CN107035830A - 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：第一行星齿轮组；第二行星齿轮组；第三行星齿轮组；第四行星齿轮组；输入轴，与所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组一起安装在所述输入轴的外周缘上；输出轴，与所述输入轴平行地设置并且与所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组一起安装在所述输出轴的外周缘上；第一轴；第二轴；第三轴，与所述输入轴直接连接；第四轴；第五轴；第六轴，与所述第四轴齿轮啮合；第七轴，与所述第三轴选择性啮合；第八轴，与输出轴直接连接；第九轴；以及传动齿轮，每个传动齿轮与所述轴中的至少一个齿轮啮合。

Description

用于车辆的自动变速器的行星齿轮系

相关申请的交叉引证

本申请要求于2016年2月3日提交的韩国专利申请号10-2016-0013653的优先权，该案的全部内容实际上通过引证结合于此。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。

背景技术

最近油价上涨，在增强车辆的耗油量方面引起激烈竞争。

在这个意义上，对自动变速器进行研究，以同时通过实现更多的挡位(shiftstage)来提供更好的驾驶性能和耗油量。

然而，为了实现自动变速器的更多挡位，部件的数量通常增加，这会使可安装性和/或功率流效率劣化并且会增加生产成本和重量。

因此，为了尽可能增强具有更多挡位的自动变速器的耗油量，重要的是，通过更少量的部件获得更好的效率。

在这方面，最近引入了八速自动变速器，并且能够具有更多挡位的自动变速器的行星齿轮系正在调查研究中。

八个或更多个挡位的自动变速器通常包括三个到四个行星齿轮组和五个到六个控制元件(摩擦部件)，并且可以容易变得冗长，从而使可安装性劣化。

在这方面，有时尝试平行设置行星齿轮组或者使用爪形离合器(dogclutch)，代替湿式控制元件。然而，这种设置可能并不广泛适用，并且使用爪形离合器可以使换挡平顺性容易劣化。

此外，最近的八速自动变速器通常示出了具有6.5到7.5等级的齿轮比范围，这需要提高更好的耗油量。

因此，缩短自动变速器的长度，而不使性能劣化，这是有利的。

在发明部分的本背景技术中公开的信息仅仅用增强理解本发明的一般背景，不应被视为该信息构成本领域的技术人员已知的先有技术的确认或任何形式的暗示。

发明内容

本发明的各种方面涉及提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有通过组合四个行星齿轮组、两个外部齿轮以及六个控制元件来实现至少九个前进速度和至少一个倒档速度的优点，从而提供功率传送性能和耗油量的提高以及通过减小长度来提高可安装性。

此外，本发明的各种方面涉及提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有传动齿轮的变化的齿轮齿的大量可用范围，能够容易获得相应车辆的最佳齿轮比，从而提高功率传送性能和耗油量。

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：第一行星齿轮组，包括第一、第二以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，包括第四、第五以及第六旋转元件；第三行星齿轮组，包括第七、第八以及第九旋转元件；第四行星齿轮组，包括第十、第十一以及第十二旋转元件；输入轴，与所述第一和第二行星齿轮组一起安装在所述输入轴的外周缘上；输出轴，与所述输入轴平行地设置并且与所述第三和第四行星齿轮组一起安装在所述输出轴的外周缘上；第一轴，与所述第一旋转元件连接；第二轴，与所述第二旋转元件和第六旋转元件互连；第三轴，与所述第三旋转元件连接并且与所述输入轴直接连接；第四轴，与所述第四旋转元件连接；第五轴，与所述第五旋转元件连接；第六轴，与所述第七旋转元件和所述第十旋转元件连接并且与第四轴齿轮啮合；第七轴，与所述第八旋转元件连接并选择性地与所述第三轴接合；第八轴，与所述第九旋转元件和第十一旋转元件互连并且与输出轴直接连接；第九轴，与所述第十二旋转元件连接；以及传动齿轮，每个传动齿轮与第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八以及第九轴中的至少一个齿轮啮合。

所述第一轴可以与变速器外壳选择性可连接；所述第五轴可以与输入轴选择性可连接或者与变速器外壳选择性可连接；并且所述第九轴可以与变速器外壳选择性可连接。

所述第一行星齿轮组可以包括作为第一旋转元件的第一太阳齿轮、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；所述第二行星齿轮组可以包括作为第四旋转元件的第二太阳齿轮、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；所述第三行星齿轮组可以包括作为第七旋转元件的第三太阳齿轮、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环形齿轮；并且所述第四行星齿轮组可以包括作为第十旋转元件的第四太阳齿轮、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环形齿轮。

在所述输出轴上，所述第一行星齿轮组可以朝向发动机侧设置并且所述第二行星齿轮组可以设置在发动机侧的相反侧上；并且在所述输出轴上，所述第三行星齿轮组可以朝向发动机侧设置并且所述第四行星齿轮组可以设置在发动机侧的相反侧上。

所述传动齿轮可以包括：第一传动齿轮，设置在所述第四轴与所述第六轴之间；以及第二传动齿轮，设置在所述第三轴与所述第七轴之间。

所述第二行星齿轮组可以通过在选择性可连接的第四、第五以及第六旋转元件之中的至少两个旋转元件而整体旋转。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在所述输入轴与所述第五轴之间；第二离合器，设置在所述第三轴与所述第二传动齿轮之间；第三离合器，设置在所述第四轴与所述第五轴之间；第一制动器，设置在所述第一轴与变速器外壳之间；第二制动器，设置在所述第五轴与变速器外壳之间；以及第三制动器，设置在所述第九轴与变速器外壳之间。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在所述输入轴与所述第五轴之间；第二离合器，设置在所述第三轴与所述第二传动齿轮之间；第三离合器，设置在所述第四轴与所述第二轴之间；第一制动器，设置在所述第一轴与变速器外壳之间；第二制动器，其设置在所述第五轴与变速器外壳之间；以及第三制动器，设置在所述第九轴与变速器外壳之间。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在所述输入轴与所述第五轴之间；第二离合器，设置在所述第三轴与所述第二传动齿轮之间；第三离合器，设置在所述第二轴与所述第五轴之间；第一制动器，设置在所述第一轴与变速器外壳之间；第二制动器，设置在所述第五轴与变速器外壳之间；以及第三制动器，设置在所述第九轴与变速器外壳之间。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在所述输入轴与所述第五轴之间；第二离合器，设置在所述第七轴与所述第二传动齿轮之间；第三离合器，设置在所述第四轴与所述第五轴之间；第一制动器，设置在所述第一轴与变速器外壳之间；第二制动器，设置在所述第五轴与变速器外壳之间；以及第三制动器，设置在所述第九轴与变速器外壳之间。

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：第一行星齿轮组，包括第一、第二以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，包括第四、第五以及第六旋转元件；第三行星齿轮组，包括第七、第八以及第九旋转元件；第四行星齿轮组，包括第十、第十一以及第十二旋转元件；输入轴，与所述第一和第二行星齿轮组一起安装在所述输入轴的外周缘上；以及输出轴，与所述输入轴平行地设置并且与所述第三和第四行星齿轮组一起安装在所述输出轴的外周缘上，其中，所述第一旋转元件可以与变速器外壳选择性可连接，所述第二旋转元件可以与第六旋转元件直接连接，所述第三旋转元件可以与输入轴直接连接，所述第五旋转元件可以与输入轴和变速器外壳中的至少一个选择性可连接，所述第七和第十旋转元件可以彼此直接连接并且与所述第四旋转元件齿轮啮合，所述第八旋转元件可以与所述第三旋转元件选择性齿轮啮合，所述第九旋转元件和第十一旋转元件可以与输出轴直接连接，并且第十二旋转元件可以与变速器外壳选择性可连接。

所述第一行星齿轮组可以包括作为第一旋转元件的第一太阳齿轮、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；所述第二行星齿轮组可以包括作为第四旋转元件的第二太阳齿轮、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；所述第三行星齿轮组可以包括作为第七旋转元件的第三太阳齿轮、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环形齿轮；并且所述第四行星齿轮组可以包括作为第十旋转元件的第四太阳齿轮、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环形齿轮。

所述第四旋转元件可以通过第一传动齿轮与所述第七旋转元件齿轮啮合，并且所述第三旋转元件可以通过第二传动齿轮与所述第八旋转元件选择性外部齿轮啮合。行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性连接所述输入轴和所述第五旋转元件；第二离合器，选择性连接所述第三旋转元件和所述第二传动齿轮；第三离合器，选择性连接所述第四旋转元件和所述第五旋转元件；第一制动器，选择性连接所述第一旋转元件和所述变速器外壳；第二制动器，选择性连接所述第五旋转元件和所述变速器外壳；以及第三制动器，选择性连接所述第12旋转元件和所述变速器外壳。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性连接所述输入轴和所述第五旋转元件；第二离合器，选择性连接所述第三旋转元件和所述第二传动齿轮；第三离合器，选择性连接所述第四旋转元件和所述第六旋转元件；第一制动器，选择性连接所述第一旋转元件和所述变速器外壳；第二制动器，选择性连接所述第五旋转元件和所述变速器外壳；以及第三制动器，选择性连接所述第十二旋转元件和所述变速器外壳。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性连接所述输入轴和所述第五旋转元件；第二离合器，选择性连接所述第三旋转元件和所述第二传动齿轮；第三离合器，选择性连接所述第五旋转元件和所述第六旋转元件；第一制动器，选择性连接所述第一旋转元件和所述变速器外壳；第二制动器，选择性连接所述第五旋转元件和所述变速器外壳；以及第三制动器，选择性连接所述第十二旋转元件和所述变速器外壳。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性连接所述输入轴和所述第五旋转元件；第二离合器，选择性连接所述第八旋转元件和所述第二传动齿轮；第三离合器，选择性连接所述第四旋转元件和所述第五旋转元件；第一制动器，选择性连接所述第一旋转元件和所述变速器外壳；第二制动器，选择性连接所述第五旋转元件和所述变速器外壳；以及第三制动器，选择性连接所述第十二旋转元件和所述变速器外壳。

根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系，行星齿轮组分别设置在平行设置的输入和输出轴上，从而减小尺寸并且提高可安装性。

根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系，除了行星齿轮组的组合以外，通过还使用两个传动齿轮，实现至少八个前进速度和至少一个倒档速度，从而提供广泛的变化的齿轮齿，以便容易实现最佳齿轮比并且容易符合相应车辆所要求的性能。

此外，根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系，可以实现大于9.5的齿轮比范围，同时实现至少九个前进速度和至少一个倒档速度，从而尽可能增大发动机驱动效率。

而且，确保挡位的级比的线性度，同时通过高效率使挡位具有多个档数，从而可以提高驾驶性能，例如，在换挡之前和之后的加速度、发动机转速节奏感等。

要理解的是，在本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他相似的术语通常包括机动车辆，例如，包括运动型多用途车(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船舶和轮船的船只、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力汽车、氢动力车辆以及其他替代的燃料车辆(例如，源自石油以外的资源的燃料)。如在本文中所提及的，混合车辆是具有两个或多个动力源的车辆，例如，汽油动力和电动车辆。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这在共同用于解释本发明的某些原理的包含在其内的附图以及以下具体实施方式中显而易见或者更详细地陈述。

附图说明

图1是根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系的示意图；

图2是在根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系中的相应挡位上的相应控制元件的操作图；

图3是根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系的示意图；

图4是根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系的示意图；

图5是根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系的示意图。

应理解的是，附图不必按照比例绘制，呈现说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的表示。在本文中公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置以及形状)部分由特定预期的应用和使用环境确定。

具体实施方式

现在详细参考本发明的各种实施方式，在附图中示出并且下面描述其实例。虽然结合示例性实施方式描述本发明，但是要理解的是。本说明书并非旨在将本发明限于那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且涵盖可以包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施方式。

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。

参考图1，根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系包括输入轴IS、输出轴OS、第一、第二、第三以及第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3以及PG4、两个传动齿轮TF1和TF2以及三个离合器C1、C2以及C3和三个制动器B1、B2以及B3的控制元件。

输入轴IS是输入部件，并且在通过扭矩转换器扭矩转换之后，将发动机的曲轴的扭矩输入该输入轴IS内。

输出轴OS是输出轴部件，并且与输入轴IS平行地设置，通过差动装置将换挡的驱动扭矩输出给驱动轴。

第一和第二行星齿轮组PG1和PG2依次设置在输入轴IS的外周缘上并且形成主要换挡部分，其中，第一行星齿轮组PG1朝向发动机侧设置，并且第二行星齿轮组PG2朝向发动机的相反侧设置。

第三和第四行星齿轮组PG3和PG4与输入轴IS平行地设置在输入轴IS的外周缘上，并且形成辅助换挡部分，其中，第三行星齿轮组PG3朝向发动机侧设置，并且第四行星齿轮组PG4朝向发动机的相反侧设置。

第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳齿轮S1、支撑与第一太阳齿轮S1外部啮合的第一小齿轮P1的第一行星架PC1、以及与第一小齿轮P1内部啮合的第一环形齿轮R1。第一太阳齿轮S1用作第一旋转元件N1，第一行星架PC1用作第二旋转元件N2，并且第一环形齿轮R1用作第三旋转元件N3。

第二行星齿轮组PG2是双小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳齿轮S2、与第二小齿轮P2(与第二太阳齿轮S2外部啮合)内部啮合的第二环形齿轮R2、以及支撑第二小齿轮P2的第二行星架PC2。第二太阳齿轮S2用作第四旋转元件N4，第二环形齿轮R2用作第五旋转元件N5，并且第二行星架PC2用作第六旋转元件N6。

第三行星齿轮组PG3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳齿轮S3、支撑与第三太阳齿轮S3外部啮合的第三小齿轮P3的第三行星架PC3、以及与第三行星架PC3内部啮合的第三环形齿轮R3。第三太阳齿轮S3用作第七旋转元件N7，第三行星架PC3用作第八旋转元件N8，并且第三环形齿轮R3用作第九旋转元件N9。

第四行星齿轮组PG4是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四太阳齿轮S4、支撑第四小齿轮P4(与第四太阳齿轮S4外部啮合)的第四行星架PC4、以及与第四行星架PC4内部啮合的第四环形齿轮R4。第四太阳齿轮S4用作第10旋转元件N10，第四行星架PC4用作第11旋转元件N11，并且第四环形齿轮R4用作第12旋转元件N12。

在第一、第二、第三以及第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3以及PG4的设置中，通过九个轴TM1到TM9，第二旋转元件N2与第六旋转元件N6直接连接，第七旋转元件N7与第10旋转元件N10直接连接，第九旋转元件N9与第11旋转元件N11直接连接.

在后文中详细描述9个轴TM1到TM9。

第一轴TM1与第一旋转元件N1(第一太阳齿轮S1)连接，并且与变速器外壳H选择性可连接，从而选择性用作固定元件。

第二轴TM2与第二旋转元件N2(第一行星架PC1)和第六旋转元件N6(第二行星架PC2)互连。

第三轴TM3与第三旋转元件N3(第一环形齿轮R1)连接并且与输入轴IS直接连接，从而连续用作输入部件。

第四轴TM4与第四旋转元件N4(第二太阳齿轮S2)连接。

第五轴TM5与第五旋转元件N5(第二环形齿轮R2)连接，与输入轴IS选择性可连接，与第四轴TM4选择性可连接，并且与变速器外壳H选择性可连接。

第六轴TM6与第七旋转元件N7(第三太阳齿轮S3)和第10旋转元件N10(第四太阳齿轮S4)互连并且与第五轴TM5外部齿轮啮合。

第七轴TM7与第八旋转元件N8(第三行星架PC3)连接并且与第三轴TM3外部齿轮啮合。

第八轴TM8与第九旋转元件N9(第三环形齿轮R3)和第11旋转元件N11(第四行星架PC4)互连并且与输出轴OS直接连接，从而连续用作输出部件。

第九轴TM9与第12旋转元件N12(第四环形齿轮R4)连接并且与变速器外壳H选择性可连接。

在反向旋转中，两个传动齿轮TF1和TF2将具有第一和第二行星齿轮组PG1和PG2的主要换挡部分的换挡扭矩传送给具有第三、第四行星齿轮组PG3和PG4的辅助换挡部分。

第一传动齿轮TF1包括与第四轴TM4连接的第一传动齿轮TF1a以及与第六轴TM6连接的第一传动齿轮TF1b，并且与第四轴TM4和第六轴TM6外部齿轮啮合。

第二传动齿轮TF2包括与第三轴TM3连接的第二传动齿轮TF2a以及与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2b，并且与第三轴TM3和第七轴TM7外部齿轮啮合。

结果，由第一和第二传动齿轮TF1和TF2连接的相应轴在相反的方向上旋转，并且考虑到变速器所需要的速度比，可以预设第一和第二传动齿轮TF1和TF2的齿轮比。

控制元件包括三个离合器C1、C2以及C3和三个制动器B1、B2以及B3，并且如下设置。

第一离合器C1设置在输入轴IS与第五轴TM5之间，使得输入轴IS和第五轴TM5可以选择性变成整体。

第二离合器C2设置在第三轴TM3与第二传动齿轮TF2之间，使得第三轴TM3和第二传动齿轮TF2可以选择性变成整体。

第三离合器C3设置在第四轴TM4与第五轴TM5之间，使得第四轴TM4和第五轴TM5可以选择性变成整体。

第一制动器B1设置在第一轴TM1与变速器外壳H之间，使得第一轴TM1可以选择性用作固定元件。

第二制动器B2设置在第五轴TM5与变速器外壳H之间，使得第五轴TM5可以选择性用作固定元件。

第三制动器B3设置在第九轴TM9与变速器外壳H之间，使得第九轴TM9可以选择性用作固定元件。

第三离合器C3选择性连接与第二行星齿轮组PG2的旋转元件连接的第二、第四以及第五轴TM2、TM4以及TM5的两个轴，从而可以统一第二行星齿轮组PG2，以便整体旋转。

根据本发明的第一示例性实施方式，第三离合器C3可以连接在第二行星齿轮组PG2的第四、第五以及第六旋转元件TM4、TM5以及TM6之中的第四和第五旋转元件N4和N5，以便统一第二行星齿轮组PG2。

第一、第二以及第三离合器C1、C2以及C3和第一、第二以及第三制动器B1、B2以及B3的相应控制元件可以实现为由液压摩擦啮合的多片式液压摩擦装置。

图2是在根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系中的相应挡位上的相应控制元件的操作图。

参考图2，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系通过操作在三个离合器C1、C2以及C3和三个制动器B1、B2以及B3之中的三个控制元件来实现换挡。

【第一前进速度】

在第一前进速度挡位D1中，操作第三离合器C3和第一和第三制动器B1和B3。

结果，通过操作第三离合器C3，第四轴TM4与第五轴TM5连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第三轴TM3，并且通过操作第一、第三制动器B1和B3，第一、第九轴TM1和TM9用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现第一前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【第二前进速度】

在第二前进速度挡位D2中，操作第一和第三离合器C1和C3和第三制动器B3。

结果，通过操作第一离合器C1，第五轴TM5与输入轴IS连接，并且通过操作第三离合器C3，第四轴TM4与第五轴TM5连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第三和第五轴TM3、TM5，并且通过操作第三制动器B3，第九轴TM9用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现第二前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【第三前进速度】

在第三前进速度挡位D3中，操作第一离合器C1和第一和第三制动器B1和B3。

结果，通过操作第一离合器C1，第五轴TM5与输入轴IS连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第三和第五轴TM3和TM5，并且通过操作将第一、第三B1和制动器B3，第一、第九轴TM1和TM9用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现第三前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【第四前进速度】

在第四前进速度挡位D4中，操作第二离合器C2和第一和第三制动器B1和B3。

结果，通过操作第二离合器C2，第三轴TM3与第二传动齿轮TF2连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第三轴TM3，并且通过操作第一、第三制动器B1和B3，第一、第九轴TM1和TM9用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现第四前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【第五前进速度】

在第五前进速度挡位D5中，操作第一、第二离合器C1和C2以及第一制动器B1。

结果，通过操作第一离合器C1，第五轴TM5与输入轴IS连接，并且通过操作第二离合器C2，第三轴TM3与第二传动齿轮TF2连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第三和第五轴TM3和TM5，并且通过操作第一制动器B1，第一轴TM1用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现第五前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【第六前进速度】

在第六前进速度挡位D6中，操作第一、第二以及第三离合器C1、C2以及C3。

结果，通过操作第一离合器C1，第五轴TM5与输入轴IS连接，通过操作第二离合器C2，第三轴TM3与第二传动齿轮TF2连接，并且通过操作第三离合器C3，第四轴TM4与第五轴TM5连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第三和第五轴TM3和TM5，从而通过相应轴的配合操作来实现第六前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【第七前进速度】

在第七前进速度挡位D7中，操作第二和第三离合器C2和C3和第一制动器B1。

结果，通过操作第二离合器C2，第三轴TM3与第二传动齿轮TF2连接，并且通过操作第三离合器C3，第四轴TM4与第五轴TM5连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第二轴TM2，并且通过操作第一制动器B1，第一轴TM1用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现第七前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【第八前进速度】

在第八前进速度挡位D8中，操作第二和第三离合器C2和C3和第二制动器B2。

结果，通过操作第二离合器C2，第三轴TM3与第二传动齿轮TF2连接，并且通过操作第三离合器C3，第四轴TM4与第五轴TM5连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第二轴TM2，并且通过操作第二制动器B2，第五轴TM5用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现第八前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【第九前进速度】

在第九前进速度挡位D9中，操作第二离合器C2和第一和第二制动器B1和B2。

结果，通过操作第二离合器C2，第三轴TM3与第二传动齿轮TF2连接。在这种状态中，将输入轴IS的扭矩输入给第二轴TM2，并且通过操作第一和第二制动器B1和B2，第一、第五轴TM1和TM5用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现第九前进速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

【倒挡速度】

在倒挡速度中，操作第一、第二以及第三制动器B1、B2以及B3。

结果，将输入轴IS的扭矩输入给第三轴TM3，并且通过操作第一、第二以及第三制动器B1、B2以及B3，第一、第五以及第九轴TM1、TM5以及TM9用作固定元件，从而通过相应轴的配合操作来实现倒挡速度，并且将换挡扭矩输出给与第八轴TM8连接的输出轴OS。

图2示出了在第一环形齿轮R1/第一太阳齿轮S1的齿轮比是1.60、第二环形齿轮R2/第二太阳齿轮S2的齿轮比是2.21、第三环形齿轮R3/第三太阳齿轮S3的齿轮比是2.42、第四环形齿轮R4/第四太阳齿轮S4的齿轮比是2.43，第一传动从动齿轮TF1b/第一传动驱动齿轮TF1a的齿轮比是1.0，并且第二传动从动齿轮TF2b/第二传动驱动齿轮TF2a的齿轮比是1.0的条件下计算的齿轮比。

图3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。

在根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系中，用于统一第二行星齿轮组PG2的第三离合器C3设置在第四轴TM4与第五轴TM5之间，如图1所示。然而，参考图3，在根据第二示例性实施方式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第二轴TM2与第四轴TM4之间。

结果，第二示例性实施方式与根据第一示例性实施方式的行星齿轮系的不同之处仅仅在于第三离合器C3的位置，但是保持相同的操作和功能，因此，不进一步详细描述。

图4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。

在根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系中，用于统一第二行星齿轮组PG2的第三离合器C3设置在第四轴TM4与第五轴TM5之间，如图1所示。然而，参考图4，在根据第三示例性实施方式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第二轴TM2与第五轴TM5之间。

结果，第三示例性实施方式与根据第一示例性实施方式的行星齿轮系的不同之处仅仅在于第三离合器C3的位置，但是保持相同的操作和功能，因此，不进一步详细描述。

图5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。

在根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系中，第二离合器C2设置在第三轴TM3与第二传动齿轮TF2之间，如图1所示。然而，参考图5，在根据第四示例性实施方式的行星齿轮系中，第二离合器C2设置在第二传动齿轮TF2与第七轴TM7之间。

结果，第四示例性实施方式与第一示例性实施方式的不同之处仅仅在于第二离合器C2的位置，但是将第三轴TM3的扭矩选择性传输给第七轴TM7的功能依然相同，因此，不进一步详细描述。

如上所述，根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系，通过组合四个行星齿轮组、两个个外部齿轮以及六个控制元件来实现至少九个前进速度和至少一个倒档速度，从而提供功率传送性能和耗油量的提高以及通过缩短自动变速器的长度来提高可安装性。

此外，根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系，除了三个行星齿轮组以外，还使用设置在输出轴OS上的外部齿轮的两个传动齿轮，因此，齿轮齿可以广泛地变化，以便容易实现最佳齿轮比并且容易符合相应车辆所要求的性能。

而且，根据本发明的各种实施方式的行星齿轮系，实现大于9.5的齿轮比范围，同时实现至少9个前进速度和至少一个倒档速度，从而尽可能增大发动机驱动效率。

此外，确保挡位的级比的线性度，同时通过高效率使挡位具有多个档数，从而可以提高驾驶性能，例如，在换挡之前和之后的加速度、发动机转速节奏感等。

为了在所附权利要求中方便解释和精确的定义，术语“上部”、“下部”、“内”、“外”、“上”、“下”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“前面”、“后面”、“背面”、“内”、“外”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”以及“向后”用于参考在图中显示的这种特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

为了说明和描述的目的，呈现本发明的具体示例性实施方式的以上描述。这些描述并非旨在具有详尽性或者将本发明限于所公开的精确形式，显然，鉴于以上教导内容，可以具有很多修改和变化。选择和描述示例性实施方式，以便解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域的技术人员构成并且使用本发明的各种示例性实施方式及其各种替换和修改。其目的在于，本发明的范围由其所附权利要求及其等同物限定。

Claims (19)

1.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：

第一行星齿轮组，包括第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；

第二行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件以及第六旋转元件；

第三行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件以及第九旋转元件；

第四行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件；

输入轴，与所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组一起安装在所述输入轴的外周缘上；

输出轴，与所述输入轴平行地设置并且与所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组一起安装在所述输出轴的外周缘上；

第一轴，与所述第一旋转元件连接；

第二轴，与所述第二旋转元件和所述第六旋转元件互连；

第三轴，与所述第三旋转元件连接并且与所述输入轴直接连接；

第四轴，与所述第四旋转元件连接；

第五轴，与所述第五旋转元件连接；

第六轴，与所述第七旋转元件和所述第十旋转元件连接并且与所述第四轴齿轮啮合；

第七轴，与所述第八旋转元件连接并选择性地与所述第三轴接合；

第八轴，与所述第九旋转元件和第十一旋转元件互连并且与输出轴直接连接；

第九轴，与所述第十二旋转元件连接；以及

传动齿轮，每个传动齿轮与所述第一轴、所述第二轴、所述第三轴、所述第四轴、所述第五轴、所述第六轴、所述第七轴、所述第八轴以及第九轴中的至少一个轴齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，

所述第一轴与变速器外壳选择性能连接；

所述第五轴与所述输入轴选择性能连接或者与所述变速器外壳选择性能连接；并且

所述第九轴与所述变速器外壳选择性能连接。

3.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包括作为第一旋转元件的第一太阳齿轮、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；

所述第二行星齿轮组包括作为第四旋转元件的第二太阳齿轮、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；

所述第三行星齿轮组包括作为第七旋转元件的第三太阳齿轮、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环形齿轮；并且

所述第四行星齿轮组包括作为第十旋转元件的第四太阳齿轮、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环形齿轮。

4.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，

在所述输出轴上，所述第一行星齿轮组朝向发动机侧设置并且所述第二行星齿轮组设置在所述发动机侧的相反侧上；并且

在所述输出轴上，所述第三行星齿轮组朝向所述发动机侧设置并且所述第四行星齿轮组设置在所述发动机侧的相反侧上。

5.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，所述传动齿轮包括：

第一传动齿轮，设置在所述第四轴与所述第六轴之间；以及

第二传动齿轮，设置在所述第三轴与所述第七轴之间。

6.根据权利要求5所述的行星齿轮系，其中，所述第二行星齿轮组通过在选择性能连接的所述第四旋转元件、所述第五旋转元件以及所述第六旋转元件之中的至少两个旋转元件而整体旋转。

7.根据权利要求6所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，设置在所述输入轴与所述第五轴之间；

第二离合器，设置在所述第三轴与所述第二传动齿轮之间；

第三离合器，设置在所述第四轴与所述第五轴之间；

第一制动器，设置在所述第一轴与变速器外壳之间；

第二制动器，设置在所述第五轴与所述变速器外壳之间；以及

第三制动器，设置在所述第九轴与所述变速器外壳之间。

8.根据权利要求6所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，设置在所述输入轴与所述第五轴之间；

第二离合器，设置在所述第三轴与所述第二传动齿轮之间；

第三离合器，设置在所述第四轴与所述第二轴之间；

第一制动器，设置在所述第一轴与所述变速器外壳之间；

第二制动器，设置在所述第五轴与所述变速器外壳之间；以及

第三制动器，设置在所述第九轴与所述变速器外壳之间。

9.根据权利要求6所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，设置在所述输入轴与所述第五轴之间；

第二离合器，设置在所述第三轴与所述第二传动齿轮之间；

第三离合器，设置在所述第二轴与所述第五轴之间；

第一制动器，设置在所述第一轴与所述变速器外壳之间；

第二制动器，设置在所述第五轴与所述变速器外壳之间；以及

第三制动器，设置在所述第九轴与所述变速器外壳之间。

10.根据权利要求6所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，设置在所述输入轴与所述第五轴之间；

第二离合器，设置在所述第七轴与所述第二传动齿轮之间；

第三离合器，设置在所述第四轴与所述第五轴之间；

第一制动器，设置在所述第一轴与所述变速器外壳之间；

第二制动器，设置在所述第五轴与所述变速器外壳之间；以及

第三制动器，设置在所述第九轴与所述变速器外壳之间。

11.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：

第一行星齿轮组，包括第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；

第二行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件以及第六旋转元件；

第三行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件以及第九旋转元件；

第四行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件；

输入轴，与所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组一起安装在所述输入轴的外周缘上；以及

输出轴，与所述输入轴平行地设置并且与所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组一起安装在所述输出轴的外周缘上，

其中，所述第一旋转元件与变速器外壳选择性能连接，

所述第二旋转元件与所述第六旋转元件直接连接，

所述第三旋转元件与所述输入轴直接连接，

所述第五旋转元件与所述输入轴和所述变速器外壳中的至少一个选择性能连接，

所述第七旋转元件和所述第十旋转元件彼此直接连接并且与所述第四旋转元件齿轮啮合，

所述第八旋转元件与所述第三旋转元件选择性齿轮啮合，

所述第九旋转元件和第十一旋转元件与所述输出轴直接连接，并且

所述第十二旋转元件与所述变速器外壳选择性能连接。

12.根据权利要求11所述的行星齿轮系，其中，

所述第一行星齿轮组包括作为第一旋转元件的第一太阳齿轮、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；

所述第二行星齿轮组包括作为第四旋转元件的第二太阳齿轮、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；

所述第三行星齿轮组包括作为第七旋转元件的第三太阳齿轮、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环形齿轮；并且

所述第四行星齿轮组包括作为第十旋转元件的第四太阳齿轮、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环形齿轮。

13.根据权利要求11所述的行星齿轮系，其中，

在所述输出轴上，所述第一行星齿轮组朝向发动机侧设置并且所述第二行星齿轮组设置在所述发动机侧的相反侧上；并且

在所述输出轴上，所述第三行星齿轮组朝向所述发动机侧设置并且所述第四行星齿轮组设置在所述发动机侧的相反侧上。

14.根据权利要求11所述的行星齿轮系，其中，所述第四旋转元件通过第一传动齿轮与所述第七旋转元件齿轮啮合，并且所述第三旋转元件通过第二传动齿轮与所述第八旋转元件选择性外部齿轮啮合。

15.根据权利要求14所述的行星齿轮系，其中，所述第二行星齿轮组通过在选择性能连接的所述第四旋转元件、所述第五旋转元件以及所述第六旋转元件之中的至少两个旋转元件而整体旋转。

16.根据权利要求15所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，选择性连接所述输入轴和所述第五旋转元件；

第二离合器，选择性连接所述第三旋转元件和所述第二传动齿轮；

第三离合器，选择性连接所述第四旋转元件和所述第五旋转元件；

第一制动器，选择性连接所述第一旋转元件和所述变速器外壳；

第二制动器，选择性连接所述第五旋转元件和所述变速器外壳；以及

第三制动器，选择性连接所述第十二旋转元件和所述变速器外壳。

17.根据权利要求15所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，选择性连接所述输入轴和所述第五旋转元件；

第二离合器，选择性连接所述第三旋转元件和所述第二传动齿轮；

第三离合器，选择性连接所述第四旋转元件和所述第六旋转元件；

第一制动器，选择性连接所述第一旋转元件和所述变速器外壳；

第二制动器，选择性连接所述第五旋转元件和所述变速器外壳；以及

第三制动器，选择性连接所述第十二旋转元件和所述变速器外壳。

18.根据权利要求15所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，选择性连接所述输入轴和所述第五旋转元件；

第二离合器，选择性连接所述第三旋转元件和所述第二传动齿轮选；

第三离合器，选择性连接所述第五旋转元件和所述第六旋转元件；

第一制动器，选择性连接所述第一旋转元件和所述变速器外壳；

第二制动器，选择性连接所述第五旋转元件和所述变速器外壳；以及

第三制动器，选择性连接所述第十二旋转元件和所述变速器外壳。

19.根据权利要求15所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，选择性连接所述输入轴和所述第五旋转元件；

第二离合器，选择性连接所述第八旋转元件和所述第二传动齿轮；

第三离合器，选择性连接所述第四旋转元件和所述第五旋转元件；

第一制动器，选择性连接所述第一旋转元件和所述变速器外壳；

第二制动器，选择性连接所述第五旋转元件和所述变速器外壳；以及

第三制动器，选择性连接所述第十二旋转元件和所述变速器外壳。