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10-2015-0170975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。

背景技术：

近期油价的上涨导致了汽车厂商改善车辆燃料消耗的激烈竞争。

因此，正在对发动机进行通过缩小尺寸来减小重量并提高燃料效率的研究，并且还进行了通过实现多挡位的自动变速器来最大化燃料效率以同时确保可驾驶性和竞争性的研究。

然而，对于自动变速器，内部部件的数量随着挡位数量的增加而增加，这会导致可安装性变差、生产成本增加、重量增大和/或动力传递效率的下降。

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，重要的是通过更少的部件而得到更好的效率。

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

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，提高传动比跨度，从而改善动力传递性能和燃料消耗，并且通过利用发动机的低转速来实现车辆的行驶稳定性。

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可以包括：输入轴，其配置为接收发动机的扭矩；输出轴，其配置为输出经改变的发动机的扭矩；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；六个控制元件，其用于将旋转元件与输入轴选择性地互连，并且用于将旋转元件与变速器壳体选择性地互连；第一连接构件，其连接至第一旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第二连接构件，其连接至第二旋转元件、第六旋转元件以及第七旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第三连接构件，其连接至第三旋转元件和第四旋转元件，并且直接连接至输入轴；第四连接构件，其连接至第五旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第五连接构件，其连接至第八旋转元件和第十二旋转元件，选择性地连接至输入轴，并且选择性地连接至变速器壳体；第六连接构件，其连接至第九旋转元件和第十一旋转元件，并且直接连接至输出轴；以及第七连接构件，其连接至第十旋转元件，并且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，第一旋转元件可以是第一太阳轮，第二旋转元件可以是第一行星架，并且第三旋转元件可以是第一内齿圈，第二行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，其中，第四旋转元件可以是第二太阳轮，第五旋转元件可以是第二行星架，并且第六旋转元件可以是第二内齿圈，第三行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，其中，第七旋转元件可以是第三太阳轮，第八旋转元件可以是第三行星架，并且第九旋转元件可以是第三内齿圈，并且第四行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组，其中，第十旋转元件可以是第四太阳轮，第十一旋转元件可以是第四行星架，并且第十二旋转元件可以是第四内齿圈。

六个控制元件可以包括：第一离合器，其选择性地连接输入轴与第五连接构件；第二离合器，其选择性地连接输入轴与第七连接构件；第一制动器，其选择性地连接第一连接构件与变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第二连接构件与变速器壳体；第三制动器，其选择性地连接第四连接构件与变速器壳体；以及第四制动器，其选择性地连接第五连接构件与变速器壳体。

通过选择性地操作所述六个控制元件而实现的挡位可以包括：第一前进速度，其通过第三制动器和第四制动器的同时操作而形成；第二前进速度，其通过第二离合器和第四制动器的同时操作而形成；第三前进速度，其通过第二离合器和第三制动器的同时操作而形成；第四前进速度，其通过第二离合器和第二制动器的同时操作而形成；第五前进速度，其通过第二离合器和第一制动器的同时操作而形成；第六前进速度，其通过第一离合器和第二离合器的同时操作而形成；第七前进速度，其通过第一离合器和第一制动器的同时操作而形成；第八前进速度，其通过第一离合器和第二制动器的同时操作而形成；第九前进速度，其通过第一离合器和第三制动器的同时操作而形成；以及倒车速度，其通过第一制动器和第四制动器的同时操作而形成。

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，其配置为接收发动机的扭矩；输出轴，其配置为输出经改变的发动机的扭矩；第一行星齿轮组，其是单小齿轮行星齿轮组，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，其是单小齿轮行星齿轮组，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，其是单小齿轮行星齿轮组，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，其是单小齿轮行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；第一连接构件，其连接至第一旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第二连接构件，其连接至第二旋转元件、第六旋转元件以及第七旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第三连接构件，其连接至第三旋转元件和第四旋转元件，并且直接连接至输入轴；第四连接构件，其连接至第五旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第五连接构件，其连接至第八旋转元件和第十二旋转元件，选择性地连接至输入轴，并且选择性地连接至变速器壳体；第六连接构件，其连接至第九旋转元件和第十一旋转元件，并且直接连接至输出轴；第七连接构件，其连接至第十旋转元件，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与第五连接构件；第二离合器，其选择性地连接输入轴与第七连接构件；第一制动器，其选择性地连接第一连接构件与变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第二连接构件与变速器壳体；第三制动器，其选择性地连接第四连接构件与变速器壳体；以及第四制动器，其选择性地连接第五连接构件与变速器壳体。

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；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；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；以及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，其配置为接收发动机的扭矩；输出轴，其配置为输出经改变的发动机的扭矩；第一行星齿轮组，其是单小齿轮行星齿轮组，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，其是单小齿轮行星齿轮组，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，其是单小齿轮行星齿轮组，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，其是单小齿轮行星齿轮组，其包括第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈；第一连接构件，其连接至第一太阳轮，并且选择性地连接至变速器壳体；第二连接构件，其连接至第二行星架、第二内齿圈以及第三太阳轮，并且选择性地连接至变速器壳体；第三连接构件，其连接至第一内齿圈和第二太阳轮，并且直接连接至输入轴；第四连接构件，其连接至第二行星架，并且选择性地连接至变速器壳体；第五连接构件，其连接至第三行星架和第四内齿圈，选择性地连接至输入轴，并且选择性地连接至变速器壳体；第六旋转构件，其连接至第三内齿圈和第四行星架，并且直接连接至输出轴；第七旋转构件，其连接至第四太阳轮，并且选择性地连接至输入轴；以及六个控制元件，其将连接构件与输入轴选择性地连接，并且将连接构件与变速器壳体选择性地连接。

根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系可以实现至少九个前进速度和至少一个倒车速度，所述至少九个前进速度和至少一个倒车速度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而实现。

另外，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮组通过实现多挡位自动变速器的适于发动机转速的挡位而大幅提高了行驶稳定性。

另外，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮组通过自动变速器的多挡位而可以最大化发动机驱动效率，并且可以改善动力传递性能和燃料消耗。

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)。本文所指的混合动力车辆为具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。

本发明的方法和装置具有其他的特征和益处，根据并入本文的附图和随后的具体实施方案，这些特征和益处将是显而易见的，或者在并入本文的附图和随后的具体实施方案中这些特征和益处得到了详细陈述，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为根据本发明的示例性行星齿轮系中的各个控制元件在各个挡位下的操作图表。

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。

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。

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。参照图1，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系包括布置在相同的轴线上的第一行星齿轮组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；输入轴IS；输出轴OS；用于将第一行星齿轮组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的旋转元件互连的七个连接构件TM1至TM7；六个控制元件C1至C2以及B1至B4；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间的协同工作而改变，随后经由输出轴OS输出。

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的次序进行布置。

输入轴IS为输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩在利用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，并且经由差速器而将经改变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外接合，第一内齿圈R1与第一小齿轮P1内接合。第一太阳轮S1用作第一旋转元件N1，第一行星架PC1用作第二旋转元件N2，第一内齿圈R1用作第三旋转元件N3。

第二行星齿轮组PG2是单小齿轮行星齿轮组，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外接合，第二内齿圈R2与第二小齿轮P2内接合。第二太阳轮S2用作第四旋转元件N4，第二行星架PC2用作第五旋转元件N5，第二内齿圈R2用作第六旋转元件N6。

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外接合，第三内齿圈R3与第三小齿轮P3内接合。第三太阳轮S3用作第七旋转元件N7，第三行星架PC3用作第八旋转元件N8，第三内齿圈R3用作第九旋转元件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外接合，第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内接合。第四太阳轮S4用作第十旋转元件N10，第四行星架PC4用作第十一旋转元件N11，第四内齿圈R4用作第十二旋转元件N12。

在第一行星齿轮组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的布置中，通过七个连接构件TM1至TM7，第二旋转元件N2直接连接至第六旋转元件N6和第七旋转元件N7，第三旋转元件N3直接连接至第四旋转元件N4，第八旋转元件N8直接连接至第十二旋转元件N12，第九旋转元件N9直接连接至第十一旋转元件N11。

七个连接构件TM1至TM7的布置如下。

第一连接构件TM1连接至第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)，并且选择性地连接至变速器壳体H，从而用作选择性固定元件。

第二连接构件TM2连接至第二旋转元件N2(第一行星架PC1)、第六旋转元件N6(第二内齿圈R2)以及第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)，并且选择性地连接至变速器壳体H，从而用作选择性固定元件。

第三旋转构件TM3连接至第三旋转元件N3(第一内齿圈R1)和第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)，并且直接连接至输入轴IS，从而持续用作输入元件。

第四连接构件TM4连接至第五旋转元件N5(第二行星架PC2)，并且选择性地连接至变速器壳体H，从而用作选择性固定元件。

第五连接构件TM5连接至第八旋转元件N8(第三行星架PC3)和第十二旋转元件N12(第四内齿圈R4)，选择性地连接至输入轴IS从而用作选择性输入元件，并且选择性地连接至变速器壳体H从而用作选择性固定元件。

第六连接构件TM6连接至第九旋转元件N9(第三内齿圈R3)和第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)，并且直接连接至输出轴OS，从而持续用作输出元件。

第七连接构件TM7连接至第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)，并且选择性地连接至输入轴IS，从而用作选择性输入元件。

连接构件TM1至TM7可以通过控制元件中的两个离合器C1和C2而彼此选择性地互连。

连接构件TM1至TM7可以通过控制元件中的四个制动器B1、B2、B3和B4而选择性地连接至变速器壳体H。

六个控制元件C1至C2和B1至B4的布置如下。

第一离合器C1布置在输入轴IS与第五连接构件TM5之间，使得输入轴IS与第五连接构件TM5可以选择性地变为一体。

第二离合器C2布置在输入轴IS与第七连接构件TM7之间，使得输入轴IS与第七连接构件TM7可以选择性地变为一体。

第一制动器B1布置在第一连接构件TM1与变速器壳体H之间，使得第一连接构件TM1可以选择性地用作固定元件。

第二制动器B2布置在第二连接构件TM2与变速器壳体H之间，使得第二连接构件TM2可以选择性地用作固定元件。

第三制动器B3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可以选择性地用作固定元件。

第四制动器B4布置在第五连接构件TM5与变速器壳体H之间，使得第五连接构件TM5可以选择性地用作固定元件。

控制元件的第一离合器C1和第二离合器C2以及第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4可以由通过液压压力而摩擦接合的多片液压摩擦装置实现。

图2为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的各个控制元件在各个挡位下的操作图表。如图2所示，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系在各个挡位下通过两个控制元件的操作而执行换挡。

在第一前进速度D1，第三制动器B3以及第四制动器B4同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，第四连接构件TM4以及第五连接构件TM5通过第三制动器B3以及第四制动器B4的操作而同时用作固定元件，从而实现第一前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

在第二前进速度D2，第二离合器C2以及第四制动器B4同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，并且通过第二离合器C2的操作而同时输入至第七连接构件TM7。另外，第五连接构件TM5通过第四制动器B4的操作而用作固定元件，从而实现第二前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

在第三前进速度D3，第二离合器C2以及第三制动器B3同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，并且通过第二离合器C2的操作而同时输入至第七连接构件TM7。另外，第四连接构件TM4通过第三制动器B3的操作而用作固定元件，从而实现第三前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

在第四前进速度D4，第二离合器C2以及第二制动器B2同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，并且通过第二离合器C2的操作而同时输入至第七连接构件TM7。另外，第二连接构件TM2通过第二制动器B2的操作而用作固定元件，从而实现第四前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

在第五前进速度D5，第二离合器C2以及第一制动器B1同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，并且通过第二离合器C2的操作而同时输入至第七连接构件TM7。另外，第一连接构件TM1通过第一制动器B1的操作而用作固定元件，从而实现第五前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

在第六前进速度D6，第一离合器C1以及第二离合器C2同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，并通过第一离合器C1和第二离合器C2的操作而同时输入至第五连接构件TM5和第七连接构件TM7。此时，第四行星齿轮组PG4变为一体，并且实现第六前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出输入的扭矩。

在第七前进速度D7，第一离合器C1以及第二制动器B2同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，并且通过第一离合器C1的操作而同时输入至第五连接构件TM5。另外，第一连接构件TM1通过第一制动器B1的操作而用作固定元件，从而实现第七前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

在第八前进速度D8，第一离合器C1以及第二制动器B2同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，并且通过第一离合器C1的操作而同时输入至第五连接构件TM5。另外，第二连接构件TM2通过第二制动器B2的操作而用作固定元件，从而实现第八前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

在第九前进速度D9，第一离合器C1以及第三制动器B3同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，并且通过第一离合器C1的操作而同时输入至第五连接构件TM5。另外，第四连接构件TM4通过第三制动器B3的操作而用作固定元件，从而实现第九前进速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

在倒车速度REV，第一制动器B1和第四制动器B4同时操作。从而，将输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，第一连接构件TM1和第五连接构件TM5通过第一制动器B1以及第四制动器B4的操作而同时用作固定元件，从而实现倒车速度，并且经由连接至第六连接构件TM6的输出轴OS而输出经改变的扭矩。

如上所述，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系可以实现九个前进速度和一个倒车速度，通过控制两个离合器C1和C2以及四个制动器B1、B2、B3和B4来操作四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4而形成所述九个前进速度和一个倒车速度。

另外，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系通过实现多挡位自动变速器的适于发动机转速的挡位而可以大幅提高驾驶稳定性。

另外，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系通过自动变速器的多挡位可以最大化发动机驱动效率，并且可以改善动力传递性能和燃料消耗。

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。