车用自动变速器.pdf

本发明公开了一种车用自动变速器，包括可转动地被轴支承于变速箱体(1)内的输入轴(2)和输出轴(3)；设置在该二轴(2、3)之间与该二轴(2、3)具有共同旋转轴线，包含多个旋转元件、可选择性地与输入轴(2)和输出中间轴(18)的一端联接或释放、或相对于变速箱体(1)旋转或固定的圆柱一端面齿轮系(21)和单式行星齿轮(20)；多个可选择性地接合使旋转元件的旋转停止，或使旋转元件之间，以及旋转元件与输入轴(2)或输出轴(3)之间成为联接状态的多个转矩传递机构；该转矩传递机构基于指令切换联接或释放状态，传递或切断驱动力源的动力，并经由多个功率传递路线将输入轴(2)的旋转进行多档的变速后从输出轴(3)输出；该车用自动变速器可产生较多的传动比且结构简单紧凑。

1.  一种车用自动变速器，包括可转动地被轴支承于变速箱体(1)内的输入轴(2)和输出轴(3)；设置在该二轴(2、3)之间，与该二轴(2、3)具有共同旋转轴线，包含多个旋转元件的单式行星齿轮(20)和复式行星齿轮；多个可选择性地接合使所述旋转元件的旋转停止，或使该旋转元件之间，以及该旋转元件与所述输入轴(2)或输出轴(3)之间成为联接状态的多个转矩传递机构；该转矩传递机构能基于指令变速级来切换联接或释放状态，传递或切断驱动力源的动力，并经由多个功率传递路线将输入轴(2)的旋转进行多档的变速后从输出轴(3)输出；其特征在于：所述复式行星齿轮是由可选择性地与输入轴(2)和输出中间轴(18)的一端联接或释放、或相对于变速箱体(1)旋转或固定的，至少具有四个旋转元件的圆柱一端面齿轮系(21)构成。

2.  按照权利要求1所述的车用自动变速器，其特征在于：所述至少具有四个旋转元件的圆柱一端面齿轮系(21)由五个旋转元件构成，包括四个端面齿轮(4、5、6、7)、以及一个与之共轴旋转的行星架(19)，该行星架(19)呈轮状，具有轮毂(9)、轮辋(8)、轮辐(12)和一根穿过轮毂(9)的行星架轴(11)；所述圆柱齿轮即为该行星架(19)上的行星轮(10)，它在行星架(19)上与轮辐(12)相间，两端可转动地装在轮毂(9)和轮辋(8)上的安装座孔(17)中，其旋转轴线与行星架(19)的旋转轴线垂直相交，该行星架(19)经由轮辋(8)外圆周，通过转矩传递机构可选择性地与变速箱体(1)联接；所述端面齿轮(4、5、6、7)中至少有三个的齿数是彼此相异的，它们在与有齿端相对应的背面端固定连接有沿周向和轴向延伸成类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件，它们两个为一组，有齿数差的齿轮之间可任意组合，按轮径以及齿背面端的转矩传递机构部件直径大小，以套合的方式，有齿端隔行星轮(10)相对，分置于行星架(19)垂直于旋转轴线的两端面侧，并共同啮合与之具有相同齿轮模数的行星轮(10)；而行星架轴(11)的两端，则分别纳入该行星架(19)两端面侧轮径较小的两个端面齿轮(5、7)的转矩传递机构部件内圆周中，并形成活动联接。

3.  按照权利要求2所述的车用自动变速器，其特征在于：所述转矩传递机构为离合器和制动器，该离合器是多片式离合器(C1-C6)和单向离合器(F1-F3)，该制动器是多片或带式制动器(B1B5)；而所述的转矩传递机构部件则是上述多片式离合器(C1-C6)的鼓或毂，或者是上述多片或带式制动器(B1-B5)的鼓或毂，还可以是上述单向离合器(F1-F3)的安装座。

4.  按照权利要1所述的车用自动变速器，其特征在于：所述一端可选择性地与圆柱-端面齿轮系(21)联接或释放的输入轴(2)和输出中间轴(18)，分别位于圆柱-端面齿轮系(21)轴向的两端，该二轴(2、18)共轴线旋转，并制有液压油通道，它们在临近圆柱-端面齿轮系(21)的轴端分别纳入行星架(19)两端面侧轮径较小的两个端面齿轮(5、7)的转矩传递机构部件内圆周中，形成活动联接，并且在轴端附近固定连接有多用 组合式的转矩传递机构及部件。

5.  按照权利要求1至4中任一项所述的车用自动变速器，其特征在于：所述可选择性地与输入轴(2)和输出中间轴(18)的一端联接或释放的圆柱一端面齿轮系(21)，其所包含的端面齿轮，通过齿背面端的转矩传递机构部件，分别和与之抵近的输入轴(2)和输出中间轴(18)上的转矩传递机构及部件选择性地联接；其中，临近输入轴(2)的两个端面齿轮(4、5)，其轮径较小的端面齿轮(5)的转矩传递机构部件外圆周，为单向离合器(F1)的安装座，经由单向离合器(F1)，与输入轴(2)上转矩传递机构的部件内圆周、单向离合器(F1)的安装座联接；而轮径较大的端面齿轮(4)的转矩传递机构部件外圆周，为多片或带式制动器(B1)的毂或鼓，经由制动器片或带，与变速箱体(1)上的多片或带式制动器(B1)选择性地联接，内圆周则作为多片式离合器(C1)的鼓，经由离合器片，与输入轴(2)的同一端上述转矩传递机构的部件外圆周、多片式离合器(C1)的毂联接；所述输入轴(2)上单向离合器(F1)的安装座和多片式离合器(C1)的毂为一体制成，分别为该输入轴(2)上转矩传递机构的部件内和外圆周；相应的，临近输出中间轴(18)的两个端面齿轮(6、7)，其轮径较小的端面齿轮(7)的转矩传递机构部件外圆周，为多片式离合器(C2)的毂，经由离合器片与输出中间轴(18)上转矩传递机构的部件内圆周、多片式离合器(C2)的鼓联接；而轮径较大的端面齿轮(6)的转矩传递机构部件外圆周，为多片或带式制动器(B3)的毂或鼓，经由制动器片或带与变速箱体(1)上的多片或带式制动器(B3)选择性地联接，内圆周则作为单向离合器(F2)的安装座，经由单向离合器(F2)，与输出中间轴(18)的同一端上述转矩传递机构的部件外圆周、单向离合器(F2)的安装座联接；同样，所述输出中间轴(18)上多片式离合器(C2)的鼓和单向离合器(F2)的安装座也为一体制成，分别为输出中间轴(18)上转矩传递机构的部件内和外圆周。

6.  按照权利要求5所述的车用自动变速器，其特征在于：所述单式行星齿轮(20)设置在输出中间轴(18)与输出轴(3)之间，该单式行星齿轮(20)的行星架(16)和内齿圈(15)，在垂直于旋转轴线的端面侧，固定连接有沿周向和轴向延伸成类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件；在临近输出中间轴(18)的一侧，该单式行星齿轮(20)的太阳轮(13)与输出中间轴(18)远离端面齿轮(6、7)的一端固定连接；而行星架(16)的转矩传递机构部件外圆周，为多片或带式制动器(B4)的毂或鼓，经由制动器片或带，与变速箱体(1)上的多片或带式制动器(B4)选择性地联接；在该单式行星齿轮(20)临近输出轴(3)的一侧，其行星架(16)的转矩传递机构部件外圆周，为多片式离合器(C4)的毂，经由离合器片，与输出轴(3)的一端固定连接的转矩传递机构的部件内圆周、多片式离合器(C4)的鼓联接，该输出轴(3)上多片式离合器(C4)鼓的外圆周，还兼作输出轴(3)上另一多片式离合器(C3)的毂，经由离合器片，与内齿圈(15)的转矩传递机构部件内圆周、多片式离合器(C3)的鼓联接，并且，该内齿圈(15)离合器(C3)鼓的外圆周，还兼作内齿圈(15)的多片或带式制动器(B5)毂或鼓，经由制动器片或带，与变速箱体(1)上的多片或带式制动器(B5)选择性地联接；所述输出轴(3)上制有转矩传递机构液压油通道。

7.  按照权利要求6所述的车用自动变速器，其特征在于：所述转矩传递机构基于 指令动作的组合构成齿轮变速系统不同的输出转矩，当接合以下转矩传递机构时，齿轮变速系统可输出十六个不同的正向转矩：
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第三多片式离合器(C3)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第三多片式离合器(C3)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第三多片式离合器(C3)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第三多片式离合器(C3)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第三多片式离合器(C3)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第三多片式离合器(C3)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二单向离合器(F2)/第三多片式离合器(C3)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二多片式离合器(C2)/第三多片式离合器(C3)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二单向离合器(F2)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二多片式离合器(C2)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
当接合以下转矩传递机构时，齿轮变速系统可输出八个不同的反向转矩：
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一单向离合器(F1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一多片式离合器(C1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二单向离合器(F2)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二多片式离合器(C2)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)。

8.  按照权利要求5所述的车用自动变速器，其特征在于：所述单式行星齿轮(20)设置在输出中间轴(18)与输出轴(3)之间，该单式行星齿轮(20)的太阳轮(13)、行星架(16)和内齿圈(15)，在垂直于旋转轴线的端面侧，固定连接有类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件；在该单式行星齿轮(20)邻近输出中间轴(18)的一侧，其太阳轮(13)的转矩传递机构部件外圆周，为单向离合器(F3)的安装座，经由单向离合器(F3)，与输出中间轴(18)远离端面齿轮(6、7)的一端固定连接的转矩传递机构的部件内圆周、单向离合器(F3)的安装座联接，并且，该输出中间轴(18)上单向离合器(F3)安装座的外圆周，还兼作输出中间轴(18)上多片式离合器(C6)的毂，经由离合器片，与行星架(16)的转矩传递机构部件内圆周、多片式离合器(C6)的鼓联接；同样，该行星架(16)多片式离合器(C6)鼓的外圆周，也兼作行星架(16)多片或带式制动器(B4)的毂或鼓，经由制动器片或带，与变速箱体(1)上的多片或带式制动器(B4)选择性地联接；在单式行星齿轮(20)临近输出轴(3)的一侧，其太阳轮(13)的转矩传递机构部件外圆周，为多片式离合器(C5)的毂，经由离合器片，与输出轴(3)一端固定连接的转矩传递机构的部件内圆周、多片式离合器(C5)的鼓联接，并且，该输出轴(3)上多片式离合器(C5)鼓的外圆周，还兼作输出轴(3)上第二个多片式离合器(C4)的毂，经由离合器片，与行星架(16)的转矩传递机构部件内圆周、多片式离合器(C4)的鼓联接，而内齿圈(15)的转矩传递机构部件内圆周，则为多片式离合器(C3)的鼓，经由离合器片，与输出轴(3)上第三个多片式离合器(C3)的毂联接，并且，该内齿圈(15)的多片式离合器(C3)鼓的外圆周，同样还兼作内齿圈(15)的多片或带式制动器(B5)的毂或鼓，经由制动器片或带，与变速箱体(1)上的多片或带式制动器(B5)选择性地联接，所述输出轴(3)上制有用于转矩传递机构的液压油通道。

9.  按照权利要求8所述的车用自动变速器，其特征在于：所述转矩传递机构基于 指令动作的组合构成齿轮变速系统不同的输出转矩，当接合以下转矩传递机构时，齿轮变速系统可输出二十四个不同的正向转矩：
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五多片式离合器(C5)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第五多片式离合器(C5)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五多片式离合器(C5)；
第一多片式离合器(C1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一多片式离合器(C1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第五制动器(B5)/第四多片式离合器(C4)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第六多片式离合器(C6)/第五制动器(B5)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第六多片式离合器 (C6)/第五制动器(B5)/第五多片式离合器(C5)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第六多片式离合器(C6)/第五制动器(B5)/第五多片式离合器(C5)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第六多片式离合器(C6)/第五制动器(B5)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第六多片式离合器(C6)/第五制动器(B5)/第五多片式离合器(C5)；
第一多片式离合器(C1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第六多片式离合器(C6)/第五制动器(B5)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二单向离合器(F2)/第六多片式离合器(C6)/第五制动器(B5)/第五多片式离合器(C5)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二多片式离合器(C2)/第六多片式离合器(C6)/第五制动器(B5)/第五多片式离合器(C5)；
当接合以下转矩传递机构时齿轮变速系统可输出八个不同的反向转矩：
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一单向离合器(F1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一多片式离合器(C1)/第二制动器(B2)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一单向离合器(F1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一多片式离合器(C1)/第三制动器(B3)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二单向离合器(F2)/第三单向离合器(F3)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)；
第一单向离合器(F1)/第一制动器(B1)/第二多片式离合器(C2)/第三单向离合器(F3)/第四制动器(B4)/第三多片式离合器(C3)。

车用自动变速器
技术领域：
本发明涉及车用自动变速器，特别是涉及一种包含多个行星齿轮组和多个转矩传递机构，具有多档的自动变速器。更具体的说涉及一种输入轴和输出轴可转动地被轴支承于变速箱内；在上述二轴之间并与该二轴具有共同轴线，包含多个旋转元件的单式行星齿轮和复式行星齿轮；多个可选择性地接合使所述旋转元件的旋转停止，或使这些旋转元件之间，以及使旋转元件与输入轴或输出轴之间成为联接状态的多个转矩传递机构；该转矩传递机构能基于指令变速级来切换联接或释放状态，传递或切断驱动力源的动力，并经由多个功率传递路线将输入轴的旋转进行多档的变速后从输出轴输出。
背景技术：
本部分的陈述仅提供与本公开的内容相关的背景资料，并且可构成或可不构成现有技术。
常见的多档自动变速器通过转矩传递机构、行星齿轮装置以及相互联接的组合来获得多个传动比。而转矩传递机构、行星齿轮组的数量和实际结构，通常又局限于组件工装、成本、尺寸和重量以及所期望的传动比数。尽管现有变速器实现了预期的效用，但尽可能多的传动比则意味着有更多的优点：其功效性和经济性越好。因此，需要对变速器的构造、性能进行持续的改进，尤其是在效率，响应度和平顺性等方面的改善，以期获得尺寸小、重量轻、变速多，体现为具有较高的性价比且结构紧凑的多档自动变速器。例如，日本专利说明书JP4636026B2就披露了这样一种自动变速器。该自动变速器由单式行星齿轮、拉维尼克斯复式行星齿轮及多个离合器和制动器等组成。通过指令使离合器和制动器选择性地动作，联接或释放齿轮组的相关元件，并经由多个功率传递路线将输入轴的旋转进行多档的变速后从输出轴输出，最终可获得六个前进档和一个倒档。
1990年01月10日公告的中围发明专利申请说明书CN86104406C描述了圆柱-平面齿轮传动装置及其加工方法。该装置有一个由多个同心的齿轮构成的齿轮盘，一根与齿轮盘的轴线呈夹角、并制有花键槽的轴和一个圆柱齿轮。该圆柱齿轮可在键槽上滑动，使之可选择性地与不同轮径的齿轮啮合。在齿轮盘转速不变的情况下，可由制有花键槽的轴向外输出可变的转矩。该圆柱-平面齿轮传动装置具有结构、装配简单的特点。
中围发明专利申请说明书CN1515436A于2004年07月28日公开了一种汽车自动变速器的齿轮变速装置，该发明的齿轮变速装置包括分别与输入轴和输出轴固定连接且轮径相同的主动齿轮和从动齿轮，位于上述两齿轮间并与该二者的旋转轴线重合的架轮。该架轮轴的两端与主动齿轮和从动齿轮的端部活动联接。架轮上有三根由五个不同轮径的锥齿轮一体制成的，两端活装于轮毂和轮辋上的系杆。在该架轮的两侧除上述主动齿轮和从动齿轮外，还另有四个不同轮径、共轴旋转的锥齿轮，其中一个位于主动齿轮侧，三个位于从动齿轮侧，它们分别与系杆上相对应的齿轮啮合，并且可选择性地被联接在 变速箱体上。该装置通过对不同锥齿轮或架轮的固定，可从输出轴获得四个前进档。
日本专利说明书JP4636026B2记载的自动变速器，囿于行星齿轮系本身的结构特性，在没有较多的行星齿轮组和转矩传递机构参与的情况下，难以获得更多的传动比。从而使该变速器的尺寸、重量和成本上升，且工装愈加复杂。为了解决上述问题，中国发明专利申请说明书CN86104406C描述的齿轮传动装置采用圆柱-平面齿轮结构。虽然齿轮传动装置结构简单，但为获得较大范围的传动比，需增加更多的同心齿轮，由此造成轮盘直径、结构尺寸和重量的增大，恶化圆柱齿轮与不同轮径齿轮啮合时的冲击，加速机件磨损，并产生动力间断现象。同样是为了解决上述问题，中国专利说明CN1515436A针对上述两种变速器齿轮装置的不足，进行了技术和结构的改进。但改进结果并未有效克服上述两种变速装置的既有问题，且获得的档位也不多。
此背景部分所披露的上述信息仅仅是为了增加对本发明背景的理解，因此它可能包含有尚未形成为本领域普通技术人员公知的现有技术信息。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有较多传动比且结构紧凑的车用自动变速器。
为解决上述技术问题，本发明的车用自动变速器包括可转动地被轴支承于变速箱内的输入轴和输出轴；设置在该二轴之间、与该二轴具有共同轴线，包含多个旋转元件的单式行星齿轮和复式行星齿轮；多个可选择性地接合使上述旋转元件的旋转停止，或使这些旋转元件之间，以及旋转元件与输入轴或输出轴之间成为联接状态的多个转矩传递机构；该转矩传递机构能基于指令变速级来切换联接或释放状态，传递或切断驱动力源的动力，并经由多个功率传递路线将输入轴的旋转进行多档的变速后从输出轴输出。其中，复式行星齿轮是由可选择性地与输入轴或输出中间轴的一端联接或释放，或相对于变速箱体旋转或固定的，具有至少四个旋转元件的圆柱-端面齿轮系构成。通过采用这种结构，尤其是采用可选择性地与输入轴或输出中间轴联接或释放，或相对于变速箱体旋转或固定的，具有至少四个旋转元件的圆柱-端面齿轮系构成的这种结构，可以在不改变齿轮啮合状态的情况下进行变速。从而避免了换档时的齿轮冲击，减少了机件损耗；变速器的结构更加紧凑，齿轮变速装置功率传输路线灵活多变；传动平稳，承载能力强，单级传动比明显增大，可不必装备大容量的离合器和制动器；而且重合度好，机件磨耗小，对安装误差不太敏感，便于结构空间位置布局的安排。从而能够实现自动变速器的小型化、轻量化和低成本化。
作为本发明的一种优选结构，圆柱-端面齿轮系由五个旋转元件构成，包括四个端面齿轮以及一个与之共轴旋转的行星架。该行星架呈轮状具有轮毂、轮辋、轮辐和一根穿过轮毂的行星架轴。所述圆柱齿轮即为该行星架上的行星轮，它在行星架上与轮辐相间，两端可转动地装在轮毂和轮辋上的安装座孔中，其旋转轴线与行星架的转轴线垂直相交。该行星架经由轮辋外圆周，通过转矩传递机构可选择性地与变速箱体联接。所述端面齿轮中至少有三个的齿数是彼此相异的，它们在与有齿端相对应的背面端固定连接 有沿周向和轴向延伸成类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件。它们两个为一组，有齿数差的齿轮之间可任意组合，按轮径以及齿背面端的转矩传递机构部件直径大小，以套合的方式，有齿端隔行星轮相对，分置于行星架垂直于轴线的两端面侧，并共同啮合与之具有相同齿轮模数的行星轮。而行星架轴的两端，则分别纳入该行星架两端面侧轮径较小的两个端面齿轮的转矩传递机构部件内圆周中，形成活动联接并可作相对转动。通过采用这种结构，尤其是将四个端面齿轮，两个为一组，分置在行星架两端面侧，并共用一组行星轮，其所构成的复式行星轮系，可以使齿轮变速机构的结构尺寸更为紧凑。同时，也可在变速齿轮间形成多重的组合，有利于建立较多的功率传输路线，从而获得所希望的、尽可能多的传动比。
作为本发明的另一种优选结构，转矩传递机构选用了离合器和制动器。离合器是多片式离合器和单向离合器；制动器是多片式制动器，或是带式制动器。通过采用这种结构，尤其是多片式离合器和制动器能以较小的容量承受较大的负载；而带式制动器和滚子或楔块式单向离合器则具有结构简单，安装空间小等优点，为自动变速器的小型化、轻量化和低成本化创了造条件。
作为本发明的又一种优选结构，将一端可选择性地与复式行星齿轮联接或释放的输入轴和输出中间轴，分别置于圆柱-端面齿轮系轴向的两端。该二轴共轴线旋转，并制有液压油通道。它们在临近圆柱-端面齿轮系的轴端，分别纳入行星架两端面侧轮径较小的两个端面齿轮的转矩传递机构部件内圆周中，形成活动联接且可作相对转动。并且，在轴端附近固定连接有多用组合式的转矩传递机构及部件。通过采用这种结构，尤其是在轴上设置具有组合式部件的转矩传递机构，使输入轴和输出中间轴可以灵活、选择性地联接圆柱-端面齿轮系和单式行星齿轮的旋转元件，提高了整个齿轮变速装置的变速能力。
作为本发明的再一种优选结构，可选择性地与输入轴和输出中间轴的一端联接或释放的圆柱-端面齿轮系，其所包含的端面齿轮，通过齿背面端的转矩传递机构部件，分别和与之抵近的输入轴和输出中间轴上的转矩传递机构及部件选择性地联接。其中，临近输入轴的两个端面齿轮，其轮径较小的端面齿轮的转矩传递机构部件外圆周，为单向离合器的安装座，经由单向离合器，与输入轴上转矩传递机构的部件内圆周、单向离合器的安装座联接。而轮径较大的端面齿轮的转矩传递机构部件外圆周，为多片或带式制动器的毂或鼓，经由制动片或带，与变速箱体上的多片或带式制动器选择性地联接；内圆周则作为多片式离合器的鼓，经由离合器片，与输入轴的同一端上述转矩传递机构的部件外圆周、多片式离合器的毂联接。所述输入轴上单向离合器的安装座和多片式离合器的毂为一体制成，分别为该输入轴上转矩传递机构的部件内和外圆周。相应的，临近输出中间轴的两个端面齿轮，其轮径较小的端面齿轮的转矩传递机构部件外圆周，为多片式离合器的毂，经由离合器片与输出中间轴上转矩传递机构的部件内圆周、多片式离合器的鼓联接。而轮径较大的端面齿轮的转矩传递机构部件外圆周，为多片或带式制动器的毂或鼓，经由制动片或带与变速箱体上的多片或带式制动器选择性地联接；内圆周则作为单向离合器的安装座，经由单向离合器，与输出中间轴的同一端上述转矩传递 机构的部件外圆周、单向离合器的安装座联接。同样，所述输出中间轴上多片式离合器的鼓和单向离合器的安装座也为一体制成，分别为输出中间轴上转矩传递机构的部件内和外圆周。通过采用这种结构，可以方便、灵活地使输入轴和输出中间轴在圆柱-端面齿轮系元件之间进行选择性地联接，以提高圆柱-端面齿轮系元件利用率和变速能力，实现创建更多功率传输路径的目的。尤其是将行星架两侧，较大的两个端面齿轮的转矩传递机构部件的内和外圆周，以及输入轴、输出中间轴上转矩传递机构的部件内和外圆周，设计为一体制成的离合器或制动器的鼓和毂，不仅提高了转矩传递机构的集成度，减少了结构重量，节省了安装空间，而且使齿轮变速装置整体得以简化，并降低了材料成本。
作为对本发明的进一步优选结构，将单式行星齿轮设置在输出中间轴与输出轴之间。该单式行星齿轮的行星架和内齿圈，在垂直于旋转轴线的端面侧，固定连接有沿周向和轴向延伸成类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件。在临近输出中间轴的一侧，该单式行星齿轮的太阳轮与输出中间轴远离端面齿轮的一端固定连接。而行星架的转矩传递机构部件外圆周，为多片或带式制动器的毂或鼓，经由制动器片或带，与变速箱体上的多片或带式制动器选择性地联接。在该单式行星齿轮临近输出轴的一侧，其行星架的转矩传递机构部件外圆周，为多片式离合器的毂，经由离合器片，与输出轴一端固定连接的转矩传递机构的部件内圆周、多片式离合器的鼓联接。该输出轴上多片式离合器鼓的外圆周，还兼作输出轴上另一多片式离合器的毂，经由离合器片，与内齿圈的转矩传递机构部件内圆周、多片式离合器的鼓联接。并且，该内齿圈离合器鼓的外圆周，也兼作内齿圈的多片或带式制动器毂或鼓，经由制动器片或带，与变速箱体上的多片或带式制动器选择性地联接。同样，输出轴上也制有转矩传递机构液压油通道。通过采用上述结构，尤其是在上述各项优选结构直接产生的有益效果基础上，将单式行星齿轮设置在输出中间轴与输出轴之间，不仅使整个行星齿轮变速机构汇聚了更多的功率流，而且还能提供满足车辆前进和倒退所需的正反向转矩。
作为对上述进一步优选结构的一种改良，在广泛汲取上述各优选结构诸多优良特点的基础上，将单式行星齿轮的太阳轮可选择性地与输出中间轴和输出轴的一端相联。该单式行星齿轮的太阳轮、行星架和内齿圈，在垂直于旋转轴线的端面侧，固定连接有类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件。在该单式行星齿轮临近输出中间轴的一侧，其太阳轮的转矩传递机构部件外圆周，为单向离合器的安装座，经由单向离合器，与输出中间轴远离端面齿轮的一端固定连接的转矩传递机构的部件内圆周、单向离合器的安装座联接。并且，该输出中间轴上单向离合器安装座的外圆周，还兼作输出中间轴上多片式离合器的毂，经由离合器片，与行星架的转矩传递机构部件内圆周、多片式离合器的鼓联接。同样，该行星架多片式离合器鼓的外圆周，也兼作行星架多片或带式制动器的毂或鼓，经由制动片或带，与变速箱体上的多片或带式制动器选择性地联接。在单式行星齿轮临近输出轴的一侧，其太阳轮的转矩传递机构部件外圆周，为多片式离合器的毂，经由离合器片，与输出轴的一端固定连接的转矩传递机构部件内圆周、多片式离合器的鼓联接。并且，该输出轴上多片式离合器鼓的外圆周，还兼作输出轴上第二个多片 式离合器的毂，经由离合器片，与行星架的转矩传递机构部件内圆周、多片式离合器的鼓联接。而内齿圈的转矩传递机构部件内圆周，则作为多片式离合器的鼓，经由离合器片，与输出轴上第三个多片式离合器的毂联接。并且，该内齿圈的多片式离合器鼓的外圆周，同样还兼作内齿圈的多片或带式制动器的毂或鼓，经由制动片或带，与变速箱体上的多片或带式制动器选择性地联接。通过采用上述结构，尤其是采用将单式行星齿轮的太阳轮可选择性地与输出中间轴和输出轴的一端相联这一技术结构，虽然只是一种局部技术改进，但效果却是显而易见的，可以使本发明的车用自动变速器，在不额外增加行星齿轮机构旋转元件的情况下，可获得更多的传动比。
本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将从以下参照附图对本发明最佳实施方式的说明而变得显而易见。附图所示均为结构示意图，其用意仅为说明的目的，用于解释本发明的原理，并作为说明书的组成部分包含于本说明书中，而绝不是意在限制本公开的范围。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。而在这些附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部件。
图1为本发明车用自动变速器的圆柱-端面齿轮系行星架主视图。
图2为图1所示行星架侧视图。
图3为图1所示行星架沿A-A线侧剖视图。
图4为本发明车用自动变速器的输入轴、圆柱-端面齿轮系和输出中间轴结构符号示意图。
图5为图4所示输入轴、圆柱-端面齿轮系和输出中间轴结构局剖示意图。
图6为对图5所示输入轴、圆柱-端面齿轮系和输出中间轴结构局部改进后的局剖示意图。
图7为对图6所示输入轴、圆柱-端面齿轮系和输出中间轴结构局部改进后的局剖示意图。
图8为输入轴固定连接的转矩传递机构组合部件主视图。
图9为图8所示输入轴固定连接的转矩传递机构组合部件沿B-B线侧剖视图。
图10为图8所示输入轴固定连接的转矩传递机构组合部件三视图。
图11为对图8所示输入轴固定连接的转矩传递机构组合部件局部改进后的主视图。
图12为图11所示输入轴固定连接的转矩传递机构组合部件沿C-C线侧剖视图。
图13为图11所示输入轴固定连接的转矩传递机构组合部件三视图。
图14为本发明车用自动变速器第一种实施例的结构符号示意图。
图15为图14所示实施例中每个可利用的前进和倒退档的各转矩传递机构元件啮合状态表。
图16为本发明车用自动变速器第二种实施例的结构符号示意图。
图17为图16所示实施例中每个可利用的前进和倒退档的各转矩传递机构元件啮合状态 表。
图18为圆柱-端面齿轮系临近输出中间轴侧的两端面齿轮在特定条件下的工作原理示意图。
图19为图18所示圆柱-端面齿轮系临近输出中间轴侧的两端面齿轮在特定条件下的工作原理补充示意图。
附图标记说明：1：变速箱体；2：输入轴；3：输出轴；4：临近输入轴一端的轮径较大的端面齿轮；5：临近输入轴一端的轮径较小的端面齿轮；6：临近输出中间轴一端的轮径较大的端面齿轮；7：临近输出中间轴一端的轮径较小的端面齿轮；8：圆柱-端面齿轮系行星架轮辋；9：圆柱-端面齿轮系行星架轮毂；10：圆柱-端面齿轮系行星轮；11：圆柱-端面齿轮系行星架轴；12：圆柱-端面齿轮系行星架轮辐；13：单式行星齿轮组太阳轮；14：单式行星齿轮组行星轮；15：单式行星齿轮组内齿圈；16：单式行星齿轮组行星架；17：圆柱-端面齿轮系行星轮安装座；18：输出中间轴；19：圆柱-端面齿轮系行星架；20：单式行星齿轮组；21：圆柱-端面齿轮系；22：转矩传递机构组合部件的端壁；23：转矩传递机构组合部件中直径较小的类似中空圆柱体状结构内圆周；24：转矩传递机构组合部件中直径较小的类似中空圆柱体状结构外圆周；25：转矩传递机构油压及活塞室；26：转矩传递机构组合部件中直径较大的类似中空圆柱体状结构端部；27：端面齿轮与类似中空圆柱体状结构连接的颈部；28：端盖；B1-B5：第一至第五多片或带式制动器；C1-C6：第一至第六多片式离合器；F1-F3：第一至第三单向离合器；X：坐标系横轴；Y：坐标系纵轴；O：坐标系原点；OA、OB：转轴线；o1、o2、α、β、γ、a、b、c：坐标参数。
具体实施方式
图1至图3所示为本发明实施方式的圆柱-端面齿轮系行星架19，其呈轮状，具有行星架轴11、轮毂9、轮辋8和轮辐12。行星架轴11穿过轮毂9，其旋转轴线与输入轴2和输出轴3的共有轴线重合。而行星架19的行星轮10即为本发明所谓圆柱-端面齿轮系21中圆柱齿轮，它们在行星架19上与轮辐12相间，两端可转动地活装在轮毂9和轮辋8上的座孔17中，其旋转轴线与行星架19的转轴线垂直相交。该行星架轮辋8的外圆周被制成多片式制动器的毂或带式制动器的鼓，与变速箱体1上的制动器B2选择性地联接。从经济性和结构占用空间、重量等角度出发，显而易见，优选为带式制动器的鼓。
由图4和图5可知，作为本发明车用自动变速器的核心组成部分，由输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18所构成的齿轮变速系统，不仅担负着主要的变速功能，而且还包含有本发明的车用自动变速器最多和最重要的技术特征，故而显得至关重要，因此，在以下说明中将对该部分的结构予以详细的描述。
参见图4、图5，圆柱-端面齿轮系21由五个旋转元件构成。除了上述行星架19外，还包括四个与其共轴旋转的端面齿轮4、5、6、7，这四个端面齿轮4、5、6、7中至少有三个的齿数是彼此相异的。这些齿轮4、5、6、7在与有齿端相对应的背面端， 固定连接有沿周向和轴向延伸成类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件。其中，较大的两个端面齿轮4、6的类似中空圆柱体状结构的内和外圆周，均是同时作为转矩传递机构的部件，具体地说，是作为离合器的毂或鼓和制动器的毂或鼓来使用的。在行星架19垂直于转轴的两端面侧，上述四个端面齿轮4、5、6、7两个为一组，有齿数差的齿轮之间可任意组合，依照轮径、与有齿端相对应的背面端的转矩传递机构部件直径大小，采用套合的方式，有齿端隔行星轮10相对地分置于行星架19的两端面侧，它们共同啮合与之具有相同齿轮模数的行星轮10。并且，在行星架19的两端面侧，两组端面齿轮中，轮径较小的两个端面齿轮5、7的转矩传递机构部件内圆周作为行星架轴11的安装座，用于容纳行星架轴11的端部，与之形成活动联接并作相对转动。而轮径较大的两个端面齿轮4、6的背面端与转矩传递机构部件的连接部位，即颈部27内圆周沿整个周向和径向往圆心延伸，使其所形成的圆环的内径大小适合于套装在轮径较小的端面齿轮5、7的背面端与转矩传递机构部件的连接部位，形成活动联接并可作相对转动。以提高同组端面齿轮间的同心度，达到平稳运行的目的。同时，作为转矩传递机构部件，起到对多片式离合器的液密封作用。而这些所谓的转矩传递机构部件，它们在这里是被用作多片式离合器的鼓或毂，或者是多片或带式制动器的鼓或毂，还可以是单向离合器的安装座。
图8至图10示意性给出的输入轴2的一端固定连接的转矩传递机构及部件，为多用组合式结构。由两个同心，不同直径且共用一个与输入轴2固定连接的端壁22的类似中空圆柱体状结构所构成。其中，直径略小的类似中空圆柱体状结构沿轴线方向延伸较长，其内、外圆周23、24分别被用作单向离合器F1的安装座和多片式离合器C1的毂，而直径稍大的类似中空圆柱体状结构则沿轴线方向延伸略短，其内圆周被用作多片式离合器C1的油压及活塞室25。该输入轴2上转矩传递机构及组合部件，与行星架19一端面侧的端面齿轮4、5的转矩传递机构部件抵近，其中，直径略小的类似中空圆柱体状结构沿轴向进入端面齿轮4、5的转矩传递机构部件间的径向间隙。以内圆周23与轮径较小的端面齿轮5的转矩传递机构部件外圆周、单向离合器F1的安装座对应，以外圆周24与轮径较大的端面齿轮4的转矩传递机构部件内圆周、多片式离合器C1的鼓对应，分别经单向离合器F1和离合器片选择性地联接。同时，端面齿轮4的转矩传递机构部件的外圆周还被兼作可与变速箱体1上的带式制动器B1选择性相联的鼓。并且，该鼓的端部内圆周和离合器C1的油压及活塞室25端部26外圆周活动联接，并达到液密封。
当然，输入轴2一端的转矩传递机构组合部件，并非仅局限于图5，图8至图10中所示结构样式，还可以是如图7，图11至图13中所给出的结构样式。该结构样式与图5，图8至图10所示结构样式相比，不仅将油压及活塞室25移至更接近输入轴2的端部处，而且开口方向也正好相反。采用该结构设计的有益效果是，可以利用油压及活塞室25泄出的油，对离合器片进行充分的冷却和润滑，并可阻止油液泄漏出转矩传递机构。此外，还可以采用如图6、图7所示结构，在端面齿轮4用作多片式离合器C1鼓的转矩传递机构部件的端缘，利用联接构件，联接一个圆心有密封轴套的环形端盖 28，以进一步提高转矩传递机构的液密封性。
至于，与输入轴2隔圆柱-端面齿轮系21相对的输出中间轴18的一端，其固定连接的转矩传递机构及部件，是以端面齿轮7的转矩传递机构部件外圆周为毂的多片式离合器C2。并且，该多片式离合器C2鼓的外圆周还兼作单向离合器F2的安装座，经单向离合器F2，与端面齿轮6的转矩传递机构部件内圆周选择性地联接。而端面齿轮6的转矩传递机构部件外圆周则兼作与变速箱体1的带式制动器B3选择性相联的鼓。
另外，输入轴2和输出中间轴18各有一端部，分别纳入与之抵近，位于行星架19两端面侧，轮径较小的两个端面齿轮5、7的转矩传递机构部件内圆周中，与之形成活动联接并作相对转动。
图14所示为本发明车用自动变速器的第一种实施例结构符号示意图。显而易见，本实施例的结构是在图4至图5所示输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18所组成的齿轮变速系统结构基础上，通过增加一单式行星齿轮组20，进一步发展而来。由图14可知，输出中间轴18在远离端面齿轮6、7的一端与单式行星齿轮组20的太阳轮13固定联接。当然，也可以将输出中间轴18的该端外圆周直接制成太阳轮13。在单式行星齿轮组20临近输出中间轴18的一侧，其行星架16固定连接有沿周向和轴向延伸成类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件。该转矩传递机构部件的外圆周为带式制动器B4的鼓，经由制动带与变速箱体1上的带式制动器B4作选择性地联接。而在单式行星齿轮组20临近输出轴3的一侧，其行星架16和内齿圈15也均固定连接有沿周向和轴向延伸成类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件。其中，行星架16的转矩传递机构部件外圆周为多片式离合器C4的毂；内齿圈15的转矩传递机构部件内圆周为多片式离合器C3的鼓，而外圆周则为带式制动器B5的鼓，经由制动带与变速箱体1上的带式制动器B5作选择性联接。而与它们抵近的输出轴3，其一端固定连接有转矩传递机构及其部件。该转矩传递机构部件结构与上述输入轴2的类似，也为组合部件。其中，直径较小的类似中空圆柱体状结构沿轴向延展较长，进入内齿圈15、星轮架16的转矩传递机构部件间的径向间隙。其内圆周23为多片式离合器C4的鼓，经由离合器片与行星轮架16的转矩传递机构部件外圆周联接；而外圆周24则为多片式离合器C3的毂，经由离合器片与内齿圈15的转矩传递机构部件内圆周联接。而直径较大的类似中空圆柱体状结构沿轴向延展略短，用作多片式离合器C3的油压及活塞室25，并采用与输入轴2相同的密封防漏构件对多片式离合器C3进行密封处理。值得注意的是，输出轴3的一端固定连接的转矩传递机构部件，两个直径大小不一的类似中空圆柱体状结构的内圆周，各自均拥有一套独立运作的油压及活塞室25等转矩传递机构的其它构件，其中，多片式离合器C3的油压及活塞室位于多片式离合器C4的油压及活塞室径向的外周。应当理解，实质上输出轴3的一端固定联接有两个转矩传递机构C3、C4，由于它们共用了转矩传递机构的部分构件，而被一体制成。
图16所示为本发明车用自动变速器的第二种实施例结构符号示意图。很明显，本实施例结构特征和图14所示实施例结构类似，是对图14所示实施例结构进一步的技术改良。由图16所示实施例结构可知，其技术改进的重点在于：太阳轮13不再与输出中 间轴18固定连接，而是可选择性地与输出中间轴18和输出轴3的一端联接。为此，输出中间轴18与单式行星齿轮组20抵近的一端，其结构随之而改变，增设了与输入轴2相同的转矩传递机构及其部件。相应的，输出轴3上则增加了一套多片式离合器C5。由于，图14和图16所示实施例源于同一构思，因此，对图16所示实施例结构进行的说明，将针对与图14所示实施例间的差异而展开，着重介绍图16所示实施例相较图14所示实施例所作的改进，并对该改进后的结构作具体而详尽的描述。而其它未涉及部分，则视为未作变化，可据需要简明概述，以体现二者间的关联性与继承性。
参见图16，单式行星齿轮组20的太阳轮13在垂直于转轴的两端面，均固定连接有沿周向和轴向延伸成类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件。在临近输出中间轴18的一侧，太阳轮13的转矩传递机构部件外圆周，为单向离合器F3的安装座。行星架16的转矩传递机构部件外圆周的结构与作用和上述图14所示实施例中相同，内圆周被用作多片式离合器C6的鼓。而与它们抵近的输出中间轴18的一端，直径较小的类似中空圆柱体状结构沿轴向延展较长，进入太阳轮13、星轮架16的转矩传递机构部件间的径向间隙。其内圆周23被用作单向离合器F3的安装座，经由单向离合器F3，与太阳轮13的转矩传递机构部件外圆周联接；外圆周24则被用作多片式离合器C6的毂，经由离合器片，与行星架16的转矩传递机构部件内圆周联接。而直径较大的类似中空圆柱体状结构沿轴向延展略短，内圆周用作多片式离合器C6的油压及活塞室25，其端部26外圆周与行星架16的上述转矩传递机构部件的端部内圆周活动联接，并达到液密封。相应的，在临近输出轴3的一侧，输出轴3上一体制成的两个多片式离合器不再用于和内齿圈15、行星架16的选择性联接，而是用于和太阳轮13、行星架16的选择性联接。其中，太阳轮13的转矩传递机构部件外圆周用作多片式离合器C5的毂；行星架16的转矩传递机构部件内圆周用作多片式离合器C4的鼓。与它们抵近的输出轴3的矩传递机构组合部件中，直径较小的类似中空圆柱体状结构沿轴向进入太阳轮13、星轮架16的转矩传递机构部件间的径向间隙，其内圆周23用作与太阳轮13的转矩传递机构部件外圆周相配合的鼓；外圆周24用作与行星架16的转矩传递机构部件内圆周相配合的毂。显而易见，输出轴3的该端，具有一体制成的两个多片式离合器C4和C5。另外，在输出轴3上除多片式离合器C4和C5之外，还设置有独立的第三个多片式离合器C3。它由内齿圈15的类似中空圆柱体状结构的转矩传递机构部件内圆周，沿轴向往输出轴3侧延出并包围多片式离合器C4和C5，作为多片式离合器C3的鼓，与输出轴3上多片式离合器C3的毂相配合。而外圆周仍与变速箱体1作选择性联接。
上述内容中所涉及各轴均制有通往活塞室的液压油道。尤其是其上具有多个多片式离合器的轴，至少得为每一个活塞室分配一条独立的进油通道，并共用一条主回油道。
在充分了解并熟知本发明车用自动变速器结构的基础上，进一步探讨该车用自动变速器的工作原理。重点介绍各结构的相互联接方式和作用关系，因此，仅表明各结构的名称，而不涉及结构的具体构造。并且，凡未述及的转矩传递机构和端面齿轮均为非工作状态，其对整个齿轮变速系统的作用和影响不足以考虑。
本发明的车用自动变速器按下述方式进行工作：首先，参见图4、图5，图14、图 15、图18和图19说明本发明第一种实施例的工作过程和原理。
由图4、图5可知，驱动力源的动力，经输入轴2输入由输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18组成的齿轮变速系统。输入轴2分别与端面齿轮4、5选择性联接并经行星轮10依次和端面齿轮6、7形成组合，以建立多条功率传输路线。由图14则可知，当同时接合多片式离合器C3和C4时，行星架16、内齿圈15与输出轴3便相互联接在一起。此时，由输出中间轴18的一端固定联接的太阳轮13导入的转矩，将迫使单式行星齿轮组20的各旋转元件作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。
一：同时接合多片式离合器C3和C4，将行星架16、内齿圈15与输出轴3相互联接在一起；制动器B2恒常接合，行星架19与变速箱体1联接而被制动。在该状态下：
第一变速途径：在动力输入由输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18所构成的齿轮变速系统后，输入轴2经单向离合器F1自动联接端面齿轮5，并带动其一同转动。端面齿轮5驱动与之啮合的行星轮10作定轴旋转。此时，由于转矩传递机构B1、B3、C1、C2和F2均不工作，所以行星轮10又促使与之共同啮合的端面齿轮4和6、7之间反向、同步不同速的共轴旋转。端面齿轮6经单向离合器F2自动联接输出中间轴18，并带动其一同转动。输出中间轴18的一端固定连接的太阳轮13迫使相互联接在一起的行星架16、内齿圈15和输出轴3作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。其功率传输路线可表达为：从输入轴2导入-经单向离合器F1-端面齿轮5-行星轮10-端面齿轮6-单向离合器F2-输出中间轴18-太阳轮13-(多片式离合器C3和C4/行星架16和内齿圈15)-由输出轴3输出。被行星轮10驱动的端面齿轮4、7，仅绕轴空转不作功。
第二变速途径：输入轴2经单向离合器F1自动联接端面齿轮5，并带动其一同转动。端面齿轮5驱动行星轮10作定轴旋转；行星轮10又促使端面齿轮4、6、7一起转动。多片式离合器C2接合，端面齿轮7与输出中间轴18联接，并驱动之。输出中间轴18的一端固定连接的太阳轮13迫使相互联接在一起的行星架16、内齿圈15和输出轴3作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。由于，端面齿轮7的轮径小于端面齿轮6的轮径，因此，在具有相同齿轮模数的行星轮10驱动下，其转速高于端面齿轮6的转速，从而促使输出中间轴18高速转动，并自动与端面齿轮6之间的单向离合器F2分离。其功率传输路线可表达为：从输入轴2导入-经单向离合器F1-端面齿轮5-行星轮10-端面齿轮7-多片式离合器C2-输出中间轴18-太阳轮13-(多片式离合器C3和C4/行星架16、内齿圈15)-由输出轴3输出。
第三变速途径：多片式离合器C1接合，输入轴2与端面齿轮4联接，并驱动之。端面齿轮4驱动行星轮10作定轴旋转；行星轮10又促使端面齿轮5、6、7一起转动。端面齿轮6经单向离合器F2自动联接输出中间轴18，并带动其一同转动。输出中间轴18的一端固定连接的太阳轮13迫使相互联接在一起的行星架16、内齿圈15和输出轴3作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。由于，端面齿轮5的轮径小于端面齿轮4的轮径，因此，在行星轮10驱动下，其转速高于端面齿轮4的转 速，从而自动与输入轴2之间的单向离合器F1脱离，绕轴空转。其功率传输路线可表达为：从输入轴2导入-经多片式离合器C1-端面齿轮4-行星轮10-端面齿轮6-单向离合器F2-输出中间轴18-太阳轮13-(多片式离合器C3和C4/行星架16、内齿圈15)-由输出轴3输出。
第四变速途径：多片式离合器C1接合，输入轴2与端面齿轮4联接，并驱动之。端面齿轮4驱动行星轮10作定轴旋转；行星轮10又促使端面齿轮5、6、7-起转动。多片式离合器C2接合，端面齿轮7与输出中间轴18联接，并驱动之。输出中间轴18的一端固定连接的太阳轮13迫使相互联接在一起的行星架16、内齿圈15和输出轴3作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。由于，端面齿轮7的轮径小于端面齿轮6的轮径，因此，在行星轮10驱动下，其转速高于端面齿轮6的转速，从而使输出中间轴18高速转动，并与端面齿轮6之间的单向离合器F2自动分离。其功率传输路线可表达为：从输入轴2导入-经多片式离合器C1-端面齿轮4-行星轮10-端面齿轮7-多片式离合器C2-输出中间轴18-太阳轮13-(多片式离合器C3和C4/行星架16、内齿圈15)-由输出轴3输出。
二：同时接合多片式离合器C3和C4，将行星架16、内齿圈15与输出轴3相互联接在一起；制动器B2释放，行星架19可绕轴转动；而制动器B3恒常接合，端面齿轮6与变速箱体1联接而被固定。
第五变速途径：输入轴2经单向离合器F1自动联接端面齿轮5，并带动其一同转动。端面齿轮5驱动行星轮10沿端面齿轮6的齿弧作动轴旋转并拖行星架19随之转动，同时促使端面齿轮4、7一起转动。多片式离合器C2接合，端面齿轮7与输出中间轴18联接，并驱动之。输出中间轴18的一端固定连接的太阳轮13迫使相互联接在一起的行星架16、内齿圈15和输出轴3作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。由于，端面齿轮6被固定，因而，行星轮10只能沿端面齿轮6的齿弧滚动，在拖行星架19随之转动的同时驱使端面齿轮4、7绕轴转动，并使端面齿轮7获得一个有用的转矩。其功率传输路线可表达为：从输入轴2导入-经单向离合器F1-端面齿轮5-行星轮10-(行星架19-端面齿轮6)-端面齿轮7-多片式离合器C2-输出中间轴18-太阳轮13-(多片式离合器C3和C4/行星架16、内齿圈15)-由输出轴3输出。
为了正确理解第五变速途径的系统工作原理，特意给出图18和图19所示圆柱-端面齿轮系临近输出中间轴侧的两个端面齿轮6、7在特定条件下的工作原理示意图。应当理解，由于端面齿轮4、5、6、7和行星轮10具有相同的齿轮模数，因此，端面齿轮之间，相同的齿数意味着相同的弧长。而相同的弧长在不同直径的圆上却对应着不同的圆心角，不同的圆心角在这些齿轮同步共轴转动中则体现为不同的角速度。参见图18，在由X、Y轴构成的坐标系中，端面齿轮6固定，行星架19和端面齿轮7均呈自由状态。当行星轮10从Y轴开始，沿端面齿轮6的齿弧仅绕轴自转一周时，它与端面齿轮6、7理当啮合相同数量的齿轮，在轮径不同的端面齿轮6和7上分别对应相同的弧长o1a和o2b，形成重合的转轴线OA和OB，构成各自的圆心角α和γ，并赋予端面齿轮7转 速转向，以满足系统工作的内在要求。因此，如图19所示，在行星轮10的驱动下，端面齿轮7须绕轴与端面齿轮6作大小等于β值圆心角的相对转动，并由此获得一个有用的转矩。否则圆柱-端面齿轮系将无法运转。
第六变速途径：多片式离合器C1接合，输入轴2与端面齿轮4联接，并驱动之。端面齿轮4驱动行星轮10沿端面齿轮6的齿弧作动轴旋转并拖行星架19随之转动，同时促使端面齿轮5、7一起转动。多片式离合器C2接合，端面齿轮7与输出中间轴18联接，并驱动之。输出中间轴18的一端固定连接的太阳轮13迫使相互联接在一起的行星架16、内齿圈15和输出轴3作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。由于，端面齿轮5的轮径小于端面齿轮4的轮径，因此，在行星轮10驱动下，其转速高于端面齿轮4的转速，从而自动脱离与输入轴2之间的单向离合器F1，绕轴空转。又由于，端面齿轮6被固定，因而，行星轮10只能沿端面齿轮6的齿弧滚动，在拖行星架19随之转动的同时驱使端面齿轮7绕轴转动，使其获得一个可用的转矩。其功率传输路线可表达为：从输入轴2导入-经多片式离合器C1-端面齿轮4-行星轮10-(行星架19-端面齿轮6)-端面齿轮7-多片式离合器C2-输出中间轴18-太阳轮13-(多片式离合器C3和C4/行星架16、内齿圈15)-由输出轴3输出。
三：同时接合多片式离合器C3和C4，将行星架16、内齿圈15与输出轴3相互联接在一起；制动器B3释放，端面齿轮6可绕轴转动；而制动器B1恒常接合，端面齿轮4与变速箱体1联接而被固定。
第七变速途径：输入轴2经单向离合器F1自动联接端面齿轮5，并带动其一同转动。端面齿轮5驱动行星轮10沿端面齿轮4的齿弧作动轴旋转并拖行星架19随之转动，同时促使端面齿轮6、7一起转动。端面齿轮6经单向离合器F2自动联接输出中间轴18，并带动其一同转动。输出中间轴18的一端固定连接的太阳轮13迫使相互联接在一起的行星架16、内齿圈15和输出轴3作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。由于，端面齿轮4被固定，因而，行星轮10只能沿端面齿轮4的齿弧滚动，在拖行星架19随之转动的同时驱使端面齿轮6、7绕轴转动。其功率传输路线可表达为：从输入轴2导入-经单向离合器F1-端面齿轮5-行星轮10-(行星架19-端面齿轮4)-端面齿轮6-单向离合器F2-输出中间轴18-太阳轮13-(多片式离合器C3和C4/行星架16、内齿圈15)-由输出轴3输出。
第八变速途径：输入轴2经单向离合器F1自动联接端面齿轮5，并带动其一同转动。端面齿轮5驱动行星轮10沿端面齿轮4的齿弧作动轴旋转并拖行星架19随之转动，同时促使端面齿轮6、7一起转动。多片式离合器C2接合，端面齿轮7与输出中间轴18联接，并驱动之。输出中间轴18的一端固定连接的太阳轮13迫使相互联接在一起的行星架16、内齿圈15和输出轴3作为一个整体旋转，并将转矩经输出轴3向变速箱体1外输出。由于，端面齿轮7的轮径小于端面齿轮6的轮径，因此，在行星轮10驱动下，其转速高于端面齿轮6的转速，从而使输出中间轴18高速转动，并自动与端面齿轮6之间的单向离合器F2分离。其功率传输路线可表达为：从输入轴2导入-经单向离合器F1-端面齿轮5-行星轮10-(行星架19-端面齿轮4)-端面齿轮7-多片 式离合器C2-由输出中间轴18-太阳轮13-(多片式离合器C3和C4/行星架16、内齿圈15)-由输出轴3输出。
上述八种变速途径中，制动器B2恒常接合，行星架19被固定，如第一至第四变速途径，行星轮10定轴传动，系统的传动效率较高；制动器B1恒常接合，端面齿轮4被固定，如第七、第八变速途径，行星轮10动轴传动，系统的传动效率最高，减矩增速的作用明显；制动器B3恒常接合，端面齿轮6被固定，如第五、第六变速途径，行星轮10动轴传动，可用较小的轮径差来获得较大的传动比，具有显著的减速增矩效果。当以轮径大的齿轮驱动轮径小的齿轮时为增速传动，反之亦然；而轮径相同的则为直接传动；并且由输出轴3输出的上述八种转矩具有相同的转矩方向。
当将制动器B4释放，而接合制动器B5和多片式离合器C4时，单式行星齿轮组20的内齿圈15与变速箱体1联接而被固定，而行星架16与输出轴3联接。输出中间轴18固定连接的太阳轮13驱动行星轮14沿内齿圈运转，使行星架16作减速转动。在此状态下单式行星齿轮组20可对由输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18构成的齿轮变速系统所产生的八个转矩进行相应的减速传动，由此产生方向相同的八个新转矩。
而当将制动器B5释放，而接合制动器B4和多片式离合器C3时，单式行星齿轮组20的行星架16与变速箱体1联接而被固定，而内齿圈15与输出轴3联接。输出中间轴18固定连接的太阳轮13驱动行星轮14定轴旋转，使内齿圈15作与上述十六个转矩方向相反的减速转动。在此状态下单式行星齿轮组20可对由输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18构成的齿轮变速系统所产生的八个转矩进行相应的反向减速传动，由此遂又产生方向相反的八个新转矩。
此处，不具体给出这些传动比的数值，其主要考虑是各运用载体可根据特定的使用范围，来选择适合条件的轮径比，即可获得满足于使用要求的十六个前进档，以及八个倒车档。
参见图16、图17说明本发明第二种实施例的工作过程和原理。由图16可知，该实施例的系统结构是在本发明的第一种实施例系统结构基础上，经过对局部结构的技术改良而成。其结构、工作过程和原理与第一种实施例具有诸多相同和相应的特点与特征。因此，这里重点说明二者间的差异之处，而对二者间相同和相应的结构、工作过程和原理仅作简单介绍。在图16中太阳轮13不再与输出中间轴18固定连接，而是可选择性地与输出中间轴18和输出轴3联接。为此，输出中间轴18与太阳轮13抵近的一端，其结构随之而改变，增设了与输入轴2相同的转矩传递机构及其部件。相应的，输出轴3上则增加了一套多片式离合器C5。
由输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18所构成的齿轮变速系统工作正常，并产生同方向的八个转矩时，当多片式离合器C5恒常接合时，太阳轮13两端分别经单向离合器F3、多片式离合器C5与输出中间轴18和输出轴3联接，将上述八个转矩直接经输出轴3向变速箱体1外输出。
当制动器B5、多片式离合器C4恒常接合时，内齿圈15被制动。太阳轮13经单向 离合器F3与输出中间轴18联接，驱使行星轮14带动行星架16作方向相同的减速转动，行星架16经多片式离合器C4与输出轴3联接，对输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18构成的齿轮变速系统所产生的、同方向的八个转矩，进行减速后经输出轴3向变速箱体1外输出。从而产生八个相同方向的新转矩。
当制动器B5、多片式离合器C5、C6恒常接合时，内齿圈15被制动。行星架16经多片式离合器C6与输出中间轴18联接，行星架16带动行星轮14驱使太阳轮13作方向相同的增速转动，太阳轮13经多片式离合器C5与输出轴3联接，对输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18构成的齿轮变速系统所产生的、同方向的八个转矩，进行增速后经输出轴3向变速箱体1外输出。从而又产生八个相同方向的新转矩。
当制动器B4、多片式离合器C3恒常接合时，行星架16被制动。太阳轮13经单向离合器F3与输出中间轴18联接，促使行星轮14驱动内齿圈15作方向相反的减速转动，内齿圈15经多片式离合器C3与输出轴3联接，对输入轴2、圆柱-端面齿轮系21和输出中间轴18构成的齿轮变速系统所产生的、同方向的八个转矩，进行反向减速后经输出轴3向变速箱体1外输出。从而产生八个相反方向的转矩。
本发明车用自动变速器的转矩传递机构，在多个特定的条件下，如制动器B1、B2和B3均处于释放状态时，整个齿轮变速系统不向输出轴3方向传递转矩，由此形成所谓的空档。而在某些极端状况下的运用中，如动力由输出轴3端逆向输入时，接合B2、B5、C1、C2、C4、(C6)可利用源动力设备的低速运转，对逆向输入的转矩进行减速和反向制动。
本发明的自动变速器最显著的特点是可以产生较多传动比，并且结构较为紧凑。
尽管实现本发明的最佳模式已被详细描述，但是，以上说明对本发明而言仅为说明性的，只用于阐述本发明的技术思想及特点。应当理解，这些技术术语仅是词语和说明的性质，并不是限制，其目的在于使本领域技术人员能了解本发明的内容并据此得以实施。本发明所属领域的技术人员在考虑上述教导后会认识到：在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明作出许多种修改、变化或等效，即本发明可以不同于本文具体所述的基本等同方式实现。因此，不能以之限定本发明的保护范围。总之，凡其它未脱离本发明所揭示的精神、所完成的等效的各种改变，概莫能外均应包含在本发明所附权利要求书限定的范围内。