CN101592213B - 车用自动变速器的齿轮系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车用自动变速器的齿轮系，该自动变速器的齿轮系具有两个简单行星齿轮组与一个复合行星齿轮组以及四个离合器与三个制动器，从而实现十个前进速度和三个倒退速度。

Description

车用自动变速器的齿轮系
相关申请的交叉引用
本申请要求分别于2008年5月30日和2008年6月3日提交的韩国专利申请第10-2008-0050610号和第10-2008-0052299号的优先权，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种车用自动变速器的齿轮系，通过将两个简单行星齿轮组与一个复合行星齿轮组以及四个离合器与三个制动器组合，所述车用自动变速器的齿轮系实现十个前进速度。
背景技术
自动变速器的典型的换档机构采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该自动变速器的扭矩变换器接收到的旋转速度和扭矩，并相应地将改变后的扭矩传递到输出轴。
众所周知，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，从而车辆能够具有经济的燃油里程(fuel mileage)以及更好的性能。出于这样的原因，能够实现更多换档速度的自动变速器处于不断的研究中。
此外，对于同样数量的速度，齿轮系的特征，诸如耐久性、动力传递的效率以及尺寸，基本取决于所组合的行星齿轮组的布置。因此，对于齿轮系的组合结构的设计同样处于不断的研究中。
具有过多速度的手动变速器会给驾驶者带来不便。因此，具有更多换档速度的有利特征在自动变速器中更为重要，因为自动变速器自动控制换档操作。
目前，四速和五速自动变速器在市场上最为常见。然而，六速自动变速器也已经被实现了，用于提高动力传输的性能，并用于车辆增强了的燃油里程。此外，七速自动变速器和八速自动变速器已经相当快地被开发了。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种车用自动变速器的齿轮系，其通过将两个简单行星齿轮组以及一个复合行星齿轮组与四个离合器以及三个制动器组合，从而对于倒退速度具有提高动力传递性能和换档性能的优点，并具有减少燃油消耗的优点。
在本发明的一方面中，车用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包括总是作为固定元件操作的第一旋转元件、形成总是输出降低的旋转速度的第一中间输出路径的第二旋转元件、以及形成连接到输入轴的输入路径并且形成将输入轴的旋转速度输出的第二中间输出路径的第三旋转元件；第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组包括形成直接连接到所述第一中间输出路径的第一中间输入路径的第四旋转元件、形成第三中间输出路径并作为选择性固定元件操作的第五旋转元件、以及作为选择性固定元件操作的第六旋转元件，其中第四、第五和第六旋转元件中的两个旋转元件选择性地被连接，以便第二行星齿轮组成为直接连接状态，并且第五和第六旋转元件中的一个形成选择性地连接到所述第二中间输出路径的第一可变输入路径；第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组通过组合两个行星齿轮组而设置为包括第七、第八、第九和第十旋转元件，其中第七旋转元件形成直接连接到所述第三中间输出路径的第二中间输入路径，第十旋转元件形成选择性地连接到所述第一中间输出路径的第二可变输入路径，第八旋转元件形成选择性地连接到输入轴的第三可变输入路径，并作为选择性固定元件操作，并且第九旋转元件形成连接到输出轴的最终输出路径；以及摩擦构件，所述摩擦构件包括多个离合器和多个制动器，所述多个离合器设置用于所述第一、第二与第三可变输入路径的选择性连接以及所述第二行星齿轮组的选择性直接连接，所述多个制动器设置在作为固定元件操作的旋转元件和变速器外壳之间。
所述第一旋转元件可以固定到所述变速器外壳。
所述摩擦构件可以包括设置在所述第二可变输入路径上的第一离合器、设置用于所述第二行星齿轮组的选择性直接连接的第二离合器、设置在所述第一可变输入路径上的第三离合器、设置在所述第三可变输入路径上的第四离合器、选择性地停止所述第八旋转元件的第一制动器、选择性地停止所述第五旋转元件和所述第六旋转元件中的一个的第二制动器、以及选择性地停止所述第五旋转元件和所述第六旋转元件中的另一个的第三制动器。
在本发明的另一方面中，所述第一行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组，所述双小齿轮行星齿轮组具有作为其旋转元件的所述第一旋转元件的第一恒星齿轮、所述第二旋转元件的第一环形齿轮、以及所述第三旋转元件的第一行星架；所述第二行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，所述单小齿轮行星齿轮组具有作为其旋转元件的所述第四旋转元件的第二恒星齿轮、所述第五旋转元件的第二行星架、以及所述第六旋转元件的第二环形齿轮；并且所述第三行星齿轮组可以是拉维尼奥(Ravigneaux)行星齿轮组，所述拉维尼奥行星齿轮组通过组合单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组并共用环形齿轮和行星架而形成，并且具有作为其旋转元件的与长小齿轮啮合的所述第七旋转元件的第三恒星齿轮、所述第八旋转元件的第三行星架、所述第九旋转元件的第三环形齿轮、以及与短小齿轮啮合的所述第十旋转元件的第四恒星齿轮。
在本发明的又一方面中，在第一前进速度处可以操作所述第一离合器和所述第一制动器，在第二前进速度处可以操作所述第一离合器和所述第二制动器，在第三前进速度处可以操作所述第一离合器和所述第三制动器，在第四前进速度处可以操作所述第一和第二离合器，在第五前进速度处可以操作所述第一和第三离合器，在第六前进速度处可以操作所述第一和第四离合器，在第七前进速度处可以操作所述第三和第四离合器，在第八前进速度处可以操作所述第二和第四离合器，在第九前进速度处可以操作所述第四离合器和所述第三制动器，在第十前进速度处可以操作所述第四离合器和所述第二制动器，在第一倒退速度处可以操作所述第一和第三制动器，在第二倒退速度处可以操作所述第二离合器和所述第一制动器，并且在第三倒退速度处可以操作所述第三离合器和所述第一制动器。
此外，所述第二离合器可以设置在所述第四旋转元件和所述第五旋转元件之间、所述第四旋转元件和所述第六旋转元件之间或者所述第五旋转元件和所述第六旋转元件之间。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为根据本发明的示例性齿轮系的示意图。
图2为根据本发明的示例性齿轮系的操作表。
图3为根据本发明的示例性齿轮系的杠杆图。
图4为根据本发明的另一示例性齿轮系的示意图。
图5为根据本发明的另一示例性齿轮系的示意图。
图6为根据本发明的另一示例性齿轮系的示意图。
图7为根据本发明的另一示例性齿轮系的示意图。
图8为根据本发明的另一示例性齿轮系的示意图。
图9为根据本发明的另一示例性齿轮系的示意图。
具体实施方式
现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。
齿轮系包括设置在同一轴线上的第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3；由第一、第二、第三和第四离合器C1、C2、C3和C4构成的离合器装置；以及由第一、第二和第三制动器B1、B2和B3构成的制动器装置。
从输入轴IS输入到第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3的旋转速度被改变，并且通过输出轴OS输出。第一行星齿轮组PG1接近发动机设置，且第二和第三行星齿轮组PG2和PG3相继设置在第一行星齿轮组PG1之后。
输入轴IS是输入构件，并且表示扭矩转换器中的涡轮轴。因此，从发动机的曲轴传递到扭矩转换器的扭矩被转换，并随后经过涡轮轴输入到齿轮系。输出轴OS是输出构件，并且在齿轮系中被改变的旋转速度经过输出齿轮(未显示)而被传递到公知的差动装置，并最终被传递到驱动轮。
第一行星齿轮组PG1是双小齿轮行星齿轮组，并且具有由恒星齿轮、行星架和环形齿轮构成的三个旋转元件。为了更好的理解和描述的方便，第一行星齿轮组PG1的恒星齿轮由第一恒星齿轮S1表示，第一行星齿轮组PG1的行星架由第一行星架PC1表示，且第一行星齿轮组PG1的环形齿轮由第一环形齿轮R1表示。
此外，第一恒星齿轮S1固定地连接到变速箱外壳H，且第一行星架PC1直接连接到第一行星齿轮组PG1中的输入轴IS。
第一旋转元件N1的第一恒星齿轮S1固定地连接到变速器外壳H，且总是作为固定元件被操作。第二旋转元件N2的第一环形齿轮R1形成第一中间输出路径MOP1，并总是作为输出元件被操作，该输出元件总是输出降低了的旋转速度。第三旋转元件N3的第一行星架PC1直接连接到输入轴IS从而形成输入路径IP，并形成将输入轴IS的旋转速度实际输出的第二中间输出路径MOP2。
第二行星齿轮组PG2是单小齿轮行星齿轮组，并且具有由恒星齿轮、行星架和环形齿轮构成的三个旋转元件。为了更好的理解和描述的方便，第二行星齿轮组PG2的恒星齿轮由第二恒星齿轮S2表示，第二行星齿轮组PG2的行星架由第二行星架PC2表示，且第二行星齿轮组PG2的环形齿轮由第二环形齿轮R2表示。
此外，第二恒星齿轮S2直接连接到第一环形齿轮R1，且第二环形齿轮R2选择性地连接到第二行星齿轮组PG2中的第一行星架PC1。
第四旋转元件N4的第二恒星齿轮S2形成直接连接到第二旋转元件N2的第一中间输出路径MOP1的第一中间输入路径MIP1，第五旋转元件N5的第二行星架PC2形成第三中间输出路径MOP3，并作为选择性固定元件被操作，并且第六旋转元件N6的第二环形齿轮R2形成选择性地连接到第三旋转元件N3的第二中间输出路径MOP2的第一可变输入路径VIP1，并作为选择性固定元件被操作。
第三离合器C3设置在第一可变输入路径VIP1上，并且第一行星架PC1的扭矩通过操作第三离合器C3而选择性地传递到第二环形齿轮R2。
此外，第五旋转元件N5的第二行星架PC2和第六旋转元件N6的第二环形齿轮R2分别选择性地连接到变速器外壳H，并作为选择性固定元件被操作。为此目的，第二制动器B2设置在第二行星架PC2和变速器外壳H之间，并且第三制动器B3设置在第二环形齿轮R2和变速器外壳H之间。
此外，齿轮系包括第二离合器C2，该第二离合器C2选择性地将第二行星齿轮组PG2的两个旋转元件彼此连接，以便第二行星齿轮组PG2选择性地成为直接连接状态。根据本发明的各个实施方式，第二离合器C2设置在第二环形齿轮R2和第二行星架PC2之间。因此，如果操作第二离合器C2，第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件以同一旋转速度旋转。
第三行星齿轮组PG3为拉维尼奥行星齿轮组，其中通过共同具有环形齿轮和行星架而将单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组组合。
第三行星齿轮组PG3包括作为其旋转元件的环形齿轮、行星架和两个恒星齿轮。为了更好的理解和描述的方便，第三行星齿轮组PG3的环形齿轮由第三环形齿轮R3表示，第三行星齿轮组PG3的行星架由第三行星架PC3表示，且与第三行星齿轮组PG3的长小齿轮P1啮合的恒星齿轮由第三恒星齿轮S3表示，与第三行星齿轮组PG3的短小齿轮P2啮合的恒星齿轮由第四恒星齿轮S4表示。
第七旋转元件N7的第三恒星齿轮S3经过第二中间输入路径MIP2直接连接到第二行星架PC2的第三中间输出路径MOP3，并且与第二行星架PC2一起经过第二制动器B2选择性地连接到变速器外壳H。
第四恒星齿轮S4形成选择性地连接到第一中间输出路径MOP1的第二可变输入路径VIP2。
第八旋转元件N8的第三行星架PC3形成选择性地连接到输入轴IS的第三可变输入路径VIP3，并选择性地连接到变速器外壳H，从而作为选择性固定元件操作。第九旋转元件N9的第三环形齿轮R3形成直接连接到输出轴OS的最终输出路径OP。
第四恒星齿轮S4作为第十旋转元件N10操作。
第一离合器C1设置在第二可变输入路径VIP2上，并且第一环形齿轮R1的扭矩通过操作第一离合器C1选择性地传递到第四恒星齿轮S4。第四离合器C4设置在第三可变输入路径VIP3上，并且输入轴IS的扭矩通过操作第四离合器C4选择性地传递到第三行星架PC3。
此外，第三行星架PC3作为选择性固定元件操作，并且为此目的，第一制动器B1设置在第三行星架PC3和变速器外壳H之间。
通过第一、第二和第三行星齿轮组PG1、PG2和PG3，经过输入轴IS传递的发动机的扭矩改变为十个前进速度和三个倒退速度。十个前进速度和三个倒退速度经过连接到最终输出路径OP的输出轴OS输出。
摩擦元件由第一、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构成，并且是通过液压操作的湿式常规多碟摩擦元件。
此外，第二和第三离合器C2和C3设置在第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2之间，第三制动器B3设置在第二行星齿轮组PG2的外圆周部分，第一和第二制动器B1和B2设置在第二和第三行星齿轮组PG2和PG3之间，且第一和第四离合器C1和C4设置在第三行星齿轮组PG3(距离发动机最远)的后部。
如果各个摩擦元件按照上述分布，那么用于为这些摩擦元件提供液压的液压管线的形式会得以简化，并且自动变速器中的重量平衡会得以提高。
图2为显示用于本发明的各个实施方式的在每一换档速度处操作的摩擦元件(离合器和制动器)的操作表。根据本发明的各个实施方式，操作两个摩擦元件，从而实现每一换档速度处的换档。
也就是说，在第一前进速度D1处操作第一离合器C1和第一制动器B1，在第二前进速度D2处操作第一离合器C1和第二制动器B2，在第三前进速度D3处操作第一离合器C1和第三制动器B3，在第四前进速度D4处操作第一和第二离合器C1和C2，在第五前进速度D5处操作第一和第三离合器C1和C3，在第六前进速度D6处操作第一和第四离合器C1和C4，在第七前进速度D7处操作第三和第四离合器C3和C4，在第八前进速度D8处操作第二和第四离合器C2和C4，在第九前进速度D9处操作第四离合器C4和第三制动器B3，在第十前进速度D10处操作第四离合器C4和第二制动器B2，在第一倒退速度REV1处操作第一制动器B1和第三制动器B3，在第二倒退速度REV2处操作第二离合器C2和第一制动器B1，且在第三倒退速度REV3处操作第三离合器C3和第一制动器B1。
图3为根据本发明的各个实施方式的齿轮系的杠杆图。在附图中，较低水平线代表旋转速度为“0”，且较高水平线代表旋转速度为“1.0”，也就是说，其旋转速度与输入轴IS的旋转速度是相同的。
在附图中的第一行星齿轮组PG1的三条竖直线从左边起依次代表第一旋转元件N1的第一恒星齿轮S1、第二旋转元件N2的第一环形齿轮R1以及第三旋转元件N3的第一行星架PC1，且它们之间的距离根据第一行星齿轮组PG1的齿轮比(恒星齿轮的齿数/环形齿轮的齿数)设置。
在附图中的第二行星齿轮组PG2的三条竖直线从左边起依次代表第四旋转元件N4的第二恒星齿轮S2、第五旋转元件N5的第二行星架PC2以及第六旋转元件N6的第二环形齿轮R2，且它们之间的距离根据第二行星齿轮组PG2的齿轮比(恒星齿轮的齿数/环形齿轮的齿数)设置。
在附图中的第三行星齿轮组PG3的四条竖直线从左边起依次代表第七旋转元件N7的第三恒星齿轮S3、第八旋转元件N8的第三行星架PC3、第九旋转元件N9的第三环形齿轮R3以及第十旋转元件N10的第四恒星齿轮S4，且它们之间的距离根据第三行星齿轮组PG3的齿轮比(恒星齿轮的齿数/环形齿轮的齿数)设置。
在杠杆图中的每个旋转元件的位置对于设计齿轮系的本领域技术人员是公知的，因此将不再赘述。
第一前进速度
在第一前进速度D1处，第一离合器C1和第一制动器B1被操作，如图2所示。
从而，在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而被输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，并且通过操作第一离合器C1传递到形成第二可变输入路径VIP2的第十旋转元件N10的第四恒星齿轮S4。
在第一中间输出路径MOP1的扭矩被输入到第十旋转元件N10的状态下，第八旋转元件N8通过操作第一制动器B1而作为固定元件操作。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第一换档线SP1，并且输出在第一换档线SP1和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第一前进速度D1。
此时，第一中间输出路径MOP1的扭矩经过第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，但并不影响换档过程。
第二前进速度
在第二前进速度D2处，处于第一前进速度D1状态下的第一制动器B1被释放，且第二制动器B2被操作。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而被输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，并且通过操作第一离合器C1传递到形成第二可变输入路径VIP2的第十旋转元件N10的第四恒星齿轮S4。在此状态下，通过操作第二制动器B2，第七旋转元件N7作为固定元件操作。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第二换档线SP2，并且输出在第二换档线SP2和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第二前进速度D2。
此时，在第一中间输出路径MOP1的扭矩经过第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2的状态下，第二制动器B2被操作。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第二速度线T2，但并不影响换档过程。
第三前进速度
在第三前进速度D3处，处于第二前进速度D2状态下的第二制动器B2被释放，且第三制动器B3被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，并且通过操作第一离合器C1传递到形成第二可变输入路径VIP2的第十旋转元件N10。
此时，在第一中间输出路径MOP1的扭矩被输入到第二行星齿轮组PG2中的第四旋转元件N4的状态下，第六旋转元件N6通过操作第三制动器B3而作为固定元件操作。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第三速度线T3，且第五旋转元件N5的扭矩经过第三中间输出路径MOP3和第二中间输入路径MIP2而被输入到第七旋转元件N7的第三恒星齿轮S3。
具有不同旋转速度的扭矩分别被输入到第三行星齿轮组PG3中的第七旋转元件N7和第十旋转元件N10。第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第三换档线SP3，并且输出在第三换档线SP3和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第三前进速度D3。
第四前进速度
在第四前进速度D4处，处于第三前进速度D3状态下的第三制动器B3被释放，且第二离合器C2被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，并且通过操作第一离合器C1传递到形成第二可变输入路径VIP2的第十旋转元件N10的第四恒星齿轮S4。
在第一中间输出路径MOP1的扭矩被输入到第四旋转元件N4的状态下，第二行星齿轮组PG2通过操作第二离合器C2成为直接连接状态。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第四速度线T4，且形成第三中间输出路径MOP3的第五旋转元件N5的扭矩经过第二中间输入路径MIP2而被输入到第七旋转元件N7。
在第一中间输出路径MOP1的扭矩被输入到第十旋转元件N10的状态下，第一中间输出路径MOP1的同样的旋转速度被输入到第三行星齿轮组PG3中的第七旋转元件N7。因此，第三行星齿轮组PG3成为直接连接状态，且其各个旋转元件形成第四换档线SP4。从而输出第四换档线SP4和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第四前进速度D4。
第五前进速度
在第五前进速度D5处，处于第四前进速度D4状态下的第二离合器C2被释放，且第三离合器C3被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，并且通过操作第一离合器C1传递到形成第二可变输入路径VIP2的第十旋转元件N10的第四恒星齿轮S4。
此时，通过操作第三离合器C3，输入轴IS的扭矩经过第一可变输入路径VIP1而被输入到第六旋转元件N6，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第五速度线T5，并且形成第三中间输出路径MOP3的第五旋转元件N5的扭矩传递到第七旋转元件N7。
在第一中间输出路径MOP1的扭矩被输入到第十旋转元件N10的状态下，第三中间输出路径MOP3的扭矩被输入到第三行星齿轮组PG3中的第七旋转元件N7。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第五换档线SP5，并且输出在第五换档线SP5和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第五前进速度D5。
第六前进速度
在第六前进速度D6处，处于第五前进速度D5状态下的第三离合器C3被释放，且第四离合器C4被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，并且通过操作第一离合器C1传递到形成第二可变输入路径VIP2的第十旋转元件N10的第四恒星齿轮S4。
在第一中间输出路径MOP1的扭矩被输入到第十旋转元件N10的状态下，通过操作第三行星齿轮组PG3中的第四离合器C4，输入轴IS的扭矩经过第三可变输入路径VIP3而被输入到第八旋转元件N8。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第六换档线SP6，并且输出在第六换档线SP6和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第六前进速度D6。
此时，第一中间输出路径MOP1的扭矩经过第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，但并不影响换档过程。
第七前进速度
在第七前进速度D7处，处于第六前进速度D6状态下的第一离合器C1被释放，且第三离合器C3被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，通过操作第三离合器C3，输入轴IS的扭矩经过第一可变输入路径VIP1而被输入到第六旋转元件N6。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第五速度线T5，且形成第三中间输出路径MOP3的第五旋转元件N5的扭矩传递到第七旋转元件N7。
由于输入路径IP的扭矩通过操作第四离合器C4而被输入到第八旋转元件N8，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第七换档线SP7，并且输出在第七换档线SP7和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第七前进速度D7。
第八前进速度
在第八前进速度D8处，处于第七前进速度D7状态下的第三离合器C3被释放，且第二离合器C2被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，且第二行星齿轮组PG2通过操作第二离合器C2而成为直接连接状态。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第四速度线T4，且形成第三中间输出路径MOP3的第五旋转元件N5的扭矩经过第二中间输入路径MIP2而被输入到第七旋转元件N7。
通过操作第三行星齿轮组PG3中的第四离合器C4，输入路径IP的扭矩被输入到第八旋转元件N8。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第八换档线SP8，并且输出在第八换档线SP8和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第八前进速度D8。
第九前进速度
在第九前进速度D9处，处于第八前进速度D8状态下的第二离合器C2被释放，且第三制动器B3被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，且第六旋转元件N6通过操作第三制动器B3而作为固定元件操作。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第三速度线T3。因此，第五旋转元件N5的降低了的旋转速度经过第三中间输出路径MOP3和第二中间输入路径MIP2而被输入到第七旋转元件N7的第三恒星齿轮S3。
在第五旋转元件N5的降低了的旋转速度被输入到第七旋转元件N7的状态下，输入轴IS的扭矩通过操作第三行星齿轮组PG3中的第四离合器C4而被输入到第八旋转元件N8。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第九换档线SP9，并且输出在第九换档线SP9和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第九前进速度D9。
第十前进速度
在第十前进速度D10处，处于第九前进速度D9状态下的第三制动器B3被释放，且第二制动器B2被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩通过操作第三行星齿轮组PG3中的第四离合器C4而被输入到第八旋转元件N8的状态下，第七旋转元件N7通过操作第二制动器B2而作为固定元件操作。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第十换挡线SP10，并且输出在第十换挡线SP10和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第十前进速度D10。
第一倒退速度
在第一倒退速度REV1处，第一制动器B1和第三制动器B3被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
在第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4而传递到第二行星齿轮组PG2的状态下，第六旋转元件N6通过操作第三制动器B3而作为固定元件操作。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第三速度线T3，且第五旋转元件N5的降低了的旋转速度经过第三中间输出路径MOP3和第二中间输入路径MIP2而被输入到第七旋转元件N7的第三恒星齿轮S3。
在第五旋转元件N5的降低了的旋转速度被输入到第七旋转元件N7的状态下，第八旋转元件N8通过操作第三行星齿轮组PG3中的第一制动器B1而作为固定元件操作。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第一倒退换档线SR1，并且输出在第一倒退换档线SR1和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第一倒退速度REV1。
第二倒退速度
在第二倒退速度REV2处，处于第一倒退速度REV1状态下的第三制动器B3被释放，且第二离合器C2被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2，且第二行星齿轮组PG2通过操作第二离合器C2而成为直接连接状态。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第四速度线T4，且形成第三中间输出路径MOP3的第五旋转元件N5的扭矩经过第二中间输入路径MIP2而被输入到第七旋转元件N7。
在第五旋转元件N5的扭矩被输入到第七旋转元件N7的状态下，第八旋转元件N8通过操作第一制动器B1而作为固定元件操作。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第二倒退换档线SR2，并且输出在第二倒退换档线SR2和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第二倒退速度REV2。
第三倒退速度
在第三倒退速度REV3处，处于第二倒退速度REV2状态下的第二离合器C2被释放，且第三离合器C3被操作，如图2所示。
在输入轴IS的扭矩被输入到形成输入路径IP的第三旋转元件N3的状态下，第一旋转元件N1作为第一行星齿轮组PG1中的固定元件被操作。因此，第一行星齿轮组PG1的各个旋转元件形成第一速度线T1，且降低了的旋转速度经过形成第一中间输出路径MOP1的第二旋转元件N2而输出。
在第一中间输出路径MOP1的扭矩经过形成第一中间输入路径MIP1的第四旋转元件N4传递到第二行星齿轮组PG2的状态下，通过操作第三离合器C3，输入轴IS的扭矩经过第一可变输入路径VIP1而被输入到第六旋转元件N6。因此，第二行星齿轮组PG2的各个旋转元件形成第五速度线T5，且形成第三中间输出路径MOP3的第五旋转元件N5的扭矩传递到第七旋转元件N7。
在第五旋转元件N5的扭矩被输入到第七旋转元件N7的状态下，第八旋转元件N8通过操作第一制动器B1而作为固定元件操作。因此，第三行星齿轮组PG3的各个旋转元件形成第三倒退换档线SR3，并且输出在第三倒退换档线SR3和第九旋转元件N9的竖直线相交处的第三倒退速度REV3。
图4至9显示了本发明的其它示例性实施方式。根据本发明的各个实施方式，用于第二行星齿轮组PG2的直接连接的第二离合器C2设置在第二环形齿轮R2和第二行星架PC2之间，而根据本发明的其它实施方式，如图4所示，第二离合器C2设置在第二行星架PC2和第二恒星齿轮S2之间。此外，根据本发明的另一些实施方式，如图5所示，第二离合器C2设置在第二环形齿轮R2和第二恒星齿轮S2之间。
本发明的各个实施方式的结构与上述实施方式的结构相似，只是第三离合器C3可以设置在第一行星齿轮组PG1的前部，如图6所示。本发明的其它实施方式的结构与第二示例性实施方式的结构相似，只是第三离合器C3设置在第一行星齿轮组PG1的前部，如图7所示。另一些实施方式的结构与上述结构相似，只是第三离合器C3设置在第一行星齿轮组PG1的前部，如图8所示。
根据如图9所示的本发明的示例性实施方式，除了第五旋转元件N5的第二行星架PC2形成第一可变输入路径VIP1，第六旋转元件N6的第二环形齿轮R2经过第二制动器B2选择性地连接到变速器外壳H，且第五旋转元件N5的第二行星架PC2经过第三制动器B3选择性地连接到变速器外壳H，结构与上述实施方式的结构相似。
同时，各个实施方式的操作和换档过程与上述第一实施方式的操作和换档过程相似，因此将不再赘述。
此外，应当意识到，可以与第一制动器B1并联设置单向离合器，从而在第一前进速度D1处，该单向离合器被操作，而不是第一制动器B1被操作，因此这种方案可以包括在本发明的精神之内。
由于通过将作为两个简单行星齿轮组的第一与第二行星齿轮组PG1与PG2和作为复合行星齿轮组的第三行星齿轮组PG3，以及作为摩擦元件的四个离合器C1、C2、C3与C4和三个制动器B1、B2与B3组合，本发明的各个示例性实施方式实现了十个前进速度和三个倒退速度，所以可以提高动力传递性能和燃油里程。
由于散布了多个摩擦元件，所以可以简化液压管线的形式。
由于在每一速度处两个摩擦元件被操作，所以可以减小液压泵的容量，并可以提高液压的控制效率。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。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。选择示例性实施方式并进行描述是为了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各种示例性实施方式及其不同选择形式和修改形式。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 (16)

1.一种车用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包括总是作为固定元件操作的第一旋转元件、形成总是输出降低的旋转速度的第一中间输出路径的第二旋转元件、以及形成连接到输入轴的输入路径并且形成将输入轴的旋转速度输出的第二中间输出路径的第三旋转元件；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组包括形成直接连接到所述第一中间输出路径的第一中间输入路径的第四旋转元件、形成第三中间输出路径并作为选择性固定元件操作的第五旋转元件、以及作为选择性固定元件操作的第六旋转元件，其中第四、第五和第六旋转元件中的两个旋转元件选择性地被连接，以便第二行星齿轮组成为直接连接状态，并且第五和第六旋转元件中的一个形成选择性地连接到所述第二中间输出路径的第一可变输入路径；
第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组通过组合两个行星齿轮组而设置为包括第七、第八、第九和第十旋转元件，其中第七旋转元件形成直接连接到所述第三中间输出路径的第二中间输入路径，第十旋转元件形成选择性地连接到所述第一中间输出路径的第二可变输入路径，第八旋转元件形成选择性地连接到输入轴的第三可变输入路径，并作为选择性固定元件操作，并且第九旋转元件形成连接到输出轴的最终输出路径；以及
摩擦构件，所述摩擦构件包括多个离合器和多个制动器，所述多个离合器设置用于所述第一、第二与第三可变输入路径的选择性连接以及所述第二行星齿轮组的选择性直接连接，所述多个制动器设置在作为固定元件操作的旋转元件和变速器外壳之间。
2.根据权利要求1所述的齿轮系，其中所述第一旋转元件固定到所述变速器外壳。
3.根据权利要求1所述的齿轮系，其中所述摩擦构件包括：
设置在所述第二可变输入路径上的第一离合器；
设置用于所述第二行星齿轮组的选择性直接连接的第二离合器；
设置在所述第一可变输入路径上的第三离合器；
设置在所述第三可变输入路径上的第四离合器；
选择性地停止所述第八旋转元件的第一制动器；
选择性地停止所述第五旋转元件和所述第六旋转元件中的一个的第二制动器；以及
选择性地停止所述第五旋转元件和所述第六旋转元件中的另一个的第三制动器。
4.根据权利要求3所述的齿轮系，其中所述第一行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，所述双小齿轮行星齿轮组具有作为其旋转元件的所述第一旋转元件的第一恒星齿轮、所述第二旋转元件的第一环形齿轮、以及所述第三旋转元件的第一行星架，
其中所述第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，所述单小齿轮行星齿轮组具有作为其旋转元件的所述第四旋转元件的第二恒星齿轮、所述第五旋转元件的第二行星架、以及所述第六旋转元件的第二环形齿轮，并且
所述第三行星齿轮组是拉维尼奥行星齿轮组，所述拉维尼奥行星齿轮组通过组合单小齿轮行星齿轮组和双小齿轮行星齿轮组并共用环形齿轮和行星架而形成，并且具有作为其旋转元件的与长小齿轮啮合的所述第七旋转元件的第三恒星齿轮、所述第八旋转元件的第三行星架、所述第九旋转元件的第三环形齿轮、以及与短小齿轮啮合的所述第十旋转元件的第四恒星齿轮。
5.根据权利要求4所述的齿轮系，其中所述第五旋转元件形成所述第一可变输入路径，所述第二制动器选择性地停止所述第六旋转元件，且所述第三制动器选择性地停止所述第五旋转元件。
6.根据权利要求5所述的齿轮系，其中所述第二离合器设置在所述第五旋转元件和所述第六旋转元件之间。
7.根据权利要求5所述的齿轮系，其中所述第二离合器设置在所述第四旋转元件和所述第五旋转元件之间。
8.根据权利要求5所述的齿轮系，其中所述第二离合器设置在所述第四旋转元件和所述第六旋转元件之间。
9.根据权利要求5所述的齿轮系，其中所述第三离合器设置在所述第一行星齿轮组的前部，所述第二离合器以及所述第二和第三制动器设置在所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组之间，所述第一制动器设置在所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组之间，并且所述第一和第四离合器设置在所述第三行星齿轮组的后部。
10.根据权利要求4所述的齿轮系，其中所述第六旋转元件形成所述第一可变输入路径，所述第二制动器选择性地停止所述第五旋转元件，且所述第三制动器选择性地停止所述第六旋转元件。
11.根据权利要求10所述的齿轮系，其中所述第二离合器设置在所述第五旋转元件和所述第六旋转元件之间。
12.根据权利要求10所述的齿轮系，其中所述第二离合器设置在所述第四旋转元件和所述第五旋转元件之间。
13.根据权利要求10所述的齿轮系，其中所述第二离合器设置在所述第四旋转元件和所述第六旋转元件之间。
14.根据权利要求10所述的齿轮系，其中所述第二和第三离合器设置在所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组之间，所述第三制动器设置在所述第二行星齿轮组的外圆周部分，所述第一和第二制动器设置在所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组之间，且所述第一和第四离合器设置在所述第三行星齿轮组的后部。
15.根据权利要求10所述的齿轮系，其中所述第三离合器设置在所述第一行星齿轮组的前部，所述第二离合器设置在所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组之间，所述第三制动器设置在所述第二行星齿轮组的外圆周部分，所述第一和第二制动器设置在所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组之间，且所述第一和第四离合器设置在所述第三行星齿轮组的后部。
16.根据权利要求3所述的齿轮系，其中在第一前进速度处操作所述第一离合器和所述第一制动器，
在第二前进速度处操作所述第一离合器和所述第二制动器，
在第三前进速度处操作所述第一离合器和所述第三制动器，
在第四前进速度处操作所述第一和第二离合器，
在第五前进速度处操作所述第一和第三离合器，
在第六前进速度处操作所述第一和第四离合器，
在第七前进速度处操作所述第三和第四离合器，
在第八前进速度处操作所述第二和第四离合器，
在第九前进速度处操作所述第四离合器和所述第三制动器，
在第十前进速度处操作所述第四离合器和所述第二制动器，
在第一倒退速度处操作所述第一和第三制动器，
在第二倒退速度处操作所述第二离合器和所述第一制动器，并且
在第三倒退速度处操作所述第三离合器和所述第一制动器。
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