CN103867660A - 用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents

用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系可包括：第一轴，接收发动机的扭矩；与第一轴平行布置的第二轴；第一行星齿轮组，布置在第一轴上并包括第一旋转元件、第二旋转元件和作为输出元件的第三旋转元件；以及第二行星齿轮组，布置在第二轴上并包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件。该行星齿轮系还可以包括：将第二行星齿轮组的旋转元件与第一轴和第一行星齿轮组的旋转元件连接的四个传动齿轮，以及将旋转元件彼此连接或者与第一轴连接的摩擦元件以及与变速器箱体连接的制动器。

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
本申请要求于2012年12月10日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2012-0143084号的优先权和权益，通过引用将其全部内容结合于此。
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，其可以改进安装性能和提高动力传输性能并降低油耗。
背景技术
通常，行星齿轮系是通过组合多个行星齿轮组和摩擦构件而实现。众所周知，当行星齿轮系实现更大的换档速度时，可以对行星齿轮系的速度比进行更为优化地设计，并因此，车辆可以具有经济的燃料里程以及更好的性能。因此，不断研究能够实现更大的换档速度的行星齿轮系。
虽然实现相同数目的速度，但是行星齿轮系根据旋转元件（即，中心齿轮、行星架和环形齿轮）之间的连接而具有不同的操作机制。此外，行星齿轮系根据其布局而具有不同的特性，诸如耐久性、动力传输效率、以及尺寸。因此，也在不断研究针对齿轮系的组合结构的设计。
然而，如果换挡速度的数目增加，那么自动变速器中的构件数目同样增加。因此，安装性能、成本、重量和动力传输效率可能劣化。
具体地，由于具有多个构件的行星齿轮系很难安装在前轮驱动车辆中，所以已进行对最小化构件数目的研究。
背景技术部分公开的上述信息仅用于提高对本发明背景技术的理解，从而其可能包含的信息并不形成已为该国的本领域普通技术人员所知的现有技术。
发明内容
做出本发明已致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有以下优点：通过缩短行星齿轮系的长度来改进安装性能，并且通过在平行布置的第一轴和第二轴上单独地布置两个行星齿轮组并通过多个外啮合齿轮来连接行星齿轮组的旋转元件来实现九个前进速度和一个后退速度而因此减少了构件数目。
此外，做出本发明已致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系还具有以下优点：通过使用多个外啮合齿轮使易于改变齿轮比从而设置最佳齿轮比，并因此改进动力传输性能和提高燃料经济性。
一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，可包括：第一轴，接收来自发动机的扭矩；第二轴，以预定距离与第一轴平行布置；第一行星齿轮组，布置在第一轴上，并包括选择性地连接至第一轴的第一旋转元件，选择性地连接至第一轴或变速器箱体的第二旋转元件，以及作为输出元件进行操作的第三旋转元件；第二行星齿轮组，布置在第二轴上，并包括通过齿轮连接至第一旋转元件并且选择性地连接至变速器箱体的第四旋转元件，通过分别包括外啮合齿轮的两个路径选择性地连接至第一轴的第五旋转元件，以及通过外啮合齿轮连接至第三旋转元件并直接连接至输出齿轮的第六旋转元件；四个传动齿轮，将第二行星齿轮组的旋转元件与第一轴和第一行星齿轮组的旋转元件连接；以及摩擦元件，包括选择性地将选择的旋转元件彼此连接或者与第一轴连接的离合器和选择性地将选择的旋转元件与变速器箱体连接的制动器。
第一行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第一旋转元件的第一中心齿轮、作为第二旋转元件的第一行星架、以及作为第三旋转元件的第一环形齿轮，并且，第二行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第四旋转元件的第二中心齿轮、作为第五旋转元件的第二行星架、以及作为第六旋转元件的第二环形齿轮。
四个传动齿轮可包括：第一传动齿轮，将第一轴与第五旋转元件连接；第二传动齿轮，将第三旋转元件与第六旋转元件连接；第三传动齿轮，包括惰齿轮并将第一旋转元件与第四旋转元件连接；以及第四传动齿轮，将第一轴与第五旋转元件连接。
摩擦元件可包括：第一离合器，布置在第一轴与第一传动齿轮之间；第二离合器，布置在第一轴与第一旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第四传动齿轮与第五旋转元件之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第四旋转元件与变速器箱体之间。
第一离合器和第一制动器可以第一前进速度操作，第一离合器和第二制动器可以第二前进速度操作，第一离合器和第二离合器可以第三前进速度操作，第一离合器和第三离合器可以第四前进速度操作，第二离合器和第三离合器可以第五前进速度操作，第三离合器和第二制动器可以第六前进速度操作，第三离合器和第四离合器可以第七前进速度操作，第四离合器和第二制动器可以第八前进速度操作，第二离合器和第四离合器可以第九前进速度操作，以及第二离合器和第一制动器可以后退速度操作。
在另一个示例性实施方式中，摩擦元件可包括：第一离合器，布置在第一传动齿轮与第五旋转元件之间；第二离合器，布置在第一轴与第一旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第四传动齿轮与第五旋转元件之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第四旋转元件与变速器箱体之间。
在又一个示例性实施方式中，摩擦元件可包括：第一离合器，布置在第一轴与第一传动齿轮之间；第二离合器，布置在第三传动齿轮与第四旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第四传动齿轮与第五旋转元件之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第四旋转元件与变速器箱体之间。
在又一个示例性实施方式中，摩擦元件可包括：第一离合器，布置在第一轴与第一传动齿轮之间；第二离合器，布置在第一轴与第一旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第一轴与第四传动齿轮之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第四旋转元件与变速器箱体之间。
在又一个示例性实施方式中，摩擦元件可包括：第一离合器，布置在第一轴与第一传动齿轮之间；第二离合器，布置在第一轴与第一旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第四传动齿轮与第五旋转元件之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第一旋转元件与变速器箱体之间。
在另一个示例性实施方式中，第一行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组，包括：作为第一旋转元件的第一中心齿轮、作为第二旋转元件的第一环形齿轮、以及作为第三旋转元件的第一行星架，并且，第二行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第四旋转元件的第二中心齿轮、作为第五旋转元件的第二行星架、以及作为第六旋转元件的第二环形齿轮。
第一行星齿轮组还可以是又一单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第一旋转元件的第一中心齿轮、作为第二旋转元件的第一行星架、以及作为第三旋转元件的第一环形齿轮，并且，第二行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组，包括：作为第四旋转元件的第二中心齿轮、作为第五旋转元件的第二环形齿轮、以及作为第六旋转元件的第二行星架。
根据本发明的另一方面的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，可包括：第一轴，接收来自发动机的扭矩；第二轴，以预定距离与第一轴平行布置；第一行星齿轮组，布置在第一轴上，并包括选择性地连接至第一轴的第一旋转元件，选择性地连接至第一轴或变速器箱体的第二旋转元件，以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，布置在第二轴上，并包括连接至第一旋转元件并选择性地连接至变速器箱体的第四旋转元件，通过两个路径选择性地连接至第一轴的第五旋转元件，以及连接至第三旋转元件并且直接连接至输出齿轮的第六旋转元件；第一传动齿轮，将第一轴与第五旋转元件连接；第二传动齿轮，将第三旋转元件与第六旋转元件连接；第三传动齿轮，包括惰齿轮并将第一旋转元件与第四旋转元件连接；第四传动齿轮，将第一轴与第五旋转元件连接；以及摩擦元件，包括选择性地将选择的旋转元件彼此连接或者与第一轴连接的离合器和选择性地将选择的旋转元件与变速器箱体连接的制动器。
第一行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第一旋转元件的第一中心齿轮、作为第二旋转元件的第一行星架、以及作为第三旋转元件的第一环形齿轮，并且，第二行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第四旋转元件的第二中心齿轮、作为第五旋转元件的第二行星架、以及作为第六旋转元件的第二环形齿轮。
摩擦元件可包括：第一离合器，布置在第一轴与第一传动齿轮之间；第二离合器，布置在第一轴与第一旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第四传动齿轮与第五旋转元件之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第四旋转元件与变速器箱体之间。
在另一个示例性实施方式中，摩擦元件还可以包括：第一离合器，布置在第一传动齿轮与第五旋转元件之间；第二离合器，布置在第一轴与第一旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第四传动齿轮与第五旋转元件之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第四旋转元件与变速器箱体之间。
在又一个示例性实施方式中，摩擦元件可包括：第一离合器，布置在第一轴与第一传动齿轮之间；第二离合器，布置在第三传动齿轮与第四旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第四传动齿轮与第五旋转元件之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第四旋转元件与变速器箱体之间。
在另一个示例性实施方式中，摩擦元件可包括：第一离合器，布置在第一轴与第一传动齿轮之间；第二离合器，布置在第一轴与第一旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第一轴与第四传动齿轮之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第四旋转元件与变速器箱体之间。
在另一个示例性实施方式中，摩擦元件还可以包括：第一离合器，布置在第一轴与第一传动齿轮之间；第二离合器，布置在第一轴与第一旋转元件之间；第三离合器，布置在第一轴与第二旋转元件之间；第四离合器，布置在第四传动齿轮与第五旋转元件之间；第一制动器，布置在第二旋转元件与变速器箱体之间；以及第二制动器，布置在第一旋转元件与变速器箱体之间。
在另一个示例性实施方式中，第一行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组，包括：作为第一旋转元件的第一中心齿轮、作为第二旋转元件的第一环形齿轮、以及作为第三旋转元件的第一行星架，并且，第二行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第四旋转元件的第二中心齿轮、作为第五旋转元件的第二行星架、以及作为第六旋转元件的第二环形齿轮。
在另一个示例性实施方式中，第一行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第一旋转元件的第一中心齿轮、作为第二旋转元件的第一行星架、以及作为第三旋转元件的第一环形齿轮，并且，第二行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组，包括：作为第四旋转元件的第二中心齿轮、作为第五旋转元件的第二环形齿轮、以及作为第六旋转元件的第二行星架。
附图说明
图1是根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
图2是应用于根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系在每一个换挡速度时的摩擦元件的操作图表。
图3是根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系的水平示图。
图4是根据本发明的第二示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
图5是根据本发明的第三示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
图6是根据本发明的第四示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
图7是根据本发明的第五示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
图8是根据本发明的第六示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
图9是根据本发明的第七示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
具体实施方式
下文将参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式。将省略对说明本示例性实施方式非必要的构件的说明，并且对于本说明书中相同的组成元件以相同参考标号表示。在具体实施方式中，序号用于区分具有相同术语的组成元件，而没有具体含义。
图1是根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
参照图1，根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系，包括：布置在第一轴IS1上的第一行星齿轮组PG1，布置在与第一轴IS1平行布置的第二轴IS2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和C4以及两个制动器B1和B2组成的摩擦元件。
因此，通过第一和第二行星齿轮组PG1和PG2的协作，将来自第一轴IS1输入的扭矩转换为九个前进速度和一个后退速度，并通过输出齿轮OG输出。
第一轴IS1是输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩通过扭矩转换器改变并输入到第一轴IS1。
第二轴IS2支撑第二行星齿轮组PG2，在它们之间没有旋转干扰。
第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第一旋转元件N1的第一中心齿轮S1、可旋转地支撑与第一中心齿轮S1外啮合的第一小齿轮P1并且作为第二旋转元件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是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为第四旋转元件N4的第二中心齿轮S2、可旋转地支撑与第二中心齿轮S2外啮合的第二小齿轮P2并且作为第五旋转元件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的第一旋转元件N1和第二旋转元件N2选择性地连接至第一轴IS1，第二行星齿轮组PG2的第四旋转元件N4通过外啮合齿轮连接至第一旋转元件N1，第五旋转元件N5通过分别具有外啮合齿轮的两个路径选择性地连接至第一轴IS1，以及第六旋转元件N6通过外啮合齿轮连接至第三旋转元件N3并直接连接至输出齿轮OG。
输出齿轮OG通过主减速齿轮（未示出）和差动装置（未示出）来驱动包括驱动轮的驱动轴。
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。第一传动驱动齿轮TF1b、第二传动驱动齿轮TF2b、第三传动驱动齿轮TF3b和第四传动驱动齿轮TF4b彼此外啮合。
第三传动齿轮TF3还包括介于第三传动驱动齿轮TF3a与第三传动驱动齿轮TF3b之间的惰齿轮IG。
因此，第一旋转元件N1和第四旋转元件N4向同一方向旋转。
第一传动齿轮TF1将第一轴IS1与第五旋转元件N5连接。
第二传动齿轮TF2将第三旋转元件N3与第六旋转元件N6连接。
第三传动齿轮TF3包括惰齿轮IG并且将第一旋转元件N1与第四旋转元件N4连接。
第四传动齿轮TF4将第一轴IS1与第五旋转元件N5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而彼此连接的旋转元件（包括第一轴IS1）依照第一传动齿轮TF1、第二传动齿轮TF2、第三传动齿轮TF3、以及第四传动齿轮TF4的齿轮比，以彼此相反方向或者相同方向旋转。
此外，选择性地连接所选择的旋转元件（包括第一轴IS1）的四个离合器C1、C2、C3以及C4和选择性地将所选择的旋转元件连接至变速器箱体H的两个制动器B1和B2布置如下。
第一离合器C1布置在第一轴IS1和第一传动齿轮TF1之间。
第二离合器C2布置在第一轴IS1和第一旋转元件N1之间。
第三离合器C3布置在第一轴IS1和第二旋转元件N2之间。
第四离合器C4布置在第四传动齿轮TF4和第五旋转元件N5之间。
第一制动器B1布置在第二旋转元件N2与变速器箱体H之间。
第二制动器B2布置在第四旋转元件N4与变速器箱体H之间。
由第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3以及第四离合器C4和第一制动器B1、第二制动器B2组成的摩擦元件是通过液压操作的常规的湿式多片摩擦元件。
图2是应用于根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系在各个换挡速度时的摩擦元件的操作图表。
如图2所示，在根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系中的每个换挡速度，有两个摩擦元件进行操作。
第一离合器C1和第一制动器B1以第一前进速度操作。
第一离合器C1和第二制动器B2以第二前进速度操作。
第一离合器C1和第二离合器C2以第三前进速度操作。
第一离合器C1和第三离合器C3以第四前进速度操作。
第二离合器C2和第三离合器C3以第五前进速度操作。
第三离合器C3和第二制动器B2以第六前进速度操作。
第三离合器C3和第四离合器C4以第七前进速度操作。
第四离合器C4和第二制动器B2以第八前进速度操作。
第二离合器C2和第四离合器C4以第九前进速度操作。
第二离合器C2和第一制动器B1以后退速度操作。
图3是根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系的杠杆示图，并且通过杠杆分析示出了根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系的换挡过程。
参照图3，第一行星齿轮组PG1的三条垂直线从左向右设置为第一旋转元件N1、第二旋转元件N2和第三旋转元件N3，第二行星齿轮组PG2的三条垂直线从左向右设置为第四旋转元件N4、第五旋转元件N5和第六旋转元件N6。
中间的水平线表示旋转速度为“0”，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。
此外，因为第一轴IS1在没有惰齿轮的情况下通过第一传动齿轮TF1、第二传动齿轮TF2和第四传动齿轮TF4与第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2外啮合，图3中的“-”意味着旋转元件以与发动机的旋转方向相反的方向旋转。因为第三传动齿轮TF3包括惰齿轮IG，所以通过第三传动齿轮TF3连接的旋转元件与发动机同向旋转。
此外，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的垂直线之间的距离根据齿轮比（中心齿轮的齿数/环形齿轮的齿数）而设置。
在下文中，参照图2和图3，将详细地描述行星齿轮系的换挡过程。
【第一前进速度】
参照图2，第一离合器C1和第一制动器B1在第一前进速度时操作。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，以及第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度根据第一传动齿轮TF1的齿轮比改变然后通过操作第一离合器C1而输入至第五旋转元件N5作为反转速度，并且通过操作第一制动器B1将第二旋转元件N2操作为固定元件。
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挡线SP1。因此，通过第六旋转元件N6（即，输出元件）输出D1。
【第二前进速度】
释放在第一前进速度时操作的第一制动器B1，并且在第二前进速度时操作第二制动器B2。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度根据第一传动齿轮TF1的齿轮比改变然后通过操作第一离合器C1而输入至第五旋转元件N5作为反转速度，并且通过操作第二制动器B2将第四旋转元件N4操作为固定元件。
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挡线SP2。因此，通过作为输出元件的第六旋转元件N6输出D2。
【第三前进速度】
释放在第二前进速度时操作的第二制动器B2，并且在第三前进速度时操作第二离合器C2。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度根据第一传动齿轮TF1的齿轮比改变然后通过操作第一离合器C1输入至第五旋转元件N5作为反转速度。此外，第一轴IS1的旋转速度通过操作第二离合器C2而输入至第一旋转元件N1和第四旋转元件N4。
这时，第一轴IS1的旋转速度根据第三传动齿轮TF3的齿轮比改变然后输入至第四旋转元件N4。
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挡线SP3。因此，通过第六旋转元件N6（即，输出元件）输出D3。
【第四前进速度】
释放在第三前进速度时操作的第二离合器C2，并且在第四前进速度4时操作第三离合器C3。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度根据第一传动齿轮TF1的齿轮比改变然后通过操作第一离合器C1而输入至第五旋转元件N5作为反转速度。此外，第一轴IS1的旋转速度通过操作第三离合器C3而输入至第二旋转元件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挡线SP4。因此，通过第六旋转元件N6（即，输出元件）输出D4。
【第五前进速度】
释放在第四前进速度时操作的第一离合器C1，并且在第五前进速度时操作第二离合器C2。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度通过操作第三离合器C3而输入至第二旋转元件N2并且通过操作第二离合器C2而输入至第一旋转元件N1和第四旋转元件N4。
这时，第一轴IS1的旋转速度根据第三传动齿轮TF3的齿轮比改变然后输入至第四旋转元件N4。
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挡线SP5。因此，通过第六旋转元件N6（即，输出元件）输出D5。
【第六前进速度】
释放在第五前进速度时操作的第二离合器C2，并且在第六前进速度操作第二制动器B2。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度通过操作第三离合器C3而输入至第二旋转元件N2，并且通过操作第二制动器B2将第四旋转元件N4操作为固定元件。
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挡线SP6。因此，通过第六旋转元件N6（即，输出元件）输出D6。
【第七前进速度】
释放在第六前进速度时操作的第二制动器B2，并且在第七前进速度时操作第四离合器C4。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度通过操作第三离合器C3而输入至第二旋转元件N2。此外，第一轴IS1的旋转速度根据第四传动齿轮TF4的齿轮比改变然后通过操作第四离合器C4而输入至第五旋转元件N5。
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挡线SP7。因此，通过第六旋转元件N6（即输出元件）输出D7。
【第八前进速度】
释放在第七前进速度时操作的第三离合器C3，并且在第八前进速度时操作第二制动器B2。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度根据第四传动齿轮TF4的齿轮比改变然后通过操作第四离合器C4而输入至第五旋转元件N5。此外，第四旋转元件N4通过操作第二制动器B2而操作为固定元件。
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挡线SP8。因此，通过第六旋转元件N6（即，输出元件）输出D8。
【第九前进速度】
释放在第八前进速度时操作的第二制动器B2，并且在第九前进速度9TH时操作第二离合器C2。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度根据第四传动齿轮TF4的齿轮比改变然后通过操作第四离合器C4而输入至第五旋转元件N5。此外，第一轴IS1的旋转速度通过操作第二离合器C2而输入至第一旋转元件N1和第四旋转元件N4。
这时，第一轴IS1的旋转速度根据第三传动齿轮TF3的齿轮比改变然后被输入至第四旋转元件N4。
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挡线SP9。因此，通过第六旋转元件N6（即，输出元件）输出D9。
【后退速度】
如图2所示，第二离合器C2和第一制动器B1在后退速度R时操作。
如图3所示，第三旋转元件N3通过第二传动齿轮TF2连接至第六旋转元件N6，并且第一旋转元件N1通过第三传动齿轮TF3连接至第四旋转元件N4。
在这个状态下，第一轴IS1的旋转速度通过操作第二离合器C2而输入至第一旋转元件N1和第四旋转元件N4，并且第二旋转元件N2通过操作第一制动器B1而操作为固定元件。
这时，第一轴IS1的旋转速度根据第三传动齿轮TF3的齿轮比改变然后被输入至第四旋转元件N4。
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的旋转元件形成后退速度线Tr并且第二行星齿轮组PG2的旋转元件形成倒档换挡线RS。因此，通过第六旋转元件N6（即，输出元件）输出REV。
如上所述，根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系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转齿轮TF1、TF2、TF3和TF4，以及六个摩擦元件C1、C2、C3、C4、B1和B2，实现了九个前进速度和一个后退速度。
此外，由于通过使用作为外啮合齿轮的四个传动齿轮和行星齿轮组使得齿轮比易于改变，从而可设置最佳齿轮比。因为齿轮比可根据目标性能改变，所以可以改进起动性能、动力传输性能和燃料经济性。因此，可使用启动离合器而不是扭矩转换器。
此外，两个摩擦元件在每个换挡速度时操作，并且释放一个摩擦元件，操作另一个摩擦元件以便换挡到相邻的换挡速度。因此，完全满足换挡控制条件。
图4是根据本发明的第二示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
参照图4，在第一示例性实施方式中，第一离合器C1布置在第一轴IS1和第一传动齿轮TF1之间，但是在第二示例性实施方式中，第一离合器C1布置在第一传动齿轮TF1和第五旋转元件N5之间。
因为除了第一离合器C1的位置之外，第二示例性实施方式的功能与第一示例性实施方式的功能相同，所以将省略其详细说明。
图5是根据本发明的第三示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
参照图5，在第一示例性实施方式中，第二离合器C2布置在第一轴IS1和第一旋转元件N1之间，但是在第三示例性实施方式中，第二离合器C2布置在第三传动齿轮TF3和第四旋转元件N4之间。
因为除了第二离合器C2的位置之外，第三示例性实施方式的功能与第一示例性实施方式的功能相同，所以将省略其详细说明。
图6是根据本发明的第四示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
参照图6，在第一示例性实施方式中，第四离合器C4布置在第四传动齿轮TF4和第五旋转元件N5之间，但是在第四示例性实施方式中，第四离合器C4布置在第一轴IS1和第四传动齿轮TF4之间。
因为除了第四离合器C4的位置之外，第四示例性实施方式的功能与第一示例性实施方式的功能相同，所以将省略其详细说明。
图7是根据本发明的第五示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
参照图7，在第一示例性实施方式中，第二制动器B2布置在第四旋转元件N4和变速器箱体H之间，但是在第五示例性实施方式中，第二制动器B2布置在第一旋转元件N1和变速器壳H之间。
因为除了第二制动器B2的位置之外，第五示例性实施方式的功能与第一示例性实施方式的功能相同，所以将省略其详细说明。
图8是根据本发明的第六示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
参照图8，在第一示例性实施例中，第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，但是在第六示例性实施例中，第一行星齿轮组PG1是双小齿轮行星齿轮组。
因此，第二旋转元件N2由第一行星架PC1变为第一环形齿轮R1，并且第三旋转元件N3由第一环形齿轮R1变为第一行星架PC1。
因为除了由第二旋转元件N2与第三旋转元件N3组成的旋转元件之外，第六示例性实施方式的功能与第一示例性实施方式的功能相同，所以将省略其详细说明。
图9是根据本发明的第七示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
参照图9，在第一示例性实施方式中，第二行星齿轮组PG2是单小齿轮行星齿轮组，但是在第七示例性实施例中，第二行星齿轮组PG2是双小齿轮行星齿轮组。
因此，第五旋转元件N5由第二行星架PC2变为第二环形齿轮R2并且第六旋转元件N6由第二齿圈R2变为第二行星架PC2。
因为除了由第五旋转元件N5与第六旋转元件N6组成的旋转元件之外，第七示例性实施方式的功能与第一示例性实施方式的功能相同，所以将省略其详细说明。
同时，如附图中所示但不限于：第二轴IS2仅仅支撑第二行星齿轮组PG2，在它们之间没有旋转干绕。就是说，第二轴IS2可用作连接第五旋转元件N5与第一转齿轮TF1和第四转齿轮TF4的连接构件。
通过结合作为简单行星齿轮组的两个行星齿轮组与四个转齿轮和六个摩擦元件可以实现九个前进速度和一个后退速度。
此外，因为两个行星齿轮组单独地布置在以预定距离平行的第一轴和第二轴上，所以可减小其长度进而可改进安装性能。
此外，通过使用四个外啮合齿轮和行星齿轮组，从而容易改变齿轮比，因此，能够设置最佳齿轮比。因为齿轮比可根据目标性能改变，所以可以改进起动性能、动力传输性能和燃料经济性。因此，可使用启动离合器而不是扭矩转换器。
此外，两个摩擦元件操作在每个换挡速度下并且释放一个摩擦元件，操作另一个摩擦元件以便换挡到相邻的换挡速度。因此，完全满足换挡控制条件。
尽管已经结合目前被认为是实现的示例性实施方式描述了本发明构思，然而，应当理解的是，本发明不限于所公开的实施方式，相反，而是旨在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同设置。

Claims (20)

1.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：
第一轴，接收来自发动机的扭矩；
第二轴，以预定距离平行于所述第一轴布置；
第一行星齿轮组，布置在所述第一轴上，并包括选择性地连接至所述第一轴的第一旋转元件，选择性地连接至所述第一轴或变速器箱体的第二旋转元件，以及操作为输出元件的第三旋转元件；
第二行星齿轮组，布置在所述第二轴上，并包括通过齿轮连接至所述第一旋转元件并且选择性地连接至所述变速器箱体的第四旋转元件，通过分别包括外啮合齿轮的两条路径选择性地连接至所述第一轴的第五旋转元件，以及通过外啮合齿轮连接至所述第三旋转元件并且直接连接至输出齿轮的第六旋转元件；
四个传动齿轮，将所述第二行星齿轮组的旋转元件与所述第一轴和所述第一行星齿轮组的旋转元件连接；以及
摩擦元件，包括选择性地将选定的旋转元件彼此连接或者与所述第一轴连接的离合器，以及选择性地将选定的旋转元件与所述变速器箱体连接的制动器。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，所述第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第一旋转元件的第一中心齿轮、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环形齿轮，以及
所述第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第四旋转元件的第二中心齿轮、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环形齿轮。
3.根据权利要求2所述的行星齿轮系，其中，所述四个传动齿轮包括：
第一传动齿轮，将所述第一轴与所述第五旋转元件连接；
第二传动齿轮，将所述第三旋转元件与所述第六旋转元件连接；
第三传动齿轮，包括惰齿轮并且将所述第一旋转元件与所述第四旋转元件连接；以及
第四传动齿轮，将所述第一轴与所述第五旋转元件连接。
4.根据权利要求3所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一轴与所述第一传动齿轮之间；
第二离合器，布置在所述第一轴与所述第一旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第四传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第四旋转元件与所述变速器箱体之间。
5.根据权利要求4所述的行星齿轮系，其中，所述第一离合器和所述第一制动器在第一前进速度时操作，
所述第一离合器和所述第二制动器在第二前进速度时操作，
所述第一离合器和所述第二离合器在第三前进速度时操作，
所述第一离合器和所述第三离合器在第四前进速度时操作，
所述第二离合器和所述第三离合器在第五前进速度时操作，
所述第三离合器和所述第二制动器在第六前进速度时操作，
所述第三离合器和所述第四离合器在第七前进速度时操作，
所述第四离合器和所述第二制动器在第八前进速度时操作，
所述第二离合器和所述第四离合器在第九前进速度时操作，以及
所述第二离合器和所述第一制动器在后退速度时操作。
6.根据权利要求3所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第二离合器，布置在所述第一轴与所述第一旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第四传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第四旋转元件与所述变速器箱体之间。
7.根据权利要求3所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一轴与所述第一传动齿轮之间；
第二离合器，布置在所述第三传动齿轮与所述第四旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第四传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第四旋转元件与所述变速器箱体之间。
8.根据权利要求3所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一轴与所述第一传动齿轮之间；
第二离合器，布置在所述第一轴与所述第一旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第一轴与所述第四传动齿轮之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第四旋转元件与所述变速器箱体之间。
9.根据权利要求3所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一轴与所述第一传动齿轮之间；
第二离合器，布置在所述第一轴与所述第一旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第四传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第一旋转元件与所述变速器箱体之间。
10.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，所述第一行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第一旋转元件的第一中心齿轮、作为所述第二旋转元件的第一环形齿轮、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是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第四旋转元件的第二中心齿轮、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环形齿轮。
11.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，所述第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第一旋转元件的第一中心齿轮、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环形齿轮，以及
所述第二行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第四旋转元件的第二中心齿轮、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。
12.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：
第一轴，接收来自发动机的扭矩；
第二轴，以预定距离平行于所述第一轴布置；
第一行星齿轮组，布置在所述第一轴上，并包括选择性地连接至所述第一轴的第一旋转元件，选择性地连接至所述第一轴或变速器箱体的第二旋转元件，以及第三旋转元件；
第二行星齿轮组，布置在所述第二轴上，并包括连接至所述第一旋转元件并且选择性地连接至所述变速器箱体的第四旋转元件，通过两条路径选择性地连接至所述第一轴的第五旋转元件，以及连接至所述第三旋转元件并且直接连接至输出齿轮的第六旋转元件；
第一传动齿轮，将所述第一轴与所述第五旋转元件连接；
第二传动齿轮，将所述第三旋转元件与所述第六旋转元件连接；
第三传动齿轮，包括惰齿轮并且连接所述第一旋转元件与所述第四旋转元件；
第四传动齿轮，将所述第一轴与所述第五旋转元件连接；以及
摩擦元件，包括选择性地将选定的旋转元件彼此连接或者与所述第一轴连接的离合器，和选择性地将选定的旋转元件与所述变速器箱体连接的制动器。
13.根据权利要求12所述的行星齿轮系，其中，所述第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第一旋转元件的第一中心齿轮、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环形齿轮，以及
所述第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第四旋转元件的第二中心齿轮、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环形齿轮。
14.根据权利要求12所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一轴与所述第一传动齿轮之间；
第二离合器，布置在所述第一轴与所述第一旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第四传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第四旋转元件与所述变速器箱体之间。
15.根据权利要求12所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第二离合器，布置在所述第一轴与所述第一旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第四传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第四旋转元件与所述变速器箱体之间。
16.根据权利要求12所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一轴与所述第一传动齿轮之间；
第二离合器，布置在所述第三传动齿轮与所述第四旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第四传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第四旋转元件与所述变速器箱体之间。
17.根据权利要求12所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一轴与所述第一传动齿轮之间；
第二离合器，布置在所述第一轴与所述第一旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第一轴与所述第四传动齿轮之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第四旋转元件与所述变速器箱体之间。
18.根据权利要求12所述的行星齿轮系，其中，所述摩擦元件包括：
第一离合器，布置在所述第一轴与所述第一传动齿轮之间；
第二离合器，布置在所述第一轴与所述第一旋转元件之间；
第三离合器，布置在所述第一轴与所述第二旋转元件之间；
第四离合器，布置在所述第四传动齿轮与所述第五旋转元件之间；
第一制动器，布置在所述第二旋转元件与所述变速器箱体之间；以及
第二制动器，布置在所述第一旋转元件与所述变速器箱体之间。
19.根据权利要求12所述的行星齿轮系，其中，所述第一行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第一旋转元件的第一中心齿轮、作为所述第二旋转元件的第一环形齿轮、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是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第四旋转元件的第二中心齿轮、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环形齿轮。
20.根据权利要求12所述的行星齿轮系，其中，所述第一行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第一旋转元件的第一中心齿轮、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环形齿轮，以及
所述第二行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，包括：作为所述第四旋转元件的第二中心齿轮、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。
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