CN101566215B - 车辆自动变速器的齿轮系 - Google Patents
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Abstract
一种车辆自动变速器的齿轮系，包括两个简单行星齿轮组和一个复合行星齿轮组、四个离合器以及三个制动器，并且实现十个前进速度和一个倒退速度，从而改进动力传递性能并降低燃料消耗。
Description
与相关申请的交叉引用
本申请要求2008年4月24日提交的韩国专利申请第10-2008-0038370号的优先权，其全部内容合并于此以便参考。
技术领域
本发明涉及车辆自动变速器的齿轮系，包括两个简单行星齿轮组和一个复合行星齿轮组、四个离合器以及三个制动器，并且实现十个前进速度和一个倒退速度。
背景技术
自动变速器的典型换档机构利用多个行星齿轮组的组合。包括多个行星齿轮组的这种自动变速器的齿轮系改变从自动变速器的扭矩转换器接收的旋转速度和扭矩，并相应地改变并将改变的扭矩传递至输出轴。
众所周知的是，当变速器实现较多数量的换档速度时，能够对变速器的速度比进行更加优化的设计，因此车辆可以具有较好的燃油里程和较好的性能。因此，能够实现更多换档速度的自动变速器一直处于研究之中。
此外，对于相同数量的速度，齿轮系的特征，诸如耐久性、动力传递效率和尺寸很大程度上依赖于组合行星齿轮组的布局。因此，齿轮系的组合结构的设计也一直处于研究之中。
具有过多速度的手动变速器给驾驶员带来过于频繁的换档操作的不便。因此，更多换档速度的有利特征通常对于自动变速器更加重要，因为自动变速器自动地控制换档操作而不需要手动操作。
除了关于四速和五速齿轮系的各种开发之外，已经引入了实现六个前进速度和一个倒退速度的自动变速器的齿轮系，并且实现更多数量速度的齿轮系也处于研究之中。
这里的背景技术部分中公开的信息只是为了加强对本发明一般背景技术的理解，不应该作为一种确认或者任何形式的暗示，认为该信息构成本领域技术人员已经公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种车辆自动变速器的齿轮系，其由三个行星齿轮组以及四个离合器和三个制动器组成，并且实现十个前进速度和一个倒退速度。
在本发明的一方面中，车辆自动变速器的齿轮系可以包括：第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组是简单行星齿轮组并且包括作为固定元件操作的第一旋转元件、输出降低的旋转速度的第二旋转元件以及直接与输入轴连接并作为输入元件操作的第三旋转元件；第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组是简单行星齿轮组并且包括直接与第二旋转元件连接的第四旋转元件、通过在其间插入第一制动器而选择性地与变速器外壳连接的第五旋转元件以及通过在其间插入第二制动器而选择性地与变速器外壳连接的第六旋转元件，其中第一离合器选择性地连接第四、第五和第六旋转元件的至少两个旋转元件；以及/或者第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组是由单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组组合形成的复合行星齿轮组，并且包括直接与第六旋转元件连接的第七旋转元件、通过在其间插入第二离合器而选择性地与输入轴连接并通过在其间插入第三制动器而选择性地与变速器外壳连接的第八旋转元件、与输出轴连接的第九旋转元件以及通过在其间插入第三离合器而与第四旋转元件连接的第十旋转元件，其中第四离合器放置于第七旋转元件和第八旋转元件之间。
第一行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一行星架，第三旋转元件是第一齿圈；第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二行星架，第六旋转元件是第二齿圈；以及/或者第三行星齿轮组包括第七旋转元件、第八旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件，所述第七旋转元件是与长小齿轮啮合的第三太阳轮，所述第八旋转元件是第三行星架，所述第九旋转元件是第三齿圈，所述第十旋转元件是与短小齿轮啮合的第四太阳轮。
第一离合器可以放置于第五旋转元件和第六旋转元件之间。
第一离合器可以放置于第四旋转元件和第五旋转元件之间。
第一离合器可以放置于第四旋转元件和第六旋转元件之间。
车辆自动变速器的齿轮系可以包括：第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一行星架，第三旋转元件是第一齿圈；第二行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二齿圈，第六旋转元件是第二行星架；以及/或者第三行星齿轮组包括第七旋转元件、第八旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件，所述第七旋转元件是与长小齿轮啮合的第三太阳轮，所述第八旋转元件是第三行星架，所述第九旋转元件是第三齿圈，所述第十旋转元件是与短小齿轮啮合的第四太阳轮。
第一离合器可以放置于第五旋转元件和第六旋转元件之间。
第一离合器可以放置于第四旋转元件和第五旋转元件之间。
第一离合器可以放置于第四旋转元件和第六旋转元件之间。
车辆自动变速器的齿轮系可以包括：第一行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一齿圈，第三旋转元件是第一行星架；第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二行星架，第六旋转元件是第二齿圈；以及/或者第三行星齿轮组包括第七旋转元件、第八旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件，所述第七旋转元件是与长小齿轮啮合的第三太阳轮，所述第八旋转元件是第三行星架，所述第九旋转元件是第三齿圈，所述第十旋转元件是与短小齿轮啮合的第四太阳轮。
第一离合器可以放置于第五旋转元件和第六旋转元件之间。
第一离合器可以放置于第四旋转元件和第五旋转元件之间。
第一离合器可以放置于第四旋转元件和第六旋转元件之间。
车辆自动变速器的齿轮系可以包括：第一行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一齿圈，第三旋转元件是第一行星架；第二行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二齿圈，第六旋转元件是第二行星架；以及/或者第三行星齿轮组包括第七旋转元件、第八旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件，所述第七旋转元件是与长小齿轮啮合的第三太阳轮，所述第八旋转元件是第三行星架，所述第九旋转元件是第三齿圈，所述第十旋转元件是与短小齿轮啮合的第四太阳轮。
第一离合器可以放置于第五旋转元件和第六旋转元件之间。
第一离合器可以放置于第四旋转元件和第五旋转元件之间。
第一离合器可以放置于第四旋转元件和第六旋转元件之间。
在本发明的另一方面中，车辆自动变速器的齿轮系可以包括：第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组是简单行星齿轮组并且包括作为固定元件操作的第一旋转元件、输出降低的旋转速度的第二旋转元件以及直接与输入轴连接并作为输入元件操作的第三旋转元件；第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组是简单行星齿轮组并且包括直接与第二旋转元件连接的第四旋转元件、通过在其间插入第一制动器而选择性地与变速器外壳连接的第五旋转元件以及通过在其间插入第二制动器而选择性地与变速器外壳连接的第六旋转元件，其中第一离合器选择性地连接第四、第五和第六旋转元件的至少两个旋转元件；以及/或者第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组是由单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组组合形成的复合行星齿轮组，并且包括直接与第六旋转元件连接的第七旋转元件、通过在其间插入第二离合器而选择性地与输入轴连接并通过在其间插入第三制动器而选择性地与变速器外壳连接的第八旋转元件、与输出轴连接的第九旋转元件以及通过在其间插入第三离合器而与第四旋转元件连接的第十旋转元件，其中第四离合器选择性地连接第七、第八、第九和第十旋转元件的至少两个旋转元件。
本发明的方法和设备具有其它特征和优点，根据附图及后面的具体实施方式这些特征和优点将变得明朗，或者说这些特征和优点在附图及后面的具体实施方式中进行了更具体的说明，附图合并于此，与具体实施方式一起用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为根据本发明第一例示性实施方案的例示性齿轮系的示意图。
图2为应用于根据本发明第一例示性实施方案的齿轮系中的摩擦构件的操作表。
图3为根据本发明第一例示性实施方案的齿轮系的速度图。
图4为根据本发明第二例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图5为根据本发明第三例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图6为根据本发明第四例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图7为根据本发明第五例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图8为根据本发明第六例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图9为根据本发明第四、第五和第六例示性实施方案的齿轮系的速度图。
图10为根据本发明第七例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图11为根据本发明第八例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图12为根据本发明第九例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图13为根据本发明第七、第八和第九例示性实施方案的齿轮系的速度图。
图14为根据本发明第十例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图15为根据本发明第十一例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图16为根据本发明第十二例示性实施方案的齿轮系的示意图。
图17为根据本发明第十、第十一和第十二例示性实施方案的齿轮系的速度图。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的例子在附图中进行说明并且在下面进行描述。虽然将结合例示性实施方案描述本发明，但是应该理解的是，当前的描述并不是意在将本发明限制在这些例示性实施方案中。相反，本发明意在不仅覆盖例示性实施方案，还覆盖可能包括在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种选择形式、修改形式、等价形式和其它实施方案。
如图1中所示，根据本发明第一例示性实施方案的齿轮系包括作为简单行星齿轮组的第一和第二行星齿轮组PG1和PG2和布置在相同轴线上的作为复合行星齿轮组的第三行星齿轮组PG3，以及四个离合器C1、C2、C3和C4和三个制动器B1、B2和B3。
输入轴IS的旋转速度经由第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3而改变，并且通过输出轴OS输出。第一行星齿轮组PG1布置于接近发动机，第二和第三行星齿轮组PG2和PG3顺序布置。
输入轴IS是输入构件，并且表示扭矩转换器中的涡轮轴。输入轴IS从扭矩转换器和输出轴OS(输出构件)接收转换的发动机扭矩，并且通过输出齿轮和差速器将驱动扭矩输出至车辆车轮。
第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为三个旋转元件的第一太阳轮S1、第一行星架PC1和第一齿圈R1。
第一太阳轮S1固定连接至变速器外壳H，第一齿圈R1直接连接至输入轴IS。
第一太阳轮S1表示为第一旋转元件N1，并且固定连接至变速器外壳H，从而第一太阳轮S1作为固定元件操作。第一行星架PC1表示为第二旋转元件N2，并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度。第一齿圈R1表示为第三旋转元件N3，并且通过输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度。
第二行星齿轮组PG2是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳轮S2、第二行星架PC2和第二齿圈R2。
第二太阳轮S2直接与第一行星架PC1连接，第二行星架PC2可变地连接至变速器外壳H，第二齿圈R2可变地连接至变速器外壳H并且作为输出元件操作。
第二太阳轮S2表示为第四旋转元件N4，并且通过第一中间输入路径MIP1与第一中间输出路径MOP1连接。第二行星架PC2表示为第五旋转元件N5，可变地连接至变速器外壳H，并且选择性地作为固定元件操作。第二齿圈R2表示为第六旋转元件N6，通过第二中间输出路径MOP2连接至变速器外壳H，并且作为固定元件操作。
第一制动器B1布置在第五旋转元件N5(第二行星架PC2)和变速器外壳H之间，第二制动器B2布置在第六旋转元件N6(第二齿圈R2)和变速器外壳H之间。
第二行星齿轮组PG2的三个旋转元件中的两个旋转元件可以可变地连接，从而第二行星齿轮组PG2作为整体旋转。
为此目的，在本发明的第一例示性实施方案中，如图1中所示，第一离合器C1布置在第五旋转元件N5(第二行星架PC2)和第六旋转元件N6(第二齿圈R2)之间。
在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)接收输入并且第一离合器C1操作的情况下，第二行星齿轮组PG2被锁定并且作为整体旋转。
Ravingneaux类型的第三行星齿轮组PG3通过单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组组合，齿圈和行星架通常作为大直径太阳轮和小直径太阳轮。
第三行星齿轮组PG3包括第三齿圈R3、第三行星架PC3、与长小齿轮P1啮合的第三太阳轮S3和与短小齿轮P2啮合的第四太阳轮S4。
第三太阳轮S3直接与第二齿圈R2连接，第四太阳轮S4可变地与第二太阳轮S2连接，第三行星架PC3可变地与输入轴IS连接并且同时可变地与变速器外壳H连接，第三齿圈R3直接连接至输出轴OS。
第三太阳轮S3表示为第七旋转元件N7并且通过第二中间输入路径MIP2与第五旋转元件N5的第二中间输出路径MOP2连接。第三行星架PC3表示为第八旋转元件N8，通过第一可变输入路径VIP1可变地与输入轴IS连接，并且通过选择性地与变速器外壳H连接同时作为固定元件操作。第三齿圈R3表示为第九旋转元件N9并且与输出路径OP连接。第四太阳轮S4表示为第十旋转元件N10并且通过第二可变输入路径VIP2可变地与第四旋转元件N4连接。
第二离合器C2布置在输入轴IS和第八旋转元件N8之间，第三离合器C3布置在第四旋转元件N4和第十旋转元件N10之间。
第二制动器B2布置在变速器外壳H和与第七旋转元件N7连接的第六旋转元件N6之间，从而第六旋转元件N6和第七旋转元件N7能够选择性地作为固定元件操作。第三制动器B3布置在第八旋转元件N8和变速器外壳H之间，从而第八旋转元件N8能够选择性地作为固定元件操作。
第四离合器C4布置为使得第三行星齿轮组PG3作为整体旋转，在本发明的例示性实施方案中C4布置在第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)和第八旋转元件N8(第三行星架PC3)之间。
在附图中，虽然第四离合器C4选择性地连接第七旋转元件N7和第八旋转元件N8，但不限于此，第四离合器C4可以选择性地连接第七、第八、第九和第十旋转元件N7、N8、N9和N10的至少两个旋转元件。
对于上述方案，输入轴IS的旋转速度传递至第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3，改变为十个前进速度和一个倒退速度中的一个速度，并且通过输出轴OS的输出路径OP输出。
第一、第二、第三和第四离合器C1、C2、C3和C4以及第一、第二和第三制动器B1、B2和B3能够用作多板液压摩擦设备，其通过液压摩擦地啮合。
在本发明的第一例示性实施方案中，第一制动器B1布置在第二行星齿轮组PG2之前，第一离合器C1、第四离合器C4以及第二和第三制动器B2和B3布置在第二和第三行星齿轮组PG2和PG3之间，第二和第三离合器C2和C3布置在第三行星齿轮组PG3之后。
如上所述，摩擦构件分散布置，从而用于将液压供给至摩擦构件的液压管线能够轻易地形成，并且重量的分布也能够均匀，从而能够增强总体重量平衡。
图2为应用于根据本发明例示性实施方案的齿轮系中的摩擦构件的操作表。如图2中所示，在每个换档范围中操作两个摩擦元件。
在第一前进速度中操作第一制动器B1和第三制动器B3。
在第二前进速度中操作第三离合器C3和第三制动器B3。
在第三前进速度中操作第三离合器C3和第一制动器B1。
在第四前进速度中操作第三离合器C3和第二制动器B2。
在第五前进速度中操作第三离合器C3和第四离合器C4。
在第六前进速度中操作第二离合器C2和第三离合器C3。
在第七前进速度中操作第二离合器C2和第四离合器C4。
在第八前进速度中操作第一离合器C1和第二离合器C2。
在第九前进速度中操作第二离合器C2和第二制动器B2。
在第十前进速度中操作第二离合器C2和第一制动器B1。
在倒退速度中操作第一离合器C1和第三制动器B3。
图3为根据本发明第一例示性实施方案的齿轮系的速度图。在图3中，较低水平线表示“0”旋转速度，较高水平线表示与输入轴IS的旋转速度相同的“1.0”旋转速度。
第一行星齿轮组PG1的三条竖直线在图中从左边起按顺序分别表示第一旋转元件N1(第一齿圈R1)、第二旋转元件N2(第一行星架PC1)和第三旋转元件N3(第一太阳轮S1)，它们之间的距离根据第一行星齿轮组PG1的齿数比(太阳轮的齿数/齿圈的齿数)确定。
第二行星齿轮组PG2的三条竖直线在图中从左边起按顺序分别表示第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)、第五旋转元件N5(第二行星架PC2)和第六旋转元件N6(第二齿圈R2)，它们之间的距离根据第二行星齿轮组PG2的齿数比(太阳轮的齿数/齿圈的齿数)确定。
第三行星齿轮组PG3的四条竖直线在图中从左边起按顺序分别表示第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)、第八旋转元件N8(第三行星架PC3)、第九旋转元件N9(第三齿圈R3)和第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)，它们之间的距离根据第三行星齿轮组PG3的齿数比(太阳轮的齿数/齿圈的齿数)确定。
对于本领域技术人员来说，确定旋转元件的位置是显而易见的，因此省略具体解释。
第一前进速度
在第一前进速度中，如图2中所示，操作第一和第三制动器B1和B3。
如图3中所示，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，第五旋转元件N5通过第一制动器B1的操作作为固定元件操作，从而第二速度线T2形成，并且通过第六旋转元件N6和第二中间输出路径MOP2输出倒退旋转速度。
第二中间输出路径MOP2的倒退旋转速度通过第二中间输入路径MIP2传递至第三行星齿轮组PG3，第七旋转元件N7和第八旋转元件N8通过第三制动器B3的操作作为固定元件操作，因此形成第一前进速度线SP1。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第一前进速度线SP1的高度D1，因此实现第一前进速度换档。在这里，实现作为大约4.859的最大速度比的速度比(输入构件的旋转速度/输出构件的旋转速度)。
因此，第一行星齿轮组PG1经由输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度，并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度，降低的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1传递至第二行星齿轮组PG2，倒退的旋转速度通过第二中间输出路径MOP2和第二中间输入路径MIP2传递至第三行星齿轮组PG3，并且第三行星齿轮组PG3通过输出路径OP输出换档的旋转速度，从而实现第一前进速度换档。
第二前进速度
在第二前进速度中，释放在第一前进速度中操作的第一制动器B1，并且操作第三离合器C3。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，并且同时通过第三离合器C3的操作通过第二可变输入路径VIP2和第十旋转元件N10传递至第三行星齿轮组PG3。
第二行星齿轮组PG2旋转不影响速度换档，第八旋转元件N8通过第三制动器B3的操作作为固定元件操作，因此形成第二前进速度线SP2。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第二前进速度线SP2的高度D2，因此实现第二前进速度换档。在这里，实现大约3.179的速度比。
因此，第一行星齿轮组PG1经由输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度，并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度，第三行星齿轮组PG3通过第二可变输入路径VIP2接收降低的旋转速度并且通过输出路径OP输出改变的旋转速度，从而实现第二前进速度换档。
第三前进速度
在第三前进速度中，释放在第二前进速度中操作的第三制动器B3，并且操作第一制动器B1。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，第二速度线T2通过第一制动器B1的操作形成，倒退旋转速度通过第六旋转元件N6和第二中间输出路径MOP2输出。
第二中间输出路径MOP2的倒退旋转速度通过第二中间输入路径MIP2和第七旋转元件N7传递至第三行星齿轮组PG3，同时第一中间输出路径MOP1的降低的旋转速度通过第三离合器C3的操作经由第二可变输入路径VIP2传递至第十旋转元件N10。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第三前进速度线SP3的高度D3，因此实现第三前进速度换档。在这里，实现大约2.647的速度比。
也就是说，第一行星齿轮组PG1经由输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度，降低的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1传递至第二行星齿轮组PG2，倒退的旋转速度通过第二中间输出路径MOP2和第二中间输入路径MIP2传递至第三行星齿轮组PG3。同时，第一中间输出路径MOP1的降低的旋转速度通过第三离合器C3的操作经由第二可变输入路径VIP2传递至第十旋转元件N10，从而实现第三前进速度换档。
第四前进速度
在第四前进速度中，如图2中所示，释放在第三前进速度中操作的第一制动器B1，并且操作第二制动器B2。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，并且同时通过第三离合器C3的操作通过第二可变输入路径VIP2和第十旋转元件N10传递至第三行星齿轮组PG3。
在第二行星齿轮组PG2中，第四旋转元件N4接收第一中间输出路径MOP1的旋转速度，第六旋转元件N6通过第二制动器B2的操作作为固定元件操作，因此第三速度线T3形成。
在第三行星齿轮组PG3中，第十旋转元件N10接收第一中间输出路径MOP1的旋转速度，第六旋转元件N6和第七旋转元件N7通过第二制动器B2的操作作为固定元件操作，因此第四前进速度线SP4形成。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第四前进速度线SP4的高度D4，因此实现第四前进速度换档。在这里，实现大约2.010的速度比。
也就是说，第一行星齿轮组PG1经由输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度，第三行星齿轮组PG3通过第二可变输入路径VIP2接收降低的旋转速度并且通过输出路径OP输出改变的旋转速度，从而实现第四前进速度换档。
第五前进速度
在第五前进速度中，如图2中所示，释放在第四前进速度中操作的第二制动器B2，并且操作第四离合器C4。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，并且同时通过第三离合器C3的操作通过第二可变输入路径VIP2和第十旋转元件N10传递至第三行星齿轮组PG3。
第三行星齿轮组PG3通过第四离合器C4的操作作为整体旋转，因此第五前进速度线SP5形成。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第五前进速度线SP5的高度D5，因此实现第五前进速度换档。在这里，实现大约1.540的速度比(输入构件的旋转速度/输出构件的旋转速度)。
也就是说，第一行星齿轮组PG1经由输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度，第三行星齿轮组PG3通过第二可变输入路径VIP2接收降低的旋转速度，作为整体旋转，并且通过输出路径OP输出旋转速度，从而实现第五前进速度换档。
第六前进速度
在第六前进速度中，如图2中所示，释放在第五前进速度中操作的第四离合器C4，并且操作第二离合器C2。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，并且同时通过第三离合器C3的操作通过第二可变输入路径VIP2和第十旋转元件N10传递至第三行星齿轮组PG3。
在第三行星齿轮组PG3中，第八旋转元件N8通过第二离合器C2的操作通过第一可变输入路径VIP1接收输入轴IS的旋转速度，因此第六前进速度线SP6形成。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第六前进速度线SP6的高度D6，因此实现第六前进速度换档。在这里，实现大约1.205的速度比(输入构件的旋转速度/输出构件的旋转速度)。
也就是说，第一行星齿轮组PG1经由输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度，第三行星齿轮组PG3通过第二可变输入路径VIP2接收降低的旋转速度，通过第一可变输入路径VIP1接收输入轴IS的旋转速度，并且通过输出路径OP输出旋转速度，从而实现第六前进速度换档。
第七前进速度
在第七前进速度中，如图2中所示，释放在第六前进速度中操作的第三离合器C3，并且操作第四离合器C4。
第三行星齿轮组PG3通过第二离合器C2的操作通过第一可变输入路径VIP1接收输入轴IS的旋转速度，并且通过第四离合器C4的操作作为整体旋转，因此第七前进速度线SP7形成。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第七前进速度线SP7的高度D7，因此实现第七前进速度换档。在这里，实现大约1.000的速度比(输入构件的旋转速度/输出构件的旋转速度)。
也就是说，第三行星齿轮组PG3通过第四离合器C4的操作作为整体旋转，从第一可变输入路径VIP1接收的输入轴IS的旋转速度通过输出路径OP输出，从而实现第七前进速度换档。
第八前进速度
在第八前进速度中，如图2中所示，释放在第七前进速度中操作的第四离合器C4，并且操作第一离合器C1。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，并且第二行星齿轮组PG2通过第一离合器C1的操作作为整体旋转，从而第一中间输出路径MOP1的旋转速度经由第二中间输出路径MOP2和第二中间输入路径MIP2传递至第七旋转元件N7。
在第三行星齿轮组PG3中，输入轴IS的旋转速度通过第二离合器C2的操作传递至第八旋转元件N8，因此第八前进速度线SP8形成。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第八前进速度线SP8的高度D8，因此实现第八前进速度换档。这里，实现大约0.876的速度比(输入构件的旋转速度/输出构件的旋转速度)。
也就是说，第一行星齿轮组PG1经由输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度，第二行星齿轮组PG2通过第一离合器C1的操作作为整体旋转，第三行星齿轮组PG3同时接收第二中间输出路径MOP2和第一可变输入路径VIP1的旋转速度，从而实现第八前进速度换档。
第九前进速度
在第九前进速度中，如图2中所示，释放在第八前进速度中操作的第一离合器C1，并且操作第二制动器B2。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，第六旋转元件N6通过第二制动器B2的操作作为固定元件操作，因此第三速度线T3形成。
在第三行星齿轮组PG3中，第八旋转元件N8通过第二离合器C2的操作通过第一可变输入路径VIP1接收输入轴IS的旋转速度，因此第九前进速度线SP9形成。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第九前进速度线SP9的高度D9，因此实现第九前进速度换档。这里，实现大约0.713的速度比(输入构件的旋转速度/输出构件的旋转速度)。
也就是说，第三行星齿轮组PG3通过第一可变输入路径VIP1接收输入轴IS的旋转速度，并且通过第二制动器B2的操作输出增加的旋转速度，从而实现第九前进速度换档。
第十前进速度
在第十前进速度中，如图2中所示，释放在第九前进速度中操作的第二制动器B2，并且操作第一制动器B1。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，第二速度线T2通过第一制动器B1的操作形成，倒退旋转速度通过第六旋转元件N6和第二中间输出路径MOP2输出。
第二中间输出路径MOP2的旋转速度经由第二中间输入路径MIP2和第七旋转元件N7传递至第三行星齿轮组PG3，第八旋转元件N8通过第二离合器C2的操作通过第一可变输入路径VIP1接收输入轴IS的旋转速度，因此第十前进速度线SP10形成。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处第十前进速度线SP10的高度D10，因此实现第十前进速度换档。这里，实现大约0.622的速度比(输入构件的旋转速度/输出构件的旋转速度)。
也就是说，第三行星齿轮组PG3通过第一可变输入路径VIP1接收输入轴IS的旋转速度以及第二中间输出路径MOP2的倒退旋转速度，并且输出增加的旋转速度，从而实现第十前进速度换档。
倒退速度
在倒退速度中，如图2中所示，操作第一离合器C1和第三制动器B3。
然后，通过与输入路径IP连接的第三旋转元件N3执行输入，第一旋转元件N1作为固定元件操作，因此第一速度线T1形成，并且第二旋转元件N2通过第一中间输出路径MOP1输出降低的速度。
第一中间输出路径MOP1的旋转速度通过第一中间输入路径MIP1和第四旋转元件N4传递至第二行星齿轮组PG2，第二行星齿轮组PG2通过第一离合器C1的操作作为整体旋转，从而第一中间输出路径MOP1的旋转速度经由第二中间输出路径MOP2和第二中间输入路径MIP2传递至第七旋转元件N7。
第八旋转元件N8通过第三制动器B3的操作作为固定元件操作，因此倒退速度线SR形成。因此，齿轮系的最终输出速度变为第九旋转元件N9的位置处倒退速度线SR的高度RS，因此实现倒退速度换档。这里，实现大约3.831的速度比。
也就是说，第一行星齿轮组PG1经由输入路径IP接收输入轴IS的旋转速度并且通过第一中间输出路径MOP1输出降低的旋转速度，第二行星齿轮组PG2通过第一离合器C1的操作作为整体旋转，第三行星齿轮组PG3接收第二中间输入路径MIP2的旋转速度，第八旋转元件N8通过第三制动器B3的操作作为固定元件操作，从而实现倒退速度换档。
图4和图5为根据本发明第二和第三例示性实施方案的齿轮系的示意图。在本发明的第二和第三例示性实施方案中，使得第二行星齿轮组PG2作为整体旋转的第一离合器C1的布置不同。
在第二例示性实施方案中，如图4中所示，第一离合器C1布置在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)和第五旋转元件N5(第二行星架PC2)之间。
在第三例示性实施方案中，如图5中所示，第一离合器C1布置在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)和第六旋转元件N6(第二齿圈R2)之间。
除了第一离合器C1的位置之外，第二和第三例示性实施方案的摩擦元件的操作、换档操作等等保持与第一例示性实施方案相同，因此省略具体描述。
图6、图7和图8为根据本发明第四、第五和第六例示性实施方案的齿轮系的示意图。在第四、第五和第六例示性实施方案中，第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，然而与第一例示性实施方案不同，第二行星齿轮组PG2是双小齿轮行星齿轮组。
因此，在第二行星齿轮组PG2中，第二齿圈R2表示为第五旋转元件N5，第二行星架PC2表示为第六旋转元件N6。
在第四例示性实施方案中，如图6中所示，第一离合器C1布置在第五旋转元件N5(第二齿圈R2)和第六旋转元件N6(第二行星架PC2)之间。在第五例示性实施方案中，如图7中所示，第一离合器C1布置在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)和第六旋转元件N6(第二行星架PC2)之间。在第六例示性实施方案中，如图8中所示，第一离合器C1布置在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)和第五旋转元件N5(第二齿圈R2)之间。
第四、第五和第六例示性实施方案的摩擦元件的操作保持与如图2中所示的第一例示性实施方案相同。同样，除了如图9中所示的第五和第六旋转元件N5和N6之外，第四、第五和第六例示性实施方案的换档操作保持与第一例示性实施方案相同，从而省略换档操作的具体描述。
图10、图11和图12为根据本发明第七、第八和第九例示性实施方案的齿轮系的示意图。在第七、第八和第九例示性实施方案中，第二行星齿轮组PG2是单小齿轮行星齿轮组，然而与第一例示性实施方案不同，第一行星齿轮组PG1是双小齿轮行星齿轮组。
因此，在第一行星齿轮组PG1中，第一齿圈R1表示为第二旋转元件N2，第一行星架PC1表示为第三旋转元件N3。
在第七例示性实施方案中，如图10中所示，第一离合器C1布置在第五旋转元件N5(第二行星架PC2)和第六旋转元件N6(第二齿圈R2)之间。在第八例示性实施方案中，如图11中所示，第一离合器C1布置在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)和第五旋转元件N5(第二行星架PC2)之间。在第九例示性实施方案中，如图12中所示，第一离合器C1布置在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)和第六旋转元件N6(第二齿圈R2)之间。
第七、第八和第九例示性实施方案的摩擦元件的操作保持与如图2中所示的第一例示性实施方案相同。同样，除了如图13中所示的第二和第三旋转元件N2和N3之外，第七、第八和第九例示性实施方案的换档操作保持与第一例示性实施方案相同，因此省略换档操作的具体描述。
图14、图15和图16为根据本发明第十、第十一和第十二例示性实施方案的齿轮系的示意图。在第十、第十一和第十二例示性实施方案中，与第一例示性实施方案不同，第一和第二行星齿轮组PG1和PG2是双小齿轮行星齿轮组。
因此，在第一行星齿轮组PG1中，第一太阳轮S1表示为第一旋转元件N1，第一齿圈R1表示为第二旋转元件N2，第一行星架PC1表示为第三旋转元件N3。同样，在第二行星齿轮组PG2中，第二太阳轮S2表示为第四旋转元件N4，第二齿圈R2表示为第五旋转元件N5，第二行星架PC2表示为第六旋转元件N6。
在第十例示性实施方案中，如图14中所示，第一离合器C1布置在第五旋转元件N5(第二齿圈R2)和第六旋转元件N6(第二行星架PC2)之间。在第十一例示性实施方案中，如图15中所示，第一离合器C1布置在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)和第六旋转元件N6(第二行星架PC2)之间。在第十二例示性实施方案中，如图16中所示，第一离合器C1布置在第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)和第五旋转元件N5(第二齿圈R2)之间。
第十、第十一和第十二例示性实施方案的摩擦元件的操作保持与如图2中所示的第一例示性实施方案相同。同样，除了如图17中所示的第二和第三旋转元件N2和N3以及第五和第六旋转元件N5和N6之外，第十、第十一和第十二例示性实施方案的换档操作保持与第一例示性实施方案相同，因此省略换档操作的具体描述。
在本发明的各个方面中，车辆自动变速器的齿轮系由两个简单行星齿轮组和一个复合行星齿轮组以及四个离合器和三个制动器组成，并且实现十个前进速度和一个倒退速度。
同样，摩擦元件的数量能够最小化，从而可以轻易地构建液压管线。
在每个换档步骤中，操作两个摩擦元件，从而液压泵的尺寸可以减小，并且可以增强液压控制效率。
为了方便解释和在所附权利要求中精确限定，术语“前进”用于参考图中显示的特征的位置描述例示性实施方案的这些特征。
前面对本发明的具体例示性实施方案的描述是为了说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择例示性实施方案并进行描述以解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的不同例示性实施方案及其不同选择和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
Claims (20)
1.一种车辆自动变速器的齿轮系，包括：
第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组是简单行星齿轮组并且包括作为固定元件工作的第一旋转元件、输出降低的旋转速度的第二旋转元件以及直接与输入轴连接并作为输入元件工作的第三旋转元件；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组是简单行星齿轮组并且包括直接与第二旋转元件连接的第四旋转元件、通过在其间插入第一制动器而选择性地与变速器外壳连接的第五旋转元件以及通过在其间插入第二制动器而选择性地与变速器外壳连接的第六旋转元件，其中第一离合器选择性地连接第四、第五和第六旋转元件的至少两个旋转元件；以及
第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组是由单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组组合形成的复合行星齿轮组，并且包括直接与第六旋转元件连接的第七旋转元件、通过在其间插入第二离合器而选择性地与输入轴连接并通过在其间插入第三制动器而选择性地与变速器外壳连接的第八旋转元件、与输出轴连接的第九旋转元件以及通过在其间插入第三离合器而与第四旋转元件连接的第十旋转元件，
其中第四离合器放置于第七旋转元件和第八旋转元件之间。
2.根据权利要求1所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中：
第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一行星架，第三旋转元件是第一齿圈；
第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二行星架，第六旋转元件是第二齿圈；以及
第三行星齿轮组包括第七旋转元件、第八旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件，所述第七旋转元件是与长小齿轮啮合的第三太阳轮，所述第八旋转元件是第三行星架，所述第九旋转元件是第三齿圈，所述第十旋转元件是与短小齿轮啮合的第四太阳轮。
3.根据权利要求2所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第五旋转元件和第六旋转元件之间。
4.根据权利要求2所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第四旋转元件和第五旋转元件之间。
5.根据权利要求2所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第四旋转元件和第六旋转元件之间。
6.根据权利要求1所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中：
第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一行星架，第三旋转元件是第一齿圈；
第二行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二齿圈，第六旋转元件是第二行星架；以及
第三行星齿轮组包括第七旋转元件、第八旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件，所述第七旋转元件是与长小齿轮啮合的第三太阳轮，所述第八旋转元件是第三行星架，所述第九旋转元件是第三齿圈，所述第十旋转元件是与短小齿轮啮合的第四太阳轮。
7.根据权利要求6所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第五旋转元件和第六旋转元件之间。
8.根据权利要求6所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第四旋转元件和第五旋转元件之间。
9.根据权利要求6所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第四旋转元件和第六旋转元件之间。
10.根据权利要求1所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中：
第一行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一齿圈，第三旋转元件是第一行星架；
第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二行星架，第六旋转元件是第二齿圈；以及
第三行星齿轮组包括第七旋转元件、第八旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件，所述第七旋转元件是与长小齿轮啮合的第三太阳轮，所述第八旋转元件是第三行星架，所述第九旋转元件是第三齿圈，所述第十旋转元件是与短小齿轮啮合的第四太阳轮。
11.根据权利要求10所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第五旋转元件和第六旋转元件之间。
12.根据权利要求10所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第四旋转元件和第五旋转元件之间。
13.根据权利要求10所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第四旋转元件和第六旋转元件之间。
14.根据权利要求1所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中：
第一行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一齿圈，第三旋转元件是第一行星架；
第二行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二齿圈，第六旋转元件是第二行星架；以及
第三行星齿轮组包括第七旋转元件、第八旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件，所述第七旋转元件是与长小齿轮啮合的第三太阳轮，所述第八旋转元件是第三行星架，所述第九旋转元件是第三齿圈，所述第十旋转元件是与短小齿轮啮合的第四太阳轮。
15.根据权利要求14所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第五旋转元件和第六旋转元件之间。
16.根据权利要求14所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第四旋转元件和第五旋转元件之间。
17.根据权利要求14所述的车辆自动变速器的齿轮系，其中第一离合器放置于第四旋转元件和第六旋转元件之间。
18.一种车辆自动变速器的齿轮系，包括：
第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组是简单行星齿轮组并且包括作为固定元件工作的第一旋转元件、输出降低的旋转速度的第二旋转元件以及直接与输入轴连接并作为输入元件工作的第三旋转元件；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组是简单行星齿轮组并且包括直接与第二旋转元件连接的第四旋转元件、通过在其间插入第一制动器而选择性地与变速器外壳连接的第五旋转元件以及通过在其间插入第二制动器而选择性地与变速器外壳连接的第六旋转元件，其中第一离合器选择性地连接第四、第五和第六旋转元件的至少两个旋转元件；以及
第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组是由单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组组合形成的复合行星齿轮组，并且包括直接与第六旋转元件连接的第七旋转元件、通过在其间插入第二离合器而选择性地与输入轴连接并通过在其间插入第三制动器而选择性地与变速器外壳连接的第八旋转元件、与输出轴连接的第九旋转元件以及通过在其间插入第三离合器而与第四旋转元件连接的第十旋转元件，
其中第四离合器选择性地连接第七、第八、第九和第十旋转元件的至少两个旋转元件。
19.一种乘用车，包括根据权利要求1所述的车辆自动变速器的齿轮系。
20.一种乘用车，包括根据权利要求18所述的车辆自动变速器的齿轮系。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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