CN1916443B - 多级自动变速器 - Google Patents

Abstract

一种自动变速器，包括第一、二动力路线、双行星齿轮单元、第一、二、三、四离合器、第一、二制动器，其中第一动力路线产生输入轴速度与其输出轴速度的第一比值，第二动力路线产生输入轴速度与其输出轴速度的第二比值，第二比值小于第一比值；双行星齿轮组包括第一、二、三、四部件，第二部件与输出轴固定在一起；第一离合器通过第一动力路线可操纵地连接第一部件和输入轴；第二离合器通过第一动力路线可操纵地连接第四部件和输入轴；第三离合器通过第二动力路线可操纵地连接第三部件行星齿轮架和输入轴；第四离合器通过第二动力路线可操纵地连接第四部件和输入轴；第一制动器可操纵地抑制第四部件的旋转；第二制动器可操纵地抑制第三部件的旋转。

Description

多级自动变速器 

技术领域

本发明涉及机动车所用的自动变速器的领域。更具体地说，本发明涉及这类变速器中齿轮、离合器、制动器的传动设置及其相互之间的连接关系。 

背景技术

第5,106,352号美国专利记载了一种机动车的多级自动变速器，其包括提供两个固定传动比的两组平行齿轮组。第二传动比大于第一传动比。使用第一固定传动比的第一动力路线包括第一控制离合器和第二控制离合器，使用第二固定传动比的第二动力路线包括第三控制离合器。该变速器的一些实施例中包括双行星齿轮组，而其他实施例中公开了拉威挪式齿轮组、第一控制制动器和第二控制制动器。另外，输入轴和输出轴还可以排成直线，两个传动比中的一个是直接驱动。 

可选式驱动轴减速比用来改善重型卡车的牵引性能。虽然车辆负载时较大的驱动轴减速比会改进车辆的起动力，但是这些驱动轴减速比所产生的燃料经济性却比较低，即使车辆无负载时也是如此，而且多个驱动轴减速比还导致车辆的装配过程更加复杂。在北美目前设有两档分动箱的4×4车型中，4×4卡车的驾驶员很少使用低速档。除非车辆停下来，否则选择多个分动箱上的低速档和高速档操纵的分动箱离合机构是不能切换的。 

发明内容

本发明的变速器属于紧凑型变速器，包括最低数量的摩擦元件，并提供了间隔合理的传动比。该变速器只需要两个制动元件和四个旋转离合器就能产生8个前进速度、5个低速传动比、1个直接比、2个超速前进传动比、1个高传动比倒档和1个低传动比倒档。

本变速器提供两种传动模式。一种模式可能取代可选式驱动轴减速比和/或取代两档分动箱。该变速器产生低速一档，其传动比约为6.2，在车辆负载例如牵引一辆拖车时用于起动车辆，或者用作低速起动档供4x4低速操纵。另外，4x4驱动系统的驾驶员将能在最大扭矩时从低速切换至高速。 

当驾驶员要求正常起动模式时，变速器会提供具有传统第一齿轮起动传动比约3.5的2档。2-8档所产生的7个传动比提供了传动比范围达5.0以上的比值接近的变速箱。 

本变速器在正常驱动模式下能提供很好的燃油经济性。4x4型车辆的选档开关可能有4x2、4x4高和4x4低模式，但也可能有诸如4x4自动、拖车牵引和雪地模式等附加功能。这些模式可以通过开启变速器的一、二或三档，并使用4x4按需操纵离合器(on-demand clutch)的关闭、待命或应用模式来获得。两个倒档速度在这些模式中也是可用的。 

双行星齿轮单元可以包括拉威挪式齿轮组或改进后的辛普森式齿轮组。 

本发明的多级自动变速器包括： 

输入轴； 

输出轴； 

第一动力路线，其产生输入轴速度与第一动力路线输出轴速度的第一比值； 

第二动力路线，其产生输入轴速度与第二动力路线输出轴速度的第二比值，第二比值小于第一比值； 

与第一、第二、第三和第四部件固定在一起的双行星齿轮单元，第二部件与输出轴固定在一起；双行星齿轮单元进一步包括： 

第二齿轮单元，其包括与第四部件固定在一起的第二太阳齿轮、第二内齿圈、与第二太阳齿轮和第二内齿圈相啮合的行星齿轮，以及可旋转地支承第二行星齿轮并与第三部件固定在一起的第二行星齿轮架，其中上述第二内齿圈中的一个内齿圈与输出轴和第二部件固定在一起， 

所述双行星齿轮单元进一步包括： 

第三齿轮单元，其包括与第二太阳齿轮和第四部件固定在一起的第三太阳齿轮、与第一部件固定在一起的第三内齿圈、与第三太阳齿轮和第三 内齿圈相啮合的行星齿轮，以及可旋转地支承第三行星齿轮并与其他第二内齿圈固定在一起的第三行星齿轮架； 

第一离合器，其通过第一动力路线可操纵地连接第一部件和输入轴； 

第二离合器，其通过第一动力路线可操纵地连接第四部件和输入轴； 

第三离合器，其通过第二动力路线可操纵地连接第三部件行星齿轮架和输入轴； 

第四离合器，其通过第二动力路线可操纵地连接第四部件和输入轴； 

第一制动器，其可操纵地抑制第四部件的旋转；以及 

第二制动器，其可操纵地抑制第三部件的旋转。 

附图说明

根据附图及以下对优选实施例的详细说明，本发明的上述及其他优点对所属技术领域的技术人员来说将显而易见，其中： 

图1是本发明的加装有改进的辛普森式齿轮单元的变速器的传动设置的示意图； 

图2是表示各前进档、倒档传动比所对应的控制图1中的变速器和各齿轮优选传动比的离合器与制动器的操纵状态表； 

图3是本发明的加装有拉威挪式齿轮单元的变速器的传动设置的示意图； 

图4是表示图3中的变速器的各传动比和各齿轮传动比所对应的离合器和制动器的操纵状态表。 

具体实施方式

现在参照附图，图1为本发明的自动变速器的传动设置的示意图。液力变矩器10包括与内燃机曲轴14相连的泵轮12、叶片式涡轮16和叶片式导轮18。该泵轮、涡轮和导轮形成一条环形的液体流动路线，泵轮以此与涡轮液压可动连接。导轮18可旋转地支承在固定不动的导轮套轴20上，尽管导轮可以朝泵轮旋转的反方向自由旋转，但是超越离合器22将导轮固定在轴20上，使导轮不能朝该反方向旋转。 

液力变矩器包括设于其泵轮壳体25内的锁止离合器24。当离合器24接合时，涡轮、泵轮与变速器输入轴28机械连接；当离合器24分离时，涡轮和泵轮的机械连接被断开，变为液压可动连接。液力变矩器中的液体由油泵总成输出轴(图中未表示)供应，而后又回到与油泵入口液压连接 的油槽中。 

行星齿轮系统包括第一、第二和第三齿轮单元32、34和36。第一齿轮单元32是一个复合式行星齿轮单元，包括太阳齿轮38、内齿圈40、行星齿轮架42和两组支承在行星齿轮架42上、与太阳齿轮38和内齿圈40相啮合的行星齿轮44、45。其中行星齿轮44与内齿圈40啮合，而行星齿轮45与太阳齿轮38、行星齿轮44啮合。 

第二齿轮单元34包括太阳齿轮46、轴向相隔的第一和第二内齿圈48、49、行星齿轮架50，以及可旋转地支承在行星齿轮架50上、与太阳齿轮46、内齿圈48、49相啮合的行星齿轮52。 

固定在行星齿轮架50上，并在第一内齿圈48和第二内齿圈49之间径向延伸的部件51，与离合器可驱动地连接。这样，行星齿轮架50就通过离合器68的接合，与输入轴28相联系，同时第二齿轮单元34的第一内齿圈48固定在输出轴29上，用于和输出轴一起连续旋转。 

第三齿轮单元36包括太阳齿轮54、内齿圈56、行星齿轮架58，以及可旋转地支承在行星齿轮架58上、与太阳齿轮54、内齿圈56相啮合的行星齿轮60。 

第一齿轮单元32的太阳齿轮38被固定住，不能旋转。第一齿轮单元32的行星齿轮架42与输入轴28可驱动地连接。第二齿轮单元34的第一内齿圈48与输出轴29可驱动地连接。第二齿轮单元34的第二内齿圈49与第三齿轮单元36的行星齿轮架58可驱动地连接。行星齿轮架42与离合器70连续可驱动地连接。第二齿轮单元34的太阳齿轮46与第三齿轮单元36的太阳齿轮54固定在一起。 

第一齿轮单元32的内齿圈40与离合器64、66连续可驱动地连接。离合器64使内齿圈40和内齿圈56之间交替地可驱动地连接和断开。离合器66使内齿圈40和相互固定在一起、作为一个单元旋转的太阳齿轮46、54之间交替地可驱动地断开和连接。 

第二齿轮单元34的行星齿轮架50与离合器68连续可驱动地连接，输入轴28也与离合器68连续可驱动地连接，这样离合器68就使行星齿轮架50与输入轴28之间交替地可驱动地连接和断开。 

第一齿轮单元32的行星齿轮架42与离合器70连续可驱动地连接，太阳齿轮46、54也与离合器70连续可驱动地连接，这样离合器70就使行星齿轮架42与太阳齿轮46、54之间交替地可驱动地断开和连接。 

当第一摩擦制动器72接合时，太阳齿轮46、54最好固定在变速器壳体71上，其旋转被抑制，当制动器72分离时，这些太阳齿轮被放开用于自由旋转。第二摩擦制动器74的接合使行星齿轮架50固定在变速器壳体71上，其旋转被抑制。制动器74的分离使行星齿轮架50被放开用于自由独立旋转。 

离合器64、66、68、70和制动器72、74最好为具有几组相互间插的摩擦片与隔板的液压驱动摩擦装置，其中摩擦片与离合器或制动器的一个元件相固定，而隔板与离合器或制动器的另一个元件相固定。当驱动各摩擦元件的伺服机构液压缸内的液压增加时，伺服机构活塞移动，推动各摩擦元件的摩擦片与隔板相互摩擦接触，从而使与上述离合器或制动器的元件固定在一起的齿轮单元的组件之间可驱动地连接。当伺服机构液压缸内的压力释放后，离合器或制动器分离，各组件得以自由独立旋转。第4,943,921号美国专利记载并图示出能在本发明的变速器中使用的液压驱动式摩擦离合器和制动器的实例。 

图1所示实施例中传动比大于1的第一动力路线通过离合器64使齿轮单元32的内齿圈40，第一动力路线输出轴，与第三齿轮单元36的内齿圈56可驱动地连接，并通过离合器66使内齿圈40与太阳齿轮46、54连接。传动比小于第一固定传动比的第二动力路线通过离合器68使输入轴28与行星齿轮架50可驱动地连接，并通过离合器70使输入轴28与太阳齿轮46、54可驱动地连接。另外，可以用第一副轴齿轮组和第二副轴齿轮组来代替齿轮单元32，第一副轴齿轮组具有与输入轴28固定在一起的第一行星齿轮和与该行星齿轮啮合并与第一离合器64和第二离合器66相连的第一齿轮，第二副轴齿轮组具有与输入轴28固定在一起的第二行星齿轮和与该第二行星齿轮啮合并与第三离合器68相连的第二齿轮，这样第二副轴齿轮组的传动比要比第一副轴齿轮组产生的传动比大。 

齿轮单元34、36形成的双行星齿轮单元包括四个部件A、B、C、D。第一部件A包括齿轮单元36的内齿圈56和连接离合器64与内齿圈56的部件。第二部件B包括行星齿轮架58、输出轴29和内齿圈48、49，它们因内齿圈49与行星齿轮架58固定在一起而作为一个单元旋转。第三部件C包括齿轮单元34的行星齿轮架50。第四部件D包括相互固定在一起 作为一个单元旋转的齿轮单元34、36的太阳齿轮46和54，以及连接离合器66、70、72和太阳齿轮46、54的部件。 

一个可选的的单向超越离合器80位于行星齿轮架50与变速器壳体71之间，与制动器74平行排列，它在倒档扭矩情况下，即动力从输出轴29传给输入轴28，例如车辆下坡滑行时，可产生驱动连接。当离合器80产生驱动连接时，即使行星齿轮架50没有与制动器74接合，其旋转也同样被抑制。 

下面参照摩擦元件的接合与分离状态，对变速器的工作过程进行说明，接合与分离状态一起产生各传动比。离合器和制动器的状态最好是根据电子变速器控制装置执行的控制算法来自动改变。图2所示的表列出了各传动比所对应的离合器与制动器的接合与分离状态。表中，“X”表示接合的摩擦离合器和摩擦制动器。空白表示对应的离合器和制动器被分离或放开。图2是表示各前进档、倒档传动比所对应的控制图1中的变速器和各齿轮最好传动比的离合器与制动器的操纵状态； 

当离合器64和制动器74被接合，而其他摩擦元件分离时，变速器在第一前进档工作。由于第一齿轮单元32的太阳齿轮38的旋转被抑制，并且其行星齿轮架42直接与输入轴28相连，所以其内齿圈40的驱动速度低于输入轴28的速度。内齿圈56通过离合器64与内齿圈40可驱动地连接。制动器74抑制行星齿轮架50旋转，并对变速器壳体71产生反扭矩。由于行星齿轮架50的旋转被抑制，太阳齿轮46、54相互固定在一起同速旋转，行星齿轮架58与内齿圈也相互固定在一起同速旋转，因此内齿圈48与输出轴29因附加的降速过程而驱动缓慢。这样变速器在一档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是6.387。 

如图2所示，当离合器64被接合时，变速器分别在5个最低的前进档工作。所以，在分别处于5个最低的前进档时，内齿圈56的驱动速度都比输入轴28的速度低。 

维持离合器64接合，同时将制动器72接合，并将制动器74分离，从而将档位换到第二传动比。由于齿轮单元32的太阳齿轮38的旋转被抑 制，导致齿轮单元内第一速度减小，因此内齿圈40的驱动速度低于输入轴28的速度。太阳齿轮46和54因制动器72的接合而被固定住不能旋转。内齿圈56则以内齿圈40的较低速度旋转。行星齿轮架58和内齿圈49相互固定在一起以同速旋转。所以，内齿圈49和输出轴29因齿轮单元34、36内第二速度减小而比内齿圈56的传送速度低。这样变速器在二档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是3.498。 

将制动器72分离，同时将离合器66接合，并维持离合器64接合，从而将档位从二档换到三档。离合器66可驱动地连接内齿圈40和太阳齿轮46、54。离合器64可驱动地连接内齿圈40和内齿圈56。由于第一齿轮单元32内因太阳齿轮38的旋转被抑制而导致速度降低，因此内齿圈40的速度比输入轴28低。又因为太阳齿轮46、54和内齿圈56的速度相同而且都低于输入轴28的速度，所以行星齿轮架58、内齿圈49、内齿圈48和输出轴29因齿轮单元32内速度降低而都以相同的低速传动。这样变速器在三档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是2.250。 

将离合器70接合，同时将离合器66分离，并维持离合器64接合，从而将档位从三档换到四档。离合器70可驱动地连接行星齿轮架42、输入轴28和太阳齿轮46、54。离合器64可驱动地连接内齿圈40和内齿圈56。由于第一齿轮单元32内因太阳齿轮38的旋转被抑制而导致速度降低，因此内齿圈40和56的传动速度比输入轴28的速度低。这样变速器在四档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是1.556。 

维持离合器64接合，同时将离合器68接合，并将离合器70分离，从而将档位从四档换到五档。齿轮单元32内的速度降低，导致第三齿轮单元36的内齿圈56通过离合器64以低于输入轴28的速度传动。而行星齿轮架50通过离合器68以输入轴28的速度传动。太阳齿轮46、54相互固定在一起，所以它们的速度相同。同样行星齿轮架58和内齿圈49相互固定在一起，所以它们的速度也相同。这样变速器在五档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是1.243。 

将离合器70接合，同时将离合器64分离，并维持离合器68接合， 从而将档位从五档换到六档。像这样设置摩擦元件后，离合器68可驱动地连接输入轴28和第二齿轮单元34的行星齿轮架50，离合器70通过行星齿轮架42可驱动地连接输入轴28和第二齿轮单元的太阳齿轮46。第二齿轮单元34被锁止，内齿圈48和输出轴29以输入轴28的速度旋转。这样变速器在六档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是1.000。 

将离合器66接合，同时将离合器70分离，并维持离合器68接合，从而将档位从六档换到七档。离合器66可驱动地连接第一齿轮单元32的内齿圈40和太阳齿轮46、54，离合器68可驱动地连接输入轴28和第二齿轮单元34的行星齿轮架50。第二齿轮单元34中产生的扭矩降低及速度增加使得内齿圈48和输出轴29的旋转速度大于输入轴28。这样变速器在七档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是0.807。 

将制动器72接合，同时将离合器66分离，并维持离合器68接合，从而将档位从七档换到八档。像这样设置摩擦元件后，离合器68可驱动地连接输入轴28和第二齿轮单元34的行星齿轮架50，同时制动器72的接合使第二齿轮单元34的太阳齿轮46的旋转被抑制，从而提供一反扭矩。第二齿轮单元34产生的扭矩降低及速度增加使其内齿圈48和输出轴29的传动速度高于输入轴28的速度。这样变速器在八档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是0.698。 

同时将离合器66和制动器74接合，并释放其他摩擦元件，从而换到低速倒档。内齿圈40，即齿轮单元32的低速驱动输出轴通过离合器66使太阳齿轮46朝前进的方向低速驱动。由于行星齿轮架50的旋转被制动器74抑制，第二齿轮单元34中第二扭矩增大及速度降低，从而进一步使内齿圈48和输出轴29低速驱动并使其向输入轴28的反方向旋转。这样变速器在倒档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是-5.211。 

将离合器70和制动器74接合，并释放其他摩擦元件，从而换到较高速倒档。离合器70可驱动地连接前进方向的齿轮单元32的行星齿轮架42、输入轴28和太阳齿轮46。由于行星齿轮架50的旋转被制动器74抑制，第二齿轮单元34中第二扭矩增大及速度降低，从而使内齿圈48和输出轴 29低速传动并使其向输入轴28的反方向旋转。这样变速器在倒档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是-2.316。 

图3为本发明的自动变速器的传动设置的示意图，其中图1所示的第二和第三齿轮单元34、36用拉威挪式齿轮单元82替代。图3中，与图1所示的元件相同的各元件使用与图1相同的附图标记。 

齿轮系统包括第一和第二齿轮单元32和82。第一齿轮单元32是一个复合式行星齿轮单元，包括太阳齿轮38、内齿圈40、行星齿轮架42和两组支承在行星齿轮架42上、与太阳齿轮38和内齿圈40相啮合的行星齿轮44、45。其中行星齿轮44与内齿圈40相啮合，而行星齿轮45与太阳齿轮38、行星齿轮44相啮合。 

第二齿轮单元82包括轴向相隔的太阳齿轮84和86、内齿圈88和行星齿轮架90以及两组旋转支承在行星齿轮架90上的行星齿轮92和94。其中行星齿轮92与太阳齿轮86相啮合，行星齿轮94与太阳齿轮84、内齿圈88及行星齿轮92相啮合。 

第一齿轮单元32的太阳齿轮38被固定住，不能旋转。第一齿轮单元32的行星齿轮架42与输入轴28可驱动地连接。第二齿轮单元82的内齿圈88与输出轴29可驱动地连接。 

第一齿轮单元32的内齿圈40与离合器64和66连续可驱动地连接。离合器64使内齿圈40与太阳齿轮86交替地可驱动地连接和分离。离合器66使内齿圈40与太阳齿轮84交替地传动断开和连接。 

第二齿轮单元82的行星齿轮架90通过离合器68与输入轴28交替地可驱动地连接和断开。 

第一齿轮单元32的行星齿轮架42通过离合器70与太阳齿轮84交替地可驱动地断开和连接。 

制动器72接合后，太阳齿轮84最好固定在变速器壳体71上，其旋转被抑制，制动器72分离后，该太阳齿轮被放开用于自由旋转。 

制动器74的接合使行星齿轮架90固定在变速器壳体71上，其旋转 被抑制。制动器74的分离使行星齿轮架90被放开用于自由独立旋转。在行星齿轮架90和变速器壳体71之间与制动器74平行排列的单向超越离合器80在某些倒档扭矩的情况下，即动力从输出轴29传给输入轴28，例如车辆下坡滑行时，产生驱动连接。当离合器80产生驱动连接时，正如在第一档那样，即使制动器74没有接合，行星齿轮架50的旋转也一样被抑制。 

离合器64、66、68、70和制动器72、74最好为具有几组相互间插的摩擦片与隔板的液压驱动摩擦装置，其中摩擦片与离合器或制动器的一个元件相固定，而隔板与离合器或制动器的另一个元件相固定。当驱动各摩擦元件的伺服装置液压缸内的液压增加时，伺服装置活塞移动，推动各摩擦元件的摩擦片与隔板相互摩擦接触，从而使与上述离合器或制动器的元件固定在一起的齿轮单元的组件之间驱动连接。当伺服装置液压缸内的压力释放后，离合器或制动器分离，各组件得以自由独立旋转。第4,943,921号美国专利记载并图示了能在本发明的变速器中使用的液压驱动式摩擦离合器和制动器的实例。 

图3所示实施例中的第一动力路线的传动比大于1，该路线通过离合器64将第一齿轮单元32的内齿圈40与太阳齿轮86可驱动地连接，并通过离合器66将内齿圈40与太阳齿轮84连接。第二动力路线的传动比小于第一固定传动比，该路线通过离合器68将输入轴28与行星齿轮架90可驱动地连接，并通过离合器70将输入轴28与太阳齿轮84连接。 

双行星齿轮82包括四个部件A、B、C、D。第一部件A包括太阳齿轮86和连接离合器64与太阳齿轮86的部件。第二部件B包括内齿圈88和与之相固定的输出轴29。第三部件C包括齿轮单元82的行星齿轮架90。第四部件D包括太阳齿轮84和将离合器70、离合器66、制动器72和内齿圈84连接起来的部件。 

在行星齿轮架90和变速器壳体71之间与制动器74平行排列的单向超越离合器80在某些倒档扭矩情况下，即动力从输出轴29传给输入轴28，例如车辆下坡滑行时，产生驱动连接。当离合器80产生驱动连接时，即 使制动器74没有接合，行星齿轮架90的旋转也一样被抑制。 

下面参照摩擦元件的接合与分离状态，对图3所示的变速器实施例的工作过程进行说明，这些接合与分离状态产生备传动比。图4中的表格列出了图3所示变速器实施例中的各传动比和各齿轮的传动比所对应的离合器和制动器的接合与分离状态。 

当离合器64和制动器74被接合，而其他摩擦元件分离时，变速器在第一前进档工作。由于第一齿轮单元32的太阳齿轮38的旋转被抑制，并且其行星齿轮架42直接与输入轴28相连，所以其内齿圈40的传动速度比输入轴28的速度低。内齿圈86通过离合器64与内齿圈40可驱动地连接。制动器74抑制行星齿轮架90旋转。包括太阳齿轮86、行星齿轮92和行星齿轮94的齿轮系使内齿圈88和输出轴29的速度相对太阳齿轮86来说进一步降低。这样变速器在一档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比最好为约6.169。 

如图4所示，当离合器64接合时，变速器分别在5个最低的前进档工作。所以，在分别处于5个最低的前进档时，太阳齿轮86的传动速度都低于输入轴28的速度。 

维持离合器64接合，同时将制动器72接合，并将制动器74分离，从而将档位换到第二传动比。由于齿轮单元32中的太阳齿轮38的旋转被抑制，导致该齿轮单元内第一速度减小，因此内齿圈40的传动速度低于输入轴28的速度。太阳齿轮86则以内齿圈40的速度低速传动。太阳齿轮84因制动器72的接合而被固定住不能旋转。行星齿轮92传动给在太阳齿轮84上旋转的行星齿轮94，同时经内齿圈88传动给输出轴29。这样变速器在二档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比最好为约3.461。 

将制动器72分离，同时将离合器66接合，并维持离合器64接合，从而将档位从二档换到三档。离合器66可驱动地连接内齿圈40和太阳齿轮84。离合器64可驱动地连接内齿圈40和太阳齿轮86。由于第一齿轮单元32内因太阳齿轮38的旋转被抑制而导致速度降低，因此内齿圈40的速度比输入轴28的速度低。又因为太阳齿轮84和86与内齿圈40的速 度相同，所以内齿圈88和输出轴29都以同样的速度低速传动。这样变速器在三档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比最好为约2.250。 

将离合器70接合，同时将离合器66分离，并维持离合器64接合，从而将档位从三档换到四档。离合器70可驱动地连接行星齿轮架42、输入轴28与太阳齿轮84。离合器64以齿轮单元32内产生的低速可驱动地连接内齿圈40和太阳齿轮86。双行星齿轮单元82的输出被内齿圈88和输出轴29获得，其传动速度低于输入轴28的速度。这样变速器在四档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比约为1.565。 

维持离合器64接合，同时将离合器68接合，并将离合器70分离，从而将档位从四档换到五档。由于第一齿轮单元32中的速度降低，齿轮单元82的太阳齿轮86则通过离合器64获得的传动速度低于输入轴28的速度。行星齿轮架90通过离合器68而以输入轴28的速度传动。内齿圈88和输出轴49的传动速度因齿轮单元82内的速度增加而比输入轴28的速度稍低一点。这样变速器在五档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比最好为约1.254。 

将离合器70接合，同时将离合器64分离，并维持离合器68接合，从而将档位从五档换到六档。像这样设置摩擦元件后，离合器68可驱动地连接输入轴28和双齿轮单元82的行星齿轮架90，并且离合器70通过行星齿轮架42可驱动地连接输入轴28和双齿轮单元的太阳齿轮84。随后齿轮单元82被锁止，导致直接驱动输出，即其内齿圈88和输出轴29都以输入轴28的速度旋转。这样变速器在六档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比是1.000。 

将离合器66接合，同时将离合器70分离，并维持离合器68接合，从而将档位从六档换到七档。离合器66可驱动地连接第一齿轮单元32的低速传动的内齿圈40和太阳齿轮84，离合器68可驱动地连接输入轴28和双齿轮单元82的行星齿轮架90。第二齿轮单元82中产生的扭矩降低及速度增加使内齿圈88和输出轴29的旋转速度大于输入轴28的速度。这样变速器在七档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比最好为约0.801。 

将制动器72接合，同时将离合器66分离，并维持离合器68接合，从而将档位从七档换到八档。像这样设置摩擦元件后，离合器68可驱动地连接输入轴28和双齿轮单元82的行星齿轮架90，同时制动器72的接合使太阳齿轮84的旋转被抑制，从而提供一反扭矩。齿轮单元82中产生的扭矩降低及速度增加使其内齿圈88和输出轴29的传动速度高于输入轴28的速度。这样变速器在八档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比为约0.691。 

同时将离合器66和制动器74接合，并释放其他摩擦元件，从而将档位换到低速倒档。内齿圈40，齿轮单元32的低速驱动输出轴通过离合器66使太阳齿轮84朝前进的方向低速传动。由于行星齿轮架90的旋转被制动器74抑制，齿轮单元82内第二扭矩增大及速度降低，从而进一步使内齿圈88和输出轴29低速驱动并使其向输入轴28的反方向旋转。这样变速器在倒档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比约为-5.033。 

将离合器70和制动器74接合，并释放其他摩擦元件，从而将档位换到较高速度的倒档。离合器70向前进的方向可驱动地连接输入轴28、行星齿轮架42和太阳齿轮84。由于行星齿轮架90的旋转被制动器74抑制，第二齿轮单元34内扭矩增大及速度降低，从而使内齿圈88和输出轴29低速驱动并使其向输入轴28的反方向旋转。这样变速器在倒档工作时，输入轴28与输出轴29的传动比约为-2.237。 

如第5,261,862号美国专利的说明书和附图所示，有一个最终与输出轴29可驱动地连接的驱动机构及差动机构(图中未表示)将动力传给车辆的驱动轮。优选方式是，让车辆操纵装置所控制的选档杆在自动产生的各传动比的位置与其他手动产生的传动比的位置之间移动，来选择变速器的工作范围。 

根据专利法的规定，本发明已经对认为是代表优选实施例的实施方式进行了说明。但是，应当注意到在不脱离本发明的精神或范围的前提下，本发明能够采用与其所具体图示和说明的内容不同的其他方式予以实施。 

Claims (13)

1.一种多级自动变速器，其包括：

输入轴；

输出轴；

第一动力路线，其产生输入轴速度与第一动力路线输出轴速度的第一比值；

第二动力路线，其产生输入轴速度与第二动力路线输出轴速度的第二比值，第二比值小于第一比值；

与第一、第二、第三和第四部件固定在一起的双行星齿轮单元，第二部件与输出轴固定在一起；双行星齿轮单元进一步包括：

第二齿轮单元，其包括与第四部件固定在一起的第二太阳齿轮、第二内齿圈、与第二太阳齿轮和第二内齿圈相啮合的行星齿轮，以及可旋转地支承第二行星齿轮并与第三部件固定在一起的第二行星齿轮架，其中上述第二内齿圈中的一个内齿圈与输出轴和第二部件固定在一起，

所述双行星齿轮单元进一步包括：

第三齿轮单元，其包括与第二太阳齿轮和第四部件固定在一起的第三太阳齿轮、与第一部件固定在一起的第三内齿圈、与第三太阳齿轮和第三内齿圈相啮合的行星齿轮，以及可旋转地支承第三行星齿轮并与其他第二内齿圈固定在一起的第三行星齿轮架；

第一离合器，其通过第一动力路线可操纵地连接第一部件和输入轴；

第二离合器，其通过第一动力路线可操纵地连接第四部件和输入轴；

第三离合器，其通过第二动力路线可操纵地连接第三部件行星齿轮架和输入轴；

第四离合器，其通过第二动力路线可操纵地连接第四部件和输入轴；

第一制动器，其可操纵地抑制第四部件的旋转；以及

第二制动器，其可操纵地抑制第三部件的旋转。

2.根据权利要求1所述的变速器，其特征是进一步包括：

第一齿轮单元，其包括被固定住不能旋转的太阳齿轮、内齿圈、与该内齿圈相啮合的第一行星齿轮、与太阳齿轮和第一行星齿轮相啮合的第二行星齿轮，以及可旋转地支承第一和第二行星齿轮并与输入轴固定在一起的行星齿轮架；第一动力路线的输出轴与上述内齿圈固定在一起，第二动力路线的输出轴与上述行星齿轮架和输入轴固定在一起。

3.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器和第二制动器中的两个元件的同时接合使变速器在前进档或倒档工作。

4.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第一离合器和第二制动器的接合以及第二离合器、第三离合器、第四离合器和第一制动器的分离产生第一前进档。

5.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第一离合器和第一制动器的接合以及第二离合器、第三离合器、第四离合器和第二制动器的分离产生第二前进档。

6.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第一离合器和第二离合器的接合以及第三离合器、第四离合器、第一制动器和第二制动器的分离产生第三前进档。

7.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第一离合器和第四离合器的接合以及第二离合器、第三离合器、第一制动器和第二制动器的分离产生第四前进档。

8.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第一离合器和第三离合器的接合以及第二离合器、第四离合器、第一制动器和第二制动器的分离产生第五前进档。

9.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第三离合器和第四离合器的接合以及第一离合器、第二离合器、第一制动器和第二制动器的分离产生第六前进档。

10.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第二离合器和第三离合器的接合以及第一离合器、第四离合器、第一制动器和第二制动器的分离产生第七前进档。

11.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第一制动器和第三离合器的接合以及第一离合器、第二离合器、第四离合器和第二制动器的分离产生第八前进档。

12.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第二离合器和第二制动器的接合以及第一离合器、第三离合器、第四离合器和第一制动器的分离产生低传动比倒档。

13.根据权利要求1所述的变速器，其特征是第四离合器和第二制动器的接合以及第一离合器、第二离合器、第三离合器和第一制动器的分离产生较高传动比倒档。

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