用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本申请要求2015年5月13日提交的韩国专利申请第10-2015-0066911号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体地，本发明涉及一种车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够利用最少量的组成元件来实现前进速度挡位，从而提高动力传递性能并且降低燃料消耗。

背景技术：

近来，油价的上涨使得全世界的汽车制造商卷入了无休止的竞争中。具体地，就发动机而言，制造商在努力通过缩小发动机尺寸等等来降低重量并提高车辆的燃料效率。

其结果是，就发动机而言，进行了通过缩减尺寸来降低重量并提高燃料效率的研究；就自动变速器而言，进行了利用多个速度挡位来同时保证可操作性与燃料效率的竞争力的研究。

然而，在自动变速器中，随着变速器速度挡位的数量增加，内部构件的数量也会增加，从而导致自动变速器可能难以安装，制造成本和重量会增加，并且动力传递效率会变差。

因此，为了利用多个速度挡位来增大燃料效率提高的效果，开发一种能够利用少量的构件来产生最大化效率的行星齿轮系是至关重要的。

对此，近年来已经趋向于实现八速和九速的自动变速器，并且对于能够实现更多速度挡位的行星齿轮系的研究和开发也在积极地进行。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背 景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有的优点在于：能够利用设置在低发动机转速的驱动点来实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位，从而提高动力传递性能和燃料效率。

根据本发明的各个方面，一种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，其输出改变的发动机的扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈；第二行星齿轮组，其包括第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈；第三行星齿轮组，其包括第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；第四行星齿轮组，其包括第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈；第一旋转轴，其包括所述第一太阳轮和所述第二内齿圈；第二旋转轴，其包括所述第一行星架；第三旋转轴，其包括所述第一内齿圈和所述第四行星架，并且直接地连接至所述输出轴；第四旋转轴，其包括所述第二太阳轮，所述第四旋转轴选择性地连接至所述第二旋转轴，以及选择性地连接至变速器壳体；第五旋转轴，其包括所述第二行星架和所述第三内齿圈；第六旋转轴，其包括所述第三太阳轮和所述第四太阳轮，所述第六旋转轴直接地连接至所述输入轴，以及选择性地连接至所述第二旋转轴；第七旋转轴，其包括所述第三行星架，所述第七旋转轴选择性地连接至所述第一旋转轴，并且选择性地连接至变速器壳体；以及第八旋转轴，其包括所述第四内齿圈，并且选择性地连接至所述第二旋转轴。

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以及所述第四行星齿轮组中的每个行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组。

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以及所述第四行星齿轮组可以从发动机侧顺序地设置。

所述行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其设置在所述第 二旋转轴与所述第四旋转轴之间；第二离合器，其设置在所述第一旋转轴与所述第七旋转轴之间；第三离合器，其设置在所述第二旋转轴与所述第六旋转轴之间；第四离合器，其设置在所述第二旋转轴与所述第八旋转轴之间；第一制动器，其设置在所述第七旋转轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，其设置在所述第四旋转轴与变速器壳体之间。

第一前进速度挡位可以通过所述第一离合器、所述第一制动器以及所述第二制动器的操作来实现，第二前进速度挡位可以通过所述第一离合器、所述第四离合器以及所述第二制动器的操作来实现，第三前进速度挡位可以通过所述第四离合器、所述第一制动器以及所述第二制动器的操作来实现，第四前进速度挡位可以通过所述第二离合器、所述第四离合器以及所述第一制动器的操作来实现，第五前进速度挡位可以通过所述第二离合器、所述第四离合器以及所述第二制动器的操作来实现，第六前进速度挡位可以通过所述第三离合器、所述第四离合器以及所述第二制动器的操作来实现，第七前进速度挡位可以通过所述第二离合器、所述第三离合器以及所述第二制动器的操作来实现，第八前进速度挡位可以通过所述第二离合器、所述第三离合器以及所述第一制动器的操作来实现，第九前进速度挡位可以通过所述第三离合器、所述第一制动器以及所述第二制动器的操作来实现，第十前进速度挡位可以通过所述第一离合器、所述第三离合器以及所述第一制动器的操作来实现，并且倒车挡位可以通过所述第一离合器、所述第二离合器以及所述第二制动器的操作来实现。

根据本发明的各个方面，一种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，其输出改变的发动机的扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈；第二行星齿轮组，其包括第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈；第三行星齿轮组，其包括第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；以及第四行星齿轮组，其包括第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈，其中，所述输入轴可以直接地连接至所述第三太阳轮，所述输出轴可以直接地连接至所述第四行星架，所述第一太阳轮可以直接地连接至所述第二内齿圈，所述第一内齿圈可以直接地连接至所述 第四行星架，所述第二行星架可以直接地连接至所述第三内齿圈，所述第三太阳轮可以直接地连接至所述第四太阳轮，所述第一行星架可以选择性地连接至所述第二太阳轮，所述第三行星架可以选择性地连接至所述第一太阳轮和所述第二内齿圈，所述第一行星架可以选择性地连接至所述第三太阳轮和所述第四太阳轮，所述第一行星架可以选择性地连接至所述第四内齿圈，所述第三行星架可以选择性地连接至变速器壳体，所述第二太阳轮可以选择性地连接至变速器壳体。

所述行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其选择性地将所述第一行星架连接至所述第二太阳轮；第二离合器，其选择性地将所述第三行星架连接至所述第一太阳轮和所述第二内齿圈；第三离合器，其选择性地将所述第一行星架连接至所述第三太阳轮和所述第四太阳轮；第四离合器，其选择性地将所述第一行星架连接至所述第四内齿圈；第一制动器，其选择性地将所述第三行星架连接至变速器壳体；以及第二制动器，其选择性地将所述第二太阳轮连接至变速器壳体。

本发明的各个实施方案可以通过将四个行星齿轮组与六个摩擦元件组合来实现十个前进速度挡位。因此，可以提高动力传递性能和燃料效率。

由于利用多个速度挡位能够实现与发动机转速相匹配的速度挡位，因此能够提高安静行驶。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，根据并入本文中的附图和随后的具体实施方案，这些特性和优点将是显而易见的，或者将进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为根据本发明的示例性行星齿轮系的示意图。

图2为在根据本发明的示例性行星齿轮系中摩擦元件在各个速度挡位的操作图。

应当理解，所附附图并非是按照比例，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本发明的基本原理。本发明所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。

图1为根据本发明各个实施方案的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本发明各个实施方案的行星齿轮系包括：第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4、输入轴IS、输出轴OS、八个旋转轴TM1至TM8、六个摩擦元件C1至C4和B1至B2、以及变速器壳体H；各行星齿轮组设置在同一轴线上；八个旋转轴TM1至TM8包括第一、第二、第三、和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的旋转元件中的至少一个。

因此，从输入轴IS输入的扭矩通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的共同作用而改变，并且改变的扭矩经由输出轴OS输出。

行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4从发动机侧顺序地设置。

输入轴IS为输入构件，并且来自发动机曲轴的动力通过扭矩变换器进行扭矩变换，以输入至输入轴IS。

输出轴OS为输出构件，并且将驱动扭矩经由差动装置传递至驱动轮。

第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为其旋转元件的第一太阳轮S1、第一行星架PC1以及第一内齿圈R1；所述第一行星架PC1可旋转地支撑与第一太阳轮S1外啮合的第一小齿轮P1；所述第一内齿圈R1与第一小齿轮P1内啮合。

第二行星齿轮组PG2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为其旋转元件的第二太阳轮S2、第二行星架PC2以及第二内齿圈R2；所述第二行星架PC2可旋转地支撑与第二太阳轮S2外啮合的第二小齿轮P2；所述第二内齿圈R2与第二小齿轮P2内啮合。

第三行星齿轮组PG3为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为其旋转元件的第三太阳轮S3、第三行星架PC3以及第三内齿圈R3；所述第三行星架PC3可旋转地支撑与第三太阳轮S3外啮合的第三小齿轮P3；所述第三内齿圈R3与第三小齿轮P3内啮合。

第四行星齿轮组PG4为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为其旋转元件的第四太阳轮S4、第四行星架PC4以及第四内齿圈R4；所述第四行星架PC4可旋转地支撑与第四太阳轮S4外啮合的第四小齿轮P4；所述第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4中，一个或多个旋转元件彼此连接，以利用八个旋转轴TM1至TM8工作。

下面将对八个旋转轴TM1至TM8作进一步详细的描述。

第一旋转轴TM1包括第一太阳轮S1和第二内齿圈R2。

第二旋转轴TM2包括第一行星架PC1。

第三旋转轴TM3包括第一内齿圈R1和第四行星架PC4，并且直接地连接至输出轴OS以始终作为输出元件工作。

第四旋转轴TM4包括第二太阳轮S2，所述第四旋转轴TM4选择性地连接至第二旋转轴TM2，以及选择性地连接至变速器壳体H。

第五旋转轴TM5包括第二行星架PC2和第三内齿圈R3。

第六旋转轴TM6包括第三太阳轮S3和第四太阳轮S4，所述第六旋转轴TM6直接地连接至输入轴IS以始终作为输入元件工作，以及选择性地连接至第二旋转轴TM2。

第七旋转轴TM7包括第三行星架PC3，所述第七旋转轴TM7选 择性地连接至第一旋转轴TM1，以及选择性地连接至变速器壳体H。

第八旋转轴TM8包括第四内齿圈R4，并且选择性地连接至第二旋转轴TM2。

此外，作为摩擦元件的四个离合器C1、C2、C3和C4设置在任意两个旋转轴之间的连接部分处。

此外，作为摩擦元件的两个制动器B1和B2设置在任意一个旋转轴与变速器壳体H之间的连接部分处。

下面将进一步详细地描述六个摩擦元件C1至C4和B1至B2。

第一离合器C1插置在第二旋转轴TM2与第四旋转轴TM4之间,并且选择性地将第二旋转轴TM2连接至第四旋转轴TM4。

第二离合器C2插置在第一旋转轴TM1与第七旋转轴TM7之间，并且选择性地将第一旋转轴TM1连接至第七旋转轴TM7。

第三离合器C3插置在第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6之间，并且选择性地将第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6连接。

第四离合器C4插置在第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8之间，并且选择性地将第二旋转轴TM2连接至第八旋转轴TM8。

第一制动器B1插置在第七旋转轴TM7与变速器壳体H之间，并且使得第七旋转轴TM7作为选择性的固定元件工作。

第二制动器B2插置在第四旋转轴TM4与变速器壳体H之间，并且使得第四旋转轴TM4作为选择性的固定元件工作。

摩擦元件包括第一离合器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，所述摩擦元件可以是利用液压操作的湿式多片摩擦元件。

图2为在根据本发明各个实施方案的行星齿轮系中，摩擦元件在各个速度挡位的操作图。

如图2中所示，在根据本发明各个实施方案的行星齿轮系中，在每个速度挡位下有三个摩擦元件操作。

在第一前进速度挡位1ST，第一离合器C1、第一制动器B1以及第二制动器B2操作。

在第二前进速度挡位2ND，第一离合器C1、第四离合器C4以及第二制动器B2操作。

在第三前进速度挡位3RD，第四离合器C4、第一制动器B1以及第二制动器B2操作。

在第四前进速度挡位4TH，第二离合器C2、第四离合器C4以及第一制动器B1操作。

在第五前进速度挡位5TH，第二离合器C2、第四离合器C4以及第二制动器B2操作。

在第六前进速度挡位6TH，第三离合器C3、第四离合器C4以及第二制动器B2操作。

在第七前进速度挡位7TH，第二离合器C2、第三离合器C3以及第二制动器B2操作。

在第八前进速度挡位8TH，第二离合器C2、第三离合器C3以及第一制动器B1操作。

在第九前进速度挡位9TH，第三离合器C3、第一制动器B1以及第二制动器B2操作。

在第十前进速度挡位10TH，第一离合器C1、第三离合器C3以及第一制动器B1操作。

在倒车挡位REV，第一离合器C1、第二离合器C2以及第二制动器B2操作。

将进一步详细地描述在本发明的各个实施方案中的换挡过程。

如果在第一前进速度挡位1ST，第一离合器C1、第一制动器B1以及第二制动器B2操作，则第二旋转轴TM2连接至第四旋转轴TM4，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第二旋转轴TM2、第四旋转轴TM4以及第七旋转轴TM7作为固定元件工作。从而，实现了第一前进速度挡位。

如果在第二前进速度挡位2ND，第一离合器C1、第四离合器C4以及第二制动器B2操作，则第二旋转轴TM2连接至第四旋转轴TM4，第二旋转轴TM2连接至第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第二旋转轴TM2、第四旋转轴TM4以及第八旋转轴TM8作为固定元件工作。从而，实现了第二前进速度挡位。

如果在第三前进速度挡位3RD，第四离合器C4、第一制动器B1以及第二制动器B2操作，则第二旋转轴TM2连接至第八旋转轴TM8， 输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第四旋转轴TM4和第七旋转轴TM7作为固定元件工作。从而，实现了第三前进速度挡位。

如果在第四前进速度挡位4TH，第二离合器C2、第四离合器C4以及第一制动器B1操作，则第一旋转轴TM1连接至第七旋转轴TM7，第二旋转轴TM2连接至第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第一旋转轴TM1和第七旋转轴TM7作为固定元件工作。从而，实现了第四前进速度挡位。

如果在第五前进速度挡位5TH，第二离合器C2、第四离合器C4以及第二制动器B2操作，则第一旋转轴TM1连接至第七旋转轴TM7，第二旋转轴TM2连接至第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第四旋转轴TM4作为固定元件工作。从而，实现了第五前进速度挡位。

如果在第六前进速度挡位6TH，第三离合器C3、第四离合器C4以及第二制动器B2操作，则第二旋转轴TM2连接至第六旋转轴TM6以及第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第四旋转轴TM4作为固定元件工作。从而，实现了第六前进速度挡位。在第六前进速度挡位，输出与输入轴IS的旋转速度相同的旋转速度。

如果在第七前进速度挡位7TH，第二离合器C2、第三离合器C3以及第二制动器B2操作，则第一旋转轴TM1连接至第七旋转轴TM7，第二旋转轴TM2连接至第六旋转轴TM6，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第四旋转轴TM4作为固定元件工作。从而，实现了第七前进速度挡位。

如果在第八前进速度挡位8TH，第二离合器C2、第三离合器C3以及第一制动器B1操作，则第一旋转轴TM1连接至第七旋转轴TM7，第二旋转轴TM2连接至第六旋转轴TM6，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第一旋转轴TM1和第七旋转轴TM7作为固定元件工作。从而，实现了第八前进速度挡位。

如果在第九前进速度挡位9TH，第三离合器C3、第一制动器B1以及第二制动器B2操作，则第二旋转轴TM2连接至第六旋转轴TM6， 输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第四旋转轴TM4和第七旋转轴TM7作为固定元件工作。从而，实现了第九前进速度挡位。

如果在第十前进速度挡位10TH，第一离合器C1、第三离合器C3以及第一制动器B1操作，则第二旋转轴TM2连接至第四旋转轴TM4，第二旋转轴TM2连接至第六旋转轴TM6，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第七旋转轴TM7作为固定元件工作。从而，实现了第十前进速度挡位。

如果在倒车挡位REV，第一离合器C1、第二离合器C2以及第二制动器B2操作，则第二旋转轴TM2连接至第四旋转轴TM4，第一旋转轴TM1连接至第七旋转轴TM7，输入轴IS的旋转速度被输入至第六旋转轴TM6，并且第二旋转轴TM2和第四旋转轴TM4作为固定元件工作。从而，实现了倒车挡位。

根据本发明各个实施方案的行星齿轮系能够利用四个离合器(C1、C2、C3和C4)以及两个制动器(B1和B2)来控制四个行星齿轮组(PG1、PG2、PG3和PG4)，从而实现十个前进速度挡位和一个倒车挡位。

因此，根据本发明各个实施方案的行星齿轮系能够提高动力传递性能和燃料效率。

由于利用多个速度挡位能够实现与发动机转速相匹配的速度挡位，因此能够提高安静行驶。

此外，由于在各个速度挡位三个摩擦元件操作，并且使未操作的摩擦元件数量最少，因此能够降低摩擦阻力损失。因此，能够提高动力传递效率和燃料效率。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，且显然的是，根据以上教导若干修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述以解释本发明的特定原理及其实际应用，由此使得本领域的其它技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选方式和修改方式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定。