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12月2日提交的韩国专利申请第10-2015-0170972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。更具体而言，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：其使用最小数量的组成元件来实现九个前进挡位，从而改进了动力传递性能并减小了燃料消耗。

背景技术：

近年来，油价的上涨导致了对于提高燃料效率的无限制的竞争。

结果，对于发动机，正进行通过减小其尺寸以减小重量并改善燃料效率的研究，而对于自动变速器，正进行通过多挡位来同时确保可操作性和燃料效率竞争力的研究。

然而，在自动变速器中，随着变速器的挡位的数量增加，其内部零件的数量也会增加，结果是，其可安装性、成本、重量、传动效率等方面可能会持续恶化。

因此，为了增加多挡位所带来的燃料效率提高效果，以少量的零件带来最大化效率的行星齿轮系的研发将是非常重要。

在此方面，近年来，八速自动变速器已趋于实现，而且对于能够实施更多变速器挡位的行星齿轮系的研究和研发也在积极地进行着。

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：

本发明的各方面致力于提供车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有的益处在于：通过使用最小数量的组成元件来实现九个前进挡位和一个倒车挡位，从而改善了动力传递性能和燃料经济性；以及通过利用定位在低发动机转速的驱动点来改进驾驶的安静性。

根据本发明的示例性实施方案的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，其输出改变了的扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；六个摩擦元件，其设置为将旋转元件与旋转元件选择性地连接，以及将旋转元件与变速器壳体选择性地连接；第一旋转轴，其包括第一旋转元件和第四旋转元件，并且能够选择性地连接至变速器壳体；第二旋转轴，其包括第二旋转元件和第六旋转元件，并且能够选择性地连接至输入轴以及能够选择性地连接至变速器壳体；第三旋转轴，其包括第三旋转元件，并且能够选择性地连接至输入轴；第四旋转轴，其包括第五旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件；第五旋转轴，其包括第八旋转元件和第十二旋转元件，并且直接地连接至输出轴；第六旋转轴，其包括第九旋转元件，并且能够选择性地连接至变速器壳体；以及第七旋转轴，其包括第十一旋转元件，并且能够选择性地连接至输入轴。

第一行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，其中，第一旋转元件是第一太阳轮，第二旋转元件是第一行星架，并且第三旋转元件是第一内齿圈，第二行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，其中，第四旋转元件是第二太阳轮，第五旋转元件是第二行星架，并且第六旋转元件是第二内齿圈，第三行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组，其中，第七旋转元件是第三太阳轮，第八旋转元件是第三内齿圈，并且第九旋转元件是第三行星架，并且第四行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，其中，第十旋转元件是第四太阳轮，第十一旋转元件是第四行星架，并且第十二旋转元件是第四内齿圈。

六个摩擦元件可以包括：第一离合器，其选择性地连接输入轴和第二旋转轴；第二离合器，其选择性地连接输入轴和第三旋转轴；第三离合器，其选择性地连接输入轴和第七旋转轴；第一制动器，其选择性地连接第一旋转轴和变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第二旋转轴和变速器壳体；以及第三制动器，其选择性地连接第六旋转轴和变速器壳体。

通过选择性地操作所述六个摩擦元件而实现的换挡挡位可以包括：第一前进挡位，其通过同时操作第二离合器、第一制动器以及第三制动器而实现；第二前进挡位，其通过同时操作第一离合器、第一制动器以及第三制动器而实现；第三前进挡位，其通过同时操作第一离合器、第二离合器以及第三制动器而实现；第四前进挡位，其通过同时操作第一离合器、第三离合器以及第三制动器而实现；第五前进挡位，其通过同时操作第一离合器、第二离合器以及第三离合器而实现；第六前进挡位，其通过同时操作第一离合器、第三离合器以及第一制动器而实现；第七前进挡位，其通过同时操作第二离合器、第三离合器以及第一制动器而实现；第八前进挡位，其通过同时操作第三离合器、第一制动器以及第二制动器而实现；第九前进挡位，其通过同时操作第二离合器、第三离合器以及第二制动器而实现；以及倒车挡位，其通过同时操作第二离合器、第二制动器以及第三制动器而实现。

本发明的示例性实施方案可以通过将作为简单行星齿轮组的四个行星齿轮组与六个摩擦元件进行组合来实现九个前进挡位和一个倒车挡位。

而且，通过适合于发动机转速的自动变速器的多挡位，可以大大改善车辆安静的行驶性。

此外，通过适合于发动机转速的自动变速器的多挡位，发动机的驱动效率可以最大化，动力传递性能和燃料经济性也可以得到改善。

此外，本发明的示例性实施方案可以获得或预期的效果将直接或间接公开于本发明的示例性实施方案的具体描述中。即，本发明的示例性实施方案所预期的各种效果将公开于下面的具体描述中。

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某些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是根据本发明的第一示例性实施方案的行星齿轮系的配置图；

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中的每个挡位处的摩擦元件的操作图。

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。

在这些图形中，在附图的多幅附图中，附图标记指本发明的相同的或等同的部件。

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可替选形式、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。

然而，与描述无关的部分已经省略，以便清楚地描述本发明的示例性实施方案，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同或相似的元件。

在下面的描述中，将部件的名称分为第一、第二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是根据本发明的第一示例性实施方案的行星齿轮系的配置图。

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设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；包括有第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4中的各个旋转元件的七个旋转轴TM1至TM7；六个摩擦元件C1至C3和B1至B3；以及变速器壳体H。

从而，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的协同工作而传递，进而由输出轴OS输出。

各个简单的行星齿轮组从发动机侧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的次序进行设置。

输入轴IS为输入构件，来自发动机的曲轴的旋转动力通过扭矩变换器而变换扭矩，以被输入到输入轴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经传递的驱动扭矩转移到驱动轴。

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

作为单小齿轮行星齿轮组的第二行星齿轮组PG2包括作为旋转元件的第二太阳轮S2(其作为第四旋转元件N4)、第二行星架PC2(其作为第五旋转元件N5)和第二内齿圈R2(其作为第六旋转元件N6)，第二行星架PC2支撑第二小齿轮P2，第二小齿轮P2与作为第四旋转元件N4的第二太阳轮S2外啮合，第二内齿圈R2与第二小齿轮P2内啮合。

作为双小齿轮行星齿轮组的第三行星齿轮组PG3包括第三太阳轮S3(其作为第七旋转元件N7)、第三内齿圈R3(其作为第八旋转元件N8)和第三行星架PC3(其作为第九旋转元件N9)，第三内齿圈R3与第三小齿轮P3内啮合，第三小齿轮P3与第三太阳轮S3外啮合，第三行星架PC3支撑第三小齿轮P3。

作为单小齿轮行星齿轮组的第四行星齿轮组PG4包括第四太阳轮S4(其作为第十旋转元件N10)、第四行星架PC4(其作为第十一旋转元件N11)和第四内齿圈R4(其作为第十二旋转元件N12)，第四行星架PC4支撑第四小齿轮P4，第四小齿轮P4与作为第十旋转元件N10的第四太阳轮S4外啮合，第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4中，第一旋转元件N1直接地连接至第四旋转元件N4，第二旋转元件N2直接地连接至第六旋转元件N6，第五旋转元件N5直接地连接至第七旋转元件N7和第十旋转元件N10，第八旋转元件N8直接地连接至第十二旋转元件N12，从而随总共七个旋转轴TM1至TM7工作。

下面将描述七个旋转轴TM1至TM7的配置。

第一旋转轴TM1包括第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)和第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)，并且能够选择性地连接至变速器壳体H。

第二旋转轴TM2包括第二旋转元件N2(第一行星架PC1)和第六旋转元件N6(第二内齿圈R2)，并且能够选择性地连接至输入轴IS以及能够选择性地连接至变速器壳体H。

第三旋转轴TM3包括第三旋转元件N3(第一内齿圈R1)，并且能够选择性地连接至输入轴IS。

第四旋转轴TM4包括第五旋转元件N5(第二行星架PC2)、第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)和第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)。

第五旋转轴TM5包括第八旋转元件N8(第三内齿圈R3)和第十二旋转元件N12(第四内齿圈R4)，并且直接地连接至输出轴OS。

第六旋转轴TM6包括第九旋转元件N9(第三行星架PC3)，并且能够选择性地连接至变速器壳体H。

第七旋转轴TM7包括第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)，并且能够选择性地连接至输入轴IS。

另外，在旋转轴TM1至TM7之间，在旋转轴彼此连接的连接部分设置了作为摩擦元件的三个离合器C1、C2和C3。

另外，在旋转轴TM1至TM7之间，在旋转轴中的任一个与变速器壳体H之间的连接部分设置了作为摩擦元件的三个制动器B1、B2和B3。

下面将更加详细地描述六个摩擦元件C1至C3和B1至B3。

第一离合器C1设置在输入轴IS与第二旋转轴TM2之间，并且选择性地连接输入轴IS和第二旋转轴TM2。

第二离合器C2设置在输入轴IS与第三旋转轴TM3之间，并且选择性地连接输入轴IS和第三旋转轴TM3。

第三离合器C3设置在输入轴IS与第七旋转轴TM7之间，并且选择性地连接输入轴IS和第七旋转轴TM7。

第一制动器B1设置在第一旋转轴TM1与变速器壳体H之间，并且选择性的使第一旋转轴TM1操作为固定元件。

第二制动器B2设置在第二旋转轴TM2与变速器壳体H之间，并且选择性的使第二旋转轴TM2操作为固定元件。

第三制动器B3设置在第六旋转轴TM6与变速器壳体H之间，并且选择性的使第六旋转轴TM6操作为固定元件。

包括有第一、第二、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的摩擦元件可以是通过液压操作的湿式多片摩擦元件。

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中的每个挡位处的摩擦元件的操作图。

如图2所示，在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，在每个挡位操作三个摩擦元件。将更详细地描述本发明的示例性实施方案中的换挡过程。

在第一前进挡位D1，同时操作第二离合器C2、第一制动器B1以及第三制动器B3。在输入轴IS通过第二离合器C2的操作而连接至第三旋转轴TM3的状态下，输入进入第三旋转轴TM3和第四旋转轴TM4。并且，第一旋转轴TM1和第六旋转轴TM6通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作而作为固定元件工作，从而实现了第一前进挡位D1。

在第二前进挡位D2，同时操作第一离合器C1、第一制动器B1以及第三制动器B3。在输入轴IS通过第一离合器C1的操作而连接至第二旋转轴TM2的状态下，输入进入第二旋转轴TM2和第四旋转轴TM4。并且，第一旋转轴TM1和第六旋转轴TM6通过第一制动器B1和第三制动器B3的操作而作为固定元件工作，从而实现了第二前进挡位D2。

在第三前进挡位D3，同时操作第一离合器C1、第二离合器C2以及第三制动器B3。在输入轴IS通过第一离合器C1的操作而连接至第二旋转轴TM2并且输入轴IS通过第二离合器C2的操作而连接至第三旋转轴TM3的状态下，输入进入第二旋转轴TM2、第三旋转轴TM3和第四旋转轴TM4。并且，第六旋转轴TM6通过第三制动器B3的操作而作为固定元件工作，从而实现了第三前进挡位D3。

在第四前进挡位D4，同时操作第一离合器C1、第三离合器C3以及第三制动器B3。在输入轴IS通过第一离合器C1的操作而连接至第二旋转轴TM2并且输入轴IS通过第三离合器C3的操作而连接至第七旋转轴TM7的状态下，输入进入第二旋转轴TM2、第四旋转轴TM4和第七旋转轴TM7。并且，第六旋转轴TM6通过第三制动器B3的操作而作为固定元件工作，从而实现了第四前进挡位D4。

在第五前进挡位D5，同时操作第一离合器C1、第二离合器C2以及第三离合器C3。在输入轴IS通过第一离合器C1的操作而连接至第二旋转轴TM2、输入轴IS通过第二离合器C2的操作而连接至第三旋转轴TM3并且输入轴IS通过第三离合器C3的操作而连接至第七旋转轴TM7的状态下，输入进入第二旋转轴TM2、第三旋转轴TM3、第四旋转轴TM4和第七旋转轴TM7。由于第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4以相同的转速一体旋转，输入被原样输出，由此，实现了第五前进挡位D5。

在第六前进挡位D6，同时操作第一离合器C1、第三离合器C3以及第一制动器B1。在输入轴IS通过第一离合器C1的操作而连接至第二旋转轴TM2并且输入轴IS通过第三离合器C3的操作而连接至第七旋转轴TM7的状态下，输入进入第二旋转轴TM2、第四旋转轴TM4和第七旋转轴TM7。并且，第一旋转轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作，从而实现了第六前进挡位D6。

在第七前进挡位D7，同时操作第二离合器C2、第三离合器C3以及第一制动器B1。在输入轴IS通过第二离合器C2的操作而连接至第三旋转轴TM3并且输入轴IS通过第三离合器C3的操作而连接至第七旋转轴TM7的状态下，输入进入第三旋转轴TM3、第四旋转轴TM4和第七旋转轴TM7。并且，第一旋转轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作，从而实现了第七前进挡位D7。

在第八前进挡位D8，同时操作第三离合器C3、第一制动器B1以及第二制动器B2。在输入轴IS通过第三离合器C3的操作而连接至第七旋转轴TM7的状态下，输入进入第四旋转轴TM4和第七旋转轴TM7。并且，第一旋转轴TM1和第二旋转轴TM2通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作而作为固定元件工作，从而实现了第八前进挡位D8。

在第九前进挡位D9，同时操作第二离合器C2、第三离合器C3以及第二制动器B2。在输入轴IS通过第二离合器C2的操作而连接至第三旋转轴TM3并且输入轴IS通过第三离合器C3的操作而连接至第七旋转轴TM7的状态下，输入进入第三旋转轴TM3、第四旋转轴TM4和第七旋转轴TM7。并且，第二旋转轴TM2通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作，从而实现了第九前进挡位D9。

在倒车挡位REV，同时操作第二离合器C2、第二制动器B2以及第三制动器B3。在输入轴IS通过第二离合器C2的操作而连接至第三旋转轴TM3的状态下，输入进入第三旋转轴TM3和第四旋转轴TM4。并且，第二旋转轴TM2和第六旋转轴TM6通过第二制动器B2和第三制动器B3的操作而作为固定元件工作，从而实现了倒车挡位REV。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系通过控制四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4以及三个离合器C1、C2、C3和三个制动器B1、B2、B3，可以实现九个前进挡位和一个倒档挡位。

而且，利用适合于发动机转速的自动变速器的多挡位，可以大大提高车辆安静的行驶性。

此外，利用适合于发动机转速的自动变速器的多挡位，发动机驱动效率可以最大化，并且动力传递性能和燃料经济性可以得到改善。

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可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。