，实现输出轴14的三种速度。这个速度装置包括与第二副轴18和/或输出轴14操作联系的第一、二、三离合器126、128和130。此外，该速度装置还包括一第七齿轮132，该齿轮沿外周连接到筒122的沿轴向的端部，这样，它就和第二副轴18连接起来并随之连续转动。一第八齿轮134和一关联的外部带花键的毂136是利用一滑动轴承138可自由转动地装在第二副轴上。第二速度离合器128的啮合有效地将第八齿轮134连接到第二副轴并随第二副轴一起转动。另外，一第九齿轮140利用一花键连接件142与第二副的前端部相连。

现在来看输出轴14。速度装置124也包括一连续地和第七齿轮 132互相啮合的第十齿轮144。该第十齿轮和毂146作为一整体，利用一滑动轴承148可转动地支撑在输出轴上。第三速度离合器130的啮合将第十齿轮与输出轴相连。一第十一齿轮150连接到另一个作为第一速度离合器126的一部分的内部带花键的筒152的轴端上。第十一齿轮连续地连接到输出轴上并随输出轴一起转动，并连续地与第八齿轮134相啮合。最后，一第十二齿轮154和一毂156共同在一输出轴上的滑动轴承158上转动。第一速度离合器126的啮合将第十二齿轮连接到输出轴并随之一起转动。第十二齿轮154与第九齿轮140互相啮合。

输出轴14的前端支撑在一装在阶梯形坑48中的滚柱轴承160上，而其后端支撑在一装在阶梯孔54中的滚柱轴承162上。输出在其后端有一外部的花键164，它用来可卸地容纳一输出轭166，在阶梯孔54和输出轭之间装有一环状封圈168，用于截留住腔36中的润滑剂及从该腔中排除掉脏物。

副轴传动装置的五个离合器88、120、126、128和130的结构是相似的，所以，可以参阅前面关于前进离合器88的介绍，这里不再对它们一一说明。在这实施例中，所有平板和圆盘、驱动活塞和其它一些构件的尺寸是相同的，以利于提高零件的通用性。

在操作时，输入轴12被驱动后不断带动第一和第二齿轮66和70转动。假设车辆驾驶员要求以第一速度前进，利用将加压的流体送入到位于活塞94后方的驱动腔96中使前进离合器88啮合，这样就将平板和圆盘100夹紧在一起，致使第四齿轮82随第一副轴16转动。在液压作用下，第一或低速离合器126也被啮合，使第十二齿154随输出轴14转动。因此，依靠齿轮对66-82、78-110和140-154使输出轴以较低速度比转动。如图2中用字母A表示的实线箭头所示，当第一齿轮66逆时针转动时，第十二齿轮154和输出轴14按顺时针方向被驱动。

为了使车辆速度从第一速度进到第二速度，只要脱开第一速度离合器126而啮合第二速度离合器128就可以。此时，减速比减小，通过包括齿轮对66-82、78-110和134-150的动力链使输出轴14以较高的速度转动。

脱开第二速度离合器128，啮合第三速度离合器130就可以进一步加速输出轴14的转动。此时，第三前进速度动力链是由齿轮对66-82、78-110和132-144组成。

以第一速度倒退时，倒档离合器120及第一速度离合器126被啮合。这样，第二副轴18沿与前进齿轮状态的方向相反的方向转动。如图2中用字母B指出的虚线方向箭头所示，此时啮合的齿轮对70-114和140-154使输出轴14沿逆时针方向转动。

倒档离合器120和第二速度离合器128在第二速度倒退时啮合，使输出轴14以减小的齿轮减速比通过齿轮对70-114和134-150被驱动并获得较高的速度。

最后，当倒档离合器120和第三速度离合器130被啮合时，通过齿轮对70-114和132-144使第三速度工作状态提供一最高车辆行进速度。

下表表示由副轴传动装置的一实施例获得的齿轮齿数和相应的减速比：

齿轮齿数

第一齿轮    66∶38齿

第二齿轮    70∶40齿

第三齿轮    78∶59齿

第四齿轮    82∶45齿

第五齿轮    110∶59齿

第六齿轮    114∶39齿

第七齿轮    132∶52齿

第八齿轮    134∶38齿

第九齿轮    140∶30齿

第十齿轮    144∶49齿

第十一齿轮    150∶63齿

第十二齿轮    154∶91齿

齿轮减速比

速度    前进    倒退

第一：    -3.59    2.96

第二：    -1.96    1.62    级差比：1.83

第三：    -1.12    0.92    级差比：1.76

总级差比    3.21    3.21

采用这种设计的一个优点是：倒档速度约比在相应的前进速度时的输出快21%。

副轴传动装置10的另一特点是：诸转动离合器88、120、126、128和130沿径向和轴向在诸齿轮之间都排列得比较紧凑。特别是，第一齿轮66形成了一与其同心的第一中平面170，而第二齿轮70形成了一与其同心的第二中平面172，这两个中平面又均垂直于轴线22、24、26和28。所有五个离合器沿轴向基本上位于这两个平面之间。从平衡的角度考虑，第三齿轮78和第五齿轮110沿轴向上位于后部中平面172的外面，第九齿轮140和第十二齿轮154沿轴向上位于前部中平面170的外面。与此同时，背对背的离合器120和128以及130和126则沿径向紧凑排列并在横向上对齐。另外，第一方向离合器88沿径向上紧凑地与第一和第二速度离合器126和128排列，并在横向上与第一和第二速度离合器126和128对齐。从图2可以看出，轴线22、24、26和28以及装在这些轴线位置上的各个旋转离合器和齿轮组成了 一风筝形四边形，并被机壳20紧紧地包围住。

拼合式机壳20的结构和它的孔42、44、46、52、54和坑48、56和58，能基本上同时方便地将轴12、14、16和18以及在这些轴上的关联件组装起来。另外，这种结构提供了许多必要的通道，这些通道可以将加压流体送入到离合器驱动腔和将冷却流体送入到诸离合器和轴承中。

副轴传动装置10的一个优点是：前进对齿轮66-82和78-110或倒档对齿轮70-114可改变减速比而不影响速度齿轮对132-144、134-150或140-154的减速比。反过来也是一样。因此，在诸速度之间和前进与倒退之间副轴传动装置10具有灵活性，这样，为了适应多种车辆用途，只要作简易的修改而不要改变轴线22、24、26和28的位置或改变机壳20。

副轴传动装置10的第一实施例提供有三种前进速度和三种倒退速度，而图3中的第二实施例副轴传动装置10′能提供六种前进速度和三种倒退速度。图3中的许多零件用的编号与图1中所用的相同，因为它们是类似的。有一些零件所用的编号与前面的相同但右角上加了一撇“，”，用来表示相对于第一实施例作了一些修改，例如，齿轮的齿数有所不同。

第二实施例与第一实施例的区别，主要是它包括另一旋转离合器174和一位于第一副轴16′上的第十三齿轮176。该第十三齿轮始终与第二齿轮70′啮合并被驱动。方向离合器174提供一比方向离合器88小的减速比，这两个离合器是背对背地排列的。所以，这两个离合器也可以倒过来称作前进驱动低速离合器88和前进驱动高速离合器174。下表示出了副轴传动装置10′提供的各种速度的主动齿轮系和啮合的离合器：

离合器

速度    啮合的    主动齿轮系

第1前进速度    88，126    66′-82′，78-110，140′-154′

第2前进速度    174，126    70′-176，78-110，140′-154′

第3前进速度    88，128    66′-82′，78-110，134′-150′

第4前进速度    174，128    70′-176，78-110，134′-150′

第5前进速度    88，130    66′-82′，78-110，132′-144′

第6前进速度    174，130    70′-176，78-110    132′-144′

第1倒退速度    120，126    70′-114′，140′-154′

第2倒退速度    120，128    70′-114′，134′-150′

第3倒退速度    120，130    70′-114′，132′-144′

下表表示了用本第二实施例获得的齿轮齿数和相应的减速比：

齿轮齿数

第一齿轮66′∶30齿

第二齿轮70′∶33齿

第三齿轮78∶59齿

第四齿轮82′∶53齿

第五齿轮110∶59齿

第六齿轮114′∶46齿

第七齿轮132′∶56齿

第八齿轮134′∶43齿

第九齿轮140′∶37齿

第十齿轮144′∶45齿

第十一齿轮150′∶58齿

第十二齿轮154′∶84齿

第十三齿轮176∶44齿

齿轮减速比

速度    前进    倒退

第一：    -4.01    3.17

第二：69    -3.03    级差比1.32    1.88    级差比1.69

第三：    -2.38    级差比1.27    1.12    级差比1.68

第四：    -1.80    级差比1.32

第五：    -1.42    级差比1.27

第六：    -1.07    级差比1.33

总级差比    3.75    2.83

可以看出，第二实施例的第一倒退速度比第一前进速度快约26%，速度之间的级差比较小，前进齿轮传动的总的级差比或减速范围明显增大。这些特点使副轴传动装置10′具有农业车辆所需的特别的优点，这种车辆要求在工作范围中齿轮间的级差较近。在这种情况下，车辆的发动机可直接连接到传动装置的输入轴12上而不必在它们之间用一流体动力转矩变换器。这样就能减少动力系的成本，且能提供一操作效率较高的直接传动或直接的机械动力系。

综前所述，恒定啮合的副轴传动装置10结构简单而结实，十分紧凑，并具有出色的减速比设计的灵活性，这是十分清楚的。可以对组成三速机构的齿轮对140-154、134-150和132-144中的任何一对改变减速比而不会影响组成方向机构的独立方向齿轮对66-82、78-110和70-114的减速比。反过来也是一样。对比之下，上述国际专利申请（PCT/US84/01352）中阐述的副轴传动装置的缺点是：方向齿轮对并不独立于速度齿轮对，这样就丧失了速度比设计的灵活性，前进与倒退之间的速比差值限于10%不到。而本传动装置10提供的、前进与倒退之间的速比差则大于20%。不但实现了这一点，并且组装得又很紧凑。例如，图1中的第三齿轮78沿径向就非常靠近输入轴12，由于第七齿轮132设置于筒122的后部，第十一齿轮150 置于筒153的前部，这样，背对背的离合器120/128和130/126的诸筒就沿径向相互十分靠近。

此外，副轴传动装置10只要简单地改动，即只要增加一只离合器和一只齿轮在方向机构中提供低范围和高范围前进离合器，就可以把前进速度的数目加一倍，这种情况通过比较图1和图3就可以清楚地看出。这样，副轴传动装置10和10′组成了一传动装置系列的基础，这些传动装置的体积紧凑，具有灵活的减速比，能适用于多种车辆用途而不必改变轴线22、24、26和28的位置或机壳20的基本结构。由于具有倒退速度比相应的前进速度快20%以上的这种性能，使传动装置10和10′特别适用于用于堆土/掘土用途和农业牵引装置用途的拖拉机上。还有，不必为它提供一额外的空转齿轮和相应的支撑件，因而既不增加复杂性也不增加费用。

通过研究附图、公开的说明书内容及所附的权利要求后，相信能了解本发明的其它构思、目的和优点。