CN108869664A - 用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系。该行星齿轮系可包括：输入轴，接收发动机的转矩；输出轴，输出扭矩；第一行星齿轮组，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，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，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，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，包括第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件。该行星齿轮系通过实现十个前进速度级和一个后退速度级来改善动力传输性能和燃料经济性。

Description

用于车辆的自动变速器的行星齿轮系

相关申请的交叉引证

本申请要求于2017年5月10日提交的韩国专利申请第10-2017-0058311号的优先权和权益，通过引证将其全部内容结合于本文中。

技术领域

本公开内容涉及用于车辆的自动变速器(automatic transmission，自动传动装置)。更具体地，本公开内容涉及用于车辆的自动变速器的行星齿轮系(planetary geartrain)，其改善了动力传输性能和燃料经济性。

背景技术

该部分中的陈述仅提供了与本公开内容相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

通常，已经开发了实现更多速度级(speed stage，速度档位)的自动变速器，以提高燃料经济性并改善驾驶性能。

实现更多速度级的这种自动变速器允许在缩小发动机尺寸的同时，提高动力性能和驱动效率。提供具有平滑级比(step ratios，阶比)的高效率多速度的变速器，该平滑级比可以用作与驾驶性能(诸如换档前后的加速度)紧密相关的指标，这增加自动变速器在汽车领域中的竞争力。

然而，在自动变速器中，随着速度级的数量增加，内部部件的数量增加，因此，可安装性、成本、重量、变速效率等可能会变差。

因此，可以提供利用少量部件提高效率的行星齿轮系的开发，以通过多速度来调高燃料效率增强的效果。

近来已经引进了八速自动变速器，并且已经开发了能够具有更多速度级的用于自动变速器的行星齿轮系。

然而，因为传统的八速自动变速器具有6.5-7.5的齿轮比跨度(齿轮比跨度是保证级比的线性度的重要因素)，所以动力性能和燃料经济性的改善可能被最小化。

此外，如果八速自动变速器具有大于9.0的齿轮比跨度，则我们发现难以保证级比的线性度。因此，发动机的驱动效率和车辆的驾驶性能可能变差，并且因此，期望开发至少实现九个前进速度级的高效自动变速器。

在此背景技术部分中所公开的上述信息仅用于增强对本公开内容的背景技术的理解，并且因此，其可能包含并不构成已为本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。

发明内容

本公开内容提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系能够通过实现十个前进速度级和一个后退速度级来改善动力传输性能和燃料经济性，并且使用五个行星齿轮组和六个接合元件来减小离合器和制动器的阻力损失。

本公开内容的另一种形式提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系通过使用扭矩并联型的输出侧的行星齿轮组而进一步具有改善扭矩传输效率和耐久性的能力，并且减小每个行星齿轮组和每个接合元件的扭矩份额。

本公开内容的又一形式提供了一种用于车辆的自动变速器的高效行星齿轮系，该高效行星齿轮系通过使用五个行星齿轮组实现十个前进速度级和一个后退速度级，而增加输出齿轮比的灵活性并改善级比的线性度。

根据本公开内容的示例性形式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括：输入轴，构造成接收发动机的扭矩；输出轴，构造成输出扭矩；第一行星齿轮组，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，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，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，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，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，与第一旋转元件、第六旋转元件和输入轴直接连接；第二轴，与第十四旋转元件和输出轴直接连接；第三轴，与第五旋转元件、第八旋转元件和第十三旋转元件直接连接；第四轴，与第十一旋转元件和第十五旋转元件直接连接；第五轴，与第四旋转元件直接连接；第六轴，与第九旋转元件直接连接；第七轴，与第二旋转元件直接连接；第八轴，与第三旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件直接连接；以及第九轴，与第十二旋转元件直接连接。

该行星齿轮系可进一步包括：六个接合元件，构造成将九个轴中的一个轴与九个轴中的另一轴选择性地连接或者将九个轴中的至少一个轴与变速器壳体选择性地连接，其中，前进速度级或后退速度级中的任一个通过操作六个接合元件之中的三个接合元件来实现。

这六个接合元件可包括：三个离合器，构造成连接九个轴之中的任何两个轴；以及三个制动器，构造成将九个轴之中的未与输入轴或输出轴连接的至少一个轴与变速器壳体选择性地连接。

第二行星齿轮组可通过将三个离合器之中的一个离合器选择性地连接第一轴、第三轴和第五轴之中的任何两个轴而锁定。

在一方面中，这六个接合元件可包括：第一离合器，布置在第一轴与第三轴之间；第二离合器，布置在第四轴与第六轴之间；第三离合器，布置在第五轴与第六轴之间；第一制动器，布置在第八轴与变速器壳体之间；第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在第九轴与变速器壳体之间。

在另一方面中，这六个接合元件可包括：第一离合器，布置在第三轴与第五轴之间；第二离合器，布置在第四轴与第六轴之间；第三离合器，布置在第五轴与第六轴之间；第一制动器，布置在第八轴与变速器壳体之间；第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在第九轴与变速器壳体之间。

第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可分别是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件可分别是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件可分别是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可分别是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮，并且第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件可分别是第五太阳齿轮、第五行星架和第五环形齿轮。

第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组可以从发动机一侧开始按第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组的顺序布置。

根据本公开内容的另一示例性形式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括：输入轴，构造成接收发动机的扭矩；输出轴，构造成输出扭矩；第一行星齿轮组，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，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，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，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，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，与第一旋转元件、第六旋转元件和输入轴直接连接；第二轴，与第十四旋转元件和输出轴直接连接；第三轴，与第五旋转元件、第八旋转元件和第十三旋转元件直接连接；第四轴，与第十一旋转元件和第十五旋转元件直接连接；第五轴，与第四旋转元件直接连接；第六轴，与第九旋转元件直接连接；以及多个轴，与变速器壳体选择性地且分别连接，同时与未连接至第一轴、第二轴、第三轴、第四轴或者第六轴的第一行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组的剩余旋转元件中的至少一个旋转元件直接且分别连接。

多个轴可包括：第七轴，与第二旋转元件直接连接；第八轴，与第三旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件直接连接；以及第九轴，与第十二旋转元件直接连接。

该行星齿轮系可进一步包括：三个离合器，各自构造成连接九个轴之中的任何两个轴；以及三个制动器，各自构造成将九个轴之中的未与输入轴或输出轴连接的至少一个轴与变速器壳体选择性地连接。

第二行星齿轮组可通过将三个离合器之中的至少一个离合器选择性地连接第一轴、第三轴和第五轴之中的任何两个轴而锁定。

在一个方面中，三个离合器可包括：第一离合器，布置在第一轴与第三轴之间；第二离合器，布置在第四轴与第六轴之间；以及第三离合器，布置在第五轴与第六轴之间。三个制动器可包括：第一制动器，布置在第八轴与变速器壳体之间；第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在第九轴与变速器壳体之间。

在另一方面中，三个离合器可包括：第一离合器，布置在第三轴与第五轴之间；第二离合器，布置在第四轴与第六轴之间；以及第三离合器，布置在第五轴与第六轴之间。三个制动器可包括：第一制动器，布置在第八轴与变速器壳体之间；第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在第九轴与变速器壳体之间。

第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可分别是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件可分别是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件可分别是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可分别是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮，并且第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件可分别是第五太阳齿轮、第五行星架和第五环形齿轮。

第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组可以从发动机一侧开始按第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组的顺序布置。

根据本公开内容的另一示例性形式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括：输入轴，构造成接收发动机的扭矩；输出轴，构造成输出扭矩；第一行星齿轮组，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，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，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，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，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，与第一旋转元件、第六旋转元件和输入轴直接连接；第二轴，与第十四旋转元件和输出轴直接连接；第三轴，与第五旋转元件、第八旋转元件和第十三旋转元件直接连接；第四轴，与第十一旋转元件和第十五旋转元件直接连接；第五轴，与第四旋转元件直接连接；第六轴，与第九旋转元件直接连接；以及第七轴、第八轴和第九轴，各自构造成经由至少一个制动器与变速器壳体选择性地连接，同时与第一行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组的未连接至第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴或者第六轴的剩余旋转元件中的至少一个旋转元件直接连接。

在一方面中，第一轴和第三轴、第四轴和第六轴、以及第五轴和第六轴可通过离合器中的至少一个选择性地彼此连接，第七轴可与第二旋转元件直接连接，第八轴可与第三旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件直接连接，并且第九轴可与第十二旋转元件直接连接。

离合器可包括：第一离合器，布置在第一轴与第三轴之间；第二离合器，布置在第四轴与第六轴之间；以及第三离合器，布置在第五轴与第六轴之间。制动器可包括：第一制动器，布置在第八轴与变速器壳体之间；第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在第九轴与变速器壳体之间。

在另一方面中，第三轴和第五轴、第四轴和第六轴、以及第五轴和第六轴可通过离合器中的至少一个彼此选择性地连接，第七轴可与第二旋转元件直接连接，第八轴可与第三旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件直接连接，并且第九轴可以与第十二旋转元件直接连接。

离合器可包括：第一离合器，布置在第三轴与第五轴之间；第二离合器，布置在第四轴与第六轴之间；以及第三离合器，布置在第五轴与第六轴之间。制动器可包括：第一制动器，布置在第八轴与变速器壳体之间；第二制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在第九轴与变速器壳体之间。

第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可分别是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件可分别是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件可分别是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可分别是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮，并且第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件可分别是第五太阳齿轮、第五行星架和第五环形齿轮。

第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组可以从发动机一侧开始按第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组的顺序布置。

根据本公开内容的示例性形式，可通过使五个行星齿轮组(其是简单的行星齿轮组)与六个接合元件组合来实现十个前进速度级和一个后退速度级。

此外，因为保证大于9.2的齿轮比跨度，所以可提高发动机的驱动效率。此外，因为由于多个速度级的原因可以保证级比的线性度，所以可改善驾驶性能，诸如换挡前后的加速度、有节奏的发动机转速等。

此外，因为通过使用五个行星齿轮组来实现十个前进速度级和一个后退速度级，但是减少接合元件的数量，所以可减小离合器和制动器的阻力损失并且可改善动力传输效率和燃料经济性。

此外，因为使用扭矩并联型的输出侧的行星齿轮组且扭矩均匀分配给每个行星齿轮组和每个接合元件，所以可改善扭矩传输效率和耐久性。

此外，因为使用五个行星齿轮组来实现十个前进速度级和一个后退速度级，所以可增加输出齿轮比的灵活性，并且可改善级比的线性度。

进一步的应用领域从本文中所提供的描述中将变得显而易见。应当理解，描述和具体实例仅旨在用于说明的目的，并非旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

为了可以充分理解本公开内容，现在将参考附图以实例的方式描述本公开内容的各种形式，其中：

图1是本公开内容的第一示例性形式中的行星齿轮系的示意图；

图2是本公开内容的第一示例性形式中的行星齿轮系中的每个速度级下的接合元件的操作图表；以及

图3是本公开内容的第二示例性形式中的行星齿轮系的示意图。

本文中描述的附图仅用于说明的目的并且不旨在以任何方式限制本公开内容的范围。

具体实施方式

以下描述实际上仅是示例性的，并不旨在限制本公开内容、应用或者用途。应当理解，贯穿附图，对应的参考标号表示相同或对应的部件和特征。

然而，为了清楚地描述本公开内容的示例性形式，省略了与本描述不相关的部件，并且贯穿本公开内容相同的参考标号表示相同或相似的元件。

在以下描述中，因为部件的名称彼此相同，故将部件的名称分成第一、第二等以便区分名称，并且其顺序不受特别限制。

图1是本公开内容的第一示例性形式中的行星齿轮系的示意图。

参考图1，行星齿轮系包括：布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；九个轴(即，TM1、TM2、TM3、TM4、TM5、TM6、TM7、TM8和TM9)，连接至第一行星齿轮组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的至少一个旋转元件；接合元件，包括三个离合器C1、C2、C3以及三个制动器B1、B2、B3；以及变速器壳体H。

通过第一行星齿轮组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的配合改变从发动机到输入轴IS的扭矩输入，并且通过输出轴OS输出所改变的扭矩。

根据本公开内容的第一示例性形式，该行星齿轮组从发动机一侧开始按第四行星齿轮组PG4、第三行星齿轮组PG3、第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第五行星齿轮组PG5的顺序布置。

输入轴IS是输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩通过扭矩转换器进行扭矩转换以输入到输入轴IS中。

输出轴OS是输出构件，布置在与输入轴IS相同的轴线上，并且将驱动扭矩通过差动设备传递至驱动轮。

第一行星齿轮组PG1是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第一旋转元件N1的第一太阳齿轮S1；第二旋转元件N2的第一行星架PC1，可旋转地支撑均匀布置在第一太阳齿轮S1的外部圆周上并与第一太阳齿轮S1的外部圆周在外部接合的多个第一小齿轮P1；以及第三旋转元件N3的第一环形齿轮R1，与多个第一小齿轮P1在内部接合并且与第一太阳齿轮S1可操作地连接。

第二行星齿轮组PG2是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第四旋转元件N4的第二太阳齿轮S2；第五旋转元件N5的第二行星架PC2，可旋转地支撑均匀布置在第二太阳齿轮S2的外部圆周上并与第二太阳齿轮S2的外部圆周在外部接合的多个第二小齿轮P2；以及第六旋转元件N6的第二环形齿轮R2，与多个第二小齿轮P2在内部接合并且与第二太阳齿轮S2可操作地连接。

第三行星齿轮组PG3是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第七旋转元件N7的第三太阳齿轮S3；第八旋转元件N8的第三行星架PC3，可旋转地支撑均匀布置在第三太阳齿轮S3的外部圆周上并与第三太阳齿轮S3的外部圆周在外部接合的多个第三小齿轮P3；以及第九旋转元件N9的第三环形齿轮R3，与多个第三小齿轮P3在内部接合并且与第三太阳齿轮S3可操作地连接。

第四行星齿轮组PG4是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第十旋转元件N10的第四太阳齿轮S4；第十一旋转元件N11的第四行星架PC4，可旋转地支撑均匀布置在第四太阳齿轮S4的外部圆周上并与第四太阳齿轮S4的外部圆周在外部接合的多个第四小齿轮P4；以及第十二旋转元件N12的第四环形齿轮R4，与多个第四小齿轮P4在内部接合并且与第四太阳齿轮S4可操作地连接。

第五行星齿轮组PG5是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第十三旋转元件N13的第五太阳齿轮S5；第十四旋转元件N14的第五行星架PC5，可旋转地支撑均匀布置在第五太阳齿轮S5的外部圆周上并与第五太阳齿轮S5的外部圆周在外部接合的多个第五小齿轮P5；以及第十五旋转元件N15的第五环形齿轮R5，与多个第五小齿轮P5在内部接合并且与第五太阳齿轮S5可操作地连接。

第一旋转元件N1与第六旋转元件N6直接连接，第三旋转元件N3与第七旋转元件N7和第十旋转元件N10直接连接，第五旋转元件N5与第八旋转元件N8和第十三旋转元件N13直接连接，并且第十一旋转元件N11与第十五旋转元件N15直接连接，这样使得第一行星齿轮组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包括九个轴TM1、TM2、TM3、TM4、TM5、TM6、TM7、TM8和TM9。

将进一步详细描述九个轴TM1至TM9。

九个轴TM1至TM9将行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4和PG5的旋转元件之中的多个旋转元件彼此直接连接。九个轴是连接至任何一个旋转元件并与该任何一个旋转元件旋转以传输扭矩以及将任何一个旋转元件与变速器壳体H选择性地连接的旋转构件，或者是将任何一个旋转元件直接连接至变速器壳体H的固定构件。

第一轴TM1与第一旋转元件N1(第一太阳齿轮S1)和第六旋转元件N6(第二环形齿轮R2)连接并且与输入轴IS直接连接以总是作为输入元件操作。

第二轴TM2与第十四旋转元件N14(第五行星架PC5)连接并且与输出轴OS直接连接以总是作为输出元件操作。

第三轴TM3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)和第十三旋转元件N13(第五太阳齿轮S5)连接。

第四轴TM4与第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)和第十五旋转元件N15(第五环形齿轮R5)连接。

第五轴TM5与第四旋转元件N4(第二太阳齿轮S2)连接。

第六轴TM6与第九旋转元件N9(第三环形齿轮R3)连接。

第七轴TM7与第二旋转元件N2(第一行星架PC1)连接。

第八轴TM8与第三旋转元件N3(第一环形齿轮R1)、第七旋转元件N7(第三太阳齿轮S3)和第十旋转元件N10(第四太阳齿轮S4)连接。

第九轴TM9与第十二旋转元件N12(第四环形齿轮R4)连接。

在此，第三轴TM3可与第一轴TM1选择性地连接以作为选择性的输入元件操作，并且第四轴TM4和第五轴TM5选择性地并且分别地与第六轴TM6连接。

此外，第七轴TM7、第八轴TM8和第九轴TM9分别与变速器壳体H选择性地连接以作为选择性的固定元件操作。

将三个离合器C1、C2和C3(它们是接合元件)布置在这样的部分处，在该部分处，包括输入轴IS和输出轴OS的九个轴TM1至TM9之中的任意两个轴选择性地彼此连接。

此外，将三个制动器B1、B2和B3(它们是接合元件)布置在这样的部分处，在该部分处，九个轴TM1至TM9之中的任意一个轴与变速器壳体H选择性地连接。

将详细描述六个接合元件(三个离合器C1至C3以及三个制动器B1至B3)的布置方式。

第一离合器C1布置在第一轴TM1与第三轴TM3之间，并且将第一轴TM1与第三轴TM3选择性地连接。

第二离合器C2布置在第四轴TM4与第六轴TM6之间并且将第四轴TM4与第六轴TM6选择性地连接。

第三离合器C3布置在第五轴TM5与第六轴TM6之间并且将第五轴TM5与第六轴TM6选择性地连接。

第一制动器B1布置在第八轴TM8与变速器壳体H之间，并且将第八轴TM8与变速器壳体H(向其固定)选择性地连接。

第二制动器B2布置在第七轴TM7与变速器壳体H之间，并且将第七轴TM7与变速器壳体H(向其固定)选择性地连接。

第三制动器B3布置在第九轴TM9与变速器壳体H之间，并且将第九轴TM9与变速器壳体H(向其固定)选择性地连接。

参考图1，第一离合器C1是用于通过将第一轴TM1与第三轴TM3选择性地连接来锁定第二行星齿轮组PG2的手段。如图3所示，第一离合器C1可以将第三轴TM3与第五轴TM5选择性地连接。

包括第一离合器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的接合元件可以是通过液压操作的湿式的多片式摩擦元件。主要是将湿式的多片式摩擦元件用作接合元件，但是也可以将通过来自电控制单元的电信号而可操作的爪式离合器、电离合器或者电磁离合器用作接合元件。

图2是根据本公开内容的第一示例性形式的行星齿轮系中的每个速度级下的接合元件的操作图表。

参考图2，在行星齿轮系中的每个速度级下，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中的三个接合元件进行操作。

第一离合器C1以及第二制动器B2和第三制动器B3在第一前进速度级D1下进行操作。

当第一轴TM1通过第一离合器C1的操作与第三轴TM3连接时，输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第二制动器B2和第三制动器B3的操作，将第七轴TM7和第九轴TM9作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第一前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第一前进速度级。

第三离合器C3以及第二制动器B2和第三制动器B3在第二前进速度级D2下进行操作。

在通过第三离合器C3的操作而使第五轴TM5与第六轴TM6连接的状态中，将输入轴IS的扭矩输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第二制动器B2和第三制动器B3的操作，将第七轴TM7和第九轴TM9作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第二前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第二前进速度级。

第三离合器C3以及第一制动器B1和第三制动器B3在第三前进速度级D3下进行操作。

在通过第三离合器C3的操作而使第五轴TM5与第六轴TM6连接的状态下，将输入轴IS的扭矩输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作，将第八轴TM8和第九轴TM9作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第三前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第三前进速度级。

第一离合器C1和第三离合器C3以及第三制动器B3在第四前进速度级D4下进行操作。

当通过第一离合器C1的操作使第一轴TM1与第三轴TM3连接并且通过第三离合器C3的操作使第五轴TM5与第六轴TM6连接时，输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第三制动器B3的操作，将第九轴TM9作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第四前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第四前进速度级。

第二离合器C2和第三离合器C3以及第三制动器B3在第五前进速度级D5下进行操作。

在通过第二离合器C2的操作使第四轴TM4与第六轴TM6连接并且通过第三离合器C3的操作使第五轴TM5与第六轴TM6连接的状态下，输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第三制动器B3的操作，将第九轴TM9作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第五前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第五前进速度级。

第一离合器C1和第二离合器C2以及第三制动器B3在第六前进速度级D6下进行操作。

在通过第一离合器C1的操作使第一轴TM1与第三轴TM3连接并且通过第二离合器C2的操作使第四轴TM4与第六轴TM6连接的状态下，输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第三制动器B3的操作，将第九轴TM9作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第六前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第六前进速度级。

第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3在第七前进速度级D7下进行操作。

在通过第一离合器C1的操作使第一轴TM1与第三轴TM3连接，通过第二离合器C2的操作使第四轴TM4与第六轴TM6连接，并且通过第三离合器C3的操作使第五轴TM5与第六轴TM6连接的状态下，输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中。

因此，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变成锁定状态。在这种状态下，如果输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中，则通过与第二轴TM2连接的输出轴OS在速度没有变化的情况下将输入轴IS的扭矩输出。

第一离合器C1和第二离合器C2以及第一制动器B1在第八前进速度级D8下进行操作。

在通过第一离合器C1的操作使第一轴TM1与第三轴TM3连接并且通过第二离合器C2的操作使第四轴TM4与第六轴TM6连接的状态下，输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第一制动器B1的操作，将第八轴TM8作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第八前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第八前进速度级。

第二离合器C2和第三离合器C3以及第一制动器B1在第九前进速度级D9下进行操作。

在通过第二离合器C2的操作使第四轴TM4与第六轴TM6连接并且通过第三离合器C3的操作使第五轴TM5与第六轴TM6连接的状态下，输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第一制动器B1的操作，将第八轴TM8作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第九前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第九前进速度级。

第二离合器C2和第三离合器C3以及第二制动器B2在第十前进速度级D10下进行操作。

在通过第二离合器C2的操作使第四轴TM4与第六轴TM6连接并且通过第三离合器C3的操作使第五轴TM5与第六轴TM6连接的状态下，输入轴IS的扭矩被输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第二制动器B2的操作，将第七轴TM7作为固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到第十前进速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出第十前进速度级。

第二离合器C2以及第二制动器B2和第三制动器B3在后退速度级REV下进行操作。

在通过第二离合器C2的操作而使第四轴TM4连接至第六轴TM6的状态下，将输入轴IS的扭矩输入到第一轴TM1中。

在这种状态下，通过第二制动器B2和第三制动器B3的操作，将第七轴TM7和第九轴TM9以固定元件操作。因此，将输入轴IS的扭矩转移到后退速度级中，并且通过与第二轴TM2连接的输出轴OS来输出后退速度级。

图3是根据本公开内容的第二示例性形式的行星齿轮系的示意图。

参考图1，在根据本公开内容的第一示例性形式的行星齿轮系中第一离合器C1被布置在第一轴TM1与第三轴TM3之间并且将第一轴TM1与第三轴TM3选择性地连接，但是，如图3所示，在根据本公开内容的第二示例性形式的行星齿轮系中第一离合器C1被布置在第三轴TM3与第五轴TM5之间并且将第三轴TM3与第五轴TM5选择性地连接。

通过选择性地连接第二行星齿轮组PG2的三个旋转元件N4、N5和N6中的任何两个旋转元件，第一离合器C1锁定第二行星齿轮组PG2。即，第一离合器C1用于锁定第二行星齿轮组PG2。

因为根据第二形式的第一离合器C1的布置与根据第一形式的第一离合器C1的布置不同，但是根据第二形式的行星齿轮系的九个轴TM1至TM9、两个离合器C2和C3以及三个制动器B1至B3的连接以及操作和效果与根据第一形式的那些是相同的，所以将省略对它们的详细说明。

根据本公开内容的第一和第二示例性形式，可通过使用五个行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4和PG5以及包括三个离合器C1、C2和C3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级和一个后退速度级。

此外，因为保证大于9.2的齿轮比跨度，所以可提高发动机的驱动效率。此外，因为由于多个速度级的原因可以保证级比的线性度，所以可改善驾驶性能，诸如换挡前后的加速度、有节奏的发动机转速等。

此外，因为通过使用减少数量的接合元件来实现十个前进速度级和一个后退速度级，所以可减小离合器和制动器的阻力损失，从而可改善动力传输效率和燃油经济性。

此外，因为使用扭矩并联型的输出侧的行星齿轮组并且扭矩均匀分配给每个行星齿轮组和每个接合元件，所以可改善扭矩传输效率和耐久性。

此外，因为使用五个行星齿轮组来实现十个前进速度级和一个后退速度级，所以可增加输出齿轮比的灵活性，并且可改善级比的线性度。

尽管已经结合目前视为实际示例性形式的内容来描述本公开内容，但是应当理解，本公开内容不限于所公开的形式，而是相反，旨在覆盖包含在本公开内容的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (23)

1.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：

输入轴，构造成接收发动机的扭矩；

输出轴，构造成输出扭矩；

第一行星齿轮组，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，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，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，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，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，与所述第一旋转元件、所述第六旋转元件和所述输入轴直接连接；

第二轴，与所述第十四旋转元件和所述输出轴直接连接；

第三轴，与所述第五旋转元件、所述第八旋转元件和所述第十三旋转元件直接连接；

第四轴，与所述第十一旋转元件和所述第十五旋转元件直接连接；

第五轴，与所述第四旋转元件直接连接；

第六轴，与所述第九旋转元件直接连接；

第七轴，与所述第二旋转元件直接连接；

第八轴，与所述第三旋转元件、所述第七旋转元件和所述第十旋转元件直接连接；以及

第九轴，与所述第十二旋转元件直接连接。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮系，进一步包括六个接合元件，所述六个接合元件构造成将九个轴中的一个轴与所述九个轴中的另一个轴选择性地连接或者将所述九个轴中的至少一个轴与变速器壳体选择性地连接，

其中，通过操作所述六个接合元件中的三个接合元件来实现前进速度级或后退速度级中的任一个。

3.根据权利要求2所述的行星齿轮系，其中，所述六个接合元件包括：

三个离合器，构造成连接所述九个轴之中的任何两个轴；以及三个制动器，构造成将所述九个轴之中的未与所述输入轴或所述输出轴连接的至少一个轴与所述变速器壳体选择性地连接。

4.根据权利要求3所述的行星齿轮系，其中，所述第二行星齿轮组通过所述三个离合器之中的选择性地连接所述第一轴、所述第三轴和所述第五轴之中的任何两个轴的一个离合器而锁定。

5.根据权利要求2所述的行星齿轮系，其中，所述六个接合元件包括：

第一离合器，布置在所述第一轴与所述第三轴之间；

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，布置在所述第五轴与所述第六轴之间；

第一制动器，布置在所述第八轴与所述变速器壳体之间；

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在所述第九轴与所述变速器壳体之间。

6.根据权利要求2所述的行星齿轮系，其中，所述六个接合元件包括：

第一离合器，布置在所述第三轴与所述第五轴之间；

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，布置在所述第五轴与所述第六轴之间；

第一制动器，布置在所述第八轴与所述变速器壳体之间；

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在所述第九轴与所述变速器壳体之间。

7.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件分别是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，

所述第四旋转元件、所述第五旋转元件和所述第六旋转元件分别是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，

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分别是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，

所述第十旋转元件、所述第十一旋转元件和所述第十二旋转元件分别是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮，并且

所述第十三旋转元件、所述第十四旋转元件和所述第十五旋转元件分别是第五太阳齿轮、第五行星架和第五环形齿轮。

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、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组、所述第四行星齿轮组和所述第五行星齿轮组从发动机一侧开始按所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组、所述第四行星齿轮组和所述第五行星齿轮组的顺序布置。

9.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：

输入轴，构造成接收发动机的扭矩；

输出轴，构造成输出扭矩；

第一行星齿轮组，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，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，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，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，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，与所述第一旋转元件、所述第六旋转元件和所述输入轴直接连接；

第二轴，与所述第十四旋转元件和所述输出轴直接连接；

第三轴，与所述第五旋转元件、所述第八旋转元件和所述第十三旋转元件直接连接；

第四轴，与所述第十一旋转元件和所述第十五旋转元件直接连接；

第五轴，与所述第四旋转元件直接连接；

第六轴，与所述第九旋转元件直接连接；以及

多个轴，与变速器壳体选择性且分别连接，同时与所述第一行星齿轮组、所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组的未连接至所述第一轴、所述第二轴、所述第三轴、所述第四轴、所述第五轴或者所述第六轴的剩余旋转元件中的至少一个旋转元件直接且分别连接。

10.根据权利要求9所述的行星齿轮系，其中，所述多个轴包括：

第七轴，与所述第二旋转元件直接连接；

第八轴，与所述第三旋转元件、所述第七旋转元件和所述第十旋转元件直接连接；以及

第九轴，与所述第十二旋转元件直接连接。

11.根据权利要求10所述的行星齿轮系，进一步包括：

三个离合器，各自构造成连接九个轴之中的任何两个轴；以及三个制动器，各自构造成将所述九个轴之中的未与所述输入轴或所述输出轴连接的至少一个轴与所述变速器壳体选择性地连接。

12.根据权利要求11所述的行星齿轮系，其中，所述第二行星齿轮组通过所述三个离合器之中的选择性地连接所述第一轴、所述第三轴和所述第五轴之中的任何两个轴的至少一个离合器而锁定。

13.根据权利要求11所述的行星齿轮系，其中

所述三个离合器包括：

第一离合器，布置在所述第一轴与所述第三轴之间；

第二离合器，布置在所述第四轴与所述第六轴之间；以及

第三离合器，布置在所述第五轴与所述第六轴之间，并且

其中，所述三个制动器包括：

第一制动器，布置在所述第八轴与所述变速器壳体之间；

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在所述第九轴与所述变速器壳体之间。

14.根据权利要求11所述的行星齿轮系，其中

所述三个离合器包括：

第一离合器，布置在所述第三轴与所述第五轴之间；

第二离合器，布置在所述第四轴与所述第六轴之间；以及

第三离合器，布置在所述第五轴与所述第六轴之间，并且

其中，所述三个制动器包括：

第一制动器，布置在所述第八轴与所述变速器壳体之间；

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在所述第九轴与所述变速器壳体之间。

15.根据权利要求9所述的行星齿轮系，其中，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件分别是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，

所述第四旋转元件、所述第五旋转元件和所述第六旋转元件分别是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，

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分别是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，

所述第十旋转元件、所述第十一旋转元件和所述第十二旋转元件分别是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮，并且

所述第十三旋转元件、所述第十四旋转元件和所述第十五旋转元件分别是第五太阳齿轮、第五行星架和第五环形齿轮。

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、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组、所述第四行星齿轮组和所述第五行星齿轮组从发动机一侧开始按所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组、所述第四行星齿轮组和所述第五行星齿轮组的顺序布置。

17.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：

输入轴，构造成接收发动机的扭矩；

输出轴，构造成输出扭矩；

第一行星齿轮组，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，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，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，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，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，与所述第一旋转元件、所述第六旋转元件和所述输入轴直接连接；

第二轴，与所述第十四旋转元件和所述输出轴直接连接；

第三轴，与所述第五旋转元件、所述第八旋转元件和所述第十三旋转元件直接连接；

第四轴，与所述第十一旋转元件和所述第十五旋转元件直接连接；

第五轴，与所述第四旋转元件直接连接；

第六轴，与所述第九旋转元件直接连接；以及

第七轴、第八轴和第九轴，各自构造成经由至少一个制动器与变速器壳体选择性地连接，同时与所述第一行星齿轮组、所述第三行星齿轮组和第四行星齿轮组的未连接至所述第一轴、所述第二轴、所述第三轴、所述第四轴、所述第五轴或者所述第六轴的剩余旋转元件中的至少一个旋转元件直接连接。

18.根据权利要求17所述的行星齿轮系，其中，所述第一轴和所述第三轴、所述第四轴和所述第六轴、以及所述第五轴和所述第六轴通过至少一个离合器彼此选择性地连接，

所述第七轴与所述第二旋转元件直接连接，

所述第八轴与所述第三旋转元件、所述第七旋转元件和所述第十旋转元件直接连接，并且

所述第九轴与所述第十二旋转元件直接连接。

19.根据权利要求18所述的行星齿轮系，其中

所述离合器包括：

第一离合器，布置在所述第一轴与所述第三轴之间；

第二离合器，布置在所述第四轴与所述第六轴之间；以及

第三离合器，布置在所述第五轴与所述第六轴之间，并且

其中，所述制动器包括：

第一制动器，布置在所述第八轴与所述变速器壳体之间；

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间；以及

第三制动器，布置在所述第九轴与所述变速器壳体之间。

20.根据权利要求17所述的行星齿轮系，其中，所述第三轴和所述第五轴、所述第四轴和所述第六轴、以及所述第五轴和所述第六轴通过至少一个离合器彼此选择性地连接，

所述第七轴与所述第二旋转元件直接连接，

所述第八轴与所述第三旋转元件、所述第七旋转元件和所述第十旋转元件直接连接，并且

所述第九轴与所述第十二旋转元件直接连接。

21.根据权利要求20所述的行星齿轮系，其中

所述离合器包括：

第一离合器，布置在所述第三轴与所述第五轴之间；

第二离合器，布置在所述第四轴与所述第六轴之间；以及

第三离合器，布置在所述第五轴与所述第六轴之间，并且

其中，所述制动器包括

第一制动器，布置在所述第八轴与所述变速器壳体之间；

第二制动器，布置在所述第七轴与所述变速器壳体之间；以及

第三制动器，布置在所述第九轴与所述变速器壳体之间。

22.根据权利要求17所述的行星齿轮系，其中，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件分别是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，

所述第四旋转元件、所述第五旋转元件和所述第六旋转元件分别是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，

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分别是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，

所述第十旋转元件、所述第十一旋转元件和所述第十二旋转元件分别是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮，并且

所述第十三旋转元件、所述第十四旋转元件和所述第十五旋转元件分别是第五太阳齿轮、第五行星架和第五环形齿轮。

23.根据权利要求17所述的行星齿轮系，其中，所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组、所述第四行星齿轮组和所述第五行星齿轮组从发动机一侧开始按所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组、所述第四行星齿轮组和所述第五行星齿轮组的顺序布置。