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2016年9月12日提交的韩国专利申请第10-2016-0117353号的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用纳入本文。

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，更具体而言，涉及能够提高动力传递性能和燃料效率的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系。

背景技术：

本节的叙述仅提供关于本发明的背景信息，而不构成现有技术。

在自动变速器领域，已经广泛的地进行了增加挡位数量的研究，以作为提高车辆的燃料效率并且最大化可驾驶性的技术，而近期油价的上涨导致了对于提高燃料效率的无限制的竞争。

因此，对于发动机，已经进行了通过缩小发动机尺寸而能够降低重量并提高燃料效率的研究，而对于自动变速器，已经进行了通过增加自动变速器的挡位的数量而能够同时确保可驾驶性和燃料效率竞争性的研究。

然而，随着自动变速器的挡位的数量增加，其内部部件的数量，尤其是行星齿轮组的数量也增加，这增加了变速器的整体长度，从而导致生产成本、重量增加并且可安装性、传递效率等变差。

在这方面，安装在车辆中的自动变速器配置为，实现八速或更多度的换挡，而且不断渴望对于能够实现八速或更多速的挡位的行星齿轮系的研究和开发。

然而，八速或更多速的常规自动变速器包括3至4个行星齿轮组以及5至7个控制元件(摩擦元件)，此时，因为整体长度增加，其可安装性可能会变差。

因此，为了增加自动变速器的挡位的数量，近期采用了行星齿轮组设置在另一行星齿轮组之上的双排结构，或者近期应用了爪型离合器以替代湿式控制元件，但是对此，我们发现，存在可应用的结构受限的问题，并且由于应用了爪型离合器而产生了换挡灵敏度的变差。

公开于该背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本公开背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在相关国家已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有的优点在于，通过以少量的零件来实现前进10速和倒车1速的挡位，根据挡位的增加而提高了动力传输性能和燃料效率，并且通过使用在发动机的低每分钟转数(revolutionperminute，rpm)区域内的工作点，提高了车辆的行驶安静性。

本发明的示例性实施方案提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，所述行星齿轮系包括：输入轴，其配置为接收来自发动机的动力；输出轴，其配置为输出改变了的动力；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；第一轴，其配置为连接至第一旋转元件；第二轴，其配置为连接至第二旋转元件；第三轴，其配置为连接至第三旋转元件、第十二旋转元件以及输入轴；第四轴，其配置为连接至第四旋转元件，并且配置为选择性地连接至第一轴；第五轴，其配置为连接至第五旋转元件和第十旋转元件；第六轴，其配置为连接至第六旋转元件和第七旋转元件，并且配置为选择性地连接至第一轴；第七轴，其配置为连接至第八旋转元件、第十一旋转元件以及输出轴；以及第八轴，其配置为连接至第九旋转元件，并且配置为分别选择性地连接至第二轴和选择性地连接至第三轴。

所述第二轴和第四轴中的每一个可以选择性地连接至变速器壳体。

第一行星齿轮组的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可以分别是第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈，第二行星齿轮组的第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件可以分别是第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈。第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件可以分别是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈，并且第四行星齿轮组中的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可以分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组可以从发动机侧按第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组以及第四行星齿轮组的顺序进行布置。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其配置为将第三轴与第八轴彼此选择性地连接；第二离合器，其配置为将第一轴与第四轴彼此选择性地连接；第三离合器，其配置为将第一轴与第六轴彼此选择性地连接；第四离合器，其配置为将第二轴与第八轴彼此选择性地连接；第一制动器，其配置为将第二轴与变速器壳体彼此选择性地连接；以及第二制动器，其配置为将第四轴与变速器壳体彼此选择性地连接。

在本发明的一个实施方案中，该行星齿轮系通过组合由简单的行星齿轮组形成的四个行星齿轮组与六个控制元件，可以实现十个前进速度和一个倒车速度的挡位。

此外，该行星齿轮系通过增加自动变速器的挡位的数量，可以实现适于发动机的每分钟转数(rpm)的挡位，并且通过使用在发动机的低rpm区域中的工作点，尤其可以改善车辆的行驶安静性。

此外，该行星齿轮系通过增加自动变速器的挡位的数量，可以提高发动机的驱动效率，并且可以提高动力传输性能和燃料效率。

可以从本发明的示例性实施方案中获得或推测出的其他效果直接或暗示性地由下面的具体描述所公开。

实用性的其他方面将通过本文提供的描述而变得明显。应当理解，说明书和特定的示例仅是出于示意性目的，而无意限制本发明的范围。

附图说明

为了正确理解本发明，现在将参考所附附图来通过示例的方式描述本发明的各个形式，在附图中：

图1是根据本发明的一个示例性实施方案的行星齿轮系的配置图；以及

图2是用于根据本发明的一个示例性实施方案的行星齿轮系所使用的控制元件的每个挡位的操作图。

本文中描述的附图仅为说明的目的，并且并不意图以任何方式限制本发明的范围。

附图标记

b1、b2：第一制动器、第二制动器

c1、c2、c3、c4：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器

pg1、pg2、pg3、pg4：第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组

s1、s2、s3、s4：第一太阳轮、第二太阳轮、第三太阳轮、第四太阳轮

pc1、pc2、pc3、pc4：第一行星架、第二行星架、第三行星架、第四行星架

r1、r2、r3、r4：第一内齿圈、第二内齿圈、第三内齿圈、第四内齿圈

is：输入轴

os：输出轴

tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴

具体实施方式

下面描述的性质仅是示例性的，而无意限制本发明、应用或使用。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记指示相似的或相应的部件和特征。

下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

在下面的具体描述中，将各配置的名称分为第一、第二等，是为了将各配置区分，因为这些配置具有相同的关系，但是本发明不限于下面的具体描述中的上述顺序。

图1是根据本发明的一个示例性实施方案的行星齿轮系的配置图。

参照图1，该行星齿轮系包括设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；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的各个旋转元件的八个轴tm1至tm8；对元件进行控制的四个离合器c1至c4以及两个制动器b1和b2；以及变速器壳体h。

另外，从输入轴is输入的来自发动机的旋转动力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间的互相协同操作而改变，从而经由输出轴os输出。

这里，各个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是输入构件，来自发动机的曲轴的旋转动力可以在其扭矩经由扭矩变换器的进行变换后输入至输入轴。

输出轴os是输出构件，并且设置在与输入轴is相同的轴线上，并且经由差动装置(未示出)将经改变的驱动力传递到驱动轴。

第一行星齿轮组pg1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第一旋转元件n1的第一太阳轮s1；作为第二旋转元件n2的第一行星架pc1，其可旋转且可转动地支撑多个第一小齿轮p1，第一小齿轮与第一太阳轮s1外啮合；以及作为第三旋转元件n3的第一内齿圈r1，其与多个第一小齿轮p1内啮合，从而动力连接至第一太阳轮s1。

第二行星齿轮组pg2是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第四旋转元件n4的第二太阳轮s2；作为第五旋转元件n5的第二行星架pc2，其可旋转且可转动地支撑多个第二小齿轮p2，第二小齿轮与第二太阳轮s2外啮合；以及作为第六旋转元件n6的第二内齿圈r2，其与多个第二小齿轮p2内啮合，从而动力连接至第二太阳轮s2。

第三行星齿轮组pg3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第七旋转元件n7的第三太阳轮s3；作为第八旋转元件n8的第三行星架pc3，其可旋转且可转动地支撑多个第三小齿轮p3，第三小齿轮与第三太阳轮s3外啮合；以及作为第九旋转元件n9的第三内齿圈r3，其与多个第三小齿轮p3内啮合，从而动力连接至第三太阳轮s3。

第四行星齿轮组pg4是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第十旋转元件n10的第四太阳轮s4；作为第十一旋转元件n11的第四行星架pc4，其可旋转且可转动地支撑多个第四小齿轮p4，第四小齿轮与第四太阳轮s4外啮合；以及作为第十二旋转元件n12的第四内齿圈r4，其与多个第四小齿轮p4内啮合，从而动力连接至第四太阳轮s4。

这里，在第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中，第三旋转元件n3直接地连接至第十二旋转元件n12，第五旋转元件n5直接地连接至第十旋转元件n10，第六旋转元件n6直接地连接至第七旋转元件n7，并且第八旋转元件n8直接地连接至第十一旋转元件n11，使得第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4通过八个轴tm1至tm8工作。

下面将具体描述八个轴tm1至tm8的配置。

然而，八个轴tm1至tm8可以是在随行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件旋转时直接地或选择性地传递动力的旋转构件，也可以是选择性地连接旋转元件与变速器壳体h的旋转构件，或者可以是直接地连接旋转元件与变速器壳体h以固定至变速器壳体h的固定构件。

第一轴tm1直接地连接至第一旋转元件n1(第一太阳轮s1)。

第二轴tm2直接地连接至第二旋转元件n2(第一行星架pc1)，并且选择性地连接至变速器壳体h，从而作为选择性固定元件工作。

第三轴tm3直接地连接至第三旋转元件n3(第一内齿圈r1)和第十二旋转元件n12(第四内齿圈r4)，并且直接地连接至输入轴is，从而总是作为输入元件工作。

第四轴tm4直接地连接至第四旋转元件n4(第二太阳轮s2)，并且选择性地连接至第一轴tm1，以及选择性地连接至变速器壳体h，从而作为选择性固定元件工作。

第五轴tm5直接地连接至第五旋转元件n5(第二行星架pc2)和第十旋转元件n10(第四太阳轮s4)。

第六轴tm6直接地连接至第六旋转元件n6(第二内齿圈r2)和第七旋转元件n7(第三太阳轮s3)，并且选择性地连接至第一轴tm1。

第七轴tm7直接地连接至第八旋转元件n8(第三行星架pc3)和第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，并且直接地连接至输出轴os，从而总是作为输出元件工作。

第八轴tm8直接地连接至第九旋转元件n9(第三内齿圈r3)，并且分别选择性地连接至第二轴tm2和选择性地连接至第三轴tm3。

另外，在八个轴tm1至tm8之间，四个离合器c1至c4设置在包括有输入轴is和输出轴os的各个轴彼此选择性地连接的部分。

另外，在八个轴tm1至tm8之间，两个制动器b1和b2设置在各个轴选择性地连接至变速器壳体h的部分。

下面将描述四个离合器c1至c4以及两个制动器b1和b2的设置位置。

第一离合器c1设置在第三轴tm3与第八轴tm8之间，从而将第三轴tm3与第八轴tm8彼此选择性地连接，以传递动力。

第二离合器c2设置在第一轴tm1与第四轴tm4之间，从而将第一轴tm1与第四轴tm4彼此选择性地连接，以传递动力。

第三离合器c3设置在第一轴tm1与第六轴tm6之间，从而将第一轴tm1与第六轴tm6彼此选择性地连接，以传递动力。

第四离合器c4设置在第二轴tm2与第八轴tm8之间，从而将第二轴tm2与第八轴tm8彼此选择性地连接，以传递动力。

第一制动器b1设置在第二轴tm2与变速器壳体h之间，从而将第二轴tm2选择性地连接至变速器壳体h，以固定至变速器h。

第二制动器b2设置在第四轴tm4与变速器壳体h之间，从而将第四轴tm4选择性地连接至变速器壳体h，以固定至变速器h。

在上述描述中，包括有第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4以及第一制动器b1和第二制动器b2的各个控制元件是由液压控制器供应的液压操作的液压摩擦接合单元，其主要使用湿式多片液压摩擦接合单元，但是可以包括响应于电子控制装置供应的电信号而工作的接合单元，例如爪型离合器、电子离合器、差动离合器等。

图2是用于根据本发明的一个示例性实施方案的行星齿轮系所使用的控制元件的每个挡位的操作图。

参照图2，在该行星齿轮组的各个挡位下，随着作为控制元件的离合器(即，第一、第二、第三和第四离合器c1至c4)以及制动器(即，第一和第二制动器b1和b2)之中的三个控制元件工作，进行倒车1速和向前10速(即，前进10速d1至d10)的变换。下面将描述变换操作。

在前进1速挡位d1，第一离合器c1、第三离合器c3以及第一制动器b1同时工作。

因此，在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第八轴tm8并且第一轴tm1通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第二轴tm2通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至前进1速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进2速挡位d2，第二离合器c2、第三离合器c3以及第一制动器b1同时工作。

因此，在第一轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第四轴tm4并且第一轴tm1通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第二轴tm2通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至前进2速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进3速挡位d3，第三离合器c3、第一制动器b1以及第二制动器b2同时工作。

因此，在第一轴tm1通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第二轴tm2和第四轴tm4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，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至前进3速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进4速挡位d4，第二离合器c2、第三离合器c3以及第二制动器b2同时工作。

因此，在第一轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第四轴tm4并且第一轴tm1通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第四轴tm4通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至前进4速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进5速挡位d5，第一离合器c1、第三离合器c3以及第二制动器b2同时工作。

因此，在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第八轴tm8并且第一轴tm1通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第四轴tm4通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至前进5速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进6速挡位d6，第三离合器c3、第四离合器c4以及第二制动器b2同时工作。

因此，在第一轴tm1通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6并且第二轴tm2通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第四轴tm4通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至前进6速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进7速挡位d7，第二离合器c2、第三离合器c3以及第四离合器c4同时工作。

因此，在第一轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第四轴tm4、第一轴tm1通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6并且第二轴tm2通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

因此，第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4整体地旋转，此时，挡位切换至将输入作为输出的前进7速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进8速挡位d8，第二离合器c2、第四离合器c4以及第二制动器b2同时工作。

因此，在第一轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第四轴tm4并且第二轴tm2通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第四轴tm4通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至作为超速驱动状态的前进8速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进9速挡位d9，第二离合器c2、第四离合器c4以及第一制动器b1同时工作。

因此，在第一轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第四轴tm4并且第二轴tm2通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第二轴tm2通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至作为超速驱动状态的前进9速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在前进10速挡位d10，第四离合器c4、第一制动器b1以及第二制动器b2同时工作。

因此，在第二轴tm2通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第二轴tm2和第四轴tm4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，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至作为最高挡位的前进10速，使得旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在倒车挡位rev，第三离合器c3、第四离合器c4以及第一制动器b1同时工作。

因此，在第一轴tm1通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6并且第二轴tm2通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的旋转动力输入至第三轴tm3。

另外，第二轴tm2通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作，此时，通过各个轴的互相协作，挡位切换至倒车1速，使得反向旋转动力经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

如上所述，该行星齿轮系通过四个离合器c1、c2、c3和c4以及两个制动器b1和b2的操作控制，利用四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4，可以实现前进10速和倒车1速的挡位。

此外，该行星齿轮系通过增加自动变速器的挡位的数量，可以实现适于发动机的每分钟转数(rpm)的挡位，并且通过使用在发动机的低rpm区域中的工作点，尤其可以改善车辆的行驶安静性。

此外，本发明的行星齿轮系通过增加自动变速器的挡位的数量，可以提高发动机的驱动效率，并且可以提高动力传输性能和燃料效率。

上文中，尽管已经参照本发明的示例性实施方案具体描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明作出各种修改和变化。