本申请要求于2017年5月10日提交的第10-2017-0058301号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。
本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，以便改善动力输送性能和燃料效率。
背景技术
这部分中的陈述只是为了提供与本发明相关的背景信息并且可能不构成现有技术。
已经对提供自动变速器的更多变速级进行了研究，以实现燃料消耗的改善和更好的驾驶性，并且近来，由于油价上涨，改善车辆的燃料效率吸引了更多注意。
在这种情况下，已经进行了对发动机的研究，以通过所谓缩小尺寸来实现减重以及改善燃料消耗，并且已经进行了对自动变速器的研究，以通过实现更多变速级来提供更好的驾驶性以及更低燃料消耗。
为了实现自动变速器的更多变速级，通常增加部件的数量，这可能不利地影响可安装性、产品成本、重量和/或动力流效率。
作为在部件数量减少情况下通过更多变速级来增加自动变速器的燃料效率的努力，近来引入了八速自动变速器，并且已经开发了用于使自动变速器实现更多变速级的行星齿轮系。
就这一点而言，有时尝试并行设置行星齿轮组或者采用爪式离合器取代湿式控制元件。然而，此类布置可能不能广泛适用，并且使用爪式离合器可能容易使换挡平顺性劣化。
已经发现，近来开发的八速自动变速器的齿轮比跨度通常在6.5和7.5之间，并且燃料消耗改善受限。
此外，还发现，当八速自动变速器的齿轮比跨度升高到9.0以上的水平时，难以将相邻变速级之间的级比维持为线性，由此发动机的驱动效率和车辆的驾驶性受到破坏。
技术实现要素：
本发明提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括五个行星齿轮组和六个摩擦元件，以便实现至少十个前进速度和至少一个倒车速度，并且离合器和制动器的摩擦阻力损失减少，从而改善动力传动效率和燃料效率。
此外，通过将扭矩并行结构应用于输出侧行星齿轮组以减少在每个行星齿轮组与每个摩擦元件之间共用的扭矩，可以改善扭矩传动效率和耐久性。
另外，为了实现至少十个前进速度和至少一个倒车速度而应用五个行星齿轮组增加了齿轮比的灵活性和变速级级比的线性度。
在本发明的一个实施方式中，行星齿轮系包括：输入轴，配置为接收发动机扭矩；输出轴，配置为输出改变的扭矩；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，与第三旋转元件和输入轴连接；第二轴，与第十四旋转元件和输出轴连接；第三轴，与第五旋转元件和第十三旋转元件连接；第四轴，与第二旋转元件、第八旋转元件和第十五旋转元件连接；第五轴，与第一旋转元件和第四旋转元件连接；第六轴，与第六旋转元件和第十一旋转元件连接；第七轴，与第九旋转元件连接；第八轴，与第七旋转元件和第十旋转元件连接；以及第九轴，与第十二旋转元件连接。
在一个实施方式中，行星齿轮系还包括六个摩擦元件，该六个摩擦元件设置成选择性地将对应轴彼此连接或选择性地将对应轴与变速器壳体连接，并且其中，可以在前进速度级或倒车速度级下操作六个摩擦元件中的三个摩擦元件。
该六个摩擦元件可以包括：三个离合器，将九个轴中的两个轴彼此连接；和三个制动器，选择性地将对应轴连接到变速器壳体，并且对应轴不连接至输入轴或输出轴。
该六个摩擦元件可以包括：第一离合器，布置在第二轴和第五轴之间；第二离合器，布置在第五轴和第七轴之间；第三离合器，布置在第六轴和第七轴之间；第一制动器，布置在第三轴和变速器壳体之间；第二制动器，布置在第八轴和变速器壳体之间；以及第三制动器，布置在第九轴和变速器壳体之间。
第一行星齿轮组的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件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。第二行星齿轮组的第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件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。第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件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。第四行星齿轮组的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件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。第五行星齿轮组的第十三旋转元件、第十四旋转元件和第十五旋转元件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。
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起以第一行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组、第二行星齿轮组和第五行星齿轮组的顺序设置。在另一实施方式中，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起以第一行星齿轮组、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。
根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可以实现通过经由控制六个摩擦元件来操作作为简单行星齿轮组的五个行星齿轮组而形成的至少十个前进速度和至少一个倒车速度。
此外，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可以实现9.6以上的齿轮比跨度，从而增加驱动发动机的效率。
此外，确保变速级的级比的线性度，同时以高效率进行变速级的多级调节，确保变速级的级比的线性度，从而使得能够改善驾驶性，例如换挡前后的加速度、发动机速度节奏感等。
此外，因为摩擦元件的应用减少，所以离合器和制动器的阻力损失减少，从而改善动力传动效率和燃料经济性。
此外，通过将扭矩并行结构应用于输出侧行星齿轮组以减少在每个行星齿轮组与每个摩擦元件之间共用的扭矩，改进了扭矩传动效率和耐久性。
此外，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可以通过应用五个行星齿轮组来增加输出齿轮比的灵活性。
另外，在以下详细描述中直接或暗示地描述可从本发明的示例性实施方式中获得或预期的效果。即，将在以下详细描述中描述从本发明的示例性实施方式中预期的各种效果。
根据本文提供的描述，其他应用领域将显而易见。应当理解，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了可以很好地理解本发明，现在将参考附图描述以示例的方式给出的本发明的各种实施方式，在附图中：
图1是在本发明的第一示例性实施方式中的行星齿轮系的示意图；
图2是在本发明的第一示例性实施方式中的用于行星齿轮系中的处于相应变速级的相应控制元件的操作表；以及
图3是在本发明的第二示例性实施方式中的行星齿轮系的示意图。
本文描述的附图仅为了说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
以下描述实质上仅是示例性的，并且不旨在限制本发明、应用或用途。应当理解，贯穿附图，对应的附图标记指示相同或对应的部件和特征。如本领域技术人员将认识到的，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，以各种不同的方式修改所描述的实施方式。
在以下描述中，将组件的名称划分成第一、第二等是为了区分名称，这是因为组件的名称彼此相同并且不特别限制组件的顺序。
另外，如本文所使用的，“固定地”连接或互连的元件的描述包括直接连接的元件，即，直接连接至另一元件以与之一起旋转的元件。
图1为在本发明的第一示例性实施方式中的行星齿轮系的示意图。
参考图1，行星齿轮系包括：布置在同一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；将第一行星齿轮组、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(pg1、pg2、pg3、pg4和pg5)的旋转元件彼此互连的九个轴tm1至tm9；作为摩擦元件的三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3；以及变速器壳体h。
来自输入轴is的扭矩输入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的协同操作而转移，并且然后通过输出轴os输出。
行星齿轮组从发动机侧起以第一行星齿轮组pg1、第三行星齿轮组pg3、第四行星齿轮组pg4、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为输入构件，并且来自发动机曲轴的扭矩在通过扭矩变换器经过扭矩变换后输入至输入轴is。
输出轴os为输出构件，并且布置在与输入轴is相同的轴线上，通过差速装置将转移的驱动扭矩输送至驱动轴。
第一行星齿轮组pg1为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一行星架pc1和第一齿圈r1，该第一行星架支撑与第一恒星齿轮s1在外部啮合的第一小齿轮p1，该第一齿圈与第一小齿轮p1在内部啮合。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，并且第一齿圈r1用作第三旋转元件n3。
第二行星齿轮组pg2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二行星架pc2和第二齿圈r2，该第二行星架支撑与第二恒星齿轮s2在外部啮合的第二小齿轮p2，该第二齿圈与第二小齿轮p2在内部啮合。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，并且第二齿圈r2用作第六旋转元件n6。
第三行星齿轮组pg3为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第三行星架pc3和第三齿圈r3，该第三行星架支撑与第三恒星齿轮s3在外部啮合的第三小齿轮p3，该第三齿圈与第三小齿轮p3在内部啮合。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，并且第三齿圈r3用作第九旋转元件n9。
第四行星齿轮组pg4为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四行星架pc4和第四齿圈r4，该第四行星架支撑与第四恒星齿轮s4在外部啮合的第四小齿轮p4，该第四齿圈与第四小齿轮p4在内部啮合。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，并且第四齿圈r4用作第十二旋转元件n12。
第五行星齿轮组pg5为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第五行星架pc5和第五齿圈r5，该第五行星架支撑与第五恒星齿轮s5在外部啮合的第五小齿轮p5，该第五齿圈与第五小齿轮p5在内部啮合。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，并且第五齿圈r5用作第十五旋转元件n15。
在第一行星齿轮组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，通过九个轴tm1至tm9，第一旋转元件n1与第四旋转元件n4直接连接，第二旋转元件n2与第八旋转元件n8和第十五旋转元件n15直接连接，第五旋转元件n5与第十三旋转元件n13直接连接，第六旋转元件n6与第十一旋转元件n11直接连接，并且第七旋转元件n7与第十旋转元件n10直接连接。
在下文详细描述九个轴tm1至tm9。
九个轴tm1至tm9中的每一个都可以为将输入轴及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或可以为固定至变速器壳体h的固定构件。
第一轴tm1与第三旋转元件n3(第一齿圈r1)连接并且优选地固定连接，并且与输入轴is直接连接，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)连接并且优选地固定连接，并且与输出轴os直接连接，从而始终用作输出元件。
第三轴tm3与第五旋转元件n5(第二行星架pc2)和第十三旋转元件n13(第五恒星齿轮s5)连接并且优选地固定连接。
第四轴tm4与第二旋转元件n2(第一行星架pc1)、第八旋转元件n8(第三行星架pc3)和第十五旋转元件n15(第五齿圈r5)连接，并且优选地固定连接。
第五轴tm5与第一旋转元件n1(第一恒星齿轮s1)和第四旋转元件n4(第二恒星齿轮s2)连接，并且优选地固定连接。
第六轴tm6与第六旋转元件n6(第二齿圈r2)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(第三齿圈r3)连接，并且优选地固定连接。
第八轴tm8与第七旋转元件n7(第三恒星齿轮s3)和第十旋转元件n10(第四恒星齿轮s4)连接，并且优选地固定连接。
第九轴tm9与第十二旋转元件n12(第四齿圈r4)连接，并且优选地固定连接。
这里，第三轴tm3、第八轴tm8和第九轴tm9选择性地与变速器壳体h连接，从而选择性地用作固定元件。
通过作为三个离合器c1、c2和c3的摩擦元件，九个轴tm1至tm9、输入轴is和输出轴os可以彼此选择性地互连。
九个轴tm1至tm9可以通过作为三个制动器b1、b2和b3的摩擦元件选择性地与变速器壳体h连接。
三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3布置如下。
第一离合器c1布置在第二轴tm2和第五轴tm5之间，并且选择性地连接第二轴tm2和第五轴tm5，从而控制它们之间的动力输送。
第二离合器c2布置在第五轴tm5和第七轴tm7之间，并且选择性地连接第五轴tm5和第七轴tm7，从而控制它们之间的动力输送。
第三离合器c3布置在第六轴tm6和第七轴tm7之间，并且选择性地连接第六轴tm6和第七轴tm7，从而控制它们之间的动力输送。
第一制动器b1布置在第三轴tm3和变速器壳体h之间，并且选择性地将第三轴tm3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。
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的相应摩擦元件可以实现为通过液压摩擦地啮合的多盘液压摩擦装置。
同时，摩擦元件是可以自动控制并且可以采用的爪式离合器、电动离合器、磁粉离合器等中的任何一种。
图2是在本发明的第一示例性实施方式中的用于行星齿轮系中的处于相应变速级的相应控制元件的操作表。
参考图2，在相应变速级下通过操作第一离合器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中的三个控制元件，行星齿轮系实现十个前进速度和一个倒车速度。
在第一前进速度变速级d1中，同时操作第三离合器c3以及第一制动器b1和第二制动器b2。
结果，通过第三离合器c3的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作，第三轴tm3和第八轴tm8用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第一前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第二前进速度变速级d2中，同时操作第三离合器c3以及第一制动器b1和第三制动器b3。
结果，通过第三离合器c3的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作，第三轴tm3和第九轴tm9用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第二前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第三前进速度变速级d3中，同时操作第一制动器b1、第二制动器b2和第三制动器b3。
因此，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，通过第一制动器b1、第二制动器b2和第三制动器b3的操作，第三轴tm3、第八轴tm8和第九轴tm9用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第三前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第四前进速度变速级d4中，同时操作第一离合器c1以及第一制动器b1和第二制动器b2。
结果，通过第一离合器c1的操作，第二轴tm2与第五轴tm5连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作，第三轴tm3和第八轴tm8用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第四前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第五前进速度变速级d5中，同时操作第一离合器c1以及第二制动器b2和第三制动器b3。
结果，通过第一离合器c1的操作，第二轴tm2与第五轴tm5连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，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用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第五前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第六前进速度变速级d6中，同时操作第一离合器c1和第三离合器c3以及第三制动器b3。
结果，通过第一离合器c1的操作，第二轴tm2与第五轴tm5连接，并且通过第三离合器c3的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，通过第三制动器b3的操作，第九轴tm9用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第六前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第七前进速度变速级d7中，同时操作第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3。
结果，通过第一离合器c1的操作，第二轴tm2与第五轴tm5连接，通过第二离合器c2的操作，第五轴tm5与第七轴tm7连接，并且通过第三离合器c3的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
在这种情况下，整个行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5整体地旋转，并且扭矩作为输入被输出，从而形成第七前进速度并且将该输入的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第八前进速度变速级d8中，同时操作第一离合器c1和第三离合器c3以及第二制动器b2。
结果，通过第一离合器c1的操作，第二轴tm2与第五轴tm5连接，并且通过第三离合器c3的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，通过第二制动器b2的操作，第八轴tm8用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第八前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第九前进速度变速级d9中，同时操作第二离合器c2和第三离合器c3以及第二制动器b2。
结果，通过第二离合器c2的操作，第五轴tm5与第七轴tm7连接，并且通过第三离合器c3的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，通过第二制动器b2的操作，第八轴tm8用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第九前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在第十前进速度变速级d10中，同时操作第一离合器c1和第二离合器c2以及第二制动器b2。
结果，通过第一离合器c1的操作，第二轴tm2与第五轴tm5连接，并且通过第二离合器c2的操作，第五轴tm5与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，通过第二制动器b2的操作，第八轴tm8用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现第十前进速度并且将转移的扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
在倒车速度rev中，同时操作第三离合器c3以及第二制动器b2和第三制动器b3。
结果，通过第三离合器c3的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。
此外，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用作固定元件，从而通过相应轴的协同操作实现倒车速度并且将倒车扭矩输出至与第二轴tm2连接的输出轴os。
图3是在本发明的第二示例性实施方式中的行星齿轮系的示意图。
参考图1和图3，在根据本发明的第一示例性实施方式的行星齿轮系中，行星齿轮组从发动机侧起以第一行星齿轮组pg1、第三行星齿轮组pg3、第四行星齿轮组pg4、第二行星齿轮组pg2和第五行星齿轮组pg5的顺序布置。然而，在根据本发明的第二示例性实施方式的行星齿轮系中，不同之处在于，行星齿轮组从发动机侧起以第一行星齿轮组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的顺序布置。
结果，第二示例性实施方式与根据第一实施方式的行星齿轮系的不同之处在于相应行星齿轮组的布置。因此，九个轴tm1至tm9、三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3的布置均相同。此外，整个行星齿轮系的操作和效果是相同的。
如上所述，通过经由控制三个离合器c1、c2和c3以及三个制动器b1、b2和b3来操作五个行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4和pg5，根据本发明的第一和第二示例性实施方式的行星齿轮系可以实现至少十个前进速度和至少一个倒车速度。
此外，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可以实现9.6以上的齿轮比跨度，从而提高驱动发动机的效率。
此外，确保变速级的级比的线性度，同时以高效率进行变速级的多级调节，确保变速级的级比的线性度，从而使得能够改善驾驶性，例如变速前后的加速度、发动机速度节奏感等。
此外，因为摩擦元件减少，所以离合器和制动器的阻力损失减少，从而改善动力传动效率和燃料经济性。
此外，通过将扭矩并行结构应用于输出侧行星齿轮组以减少在每个行星齿轮组与每个摩擦元件之间共用的扭矩，改善了扭矩传动效率和耐久性。
此外，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可以通过应用五个行星齿轮组来增加输出齿轮比的灵活性。
虽然已经结合当前被认为是实际示例性实施方式的内容描述了本发明，但应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明旨在涵盖包括在本发明的精神和范围内的各种修改和等同布置。
<符号的描述>
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：第一恒星齿轮、第二恒星齿轮、第三恒星齿轮、第四恒星齿轮和第五恒星齿轮
pc1、pc2、pc3、pc4、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：第一齿圈、第二齿圈、第三齿圈、第四齿圈和第五齿圈
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