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9月14日提交的韩国专利申请第10-2015-0129863号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以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的行星齿轮系。更具体地，本发明涉及这样的一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系：其利用最少数量的构成元件来实现九个或更多个前进速度挡位，扩大了传动比的范围并且线性地增加或减小速度挡位之间的级比，从而提高传递性能和燃料效率。

背景技术：

近来，不断升高的油价已经导致车辆制造商投入到增强燃料效率的无休止竞争中。

因此，就发动机而言，人们进行了通过缩减尺寸来降低重量并增强燃料效率的研究，而就自动变速器而言，人们进行了利用多个速度挡位来同时保证可操作性和燃料效率的竞争力的研究。

然而，在自动变速器中，随着速度挡位数量的增加，其内部构件的数量也增加，从而可安装性、成本、重量和传递效率等方面会变差。

相应地，为了利用多个速度挡位来增加燃料效率提高的效果，开发能够利用少量的部件而带来最大化效率的行星齿轮系是很重要的。

为此，近年来8速自动变速器已倾向于实施，而对于能够实施更多速度挡位的行星齿轮系的研究和开发也正在积极地进行着。

由于现有的8速自动变速器的传动比的范围仅为6.5至7.5，所以这种8速自动变速器不具有显著提高燃料效率的效果。

另外，由于在8速自动变速器的传动比的范围大于或等于9.0的情 况下，速度挡位之间的级比不会线性地增加或减小，所以发动机的运行效率和车辆的可驱动性会变差。因此，需要开发具有9个或更多个前进速度挡位的高效自动变速器。

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，其通过利用最少数量的构成元件来实现九个或更多个前进速度挡位以及一个或更多个倒车挡位，通过扩大传动比的范围，以及通过线性地增加或减小速度挡位之间的级比，从而提高动力传递性能和燃料效率。

本发明的一个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，其可以包括：输入轴，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出改变的扭矩；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；以及六个摩擦元件，其设置在十二个旋转元件中的至少一个旋转元件与另一个旋转元件之间或者至少一个旋转元件与变速器壳体之间，其中，输入轴持续地连接至第二旋转元件，输出轴持续地连接至第十一旋转元件，第一旋转元件持续地连接至第四旋转元件，第五旋转元件持续地连接至第八旋转元件，第六旋转元件持续地连接至第十一旋转元件，第九旋转元件持续地连接至第十旋转元件，第二旋转元件选择性地连接至第三旋转元件；在每个速度挡位，六个摩擦元件中的三个摩擦元件操作。

第九旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体，第七旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体，第三旋转元件可以选择性地连接至第十二旋转元件，第三旋转元件可以选择性地连接至第五旋转元件，第一旋转元件可以选择性地连接至第七旋转元件。

第一行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈可以设定为第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈可以设定为第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈可以设定为第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈可以设定为第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件。

根据本发明的另一个示例性实施方案，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，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出改变的扭矩；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；第一旋转轴，其包括第一旋转元件和第四旋转元件；第二旋转轴，其包括第二旋转元件，并且直接地连接至输入轴；第三旋转轴，其包括第三旋转元件，并且选择性地连接至第二旋转轴；第四旋转轴，其包括第五旋转元件和第八旋转元件，并且选择性地连接至第三旋转轴；第五旋转轴，其包括第六旋转元件和第十一旋转元件，并且直接地连接至输出轴；第六旋转轴，其包括第七旋转元件，并且选择性地连接至第一旋转轴，以及选择性地连接至变速器壳体；第七旋转轴，其包括第九旋转元件和第十旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；以及第八旋转轴，其包括第十二旋转元件，并且选择性地连接至第三旋转轴。

所述第一行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且可以包括为第一旋转元件的第一太阳轮、为第二旋转元件的第一行星架和为第三旋转元件的第一内齿圈；所述第二行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且可以包括为第四旋转元件的第二太阳轮、为第五旋转元件的第二行星架和为第六旋转元件的第二内齿圈；所述第三行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且可以包括为第七旋转元件的第三太阳轮、为第八旋转元件的第三行星架和为第九旋转元件的第三内齿圈；所述第四行星齿轮组可以为单小齿轮行星齿轮组，并且可以包括 为第十旋转元件的第四太阳轮、为第十一旋转元件的第四行星架、以及为第十二旋转元件的第四内齿圈。

所述行星齿轮系可以进一步地包括：第一离合器，其设置在第二旋转轴与第三旋转轴之间；第二离合器，其设置在第一旋转轴与第六旋转轴之间；第三离合器，其设置在第三旋转轴与第四旋转轴之间；第四离合器，其设置在第三旋转轴与第八旋转轴之间；第一制动器，其设置在第七旋转轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，其设置在第六旋转轴与变速器壳体之间。

第一前进速度挡位可以通过第一离合器、第二离合器和第一制动器的操作来实现，第二前进速度挡位可以通过第二离合器、第三离合器和第一制动器的操作来实现，第三前进速度挡位可以通过第三离合器、第四离合器和第一制动器的操作来实现，第四前进速度挡位可以通过第一离合器、第四离合器和第一制动器的操作来实现，第五前进速度挡位可以通过第一离合器、第二离合器和第四离合器的操作来实现，第六前进速度挡位可以通过第一离合器、第四离合器和第二制动器的操作来实现，第七前进速度挡位可以通过第三离合器、第四离合器和第二制动器的操作来实现，第八前进速度挡位可以通过第二离合器、第四离合器和第二制动器的操作来实现，第九前进速度挡位可以通过第二离合器、第三离合器和第二制动器的操作来实现，倒车挡位可以通过第一离合器、第一制动器和第二制动器的操作来实现。

本发明的另一个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，其可以包括：输入轴，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出改变的扭矩；第一行星齿轮组，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，其包括第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈；第一旋转轴，其包括第一太阳轮和第二太阳轮；第二旋转轴，其包括第一行星架，并且直接连接至输入轴；第三旋转轴，其包括第一内齿圈，并且选择性地连接至第二旋转轴；第四旋转轴，其包括第二行星架和第三行星架，并且选择性地连接至第三旋转轴；第五旋转轴，其包括第二内齿圈和第四行星架，并且直接地连接至输 出轴；第六旋转轴，其包括第三太阳轮，并且选择性地连接至第一旋转轴，以及选择性地连接至变速器壳体；第七旋转轴，其包括第三内齿圈和第四太阳轮，并且选择性连接至变速器壳；第八旋转轴，其包括第四内齿圈，并且选择性连接至第三旋转轴；以及六个摩擦元件，其设置在八个旋转轴中的至少一个旋转轴与另一个旋转轴之间或者至少一个旋转轴与变速器壳体之间。

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中的每个可以为单小齿轮行星齿轮组。

六个摩擦构件可以包括：第一离合器，其设置在第二旋转轴与第三旋转轴之间；第二离合器，其设置在第一旋转轴与第六旋转轴之间；第三离合器，其设置在第三旋转轴与第四旋转轴之间；第四离合器，其设置在第三旋转轴与第八旋转轴之间；第一制动器，其设置在第七旋转轴与变速器壳体之间；以及第二制动器，其设置在第六旋转轴与变速器壳体之间。

第一前进速度挡位可以通过第一离合器、第二离合器和第一制动器的操作来实现，第二前进速度挡位可以通过第二离合器、第三离合器和第一制动器的操作来实现，第三前进速度挡位可以通过第三离合器、第四离合器和第一制动器的操作来实现，第四前进速度挡位可以通过第一离合器、第四离合器和第一制动器的操作来实现，第五前进速度挡位可以通过第一离合器、第二离合器和第四离合器的操作来实现，第六前进速度挡位可以通过第一离合器、第四离合器和第二制动器的操作来实现，第七前进速度挡位可以通过第三离合器、第四离合器和第二制动器的操作来实现，第八前进速度挡位可以通过第二离合器、第四离合器和第二制动器的操作来实现，第九前进速度挡位可以通过第二离合器、第三离合器和第二制动器的操作来实现，倒车挡位可以通过第一离合器、第一制动器和第二制动器的操作来实现。

本发明的示例性实施方案可以通过具有六个摩擦元件且作为简单行星齿轮组的四个行星齿轮组的组合来实现九个前进挡位和一个倒车挡位。

另外，通过将传动比的范围实现为大于或等于8.0，可以最大化发动机的驱动效率。

另外，通过线性地增加或减小速度挡位之间的级比，可以提高车辆的可驱动性(例如换挡之前或之后的加速以及发动机转速的节律)。

另外，在以下具体描述中直接地或暗示地描述了能够从本发明的示例性实施方案中获得或预期的效果。即，在以下具体描述中将描述从本发明的示例性实施方案中预期的各种效果。

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示意图；

图2为在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中摩擦元件在每个速度挡位的操作图。

应当理解的是，附图并非按比例地绘制，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本发明的基本原理。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。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于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替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。

然而，为了清楚地描述本发明的示例性实施方案，省略了描述不相关的部分，并且相同的附图标记在说明书中表示相同或相似的元件。

在以下描述中，因为部件的名称是彼此相同的，所以将部件的名 称分为第一、第二等是为了区分这些名称，而不是具体限定部件的次序。

图1为根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的示意图。

参见图1，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系包括：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，各行星齿轮组设置在相同轴向上；输入轴IS；输出轴OS；八个旋转轴TM1至TM8，其包括第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的至少一个旋转元件；六个摩擦元件C1至C4和B1至B2；以及变速器壳体H。

因此，从输入轴IS输入的扭矩由第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的共同协作而改变，并且改变了的扭矩由输出轴OS输出。

行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4从发动机侧顺序地布置。

输入轴IS为输入构件，并且来自发动机曲轴的动力由扭矩变换器进行扭矩变换以输入至输入轴IS。

输出轴OS为输出构件，其与输入轴IS平行设置，并且由差动装置将驱动扭矩传递至驱动轮。

第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组，并且包括为第一旋转元件N1的第一太阳轮S1、为第二旋转元件N2的第一行星架PC1以及为第三旋转元件N3的第一内齿圈R1，第一行星架PC1可旋转地支撑第一小齿轮P1，第一小齿轮P1与第一太阳轮S1外啮合，第一内齿圈R1与第一小齿轮P1内啮合。

第二行星齿轮组PG2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括为第四旋转元件N4的第二太阳轮S2、为第五旋转元件N5的第二行星架PC2以及为第六旋转元件N6的第二内齿圈R2，第二行星架PC2可旋转地支撑第二小齿轮P2，第二小齿轮P2与第二太阳轮S2外啮合，第二内齿圈R2与第二小齿轮P2内啮合。

第三行星齿轮组PG3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括为第七旋转元件N7的第三太阳轮S3、为第八旋转元件N8的第三行星架PC3以及为第九旋转元件N9的第三内齿圈R3，第三行星架PC3可旋转地支撑第三小齿轮P3，第三小齿轮P3与第三太阳轮S3外啮合，第三内 齿圈R3与第三小齿轮P3内啮合。

第四行星齿轮组PG4为单小齿轮行星齿轮组，并且包括为第十旋转元件N10的第四太阳轮S4、为第十一旋转元件N11的第四行星架PC4以及为第十二旋转元件N12的第四内齿圈R4，第四行星架PC4可旋转地支撑第四小齿轮P4，第四小齿轮P4与第四太阳轮S4外啮合，第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合。

第一旋转元件N1直接地连接至第四旋转元件N4，第五旋转元件N5直接连接至第八旋转元件N8，第六旋转元件N6直接连接至第十一旋转元件N11，第九旋转元件N9直接连接至第十旋转元件N10，以及第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4与八个旋转轴TM1至TM8一起工作。

下面将进一步详细地描述八个旋转轴TM1至TM8。

第一旋转轴TM1包括第一旋转元件N1和第四旋转元件N4。

第二旋转轴TM2包括第二旋转元件N2，并且直接连接至输入轴IS，以作为输入元件持续地工作。

第三旋转轴TM3包括第三旋转元件N3，并且选择性地连接至第二旋转轴TM2。

第四旋转轴TM4包括第五旋转元件N5和第八旋转元件N8，并且选择性地连接至第三旋转轴TM3。

第五旋转轴TM5包括第六旋转元件N6和第十一旋转元件N11，并且直接地连接至输出轴OS，以作为输出元件持续地工作。

第六旋转轴TM6包括第七旋转元件N7，并且选择性地连接至第一旋转轴TM1以及选择性地连接至变速器壳体H。

第七旋转轴TM7包括第九旋转元件N9和第十旋转元件N10，并且选择性地连接至变速器壳体H。

第八旋转轴TM8包括第十二旋转元件N12，并且选择性地连接至第三旋转轴TM3。

另外，作为摩擦元件的四个离合器C1、C2、C3和C4设置在任意两个旋转轴之间的连接部分。

此外，作为摩擦元件的两个制动器B1和B2设置在旋转轴中的任意一个与变速器壳体H之间的连接部分。

下面将进一步地具体描述六个摩擦元件C1至C4和B1至B2。

第一离合器C1设置在第二旋转轴TM2与第三旋转轴TM3之间，并且选择性地连接第二旋转轴TM2与第三旋转轴TM3。

第二离合器C2设置在第一旋转轴TM1与第六旋转轴TM6之间，并且选择性地连接第一旋转轴TM1与第六旋转轴TM6。

第三离合器C3设置在第三旋转轴TM3与第四旋转轴TM4之间，并且选择性地连接第三旋转轴TM3与第四旋转轴TM4。

第四离合器C4设置在第三旋转轴TM3与第八旋转轴TM8之间，并且选择性地连接第三旋转轴TM3与第八旋转轴TM8。

第一制动器B1设置在第七旋转轴TM7与变速器壳H之间，并且使得第七旋转轴TM7作为选择性固定元件工作。

第二制动器B2设置在第六旋转轴TM6与变速器壳H之间，并且使得第六旋转轴TM6作为选择性固定元件工作。

摩擦元件包括第一离合器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，并且该摩擦元件可以是通过液压操作的湿式多片摩擦元件。

图2为在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中摩擦元件在每个速度挡位的操作图。

如图2中所示，在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，在每个速度挡位操作三个摩擦元件。下面将进一步地具体描述在本发明的示例性实施方案中的换挡过程。

如果在第一前进速度挡位D1，第一离合器C1、第二离合器C2和第一制动器B1操作，则第二旋转轴TM2连接至第三旋转轴TM3，第一旋转轴TM1连接至第六旋转轴TM6，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第七旋转轴TM7作为固定元件工作。因此，实现了第一前进速度挡位。

如果在第二前进速度挡位D2，第二离合器C2、第三离合器C3和第一制动器B1操作，则第一旋转轴TM1连接至第六旋转轴TM6，第三旋转轴TM3连接至第四旋转轴TM4，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第七旋转轴TM7作为固定元件工作。因此，实现了第二前进速度挡位。

如果在第三前进速度挡位D3，第三离合器C3、第四离合器C4和第一制动器B1操作，则第三旋转轴TM3连接至第四旋转轴TM4，第三旋转轴TM3连接至第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第七旋转轴TM7作为固定元件工作。因此，实现了第三前进速度挡位。

如果在第四前进速度挡位D4，第一离合器C1、第四离合器C4和第一制动器B1操作，则第二旋转轴TM2连接至第三旋转轴TM3，第三旋转轴TM3连接至第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第七旋转轴TM7作为固定元件工作。因此，实现了第四前进速度挡位。

如果在第五前进速度挡位D5，第一离合器C1、第二离合器C2和第四离合器C4操作，则第二旋转轴TM2连接至第三旋转轴TM3，第一旋转轴TM1连接至第六旋转轴TM6，以及第三旋转轴TM3连接至第八旋转轴TM8。因此，全部的行星齿轮组成为直接连接状态。在这种状态下，如果输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，则实现了第五前进速度挡位。在第五前进速度挡位，输出与输入轴IS的旋转速度相同的旋转速度。

如果在第六前进速度挡位D6，第一离合器C1、第四离合器C4和第二制动器B2操作，则第二旋转轴TM2连接至第三旋转轴TM3，第三旋转轴TM3连接至第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第六旋转轴TM6作为固定元件工作。因此，实现了第六前进速度挡位。

如果在第七前进速度挡位D7，第三离合器C3、第四离合器C4和第二制动器B2操作，则第三旋转轴TM3连接至第四旋转轴TM4，第三旋转轴TM3连接至第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第六旋转轴TM6作为固定元件工作。因此，实现了第七前进速度挡位。

如果在第八前进速度挡位D8，第二离合器C2、第四离合器C4和第二制动器B2操作，则第一旋转轴TM1连接至第六旋转轴TM6，第三旋转轴TM3连接至第八旋转轴TM8，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第六旋转轴TM6作为固定元件工作。因此，实 现了第八前进速度挡位。

如果在第九前进速度挡位D9，第二离合器C2、第三离合器C3和第二制动器B2操作，则第一旋转轴TM1连接至第六旋转轴TM6，第三旋转轴TM3连接至第四旋转轴TM4，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第六旋转轴TM6作为固定元件工作。因此，实现了第九前进速度挡位。

如果在倒车挡位REV，第一离合器C1、第一制动器B1和第二制动器B2操作，则第二旋转轴TM2连接至第三旋转轴TM3，输入轴IS的旋转速度输入至第二旋转轴TM2，并且第七旋转轴TM7和第六旋转轴TM6作为固定元件工作。因此，实现了倒车挡位。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以通过利用四个离合器C1、C2、C3和C4以及两个制动器B1和B2来控制四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4，从而实现了九个前进速度挡位和一个倒车挡位。

另外，除了第六前进速度挡位与第七前进速度挡位之间、第七前进速度挡位与第八前进速度挡位之间、以及第八前进速度挡位与第九前进速度挡位之间的级比之外，各速度挡位之间的级比为1.2或者更大，并且可以保证速度挡位之间的级比的线性化。因此可以改善可驱动性(例如换挡之前和之后的加速以及发动机转速的节律)。

另外，通过将传动比的范围实现为接近9.0，可以最大化发动机的驱动效率。

为了方便解释并精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参照附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，且显然的是，根据以上教导若干修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述以解释本发明的特定原理及其实际应用，由此使得本领域的其它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方式和修改方式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定。