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9月14日提交的韩国专利申请第10-2015-0129865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：其通过利用最简化的配置来实现九个前进挡位并且增加整体传动比，从而提高动力传递性能和燃料效率，并且确保变速器各挡位之间的级间比线性化。

背景技术：

近年来，不断上涨的油价导致人们进入提高燃油效率的无休止的竞争中。

因此，就发动机而言，人们进行了通过缩减尺寸来降低重量并提高燃料效率的研究，而就自动变速器而言，人们进行了通过多个挡位来同时确保可操作性和燃料效率的竞争力的研究。

然而，在自动变速器中，随着速度挡位数量的增加，其内部构件的数量增多，结果，自动变速器的可安装性、成本、重量以及传递效率等方面可能会变差。

因此，为了利用多挡位来增强燃油效率提高效果，对于具有较少的构件数量并可带来最大化效率的行星齿轮系的开发将会非常重要。

在这方面，近年来，八速和九速自动变速器已倾向于实施，能够实现更多变速挡位的行星齿轮系的研究和开发也在积极地进行。

但是，对于八速的自动变速器而言，其燃料效率提升的效果并不是很好，因为整体的传动比维持在6.5～7.5的级别。

在使八速自动变速器的整体传动比为大于或等于9.0的级别的情 况下，因为不能确保变速器的各挡位之间的级间比的线性化，发动机的工作效率和车辆的可驾驶性变差，因此，需要开发出至少实现九速的高效率自动变速器。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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一般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，其通过利用最简化的配置来实现至少九个前进挡位和至少一个倒车挡位，通过增加整体传动比，从而提高动力传递性能和燃料效率，并且确保变速器各挡位之间的级间比线性化。

在本发明的各个方面中，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，其接收发动机的旋转动力；输出轴，其输出旋转速度改变了的旋转动力；第一行星齿轮组，其具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；以及六个控制元件，其设置在一个旋转元件与另一个旋转元件或输入轴之间、设置在一个旋转元件与输出轴之间、或者设置在一个旋转元件与变速器壳体之间；其中，输入轴可以直接地连接第三旋转元件；输出轴可以持续地连接第十一旋转元件；第二旋转元件可以直接地连接第十一旋转元件；第三旋转元件可以直接地连接第四旋转元件；第五旋转元件可以直接地连接第九旋转元件；第六旋转元件可以直接地连接第十旋转元件；第七旋转元件可以选择性地连接变速器壳体；随着所述六个控制元件中的三个控制元件操作，该行星齿轮系可以实现至少九个前进速度挡位和至少一个倒车挡位。

所述第八旋转元件可以选择性地连接变速器壳体；所述第十二旋转元件可以选择性地连接变速器壳体；所述输入轴可以选择性地连接第八旋转元件；所述第六旋转元件可以选择性地连接第八旋转元件； 所述第一旋转元件可以选择性地连接第十二旋转元件。

所述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可以分别为太阳轮、行星架和内齿圈；所述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可以分别为太阳轮、内齿圈和行星架；所述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可以分别为太阳轮、行星架和内齿圈；所述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可以分别为太阳轮、行星架和内齿圈。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施方案中进行详细陈述，这些附图和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的行星齿轮系的示意图；

图2为应用至根据本发明的示例性的行星齿轮系的各个控制元件对于每个变速挡位的操作图。

应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是呈现各种特征的简化表示，以对本发明的基本原理进行说明。本发明所公开的具体设计特征(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。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例呈现在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为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的实施方案，而且覆盖可以被包括在本发明的精神和由所附权利要求所限定的范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

然而，为了清楚地描述本发明的示例性实施例，与描述不相关的部分省略，并且在说明书中相同的附图标记引用相同或类似的元素。

在接下来的描述中，将组件名称区分为第一、第二等等是为了区分名称，因为组件名称是彼此相同的，并且它们的次序并不进行特别的限定。

图1为根据本发明的示例性的实施例的第一示例性的齿轮系的示意图。

参见图1，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系包括：设置在相同轴线上的第一、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；将第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4中的各个旋转元件彼此连接的八个旋转轴TM1至TM8；六个控制元件C1至C3和B1至B3；以及变速器壳体H。

此外，从输入轴IS输入的旋转动力经由第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3、和PG4的互补协同工作而传输，并经过输出轴OS输出，输出的旋转动力的旋转速度已改变。

各个简单的行星齿轮组从发动机侧开始，按照第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3和第四行星齿轮组PG4的次序进行布置。

输入轴IS为输入构件，来自发动机曲轴的旋转动力经由扭矩变换器进行扭矩变换后输入至输入轴IS。

输出轴OS为输出构件，其与输入轴IS设置在相同的轴线上，该输出轴OS将传递的驱动力经由差速器传递至驱动轴。

第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组，其包括作为旋转元件的第一太阳轮S1(作为第一旋转元件N1)、第一行星架PC1(作为第二旋转元件N2)以及第一内齿圈R1(作为第三旋转元件N3)。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，第一内齿圈R1与第一小齿轮P1内啮合。

第二行星齿轮组PG2为双小齿轮行星齿轮组，其包括：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的第二内齿圈R2、以及作为第六旋转元件N6的第二行星架PC2。第二内齿圈R2与第二小齿轮P2内啮合，第二太阳轮S2与第二小齿轮P2外啮合，第二 行星架PC2支撑第二小齿轮P2。

第三行星齿轮组PG3为单小齿轮行星齿轮组，其包括：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、以及作为第九旋转元件N9的第三内齿圈R3。第三内齿圈R3与第三小齿轮P3内啮合，第三太阳轮S3与第三小齿轮P3外啮合，第三行星架PC3支撑第三小齿轮P3。

第四行星齿轮组PG4为单小齿轮行星齿轮组，其包括：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、以及作为第十二旋转元件N12的第四内齿圈R4。第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合，第四太阳轮S4与第四小齿轮P4外啮合，第四行星架PC4支撑第四小齿轮P4。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4中，第二旋转元件N2与第十一旋转元件N11直接地连接，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与第九旋转元件N9直接地连接，第六旋转元件N6与第十旋转元件N10直接地连接，以及行星齿轮组总共具有八个旋转轴TM1至TM8。

八个旋转轴TM1至TM8的配置将在下面进行描述。

第一旋转轴TM1包括第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)。

第二旋转轴TM2包括第二旋转元件N2(第一行星架PC1)和第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)，该第二旋转轴TM2通过与输出轴OS直接地连接而持续地作为输出元件工作。

第三旋转轴TM3包括第三旋转元件N3(第一内齿圈R1)和第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)，该第三旋转轴TM3通过与输入轴IS直接地连接而持续地作为输入元件工作。

第四旋转轴TM4包括第五旋转元件N5(第二内齿圈R2)和第九旋转元件N9(第三内齿圈R3)。

第五旋转轴TM5包括第六旋转元件N6(第二行星架PC2)和第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)。

第六旋转轴TM6包括第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)，并且选择性地连接变速器壳体H。

第七旋转轴TM7包括第八旋转元件N8(第三行星架PC3)，并且 选择性地连接第三旋转轴TM3以及选择性地连接变速器壳体H。

第八旋转轴TM8包括第十二旋转元件N12(第四内齿圈R4)，并且选择性地连接第一旋转轴TM1以及选择性地连接变速器壳体H。

此外，作为控制元件的三个离合器C1、C2和C3分别设置在选择性地连接旋转轴TM1至TM8中的旋转轴的部分。

此外，作为其他控制元件的三个制动器B1、B2和B3分别设置在选择性地连接变速器壳体H与旋转轴TM1至TM8中的旋转轴的部分。

下面将描述六个控制元件C1至C3和B1至B3的布置位置。

第一离合器C1插置在第三旋转轴TM3与第七旋转轴TM7之间，并且操作为使第三旋转轴TM3和第七旋转轴TM7选择性地操作为一体。

第二离合器C2插置在第五旋转轴TM5与第七旋转轴TM7之间，并且操作为使第五旋转轴TM5和第七旋转轴TM7选择性地操作为一体。

第三离合器C3插置在第一旋转轴TM1与第八旋转轴TM8之间，并且操作为使第一旋转轴TM1和第八旋转轴TM8选择性地操作为一体。

第一制动器B1插置在第六旋转轴TM6与变速器壳H之间，并且操作为使第六旋转轴TM6能够选择性地操作为一个固定体。

第二制动器B2插置在第七旋转轴TM7与变速器壳H之间，并且操作为使第七旋转轴TM7能够选择性地操作为一个固定体。

第三制动器B3插置在第八旋转轴TM8与变速器壳H之间，并且操作为使第八旋转轴TM8能够选择性地操作为一个固定体。

上面所描述的由第一、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所组成的各个控制元件可以配置为通过液压而摩擦接合的多片液压式摩擦接合元件。

图2为应用至根据本发明的示例性实施方案的示例性的行星齿轮系的各个控制元件对于每个变速挡位的操作图。

如图2所示，根据本发明的示例性的实施方案的示例性的行星齿轮系中，随着三个控制元件在各个变速挡位操作，变速器运转。

在第一前进变速挡位D1，第二离合器C2、第一制动器B1和第三 制动器B3同时操作。

于是，在通过第二离合器C2的操作，第五旋转轴TM5与第七旋转轴TM7被连接的状态下，输入接入至第三旋转轴TM3，并且当通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作，第六旋转轴TM6和第八旋转轴TM8作为固定元件工作时，执行第一前进变速挡位D1并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在第二前进变速挡位D2，第一离合器C1、第二离合器C2和第三制动器B3同时操作。

于是，在通过第一离合器C1的操作，第三旋转轴TM3与第七旋转轴TM7被连接以及通过第二离合器C2的操作，第五旋转轴TM5与第七旋转轴TM7被连接的状态下，输入接入至第三旋转轴TM3，并且当通过第三制动器B3的操作，第八旋转轴TM8作为固定元件工作时，执行第二前进变速挡位D2并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在第三前进变速挡位D3，第一离合器C1、第一制动器B1和第三制动器B3同时操作。

于是，在通过第一离合器C1的操作，第三旋转轴TM3与第七旋转轴TM7被连接的状态下，输入接入至第三旋转轴TM3，并且当通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作，第六旋转轴TM6和第八旋转轴TM8作为固定元件工作时，执行第三前进变速挡位D3并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在第四前进变速挡位D4，第一离合器C1、第三离合器C3和第三制动器B3同时操作。

于是，在通过第一离合器C1的操作，第三旋转轴TM3与第七旋转轴TM7被连接，以及通过第三离合器C3的操作，第一旋转轴TM1与第八旋转轴TM8被连接的状态下，输入接入至第三旋转轴TM3，并且当通过第三制动器B3的操作，第八旋转轴TM8作为固定元件工作时，执行第四前进变速挡位D4并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在第五前进变速挡位D5，第一离合器C1、第三离合器C3和第一制动器B1同时操作。

于是，在通过第一离合器C1的操作，第三旋转轴TM3与第七旋转轴TM7被连接，以及通过第三离合器C3的操作，第一旋转轴TM1与第八旋转轴TM8被连接的状态下，输入接入至第三旋转轴TM3，并且当通过第一制动器B1的操作，随着第六旋转轴TM6作为固定元件工作时，执行第五前进变速挡位D5并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在第六前进变速挡位D6，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3同时操作。

于是，通过第一离合器C1的操作，第三旋转轴TM3与第七旋转轴TM7被连接，并且通过第二离合器C2的操作，第五旋转轴TM5与第七旋转轴TM7被连接，以及通过第三离合器C3的操作，第一旋转轴TM1与第八旋转轴TM8被连接，第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1，PG2，PG3和PG4被直接地连接，在该状态下，输入被完整地输出，执行第六前进变速挡位D6并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在第七前进变速挡位D7，第二离合器C2、第三离合器C3和第一制动器B1同时操作。

于是，在通过第二离合器C2的操作，第五旋转轴TM5与第七旋转轴TM7被连接，以及通过第三离合器C3的操作，第一旋转轴TM1与第八旋转轴TM8被连接的状态下，输入接入至第三旋转轴TM3，并且当通过第一制动器B1的操作，第六旋转轴TM6作为固定元件工作时，执行第七前进变速挡位D7并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在第八前进变速挡位D8，第二离合器C2、第三离合器C3和第二制动器B2同时操作。

于是，在通过第二离合器C2的操作，第五旋转轴TM5与第七旋转轴TM7被连接，以及通过第三离合器C3的操作，第一旋转轴TM1与第八旋转轴TM8被连接的状态下，输入接入至第三旋转轴TM3，并且当通过第二制动器B2的操作，第七旋转轴TM7作为固定元件工作时，执行第八前进变速挡位D8并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在第九前进变速挡位D9，第三离合器C3、第一制动器B1和第二制动器B2同时操作。

于是，在通过第三离合器C3的操作，第一旋转轴TM1与第八旋转轴TM8被连接的状态下，当通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作，第六旋转轴TM6和第七旋转轴TM7作为固定元件工作时，执行第八前进变速挡位D8并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

在倒车挡位REV，第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3同时操作。

于是，在输入接入至第三旋转轴TM3的状态下，当通过第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3的操作，第六旋转轴TM6、第七旋转轴TM7和第八旋转元件TM8作为固定元件工作时，执行倒车挡位REV并且输出经由包括第二旋转轴TM2的输出轴OS进行输出。

如上所述，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系，利用三个离合器C1、C2和C3以及三个制动器B1、B2和B3的操作控制，四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4可以实现至少九个前进速度挡位和至少一个倒车挡位。

此外，由于除了前进6挡与前进7挡之间的级间比和前进7挡与前进8挡之间的级间比的这两个级间比，其他所有的级间比大于1.2，因此确保了其线性化，并且可以改善驱动性(例如速度变化之前或之后的加速)和发动机转速的节律感。

此外，由于确保了整体传动比等于或大于9.0，可以将发动机的运转效率最大化。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性的实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。对这些示例性实施方案的选择并对其进行描述是为了解释本 发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式所限定。