具有六个转矩传递机构的九档自动变速器

摘要

实现九个前进档变速比和一个倒档变速比的多级变速器具有两个行星齿轮组和多个啮合传动元件，所述多个啮合传动元件可包括以副轴设计布置的两个附加行星齿轮组或传动元件。在倒档变速比中以与多个传动元件中的一个相连的传动元件中的一个得到与第一前进档变速比数值相当但旋转方向相反的变速比。采用六个转矩传递机构。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有至少两个行星齿轮组和多个啮合传动元件，它们可以是两个附加的行星齿轮组或副轴设计装置。变速器采用六个转矩传递机构。

背景技术

客车包括由发动机、多级变速器以及差速器或终传动构成的传动系。多级变速器通过使发动机可以多次在其转矩范围内运行而提高车辆总体运行范围。在变速器中可以利用的前进档变速比的数量决定了发动机转矩范围重复的次数。早期的自动变速器具有两个速度范围。这严重地限制了车辆总体速度范围并因此需要可以产生较宽速度和转矩范围的相对较大的发动机。这导致发动机在巡航过程中运行在特定的耗油点，而不是运行在最大效率点。因此，手动换档(副轴变速器)是最流行的。

随着三档和四档自动变速器的产生，自动换档(行星齿轮)变速器随着公众汽车驾驶的普及而增加。这些变速器改善了车辆的操纵性能和燃料经济性。变速比数量的增加降低了变速比之间的变速比级并因此通过在正常车辆加速下使变速比变换基本上不易被操作者觉察而改善了变速器的换档品质。

已经提出前进档变速比应该增加到六个或更多。在1978年1月31日授予Polak的美国专利No.4,070,927以及在2002年7月23日授予Raghavan和Usoro的美国专利No.6,422,969中披露了六档变速器。

六档变速器与四档和五档变速器相比具有几个优点，包括改善了车辆加速性并改善了燃料经济性。尽管许多载重汽车采用具有六个或更多个前进档变速比的动力变速器，但客车仍然被制造成具有三档和四档自动变速器并且由于变速器的尺寸和复杂性而相对很少具有五档或六档装置。

在授予Raghavan、Bucknor和Usoro的美国专利No.6,623,397中披露了七档变速器。在授予Haka的美国专利No.6,425,841中披露了八档变速器。Haka的变速器利用三个行星齿轮组以及包括两个制动器和两个离合器的六个转矩传递装置以提供八个前进档变速比和倒档变速比。行星齿轮组中的一个被定位并操作以形成用于余下两个行星齿轮组的两个固定的速度输入元件。七档、八档和九档变速器与六档变速器相比进一步改善了加速性和燃料经济性。但是，与以上所述的六档变速器一样，由于复杂性、尺寸以及成本的原因阻碍了七档、八档和九档变速器的发展。

发明内容

设置多级变速器以与第一前进档变速比在量值上基本相等但在倒档变速比中方向相反的传动元件得到变速比。变速器的总体倒档变速比与变速器的第一前进档变速比在量值上基本相等并在方向上相反。优选地，齿轮齿数被选定为使得倒档和第一前进档变速比相当大以提供良好的牵引能力。

变速器具有输入元件、输出元件以及第一和第二行星齿轮组，每个行星齿轮组具有第一、第二和第三元件并在它们之间具有至少一个持续互连元件。多个啮合传动元件中的至少两个相互持续相连，所述多个啮合传动元件包括第一、第二、第三、第四、第五和第六传动元件。第四传动元件与第一传动元件持续啮合或者由其旋转支承。在此所采用的在要求保护的多个啮合传动元件中的“传动元件”包括典型的齿圈元件、太阳轮元件或行星齿轮元件并且还包括支承行星齿轮元件的支架元件。输出元件与第一行星齿轮组的元件持续相连。第一传动元件与输入元件持续相连并且第二传动元件与第二行星齿轮组的元件持续互连。第一转矩传递机构选择性接合以使第三传动元件与固定元件、输入元件或第四传动元件互连。当第一转矩传递机构被接合时，第二传动元件以第一预定变速比相对于输入元件在第一旋转方向上旋转。第二转矩传递机构选择性接合以使第五传动元件与固定元件、第四传动元件以及第六传动元件中的一个选择性接合。当第二转矩传递机构被接合时，第二传动元件以第一预定变速比相对于输入元件在相反的旋转方向上旋转。因此，可采用两个转矩传递机构形成倒档和第一前进档变速比并以具有反向旋转方向的第二传动元件提供基本上相同量值的变速比。

本发明提供六个不同的实施方式。在两个实施方式中，所述多个啮合传动元件是两个附加的行星齿轮组，从而总共采用四个行星齿轮组。在六个优选实施方式中的两个实施方式中，所述多个啮合传动元件是以副轴设计布置在输入元件和两个行星齿轮组之间的传动元件。六个示例性优选实施方式是获得与1987年8月4日授予Klemen的美国专利No.4,683,776中的九档变速器相同变速比的附加实施方式和装置。

从以下结合附图对实施本发明最佳方式的详细描述中很容易了解到本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1A是包括具有四个行星齿轮组的本发明一种实施方式的变速器的传动系的示意图；

图1B是表示图1A所示的传动系的一些操作特征的真值表；

图1C是表示图1A所示的传动系的其它操作特征的图表；

图2A是包括具有四个行星齿轮组的本发明第二实施方式的变速器的传动系的示意图；

图2B是表示图2A所示的传动系的一些操作特征的真值表；

图2C是表示图2A所示的传动系的其它操作特征的图表；

图3是包括具有四个行星齿轮组的本发明第三实施方式的变速器的传动系的示意图；

图4是包括具有四个行星齿轮组的本发明第四实施方式的变速的传动系的示意图；

图5A是具有采用以副轴设计布置的两个行星齿轮组和多个啮合传动元件的本发明第五实施方式的变速器的传动系的示意图；

图5B是表示图5A所示的传动系的一些操作特征的真值表；

图5C是表示图5A所示的传动系的其它操作特征的图表；

图6A是包含具有以副轴设计布置的两个行星齿轮组和多个啮合传动元件的本发明第六实施方式的变速器的传动系的示意图；

图6B是表示图6A所示的传动系的一些操作特征的真值表；以及

图6C是表示图6A所示的传动系的其它操作特征的图表。

具体实施方式

第一实施方式

参照附图，其中同一附图标记表示几个视图中相同或相应的部件，在图1中所示的传动系10的第一实施方式具有常规的发动机12、行星齿轮变速器14和常规的终传动机构16。与以下所述的另外五个实施方式相同，变速器14的第一前进档变速比足够小从而可以在没有变矩器的情况下运行。

行星齿轮变速器14包括与发动机12持续相连的输入元件或轴17、行星齿轮装置18、以及与终传动机构16持续相连的输出元件或轴19。行星齿轮装置18包括四个行星齿轮组20，30，40和50。

行星齿轮组20包括太阳轮元件22、齿圈元件24、以及行星架组件元件26。行星架组件元件26包括旋转安装在支架元件29上并被布置成与太阳轮元件22和齿圈元件24都处于啮合关系的多个行星齿轮27。

行星齿轮组30包括太阳轮元件32、齿圈元件34、以及行星架组件元件36。行星架组件元件36包括旋转安装在支架元件39上并被布置成与太阳轮元件32和齿圈元件34都处于啮合关系的多个行星齿轮37。

行星齿轮组40包括太阳轮元件42、齿圈元件44、以及行星架组件元件46。行星架组件元件46包括旋转安装在支架元件49上并被布置成与太阳轮元件42和齿圈元件44都处于啮合关系的多个行星齿轮47。

行星齿轮组50包括太阳轮元件52、齿圈元件54、以及行星架组件元件56。行星架组件元件56包括旋转安装在支架元件59上并被布置成与太阳轮元件52和齿圈元件54都处于啮合关系的多个行星齿轮57。

输入轴17通过与第一中间轴94持续相连的鼓轮92与太阳轮22持续相连。输出轴19与支架元件59持续相连。齿圈元件24通过互连元件70与太阳轮元件32持续相连。支架元件29与支架元件39持续相连并且通过互连元件72与齿圈元件44持续相连。互连元件72可以是一体的部件或单独的部件。支架元件49通过互连元件74与齿圈元件54持续相连。太阳轮元件42通过互连元件76与太阳轮元件52持续相连。

按照权利要求中所提及的，行星齿轮组从右到左是第一行星齿轮组50、第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组30以及第四行星齿轮组20。另外，行星齿轮组20和30组成了权利要求中提及的多个传动元件。特别地，多个传动元件中的六个传动元件如下：太阳轮元件22是第一传动元件，支架元件39是第二传动元件，齿圈元件24是第三传动元件，行星齿轮27是第四传动元件，齿圈元件34是第五传动元件，以及太阳轮32是第六传动元件。在这里所述的实施方式中，部件可以被称为具体的传动元件并被称为相同或不同编号的行星齿轮组元件(即部件可以是第三传动元件并且可以是权利要求中相应行星齿轮组的第一元件)。

太阳轮元件42通过使输入轴17与最内轴98相连的离合器60与输入轴17选择性相连。行星架元件49通过使输入轴17与第二中间轴96相连的离合器62与输入轴17选择性相连。齿圈元件24通过制动器64与变速器壳体80选择性相连。齿圈元件44通过制动器66与变速器壳体80选择性相连。齿圈元件54通过制动器68与变速器壳体80选择性相连。齿圈元件34通过制动器69与变速器壳体80选择性相连。按照权利要求中所采用的，制动器64是第一转矩传递机构并且制动器69是第二转矩传递机构。离合器60是第三转矩传递机构、离合器62是第四转矩传递机构、制动器66是第五转矩传递机构并且制动器68是第六转矩传递机构。

如图1B所示，并且特别是在其中公开的真值表中，转矩传递机构以两机构组合的方式选择性接合以提供九个前进档变速比和一个倒档变速比。转矩传递机构60，62，64，66，68和69优选是在行星齿轮变速器中通常采用的多盘式、流体致动摩擦驱动形成装置。转矩传递机构60和62是通常被称为离合器的旋转式转矩传递机构并且转矩传递机构64，66，68和69是通常被称为制动器或反作用离合器的固定式转矩传递机构。

利用制动器64和68的接合形成倒档变速比。制动器64使齿圈元件24与变速器壳体80相连，并且制动器68使齿圈元件54与变速器壳体80相连。太阳轮元件22以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29和39以与齿圈元件44相同的速度旋转。齿圈元件24和太阳轮元件32不旋转。支架元件29以由太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件49和齿圈元件54不旋转。太阳轮元件42以与太阳轮元件52相同的速度旋转。太阳轮元件42以由齿圈元件44的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴元件19以由太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组20，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定倒档变速比的数值。保持齿圈元件24固定(并通过互连元件70保持太阳轮元件32固定)的离合器64的采用导致支架元件39在与输入轴17相同的方向上旋转。假定以下的齿轮齿数，支架元件39的变速比是+0.375：太阳轮元件22具有73个齿，行星齿轮27具有26个齿，齿圈元件24具有125个齿，太阳轮元件32具有57个齿，行星齿轮37具有33个齿，以及齿圈元件34具有123个齿。

利用制动器68和69的接合形成第一前进档变速比。制动器68使齿圈元件54与变速器壳体80相连，并且制动器69使齿圈元件54与变速器壳体80相连。太阳轮元件22以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29和支架元件39以与齿圈元件44相同的速度旋转。齿圈元件24以与太阳轮元件32相同的速度旋转。齿圈元件24以由支架元件29的速度、太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。齿圈元件34不旋转。支架元件39以由太阳轮元件32的速度以及行星齿轮组30的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件49和齿圈元件54不旋转。太阳轮元件42以与太阳轮元件52相同的速度旋转。太阳轮元件42以由齿圈元件44的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴19以由太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组20，30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第一前进档变速比的数值。

太阳轮元件22在与输入轴17相同的方向上旋转，同时支架元件29和齿圈元件24在相反的方向上旋转。由于支架元件29通过互连元件72与支架元件39持续相连，因此支架元件39也在与输入元件17相反的方向上旋转。利用以上所述的齿数比，支架元件39的变速比是-0.375。因此，在与倒档变速比相比的第一前进档变速比中所得到的支架元件39的变速比量级相等但方向相反。

利用离合器60和制动器68的接合形成第二前进档变速比。离合器60使输入元件17与太阳轮元件42相连，并且制动器68使齿圈元件54与变速器壳体80相连。太阳轮元件22，42和52以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29和39以与齿圈元件44相同的速度旋转。齿圈元件24以与太阳轮元件32相同的速度旋转。齿圈元件24以由支架元件29的速度、太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件49和齿圈元件54不旋转。齿圈元件44以由太阳轮元件42的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴19以由太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组20，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第二前进档变速比的数值。

利用离合器60和69的接合形成第三前进档变速比。离合器60使输入轴17与太阳轮元件42和52相连，并且制动器69使齿圈元件34与变速器壳体80相连。太阳轮元件22，42和52以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29和支架元件39以与齿圈元件44相同的速度旋转。齿圈元件24以与太阳轮元件32相同的速度旋转。齿圈元件24以由支架元件29的速度、太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。齿圈元件34不旋转。支架元件39以由太阳轮元件32的速度以及行星齿轮组30的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件49以与齿圈元件54相同的速度旋转。支架元件49以由齿圈元件44的速度、太阳轮元件42的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴19以由齿圈元件54的速度、太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组20，30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第三前进档变速比的数值。

利用离合器60和制动器66的接合形成第四前进档变速比。离合器60使输入轴17与太阳轮元件42相连(并通过互连元件76与太阳轮元件52相连)。制动器66使齿圈元件44与变速器壳体80相连。太阳轮元件22，42和52以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29和39以及齿圈元件44不旋转。齿圈元件24以与太阳轮元件32相同的速度旋转。齿圈元件24以由太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件49以与齿圈元件54相同的速度旋转。支架元件49以由太阳轮元件42的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴19以由齿圈元件54的速度、太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第四前进档变速比的数值。

利用离合器60和制动器64的接合形成第五前进档变速比。离合器60使输入轴17与太阳轮元件42相连(并且通过互连元件76与太阳轮元件52相连)，并且制动器64使齿圈元件24与变速器壳体80相连。太阳轮元件22，42和52以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29和39以与齿圈元件44相同的速度旋转。齿圈元件24和太阳轮元件32不旋转。支架元件29以由太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件49以与齿圈元件54相同的速度旋转。支架元件49以由齿圈元件44的速度、太阳轮元件42的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴19以由齿圈元件54、太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组20，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第五前进档变速比的数值。

利用离合器60和62的接合形成第六前进档变速比。离合器60使输入轴17与太阳轮元件42和52相连。离合器62使输入轴17与支架元件49相连。在这一构造中，太阳轮元件22，42和52以及支架元件49和齿圈元件54以与输入轴17相同的速度旋转。由于齿圈元件54和太阳轮元件52以输入轴17的速度旋转，因此支架元件59并因此还有输出轴元件19也以与输入轴17相同的速度旋转。从而，在这一构造中，输入轴17和输出轴18以相同的速度旋转，并且第六前进档变速比的数值为1。

利用离合器62和制动器64的接合形成第七前进档变速比。离合器62使输入轴17与支架元件49相连，并且制动器64使齿圈元件24与变速器壳体80相连。太阳轮元件22、支架元件49以及齿圈元件54以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29和支架元件39以与齿圈元件44相同的速度旋转。齿圈元件24和太阳轮元件32不旋转。支架元件29以由太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。太阳轮元件42以与太阳轮元件52相同的速度旋转。太阳轮元件42以由齿圈元件44的速度、支架元件49的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴19以由太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组20，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第七前进档变速比的数值。

利用离合器62和制动器66的接合形成第八前进档变速比。离合器62使输入轴17与支架元件49相连，并且制动器66使齿圈元件44与变速器壳体80相连。太阳轮元件22、支架元件49以及齿圈元件54以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29，39以及齿圈元件44不旋转。齿圈元件24以与太阳轮元件32相同的速度旋转。齿圈元件24以由太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。太阳轮元件42以与太阳轮元件52相同的速度旋转。太阳轮元件42以由支架元件49的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴元件19以由齿圈元件54的速度、太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定第八前进档变速比的数值。

利用离合器62和制动器69的接合形成第九前进档变速比。离合器62使输入轴17与支架元件49相连并且制动器69使齿圈元件34与变速器壳体80相连。太阳轮元件22、支架元件49以及齿圈元件54以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件29和39以与齿圈元件44相同的速度旋转。齿圈元件24以与太阳轮元件32相同的速度旋转。齿圈元件24以由支架元件29的速度、太阳轮元件22的速度以及行星齿轮组20的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件39以由太阳轮元件32的速度以及行星齿轮组30的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。太阳轮元件42以与太阳轮元件52相同的速度旋转。太阳轮元件42以由齿圈元件44的速度、支架元件49的速度以及行星齿轮组40的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。支架元件59以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件59并因此还有输出轴元件19以由太阳轮元件52的速度以及行星齿轮组50的齿圈/太阳轮齿数比确定的速度旋转。采用行星齿轮组20，30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第九前进档变速比的数值。

如上所述，在图1B的真值表中示出了用于转矩传递机构的接合策略。该真值表还提供了采用通过图1B的实例给定的齿圈/太阳轮齿数比可以利用的变速比的实例。利用以上所述的齿轮齿数比，行星齿轮组20的齿数比值为1.71；行星齿轮组30的齿数比值为2.16；行星齿轮组40的齿数比值为1.70；以及行星齿轮组50的齿数比值为2.51。

而且，图1C中的图表描述了利用给定的齿数比样值所达到的变速比级。例如，第一和第二前进档变速比之间的变速比级是1.59，而倒档变速比和第一前进档变速比之间的变速比级是-0.11。应该指出，单级和双级前进档变速比的互换以及前进档/倒档变速比的互换是单一转换变化。

第二实施方式

图2A表示传动系110具有常规的发动机12、行星齿轮变速器114。行星齿轮变速器114包括与发动机12持续相连的输入轴17、行星齿轮装置118、以及与终传动机构16持续相连的输出轴19。行星齿轮装置118包括四个行星齿轮组120，130，140和150。

行星齿轮组120包括太阳轮元件122、齿圈元件124、以及行星架组件元件126。行星架组件元件126是复合型的并包括旋转安装在支架元件129上并被布置成与太阳轮元件122和行星齿轮128都处于啮合关系的多个行星齿轮127。行星齿轮128被布置成与行星齿轮127和齿圈元件124处于啮合关系。

行星齿轮组130包括太阳轮元件132、齿圈元件134、以及行星架组件元件136。行星架组件元件136包括旋转安装在支架元件139上并被布置成与太阳轮元件132和齿圈元件134都处于啮合关系的多个行星齿轮137。

行星齿轮组140包括太阳轮元件142、齿圈元件144、以及行星架组件元件146。行星架组件元件146包括旋转安装在支架元件149上并被布置成与太阳轮元件142和齿圈元件144都处于啮合关系的多个行星齿轮147。

行星齿轮组150包括太阳轮元件152、齿圈元件154、以及行星架组件元件156。行星架组件元件156包括旋转安装在支架元件159上并被布置成与太阳轮元件152和齿圈元件154都处于啮合关系的多个行星齿轮157。

行星齿轮装置118还包括六个转矩传递机构160，162，164，166，168和169。转矩传递机构160和162是通常被称为离合器的旋转式转矩传递机构。转矩传递机构164，166，168和169是通常被称为制动器或反作用离合器的固定式转矩传递机构。

输入轴17通过鼓轮192和第一中间轴194与太阳轮122持续相连，并且输出轴19与支架元件159持续相连。支架元件129通过互连元件170与齿圈元件134持续相连。太阳轮元件122通过互连元件172与太阳轮元件132持续相连。支架元件139通过互连元件174与齿圈元件144持续相连。支架元件149通过互连元件176与齿圈元件154持续相连。太阳轮元件142通过互连元件178与太阳轮元件152持续相连。

太阳轮元件142(并由于互连元件178还有太阳轮元件152)通过离合器160经由最内轴198与输入轴17选择性相连。支架元件149通过离合器162经由第二中间轴196与输入轴17选择性相连。齿圈元件134通过制动器164与变速器壳体180选择性相连。齿圈元件144通过制动器166与变速器壳体180选择性相连。齿圈元件154通过制动器168与变速器壳体180选择性相连。齿圈元件124通过制动器169与变速器壳体180选择性相连。

按照权利要求中所采用的，制动器164是第一转矩传递机构，制动器169是第二转矩传递机构。离合器160是第三转矩传递机构、离合器162是第四转矩传递机构、制动器166是第五转矩传递机构并且制动器168是第六转矩传递机构。另外，行星齿轮组从右到左排序第一、第二、第三以及第四行星齿轮组分别为150，140，130和120。对于在权利要求中提及的多个传动元件，太阳轮元件122是第一传动元件，支架元件139是第二传动元件，齿圈元件134是第三传动元件，行星齿轮127是第四传动元件，齿圈元件124是第五传动元件，以及太阳轮132是第六传动元件。对于行星齿轮组120，130的元件编号，太阳轮元件122是行星齿轮组120的第一元件，支架元件129是行星齿轮组120的第二元件并且齿圈元件124是行星齿轮组120的第三元件。类似地，支架元件139是行星齿轮组130的第一元件。太阳轮元件132和齿圈元件134是行星齿轮组130以任意排序的第二和第三元件。

值得注意地，如图2B的真值表所示，转矩传递机构164和168被接合以形成倒档变速比并且转矩传递机构168和169被接合以形成第一前进档变速比。假定以下齿数：太阳轮元件122具有67个齿，行星齿轮127，128每个具有26个齿，齿圈元件124具有125个齿，太阳轮元件132具有73个齿，行星齿轮137具有26个齿并且齿圈元件134具有125个齿，在倒档变速比中，利用采用制动器164保持固定的齿圈元件134并利用持续相连的支架元件139，支架139相对于输入元件17以+0.375的变速比旋转。在第一前进挡变速比中，采用制动器168和169齿圈124保持固定，支架元件129以与齿圈元件134相同的速度旋转并且太阳轮元件122和132以相同的速度旋转。因此，支架元件139相对于输入元件17具有-0.371的变速比；即支架元件139的变速比与倒档变速比的量值基本上相等但具有相反的方向。

图2B的真值表描述了所采用的在图2A所示的行星齿轮装置118中提供九个前进档变速比和倒档变速比的接合顺序。如对图1A的构造所示并所述，本领域技术人员从图2B的真值表中将会认识到如何通过行星齿轮组120，130，140和150形成所示的变速比。

图2B的真值表还提供了变速器变速比的实例，这些变速比可以通过图2A所示的行星齿轮组采用以下齿数比样值来得到：行星齿轮组120的齿数比值是1.86；行星齿轮组130的齿数比值是1.71；行星齿轮组140的齿数比值是1.70；行星齿轮组150的齿数比值是2.51。

图2C中还示出了前进档方向单级变速比之间以及倒档到第一前进档变速比级之间的变速比级。例如，第一到第二级变速比是1.64。还应该指出，单级和双级前进档变速比的互换以及前进档/倒档的变换是单一转换变化。

第三实施方式

转到图3，传动系210包括发动机12、行星齿轮变速器214和终传动机构16。行星齿轮变速器214包括与发动机12持续相连的输入轴17、行星齿轮装置218、以及与终传动机构16持续相连的输出轴19。行星齿轮装置218包括四个行星齿轮组220，230，240和250。

行星齿轮组220包括太阳轮元件222、齿圈元件224、以及行星架组件元件226。行星架组件元件226是复合型的并包括旋转安装在支架元件129上的行星齿轮227和228。行星齿轮227被布置成与太阳轮元件222和行星齿轮228处于啮合关系。行星齿轮228被布置成与行星齿轮227和齿圈元件224处于啮合关系。

行星齿轮组230包括太阳轮元件232、齿圈元件234、以及行星架组件元件236。行星架组件元件236包括旋转安装在支架元件239上并被布置成与太阳轮元件232和齿圈元件234都处于啮合关系的多个行星齿轮237。

行星齿轮组240包括太阳轮元件242、齿圈元件244、以及行星架组件元件246。行星架组件元件246包括旋转安装在支架元件249上并被布置成与太阳轮元件242和齿圈元件244都处于啮合关系的多个行星齿轮247。

行星齿轮组250包括太阳轮元件252、齿圈元件254、以及行星架组件元件256。行星架组件元件256包括旋转安装在支架元件259上并被布置成与太阳轮元件252和齿圈元件254都处于啮合关系的多个行星齿轮257。

行星齿轮装置218还包括六个转矩传递机构260，262，264，266，268和269。转矩传递机构260，262和264是通常被称为离合器的旋转式转矩传递机构。转矩传递机构266，268和269是通常被称为制动器或反作用离合器的固定式转矩传递机构。

输入轴17通过鼓轮292和第一中间轴294与太阳轮222持续相连。输出轴19与支架元件259持续相连。支架元件229通过互连元件270与太阳轮元件232持续相连。支架元件239通过互连元件272与齿圈元件244持续相连。支架元件249通过互连元件274与齿圈元件254持续相连。太阳轮元件242通过互连元件276与太阳轮元件252持续相连。

太阳轮元件242(并因此还有太阳轮元件252)通过离合器260经由最内轴298与输入轴17选择性相连。支架元件249通过离合器262经由第二中间轴296与输入轴17选择性相连。支架元件229通过离合器264与输入轴17选择性相连。齿圈元件244通过制动器266与变速器壳体280选择性相连。齿圈元件254通过制动器268与变速器壳体280选择性相连。齿圈元件224通过制动器269与变速器壳体280选择性相连。

按照权利要求中所采用的，离合器264是第一转矩传递机构，制动器269是第二转矩传递机构。离合器260是第三转矩传递机构、离合器262是第四转矩传递机构、制动器266是第五转矩传递机构并且制动器268是第六转矩传递机构。另外，行星齿轮组从右到左排序第一、第二、第三以及第四行星齿轮组分别为250，240，230和220。对于在权利要求中提及的多个传动元件，太阳轮元件222是第一传动元件，支架元件239是第二传动元件，支架元件229是第三传动元件，行星齿轮227是第四传动元件，齿圈元件224是第五传动元件，以及太阳轮232是第六传动元件。对于行星齿轮组的元件编号，太阳轮元件222是行星齿轮组220的第一元件，支架元件129是行星齿轮组220的第二元件并且齿圈元件224是行星齿轮组220的第三元件。支架元件239是行星齿轮组230的第一元件。太阳轮元件232和齿圈元件234是第二和第三元件。

转矩传递机构260，262，264，266，268和269以与图1B和2B的真值表中类似编号的转矩传递机构相同的规则和顺序被接合，以形成一个倒档变速比和九个前进档变速比。转矩传递机构264和268被接合以形成倒档变速比并且转矩传递机构268和269被接合以形成第一前进档变速比。假定行星齿轮组220和230具有以下齿数：太阳轮元件222具有63个齿，行星齿轮227，228每个具有28个齿，齿圈元件224具有125个齿，太阳轮元件232具有73个齿，行星齿轮237具有26个齿并且齿圈元件234具有125个齿，则在倒档变速比中，利用与太阳轮元件222直接相连的输入轴17并利用与太阳轮元件232持续相连的支架元件229，行星齿轮组220的所有元件以及太阳轮元件232以与输入轴17相同的方向和相同的速度旋转。支架元件239相对于输入轴17以+0.375的变速比旋转。在第一前进档变速比中，利用保持固定的齿圈元件224，支架元件239相对于输入元件17以-0.375的变速比旋转。即支架元件239在第一前进档中以与倒档变速比方向相反但量值基本相等的变速比旋转。

第四实施方式

转到图4，传动系310包括发动机12、行星齿轮变速器314和终传动机构16。行星齿轮变速器314包括与发动机12持续相连的输入轴17、行星齿轮装置318、以及与终传动机构16持续相连的输出轴19。行星齿轮装置318包括四个行星齿轮组320，330，340和350。

行星齿轮组320包括太阳轮元件322、齿圈元件324、以及行星架组件元件326。行星架组件元件326是复合型的并包括旋转安装在支架元件329上并被布置成与太阳轮元件322和行星齿轮328都处于啮合关系的多个行星齿轮327。行星齿轮328被布置成与行星齿轮327和齿圈元件324处于啮合关系。

行星齿轮组330包括太阳轮元件332、齿圈元件334、以及行星架组件元件336。行星架组件元件336包括旋转安装在支架元件339上并被布置成与太阳轮元件332和齿圈元件334都处于啮合关系的多个行星齿轮337。

行星齿轮组340包括太阳轮元件342、齿圈元件344、以及行星架组件元件346。行星架组件元件346包括旋转安装在支架元件349上并被布置成与太阳轮元件342和齿圈元件344都处于啮合关系的多个行星齿轮347。

行星齿轮组350包括太阳轮元件352、齿圈元件354、以及行星架组件元件356。行星架组件元件356包括旋转安装在支架元件359上并被布置成与太阳轮元件352和齿圈元件354都处于啮合关系的多个行星齿轮357。

行星齿轮装置318还包括六个转矩传递机构360，362，364，366，368和369。转矩传递机构360和362是通常被称为离合器的旋转式转矩传递机构。转矩传递机构364，366，368和369是通常被称为制动器或反作用离合器的固定式转矩传递机构。

输入轴17与支架元件329持续相连，并且输出轴19与支架元件359持续相连。支架元件329通过也可以被称为最外套筒394的互连元件370与太阳轮元件332持续相连。太阳轮元件322通过互连元件372与齿圈元件334持续相连。支架元件349通过互连元件376与齿圈元件354持续相连。太阳轮元件342通过互连元件378与太阳轮元件352持续相连。

输入轴17通过离合器360与太阳轮元件342(并因此经由互连元件378与太阳轮元件352)选择性相连太阳轮元件342，所述离合器360通过最内轴398使输入轴17与太阳轮元件342相连。输入轴17通过采用离合器362与支架元件349选择性相连，所述离合器362使输入轴17与中间轴396相连。

按照权利要求中所提及的，行星齿轮组320和330包括多个传动元件。支架元件329是第二传动元件，支架元件339是第二传动元件，齿圈元件334是第三传动元件，行星齿轮327是第四传动元件，齿圈元件324是第五传动元件，以及太阳轮332是第六传动元件。对于在权利要求中提及的行星齿轮组320和330的第一、第二和第三传动元件，支架元件329是行星齿轮组320的第一元件，太阳轮元件322是行星齿轮组320的第二元件并且齿圈元件324是行星齿轮组320的第三元件。支架元件339是行星齿轮组330的第一元件，并且太阳轮元件332和齿圈元件334是行星齿轮组330的第二和第三元件。对于权利要求中的变速器314的转矩传递机构，制动器364是第一转矩传递机构，制动器364是第二转矩传递机构。离合器360是第三转矩传递机构、离合器362是第四转矩传递机构、制动器366是第五转矩传递机构并且制动器368是第六转矩传递机构。

值得注意的是，尽管没有提出变速器314的真值表，但转矩传递机构以与图1B和2B的真值表中类似编号的转矩传递机构相同的规则和顺序被接合，以形成一个倒档变速比和九个前进档变速比。转矩传递机构364和368被接合以形成倒档变速比并且转矩传递机构368和369被接合以形成第一前进档变速比。假定以下齿轮齿数：太阳轮元件322具有58个齿，行星齿轮327，328每个具有31个齿，齿圈元件324具有125个齿，太阳轮元件332具有73个齿，行星齿轮337具有26个齿并且齿圈元件334具有125个齿，在倒档变速比中，利用保持固定的齿圈元件334并因此还有太阳轮元件322，支架元件339以0.375的变速比在与输入轴17相同的方向上旋转。在第一前进档变速比中，利用齿圈元件324保持固定，支架元件339以-0.361的变速比即与倒档变速比方向相反并且量值基本上相等地旋转。

第五实施方式

转到图5A，传动系410包括发动机12、行星齿轮变速器414和终传动机构16。行星齿轮变速器414包括与发动机12持续相连的输入轴17、行星齿轮装置418、以及与终传动机构16持续相连的输出轴19。行星齿轮装置418包括两个行星齿轮组440和450。

行星齿轮组440包括太阳轮元件442、齿圈元件444、以及行星架组件元件446。行星架组件元件446包括旋转安装在支架元件449上并被布置成与太阳轮元件442和齿圈元件444都处于啮合关系的多个行星齿轮447。

行星齿轮组450包括太阳轮元件452、齿圈元件454、以及行星架组件元件456。行星架组件元件456包括旋转安装在支架元件459上并被布置成与太阳轮元件452和齿圈元件454都处于啮合关系的多个行星齿轮457。

多个啮合传动元件布置在输入轴17和行星齿轮组440和450之间。特别地，传动元件421与输入元件17持续相连并且与传动元件423啮合，所述传动元件423与副轴492一起旋转。转矩传递机构460选择性接合以使传动元件421和输入元件17通过最内轴496与太阳轮元件442相连。转矩传递机构462选择性接合以使传动元件421和输入轴17通过中间轴494与支架元件449相连。筒形轴498和499绕副轴492同轴旋转。传动元件429与筒形轴498一起旋转。传动元件433与筒形轴499一起旋转。转矩传递机构469选择性接合以使筒形轴498并因此还有传动元件429与副轴492相连以与其共同旋转。类似地，转矩传递机构464选择性接合以使筒形轴499和传动元件433与副轴492相连以与其共同旋转。当转矩传递机构469接合时，转矩从副轴492传递到与传动元件429啮合的传动元件427并传递到与传动元件427啮合的传动元件425。当转矩传递机构464接合时，转矩从副轴492传递到与传动元件433啮合的传动元件431。传动元件425和431与互连元件470一起旋转，传动元件425和431通过互连元件470与齿圈元件444持续互连。互连元件470可以是一体的部件或单独的部件。支架元件449通过互连元件472与齿圈元件454持续相连。太阳轮元件442通过互连元件474与太阳轮元件452持续相连。

按照权利要求中所采用的，传动元件421是多个传动元件中的第一传动元件。传动元件431是第二传动元件，传动元件433是第三传动元件，传动元件423是第四传动元件，以及传动元件429是第五传动元件。传动元件422是第六传动元件并且传动元件427是第七传动元件。对于权利要求中转矩传递机构的编号，离合器464是第一转矩传递机构，离合器469是第二转矩传递机构，离合器460是第三转矩传递机构，离合器462是第四转矩传递机构，制动器466是第五转矩传递机构，以及制动器468是第六转矩传递机构。另外，行星齿轮组450被认为是第一行星齿轮组，以及行星齿轮组440被认为是第二行星齿轮组。

图5B的真值表描述所采用的在图5A所示的变速器414中提供九个前进档变速比和一个倒档变速比的接合顺序。图5B的真值表还提供了变速比实例，这些变速比实例可以通过图5A所示的变速器414采用以下齿数样值来得到：传动元件421具有50个齿，传动元件423具有50个齿，传动元件429具有20个齿，传动元件427具有20个齿，传动元件425具有52个齿，传动元件431具有67个齿，以及传动元件433具有25个齿。为了形成倒档变速比，转矩传递机构464和468被接合。利用转矩传递机构464的接合，转矩从输入轴17通过啮合传动元件421和423被传递到传动元件433，传动元件433通过采用转矩传递机构464与副轴492接合以与其共同旋转。传动元件433与传动元件431啮合以将转矩传递到齿圈元件444。本领域技术人员根据参照图1A对变速器14的描述将会清楚地认识到通过第一和第二行星齿轮组440和450的动力流。利用以上所述的齿轮齿数，传动元件431(权利要求中的第二传动元件)相对于输入轴17的变速比是+0.373。

为了形成第一前进档变速比，转矩传递机构469和468接合。通过转矩传递机构469(在权利要求中被称为第二转矩传递机构)的接合，转矩从输入轴17通过啮合传动元件421和423被传递到副轴492并通过筒形轴498的接合被传递到传动元件429以与副轴492共同旋转。转矩通过传动元件429传到啮合传动元件427和啮合传动元件425进而通过互连元件470传到齿圈元件444。在第一前进档变速比中，与互连元件470一起旋转的传动元件431的变速比是-0.386；即与倒档变速比量值基本上相等但方向相反。在图5B的真值表中描述了余下第二到第九前进档变速比的形成。本领域技术人员通过图5B所示的接合策略将会很容易地认识到通过变速器414的动力流。在图5B的真值表中示出了通过变速器414得到的-5.23的变速器倒档变速比和5.23的变速器第一前进档变速比。另外，图5C表示通过变速器414得到的8.86的变速比范围并且还得到各个变速比级，例如第一和第二前进档变速比之间的变速比级是1.53。

第六实施方式

转到图6A，传动系510包括发动机12、行星齿轮变速器514和终传动机构16。行星齿轮变速器514包括与发动机12持续相连的输入轴17、行星齿轮装置518、以及与终传动机构16持续相连的输出轴19。行星齿轮装置518包括两个行星齿轮组540和550。

行星齿轮组540包括太阳轮元件542、齿圈元件544、以及行星架组件元件546。行星架组件元件546包括旋转安装在支架元件549上并被布置成与太阳轮元件542和齿圈元件544都处于啮合关系的多个行星齿轮547。

行星齿轮组550包括太阳轮元件552、齿圈元件554、以及行星架组件元件556。行星架组件元件556包括旋转安装在支架元件559上并被布置成与太阳轮元件552和齿圈元件554都处于啮合关系的多个行星齿轮557。按照在权利要求中所提及的，行星齿轮组550是第一行星齿轮组并且行星齿轮组540是第二行星齿轮组。

多个啮合传动元件布置在输入轴17和行星齿轮组540和550之间。特别地，第一传动元件421与输入元件17持续相连并且与传动元件523啮合，所述传动元件523与副轴592相连以共同旋转。另一传动元件525也与传动元件521啮合。传动元件525与第二副轴592相连以共同旋转。筒形轴598绕第一副轴591同轴布置并具有与其相连以共同旋转的传动元件533。传动元件533与传动元件531持续啮合。传动元件531与互连元件570一起旋转，所述互连元件570还与齿圈元件544持续相连。类似地，筒形轴599绕第二副轴592同轴布置并具有与其相连以共同旋转的传动元件535。传动元件535还与传动元件529啮合，所述传动元件529与筒形轴598相连以与其共同旋转(传动元件535和传动元件529的啮合由虚线示出)。在权利要求中被称为第一转矩传递机构的转矩传递机构564选择性接合以使传动元件523与筒形轴598相连以共同旋转并因此将转矩从第一传动元件521传递到传动元件523以及传动元件529和533。同样，在权利要求中被称为第二转矩传递机构的转矩传递机构569选择性接合以使传动元件525与筒形轴599相连以与其共同旋转并将转矩从传动元件525通过传动元件535传递到传动元件529。作为离合器并在权利要求中被称为第三转矩传递机构的另一个转矩传递机构560选择性接合以使输入轴17和传动元件521与最内轴596相连，所述最内轴596与太阳轮元件542和552持续相连。在权利要求中被称为第四转矩传递机构的转矩传递机构562选择性接合以使输入轴17和传动元件521与中间筒形轴594相连并与支架元件549相连，所述支架元件549与中间筒形轴594持续相连。第五转矩传递机构566选择性接合以使齿圈元件544与固定的变速器壳体580相连。第六转矩传递机构568选择性接合以使齿圈元件554与变速器壳体580相连。互连元件572使支架元件549与齿圈元件554持续相连。互连元件574使太阳轮元件542与太阳轮元件552持续相连。

按照权利要求中所提及的，对于多个啮合传动元件，传动元件521是第一传动元件，传动元件531是第二传动元件，传动元件533是第三传动元件，传动元件523是第四传动元件，传动元件535是第五传动元件，以及传动元件525是第六传动元件。

图6B的真值表描述所采用的在图6A所示的变速器514中提供九个前进档变速比和一个倒档变速比的接合顺序。图6B的真值表还提供了变速比实例，这些变速比实例可以通过图6A所示的变速器514采用以下齿数样值来得到：传动元件521具有50个齿，传动元件523具有50个齿，传动元件529具有50个齿，传动元件533具有25个齿，传动元件531具有67个齿，传动元件525具有50个齿，传动元件535具有50个齿。

为了形成图6B所示的倒档变速比，转矩传递机构564和568被接合。通过接合转矩传递机构564的接合，转矩从输入轴17通过啮合传动元件521和525被传递到筒形轴598、传动元件529、533。传动元件533与传动元件531的啮合，将转矩传递到互连元件570。在反转速比中，传动元件531的变速比相对于输入轴17为0.373。

为了形成第一前进档变速比，转矩传递机构569和568被接合。利用转矩传递机构569的接合，转矩从传动元件525被传递到筒形轴599。因此，转矩从输入轴17通过啮合传动元件521和525被传递到筒形轴599并因此被传递到传动元件535、传动元件529、传动元件533以及传动元件531进而被传递到与其持续旋转的互连元件570。因此，利用以上所述的齿轮齿数样值，转矩被设置传动元件531上以相对于输入轴17具有-0.373的变速比。因而，在倒档和第一前进档变速比之间在传动元件531上得到量值基本上相等但方向相反的变速比。参照图6B的真值表，其示出变速器倒档变速比是-5.39并且变速器的第一前进档变速比是5.39。本领域技术人员根据根据参照图1A对倒档和第一前进档变速比以及其它变速比的说明将会清楚地认识到图6B所示的第二到第九前进档变速比以及得到这些变速比的动力流。

参照图6C，利用图6A的变速器514得到第一和第九前进档变速比之间的总体变速比范围是9.14。另外，示出了相邻前进档变速比之间以及倒档和第一前进档变速比之间的变速比级。

以上六个示例性优选的变速器实施方式中的每个在倒档变速比中以与第一前进档变速比数值基本相等但旋转方向相反的传动元件获得变速比。在每个示例性实施方式中得到九个总体前进档变速比。每个实施方式具有两个行星齿轮组和包括以副轴设计布置的两个附加行星齿轮组或齿轮的多个啮合传动元件。

尽管已经详细描述了实施本发明的最佳方式，但那些熟悉本发明所涉及的领域的人将会在附加权利要求的范围内想到用于实施本发明的多种备选设计和实施方式。