CN108223717A - 用于车辆自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于车辆自动变速器的行星齿轮系，其中九个前进挡和一个倒挡通过自动变速器的行星齿轮系来实现，该行星齿轮系包括具有设置在输入轴上的三个行星齿轮组的主换挡部、具有设置在输出轴上的一个行星齿轮组的辅助换挡部、分别与四个行星齿轮组的相应旋转元件连接的十个轴以及分别在主换挡部和辅助换挡部之间形成外齿轮啮合的两个传动齿轮。

Description

用于车辆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12月14日提交的申请号为10-2016-0170766的韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的自动变速器。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且不会构成现有技术。

近来，油价的上涨导致对提高车辆的燃料效率的更多竞争。

在这种意义上，已经开展关于自动变速器的研究，以通过实现更多挡位来同时提供更好的驾驶性能和燃料消耗。

为了实现用于自动变速器的更多挡位，通常增加部件的数量，这可能导致可安装性、生产成本、重量和/或功率流动效率变差。

因此，为了利用具有减少的部件数量的更多挡位来提高自动变速器的燃料效率，已经开发能够使自动变速器实现更多挡位的行星齿轮系。

我们已经发现，由于用于八个或更多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接合元件(摩擦元件)，所以变速器可能容易变长，从而导致可安装性变差。

在本背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景技术的理解，因此它可以包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开提供一种车辆自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系通过四个行星齿轮组、两个外齿轮和六个接合元件的组合实现至少九个前进挡和至少一个倒挡的优点，从而改善了动力传递性能和燃料消耗并且通过减小长度来改善可安装性。

另外，传动齿轮的变化的齿轮齿的宽的可用范围能够容易地获得各自车辆的期望齿轮比，由此改善动力传递性能和燃料消耗。

在本公开的一个形式中，行星齿轮系包括：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，第一外啮合齿轮组和第二外啮合齿轮组，输入轴和输出轴。第一行星齿轮组形成第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件。第二行星齿轮组形成第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件。第三行星齿轮组形成第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件。第四行星齿轮组形成第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件。第一外啮合齿轮组形成第十三旋转元件和第十四旋转元件。第二外啮合齿轮组形成第十五旋转元件和第十六旋转元件。输入轴与第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组同轴设置。输出轴与输入轴平行设置并与第四行星齿轮组同轴设置。第一旋转元件和第七旋转元件通过第二外啮合齿轮组与第十旋转元件连接。第二旋转元件与输入轴固定连接。第十二旋转元件与变速器壳体选择性地连接。第三旋转元件与第十一旋转元件选择性地外接合，该第十一旋转元件与输出轴固定连接。

示例性的齿轮系可以进一步包括第一轴至第十轴。第一轴可以与第一旋转元件和第七旋转元件固定连接。第二轴可以与第二旋转元件、第五旋转元件和输入轴固定地连接。第三轴可以与第三旋转元件固定连接并与第十三旋转元件连接。第四轴可以与第四旋转元件固定连接，并与变速器壳体固定连接。第五轴可以与第六旋转元件固定连接。第六轴可以与第八旋转元件固定连接并与第五轴选择性地连接。第七轴可以与第九旋转元件固定连接，与第五轴选择性地连接，并与变速器壳体选择性地连接。第八轴可以与第十旋转元件固定连接并且与第一轴外齿轮啮合。第九轴可以与第十一旋转元件固定连接，与第三轴选择性地外接合，并与输出轴固定连接。第十轴可以与第十二旋转元件固定连接并与变速器壳体选择性地连接。

在示例性的形式中，第一轴、第六轴和第七轴中的两个轴可以选择性地相互连接，使得当两个轴连接地操作时，第三行星齿轮组整体地旋转。

示例性的齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在第二轴与第七轴之间；第二离合器，设置在第一轴与第六轴之间；第三离合器，设置在第九轴与第十四旋转元件之间；第四离合器，设置在第五轴与第六轴之间；第一制动器，设置在第七轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，设置在第十轴与变速器壳体之间。

在一种形式中，示例性齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在第二轴与第七轴之间；第二离合器，设置在第一轴与第七轴之间；第三离合器，设置在第九轴与第十四旋转元件之间；第四离合器，设置在第五轴与第六轴之间；第一制动器，设置在第七轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，设置在第十轴与变速器壳体之间。

在另一种形式中，示例性齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在第二轴与第七轴之间；第二离合器，设置在第六轴与第七轴之间；第三离合器，设置在第九轴与第十四旋转元件之间；第四离合器，设置在第五轴与第六轴之间；第一制动器，设置在第七轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，设置在第十轴与变速器壳体之间。

示例性的齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在第二轴与第七轴之间；第二离合器，设置在第一轴与第六轴之间；第三离合器，设置在第三轴与第十三旋转元件之间；第四离合器，设置在第五轴与第六轴之间；第一制动器，设置在第七轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，设置在第十轴与变速器壳体之间。

示例性的齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在第二轴与第七轴之间；第二离合器，设置在第一轴与第七轴之间；第三离合器，设置在第三轴与第十三旋转元件之间；第四离合器，设置在第五轴与第六轴之间；第一制动器，设置在第七轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，设置在第十轴与变速器壳体之间。

示例性的齿轮系可以进一步包括：第一离合器，设置在第二轴与第七轴之间；第二离合器，设置在第六轴与第七轴之间；第三离合器，设置在第三轴与第十三旋转元件之间；第四离合器，设置在第五轴与第六轴之间；第一制动器，设置在第七轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，设置在第十轴与变速器壳体之间。

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、作为第三旋转元件的第一齿圈。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行星架以及作为第六旋转元件的第二齿圈。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齿圈。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齿圈。

第一行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组。第二行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组。第三行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组。第四行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组。

根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，行星齿轮组被分开地设置在平行设置的输入轴和输出轴上，从而缩短长度并且提高可安装性。

根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，至少八个前进挡和至少一个倒挡可以通过采用除行星齿轮组的组合之外的两个外啮合的传动齿轮来实现，从而提供宽范围的变化的齿轮齿数以便容易地实现期望的齿轮比并容易地符合各个车辆的期望性能。

另外，根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，可以获得高于9.7的齿轮比跨距(gear ratio span)，同时实现至少九个前进挡和至少一个倒挡，从而增大发动机驱动效率。

另外，确保挡位的级比的线性度，同时以高效率对挡位进行多级换挡，从而可以提高驾驶性能，例如换挡前后的加速度，发动机速度的节奏感等。

此外，在下面的具体实施例中直接或暗示性地描述可以从本公开的示例性形式获得或预期的效果。也就是说，将在下面的具体实施例中描述从本公开的示例性形式预期的各种效果。

其他应用领域从本文提供的描述将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例旨在仅用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了能够很好地理解本公开，现在将参照附图通过举例的方式描述本公开的各种形式，其中：

图1是根据本公开的第一示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图2是根据本公开的第一示例性形式的行星齿轮系中的各挡位的各个接合元件的操作图表；

图3是根据本公开的第二示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图4是根据本公开的第三示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图5是根据本公开的第四示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图6是根据本公开的第五示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图7是根据本公开的第六示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图8是根据本公开的第七示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图9是根据本公开的第八示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图10是根据本公开的第九示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图11是根据本公开的第十示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图12是根据本公开的第十一示例性形式的行星齿轮系的示意图；以及

图13是根据本公开的第十二示例性形式的行星齿轮系的示意图。

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

附图标记

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：第一太阳轮、第二太阳轮、第三太阳轮和第四太阳轮

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：第一齿圈、第二齿圈、第三齿圈和第四齿圈

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

在下文中将参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出本公开的示例性形式。如本领域技术人员将认识到，所描述的形式可以在全部都不脱离本公开的精神或范围的情况下以各种不同的方式进行修改。

附图和描述在本质上将被认为是说明性的而不是限制性的，相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件。

在下面的描述中，因为部件的名称彼此相同，所以将部件的名称分成第一、第二等是为了区分名称并且部件的顺序没有特别限定。

图1是根据本公开的第一示例性形式的行星齿轮系的示意图。

参照图1，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，作为第一外啮合齿轮组和第二外啮合齿轮组的第一传动齿轮TF1和第二传动齿轮TF2，以及四个离合器C1、C2、C3和C4和两个制动器B1和B2的接合元件。

输入轴IS是输入构件，并且来自发动机曲轴的转矩在通过转矩变换器进行转矩变换之后被输入到输入轴IS中。

输出轴OS是输出构件，并且与输入轴IS平行设置，通过差动设备将变换的驱动转矩输出到驱动轴。

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设置在输入轴IS的外围处并形成主换挡部。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从发动机侧面按第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3的顺序设置。

第四行星齿轮组PG4设置在与输入轴IS平行设置的输出轴OS的外周处并且形成辅助换挡部。

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内啮合的第一齿圈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，并且第一齿圈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、旋转地支撑与第二太阳轮S2外齿轮啮合的第二小齿轮P2的第二行星架PC2，以及与第二小齿轮P2内啮合的第二齿圈R2。第二太阳轮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，并且第二齿圈R2用作第六旋转元件N6。

第三行星齿轮组PG3是双小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳轮S3、旋转地支撑与第三太阳轮S3外齿轮啮合的第三小齿轮P3的第三行星架PC3，以及与第三小齿轮P3内啮合的第三齿圈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，并且第三齿圈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内啮合的第四齿圈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，并且第四齿圈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的设置中，第一旋转元件N1与第七旋转元件N7固定连接，第二旋转元件N2与第五旋转元件N5固定连接并且形成七个轴TM1至TM7。

三个轴TM8至TM10连接到第四行星齿轮组PG4。

在下文中将详细描述十个轴TM1至TM10。

第一轴TM1与第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)和第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)固定连接。

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)固定连接并且与输入轴IS固定连接，从而总是用作输入元件。

第三轴TM3与第三旋转元件N3(第一齿圈R1)固定连接。

第四轴TM4与第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)固定连接，并与变速器壳体H固定连接，从而总是用作固定元件。

第五轴TM5与第六旋转元件N6(第二齿圈R2)固定连接。

第六轴TM6与第八旋转元件N8(第三行星架PC3)连接、与第五轴TM5选择性地连接，并与第一轴TM1选择性地连接。

第七轴TM7与第九旋转元件N9(第三齿圈R3)固定连接，与第二轴TM2选择性地连接，并与变速器壳体H选择性地连接，从而选择性地用作固定元件。

第八轴TM8与第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)固定连接，并且与第一轴TM1外齿轮啮合。

第九轴TM9与第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)固定连接，与输出轴OS固定连接，从而总是用作输出元件，并且与第三轴TM3选择性地外齿轮啮合。

第十轴TM10与第十二旋转元件N12(第四齿圈R4)固定连接，并与变速器壳体H选择性地连接，由此选择性地用作固定元件。

形成为外啮合齿轮组的第一传动齿轮TF1和第二传动齿轮TF2将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的主换挡部的换挡的转矩传递至具有第四行星齿轮组PG4的辅助换挡部。

第一传动齿轮TF1包括彼此外齿轮啮合的第一传动主动齿轮TF1a和第一传动从动齿轮TF1b。第一传动主动齿轮TF1a用作与第三轴TM3固定连接的第十三旋转元件N13，并且第一传动从动齿轮TF1b用作与第九轴TM9固定连接的第十四旋转元件N14。由此，第三轴TM3和第九轴TM9通过第一传动齿轮TF1彼此外齿轮啮合。

第二传动齿轮TF2包括彼此外齿轮啮合的第二传动主动齿轮TF2a和第二传动从动齿轮TF2b。第二传动主动齿轮TF2a用作与第一轴TM1固定连接的第十五旋转元件N15，并且第二传动从动齿轮TF2b用作与第八轴TM8固定连接的第十六旋转元件N16。由此，第一轴TM1和第八轴TM8通过第二传动齿轮TF2彼此外齿轮啮合。

因而，通过第一传动齿轮TF1或第二传动齿轮TF2外齿轮啮合的各个轴在相反方向旋转，并且考虑到变速器的期望的传动比，可以预设第一传动齿轮TF1或第二传动齿轮TF2的齿轮比。

十一个轴TM1至TM11中的每一个可以是固定地相互连接行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的输入轴和输出轴以及旋转元件的旋转构件，或者可以是将旋转元件选择性地相互连接到变速器壳体H的旋转构件，或者可以是固定到变速器壳体H的固定构件。

在本公开中，当两个或更多个构件被描述为“固定连接”时，其中构件可以是轴、输入轴、输出轴、旋转构件和变速器壳体中的任意一个，这意味着固定连接的构件总是以相同的速度旋转。

当两个或更多个构件被描述为通过接合元件“选择性地连接”时，这意味着当接合元件未被接合时，选择性连接的构件单独旋转，并且当接合元件被接合时，选择性连接的构件以相同的速度旋转。

接合元件包括四个离合器C1，C2，C3和C4以及两个制动器B1和B2，并且被设置如下。

第一离合器C1设置在第二轴TM2和第七轴TM7之间，使得第二轴TM2和第七轴TM7可以选择性地成为一体。

第二离合器C2设置在第一轴TM1和第六轴TM6之间，使得第一轴TM1和第六轴TM6可以选择性地成为一体。

第三离合器C3设置在第九轴TM9和第一传动齿轮TF1的第十四旋转元件N14之间，使得第九轴TM9和第一传动齿轮TF1的第十四旋转元件N14可以选择性地成为一体。

第四离合器C4设置在第五轴TM5和第六轴TM6之间，使得第五轴TM5和第六轴TM6可以选择性地成为一体。

第一制动器B1设置在第七轴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。

第二制动器B2设置在第十轴TM10和变速器壳体H之间，使得第十轴TM10可以选择性地用作固定元件。

在第一示例性形式中，第二离合器C2使得第三行星齿轮组PG3能够整体地旋转，为此，第二离合器C2被描述为选择性地连接第一轴TM1和第六轴TM6。将显然理解的是，相同的功能和结果可以通过选择性地连接第七旋转元件N7、第八旋转元件N8和第九旋转元件N9中的两个，或者通过选择性地连接第一轴TM1、第六轴TM6和第七轴TM7中的两个轴来实现。

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的接合元件可以被实现为通过液压摩擦接合的多板液压摩擦装置，然而，因为可以利用可电控制的各种其他构造，所以接合元件不应该理解为限于此。

图2是根据本公开的第一示例性形式的行星齿轮系中的各挡位处的各个接合元件的操作图。

参照图2，根据本公开的第一示例性形式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中的三个接合元件来实现换挡。

[第一前进挡]

在第一前进挡D1中，第二离合器C2和第四离合器C4以及第二制动器B2被同时操作。

因而，第三行星齿轮组PG3通过第二离合器C2的操作整体地旋转，并且第五轴TM5通过第四离合器C4的操作与第六轴TM6连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是用作固定元件，并且第十轴TM10通过第二制动器B2的操作用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第一前进挡，并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[第二前进挡]

在第二前进挡D2中，第一离合器C1和第二离合器C2以及第二制动器B2被同时操作。

因而，第三行星齿轮组PG3通过第二离合器C2的操作整体地旋转，并且第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第七轴TM7连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是用作固定元件，并且第十轴TM10通过第二制动器B2的操作用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第二前进挡，并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[第三前进挡]

在第三前进挡D3中，第一离合器C1和第四离合器C4以及第二制动器B2被同时操作。

因而，第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第七轴TM7连接，并且第五轴TM5通过第四离合器C4的操作与第六轴TM6连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是用作固定元件，并且第十轴TM10通过第二制动器B2的操作用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第三前进挡并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[第四前进挡]

在第四前进挡D4中，第一离合器C1和第三离合器C3以及第二制动器B2被同时操作。

因而，第二轴TM2通过第一离合器C1的操作而与第七轴TM7连接，并且第九轴TM9通过第三离合器C3的操作与第一传动齿轮TF1连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是用作固定元件，并且第十轴TM10通过第二制动器B2的操作作为固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第四前进挡，并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

另外，第四前进挡D4可以通过同时操作第三离合器C3和第四离合器C4以及第二制动器B2来实现。

在这种情况下，第九轴TM9通过第三离合器C3的操作与第一传动齿轮TF1连接，第五轴TM5通过第四离合器C4的操作与第六轴TM6连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是用作固定元件，并且第十轴TM10通过第二制动器B2的操作用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第四前进挡，并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[第五前进挡]

在第五前进挡D5中，第一离合器C1，第三离合器C3和第四离合器C4被同时操作。

因而，第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第七轴TM7连接，第九轴TM9通过第三离合器C3的操作与第一传动齿轮TF1连接，并且第五轴TM5通过第四离合器C4的操作与第六轴TM6连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是作为固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第五前进挡，并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[第六前进挡]

在第六前进挡D6中，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3被同时操作。

因而，第三行星齿轮组PG3通过第二离合器C2的操作整体地旋转，第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第七轴TM7连接，并且第九轴TM9通过第三离合器C3的操作而与第一传动齿轮TF1连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是作为固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第六前进挡，并且将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[第七前进挡]

在第七前进挡D7中，第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4被同时操作。

因而，第三行星齿轮组PG3通过第二离合器C2的操作整体地旋转，第九轴TM9通过第三离合器C3的操作与第一传动齿轮TF1连接，并且第五轴TM5通过第四离合器C4的操作与第六轴TM6连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是用作固定元件，并且第四轴TM4通过第一制动器B1的操作用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第七前进挡，并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[第八前进挡]

在第八前进挡D8中，第二离合器C2和第三离合器C3以及第一制动器B1被同时操作。

因而，第三行星齿轮组PG3通过第二离合器C2的操作整体地旋转，并且第九轴TM9通过第三离合器C3的操作与第一传动齿轮TF1连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是作为固定元件，而第七轴TM7通过第一制动器B1的操作作为固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第八前进挡，并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[第九前进挡]

在第九前进挡D9中，第三离合器C3和第四离合器C4以及第一制动器B1被同时操作。

因而，第九轴TM9通过第三离合器C3的操作与第一传动齿轮TF1连接，并且第五轴TM5通过第四离合器C4的操作与第六轴TM6连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是用作固定元件，并且第七轴TM7通过第一制动器B1的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作来实现第九前进挡并将换挡的转矩输出到与第九轴TM9连接的输出轴OS。

[倒挡]

在倒挡REV中，第四离合器C4以及第一制动器B1和第二制动器B2被同时操作。

因而，第五轴TM5通过第四离合器C4的操作与第六轴TM6连接。在该状态下，输入轴IS的转矩被输入到第二轴TM2。

然后，第四轴TM4总是用作固定元件，并且第七轴TM7和第十轴TM10通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作用作固定元件，由此通过轴的协同操作实现倒挡，并通过与第九轴TM9连接的输出轴OS输出反向转矩。

图2示出在下列条件下计算的齿轮比：第一齿圈R1/第一太阳轮S1的齿轮比为2.40，第二齿圈R2/第二太阳轮S2的齿轮比为2.61，第三齿圈R3/第三太阳轮S3为2.22，第四齿圈R4/第四太阳轮S4的齿轮比为2.13，第一传动从动齿轮TF1b/第一传动主动齿轮TF1a的齿轮比为1.01，第二传动从动齿轮TF2b/第二传动主动齿轮TF2a的齿轮比为1.01。

图3是根据本公开的第二示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图1所示的本公开的第一示例性形式的行星齿轮系中，如图1所示，迫使第三行星齿轮组PG3整体地旋转的第二离合器C2设置在第一轴TM1与第六轴TM6之间。但是，参照图3，根据第二示例性形式的行星齿轮系中，第二离合器C2设置在第一轴TM1与第七轴TM7之间。

因而，第二示例性形式仅在第二离合器C2的位置方面不同于第一示例性形式的行星齿轮系，并且保持第一示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图4是根据本公开的第三示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图1所示的本公开的第一示例性形式的行星齿轮系中，如图1所示，迫使第三行星齿轮组PG3整体地旋转的第二离合器C2设置在第一轴TM1与第六轴TM6之间。然而，参照图4，在根据第三示例性形式的行星齿轮系中，第二离合器C2设置在第六轴TM6与第七轴TM7之间。

因而，第三示例性形式仅在第二离合器C2的位置方面不同于第一示例性形式的行星齿轮系，并且保持第一示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图5是根据本公开的第四示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图1所示的本公开的第一示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第九轴TM9与第一传动齿轮TF1之间。但是，参照图5，在根据第四示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第三轴TM3与第一传动齿轮TF1之间。

因而，第四示例性形式仅在第三离合器C3的位置方面不同于第一示例性形式的行星齿轮系，并且保持第一示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图6是根据本公开的第五示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图3所示的本公开的第二示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第九轴TM9与第一传递齿轮TF1之间。然而，参照图6，根据第五示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第三轴TM3与第一传动齿轮TF1之间。

因而，第五示例性形式仅在第三离合器C3的位置方面不同于第二示例性形式的行星齿轮系，并且保持第二示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图7是根据本公开的第六示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图4所示的本公开的第三示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第九轴TM9与第一传动齿轮TF1之间。然而，参照图7，在根据第六示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第三轴TM3与第一传动齿轮TF1之间。

因而，第六示例性形式仅在第三离合器C3的位置方面不同于根据第三示例性形式的行星齿轮系，并且保持第三示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图8是根据本公开的第七示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图1所示的本公开的第一示例性形式的行星齿轮系中，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按从发动机侧面以第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3的顺序设置。然而，在根据图8所示的第七示例性形式的行星齿轮系中，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按从发动机侧面以第一行星齿轮组PG1、第三行星齿轮组PG3和第二行星齿轮组PG2的顺序设置。

因而，第七示例性形式仅在第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3的位置方面不同于第一示例性形式的行星齿轮系，并且维持操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图9是根据本公开的第八示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图8所示的本公开的第七示例性形式的行星齿轮系中，迫使第三行星齿轮组PG3整体地旋转的第二离合器C2设置在第一轴TM1与第六轴TM6之间。然而，参照图9，在根据第八示例性形式的行星齿轮系中，第二离合器C2设置在第一轴TM1与第七轴TM7之间。

因而，第八示例性形式仅在第二离合器C2的位置方面不同于根据第七示例性形式的行星齿轮系，并且保持第七示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图10是根据本公开的第九示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图8所示的本公开的第七示例性形式的行星齿轮系中，迫使第三行星齿轮组PG3整体地旋转的第二离合器C2设置在第一轴TM1与第六轴TM6之间。然而，参照图10，在根据第九示例性形式的行星齿轮系中，第二离合器C2设置在第六轴TM6与第七轴TM7之间。

因而，第九示例性形式仅在第二离合器C2的位置方面不同于第七示例性形式的行星齿轮系，并且维持第七示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图11是根据本公开的第十示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图8所示的本公开的第七示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第九轴TM9与第一传动齿轮TF1之间。然而，参照图11，在根据第十示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第一传动齿轮TF1与第三轴TM3之间。

因而，第十示例性形式仅在第三离合器C3的位置方面不同于根据第七示例性形式的行星齿轮系，并且保持第七示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图12是根据本公开的第十一示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图9所示的本公开的第八示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第九轴TM9与第一传动齿轮TF1之间。然而，参照图12，在根据第十一示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第一传动齿轮TF1与第三轴TM3之间。

因而，第十一示例性形式仅在第三离合器C3的位置方面不同于第八示例性形式的行星齿轮系，并且保持第八示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

图13是根据本公开的第十二示例性形式的行星齿轮系的示意图。

在根据图10所示的本公开的第九示例性形式的行星齿轮系中，如图10所示，第三离合器C3设置在第九轴TM9与第一传动齿轮TF1之间。然而，参照图13，在根据第十二示例性形式的行星齿轮系中，第三离合器C3设置在第一传动齿轮TF1和第三轴TM3之间。

因而，第十二示例性形式仅在第三离合器C3的位置方面不同于第九示例性形式的行星齿轮系，并且保持第九示例性形式的操作和功能，因此不会进一步详细描述。

如上所述，根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，至少九个前进挡和至少一个倒挡可以通过四个行星齿轮组、两个传动齿轮以及五个或六个接合元件来实现，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改善可安装性。

另外，根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，除了三个行星齿轮组之外，还采用设置在输出轴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数以便容易实现期望的齿轮比并且容易地符合各个车辆的期望的性能。

另外，根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，可实现高于8.7的齿轮比跨距，同时实现至少九个前进挡和至少一个倒挡，由此增大发动机驱动效率。

此外，在高效率地多级换挡的同时确保挡位的级比的线性度，由此使得能够提高驾驶性能，例如换挡前后的加速度、发动机速度的节奏感等。

尽管已经结合目前被认为是实际的示例性形式描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的形式，相反，本公开旨在覆盖包括在本公开的精神和范围内的各种修改和等同设置。

Claims (20)

1.一种车辆自动变速器的行星齿轮系，所述行星齿轮系包括：

第一行星齿轮组，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，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，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，具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；

第一外啮合齿轮组，具有第十三旋转元件和第十四旋转元件；

第二外啮合齿轮组，具有第十五旋转元件和第十六旋转元件；

输入轴，与所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组同轴设置；以及

输出轴，与所述输入轴平行设置且与所述第四行星齿轮组同轴设置；

其中所述第一旋转元件和所述第七旋转元件通过所述第二外啮合齿轮组与所述第十旋转元件连接，

所述第二旋转元件与所述输入轴固定连接，

所述第十二旋转元件与变速器壳体选择性地连接，以及

所述第三旋转元件与固定连接到所述输出轴的所述第十一旋转元件选择性地外接合。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮系，进一步包括：

第一轴，与所述第一旋转元件和所述第七旋转元件固定连接；

第二轴，与所述第二旋转元件、所述第五旋转元件以及所述输入轴固定连接；

第三轴，与所述第三旋转元件和所述第十三旋转元件固定连接；

第四轴，与所述第四旋转元件固定连接并与所述变速器壳体固定连接；

第五轴，与第六旋转元件固定连接；

第六轴，与所述第八旋转元件固定连接，并与所述第五轴选择性地连接；

第七轴，与所述第九旋转元件固定连接，并且与所述第五轴和所述变速器壳体选择性地连接；

第八轴，与所述第十旋转元件固定连接并且与所述第一轴外齿轮啮合；

第九轴，与所述第十一旋转元件固定连接，与所述第三轴选择性地外接合，并与所述输出轴固定连接；以及

第十轴，与所述第十二旋转元件固定连接并与所述变速器壳体选择性地连接。

3.根据权利要求2所述的行星齿轮系，其中，选自所述第一轴、所述第六轴和所述第七轴中的两个轴被选择性地相互连接，使得当所选择的两个轴被连接地操作时，所述第三行星齿轮组整体地旋转。

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，设置在所述第二轴与所述第七轴之间；

第二离合器，设置在所述第一轴和所述第六轴之间；

第三离合器，设置在所述第九轴和所述第十四旋转元件之间；

第四离合器，设置在所述第五轴和所述第六轴之间；

第一制动器，设置在所述第七轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十轴和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，设置在所述第二轴与所述第七轴之间；

第二离合器，设置在所述第一轴和所述第七轴之间；

第三离合器，设置在所述第九轴和所述第十四旋转元件之间；

第四离合器，设置在所述第五轴和所述第六轴之间；

第一制动器，设置在所述第七轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十轴和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，设置在所述第二轴与所述第七轴之间；

第二离合器，设置在所述第六轴和所述第七轴之间；

第三离合器，设置在所述第九轴和所述第十四旋转元件之间；

第四离合器，设置在所述第五轴和所述第六轴之间；

第一制动器，设置在所述第七轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十轴和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，设置在所述第二轴与所述第七轴之间；

第二离合器，设置在所述第一轴和所述第六轴之间；

第三离合器，设置在所述第三轴和所述第十三旋转元件之间；

第四离合器，设置在所述第五轴和所述第六轴之间；

第一制动器，设置在所述第七轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十轴和所述变速器壳体之间。

8.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，设置在所述第二轴与所述第七轴之间；

第二离合器，设置在所述第一轴和所述第七轴之间；

第三离合器，设置在所述第三轴和所述第十三旋转元件之间；

第四离合器，设置在所述第五轴和所述第六轴之间；

第一制动器，设置在所述第七轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十轴和所述变速器壳体之间。

9.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，设置在所述第二轴与所述第七轴之间；

第二离合器，设置在所述第六轴和所述第七轴之间；

第三离合器，设置在所述第三轴和所述第十三旋转元件之间；

第四离合器，设置在所述第五轴和所述第六轴之间；

第一制动器，设置在所述第七轴和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十轴和所述变速器壳体之间。

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单小齿轮行星齿轮组，并且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齿圈；

所述第二行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，并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行星架以及作为所述第六旋转元件的第二齿圈；

第三行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，并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齿圈；以及

第四行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，并且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齿圈。

11.一种车辆自动变速器的行星齿轮系，所述行星齿轮系包括：

第一行星齿轮组，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，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，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，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、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；以及

输出轴，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，第一旋转元件与第七旋转元件固定连接，

所述第二旋转元件与所述第六旋转元件固定连接并与所述输入轴固定连接，

所述第四旋转元件与变速器壳体固定连接，

所述第八旋转元件与所述第六旋转元件选择性地连接，

所述第九旋转元件与所述第五旋转元件和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七旋转元件外齿轮啮合，

所述第十一旋转元件与所述输出轴固定连接并与所述第三旋转元件选择性地外接合，

所述第十二旋转元件与所述变速器壳体选择性地连接，以及

两个传动齿轮分别设置在所述第三旋转元件和所述第十一旋转元件之间以及所述第七旋转元件和所述第十旋转元件之间。

12.根据权利要求11所述的行星齿轮系，其中，选自所述第七旋转元件、所述第八旋转元件和所述第九旋转元件中的两个旋转元件被选择性地相互连接，使得当所选择的两个旋转元件接合时，所述第三行星齿轮组整体地旋转。

13.根据权利要求12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，包括：

第十三旋转元件，与所述第三旋转元件固定连接，

第十四旋转元件，与所述第十一旋转元件选择性地连接；以及

第二传动齿轮，包括：

第十五旋转元件，与所述与第七旋转元件固定连接；以及

第十六旋转元件，与所述第十旋转元件固定连接。

14.根据权利要求12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，包括：

第十三旋转元件，与所述第三旋转元件固定连接，

第十四旋转元件，与所述第十一旋转元件选择性地连接；以及

第二传动齿轮，包括：

第十五旋转元件，与所述第七旋转元件固定连接；以及

第十六旋转元件，与所述第十旋转元件固定连接。

15.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五旋转元件和所述第九旋转元件；

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十一旋转元件和所述第十四旋转元件；

第四离合器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述第八旋转元件；

第一制动器，设置在所述第九旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十二旋转元件和所述变速器壳体之间。

16.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五旋转元件和所述第九旋转元件；

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十一旋转元件和所述第十四旋转元件；

第四离合器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述第八旋转元件；

第一制动器，设置在所述第九旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十二旋转元件和所述变速器壳体之间。

17.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五旋转元件和所述第九旋转元件；

第二离合器，选择性地连接所述第八旋转元件和所述第九旋转元件；

第三离合器，选择性地连接所述第十一旋转元件和所述第十四旋转元件；

第四离合器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述第八旋转元件；

第一制动器，设置在所述第九旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十二旋转元件和所述变速器壳体之间。

18.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，选择性地连接所述第五旋转元件和所述第九旋转元件；

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三旋转元件和所述第十三旋转元件；

第四离合器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述第八旋转元件；

第一制动器，设置在所述第九旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十二旋转元件和所述变速器壳体之间。

19.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，选择性地连接所述第五旋转元件和所述第九旋转元件；

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三旋转元件和所述第十三旋转元件；

第四离合器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述第八旋转元件；

第一制动器，设置在所述第九旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十二旋转元件和所述变速器壳体之间。

20.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，选择性地连接所述第五旋转元件和所述第九旋转元件；

第二离合器，选择性地连接所述第八旋转元件和所述第九旋转元件；

第三离合器，选择性地连接所述第三旋转元件和所述第十三旋转元件；

第四离合器，选择性地连接所述第六旋转元件和所述第八旋转元件；

第一制动器，设置在所述第九旋转元件和所述变速器壳体之间；以及

第二制动器，设置在所述第十二旋转元件和所述变速器壳体之间。