CN108869653A - 用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其可以包括:输入轴;输出轴;第一至第五行星齿轮组,各星齿轮组包括:第一至第三旋转元件、第四至第六旋转元件、第七至第九旋转元件、第十至第十二旋转元件、第十三至第十五旋转元件;与第二旋转元件和输入轴连接的第一轴;与第十四旋转元件和输出轴连接的第二轴;与第六、第七和第十三旋转元件连接的第三轴;与第十和第十五旋转元件连接的第四轴;与第三和第四旋转元件连接的第五轴;与第五、第八和第十一旋转元件连接的第六轴;与第九旋转元件连接的第七轴;与第一旋转元件连接的第八轴;以及与第十二旋转元件连接的第九轴。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年5月10日提交的申请号为10-2017-0058331的韩国专利申请的优先权和权益,其全部内容通过引用合并于本文中。
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,其提高了动力传递性能和燃料经济性。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息,并且可以不构成现有技术。
通常,已经开发了实现更多速度挡位的自动变速器,以提高燃料效率和驾驶性能。
期望这样一种实现更多速度挡位的自动变速器,以在发动机小型化的情况下提高动力性能和驱动效率。具体地,具有良好的级比的线性度的高效率的多挡位变速器与车辆的驾驶性能(例如,换挡前后的加速度以及有节律的发动机转速)密切相关。
然而,在自动变速器中,随着速度挡位数量的增加,其内部部件的数量也增加,结果,安装性、成本、重量、传动效率等方面变差。
因此,为了通过多挡位来改善燃料效率的提高,开发出具有减少的部件来实现更高效率的行星齿轮系是很重要的。
在这种背景下,近来已经引入了八速自动变速器,并且已经开发了能够实施更多换挡挡位的自动变速器的行星齿轮系。
然而,我们已经发现,由于传统的八速自动变速器具有6.5至7.5的传动比跨度(传动比跨度是确保级比线性度的一个因素),因此动力性能和燃料经济性并不是很好。
另外,如果八速自动变速器的传动比跨度大于9.0,则难以确保级比的线性度。因此,发动机的驱动效率和车辆的驾驶性可能变差。
公开于背景技术部分的以上信息仅仅旨在增强对本发明的背景技术的理解,并不构成在这个国家中对于本领域普通技术人员而言为已知的现有技术。
发明内容
本发明致力于提供这样一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其通过利用五个行星齿轮组和六个接合元件来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位并且降低离合器和制动器的阻力损耗,从而具有改进动力传递性能和燃料经济性的优点。
本发明的示例性形式提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其通过利用扭矩平行类型的输出侧的行星齿轮组并减少每个行星齿轮组和每个接合元件的扭矩分担,从而进一步具有改进扭矩传递效率和耐久性的优点。
本发明的另一个形式还提供了一种高效的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其通过利用五个行星齿轮组来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位,从而进一步具有增加输出传动比的灵活性和提高级比的线性度的优点。
根据本发明的示例性形式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括:输入轴,其接收来自发动机的扭矩;输出轴,其输出扭矩;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;第五行星齿轮组,其包括第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件;第一轴,其与第二旋转元件和输入轴连接;第二轴,其与第十四旋转元件和输出轴连接;第三轴,其与第六旋转元件、第七旋转元件和第十三旋转元件连接;第四轴,其与第十旋转元件和第十五旋转元件连接;第五轴,其与第三旋转元件和第四旋转元件连接;第六轴,其与第五旋转元件、第八旋转元件和第十一旋转元件连接;第七轴,其与第九旋转元件连接;第八轴,其与第一旋转元件连接;第九轴,其与第十二旋转元件连接。
所述行星齿轮系还可以包括六个接合元件,所述六个接合元件将九个轴中的任意一个轴与另一个轴选择性地连接,或者将选自九个轴的相应轴与变速器壳体选择性地连接,其中,通过操作六个接合元件中的三个接合元件来实现前进速度挡位或倒车挡位中的任意一个。
所述六个接合元件可以包括:三个离合器,三个离合器中的任意一个连接九个轴中的任意两个轴;三个制动器,三个制动器中的任意一个将选自九个轴中的相应轴选择性地连接至变速器壳体,其中相应轴不与输入轴或输出轴连接。
在一个方面,所述六个接合元件可以包括:第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;第三离合器,其设置在第六轴和第八轴之间;第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
在另一个方面,所述六个接合元件可以包括:第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;第三离合器,其设置在第七轴和第八轴之间;第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别可以是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈,所述第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件分别可以是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈,所述第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件分别可以是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈,所述第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件分别可以是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈,所述第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件分别可以是第五太阳轮、第五行星架和第五内齿圈。
所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组可以从发动机侧以第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组的顺序设置。
根据本发明的另一个示例性形式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括:输入轴,其接收来自发动机的扭矩;输出轴,其输出扭矩;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;第五行星齿轮组,其包括第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件;第一轴,其与第二旋转元件和输入轴连接;第二轴,其与第十四旋转元件和输出轴连接;第三轴,其与第六旋转元件、第七旋转元件和第十三旋转元件连接;第四轴,其与第十旋转元件和第十五旋转元件连接;第五轴,其与第三旋转元件和第四旋转元件连接;第六轴,其与第五旋转元件、第八旋转元件和第十一旋转元件连接;第七轴,其与第九旋转元件连接;多个轴,多个轴配置为选择性地并且分别地将变速器壳体连接至选自第一行星齿轮组和第四行星齿轮组的旋转元件的相应旋转元件,其中相应旋转元件不连接至第一轴至第七轴中的任意一个。
所述多个轴可以包括:第八轴,其与第一旋转元件连接;第九轴,其与第十二旋转元件连接。
所述行星齿轮系还可以包括:三个离合器,三个离合器中的任意一个连接九个轴中的任意两个轴;三个制动器,三个制动器中的任意一个将变速器壳体选择性地连接至选自九个轴中的相应轴,其中所选择的相应轴不与输入轴或输出轴连接。
在一个方面,所述三个离合器可以包括:第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;第三离合器,其设置在第六轴和第八轴之间。
所述三个制动器可以包括:第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
在另一个方面,所述三个离合器可以包括:第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;第三离合器,其设置在第七轴和第八轴之间。
所述三个制动器可以包括:第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别可以是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈,所述第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件分别可以是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈,所述第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件分别可以是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈,所述第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件分别可以是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈,所述第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件分别可以是第五太阳轮、第五行星架和第五内齿圈。
所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组可以从发动机侧以第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组的顺序设置。
根据本发明的另一个示例性形式的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;第五行星齿轮组,其包括第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件;第一轴,其与第二旋转元件和输入轴连接;第二轴,其与第十四旋转元件和输出轴连接;第三轴,其与第六旋转元件、第七旋转元件和第十三旋转元件连接;第四轴,其与第十旋转元件和第十五旋转元件连接;第五轴,其与第三旋转元件和第四旋转元件连接;第六轴,其与第五旋转元件、第八旋转元件和第十一旋转元件连接;第七轴,其与第九旋转元件连接;第八轴和第九轴,所述第八轴和所述第九轴配置为通过制动器选择性地并且分别地将变速器壳体连接至选自第一行星齿轮组和第四行星齿轮组的旋转元件的相应旋转元件,其中相应旋转元件不连接至第一轴至第七轴中的任意一个。
在一个方面,第二轴和第五轴、第一轴和第七轴、以及第六轴和第八轴可以经由离合器彼此选择性地连接,第八轴可以与第一旋转元件连接,第九轴可以与第十二旋转元件连接。
所述离合器可以包括:第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;第三离合器,其设置在第六轴和第八轴之间。
所述行星齿轮系可以包括制动器,所述制动器包括:第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
在另一个方面,第二轴和第五轴、第一轴和第七轴、以及第七轴和第八轴可以经由离合器彼此选择性地且分别地连接,第八轴可以与第一旋转元件连接,第九轴可以与第十二旋转元件连接。
所述离合器可以包括:第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;第三离合器,其设置在第七轴和第八轴之间。
所述制动器可以包括:第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别可以是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈,所述第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件分别可以是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈,所述第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件分别可以是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈,所述第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件分别可以是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈,所述第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件分别可以是第五太阳轮、第五行星架和第五内齿圈。
根据本发明的示例性形式,可以通过将作为简单的行星齿轮组的五个行星齿轮组与六个接合元件进行组合来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位。
此外,由于确保了传动比跨度大于8.7,所以可以提高发动机的驱动效率。此外,由于可以通过多个速度挡位来确保级比的线性度,所以可以提高诸如换挡前后的加速度、有节律的发动机转速等的驾驶性能。
另外,由于通过利用五个行星齿轮组来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位,而减少了接合元件的数量,所以离合器和制动器的阻力损耗可以降低,并且动力传递效率和燃料经济性可以改进。
此外,由于利用扭矩平行类型的输出侧的行星齿轮组,并且扭矩被均匀地分配到每个行星齿轮组和每个接合元件,所以可以提高扭矩传递效率和耐久性。
另外,由于利用五个行星齿轮组来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位,所以可以提高输出传动比的灵活性,并且可以提高级比的线性度。
根据本文中提供的描述,其他适用范围将变得显而易见。应当理解的是,描述和具体示例仅仅旨在说明的目的,并非旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了可以很好地理解公开的内容,现在将参照附图,借助于示例的方式来描述其各种形式,其中:
图1是根据本发明的第一示例性形式的行星齿轮系的示意图;
图2是在根据本发明的第一示例性形式的行星齿轮系中的每个速度挡位处的接合元件的操作图;以及
图3是根据本发明的第二示例性形式的行星齿轮系的示意图。
本文中所描述的附图仅用于说明的目的,并非旨在以任何方式限制本发明的范围。
附图标记说明
PG1、PG2、PG3、PG4、PG5:第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组
S1、S2、S3、S4、S5:第一太阳轮、第二太阳轮、第三太阳轮、第四太阳轮和第五太阳轮
PC1、PC2、PC3、PC4和PC5:第一行星架、第二行星架、第三行星架、第四行星架和第五行星架
R1、R2、R3、R4、R5:第一内齿圈、第二内齿圈、第三内齿圈、第四内齿圈和第五内齿圈
C1、C2、C3:第一离合器、第二离合器和第三离合器
B1、B2、B3:第一制动器、第二制动器和第三制动器
IS:输入轴
OS:输出轴
TM1、TM2、TM3、TM4、TM5、TM6、TM7、TM8、TM9:第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴和第九轴。
具体实施方式
如下描述在本质上仅为示例性的,并非旨在限制本发明、本发明的应用或用途。应理解的是,在这些附图中,相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
然而,为了清楚地描述本发明的示例性形式,省略了与描述无关的部分。
在以下描述中,因为部件的名称是彼此相同的,所以将部件的名称分为第一、第二等是为了区分名称,而不具体限定部件的次序。
此外,如本文所利用的,对于“固定地”连接或互相连接的元件的描述包括直接地连接的元件,即一个原件直接地连接到与其一起旋转的另一个元件。
图1是根据本发明的第一示例性形式的行星齿轮系的示意图。
参见图1,一种行星齿轮系包括: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、第四行星齿轮组PG4和第五行星齿轮组PG5;输入轴IS;输出轴OS;连接到第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3、第四行星齿轮组PG4和第五行星齿轮组PG5中的至少一个旋转元件的九个轴TM1至TM9;包括三个离合器C1至C3和三个制动器B1至B3的接合元件;以及变速器壳体H。
从发动机输入到输入轴IS的扭矩通过第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4和PG5的协作来改变,并且改变的扭矩经由输出轴OS输出。
根据本发明的第一示例性形式,各行星齿轮组从发动机侧按照第一星齿轮组PG1、第二星齿轮组PG2、第三星齿轮组PG3、第四星齿轮组PG4和第五行星齿轮组PG5的顺序设置。
输入轴IS是输入构件,并且来自发动机的曲轴的扭矩经由扭矩变换器进行扭矩转换,以输入至输入轴IS。
输出轴OS为输出构件,其与输入轴IS设置在相同轴线上,并且经由差动装置将驱动扭矩传递至驱动轮。
第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组,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的第一行星架PC1和作为第三旋转元件N3的第一内齿圈R1,第一行星架PC1可旋转地支撑均匀地设置在第一太阳轮S1的外周上并且与第一太阳轮S1的外周外啮合的多个第一小齿轮P1,第一内齿圈R1与多个第一小齿轮P1内啮合并且可操作性地与第一太阳轮S1连接。
第二行星齿轮组PG2是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和作为第六旋转元件N6的第二内齿圈R2,第二行星架PC2可旋转地支撑均匀地设置在第二太阳轮S2的外周上并且与第二太阳轮S2的外周外啮合的多个第二小齿轮P2,第二内齿圈R2与多个第二小齿轮P2内啮合并且可操作性地与第二太阳轮S2连接。
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和作为第九旋转元件N9的第三内齿圈R3,第三行星架PC3可旋转地支撑均匀地设置在第三太阳轮S3的外周上并且与第三太阳轮S3的外周外啮合的多个第三小齿轮P3,第三内齿圈R3与多个第三小齿轮P3内啮合并且可操作性地与第三太阳轮S3连接。
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和作为第十二旋转元件N12的第四内齿圈R4,第四行星架PC4可旋转地支撑均匀地设置在第四太阳轮S4的外周上并且与第四太阳轮S4的外周外啮合的多个第四小齿轮P4,第四内齿圈R4与多个第四小齿轮P4内啮合并且可操作性地与第四太阳轮S4连接。
第五行星齿轮组PG5是单小齿轮行星齿轮组,并且包括:作为第十三旋转元件N13的第五太阳轮S5、作为第十四旋转元件N14的第五行星架PC5和作为第十五旋转元件N15的第五内齿圈R5,第五行星架PC5可旋转地支撑均匀地设置在第五太阳轮S5的外周上并且与第五太阳轮S5的外周外啮合的多个第五小齿轮P5,第五内齿圈R5与多个第五小齿轮P5内啮合并且可操作性地与第五太阳轮S5连接。
第三旋转元件N3与第四旋转元件N4直接地连接,第五旋转元件N5与第八旋转元件N8和第十一旋转元件N11直接地连接,第六旋转元件N6与第七旋转元件N7和第十三旋转元件N13直接地连接,并且第十旋转元件N10与第十五旋转元件N15直接地连接,使得第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4和PG5经由九个轴TM1至TM9一起工作。
下面将更详细地描述九个轴TM1至TM9。
九个轴TM1至TM9中的一些轴将行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4和PG5的旋转元件中的多个旋转元件彼此直接地连接。九个轴可以是连接至行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4和PG5的旋转元件的任意一个旋转元件的旋转构件,并且与任意一个旋转元件一起旋转以传递扭矩。选择性地连接任意一个旋转元件与变速器壳体H的旋转构件可以是将任意一个旋转元件直接地并且固定地连接至变速器壳体H的固定构件。
第一轴TM1与第二旋转元件N2(第一行星架PC1)连接,并且优选地固定连接,并且第一轴TM1与输入轴IS直接地连接,以持续地作为输入元件工作。
第二轴TM2与第十四旋转元件N14(第五行星架PC5)连接,并且优选地固定连接,并且第二轴TM2与输出轴OS直接地连接,以持续地作为输出元件工作。
第三轴TM3与第六旋转元件N6(第二内齿圈R2)、第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)和第十三旋转元件N13(第五太阳轮S5)连接,并且优选地固定连接。
第四轴TM4与第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)和第十五旋转元件N15(第五内齿圈R5)连接,并且优选地固定连接。
第五轴TM5与第三旋转元件N3(第一内齿圈R1)和第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)连接,并且优选地固定连接。
第六轴TM6与第五旋转元件N5(第二行星架PC2)、第八旋转元件N8(第三行星架PC3)和第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)连接,并且优选地固定连接。
第七轴TM7与第九旋转元件N9(第三内齿圈R3)连接,并且优选地固定连接。
第八轴TM8与第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)连接,并且优选地固定连接。
第九轴TM9与第十二旋转元件N12(第四内齿圈R4)连接,并且优选地固定连接。
这里,第二轴TM2与第五轴TM5选择性地连接,第一轴TM1与第七轴TM7选择性地连接,并且第六轴TM6与第八轴TM8选择性地连接。
另外,第四轴TM4、第八轴TM8和第九轴TM9中的每一个与变速器壳体H选择性地连接,以作为选择性固定元件工作。
作为接合元件的三个离合器C1、C2和C3设置在包括有输入轴IS和输出轴OS的九个轴TM1至TM9中的任意两个轴彼此选择地连接的部分处。
另外,作为接合元件的三个制动器B1、B2和B3设置在九个轴TM1至TM9中的任意一个轴与变速器壳体H选择性地连接的部分处。
下面将详细地描述六个接合元件(三个离合器C1至C3和三个制动器B1至B3)的布置。
第一离合器C1设置在第二轴TM2和第五轴TM5之间,并且将第二轴TM2与第五轴TM5选择性地连接。
第二离合器C2设置在第一轴TM1和第七轴TM7之间,并且将第一轴TM1与第七轴TM7选择性地连接。
第三离合器C3设置在第六轴TM6和第八轴TM8之间,并且将第六轴TM6与第八轴TM8选择性地连接。
第一制动器B1设置在第四轴TM4和变速器壳体H之间,并且将第四轴TM4选择性地连接并固定至变速器壳体H。
第二制动器B2设置在第八轴TM8和变速器壳体H之间,并且将第八轴TM8选择性地连接并固定至变速器壳体H。
第三制动器B3设置在第九轴TM9和变速器壳体H之间,并且将第九轴TM9选择性地连接并固定至变速器壳体H。
包括有第一、第二和第三离合器C1、C2和C3以及第一、第二和第三制动器B1、B2和B3的接合元件可以是通过液压操作的湿式多片式摩擦元件。主要利用湿式多片式摩擦元件来作为接合元件,但是也可以利用能够由电控单元的电信号操作的爪型离合器、电离合器或磁离合器来作为接合元件。
图2是在根据本发明的第一示例性形式的行星齿轮系中,各个接合元件在每个速度挡位处的操作图。
参见图2,在根据本发明的第一示例性形式的行星齿轮系中,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中的三个接合元件在每个速度挡位操作。
在第一前进速度挡位D1,第二离合器C2、第一制动器B1和第二制动器B2操作。
在第一轴TM1通过第二离合器C2的操作与第七轴TM7连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作,第四轴TM4和第八轴TM8作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第一前进速度挡位,并且第一前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
在第二前进速度挡位D2,第二离合器C2、第三离合器C3和第一制动器B1操作。
在第一轴TM1通过第二离合器C2的操作与第七轴TM7连接,并且第六轴TM6通过第三离合器C3的操作与第八轴TM8连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第一制动器B1的操作,第四轴TM4作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第二前进速度挡位,并且第二前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
在第三前进速度挡位D3,第一离合器C1、第二离合器C2和第一制动器B1操作。
在第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第五轴TM5连接,并且第一轴TM1通过第二离合器C2的操作与第七轴TM7连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第一制动器B1的操作,第四轴TM4作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第三前进速度挡位,并且第三前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴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以及第一制动器B1操作。
在第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第五轴TM5连接并且第六轴TM6通过第三离合器C3的操作与第八轴TM8连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第一制动器B1的操作,第四轴TM4作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第四前进速度挡位,并且第四前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴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和第三离合器C3操作。
在第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第五轴TM5连接,第一轴TM1通过第二离合器C2的操作与第七轴TM7连接,并且第六轴TM6通过第三离合器C3的操作与第八轴TM8连接的状态下,输入轴IS的扭矩被输入至第一轴TM1。
在这种情况下,第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4和PG5变为锁定状态。因此,输入轴IS的扭矩经由与第二轴TM2连接的输出轴OS而输出并且速度不变。
在第六前进速度挡位D6,第一离合器C1、第三离合器C3和第三制动器B3操作。
在第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第五轴TM5连接并且第六轴TM6通过第三离合器C3的操作与第八轴TM8连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,第九轴TM9通过第三制动器B3的操作而作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第六前进速度挡位,第六前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
在第七前进速度挡位D7,第一离合器C1、第二制动器B2和第三制动器B3操作。
在第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第五轴TM5连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第二制动器B2和第三制动器B3的操作,第八轴TM8和第九轴TM9作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第七前进速度挡位,并且第七前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
在第八前进速度挡位D8,第一离合器C1、第二离合器C2和第三制动器B3操作。
在第二轴TM2通过第一离合器C1的操作与第五轴TM5连接,并且第一轴TM1通过第二离合器C2的操作与第七轴TM7连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,第九轴TM9通过第三制动器B3的操作而作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第八前进速度挡位,并且第八前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
在第九前进速度挡位D9,第二离合器C2、第二制动器B2和第三制动器B3操作。
在第一轴TM1通过第二离合器C2的操作与第七轴TM7连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第二制动器B2和第三制动器B3的操作,第八轴TM8和第九轴TM9作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第九前进速度挡位,并且第九前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
在第十前进速度挡位D10,第二离合器C2、第三离合器C3和第三制动器B3操作。
在第一轴TM1通过第二离合器C2的操作与第七轴TM7连接,并且第六轴TM6通过第三离合器C3的操作与第八轴TM8连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,第九轴TM9通过第三制动器B3的操作而作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第十前进速度挡位,并且第十前进速度挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
此外,可以通过三种方式来实现倒车挡位。即,可以实现第一倒车挡位REV1、第二倒车挡位REV2和第三倒车挡位REV3。然而,第一倒车挡位REV1,第二倒车挡位REV2和第三倒车挡位REV3的传动比相同。
在第一倒车挡位REV1,第三离合器C3、第一制动器B1和第二制动器B2操作。
在第六轴TM6通过第三离合器C3的操作与第八轴TM8连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作,第四轴TM4和第八轴TM8作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第一倒车挡位,第一倒车挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
在第二倒车挡位REV2,第三离合器C3、第一制动器B1和第三制动器B3操作。
在第六轴TM6通过第三离合器C3的操作与第八轴TM8连接的状态下,输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作,第四轴TM4和第九轴TM9作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第二倒车挡位,并且第二倒车挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
在第三倒车挡位REV3,第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3操作。
输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。
在这种状态下,通过第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3的操作,第四轴TM4、第八轴TM8和第九轴TM9作为固定元件工作。因此,输入轴IS的扭矩切换至第三倒车挡位,并且第三倒车挡位经由与第二轴TM2连接的输出轴OS输出。
图3是根据本发明的第二示例性形式的行星齿轮系的示意图。
参见图1和图3,根据本发明的第一示例性形式的行星齿轮系中的第三离合器C3设置在第六轴TM6和第八轴TM8之间,并且将第六轴TM6与第八轴TM8选择性地连接,而在根据本发明的第二示例性形式的行星齿轮系中,第三离合器C3设置在第七轴TM7和第八轴TM8之间,并且将第七轴TM7与第八轴TM8选择性地连接。
根据第二示例性形式的第三离合器C3的布置与根据第一示例性形式的布置不同,但是根据第二示例性形式的九个轴TM1至TM9、两个离合器C1和C2以及三个制动器B1至B3的连接与根据第一示例性形式的那些连接相同。因此,根据第二示例性形式的行星齿轮系的操作和效果与根据第一示例性形式的行星齿轮系的操作和效果相同。
根据本发明的第一示例性形式和第二示例性形式,可以通过利用五个行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4和PG5以及包括有三个离合器C1、C2和C3以及三个制动器B1、B2和B3的六个接合元件来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位。
另外,由于传动比跨度大于8.7,因此可以提高发动机的驱动效率。另外,由于多个速度挡位能够确保级比的线性度,因此可以提高驾驶性能(例如换挡前后的加速度)、有节律的发动机转度等。
另外,由于通过利用减少数量的接合元件来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位,所以可以减小离合器和制动器的阻力损耗,从而可以提高功率传递效率和燃料经济性。
此外,由于利用了扭矩平行类型的输出侧的行星齿轮组,并且扭矩被均匀地分配到每个行星齿轮组和每个接合元件,所以可以提高扭矩传递效率和耐久性。
另外,由于利用五个行星齿轮组来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位,所以可以增加输出传动比的灵活性,并且可以提高级比的线性度。
尽管已经结合目前被认为是实际的示例性形式的内容描述了本发明,但是应当理解的是,本发明不限于所公开的形式,但是相反的是,旨在覆盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。
Claims (20)
1.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,所述行星齿轮系包括:
输入轴,其配置为从发动机接收扭矩;
输出轴,其配置为输出扭矩;
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;
第五行星齿轮组,其包括第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件;
第一轴,其与第二旋转元件和输入轴连接;
第二轴,其与第十四旋转元件和输出轴连接;
第三轴,其与第六旋转元件、第七旋转元件和第十三旋转元件连接;
第四轴,其与第十旋转元件和第十五旋转元件连接;
第五轴,其与第三旋转元件和第四旋转元件连接;
第六轴,其与第五旋转元件、第八旋转元件和第十一旋转元件连接;
第七轴,其与第九旋转元件连接;
第八轴,其与第一旋转元件连接;以及
第九轴,其与第十二旋转元件连接。
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,还包括:六个接合元件,所述六个接合元件配置为将九个轴中的任意一个轴与另一个轴选择性地连接,或者将选自九个轴中的相应轴与变速器壳体选择性地连接,
其中,通过操作六个接合元件中的三个接合元件来实现前进速度挡位或倒车挡位中的任意一个。
3.根据权利要求2所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其中,所述六个接合元件包括:
三个离合器,三个离合器中的任意一个配置为连接九个轴中的任意两个轴;以及
三个制动器,三个制动器中的任意一个配置为将选自九个轴中的相应轴选择性地连接至变速器壳体,其中,所述相应轴不与输入轴或输出轴连接。
4.根据权利要求2所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其中,所述六个接合元件包括:
第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;
第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;
第三离合器,其设置在第六轴和第八轴之间;
第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;
第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;以及
第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
5.根据权利要求2所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其中,所述六个接合元件包括:
第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;
第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;
第三离合器,其设置在第七轴和第八轴之间;
第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;
第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;以及
第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
6.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,所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈;
所述第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件分别是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈;
所述第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件分别是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈;
所述第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈;
所述第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件分别是第五太阳轮、第五行星架和第五内齿圈。
7.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,所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组从发动机侧按照第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组的顺序设置。
8.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,所述行星齿轮系包括:
输入轴,其配置为从发动机接收扭矩;
输出轴,其配置为输出扭矩;
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;
第五行星齿轮组,其包括第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件;
第一轴,其与第二旋转元件和输入轴连接;
第二轴,其与第十四旋转元件和输出轴连接;
第三轴,其与第六旋转元件、第七旋转元件和第十三旋转元件连接;
第四轴,其与第十旋转元件和第十五旋转元件连接;
第五轴,其与第三旋转元件和第四旋转元件连接;
第六轴,其与第五旋转元件、第八旋转元件和第十一旋转元件连接;
第七轴,其与第九旋转元件连接;以及
多个轴,所述多个轴配置为将变速器壳体与选自第一行星齿轮组和第四行星齿轮组的旋转元件中的相应旋转元件选择性地且分别地连接,其中,所述相应旋转元件不连接至第一轴至第七轴中的任意一个。
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,所述多个轴包括:
第八轴,其与第一旋转元件连接;以及
第九轴,其与第十二旋转元件连接。
10.根据权利要求9所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,还包括:
三个离合器,三个离合器中的任意一个配置为连接九个轴中的任意两个轴;以及
三个制动器,三个制动器中的任意一个配置为将变速器壳体与选自九个轴中的相应轴选择性地连接,其中所选择的相应轴不与输入轴或输出轴连接。
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,
所述三个离合器包括:
第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;
第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;
第三离合器,其设置在第六轴和第八轴之间,
其中,所述三个制动器包括:
第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;
第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;
第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
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,
所述三个离合器包括:
第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;
第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;
第三离合器,其设置在第七轴和第八轴之间,
其中,所述三个制动器包括:
第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;
第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;
第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
13.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,所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈;
所述第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件分别是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈;
所述第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件分别是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈;
所述第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈;
所述第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件分别是第五太阳轮、第五行星架和第五内齿圈。
14.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,所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组从发动机侧按照第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第五行星齿轮组的顺序设置。
15.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,所述行星齿轮系包括:
输入轴,其配置为从发动机接收扭矩;
输出轴,其配置为输出扭矩;
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;
第五行星齿轮组,其包括第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件;
第一轴,其与第二旋转元件和输入轴连接;
第二轴,其与第十四旋转元件和输出轴连接;
第三轴,其与第六旋转元件、第七旋转元件和第十三旋转元件连接;
第四轴,其与第十旋转元件和第十五旋转元件连接;
第五轴,其与第三旋转元件和第四旋转元件连接;
第六轴,其与第五旋转元件、第八旋转元件和第十一旋转元件连接;
第七轴,其与第九旋转元件连接;以及
第八轴和第九轴,所述第八轴和所述第九轴配置为通过制动器将变速器壳体与选自第一行星齿轮组和第四行星齿轮组中的旋转元件的相应旋转元件选择性地并且分别地连接,其中,所述相应旋转元件不连接至第一轴至第七轴中的任意一个。
16.根据权利要求15所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其中,所述第二轴与第五轴、第一轴与第七轴、以及第六轴与第八轴经由离合器彼此选择性地且分别地连接;
所述第八轴与第一旋转元件连接;
所述第九轴与第十二旋转元件连接。
17.根据权利要求16所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其中,
所述离合器包括:
第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;
第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;
第三离合器,其设置在第六轴和第八轴之间,
其中,所述行星齿轮系包括制动器,所述制动器包括:
第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;
第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;
第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
18.根据权利要求15所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其中,所述第二轴与第五轴、第一轴与第七轴、以及第七轴与第八轴经由离合器彼此选择性地且分别地连接;
所述第八轴与第一旋转元件连接;
所述第九轴与第十二旋转元件连接。
19.根据权利要求18所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其中,
所述离合器包括:
第一离合器,其设置在第二轴和第五轴之间;
第二离合器,其设置在第一轴和第七轴之间;
第三离合器,其设置在第七轴和第八轴之间,
其中,所述行星齿轮系包括制动器,所述制动器包括:
第一制动器,其设置在第四轴和变速器壳体之间;
第二制动器,其设置在第八轴和变速器壳体之间;
第三制动器,其设置在第九轴和变速器壳体之间。
20.根据权利要求15所述的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系,其中,所述第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈;
所述第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件分别是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈;
所述第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件分别是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈;
所述第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈;
所述第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件分别是第五太阳轮、第五行星架和第五内齿圈。
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