CN107100968B - 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；输出轴，与输入轴平行布置并且第四行星齿轮组安装在输出轴的外周上；第一轴，选择性地用作固定元件；第二轴，直接与输入轴连接；第三轴；第四轴，选择性地与第二轴连接；第五轴；第六轴，选择性地与输出轴接合；第七轴，选择性地用作固定元件；第八轴，直接与输出轴连接；第九轴，与第五轴接合；以及两个传动齿轮，这两个传动齿轮中的每一个与上述轴中的一个轴齿轮啮合。

Description

用于车辆的自动变速器的行星齿轮系

相关申请的引证

本申请要求于2016年2月19日提交的韩国专利申请10-2016-0019793号的优先权，通过引证将其全部内容结合于本文以用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。

背景技术

最近油价的上涨引发了改善车辆燃料消耗的强烈竞争。

在这种意义上讲，已对自动变速器进行研究以通过实现更多变速档位级同时提供更好的驾驶性能并改善燃料消耗。

然而，为了实现自动变速器的更多变速档位级(shift stage)，通常要增加部件的数量，这可能使可安装性和/或功率流效率劣化并且可能增加生产成本和重量。

因此，为了最大限度地改善具有更多变速档位级的自动变速器的燃料消耗，重要的是通过较少数量的部件获得更好的效率。

在这方面，最近已引入八速自动变速器，并且实现更多变速档位级的自动变速器的行星齿轮系正在研究中。

八个以上变速档位级的自动变速器通常包括三个至四个行星齿轮组和五个至六个控制元件(摩擦元件)，并且可能容易变得冗长，因此使可安装性劣化。

在这方面，尝试了平行布置行星齿轮组或者采用爪形离合器代替湿式控制元件。然而，这样的布置可能不会得到广泛适用，并且使用爪形离合器可能容易使换档感觉劣化。

此外，近来八速自动变速器通常显示出6.5到7.5的水平的齿轮比跨度(span，范围)，这可能需要改善以获得更好的燃料消耗。

因此，有益的是，在不使性能劣化的前提下缩短自动变速器的长度。

在本发明部分的该背景部分中公开的信息仅用于增强对本发明的整体背景的理解并且不得被视为承认或任何形式地暗示该信息构成对于本领域技术人员而言已知的现有技术。

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，其优点在于通过四个行星齿轮组、两个外齿轮和五个控制元件的组合实现至少八个前进速度和至少一个倒档速度，从而提供动力传递性能和燃料消耗上的改进并且通过缩短长度来提高可安装性。

此外，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，其具有改变传动齿轮的齿轮齿的宽的可用范围，使得能够容易获得相应车辆的最佳齿轮比，从而改进动力传递性能并改善燃料消耗。

根据本发明的各个方面，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，第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、及第三行星齿轮组安装在输入轴的外周处；输出轴，与输入轴平行布置并且第四行星齿轮组安装在输出轴的外周上；第一轴，连接第一旋转元件和第六旋转元件并且选择性地用作固定元件；第二轴，与第二旋转元件连接并且直接与输入轴连接；第三轴，使第三旋转元件与第七旋转元件相互连接；第四轴，连接第四旋转元件和第九旋转元件并且选择性地与第二轴连接；第五轴，与第五旋转元件连接；第六轴，与第八旋转元件连接并选择性地与输出轴接合；第七轴，与第十旋转元件连接并选择性地用作固定元件；第八轴，与第十一旋转元件连接并直接与输出轴连接；第九轴，与第十二旋转元件连接并与第五轴接合；以及两个传动齿轮，两个传动齿轮中的每一个与这些轴中的一个轴齿轮啮合(gear mesh)。

第一行星齿轮组可以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行星架，以及作为第三旋转元件的第一环形齿轮；第二行星齿轮组可以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环形齿轮，以及作为第六旋转元件的第二行星架；第三行星齿轮组可以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环形齿轮；并且第四行星齿轮组可以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环形齿轮。

两个传动齿轮可以包括：第一传动齿轮，布置在第五轴与第九轴之间；以及第二传动齿轮，布置在第六轴与输出轴之间。

第七旋转元件、第八旋转元件、及第九旋转元件中的至少两个旋转元件可以选择性地连接，使得第七旋转元件、第八旋转元件、及第九旋转元件可以一体旋转。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，布置在第二轴与第四轴之间；第二离合器，布置在第三轴与第六轴之间；第三离合器，布置在第六轴与第二传动齿轮之间；第一制动器，布置在第一轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，布置在第二轴与第四轴之间；第二离合器，布置在第三轴与第四轴之间；第三离合器，布置在第六轴与第二传动齿轮之间；第一制动器，布置在第一轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，布置在第二轴与第四轴之间；第二离合器，布置在第四轴与第六轴之间；第三离合器，布置在第六轴与第二传动齿轮之间；第一制动器，布置在第一轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，布置在第二轴与第四轴之间；第二离合器，布置在第三轴与第六轴之间；第三离合器，布置在第二传动齿轮与输出轴之间；第一制动器，布置在第一轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间。

根据本发明的各个方面，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，第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、及第三行星齿轮组安装在输入轴的外周处；以及输出轴，与输入轴平行布置并且第四行星齿轮组安装在输出轴的外周上，其中第一旋转元件可以直接与第六旋转元件连接并且能选择性地与变速器壳体连接，第二旋转元件可以直接与输入轴连接，第三旋转元件可以直接与第七旋转元件连接，第四旋转元件可以直接与第九旋转元件连接，第五旋转元件可以与第十二旋转元件齿轮啮合，第八旋转元件可以选择性地与输出轴接合，第十旋转元件可以选择性地与变速器壳体连接，并且第十一旋转元件可以直接与输出轴连接。

第五旋转元件可以与第十二旋转元件齿轮啮合，并且第八旋转元件可以选择性地与输出轴齿轮啮合。

第二旋转元件可以选择性地与第四旋转元件连接，并且第七旋转元件可以选择性地与第八旋转元件连接。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性地连接第二旋转元件和第四旋转元件；第二离合器，选择性地连接第七旋转元件和第八旋转元件；第三离合器，选择性连接第八旋转元件和第二传动齿轮；第一制动器，选择性地连接第六旋转元件和变速器壳体；以及第二制动器，选择性地连接第十旋转元件和变速器壳体。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性地连接第二旋转元件和第四旋转元件；第二离合器，选择性地连接第七旋转元件和第八旋转元件；第三离合器，选择性地连接第二传动齿轮与输出轴；第一制动器，选择性地连接第六旋转元件和变速器壳体；以及第二制动器，选择性地连接第十旋转元件和变速器壳体。

第二旋转元件可以选择性地与第四旋转元件连接；并且第七旋转元件可以选择性地与第九旋转元件连接。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性连接第二旋转元件和第四旋转元件；第二离合器，选择性连接第七旋转元件和第九旋转元件；第三离合器，选择性连接第八旋转元件和第二传动齿轮；第一制动器，选择性地连接第六旋转元件和变速器壳体；以及第二制动器，选择性地连接第十旋转元件和变速器壳体。

第二旋转元件可以选择性地与第四旋转元件连接；并且第八旋转元件可以选择性地与第九旋转元件连接。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性地连接第二旋转元件和第四旋转元件；第二离合器，选择性地连接第八旋转元件和第九旋转元件；第三离合器，选择性地连接第八旋转元件和第二传动齿轮；第一制动器，选择性地连接第六旋转元件和变速器壳体；以及第二制动器，选择性地连接第十旋转元件和变速器壳体。

根据本发明的各实施方式的行星齿轮系，行星齿轮组分开布置在平行设置的输入轴和输出轴上，从而缩短长度并提高可安装性。

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之外可以通过采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，从而提供齿轮齿的广泛改变范围以便容易实现最佳齿轮比(gear ratio)并且容易满足相应车辆的所需性能。

此外，根据本发明各种实施方式的行星齿轮系，在实现至少八个前进速度和至少一个倒档速度时可以实现跨8.7以上的齿轮比，从而使发动机驱动效率最大化。

此外，在高效率地使变速档位级成为多个档位级时确保变速档位级的阶比(stepratio)的线性度，从而使得能够改进在换档前后的驾驶性能(诸如，加速度)、发动机转速节奏感等。

应当理解，本文所使用的术语“车辆(vehicle)”或者“车辆的(vehicular)”或者其他的类似术语包括广义的机动交通工具，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、大巴车、卡车、各种商用车辆的载客车辆，包括各种船只(boat)和船舶(ship)的水上交通工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插入式(plug-in，外接充电式)混合动力电动车辆、氢动力车辆、以及其他可替代的燃料车辆(例如，燃料从除石油以外的资源获得)。如本文中提及，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

本发明的方法和装置具有其他的特征和优点，这些其他的特征和优点将通过结合在本文中的附图和下文的具体实施方式部分而变得显而易见或者将在附图和具体实施方式部分中更详细地阐述，并且这些附图和具体实施方式部分一起用于解释本发明的一些原理。

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是根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系中相应变速档位级处的相应控制元件的工作图表。

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。

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。

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。

应理解的是，附图无需按比例地绘制，而是呈现对阐释本发明的基本原理的各个特征的一定程度简化的表示。在此公开的包括诸如特定尺寸、定向、位置以及形状的本发明的具体设计特征将部分地由具体预期应用和使用环境来确定。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的各个实施方式，本发明的实例在附图中示出并且在下文中进行描述。尽管将结合示例性实施方式对本发明进行描述，但是将理解的是，本说明并非旨在将本发明限制为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例，而且涵盖可包括在如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例。

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；两个传动齿轮TF1和TF2；以及三个离合器C1、C2、及C3与两个制动器B1和B2的控制元件。

输入轴IS是输入构件并且在通过扭矩转换器进行扭矩转换之后来自发动机的曲轴的扭矩输入到输入轴IS中。

输出轴OS是输出构件，并且通过差动装置将变换的驱动转矩输出至驱动轴，输出轴与输入轴IS平行布置。

第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、及第三行星齿轮组PG3布置在输入轴IS的外周并且形成主换档部。相对于定位在中央的第一行星齿轮组PG1，第三行星齿轮组PG3朝向发动机布置，并且第二行星齿轮组PG2朝向发动机的相对侧布置。

第四行星齿轮组PG4布置在与输入轴IS平行布置的输出轴OS的外周并且形成辅助换档部。

第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳轮S1、支撑与第一太阳轮S1外啮合的第一小齿轮P1的第一行星架PC1、以及与第一小齿轮P1内啮合的第一环形齿轮R1。第一太阳轮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，并且包括第二太阳轮S2、与第二小齿轮P2外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，其中第二小齿轮与第二太阳轮S2外啮合。第二太阳轮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，并且包括第三太阳轮S3、支撑与第三太阳轮S3外啮合的第三小齿轮P3的第三行星架PC3、以及与第三小齿轮P3内啮合的第三环形齿轮R3。第三太阳轮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，并且包括第四太阳轮S4、支撑与第四太阳轮S4外啮合的第四小齿轮P4的第四行星架PC4、以及与第四小齿轮P4内啮合的第四环形齿轮R4。第四太阳轮S4用作第十旋转元件N10，第四行星架PC4用作第十一旋转元件N11，并且第四环形齿轮R4用作第十二旋转元件N12。

在第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、以及第三行星齿轮组PG3的布置中，通过六个轴TM1至TM6，第一旋转元件N1直接与第六旋转元件N6连接，第三旋转元件N3直接与第七旋转元件N7连接，第四旋转元件N4直接与第九旋转元件N9连接。

三个轴TM7至TM9连接到第四行星齿轮组PG4。

在下文中对九个轴TM1至TM9进行详细地描述。

第一轴TM1使第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)与第六旋转元件N6(第二行星架PC2)相互连接，并且第一轴选择性地与变速器壳体H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)连接，并且第二轴直接与输入轴IS连接，从而连续用作输入元件。

第三轴TM3使第三旋转元件N3(第一环形齿轮R1)与第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)相互连接。

第四轴TM4使第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)与第九旋转元件N9(第三环形齿轮R3)相互连接，并且第四轴选择性地与第二轴TM2连接。

第五轴TM5与第五旋转元件N5(第二环形齿轮R2)连接。

第六轴TM6与第八旋转元件N8(第三行星架PC3)连接。

第七轴TM7与第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)连接，并且第七轴选择性地与变速器壳体H连接，从而选择性地用作固定元件。

第八轴TM8与第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)连接，第八轴直接与输出轴OS连接，因此连续用作输出元件，并且第八轴选择性地与第六轴TM6外齿轮啮合。

第九轴TM9与第十二旋转元件N12(第四环形齿轮R4)连接并且与第五轴TM5外齿轮啮合。

两个传动齿轮TF1和TF2将具有第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、及第三行星齿轮组PG3的主换档部的变换的扭矩反向旋转地传递至具有第四行星齿轮组PG4的辅助换档部。

第一传动齿轮TF1包括直接与第五轴TM5连接的第一传动驱动齿轮TF1a和直接与第九轴TM9连接的第一传动从动齿轮TF1b，并且第一传动齿轮与第五轴TM5和第九轴TM9外齿轮啮合。

第二传动齿轮TF2包括选择性地与第六轴TM6连接的第二传动驱动齿轮TF2a以及直接与输出轴OS连接的第二传动从动齿轮TF2b，并且第二传动齿轮选择性地与第六轴TM6和输出轴OS外齿轮啮合。

因此，通过第一传动齿轮TF1和第二传动齿轮TF2连接的相应轴在相反的方向上旋转，并且考虑变速器所需的速度比可以预先设定第一传动齿轮TF1和第二传动齿轮TF2的齿轮比。

控制元件包括三个离合器C1、C2、及C3和两个制动器B1和B2，并且布置如下。

第一离合器C1布置在第二轴TM2与第四轴TM4之间，使得第二轴TM2和第四轴TM4可以选择性地成为一个整体。

第二离合器C2布置在第三轴TM3与第六轴TM6之间，使得第三轴TM3和第六轴TM6可以选择性地成为一个整体。

第三离合器C3布置在第六轴TM6与第二传动齿轮TF2之间，使得第六轴TM6和第二传动齿轮TF2可以选择性地成为一个整体。

第一制动器B1布置在第一轴TM1与变速器壳体H之间使得第一轴TM1可以选择性地用作固定元件。

第二制动器B2布置在第七轴TM7与变速器壳体H之间使得第七轴TM7可以选择性地用作固定元件。

这里，第二离合器C2选择性连接与第三行星齿轮组PG3连接的第三轴TM3、第四轴TM4、及第六轴TM6中的两个轴，使得第三行星齿轮组PG3可以通过第二离合器C2的操作一体旋转。

可以将第一离合器C1、第二离合器C2、及第三离合器C3与第一制动器B1和第二制动器B2的控制元件实现为通过液压摩擦地接合的液压摩擦装置。

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相应变速档位级处的相应控制元件的工作图表。

参照图2，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系通过操作三个离合器C1、C2、及C3和两个制动器B1和B2中的三个控制元件实现换档。

[第一前进速度]

在第一前进速度变速档位级D1中，操作第一离合器C1及第一制动器B1和第二制动器B2。

因此，在主换档部中，通过第一离合器C1的操作，第二轴TM2与第四轴TM4连接。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二轴TM2。

此外，通过第一制动器B1的操作，第一轴TM1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现换档并且通过第五轴TM5将变换的扭矩输出至辅助换档部的第九轴TM9。

在辅助换档部中，通过第二制动器B2的操作，第七轴TM7用作固定元件。在这种状态下，扭矩输入至第九轴TM9，从而实现第一前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴TM8连接的输出轴OS。

[第二前进速度]

在第二前进速度变速档位级D2中，操作第二离合器C2及第一制动器B1和第二制动器B2。

因此，在主换档部中，通过第二离合器C2的操作，第三轴TM3与第六轴TM6连接，并且因此第三行星齿轮组PG3一体旋转。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二轴TM2。

此外，通过第一制动器B1的操作，第一轴TM1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现换档并且通过第五轴TM5将变换的扭矩输出至辅助换档部的第九轴TM9。

然后，在辅助的换档部中，通过第二制动器B2的操作，第七轴TM7用作固定元件。在这种状态下，扭矩输入至第九轴TM9，从而实现了第二前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴TM8连接的输出轴OS。

[第三前进速度]

在第三前进速度变速档位级D3中，操作第一离合器C1和第二离合器C2及第二制动器B2。

因此，在主换档部中，通过第一离合器C1的操作，第二轴TM2与第四轴TM4连接，通过第二离合器C2的操作，第三轴TM3与第六轴TM6连接，并且因此第三行星齿轮组PG3一体旋转。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二轴TM2，从而通过相应轴的共同操作实现换档并且通过第五轴TM5将变换的扭矩输出至辅助换档部的第九轴TM9。

然后，在辅助换档部中，通过第二制动器B2的操作，第七轴TM7用作固定元件。在这种状态下，扭矩输入至第九轴TM9，从而实现第三前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴TM8连接的输出轴OS。

[第四前进速度]

在第四前进速度变速档位级D4中，操作第二离合器C2和第三离合器C3及第二制动器B2。

因此，在主换档部中，通过第二离合器C2的操作，第三轴TM3与第六轴TM6连接，并且因此第三行星齿轮组PG3一体旋转。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二轴TM2。

此外，通过第三离合器C3的操作，第六轴TM6与输出轴OS外接合，并且第五轴TM5与第九轴TM9外接合。在这种状态下，通过第二制动器B2的操作，第七轴TM7用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现第四前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴TM8连接的输出轴OS。

[第五前进速度]

在第五前进速度变速档位级D5中，操作第一离合器C1和第三离合器C3及第二制动器B2。

因此，在主换档部中，通过第一离合器C1的操作，第二轴TM2与第四轴TM4连接。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二轴TM2。

此外，通过第三离合器C3的操作，第六轴TM6与输出轴OS外接合；并且第五轴TM5与第九轴TM9外接合。在这种状态下，通过第二制动器B2的操作，第七轴TM7用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现第五前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴TM8连接的输出轴OS。

[第六前进速度]

在第六前进速度D6中，操作第一离合器C1、第二离合器C2、及第三离合器C3。

因此，在主换档部中，通过第一离合器C1的操作将第二轴TM2与第四轴TM4连接，通过第二离合器C2的操作将第三轴TM3与第六轴TM6连接，并且因此第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、及第三行星齿轮组PG3一体旋转。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二输入轴TM2。

然后，输入轴IS的扭矩以输入的那样通过第五轴TM5和第六轴TM6被传递至辅助换档部的第九轴TM9和输出轴OS，并且然后通过与第八轴TM8连接的输出轴OS输出。

由于操作第三离合器C3，第六轴TM6的扭矩可以传递至输出轴OS。

[第七前进速度]

在第七前进速度变速档位级D7中，操作第一离合器C1和第三离合器C3及第一制动器B1。

因此，在换档部中，通过第一离合器C1的操作，第二轴TM2与第四轴TM4连接。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二轴TM2，并且通过第一制动器B1的操作，第一轴TM1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现换档并且通过第五轴TM5和第六轴TM6将变换的扭矩输出至第九轴TM9和输出轴OS。

在辅助换档部中，输入至第九轴TM9和输出轴OS的旋转速度不同，从而实现第七前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴TM8连接的输出轴OS。

由于操作第三离合器C3，第六轴TM6的扭矩可以传递至输出轴OS。

[第八前进速度]

在第八前进速度变速档位级D8中，操作第二离合器C2和第三离合器C3及第一制动器B1。

因此，在主换挡部中，通过第二离合器C2的操作，第三轴TM3与第六轴TM6连接，并且因此第三行星齿轮组PG3一体旋转。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二轴TM2，并且通过第一制动器B1的操作，第一轴TM1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现换档并且通过第五轴TM5和第六轴TM6将变换的扭矩输出至第九轴TM9和输出轴OS。

在辅助换档部中，输入至第九轴TM9和输出轴OS的旋转速度不同，从而实现第八前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴TM8连接的输出轴OS。

由于操作第三离合器C3，第六轴TM6的扭矩可以传递至输出轴OS。

[倒档速度]

在倒档速度REV中，操作第三离合器C3以及第一制动器B1和第二制动器B2。

因此，通过第三离合器C3的操作，第六轴TM6与输出轴OS外接合；并且第五轴TM5与第九轴TM9外接合。在这种状态下，输入轴IS的扭矩输入至第二轴TM2，并且通过第一制动器B1的操作，第一轴TM1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现倒档速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴TM8连接的输出轴OS。

图2示出了在第一环形齿轮R1/第一太阳轮S1的齿轮比是1.74，第二环形齿轮R2/第二太阳轮S2的齿轮比是2.31，第三环形齿轮R3/第三太阳轮S3的齿轮比是1.73，第四环形齿轮R4/第四太阳轮S4的齿轮比是2.00，第一传动从动齿轮TF1b/第一传动驱动齿轮TF1a的齿轮比是2.60，以及第二传动从动齿轮TF2b/第二传动驱动齿轮TF2a的齿轮比是2.00的条件下计算的齿轮比(传动比)。

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。

如在图1中示出的，根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系，用于使第三行星齿轮组PG3成一体的第二离合器C2布置在第三轴TM3与第六轴TM6之间。然而，参照图3，根据第二示例性实施方式，第二离合器C2布置在行星齿轮系中的第三轴TM3与第四轴TM4之间。

因此，第二示例性实施方式示出相同的功能和操作，而与第一示例性实施方式不同之处仅仅是第二离合器C2的位置。

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。

如在图1中示出的，根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系，用于使第三行星齿轮组PG3成一体的第二离合器C2布置在第三轴TM3与第六轴TM6之间。然而，参照图4，根据第三示例性实施方式，第二离合器C2布置在行星齿轮系中的第四轴TM4与第六轴TM6之间。

因此，第三示例性实施方式示出相同的功能和操作，而与第一示例性实施方式不同之处仅仅是第二离合器C2的位置。

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。

如在图1中示出的，根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系，第三离合器C3布置在第六轴TM6与第二传动齿轮TF2之间。然而，参照图5，根据第四示例性实施方式，第三离合器C3布置在第二传动齿轮TF2与输出轴OS之间。

因此，第四示例性实施方式示出将第六轴TM6的扭矩选择性地传递至输出轴OS的相同的功能和操作，而与第一示例性实施方式的不同之处仅仅是第三离合器C3的位置。

如上所述，根据本发明的各实施方式的行星齿轮系，可以通过四个行星齿轮组、两个传动齿轮、及五个控制元件的组合实现至少八个前进速度和至少一个倒档速度，从而提供动力传递性能和燃料消耗上的改进并且通过缩短自动变速器的长度提高可安装性。

此外，根据本发明的各实施方式的行星齿轮系，除了四个行星齿轮组之外还采用布置在输出轴OS上的外齿轮的两个传动齿轮，并且因此，可以广泛地改变齿轮齿以便容易实现最佳齿轮比并容易满足相应车辆的所需性能。

此外，根据本发明各实施方式的行星齿轮系，可以在实现至少八个前进速度和至少一个倒档速度的同时实现8.7以上的齿轮比跨度，从而使发动机驱动效率最大化。

此外，在高效率地使变速档位级成为多个档位级的同时确保变速档位级的阶比的线性度，从而使得能够改进在换档前后的驾驶性能(诸如，加速度)、发动机转速节奏感等。

为了说明和描述的目的，已经呈现了本发明的特定示例性实施方式的上述描述。它们并非旨在是穷举的或者将本发明限制于所公开的确切形式，并且显然，根据上述教导，可进行许多修改和变型。选出并描述了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，从而使本领域其他技术人员能够做出并利用本发明的各种示例性实施方式以及本发明的各种替换和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (16)

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，所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、及所述第三行星齿轮组安装在所述输入轴的外周处；

输出轴，与所述输入轴平行布置并且所述第四行星齿轮组安装在所述输出轴的外周上；

第一轴，连接所述第一旋转元件和所述第六旋转元件并且选择性地用作固定元件；

第二轴，与所述第二旋转元件连接并且直接与所述输入轴连接；

第三轴，使所述第三旋转元件与所述第七旋转元件相互连接；

第四轴，连接所述第四旋转元件和所述第九旋转元件并且选择性地与所述第二轴连接；

第五轴，与所述第五旋转元件连接；

第六轴，与所述第八旋转元件连接并选择性地与所述输出轴接合；

第七轴，与所述第十旋转元件连接并选择性地用作固定元件；

第八轴，与所述第十一旋转元件连接并直接与所述输出轴连接；

第九轴，与所述第十二旋转元件连接并与所述第五轴接合；以及

两个传动齿轮，所述两个传动齿轮中的每一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、所述第八轴和所述第九轴中的一个轴齿轮啮合，

其中，

所述第一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；

所述第二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；

所述第三行星齿轮组包括作为所述第七旋转元件的第三太阳轮、作为所述第八旋转元件的第三行星架、以及作为所述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所述第十旋转元件的第四太阳轮、作为所述第十一旋转元件的第四行星架、以及作为所述第十二旋转元件的第四环形齿轮。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，所述两个传动齿轮包括：

第一传动齿轮，布置在所述第五轴与所述第九轴之间；以及

第二传动齿轮，布置在所述第六轴与所述输出轴之间。

3.根据权利要求2所述的行星齿轮系，其中所述第七旋转元件、所述第八旋转元件、及所述第九旋转元件中的至少两个旋转元件能选择地连接，使得所述第七旋转元件、所述第八旋转元件、及所述第九旋转元件一体旋转。

4.根据权利要求3所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，布置在所述第二轴与所述第四轴之间；

第二离合器，布置在所述第三轴与所述第六轴之间；

第三离合器，布置在所述第六轴与所述第二传动齿轮之间；

第一制动器，布置在所述第一轴与变速器壳体之间；以及

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间。

5.根据权利要求3所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，布置在所述第二轴与所述第四轴之间；

第二离合器，布置在所述第三轴与所述第四轴之间；

第三离合器，布置在所述第六轴与所述第二传动齿轮之间；

第一制动器，布置在所述第一轴与变速器壳体之间；以及

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间。

6.根据权利要求3所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，布置在所述第二轴与所述第四轴之间；

第二离合器，布置在所述第四轴与所述第六轴之间；

第三离合器，布置在所述第六轴与所述第二传动齿轮之间；

第一制动器，布置在所述第一轴与变速器壳体之间；以及

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间。

7.根据权利要求3所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，布置在所述第二轴与所述第四轴之间；

第二离合器，布置在所述第三轴与所述第六轴之间；

第三离合器，布置在所述第二传动齿轮与所述输出轴之间；

第一制动器，布置在所述第一轴与变速器壳体之间；以及

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间。

8.一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，所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、及所述第三行星齿轮组安装在所述输入轴的外周处；以及

输出轴，与所述输入轴平行布置并且所述第四行星齿轮组安装在所述输出轴的外周上，所述输入轴和所述输出轴通过第一传动齿轮和第二传动齿轮传输扭矩，

其中所述第一旋转元件直接与所述第六旋转元件连接并且选择性地与变速器壳体连接，

所述第二旋转元件直接与所述输入轴连接，

所述第三旋转元件直接与所述第七旋转元件连接，

所述第四旋转元件直接与所述第九旋转元件连接，

所述第五旋转元件与所述第十二旋转元件齿轮啮合，

所述第八旋转元件选择性地与所述输出轴接合，

所述第十旋转元件能选择性地与所述变速器壳体连接，并且

所述第十一旋转元件直接与所述输出轴连接，

其中，

所述第一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；

所述第三行星齿轮组包括作为所述第七旋转元件的第三太阳轮，作为所述第八旋转元件的第三行星架、以及作为所述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所述第十旋转元件的第四太阳轮、作为所述第十一旋转元件的第四行星架、以及作为所述第十二旋转元件的第四环形齿轮。

9.根据权利要求8所述的行星齿轮系，其中所述第五旋转元件与所述第十二旋转元件齿轮啮合，并且所述第八旋转元件选择性地与所述输出轴齿轮啮合。

10.根据权利要求8所述的行星齿轮系，其中

所述第二旋转元件能选择性地与所述第四旋转元件连接；并且

所述第七旋转元件能选择性地与所述第八旋转元件连接。

11.根据权利要求10所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，选择性地连接所述第二旋转元件和所述第四旋转元件；

第二离合器，选择性地连接所述第七旋转元件和所述第八旋转元件；

第三离合器，选择性地连接所述第八旋转元件和所述第二传动齿轮；

第一制动器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述变速器壳体；以及

第二制动器，选择性地连接所述第十旋转元件和所述变速器壳体。

12.根据权利要求10所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，选择性地连接所述第二旋转元件和所述第四旋转元件；

第二离合器，选择性地连接所述第七旋转元件和所述第八旋转元件；

第三离合器，选择性地连接所述第二传动齿轮与所述输出轴；

第一制动器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述变速器壳体；以及

第二制动器，选择性地连接所述第十旋转元件和所述变速器壳体。

13.根据权利要求8所述的行星齿轮系，其中

所述第二旋转元件选择性地与所述第四旋转元件连接；并且

所述第七旋转元件选择性地与所述第九旋转元件连接。

14.根据权利要求13所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，选择性地连接所述第二旋转元件和所述第四旋转元件；

第二离合器，选择性地连接所述第七旋转元件和所述第九旋转元件；

第三离合器，选择性地连接所述第八旋转元件和所述第二传动齿轮；

第一制动器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述变速器壳体；以及

第二制动器，选择性地连接所述第十旋转元件和所述变速器壳体。

15.根据权利要求8所述的行星齿轮系，其中

所述第二旋转元件选择性地与所述第四旋转元件连接；并且

所述第八旋转元件选择性地与所述第九旋转元件连接。

16.根据权利要求15所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，选择性连接所述第二旋转元件和所述第四旋转元件；

第二离合器，选择性连接所述第八旋转元件和所述第九旋转元件；

第三离合器，选择性连接所述第八旋转元件和所述第二传动齿轮；

第一制动器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述变速器壳体；以及

第二制动器，选择性地连接所述第十旋转元件和所述变速器壳体。

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