CN103807372A - 用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，可以包括：输入；输出；第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组设置在输入上，包括选择性连接到输入并且选择性作为固定元件操作的第一旋转元件、选择性连接到输入的第二旋转元件以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组设置在输出上，包括连接到第二旋转元件并且选择性作为固定元件操作的第四旋转元件、连接到第三旋转元件并且直接地连接到输出的第五旋转元件以及选择性地连接到输入的第六旋转元件；四个传动齿轮；以及摩擦元件，所述摩擦元件包括连接输入和第一行星齿轮组与第二行星齿轮组的旋转元件的离合器，以及连接第一行星齿轮组与第二行星齿轮组的旋转元件和变速器壳体的制动器。

Description

用于车辆的自动变速器的行星齿轮系

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月5日提交的韩国专利申请第10-2012-0124113号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体而言，本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够改进可安装性和动力传输性能，并且能够降低燃料消耗。

背景技术

近来，由于全球高油价和废气法规的加强，车辆制造商将其全部力量都对准在提高燃料经济性上。

可以通过在自动变速器内实现更大数量的换档速度的多档位机构来实现燃料经济性的提高。通常地，通过结合多个行星齿轮组和摩擦元件来实现行星齿轮系。

众所周知，当行星齿轮系实现了更大数量的换档速度时，就能够对行星齿轮系的速比进行更为优化的设计，因而车辆能够具有经济的燃料里程以及更好的性能。出于这一原因，能够实现更多换档速度的行星齿轮系处于不断的研究中。

尽管实现相同数目的速度，但是行星齿轮系根据旋转元件（即，太阳轮、行星架和环形齿轮）之间的连接而具有不同的操作机构。此外，行星齿轮系根据其布局而具有不同的特征，例如耐久性、动力传输效率和尺寸。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。

但是，如果换档速度的数量增加，在自动变速器中的零件的数量也增加。因此，可安装性、成本、重量和动力传输效率可能变差。

特别地，由于具有许多零件的行星齿轮系难以安装在前轮驱动车辆内，因此已经开展了用于使零件数量最小化的研究。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有通过缩短其长度并减少组件数目来提高可安装性的优点，这是由于通过将两个行星齿轮组分别设置在平行设置的输入轴和输出轴上并且通过多个外部啮合齿轮连接行星齿轮组的旋转元件而实现九个前进速度和一个倒退速度。

此外，本发明致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，由于通过使用多个外部啮合齿轮而容易改变齿轮比，而具有能够设置最佳齿轮比的进一步优点，并且因此提高了动力传输性能和燃料经济性。

根据本发明的一个方面的一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴、输出轴、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、四个传动齿轮以及摩擦元件，其中，所述输入轴接收发动机的转矩；所述输出轴以预先确定的距离与所述输入轴平行设置，并且输出已改变的转矩；所述第一行星齿轮组设置在所述输入轴上，并且包括选择性地连接到所述输入轴并且选择性作为固定元件操作的第一旋转元件、选择性地连接到所述输入轴的第二旋转元件以及第三旋转元件；所述第二行星齿轮组设置在所述输出轴上，并且包括通过外部啮合齿轮连接到所述第二旋转元件并且选择性地作为固定元件操作的第四旋转元件、通过外部啮合齿轮连接到所述第三旋转元件并且直接地连接到所述输出轴的第五旋转元件以及通过具有不同齿轮比的两个外部啮合齿轮选择性地连接到所述输入轴的第六旋转元件；所述四个传动齿轮形成外部啮合齿轮；所述摩擦元件包括连接所述输入轴和所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组的旋转元件的离合器，以及连接所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组的旋转元件和变速器壳体的制动器。

所述第一行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架以及作为所述第三旋转元件的第一环形齿轮；并且所述第二行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二行星架以及作为所述第六旋转元件的第二环形齿轮。

所述四个传动齿轮可以包括：第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮以及第四传动齿轮，其中，所述第一传动齿轮将所述第二旋转元件与所述第四旋转元件连接；所述第二传动齿轮将所述第三旋转元件与所述第五旋转元件连接；所述第三传动齿轮将所述输入轴与所述第六旋转元件连接；所述第四传动齿轮将所述输入轴与所述第六旋转元件连接。

所述第三传动齿轮的齿轮比可以与所述第四传动齿轮的齿轮比不同。

所述摩擦元件可以包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；所述第三离合器选择性地将第二旋转元件与输入轴和第四传动齿轮连接；所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

所述第一离合器和所述第一制动器可以在第一前进速度处进行操作；所述第一离合器和所述第二制动器可以在第二前进速度处操作；所述第一离合器和所述第二离合器可以在第三前进速度处进行操作；所述第一离合器和所述第三离合器可以在第四前进速度处进行操作；所述第二离合器和所述第三离合器可以在第五前进速度处进行操作；所述第三离合器和所述第二制动器可以在第六前进速度处进行操作；所述第三离合器和所述第四离合器可以在第七前进速度处进行操作；所述第四离合器和所述第二制动器可以在第八前进速度处进行操作；所述第二离合器和所述第四离合器可以在第九前进速度处进行操作；以及所述第二离合器和所述第一制动器可以在倒退速度处进行操作。

所述摩擦元件可以包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；所述第三离合器选择性地将第二旋转元件与输入轴和第四传动齿轮连接；所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；所述第一制动器选择性地将所述第二旋转元件与所述变速器壳体连接；所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

所述摩擦元件可以包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；所述第三离合器选择性地将第二旋转元件与第四传动齿轮连接；所述第四离合器选择性地将所述输入轴与第四传动齿轮连接；所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

所述摩擦元件可以包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中，所述第一离合器选择性地将所述输入轴与第三传动齿轮连接；所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；所述第三离合器选择性地将第二旋转元件与输入轴和第四传动齿轮连接；所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

所述第一行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮系，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架以及作为所述第三旋转元件的第一环形齿轮；以及所述第二行星齿轮组可以为双小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二环形齿轮以及作为所述第六旋转元件的第二行星架。

根据本发明的另一个方面的一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴、输出轴、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第一传动齿轮、第二传动齿轮、第三传动齿轮、第四传动齿轮以及摩擦元件，其中，所述输入轴接收发动机的转矩；所述输出轴以预先确定的距离与所述输入轴平行设置，并且输出已改变的转矩；所述第一行星齿轮组设置在所述输入轴上，并且包括选择性地连接到所述输入轴并且选择性地作为固定元件操作的第一旋转元件、选择性地连接到所述输入轴的第二旋转元件以及第三旋转元件；所述第二行星齿轮组设置在所述输出轴上，并且包括连接到所述第二旋转元件并且选择性地作为固定元件操作的第四旋转元件、连接到所述第三旋转元件并且直接地连接到所述输出轴的第五旋转元件以及通过具有不同齿轮比的两条路径选择性地连接到所述输入轴的第六旋转元件；所述第一传动齿轮将所述第二旋转元件与所述第四旋转元件连接；所述第二传动齿轮将所述第三旋转元件与所述第五旋转元件连接；所述第三传动齿轮将所述输入轴与所述第六旋转元件连接；所述第四传动齿轮将所述输入轴与所述第六旋转元件连接；所述摩擦元件包括连接所述输入轴和所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组的旋转元件的离合器，以及连接所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组的旋转元件和变速器壳体的制动器。

所述第三传动齿轮的齿轮比可以与所述第四传动齿轮的齿轮比不同。

所述第一行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架以及作为所述第三旋转元件的第一环形齿轮；并且所述第二行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二行星架以及作为所述第六旋转元件的第二环形齿轮。

所述第一行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮系，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架以及作为所述第三旋转元件的第一环形齿轮；以及所述第二行星齿轮组可以为双小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二环形齿轮以及作为所述第六旋转元件的第二行星架。

所述摩擦元件可以包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；所述第三离合器选择性地将第二旋转元件与输入轴和第四传动齿轮连接；所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮与所述第六旋转元件连接；所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

所述摩擦元件可以包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；所述第三离合器选择性地将第二旋转元件与输入轴和第四传动齿轮连接；所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮与所述第六旋转元件连接；所述第一制动器选择性地将所述第二旋转元件与所述变速器壳体连接；所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

所述摩擦元件可以包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；所述第三离合器选择性地将第二旋转元件与第四传动齿轮连接；所述第四离合器选择性地将所述输入轴与第四传动齿轮连接；所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

所述摩擦元件可以包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中，所述第一离合器选择性地将所述输入轴与第三传动齿轮连接；所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；所述第三离合器选择性地将第二旋转元件与输入轴和第四传动齿轮连接；所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为根据本发明的示例性行星齿轮系的示意图。

图2为在应用于图1的行星齿轮系的每一个换档速度处的摩擦元件的操作图表。

图3A为根据图1的行星齿轮系在第一前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3B为根据图1的行星齿轮系在第二前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3C为根据图1的行星齿轮系在第三前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3D为根据图1的行星齿轮系在第四前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3E为根据图1的行星齿轮系在第五前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3F为根据图1的行星齿轮系在第六前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3G为根据图1的行星齿轮系在第七前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3H为根据图1的行星齿轮系在第八前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3I为根据图1的行星齿轮系在第九前进速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图3J为根据图1的行星齿轮系在倒退速度处的行星齿轮系的杠杆图。

图4为根据本发明的示例性行星齿轮系的示意图。

图5为根据本发明的示例性行星齿轮系的示意图。

图6为根据本发明的示例性行星齿轮系的示意图。

图7为根据本发明的示例性行星齿轮系的示意图。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，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替换、修改、等效形式以及其它实施方案。

对于解释所示的实施方案并不必要的零件的描述将被略去，并且在本说明书中同样的组成元件由同样的附图标记表示。

在具体描述中，使用序数区别具有相同术语而不具有特定含义的构成元件。

图1为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系包括设置在输入轴IS上的第一行星齿轮组PG1，设置在与输入轴IS平行设置的输出轴OS上的第二行星齿轮组PG2，四个传动齿轮TF1、TF2、TF3和TF4，以及由四个离合器C1、C2、C3及C4和两个制动器B1和B2组成的摩擦元件。

因此，从输入轴IS输入的转矩通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作被转换成九个前进速度和一个倒退速度，然后通过输出轴OS被输出。

输入轴IS为输入构件，并且来自发动机的曲轴的转矩通过转矩转换器而改变，并且然后被输入到输入轴IS。

输出轴OS为输出构件，并且通过差动装置将驱动转矩传递至驱动轮。

第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为第一旋转元件N1的第一太阳轮S1、可旋转地支撑与第一太阳轮S1外部啮合的第一小齿轮P1并作为第二旋转元件N2的第一行星架PC1以及与第一小齿轮P1内部啮合并且作为第三旋转元件N3的第一环形齿轮R1。

第二行星齿轮组PG2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为第四旋转元件N4的第二太阳轮S2、可旋转地支撑与第二太阳轮S2外部啮合的第二小齿轮P2并作为第五旋转元件N5的第二行星架PC2以及与第二小齿轮P2内部啮合并且作为第六旋转元件N6的第二环形齿轮R2。

第一行星齿轮组PG1的两个旋转元件选择性地连接到输入轴IS，第二行星齿轮组PG2的三个旋转元件通过第一传动齿轮TF1、第二传动齿轮TF2、第三传动齿轮TF3和第四传动齿轮TF4连接到输入轴IS以及第一行星齿轮组PG1的两个旋转元件，并且第二行星齿轮组PG2的任何一个旋转元件都直接地连接到输出轴OS。

第一传动齿轮TF1、第二传动齿轮TF2、第三传动齿轮TF3和第四传动齿轮TF4分别具有彼此外部啮合的第一传动驱动齿轮TF1a、第二传动驱动齿轮TF2a、第三传动驱动齿轮TF3a和第四传动驱动齿轮TF4a以及第一传动从动齿轮TF1b、第二传动从动齿轮TF2b、第三传动从动齿轮TF3b和第四传动从动齿轮TF4b。

第一传动齿轮TF1将第二旋转元件N2与第四旋转元件N4连接。

第二传动齿轮TF2将第三旋转元件N3与第五旋转元件N5连接。

第三传动齿轮TF3将输入轴IS与第六旋转元件N6连接。

第四传动齿轮TF4将输入轴IS与第六旋转元件N6连接。

因此，通过第一传动齿轮TF1、第二传动齿轮TF2、第三传动齿轮TF3和第四传动齿轮TF4彼此连接的旋转元件（包括输入轴IS）根据第一传动齿轮TF1、第二传动齿轮TF2、第三传动齿轮TF3和第四传动齿轮TF4的齿轮比在彼此相反的方向上旋转。

此外，选择性地将选择的旋转元件与输入轴IS和变速器壳体H连接的四个离合器C1、C2、C3和C4以及两个制动器B1和B2的设置如下。

第一离合器C1选择性地将第三传动齿轮TF3和第六旋转元件N6连接。

第二离合器C2选择性地将输入轴IS和第一旋转元件N1连接。

第三离合器C3选择性地将第二旋转元件与输入轴IS和第四传动齿轮TF4连接。

第四离合器C4选择性地将第四传动齿轮TF4和第六旋转元件N6连接。

第一制动器B1选择性地将第四旋转元件N4与变速器壳体H连接。

第二制动器B2选择性地将第一旋转元件N1与变速器壳体H连接。

第一离合器C1和第四离合器C4两者选择性地将输入轴IS与第六旋转元件N6连接，但是由于第三传动齿轮TF3的齿轮比不同于第四传动齿轮TF4的齿轮比，因此通过第一离合器C1和第四离合器C4而传递至第六旋转元件N6的旋转速度彼此不同。

由第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4以及第一制动器B1和第二制动器B2组成的摩擦元件是通过液压操作的湿式常规多片摩擦元件。

图2为在应用于根据图1的行星齿轮系的每一个换档速度处的摩擦元件的操作图表。

如图2所示，在根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系中，在每一个换档速度处操作两个摩擦元件。

第一离合器C1以及第一制动器B1在第一前进速度1ST处进行操作。

第一离合器C1以及第二制动器B2在第二前进速度2ND处进行操作。

第一离合器C1以及第二离合器C2在第三前进速度3RD处进行操作。

第一离合器C1以及第三离合器C3在第四前进速度4TH处进行操作。

第二离合器C2以及第三离合器C3在第五前进速度5TH处进行操作。

第三离合器C3以及第二制动器B2在第六前进速度6TH处进行操作。

第三离合器C3以及第四离合器C4在第七前进速度7TH处进行操作。

第四离合器C4以及第二制动器B2在第八前进速度8TH处进行操作。

第二离合器C2以及第四离合器C4在第九前进速度9TH处进行操作。

第二离合器C2以及所述第一制动器B1在倒退速度处进行操作。

图3A至图3J为根据图1的行星齿轮系的行星齿轮系的杠杆图，并且通过杠杆分析方法示出了根据图1的行星齿轮系的行星齿轮系的换档过程。

参照图3A至图3J，第一行星齿轮组PG1的三条竖直线被设定为第一旋转元件N1、第二旋转元件N2和第三旋转元件N3，并且第二行星齿轮组PG2的三条竖直线被设定为第四旋转元件N4、第五旋转元件N5和第六旋转元件N6。

中间水平线表示为旋转速度为“0”，较高水平线表示正的旋转速度并且较低水平线表示负的旋转速度。

“-”意味着旋转元件在发动机的旋转方向的相反方向上旋转。这是因为输入轴IS和第一行星齿轮组PG1的旋转元件通过第一传动齿轮TF1、第二传动齿轮TF2、第三传动齿轮TF3和第四传动齿轮TF4外部啮合，而不通过空转齿轮外部啮合。

此外，根据齿轮比（太阳轮的齿数/环形齿轮的齿数）设定在第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的竖直线之间的距离。

接下来，参考图2以及图3A至图3J，将具体描述根据图1的行星齿轮系的行星齿轮系的换档过程。

第一前进速度

参照图2，第一离合器C1和第一制动器B1在第一前进速度1ST处进行操作。

如图3A所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第一离合器C1和第一制动器B1。

因此，根据第三传动齿轮TF3的齿轮比转换输入轴IS的旋转速度，并且接着通过第一离合器C1的操作将输入轴IS的旋转速度作为反向旋转速度输入至第六旋转元件N6。此外，通过第一制动器B1的操作将第二旋转元件N2和第四旋转元件N4作为固定元件来操作。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第一速度线T1，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第一换档线SP1。因此，D1通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

第二前进速度

松开在第一前进速度1ST处操作的第一制动器B1，并且在第二前进速度2ND处操作第二制动器B2。

如图3B所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第一离合器C1和第二制动器B2。

因此，根据第三传动齿轮TF3的齿轮比转换输入轴IS的旋转速度，并且接着通过第一离合器C1的操作将输入轴IS的旋转速度输入至第六旋转元件N6作为反向旋转速度。此外，通过第二制动器B2的操作，将第一旋转元件N1作为固定元件来操作。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第二速度线T2，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第二换档线SP2。因此，D2通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

第三前进速度

松开在第二前进速度2ND处操作的第二制动器B2，并且在第三前进速度3RD处操作第二离合器C2。

如图3C所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第一离合器C1和第二离合器C2。

因此，根据第三传动齿轮TF3的齿轮比转换输入轴IS的旋转速度，并且接着通过第一离合器C1的操作将输入轴IS的旋转速度输入至第六旋转元件N6作为反向旋转速度。此外，通过第二离合器C2的操作，将输入轴IS的旋转速度直接输入至第一旋转元件N1。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第三速度线T3，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第三换档线SP3。因此，D3通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

第四前进速度

松开在第三前进速度3RD处操作的第二离合器C2，并且在第四前进速度4TH处操作第三离合器C3。

如图3D所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第一离合器C1和第三离合器C3。

因此，根据第三传动齿轮TF3的齿轮比转换输入轴IS的旋转速度，并且接着通过第一离合器C1的操作将输入轴IS的旋转速度输入至第六旋转元件N6作为反向旋转速度。此外，通过第三离合器C3的操作，将输入轴IS的旋转速度直接输入至第二旋转元件N2。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第四速度线T4，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第四换档线SP4。因此，D4通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

第五前进速度

松开在第四前进速度4TH处操作的第一离合器C1，并且在第五前进速度5TH处操作第二离合器C2。

如图3E所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第二离合器C2和第三离合器C3。

因此，输入轴IS的旋转速度通过第二离合器C2的操作直接输入至第一旋转元件N1，并且通过第三离合器C3的操作直接输入至第二旋转元件N2，使得第一行星齿轮组PG1变为直接联接状态。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第五速度线T5，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第五换档线SP5。因此，D5通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

第六前进速度

松开在第五前进速度5TH处操作的第二离合器C2，并且在第六前进速度6TH处操作第二制动器B2。

如图3F所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第三离合器C3和第二制动器B2。

因此，通过第三离合器C3的操作，输入轴IS的旋转速度直接输入第二旋转元件N2，并且通过第二制动器B2的操作，第一旋转元件N1作为固定元件来操作。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第六速度线T6，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第六换档线SP6。因此，D6通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

第七前进速度

松开在第六前进速度6TH处操作的第二制动器B2，并且在第七前进速度7TH处操作第四离合器C4。

如图3G所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第三离合器C3和第四离合器C4。

因此，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作直接输入至第二旋转元件N2，并且根据第四传动齿轮TF4的齿轮比被转换，并且接着通过第四离合器C4的操作作为反向旋转速度输入至第六旋转元件N6。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第七速度线T7，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第七换档线SP7。因此，D7通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

第八前进速度

松开在第七前进速度7TH处操作的第三离合器C3，并且在第八前进速度8TH处操作第二制动器B2。

如图3H所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第四离合器C4和第二制动器B2。

因此，根据第四传动齿轮TF4的齿轮比转换输入轴IS的旋转速度，并且接着通过第四离合器C4的操作将输入轴IS的旋转速度作为反向旋转速度输入至第六旋转元件N6。此外，通过第二制动器B2的操作，将第一旋转元件N1作为固定元件来操作。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第八速度线T8，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第八换档线SP8。因此，D8通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

第九前进速度

松开在第八前进速度8TH处操作的第二制动器B2，并且在第九前进速度9TH处操作第二离合器C2。

如图3I所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第四离合器C4和第二离合器C2。

因此，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C2的操作直接输入至第一旋转元件N1，并且根据第四传动齿轮TF4的齿轮比被转换，并且接着通过第四离合器C4的操作作为反向旋转速度被输入至第六旋转元件N6。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成第九速度线T9，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成第九换档线SP9。因此，D9通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

倒退速度

如图2所示，在倒退速度Rev处操作第二离合器C2和第一制动器B1。

如图3J所示，在第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接到第五旋转元件N5并且第二旋转元件N2通过第一传动齿轮TF1连接到第四旋转元件N4的状态下，操作第二离合器C2和第一制动器B1。

因此，通过第二离合器C2的操作将输入轴IS的旋转速度直接输入第一旋转元件N1，并且通过第一制动器B1的操作将第二旋转元件N2和第四旋转元件N4作为固定元件来操作。

因此，第一行星齿轮组PG1的旋转元件形成倒退速度线Tr，并且通过第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的协作使第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成倒退换档线RS。因此，REV通过作为输出元件的第五旋转元件N5输出。

如上所述，通过结合作为简单行星齿轮组的两个行星齿轮组PG1和PG2，作为外部啮合齿轮的四个传动齿轮TF1、TF2、TF3和TF4以及六个摩擦元件C1、C2、C3、C4、B1和B2，根据图1的行星齿轮系的行星齿轮系能够实现九个前进速度和一个倒退速度。

此外，由于通过使用作为外部啮合齿轮的四个传动齿轮和行星齿轮组易于改变齿轮比，因此可以设定最优的齿轮比。由于能够根据目标性能改变齿轮比，因此可以提高起动性能、动力传输性能和燃料经济性。因此，可以使用起动离合器代替转矩转换器。

此外，在每个换档速度处操作两个摩擦元件，松开一个摩擦元件并且操作另一个摩擦元件，以便换档到相邻的换档速度。因此，完全地满足了换档控制条件。

图4为根据各个实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图4，在图1的行星齿轮系中，第一制动器B1设置在第四旋转元件N4和变速器壳体H之间，但是在图4的行星齿轮系中，第一制动器B1设置在第二旋转元件N2和变速器壳体H之间。

由于除了第一制动器B1的位置以外，图4的行星齿轮系的功能与图1的行星齿轮系的功能相同，其具体描述将被省略。

图5为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图5，在图1的行星齿轮系中，第四离合器C4设置在第四传动齿轮TF4和第六旋转元件N6之间，但是在图5的行星齿轮系中，第四离合器C4设置在输入轴IS和第四传动齿轮TF4之间。

因此，第三离合器C3设置在第二旋转元件N2和第四传动齿轮TF4之间，并且第四离合器C4设置在输入轴IS和第四传动齿轮TF4之间。

由于除了第四离合器C4的位置以外，图5的行星齿轮系的功能与图1的行星齿轮系的功能相同，其具体描述将被省略。

图6为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图6，在图1的行星齿轮系中，第一离合器C1设置在第三传动齿轮TF3和第六旋转元件N6之间，但是在图6的行星齿轮系中，第一离合器C1设置在输入轴IS和第三传动齿轮TF3之间。

由于除了第一离合器C1的位置以外，图6的行星齿轮系的功能与图1的行星齿轮系的功能相同，其具体描述将被省略。

图7为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图7，在图1的行星齿轮系中，第二行星齿轮组PG2为单小齿轮行星齿轮组，但是在图7的行星齿轮系中，第二行星齿轮组PG2为双小齿轮行星齿轮组。

因此，第五旋转元件N5从第二行星架PC2变为第二环形齿轮R2，并且第六旋转元件N6从第二环形齿轮R2变为第二行星架PC2。

由于除了由第五旋转元件N5和第六旋转元件N6组成的旋转元件以外，图7的行星齿轮系的功能与图1的行星齿轮系的功能相同，其具体描述将被省略。

能够通过结合作为简单行星齿轮组的两个行星齿轮组、四个传动齿轮以及六个摩擦元件实现九个前进速度和一个倒退速度。

此外，由于两个行星齿轮组分别设置在以预先确定的距离平行设置的输入轴和输出轴上，因此可以降低其长度并可以改进可安装性。

此外，由于通过使用四个外部啮合齿轮和行星齿轮组易于改变齿轮比，因此可以设定最优的齿轮比。由于能够根据目标性能改变齿轮比，因此可以提高起动性能、动力传输性能和燃料经济性。因此，可以使用起动离合器代替转矩转换器。

此外，在每个换档速度处操作两个摩擦元件，松开一个摩擦元件并且操作另一个摩擦元件，以便换档到相邻的换档速度。因此，完全地满足了换档控制条件。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上或下等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择和描述的目的在于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不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (18)

1.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：

输入轴，所述输入轴接收发动机的转矩；

输出轴，所述输出轴以预先确定的距离与所述输入轴平行设置，并且输出已改变的转矩；

第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组设置在所述输入轴上，并且包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件，所述第一旋转元件选择性地连接到所述输入轴并且选择性地作为固定元件操作，所述第二旋转元件选择性地连接到所述输入轴；

第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组设置在所述输出轴上，并且包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件，所述第四旋转元件通过第一外部啮合齿轮连接到所述第二旋转元件并且选择性地作为固定元件操作，所述第五旋转元件通过第二外部啮合齿轮连接到所述第三旋转元件并且直接地连接到所述输出轴，所述第六旋转元件通过具有不同齿轮比的第三外部啮合齿轮和第四外部啮合齿轮选择性地连接到所述输入轴；

四个传动齿轮，所述四个传动齿轮形成所述第一外部啮合齿轮、所述第二外部啮合齿轮、所述第三外部啮合齿轮和所述第四外部啮合齿轮；以及

摩擦元件，所述摩擦元件包括离合器和制动器，所述离合器连接所述输入轴和所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组的旋转元件，所述制动器连接所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组的旋转元件与变速器壳体。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述第一行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架以及作为所述第三旋转元件的第一环形齿轮；以及

所述第二行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二行星架以及作为所述第六旋转元件的第二环形齿轮。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述四个传动齿轮形包括：

第一传动齿轮，所述第一传动齿轮将所述第二旋转元件与所述第四旋转元件连接；

第二传动齿轮，所述第二传动齿轮将所述第三旋转元件与所述第五旋转元件连接；

第三传动齿轮，所述第三传动齿轮将所述输入轴与所述第六旋转元件连接；

第四传动齿轮，所述第四传动齿轮将所述输入轴与所述第六旋转元件连接。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述第三传动齿轮的齿轮比与所述第四传动齿轮的齿轮比不同。

5.根据权利要求3所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述摩擦元件包括：

第一离合器，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；

第二离合器，所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；

第三离合器，所述第三离合器选择性地将所述第二旋转元件与所述输入轴和所述第四传动齿轮连接；

第四离合器，所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；以及

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述第一离合器和所述第一制动器在第一前进速度处进行操作；

所述第一离合器和所述第二制动器在第二前进速度处进行操作；

所述第一离合器和所述第二离合器在第三前进速度处进行操作；

所述第一离合器和所述第三离合器在第四前进速度处进行操作；

所述第二离合器和所述第三离合器在第五前进速度处进行操作；

所述第三离合器和所述第二制动器在第六前进速度处进行操作；

所述第三离合器和所述第四离合器在第七前进速度处进行操作；

所述第四离合器和所述第二制动器在第八前进速度处进行操作；

所述第二离合器和所述第四离合器在第九前进速度处进行操作；以及

所述第二离合器和所述第一制动器在倒退速度处进行操作。

7.根据权利要求3所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述摩擦元件包括：

第一离合器，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；

第二离合器，所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；

第三离合器，所述第三离合器选择性地将所述第二旋转元件与所述输入轴和所述第四传动齿轮连接；

第四离合器，所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮与所述第六旋转元件连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第二旋转元件与所述变速器壳体连接；以及

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

8.根据权利要求3所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述摩擦元件包括：

第一离合器，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；

第二离合器，所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；

第三离合器，所述第三离合器选择性地将所述第二旋转元件与所述第四传动齿轮连接；

第四离合器，所述第四离合器选择性地将所述输入轴与所述第四传动齿轮连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；以及

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

9.根据权利要求3所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述摩擦元件包括：

第一离合器，所述第一离合器选择性地将所述输入轴与所述第三传动齿轮连接；

第二离合器，所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；

第三离合器，所述第三离合器选择性地将所述第二旋转元件与所述输入轴和所述第四传动齿轮连接；

第四离合器，所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；以及

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

10.根据权利要求1所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述第一行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮系，包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架以及作为所述第三旋转元件的第一环形齿轮；以及

所述第二行星齿轮组为双小齿轮行星齿轮组，包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二环形齿轮以及作为所述第六旋转元件的第二行星架。

11.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：

输入轴，所述输入轴接收发动机的转矩；

输出轴，所述输出轴以预先确定的距离与所述输入轴平行设置，并且输出已改变的转矩；

第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组设置在所述输入轴上，并且包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件，所述第一旋转元件选择性地连接到所述输入轴并且选择性地作为固定元件操作，所述第二旋转元件选择性地连接到所述输入轴；

第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组设置在所述输出轴上，并且包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件，所述第四旋转元件连接到所述第二旋转元件并且选择性地作为固定元件操作，所述第五旋转元件连接到所述第三旋转元件并且直接地连接到所述输出轴，所述第六旋转元件通过具有不同齿轮比的两条路径选择性地连接到所述输入轴；

第一传动齿轮，所述第一传动齿轮将所述第二旋转元件与所述第四旋转元件连接；

第二传动齿轮，所述第二传动齿轮将所述第三旋转元件与所述第五旋转元件连接；

第三传动齿轮，所述第三传动齿轮将所述输入轴与所述第六旋转元件连接；

第四传动齿轮，所述第四传动齿轮将所述输入轴与所述第六旋转元件连接；

摩擦元件，所述摩擦元件包括离合器和制动器，所述离合器连接所述输入轴和所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组的旋转元件，所述制动器连接所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组的旋转元件和变速器壳体。

12.根据权利要求11所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述第三传动齿轮的齿轮比与所述第四传动齿轮的齿轮比不同。

13.根据权利要求11所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述第一行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架以及作为所述第三旋转元件的第一环形齿轮；以及

所述第二行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二行星架以及作为所述第六旋转元件的第二环形齿轮。

14.根据权利要求11所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述第一行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架以及作为所述第三旋转元件的第一环形齿轮；以及

所述第二行星齿轮组为双小齿轮行星齿轮组，包括作为所述第四旋转元件的第二太阳轮、作为所述第五旋转元件的第二环形齿轮以及作为所述第六旋转元件的第二行星架。

15.根据权利要求11所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述摩擦元件包括：

第一离合器，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；

第二离合器，所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；

第三离合器，所述第三离合器选择性地将所述第二旋转元件与所述输入轴和所述第四传动齿轮连接；

第四离合器，所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；以及

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

16.根据权利要求11所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述摩擦元件包括：

第一离合器，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；

第二离合器，所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；

第三离合器，所述第三离合器选择性地将所述第二旋转元件与所述输入轴和所述第四传动齿轮连接；

第四离合器，所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第二旋转元件与所述变速器壳体连接；以及

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

17.根据权利要求11所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述摩擦元件包括：

第一离合器，所述第一离合器选择性地将所述第三传动齿轮与所述第六旋转元件连接；

第二离合器，所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；

第三离合器，所述第三离合器选择性地将所述第二旋转元件与所述第四传动齿轮连接；

第四离合器，所述第四离合器选择性地将所述输入轴与所述第四传动齿轮连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；以及

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

18.根据权利要求11所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中所述摩擦元件包括：

第一离合器，所述第一离合器选择性地将所述输入轴与所述第三传动齿轮连接；

第二离合器，所述第二离合器选择性地将所述输入轴与所述第一旋转元件连接；

第三离合器，所述第三离合器选择性地将所述第二旋转元件与所述输入轴和所述第四传动齿轮连接；

第四离合器，所述第四离合器选择性地将所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第四旋转元件与所述变速器壳体连接；以及

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第一旋转元件与所述变速器壳体连接。

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