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10-2015-0171009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的行星齿轮系。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：根据通过使用最少数量的组成元件来获得九个前进速度挡位的多个速度挡位来改善动力传递性能和燃料效率，并且通过利用在低发动机转速下的驱动点来改善驾乘安静性。

背景技术：

近来，不断上升的油价导致车辆制造商提高燃料效率以满足全球化的需求。其结果是，就发动机而言，已经进行了通过缩减尺寸来降低重量并提高燃料效率的研究；还进行了通过实现具有多个速度挡位的自动变速器来同时确保驾驶性能与最大化燃料效率的竞争力的研究。

然而，对自动变速器来说，随着换挡挡位数量的增加，其内部构件的数量也会增加，因此，会造成自动变速器难以安装，制造成本和重量会增加，以及动力传输效率也会变差。

在这方面，近些年来，能够获得大于八速的变速器已经趋向于实施并且安装在车辆中，对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着。

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这样一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其根据通过使用最少数量的组成元件来获得九个前进速度挡位和一个倒车挡位的多个挡位，改善了动力传递性能和燃料效率，并且通过利用在低发动机转速下的驱动点，改善了驾乘安静性。

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，其可以包括：输入轴，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出改变了的发动机的扭矩；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、第八旋转元件以及第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件；六个摩擦元件，其选择性地连接旋转元件，或者选择性地连接至少一个旋转元件和变速器壳体；其中，该用于车辆的自动变速器的行星齿轮系进一步包括：第一旋转轴，其包括第一旋转元件，并且直接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五旋转元件，并且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，并且选择性地连接至输入轴；第四旋转轴，其包括第四旋转元件，并且直接地连接至输入轴；第五旋转轴，其包括第六旋转元件和第七旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第六旋转轴，其包括第八旋转元件和第十二旋转元件，并且选择性地连接至输入轴以及选择性地连接至变速器壳体；第七旋转轴，其包括第九旋转元件和第十一旋转元件，并且直接地连接至输出轴；以及第八旋转轴，其包括第十旋转元件，并且选择性地连接至输入轴。

所述第一行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组并且包括：作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一行星架、以及作为第三旋转元件的第一内齿圈；所述第二行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组并且包括：作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架、以及作为第六旋转元件的第二内齿圈；所述第三行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组并且包括：作为第七旋转元件的第三太阳轮、作为第八旋转元件的第三行星架、以及作为第九旋转元件的第三内齿圈；所述第四行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组并且包括：作为第十旋转元件的第四太阳轮、作为第十一旋转元件的第四行星架、以及作为第十二旋转元件的第四内齿圈。

所述六个摩擦元件包括：第一离合器，其选择性地连接输入轴和第三旋转轴；第二离合器，其选择性地连接输入轴和第六旋转轴；第三离合器，其选择性地连接输入轴和第八旋转轴；第一制动器，其选择性地连接第二旋转轴和变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第五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。

通过选择性的操作六个摩擦元件中的两个摩擦元件而实现的速度挡位可以包括：第一前进速度挡位，其通过同时操作第一制动器和第三制动器来实现；第二前进速度挡位，其通过同时操作第三离合器和第三制动器来实现；第三前进速度挡位，其通过同时操作第三离合器和第一制动器来实现；第四前进速度挡位，其通过同时操作第三离合器和第二制动器来实现；第五前进速度挡位，其通过同时操作第一离合器和第三离合器来实现；第六前进速度挡位，其通过同时操作第二离合器和第三离合器来实现；第七前进速度挡位，其通过同时操作第一离合器和第二离合器来实现；第八前进速度挡位，其通过同时操作第二离合器和第二制动器来实现；第九前进速度挡位，其通过同时操作第二离合器和第一制动器来实现；以及倒车挡位，其通过同时操作第一离合器和第三制动器来实现。

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，其输出改变了的扭矩；第一行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组并且包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组并且包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组并且包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组并且包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；第一旋转轴，其包括第一旋转元件，并且直接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五旋转元件，并且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，并且选择性地连接至输入轴；第四旋转轴，其包括第四旋转元件，并且直接地连接输入轴；第五旋转轴，其包括第六旋转元件和第七旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第六旋转轴，其包括第八旋转元件和第十二旋转元件，并且选择性地连接至输入轴以及选择性地连接至变速器壳体；第七旋转轴，其包括第九旋转元件和第十一旋转元件，并且直接地连接至输出轴；第八旋转轴，其包括第十旋转元件，并且选择性地连接至输入轴；第一离合器，其选择性地连接输入轴和第三旋转轴；第二离合器，其选择性地连接输入轴和第六旋转轴；第三离合器，其选择性地连接输入轴和第八旋转轴；第一制动器，其选择性地连接第二旋转轴和变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第五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。

所述第一行星齿轮组可以包括：作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一行星架、以及作为第三旋转元件的第一内齿圈；所述第二行星齿轮组可以包括：作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架、以及作为第六旋转元件的第二内齿圈；所述第三行星齿轮组可以包括：作为第七旋转元件的第三太阳轮、作为第八旋转元件的第三行星架、以及作为第九旋转元件的第三内齿圈；所述第四行星齿轮组可以包括：作为第十旋转元件的第四太阳轮、作为第十一旋转元件的第四行星架、以及作为第十二旋转元件的第四内齿圈。

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，其输出改变了的发动机的扭矩；第一行星齿轮组，其是单小齿轮行星齿轮组并且包括第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈；第二行星齿轮组，其是单小齿轮行星齿轮组并且包括第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈；第三行星齿轮组，其是单小齿轮行星齿轮组并且包括第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；第四行星齿轮组，其是单小齿轮行星齿轮组并且包括第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈；其中，该用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以进一步包括：第一旋转轴，其包括第一太阳轮，并且直接地连接至变速器壳体；第二旋转轴，其包括第一行星架和第二行星架，并且选择性地连接至变速器壳体；第三旋转轴，其包括第一内齿圈，并且选择性地连接至输入轴；第四旋转轴，其包括第二太阳轮，并且直接地连接至输入轴；第五旋转轴，其包括第二内齿圈和第三太阳轮，并且选择性地连接至变速器壳体；第六旋转轴，其包括第三行星架和第四内齿圈，并且选择性地连接至输入轴以及选择性地连接至变速器壳体；第七旋转轴，其包括第三内齿圈和第四行星架，并且直接地连接至输出轴；第八旋转轴，其包括第四太阳轮，并且选择性地连接至输入轴；以及六个摩擦元件，其设置为选择性地连接旋转轴，或者选择性地连接旋转轴中的至少一个和变速器壳体。

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通过将作为简单的行星齿轮组的四个行星齿轮组与六个摩擦元件相结合，可以实现九个以上前进速度挡位和一个倒车挡位。

此外，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通过利用自动变速器的多个速度挡位来获得满足发动机转数的速度挡位，从而可以大大地改善驾乘安静性。

另外，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利用高效的多个速度挡位可以最大化发动机的工作效率，并且改善动力传递性能和燃料效率。

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、卡车、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、可插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(例如源于非石油的能源的燃料)。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，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实施方案的行星齿轮系的示意图；

图2为根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中的摩擦元件在每个速度挡位的操作图。

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。

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。尽管结合示例性的实施方案描述了本发明，但是应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性的实施方案。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、等价形式及其它实施方案。

图1为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的示意图。参见图1，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系包括：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PG4，它们设置在相同轴线上；输入轴IS；输出轴OS；八个旋转轴TM1至TM8，各旋转轴包括第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4中的至少一个旋转元件；六个摩擦元件C1至C3和B1至B3；以及变速器壳体H。

因此，从输入轴IS输入的扭矩由第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的协同工作而改变，并且改变了的扭矩经由输出轴OS输出。

行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4从发动机侧顺序地布置。

输入轴IS为输入构件，并且来自发动机曲轴的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平行设置，该输出轴OS经由差动装置将驱动扭矩传递至驱动车轮。

第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：第一旋转元件N1的第一太阳轮S1、第二旋转元件N2的第一行星架PC1、以及第三旋转元件N3的第一内齿圈R1，该第一行星架PC1可旋转地支撑第一小齿轮P1，该第一小齿轮P1与第一太阳轮S1外啮合，该第一内齿圈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：第四旋转元件N4的第二太阳轮S2、第五旋转元件N5的第二行星架PC2、以及第六旋转元件N6的第二内齿圈R2，该第二行星架PC2可旋转地支撑第二小齿轮P2，该第二小齿轮P2与第二太阳轮S2外啮合，该第二内齿圈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：第七旋转元件N7的第三太阳轮S3、第八旋转元件N8的第三行星架PC3、以及第九旋转元件N9的第三内齿圈R3，该第三行星架PC3可旋转地支撑第三小齿轮P3，该第三小齿轮P3与第三太阳轮S3外啮合，该第三内齿圈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：第十旋转元件N10的第四太阳轮S4、第十一旋转元件N11的第四行星架PC4、以及第十二旋转元件N12的第四内齿圈R4，该第四行星架PC4可旋转地支撑第四小齿轮P4，该第四小齿轮P4与第四太阳轮S4外啮合，该第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合。

第二旋转元件N2直接地连接至第五旋转元件N5，第六旋转元件N6直接地连接至第七旋转元件N7，第八旋转元件N8直接地连接至第十二旋转元件N12，第九旋转元件N9直接地连接至第十一旋转元件N11，第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4利用八个旋转轴TM1至TM8来操作。

将进一步详细地描述八个旋转轴TM1至TM8。

第一旋转轴TM1包括第一旋转元件N1，并且直接地连接至变速器壳体H，以便总是操作为固定元件。

第二旋转轴TM2包括第二旋转元件N2和第五旋转元件N5，并且选择性地连接至变速器壳体H，以便操作为选择性的固定元件。

第三旋转轴TM3包括第三旋转元件N3，并且选择性地连接至输入轴IS，以便操作为选择性的输入元件。

第四旋转轴TM4包括第四旋转元件N4，并且直接地连接至输入轴IS，以便总是操作为输入元件。

第五旋转轴TM5包括第六旋转元件N6，并且选择性地连接至变速器壳体H，以便操作为选择性的固定元件。

第六旋转轴TM6包括第八旋转元件N8和第十二旋转元件N12，并且选择性地连接至输入轴IS，以便操作为选择性的输入元件，以及选择性地连接至变速器壳体H，以便操作为选择性的固定元件。

第七旋转轴TM7包括第九旋转元件N9和第十一旋转元件N11，并且直接地连接至输出轴OS，以便总是操作为输出元件。

第八旋转轴TM8包括第十旋转元件N10，并且选择性地连接至输入轴IS，以便操作为选择性的输入元件。

另外，作为摩擦元件的三个离合器C1、C2和C3设置在任意两个旋转轴之间的连接部分处。

此外，作为摩擦元件的三个制动器B1、B2和B3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。

将进一步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与第三旋转轴TM3之间，并且选择性地连接输入轴IS与第三旋转轴TM3。

第二离合器C2设置在输入轴IS与第六旋转轴TM6之间，并且选择性地连接输入轴IS与第六旋转轴TM6。

第三离合器C3设置在输入轴IS与第八旋转轴TM8之间，并且选择性地连接输入轴IS与第八旋转轴TM8。

第一制动器B1设置在第二旋转轴TM2与变速器壳体H之间，并且使第二旋转轴TM2操作为选择性的固定元件。

第二制动器B2设置在第五旋转轴TM5与变速器壳体H之间，并且使第五旋转轴TM5操作为选择性的固定元件。

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

包括有第一离合器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为根据本发明的各个具体实施方案的行星齿轮系中的摩擦元件在每个速度挡位的操作图。

如图2中所示，在根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系中，在每一个速度挡位操作两个摩擦元件。下面将更具体地描述本发明的各个具体实施方案的换挡过程。

在第一前进速度挡位D1，第一制动器B1和第三制动器B3同时地操作。据此，从输入轴IS输入的扭矩被输入至第四旋转轴TM4。随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用第一制动器B1和第三制动器B3而第二旋转轴TM2和第六旋转轴TM6操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第一前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第二前进速度挡位D2，第三离合器C3和第三制动器B3同时地操作。据此，随着利用第三离合器C3的操作而第八旋转轴TM8连接至输入轴IS，输入轴IS的扭矩输入至第四旋转轴TM4和第八旋转轴TM8。此外，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用第三制动器B3而第六旋转轴TM6操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第二前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第三前进速度挡位D3，第三离合器C3和第一制动器B1同时地操作。据此，随着利用第三离合器C3的操作而第八旋转轴TM8连接至输入轴IS，所以输入轴IS的扭矩输入至第四旋转轴TM4和第八旋转轴TM8。此外，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用第一制动器B1而第二旋转轴TM2操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第三前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第四前进速度挡位D4，第三离合器C3和第二制动器B2同时地操作。据此，随着利用第三离合器C3的操作而第八旋转轴TM8连接至输入轴IS，输入轴IS的扭矩输入至第四旋转轴TM4和第八旋转轴TM8。此外，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用第二制动器B2而第五旋转轴TM5操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第四前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第五前进速度挡位D5，第一离合器C1和第三离合器C3同时地操作。据此，随着利用第一离合器C1的操作而第三旋转轴TM3连接至输入轴IS，利用第三离合器C3而第八旋转轴TM8连接至输入轴IS,输入轴IS的扭矩输入至第三旋转轴TM3、第四旋转轴TM4和第八旋转轴TM8。此外，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第五前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第六前进速度挡位D6，第二离合器C2和第三离合器C3同时地操作。据此，随着利用第二离合器C2的操作，第六旋转轴TM6连接至输入轴IS，利用第三离合器C3而第八旋转轴TM8连接至输入轴IS,输入轴IS的扭矩输入至第四旋转轴TM4、第六旋转轴TM6和第八旋转轴TM8。随后，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第六前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第七前进速度挡位D7，第一离合器C1和第二离合器C2同时地操作。据此，随着利用第一离合器C1的操作而第三旋转轴TM3连接至输入轴IS，利用第二离合器C2的操作而第六旋转轴TM6连接至输入轴IS，输入轴IS的扭矩输入至第三旋转轴TM3、第四旋转轴TM4和第六旋转轴TM6。随后，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第七前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第八前进速度挡位D8，第二离合器C2和第二制动器B2同时地操作。据此，随着利用第二离合器C2的操作而第六旋转轴TM6连接至输入轴IS，输入轴IS的扭矩输入至第四旋转轴TM4和第六旋转轴TM6。随后，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用第二制动器B2而第五旋转轴TM5操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第八前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第九前进速度挡位D9，第二离合器C2和第一制动器B1同时地操作。据此，随着利用第二离合器C2的操作而第六旋转轴TM6连接至输入轴IS，输入轴IS的扭矩输入至第四旋转轴TM4和第六旋转轴TM6。随后，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用第一制动器B1而第二旋转轴TM2操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为第九前进速度挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在倒车挡位REV，第一离合器C1和第三制动器B3同时地操作。据此，随着利用第一离合器C1的操作而第三旋转轴TM3连接至输入轴IS，输入轴IS的扭矩输入至第三旋转轴TM3和第四旋转轴TM4。随后，随着第一旋转轴TM1操作为固定元件，利用第三制动器B3而第六旋转轴TM6操作为固定元件，利用每一个旋转轴的协作而扭矩输入改变，以作为倒车挡位，并且改变的扭矩经由包括有第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

根据本发明的各个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，可以获得至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位。

此外，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系通过利用自动变速器的多个速度挡位获得满足发动机转数的速度挡位，可以大大地改善驾乘安静性。

另外，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系利用高效的多个速度挡位可以最大化发动机的工作效率，并且改善动力传递性能和燃料效率。

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。选择这些示例性实施方案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替选形式和修改形式。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式所限定。