CN107939922A - 用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种行星齿轮系，其通过四个行星齿轮组、两个传动齿轮和六个控制元件的组合提供至少九个前进速度和至少一个倒挡速度，从而改善动力传递性能和燃料消耗，并且通过缩短自动变速器的行星齿轮系的长度来提高安装的简易性。

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2016年10月12日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0132411的韩国专利的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种自动变速器车辆。更特别地，本公开涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够使用最少数量的配置来实现九个前进速度，提高动力传递性能和燃料效率，并且通过减小行星齿轮系的长度来提高安装的简易性。

背景技术

近来，油价上涨已经引起高度竞争性努力以提高燃烧矿物燃料的车辆的燃料消耗。

为了改善自动变速器车辆中的燃料消耗，研究已经集中在通过具有用于变速器的更多变速挡位来同时提供更好的驾驶性和燃料消耗。

然而，增加自动变速器中的变速挡位的数量导致部件数量的增加，这导致较高的生产成本、较大的重量、降低的安装简易性以及降低的动力流效率。

因此，重要的是开发具有能够使用少量部件的最大化效率并且挡位数量增加的自动变速器车辆的行星齿轮系。

最近已经引入了八速自动变速器，并且正在研究用于能够实现更多变速挡位的自动变速器的行星齿轮系。

八个或更多个变速挡位的自动变速器通常包括三至四个行星齿轮组和五至六个控制元件(摩擦元件)，并且可能容易变长，从而降低安装的简易性。

有时尝试过平行地布置行星齿轮组或者使用爪形离合器代替湿式控制元件。然而，这种布置可能不能广泛应用，并且使用爪形离合器可能容易使变速感变差。

此外，最近的八速自动变速器通常显示出6.5至7.5水平的传动比跨度，这可能需要更好地改进燃料消耗。

因此，缩短自动变速器的行星齿轮组的长度而不恶化其性能将是有益的。

在该背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可包含不形成在本国对于本领域普通技术人员已知的现有技术信息。

发明内容

本公开提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，具有以下优点：通过四个行星齿轮组、两个外齿轮和六个控制元件的组合实现九个前进速度和一个倒挡速度，从而通过减小行星齿轮组的长度来提供动力传递性能和燃料消耗的改善，并提高安装的简易性。

此外，通过利用一组传动齿轮，可采用各种各样的齿轮齿(gear teeth)，从而更容易地获得最佳传动比并改善动力传递性能和燃料消耗。

根据示例实施例的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，其具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；输入轴，其在输入轴的外周上安装有第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；输出轴，其与输入轴平行设置，并在输出轴的外周上安装有第四行星齿轮组；第一轴，其与第一旋转元件连接；第二轴，其与第二旋转元件和第五旋转元件连接；第三轴，其与第三旋转元件和输入轴连接；第四轴，其与第四旋转元件连接；第五轴，其与第六旋转元件和第九旋转元件连接；第六轴，其与第七旋转元件连接；第七轴，其与第八旋转元件连接的；第八轴，其与第十旋转元件连接并通过外齿轮与第二轴连接；第九轴，其与第十一旋转元件和输出轴连接；以及第十轴，其与第十二旋转元件连接并通过外齿轮与第七轴连接。

第一轴可与第五轴选择性地连接，并与第六轴选择性地连接；第四轴可选择性地连接到变速器壳体；第五轴可选择性地连接到变速器壳体；并且第六轴可选择性地与输入轴连接。

第四行星齿轮组可通过选择性地连接第八轴、第九轴和第十轴中的两个轴而一体地旋转。

行星齿轮系可进一步包括：第一离合器，其布置在输入轴和第六轴之间；第二离合器，其布置在第一轴和第五轴之间；第三离合器，其布置在第一轴和第六轴之间；第四离合器，其布置在第八轴和第十轴之间；第一制动器，其布置在第五轴和变速器壳体之间；以及第二制动器，其布置在第四轴和变速器壳体之间。

行星齿轮系可进一步包括：第一离合器，其布置在输入轴和第六轴之间；第二离合器，其布置在第一轴和第五轴之间；第三离合器，其布置在第一轴和第六轴之间；第四离合器，其布置在第八轴和第九轴之间；第一制动器，其布置在第五轴和变速器壳体之间；以及第二制动器，其布置在第四轴和变速器壳体之间。

行星齿轮系可进一步包括：第一离合器，其布置在输入轴和第六轴之间；第二离合器，其布置在第一轴和第五轴之间；第三离合器，其布置在第一轴和第六轴之间；第四离合器，其布置在第九轴和第十轴之间；第一制动器，其布置在第五轴和变速器壳体之间；以及第二制动器，其布置在第四轴和变速器壳体之间。

第一行星齿轮组可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和作为第三旋转元件的第一环形齿轮。第二行星齿轮组可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行星架和作为第六旋转元件的第二环形齿轮。第三行星齿轮组可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和作为第九旋转元件的第三环形齿轮。第四行星齿轮组可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和作为第十二旋转元件的第四环形齿轮。

外齿轮可进一步包括：第一传动齿轮(transfer gear)，其包括与第二轴连接的第一传动主动齿轮和与第八轴连接从而与第一传动主动齿轮外齿轮啮合的第一传动从动齿轮；以及第二传动齿轮，其包括与第七轴连接的第二传动主动齿轮和与第十轴连接从而与第二传动主动齿轮外齿轮啮合的第二传动从动齿轮。

在根据本公开的行星齿轮系的示例实施例中，行星齿轮组布置在平行设置的输入轴和输出轴上，由此减小齿轮系的长度并提高安装的简易性。

在根据本公开的示例实施例的行星齿轮系中，可通过使用除了四个行星齿轮组的组合外的两个传动齿轮来实现九个前进速度和一个倒挡速度，从而提供各种各样的齿轮齿，以便容易地实现车辆的最佳传动比和期望的性能特性。

此外，示例行星齿轮系可实现大于9.5的传动比跨度，同时提供九个前进速度和一个倒挡速度，从而最大化发动机驱动效率。

此外，实现高效率多挡位化的变速挡位的同时确保变速挡位的级比(step ratio)的线性，因此能够提高诸如换挡前后的加速度的驾驶性、发动机转速节奏感等。

此外，在以下详细描述中直接或暗示地描述可从本公开的示例实施例获得或预期的效果。在下面的详细描述中描述从本公开的示例实施例预期的各种效果。

附图说明

图1是根据第一示例性实施例的行星齿轮系的示意图。

图2是根据提供九个前进驱动速度和一个倒挡速度的第一示例实施例的行星齿轮系中的各个变速挡位的各个控制元件的操作图。

图3是根据提供十个前进驱动速度和一个倒挡速度的第一示例实施例的行星齿轮系中的各个变速挡位的各个控制元件的操作图。

图4是根据第二示例实施例的行星齿轮系的示意图。

图5是根据第三示例实施例的行星齿轮系的示意图。

<符号说明>

PG1、PG2、PG3、PG4：第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组

S1、S2、S3、S4：第一太阳齿轮、第二太阳齿轮、第三太阳齿轮和第四太阳齿轮

PC1、PC2、PC3、PC4：第一行星架、第二行星架、第三行星架和第四行星架

R1、R2、R3、R4：第一环形齿轮、第二环形齿轮、第三环形齿轮和第四环形齿轮

IS：输入轴

OS：输出轴

B1、B2：第一制动器和第二制动器

C1、C2、C3、C4：第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器

TF1、TF2：第一传动齿轮和第二传动齿轮

TM1、TM2、TM3、TM4、TM5、TM6、TM7、TM8、TM9、TM10：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴、第九轴和第十轴

具体实施方式

在下文中参照附图更全面地描述根据本公开的示例实施例。如本领域技术人员将认识到的，描述的实施例可以各种不同的方式修改，而不脱离本发明的精神或范围。

附图和描述在本质上视为说明性的，而不是限制性的，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。

在下面的描述中，组件的名称划分为第一、第二等是为了区分彼此具有相同名称的组件，并且其顺序不受特别限制。

图1是根据第一示例实施例的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据第一示例实施例的行星齿轮系包括：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和第四行星齿轮组PG4；两个传动齿轮TF1和TF2；以及四个离合器C1、C2、C3和C4以及两个制动器B1和B2的控制元件。

输入轴IS是输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩转换器扭矩转换(传递)后输入到输入轴IS中。

输出轴OS是输出构件，并且与输入轴IS平行布置，通过差速设备将变换后的驱动扭矩输出到驱动轴。

第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3在输入轴IS的外周上，并形成主换挡组件。第二行星齿轮组PG2朝向发动机的第一侧设置，第三行星齿轮组PG3朝向发动机的第二侧设置，第一行星齿轮组PG1设置在第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3之间。

第四行星齿轮组PG4布置在与输入轴IS平行设置的输出轴OS的外周上，并形成辅助换挡组件。

在示例实施例中，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外接合的多个第一小齿轮P1的第一行星架PC1、以及与多个第一小齿轮P1内接合的第一环形齿轮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作为第三旋转元件N3。

在示例实施例中，第二行星齿轮组PG2是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳齿轮S2、支撑与第二太阳齿轮S2外接合的多个第二小齿轮P2的第二行星架PC2、以及与多个第二小齿轮P2内结合的第二环形齿轮R2。第二太阳齿轮S2用作第四旋转元件N4；第二行星架PC2用作第五旋转元件N5；并且第二环形齿轮R2用作第六旋转元件N6。

在示例实施例中，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外接合的多个第三小齿轮P3的第三行星架PC3、以及与多个第三小齿轮P3内接合的第三环形齿轮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；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、支撑与第四太阳齿轮S4外接合的多个第四小齿轮P4的第四行星架PC4、以及与多个第四小齿轮P4内接合的第四环形齿轮R4。第四太阳齿轮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；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和第三行星齿轮组PG3的布置中，通过七个轴TM1-TM7，第二旋转元件N2与第五旋转元件N5直接连接，第六旋转元件N6与第九旋转元件N9直接连接。

三个轴TM8至TM10连接到第四行星齿轮组PG4。

下面详细描述十个轴TM1至TM10。

十个轴TM1至TM10中的每一个可以是将输入轴和输出轴与行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的旋转元件直接地或选择性地互连的旋转构件，或者可以是将旋转元件与变速器壳体H直接地或选择性地互连以固定旋转元件的固定构件。

第一轴TM1与第一旋转元件N1(第一太阳齿轮S1)连接。

第二轴TM2与第二旋转元件N2(第一行星架PC1)和第五旋转元件N5(第二行星架PC2)连接。

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，从而始终用作输入元件。

第四轴TM4与第四旋转元件N4(第二太阳齿轮S2)连接，并且选择性地连接到变速器壳体H，从而选择性地用作固定元件。

第五轴TM5与第六旋转元件N6(第二环形齿轮R2)和第九旋转元件N9(第三环形齿轮R3)连接，与第一轴TM1选择性地连接，并且与变速器壳体H选择性地连接，从而选择性地用作固定元件。

第六轴TM6与第七旋转元件N7(第三太阳齿轮S3)连接，与第一轴TM1选择性地连接，并且与输入轴IS选择性地连接，从而选择性地用作输入元件。

第七轴TM7与第八旋转元件N8(第三行星架PC3)连接。

第八轴TM8与第十旋转元件N10(第四太阳齿轮S4)连接。

第九轴TM9与第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)连接，并且与输出轴OS直接连接，从而始终用作输出元件。

第十轴TM10与第十二旋转元件N12(第四环形齿轮R4)连接，并且与第八轴TM8选择性地连接。

在反向旋转中，两个传动齿轮TF1和TF2将来自具有第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3的主换挡组件的变换的扭矩传递到具有第四行星齿轮组PG4的辅助换挡组件。

第一传动齿轮TF1包括与第二轴TM2连接的第一传动主动齿轮TF1a和与第八轴TM8连接的第一传动从动齿轮TF1b，并且外齿轮啮合第二轴TM2和第八轴TM8。

第二传动齿轮TF2包括与第七轴TM7连接的第二传动主动齿轮TF2a和与第十轴TM10连接第二传动从动齿轮TF2b，并且外齿轮啮合第七轴TM7和第十轴TM10。

因此，由第一传动齿轮TF1和第二传动齿轮TF2连接的各个轴在相反的方向上旋转，并且可基于变速器所需速度比来预设第一传动齿轮TF1和第二传动齿轮TF2的传动比。

控制元件包括四个离合器C1、C2、C3和C4以及两个制动器B1和B2，并且按如下布置。

第一离合器C1布置在输入轴IS和第六轴TM6之间，使得输入轴IS和第六轴TM6可选择性地接合。

第二离合器C2布置在第一轴TM1和第五轴TM5之间，使得第一轴TM1和第五轴TM5可选择性地接合。

第三离合器C3布置在第一轴TM1和第六轴TM6之间，使得第一轴TM1和第六轴TM6可选择性地接合。

第四离合器C4布置在第八轴TM8和第十轴TM10之间，使得第八轴TM8和第十轴TM10可选择性地接合。

第一制动器B1布置在第五轴TM5和变速器壳体H之间，使得第五轴TM5可选择性地用作固定元件。

第二制动器B2布置在第四轴TM4和变速器壳体H之间，使得第四轴TM4可选择性地用作固定元件。

第四离合器C4选择性地连接与第四行星齿轮组PG4的各旋转元件连接的第八轴TM8、第九轴TM9和第十轴TM10中的两个，锁定第四行星齿轮组PG4，使得第四行星齿轮组PG4一体地旋转。

在示例实施例中，包括第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4以及第一制动器B1和第二制动器B2的各个控制元件可以是通过从液压控制设备提供的液压操作的液压摩擦装置。湿式多板液压摩擦装置通常用作控制元件，但是控制元件也可以是基于从电子控制单元设备提供的电信号操作的诸如爪形离合器、电动离合器、磁性离合器的摩擦装置。

图2是根据提供九个前进驱动速度和一个倒挡速度的第一示例实施例的行星齿轮系中的各个变速挡位的各个控制元件的操作图。

参照图2，示例的行星齿轮系通过操作四个离合器C1、C2、C3和C4以及两个制动器B1和B2之中的三个控制元件换挡。

在前进第一速度变速挡位D1中，第一离合器C1与第一制动器B1和第二制动器B2同时操作。因此，当输入轴IS通过第一离合器C1的操作与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩输入到主换挡组件中的第三轴TM3和第六轴TM6。此外，第五轴TM5和第四轴TM4通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作与第二行星齿轮组PG2一起用作固定元件，使得输入到第六轴TM6的扭矩被第三行星齿轮组PG3变换，然后通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在该构造中，在辅助换挡组件中，第八轴TM8通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作与第二轴TM2一起用作固定元件，从而在扭矩被第四行星齿轮组PG4变换后通过与第九轴TM9连接的输出轴OS输出输入到第十轴TM10的扭矩来接合前进第一速度。

在前进第二速度变速挡位D2中，在控制前进第一速度变速挡位D1时，释放第二制动器B2并接合第四离合器C4。因此，当输入轴IS通过第一离合器C1的操作与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩输入到主换挡组件中的第三轴TM3和第六轴TM6。另外，第五轴TM5通过第一制动器B1的操作而用作固定元件，使得输入到第六轴TM6的扭矩被第三行星齿轮组PG3变换，然后通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在该构造中，在辅助换挡组件中，第四行星齿轮组PG4的旋转元件通过第四离合器C4的操作一体地旋转，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS无变换地输出输入到第十轴TM10的变换后的扭矩来接合前进第二速度。

在前进第三速度变速挡位D3中，在控制前进第二速度变速挡位D2时，释放第四离合器C4并接合第二离合器C2。因此，当输入轴IS通过第一离合器C1的操作而与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩输入到第三轴TM3和第六轴TM6，并且第一轴TM1通过主换挡组件中的第二离合器C2的操作与第五轴TM5连接。

此时，第五轴TM5通过第一制动器B1的操作与第一轴TM1一起用作固定元件，使得输入到第六轴TM6的扭矩被第三行星齿轮组PG3变换，然后通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

另外，第一轴TM1通过第二离合器C2的操作用作固定元件，使得输入到第三轴TM3的扭矩被第一行星齿轮组PG1变换，然后通过与第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1输入到辅助换挡组件的第八轴TM8。

在该结构中，在辅助换挡组件中，输入到第八轴TM8和第十轴TM10的扭矩根据旋转速度差变换，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS输出变换后的扭矩来接合前进第三速度。

在前进第四速度变速挡位D4中，在控制前进第三速度变速挡位D3时，释放第一离合器C1并接合第四离合器C4。

因此，第一轴TM1通过主换挡组件中的第二离合器C2的操作与第五轴TM5连接。第五轴TM5通过第一制动器B1的操作与第一轴TM1一起用作固定元件，第一轴TM1通过第二离合器C2的操作用作固定元件，使得输入到第三轴TM3的扭矩被第一行星齿轮组PG1变换，然后通过与第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1输入到辅助换挡组件的第八轴TM8。

在该构造中，在辅助换挡组件中，第四行星齿轮组PG4的旋转元件通过第四离合器C4的操作一体地旋转，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS无变换地输出通过第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1输入到第八轴TM8的变换后的扭矩来接合前进第四速度。

在前进第五速度变速挡位D5中，在控制前进第四速度变速挡位D4时，释放第一制动器B1并接合第一离合器C1。因此，当输入轴IS通过第一离合器C1的操作与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩输入到第三轴TM3和第六轴TM6，并且第一轴TM1通过主换挡组件中的第二离合器C2的操作与第五轴TM5连接。

此时，第一轴TM1和第五轴TM5在主换挡组件中一起旋转，使得输入到第三轴TM3的扭矩被第一行星齿轮组PG1变换，然后通过与第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1输入到辅助换挡组件的第八轴TM8。

另外，输入到第六轴TM6的扭矩在主换挡组件中被第三行星齿轮组PG3变换，然后通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在这种情况下，在辅助换挡组件中，第四行星齿轮组PG4的旋转元件通过第四离合器C4的操作一体地旋转，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS无变换地输出输入到第八轴TM8和第十轴TM10的变换的扭矩来接合前进第五速度。

在前进第六速度变速挡位D6中，在控制前进第五速度变速挡位D5时，释放第二离合器C2并接合第三离合器C3。因此，当输入轴IS通过第一离合器C1的操作与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩输入到第三轴TM3和第六轴TM6，并且第一轴TM1通过第三离合器C3的操作与第六轴TM6连接，从而使第一行星齿轮组PG1在主换挡组件中一体地旋转。

此时，第一轴TM1和第六轴TM6在主换挡组件中一起旋转，使得输入到第三轴TM3的扭矩通过与第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1不变换地输入到辅助换挡组件的第八轴TM8。

另外，通过第六轴TM6输入到第一轴TM1的扭矩在主换挡组件中被第三行星齿轮组PG3变换，然后通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在该构造中，在辅助换挡组件中，第四行星齿轮组PG4的旋转元件通过第四离合器C4的操作一体地旋转，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS无变换地输出输入到第八轴TM8和第十轴TM10的变换后的扭矩来接合前进第六速度。

在前进第七速度变速挡位D7中，在控制前进第六速度变速挡位D6时，释放第四离合器C4并接合第二离合器C2。因此，当输入轴IS通过第一离合器C1的操作与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩输入到第三轴TM3和第六轴TM6，并且第一轴TM1通过第二离合器C2和第三离合器C3的操作与第五轴TM5和第六轴TM6连接，从而使第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2在主换挡组件中一体地旋转。

此时，第一轴TM1、第六轴TM6和第五轴TM5在主换挡组件中一起旋转，使得输入到第三轴TM3的扭矩在被第一行星齿轮组PG1变换后通过与第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1输入到辅助换挡组件的第八轴TM8，并且输入到第六轴TM6的扭矩在被第三行星齿轮组PG3变换后通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在该构造中，在辅助换挡组件中，输入到第八轴TM8和第十轴TM10的扭矩根据旋转速度差被第四行星齿轮组PG4变换，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS输出变换后的扭矩来接合前进第七速度。

在前进第八速度变速挡位D8中，在控制前进第七速度变速挡位D7时，释放第二离合器C2并接合第二制动器B2。因此，当输入轴IS通过第一离合器C1的操作与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩输入到第三轴TM3和第六轴TM6，并且第一轴TM1通过第三离合器C3的操作与第六轴TM6连接，从而使第一行星齿轮组PG1在主换挡组件中一体地旋转。

此时，第一轴TM1和第六轴TM6一起旋转，并且第四轴TM4用作主换挡组件中的固定元件，使得输入到第三轴TM3、第一轴TM1和第六轴TM6的扭矩被第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3变换，然后通过与第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1输入到辅助换挡组件的第八轴TM8，并且同时通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在该构造中，在辅助换挡组件中，输入到第八轴TM8和第十轴TM10的扭矩根据旋转速度差被第四行星齿轮组PG4变换，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS输出变换后的扭矩来接合前进第八速度。

在前进第九速度变速挡位D9中，在控制前进第八速度变速挡位D8时，释放第三离合器C3并接合第二离合器C2。因此，当输入轴IS通过第一离合器C1的操作与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩输入到第三轴TM3和第六轴TM6，并且第一轴TM1通过第二离合器C2的操作与第五轴TM5连接。

此时，第一轴TM1和第五轴TM5一起旋转，并且第四轴TM4用作主换挡组件中的固定元件，使得输入到第三轴TM3的扭矩在被第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2变换后通过与第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1输入到辅助换挡组件的第八轴TM8，并且输入到第六轴TM6的扭矩在被第三行星齿轮组PG3变换后通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在这种情况下，在辅助换挡组件中，输入到第八轴TM8和第十轴TM10的扭矩根据旋转速度差被第四行星齿轮组PG4变换，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS输出变换后的扭矩来接合前进第九速度。

在倒挡变速挡位REV中，第三离合器C3与第一制动器B1和第二制动器B2同时操作。因此，当第一轴TM1通过第三离合器C3的操作与第六轴TM6连接时，第五轴TM5和第四轴TM4通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作用作固定元件，从而固定整个第二行星齿轮组PG2。

此时，输入到第三轴TM3的扭矩在主换挡组件中被第一行星齿轮组PG1和第三行星齿轮组PG3变换，然后通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在这种情况下，在辅助换挡组件中，第八轴TM8通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作与第二轴TM2一起用作固定元件，从而在扭矩被第四行星齿轮组PG4变换后通过与第九轴TM9连接的输出轴OS输出输入到第十轴TM10的变换后的扭矩来接合倒挡速度。

图2是表示在第一环形齿轮R1与第一太阳齿轮S1的传动比为1.60；第二环形齿轮R2与第二太阳齿轮S2的传动比为2.71；第三环形齿轮R3与第三太阳齿轮S3的传动比为3.42；第四环形齿轮R4与第四太阳齿轮S4的传动比为1.63；第一传动从动齿轮TF1b到第一传动主动齿轮TF1a的传动比为1.10；并且第二传动从动齿轮TF2b与第二传动主动齿轮TF2a的传动比为0.84的条件下计算出的传动比的图。

图3是根据提供十个前进驱动速度和一个倒挡速度的第一示例实施例的行星齿轮系中的各个变速挡位的各个控制元件的操作图。

参照图3，根据第二示例实施例的行星齿轮系通过在各个变速挡位下操作第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4以及第一制动器B1和第二制动器B2之中的三个控制元件来提供十个前进速度和一个倒挡速度。

在该示例实施例中，前进第一速度变速挡位D1至前进第九速度变速挡位D9与对第一示例实施例先前的描述相同。前进第十速度变速挡位D10通过在控制前进第九速度变速挡位D9时释放第一离合器C1和接合第三离合器C3来接合。

如图3所示，在前进第十速度变速挡位D10中，在控制前进第九速度变速挡位D9时，释放第一离合器C1并接合第三离合器C3。因此，第一轴TM1、第六轴TM6和第五轴TM5在主换挡组件中一起旋转，并且第四轴TM4用作固定元件，使得输入到第三轴TM3的扭矩在被第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2变换后通过与第二轴TM2连接的第一传动齿轮TF1输入到辅助换挡组件的第八轴TM8，并且被第三行星齿轮组PG3变换的扭矩通过与第七轴TM7连接的第二传动齿轮TF2输入到辅助换挡组件的第十轴TM10。

在该构造中，在辅助换挡组件中，输入到第八轴TM8和第十轴TM10的扭矩根据旋转速度差被第四行星齿轮组PG4变换，从而通过与第九轴TM9连接的输出轴OS输出变换后的扭矩来接合前进第十速度。

图3是表示在第一环形齿轮R1与第一太阳齿轮S1的传动比为1.60；第二环形齿轮R2与第二太阳齿轮S2的传动比为2.71；第三环形齿轮R3与第三太阳齿轮S3的传动比为3.07；第四环形齿轮R4与第四太阳齿轮S4的传动比为1.63；第一传动从动齿轮TF1b与第一传动主动齿轮TF1a的传动比为0.84；并且第二传动从动齿轮TF2b与第二传动主动齿轮TF2a的传动比为0.67的条件下计算出的传动比的图。

图4是根据第二示例实施例的行星齿轮系的示意图。

参照图4，与图1的第四离合器C4设置在八轴TM8和第十轴TM10之间示例实施例相比，示例行星齿轮系被构造为使得第四离合器C4设置在第八轴TM8和第九轴TM9之间。虽然在第二实施例中第四离合器C4被不同地布置，但是一般操作和换挡模式相对于图1的相同。

图5是根据第三示例实施例的行星齿轮系的示意图。

关于图4，第四离合器C4的位置在第一、第二和第三实施例之间不同。参照图5，第四离合器C4设置在第九轴TM9和第十轴TM10之间。虽然在第二实施例中第四离合器C4被不同地布置，但是一般操作和换挡模式相对于图1的相同。

如上，根据示例实施例的行星齿轮系通过四个行星齿轮组、两个传动齿轮和六个控制元件的组合提供至少九个前进速度和至少一个倒挡速度，从而改善动力传递性能和燃料消耗，并且通过缩短自动变速器的长度来提高安装的简易性。

此外，根据示例实施例的行星齿轮系，除了采用三个行星齿轮组之外，还采用布置在输出轴OS上的外齿轮的两个传动齿轮，因此，齿轮齿可大量地变化，以便容易地实现最佳传动比并且为车辆提供期望的性能特性。

此外，在根据本发明的示例实施例的行星齿轮系中，可实现大于9.5的传动比跨度，同时实现至少九个前进速度和一个倒挡速度，从而最大化发动机驱动效率。

此外，实现高效率多挡位化的变速挡位的同时确保变速挡位的级比的线性，因此能够提高诸如换挡前后的加速度的驾驶性、发动机转速节奏感等。

虽然已经结合实际的示例实施例描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于公开的实施例，而是，相反地，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (17)

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，其具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；

第二行星齿轮组，其具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；

第三行星齿轮组，其具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；

第四行星齿轮组，其具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；

第一传动齿轮，其包括第一传动主动齿轮和第一传动从动齿轮；

第二传动齿轮，其包括第二传动主动齿轮和第二传动从动齿轮；

输入轴，在所述输入轴的外周上安装有所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组；以及

输出轴，其与所述输入轴平行设置，并且在所述输出轴的外周上安装有所述第四行星齿轮组，

其中：

所述第二旋转元件和所述第五旋转元件通过所述第一传动齿轮与所述第十旋转元件连接；

所述第三旋转元件与所述输入轴连接；

所述第八旋转元件通过所述第二传动齿轮与所述第十二旋转元件连接；并且

所述第十一旋转元件与所述输出轴连接。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一轴，其与所述第一旋转元件连接；

第二轴，其与所述第二旋转元件、所述第五旋转元件和所述第一传动主动齿轮连接；

第三轴，其与所述第三旋转元件和所述输入轴连接；

第四轴，其与所述第四旋转元件连接；

第五轴，其与所述第六旋转元件和所述第九旋转元件连接；

第六轴，其与所述第七旋转元件连接；

第七轴，其与所述第八旋转元件和所述第二传动主动齿轮连接；

第八轴，其与所述第十旋转元件和所述第一传动从动齿轮连接；

第九轴，其与所述第十一旋转元件和所述输出轴连接；以及

第十轴，其与所述第十二旋转元件和所述第二传动从动齿轮连接。

3.根据权利要求2所述的行星齿轮系，其中：

所述第一轴与所述第五轴选择性地连接，并与所述第六轴选择性地连接；

所述第四轴选择性地连接到变速器壳体；

所述第五轴选择性地连接到所述变速器壳体；并且

所述第六轴与所述输入轴选择性地连接。

4.根据权利要求3所述的行星齿轮系，其中所述第四行星齿轮组通过选择性地连接从所述第八轴、第九轴和第十轴中选择的两个轴来一体地旋转。

5.根据权利要求4所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，其布置在所述输入轴和所述第六轴之间；

第二离合器，其布置在所述第一轴和所述第五轴之间；

第三离合器，其布置在所述第一轴和所述第六轴之间；

第四离合器，其布置在所述第八轴和所述第十轴之间；

第一制动器，其布置在所述第五轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，其布置在所述第四轴和所述变速器壳体之间。

6.根据权利要求4所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，其布置在所述输入轴和所述第六轴之间；

第二离合器，其布置在所述第一轴和所述第五轴之间；

第三离合器，其布置在所述第一轴和所述第六轴之间；

第四离合器，其布置在所述第八轴和所述第九轴之间；

第一制动器，其布置在所述第五轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，其布置在所述第四轴和所述变速器壳体之间。

7.根据权利要求4所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，其布置在所述输入轴和所述第六轴之间；

第二离合器，其布置在所述第一轴和所述第五轴之间；

第三离合器，其布置在所述第一轴和所述第六轴之间；

第四离合器，其布置在所述第九轴和所述第十轴之间；

第一制动器，其布置在所述第五轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，其布置在所述第四轴和所述变速器壳体之间。

8.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和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齿轮、作为所述第五旋转元件的第二行星架和作为所述第六旋转元件的第二环形齿轮；

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齿轮、作为所述第八旋转元件的第三行星架和作为所述第九旋转元件的第三环形齿轮；

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齿轮、作为所述第十一旋转元件的第四行星架和作为所述第十二旋转元件的第四环形齿轮；

所述第一传动从动齿轮与所述第一传动主动齿轮外齿轮啮合；以及

所述第二传动从动齿轮与所述第二传动主动齿轮外齿轮啮合。

9.一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，其具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；

第二行星齿轮组，其具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；

第三行星齿轮组，其具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；

第四行星齿轮组，其具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；

输入轴，在所述输入轴的外周上安装有所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组；以及

输出轴，其与所述输入轴平行设置，并在所述输出轴的外周上安装有所述第四行星齿轮组，

其中所述第二旋转元件与所述第五旋转元件连接，

所述第三旋转元件与所述输入轴连接，

所述第四旋转元件选择性地连接到变速器壳体，

所述第六旋转元件与所述第九旋转元件连接并与所述变速器壳体选择性地连接，

所述第十旋转元件与所述第五旋转元件外齿轮啮合，

所述第十一旋转元件与所述输出轴连接，并且

所述第十二旋转元件与所述第八旋转元件外齿轮啮合。

10.根据权利要求9所述的行星齿轮系，其中：

所述输入轴与所述第七旋转元件选择性地连接；

所述第一旋转元件与所述第七旋转元件选择性地连接，并与所述第九旋转元件选择性地连接；并且

所述第十旋转元件与所述第十二旋转元件选择性地连接。

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，其布置在所述输入轴和所述第七旋转元件之间；

第二离合器，其布置在所述第一旋转元件和所述第九旋转元件之间；

第三离合器，其布置在所述第一旋转元件和所述第七旋转元件之间；

第四离合器，其布置在所述第十旋转元件和所述第十二旋转元件之间；

第一制动器，其布置在所述第六旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，其布置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

12.根据权利要求9所述的行星齿轮系，其中：

所述输入轴与所述第七旋转元件选择性地连接；

所述第一旋转元件与所述第七旋转元件选择性地连接，并与所述第九旋转元件选择性地连接；并且

所述第十旋转元件与所述第十一旋转元件选择性地连接。

13.根据权利要求12所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，其布置在所述输入轴和所述第七旋转元件之间；

第二离合器，其布置在所述第一旋转元件和所述第九旋转元件之间；

第三离合器，其布置在所述第一旋转元件和所述第七旋转元件之间；

第四离合器，其布置在所述第十旋转元件和所述第十一旋转元件之间；

第一制动器，其布置在所述第六旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，其布置在所述第四旋转元件和所述变速器壳体之间。

14.根据权利要求9所述的行星齿轮系，其中：

所述输入轴与所述第七旋转元件选择性地连接；

所述第一旋转元件与所述第七旋转元件选择性地连接，并与所述第九旋转元件选择性地连接；并且

所述第十一旋转元件与所述第十二旋转元件选择性地连接。

15.根据权利要求14所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一离合器，其布置在所述输入轴和所述第七旋转元件之间；

第二离合器，其布置在所述第一旋转元件和所述第九旋转元件之间；

第三离合器，其布置在所述第一旋转元件和所述第七旋转元件之间；

第四离合器，其布置在所述第十一旋转元件和所述第十二旋转元件之间；

第一制动器，其布置在所述第六旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，其布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9所述的行星齿轮系，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齿轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架和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齿轮、作为所述第五旋转元件的第二行星架和作为所述第六旋转元件的第二环形齿轮；

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齿轮、作为所述第八旋转元件的第三行星架和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齿轮、作为所述第十一旋转元件的第四行星架和作为所述第十二旋转元件的第四环形齿轮。

17.根据权利要求9所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一传动齿轮，其包括与所述第五旋转元件连接的第一传动主动齿轮和与所述第十旋转元件连接从而与第一传动主动齿轮外齿轮啮合的第一传动从动齿轮；以及

第二传动齿轮，其包括与所述第八旋转元件连接的第二传动主动齿轮和与所述第十二旋转元件连接从而与第二传动主动齿轮外齿轮啮合的第二传动从动齿轮。