本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息，可不构成现有技术。
在自动变速器领域，更多变速挡是用于改善车辆的燃料消耗和驾驶性的有用技术。
在所谓的发动机小型化趋势中，获得更多的变速挡有助于提高车辆的性能和效率，并且更好的变速挡线性度可通过提高在变速前后加速度的均匀性等来改善车辆的驾驶性。
为了获得自动变速器的更多变速挡，通常会增加部件的数量，而这会使安装性、生产成本、重量和/或动力流效率劣化。
为了改善具有更多变速挡的自动变速器的燃料消耗，最近人们已引入八速自动变速器，并且已开发出一种用于实现更多变速挡的自动变速器的行星齿轮系。
近来的八速自动变速器通常呈现出在6.5至7.5水平上的传动比跨度(gearratiospan)，其影响级比(stepratio)的线性度。
另外，即使传动比跨度变为9.0以上的水平，八速自动变速器也可能在变速挡的级比线性度方面变差。因此，提供至少九个前进速度的高效自动变速器，可能更适于提高车辆的驱动效率和驾驶性。
在背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现要素：
本发明致力于通过利用五个行星齿轮组和六个接合元件来提供实现十个前进速度和至少一个倒车速度的行星齿轮系，从而减少阻力损失并改善动力传递效率和燃料消耗。
另外，本发明的动机在于对输出侧行星齿轮组采用扭矩并行方案，由此减小接合元件的扭矩负载并提高扭矩传递效率和耐久性。
另外，本发明的动机在于提高输出传动比的灵活性，从而提高变速挡的级比的线性度。
车辆用自动变速器的示例性行星齿轮系包括：输入轴；输出轴；第一至第五行星齿轮组，分别具有第一至第三、第四至第六、第七至第九、第十至第十二和第十三至第十五旋转元件；第一轴，与第一旋转元件和输入轴固定连接；第二轴，与第十四旋转元件和输出轴固定连接；以及第三轴，与第六旋转元件和第十三旋转元件固定连接。
行星齿轮系还包括：第四轴，与第八旋转元件、第十一旋转元件和第十五旋转元件固定连接；第五轴，与第五旋转元件固定连接；第六轴，与第十二旋转元件固定连接；第七轴，与第二旋转元件和第四旋转元件固定连接；第八轴，与第三旋转元件和第七旋转元件固定连接；以及第九轴，与第九旋转元件和第十旋转元件固定连接。
行星齿轮系还可包括六个接合元件，并且六个接合元件中的每一个都选择性地连接选自九个轴、输入轴、输出轴和变速器壳体中的相应一对结构。具体地，对于每个变速挡，选自六个接合元件中的三个接合元件工作。
六个接合元件可包括三个离合器和三个制动器。
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，布置在第一轴与第五轴之间；第三离合器，布置在第三轴与第六轴之间；第一制动器，布置在第七轴与变速器壳体之间；第二制动器，布置在第八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、第二和第三旋转元件可分别为第一行星齿轮组的第一恒星齿轮、第一行星架和第一齿圈。第四、第五和第六旋转元件可分别为第二行星齿轮组的第二恒星齿轮、第二行星架和第二齿圈。第七、第八和第九旋转元件可分别为第三行星齿轮组的第三恒星齿轮、第三行星架和第三齿圈。第十、第十一和第十二旋转元件可分别为第四行星齿轮组的第四恒星齿轮、第四行星架和第四齿圈。第十三、第十四和第十五旋转元件可分别为第五行星齿轮组的第五恒星齿轮、第五行星架和第五齿圈。
可以从发动机侧，以第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组的顺序布置第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组。
本发明的示例性形式利用由六个接合元件操作的五个行星齿轮组，从而实现十个前进速度和至少一个倒车速度。
另外，可实现至少10.3的传动比跨度，以便提高发动机驱动效率，并且可提高变速挡的级比的线性度，从而改善车辆的驾驶性。
在实现十个前进速度和至少一个倒车速度的同时，限制接合元件操作，以便减少阻力损失，由此改善动力输送效率和燃料消耗。
将扭矩并联方案应用于输出侧行星齿轮组，因此扭矩负载可均匀分布至行星齿轮组和接合元件，从而提高扭矩传递效率和耐久性。
通过使用五个行星齿轮组来实现十个前进速度和至少一个倒车速度，可实现更宽范围的输出传动比，从而提高变速挡的级比的线性度。
根据本文提供的描述，其他适用范围将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例仅为了说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将参考附图来描述以示例方式给出的本发明的各种实施方式，其中：
图1是根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系的示意图；并且
图2是根据本发明的示例性实施方式的应用于行星齿轮系的相应变速挡的接合元件的操作图。
这里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发明的范围。
<符号说明>
pg1、pg2、pg3、pg4、pg5：第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组
s1、s2、s3、s4、s5：第一、第二、第三、第四和第五恒星齿轮
pc1、pc2、pc3、pc4、pc5：第一、第二、第三、第四和第五行星架
r1、r2、r3、r4、r5：第一、第二、第三、第四和第五齿圈
c1、c2、c3：第一、第二和第三离合器
b1、b2、b3：第一、第二和第三制动器
is：输入轴
os：输出轴
tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8、tm9：第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八和第九轴
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本发明、应用或用途。应当理解，在整个附图中，对应的附图标记指示相似或对应的部件和特征。
在下面的描述中，将组件的名称分为第一、第二等是为了划分名称，因为组件的名称彼此相同，并且其顺序没有特别限制。
此外，如本文所使用的，“直接”连接或互连的元件的描述包括固定连接的元件，即一个元件直接和/或固定连接至另一元件以与其一起旋转。
图1是根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系的示意图。
参考图1，行星齿轮系包括：布置在同一轴线上的第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5；输入轴is；输出轴os；使第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5的旋转元件互连的九个轴tm1至tm9；作为三个离合器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。
输入至输入轴is的发动机的扭矩，通过第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5的协调操作而变速(shift)，通过输出轴os输出变速后的扭矩。
根据本发明的示例性实施方式，从发动机侧以第一、第二和第三、第四以及第五行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5的顺序布置行星齿轮组。
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被输入至输入轴is。
输出轴os是与输入轴is布置在同一轴线上的输出构件，并且通过差速装置将变速后的扭矩传递至驱动轴。
第一行星齿轮组pg1是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第一恒星齿轮s1；第一行星架pc1，其可旋转地支撑与第一恒星齿轮s1在外部齿轮啮合的多个第一小齿轮p1；以及第一齿圈r1，其与多个第一小齿轮p1在内部齿轮啮合。第一恒星齿轮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，而第一齿圈r1用作第三旋转元件n3。
第二行星齿轮组pg2是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第二恒星齿轮s2；第二行星架pc2，其可旋转地支撑与第二恒星齿轮s2在外部齿轮啮合的多个第二小齿轮p2；以及第二齿圈r2，其与多个第二小齿轮p2在内部齿轮啮合。第二恒星齿轮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，而第二齿圈r2用作第六旋转元件n6。
第三行星齿轮组pg3是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第三恒星齿轮s3；第三行星架pc3，其可旋转地支撑与第三恒星齿轮s3在外部齿轮啮合的多个第三小齿轮p3；以及第三齿圈r3，其与多个第三小齿轮p3在内部齿轮啮合。第三恒星齿轮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，而第三齿圈r3用作第九旋转元件n9。
第四行星齿轮组pg4是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第四恒星齿轮s4；第四行星架pc4，其可旋转地支撑与第四恒星齿轮s4在外部齿轮啮合的多个第四小齿轮p4；以及第四齿圈r4，其与多个第四小齿轮p4在内部齿轮啮合。第四恒星齿轮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，而第四齿圈r4用作第十二旋转元件n12。
第五行星齿轮组pg5是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第五恒星齿轮s5；第五行星架pc5，其可旋转地支撑与第五恒星齿轮s5在外部齿轮啮合的多个第五小齿轮p5；以及五齿圈r5，其与多个第五小齿轮p5在内部齿轮啮合。第五恒星齿轮s5用作第十三旋转元件n13，第五行星架pc5用作第十四旋转元件n14，而第五齿圈r5用作第十五旋转元件n15。
在第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5的布置中，第二旋转元件n2和第四旋转元件n4固定地互连，第三旋转元件n3和第七旋转元件n7固定地互连，第九旋转元件n9和第十旋转元件n10固定地互连，第六旋转元件n6和第十三旋转元件n13固定地互连，第八旋转元件n8、第十一旋转元件n11和第十五旋转元件n15固定地互连，并且形成9个轴tm1至tm9。
九个轴tm1至tm9布置如下：
九个轴tm1至tm9中的每一个都可以是使输入和输出轴与行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5的旋转元件直接互连的旋转构件，也可以是将旋转元件与变速器壳体h选择性互连的旋转构件，还可以是固定至变速器壳体h的固定构件。
第一轴tm1与第一旋转元件n1(第一恒星齿轮s1)连接，并且与输入轴is固定连接，从而始终用作输入元件。
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固定连接，从而始终用作输出元件。
第三轴tm3与第六旋转元件n6(第二齿圈r2)和第十三旋转元件n13(第五恒星齿轮s5)连接。
第四轴tm4与第八旋转元件n8(第三行星架pc3)、第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)和第十五旋转元件n15(第五齿圈r5)固定连接。
第五轴tm5与第五旋转元件n5(第二行星架pc2)连接。
第六轴tm6与第十二旋转元件n12(第四齿圈r4)连接。
第七轴tm7与第二旋转元件n2(第一行星架pc1)和第四旋转元件n4(第二恒星齿轮s2)连接。
第八轴tm8与第三旋转元件n3(第一齿圈r1)和第七旋转元件n7(第三恒星齿轮s3)连接。
第九轴tm9与第九旋转元件n9(第三齿圈r3)和第十旋转元件n10(第四恒星齿轮s4)连接。
第三轴tm3与第六轴tm6选择性地连接，第三轴tm3和第五轴tm5与第一轴tm1选择性地连接。
另外，第七轴tm7、第八轴tm8和第九轴tm9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。
作为离合器c1、c2和c3的三个接合元件布置在九个轴tm1至tm9、输入轴is和输出轴os之间，以形成选择性连接。
作为制动器b1、b2和b3的三个接合元件布置在九个轴tm1至tm9和变速器壳体h之间，以形成选择性连接。
包括三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3的六个接合元件布置如下：
第一离合器c1布置在第一轴tm1和第三轴tm3之间，并且选择性地连接第一轴tm1和第三轴tm3，由此控制它们之间的动力传递。
第二离合器c2布置在第一轴tm1和第五轴tm5之间，并且选择性地连接第一轴tm1和第五轴tm5，由此控制它们之间的动力传递。
第三离合器c3布置在第三轴tm3和第六轴tm6之间，并且选择性地连接第三轴tm3和第六轴tm6，由此控制它们之间的动力传递。
第一制动器b1布置在第七轴tm7和变速器壳体h之间，并且选择性地将第七轴tm7连接至变速器壳体h。
第二制动器b2布置在第八轴tm8和变速器壳体h之间，并且选择性地将第八轴tm8连接至变速器壳体h。
第三制动器b3布置在第九轴tm9和变速器壳体h之间，并且选择性地将第九轴tm9连接至变速器壳体h。
上面已经描述了第一离合器c1和第二离合器c2，以将第三轴tm3和第五轴tm5选择性地连接至第一轴tm1。参考图1，第一轴tm1始终连接至输入轴is，因此，可认为第一和第二离合器c1和c2分别将输入轴is选择性地连接至第三和第五轴tm3和tm5。
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，可被实现为通过液压摩擦接合的多板型液压摩擦装置，然而，不应理解为局限于此，因为还可使用可电控制的各种其它配置。
图2是根据本发明的示例性实施方式的、应用于行星齿轮系的相应变速挡的接合元件的操作图。
参考图2，行星齿轮系通过操作第一、第二和第三离合器c1、c2和c3以及第一、第二、第三制动器b1、b2和b3中的三个接合元件，实现十个前进速度和至少一个倒车速度。
在第一前进速度挡d1中，第一离合器c1以及第一和第三制动器b1和b3同时工作。
结果，第一轴tm1通过第一离合器c1的操作与第三轴tm3连接。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第一、第三制动器b1和b3的操作将第七和第九轴tm7和tm9用作固定元件，从而实现第一前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第二前进速度挡d2中，第二离合器c2以及第一和第三制动器b1和b3同时工作。
结果，通过第二离合器c2的操作，将第一轴tm1与第五轴tm5连接。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第一、第三制动器b1和b3的操作将第七和第九轴tm7和tm9用作固定元件，从而实现第二前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第三前进速度挡d3中，第二离合器c2以及第二和第三制动器b2和b3同时工作。
结果，通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1与第五轴tm5连接。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第二、第三制动器b2和b3的操作，将第八和第九轴tm8和tm9用作固定元件，从而实现第三前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第四前进速度挡d4中，第一和第二离合器c1和c2以及第三制动器b3同时工作。
结果，通过第一离合器c1的操作将第一轴tm1与第三轴tm3连接，并且通过第二离合器c2的操作使第一轴tm1与第五轴tm5互连。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第三制动器b3的操作将第九轴tm9用作固定元件，从而实现第四前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第五前进速度挡d5中，第二和第三离合器c2和c3以及第三制动器b3同时工作。
结果，通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1与第五轴tm5连接，并且通过第三离合器c3的操作使第三轴tm3与第六轴tm6互连。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第三制动器b3的操作将第九轴tm9用作固定元件，从而实现第五前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第六前进速度挡d6中，第一和第三离合器c1和c3以及第三制动器b3同时工作。
结果，通过第一离合器c1的操作将第一轴tm1与第三轴tm3连接，并且通过第三离合器c3的操作将第三轴tm3与第六轴tm6互连。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第三制动器b3的操作将第九轴tm9用作固定元件，从而实现第六前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第七前进速度挡d7中，第一、第二和第三离合器c1、c2和c3同时工作。
结果，通过第一离合器c1的操作将第一轴tm1与第三轴tm3连接，通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1与第五轴tm5互连，以及通过第三离合器c3的操作将第三轴tm3与第六轴tm6互连。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
然后，第一、第二、第三、第四和第五行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5一体地旋转，并且在第一轴tm1处接收的扭矩被输出为输入，从而实现第七前进速度，并通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出变速后的扭矩。
在第八前进速度挡d8中，第一和第三离合器c1和c3以及第二制动器b2同时工作。
结果，通过第一离合器c1的工作将第一轴tm1与第三轴tm3连接，并且通过第三离合器c3的工作使第三轴tm3与第六轴tm6互连。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第二制动器b2的工作将第八轴tm8用作固定元件，从而实现第八前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第九前进速度挡d9中，第二和第三离合器c2和c3以及第二制动器b2同时工作。
结果，通过第二离合器c2的工作将第一轴tm1与第五轴tm5连接，并且通过第三离合器c3的工作使第三轴tm3与第六轴tm6互连。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第二制动器b2的操作将第八轴tm8用作固定元件，从而实现第九前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第十前进速度挡d10，第二和第三离合器c2和c3以及第一制动器b1同时操作。
结果，通过第二离合器c2的工作将第一轴tm1与第五轴tm5连接，通过第三离合器c3的工作使第三轴tm3与第六轴tm6互连。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第一制动器b1的工作将第七轴tm7用作固定元件，从而实现第十前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在倒车速度挡rev，第三离合器c3以及第一和第三制动器b1和b3同时工作。
结果，通过第三离合器c3的工作将第三轴tm3与第六轴tm6连接。在这种状态下，输入扭矩被输入至第一轴tm1。
另外，通过第一、第三制动器b1和b3的工作将第七和第九轴tm7和tm9用作固定元件，从而实现倒车速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
如上所述，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系利用由三个离合器c1、c2和c3以及三个制动器b1、b2和b3的六个接合元件操作的五个行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5，从而实现十个前进速度和至少一个倒车速度。
另外，可实现至少10.3的传动比跨度，以便增加发动机驱动效率，并且可提高变速挡的级比的线性度，从而改善车辆的驾驶性。
在实现十个前进速度和至少一个倒车速度的同时，限制了接合元件操作，以便减少阻力损失，由此改善动力传递效率和燃料消耗。
扭矩平行方案应用于输出侧行星齿轮组，因此扭矩负载可均匀分布至行星齿轮组和接合元件，从而提高扭矩传递效率和耐久性。
通过使用五个行星齿轮组来实现十个前进速度和至少一个倒车速度，可实现更宽范围的输出传动比，从而提高变速挡的级比的线性度。
尽管已经结合目前被认为是实际的示例性的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反地，本发明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。