专利名称：在前进档中具有全部正向旋转部件的七档变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有由六个转矩传递装置控制的四个行星齿轮组以提供七个前进档变速比和三个倒档变速比的动力变速器。
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。七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变速器的发展。
发明内容
提出了一种具有受控的四个行星齿轮组以提供七个前进档变速比以及三个倒档变速比的改进的七档变速器。改进变速器的各种实施方式中的任何内部旋转部件在所有前进档中以同一方向旋转。由于所有前进档范围的内部旋转都在同一方向，因此省去了反向旋转构件，这样确保了较低的部件速度。省去反向旋转构件还提高了离合器寿命并且内部速度的降低会产生非常低的相关旋转损失。所获得的内部速度与非常高的发动机转速相容，例如发动机转速达到8000转/分钟(rpm)。非常低的内部速度可以降低内部差速器速度，这样提高了齿轮和轴承的寿命。如下所述，变速器的各种实施方式满足了离合器-离合器型变速器降低离合器载荷即降低离合器转矩的要求。
在本发明的一方面，变速器具有四个行星齿轮组，每个行星齿轮组包括第一、第二和第三元件，所述元件可以包括太阳轮、齿圈或行星架组件元件。
对于本说明书和权利要求中的第一、第二、第三和第四齿轮组，这些齿轮组可以以图中的任意顺序被计为“第一”到“第四”(即从左到右、从右到左，等等)。另外，每个齿轮组的第一、第二或第三元件可以以每个齿轮组图中的任意顺序被计为“第一”到“第三”(即从上到下、从下到上，等等)。
在本发明的另一方面，第一互连元件使第一行星齿轮组的第一元件与第二行星齿轮组的第一元件持续互连。
在本发明的另一方面，第二互连元件使第三行星齿轮组的第一元件与第四行星齿轮组的第一元件持续互连。
在本发明的另一方面，第三互连元件使第三行星齿轮组的第二元件与第四行星齿轮组的第二元件持续互连。
在本发明的另一方面，每个变速器包括与行星齿轮组的元件持续相连的输入轴以及与行星齿轮组的另一元件持续相连的输出轴。输入轴可以与第二行星齿轮组的第三元件持续相连并且输出轴可以与第三行星齿轮组的第三元件持续相连。
在本发明的另一方面，第一转矩传递机构例如固定式离合器或制动器可操作地用于使第一行星齿轮组的第三元件与固定元件选择性互连。备选地，第一转矩传递传递机构可操作地用于使第一行星齿轮组的第三元件与第四行星齿轮组的第三元件互连。
在本发明的另一方面，第二转矩传递机构例如离合器可操作地用于使第一行星齿轮组的第一元件和第二行星齿轮组的第一元件与第四行星齿轮组的第三元件选择性互连。
在本发明的另一方面，第三转矩传递机构例如离合器可操作地用于使第二行星齿轮组的第三元件与第四行星齿轮组的第三元件选择性互连。
在本发明的另一方面，第四转矩传递机构例如离合器可操作地用于使第二行星齿轮组的第三元件与第三行星齿轮组的第一元件选择性互连在本发明的另一方面，第五转矩传递机构例如固定式离合器或制动器可操作地用于使第四行星齿轮组的第一元件与固定元件选择性互连。
在本发明的另一方面，第六转矩传递机构例如固定式离合器或制动器可操作地用于使第四行星齿轮组的第二元件与固定元件选择性互连。
可选择地，设置第七转矩传递机构以使第四互连元件与固定元件选择性互连。第四互连元件使第一行星齿轮组的第二元件与第四行星齿轮组的第三元件持续互连；因此，这两个元件通过采用第七转矩传递机构而被保持固定。利用第七转矩传递机构可以得到八个前进档变速比。
在本发明的另一方面，前进档变速比变换是单一转换类型的。
在本发明的另一方面，六个转矩传递机构中的一个使输入元件与第三行星齿轮组的第一元件选择性互连并且转矩传递机构中的另一个使输入元件与第四行星齿轮组的第三元件选择性互连。
在本发明的另一方面，七个前进档变速比中的第一、第二和第三个在数值上与倒档变速比中的相应变速比基本上相等，使得可以产生从第一、第二和第三前进档变速比到相应的基本上相等的倒档变速比的变换。
在本发明的另一方面，转矩传递机构中的一个使第四行星齿轮组的第一元件与固定元件选择性互连，并且转矩传递机构中的另一个使第四行星齿轮组的第二元件与固定元件选择性互连。
在本发明的另一方面，六个转矩传递机构中的两个每个都使行星齿轮组中的一个的相应元件与固定元件选择性互连。两个转矩传递机构中的第一个仅在选定七个前进档变速比中的变速比过程中被接合并且转矩传递机构中的第二个仅在选定三个倒档变速比的过程中被接合。因此，由于转矩传递机构中的一个仅被用于倒档保持，因此可以采用静态施加离合器设计。在前进档换档序列中不采用与静态施加离合器设计相关的高转矩。
在本发明的另一方面，六个转矩传递机构中的两个是固定式离合器并且六个转矩传递机构中的四个是旋转式离合器。备选地，六个转矩传递机构中的三个可以是固定式离合器并且六个转矩传递机构中的三个可以是旋转式离合器。
在本发明的另一方面，输入轴与第二行星齿轮组持续相连并且分别通过六个转矩传递机构中的两个与第三和第四行星齿轮组选择性相连。六个转矩传递机构中的另一个可操作地用于使第二行星齿轮组与第四行星齿轮组选择性相连。六个转矩传递机构中的另两个可操作地用于使第四行星齿轮组另外的相应元件与固定元件选择性相连，并且转矩传递机构中的最后一个可操作地用于使第一行星齿轮组与第四行星齿轮组或固定元件选择性相连。输出轴与第三行星齿轮组的元件持续相连。
在本发明的另一方面，六个转矩传递机构以两机构组合的方式选择性接合以产生七个前进档变速比和三个倒档变速比。备选地，如果设置可选择的第七转矩传递机构使第四行星齿轮组的第三元件与固定元件选择性相连，则七个转矩传递机构以两机构组合的方式接合以产生八个前进档变速比和三个倒档变速比。
所得到的变速器提供了使离合器-离合器型换档具有非常低的内部速度和减小的离合器载荷的多种变速比选择。
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。
图1是包括本发明一种实施方式的行星齿轮变速器的传动系的示意图；图2A是表示图1A所示的传动系的一些运行特征的真值表；图2B是表示图1所示的传动系的其它运行特征的图表；图3A是表示当采用与产生图2A和2B的运行特征不同的轮齿数时图1所示的传动系的一些运行特征的真值表；图3B是表示采用产生图3A真值表的轮齿数的图1所示变速器的其它运行特征的图表；图4A是表示采用与产生图2A和3A真值表不同的轮齿数的图1所示运行特征的真值表；图4B是表示采用产生图4A真值表的轮齿数的传动系的其它运行特征的图表；图5是具有本发明第二实施方式的行星齿轮变速器的传动系的示意图；图6A是表示图5所示的传动系的一些运行特征的真值表；图6B是表示图5所示的传动系的其它运行特征的图表；图7是包括本发明第三实施方式的行星齿轮变速器的传动系的示意图；图8A是表示图7所示的传动系的一些运行特征的真值表；图8B是表示图7所示的传动系的其它运行特征的图表；图9是包括本发明第四实施方式的行星齿轮变速器的传动系的示意图；图10A是表示图9所示的传动系的一些运行特征的真值表；以及图10B是表示图9所示的传动系的其它运行特征的图表。
具体实施例方式
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具有常规的发动机和变矩器12、行星齿轮变速器14和常规的终传动机构16。
行星齿轮变速器14包括与发动机和变矩器12持续相连的输入轴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与齿圈元件34持续相连。输出轴19与支架元件49持续相连。齿圈元件24通过互连元件70与支架元件39持续相连。齿圈元件44通过互连元件72与支架元件59持续相连。太阳轮元件42通过互连元件74与太阳轮元件52持续相连。支架元件29通过也可以被称为LL离合器的离合器60与齿圈元件54选择性相连。齿圈元件24通过在此也可以被称为L离合器的离合器62与齿圈元件54选择性相连。齿圈元件34通过在此也可以被称为C2离合器的离合器64与齿圈元件54选择性相连。齿圈元件34通过在此也可以被称为C3离合器的离合器66与齿圈元件44选择性相连。行星架组件元件56通过在此也可以被称为C5离合器的固定式离合器或制动器67与变速器壳体80选择性相连。太阳轮52通过在此也可以被称为C6离合器的固定式离合器或制动器68与变速器壳体80选择性相连。以虚影示出的任意固定式离合器或制动器69使鼓轮90与固定壳体80相互连接，由此使齿圈54与固定壳体80有效地相连。可选择的离合器69在此可以被称为C4离合器。当存在C4离合器时，可以获得八个前进档变速比。
如图2A所示，特别是在此公开的真值表，转矩传递机构以两机构组合的方式选择性接合以提供七个前进档变速比(如果存在C4离合器则是八个前进档变速比)和三个倒档变速比。转矩传递机构60，62，64，66，67，68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。
利用C2离合器64和C5离合器67的接合形成倒档2变速比。C2离合器64使齿圈元件34与齿圈元件54相连，并且C5离合器67使支架元件59与变速器壳体80相连。齿圈元件34和齿圈元件54以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39以与齿圈元件24相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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59和齿圈元件44不旋转。太阳轮52以与太阳轮元件42相同的速度旋转。太阳轮元件52以由齿圈元件54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。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定倒档2变速比。
利用L离合器62和C5离合器67的接合形成倒档1变速比。L离合器62使齿圈元件24与齿圈元件54相连，并且C5离合器67使支架元件59与变速器壳体80相连。齿圈元件34以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39和齿圈元件24以与齿圈元件54相同的速度旋转。太阳轮元件32和太阳轮元件22不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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59和齿圈元件44不旋转。太阳轮52以与太阳轮元件42相同的速度旋转。太阳轮元件52以由齿圈元件54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。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定倒档1变速比的数值。
利用LL离合器60和C5离合器67的接合形成低速倒档变速比。LL离合器60使支架元件29与齿圈元件54相连，并且C5离合器67使支架元件59与变速器壳体80相连。齿圈元件34以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39以与齿圈元件24相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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29以与齿圈元件54相同的速度旋转。支架元件29以由支架元件39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59和齿圈元件44不旋转。太阳轮元件52以与太阳轮元件42相同的速度旋转。太阳轮元件52以由齿圈元件54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。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并由此还有输出轴19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。利用行星齿轮组20，30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定低速倒档变速比的数值。
利用LL离合器60和C6离合器68的接合形成在此被称为低速档的第一前进档变速比。LL离合器60使支架元件29与齿圈元件54相连，并且C6离合器68使太阳轮元件52与变速器壳体80相连。齿圈元件34以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39以与齿圈元件24相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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。齿圈元件24以与支架元件39相同的速度旋转。支架元件29以由齿圈元件24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59以与齿圈元件44相同的速度旋转。太阳轮42和52不旋转。支架元件59以由齿圈元件54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。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组20，30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第一(低速)前进档变速比的数值。
在简单的行星齿轮组中，档太阳轮元件保持固定并且动力作用在简单行星齿轮组的齿圈元件上时，行星齿轮元件响应作用在齿圈元件上的动力而旋转并由此绕固定的太阳轮元件沿圆周“行走”以实现支架元件在与齿圈元件旋转方向相同的方向上的旋转。
当简单行星齿轮组中的任意两个元件在同一方向上并以相同的速度旋转时，第三元件被迫以同一速度并在同一方向上旋转。例如，当太阳轮元件和齿圈元件在同一方向上并以相同的速度旋转时，行星齿轮元件不绕它们自己的轴旋转而是作为楔入件将整个单元锁定在一起以实现已知的直接传动。即，支架元件与太阳轮和齿圈一起旋转。
但是，当两个传动元件在同一方向上但以不同的速度旋转时，第三传动元件的旋转方向经常可以简单地通过目视分析来确定，但在许多情形下该方向不是显而易见的并且只能通过了解行星齿轮组所有传动元件上存在的齿数来准确确定。
在支架元件的自由旋转受到限制，并且动力作用在太阳轮元件或齿圈元件上时，行星齿轮元件充当惰轮。这样从动元件在与主动元件相反的方向上旋转。因此，在许多变速器装置中，当选定了倒档驱动范围时，作为制动器的转矩传递装置被摩擦致动以与支架元件接合并因此限制其旋转，使得作用在太阳轮元件上动力使齿圈元件在相反的方向上旋转。因此，如果齿圈元件可操作地与车辆的驱动车轮相连，则该装置能够使驱动车轮的旋转方向反向，并因此使车辆本身的方向反向。
在简单的行星齿轮组中，如果已知太阳轮元件、支架元件和齿圈元件中任意两个的旋转速度，则可以采用简单的法则确定第三元件的速度。按它们各自的齿数作为权重，支架元件的旋转速度总是与太阳轮元件和齿圈元件的速度成比例。例如，在同一齿轮组中齿圈元件的齿数可以是太阳轮元件的两倍，则支架元件的速度是齿圈元件速度的三分之二并且是太阳轮元件速度的三分之一。如果这三个元件中的一个在相反方向上旋转，则在数学计算中该元件速度的算术符号是负的。
如果不考虑齿轮的质量、齿轮的加速或者齿轮组内的摩擦一所有这些因素对设计满意的变速器具有相对较小的影响，则在太阳轮元件、支架元件以及齿圈元件上的转矩还可以简单地相互关联。作用在简单的行星齿轮组的太阳轮元件上的转矩必定与作用在齿圈元件上的转矩平衡，与这些齿轮中每一个上的齿数成比例。例如，在该齿轮组中作用在齿数是太阳轮元件齿数两倍的齿圈元件上的转矩必定是作用在太阳轮元件上的转矩的两倍，并且必定被作用在同一方向上。作用在行星架组件元件上的转矩必定与太阳轮元件上的转矩和齿圈元件上的转矩之和在量值上相等并在方向上相反。
本领域技术人员将会清楚地认识到，以第一前进档变速比旋转的齿轮组20，30，40和50的元件都在同一方向上旋转。例如，对于行星齿轮组30，如果输入轴17(并因此还有齿圈元件34)顺时针旋转，由于太阳轮元件32保持固定，因此支架元件39和行星齿轮37在与齿圈元件34相同的方向上旋转。由于支架元件39与齿圈元件24持续相连并且太阳轮元件22被固定，因此齿圈元件24、支架元件29以及行星齿轮27也在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组50，由于齿圈元件54通过LL离合器60与支架元件29相连并且C6离合器68保持太阳轮元件52固定，因此齿圈元件54、支架元件59以及行星齿轮57在顺时针方向上旋转。对于行星齿轮组40，由于齿圈元件44与支架元件59持续相连并且太阳轮42不旋转，因此支架元件49、行星齿轮47并且还有输出轴19都在与支架元件59相同的顺时针方向上旋转。
利用L离合器62和C6离合器68的接合形成第二前进档变速比。L离合器62使齿圈元件24与齿圈元件54相连，并且C6离合器68使太阳轮元件52与变速器壳体80相连。齿圈元件34以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39和齿圈元件24以与齿圈元件54相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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59以与齿圈元件44相同的速度旋转。太阳轮元件42和52不旋转。支架元件59以由齿圈元件54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。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第二前进档变速比的数值。
与第一前进档变速比相同，以第二前进档变速比旋转的齿轮组20，30，40和50的元件都在同一方向上旋转。例如，对于行星齿轮组30，如果输入轴17(并因此还有齿圈元件34)顺时针旋转，由于太阳轮元件32保持固定，因此支架元件39和行星齿轮37在与齿圈元件34相同的方向上旋转。由于支架元件39与齿圈元件24持续相连并且太阳轮元件22被固定，因此齿圈元件24、支架元件29以及行星齿轮27也在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组50，由于齿圈元件54通过L离合器62与齿圈元件24相连并且C6离合器68保持太阳轮元件52固定，因此齿圈元件54、支架元件59以及行星齿轮57也在顺时针方向上旋转。对于行星齿轮组40，由于齿圈元件44与支架元件59持续相连并且太阳轮42不旋转，因此齿圈元件44、支架元件49、行星齿轮47并且还有输出轴19都在与支架元件59相同的顺时针方向上旋转。
利用C2离合器64和C6离合器68的接合形成第三前进档变速比。C2离合器64使齿圈元件34与齿圈元件54相连，并且C6离合器68使太阳轮元件52与变速器壳体80相连。齿圈元件34和齿圈元件54以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39以与齿圈元件24相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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59以与齿圈元件44相同的速度旋转。太阳轮元件42和52不旋转。支架元件59以由齿圈元件54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。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组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。
本领域技术人员将会认识到，与第一和第二前进档变速比相同，以第三前进档变速比旋转的齿轮组20，30，40和50的元件都在同一方向上旋转。例如，对于行星齿轮组30，如果输入轴17(并因此还有齿圈元件34)顺时针旋转，由于太阳轮元件32保持固定，因此支架元件39和行星齿轮37在与齿圈元件34相同的方向上旋转。由于支架元件39与齿圈元件24持续相连并且太阳轮元件22被固定，因此支架元件29以及行星齿轮27也在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组50，由于齿圈元件54通过C2离合器64与齿圈元件34相连并且由于太阳轮元件52由C6离合器68保持固定，因此支架元件39以及行星齿轮37在顺时针方向上旋转。对于行星齿轮组40，由于齿圈元件44与支架元件59持续相连并且太阳轮42不旋转，因此支架元件49、行星齿轮47并且还有输出轴19都在与支架元件59相同的顺时针方向上旋转。
利用C3离合器66和C6离合器68的接合形成第四前进档变速比。C3离合器66使齿圈元件34与齿圈元件44相连，并且C6离合器68使太阳轮元件52与变速器壳体80相连。齿圈元件34、齿圈元件44以及支架元件59以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39以与齿圈元件24相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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和52不旋转。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组30和40的齿圈/太阳轮齿数比确定第四前进档变速比的数值。
本领域技术人员将会认识到，以第四前进档变速比旋转的齿轮组20，30，40和50的元件都在同一方向上旋转。例如，对于行星齿轮组30，如果输入轴17(并因此还有齿圈元件34)顺时针旋转，由于太阳轮元件32保持固定，因此支架元件39和行星齿轮37在与齿圈元件34相同的方向上旋转。由于支架元件39与齿圈元件24相连并且太阳轮元件22保持固定，因此齿圈元件24、支架元件29以及行星齿轮27也在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组40，由于齿圈元件44通过C3离合器66与齿圈元件34相连并且太阳轮元件42被固定，因此支架元件49并因此还有输出轴19以及行星齿轮47在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组50，由于支架元件59与齿圈元件44持续相连，并且由于太阳轮元件52由C6离合器68保持固定，因此支架元件59、行星齿轮57以及齿圈元件54都在顺时针方向上旋转。
利用C2离合器64和C3离合器66的接合形成第五前进档变速比。C2离合器64使齿圈元件34与齿圈元件54相连，并且C3离合器66使齿圈元件34与齿圈元件44相连。在这种构造中，由于行星齿轮组40和50中的所有元件都以与输入轴17相同的速度旋转，因此输出轴19也以与输入轴17相同的速度旋转，使得第五前进档变速比的数值为1。
本领域技术人员将会认识到，以第五前进档变速比旋转的变速器14的内部构件都在同一方向上旋转。例如，对于行星齿轮组30，如果输入轴17(并因此还有齿圈元件34)顺时针旋转，由于太阳轮元件32保持固定，因此支架元件39和行星齿轮37在与齿圈元件34相同的方向上旋转。由于支架元件39与齿圈元件24持续相连并且太阳轮元件22保持固定，因此齿圈元件24、支架元件29以及行星齿轮27也在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组50，由于齿圈元件54通过C2离合器64与齿圈元件34相连，并且由于齿圈元件44与支架元件59持续相连以及太阳轮元件42与太阳轮元件52持续相连，因此行星齿轮组40和50都具有以相同速度旋转的两个构件，这意味着行星齿轮组40和50利用以相同速度并在同一方向旋转的所有构件被锁定。
利用L离合器62和C3离合器66的接合形成第六前进档变速比。L离合器62使齿圈元件24与齿圈元件54相连，并且C3离合器66使齿圈元件34与齿圈元件44相连。齿圈元件34、齿圈元件44以及支架元件59以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39和齿圈元件24以与齿圈元件54相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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52以与太阳轮元件42相同的速度旋转。太阳轮元件52以由支架元件59的速度、齿圈元件54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。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第六前进档变速比的数值。
本领域技术人员将会认识到，以第六前进档变速比旋转的齿轮组20，30，40和50的元件都在同一方向上旋转。例如，对于行星齿轮组30，如果输入轴17(并因此还有齿圈元件34)顺时针旋转，由于太阳轮元件32保持固定，因此支架元件39和行星齿轮37在与齿圈元件34相同的方向上旋转。由于支架元件39与齿圈元件24持续相连并且太阳轮元件22保持固定，因此齿圈元件24、支架元件29以及行星齿轮27也在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组50，由于齿圈元件54通过L离合器62与齿圈元件24相连，因此齿圈元件54在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组40，由于C3离合器66使齿圈元件34与齿圈元件44相连，因此齿圈元件44也在顺时针方向上旋转。由于齿圈元件44与支架元件59持续相连，因此支架元件59也在顺时针方向上旋转。太阳轮元件42和52持续相连并因此在同一方向上旋转。行星齿轮组40和50中构件的齿数被选定为使得太阳轮元件42和52、行星齿轮47和57以及支架元件49并因此还有输出轴19也都在顺时针方向上旋转。例如，在图2A中真值表所示的变速比反映出行星齿轮组具有81个齿的齿圈元件44、30个齿的支架元件49、21个齿的太阳轮元件42、81个齿的齿圈元件54、以及28个齿的太阳轮元件52。另外，如下文针对图3A中的真值表所述，在行星齿轮组40和50中的齿圈元件44可以具有81个齿并且太阳轮元件42可以具有26个齿、齿圈元件54可以具有81个齿并且太阳轮元件52可以具有37个齿以实现单向的顺时针旋转。最后，对于图4A中的真值表，如下所述，与如上图3A中的真值表所示相同的齿数将导致所有元件在行星齿轮组40和50中顺时针旋转。
利用LL离合器60和C3离合器66的接合形成第七前进档变速比。LL离合器60使支架元件29与齿圈元件54相连，并且C3离合器66使齿圈元件34与齿圈元件44相连。齿圈元件34、齿圈元件44以及支架元件59以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39以与齿圈元件24相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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29以与齿圈元件54相同的速度旋转。支架元件29以由齿圈元件24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52以与太阳轮42相同的速度旋转。齿圈元件54以由支架元件59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。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组20，30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第七前进档变速比的数值。
本领域技术人员将会认识到，以第七前进档变速比旋转的齿轮组20，30，40和50的元件都在同一方向上旋转。例如，对于行星齿轮组30，如果输入轴17(并因此还有齿圈元件34)顺时针旋转，由于太阳轮元件32保持固定，因此支架元件39和行星齿轮37在与齿圈元件34相同的方向上旋转。由于支架元件39与齿圈元件24持续相连并且太阳轮元件22保持固定，因此齿圈元件24、支架元件29以及行星齿轮27也在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组40和50，由于支架元件29通过LL离合器60与齿圈元件54相连，因此齿圈元件54在顺时针方向上旋转。由于齿圈元件44通过C3离合器66与齿圈元件34相连，并且由于齿圈元件44与支架元件59持续相连，因此齿圈元件44和支架元件59也在顺时针方向上旋转。太阳轮元件42和52持续相连并因此必定在同一方向上旋转。行星齿轮组40和50中构件的齿数被选定为使得太阳轮元件42和52、行星齿轮47和57以及支架元件49并因此还有输出轴19也都在顺时针方向上旋转。以上针对用于图2A，3A和4A中真值表的第六前进档变速比所述的齿数将会产生所述的单向旋转。
当存在可选择的C4离合器69以使齿圈元件54与固定壳体80相连时，可以形成第八前进档变速比。利用C4离合器69和C3离合器66的接合形成第八前进档变速比。C3离合器66使齿圈元件34与齿圈元件44相连。齿圈元件34、齿圈元件44以及支架元件59以与输入轴17相同的速度旋转。支架元件39以与齿圈元件24相同的速度旋转。太阳轮元件22和32不旋转。支架元件39以由齿圈元件34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52以与太阳轮元件42相同的速度旋转。齿圈元件54不旋转。太阳轮元件52以由支架元件59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。支架元件49以与输出轴19相同的速度旋转。支架元件49并因此还有输出轴19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。利用行星齿轮组30，40和50的齿圈/太阳轮齿数比确定第八前进档变速比的数值。
本领域技术人员将会认识到，以第八前进档变速比旋转的齿轮组20，30，40和50的元件都在同一方向上旋转。例如，对于行星齿轮组30，如果输入轴17(并因此还有齿圈元件34)顺时针旋转，由于太阳轮元件32保持固定，因此支架元件39和行星齿轮37在与齿圈元件34相同的方向上旋转。由于支架元件39与齿圈元件24相连并且太阳轮元件22保持固定，因此支架元件29以及行星齿轮27也在顺时针方向上旋转。转到行星齿轮组40，由于齿圈元件44通过C3离合器66与齿圈元件34相连，因此齿圈元件44在顺时针方向上旋转。由于齿圈元件44与支架元件59持续相连并且由于齿圈元件54通过C4离合器59保持固定，因此支架元件59、行星齿轮57以及太阳轮元件52都在顺时针方向上旋转。由于太阳轮元件42与太阳轮元件52持续相连，因此其也在顺时针方向上旋转。如果利用上述针对第六前进档变速比和图2A，3A和4A中的真值表所述的例如用于行星齿轮组40的齿数，则可以使支架元件49并因此还有输出轴19以及行星齿轮47也在顺时针方向上旋转。
如上所述，在图2A中的真值表示出了用于转矩传递机构的接合策略。该真值表还提供了通过以下齿圈/太阳轮齿数比可以利用的变速比的实例行星齿轮组20的齿数比值为2.45；行星齿轮组30的齿数比值为2.45；行星齿轮组40的齿数比值为3.86；行星齿轮组50的齿数比值为2.89。
而且，图2B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1.41，低速倒档变速比和第一前进档变速比之间的变速比级是-0.991。应该指出，单级和双级前进档变速比的互换是单一转换变化。可以得到相对较大的第一前进档变速比(即低档齿轮齿数比)3.357，其对牵引作业很有用。在第一和第七变速比之间得到相对接近的变速比分布4.347。如果采用以下齿圈/太阳轮齿数比代替以上针对图2A和2B中提出的齿数比，则变速器14可以得到在图3A的真值表和图3B的图表中提出的略微更高的变速比范围行星齿轮组20的齿数比为2.19；行星齿轮组30的齿数比为2.45；行星齿轮组40的齿数比为3.11；以及行星齿轮组50的齿数比为2.19。利用这些齿数比可以得到更宽的变速比范围。例如，如在图3B的图表中提出的那样，第一和第七前进档变速比之间的变速比范围是5.233。第一前进档变速比(即低档齿轮齿数比)是4.084，比图2A中显示的齿数比略大。为了得到在图4A和4B中提出的甚至更宽的变速比范围，可以采用以下齿数比行星齿轮组20的齿数比为1.53；行星齿轮组30的齿数比为1.69；行星齿轮组40的齿数比为3.11；以及行星齿轮组50的齿数比为2.19。利用这些齿数比，在图4B中示出，从第一到第七前进档变速比的变速比范围是6.659。另外，可以得到更大的第一前进档变速比(即低档齿轮齿数比)5.015。
图5表示传动系110具有常规的发动机和变矩器12、行星齿轮变速器114、以及常规的终传动机构16。
行星齿轮变速器114包括与发动机和变矩器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包括安装在支架元件129上并被布置成与太阳轮元件122和齿圈元件124都处于啮合关系的多个行星齿轮127。
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还包括七个转矩传递机构160，162，164，166，167和168以及可选择的第七转矩传递机构169。转矩传递机构160，162，164和166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167，168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与齿圈元件134持续相连，并且输出轴19与支架元件149持续相连。太阳轮元件132和齿圈元件124与变速器壳体180持续相连。太阳轮元件122通过互连元件170与支架元件139持续相连。齿圈元件144通过互连元件172月支架元件159持续相连。太阳轮元件142通过互连元件174与太阳轮元件152持续相连。
支架元件129通过LL离合器160与齿圈元件154选择性相连。支架元件139通过L离合器162与齿圈元件154选择性相连。输入轴17和齿圈元件134通过C2离合器164与齿圈元件154选择性相连。输入轴17和齿圈元件134通过C3离合器166与齿圈元件144选择性相连。支架元件159通过C5离合器167与变速器壳体180选择性相连。太阳轮元件152通过C6离合器168与变速器壳体180选择性相连。可选择的C4离合器169使鼓轮190与固定壳体180选择性相连，由此使齿圈元件154与固定壳体180有效相连。
图6A的真值表描述了所采用的在图2A所示的行星齿轮装置118中提供八个前进档变速比和三个倒档变速比的接合顺序。如以上对图1的构造所示和所述，本领域技术人员将会从图6A的真值表中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6A的真值表还提供了变速比的实例，这些变速比可以通过采用以下齿数比的图5所示的行星齿轮组得到行星齿轮组120的齿数比值是1.57(齿圈元件24具有83个齿；太阳轮元件22具有53个齿)；行星齿轮组130的齿数比值是1.57(齿圈元件34具有83个齿；太阳轮元件32具有53个齿)；行星齿轮组140的齿数比值是3.12(齿圈元件44具有81个齿；太阳轮元件42具有26个齿)；行星齿轮组150的齿数比值是2.19(齿圈元件54具有81个齿；太阳轮元件52具有37个齿)。这些齿数比与图6A中的接合策略相结合将会使行星齿轮组120，130，140和150的所有旋转元件在七个(可选择为八个)前进档变速比的每个变速比中在同一方向上旋转。本领域技术人员很容易根据以上对图1的描述认识到这种单向旋转。
图6B表示在前进档方向上的单级变速比之间以及低速倒档到第一前进档变速比级之间的变速比级。例如，第一到第二变速比级是2.57。还应该指出单级和双级前进档变速比互换是单一转换变化。
转到图7，传动系210包括发动机和变矩器12、行星齿轮变速器214以及终传动机构16。行星齿轮变速器214包括与发动机和变矩器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包括旋转安装在支架元件229上并被布置成与太阳轮元件222和齿圈元件224都处于啮合关系的多个行星齿轮227。
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和齿圈元件234上的多个行星齿轮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 ，266，267，268以及可选择的第七转矩传递机构269。转矩传递机构262，264和266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260，267，268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与齿圈元件234持续相连，并且输出轴19与支架元件249持续相连。太阳轮元件232与变速器壳体280持续相连。齿圈元件224通过互连元件270与支架元件239持续相连。互连元件270可以是一体的部件或单独的部件。齿圈元件244通过互连元件272与支架元件259持续相连。太阳轮元件242通过互连元件274与太阳轮元件252持续相连。支架元件229通过也被称为套筒的互连元件276与齿圈元件254持续相连。
太阳轮元件222通过LL离合器260与变速器壳体280选择性相连。齿圈元件224通过L离合器262与齿圈元件254选择性相连。输入轴17和齿圈元件234通过C2离合器264与齿圈元件254选择性相连。输入轴17和齿圈元件234通过C3离合器266与齿圈元件244选择性相连。支架元件259通过C5离合器267与变速器壳体280选择性相连。太阳轮元件252通过C6离合器268与变速器壳体280选择性相连。套筒276并因此还有齿圈元件254通过可选择的C4离合器269与变速器壳体280选择性相连。
图8A的真值表描述了所采用的在图7所示的行星齿轮装置218中提供八个前进档变速比和三个倒档变速比的接合顺序。如以上对图1的构造所示和所述，本领域技术人员将会从图8A的真值表中认识到如何通过行星齿轮组220，230，240和250形成变速比。图8A的真值表还提供了变速比的实例，这些变速比可以通过图7所示的行星齿轮组218采用以下齿数比样值来得到行星齿轮组220的齿数比值是2.45(齿圈元件224具有81个齿；太阳轮元件222具有33个齿)；行星齿轮组230的齿数比值是2.45(齿圈元件234具有81个齿；太阳轮元件232具有33个齿)；行星齿轮组240的齿数比值是3.86(齿圈元件244具有81个齿；太阳轮元件242具有21个齿)；行星齿轮组250的齿数比值是2.89(齿圈元件254具有81个齿；太阳轮元件252具有28个齿)。这些齿数比与图6A中的接合策略相结合将会使行星齿轮组220，230，240和250的所有旋转元件在七个(可选择为八个)前进档变速比的每个变速比中在同一方向上旋转。本领域技术人员很容易根据以上对图1的描述认识到这种单向旋转。同时图8B表示在前进档方向上的单级变速比之间以及低速倒档到第一前进档变速比级之间的变速比级。例如，第一到第二变速比级是1.41。还应该指出单级和双级前进档变速比互换是单一转换变化。在第一前进档变速比和第七前进档变速比之间的相对接近的总变速比是4.34。
转到图9，传动系310包括发动机和变矩器12、行星齿轮变速器314以及终传动机构16。行星齿轮变速器314包括与发动机和变矩器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和齿圈元件324都处于啮合关系的多个行星齿轮327。
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360，362，364，366，367和368以及可选择的第七转矩传递机构369。转矩传递机构362，364和366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360，367，368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与齿圈元件334持续相连，并且输出轴19与支架元件349持续相连。太阳轮元件332与变速器壳体380持续相连。太阳轮元件322通过互连元件370与支架元件339持续相连。互连元件370可以是一体的部件或单独的部件。齿圈元件344通过互连元件372与支架元件359持续相连。太阳轮元件342通过互连元件374与太阳轮元件352持续相连。支架元件329通过也被称为套筒的互连元件376与齿圈元件354持续相连。
齿圈元件324通过LL离合器360与变速器壳体380选择性相连。支架元件329通过L离合器362与支架元件339选择性相连。输入轴17和齿圈元件334通过C2离合器364与齿圈元件354选择性相连。输入轴17和齿圈元件334通过C3离合器366与齿圈元件344选择性相连。支架元件359通过C5离合器367与变速器壳体380选择性相连。太阳轮元件352通过C6离合器368与变速器壳体380选择性相连。可选择的C4离合器369使套筒376并因此还有支架元件329以及齿圈元件354与变速器壳体380选择性相连。
图10A的真值表描述了所采用的在图9所示的行星齿轮装置318中提供八个前进档变速比和三个倒档变速比的接合顺序。如以上对图1的构造所示和所述，本领域技术人员将会从图10A的真值表中认识到如何通过行星齿轮组320，330，340和350形成变速比。图10A的真值表还提供了变速比的实例，这些变速比可以通过图9所示的行星齿轮组318采用以下齿数比样值来得到行星齿轮组320的齿数比值是1.57(齿圈元件324具有83个齿；太阳轮元件322具有53个齿)；行星齿轮组330的齿数比值是1.57(齿圈元件334具有83个齿；太阳轮元件332具有53个齿)；行星齿轮组340的齿数比值是3.11(齿圈元件344具有81个齿；太阳轮元件342具有26个齿)；行星齿轮组350的齿数比值是2.19(齿圈元件354具有81个齿；太阳轮元件352具有37个齿)。这些齿数比与图10A中的接合策略相结合将会使行星齿轮组320，330，340和350的所有旋转元件在七个(可选择为八个)前进档变速比的每个变速比中在同一方向上旋转。本领域技术人员很容易根据以上对图1的描述认识到这种单向旋转。同时图10B表示在前进档方向上的单级变速比之间以及低速倒档到第一前进档变速比级之间的变速比级。例如，第一到第二变速比级是2.57。以第一(低速)齿轮齿数比得到非常大的变速比8.091。在第一和第七前进档变速比之间得到很宽的变速比范围11.372。还应该指出单级和双级前进档变速比互换是单一转换变化。
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。
权利要求
1.一种多级变速器，其包括输入轴；输出轴；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个齿轮组具有第一、第二和第三元件；第一互连元件，使所述第一行星齿轮组的所述第一元件与所述第二行星齿轮组的所述第一元件持续相连；第二互连元件，使所述第三行星齿轮组的所述第一元件与所述第四行星齿轮组的所述第一元件持续相连；第三互连元件，使所述第三行星齿轮组的所述第二元件与所述第四行星齿轮组的所述第二元件持续相连；所述第二行星齿轮组的所述第二元件与固定元件持续相连；所述输入轴与所述行星齿轮组的所述一个元件持续相连并且所述输出轴与所述行星齿轮组的另一元件持续相连；以及六个转矩传递机构，可操作地用于使所述行星齿轮组的所述元件与所述输入轴、与所述固定元件或与所述行星齿轮组的其它元件选择性地互连，所述六个转矩传递机构以两机构组合的方式被接合以在所述输入轴和所述输出轴之间形成七个前进档变速比和三个倒档变速比；其中以所述七个前进档变速比旋转的所述行星齿轮组的任意所述元件在一个方向上旋转。
2.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的一个使所述输入元件与所述第三行星齿轮组的所述第一元件选择性互连并且所述转矩传递机构中的另一个使所述输入元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件选择性互连。
3.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述七个前进档变速比中的第一、第二和第三个在数值上与所述三个倒档变速比中相应的变速比基本上相等，使得可以产生从所述第一、第二和第三前进档变速比到所述相应的基本上相等的倒档变速比的变换。
4.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述输入轴与所述第二行星齿轮组的所述第三元件持续相连并且所述输入轴与所述第三行星齿轮组的所述第三元件持续相连。
5.如权利要求4所述的多级变速器，其特征在于，所述转矩传递机构中的一个使所述第四行星齿轮组的所述第一元件与所述固定元件选择性相连并且所述转矩传递机构中的另一个使所述第四行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件选择性相连。
6.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，当所述六个转矩传递机构中的两个每个使所述行星齿轮组中的一个的相应元件与所述固定件选择性互连；其中所述两个转矩传递机构的第一个仅在选定所述七个前进档变速比中的变速比的过程中被接合；以及其中所述两个转矩传递机构的第二个仅在所述三个倒档变速比的过程中被接合。
7.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的第一个可操作地用于使所述第一行星齿轮组的所述第三元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件和所述固定元件中的一个选择性互连。
8.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的第二个可操作地用于使所述第一行星齿轮组的所述第一元件和所述第二行星齿轮组的所述第一元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件选择性互连。
9.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的第三个可操作地用于使所述第二行星齿轮组的所述第三元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件选择性互连。
10.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的第四个可操作地用于使所述第二行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第一元件选择性互连。
11.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的第五个可操作地用于使所述第四行星齿轮组的所述第一元件与所述固定元件选择性互连。
12.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的第六个可操作地用于使所述第四行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件选择性互连。
13.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，还包括使所述第一行星齿轮组的所述第二元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件持续互连的第四互连元件；以及可操作地用于使所述第四互连元件并因此还有所述第一行星齿轮组的所述第二元件以及所述第四行星齿轮组的所述第三元件与所述固定元件选择性互连的第七转矩传递机构。
14.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，前进档变速比的变换是单一转换类型的。
15.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的两个是固定式离合器并且所述六个转矩传递机构中的四个是旋转式离合器。
16.如权利要求1所述的多级变速器，其特征在于，所述六个转矩传递机构中的三个是固定式离合器并且所述六个转矩传递机构中的三个是旋转式离合器。
17.一种多级变速器，其包括输入轴；输出轴；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个齿轮组具有第一、第二和第三元件，所述元件包括太阳轮元件、齿圈元件以及行星架组件元件；所述第一行星齿轮组的所述第一元件与所述第二行星齿轮组的所述第一元件持续相连；所述第三行星齿轮组的所述第一元件与所述第四行星齿轮组的所述第一元件持续相连；所述第三行星齿轮组的所述第二元件与所述第四行星齿轮组的所述第二元件持续相连；所述第二行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件持续相连；所述输入轴与所述第二行星齿轮组的所述第三元件持续相连并且所述输出轴与所述第三行星齿轮组的所述第三元件持续相连；第一转矩传递机构，可操作地用于使所述第一行星齿轮组的所述第三元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件和所述固定元件中的一个选择性互连；第二转矩传递机构，可操作地用于使所述第一行星齿轮组的所述第一元件和所述第二行星齿轮组的所述第一元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件选择性相连；第三转矩传递机构，可操作地用于使所述第二行星齿轮组的所述第三元件与所述第四行星齿轮组的所述第三元件选择性相连；第四转矩传递机构，可操作地用于使所述第二行星齿轮组的所述第三元件与所述第三行星齿轮组的所述第一元件选择性相连；第五转矩传递机构，可操作地用于使所述第四行星齿轮组的所述第一元件与所述固定元件选择性相连；以及第六转矩传递机构，可操作地用于使所述第四行星齿轮组的所述第二元件与所述固定元件选择性相连；所述六个转矩传递机构以两机构组合的方式被操作以提供至少七个前进档变速比和三个倒档变速比；其中以所述七个前进档变速比旋转的所述行星齿轮组的任意所述元件在一个方向上旋转。
18.如权利要求1 7所述的多级变速器，其特征在于，所述第五转矩传递机构仅在所述三个倒档变速比过程中被接合并且所述第六转矩传递机构仅在选定所述七个前进档变速比中的变速比的过程中被接合。
19.如权利要求17所述的多级变速器，其特征在于，所述七个前进档变速比中的第一、第二和第三个在数值上与所述三个倒档变速比中相应的变速比基本上相等，使得可以产生从所述第一、第二和第三前进档变速比到所述相应的基本上相等的倒档变速比的变换。
20.一种多级变速器，其包括输入轴；输出轴；第一、第二、第三和第四行星齿轮组，每个所述行星齿轮组具有第一、第二和第三元件，所述元件包括太阳轮元件、行星架组件元件和齿圈元件；六个转矩传递机构；所述输入轴与所述第二行星齿轮组持续相连并且分别通过所述六个转矩传递机构中的两个与所述第三和第四行星齿轮组选择性相连；所述六个转矩传递机构中的另一个可操作地用于使所述第二行星齿轮组与所述第四行星齿轮组选择性相连；所述六个转矩传递机构中的另两个可操作地用于使所述第四行星齿轮组另外的相应元件与所述固定元件选择性相连；所述六个转矩传递机构中的最后一个可操作地用于使所述第一行星齿轮组与所述第四行星齿轮组和所述固定元件中的一个选择性相连；所述输出轴与所述第三行星齿轮组的元件持续相连；以及所述六个转矩传递机构以两机构组合的方式被接合以在所述输入轴和所述输出轴之间形成七个前进档变速比和三个倒档变速比。
全文摘要
提供了一种七档变速器，其包括具有六个转矩传递机构的四个行星齿轮组，通过所述转矩传递机构多种固定的相互连接可以提供七个前进档变速比和三个倒档变速比。传动系包括与至少一个行星齿轮元件持续相连的发动机和变矩器以及与另一行星齿轮元件持续相连的输出元件。六个转矩传递机构以两机构组合的方式被操作。在前进档变速比过程中旋转的所有部件在同一方向上旋转。实现了部件速度的降低和变速比的提高。
文档编号F16H3/44GK1936364SQ20061015436
公开日2007年3月28日 申请日期2006年9月22日 优先权日2005年9月23日
发明者D·克莱门 申请人:通用汽车公司