CN105889481B - 在运动中切换档位的机电变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速箱(21、330)及组装方法，包括输入轴(15)和输出轴(14、16)、模式离合器(30)、模式切换机构(56、380、480)、行星齿轮组件(20)、档位切换机构(50、360、460)以及同步器(40、340)，该模式离合器用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间进行切换，该行星齿轮组件用于提供在输入轴(15)和输出轴(14)之间的不同传动比，而该同步器用于在低档位驱动模式和高档位驱动模式之间进行切换之前进行速度同步。固定的环形齿轮(24)可在高档位驱动模式和低档位驱动模式期间连接到行星齿轮组件(20)。模式切换机构(56)和档位切换机构(50)可由可逆转动的致动齿轮(348、448)以机电方式致动，该可逆转动的致动齿轮***在可扩展的离合器致动器(388、488)和转动的圆筒凸轮(359、459)之间。

Description

在运动中切换档位的机电变速箱

相关申请

本申请是2014年12月5日提交的申请号为14/561,740的美国专利的部分继续申请，要求2013年12月10日提交的申请号为61/914,161的期满美国临时专利的优先权，并且还要求2014年6月16日提交的申请号为62/012,443的美国临时专利和2014年11月11日提交的申请号为62/077,957的美国临时专利的优先权，它们都通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于具有机电致动的四轮驱动机动车辆变速箱的档位切换同步器。

背景技术

期望提供一种具有模式切换机构、离合器组件以及同步器的机电致动变速箱，以便选择性地和更有效地直接驱动从动力系到车辆的车轮的扭矩。

发明内容

为了克服目前技术的限制，四轮驱动车辆的变速箱可包括简单的行星齿轮组件。输出轴可在高档位驱动模式期间由恒星齿轮驱动，并在低档位驱动模式期间由行星齿轮架驱动，从而消除在高档位驱动模式中通过行星齿轮驱动输出轴。该变速箱可以包括在高档位驱动模式和低档位驱动模式期间相对于行星齿轮组件而非转动地安装并且固定的环形齿轮。该变速箱可以包括安装在输出轴并且邻近于行星齿轮组件而不是在行星齿轮组件内的同步器，从而使较多数量的摩擦表面和/或更大的摩擦表面面积可行，用于在变速箱内转动组件的更快速同步。四轮驱动车辆还可以包括机电变速箱(该变速箱具有电动马达)、行星齿轮组件、模块化致动和驾驶时使驾驶员可在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间切换的外锥体同步器。

用于四轮驱动车辆的变速箱可以包括由发动机转动地驱动并且沿着纵向轴线定位的输入轴，和提供动力传递到前传动系和后传动系的第一和第二输出轴。第一输出轴通常可以相对于输入轴的纵向轴线共轴定位。变速箱可以包括行星齿轮组件，该行星齿轮组件可操作用于提供在输入轴与第一输出轴之间不同的传动比，且包括固定于输入轴的恒星齿轮、静止环形齿轮以及行星齿轮架，该行星齿轮架支承行星齿轮，用于恒星齿轮与环形齿轮之间相互啮合的转动。变速箱可以包括沿着纵向轴线定位的模式离合器，用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间的切换。

该变速箱可以包括档位切换机构，可操作地用于在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间切换变速箱。第一输出轴可以在高档位驱动模式期间由恒星齿轮驱动并在低档位驱动模式期间由行星齿轮架驱动。在高档位驱动模式和低档位驱动模式期间，环形齿轮可以固定在相对于行星齿轮组件的静止位置。变速箱可包括连接到第一输出轴且沿纵向轴线邻近于行星齿轮组件定位的同步器。同步器可操作地用于在高档位驱动模式期间选择性地连接第一输出轴与恒星齿轮、在低档位驱动模式期间选择性地连接第一输出轴与行星齿轮架连接之前的输入和输出组件的转动速度同步。变速箱可包括模式切换机构，该模式切换机构沿纵向轴线邻近于档位切换机构定位，且轴向地运动用于接合和脱开模式离合器。

变速箱可包括可操作地与轴向地***在档位切换机构和模式换挡机构之间的致动齿轮相互作用的离合器致动器，以及响应于驱动齿轮转动而连接的圆筒凸轮。圆筒凸轮响应于由致动齿轮通过预定角弧的圆筒凸轮的可逆角转动，选择性地操作离合器致动器、同步器和档位切换机构。离合器致动器可以在扩展位置和收缩位置之间可运动，用于响应于在档位切换机构的运动的纵向端部处通过预定角弧的圆筒凸轮的可逆角转动，脱开和接合模式离合器。致动齿轮可以可逆地转过预定的角向运动弧，用于在收缩位置和扩展位置之间操作离合器致动器，用于在接合位置和脱开位置之间致动模式离合器，以及用于当模式离合器处于脱开位置时在低档位驱动模式和高档位驱动模式之间切换档位切换机构。圆筒凸轮可以限定凸轮表面沟槽，该凸轮表面沟槽位于内周表面上，该内部圆周表面具有周向延伸的纵向端部，以及在凸轮表面沟槽的端部部分之间沿纵向和圆周向延伸的中间部分。每个端部部分可以对应于低档位驱动模式和高档位驱动模式中的一个模式，并在处于低档位驱动模式和高档位的驱动模式中的一个模式时允许离合器致动器的致动。中间部分可以对应于在模式离合器脱开时在低档位驱动模式和高档位驱动模式之间的切换，包括同步器的操作。

可以提供一种用于组装变速箱的方法，其中该变速箱可以包括输入轴，该输入轴由发动机转动地驱动并沿纵向轴线定位；以及第一输出轴和第二输出轴，用于传递功率到前传动系和后传动系。变速箱可以包括行星齿轮组件，该行星齿轮组件提供在输入轴与第一输出轴之间不同的传动比，且包括固定于输入轴的恒星齿轮、静止环形齿轮以及行星齿轮架，该行星齿轮架支承多个行星齿轮，用于在恒星齿轮与环形齿轮之间相互啮合的转动。变速箱可以包括模式离合器，该模式离合器沿着纵向轴线定位，用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间的切换。该方法可以包括***档位切换机构，用于在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间的变速箱切换。第一输出轴可在高档位驱动模式期间由恒星齿轮驱动，而在低档位驱动模式期间由行星齿轮架驱动。该方法可包括相对于行星齿轮组件固定地、或接地而非转动地安装环形齿轮。环形齿轮可在高档位驱动模式和低档位驱动模式期间固定在静止位置中。该方法可包括安装同步器到第一输出轴，并且沿纵向轴线邻近于行星齿轮组件。在高档位驱动模式期间驱动连接第一输出轴与恒星齿轮，并在低档位模式期间驱动连接第一输出轴与行星齿轮架之前，同步器可以可操作地用于输入和输出组件的速度同步。该方法可包括沿纵向轴线邻近于档位切换机构***模式切换机构。该模式切换机构可以轴向地运动，用于接合和脱开模式离合器。

该组装的方法可以包括在圆筒凸轮上形成凸轮表面沟槽。凸轮表面沟槽位于内周面并且具有沿圆周方向延伸的纵向端部部分，以及在凸轮表面沟槽的纵向端部部分之间沿纵向和圆周向延伸的中间部分。凸轮表面沟槽的每个端部部分可以对应于低档位驱动模式和高档位驱动模式中的一个模式，并在处于低档位驱动模式和高档位的驱动模式中的一个模式时允许离合器致动器的致动。凸轮表面沟槽的中间部分可以对应于在模式离合器脱开时在低档位驱动模式和高档位驱动模式之间切换，包括同步器的操作。圆筒凸轮响应于由致动齿轮通过预定角度弧的圆筒凸轮的可逆角转动，选择性地操作离合器致动器、同步器和档位切换机构。致动齿轮可以由可逆电动马达驱动转动。致动齿轮可转过预定的角运动弧，用于转动圆筒凸轮，以在收缩位置和扩展位置之间操作离合器致动器，用于在接合位置和脱开位置之间致动模式离合器，以及用于当模式离合器处于脱开位置时在低档位驱动模式和高档位驱动模式之间切换档位切换机构，包括同步器的操作。

当用于实施本发明所考虑的最佳模式的以下说明结合附图阅读时，本发明的其他应用对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

本文的描述参考了附图，其中相同的数字标号指贯穿若干附图的相同部件，且其中：

图1是示出相邻定位在变速箱的输出轴上的同步器和行星齿轮组件的示意图；

图2是图1的变速箱的剖视图；

图3是图1的变速箱的同步档位切换机构的分解图；

图4A是图3的同步档位切换机构的详细视图，示出了第一同步器组件和行星齿轮组件；

图4B是图3的同步档位切换机构的详细视图，示出了第二同步器组件和模式切换机构；

图5是机电变速箱的剖视图，该变速箱包括同步档位切换机构和模块化致动装置，该模块化致动装置具有***在档位切换机构和模式切换机构之间的致动齿轮、可扩展的离合器致动器以及响应于致动齿轮的转动而转动连接的圆筒凸轮；

图6是图5的模块化致动装置的剖视图；

图7是图5的模块化致动装置的透视图；

图8是档位切换机构的分解图，该档位切换机构具有在圆筒凸轮和致动齿轮之间可接合的扭转卷绕弹簧，用于偏置圆筒凸轮以跟随致动齿轮的可逆转动运动；

图9是离合器致动器的分解详图，该离合器致动器具有静止保持器部分和转动的离合器致动凸轮部分；

图10是档位切换机构的分解图，该档位切换机构具有在圆筒凸轮与致动齿轮之间可接合的多个弹簧，用于偏置圆筒凸轮以跟随致动齿轮的转动；以及多个凸轮凸片，该凸轮凸片位于与由致动齿轮限定的多个槽可接合的圆筒凸轮上；

图11是模式切换机构的分解图，示出了离合器致动器，该离合器致动器具有与由致动齿轮限定的相应多个细长弧形囊状槽可接合的多个离合器致动凸片；

图12是模块化致动装置的放大图，示出了具有凸轮表面沟槽的圆筒凸轮，用于在低档位驱动模式和高档位驱动模式之间切换的换挡叉的行进。

图13A是示出致动齿轮的致动侧的档位切换机构的示意图；以及

图13B是示出致动齿轮的模式切换机构的致动侧的示意图。

具体实施方式

参考图1至图13B，四轮驱动车辆可包括动力传动***，用于选择性地通过变速器从动力源诸如发动机传递动力。该动力传动***可以包括前传动系、后传动系以及被设置成从变速器传递驱动扭矩到前传动系和后传动系的变速箱21、310。前传动系可包括由具有联接到前驱动轴的一端的前差速器的前轴组件邻接的一对前轮。前驱动轴的相对端可联接到第一输出轴14和变速箱21、310的第二输出轴16中的一个。后传动系可包括由具有联接到后驱动轴的一端的后差速器的后轴组件邻接的一对后轮。后驱动轴的相对端可联接到变速箱21、310的第一和第二输出轴14、16中的一个。

特别参考图2至图4B，变速箱21可包括具有由多个螺纹螺栓48彼此互连的第一外壳部分62和第二外壳部分64的外壳组件60。第一外壳部分62可以接纳用花键连接附接到用于变速箱21的输入轴15的变速器输出轴，以使得变速器输出轴和输入轴15可以通过由变速器建立的齿轮比处的发动机来转动地驱动。输入轴15可以预定速度比围绕纵向轴线转动并且转动地驱动齿轮减速单元或者行星齿轮组件20。如在图1至图2中最优示出的，行星齿轮组件20可以驱动第一输出轴14，以使得第一输出轴14可与输入轴15联接转动或与行星齿轮组件20驱动转动。

如图1至图4B所示，变速箱21可包括档位切换机构50，其用行星齿轮组件20可以操作，用于在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间进行切换。如在图1至图2中最优示出的，行星齿轮组件20可以包括一体地固定于输入轴15的恒星齿轮22，非转动地固定在第一外壳部分62的环形齿轮24，以及支承在恒星齿轮22和环形齿轮24之间相互啮合的多个行星齿轮28的行星齿轮架26。多个行星齿轮28中的每一个转动地支承在连接到行星齿轮架26的小齿轮轴上。卡环72可以保持环形齿轮24免于轴向运动。如果需要，行星齿轮组件20可以包括斜齿轮。在高档位驱动模式中，恒星齿轮22可以以相对于输入轴15的直接速度比来转动地驱动第一输出轴14。在低档位驱动模式中，行星齿轮架26可以以相对于输入轴15的降低速度比来转动地驱动第一输出轴14。可以预期的是，档位切换机构50可另外切换到空档非驱动模式。在空档模式中，在输入轴15与第一输出轴14之间的驱动连接被中断。如图2所示，模式离合器30可以位于第一输出轴14上。模式离合器30可以可操作地用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间选择性地切换。模式离合器30可以是可操作的，用于防止在档位切换期间可发生的不良的齿轮碰撞或切换阻挡。如在图2中最优示出的，第一输出轴14可转动地支承在外壳组件60中，并沿输入轴15的纵向轴线共轴对准。

如图2至图4A所示，第一外壳部分62可以接纳行星齿轮组件20和同步器40。同步器40可以沿纵向轴线固定到第一输出轴14并且与行星齿轮组件20邻近定位。在高档位驱动模式期间将第一输出轴14与恒星齿轮22驱动连接以及在低档位驱动模式期间与行星齿轮架26驱动连接之前，同步器40可以***在行星齿轮组件20和模式离合器30之间并且可以可操作用于转动输入和转动输出组件的速度同步。当第一输出轴14在高档驱动模式下连接到恒星齿轮22时，同步器40可以提供第一输出轴14与输入轴15和恒星齿轮22的速度同步。当第一输出轴14在低档位驱动模式期间连接到行星齿轮架26时，同步器40还可以提供第一输出轴14与行星齿轮架26的速度同步。同步器40可以包括同步器毂70和档位切换机构50。档位切换机构50可以包括换挡套筒52和换挡叉58。换挡套筒52可以具有比同步器毂70的直径更大的直径，并且可以在同步器毂70上轴向地可滑动。同步器毂70可以联接到第一输出轴14。换挡套筒52可以具有内花键表面118，用于与位于同步器毂70上的外花键表面120联接。如在图3至图4A最优示出的，同步器毂70可以包括围绕同步器毂70等间距共轴地布置的多个凹槽122。多个凹槽122可以接纳相应的多个支柱84，所述支柱通常由多个偏置构件从纵向轴线径向地向外偏置。多个支柱84可以在换挡套筒52的轴向运动期间接纳在多个凹槽122中，其中换挡套筒可以在同步器毂70上轴向地可滑动。多个支柱84可以包括键接表面128，用于与换挡套筒52的内花键表面118接合。偏置构件可以包括球124和压缩弹簧126组件。换挡套筒52可以包括用于在内花键表面118内接纳球124的多个棘爪116，以使得压缩弹簧126组件可以朝着纵向轴线径向向内地偏置多个支柱84，并且径向向外地偏置球124紧靠多个棘爪116。球124将多个支柱84锁定到换挡套筒52，以使得同步器毂70被锁定并且换挡套筒52被防止轴向切换。压缩弹簧126可以具有位于凹槽122内的至少一个固定端部部分。换挡套筒52可以被轴向地固定在空档驱动模式中，用于保持高档位驱动模式和低档位驱动模式。当压缩弹簧126被压缩时，多个凹槽122可以接纳多个支柱84以使得同步器毂70的外花键表面120和在多个支柱84上的花键表面128可以与换挡套筒52的内花键表面118形成啮合表面，并且换挡套筒52可以横跨同步器毂70轴向地切换，用于在高档位驱动模式与低档位驱动模式之间的切换。当多个棘爪116响应于压缩弹簧126的偏置力捕获球124时，多个支柱84和同步器毂70可以提供与换挡套筒52的内花键表面118的联接，以使得多个支柱84、同步器毂70以及换挡套筒52可以同时转动。

如在图3中最优示出的，同步器40可以包括第一同步器组件66和第二同步器组件68，其分别包括相应的第一定位环90和第二定位环290，用于防止换挡变化，直到第一输出轴14与恒星齿轮22或行星齿轮架26的速度同步为止。第一定位环90可以防止恒星齿轮22和第一输出轴14之间的驱动连接，直到第一输出轴14和输入轴15以公共速度转动为止。第一定位环90可以包括径向凸缘部分90a，该径向凸缘部分90a具有适于通过换挡套筒52的内花键表面118接合的外齿90b，以响应在高档位驱动模式下的速度同步。同步器40可以包括第一同步器组件66，第一同步器组件66具有锥型体92、外锥环96和内锥环94。第一同步器组件66可以是三锥型并且可以包括三个锥面和用于检测速度同步的三个配合摩擦阻挡面。锥体92可以具有第一锥面92a。内锥环94可以在其内表面上具有第二锥面100。第一定位环90可以具有第三锥面102。外锥环96可以在与第一锥面92a可接合的内表面上具有第一阻挡面104。外锥环96可以在与第二锥面100可接合的外表面上具有第二阻挡面106。内锥环94可以在与第三锥面102可接合的外表面上具有第三阻挡面108。多个锥面和阻挡面的使用可以为转动组件提供更快的速度同步。在组件中，内锥环94可以包括朝行星齿轮组件20轴向地延伸并且在内锥环94的周边均匀间隔的多个锥形凸片110。多个锥形凸片110可以延伸穿过位于第一定位环90上的多个槽146并且穿过由第一构件114限定的多个窗口112。第一构件114可以是板114。外锥环96可以包括用来与相应的多个凹口144接合的多个第二锥形凸片142。多个凹口144可以位于同步器毂70的面上并且可操作用于接纳多个第二锥形凸片142。当速度同步发生时，换挡套筒52可以轴向滑动穿过外齿90b并与位于第一板114外周上的板齿98进行啮合。第一板114可以包括用花键连接到恒星齿轮22的内部直径。第一板114可以包括用于与布置在恒星齿轮22上的相应齿轮齿进行接合的内板花键158，以使得换挡套筒52可以响应于速度同步穿过第一定位环90，并轴向地接合第一板114。然后换挡套筒52和第一板114可以可转动地联接到恒星齿轮22，用于以直接驱动比转动联接到第一输出轴14的同步器毂70。

如在图4b中最优示出的，第二同步器组件68可以包括第二定位环290。第二定位环290可以防止行星齿轮架26和第一输出轴14之间的驱动连接，直到行星齿轮架26以与第一输出轴14的公共速度通过行星齿轮组件20转动，用于建立低档位驱动模式。第二定位环290可以包括径向凸缘部分290a，其具有适于通过换挡套筒252的内花键表面218接合的外齿290b，以响应在高档位驱动模式下的速度同步。第二同步器组件68可以具有锥型体292、外锥环296和内锥环294。第二同步器组件68可以是三锥型并且可以包括三个锥面和用于检测速度同步的三个配合摩擦阻挡面。锥体292可以具有第一锥面292a。内锥环294可以在其内表面上具有第二锥面200。第二定位环290可以具有第三锥面202。外锥环296可以在与第一锥面292a可接合的内表面上具有第一阻挡面204。外锥环296可以在与第二锥面200可接合的外表面上具有第二阻挡面206。内锥环294可以在与第三锥面202可接合的外表面上具有第三阻挡面208。多个锥面和阻挡面的使用可以提供转动组件的更快的速度同步。在组件中，内锥环294可以包括远离行星齿轮组件20轴向地延伸并且在内锥环294的周边均匀间隔的多个锥形凸片210。多个锥形凸片210可以延伸穿过位于第二定位环290上的多个槽246并且穿过由第二构件214限定的多个窗口212。第二构件可以是板214。第二外锥环296可以包括多个第二锥形凸片242，用于与位于同步器毂70的面上的相应多个凹口接合，且可操作的用于接纳多个第二锥形凸片242。多个第二凹口可以位于同步器毂70与多个凹口144相对的面上。当速度同步发生时，换挡套筒52可以轴向滑动穿过外齿290b并与位于第二板214外周上的板齿298进行啮合。第二板214可花键连接到行星齿轮架26。第二板214可包括位于第二板214内部直径上的内板花键258，用于与布置在行星齿轮架26上的相应齿轮齿接合，以使得换挡套筒52可以响应于速度同步而穿过第二定位环290，且与第二板214轴向接合。换挡套筒52和第二板214然后可以转动地联接到行星齿轮轴支架26，用于转动联接到第一输出轴14的同步器毂70。

如图3所示，换挡叉58可以连接到换挡致动器74，并且可以转动地接合换挡套筒52。换挡致动器74可以运动换挡套筒52，用于建立各种驱动模式，包括两轮高档位驱动模式、两轮低档位驱动模式、空档模式、四轮高档位驱动模式，以及四轮低档位驱动模式。考虑将任何合适的换挡致动器与变速箱21一起使用。通过示例和非限制的方式，换挡致动器74可以包括液压致动组件、电动致动组件，或机械致动组件。响应于换挡致动器74，换挡叉58可以轴向地滑动换挡套筒52，用于在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间切换。换挡套筒52可以包括多个插脚134，该插脚具有从换挡套筒52径向向外延伸的插脚臂136，以支承具有环形槽的外环132。换挡叉58可以包括在外环132的环形槽内可接合的多个连接器130，用于将换挡叉58与换挡套筒52的轴向运动互锁，同时允许换挡套筒52相对于换挡叉58的转动运动。换挡叉58可以在外环132的环形槽内滑动地接合，以将换挡叉58和换挡套筒52的轴向运动互锁，允许同步器朝向行星齿轮组件20以及在远离行星齿轮组件20的相反方向中的轴向换挡运动。如在图3至图4A中最优示出的，换挡叉58可以可操作地在外环132的环形槽内接合，用于轴向运动位于外壳138内的换挡套筒52。外壳138可以相对于静止地永久接地的环形齿轮24转动。同步器毂70和第一输出轴14可以被连接以协调转动。同步器40和行星齿轮组件20可以接纳于外壳138内，并通过C形夹具154和外壳板148保持于外壳138内，外壳板148具有与外壳138限定的狭缝152相接合的板凸片150。多个插脚134可以延伸穿过在外壳138内的狭缝152，用于支承外壳外面的外环132，以使得外壳138、外环132、插脚134以及换挡套筒52可以作为单个单元而协调转动，同时通过换挡叉50的连接器130与外环132的环形沟槽的相互作用而允许换挡套筒52的轴向位移，以使得当换挡套筒52以任一方向轴向驱动时，插脚134在外壳138的狭缝152内轴向滑动。当换挡套筒52朝向行星齿轮组件20切换时，内花键表面118将与位于第一定位环90上的外齿90b接合。当换挡叉58进入高档位驱动模式时，换挡套筒52可以轴向运动，以将第一输出轴14与恒星齿轮22联接，用于直接驱动配置。如在低档位驱动模式中，环形齿轮24可以接地，以使得环形齿轮24相对于行星齿轮组件20不可转动，避免在高档位驱动模式中第一输出轴14通过多个行星齿轮28驱动的不期望配置。当换挡叉58运动进入低档位驱动模式时，换挡套筒52可以轴向运动，以将第一输出轴14与行星齿轮架26联接，用于提供在输入轴15和第一输出轴14之间的不同传动比。当车辆处于四轮驱动模式和低档位驱动模式中时，输入轴15可以提供不同的传动比给第一输出轴14和第二输出轴16。如在图1至图2中最优示出的，恒星齿轮22可以连接到输入轴15并被其驱动。多个行星齿轮28可以在恒星齿轮22周围可转动。多个行星齿轮28可由行星齿轮架26支承。在恒星齿轮22和多个行星齿轮28之间的齿轮比可以是减速比，与输入轴15的转动速度相比，以不同的速度转动第一输出轴14。通过示例和非限制的方式，减速比可以在3∶1到10∶1(包括)的范围中提供。通过示例和非限制的方式，可以提供的减速比大约为6∶1。本领域技术人员还应认识到，在不背离本发明的精神或范围的情况下，在变速箱21中可以采用除了如图所述以外的其他不同的组件设计。

如图2至图3和图4B所示，变速箱21可包括模式切换机构56，该模式切换机构沿着纵向轴线邻近档位切换机构50定位，允许车辆驾驶员在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间选择性地切换。档位切换机构50可独立于模式切换机构56被致动，以使得在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间的档位切换可在两轮驱动模式和四轮驱动模式期间发生，并且在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间的模式切换可在高档位驱动模式和低档位驱动模式期间发生。如在图3中最优示出的，第二外壳部分64可接纳模式离合器30和模式切换机构56。模式切换机构56可在第一输出轴14上轴向地滑动并且可由离合器致动器76致动，该离合器致动器76与联接到第一输出轴14的模式毂42接合。离合器致动器76可与液压致动组件、电磁致动组件或可被本领域技术人员合理设想的任何其它致动组件一起使用。模式切换机构56可包括模式毂42和内部模式套筒54。内部模式套筒54可开花键，以使得内部模式套筒54可轴向运动，用于与由离合器外壳82限定的花键156接合。车辆驾驶员可向离合器致动器76选择性地发送信号来改变驱动模式。如图1所示，可设想的是，模式切换机构56可响应于从用于感测牵引道路状况的控制***接收信号，在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间自动地切换模式离合器30。

离合器致动器76可致使内部模式套筒54进行轴向运动用于接合模式离合器30。模式离合器30可包括离合器组件78，该离合器组件接纳在离合器外壳82中并且具有压力板80和本领域公知的摩擦盘的布置。动力传递构件36可以转动地支承在第一输出轴14上。动力传递构件36可具有联接到第一输出轴14的主动齿轮38和用于将转动动力传递到联接到第二输出轴16的从动链轮44的链条。当处于两轮驱动模式中时，主动齿轮38和模式毂42可在高档位驱动模式或低档位驱动模式中与第一输出轴14一致地转动。当从两轮驱动模式切换到四轮驱动模式时，内部模式套筒54可沿着纵向轴线切换，用于通过模式毂42、主动齿轮38和离合器外壳82中的花键156接合模式离合器30。当模式离合器30被接合时，离合器组件78可轴向地切换到这样的位置，在该位置处离合器外壳82通过主动齿轮38将转动动力传递到动力传递构件36，并且通过动力传递构件36传递到连接到第二输出轴16的从动链轮44。在模式离合器30被接合的情形下，第一输出轴14和第二输出轴16可被驱动而一致转动。当从四轮驱动模式切换到两轮驱动模式时，内部模式套筒54可切换与模式离合器30脱开接合，断开将转动动力向动力传递构件36和第二输出轴16的传递。

现在参考图5至图13B，车辆可包括具有同步档位切换机构的机电变速箱310，该同步档位切换机构可通过可逆电动马达344操作，该可逆电动马达响应于从一个或多个车辆传感器323和/或模式选择机构325接收的信号，根据存储在发动机控制单元(ECU)321内的存储器中的控制程序而受控制。变速箱310可配备有同步器340、档位切换机构360、460、模式切换机构380、480以及致动齿轮348、448，该致动齿轮用于致动档位切换机构360、460的档位切换功能并且致动模式切换机构380、480的模式切换功能。模式切换机构380、480可包括离合器致动器388、488，该离合器致动器可在收缩位置和扩展位置之间运动，用于在处于扩展位置中时接合模式离合器30。ECU 321可控制可逆电动马达344的致动用于驱动致动齿轮348、448。如在图5至图8中最优示出的，控制***可包括至少一个感测元件323，用于检测致动齿轮348、448的位置。发动机控制单元321可在自动控制可逆电动马达344的自动模式中操作，或者可允许驾驶员通过模式选择机构325而在手动操作模式中选择可用的驱动模式和档位中的一个。在任一情况下，控制***321可提供发送给变速箱310的控制信号，以使变速箱310可响应于至少一个感测元件323和/或致动齿轮348、448的感测位置来致动档位切换机构360、460和/或模式切换机构380、480。

如图5所示，输入轴15可以相对于纵向轴线转动。档位切换机构360、460和模式切换机构380、480可以沿着纵向轴线定位并且彼此邻近纵向定位。该配置在执行档位切换机构360、460和模式切换机构380、480的切换功能时，提供更少的轴外组件的使用。致动齿轮348、448可以纵向轴线共轴定位，并且***在档位切换机构360、460和模式切换机构380、480之间，以使得在围绕公共主轴线的一部分角转动期间，致动齿轮348、448操作性地接合并且操作档位切换机构360、460，同时在围绕公共主轴线的另一部分角转动期间，致动齿轮348，448操作性地致动模式切换机构380、480。可逆电动马达344可相对于公共主轴线偏离轴线定位，用于驱动致动齿轮348、448围绕公共主轴线转动。致动齿轮348、448可以配置用于通过小于360度的角弧围绕公共主轴线的可逆转动。如在图8和图11至图12中最优示出的，齿轮系346可以将驱动扭矩从电动马达344传递到档位切换机构360、460和模式切换机构380、480。齿轮系346可以包括多个齿轮并且可以由电动马达344可逆地驱动。所述多个齿轮中的一个可以是致动齿轮348，448，其分别围绕公共主轴线可逆地转动并位于档位切换机构360、460和模式切换机构380、480之间。

现在参考图6至图8，致动齿轮348可以操作地接合档位切换机构360的圆筒凸轮359，用于在围绕主轴线的一部分角转动期间致动档位切换机构360。致动齿轮348可以包括轴向延伸的轴套347，轴套347具有位于档位切换机构360对面的移除的凹口，用于支承离合器致动机构。离合器致动器388可以包括保持器388a和响应于致动齿轮348的转动而转动的离合器致动凸轮388b。离合器致动凸轮388b可以朝向模式离合器30轴向运动，以在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间切换档位切换机构360之前，在致动齿轮348的转动期间使模式离合器30脱开。换句话说，离合器致动凸轮388b可以运动以使模式离合器30脱开，同时将档位切换机构360保持在高档位驱动模式或低档位驱动模式中。致动齿轮348可以轴向地邻近圆筒凸轮359定位，其中推力衬套361a和环形构件365a，365b***在圆筒凸轮359和致动齿轮348之间。推力衬套361b可以***在圆筒凸轮359和换挡轴套370之间。响应于致动齿轮348通过扭转卷绕弹簧362的转动，圆筒凸轮359可以间接地连接用于转动。如图5至图7最优示出的，圆筒凸轮359可以***在推力衬套361a、361b之间，并且可以包括朝向致动齿轮348轴向延伸的圆筒凸片359a。致动齿轮348可以包括朝向档位切换机构360轴向延伸并与圆筒凸轮359径向间隔开的致动齿轮凸片348a。致动齿轮凸片348a可以以任一转动方向相对于圆筒凸片359a成角度地运动。圆筒凸片359a和致动齿轮凸片348a可以彼此相对独立地转动运动，以使得驱动力通过致动齿轮凸片348a在任一转动方向的转动运动被载入扭转卷绕弹簧362，并且转动驱动力通过扭转卷绕弹簧362被传递到圆筒凸片359a，以推动圆筒凸轮359跟随致动齿轮348的转动运动方向进行转动。

如图6至图8中最优示出的，圆筒凸轮359可包括凸轮表面沟槽357，该凸轮表面沟槽沿着圆筒凸轮359的内表面圆周向地和轴向地延伸。凸轮表面沟槽357的轴向延伸部分可限定响应于圆筒凸轮359的转动的轴向档位切换运动。在凸轮表面沟槽357的轴向延伸部分的任一端处的圆周向延伸部分可限定响应于圆筒凸轮359的转动的离合器致动运动。档位切换机构360可包括围绕圆筒凸轮359的外周边延伸的扭转卷绕弹簧362，用于偏置圆筒凸轮359来跟随致动齿轮348的转动运动，允许如果在轴向运动期间由于未啮合的齿轮齿接合而暂时阻挡则完成档位切换运动。在完成转动驱动运动之后，卷绕弹簧362可保持圆筒凸片359a和致动齿轮凸片348a彼此径向对准。卷绕弹簧362被约束以跟随致动齿轮348的运动并且可用在致动齿轮348的任一转动方向中的力加载。扭转卷绕弹簧362的加载力推动圆筒凸轮359的转动运动以跟随致动齿轮348的转动运动。当用力加载时，卷绕弹簧362在所期望的运动方向中持续地偏置圆筒凸轮359，直到完成档位切换运动或离合器致动运动为止。换挡叉368可响应于致动齿轮348的圆筒凸轮359的转动而被驱动沿轴向方向中的凸轮表面沟槽357的受引导行进来运动，以致动在操作的低档位驱动模式和高档位驱动模式之间的档位切换功能。换挡叉368可通过换挡轴套370操作地与圆筒凸轮359可接合。即使换挡叉的轴向运动被暂时阻挡，圆筒凸轮359可以由卷绕弹簧362朝向所期望的转动运动而转动地偏置，同时致动齿轮348继续转动。当换挡轴套370的轴向运动在圆筒凸轮359的转动期间被阻挡时，卷绕弹簧362可被加载有转动能量以偏置圆筒凸轮359，以在被阻挡状况停止时沿期望的方向进行转动运动。卷绕弹簧362可将能量存储在电动马达344和换挡叉368之间，直到完成期望的档位模式切换为止。

致动齿轮348可通过位于面向档位切换机构360的侧面上的致动齿轮凸片348a的转动运动来致动档位切换机构360。如在图8中最优示出的，齿轮系346可包括由电动马达344驱动的输入齿轮350。齿轮系346可进一步包括中间输出齿轮352。齿轮系346可以由可逆电动马达344可逆地驱动。输入齿轮350可转动中间输出齿轮352。中间输出齿轮352可转动致动齿轮348。档位切换机构360可包括具有凸轮表面沟槽357的圆筒凸轮359，该凸轮表面沟槽沿着圆筒凸轮359的内表面圆周向地和轴向地延伸，以限定响应于圆筒凸轮359的转动的轴向档位切换运动。换挡叉368可沿着凸轮表面沟槽357行进，以在低档位驱动模式的位置和高档位驱动模式的位置之间切换档位切换机构360。圆筒凸轮359可响应于在任一转动方向中致动齿轮348的转动，围绕公共主轴线可转过小于360度的弧。如图6和8最优示出的，档位切换机构360可进一步包括具有轴向沟槽371的换挡轴套370，允许换挡叉368的凸轮从动件部分368a径向地通行到接合到圆筒凸轮359的凸轮表面沟槽357内，用于响应于圆筒凸轮359的转动来驱动换挡叉368的轴向行进。当圆筒凸轮359在任一转动方向转动时，换挡叉368可用作在圆筒凸轮359的凸轮表面沟槽357内行进的凸轮从动件。换挡叉368、圆筒凸轮359和换挡轴套370可围绕轴向地运动和转动的档位套筒363。档位套筒363可包括与换挡叉368的内表面369可接合的沟槽363a，允许档位套筒363相对于换挡叉368转动。如在图6中最优示出的，换挡轴套370是通过轴向沟槽371连接到换挡叉368的圆柱形元件，允许换挡叉368的受引导轴向运动，同时防止换挡叉368的转动运动。换挡轴套370允许换挡叉368在轴向方向中滑动，以响应于在低档位角向位置和高档位角向位置之间的圆筒凸轮359的切换转动运动而驱动档位套筒363。换挡叉368支承档位套筒363，用于通过档位套筒363的沟槽363a内的换挡叉368的内部脊部表面369的接合进行转动和轴向运动。档位套筒363在档位切换机构360和行星齿轮组件20之间可接合。在由同步器340同步之后，档位套筒363通过花键连接传递从行星齿轮组件20到第一输出轴14的转动，允许档位套筒363相对于输出轴14进行轴向运动。如前所述，行星齿轮组件20可改变在输入轴15和输出轴14、16之间的驱动动力。

当控制***321将车辆切换成高档位驱动模式时，控制***321可以向机电变速箱310发送控制信号。可以通过变速箱310内的电动马达344使致动齿轮348转动，以驱动致动齿轮凸片348a将偏置力载入扭转卷绕弹簧362。响应于由扭转卷绕弹簧362施加到圆筒凸片359a的偏置力，圆筒凸轮359可转动。响应于圆筒凸轮359的转动，换挡叉368可被驱动以在跟随圆筒凸轮359的凸轮表面沟槽357的轴向方向中行进。凸轮表面沟槽357包括第一端部部分、第二端部部分，以及延伸于第一端部部分和第二端部部分之间的中间部分。第一端部部分可以具有预定的圆周弧形长度并可以位于垂直于主转动轴线的第一平面中。第二端部部分可以具有预定的圆周弧形长度并可以位于垂直于与第一平面轴向间隔开的主转动轴线的第二平面中。凸轮表面沟槽357的中间部分可以在第一端部部分和第二端部部分之间弧形地并轴向延伸，以限定在低档位操作模式和高档位操作模式之间的换挡叉368的轴向切换运动。第一端部部分和第二端部部分限定了在圆筒凸轮359的凸轮表面沟槽357的第一端部部分和第二端部部分的停留期。凸轮表面沟槽357的每个端部部分可以允许在换挡叉368的开始轴向切换运动之前的离合器致动器388的致动，以使得换挡叉368可以在凸轮表面沟槽357的每个端部部分处保持轴向静止，而离合器致动器388在收缩位置和扩展位置之间操作。换挡叉368在高档位驱动模式、空档位置和低档位驱动模式之间轴向滑动档位切换机构360的档位套筒363。当换挡叉368运动进入在圆筒凸轮359的第一端部部分的停留期时，换挡叉368在形成于换挡轴套370中的轴向沟槽371内保持轴向静止，而在凸轮表面沟槽357内沿外周滑动以致动离合器致动器388。当换挡叉368处于在圆筒凸轮359的第一端部部分的停留期时，换挡叉368从第一位置朝第二位置在朝向输入轴15的方向上轴向运动，该第二位置位于轴向远离致动齿轮348的位置。在圆筒凸轮359的第一端部部分的停留期可以限定离合器致动器388的高档位驱动模式和第一致动区域。当控制***321将车辆切换成低档位驱动模式时，可以通过致动齿轮348使圆筒凸轮359转动，以使得换挡叉368朝向位于圆筒凸轮359的第二端部的停留期运动并进入位于圆筒凸轮359的第二端部的停留期，位于圆筒凸轮359的第二端部部分的停留期限定了离合器致动器388的低档位操作模式和第二致动区域。当换挡叉368朝凸轮表面沟槽357的操作部分的低档位模式运动时，换挡叉368沿着形成于换挡轴套370中的轴向沟槽371滑动，而驱动档位套筒363通过同步器340。本领域的技术人员应该认识到，任合合适的同步器都可以用于将档位切换机构360、460和行星齿轮组件20同步化。通过示例而非限制的方式，可以设想到，如美国专利No.8,863,928(已转让至Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH)中所公开的同步器将会适用于本发明。同步器的结构、功能及操作的完整描述可以在美国专利No.8,863,928中找到，该专利的所有内容通过引用并入本文。

如图5中最优示出的，档位套筒363可包括相对于纵向轴线径向向外延伸的凸缘364。凸缘364可限定轴向运动的发射器。同步器340可包括具有可轴向运动的外部键接表面342a、342b的发射器，用于在低档位驱动模式中通过行星齿轮架26、而在高档位驱动模式中通过恒星齿轮22将扭矩从输入轴15传递到第一输出轴14。同步器340可包括第一齿轮345a，该第一齿轮沿着纵向轴线并且邻近于发射器安装。第一齿轮345a可连接到行星齿轮架26并且可具有可与发射器的外部花键表面342a接合的内部键接表面，用于建立低档位驱动模式来提供小于1∶1的传动比。同步器340可包括第二齿轮345b，该第二齿轮安装到纵向轴线并且邻近于发射器的外部键接表面342b。第二齿轮345b可定位与第一齿轮345b相对，以使得发射器***在第一齿轮345a和第二齿轮345b之间。如果传动比需要被改变，则发射器可由档位套筒363轴向地切换，直到外部键接表面342a、342b与第一齿轮345a或第二齿轮345b的内部花键接合为止。同步器340可包括第一同步器环349a，该第一同步器环***在发射器和第一齿轮345a之间。第一同步器环349a可包括可与发射器的外部键接表面342a接合的内部键接表面，用于防止在发射器和第一齿轮345a之间的驱动连接，直到发射器和第一齿轮345a在低档位驱动模式中以近似公共速度转动为止。同步器340可包括第二同步器环349b，该第二同步器环***在发射器和第二齿轮345b之间。第二同步器环349b可包括可与发射器的外部键接表面342b接合的内部键接表面，用于防止发射器和第二齿轮345b之间的驱动连接，直到发射器和第二齿轮345b在高档位驱动模式中以近似公共速度转动为止。同步器环349a、349b可包括环形摩擦体。每个摩擦体可包括相对于发射器略向外的圆锥形椎体。同步器环349a、349b可通过正锁定连接彼此连接，如在美国专利8.863,928中描述的。

当档位切换机构360处于低档位驱动模式中时，输入轴15可将与高档位驱动模式相比较低的传动比提供给第一输出轴14和第二输出轴16。当处于高档位操作模式中时，圆筒凸轮359使换挡叉368沿着形成在换挡轴套370中的轴向沟槽371滑动，以驱动档位套筒363与行星齿轮组件20的恒星齿轮22接合用于直接驱动配置。当换挡叉368被驱动到凸轮表面沟槽357的低档位驱动模式中时，档位套筒363可轴向地运动来将输出轴14与行星齿轮架26联接。当换挡叉368被驱动到凸轮表面沟槽357的高档位驱动模式部分中时，档位套筒363可轴向地运动来将输出轴14与恒星齿轮22联接。档位套筒363的齿轮齿可与同恒星齿轮22相关联的内部齿接合。恒星齿轮22可由输入轴15驱动。多个行星齿轮28可围绕恒星齿轮22转动。行星齿轮组件20可以包括行星齿轮架26。取决于所期望的传动比，驱动扭矩可从恒星齿轮22直接地或者通过行星齿轮架26间接地传递到输出轴14。在恒星齿轮22和多个行星齿轮28之间的传动比可以是减速比，以与输入轴15的转动速度相比不同的较低速度来转动第一输出轴14。任何如下档位切换机构360均被认为落在本发明的范围内：该档位切换机构具有由在档位切换机构360和模式离合器30之间共轴***的同心齿轮驱动的轴向运动构件，以建立第一和第二传动比连接，并包括离合器致动器388来致动模式离合器30。本领域技术人员还应认识到，在变速箱310中可采用除了所说明设计以外的其他不同的组件设计，而不会偏离本发明的精神或者范围。

现在参考图8至图9，致动齿轮348还可以通过与档位切换机构360相对的面与模式离合器30接合。齿轮系346可以包括由变速箱310内的可逆电动马达344驱动的输入齿轮350。齿轮系346可以进一步包括中间输出齿轮352。输入齿轮350可以转动中间输出齿轮352，该中间输出齿轮352可以接合输入齿轮350和致动齿轮348。中间输出齿轮352可以通过角形弧可逆地转动致动齿轮348。通过示例且非限制的方式，致动齿轮348转动的角形弧可以小于360度。响应于致动齿轮348的转动，离合器致动器388可以在轴向扩展位置和轴向收缩位置之间运动。如图8至图9最优可见的，离合器致动器388可以包括保持器388a和响应于动致齿轮348的转动而转动的离合器致动凸轮388b。保持器388a可以包括凸片389，该凸片389联接到互补沟槽内的换挡轴套370，用于防止相对于致动齿轮348的转动。离合器致动凸轮388b可响应于销396和轴套347的凹口部分353之间的相互作用而由致动齿轮348转动驱动，用于朝向模式离合器30轴向地驱动离合器致动凸轮388b以接合模式离合器30。离合器致动凸轮388b可响应于滚动构件392的运动而被轴向地驱动，滚动部件392的运动相对于与每个细长弧形沟槽390的外端部394相邻的倾斜的斜面部分，每个细长弧形沟槽390在离合器致动凸轮388b和保持器388a之间彼此面对的表面中形成。

圆筒凸轮359的凸轮表面沟槽357可以包括在凸轮表面沟槽357内的换挡叉368的轴向行进任一端上的停留期。当换挡叉368处于高档位驱动模式和低档位驱动模式中的一个模式期间的停留期时，充当凸轮从动件的换挡叉368是轴向静止的，同时可以转动致动齿轮348。响应于致动齿轮348朝向轴向扩展位置的转动，可以相对于保持器388a转动离合器致动凸轮388b，允许模式离合器30的接合。当换挡叉368在凸轮表面沟槽357的档位切换部分中时，模式离合器30可以脱开。响应于致动齿轮348与离合器接合位置的逆向转动，可以可逆地转动致动齿轮348并且可以设置离合器复位弹簧以将离合器致动凸轮388b推向轴向收缩位置。

当换挡叉368处于凸轮表面沟槽357的档位切换部分中且圆筒凸轮359的转动由于档位套筒363的轴向运动被阻挡而阻挡、直到实现合适的相互啮合齿对准来完成所要求的档位模式切换时，卷绕弹簧362可用作接纳载荷，允许致动齿轮348继续转动。当致动齿轮348由可逆电动马达344转动时，离合器致动凸轮388b可由致动齿轮348相对于静止的保持器388a转动。保持器388a可相对于离合器致动凸轮388b共轴地定位并且轴向地邻近于离合器致动凸轮388b。保持器388a可由凸片389支承，该凸片接合在形成于换挡轴套370中的互补凹槽内，用于防止相对于致动齿轮348转动。保持器388a和离合器致动凸轮388b能限定多个细长弧形凹槽390，其中，每个凹槽具有在外端394处渐缩成较浅深部的深中央部分。多个细长弧形凹槽390可接纳相应的多个滚动构件392，其中每个凹槽390一个滚动构件392。离合器致动凸轮388b可定位成捕获多个滚动构件392，该多个滚动构件***在保持器388a和离合器致动凸轮388b之间。多个滚动构件392可位于相应的细长弧形凹槽内，用于与离合器致动凸轮388b可操作地接合。离合器致动凸轮388b可响应于致动齿轮348的转动而相对于保持器388a成角度地转动。如图6至图7和图9中最优示出的，离合器致动凸轮388b可包括支承在离合器致动凸轮388b的表面398上的多个销396，用于通过与形成在轴套347中的切口凹口353相互作用来通过致动齿轮348赋予离合器致动凸轮388b相对于保持器388a的角向转动。多个销396可允许离合器致动凸轮388b相对于保持器388a的轴向运动，同时在离合器致动凸轮388b和致动齿轮348之间提供自由浮动运动。多个销396可经由螺钉396a螺接于表面398。保持器388a也可包括与离合器致动凸轮388b的表面398邻近的表面398a。保持器388a的表面398可通过凸片389由换挡轴套370支承，该凸片接合在形成于换挡轴套370中的相应凹槽内。致动齿轮348的轴向延伸轴套347可限定至少一个弧形凹口353。至少一个弧形凹口353可在数量上对应于多个销396，其中一个弧形凹口353接纳一个相应的销396，用于允许离合器致动凸轮388b响应于致动齿轮348的角向转动而进行角向驱动转动和相应的轴向运动。销396可接合在弧形凹口353内，以在离合器致动凸轮388b和致动齿轮348之间提供自由浮动运动。换句话说，销396和凹口353的组合产生空程机构，该空程机构在致动齿轮348的转动方向反向期间在角向运动区域中可操作，用于在角向驱动力由凹口353的端壁传递到销396之前，在每个行进端部极限处提供预定角度的角向运动。保持板384可与致动齿轮348的轴向延伸轴套347接合，用于封闭保持器388a和离合器致动凸轮388b并且限制离合器致动凸轮388b的轴向行进。保持板384可用多个螺栓385连接到致动齿轮348的轴向延伸轴套347。

离合器致动凸轮388b可响应于滚动构件392沿着相应细长弧形凹槽朝向锥形外端中的一个的运动，沿着公共主轴线朝向模式离合器30轴向地运动，使保持器388a和离合器致动凸轮388b之间的距离增大。响应于致动齿轮348的转动运动，多个滚动构件392的每个滚动构件滑动或滚动到相应细长弧形凹槽390的外部较浅端部部分，使离合器致动凸轮388b远离保持器388a并且朝向模式离合器30进行轴向运动。取决于模式离合器的设计，离合器致动凸轮388b可操作以在第一和第二轴向位置之间驱动作用板383，以在滚动构件392在凹槽390的较深中央部分和凹槽390的外部锥形较浅端部部分之间运动时施加和接合离合器。当档位切换机构360处于低档位驱动模式或高档位驱动模式并且期望接合模式离合器30时，可逆电动马达344可驱动致动齿轮348在任一方向中转动保持器388a，允许多个滚动构件392从保持器388a的较深中央部分朝向凹槽390的较浅端部部分394中的一个运动。位于模式离合器30中的偏置构件诸如弹簧或液压力可使模式离合器30偏置抵靠于作用板83，以迫使致动凸轮388b回向保持器388a，允许在档位切换期间脱开模式离合器30。

模式离合器30可以在在高档驱动模式与低档驱动模式间的档位切换机构360切换之前脱开，以防止转动扭矩通过模式离合器30到第二输出轴16的传递，如果需要，则实质上在高档驱动模式或低档驱动模式中提供用于两轮驱动模式和四轮驱动模式的容量。换句话说，模式离合器30可以在档位切换机构360处于高档驱动模式或低档驱动模式时脱开以建立两轮驱动模式。当档位切换机构360处于高档驱动模式和低档驱动模式中的一个模式时，如果致动齿轮348的进一步转动停止，其中换挡叉368仍被定位于圆筒凸轮359的凸轮表面沟槽357的停止区域中的一个区域内，则致动齿轮348可被转动以致动离合器致动凸轮388b并且接合模式离合器30，以在高档驱动模式或低档驱动模式期间建立两轮驱动模式。在高档驱动模式或低档驱动模式期间并且在模式离合器30驱动之后，圆筒凸轮359可以响应于致动齿轮348的进一步转动而进一步转动，使换挡叉368行进超出圆筒凸轮的凸轮表面沟槽357的停止区域中的相应一个区域，以开始档位切换机构360的致动。换句话说，换挡叉368可以在模式切换机构380、480的驱动期间被保持轴向地静止，同时换挡叉368的凸轮从动件部分与圆筒凸轮359的凸轮表面沟槽357的停止区域中的一个区域接合。

如图5至图7中最优示出的，模式离合器30可以进一步包括作用板383、多个离合器盘386、离合器外壳82、主动齿轮38以及磨损垫391a、391b。当模式离合器30被接合以建立全轮驱动模式时，主动齿轮38可以相对于主轴线转动并且可以通过动力传递构件36驱动第二输出轴16。作用板383可以由离合器致动凸轮388b轴向地驱动以接合沿着公共主轴线定位的多个离合器盘386。作用板383可以在第一离合器位置与第二离合器位置之间轴向地运动。当致动齿轮348静止并且多个滚动构件393位于保持器388a的凹槽390的较深中央部分和离合器致动凸轮388b内时，作用板383可以位于轴向远离多个离合器盘386的第一位置中，其中模式离合器30脱开，防止驱动力矩通过模式离合器30传递到第二输出轴16。当致动齿轮348转动并且多个滚动构件392转动到锥体凹槽390的升高的较浅外端部分中的一个部分以使离合器致动凸轮388b朝着模式离合器30轴向运动时，离合器致动凸轮388b轴向地向作用板383施加力以运动作用板383到第二离合器位置来接合多个离合器盘386，以使得驱动扭矩通过模式离合器30传递。在第二位置中，最大离合器接合力可以被施加到模式离合器30以使得第一输出轴14与第二输出轴16联接用于一致转动，以建立非分化型驱动模式。本领域技术人员应当认识到，组装包括离合器摩擦盘的多个盘式模式离合器中的变化被认为在本发明的精神和范围内。具有由同心齿轮(该同心齿轮通过离合器致动器388共轴地***在档位切换机构360与模式离合器30之间以建立第一输出轴14与第二输出轴16之间的动力传递)轴向驱动的轴向运动作用板的任何离合器致动器组件被认为在本发明的范围内。

现在参考图10至图13B，机电变速箱310可包括致动齿轮448，该致动齿轮与公共主轴线共轴定位并且***在档位切换机构460和模式切换机构480之间，以使得在围绕公共主轴线进行一部分角向转动期间致动齿轮448的一个面可操作地接合和操作档位切换机构460，而在围绕公共主轴线进行相互不相容部分的角向转动期间使致动齿轮448的相对表面可操作地接合并且操作模式切换机构480。如在图12至图13A中最优示出的，致动齿轮448可限定多个细长的圆筒凸轮接合的弧形槽449，用于与位于圆筒凸轮459上的多个凸轮凸片458接合。致动齿轮448可进一步限定弹簧凹槽464，该弹簧凹槽位于多个槽449的每个之间用于接纳多个弹簧462。如在图10中最优示出的，多个弹簧462可与圆筒凸轮459可接合，用于档位切换机构460的致动。如在图12中最优示出的，圆筒凸轮459可包括凸轮表面沟槽457和多个轴向延伸的凸轮凸片458，该凸轮表面沟槽沿着圆筒凸轮459的内表面圆周向地且轴向地延伸，以限定响应于圆筒凸轮459的转动的轴向档位切换运动，而多个轴向延伸的凸轮凸片可操作地与由致动齿轮448限定的相应的多个细长的圆筒凸轮接合的弧形槽448接合。致动齿轮448可包括多个弧形弹簧462，该多个弧形弹簧沿着致动齿轮448的角向部分延伸并且可接合在圆筒凸轮459的凸轮凸片458和致动齿轮448之间，用于如果档位切换运动的完成由于在轴向运动期间未啮合的齿轮齿接合而被暂时阻挡的话、偏置圆筒凸轮459来跟随致动齿轮448的转动运动。多个弧形弹簧462被约束以跟随致动齿轮448的运动，并且可响应于圆筒凸轮459的失效而在致动齿轮448的任一转动方向中压缩以跟随致动齿轮448的转动运动。当被压缩时，多个弧形弹簧462在期望的运动方向中持续地偏置圆筒凸轮459，直到完成档位切换运动为止。换挡叉368可被驱动以响应于圆筒凸轮459通过致动齿轮448的圆筒凸轮459的转动而沿着在轴向方向中的凸轮表面沟槽的受引导行进中运动，以致动在操作的低档位驱动模式和高档位驱动模式之间的档位切换功能。换挡叉368可通过换挡轴套370操作地与圆筒凸轮459可接合。换句话说，当多个凸轮凸片458接合在多个接合圆筒凸轮的槽449内时，圆筒凸轮459可固定于致动齿轮448。即使轴向运动被暂时阻挡，圆筒凸轮459可由多个弹簧462转动地偏置，同时致动齿轮448继续转动。当圆筒凸轮459在转动期间被轴向地阻挡时，多个弹簧462可加载有转动能量以偏置圆筒凸轮459来运动到期望的取向。多个弹簧462可提供在致动齿轮448和圆筒凸轮459之间的联接。多个弹簧462可将能量存储在电动马达344和换挡叉368之间，直到完成期望的档位模式切换为止。

如在图10中示出，致动齿轮448可通过致动齿轮448面向档位切换机构460的面来致动档位切换机构460。中间输出齿轮352可转动致动齿轮448。致动装置32可包括圆筒凸轮459，该圆筒凸轮459具有凸轮表面沟槽457和多个轴向延伸的凸轮凸片458，该凸轮表面沟槽沿着圆筒凸轮459的内表面圆周向地且轴向地延伸，以限定响应于圆筒凸轮459的转动的轴向档位切换运动，而多个轴向延伸的凸轮凸片可操作地与由致动齿轮448限定的相应的多个细长的圆筒凸轮接合的弧形槽449接合。换挡叉368可沿着凸轮表面沟槽457行进，以在低档位驱动模式的位置和高档位驱动模式的位置之间切换档位切换机构460。圆筒凸轮459可响应于致动齿轮448的转动而围绕公共主轴线转动。在换挡叉368在圆筒凸轮459的凸轮表面沟槽457内行进期间，换挡轴套370可与换挡叉368接合。换挡叉368可用作凸轮从动件，该凸轮从动件在圆筒凸轮459的凸轮表面沟槽457内行进。换挡叉368、圆筒凸轮459以及换挡轴套370可围绕轴向运动的档位套筒363。换挡轴套370是可联接到换挡叉368的圆柱形元件，以允许换挡叉368的轴向运动，同时防止换挡叉368的转动运动。换挡轴套370允许换挡叉368在轴向方向中滑动，以响应于在低档位角向位置和高档位角向位置之间的圆筒凸轮459的换挡转动运动而驱动档位套筒363。如前所述，档位套筒363可通过同步器与行星齿轮组件20接合，用于通过花键连接将转动从行星齿轮组件20传递到第一输出轴14，允许档位套筒363相对于第一输出轴14的轴向运动。

如图11所示，致动齿轮448还可以通过与档位切换机构460相对的致动齿轮448的面来致动模式切换机构480。输入齿轮350可以转动中间输出齿轮352，该中间输出齿轮352可接合输入齿轮350和致动齿轮448。中间输出齿轮352可以转动致动齿轮448。如图13B最优示出的，致动齿轮448可以通过由致动齿轮448限定的多个细长弧形囊状槽461来致动模式切换机构480。如对比图13A-图13B最优可见的，多个细长弧形囊状槽461可在致动齿轮448的相对侧上定位邻近多个细长的圆筒-凸轮-接合的弧形槽449，并且其与该弧形槽449径向向内间隔开同时相对于该弧形槽449成角度地重叠。多个细长弧形囊状槽461可位于与多个弹簧462接合的面相对的致动齿轮448的面上。多个细长弧形囊状槽461可在致动齿轮448的相对面上定位邻近弹簧凹槽464，并且其与该弹簧凹槽464径向向内间隔开同时相对于该弹簧凹槽464成角度重叠。如图7最优可见的，圆筒凸轮459的凸轮表面沟槽457可包括在凸轮表面沟槽457内的换挡叉368轴向行进的任一端上的停留期457a、457b。当换挡叉368处于停留期时，即使圆筒凸轮459可响应于致动齿轮448的转动而转动，但充当凸轮从动件的换挡叉368仍轴向静止。当换挡叉368处于凸轮表面沟槽457的换挡部分457c中并且圆筒凸轮459的转动由于档位套筒363的轴向运动阻挡而阻挡、直到实现适当的相互啮合齿对准以完成请求的档位模式切换时，多个弹簧462可以用于接纳载荷，允许致动齿轮448继续转动。当换挡叉368处于停留期457a、457b时，可以通过多个细长弧形囊状槽461来致动模式切换机构480，当换挡叉368处于凸轮表面沟槽457的停留期457a、457b时，所述多个细长弧形囊状槽461仅可操作模式切换机构480。

模式切换机构480可包括离合器致动器488，该离合器致动器488位于与档位切换机构460相对的致动齿轮448的一侧上。离合器致动器488可包括多个离合器致动凸片489，用于在多个细长弧形囊状槽461内的接合。当换挡叉368处于凸轮表面沟槽457的停留期457a、457b时，在高档位驱动模式或低档位驱动模式中时，多个离合器致动凸片489可在多个细长弧形囊状槽461内接合，用于响应于致动齿轮448的转动运动而致动模式切换机构480的组件。离合器致动器488可以径向并轴向地位于环形脊部或环形环454内。环形脊部或环形环454限定了环形外壳，该环形外壳用于支承并封闭在致动齿轮448相对面上的多个弹簧462。离合器致动器488可以限定多个细长弧形凹槽490，该细长弧形凹槽490具有渐缩为浅外端494的深中央部分。多个细长弧形凹槽490可以接纳相应的多个滚动构件492，其中每个凹槽490具有一个滚动构件492。轴向运动的中间板478可定位为捕获***在离合器致动器488和中间板478之间的多个滚动构件492。中间板478可以响应于滚动构件492沿相应的细长弧形凹槽朝锥形外端的一个外端的运动而沿着公共主轴线轴向运动，使在离合器致动器488和中间板478之间的距离增大。中间板478可以在第一轴向离合器位置和第二轴向离合器位置之间切换模式离合器30。中间板478可以包括位于中间板478的外周表面部分498上的多个销496。多个销496可以在致动齿轮448的环形脊部或环形环454内相接合以允许中间板478相对于致动齿轮448的轴向切换运动，并且为中间板478提供自由浮动支承，同时防止从同心齿轮到中间板478的转动运动的传递。模式切换机构480还可以包括要被接纳在离合器致动器488的细长弧形凹槽490内的多个滚动构件492。多个滚动构件492可以位于相应的细长弧形凹槽内用于与中间板478的可操作接合。响应于致动齿轮448的转动运动，多个滚动构件492中的每个滚动构件492滑动或滚动到相应的细长弧形凹槽490的外部较浅端部分，使中间板478远离致动齿轮448并朝驱动齿轮38轴向运动。当档位切换机构460处于高档位驱动模式或低档位驱动模式且致动模式切换机构480时，致动齿轮448可转动以使得多个滚动构件492可以在离合器致动器488的锥形凹槽490内运动以致动模式切换机构480。取决于离合器组件的设计，离合器致动器可以操作为驱动在第一轴向位置和第二轴向位置之间的压力板484，以在滚动构件492在凹槽490的更深中央部分和凹槽490的外部锥形较浅端部部分之间运动时施加并释放离合器。

如在图11中最优示出的，档位切换机构480可进一步包括环形构件483、压力板484、膜片弹簧485、离合器摩擦盘486、离合器外壳82以及主动齿轮38。主动齿轮38可围绕主轴线转动并且可驱动第二输出轴16。压力板484可沿着公共主轴线定位以相对于主动齿轮38的转动而固定，同时可相对于主动齿轮38轴向地运动。压力板483可以在第一离合器位置与第二离合器位置之间轴向地运动。当多个滚动构件492位于离合器致动器488的凹槽490的较深中央部分内时，压力板484可位于第二位置或释放位置以脱开主动齿轮38，使不会有驱动扭矩通过模式切换机构480传递到第二输出轴16。当多个滚动构件492定位在锥形沟槽490的升高较浅外端部分494时，中间板478轴向地运动以将力施加在环形构件483上，该环形构件可与离合器摩擦盘486接合并迫使压力板484进入第一轴向位置或锁定位置，以便将驱动扭矩传递到第二输出轴16。在第一位置中，最大离合器接合力可被施加到模式切换机构480，以使得第一输出轴14与第二输出轴16联接用于一致转动，以建立无差别的驱动模式。膜片弹簧485和离合器摩擦盘486可沿着公共主轴线定位，用于响应于压力板484的轴向运动进行轴向运动。

变速箱21、310可组装用于四轮驱动车辆，该变速箱具有输入轴15、第一输出轴14以及第二输出轴16，该输入轴可由发动机转动地驱动并且沿着纵向轴线定位，而第二输出轴与前传动系和后传动系相对应。第一输出轴14可沿着纵向轴线定位。变速箱21、310可包括行星齿轮组件20和模式离合器30，该行星齿轮组件用于改变在输入轴15和第一输出轴14之间的传动比，而该模式离合器沿着纵向轴线定位用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间选择性地切换，行星齿轮组件20可具有固定到输入轴15的恒星齿轮、环形齿轮24以及行星齿轮架26，该行星齿轮架支承在恒星齿轮22和环形齿轮24之间相互啮合的多个行星齿轮28。该组装方法可包括***档位切换机构50、360、460，固定地安装环形齿轮24，安装同步器40、340以及***模式切换机构56、380、480。档位切换机构50可在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间切换变速箱21，以使得第一输出轴14在高档位驱动模式期间可由恒星齿轮22驱动而在低档位驱动模式期间由行星齿轮架26驱动。环形齿轮24可相对于行星齿轮组件20安装在固定的静止位置，以使得环形齿轮24在高档位驱动模式和低档位驱动模式期间固定。同步器40、340可安装到第一输出轴14以及沿着纵向轴线邻近于行星齿轮组件20，用于在高档位驱动模式期间使第一输出轴14与恒星齿轮22驱动地连接、而在低档位驱动模式期间与行星齿轮架26驱动地连接之前提供转动输入和转动输出组件的速度同步。模式切换机构56、380、480可邻近于档位切换机构50、360、460定位，并且可轴向地运动用于接合和脱开模式离合器30。该方法可进一步包括***离合器致动器388、488，该离合器致动器可在扩展位置和收缩位置之间运动并且与模式离合器30可接合。该方法可进一步包括连接致动齿轮348、448，该致动齿轮轴向地***在档位切换机构360、460和模式切换机构380、480之间。致动齿轮348、448可以可逆地转过预定的角向运动弧，用于在收缩位置和扩展位置之间操作离合器致动器388、488，用于在接合位置和脱开位置之间致动模式离合器30，以及用于当模式离合器30处于脱开位置时在低档位驱动模式和高档位驱动模式之间切换档位切换机构360、460。该方法可进一步包括连接圆筒凸轮359、459，用于响应于致动齿轮348、448的转动而转动并限定凸轮表面沟槽357、457。该凸轮表面沟槽可具有端部部分以及在所述端部部分之间延伸的中间部分，以使得每个端部部分与低档位驱动模式和高档位驱动模式中的一个模式相对应，并且允许在处于低档位驱动模式和高档位驱动模式中的一个模式的同时致动离合器致动器388、488。

虽然已经结合目前认为最可实现和优选的实施例描述了本发明，但应当指出，本发明不受公开实施例的限制，相反，本发明旨在覆盖在权利要求书的精神和范围内包括的各种变化及等同布置，本发明权利要求书的范围将按最广义的解释，以便涵盖法律所允许的所有这种变化及等同结构。

Claims (17)

1.一种用于四轮驱动车辆的变速箱（21、310），所述变速箱具有沿公共纵向轴线定位的输入轴（15）和第一输出轴（14）、第二输出轴（16）、模式离合器（30）以及行星齿轮组件（20），所述模式离合器沿着所述纵向轴线定位用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间进行选择性地切换，所述行星齿轮组件用于提供所述输入轴（15）和所述第一输出轴（14）之间的不同传动比，所述行星齿轮组件（20）具有恒星齿轮（22）、环形齿轮（24）以及行星齿轮架（26），所述恒星齿轮固定于所述输入轴（15），所述行星齿轮架支承在所述恒星齿轮（22）和所述环形齿轮（24）之间相互啮合的多个行星齿轮（28），所述变速箱（21、310）包括：

档位切换机构（50、360、460），其用于在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间切换，所述第一输出轴（14）在所述高档位驱动模式期间由所述恒星齿轮（22）驱动而在所述低档位驱动模式期间由所述行星齿轮架（26）驱动，所述环形齿轮（24）在所述高档位驱动模式和所述低档位驱动模式期间接地以免转动；以及

模式切换机构（56、380、480），其沿着所述纵向轴线邻近所述档位切换机构（50、360、460）定位，并且轴向地运动用于接合和脱离所述模式离合器（30），所述模式切换机构（56）包括模式毂（42）、内部模式套筒（54）、动力传递构件（36）以及离合器致动器（76），所述模式毂联接到所述第一输出轴（14），所述内部模式套筒轴向地运动并且开花键用于通过离合器外壳（82）与所述模式离合器（30）接合，所述动力传递构件具有联接到所述第一输出轴（14）的主动齿轮（38），用于将转动动力传递到联接到所述第二输出轴（16）的从动链轮（44），并且所述离合器致动器与所述模式毂（42）接合用于使所述内部模式套筒（54）运动。

2.根据权利要求1所述的变速箱（21、310），进一步包括：

同步器连接到所述第一输出轴（14）并且沿着所述纵向轴线邻近所述行星齿轮组件（20）定位，所述同步器用于在所述高档位驱动模式期间使所述第一输出轴（14）与所述恒星齿轮（22）驱动地连接、而在所述低档位驱动模式期间与所述行星齿轮架（26）驱动地连接之前使所述输入轴（15）和所述第一输出轴（14）的速度同步。

3.根据权利要求2所述的变速箱（21、310），其中，所述同步器进一步包括：

第一同步器组件（66），所述第一同步器组件具有第一定位环（90），用于在所述高档位驱动模式期间防止在连接到所述恒星齿轮（22）的第一构件（114）和所述第一输出轴（14）之间的驱动连接，直到所述恒星齿轮（22）和所述第一输出轴（14）以公共速度转动为止；以及

第二同步器组件（68），所述第二同步器组件具有第二定位环（290），用于在所述低档位驱动模式期间防止在连接到所述行星齿轮架（26）的第二构件（214）和所述第一输出轴（14）之间的驱动连接，直到所述行星齿轮架（26）和所述第一输出轴（14）以公共速度转动为止。

4.根据权利要求3所述的变速箱（21、310），其中，所述第一和第二同步器组件（66、68）中的每个进一步包括：

锥形体（92、292），所述锥形体具有第一锥面（92a、292a）；

内锥环（94、294），所述内锥环具有第二锥面（100、200）；

外锥环（96、296），所述外锥环具有与所述第一锥面（92a、292a）接合的第一阻挡表面（104、204）以及与第二锥面（100、200）接合的第二阻挡表面（106、206）；以及

所述第一和第二定位环（90、290）中的每个均具有第三锥面（102、202），所述内锥环（94、294）具有与所述第三锥面（102、202）接合的第三阻挡表面（108、208）。

5.根据权利要求3所述的变速箱（21、310），其中所述档位切换机构（50）进一步包括：

同步器毂（70），所述同步器毂***在所述第一和第二同步器组件（66、68）之间，所述同步器毂（70）联接到所述第一输出轴（14）并且具有外部花键表面（120）；

换挡套筒（52），所述换挡套筒沿着所述纵向轴线运动，与所述第一和第二同步器组件（66、68）接合，所述换挡套筒（52）具有比所述同步器毂（70）更大直径的直径以及内部花键表面（118），所述内部花键表面与所述外部花键表面（120）以及位于所述第一和第二定位环（90、290）上的外部齿（90b、290b）接合；

换挡叉（58），所述换挡叉用于使所述换挡套筒（52）沿着所述纵向轴线运动，所述换挡套筒与所述第一和第二同步器组件（66、68）接合；以及

换挡致动器（74），所述换挡致动器用于致动所述换挡叉（58）。

6.根据权利要求5所述的变速箱（21、310），其中，所述同步器毂（70）进一步包括：

同步器毂（70），所述同步器毂具有围绕所述同步器毂（70）共轴地等距隔开的多个凹槽（122）；以及

多个支柱（84），所述多个支柱接纳在形成于所述同步器毂（70）中的所述相应多个凹槽（122）内，所述多个支柱（84）具有键接表面（128），所述键接表面与所述换挡套筒（52）的内部花键表面（118）接合并且通常朝向所述纵向轴线径向向内偏置，在所述换挡套筒（52）的轴向运动期间，所述多个支柱（84）在所述多个凹槽（122）内径向地切换。

7.一种用于四轮驱动车辆的变速箱（21、310），所述变速箱具有沿公共纵向轴线定位的输入轴（15）和第一输出轴（14）、第二输出轴（16）、模式离合器（30）以及行星齿轮组件（20），所述模式离合器沿着所述纵向轴线定位用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间进行选择性地切换，所述行星齿轮组件用于提供所述在输入轴（15）和所述第一输出轴（14）之间的不同传动比，所述行星齿轮组件（20）具有恒星齿轮（22）、环形齿轮（24）以及行星齿轮架（26），所述恒星齿轮固定于所述输入轴（15），所述行星齿轮架支承在所述恒星齿轮（22）和所述环形齿轮（24）之间相互啮合的多个行星齿轮（28），所述变速箱（21、310）包括：

档位切换机构（50、360、460），其用于在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间切换，所述第一输出轴（14）在所述高档位驱动模式期间由所述恒星齿轮（22）驱动，在所述低档位驱动模式期间由所述行星齿轮架（26）驱动，所述环形齿轮（24）在所述高档位驱动模式和所述低档位驱动模式期间接地以免转动；

模式切换机构（56、380、480），其沿着所述纵向轴线邻近于所述档位切换机构（50、360、460）定位，并且轴向地运动用于接合和脱离所述模式离合器（30）；

离合器致动器，其在扩展位置和收缩位置之间运动并且与所述模式离合器（30）接合；

致动齿轮（348、448），其轴向地***在所述档位切换机构（360、460）和所述模式切换机构（380、480）之间，所述致动齿轮（348、448）可逆地转过预定角度的运动弧，用于在所述收缩位置和所述扩展位置之间操作所述离合器致动器，从而在脱离位置和接合位置之间致动所述模式离合器（30），并且用于在所述模式离合器（30）处于所述脱离位置时在所述低档位驱动模式和所述高档位驱动模式之间切换所述档位切换机构（360、460）；以及

圆筒凸轮（359、459），其连接用于响应于所述致动齿轮（348、448）的转动而转动，所述圆筒凸轮（359、459）限定凸轮表面沟槽（357、457），所述凸轮表面沟槽具有端部部分以及在所述端部部分之间延伸的中间部分，每个端部部分与所述低档位驱动模式和所述高档位驱动模式中的一个模式相对应，并且允许在处于所述低档位驱动模式和所述高档位驱动模式中的一个模式时致动所述离合器致动器。

8.根据权利要求7所述的变速箱（21、310），进一步包括：

同步器连接到所述第一输出轴（14）以及沿着所述纵向轴线邻近于所述行星齿轮组件（20）定位，所述同步器用于在所述高档位驱动模式期间使所述第一输出轴（14）与所述恒星齿轮（22）驱动地连接、而在所述低档位驱动模式期间与所述行星齿轮架（26）驱动地连接之前使所述输入轴（15）和所述第一输出轴（14）的速度同步。

9.根据权利要求8所述的变速箱（21、310），其中，所述档位切换机构（360、460）进一步包括：

至少一个弹簧（362、462），所述至少一个弹簧在所述圆筒凸轮（359、459）和所述致动齿轮（348、448）之间接合，用于偏置所述圆筒凸轮（359、459）以跟随所述致动齿轮（348、448）的可逆转动运动；

换挡叉（368），所述换挡叉用于通过所述致动齿轮（348、448）响应于所述圆筒凸轮（359、459）的转动而沿着所述圆筒凸轮（359、459）的凸轮表面沟槽（357、457）进行引导地行进，以在所述低档位驱动模式和所述高档位驱动模式之间切换；

换挡轴套（370），所述换挡轴套限定轴向沟槽（371）并且用于支承所述换挡叉（368），以在限制所述换挡叉（368）的转动的同时允许所述换挡叉（368）的轴向运动；以及

档位套筒（363），所述档位套筒受支承用于在响应于所述换挡叉（368）相对于所述换挡轴套（370）的轴向运动受轴向运动驱动的同时相对于所述换挡叉（368）的转动，且所述换挡叉（368）相对于所述换挡轴套（370）的轴向运动响应于所述圆筒凸轮（359、459）相对于所述换挡轴套（370）的转动，所述档位套筒（363）连接用于通过所述同步器驱动所述第一输出轴（14）的转动。

10.根据权利要求9所述的变速箱（21、310），其中所述同步器进一步包括：

发射器，所述发射器连接到相对于所述纵向轴线径向向外延伸的所述档位套筒（363）的凸缘（364），所述发射器具有外部键接表面（342a、342b）并且轴向地运动，用于在所述低档位驱动模式下通过所述行星齿轮架（26）、而在所述高档位驱动模式下通过所述恒星齿轮（22）将扭矩从所述输入轴（15）传递到所述第一输出轴（14）；

第一齿轮（345a），所述第一齿轮安装于所述纵向轴线并且邻近所述发射器，所述第一齿轮（345a）连接到所述行星齿轮架（26）并且具有内部键接表面，所述内部键接表面与所述发射器的外部键接表面（342a）接合用于建立所述低档位驱动模式；

第二齿轮（345b），所述第二齿轮安装于所述纵向轴线并且邻近所述发射器，所述发射器***在所述第一齿轮（345a）和所述第二齿轮（345b）之间，所述第二齿轮（345b）连接到所述恒星齿轮（22）并且具有内部键接表面，所述内部键接表面与所述发射器的外部键接表面（342b）接合用于建立所述高档位驱动模式；

第一同步器环（349a），所述第一同步器环***在所述发射器和所述第一齿轮（345a）之间，所述第一同步器环（349a）具有与所述发射器外部键接表面（342a）接合的内部键接表面，用于防止所述发射器和所述第一齿轮（345a）之间的驱动连接，直到所述发射器和所述第一齿轮（345a）在所述低档位驱动模式下以公共速度转动为止；以及

第二同步器环（349b），所述第二同步器环***在所述发射器和所述第二齿轮（345b）之间，且所述第二同步器环（349b）具有与所述发射器外部键接表面（342b）接合的内部键接表面，用于防止所述发射器和所述第二齿轮（345b）之间的驱动连接，直到所述发射器和所述第二齿轮（345b）在所述高档位驱动模式下以公共速度转动为止。

11.根据权利要求7所述的变速箱（21、310），其中所述离合器致动器进一步包括：

离合器致动器，所述离合器致动器与所述致动齿轮（448）与所述档位切换机构（460）相对的表面接合，所述离合器致动器包括多个离合器致动凸片（489），所述多个离合器致动器凸片与由所述致动齿轮（448）限定的相应的多个细长弧形囊状槽（461）接合，所述离合器致动器限定多个细长弧形凹槽（490），所述多个细长弧形凹槽具有在外端（494）处渐缩成浅深度的深中央部分；

相应的多个滚动构件（492），所述滚动构件（492）被接纳在所述多个细长弧形凹槽（490）的每个凹槽内，用于沿着在所述凹槽（490）的较深中央部分和所述凹槽（490）的较浅外端（494）之间的所述细长弧形凹槽（490）运动；以及

轴向运动的中间板（478），所述轴向运动的中间板捕获所述多个滚动构件（492），所述多个滚动构件***在所述中间板（478）和所述离合器致动器之间，所述中间板（478）用于响应于所述滚动构件从所述凹槽（490）的较深中央部分向所述凹槽（490）的较浅外端（494）的运动、在第一轴向离合器位置和第二轴向离合器位置之间切换所述模式离合器。

12.根据权利要求7所述的变速箱（21、310），其中，所述离合器致动器进一步包括：

离合器致动凸轮（388b），所述离合器致动凸轮响应于所述致动齿轮（348）的转动而转动并且朝向所述模式离合器（30）轴向地运动用于接合所述模式离合器（30）；

保持器（388a），所述保持器受支承用于防止随着所述致动齿轮（348）转动，并且轴向地***在所述档位切换机构（360）和所述离合器致动凸轮（388b）之间，所述保持器（388a）限定多个细长弧形凹槽（390），所述细长弧形凹槽具有在外端（394）处渐缩成较浅深度的深中央部分；

相应的多个滚动构件（392），所述滚动构件（392）接纳在所述多个细长弧形凹槽（390）的每个凹槽内，用于沿着在所述凹槽的深中央部分和每个凹槽的外端（394）处的浅深度之间的所述细长弧形凹槽（390）运动，所述离合器致动凸轮（388b）捕获***在所述保持器（388a）和所述离合器致动凸轮（388b）之间的多个滚动构件（392），响应于所述滚动构件（392）的运动从所述凹槽（390）的深中央部分向所述凹槽的外端（394）处的浅深度的运动，所述离合器致动凸轮（388b）相对于所述保持器（388a）角向地转动并且朝向所述模式离合器（30）轴向地运动用于接合所述模式离合器（30）；以及

多个销（396），所述多个销位于所述离合器致动凸轮（388b）的表面（398）上，用于通过所述致动齿轮（348）相对于所述保持器（388a）将角向转动传动至所述离合器致动凸轮（388b），同时允许所述离合器致动凸轮（388b）相对于所述保持器（388a）进行轴向运动，在所述离合器致动凸轮（388b）和所述致动齿轮（348）之间提供自由浮动运动。

13.根据权利要求7所述的变速箱（21、310），进一步包括：

可逆电动马达（344）相对于所述纵向轴线偏轴定位；以及

齿轮系（346）由所述电动马达（344）可逆地驱动用于驱动所述致动齿轮（348、448）转动。

14.根据权利要求7所述的变速箱（21、310），进一步包括：

至少一个感测元件（323）位于所述致动齿轮（348）的外周表面上，用于检测所述致动齿轮（348）的位置；以及

发动机控制单元（321）用于响应于所述致动齿轮（348）由所述至少一个感测元件（323）所检测的位置来致动所述档位切换机构（360）和所述模式切换机构（380）。

15.一种用于组装用于四轮驱动车辆的变速箱（21、310）的方法，所述变速箱具有输入轴（15）、第一输出轴（14）和第二输出轴（16）、行星齿轮组件（20）以及模式离合器（30），所述输入轴由发动机转动地驱动并且沿着纵向轴线定位，所述第一输出轴和所述第二输出轴与前传动系和后传动系相对应，所述第一输出轴（14）沿着所述纵向轴线定位，所述行星齿轮组件用于改变在所述输入轴（15）和所述第一输出轴（14）之间的传动比，所述模式离合器沿着所述纵向轴线定位用于在两轮驱动模式和四轮驱动模式之间进行选择性地切换，所述行星齿轮组件（20）具有恒星齿轮（22）、环形齿轮（24）以及行星齿轮架（26），所述恒星齿轮固定于所述输入轴（15），所述行星齿轮架支承在所述恒星齿轮（22）和所述环形齿轮（24）之间相互啮合的多个行星齿轮（28），所述方法包括：

沿着所述纵向轴线***档位切换机构（50、360、460），用于在高档位驱动模式和低档位驱动模式之间进行切换，其中，所述第一输出轴（14）在所述高档位驱动模式期间由所述恒星齿轮（22）驱动，而在所述低档位驱动模式期间由所述行星齿轮架（26）驱动；

将所述环形齿轮（24）相对于所述行星齿轮组件（20）安装在固定的静止位置，且所述环形齿轮（24）在所述高档位驱动模式和所述低档位驱动模式期间固定；

将同步器安装于所述第一输出轴（14）以及沿着所述纵向轴线安装于所述行星齿轮组件（20）附近，所述同步器用于在所述高档位驱动模式期间使所述第一输出轴（14）与所述恒星齿轮（22）驱动地连接、而在所述低档位驱动模式期间与所述行星齿轮架（26）驱动地连接之前使所述输入轴（15）和所述第一输出轴（14）的速度同步；以及

沿着所述纵向轴线将邻近所述档位切换机构（50、360、460）的模式切换机构（56、380、480）***，所述模式切换机构（56、380、480）轴向地运动用于接合和脱离所述模式离合器（30）。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：

***离合器致动器，所述离合器致动器在扩展位置和收缩位置之间运动并且与所述模式离合器（30）接合；

连接致动齿轮（348、448），所述致动齿轮轴向地***在所述档位切换机构（360、460）和所述模式切换机构（380、480）之间，所述致动齿轮（348、448）可逆地转过预定角度的运动弧，用于在所述收缩位置和所述扩展位置之间操作所述离合器致动器，用于在脱离位置和接合位置之间致动所述模式离合器（30），并且用于在所述模式离合器（30）处于所述脱离位置时在所述低档位驱动模式和所述高档位驱动模式之间切换所述档位切换机构（360、460）；以及

连接圆筒凸轮（359、459），用于响应于所述致动齿轮（348、448）的转动而转动，所述圆筒凸轮（359、459）限定凸轮表面沟槽（357、457），所述凸轮表面沟槽具有端部部分以及在所述端部部分之间延伸的中间部分，每个端部部分与所述低档位驱动模式和所述高档位驱动模式中的一个模式相对应，并且允许在处于所述低档位驱动模式和所述高档位驱动模式中的一个模式时致动所述离合器致动器。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述模式切换机构（56）包括模式毂（42）、内部模式套筒（54）、动力传递构件（36）以及离合器致动器（76），所述模式毂联接到所述第一输出轴（14），所述内部模式套筒轴向地运动并且开花键用于通过离合器外壳（82）与所述模式离合器（30）接合，所述动力传递构件具有联接到所述第一输出轴（14）的主动齿轮（38），用于将转动动力传递到联接到所述第二输出轴（16）的从动链轮（44），并且所述离合器致动器与所述模式毂（42）接合用于使所述内部模式套筒（54）运动。