用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本发明涉及用于车辆的自动变速器。更具体地，本发明涉及如下用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过使用最小数量的构成元件实现九个前进速度档位来改进动力输送性能和燃料经济性，并且通过使用位于低发动机速度的工作点来改进车辆的行驶肃静性。

背景技术：

通常，实现更多速度档位的自动变速器已经被开发用于改善燃料经济性和优化驾驶性能。近来油价上涨触发在改善车辆燃料消耗上展开激烈竞争。

因此，通过缩小发动机尺寸来减重和提高燃料经济性以及通过自动变速器的多级速度档位来确保驾驶性能和燃料经济性的许多研究已经被进行。

然而，在自动变速器中，随着速度档位的数量增加，内部组件(尤其是，行星齿轮组)的数量增加，因此，变速器长度增加。这可能使可安装性和/或动力流效率退化并可能增加生产成本和重量。

因此，为了通过多级速度档位增加燃料经济性改善效果，对可以借助小数量组件实现最大效率的行星齿轮系的开发是重要的。

在这方面，在近些年，8速自动变速器趋于实现，并且研究及开发能够实施更多速度档位的行星齿轮系也已积极进行。

然而，常规8速自动变速器通常包括三至四个行星齿轮组和五至六个控制元件(摩擦元件)。在这种情况下，因为自动变速器的长度增加，可能使可安装性退化。

在最近的行星齿轮系中，一个行星齿轮组设置在另一个行星齿轮组上方，但是行星齿轮组所应用至的自动变速器结构非常受限。

在其他行星齿轮系中，使用爪式离合器取代湿式控制元件。然而，可能使换档手感退化。

在本发明背景技术部分中所公开的信息仅为了改善本发明通用背景的理解，而不应认为承认或任何形式地暗示该信息构成已被本领域技术人员所知晓的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各种方面涉及提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，通过实现至少九个前进速度档位和一个倒车速度档位，该行星齿轮系具有改进动力输送性能和燃料经济性的优点。

另外，本发明的各种方面涉及提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，通过使用位于发动机低旋转速度区的工作点，该行星齿轮系还具有改进车辆行驶肃静性的优点。

根据本发明的各种方面，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，接收发动机的扭矩；输出轴，输出发动机的扭矩；第一行星齿轮组，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，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，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，包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；第一轴，将所述第一旋转元件连接至所述第四旋转元件并可选择性地连接至所述输入轴；第二轴，将所述第二旋转元件连接至所述第六旋转元件和所述第十二旋转元件；第三轴，连接至所述第三旋转元件并可选择性地连接至所述输入轴；第四轴，连接至所述第五旋转元件；第五轴，将所述第七旋转元件连接至所述第十旋转元件；第六轴，连接至所述第八旋转元件并与所述输出轴直接连接；和第七轴，将所述第九旋转元件连接至所述第十一旋转元件并可选择性地连接至所述输入轴。

所述第一轴、所述第四轴和所述第五轴均可以可选择性地连接至变速器壳体。

所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件可以是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，所述第四旋转元件、所述第五旋转元件和所述第六旋转元件可以是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，所述第七旋转元件、所述第八旋转元件和所述第九旋转元件可以是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，和所述第十旋转元件、所述第十一旋转元件和所述第十二旋转元件可以是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

行星齿轮系可以还包括：第一离合器，将所述输入轴选择性地连接至所述第一轴；第二离合器，将所述输入轴选择性地连接至所述第三轴；第三离合器，将所述输入轴选择性地连接至所述第七轴；第一制动器，将所述第一轴选择性地连接至所述变速器壳体；第二制动器，将所述第四轴选择性地连接至所述变速器壳体；和第三制动器，将所述第五轴选择性地连接至所述变速器壳体。

根据本发明的各方面，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，接收发动机的扭矩；输出轴，输出发动机的扭矩；第一行星齿轮组，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，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，包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；和第四行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件，其中，所述输入轴可以可选择性地连接至所述第一旋转元件、所述第三旋转元件和所述第九旋转元件中的至少一个，所述输出轴可以直接连接至所述第八旋转元件，所述第一旋转元件可以直接连接至所述第四旋转元件，所述第二旋转元件可以直接连接至所述第六旋转元件和所述第十二旋转元件，所述第七旋转元件可以直接连接至所述第十旋转元件，并且所述第九旋转元件可以直接连接至所述第十一旋转元件。

所述第一旋转元件、所述第五旋转元件和所述第十旋转元件均可以可选择性地连接至变速器壳体。

行星齿轮系可以还包括：第一离合器，将所述输入轴选择性地连接至所述第一旋转元件；第二离合器，将所述输入轴选择性地连接至所述第三旋转元件；第三离合器，将所述输入轴选择性地连接至所述第九旋转元件；第一制动器，将所述第一旋转元件选择性地连接至所述变速器壳体；第二制动器，将所述第五旋转元件选择性地连接至所述变速器壳体；和第三制动器，将所述第十旋转元件选择性地连接至所述变速器壳体。

通过选择性地使所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器以及所述第一制动器、所述第二制动器和所述第三制动器工作而实现的速度档位包括：第一前进速度档位，通过使所述第二离合器、所述第二制动器和所述第三制动器工作来实现；第二前进速度档位，通过使所述第二离合器、所述第一制动器和所述第三制动器工作来实现；第三前进速度档位，通过使所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三制动器工作来实现；第四前进速度档位，通过使所述第二离合器、所述第三离合器和所述第三制动器工作来实现；第五前进速度档位，通过使所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器工作来实现；第六前进速度档位，通过使所述第二离合器、所述第三离合器和所述第一制动器工作来实现；第七前进速度档位，通过使所述第二离合器、所述第三离合器和所述第二制动器工作来实现；第八前进速度档位，通过使所述第三离合器、所述第一制动器和所述第二制动器工作来实现；第九前进速度档位，通过使所述第一离合器、所述第三离合器和所述第二制动器工作来实现；和倒车速度档位，通过使所述第一离合器、所述第二制动器和所述第三制动器工作来实现。

根据本发明各种实施例的行星齿轮系通过组合四个行星齿轮组与六个控制元件实现九个前进速度档位和一个倒车速度档位。

此外，由于自动变速器的多级速度档位，根据本发明的各种实施例的行星齿轮系实现适用于发动机旋转速度的速度档位。具体地，通过使用位于发动机低旋转速度区的工作点，改进车辆的行驶肃静性。

此外，根据本发明各种实施例的行星齿轮系最大化发动机的驱动效率并且改进动力输送性能和燃料消耗。

应当理解，如本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语是诸如包括运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的通用机动车辆，包括各种船和海船的船只，航空器等的包含物，且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如衍生自非石油资源的燃料)。如在本文所指，混合动力车辆是有两个或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电动力都有的车辆。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些将通过附图和具体实施方式而显而易见或在附图和具体实施方式中更具体地描述，所述附图并入本文，该具体实施方式同时用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1为根据本发明各种实施例的行星齿轮系的示意图。

图2为根据本发明各种实施例在行星齿轮系中在每个速度档位下控制元件的工作表。

应当理解，附图未必按比例绘制，呈现例示本发明基本原理的各种特征的一定程度简化表示。本文所公开的本发明具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分通过特定预期应用和使用环境而确定。

具体实施方式

现将具体地参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并且在以下描述。虽然本发明将连同示例性实施例被描述，但应当理解，本说明书不意图将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明不仅旨在涵盖示例性实施例，而且也涵盖可包括在由随附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替代物、改型、等同物和其它实施例。

图1为根据本发明各种实施例的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本发明各种实施例的行星齿轮系包括设置在同一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，连接至第一行星齿轮组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的旋转元件中的至少一个的七个旋转轴tm1至tm7，作为控制元件的三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3，以及变速器壳体h。

来自输入轴is的扭矩输入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的协作而改变，且通过输出轴os输出改变后的扭矩。

行星齿轮组从发动机侧起以第一行星齿轮组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的顺序设置。

输入轴is为输入构件，并且来自发动机曲轴的扭矩在通过扭矩变换器经过扭矩变换后输入到输入轴is中。

输出轴os为输出构件，并且与输入轴is平行地设置，并通过差速装置传输驱动扭矩至驱动轮。

第一行星齿轮组pg1为单小齿轮行星齿轮组并包括分别作为第一旋转元件n1、第二旋转元件n2和第三旋转元件n3的第一太阳齿轮s1、第一行星架pc1和第一环形齿轮r1，所述第一行星架pc1枢转地支撑与第一太阳齿轮s1在外部啮合的第一小齿轮p1，所述第一环形齿轮r1与第一小齿轮p1在内部啮合。

第二行星齿轮组pg2为单小齿轮行星齿轮组并包括分别作为第四旋转元件n4、第五旋转元件n5和第六旋转元件n6的第二太阳齿轮s2、第二行星架pc2和第二环形齿轮r2，所述第二行星架pc2枢转地支撑与第二太阳齿轮s2在外部啮合的第二小齿轮p2，所述第二环形齿轮r2与第二小齿轮p2在内部啮合。

第三行星齿轮组pg3为单小齿轮行星齿轮组并包括分别作为第七旋转元件n7、第八旋转元件n8和第九旋转元件n9的第三太阳齿轮s3、第三行星架pc3和第三环形齿轮r3，所述第三行星架pc3枢转地支撑与第三太阳齿轮s3在外部啮合的第三小齿轮p3，所述第三环形齿轮r3与第三小齿轮p3在内部啮合。

第四行星齿轮组pg4为单小齿轮行星齿轮组并包括分别作为第十旋转元件n10、第十一旋转元件n11和第十二旋转元件n12的第四太阳齿轮s4、第四行星架pc4和第四环形齿轮r4，所述第四行星架pc4枢转地支撑与第四太阳齿轮s4在外部啮合的第四小齿轮p4，所述第四环形齿轮r4与第四小齿轮p4在内部啮合。

第一旋转元件n1直接连接至第四旋转元件n4，第二旋转元件n2直接连接至第六旋转元件n6和第十二旋转元件n12，第七旋转元件n7直接连接至第十旋转元件n10，并且第九旋转元件n9直接连接至第十一旋转元件n11，使得第一行星齿轮组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包括七个旋转轴tm1至tm7。

将具体地描述七个旋转轴tm1至tm7。

七个轴tm1至tm7直接连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件中的多个旋转元件，是直接连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的至少一个旋转元件并与该至少一个旋转元件一起旋转以传输扭矩的旋转构件，或者是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的至少一个旋转元件直接连接至变速器壳体h以固定该至少一个旋转元件的固定构件。

第一轴tm1将第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)直接连接至第四旋转元件n4(第二太阳齿轮s2)，并可选择性地连接至输入轴is，以便操作为选择性输入元件，并可选择性地连接至变速器壳体h以便操作为选择性固定元件。

第二轴tm2将第二旋转元件n2(第一行星架pc1)直接连接至第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)和第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)。

第三轴tm3连接至第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)并可选择性地连接至输入轴is，以便操作为选择性输入元件。

第四轴tm4直接连接至第五旋转元件n5(第二行星架pc2)并可选择性地连接至变速器壳体h，以便操作为选择性固定元件。

第五轴tm5将第七旋转元件n7(第三太阳齿轮s3)直接连接至第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)，并可选择性地连接至变速器壳体h，以便操作为选择性固定元件。

第六轴tm6连接至第八旋转元件n8(第三行星架pc3)并直接连接至输出轴os，以便持续操作为输出元件。

第七轴tm7将第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)直接连接至第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，并可选择性地连接至输入轴is，以便操作为选择性输入元件。

此外，三个离合器c1、c2和c3设置在这样的位置处，在该位置处包括输入轴is和输出轴os在内的七个轴tm1至tm7中的任何两个轴可选择性地彼此连接。

此外，三个制动器b1、b2和b3设置在这样的位置处，在该位置处七个轴tm1至tm7中的至少一个轴可选择性地连接至变速器壳体h。

具体描述三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3的布置。

第一离合器c1设置在输入轴is和第一轴tm1之间并将输入轴is选择性地连接至第一轴tm1。

第二离合器c2设置在输入轴is和第三轴tm3之间并将输入轴is选择性地连接至第三轴tm3。

第三离合器c3设置在输入轴is和第七轴tm7之间并将输入轴is选择性地连接至第七轴tm7。

第一制动器b1设置在第一轴tm1和变速器壳体h之间，并选择性地将第一轴tm1连接至变速器壳体h。

第二制动器b2设置在第四轴tm4和变速器壳体h之间，并选择性地将第四轴tm4连接至变速器壳体h。

第三制动器b3设置在第五轴tm5和变速器壳体h之间，并选择性地将第五轴tm5连接至变速器壳体h。

包括第一离合器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的控制元件可以为由液压操作的湿式多盘摩擦元件。

图2为根据本发明各种实施例在行星齿轮系中在每个速度档位下控制元件的工作表。

如图2所示，根据本发明的各种实施例，在行星齿轮系中，在每个速度档位下，作为控制元件的第一离合器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中的三个控制元件工作。

在第一前进速度档位d1，第二离合器c2以及第二制动器b2和第三制动器b3工作。

在通过第二离合器c2的工作而使输入轴is连接至第三轴tm3的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第三轴tm3。此外，通过第二制动器b2和第三制动器b3的工作，第四轴tm4和第五轴tm5操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到第一前进速度档位中，并且第一前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

在第二前进速度档位d2，第二离合器c2以及第一制动器b1和第三制动器b3工作。

在通过第二离合器c2的工作而使输入轴is连接至第三轴tm3的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第三轴tm3。此外，通过第一制动器b1和第三制动器b3的工作，第一轴tm1和第五轴tm5操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到第二前进速度档位中，并且第二前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

在第三前进速度档位d3，第一离合器c1和第二离合器c2以及第三制动器b3工作。

在通过第一离合器c1的工作而使输入轴is连接至第一轴tm1并且通过第二离合器c2的工作而使输入轴is连接至第三轴tm3的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第一轴tm1和第三轴tm3。此外，通过第三制动器b3的工作，第五轴tm5操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到第三前进速度档位中，并且第三前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

在第四前进速度档位d4，第二离合器c2和第三离合器c3以及第三制动器b3工作。

在通过第二离合器c2的工作而使输入轴is连接至第三轴tm3并且通过第三离合器c3的工作而使输入轴is连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第三轴tm3和第七轴tm7。此外，通过第三制动器b3的工作，第五轴tm5操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到第四前进速度档位中，并且第四前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

在第五前进速度档位d5，第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3工作。

在通过第一离合器c1的工作而使输入轴is连接至第一轴tm1，通过第二离合器c2的工作而使输入轴is连接至第三轴tm3，并且通过第三离合器c3的工作而使输入轴is连接至第七轴tm7的状态下，全部行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4变成锁定状态。在这种状态下，输入轴is的旋转速度输入至第一轴tm1、第三轴tm3和第七轴tm7，并且第五前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。在第五前进速度档位，输出与输入轴is相同的旋转速度。

在第六前进速度档位d6，第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1工作。

在通过第二离合器c2的工作而使输入轴is连接至第三轴tm3并且通过第三离合器c3的工作而使输入轴is连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第三轴tm3和第七轴tm7。此外，通过第一制动器b1的工作，第一轴mt1操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到第六前进速度档位中，并且第六前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

在第七前进速度档位d7，第二离合器c2和第三离合器c3以及第二制动器b2工作。

在通过第二离合器c2的工作而使输入轴is连接至第三轴tm3并且通过第三离合器c3的工作而使输入轴is连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第三轴tm3和第七轴tm7。此外，通过第二制动器b2的工作，第四轴tm4操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到第七前进速度档位中，并且第七前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

在第八前进速度档位d8，第三离合器c3以及第一制动器b1和第二制动器b2工作。

在通过第三离合器c3的工作而使输入轴is连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第七轴tm7。此外，通过第一制动器b1和第二制动器b2的工作，第一轴tm1和第四轴tm4操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到第八前进速度档位中，并且第八前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

在第九前进速度档位d9，第一离合器c1和第三离合器c3以及第二制动器b2工作。

在通过第一离合器c1的工作而使输入轴is连接至第一轴tm1并且通过第三离合器c3的工作而使输入轴is连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第一轴tm1和第七轴tm7。此外，通过第二制动器b2的工作，第四轴tm4操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到第九前进速度档位中，并且第九前进速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

在倒车速度档位rev，第一离合器c1以及第二制动器b2和第三制动器b3工作。

在通过第一离合器c1的工作而使输入轴is连接至第一轴tm1的状态下，输入轴is的旋转速度输入至第一轴tm1。此外，通过第二制动器b2和第三制动器b3的工作，第四轴tm4和第五轴tm5操作为固定元件。因此，输入轴is的旋转速度转移到倒车速度档位中，并且倒车速度档位通过连接至第六轴tm6的输出轴os输出。

通过将四个行星齿轮系pg1、pg2、pg3和pg4与三个离合器c1、c2和c3和三个制动器b1、b2和b3进行组合，根据本发明各种实施例的行星齿轮系实现至少九个前进速度档位和一个倒车速度档位。

此外，根据本发明的各种实施例的行星齿轮系实现根据发动机旋转速度的合适速度档位。具体地，通过使用位于发动机低旋转速度区的工作点，改进车辆的行驶肃静性。

此外，根据本发明各种实施例的行星齿轮系最大化发动机的驱动效率并且改进动力输送性能和燃料消耗。

为了方便在随附权利要求中的解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“较高”、“较低”、“朝上”、“朝下”、“在前面”、“在后面”“后面的”、“在……内”、“在……外”、“在内部”、“在外部”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“前进”和“向后”用于参考在附图中显示的特征位置描述示例性实施例的这些特征。

本发明具体示例性实施例的前述描述已为了例示及描述的目的而呈现。它们并非旨在详尽或限制本发明至所公开的精确形式，并且按照上面教导许多修改和变型明显是可以的。示例性实施例被选择和描述以便解释本发明和某些原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员可作出及利用本发明的各种示例性实施例及其各种变型和修改。本发明的范围由随附于此的权利要求及其等同物限定。