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10月22日提交的韩国专利申请第10-2015-0147621号的优先权和权益，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。

背景技术：

近来不断上涨的油价引发了对于改善车辆燃料消耗的激烈竞争。

对此，对于发动机而言，已经进行了通过所谓小型化而实现减小重量以及改善燃料消耗的研究，而对于自动变速器而言，已经进行了通过实现更多的挡位而同时获得更佳的可驾驶性和燃料消耗的研究。

为了让自动变速器获得更多的挡位，部件数量会显著地增加，这样会使可安装性、生产成本、重量和/或动力流效率变差。

因此，为了最大化地改善具有更多挡位的自动变速器的燃料效率，重要的是通过较少数量的部件而获得更好的效率。

在这方面，近来已经出现了八速自动变速器，而且，能够实现更多挡位的自动变速器的行星齿轮系也在研发之中。

考虑到近期研发出来的八速自动变速器的传动比跨度一般在6.5到7.5之间，这对于燃料消耗的改善并不是很大。

对于传动比跨度的水平大于9.0的八速自动变速器，将相邻挡位之间的级比维持成线性的将很困难，而这会导致发动机的驱动效率和车辆的可驾驶性变差。

因此，正在研究和开发具有九速或更多速度的高效自动变速器。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强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，其益处在于：通过最小的复杂度，实现至少九个前进速度和至少一个倒车速度；提高传动比的跨度，从而改进动力传递性能和燃料消耗；并且实现挡位的级比的线性化。

一种示例性的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其可以包括：输入轴，其配置为接收发动机扭矩；输出轴，其配置为输出改变的扭矩；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，其用于将旋转元件以及变速器壳体选择性地互连。输入轴可以持续地连接第二旋转元件，输出轴可以持续地连接第十一旋转元件，第一旋转元件可以持续地连接第十旋转元件，第二旋转元件可以持续地连接第六旋转元件，第五旋转元件可以持续地连接第九旋转元件，第七旋转元件可以持续地连接第十旋转元件，第四旋转元件能够选择性地连接变速器壳体，并且通过控制六个控制元件中的三个控制元件，可以实现至少九个前进速度和至少一个倒车速度。

第八旋转元件能够选择性地连接变速器壳体，第十二旋转元件能够选择性地连接变速器壳体，第三旋转元件能够选择性地连接输出轴，第八旋转元件能够选择性地连接输入轴，并且第一旋转元件能够选择性地连接第五旋转元件。

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是第一行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈；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可以分别是第二行星齿轮组的太阳轮、内齿圈和行星架；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是第三行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈；并且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是第四行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以通过控制六个控制元件来操作作为简单的行星齿轮组的四个行星齿轮组，从而实现至少九个前进速度和至少一个倒车速度。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以实现大于9.0的传动比跨度，从而最大化发动机的驱动效率。

另外，在高效地进行多挡位换挡的同时，保证了挡位间级比的线性化，从而能够改善可驾驶性，例如换挡之前和之后的加速性能、发动机转速的节律感等。

此外，可以从本发明的示例性实施方案中获得或推测出的效果直接或暗示性地由下面的详细说明所描述。即，从本发明的示例性实施方案中推测出的各种效果将由下面的详细说明所描述。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的特定原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的示意图；

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系在各个档位下的各个控制元件的操作图。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。本文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。

在这些附图中，附图标记在附图的多幅附图中指代本发明的同样的或等效的部件。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被示出在附图中并描述如下。虽然本发明与示例性实施方案相结合进 行描述，但是应当了解，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形式、修改形式、等同形式及其他实施方案。

下文将参考所附附图对本发明进行更为全面的描述，在这些附图中显示了本发明的示例性实施方案。本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。

应当认为，附图和说明书实质上是示意性的，而不是限制性的，而且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

在下面的描述中，将部件的名称分为第一、第二等等是因为部件的名称彼此相同而将名字分开，对其顺序并没有进行特定的限制。

图1是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的示意图。

参见图1，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系包括布置在相同的轴线上的第一、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；用于将第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的旋转元件互连的八个连接构件TM1至TM8；六个控制元件C1至C3和B1至B3；以及变速器壳体H。

从输入轴IS输入的扭矩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和第四行星齿轮组PG4的协同工作而改变，然后经过输出轴OS输出。

简单的行星齿轮组第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4从发动机侧按照第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的顺序布置。

输入轴IS为输入构件，来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩变换器而变换扭矩之后输入到输入轴IS。

输出轴OS是输出构件，其设置在与输入轴IS相同的轴线上，并且经由差动装置将改变了的扭矩传递到驱动轴。

第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳轮S1、第一行星架PC1和第一内齿圈R1，第一行星架PC1支撑第一小齿轮P1，第一小齿轮P1与第一太阳轮S1外啮合，第一内齿圈R1 与第一小齿轮P1内啮合。第一太阳轮S1充当第一旋转元件N1，第一行星架PC1充当第二旋转元件N2，第一内齿圈R1充当第三旋转元件N3。

第二行星齿轮组PG2是双小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳轮S2、第二行星架PC2和第二内齿圈R2，第二行星架PC2支撑第二小齿轮P2，第二小齿轮P2与第二太阳轮S2外啮合，第二内齿圈R2与第二小齿轮P2内啮合。第二太阳轮S2充当第四旋转元件N4，第二行星架PC2充当第六旋转元件N6，第二内齿圈R2充当第五旋转元件N5。

第三行星齿轮组PG3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳轮S3、第三行星架PC3和第三内齿圈R3，第三行星架PC3支撑第三小齿轮P3，第三小齿轮P3与第三太阳轮S3外啮合，第三内齿圈R3与第三小齿轮P3内啮合。第三太阳轮S3充当第七旋转元件N7，第三行星架PC3充当第八旋转元件N8，第三内齿圈R3充当第九旋转元件N9。

第四行星齿轮组PG4是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四太阳轮S4、第四行星架PC4和第四内齿圈R4，第四行星架PC4支撑第四小齿轮P4，第四小齿轮P4与第四太阳轮S4外啮合，第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合。第四太阳轮S4充当第十旋转元件N10，第四行星架PC4充当第十一旋转元件N11，第四内齿圈R4充当第十二旋转元件N12。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的布置中，利用八个连接构件TM1至TM8，第一旋转元件N1直接地连接第七旋转元件N7和第十旋转元件N10，第二旋转元件N2直接地连接第六旋转元件N6，第五旋转元件N5直接地连接第九旋转元件N9。

八个连接构件TM1至TM8的布置如下。

第一连接构件TM1连接第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)、第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)以及第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)。

第二旋转构件TM2连接第二旋转元件N2(第一行星架PC1)和第六旋转元件N6(第二行星架PC2)，并且直接地连接输入轴IS，从 而持续地充当输入元件。

第三连接构件TM3连接第三旋转元件N3(第一内齿圈R1)。

第四连接构件TM4连接第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)，并且能够选择性地连接变速器壳体H。

第五连接构件TM5连接第五旋转元件N5(第二内齿圈R2)和第九旋转元件N9(第三内齿圈R3)，并且能够选择性地连接第一连接构件TM1。

第六连接构件TM6连接第八旋转元件N8(第三行星架PC3)，以及能够选择性地连接第二连接构件TM2，并且能够选择性地连接变速器壳体H。

第七连接构件TM7连接第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)，以及能够选择性地连接第三连接构件TM3，并且直接地连接输出轴OS，从而持续地充当输出元件。

第八连接构件TM8连接第十二旋转元件N12(第四内内齿圈R4)，并且能够选择性地连接变速器壳体H。

连接构件TM1至TM8可以通过控制元件中的三个离合器C1、C2和C3而彼此选择性地互连。

连接构件TM1至TM8可以通过控制元件中的三个制动器B1、B2和B3与变速器壳体H能够选择性地连接。

六个控制元件C1至C3和B1至B3的布置如下。

第一离合器C1布置在第三连接构件TM3与第七连接构件TM7之间，使得第三连接构件TM3与第七连接构件TM7可以选择性地变为一体。

第二离合器C2布置在第二连接构件TM2与第六连接构件TM6之间，使得第二连接构件TM2与第六连接构件TM6可以选择性地变为一体。

第三离合器C3布置在第一连接构件TM1与第五连接构件TM5之间，使得第一连接构件TM1与第五连接构件TM5可以选择性地变为一体。

第一制动器B1布置在第四连接构件TM4与变速器壳体H之间，使得第四连接构件TM4可以选择性地充当固定元件。

第二制动器B2布置在第六连接构件TM6与变速器壳体H之间，使得第六连接构件TM6可以选择性地充当固定元件。

第三制动器B3布置在第八连接构件TM8与变速器壳体H之间，使得第八连接构件TM8可以选择性地充当固定元件。

控制元件第一、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可以由通过液压摩擦接合的多片液压摩擦装置来实现。

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系在各个档位下的各个控制元件的操作图。

如图2所示，根据依据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系在各个挡位下通过操作三个控制元件来执行换挡。

在第一前进速度D1，同时操作第三离合器C3、第一制动器B1以及第三制动器B3。从而，第一连接构件TM1通过第三离合器C3的操作而与第五连接构件TM5互连，扭矩输入至第二连接构件TM2。第四连接构件TM4和第八连接构件TM8通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作而充当固定元件，从而实现第一前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

在第二前进速度D2，同时操作第二离合器C2、第三离合器C3以及第三制动器B3。从而，第二连接构件TM2通过第二离合器C2的操作而与第六连接构件TM6互连，第一连接构件TM1通过第三离合器C3的操作而与第五连接构件TM5互连。在该状态下，扭矩输入至第二连接构件TM2。另外，第八连接构件TM8通过第三制动器B3的操作而充当固定元件，从而实现第二前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

在第三前进速度D3，同时操作第二离合器C2、第一制动器B1以及第三制动器B3。从而，第二连接构件TM2通过第二离合器C2的操作而与第六连接构件TM6互连，扭矩输入至第二连接构件TM2。第四连接构件TM4和第八连接构件TM8通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作而充当固定元件，从而实现第三前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

在第四前进速度D4，同时操作第一离合器C1、第一制动器B1以 及第三制动器B3。从而，第三连接构件TM3通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7互连，扭矩输入至第二连接构件TM2。第四连接构件TM4和第八连接构件TM8通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作而充当固定元件，从而实现第四前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

在第五前进速度D5，同时操作第一离合器C1、第二离合器C2以及第一制动器B1。从而，第三连接构件TM3通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7互连，第二连接构件TM2通过第二离合器C2的操作而与第六连接构件TM6互连。在该状态下，扭矩输入至第二连接构件TM2。另外，第四连接构件TM4通过第一制动器B1的操作而充当固定元件，从而实现第五前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

在第六前进速度D6，同时操作第一离合器C1、第二离合器C2以及第三离合器C3。从而，第三连接构件TM3通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7互连，第二连接构件TM2通过第二离合器C2的操作而与第六连接构件TM6互连，第一连接构件TM1通过第三离合器C3的操作而与第五连接构件TM5互连。因此，第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4变为完整的一体，从而实现第六前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出实际上即为输入的改变了的扭矩。

在第七前进速度D7，同时操作第一离合器C1、第三离合器C3以及第一制动器B1。从而，第三连接构件TM3通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7互连，第一连接构件TM1通过第三离合器C3的操作而与第五连接构件TM5互连。在该状态下，扭矩输入至第二连接构件TM2。另外，第四连接构件TM4通过第一制动器B1的操作而充当固定元件，从而实现第七前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

在第八前进速度D8，同时操作第一离合器C1、第三离合器C3以及第二制动器B2。从而，第三连接构件TM3通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7互连，第一连接构件TM1通过第三离合器C3的操作而与第五连接构件TM5互连。在该状态下，扭矩输入至第 二连接构件TM2。另外，第六连接构件TM6通过第二制动器B2的操作而充当固定元件，从而实现第八前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

在第九前进速度D9，同时操作第一离合器C1、第一制动器B1以及第二制动器B2。从而，第三连接构件TM3通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7互连，扭矩输入至第二连接构件TM2。第四连接构件TM4和第六连接构件TM6通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作而充当固定元件，从而实现第九前进速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

在倒车速度REV，同时操作第一制动器B1、第二制动器B2以及第三制动器B3。从而，扭矩输入至第二连接构件TM2，第四连接构件TM4、第六连接构件TM6以及第八连接构件TM8通过第一制动器B1、第二制动器B2以及第三制动器B3的操作而充当固定元件，从而实现倒车速度，并且经由连接第七连接构件TM7的输出轴OS输出改变了的扭矩。

如上所述，通过操作四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4并控制三个离合器C1、C2和C3以及三个制动器B1、B2和B3，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以实现形成至少九个前进速度和至少一个倒档速度。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以实现大于9.0的传动比跨度，从而最大化发动机的驱动效率。

此外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系对于除了6/7和7/8之间的前进挡位之外的全部挡位可以实现大于1.2的级比，并且可以实现级比的线性化，从而提高可驾驶性，例如，换挡之前和之后的加速质量以及发动机转速的节律感。

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案的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要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。选择示例性实施方案并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替选形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。