相关申请的交叉引用本申请要求2014年9月23日提交的韩国专利申请第10-2014-0126791号的优先权及权益，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。更特别地，本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其改进了动力传递性能和燃料经济性。
背景技术：
近年来，油价上升促使人们加入对于提高燃料效率的无限竞争。因此，针对发动机，通过小型化而使重量减少并使燃料效率提高的研究在进行，而用于通过多挡位同时确保可操作性和燃料效率竞争力的研究也在针对自动变速器进行。然而，在自动变速器中，随着挡位的增加，内部零件的数量增加，因此，可安装性、成本、重量、传动效率等仍有可能变差。因此，能够以少的零件数量带来最大效率的行星齿轮系的开发可能是重要的，从而通过多挡位来增加燃料效率提高效果。在该方面中，近年来，倾向于实现8速和9速自动变速器，而能够实现更多变速级的行星齿轮系的研究和开发也在积极地进行中。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，其以最小的构造实现了十个前进速度和一个倒退速度，并且通过在各自的挡位操作三个摩擦元件而使不进行操作的摩擦元件最少而降低了阻力扭矩，从而改进了动力传输性能和燃料效率。根据本发明的一个方面的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴、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、第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴、第七旋转轴以及第八旋转轴，其中，发动机的动力输入到所述输入轴中；所述第一行星齿轮组包括第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮；所述第二行星齿轮组包括第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮；所述第三行星齿轮组包括第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮；所述第四行星齿轮组包括第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮；所述第一旋转轴包括所述第二太阳齿轮并直接连接至所述输入轴；所述第二旋转轴包括所述第二行星架；所述第三旋转轴包括所述第一行星架和所述第二环形齿轮，并选择性地连接至变速器壳体；所述第四旋转轴包括所述第一太阳齿轮，并选择性地连接到所述变速器壳体或所述第二旋转轴；所述第五旋转轴包括所述第一环形齿轮和所述第三环形齿轮，并选择性地连接至所述第二旋转轴；所述第六旋转轴包括所述第三行星架和所述第四环形齿轮，并选择性地连接至所述第一旋转轴；所述第七旋转轴包括所述第四行星架，并直接连接至所述输出轴；所述第八旋转轴包括所述第三太阳齿轮和所述第四太阳齿轮，并选择性地连接至所述第一旋转轴。所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组以及所述第四行星齿轮组的每个可以是单小齿轮行星齿轮组。所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组以及所述第四行星齿轮组可以从发动机侧连续设置。所述行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第一制动器以及第二制动器，其中所述第一离合器选择性地连接所述第二旋转轴与所述第四旋转轴；所述第二离合器选择性地连接所述第二旋转轴与所述第五旋转轴；所述第三离合器选择性地连接所述输入轴与所述第六旋转轴；所述第四离合器选择性地连接所述输入轴与所述第八旋转轴；所述第一制动器选择性地连接所述第四旋转轴与所述变速器壳体；所述第二制动器选择性地连接所述第三旋转轴与所述变速器壳体。可以通过操作所述第二制动器和所述第一离合器以及所述第四离合器而实现第一前进速度，可以通过操作所述第一制动器和所述第二制动器以及所述第四离合器而实现第二前进速度，可以通过操作所述第二制动器和所述第二离合器以及所述第四离合器而实现第三前进速度，可以通过操作所述第一制动器和所述第二离合器以及所述第四离合器而实现第四前进速度，可以通过操作所述第二离合器、所述第三离合器以及所述第四离合器而实现第五前进速度，可以通过操作所述第一制动器和所述第二离合器以及所述第三离合器而实现第六前进速度，可以通过操作所述第二制动器和所述第二离合器以及所述第三离合器而实现第七前进速度，可以通过操作所述第一制动器和所述第二制动器以及所述第三离合器而实现第八前进速度，可以通过操作所述第二制动器和所述第一离合器以及所述第三离合器而实现第九前进速度，可以通过操作所述第一制动器和所述第一离合器以及所述第三离合器而实现第十前进速度，并且可以通过操作所述第一制动器和所述第一离合器以及所述第四离合器而实现倒退速度。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具体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具体实施方案中进行详细陈述，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实施方案的行星齿轮系的构造图。图2为应用于根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的各个摩擦元件的每个挡位的操作图表。图3为根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的杠杆图。应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理各个特征。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、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同的或等效的部分。具体实施方式下面将详细说明本发明的不同实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。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换、修改、等效形式以及其它实施方案。下面，将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。然而，与本发明无关的部分得以省略，以便清楚地解释本发明的示例性实施方案，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同或相似的元件。在下面的描述中，由于组件的名称彼此相同，因此组件名称被分为“第一”，“第二”等以便区分名称，但组件的顺序并不特别限定于此。图1为根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的构造图。参考图1，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系包括：输入轴IS，第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3及第四行星齿轮组PG4，输出轴OS，八个旋转轴TM1至TM8，六个摩擦元件C1至C4及B1和B2，以及变速器壳体H，其中，第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3及第四行星齿轮组PG4设置在输入轴IS的路线上，八个旋转轴TM1至TM8使第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3及第四行星齿轮组PG4的各自的旋转元件彼此直接连接。因此，从输入轴IS输入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及第四行星齿轮组PG4的相互互补操作进行传输，以通过输出轴OS输出。此外，各自的简单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的次序进行设置。输入轴IS是输入构件，并且来自发动机(未示出)的曲轴(未示出)的旋转动力通过扭矩转换器(未示出)进行扭矩转换以便输入到输入轴IS。输出轴OS为输出构件，并且经由差动装置将驱动动力传输到驱动轮。作为单小齿轮行星齿轮组的第一行星齿轮组PG1包括作为其旋转元件的第一太阳齿轮S1、第一行星架PC1和第一环形齿轮R1，第一行星架PC1可旋转地支撑与第一太阳齿轮S1外接合的第一小齿轮P1，第一环形齿轮R1与第一小齿轮P1内接合。作为单小齿轮行星齿轮组的第二行星齿轮组PG2包括第二太阳齿轮S2、第二行星架PC2和第二环形齿轮R2，第二行星架PC2可旋转地支撑与第二太阳齿轮S2外接合的第二小齿轮P2，第二环形齿轮R2与第二小齿轮P2内接合。作为单小齿轮行星齿轮组的第三行星齿轮组PG3包括第三太阳齿轮S3、第三行星架PC3和第三环形齿轮R3，第三行星架PC3可旋转地支撑与第三太阳齿轮S3外接合的第三小齿轮P3，第三环形齿轮R3与第三小齿轮P3内接合。作为单小齿轮行星齿轮组的第四行星齿轮组PG4包括第四太阳齿轮S4、第四行星架PC4和第四环形齿轮R4，第四行星架PC4可旋转地支撑与第四太阳齿轮S4外接合的第四小齿轮P4，第四环形齿轮R4与第四小齿轮P4内接合。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及第四行星齿轮组PG4中，一个或多个旋转元件彼此直接连接，从而通过总共八个旋转轴TM1至TM8操作。下面将描述八个旋转轴TM1至TM8的构造。第一旋转轴TM1包括第二太阳齿轮S2并直接连接至输入轴IS从而作为输入元件连续进行操作。第二旋转轴TM2包括第二行星架PC2。第三旋转轴TM3包括第一行星架PC1和第二环形齿轮R2，并选择性地连接至变速器壳体H从而作为选择性固定元件操作。第四旋转轴TM4包括第一太阳齿轮S1，并选择性地连接至第二旋转轴TM2，或选择性地连接至变速器壳体H从而作为选择性固定元件操作。第五旋转轴TM5包括第一环形齿轮R1和第三环形齿轮R3，并选择性地连接至第二旋转轴TM2。第六旋转轴TM6包括第三行星架PC3和第四环形齿轮R4，并选择性地连接至输入轴IS从而作为选择性输入元件操作。第七旋转轴TM7包括第四行星架PC4并直接连接至输出轴OS从而作为最终输出元件进行操作。第八旋转轴TM8包括第三太阳齿轮S3和第四太阳齿轮S4，并选择性地连接至输入轴IS从而作为选择性输入元件操作。此外，在旋转轴TM1至TM8之中，为摩擦元件的四个离合器C1、C2、C3和C4设置在输入轴IS处或旋转轴选择性地连接到彼此的位置。此外，在旋转轴TM1至TM8之中，为摩擦元件的两个制动器B1和B2设置在选择性地连接到变速器壳体H的位置。第一离合器C1插入在第二旋转轴TM2和第四旋转轴TM4之间，并且选择性地连接第二旋转轴TM2与第四旋转轴TM4。第二离合器C2插入在第二旋转轴TM2和第五旋转轴TM5之间，并且选择性地连接第二旋转轴TM2与第五旋转轴TM5。第三离合器C3插入在输入轴IS和第六旋转轴TM6之间，并且选择性地连接输入轴IS与第六旋转轴TM6。第四离合器C4插入在输入轴IS和第八旋转轴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插入在第四旋转轴TM4和变速器壳体H之间，并且使得第四旋转轴TM4作为选择性固定元件操作。第二制动器B2插入在第三旋转轴TM3和变速器壳体H之间，并且使得第三旋转轴TM3作为选择性固定元件操作。由如上所述的第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3及第四离合器C4与第一制动器B1和第二制动器B2组成的各自的摩擦元件可以通过由液压摩擦联接的多碟液压摩擦联接单元进行配置。图2为应用于根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的各个摩擦元件的每个挡位的操作图表。如图2所示，在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，当三个摩擦元件在各自的挡位操作时，执行变速。在第一前进速度1st下操作第二制动器B2和第一离合器C1及第四离合器C4。在第二前进速度2nd下操作第一制动器B1和第二制动器B2及第四离合器C4。第三前进速度3rd下操作第二制动器B2和第二离合器C2及第四离合器C4。在第四前进速度4th下操作第一制动器B1和第二离合器C2及第四离合器C4。在第五前进速度5th下操作第二离合器C2、第三离合器C3及第四离合器C4。在第六前进速度6th下操作第一制动器B1和第二离合器C2及第三离合器C3。在第七前进速度7th下操作第二制动器B2和第二离合器C2及第三离合器C3。在第八前进速度8th下操作第一制动器B1和第二制动器B2及第三离合器C3。在第九前进速度9th下操作第二制动器B2、第一离合器C1及第三离合器C3。在第十前进速度10th下操作第一制动器B1和第一离合器C1及第三离合器C3。在倒退速度Rev下操作第一制动器B1和第一离合器C1及第四离合器C4。图3为根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的杠杆图。通过杠杆分析方法来说明根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的变速过程。参考图3，第二行星齿轮组PG2的三条竖直线从左侧起设定为第一旋转轴TM1、第二旋转轴TM2和第三旋转轴TM3；第一行星齿轮组PG1的三条竖直线从左侧起设定为第四旋转轴TM4、第三旋转轴TM3和第五旋转轴TM5；通过结合第三行星齿轮组PG3和第四行星齿轮组PG4而形成的复合行星齿轮组CPG的四条竖直线从左侧起设定为第五旋转轴TM5、第六旋转轴TM6、第七旋转轴TM7和第八旋转轴TM8。此外，较低的水平线代表旋转速度为“0”，而较高的水平线代表旋转速度为“1”，也即与输入轴IS的旋转速度相同。竖直线之间的间隔根据每个行星齿轮组PG1至PG4的每个齿轮比(太阳齿轮的齿数/环形齿轮的齿数)进行设定。此外，由于通过行星齿轮组的相互组合而设定的竖直线的旋转轴线的设定对于行星齿轮系领域的技术人员来说无疑是已知的，因此将省略其详细描述。下面，将参考图2和图3来描述对于根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的每个挡位的变速过程。通过第一离合器C1和第二离合器C2以及第一制动器B1和第二制动器B2的操作，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2将经由第一旋转轴TM1输入的旋转速度改变成六个速度，并且通过第五旋转轴TM5输出这六个速度。此外，通过应用经由第五旋转轴TM5输入的六个速度和经由第六旋转轴TM6或第八旋转轴TM8输入的扭矩，包括第三行星齿轮组PG3和第四行星齿轮组PG4的复合行星齿轮组CPG经由为最终输出构件的第七旋转轴TM7输出十个前进速度和一个倒退速度。在输入轴IS的旋转速度输入到第一旋转轴TM1的状态下，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过摩擦元件的操作而形成六条速度线。当操作第一离合器C1和第二制动器B2时，形成第一前进速度线T1-1和T1-2，并且其参与到第一前进速度和第九前进速度中。当操作第一制动器B1和第二制动器B2时，形成第二前进速度线T2-1和T2-2，并且其参与到第二前进速度和第八前进速度中。当操作第二离合器C2和第二制动器B2时，形成第三前进速度线T3-1和T3-2，并且其参与到第三前进速度和第七前进速度中。当操作第二离合器C2和第一制动器B1时，形成第四前进速度线T4-1和T4-2，并且其参与到第四前进速度和第六前进速度中。当操作第二离合器时，形成第五前进速度线T5-1和T5-2，并且其参与到第五前进速度中。当操作第一离合器C1和第一制动器B1时，形成第六前进速度线T6-1和T6-2，并且其参与到第十前进速度和倒退速度中。下面，将描述对于根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的每个挡位的变速过程。[第一前进速度]参考图2，在第一前进速度1st处操作第二制动器B2和第一离合器C1及第四离合器C4。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第一离合器C1和第二制动器B2的操作而形成第一前进速度线T1-1和T1-2，并且相应的旋转速度经由第五旋转轴TM5输入到复合行星齿轮组CPG。此外，在相应的旋转速度(反向旋转速度)输入到第五旋转轴TM5的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第四离合器C4的操作而输入到第八旋转轴TM8。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第一换挡线SP1，并且D1经由第七旋转轴TM7输出。[第二前进速度]在第二前进速度2nd处，释放在第一前进速度处操作的第一离合器C1，并操作第一制动器B1。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作而形成第二前进速度线T2-1和T2-2，并且第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件固定。在第五旋转轴TM5固定的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第四离合器C4的操作而输入到第八旋转轴TM8。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第二换挡线SP2，并且D2经由为输出元件的第七旋转轴TM7输出。[第三前进速度]在第三前进速度3rd处，释放在第二前进速度处操作的第一制动器B1，并操作第二离合器C2。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第二离合器C2和第二制动器B2的操作而形成第三前进速度线T3-1和T3-2，并且相应的旋转速度经由第五旋转轴TM5输入到复合行星齿轮组CPG。在相应的旋转速度输入到第五旋转轴TM5的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第四离合器C4的操作而输入到第八旋转轴TM8。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第三换挡线SP3，并且D3经由第七旋转轴TM7输出。[第四前进速度]在第四前进速度4th处，释放在第三前进速度处操作的第二制动器B2，并操作第一制动器B1。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第二离合器C2和第一制动器B1的操作而形成第四前进速度线T4-1和T4-2，并且相应的旋转速度经由第五旋转轴TM5输入到复合行星齿轮组CPG。在相应的旋转速度输入到第五旋转轴TM5的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第四离合器C4的操作而输入到第八旋转轴TM8。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第四换挡线SP4，并且D4经由第七旋转轴TM7输出。[第五前进速度]在第五前进速度5th处，释放在第四前进速度处操作的第一制动器B1，并操作第三离合器C3。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2与复合行星齿轮组CPG变为直接联接状态，从而第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2形成第五前进速度线T5-1和T5-2，并且复合行星齿轮组CPG形成第五换挡线SP5。因此，D5经由第七旋转轴TM7输出。[第六前进速度]在第六前进速度6th处，释放在第五前进速度处操作的第四离合器C4，并操作第一制动器B1。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第二离合器C2和第一制动器B1的操作而形成第四前进速度线T4-1和T4-2，并且相应的旋转速度经由第五旋转轴TM5输出到复合行星齿轮组CPG。在相应的旋转速度输入到第五旋转轴TM5的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作而输入到第六旋转轴TM6。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第六换挡线SP6，并且D6经由第七旋转轴TM7输出。[第七前进速度]在第七前进速度7th处，释放在第六前进速度处操作的第一制动器B1，并操作第二制动器B2。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第二离合器C2和第二制动器B2的操作而形成第三前进速度线T3-1和T3-2，并且相应的旋转速度经由第五旋转轴TM5输入到复合行星齿轮组CPG。在相应的旋转速度输入到第五旋转轴TM5的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作而输入到第六旋转轴TM6。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第七换挡线SP7，并且D7经由第七旋转轴TM7输出。[第八前进速度]在第八前进速度8th处，释放在第七前进速度处操作的第二离合器C2，并操作第一制动器B1。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第一制动器B1和第二制动器B2的操作而形成第二前进速度线T2-1和T2-2，并且第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件固定。在第五旋转轴TM5固定的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作而输入到第六旋转轴TM6。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第八换挡线SP8，并且D8经由第七旋转轴TM7输出。[第九前进速度]在第九前进速度9th处，释放在第八前进速度处操作的第一制动器B1，并操作第一离合器C1。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第一离合器C1和第二制动器B2的操作而形成第一前进速度线T1-1和T1-2，并且相应的旋转速度经由第五旋转轴TM5输入到复合行星齿轮组CPG。在相应的旋转速度输入到第五旋转轴TM5的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作而输入到第六旋转轴TM6。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第九换挡线SP9，并且D9经由第七旋转轴TM7输出。[第十前进速度]在第十前进速度10th处，释放在第九前进速度处操作的第二制动器B2，并操作第一制动器B1。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第一离合器C1和第一制动器B1的操作而形成第六前进速度线T6-1和T6-2，并且相应的旋转速度经由第五旋转轴TM5输入到复合行星齿轮组CPG。在相应的旋转速度输入到第五旋转轴TM5的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第三离合器C3的操作而输入到第六旋转轴TM6。因此，复合行星齿轮组CPG1形成第十换挡线SP10，并且D10经由第七旋转轴TM7输出。[倒退速度]在倒退速度Rev下操作第一制动器B1和第一离合器C1及第四离合器C4。如图3所示，第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第一离合器C1和第一制动器B1的操作而形成第六前进速度线T6-1和T6-2，并且相应的旋转速度经由第五旋转轴TM5输入到复合行星齿轮组CPG。在相应的旋转速度输入到第五旋转轴TM5的状态下，输入轴IS的旋转速度通过第四离合器C4的操作而输入到第八旋转轴TM8。因此，复合行星齿轮组CPG1形成倒退换挡线RS，并且REV经由第七旋转轴TM7输出。如上所述，在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，通过四个离合器C1、C2、C3及C4和两个制动器B1及B2的操作控制，四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4可以实现十个前进速度和一个倒退速度。因此，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以通过实现多个挡位而改进动力传输效率和燃料效率。此外，对于每个挡位操作三个摩擦元件，因此，通过使不进行操作的摩擦元件的数量最少而降低了摩擦阻力损失，从而改进了动力传输效率和燃料效率。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。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。前表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。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。