CN103807374A - 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，其可以包括输入轴、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，所述输入轴接收发动机的扭矩；所述输出轴设置为以预定距离基本上平行于输入轴并且输出改变的扭矩；所述第一行星齿轮组设置在输入轴上，并且包括第一旋转元件、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输出轴上，并且包括第四旋转元件、第五旋转元件以及第六旋转元件；所述四个传动齿轮形成外啮合齿轮；所述摩擦元件包括离合器和制动器，所述离合器连接输入轴和第一行星齿轮组与第二行星齿轮组的旋转元件，所述制动器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。

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10-2012-0124120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。更具体地，本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够提高安装性和动力传输性能并降低燃料消耗。

背景技术

近来，由于全球高油价和的废气排放规定的加强，车辆制造商致力于提高燃料经济性。

可以在自动变速器中通过实现更多数量的换档速度的多重换档机构来实现燃料经济性的提高。通常，通过组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，当行星齿轮系实现更大数量的换档速度时，能够对该行星齿轮系的速度比进行更为优化的设计，从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。

虽然实现相同数量的速度，但是行星齿轮系根据旋转元件（即，太阳齿轮、行星架和内齿圈）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。

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

特别地，由于具有很多零件的行星齿轮系难以安装在前轮驱动车辆中，因此已经开展了使零件的数量最少的研究。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，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，由于其通过分别在输入轴和设置为平行或基本上平行的输出轴上设置两个行星齿轮组，并且通过多个外啮合齿轮连接行星齿轮组的旋转元件，从而实现九个前进速度和一个倒退速度，因此所述行星齿轮系具有通过缩短行星齿轮系的长度和减少零件的数量而改进安装性的优点。

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，由于通过应用多个外啮合齿轮易于改变齿轮比，因此所述行星齿轮系具有能够设定最佳齿轮比的进一步的优点，并因此提高了动力传输性能和燃料经济性。

根据本发明的各个方面的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，所述输入轴接收发动机的扭矩；所述输出轴设置为以预定距离基本上平行于所述输入轴并且输出改变的扭矩；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、第二旋转元件以及第三旋转元件，所述第一旋转元件选择性地连接到所述输入轴，所述第二旋转元件选择性地连接到所述输入轴并且作为固定元件选择性地操作，所述第三旋转元件作为输出元件来操作；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、第五旋转元件以及第六旋转元件，所述第四旋转元件选择性地通过外啮合齿轮连接到所述输入轴，通过所述外啮合齿轮连接到所述第一旋转元件，并且作为固定元件选择性地操作，所述第五旋转元件通过外啮合齿轮连接到所述第三旋转元件并且直接连接到所述输出轴，所述第六旋转元件通过具有不同齿轮比的外啮合齿轮选择性地连接到所述输入轴；所述四个传动齿轮形成所述外啮合齿轮；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。

在一个方面中，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齿轮、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内齿圈，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齿轮、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内齿圈。

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，所述第一传动齿轮设置在所述第一旋转元件和所述第四旋转元件之间；所述第二传动齿轮设置在所述第三旋转元件和所述第五旋转元件之间；所述第三传动齿轮设置在所述输入轴和所述第六旋转元件之间；所述第四传动齿轮设置在所述输入轴和所述第六旋转元件之间。

所述第四传动齿轮的齿轮比可以不同于第三传动齿轮的齿轮比。

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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

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

在另一个方面中，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，所述第一离合器设置在所述输入轴和所述第三传动齿轮之间；所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

在另一个方面中，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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；所述第四离合器设置在所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

在另一个方面中，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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第一旋转元件和所述变速器壳体之间。

在一个方面中，所述第一行星齿轮组可以为双小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳齿轮、作为所述第二旋转元件的第一内齿圈以及作为所述第三旋转元件的第一行星架，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齿轮、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内齿圈。

根据本发明的各个其他方面的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，所述输入轴接收发动机的扭矩；所述输出轴设置为以预定距离基本上平行于所述输入轴并且输出改变的扭矩；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、第二旋转元件以及第三旋转元件，所述第一旋转元件选择性地连接到所述输入轴，所述第二旋转元件选择性地连接到所述输入轴并且作为固定元件选择性地操作；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、第五旋转元件以及第六旋转元件，所述第四旋转元件选择性地连接到所述输入轴，连接到所述第一旋转元件，并且作为固定元件选择性地操作，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个路径选择性地连接到所述输入轴；所述第一传动齿轮设置在所述第一旋转元件和所述第四旋转元件之间；所述第二传动齿轮设置在所述第三旋转元件和所述第五旋转元件之间；所述第三传动齿轮设置在所述输入轴和所述第六旋转元件之间；所述第四传动齿轮设置在所述输入轴和所述第六旋转元件之间；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。

所述第四传动齿轮的齿轮比可以不同于第三传动齿轮的齿轮比。

在一个方面中，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齿轮、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内齿圈，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齿轮、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内齿圈。

在另一个方面中，所述第一行星齿轮组可以为双小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳齿轮、作为所述第二旋转元件的第一内齿圈以及作为所述第三旋转元件的第一行星架，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齿轮、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内齿圈。

在一个方面中，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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

在另一个方面中，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，所述第一离合器设置在所述输入轴和所述第三传动齿轮之间；所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

在另一个方面中，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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；所述第四离合器设置在所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

在另一个方面中，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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；所述第二制动器设置在所述第一旋转元件和所述变速器壳体之间。

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为根据本发明的第一示例性行星齿轮系的示意图。

图2为应用到图1的行星齿轮系的每个换档速度处的摩擦元件的操作图表。

图3A为图1的行星齿轮系在第一前进速度处的杠杆图。

图3B为图1的行星齿轮系在第二前进速度处的杠杆图。

图3C为图1的行星齿轮系在第三前进速度处的杠杆图。

图3D为图1的行星齿轮系在第四前进速度处的杠杆图。

图3E为图1的行星齿轮系在第五前进速度处的杠杆图。

图3F为图1的行星齿轮系在第六前进速度处的杠杆图。

图3G为图1的行星齿轮系在第七前进速度处的杠杆图。

图3H为图1的行星齿轮系在第八前进速度处的杠杆图。

图3I为图1的行星齿轮系在第九前进速度处的杠杆图。

图3J为图1的行星齿轮系在倒退速度处的杠杆图。

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

下面将详细说明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。虽然本发明将与示例性实施方案相组合进行描述，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。

对于解释不同实施方案并不必要的部件的描述将被略去，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为根据本发明的不同实施方案的行星齿轮系的示意图。参考图1，根据本发明的不同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、设置在设置为平行于或基本上平行于输入轴IS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以及摩擦元件，其包括四个离合器C1、C2、C3和C4与两个制动器B1和B2。

因此，通过第一和第二行星齿轮组PG1和PG2的协作将从输入轴IS输入的扭矩转换为九个前进速度和一个倒退速度，然后经由输出轴OS输出。

输入轴IS为输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩通过扭矩变换器而改变，然后输入到输入轴IS。

输出轴OS为输出构件，并且经由差动装置将驱动扭矩传递到驱动轮。

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的第一太阳齿轮S1、第一行星架PC1以及第一内齿圈R1，第一行星架PC1可旋转地支撑与第一太阳齿轮S1外啮合的第一小齿轮P1并且作为第二旋转元件N2，第一内齿圈R1与第一小齿轮P1内啮合并且作为第三旋转元件N3。

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的第二太阳齿轮S2、第二行星架PC2以及第二内齿圈R2，第二行星架PC2可旋转地支撑与第二太阳齿轮S2外啮合的第二小齿轮P2并且作为第五旋转元件N5，第二内齿圈R2与第二小齿轮P2内啮合并且作为第六旋转元件N6。

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、第二、第三和第四传动齿轮TF1、TF2、TF3和TF4连接到输入轴IS和第一行星齿轮组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直接连接到输出轴OS。

第一、第二、第三和第四传动齿轮TF1、TF2、TF3和TF4分别具有彼此外啮合的第一、第二、第三和第四传动驱动齿轮TF1a、TF2a、TF3a和TF4a和第一、第二、第三和第四传动从动齿轮TF1b、TF2b、TF3b和TF4b。

第一传动齿轮TF1设置在第一旋转元件N1和第四旋转元件N4之间。第二传动齿轮TF2设置在第三旋转元件N3和第五旋转元件N5之间。第三传动齿轮TF3设置在输入轴IS和第六旋转元件N6之间。第四传动齿轮TF4设置在输入轴IS和第六旋转元件N6之间。

因此，通过第一、第二、第三和第四传动齿轮TF1、TF2、TF3和TF4彼此连接的旋转元件（包括第一轴IS1）根据第一、第二、第三和第四传动齿轮TF1、TF2、TF3和TF4的齿轮比相对于彼此在相反方向上旋转。

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

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。第二离合器C2设置在输入轴IS和第一旋转元件N1之间。第三离合器C3设置在输入轴IS和第二旋转元件N2之间。第四离合器C4设置在输入轴IS和第四传动齿轮TF4之间。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。第二制动器B2设置在第四旋转元件N4和变速器壳体H之间。

第一离合器C1和第四离合器C4两者选择性地连接输入轴IS和第六旋转元件N6，但由于第三传动齿轮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传输到第六旋转元件N6的旋转速度彼此不同。

包括第一、第二、第三和第四离合器C1、C2、C3和C4以及第一和第二制动器B1和B2的摩擦元件为通过液压操作的湿式的传统多盘摩擦元件。

图2为应用于根据本发明的各个实施方案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构件。

在第一前进速度1ST下操作第一离合器C1和第一制动器B1。在第二前进速度2ND下操作第一离合器C1和第二制动器B2。在第三前进速度3RD下操作第一离合器C1和第二离合器C2。在第四前进速度4TH下操作第一离合器C1和第三离合器C3。在第五前进速度5TH下操作第二离合器C2和第三离合器C3。在第六前进速度6TH下操作第三离合器C3和第二制动器B2。在第七前进速度7TH下操作第三离合器C3和第四离合器C4。在第八前进速度8TH下操作第四离合器C4和第二制动器B2。在第九前进速度9TH下操作第二离合器C2和第四离合器C4。在倒退速度REV下操作第二离合器C2和第一制动器B1。

图3A到图3J为根据本发明的各种实施方案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本发明的各个实施方案的行星齿轮系的换档过程。

参考图3A到图3J，从左至右，第一行星齿轮组PG1的三个竖直线设定为图形地表示第三、第二和第一旋转元件N3、N2和N1，并且第二行星齿轮组PG2的三个竖直线设定为图形地表示第四、第五和第六旋转元件N4、N5和N6。

中间的水平线表示“0”的旋转速度，上面的水平线表示正旋转速度而下面的水平线表示负旋转速度。

“-”是指旋转元件在与发动机的旋转方向相反的方向上旋转。这是由于输入轴IS和第一行星齿轮组PG1的旋转元件通过第一、第二、第三和第四传动齿轮TF1、TF2、TF3和TF4而不是空转齿轮而外啮合。

此外，第一和第二行星齿轮组PG1和PG2的竖直线之间的距离近似地或基本上根据齿轮比（太阳齿轮的齿数/内齿圈的齿数）进行设定。

下面，将参考图2和图3A至图3J对根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的换档过程进行详细描述。

第一前进速度

参考图2，在第一前进速度1ST处操作第一离合器C1和第一制动器B1。

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，并且第一旋转元件N1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，输入轴IS的旋转速度根据第三传动齿轮TF3的齿轮比得以转换，然后通过第一离合器C1的操作而输入到第六旋转元件N6作为反向旋转速度，并且第二旋转元件N2通过第一制动器B1的操作而作为固定元件来操作。

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

第二前进速度

释放在第一前进速度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，并且第一旋转元件N1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，输入轴IS的旋转速度根据第三传动齿轮TF3的齿轮比得以转换，然后通过第一离合器C1的操作而输入到第六旋转元件N6作为反向旋转速度，并且第四旋转元件N4通过第二制动器B2的操作而作为固定元件来操作。

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

第三前进速度

释放在第二前进速度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，并且第一旋转元件N1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，输入轴IS的旋转速度根据第三传动齿轮TF3的齿轮比得以转换，然后通过第一离合器C1的操作而输入到第六旋转元件N6作为反向旋转速度。此外，输入轴IS的旋转速度通过第二离合器C2的操作而输入到第一旋转元件N1，并且根据第一传动齿轮TF1的齿轮比得以转换，然后输入到第四旋转元件N4作为反向旋转速度。

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

第四前进速度

释放在第三前进速度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，并且第一旋转元件N1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，输入轴IS的旋转速度根据第三传动齿轮TF3的齿轮比得以转换，然后通过第一离合器C1的操作而输入到第六旋转元件N6作为反向旋转速度。此外，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作而直接输入到第二旋转元件N2。

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

第五前进速度

释放在第四前进速度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，并且第一旋转元件N1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的操作而直接输入到第一旋转元件N1，并且根据第一传动齿轮TF1的齿轮比得以转换，然后输入到第四旋转元件N4作为反向旋转速度。此外，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作而直接输入到第二旋转元件N2。

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

第六前进速度

释放在第五前进速度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，并且第一旋转元件N1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，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作而直接输入到第二旋转元件N2，并且第一和第四旋转元件N1和N4通过第二制动器B2的操作而作为的固定元件来操作。

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

第七前进速度

释放在第六前进速度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，并且第一旋转元件N1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的操作而直接输入到第二旋转元件N2，并且根据第四传动齿轮TF4的齿轮比得以转换，然后通过第四离合器C4的操作而输入到第六旋转元件N6作为反向旋转速度。

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

第八前进速度

释放在第七前进速度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，并且第一旋转元件N1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，输入轴IS的旋转速度根据第四传动齿轮TF4的齿轮比通过第四离合器C4的操作而得以转换，然后输入到第六旋转元件N6作为反向旋转速度。此外，第一和第四旋转元件N1和N4通过第二制动器B2的操作而作为的固定元件来操作。

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

第九前进速度

释放在第八前进速度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，并且第一旋转元件N1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的旋转速度通过第二离合器C2的操作而直接输入到第一旋转元件N1，并且根据第一传动齿轮TF1的齿轮比得以转换，然后输入到第四旋转元件N4作为反向旋转速度。此外，输入轴IS的旋转速度根据第四传动齿轮TF4的齿轮比通过第四离合器C4的操作而得以转换，然后输入到第六旋转元件N6作为反向旋转速度。

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

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，并且第一旋转元件N1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，输入轴IS的旋转速度通过第二离合器C2的操作而直接输入到第一旋转元件N1，并且根据第一传动齿轮TF1的齿轮比得以转换，然后输入到第四旋转元件N4作为反向旋转速度。此外，第二旋转元件N2通过第一制动器B1的操作而作为固定元件来操作。

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

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，根据本发明的各个实施方案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，由于通过应用作为外啮合齿轮的四个传动齿轮以及行星齿轮组易于改变齿轮比，因此能够设定最佳齿轮比。由于能够根据目标性能来改变齿轮比，因此能够改进起动性能、动力传输性能和燃料经济性。因此，可以应用起动离合器代替扭矩变换器。

此外，在每个换档速度处操作两个摩擦元件，并且释放一个摩擦元件而操作另一个摩擦元件以便换档到相邻的换档速度。因此，完全满足了换档控制条件。

图4为根据本发明的不同实施方案的行星齿轮系的示意图。参考图4，在当前描述的实施方案中，第一离合器C1设置在输入轴IS和第三传动齿轮TF3之间，而在首先描述的实施方案中，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。

由于除了第一离合器C1的位置之外，该实施方案的功能与首先描述的实施方案的功能一样，因此将省略其详细描述。

图5为根据本发明的不同实施方案的行星齿轮系的示意图。参考图5，在该实施方案中，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，而在首先描述的实施方案中，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的位置之外，该实施方案的功能与首先描述的实施方案的功能一样，因此将省略其详细描述。

图6为根据本发明的不同实施方案的行星齿轮系的示意图。参考图6，在该实施方案中，第二制动器B2设置在第一旋转元件N1和变速器壳体H之间，而在首先描述的实施方案中，第二制动器B2设置在第四旋转元件N4和变速器壳体H之间。

由于除了第二制动器B2的位置之外，该实施方案的功能与首先描述的实施方案的功能一样，因此将省略其详细描述。

图7为根据本发明的不同实施方案的行星齿轮系的示意图。参考图7，在该实施方案中，第一行星齿轮组PG1为双小齿轮行星齿轮组，而在首先描述的实施方案中，第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组。

因此，第二旋转元件N2从第一行星架PC1改变到第一内齿圈R1，并且第三旋转元件N3从第一内齿圈R1改变到第一行星架PC1。

由于除了包括第二和第三旋转元件N2和N3的旋转元件之外，该实施方案的功能与首先描述的实施方案的功能一样，因此将省略其详细描述。

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，能够实现九个前进速度和一个倒退速度。

此外，因为两个行星齿轮组分别设置在输入轴和设置为以预定距离平行或基本上平行的输出轴上，所以能够减少其长度并且能够改进安装性。

此外，由于通过应用四个外啮合齿轮以及行星齿轮组易于改变齿轮比，因此能够设定最佳齿轮比。由于能够根据目标性能来改变齿轮比，因此能够改进起动性能、动力传输性能和燃料经济性。因此，可以应用起动离合器代替转矩变换器。

此外，在每个换档速度处操作两个摩擦元件，并且释放一个摩擦元件而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。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前表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。选择示例性实施方案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案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 (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扭矩；

输出轴，所述输出轴设置为以预定距离基本上平行于所述输入轴并且输出改变的扭矩；

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、第二旋转元件以及第三旋转元件，所述第一旋转元件选择性地连接到所述输入轴，所述第二旋转元件选择性地连接到所述输入轴并且作为固定元件选择性地操作，所述第三旋转元件作为输出元件来操作；

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、第五旋转元件以及第六旋转元件，所述第四旋转元件选择性地通过外啮合齿轮连接到所述输入轴，通过所述外啮合齿轮连接到所述第一旋转元件，并且作为固定元件选择性地操作，所述第五旋转元件通过外啮合齿轮连接到所述第三旋转元件并且直接连接到所述输出轴，所述第六旋转元件通过具有不同齿轮比的外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外啮合齿轮；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与所述第二行星齿轮组的旋转元件和变速器壳体。

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，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳齿轮、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内齿圈，以及

所述第二行星齿轮组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齿轮、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内齿圈。

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包括：

第一传动齿轮，所述第一传动齿轮设置在所述第一旋转元件和所述第四旋转元件之间；

第二传动齿轮，所述第二传动齿轮设置在所述第三旋转元件和所述第五旋转元件之间；

第三传动齿轮，所述第三传动齿轮设置在所述输入轴和所述第六旋转元件之间；以及

第四传动齿轮，所述第四传动齿轮设置在所述输入轴和所述第六旋转元件之间。

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，其中所述第四传动齿轮的齿轮比不同于第三传动齿轮的齿轮比。

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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；

第二离合器，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；

第三离合器，所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；

第四离合器，所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；

第一制动器，所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

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二离合器，

在第四前进速度处操作所述第一离合器和所述第三离合器，

在第五前进速度处操作所述第二离合器和所述第三离合器，

在第六前进速度处操作所述第三离合器和所述第二制动器，

在第七前进速度处操作所述第三离合器和所述第四离合器，

在第八前进速度处操作所述第四离合器和所述第二制动器，

在第九前进速度处操作所述第二离合器和所述第四离合器，以及

在倒退速度处操作所述第二离合器和所述第一制动器。

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，所述第一离合器设置在所述输入轴和所述第三传动齿轮之间；

第二离合器，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；

第三离合器，所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；

第四离合器，所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；

第一制动器，所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；

第二离合器，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；

第三离合器，所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；

第四离合器，所述第四离合器设置在所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件之间；

第一制动器，所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；

第二离合器，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；

第三离合器，所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；

第四离合器，所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；

第一制动器，所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，所述第二制动器设置在所述第一旋转元件和所述变速器壳体之间。

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双小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳齿轮、作为所述第二旋转元件的第一内齿圈以及作为所述第三旋转元件的第一行星架，以及

所述第二行星齿轮组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齿轮、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内齿圈。

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扭矩；

输出轴，所述输出轴设置为以预定距离基本上平行于所述输入轴并且输出改变的扭矩；

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、第二旋转元件以及第三旋转元件，所述第一旋转元件选择性地连接到所述输入轴，所述第二旋转元件选择性地连接到所述输入轴并且作为固定元件选择性地操作；

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、第五旋转元件以及第六旋转元件，所述第四旋转元件选择性地连接到所述输入轴，连接到所述第一旋转元件，并且作为固定元件选择性地操作，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个路径选择性地连接到所述输入轴；

第一传动齿轮，所述第一传动齿轮设置在所述第一旋转元件和所述第四旋转元件之间；

第二传动齿轮，所述第二传动齿轮设置在所述第三旋转元件和所述第五旋转元件之间；

第三传动齿轮，所述第三传动齿轮设置在所述输入轴和所述第六旋转元件之间；

第四传动齿轮，所述第四传动齿轮设置在所述输入轴和所述第六旋转元件之间；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，其中所述第四传动齿轮的齿轮比不同于第三传动齿轮的齿轮比。

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，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳齿轮、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内齿圈，以及

所述第二行星齿轮组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齿轮、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内齿圈。

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双小齿轮行星齿轮组，其包括作为所述第一旋转元件的第一太阳齿轮、作为所述第二旋转元件的第一内齿圈以及作为所述第三旋转元件的第一行星架，以及

所述第二行星齿轮组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齿轮、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内齿圈。

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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；

第二离合器，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；

第三离合器，所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；

第四离合器，所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；

第一制动器，所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

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，所述第一离合器设置在所述输入轴和所述第三传动齿轮之间；

第二离合器，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；

第三离合器，所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；

第四离合器，所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；

第一制动器，所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；

第二离合器，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；

第三离合器，所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；

第四离合器，所述第四离合器设置在所述第四传动齿轮和所述第六旋转元件之间；

第一制动器，所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，所述第二制动器设置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

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，所述第一离合器设置在所述第三传动齿轮和所述第六旋转元件之间；

第二离合器，所述第二离合器设置在所述输入轴和所述第一旋转元件之间；

第三离合器，所述第三离合器设置在所述输入轴和所述第二旋转元件之间；

第四离合器，所述第四离合器设置在所述输入轴和所述第四传动齿轮之间；

第一制动器，所述第一制动器设置在所述第二旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，所述第二制动器设置在所述第一旋转元件和所述变速器壳体之间。

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