用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本申请要求于2015年9月14日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2015-0129861的韩国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器，更具体而言，本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够利用最少量的配置来实现至少九个前进速度，通过增大换挡比的范围来提高动力传递性能和燃料效率，并且保证相邻的挡位之间的级间比的均一性。

背景技术：

近来油价的上涨使得汽车制造商满足提高燃料效率的全球需求。

因此，对于发动机，正在进行关于通过缩减尺寸来降低重量并提高燃料效率方面的研究，并且也正在进行通过实施具有多挡位的自动变速器而使燃料效率最大化从而同时保证驾驶性能和竞争力的研究。

然而，就自动变速器而言，随着换挡挡位数量的增加，内部构件的数量也会增加，这会导致安装性能、生产成本、重量、动力传递效率方面变差。

因此，为了利用具有多挡位的自动变速器来增大燃料效率提高的效果，开发能够利用少量的部件来使效率最大化的行星齿轮系是重要的。

在这方面，近来已经实施了八速自动变速器，并且也在积极地进行关于可以实施八速或更多速度挡位的行星齿轮系的研究和开发。

然而，就最近的八速自动变速器而言，换挡比的范围保持在6.5至7.5的水平，因此，存在的问题在于，最近的八速自动变速器对于提高燃料效率没有很大的效果。

此外，由于在八速自动变速器的换挡比的范围增大到9.0或者更大的情况下，不能够保证相邻的换挡挡位之间的级间比的线性度，因而会使得发动机的驱动效率和车辆的驾驶性能变差。

因此，有必要开发一种具有九个或更多个速度挡位的高效率自动变速器。

公开于背景技术部分的以上信息仅仅旨在增强对本发明的背景技术的理解，并不构成在这个国家对本领域普通技术人员而言为已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够利用最少量的配置来实现至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位，通过增大换挡比的范围来提高动力传递性能和燃料效率，以及保证相邻的换挡挡位之间的级间比的线性度。

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，其接收来自发动机的动力；输出轴，其输出速度改变了的动力；第一行星齿轮组，其具有第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，其具有第四旋转元件、第五旋转元件以及第六旋转元件；第三行星齿轮组，其具有第七旋转元件、第八旋转元件以及第九旋转元件；第四行星齿轮组，其具有第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件；以及六个控制元件，其设置在一个旋转元件选择性地连接至另一个旋转元件的部分处，或者设置在一个旋转元件选择性地连接至变速器壳体的部分处。所述输入轴始终连接至所述第二旋转元件，所述输出轴始终连接至所述第十二旋转元件，所述第一旋转元件始终连接至所述第七旋转元件，所述第四旋转元件直接地连接至变速器壳体，所述第五旋转元件始终连接至所述第十一旋转元件，所述第九旋转元件始终连接至所述第十旋转元件，其中，通过操作所述六个控制元件之中的三个控制元件来实现至少九个前进速度挡位和至少一个倒车挡位。

所述第二旋转元件可以选择性地连接至所述第八旋转元件或者选择性地连接至所述第十旋转元件；所述第三旋转元件可以选择性地连 接至所述第十一旋转元件；所述第六旋转元件可以选择性地连接至所述第八旋转元件；所述第一旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体；所述第八旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体。

所述第一行星齿轮组的第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件可以分别为太阳轮、行星架以及内齿圈，所述第二行星齿轮组的第四旋转元件、第五旋转元件以及第六旋转元件可以分别为太阳轮、行星架以及内齿圈，所述第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件以及第九旋转元件可以分别为太阳轮、行星架以及内齿圈，所述第四行星齿轮组的第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件可以分别为太阳轮、行星架以及内齿圈。

根据本发明的示例性实施方案，通过利用六个控制元件来组合作为简单行星齿轮组的四个行星齿轮组，能够实现至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位。

此外，由于换挡比的范围为8.0或者更大，因此使得发动机的驱动效率最大化。

此外，由于在使换挡挡位高效地多挡位化的同时，保证了相邻的换挡挡位之间的级间比的均一性，因此能够提高驾驶性能，例如，换挡操作前后的加速性能和发动机转速的节律感等。

在以下具体描述中，直接或暗含地描述了能够从本发明的示例性实施方案获得或预期的效果。即，在以下具体描述中将描述从本发明示例性实施方案预期的各种效果。

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配置图。

图2为表示了在通过应用至根据本发明示例性实施方案的行星齿轮系的各个控制元件而实现的各个换挡挡位的操作图。

附图标记说明

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、TM9：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、第八旋转轴、第九旋转轴。

具体实施方式

在下文中，将参考所附附图对本发明进行更为全面的描述，在这些附图中显示了本发明的示例性实施方案。本领域技术人员将意识到，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以采用各种不同方式对所描述的实施方案进行修改。

然而，将省略与本描述无关的部分，以清楚地描述本发明的示例性实施方案，并且在整个说明书中，相同或相似的组成元件将用相同的附图标记来表示。

在以下描述中，将组成元件的名称划分为第一、第二等等，以对具有相同名称的组成元件进行区分，这些名称并非必须限制次序。

图1为根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的配置图。

参考图1，根据本发明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，各行星齿轮组同轴地设置；输入轴IS；输出轴OS；九个旋转轴TM1至TM9，其直接地连接第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的各个旋转元件；六个控制元件C1至C4以及B1至B2；以及变速器壳体H。

此外，从输入轴IS输入的旋转动力通过第一、第二、第三和第四 行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的协同作用而改变速度，然后经由输出轴OS输出。

各个简单的行星齿轮组从发动机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为输入构件，来自发动机曲轴的旋转动力经由扭矩变换器进行扭矩变换，并且将扭矩输入。

输出轴OS为输出构件，并且设置为与输入轴IS同轴，以将速度改变了的驱动力经由差动装置传递至驱动轴。

第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组，并且具有包括第一太阳轮S1、第一行星架PC1以及第一内齿圈R1的旋转元件，所述第一太阳轮S1为第一旋转元件N1；所述第一行星架PC1为第二旋转元件N2，其用于支撑与第一太阳轮S1(其为第一旋转元件N1)外啮合的第一小齿轮P1；所述第一内齿圈R1为第三旋转元件N3，其与第一小齿轮P1内啮合。

第二行星齿轮组PG2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳轮S2、第二行星架PC2以及第二内齿圈R2，所述第二太阳轮S2为第四旋转元件N4；所述第二行星架PC2为第五旋转元件N5，其用于支撑与第二太阳轮S2(其为第四旋转元件N4)外啮合的第二小齿轮P2；所述第二内齿圈R2为第六旋转元件N6，其与第二小齿轮P2内啮合。

第三行星齿轮组PG3为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳轮S3、第三行星架PC3以及第三内齿圈R3，所述第三太阳轮S3为第七旋转元件N7；所述第三行星架PC3为第八旋转元件N8，其用于支撑与第三太阳轮S3(其为第七旋转元件N7)外啮合的第三小齿轮P3；所述第三内齿圈R3为第九旋转元件N9，其与第三小齿轮P3内啮合。

第四行星齿轮组PG4为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四太阳轮S4、第四行星架PC4以及第四内齿圈R4，所述第四太阳轮S4为第十旋转元件N10；所述第四行星架PC4为第十一旋转元件N11，其用于支撑与第四太阳轮S4(其为第十旋转元件N10)外啮合的第四小齿轮P4；所述第四内齿圈R4为第十二旋转元件N12，其与第四小齿轮P4内啮合。

在第一旋转元件N1直接地连接至第七旋转元件N7，第五旋转元件N5直接地连接至第十一旋转元件N11，以及第九旋转元件N9直接地连接至第十旋转元件N10的状态下，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在保持总共九个旋转轴TM1至TM9的情况下工作。

下面将对九个旋转轴TM1至TM9的配置进行描述。

第一旋转轴TM1包括第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)和第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)，并且选择性地连接至变速器壳体H。

第二旋转轴TM2包括第二旋转元件N2(第一行星架PC1)，并且直接地连接至输入轴IS以始终作为输入元件工作。

第三旋转轴TM3包括第三旋转元件N3(第一内齿圈R1)。

第四旋转轴TM4包括第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)，并且直接地连接至变速器壳体H。

第五旋转轴TM5包括第五旋转元件N5(第二行星架PC2)和第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)，并且选择性地连接至第三旋转轴TM3。

第六旋转轴TM6包括第六旋转元件N6(第二内齿圈R2)。

第七旋转轴TM7包括第八旋转元件N8(第三行星架PC3)，选择性地连接至第二旋转轴TM2，或者选择性地连接至第六旋转轴TM6，以及同时选择性地连接至变速器壳体H。

第八旋转轴TM8包括第九旋转元件N9(第三内齿圈R3)和第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)，并且选择性地连接至第二旋转轴TM2。

第九旋转轴TM9包括第十二旋转元件N12(第四内齿圈R4)，并且直接地连接至输出轴OS以作为输出元件工作。

此外，作为控制元件的四个离合器C1、C2、C3和C4设置在旋转轴TM1至TM9之中的旋转轴彼此选择性地连接的地方。

此外，作为控制元件的两个制动器B1和B2设置在旋转轴TM1至TM9之中的旋转轴选择性地连接至变速器壳体H的部分处。

下面将对六个控制元件C1至C4以及B1至B2所设置的位置进行描述。

第一离合器C1设置在第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8之间， 并且使得第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8彼此选择性地结合。

第二离合器C2设置在第二旋转轴TM2与第七旋转轴TM7之间，并且使得第二旋转轴TM2与第七旋转轴TM7彼此选择性地结合。

第三离合器C3设置在第三旋转轴TM3与第五旋转轴TM5之间，并且使得第三旋转轴TM3与第五旋转轴TM5彼此选择性地结合。

第四离合器C4设置在第六旋转轴TM6与第七旋转轴TM7之间，并且使得第六旋转轴TM6与第七旋转轴TM7彼此选择性地结合。

第一制动器B1设置在第一旋转轴TM1与变速器壳体H之间，并且使得第一旋转轴TM1作为选择性的固定元件工作。

第二制动器B2设置在第七旋转轴TM7与变速器壳体H之间，并且使得第七旋转轴TM7作为选择性的固定元件工作。

控制元件包括如上所述的第一离合器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，所述控制元件可以是利用液压来摩擦性地联接的多片式液压摩擦联接单元。

图2为表示了在通过应用至根据本发明示例性实施方案的行星齿轮系的各个控制元件而实现的各个换挡挡位的操作图。

如图2中所示，根据本发明示例性实施方案的行星齿轮系，在每个换挡挡位，通过操作三个控制元件来执行换挡操作。

在第一前进速度挡位D1，第一离合器C1、第四离合器C4以及第一制动器B1同时地操作。即，在第八旋转轴TM8和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第一离合器C1的操作而彼此连接，并且第六旋转轴TM6和第七旋转轴TM7通过第四离合器C4的操作而彼此连接的状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4作为固定元件工作并且第一旋转轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作时，执行用于第一前进速度的换挡操作，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在第二前进速度挡位D2，第二离合器C2、第四离合器C4以及第一制动器B1同时地操作。即，在第七旋转轴TM7和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第二离合器C2的操作而彼此连接，并且第六旋转轴TM6和第七旋转轴TM7通过第四离合器C4的操作而彼此连接的 状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4作为固定元件工作，并且第一旋转轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作时，执行用于第二前进速度的换挡操作，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在第三前进速度挡位D3，第一离合器C1、第二离合器C2以及第四离合器C4同时地操作。即，在第八旋转轴TM8和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第一离合器C1的操作而彼此连接，第七旋转轴TM7和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第二离合器C2的操作而彼此连接，并且第六旋转轴TM6和第七旋转轴TM7通过第四离合器C4的操作而彼此连接的状态下，经由第二旋转轴TM2输入动力。当第四旋转轴TM4始终作为固定元件工作时，执行用于第三前进速度的换挡操作，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在第四前进速度挡位D4，第一离合器C1、第三离合器C3以及第四离合器C4同时地操作。即，在第八旋转轴TM8和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第一离合器C1的操作而彼此连接，第三旋转轴TM3和第五旋转轴TM5通过第三离合器C3的操作而彼此连接，并且第六旋转轴TM6和第七旋转轴TM7通过第四离合器C4的操作而彼此连接的状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4始终作为固定元件工作时，执行用于第四前进速度的换挡操作，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在第五前进速度挡位D5，第一离合器C1、第二离合器C2以及第三离合器C3同时地操作。即，在第八旋转轴TM8和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第一离合器C1的操作而彼此连接，第七旋转轴TM7和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第二离合器C2的操作而彼此连接，并且第三旋转轴TM3和第五旋转轴TM5通过第三离合器C3的操作而彼此连接的状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4始终作为固定元件工作时，执行第五前进速度挡位D5，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在第六前进速度挡位D6，第二离合器C2、第三离合器C3以及第一制动器B1同时地操作。即，在第七旋转轴TM7和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第二离合器C2的操作而彼此连接，并且第三旋 转轴TM3和第五旋转轴TM5通过第三离合器C3的操作而彼此连接的状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4始终作为固定元件工作，并且第一旋转轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作时，执行第六前进速度挡位D6，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在第七前进速度挡位D7，第一离合器C1、第三离合器C3以及第一制动器B1同时地操作。即，在第八旋转轴TM8和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第一离合器C1的操作而彼此连接，并且第三旋转轴TM3和第五旋转轴TM5通过第三离合器C3的操作而彼此连接的状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4始终作为固定元件工作，并且第一旋转轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作时，执行第七前进速度挡位D7，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在第八前进速度挡位D8，第三离合器C3、第一制动器B1以及第二制动器B2同时地操作。即，在第三旋转轴TM3和第五旋转轴TM5通过第三离合器C3的操作而彼此连接的状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4始终作为固定元件工作，第一旋转轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作，并且第七旋转轴TM7通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作时，执行第八前进速度挡位D8，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在第九前进速度挡位D9，第一离合器C1、第三离合器C3以及第二制动器B2同时地操作。即，在第八旋转轴TM8和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第一离合器C1的操作而彼此连接，并且第三旋转轴TM3和第五旋转轴TM5通过第三离合器C3的操作而彼此连接的状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4始终作为固定元件工作，并且第七旋转轴TM7通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作时，执行第九前进速度挡位D9，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

在倒车挡位REV，第一离合器C1、第四离合器C4以及第二制动器B2同时地操作。即，在第八旋转轴TM8和包括输入轴IS的第二旋转轴TM2通过第一离合器C1的操作而彼此连接，并且第六旋转轴TM6 和第七旋转轴TM7通过第四离合器C4的操作而彼此连接的状态下，动力经由第二旋转轴TM2输入。当第四旋转轴TM4始终作为固定元件工作，并且第七旋转轴TM7通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作时，执行倒车挡位REV，使得动力经由第九旋转轴TM9输出。

根据本发明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来操作并控制四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4，从而实现至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位。

此外，除了6/7前进挡位和7/8前进挡位之外，所有相邻挡位之间的级间比都为1.2或者更大，并且保证了均一性，因此能够提高驾驶性能，例如，换挡操作前后的加速性能和发动机转速的节律感。

此外，由于换挡比的范围为9.0或者更大，因此使得发动机的驱动效率最大化。

虽然参考目前被视为是实际的示例性实施方案描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于所描述的实施方案，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改形式和等效形式。