CN106870699A - 用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其可以包括：输入轴，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出经改变的发动机的扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；以及六个摩擦元件，其设置为选择性地连接旋转元件，或者选择性地连接至少一个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2015年12月10日提交的韩国专利申请第10-2015-0176144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的行星齿轮系。更具体地，本发明涉及这样一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其使用最少数量的组成元件实现九个前进速度挡位从而提高动力传递性能和燃料效率，增加传动比的范围，并且线性地增大或减小速度挡位之间的级比。

背景技术

近期油价的上升导致车辆制造商要满足改善燃料效率的全球性要求。因此，对发动机进行了通过减小尺寸而降低重量并且提高燃料效率的研究，还进行了这样的研究：通过实现具有多速度挡位的自动变速器而同时保证驾驶性能和最大化燃料效率的竞争性。

但是，在自动变速器中，随着换挡挡位数量的增加，内部构件的数量也会增加，结果是，会难以安装自动变速器，制造成本和重量会增加，并且动力传递效率会变差。

因此，为了通过多速度挡位而增加燃料效率提升效果，可以利用最少部件而得到最大效率的行星齿轮系的研发是重要的。

在这方面，近年来已经实施了能够实现8速的自动变速器，并且对于能够实施更多速度挡位的行星齿轮系的研发也在积极进行中。

由于最近的8速自动变速器的传动比的范围仅为6.5至7.5，所以8速自动变速器对于提高燃料效率没有明显的效果。

另外，在8速自动变速器的传动比的范围大于或等于9.0的情况下，由于速度挡位之间的级比可能不会线性地增加或减小，所以发动机的驱动效率和车辆的驾驶性能可能会变差。

因此，需要研发具有9个或更多个前进速度挡位的高效自动变速器。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强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技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过使用最少数量的组成元件而实现至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位，通过放大传动比的范围，通过线性增大或减小速度挡位之间的级比，从而提高动力传递性能和燃料效率。

根据本发明的各个方面，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，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出经改变的发动机的扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；以及六个摩擦元件，其设置为选择性地连接旋转元件，或者选择性地连接至少一个旋转元件与变速器壳体，其中，输入轴可以持续地连接至第一旋转元件，输出轴可以持续地连接至第十一旋转元件，第二旋转元件可以持续地连接至第六旋转元件，第四旋转元件可以持续地连接至第十旋转元件，第五旋转元件可以持续地连接至第八旋转元件，第九旋转元件可以持续地连接至第十二旋转元件。

第四旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体，第三旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体，输入轴可以选择性地连接至第八旋转元件，输入轴可以选择性地连接至第七旋转元件，第三旋转元件可以选择性地连接至第七旋转元件，以及第二旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体。

第一行星齿轮组的太阳轮、内齿圈和行星架可以将设定为第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈可以设定为第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈可以设定为第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈可以设定为第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件。

根据本发明的各个方面，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，其接收发动机的扭矩；输出轴，其将经改变的发动机的扭矩输出；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；以及六个摩擦元件，其设置为选择性地连接旋转元件，或者选择性地连接至少一个旋转元件和变速器壳体，其中，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系进一步包括：第一旋转轴，其包括第一旋转元件，并且直接地连接至输入轴；第二旋转轴，其包括第二旋转元件和第六旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第三旋转轴，其包括第三旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第四旋转轴，其包括第四旋转元件和第十旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第五旋转轴，其包括第八旋转元件和第五旋转元件，并且选择性地连接至输入轴；第六旋转轴，其包括第七旋转元件，并且选择性地连接至第三旋转轴，以及选择性地连接至输入轴；第七旋转轴，其包括第九旋转元件和第十二旋转元件；以及第八旋转轴，其包括第十一旋转元件和输出轴。

第一行星齿轮组可以为双小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一内齿圈以及作为第三旋转元件的第一行星架；第二行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第四旋转元件的第二太阳轮、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内齿圈；第三行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第七旋转元件的第三太阳轮、作为第八旋转元件的第三行星架以及作为第九旋转元件的第三内齿圈。第四行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第十旋转元件的第四太阳轮、作为第十一旋转元件的第四行星架以及作为第十二旋转元件的第四内齿圈。

六个旋转元件可以包括：第一离合器，其选择性地连接输入轴和第五旋转轴；第二离合器，其选择性地连接输入轴和第六旋转轴；第三离合器，其选择性地连接第三旋转轴和第六旋转轴；第一制动器，其选择性地连接第二旋转轴和变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第四旋转轴和变速器壳体；第三制动器，其选择性地连接第三旋转轴和变速器壳体。

通过六个摩擦元件的选择性操作所实现的速度挡位包括：第一前进速度挡位，其通过第三离合器、第一制动器和第二制动器的同时操作而实现；第二前进速度挡位，其通过第三离合器、第二制动器和第三制动器的同时操作而实现；第三前进速度挡位，其通过第二离合器、第三离合器和第二制动器的同时操作而实现；第四前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第二制动器的同时操作而实现；第五前进速度挡位，其通过第一离合器、第二离合器和第二制动器的同时操作而实现；第六前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第三离合器的同时操作而实现；第七前进速度挡位，其通过第一离合器、第二离合器和第三制动器的同时操作而实现；第八前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第三制动器的同时操作而实现；第九前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第一制动器的同时操作而实现；倒车挡位，其通过第二离合器、第一制动器和第二制动器的同时操作而实现。

根据本发明的各个方面，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，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出经改变的发动机的扭矩；第一行星齿轮组，其为双小齿轮行星齿轮组，并且包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；以及第四行星齿轮组，其为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；其中，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：第一旋转轴，其包括第一旋转元件，并且直接地连接至输入轴；第二旋转轴，其包括第二旋转元件和第六旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第三旋转轴，其包括第三旋转元件并且选择性地连接至变速器壳体；第四旋转轴，其包括第四旋转元件和第十旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第五旋转轴，其包括第五旋转元件和第八旋转元件，并且选择性地连接至输入轴；第六旋转轴，其包括第七旋转元件，并且选择性地连接至第三旋转轴，以及选择性地连接至输入轴；第七旋转轴，其包括第九旋转元件和第十二旋转元件；第八旋转轴，其包括第十一旋转元件，并且直接地连接至输出轴；第一离合器，其选择性地连接输入轴和第五旋转轴；第二离合器，其选择性地连接输入轴和第六旋转轴；第三离合器，其选择性地连接第三旋转轴和第六旋转轴；第一制动器，其选择性地连接第二旋转轴和变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第四旋转轴和变速器壳体；以及第三制动器，其选择性地连接第三旋转轴和变速器壳体。

第一行星齿轮组包括作为第一旋转元件的第一太阳轮，作为第二旋转元件的第一内齿圈，以及作为第三旋转元件的第一行星架；第二行星齿轮组包括作为第四旋转元件的第二太阳轮，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内齿圈；第三行星齿轮组包括作为第七旋转元件的第三太阳轮，作为第八旋转元件的第三行星架，以及作为第九旋转元件的第三内齿圈；以及第四行星齿轮组包括作为第十旋转元件的第四太阳轮，作为第十一旋转元件的第四行星架，以及作为第十二旋转元件的第四内齿圈。

根据本发明的各个方面，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，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出经改变的扭矩；第一行星齿轮组，其可以为双小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈；第二行星齿轮组，其可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈；第三行星齿轮组，其可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；以及第四行星齿轮组，其可以为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈；其中，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：第一旋转轴，其包括第一太阳轮，并且直接地连接至输入轴；第二旋转轴，其包括第一内齿圈和第二内齿圈，并且选择性地连接至变速器壳体；第三旋转轴，其包括第一行星架并且选择性地连接至变速器壳体；第四旋转轴，其包括第二太阳轮和第四太阳轮，并且选择性地连接至变速器壳体；第五旋转轴，其包括第二行星架和第三行星架，并且选择性地连接至输入轴；第六旋转轴，其包括第三太阳轮，并且选择性地连接至第三旋转轴和输入轴；第七旋转轴，其包括第三内齿圈和第四内齿圈；第八旋转轴，其包括第四行星架，并且直接地连接至输出轴；以及六个摩擦元件，其设置为选择性地连接旋转轴，或选择性地连接旋转轴和变速器壳体。

根据本发明的各个实施方案的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以通过将作为简单行星齿轮组的四个行星齿轮组与六个摩擦元件结合而实现至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位。

另外，通过使传动比的范围达到大于或等于9.5，可以使发动机驱动效率最大化。

另外，通过高效率的多速度挡位和保证挡位之间的级比的线性度，可以改进驾驶性能(例如，换挡前后的加速度、发动机转速的节律感)。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

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描述，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行星齿轮系的示意图。

图2为根据本发明的示例性行星齿轮系的摩擦元件在每个速度挡位下的操作图表。

应当理解的是，附图并非按比例地绘制，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本发明的基本原理。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如，具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于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选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。

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。

参考图1，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系包括：设置在相同轴线上的第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3和第四行星齿轮组PG4；输入轴IS；输出轴OS；八个旋转轴TM1至TM8；六个摩擦元件C1至C3以及B1至B3；以及变速器壳体H；其中，八个旋转轴TM1至TM8包括第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3和第四行星齿轮组PG4中的至少一个旋转元件。

结果是，通过第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3和第四行星齿轮组PG4的协作来改变从输入轴IS输入的扭矩，并且经改变的扭矩通过输出轴OS输出。

从发动机侧顺序地设置第一行星齿轮组PG1、第三行星齿轮组PG3、第四行星齿轮组PG4和第二行星齿轮组PG2。

输入轴IS为输入构件，并且来自发动机的曲轴的动力通过扭矩变换器进行扭矩变换，从而被输入至输入轴IS。

输出轴OS为输出构件，其与输入轴IS平行设置，并且通过差动装置而将驱动扭矩传输至驱动轮。

第一行星齿轮组PG1为双小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第一旋转元件N1的第一太阳轮S1、作为第二旋转元件N2的第一内齿圈R1以及作为第三旋转元件N3的第一行星架PC1；第一内齿圈R1与第一小齿轮P1内啮合，第一小齿轮P1与第一太阳轮S1外啮合，第一行星架PC1支撑第一小齿轮P1。

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、作为第五旋转元件N5的第二行星架PC2以及作为第六旋转元件N6的第二内齿圈；第二行星架PC2可旋转地支撑第二小齿轮P2，第二小齿轮P2与第二太阳轮S2外啮合，第二内齿圈与第二小齿轮P2内啮合。

第三行星齿轮组PG3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第七旋转元件N7的第三太阳轮S3、作为第八旋转元件N8的第三行星架PC3以及作为第九旋转元件N9的第三内齿圈R3；第三行星架PC3可旋转地支撑第三小齿轮P3，第三小齿轮P3与第三太阳轮S3外啮合，第三内齿圈R3与第三小齿轮P3内啮合。

第四行星齿轮组PG4是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第十旋转元件N10的第四太阳轮S4、作为第十一旋转元件N11的第四行星架PC4以及作为第十二旋转元件N12的第四内齿圈R4；第四行星架PC4可旋转地支撑第四小齿轮P4，第四小齿轮P4与第四太阳轮S4外啮合，第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合。

第二旋转元件N2直接地连接至第六旋转元件N6，第五旋转元件N5直接地连接至第八旋转元件N8，第九旋转元件N9直接地连接至第十二旋转元件N12，并且利用八个旋转轴TM1至TM8来操作第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4。

将对八个旋转轴TM1至TM8进行进一步详细的描述。

第一旋转轴TM1包括第一旋转元件N1，并且直接地连接至输入轴IS，从而持续地作为输入元件工作。

第二旋转轴TM2包括第二旋转元件N2和第六旋转元件N6，并且选择性地连接至变速器壳体H，从而作为选择性固定元件工作。

第三旋转轴TM3包括第三旋转元件N3，并且选择性地连接至变速器壳体H，从而作为选择性固定元件工作。

第四旋转轴TM4包括第四旋转元件N4和第十旋转元件N10，并且选择性地连接至变速器壳体H，从而持续地作为选择性固定元件工作。

第五旋转轴TM5包括第五旋转元件N5和第八旋转元件。

第六旋转轴TM6包括第七旋转元件N7，并且选择性地连接至第三旋转轴TM3，以及选择性地连接至输入轴IS，从而作为选择性输入元件工作。

第七旋转轴TM7包括第九旋转元件N9和第十二旋转元件N12。

第八旋转轴TM8包括第十一旋转元件N11，并且直接地连接至输出轴，从而持续地作为输出元件工作。

另外，作为摩擦元件的三个离合器C1、C2和C3设置于任意两个旋转轴之间的连接部分。

另外，作为摩擦元件的三个制动器B1、B2和B3设置于任意一个旋转轴和变速器壳体H之间的连接部分。

将进一步对六个摩擦元件C1至C3和B1至B3进行描述。

第一离合器C1设置于输入轴IS和第五旋转轴TM5之间，并且选择性地连接输入轴IS和第五旋转轴TM5。

第二离合器C2设置于输入轴IS和第六旋转轴TM6之间，并且选择性地连接输入轴IS和第六旋转轴TM6。

第三离合器C3设置于第三旋转轴TM3和第六旋转轴TM6之间，并且选择性地连接第三旋转轴TM3和第六旋转轴TM6。

第一制动器B1设置于第二旋转轴TM2和变速器壳体H之间，并且使得第二旋转轴TM2作为选择性固定元件工作。

第二制动器B2设置于第四旋转轴TM4和变速器壳体H之间，并且使得第四旋转轴TM4作为选择性固定元件工作。

第三制动器B3设置于第三旋转轴TM3和变速器壳体H之间，并且使得第三旋转轴TM3作为选择性固定元件工作。

摩擦元件包括第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3以及第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3，摩擦元件可以是通过液压压力操作的湿式多片摩擦元件。

图2为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的摩擦元件在每个速度挡位下的操作图表。

如图2中所示，在根据本发明的各个具体实施方案的行星齿轮系中，三个摩擦元件在每一个速度挡位处工作。将进一步具体地描述在本发明的各个实施方案中的换挡过程。

在第一前进速度挡位D1，第三离合器C3、第一制动器B1和第二制动器B2同时操作。因此，当通过第三离合器C3的操作而第三旋转轴TM3连接至第六旋转轴TM6时，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1。另外，当通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作而使第二旋转轴TM2和第四旋转轴TM4作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为第一前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在第二前进速度挡位D2，第三离合器C3、第二制动器B2和第三制动器B3同时操作。因此，通过第三离合器C3的操作而第三旋转轴TM3连接至第六旋转轴TM6，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1。另外，当通过第二制动器B2和第三制动器B3的操作而使第四旋转轴TM4和第三旋转轴TM3作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为第二前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在第三前进速度挡位D3，第二离合器C2、第三离合器C3和第二制动器B2同时操作。因此，通过第二离合器C2的操作而第六旋转轴TM6连接至输入轴IS，当通过第三离合器C3的操作而第三旋转轴TM3连接至第六旋转轴TM6时，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1和第六旋转轴TM6。另外，当通过第二制动器B2的操作而使第四旋转轴TM4作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为第三前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在第四前进速度挡位D4，第一离合器C1、第三离合器C3和第二制动器B2同时操作。因此，通过第一离合器C1的操作而第五旋转轴TM5连接至输入轴IS，当通过第三离合器C3的操作而第三旋转轴TM3连接至第六旋转轴TM6时，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1和第五旋转轴TM5。另外，当通过第二制动器B2的操作而使第四旋转轴TM4作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为第四前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在第五前进速度挡位D5，第一离合器C1、第二离合器C2和第二制动器B2同时操作。因此，通过第一离合器C1的操作而第五旋转轴TM5连接至输入轴IS，当通过第二离合器C2的操作而第六旋转轴TM6连接至输入轴IS时，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1、第五旋转轴TM5和第六旋转轴TM6。另外，当通过第二制动器B2的操作而使第四旋转轴TM4作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为第五前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在第六前进速度挡位D6，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3同时操作。因此，通过第一离合器C1的操作而将第五旋转轴TM5连接至输入轴IS，当通过第二离合器C2的操作而第六旋转轴TM6连接至输入轴IS时，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1、第五旋转轴TM5和第六旋转轴TM6。随后，当第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3以及第四行星齿轮组PG4整体旋转时，扭矩输入改变为第六前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在第七前进速度挡位D7，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器B3同时操作。因此，通过第一离合器C1的操作而第五旋转轴TM5连接至输入轴IS，当通过第二离合器C2的操作而第六旋转轴TM6连接至输入轴IS时，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1、第五旋转轴TM5和第六旋转轴TM6。另外，当通过第三制动器B3的操作而使第三旋转轴TM3作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为第七前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在第八前进速度挡位D8，第一离合器C1、第三离合器C3和第三制动器B3同时操作。因此，通过第一离合器C1的操作而第五旋转轴TM5连接至输入轴IS，当通过第三离合器C3的操作而第三旋转轴TM3连接至第六旋转轴TM6时，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1和第五旋转轴TM5。另外，当通过第三制动器B3的操作而使第三旋转轴TM3作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为第八前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在第九前进速度挡位D9，第一离合器C1、第三离合器C3和第一制动器B1同时操作。因此，通过第一离合器C1的操作而第五旋转轴TM5连接至输入轴IS，当通过第三离合器C3的操作而第三旋转轴TM3连接至第六旋转轴TM6时，输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1和第五旋转轴TM5。另外，当通过第一制动器B1的操作而使第二旋转轴TM2作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为第九前进速度挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

在倒车挡位REV，第二离合器C2、第一制动器B1和第二制动器B2同时操作。因此，当通过第二离合器C2的操作而将第六旋转轴TM6连接至输入轴IS时，将输入轴IS的扭矩输入给第一旋转轴TM1和第六旋转轴TM6。另外，当通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作而使第二旋转轴TM2和第四旋转轴TM4作为固定元件工作时，通过每个旋转轴的协作而将扭矩输入改变为倒车挡位，并且经改变的扭矩通过包括第八旋转轴TM8的输出轴OS输出。

根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系通过对四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4以及三个离合器C1、C2和C3以及三个制动器B1、B2和B3进行控制，可以实现至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位。

另外，通过使传动比的范围达到大于或等于9.5，可以使发动机驱动效率最大化。

另外，在所有挡位处，通过高效率的多速度挡位和保证速度挡位之间的级比的线性度为至少1.2(除了7/8速度挡位的级比之外)，可以改进驾驶性能(例如，换挡前后的加速度、发动机转速的节律感)。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，且显然的是，根据以上教导，若干修改和变化都是可能的。选择示例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，由此使得本领域的其它技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选方式和修改方式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims (13)

1.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其包括：

输入轴，其接收发动机的扭矩；

输出轴，其输出经改变的发动机的扭矩；

第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；

第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；

第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；

第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；

六个摩擦元件，其设置为选择性地连接旋转元件，或者选择性地连接至少一个旋转元件和变速器壳体；

其中：

输入轴持续地连接至第一旋转元件，

输出轴持续地连接至第十一旋转元件，

第二旋转元件持续地连接至第六旋转元件，

第四旋转元件持续地连接至第十旋转元件，

第五旋转元件持续地连接至第八旋转元件，

第九旋转元件持续地连接至第十二旋转元件。

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，第一行星齿轮组PG1、第三行星齿轮组PG3、第四行星齿轮组PG4和第二行星齿轮组PG2从发动机侧顺序地设置。

3.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：

第四旋转元件选择性地连接至变速器壳体，

第三旋转元件选择性地连接至变速器壳体，

输入轴选择性地连接至第八旋转元件，

输入轴选择性地连接至第七旋转元件，

第三旋转元件选择性地连接至第七旋转元件，

第二旋转元件选择性地连接到变速器壳体。

4.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：

第一行星齿轮组的太阳轮、内齿圈和行星架设定为第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件，

第二行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈设定为第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件，

第三行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈设定为第七旋转元件、第八旋转元件和所述第九旋转元件，

第四行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈设定为第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件。

5.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其包括：

输入轴，其接收发动机的扭矩；

输出轴，其输出经改变的发动机的扭矩；

第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；

第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；

第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；

第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；

六个摩擦元件，其设置为选择性地连接旋转元件，或者选择性地连接至少一个旋转元件和变速器壳体；

其中，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系进一步包括：

第一旋转轴，其包括第一旋转元件，并且直接地连接至输入轴；

第二旋转轴，其包括第二旋转元件和第六旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；

第三旋转轴，其包括第三旋转元件并且选择性地连接至变速器壳体；

第四旋转轴，其包括第四旋转元件和第十旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；

第五旋转轴，其包括第八旋转元件和第五旋转元件，并且选择性地连接至输入轴；

第六旋转轴，其包括第七旋转元件，并且选择性地连接至第三旋转轴，以及选择性地连接至输入轴；

第七旋转轴，其包括第九旋转元件和第十二旋转元件；

第八旋转轴，其包括第十一旋转元件，并且直接地连接至输出轴。

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，第一行星齿轮组PG1、第三行星齿轮组PG3、第四行星齿轮组PG4和第二行星齿轮组PG2从发动机侧顺序地设置。

7.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：

第一行星齿轮组为双小齿轮行星齿轮组，并且包括作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一内齿圈、以及作为第三旋转元件的第一行星架；

第二行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为第四旋转元件的第二太阳轮、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内齿圈；

第三行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为第七旋转元件的第三太阳轮、作为第八旋转元件的第三行星架、以及作为第九旋转元件的第三内齿圈；

第四行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为第十旋转元件的第四太阳轮、作为第十一旋转元件的第四行星架、以及作为第十二旋转元件的第四内齿圈。

8.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，六个摩擦元件包括：

第一离合器，其选择性地连接输入轴和第五旋转轴；

第二离合器，其选择性地连接输入轴和第六旋转轴；

第三离合器，其选择性地连接第三旋转轴和第六旋转轴；

第一制动器，其选择性地连接第二旋转轴和变速器壳体；

第二制动器，其选择性地连接第四旋转轴和变速器壳体；

第三制动器，其选择性地连接第三旋转轴和变速器壳体。

9.根据权利要求8所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中，通过选择性地操作六个摩擦元件而实现的速度挡位包括：

第一前进速度挡位，其通过第三离合器、第一制动器和第二制动器的同时操作而实现；

第二前进速度挡位，其通过第三离合器、第二制动器和第三制动器的同时操作而实现；

第三前进速度挡位，其通过第二离合器、第三离合器和第二制动器的同时操作而实现；

第四前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第二制动器的同时操作而实现；

第五前进速度挡位，其通过第一离合器、第二离合器和第二制动器的同时操作而实现，

第六前进速度挡位，其通过第一离合器、第二离合器和第三离合器的同时操作而实现，

第七前进速度挡位，其通过第一离合器、第二离合器和第三制动器的同时操作而实现，

第八前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第三制动器的同时操作而实现，

第九前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第一制动器的同时操作而实现，

倒车挡位，其通过第二离合器、第一制动器和第二制动器的同时操作而实现。

10.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其包括：

输入轴，其接收发动机的扭矩；

输出轴，其输出经改变的发动机的扭矩；

第一行星齿轮组，其为双小齿轮行星齿轮组，并且包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；

第二行星齿轮组，其为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；

第三行星齿轮组，其为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；

第四行星齿轮组，其为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；

其中，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系包括：

第一旋转轴，其包括第一旋转元件，并且直接地连接至输入轴；

第二旋转轴，其包括第二旋转元件和第六旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；

第三旋转轴，其包括第三旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；

第四旋转轴，其包括第四旋转元件和第十旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；

第五旋转轴，其包括第五旋转元件和第八旋转元件，并且选择性地连接至输入轴；

第六旋转轴，其包括第七旋转元件，并且选择性地连接至第三旋转轴，以及选择性地连接至输入轴；

第七旋转轴，其包括第九旋转元件和第十二旋转元件；

第八旋转轴，其包括第十一旋转元件，并且直接地连接至输出轴，

第一离合器，其选择性地连接输入轴和第五旋转轴；

第二离合器，其选择性地连接输入轴和第六旋转轴；

第三离合器，其选择性地连接第三旋转轴和第六旋转轴；

第一制动器，其选择性地连接第二旋转轴和变速器壳体；

第二制动器，其选择性地连接第四旋转轴和变速器壳体；

第三制动器，其选择性地连接第三旋转轴和变速器壳体。

11.根据权利要求10所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中，第一行星齿轮组PG1、第三行星齿轮组PG3、第四行星齿轮组PG4和第二行星齿轮组PG2从发动机侧顺序地设置。

12.根据权利要求10所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中：

第一行星齿轮组包括作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一内齿圈、以及作为第三旋转元件的第一行星架；

第二行星齿轮组包括：作为第四旋转元件的第二太阳轮、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内齿圈；

第三行星齿轮组包括：作为第七旋转元件的第三太阳轮、作为第八旋转元件的第三行星架、以及作为第九旋转元件的第三内齿圈；

第四行星齿轮组包括：作为第十旋转元件的第四太阳轮、作为第十一旋转元件的第四行星架、以及作为第十二旋转元件的第四内齿圈。

13.根据权利要求10所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其中，通过包括三个离合器和三个制动器的六个摩擦元件中的三个摩擦元件的选择性操作而实现的速度挡位包括：

第一前进速度挡位，其通过第三离合器、第一制动器和第二制动器的同时操作而实现；

第二前进速度挡位，其通过第三离合器、第二制动器和第三制动器的同时操作而实现；

第三前进速度挡位，其通过第二离合器、第三离合器和第二制动器的同时操作而实现；

第四前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第二制动器的同时操作而实现；

第五前进速度挡位，其通过第一离合器、第二离合器和第二制动器的同时操作而实现，

第六前进速度挡位，其通过第一离合器、第二离合器和第三离合器的同时操作而实现，

第七前进速度挡位，其通过第一离合器、第二离合器和第三制动器的同时操作而实现，

第八前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第三制动器的同时操作而实现，

第九前进速度挡位，其通过第一离合器、第三离合器和第一制动器的同时操作而实现，

倒车挡位，其通过第二离合器、第一制动器和第二制动器的同时操作而实现。