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，涉及自动变速器的行星齿轮系，其能够实现至少九个前进速度，从而由于多挡位改进功率传送性能和燃料消耗，并且通过利用发动机的低转速改进驾驶稳定性。

背景技术：

一般来讲，在自动变速器中，实现更多挡位可最大地改善燃料消耗和驱动效率。

具体地，已经进行了发动机研究以通过所谓的减小尺寸实现重量减少并且改善燃料消耗，并且已执行对自动变速器的研究以通过实现更多的挡位同时提供更好的驾驶性能和燃料消耗。

为了实现用于自动变速器的更多挡位，部件的数目，特别是行星齿轮组的数目通常增加，并且根据变速器的总长度，可安装性、生产成本、重量和/或功率流动效率可能反而变差。

因此，为了最大地改善具有更多挡位的自动变速器的燃料消耗，通过较小数目的部件得到更好的效率是重要的。

在这方面，近来已经引入了八速自动变速器，并且不断需要用于支持更多挡位的自动变速器的行星齿轮系。

然而，具有超过八速的大多数一般自动变速器包括三个到四个行星齿轮组和五个到六个控制元件(摩擦元件)，使得总长度增加，其具有降低可安装性的缺点。

因此，已经采用行星齿轮组的多排结构或应用爪形离合器来代替湿型控制元件。然而，在这种状态下，可应用结构被限制，并且通过应用爪形离合器换挡感觉下降。

在背景技术章节公开的上述信息只用于加强对本发明背景的理解，因此它可能包含不构成对于本领域的普通技术人员在本国已经已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有通过使用最小数目的部件获得至少九个前进速度和至少一个倒退速度的挡位，通过自动变速器的多挡位改进功率传送性能和燃料经济性，并且通过利用发动机的低转速改进驾驶稳定性的优点。

根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系包括：用于接收发动机扭矩的输入轴；用于输出变速后的扭矩的输出轴；第一行星齿轮组，其具有第一、第二和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其具有第四、第五和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其具有第七、第八和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其具有第十、第十一和第十二旋转元件；与第一旋转元件连接的第一轴；使第二旋转元件、第六旋转元件和第七旋转元件互相连接并且直接与输入轴连接的第二轴；使第三旋转元件和第十一旋转元件互相连接的第三轴；使第四旋转元件和第十旋转元件互相连接的第四轴；与第五旋转元件连接并且选择地与第三轴连接的第五轴；与第八旋转元件连接并且选择地与第五轴连接的第六轴；与第九旋转元件连接并且选择地与第四轴连接的第七轴；以及与第十二旋转元件连接，并且直接与输出轴连接的第八轴。

第一、第三和第七轴选择地分别与变速器外壳连接。

第一行星齿轮组的第一、第二和第三旋转元件可分别为第一行星齿轮组的第一太阳齿轮、第一行星架和第一齿圈。第二行星齿轮组的第四、第五和第六旋转元件可分别为第二行星齿轮组的第二太阳齿轮、第二行星架和第二齿圈。第三行星齿轮组的第七、第八和第九旋转元件可分别为第三行星齿轮组的第三太阳齿轮、第三行星架和第三齿圈。第四行星齿轮组的第十、第十一和第十二旋转元件可分别为第四行星齿轮组的第四太阳齿轮、第四行星架和第四齿圈。

根据本发明示例性实施例的行星齿轮系可进一步包括：选择地连接第三轴和第五轴的第一离合器；选择地连接第五轴和第六轴的第二离合器；选择地连接第四轴和第七轴的第三离合器；选择地连接第一轴和变速器外壳的第一制动器；选择地连接第三轴和变速器外壳的第二制动器；以及选择地连接第七轴和变速器外壳的第三制动器。

根据本发明的示例性实施例，通过将简单行星齿轮组的四个行星齿轮组与六个控制元件组合可实现至少九个前进速度和至少一个倒退速度的挡位。

此外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系由于自动变速器的多挡位可实现适于发动机的转速的挡位，并且通过利用发动机的低转速改进车辆的驾驶稳定性。

此外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系通过自动变速器的多挡位最大化发动机驱动效率并且改进功率传送性能和燃料消耗。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本发明的示例性实施例用于在行星齿轮系中的相应的挡位处的相应控制元件的操作示意图。

具体实施方式

应当理解，如本文使用的，术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车辆(suv)、公共汽车、货车、各种商用车辆的客运汽车，包括各种小船和轮船的船只，飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，采自除石油之外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或多种动力源的车辆，例如汽油驱动和电驱动的车辆。

本文所用术语只是为了说明目的而不旨在限制本发明。除非上下文明确指出，否则如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。应该进一步理解，当术语“包含”、“包括的”用于本说明书中时，其指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件存在，但并非排除一种或多种其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组群的存在或加入。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出术语的任何或全部组合。在整个说明书中，除非有相反的明确表述，词“包括(comprise)”诸如“包含(comprises)”或“具有(comprising)”等的变体应被理解为意味着包括所述元素但不排除任何其它元素。此外，在说明书中描述的术语“单元”、“-er”、“-or”和“模块”意指用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可通过硬件部件或软件部件及其组合实施。

另外，本发明的控制逻辑可以体现为在含有由处理器、控制器等所实行的可实行程序指令的计算机可读介质上的非暂态计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于rom、ram、光盘(cd)-rom、磁带、软磁盘、闪存盘、智能卡和任选的数据存储装置。计算机可读介质还可以分布在耦合计算机系统的网络中，以便计算机可读介质以分布式的方式存储并实行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网(can)。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

附图和说明书应被认为在本质上是说明性的而不是限制性的，并且在整个说明书中，相同的附图标记指示相同的元件。

在下面的描述中，将部件的名称划分成第一、第二等划分名称，因为部件的名称彼此相同并且其顺序不具体地限制。

图1是根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系包括布置在同一轴线上的第一、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，使第一、第二、第三和第四星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的旋转元件互相连接的八个轴tm1到tm8，作为控制元件的三个离合器c1、c2和c3以及三个制动器b1、b2和b3，和变速器外壳h。

从输入轴is输入的扭矩通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的配合变速，然后通过输出轴os输出。

从发动机侧以第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的顺序布置简单行星齿轮组。

输入轴is为输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩转换器转换之后输入到输入轴is中。

输出轴os为输出构件，其布置在与输入轴is相同的轴线上，将变速后的扭矩通过差速设备传送到驱动轴。

第一行星齿轮组pg1为双小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳齿轮s1，支撑与第一太阳齿轮s1外侧接合的第一小齿轮p1的第一行星架pc1，和与第一小齿轮p1内侧接合的第一齿圈r1。第一太阳齿轮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，并且第一齿圈r1充当第三旋转元件n3。

第二行星齿轮组pg2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳齿轮s2，支撑与第二太阳齿轮s2外侧接合的第二小齿轮p2的第二行星架pc2，和与第二小齿轮p2内侧接合的第二齿圈r2。第二太阳齿轮s2充当第四旋转元件n4、第二行星架pc2充当第五旋转元件n5，并且第二齿圈r2充当第六旋转元件n6。

第三行星齿轮组pg3为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳齿轮s3，支撑与第三太阳齿轮s3外侧接合的第三小齿轮p3的第三行星架pc3，和与第三小齿轮p3内侧接合的第三齿圈r3。第三太阳齿轮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，并且第三齿圈r3充当第九旋转元件n9。

第四行星齿轮组pg4为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四太阳齿轮s4，支撑与第四太阳齿轮s4外侧接合的第四小齿轮p4的第四行星架pc4，和与第四小齿轮p4内侧接合的第四齿圈r4。第四太阳齿轮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，并且第四齿圈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，通过八个轴tm1到tm8，第二旋转元件n2直接与第六旋转元件n6和第七旋转元件n7连接，第三旋转元件n3直接与第十一旋转元件n11连接，并且第四旋转元件n4直接与第十旋转元件n10连接。

八个轴tm1到tm8如下布置。

八个轴tm1到tm8中的每个可为使输入和输出轴以及行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件互相连接的旋转构件，或可为固定到变速器外壳h的固定构件。

第一轴tm1直接连接第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)，并且直接与变速器外壳h连接，从而始终充当固定元件。

第二轴tm2与第二旋转元件n2(第一行星架pc1)、第六旋转元件n6(第二太阳齿轮r2)和第七旋转元件n7(第三行星架s3)连接第，并且直接与输入轴is连接，从而始终充当输入元件。

第三轴tm3直接连接第三旋转元件n3(第一齿圈r1)和第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，并且直接与变速器外壳h连接，从而始终充当固定元件。

第四轴tm4直接连接第四旋转元件n4(第二太阳齿轮s2)和第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)。

第五轴tm5与第五旋转元件n5(第二行星架pc2)连接，并且选择地与第三轴tm3连接。

第六轴tm6与第八旋转元件n8(第三行星架pc3)连接，并且选择地与第五轴tm5连接。

第七轴tm7直接与第九旋转元件n9(第三齿圈r3)连接，并且选择地与第四轴tm4连接，并且选择地与变速器外壳h连接，从而充当选择性的固定元件。

第八轴tm8直接与第十二旋转元件n12(第四齿圈r4)连接，并且直接与输出轴os连接，从而始终充当输出元件。

通过三个离合器c1、c2和c3的控制元件，八个轴tm1到tm8、输入轴is和输出轴os可选择地彼此互相连接。

通过三个制动器b1、b2和b3的控制元件，轴tm1到tm8可选择地与变速器外壳h连接。

三个离合器c1到c3和三个制动器b1、b2和b3如下布置。

第一离合器c1布置在第三轴tm3和第五轴tm5之间，以便选择地连接第三轴tm3和第五轴tm5用于功率传送。

第二离合器c2布置在第五轴tm5和第六轴tm6之间，以便选择地连接第五轴tm5和第六轴tm6用于功率传送。

第三离合器c3布置在第四轴tm4和第七轴tm7之间，以便选择地连接第四轴tm4和第七轴tm7用于功率传送。

第一制动器b1布置在第一轴tm1和变速器外壳h之间，使得第一轴tm1可选择地与变速器外壳h连接并且充当固定元件。

第二制动器b2布置在第三轴tm3和变速器外壳h之间，使得第三轴tm3可选择地与变速器外壳h连接并且充当固定元件。

第三制动器b3布置在第七轴tm7和变速器外壳h之间，使得第七轴tm7可选择地与变速器外壳h连接并且充当固定元件。

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的控制元件可实现为通过液压摩擦接合的多盘液压摩擦装置。

图2是根据本发明的示例性实施例的用于行星齿轮系中的相应的挡位处的相应控制元件的操作示意图。

参考图2，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系通过操作第一、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中的三个控制元件实现九个前进速度和至少一个倒退速度。

在前进第一速度挡位d1中，同时操作第二和第三制动器b2和b3以及第二离合器c2。

因此，通过第二离合器c2的操作第五轴tm5与第六轴tm6互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第二和第三制动器b2和b3的操作第三和第七轴tm3和tm7充当固定元件，从而实现前进第一速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

在前进第二速度挡位d2中，同时操作第二和第三制动器b2和b3以及第一离合器c1。

因此，通过第一离合器c1的操作第三轴tm3与第五轴tm5互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第二和第三制动器b2和b3的操作第三和第七轴tm3和tm7充当固定元件，从而实现前进第二速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

在前进第三速度挡位d3中，同时操作第三制动器b3以及第一和第二离合器c1和c2。

因此，通过第一离合器c1的操作第三轴tm3与第五轴tm5互相连接，并且通过第二离合器c2的操作第五轴tm5与第六轴tm6互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第三制动器b3的操作第七轴tm7充当固定元件，从而实现前进第三速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

在前进第三速度挡位d4中，同时操作第三制动器b3以及第一和第三离合器c1和c3。

因此，通过第一离合器c1的操作第三轴tm3与第五轴tm5互相连接，并且通过第三离合器c3的操作第四轴tm4与第七轴tm7互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第三制动器b3的操作第七轴tm7充当固定元件，从而实现前进第四速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

在前进第五速度挡位d5中，同时操作第一、第二和第三离合器c1、c2和c3。

因此，通过第一离合器c1的操作第五轴tm3与第五轴tm5互相连接，通过第二离合器c2的操作第五轴tm5与第六轴tm6互相连接，并且通过第三离合器c3的操作第四轴tm4与第七轴tm7互相连接。在这种状态下，整个星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4一体地旋转，并且通过第二轴tm2输入的扭矩按输入的那样输出，从而形成前进第五速度，并且将输入的扭矩输出到与第八轴tm8连接的输出轴os。

在前进第六速度挡位d6中，同时操作第一制动器b1、第一和第二离合器c1和c2。

因此，通过第一离合器c1的操作第三轴tm3与第五轴tm5互相连接，并且通过第二离合器c2的操作第五轴tm5与第六轴tm6互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第一制动器b1的操作第一轴tm1充当固定元件，从而实现前进第六速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

在前进第七速度挡位d7中，同时操作第一制动器b1、第二和第三离合器c2和c3。

因此，通过第二离合器c2的操作第五轴tm5与第六轴tm6互相连接，并且通过第三离合器c3的操作第四轴tm4与第七轴tm7互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第一制动器b1的操作第一轴tm1充当固定元件，从而实现前进第七速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

在前进第八速度挡位d8中，同时操作第一和第二制动器b1和b2以及第三制动器c3。

因此，通过第三离合器c3的操作第四轴tm4与第七轴tm7互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第一和第三制动器b1和b3的操作第一和第七轴tm1和tm7充当固定元件，从而实现前进第八速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

在前进第九速度挡位d9中，同时操作第一和第三制动器b1和b3以及第二离合器c2。

因此，通过第二离合器c2的操作第五轴tm5与第六轴tm6互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第一和第三制动器b1和b3的操作第一和第七轴tm1和tm7充当固定元件，从而实现前进第九速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

在倒退速度rev中，同时操作第二制动器b2、第二和第三离合器c1和c3。

因此，通过第二离合器c2的操作第五轴tm5与第六轴tm6互相连接，并且通过第三离合器c3的操作第四轴tm4与第七轴tm7互相连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且通过第二制动器b2的操作第三轴tm3充当固定元件，从而实现倒退速度并且通过与第八轴tm8连接的输出轴os输出变速后的扭矩。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可实现通过控制三个离合器c1、c2和c3以及三个制动器b1、b2和b3操作四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4形成的至少前进九个速度和至少一个倒退速度。

此外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系由于自动变速器的多挡位可实现适于发动机的转速的挡位，并且通过利用发动机的低转速改进车辆的驾驶稳定性。

此外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系通过自动变速器的多挡位可最大化发动机驱动效率并且改进功率传送性能和燃料消耗。

虽然已经结合的目前认为是实践的示例性实施例描述了本发明，但是应理解本发明不限于所公开的实施例，但是相反，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的实质和范围内的各种修改和等效布置。