CN102667237A - 齿轮组 - Google Patents

Abstract

一种齿轮组(200)，包括：输入轴(201)；输出轴(215)；相对轮齿旋向的二对或更多对螺旋齿轮(202、203、213、214)，每一对齿轮彼此相对地固定，且可串列地轴向移动，并安装于输入轴或输出轴上；三个或更多个副轴(207、208、209)，每一个副轴具有与一对螺旋齿轮(202、203)之一啮合的输入齿轮(204、205、206)以及与输出轴(215)上的齿轮(213、214)啮合的输出齿轮(210、211、212)，用以将旋转运动从输入轴(201)传递至输出轴(215)，其中，齿轮组(200)构造成使得副轴(207、208、209)之间负载分配的不平衡导致该对螺旋齿轮(202、203、213、214)的轴向移动倾向于减少该不平衡。

Description

齿轮组

技术领域

本发明为涉及一种用于转换旋转动力源的扭矩及速度的齿轮组(gear set)，详而言之，涉及一种具有用于负载分配的多个副轴(lay shaft)的齿轮组。

背景技术

为减少齿轮箱的尺寸以及重量，已知为以经由多个中间轴(亦称为副轴或中间轴)而非一个较大的副轴传输负载。因为负载可通过两个较小的轴而非一个较大的轴更有效率地传输，此允许齿轮箱整体尺寸的缩减。然而，齿轮的缺点在于可以造成一个齿轮先于其它齿轮进行啮合，从而导致较大比例的负载由单一副轴所承担。此导致副轴的设计必须增加安全系数，减少了使用此类多个轴的优势。

对于二个副轴，采用诸如在第US1759689号专利文献中所揭露的构造有可能确保在副轴之间的负载平均地分配，该专利文献的图1被复制于本附图中的图1中。所示齿轮组100提供驱动轴19以及从动轴11的间速度的降低，以及随之产生的扭矩的增加。具有相等且相对的螺旋角的一对螺旋齿轮22、23经由安装于副轴26、28上的螺旋齿轮24、25而驱动二个副轴26、28。副轴26、28经由螺旋齿轮32、34与驱动轴19啮合，而螺旋齿轮32、34两者与输出螺旋齿轮33相啮合。

当使用螺旋齿轮时，已知的是，产生的轴向力大体上以等比例正比于螺旋齿轮上施加的扭矩，而所述等比例由所述螺旋角的正切来确定。在图1所示的布置中，平行于驱动轴19的轴向力产生于每一个螺旋齿轮22、23。当齿轮22、23为轮齿旋向相对且可轴向地串列(in tandem)移动时，负载被分配于二个副轴之间。这是因为任何的负载的不平衡造成具有较高负载的齿轮轴向地移动，并且该移动造成此负载减小，以及该对齿轮22、23中的另一个齿轮上的负载增加。

随着输入齿轮22、23上的轴向力受到平衡，在每一个轴26、28上产生负载的比例可通过改变每一个齿轮组22、24及23、25的螺旋角而受到控制。通过使用轮齿旋向相对的相等螺旋角，可以获得相等的负载分配。

因为驱动轴19以及从动轴11之间的负载被分配于副轴26、28之间，所以齿轮组整体的尺寸可相比于仅具有一个副轴的额定的齿轮组减小。虽然原则上另外的副轴可导致尺寸进一步的缩减，但是使用轮齿旋向相对的一对螺旋齿轮的上述负载分配技术无法被用于超过两个的副轴，因为增加连接于输入螺旋齿轮22、23之一的另一个副轴，将不能使此轴以及连接于相同齿轮的其他轴的之间的负载得到平衡。再者，增加通过独立的螺旋齿轮连接的另外的副轴，将无法使此轴与已存在副轴26、28中的的任何一个进行平衡。

发明内容

因此，本发明的目的为解决具有超过二个副轴的齿轮组的负载分配的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种齿轮组，包括：

输入轴；

输出轴；

二对或更多对的轮齿旋向的螺旋齿轮，每一对齿轮彼此相对固定，且可串列地轴向移动，并安装于输入轴或输出轴上；

三个或更多个副轴，每一个副轴具有与该对螺旋齿轮之一啮合的输入齿轮以及与输出轴上的齿轮啮合的输出齿轮，以将旋转运动从输入轴传递至输出轴，

其中，齿轮组被构造成使得介于副轴之间负载分配的不平衡导致该对螺旋齿轮的轴向移动倾向减少该不平衡。

该二对或更多对螺旋齿轮中的第一对螺旋齿轮可安装于该输入轴上，且第二对螺旋齿轮可安装于该输出轴上，该三个或更多个副轴的每一个该输入齿轮仅与该第一对螺旋齿轮之一啮合，该三个或更多个副轴的每一个该输出齿轮仅与该第二对螺旋齿轮中的一个齿轮啮合。

该三个或更多个副轴可包括：第一副轴，其具有与该第一对螺旋齿轮中的第一个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与该第二对螺旋齿轮的第一个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；

第二副轴，其具有与该第一对螺旋齿轮的该第一个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与该第二对螺旋齿轮的第二个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；以及，

第三副轴，其具有与该第一对螺旋齿轮的第二个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与该第二对螺旋齿轮的该第二个螺旋齿轮啮合的输出齿轮。

该齿轮组可包括第三对螺旋齿轮，该第三对螺旋齿轮安装于该输出轴上，其中，所述三个或更多个副轴包括：

第一副轴，其具有与该第一对螺旋齿轮的第一个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与该第二对螺旋齿轮的第一个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；

第二副轴，其具有与该第一对螺旋齿轮的第二个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与该第三对螺旋齿轮的第一个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；

第三副轴，其具有与该第一对螺旋齿轮的该第一个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与该第二对螺旋齿轮的第二个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；以及，

第四副轴，其具有与该第一对螺旋齿轮的该第二个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与该第三对螺旋齿轮的第二个螺旋齿轮啮合的输出齿轮。

该齿轮组可包括安装于该输出轴上的二对或更多对螺旋齿轮，该二对或更多对螺旋齿轮的每一个齿轮与不同副轴的输出齿轮啮合。此安排特别地适用于具有偶数个副轴的齿轮组。

该齿轮组也可或选择地包括安装于该输入轴上的二对或更多对螺旋齿轮，每一副轴的输入齿轮与该二对或更多对螺旋齿轮中的齿轮之一相啮合。该二对或更多对螺旋输入齿轮中的每一个齿轮可与不同副轴的输入齿轮啮合。

该齿轮组可被构造成在所述副轴之间基本平均分配负载。这可较佳地通过使该对输入及输出螺旋齿轮中的齿轮的螺旋角基本相等而实现。对于一些实施例，例如，当一对螺旋齿轮中的第一个齿轮仅与一个副轴啮合而该对螺旋齿轮的第二个齿轮与二个齿轮啮合时，为实现以相等的负载分配，该第一个齿轮的该螺旋角的正切较佳地大约为该第二个齿轮的该螺旋角的正切的两倍。

可选地，该二对或更多对螺旋齿轮中的第一对螺旋齿轮及第二对螺旋齿轮安装于该输入轴上，所述副轴中的第一副轴的输入齿轮为包括轮齿旋向相对的第三对螺旋齿轮，所述第三对螺旋齿轮彼此相对固定且能够于该第一副轴上串列轴向地移动，该第三对螺旋齿轮与该第一对螺旋齿轮及第二对螺旋齿轮中各自的齿轮相啮合。在此种排列中，所述副轴中的第二副轴较佳地具有与该第二对螺旋齿轮的齿轮之一啮合的输入齿轮，以及所述副轴中的第三副轴具有与所述第一对螺旋齿轮中的齿轮之一相啮合的输入齿轮。

第四对螺旋齿轮可安装于该输入轴上，具有与该第四对螺旋齿轮中的齿轮之一相啮合的输入齿轮的第四副轴，该第三副轴的该输入齿轮为包括轮齿旋向相对的第五对螺旋齿轮，所述第五对螺旋齿轮彼此相对地固定且可串列轴向地移动，第五对螺旋齿轮与该第二对螺旋齿轮和第四对螺旋齿轮中各自的齿轮啮合。

对于输入轴上具有多对螺旋齿轮的实施例，一个或多个所述副轴输出齿轮中为可轴向地调整，以便在所述副轴之间平衡负载。此类调整为较佳地在组装期间在将可调齿轮固定在正确位置之前来进行，例如通过螺栓或焊接将齿轮联接至该副轴。

本发明特殊的优点在于：三个或更多个副轴可用于齿轮组，且副轴之间的负载可根据该对螺旋输入以及输出齿轮如何排列而进行分配。通常，通过构造各对螺旋输入和输出齿轮的螺旋角，而将该齿轮组构造成使得所述副轴之间的负载分配相等，尽管通过选择所述齿轮的螺旋角，该负载需要以不同方式分配于该等副轴之间的其他排列也是可能的。

本发明的目的为允许具有任意数量的副轴的齿轮组获得相等负载分配(或任何其他所需负载分配)。为获得所述副轴之间负载的分配，至少需要一个额外的可轴向移动的齿轮对。负载分配通过确保每一个副轴具有从输入轴至输出轴唯一的传输路径而得到保证。

于特定实施例中，该二对或更多对螺旋齿轮中的第一对螺旋齿轮是由一对内齿轮组成，该经环形支撑轴连接至该输入轴。在该输入轴上使用内齿轮而非外齿轮允许较高的传动比，同时维持紧凑尺寸(compact size)。内齿轮的轴向移动较佳地通过使环形支撑轴可相对于该输入轴轴向移动而达到，例如，通过花键(spline)来实现，尽管允许内齿轮的轴向移动的其他装置也是可能的，例如，通过安装齿轮以允许相对于该环形轴轴向的移动。

在齿轮组包括三对螺旋齿轮，其中第三对螺旋齿轮安装于该输出轴上的场合下，所述副轴的每一者可包括多个输入齿轮，所述多个输入齿轮与安装于该输入轴上的不同次组的齿轮啮合。于每一个副轴上的多个输入齿轮可选择地与安装于该输入轴上的齿轮中除了一个齿轮之外的所有齿轮啮合。这些排列允许增加该齿轮组中的负载承受能力，同时维持所述副轴间的负载分配。更多的齿轮与输入轴啮合，从而允许所述齿轮的每一者变薄以及啮合的长度缩短。

所述副轴中的二个副轴可相对于该输入轴轴向地移动，并包括与安装于该输入轴上的对应齿轮啮合的三个输入齿轮。该二个副轴的该三个齿轮中的二个可包括一对螺旋齿轮，该一对螺旋齿轮彼此相对固定且可串列啮合轴向移动，并与安装于该输入轴上相应的对的螺旋齿轮相啮合。由于允许通过所述副轴的轴向移动来进行调整，因此该排列克服了必须确保一致的(较佳为零)时钟角的问题。

附图说明

本发明通过示范实施例并参照附图而说明进一步的细节，其中：

图1为现有具有二个副轴的齿轮组的剖视图；

图2为具有三个副轴的齿轮组的示意剖视图；

图3为具有四个副轴的齿轮组的示意剖视图；

图4为说明图1的现有齿轮组的能流(power flow)的示意图；

图5为说明对于图4的齿轮组的扩展的示意能流图；

图6为说明图2所示的实施例的示意能流图；

图7为说明具有四个副轴的替代实施例的示意能流图；

图8为说明具有五个副轴的替代实施例的示意能流图；

图9为说明三个副轴的另一替代实施例的示意能流图；

图10为使用于图9的实施例中的成对螺旋齿轮排列的示意图；

图11为用于四个副轴的另一替代实施例的示意能流图；

图12为用于在四个副轴之间进行轴向负载消除和负载分配的另一替代实施例的示意能流图；

图13为用于对二个副轴进行轴向负载消除和负载分配的另一替代实施例的示意能流图；

图14为用于在四个副轴之间进行负载分配的另一替代实施例的示意能流图；

图15为具有四个副轴的齿轮组的另一替代实施例的示意剖面图；

图16为图12的齿轮组的修改排列的输入侧的示意能流图；

图17为图16的齿轮组的简单示意能流图；

图18为图17的齿轮组的另一修改排列的示意能流图；

图19为图9的齿轮组的修改排列的输入侧的示意能流图；

图20为具有四个副轴的齿轮组的替代实施例的示意能流图；

图21为具有三个副轴的齿轮组的替代实施例的示意剖面图；以及

图22为具有四个副轴的齿轮组的另一替代实施例的示意剖面图。

具体实施方式

图1说明了第US1759689号专利文献的现有齿轮组，其已描述于上述本发明的背景技术的一部分。

图2所示为具有三个副轴207、208、209的齿轮组200。每一个副轴具有输入齿轮204、205、206，其与安装于输入轴201上一对螺旋输入齿轮202、203之一啮合。该对螺旋输入齿轮202、203配置为与输入轴201一起转动。螺旋输入齿轮202、203相对于彼此而固定，例如通过形成为单一单元，但被安装成使得允许该对齿轮有一定程度的轴向移动。这可通过可沿着输入轴201的轴线221进行滑动的螺旋输入齿轮202、203而实现，所述轴线221较佳地与齿轮组200的输出轴215的轴线相重合。

副轴207、208、209的每一者也具有输出齿轮210、211、212，所述输出齿轮210、211、212与一对螺旋输出齿轮213、214之一相啮合。类似于该对螺旋输入齿轮202、203，该对螺旋输出齿轮213、214被配置为使其相对于彼此固定，但可串列轴向地移动。

该对螺旋输入齿轮202、203确保了负载合适地分配于副轴209以及副轴207、208之间，而螺旋输出齿轮213、214确保了负载分配于副轴207以及副轴208、209之间。二个可轴向移动齿轮对202、203以及213、214的组合确保了全部负载为分散于三个副轴207、208、209之间。为获得相等的负载分配，齿轮202的螺旋角的正切应该为齿轮203的螺旋角的正切两倍，以及齿轮213的螺旋角的正切应该为齿轮214的螺旋角的正切两倍。这是由于每一对螺旋齿轮需要将来自二个副轴的负载与来自一个副轴的负载进行平衡。螺旋齿轮的螺旋角可定义为齿轮轮齿的切线与齿轮转动的轴线之间的夹角。此处提到的轮齿旋向相对的成对螺旋齿轮，是指齿轮的螺旋角为相反的符号，但并非是指大小必须相等。

具有四个副轴的替代实施例在图3的示意剖面图中得到了展示。图3中的齿轮组300包括副轴302、303、304、305以及三对可轴向移动的螺旋齿轮306、307、316、317以及318、319。第一对螺旋齿轮306、307安装于输入轴301上。每一个副轴302、303、304、305具有仅与输入螺旋齿轮对306、307的齿轮之一啮合的输入齿轮308、309、310、311。该对螺旋输入齿轮306、307的每一个齿轮与所述副轴中的二个的输入齿轮啮合，该对螺旋输入齿轮中的第一螺旋输入齿轮306与副轴303、305的输入齿轮309、311啮合，以及第二螺旋输入齿轮307为与副轴302、304的输入齿轮308、310啮合。每一个副轴302、303、304、305也具有仅与安装于输出轴320上的二对螺旋输出齿轮316、317以及318、319的一个齿轮啮合的输出齿轮312、313、314、315。在四个副轴的情况中，每一对螺旋输出齿轮316、317、318、319仅与副轴302、303、304、305的输出齿轮312、313、314、315之一啮合。对于上述具有三个副轴的实施例，每一对螺旋齿轮中的齿轮相对于彼此固定，但可轴向地串列移动。

在四个副轴的情况下，相等负载分配可通过使每一对螺旋输入齿轮及输出齿轮上具有的相等螺旋角而实现。第一对副轴302、304以及第二对副轴303、305之间的负载分配通过输入螺旋齿轮对306、307的轴向地移动而实现。副轴303以及副轴305之间的负载分配通过第一对螺旋输出齿轮316、317的轴向地移动而实现。副轴302以及副轴304之间的负载分配通过第二对螺旋输出齿轮318、319的轴向地移动而实现。因此，整体而言，输入轴301上的输入负载相等地分配于四个副轴302、303、304、305之间。

如上所述，对于相等的负载分配，较佳地应选择相等螺旋角。然而，若需要不同程度的负载分配，也可选择螺旋角的其他选择，例如通过改变输入齿轮对306、307的螺旋角，在一对副轴上比在其他副轴上施加更多的负载。

此处适用了表示所述齿轮组中各个齿轮的相对位置的术语“输入”以及“输出”，并非一定表示所述排列只能在该术语所指的方向上使用。作为替代，齿轮组可使用于相反方向，亦即在输入齿轮变成输出齿轮的场合，反之亦然。例如，像图3的实施例中四个副轴所示的那样，若反向使用，二对输出齿轮的使用为可代之以描述为具有二对输入齿轮。

图4至图7为说明使用多个副轴以及不同负载分配排列的各种可能的排列的示意能流图。在这些附图的每一个附图中，以及稍后于下列所述的附图中，水平直线表示轴，填满的椭圆表示在相关轴上可轴向地串列移动的轮齿旋向相对的螺旋齿轮对，以及所述轮齿旋向相对的螺旋齿轮对被约束为与其所安装的轴一起转动。填满的矩形表示正常齿轮，为了负载分配的目的，所述正常齿轮可被认为是要被约束为与其所安装的轴一起转动，以及所述正常齿轮轴向地固定于该轴上。实际上，这些正常齿轮可选择地与轴接合，这些正常齿轮原本围绕着所述轴转动。附图中连接椭圆与矩形的垂直线表示这些齿轮的啮合。没有椭圆或矩形的线的交点为附图本身的产物(artefact)，并不表示任何技术特征。那些并不开始和结束于矩形和椭圆中的垂直线也是附图本身的产物，仅表示在两端处的水平线为事实上为连续的，且在三维中为单一的直轴，并平行其他副轴。

一个齿轮朝向另一齿轮的垂直啮合线的方向表示相关的那个齿轮的螺旋旋向。例如，图4说明了如第US1759689号专利文献所揭露以及上述参照图1所揭露的齿轮排列。垂直线401、402于输入轴404上一对螺旋齿轮403以及副轴407、408上对应的输入齿轮405、406之间延伸，所述垂直线401、402表示连接图1的齿轮22、24或齿轮23、25的啮合。垂直线409、410于副轴407、408上的输出齿轮411、412以及输出轴414上的输出齿轮413之间延伸，所述垂直线409、410表示连接副轴26、28上的齿轮32、34与输出轴11上的输出齿轮33的啮合。齿轮22、23、24、25的轮齿旋向(handedness)根据垂直线是从齿轮起朝上还是朝下延伸来表示，亦即，右旋齿轮为通过自椭圆起向下行进的线表示，而左旋齿轮为通过自椭圆起向上行进的线表示。当然，也可采用用相反的方式。由于众所周知，二个啮合的正常外齿轮总是具有相对的旋向(当然，除正齿轮(spur gear)之外)，在附图中，这通常不是通过连接它们的线的方向来表示的。同样地，在全部附图中，输入轴及输出轴为概念上的，并不具体指定哪一个是实际的输入轴(或驱动轴)以及输出轴(从动轴)。涉及这些轴的输入的和输出的任何提法为仅仅是概念上的，而不应被解释为对齿轮组使用上的限制。

从附图中，很容易检查系统的转动意义，亦即确认齿轮的排列将实际工作而不卡住。每一个轴，与安装于轴上的每一个齿轮，具有不是正转就是反转(顺时针或逆时针)的转动方向。由于附图中仅表示外齿轮，因此每一个啮合都使转动的方向反向。因此，指定输入轴的正向转动导致连接至该输入轴的所有副轴具有反向转动，且输出轴具有正向转动。在更为复杂的图中，可以通过此方式检查所有回路一致性。如图1至图3所示，输入轴上的齿轮可以都是外齿轮，或者如图15所示，可以都是内齿轮(以下将更详细描述)。外齿轮被定位为轮齿处于齿轮的外表面上轮齿，而内齿轮定义为轮齿处于内表面上。内齿轮的“轮齿旋向”(亦即左旋或右旋)为相反于其所替换的外齿轮的轮齿旋向。以外齿轮做内齿轮的相同的替换可在输出轴上进行，用于轮齿旋向相反的相同的需求。

图5的附图说明了第US1759689号专利文献中的的排列如何能够通过采用的中间轴505、506而扩展到使用四个副轴501、502、503、504进行负载分配。原则上，这可以扩展到任意偶数数量的副轴，亦即，通过增加附图中所示的连接至一个或多个最外面副轴501、504的另外副轴对来实现这种扩展。四个副轴输出齿轮507、508、509、510都与安装于输出轴512上的单一齿轮511相啮合。然而，这种方法的缺点为需要额外的中间副轴和传动装置，这增加了齿轮组的尺寸以及成本。

图6显示对应于图2所示实施例的具有三个副轴负载分配排列的齿轮组600。输入轴601具有安装于其上的第一对螺旋齿轮602，第一对螺旋齿轮602中的第一个螺旋齿轮与第一副轴605以及第二副轴606的输入齿轮603、604相啮合，而第一对螺旋齿轮602的第二个螺旋齿轮与第三副轴607的输入齿轮相啮合。第一副轴605的输出齿轮608与安装于输出轴610上的第二对螺旋齿轮609的第一个螺旋齿轮相啮合，而第二副轴和第三副轴606、607的输出齿轮611、612与第二对螺旋齿轮609的第二个螺旋齿轮啮合。如上所述，可看见图6中的齿轮组600的表示完全地对应于图2所示的排列。

图7显示了具有类似于图3所示实施例的四个副轴负载分配的排列的齿轮组700。图7所示的排列与图3所示的排列的不同在于，第三副轴703向第一副轴及第二副轴701、702那样地与第一对螺旋齿轮706中的相同齿轮进行啮合，而仅第四副轴704与第一对螺旋齿轮706中的另一个齿轮进行啮合。这里显示的内容证明了所述原理可方便地进一步扩展，如图8所示的齿轮组800说明了这种情况。

图8说明了通过向类似于图7中副轴排列的四个副轴801、802、803、804增加第五副轴805，并在输入轴808上增加另外的螺旋齿轮对807，而在五个副轴之间实现负载分配的齿轮组800。第一副轴801，并不与该对螺旋齿轮806相啮合，而是与另外一对807的第一个螺旋齿轮啮合，而第五副轴805为与该另外一对807的第二个螺旋齿轮啮合。理论上，增加另外的副轴以及另外螺旋齿轮对的原则，可扩展至任何数量的副轴。然而，实际上，可能使用此技术的副轴的数量将受到副轴自输入轴和输出轴偏移的距离的限制，以及受到最大的副轴的齿轮轮齿的尖端的最大直径的限制。预期超出32个的平行副轴会使优点被限制，这是因为如输入齿轮和输出齿轮将不得不相对于副轴齿轮更大，以达到输入轴以及输出轴之间的有用比率。因此副轴数量实际的上限为32，而典型排列具有介于3至8个之间的副轴。

应注意的是，由于图3至图19所示的齿轮组(或变速器)中的副轴不允许轴向移动，这些图的每一附图中右手(或输出)侧上的输出齿轮组具有独立于左手(或输入)侧的轮齿旋向。输出齿轮的轮齿旋向可因此反转，以及介于副轴之间的负载分配将不受影响。输入轴以及输出轴上齿轮的相对位置也不相关，且将不影响负载分配。

对于诸如汽车齿轮箱的应用，其中，安装于输出轴上的齿轮需要选择性地啮合至输出轴以提供传动比的选择，例如，通过一个或多个同步器，希望在输入轴末端具有所有的负载分配的成对螺旋齿轮，以避免在输出轴上具有所述负载分配的成对螺旋齿轮，因为这将造成齿轮箱过长。图9所示的齿轮组900显示了如何以3个副轴来实现这一点。第一对螺旋齿轮901以及第二对螺旋齿轮902安装于输入轴903上，而正常齿轮904安装于输出轴905上。第三对螺旋齿轮906为安装于第一副轴907上，第三对螺旋齿轮906与第一以及第二对901、902螺旋齿轮两者中的一个齿轮啮合。第二以及第三副轴908、909的输入齿轮910、911与第二以及第一对螺旋齿轮902、901的齿轮啮合，该对螺旋齿轮906并未与第二以及第一对螺旋齿轮902、901啮合。每一对螺旋齿轮901、902、906可在其各自的轴上轴向地移动，以允许在三个副轴907、908、909之间分配负载。

图9的可轴向移动螺旋齿轮对的排列在图11(如下所示)所示齿轮组得到了进一步的扩展，所述排列的特征在于，在每一个可轴向移动螺旋齿轮对上仅一个齿轮与另一个可轴向移动齿轮对的齿轮相啮合。如图10所示，所示的第一、第二以及第三对螺旋齿轮1001、1002、1003显示为彼此啮合。第一以及第二对螺旋齿轮1001、1002安装在第一轴1004上并可轴向地移动，而第三对螺旋齿轮1003安装在第二轴1005上并可轴向地移动。每一对螺旋齿轮1001、1002、1003的轴向移动允许负载在第二轴1005以及二个其他轴之间进行分配，所述二个其他轴具有与第一及第二对螺旋齿轮1001、1002啮合的齿轮。图10中第三对螺旋齿轮1003以及第二轴1005对应于图9中第三对螺旋齿轮906以及第一副轴907，而图10中第一及第二对螺旋齿轮1001、1002对应于图9中第一及第二对螺旋齿轮901、902。

图11所示的齿轮组1100显示，显示通过增加另外的二个可轴向移动螺旋齿轮对1111、1112，负载可分配至除了第一、第二以及第三副轴1107、1108、1109之外第四副轴1110上。当增加更多的副轴时，这种从3个到4个副轴的变化可进一步地重复进行。在图9以及图11所示的两个齿轮组900、1100中，输入轴903、1103上所有可轴向移动的齿轮对901、902、1101、1102、1112通过输入轴903、1103直接地驱动。意即，为了所有副轴上负载相等的分配，仅与副轴(亦即，与齿轮对906啮合的齿轮对901、902，以及与齿轮对1106和1111啮合的齿轮对1101、1102、1112)上的一个齿轮进行啮合的输入轴上的齿轮较佳地需要大约两倍齿面宽度(facewidth)，以具备相等的强度，以及较佳地将具有这样的螺旋角，该螺旋角的正切大约为输入轴上所有其他的驱动齿轮的螺旋角的正切的两倍，以允许相等的负载分配。

从图6、图7以及图8，可看到，使用最少数量的可轴向移动的螺旋齿轮对，将总能在至少一个副轴上造成轴向负载。对于特定重负荷应用，例如在风力涡轮机、船舶以及其他工业齿轮箱的应用中，这样的轴向的负载可能不被接受。为解决此问题，对于偶数的轴，可以在输入轴或输出轴上增加额外的轮齿旋向相对的齿轮对。这些齿轮不需可轴向的移动，或甚至相互靠近。此种齿轮组1200的示范实施例如图12所示，在输入轴1203上提供额外的齿轮1201、1202。因为既定轮齿旋向的螺旋齿轮上的轴向力的方向是由其是从动的还是或驱动的来决定的，对于副轴上的零轴向力，从动齿轮和驱动齿轮必须为轮齿旋向。对于图12所示的实施例，这即第二副轴1205的输入齿轮与第一对螺旋齿轮1208的齿轮啮合，第一对螺旋齿轮1208具有与输出轴1212上第二对螺旋齿轮1209的齿轮相同轮齿旋向。此外，第三副轴1207的输入齿轮与第一对螺旋齿轮1208的齿轮啮合，第一对螺旋齿轮1208具有输出轴1212上的第三对螺旋齿轮的齿轮相同的轮齿旋向。因此在一般意义上说，具有与螺旋齿轮对的各自的齿轮相啮合的输入齿轮和输出齿轮的任何副轴，都与具有相同轮齿旋向的齿轮啮合。

齿轮组的一个替代实施例为如图13所示，其中，轴向负载可得到最小化或得到消除。在齿轮组1300中，使用了安装于相同副轴上1303上的二个不可轴向移动齿轮1301、1302，而非使用二个不同的副轴。对于如图9以及图11的实施例，这可以扩展至包含另外的副轴，但这种情况下，维持轴向负载的消除。该替代实施例能够对于奇数的副轴而在所有轴上实现相等负载分配以及零轴向负载。为了在此情况下实现副轴上的相等负载分配，输入齿轮的所有螺旋角应该相同。

为确保输出齿轮组不会在副轴上产生轴向力，众所周知的是，输出齿轮可以要么具有零螺旋角(例如，正齿轮)，要么具有人字形特征(herringbone nature)(成对的刚性连接的轮齿旋向相对的螺旋齿轮)，以及安装于副轴上的那些齿轮可轴向地移动以确保在人字形齿轮上轮齿旋向相对的两个侧面上相等地分配负载。

对于第二种方法以及第二种方法的轴向负载消除情况的轴，预计多于32个平行轴的优点将变得几乎没有影响，对于相同比例限制的原因已经在上面针对其他实施例进行了描述。

图14所示为具有四个副轴1404、1405、1406、1407的齿轮组1400的进一步的替代实施例的示意能流图，其中，第一对副轴1404、1407之间的负载分配借助于输入轴1403上的第一对螺旋齿轮1401而实现，第二对副轴1405、1406之间的负载分配借助于输入轴1403上的第二对螺旋齿轮1402而实现。在该特定实施例中，输出齿轮1408轴向地固定于输出轴1409上，该特定实施例尤其适用于输出齿轮需要大齿轮的场合，例如在风力涡轮机的应用中，或者需选择多个传动比的场合，例如在汽车的应用中。在这两种情况下，可轴向移动的输出齿轮对要么是不切实际，要么就是不可行的。

使用上，副轴上所有齿轮以及输出轴上的齿轮1408(其与所有的输出齿轮1410、1411、1412、1413啮合)为轴向地固定。当齿轮组1400运转时，第一对副轴1404、1407所承担负载与第二对副轴1405、1406所承担负载相比的比例为因此而固定。在组合期间，此比例可通过允许调整输出齿轮1410、1411、1412、1413之一而设定，以便于容许齿轮啮合中的微小差异，所述齿轮啮合中的微小差异会导致负载由一对副轴优先承担。此种调整可通过例如如下方式来实现，测量副轴上的扭矩以及调整齿轮1410、1411、1412、1413之一的轴向位置直到该扭矩相等于输入扭矩的所需比例(在此例子中，较佳为输入扭矩的四分之一)。该齿轮可接着被固定于适当位置，例如通过螺栓、焊接或除此以外的方式而永久地固定齿轮于副轴上适当的位置。

允许副轴上一个或多个输出齿轮可轴向调整的原则，可扩展至使用超过四个副轴的实施例以及输出齿轮1408为固定的实施例。对于更多数量的副轴，可以在组装上使副轴上一个以上的输出齿轮可轴向调整，以允许每一个副轴在齿轮组初步装配期间所承担的扭矩得到平衡。所要应用的一般原理是，可调整的输出齿轮的数量需要等于或大于可轴向移动螺旋齿轮对的数量减一。

上述原理也可应用于可在输出轴上选择超过一个传动比的应用。在此情况下，每一个副轴上的输出齿轮将与输出轴上二个或更多个齿轮啮合，每一输出齿轮选择性地与输出轴啮合，例如借助于同步器进行啮合。用于一个或多个副轴输出齿轮的调整步骤可对每一个输出齿轮来进行，装配程序包含对于每一个可获得的传动比进行调整，接着永久固定输出齿轮。

图15显示了具有四个副轴的另一个实施例。在此实施例中，齿轮组1500包括四个副轴1503、1504、1505、1506以及三对可轴向移动的螺旋齿轮1507、1508、1517、1518、1519、1520。第一对内螺旋齿轮1507、1508容纳于环形支撑轴1502中。环形支撑轴1502以及输入轴1501通过耦接器(coupling)1522相连接，使其约束为一起转动，但可彼此相对的自由轴向地移动，从而允许内齿轮1507与1508串列地轴向移动。每一个副轴1503、1504、1505、1506具有仅与输入螺旋齿轮对1507、1508之一啮合的输入齿轮1509、1510、1511、1512。该对输入螺旋齿轮1507、1508的每一个齿轮与所述副轴的二个的输入齿轮啮合，第一输入螺旋齿轮1507与副轴1504、1506的输入齿轮1510、1512啮合，而第二输入螺旋齿轮1508与副轴1503、1505的输入齿轮1509、1511啮合。每一个副轴1503、1504、1505、1506也具有仅与安装于输出轴1521上的二对螺旋输出齿轮1517、1518以及1519、1520中的一个齿轮相啮合的输出齿轮1513、1514、1515、1516。螺旋输出齿轮对1517、1518、1519、1520的每一个齿轮仅与各自地输出齿轮1513、1515、1514、1516之一啮合。

介于输入轴1501以及支撑该对螺旋输入齿轮1507、1508的环形支撑轴1502之间的耦接器1522较佳地为花键形式。花键较佳地具有间隙配合(clearance fit)，以便于由输入轴1501至环形支撑轴1502传输扭矩时，允许环形支撑轴1502相对于输入轴1501轴向的移动。输入轴1501、输出轴1521以及用于四个副轴1503、1504、1505、1506轴承支撑排列的轴向位置将通过其在变速器外壳(未图示)中的位置而固定。

在副轴之间等负载分配，采用奇数个副轴，并因而具有相等螺旋角及相对轮齿旋向的可轴向移动串列齿轮对的情况下，可通过增加另外的副轴齿轮获得较大的负载能力。通过在每一个副轴上增加一对齿轮，齿轮组的输入或输出排列可替换为相同数量的齿轮组，但采用了更多数量的副轴齿轮，所述增加一对齿轮具有相等的螺旋角且相对轮齿旋向，并被约束为以轴向地串列移动以及约束为与其所安装的副轴一起转动。这些额外的串列副轴齿轮对与安装于输入或输出轴上的任意可轴向移动串列齿轮对相啮合。

图12所示的实施例可以安装上述方式进行修改。图16显示了对图12的齿轮组的输入的一半的修改排列。图16中的排列可以按照下列方式自图12的示意附图演变而来。首先，以任何方式安装于输入轴上的所有齿轮不变。其次，每一个副轴输入齿轮由与输入轴上所有齿轮啮合的一群齿轮来替换，替换的副轴齿轮(或多个齿轮)除外。接着，重复相同程序来替换输出轴。图16实质上是更复杂的附图，这是因为存在多达3倍的更多的副轴输入齿轮，因而需要显示多达3倍的的啮合关系。为清楚起见，前进至图17，修改填满黑色正方形表示齿轮的先前规则，使得副轴上的中空正方形表示缺少与输入或输出轴齿轮啮合的齿轮，其以附图中所示的垂直线连接。据此结果，所有其他输入/输出轴齿轮可假设连接至副轴上的其他齿轮。

就一般方面而言，在图16及图17的实施例中，副轴1604、1605、1606、1607(或1704、1705、1706、1707)的每一者包括多个与安装于输入轴上1603(或1703)上的不同齿轮1601、1602、1608(或1701、1702、1708)的次组相啮合的输入齿轮。在情况下，每一个副轴上多个输入齿轮与安装于输入轴1603(或1703)上的齿轮1601、1602、1608(或1701、1702、1708)中除一个齿轮之外的所有齿轮相啮合，虽然在其他实施例中在输入轴上一个以上的齿轮可自每一个副轴脱离啮合。

原来附图中关于轮齿旋向的约定为此进行修改。例如，在图17中，自输入齿轮1701连接至副轴1704的垂直线表示齿轮1701是轮齿左旋的。所示的齿轮1701连接至的副轴1704上的中空正方形表示缺少齿轮，若该所缺少的齿轮存在的话，其会是轮齿右旋的。在存在于副轴1704上的三个输入齿轮中，那些齿轮中的2个齿轮将与两个轮齿旋向的输入齿轮对1708相啮合，且最后一个齿轮与输入轴齿轮1702相啮合。输入轴齿轮1702为轮齿右旋的，如将其联结至副轴1706上的中空正方形的垂直线所示，因此，副轴1704上的第三个未配对的输入齿轮必须是轮齿左旋的以与齿轮1702相啮合。

副轴上可轴向移动的齿轮对将倾向于使自己居中，以通过每个半部承担相等的负载，如果它们具有相等的螺旋角的话。通常，替换副轴上的输入齿轮或输出齿轮的一群输入齿轮或输出齿轮将在齿轮之间以低时钟角误差进行制造和组合，以便成功地在轴之间进行负载分配。不同副轴之间的不同时钟角误差并非问题，因为这就像每一个副轴上仅有一个输入齿轮那样地进行调整。对于副轴齿轮对，限制其一起轴向地移动可在在特定的应用中通过以下方式得到满足：只需确保在所有设计条件中的正向驱动方向以及该对齿轮的轮齿旋向次序的选择从而副轴齿轮对会总是压缩在一起操作，以及与其啮合的轮齿旋向相对的所有其他可轴向移动成对齿轮物理地连接在一起，例如通过螺栓，制造的单一元件或通过一些其他方式。在通过驱动方向和螺旋角的轮齿旋向的排序而约束为一起轴向地移动的轮齿旋向相对的一对串列齿轮的情况下，在这些齿轮问使用粘合剂可有助于避免当这些齿轮未被驱动时的不必要的噪音或撞击声。

图12的变速器1200具有能够平衡所有轴上的轴向力的特征，其具有使轴承负载最小化的优点。图17、图18以及图22的实施例从如上述变速器1200演变而来，因此也具有此特征的优点。如图17以及图18所示，中空正方形为用以表示并不存在用以啮合输入轴或输出轴上的特定齿轮的齿轮的地方，且意指与相同输入轴或输出轴的所有其他齿轮相啮合的齿轮的存在。黑色圆形表示轮齿旋向相对的2个齿轮，以单一连接线至圆形的中空正方形意指缺少连接至所示单一轮齿旋向的2对齿轮的单一齿轮。

图17及图22显示了相同的变速器排列1700，图17为图22中所绘的变速器布局的示意图。图17及图22的变速器1700相当于图16所示的变速器，但增加了输出部，该输出部相同于图12中所呈现的输出部。副轴1704具有三个输入齿轮，其中的二个与螺旋齿轮对1708的两半相啮合，而另一者与齿轮1702相啮合但未与齿轮1701相啮合。类似地，副轴1706具有三个齿轮，其中的二个与螺旋齿轮对1708的两半相啮合，而另一者与齿轮1701相啮合但未与齿轮1702相啮合。对于所述副轴1704、1706这两者，与输入齿轮对1708的两半相啮合的二个齿轮具有相对的轮齿旋向，可于副轴上串列地轴向移动，但约束为与其所安装的副轴一起转动。在这些输入齿轮的物理排列中，输入轴齿轮1701、1702将会相邻，而不是被齿轮对1708所隔开。这允许副轴1705、1707中的每一者具有一对串列可轴向移动的轮齿旋向相对的齿轮，所述一对齿轮与输入轴齿轮1701、1702相啮合。此外，这些副轴1705及1707都具有轴向固定的齿轮，所述齿轮与轮齿旋向相对的输入齿轮对1708相啮合。副轴1705上轴向固定的输入齿轮具有与变速器1200中的副轴1205上的轴向固定输入齿轮相对的轮齿旋向。类似地，副轴1707上轴向固定输入齿轮具有与变速器1200中副轴1207上的轴向固定输入齿轮相对的轮齿旋向。

在图17及图22中的变速器1700中，如果要避免副轴上的轴向负载，所有输出齿轮的轮齿旋向需要被反向，并且由于副轴上单一输出齿轮轴向地固定于适当位置上，将不影响负载分配。

相同程序可应用于图17的输出齿轮组，所产生的实施例如图18所示。类似于图17，图18中的副轴1804具有三个输入齿轮，其中的二个输入齿轮与螺旋齿轮对1808的两半相啮合，另一者与齿轮1802相啮合但未与齿轮1801相啮合。副轴1806具有三个输入齿轮，其中的二个输入齿轮与螺旋齿轮对1808的两半相啮合，另一者与齿轮1801相啮合但未与齿轮1802相啮合。对于这些副轴1804、1806两者，与输入齿轮对1808的两半相啮合的二个齿轮具有相对的轮齿旋向且可于该副轴上串列地轴向移动，但约束为与其所安装的副轴一起转动。副轴1805及1807的每一者具有一对串列可轴向移动的相对轮齿旋向的齿轮，所述齿轮与输入轴齿轮1801及1802相啮合。此外，这些副轴1805及1807两者都具有轴向固定的齿轮，所述齿轮与相对轮齿旋向的输入齿轮对1808相啮合。

副轴1804也具有三个输出齿轮，其中的一对输出齿轮与螺旋齿轮对1809的两个齿轮半部相啮合，但仅与齿轮对1811的齿轮半部之一相啮合。副轴1805具有三个输出齿轮，其中一对输出齿轮与螺旋齿轮对1811的两个齿轮半部相啮合，但仅与齿轮对1809的齿轮半部之一相啮合。副轴1806具有三个输出齿轮，其中一对输出齿轮与螺旋齿轮对1811的两个齿轮半部相啮合，但仅与齿轮对1809的齿轮之一相啮合。副轴1807具有三个输出齿轮，其中一对输出齿轮与螺旋齿轮对1809的两个齿轮半部相啮合，但仅与齿轮对1811的齿轮之一相啮合。可轴向移动齿轮对1809与副轴1805及1806的齿轮相啮合，其具有相对的轮齿旋向。可移动齿轮对1811与副轴1804、1807上的具有相对的轮齿旋向的齿轮相啮合。对于每一个副轴，形成一对的二个副轴输出齿轮串列地可轴向移动，但约束为与其安装的副轴一起转动。

对于多输出传动比的应用，当选择齿轮及使齿轮啮合时，齿轮对的轴向位置的动态调整的特性也可以与此方法一起使用。然而，在本创新方式中能够调整的副轴的数量很可能受到摩擦力增加的限制，当在输入轴上轴向地移动串列齿轮对时将这种遭遇摩擦力的增加，所述串列齿轮对也与另一副轴上的可轴向移动齿轮对相啮合，该其他齿轮对也不得不同时移动。

当副轴上存在相等螺旋角的多个输入齿轮时，除了一个输入齿轮之外的所有其余输入齿轮可为轮齿旋向相对的可轴向移动的齿轮对，用于制造及组合多个输入齿轮的一种方法能够有助于这些齿轮间的时钟角误差最小化，该方法是同时地在相同操作下切割相同轮齿旋向的输入齿轮，以最小化齿距的差异。对于轴向节距非整数的齿轮，在组装或同时切割花键之前，通过同时相对于第一齿轮切口被元整的轴向节距，当相对于第一齿轮切口转动的齿轮时，可在切割的同时在齿轮之间采用隔离件以允许对误差的精确匹配。

如果副轴的可轴向移动的串列齿轮对打算安装于花键上以允许轴向地移动而非扭矩的传输，副轴的所有输入齿轮应当具有在单一操作中同时切割出的花键，以及在组装上，副轴的所有输入齿轮应当具有轴向地固定于适当位置的非成对的不动齿轮。此轴向固定位置可通过将所有齿轮与主要输入轴进行啮合而被快速地选择，该主要输入轴已被调整为用于最小化时钟角误差。

对于奇数的副轴或不相等的螺旋角，通过改变输入轴或输出轴上可轴向移动齿轮对的二个螺旋角之间的关系，可产生相同的改善并获得最大的利益。对于例如图9所示齿轮组900的原先的三个副轴的变速器设计，变换产生了图19所示的变速器1900。副轴1907仍具有相对轮齿旋向的可轴向移动串列的齿轮对1906，然而，该齿轮对1906与齿轮1901、1902相啮合，所述齿轮1901、1902相比于先前变速器900具有相对的轮齿旋向。副轴1908、1909的每一者现具有三个输入齿轮。副轴1908具有可轴向移动串列齿轮对，其与输入轴1903上可轴向移动串列齿轮对1901相啮合。副轴1908也具有轴向固定输入齿轮，其与输入轴上可轴向移动齿轮对1902的一个半部相啮合，其所啮合的半部另一半部相对，对于该另一半部，副轴1907具有齿轮1906与齿轮1902相啮合。类似地，副轴1909具有可轴向移动串列齿轮对，其与输入轴上1903可轴向移动串列齿轮对1902相啮合。副轴1909也具有轴向固定输入齿轮，其与输入轴上可轴向移动齿轮对1901的一个半部相啮合，其所啮合的半部与另一半部相对，对于该另一半部，副轴1907具有齿轮1906与齿轮1901相啮合。最短的输入组长度可通过选择螺旋角正切的比例为二之处的螺旋角而实现。与齿轮对1906连接的齿轮对1901、1902的半部将因此各自传输三分之一的传递扭矩，未与齿轮对1906的另一半相啮合的半部将传输六分之一的传递扭矩。若传递六分之一的输入扭矩的输入齿轮具有传递三分之一的输入扭矩的齿轮螺旋角的两倍螺旋角，则每一个副轴将接收三分之一的总输入扭矩。与任何一个输入齿轮半部啮合的任意副轴齿轮将承载副轴扭矩的一半，输入齿轮的半部与副轴1907的串列齿轮对1906相啮合。随后，副轴上的输入齿轮可针对负载能力而确定尺寸，所述负载能力与副轴输入齿轮之间扭矩分布相匹配。

通过于每一个副轴上仅使用单一输出螺旋齿轮，并且具有除了轴向固定螺旋齿轮之外的最大的一个可轴向移动串列齿轮对来作为副轴输入齿轮，能够避免对于降低副轴输入齿轮之间时钟角差异的要求。当未成对输入齿轮接收与通过副轴所传递的总扭矩成比例的设计扭矩时，未成对的副轴输入齿轮及副轴输出齿轮被设计成用以平衡其轴向力。允许副轴轴向的移动将就意味着与通过该未成对的副轴输入齿轮接收的扭矩成比例的任意不平衡，这将造成副轴的轴向移动以减少不平衡。在图20及图21所示的变速器2000、2100的实施例使用了此原则以改善变速器输入齿轮的负载承受能力。

图20显示了变速器2000的示意图，其适用于固定的高传动比应用。输入轴2003带动输入齿轮2001、2002以及相对轮齿旋向的可轴向移动串列齿轮对2008转动。输入齿轮2001、2002具有相对齿轮旋向，但既不需要各自地轴向移动，也不需要串列的移动。在此实施例中，输入齿轮2001、2002、2008皆具有相同螺旋角。副轴2004、2005、2006、2007每一者具有三个输入齿轮。在这些副轴2004、2005、2006、2007每一者上的三个输入齿轮中，这些输入齿轮中的二个形成相对齿轮旋向的可轴向移动串列齿轮对。副轴2004具有串列齿轮对，其与输入轴上串列齿轮对2008两个半部相啮合，而副轴2004上剩余的输入齿轮与输入轴2003上的齿轮2002相啮合。副轴2005具有相对齿轮旋向的可轴向移动串列齿轮对，其与输入轴上的齿轮2001、2002相啮合，而剩余的输入齿轮与输入轴2003上的串列齿轮对2008的一半相啮合。副轴2006具有串列齿轮对，其与输入轴上的串列齿轮对2008的两个半部相啮合，而副轴2006上的剩余的输入齿轮与输入轴2003上的齿轮2001相啮合。副轴2007具有相对齿轮旋向的可轴向移动串列齿轮对，其与输入轴上的齿轮2001、2002相啮合，而剩余的输入齿轮与输入轴2003上的串列齿轮对2008的一半相啮合。在此实施例中，所有四个副轴2004、2005、2006、2007设计为承载相同扭矩，且对于这些副轴中的每一者，其三个输入齿轮为设计为承载该副轴扭矩的三分之一。对于四个副轴的每一者，所述齿轮中的二个形成了相对齿轮旋向以及相等螺旋角的可轴向移动串列齿轮对，所述二个齿轮将因而将传递基本相同的扭矩，并在副轴上产生可忽略的轴向推力(axial thrust)；副轴2004、2005、2006、2007中的每一者上的第三个齿轮将于副轴上产生与实际传递的扭矩成比例的轴向推力，通过设计，该轴向推力可达到副轴的扭矩的三分之一。此轴向推力被传递整个副轴扭矩的副轴输出螺旋齿轮的驱动作用所产生的相等推力多抵消。在副轴2004及2007上，扭矩被传递至可轴向移动串列齿轮对2011，副轴2005、2006传递扭矩至可轴向移动串列齿轮对2009上。

输出齿轮2009、2011对输入齿轮2001、2002、2008的螺旋角正切之比被为选择对轴向力进行平衡，该轴向力是由在其平均操作直径处被驱动的未成对的齿轮的副轴扭矩的三分之一所产生的，其中整个副轴扭矩在副轴输出齿轮平均操作直径上驱动副轴输出齿轮，所述副轴输出齿轮与齿轮2011或齿轮2009相啮合。2011及2009的可轴向移动串列齿轮的各半部因此具有相同螺旋角。若未成对的副轴输入齿轮在副轴上承载超过三分之一的扭矩，副轴输出齿轮将不能抵消所产生的额外轴向力，副轴将轴向地滑动。然而，副轴的可轴向移动串列齿轮对将停留在其原本的轴向位置。未成对的副轴输入齿轮相对于可轴向移动串列齿轮的相对移动将改善这些输入齿轮上的负载分配。如果未成对的副轴输入齿轮要承受少于三分之一的副轴扭矩，副轴将会在相反方向上移动，并再次改善负载分配。

平均操作直径为有效轮廓(active profile)的起始端及有效轮廓的末端的平均，且为时常地大约等于工作节距直径。为了平衡未成对的副轴输入齿轮及副轴输出齿轮的轴向力的目的，在其各自的平均操作直径处所测得的螺旋角的正切之比为相关螺旋角(relevant helix angle)。

如果副轴输入及输出齿轮的导程(lead)不同，对一个副轴轴向位置的调整将需要至少一些输入及输出轴可轴向移动串列齿轮对的额外移动，以通过不同的副轴对扭矩进行再平衡。因此，在较佳实施例中，副轴输入及输出齿轮的导程之间的差异将最小化。

为允许副轴的轴向移动，副轴2004、2005、2006、2007的每一者的轴承排列使得其对于轴向移动具有低阻力以允许足够的轴向移动，并且其通过抵消由副轴齿轮于正常操作下产生轴向力而不妨碍副轴输入齿轮之间的负载分配。

变速器2000也具有中间轴2013、2014，所述中间轴2013、2014被约束为分别与成对齿轮2011、2009一起转动。中间轴2013、2014具有输出齿轮2016、2017，而输出齿轮2016、2017为经由输出齿轮2015驱动输出轴2012。于较佳实施例中，输出齿轮2015为相等螺旋角且相对轮齿旋向的双螺旋齿轮(double helical gear)或人字形齿轮，且齿轮2016、2017都是相等螺旋角且相对轮齿旋向的螺旋齿轮对，可以相对于输出齿轮2015自由地轴向移动。于此实施例中，仅存在对所有轴向轴承的轴向负载能力的微小需求，所以变速器会更耐用。包含有中间轴2013、2014允许输入轴2003及输出轴2012之间采用较大的传动比。据此，如果齿轮2001、2002、2008或齿轮2015、2016、2017为内齿轮而非外齿轮，应可获得更大的传动比。

图21说明了部分变速器2100，其中，输入轴2103驱动三个副轴2107、2108、2109，进而驱动输出轴2105。该变速器2100可被扩展，以允许通过复制由输出轴齿轮2104与副轴齿轮2110、2111、2112组成的输出齿轮组而具有多个可供选择的传动比，其中，副轴齿轮2110、2111、2112同时驱动地与输出轴齿轮2104相啮合。所复制的齿轮组可具有与原先输出齿轮组不同数量的齿轮轮齿，且原先齿轮组或复制齿轮组中的任何一个都能被啮合驱动，或者原先齿轮组或复制齿轮组中的任何一个都不能被啮合驱动。当齿轮组都不啮合时，就可以不同的传动比啮合另外复制齿轮组之一。

输入轴2103具有通过耦接器2123、2122连接至输入轴2103的四个齿轮2117、2118及2119、2120。在此实施例中，副轴设计成以传递相等扭矩。输入齿轮2117、2120具有相同螺旋角，且输入齿轮2118、2119具有相同螺旋角。输入齿轮2117螺旋角的正切大约为输入齿轮2118螺旋角正切的一半，它们具有相对的轮齿旋向，且被约束为与输入轴2103一起转动，但可轴向地串列移动。螺旋角的差异意味着输入齿轮2117将传递两倍于输入齿轮2118的扭矩，且输入齿轮的齿面宽度与其所啮合的齿轮的齿面宽度可因此而不同。类似地，输入齿轮2119、2120具有相对的轮齿旋向，且约束为与输入轴2103一起转动，但可串列地轴向移动，而输入齿轮2120也将传递两倍于输入齿轮2119的扭矩。

副轴2108具有三个输入齿轮2114、2125、2126，所述三个输入齿轮2114、2125、2126都约束为与副轴2108一起转动；齿轮2114也约束为与副轴2108一起轴向移动，但齿轮2125、2126为串列地自由轴向移动且通过耦接器2124连接于副轴。类似地，副轴2109具有三个输入齿轮2115、2127、2128，所述3个输入齿轮2115、2127、2128都约束为与副轴2109一起转动；齿轮2115约束为与副轴2109一起轴向地移动，但齿轮2127及2128为自由地串列轴向移动且通过耦接器2121连接至副轴。输入齿轮2117与副轴齿轮2113、2125啮合；输入齿轮2118与副轴齿轮2115、2126啮合；输入齿轮2119与副轴齿轮2114、2127啮合；以及输入齿轮2120与副轴齿轮2116、2128啮合。副轴齿轮2125、2126必须具有与其每一者相啮合的输入轴齿轮相对的轮齿旋向但相等的螺旋角，因此，当齿轮2125接收两倍于齿轮2126的扭矩时，将获得轴向上的平衡。类似地，副轴齿轮2127、2128必须具有与其每一者相啮合的输入轴齿轮相对的轮齿旋向但相等的螺旋角，因此，当齿轮2128接收两倍于齿轮2127的扭矩时，将获得轴向上的平衡。由于成对齿轮2125、2126及2127、2128并没有传递全部轴向力，其并不影响通过输入齿轮2117、2118及2119、2120的轴向移动所允许的副轴之间的负载分配。

当副轴齿轮2113承载两倍于副轴齿轮2115的扭矩时，根据齿轮2117、2118螺旋角正切之比，齿轮2117、2118的轴向移动将得到平衡。类似地，当副轴齿轮2116承载两倍于副轴齿轮2114的扭矩时，根据齿轮2119、2120螺旋角正切之比，齿轮2119、2120的轴向移动将得到平衡。副轴2107具有相同轮齿旋向的两个输入齿轮2113、2116，以及与输入齿轮2113、2116的轮齿旋向相对的输出齿轮2110。当传递扭矩时，副轴2107因此总是产生轴向力。此排列的有点为其他二个副轴2108、2109具有相同轮齿旋向的未成对齿轮2114、2115，且那些副轴输入齿轮2114、2115因此当具有负载时将在相同方向产生轴向推力，且对于这些副轴2108、2109两者，可通过输出齿轮2111、2112的螺旋角和轮齿旋向的适当选择而同时地平衡轴向力。

副轴2107被防止了轴向方向的移动，但副轴2108、2109被允许了低阻力下的一些轴向移动，以允许副轴输入齿轮之间的负载分配。齿轮2114设计成用以接收副轴2108的扭矩的四分之一。当齿轮2114在其平均操作直径驱动时，齿轮2114将产生与其实际接收的扭矩成比例的轴向力。此轴向力被齿轮2111产生的轴向力所抵消，于齿轮2111的平均操作直径处，齿轮2111以通过副轴2108的全扭矩驱动输出轴齿轮2104。因此，当齿轮2114接收副轴2108的扭矩的25％时，齿轮2111、2114螺旋角正切之比被选择，以具有零或接近零的整体轴向力。

类似地，齿轮2115为设计成用以接收副轴2109扭矩的四分之一。当齿轮2115以其平均操作直径驱动时，此齿轮2115将产生与其实际接收扭矩成比例的轴向力。此轴向力被齿轮2112产生的轴向力所抵消，于齿轮2112的平均操作直径上，齿轮2112以副轴2109的全扭矩驱动输出轴齿轮2104。因此，当齿轮2115接收副轴2109扭矩的25％时，齿轮2112、2115螺旋角正切之比被选择，以具有零或接近零的整体轴向力。由于齿轮2111、2112具有相同的螺旋角，因此齿轮2114、2115也将具有相同的螺旋角。

副轴2108扭矩的其余75％通过齿轮2125、2126以比例2∶1被传递，因此齿轮2125将传递副轴2108扭矩的50％，齿轮2126将传递副轴2108的扭矩的25％。

当副轴输入齿轮以所述方式分配扭矩时，副轴也将相等地分配负载。像在变速器2000中一样，希望对副轴输入及输出齿轮的导程进行匹配，以减少需要进行移动以平衡副轴输入齿轮扭矩的元件的数量。

借助于耦接器2121、2122、2123、2124的轴向移动性和扭矩的传递可通过使用间隙花键而得到满足，其中，在属于变速比的常规改变的变速器(例如汽车齿轮箱)的情况下，间隙花键可受益于润滑，从而减少花键表面可能的损害。

在一般的方面上，在图21的三个副轴2107、2108、2109的实施例中，二个副轴2108、2109都包括三个输入齿轮2114、2125、2126、2115、2127、2128，输入齿轮2114、2125、2126、2115、2127、2128与安装于输入轴2103上相对应的齿轮2117、2118、2119、2120相啮合，且二个副轴2108、2109可相对于输入轴2103轴向地移动。二个副轴2108、2109的三个齿轮中的二个包括一对螺旋齿轮2125、2126、2127、2128，所述螺旋齿轮2125、2126、2127、2128彼此相对地固定，且串列可轴向移动地与安装于输入轴2103上的相对应的螺旋齿轮对2117、2118、2119、2120相啮合。对于具有单一固定传动比的齿轮组，其仅需要执行一次副轴位置的调整。然而，对于可变的传动比传动，二个副轴较佳地被构造为在使用期间可轴向移动，从而在选择不同齿轮时副轴可改变位置，因而消除输入及输出齿轮之间副轴上的轴向力。

其他实施例也意在包含于如所附权利要求所限定的本发明的范畴内。

Claims (20)

1.一种齿轮组，包括：

输入轴；

输出轴；

二对或更多对的轮齿旋向相对的螺旋齿轮，每一对齿轮彼此相对地固定，且可串列地轴向移动，并安装于该输入轴或该输出轴上；

三个或更多个副轴，每一个副轴具有与该对螺旋齿轮之一啮合的输入齿轮以及与该输出轴上的齿轮啮合的输出齿轮，以将旋转运动从该输入轴传递至该输出轴；

其中，该齿轮组被构造成使得介于该副轴之间负载分配的不平衡导致该对螺旋齿轮的轴向移动倾向于减少该不平衡。

2.根据权利要求1所述的齿轮组，其中，该二对或更多对螺旋齿轮中的第一对螺旋齿轮安装于该输入轴上，且第二对螺旋齿轮安装于该输出轴上，该三个或更多个副轴的每一个该输入齿轮仅与螺旋齿轮的该第一对螺旋齿轮之一啮合，该三个或更多个副轴的每一个该输出齿轮为仅与螺旋齿轮的该第二对螺旋齿轮中的一个齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的齿轮组，其中，该三个或更多个副轴包括：

第一副轴，其具有与螺旋齿轮的该第一对的第一个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与螺旋齿轮的该第二对的第一个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；

第二副轴，其具有与螺旋齿轮的该第一对的该第一个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与螺旋齿轮的该第二对的第二个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；以及

第三副轴，其具有与螺旋齿轮的该第一对的第二个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与螺旋齿轮的该第二对的该第二个螺旋齿轮啮合的输出齿轮。

4.根据权利要求1所述的齿轮组，包括第三对螺旋齿轮，该第三对螺旋齿轮安装于该输出轴上，其中，所述三个或更多个副轴包括：

第一副轴，其具有与螺旋齿轮的该第一对的第一个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与螺旋齿轮的该第二对的第一个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；

第二副轴，其具有与螺旋齿轮的该第一对的第二个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与螺旋齿轮的该第三对的第一个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；

第三副轴，其具有与螺旋齿轮的该第一对的该第一个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与螺旋齿轮的该第二对的第二个螺旋齿轮啮合的输出齿轮；以及

第四副轴，其具有与螺旋齿轮的该第一对的该第二个螺旋齿轮啮合的输入齿轮以及与螺旋齿轮的该第三对的第二个螺旋齿轮啮合的输出齿轮。

5.根据权利要求1所述的齿轮组，其中，二对或更多对螺旋齿轮安装于该输出轴上，该二对或更多对螺旋齿轮的每一个齿轮与不同副轴的输出齿轮啮合。

6.根据权利要求1或5所述的齿轮组，其中，二对或更多对的螺旋齿轮安装于该输入轴上，每一个副轴的输入齿轮与该二对或更多对螺旋输入齿轮的齿轮之一啮合。

7.根据权利要求6所述的齿轮组，其中，安装于该输入轴上的该二对或更多对螺旋齿轮的每一个齿轮与不同副轴的输入齿轮啮合。

8.根据前述权利要求中任一项所述的齿轮组，其中，该齿轮组构造成在所述副轴之间基本平均地分配负载。

9.根据权利要求8所述的齿轮组，其中，该对输入螺旋齿轮及输出螺旋齿轮中的齿轮的螺旋角基本相等。

10.根据权利要求3所述的齿轮组，其中，该第一对螺旋齿轮的该第一个螺旋齿轮的螺旋角的正切大约为该第一对螺旋齿轮的该第二螺旋齿轮的螺旋角的正切的两倍。

11.根据权利要求1所述的齿轮组，其中，该二对或更多对螺旋齿轮中的第一对螺旋齿轮及第二对螺旋齿轮安装于该输入轴上，所述副轴中的第一副轴的输入齿轮包括轮齿旋向相对的第三对螺旋齿轮，所述第三对螺旋齿轮相对于彼此而固定且能够串列地于该第一副轴上轴向移动，该第三对螺旋齿轮与该第一对螺旋齿轮及该第二对螺旋齿轮中的各自的齿轮相啮合。

12.根据权利要求11所述的齿轮组，其中，所述副轴中的第二副轴具有与该第二对螺旋齿轮中的齿轮之一啮合的输入齿轮，以及所述副轴中的第三副轴具有与所述第一对螺旋齿轮的齿轮之一相啮合的输入齿轮。

13.根据权利要求12所述的齿轮组，包括安装于所述输入轴上的第四对螺旋齿轮、具有与该第四对螺旋齿轮的齿轮之一相啮合的输入齿轮的第四副轴，该第三副轴的该输入齿轮包括轮齿旋向相对的第五对螺旋齿轮，所述第五对螺旋齿轮彼此相对地固定且可串列地轴向移动，该第五对螺旋齿轮与该第二对螺旋齿轮和第四对螺旋齿轮中各自的齿轮啮合。

14.根据权利要求6所述的齿轮组，其中，一个或多个所述副轴输出齿轮中的输出齿轮为轴向调整，以在所述副轴之间平衡负载。

15.根据权利要求1至14中任一向所述的齿轮组，其中，该二对或更多对螺旋齿轮中的第一对螺旋齿轮是由一对内齿轮所组成，该一对内齿轮经环形支撑轴连接至该输入轴。

16.根据权利要求15所述的齿轮组，其中，该环形支撑轴可相对于该输入轴而轴向移动。

17.根据权利要求4所述的齿轮组，其中，所述副轴中的每一者包括与安装于所述输入轴上的不同的次组齿轮相啮合的多个输入齿轮。

18.根据权利要求17所述的齿轮组，其中，在每一个副轴上的所述多个输入齿轮与安装于该输入轴上的这些齿轮中除了一个以外的全部齿轮相啮合。

19.根据权利要求1至14中任一项所述的齿轮组，其中，所述副轴中的二个可相对于该输入轴而轴向移动，并包括三个输入齿轮，所述三个输入齿轮与安装于该输入轴上的对应齿轮相啮合。

20.根据权利要求19所述的齿轮组，其中，该二个副轴的所述三个齿轮中的二个包括一对螺旋齿轮，所述一对螺旋齿轮彼此相对地固定且可串列轴向移动，并与安装于该输入轴上相对应的对的螺旋齿轮相啮合。

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