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10-2015-0129864号的优先权和权益，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

本发明涉及用于车辆的自动变速器，更具体而言，涉及用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够使用最小数量的配置部件实现至少九个前进速度，通过增加换挡比的跨度而提高动力传递性能和燃料效率，并且确保相邻挡位之间的级间比的均匀性。

背景技术：

近期上升的油价使得汽车厂商要努力满足全球范围内的对于提高燃料效率的需求。

因此，对发动机进行了通过缩小尺寸来减小重量并提高燃料效率的研究，并且还进行了通过实现具有多个挡位的自动变速器来最大化燃料效率以确保可驾驶性和竞争性两者的研究。

然而，对于自动变速器，内部部件的数量随着挡位数量的增加而增加，这会导致可安装性、生产成本、重量和动力传递效率的变差。

因此，为了增加通过实现具有多个挡位的自动变速器而提高燃料效率的效果，重要的是，研发能够使用少量部件而使效率最大化的行星齿轮系。

在此方面，最近已经实现了八速自动变速器，并且正在积极地进行对于可以实现八速或更多速的挡位的行星齿轮系的研究和研发。

然而，对于近期的八速自动变速器而言，换挡比的跨度维持在6.5至7.5的水平，因此存在着这样的问题：近期的八速自动变速器不具有显著的提高燃料效率的效果。

此外，在八速自动变速器的换挡比的跨度增加至9.0或更高的情况下，因为不可能确保相邻挡位之间的级间比的线性度，所以发动机的驱动效率和车辆的驾驶性能变差。

因此，需要研发具有九速或更多速度的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一般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用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够使用最小数量的配置部件实现至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位，通过增加换挡比的跨度而提高动力传递性能和燃料效率，并且确保相邻挡位之间的级间比的线性度。

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，其输出转速改变了的动力；第一行星齿轮组，其具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；以及六个控制元件，其设置在旋转元件中的一个选择性地连接至另一个旋转元件的部分处，或者设置在旋转元件选择性地连接至变速器壳体的部分处。输入轴持续连接至第二旋转元件，输出轴持续连接至第十一旋转元件，第三旋转元件持续连接至第五旋转元件和第八旋转元件，第六旋转元件持续连接至第十旋转元件，第九旋转元件持续连接至第十一旋转元件，而第六旋转元件选择性地连接至变速器壳体，其中，用于至少九个前进速度和至少一个倒车速度的挡位通过对六个控制元件中的三个控制元件进行操作而实现。

此外，第四旋转元件选择性地连接至变速器壳体，输入轴选择性地连接至第七旋转元件，输入轴选择性地连接至第十二旋转元件，第一旋转元件选择性地连接至第四旋转元件，而第四旋转元件选择性地连接至第七旋转元件。

此外，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分别是太阳轮、行星架和内齿圈；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分别是太阳轮、行星架和内齿圈；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分别是太阳轮、行星架和内齿圈；而第四行星齿轮组的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件分别是太阳轮、行星架和内齿圈。

根据本发明的示例性实施方案，通过依据六个控制元件对四个行星齿轮组(其是简单行星齿轮组)进行组合，而能够实现用于至少九个前进速度和一个倒车速度的挡位。

另外，换挡比的跨度是9.0或更大，从而将发动机的驱动效率最大化。

另外，在高效的多挡位化的换挡的情况下，保证了相邻挡位之间的级间比的均匀性，从而能够提高驾驶性能，例如换挡之前和之后的加速性能、发动机转速节律感等。

从本发明的示例性实施方案中获得或期望的效果将直接或暗示性地在下面的详细描述中进行描述。即，从本发明的示例性实施方案所期待的各种效果将在下面的详细描述中进行描述。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的特定原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1是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为显示在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控制元件所实现的各个挡位的操作图表。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。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、位置和形状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件。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被示出在附图中并描述如下。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可替选形式、修改形式、等同形式及其他实施方案。

下文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，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。

然而，与本描述无关的部分将被省略以清楚地描述本发明的示例性实施方案，贯穿整个说明书，相同或相似的构成元件将通过相同的附图标记指示。

在下面的描述中，将构成元件的名称分为第一、第二等，以便区别具有相同名称的构成元件，而这些名称并不必须受限于顺序。

图1是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，各同轴线地设置；输入轴IS；输出轴OS；八个旋转轴TM1至TM8，其直接连接第一行星齿轮组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；六个控制元件C1至C4和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间的协同工作而改变转速，并随后通过输出轴OS输出。

各个简单的行星齿轮组从发动机起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的次序设置。

输入轴IS为输入构件，来自发动机的曲轴的旋转动力通过扭矩变 换器而变换为扭矩，然后该扭矩被输入。

输出轴OS为输出构件，并且与输入轴IS同轴线地设置以将转速改变了的驱动动力通过差动装置而传递至驱动轴。

第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括旋转元件，所述旋转元件包括第一太阳轮S1(其是第一旋转元件N1)、第一行星架PC1(其是第二旋转元件N2)和第一内齿圈R1(其是第三旋转元件N3)，第一行星架PC1支撑第一小齿轮P1，第一小齿轮P1与第一太阳轮S1(其是第一旋转元件N1)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是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳轮S2(其是第四旋转元件N4)、第二行星架PC2(其是第五旋转元件N5)和第二内齿圈R2(其是第六旋转元件N6)，第二行星架PC2支撑第二小齿轮P2，第二小齿轮P2与第二太阳轮S2(其是第四旋转元件N4)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，并且包括第三太阳轮S3(其是第七旋转元件N7)、第三行星架PC3(其是第八旋转元件N8)和第三内齿圈R3(其是第九旋转元件N9)，第三行星架PC3支撑第三小齿轮P3，第三小齿轮P3与第三太阳轮S3(其是第七旋转元件N7)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是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四太阳轮S4(其是第十旋转元件N10)、第四行星架PC4(其是第十一旋转元件N11)和第四内齿圈R4(其是第十二旋转元件N12)，第四行星架PC4支撑第四小齿轮P4，第四小齿轮P4与第四太阳轮S4(其是第十旋转元件N10)外啮合，第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合。

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在保持总共八个旋转轴TM1至TM8的同时以这样的状态工作：第三旋转元件N3直接连接至第五旋转元件N5和第八旋转元件N8、第六旋转元件N6直接连接至第十旋转元件N10、且第九旋转元件N9直接连接至第十一旋转元件N11。

下面将描述八个旋转轴TM1至TM8的配置。

第一旋转轴TM1包括第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)。

第二旋转轴TM2包括第二旋转元件N2(第一行星架PC1)，并且直接连接至输入轴IS，从而持续作为输入元件工作。

第三旋转轴TM3包括第三旋转元件N3(第一内齿圈R1)、第五旋转元件N5(第二行星架PC2)以及第八旋转元件N8(第三行星架PC3)。

第四旋转轴TM4包括第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)，并且选择性地连接至第一旋转轴TM1，或者选择性地连接至变速器壳体H。

第五旋转轴TM5包括第六旋转元件N6(第二内齿圈R2)和第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)，并且选择性地连接至变速器壳体H。

第六旋转轴TM6包括第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)，并且选择性地连接至第二旋转轴TM2，或者选择性地连接至第四旋转轴TM4。

第七旋转轴TM7包括第九旋转元件N9(第三内齿圈R3)和第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)，并且直接连接至输出轴OS，从而持续作为输出元件工作。

第八旋转轴TM8包括第十二旋转元件N12(第四内齿圈R4)，并且选择性地连接至第二旋转轴TM2。

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TM8中的旋转轴选择性地彼此连接的地方。

另外，作为控制元件的两个制动器B1和B2设置在旋转轴TM1至TM8中的旋转轴选择性地连接至变速器壳体H的部分。

下面将描述设置六个控制元件C1至C4和B1至B2的位置。

第一离合器C1设置在第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6之间，使得第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6能够彼此选择性地结合为整体。

第二离合器C2设置在第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8之间，使得第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8能够彼此选择性地结合为整体。

第三离合器C3设置在第一旋转轴TM1与第四旋转轴TM4之间，使得第一旋转轴TM1与第四旋转轴TM4能够彼此选择性地结合为整体。

第四离合器C4设置在第四旋转轴TM4与第六旋转轴TM6之间，使得第四旋转轴TM4与第六旋转轴TM6能够彼此选择性地结合为整体。

第一制动器B1插置在第五旋转轴TM5与变速器壳体H之间，使得第五旋转轴TM5作为选择性固定元件工作。

第二制动器B2插置在第四旋转轴TM4与变速器壳体H之间，使得第四旋转轴TM4作为选择性固定元件工作。

如上所述的包括第一离合器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的控制元件可以是通过液压而摩擦联接的多片式液压摩擦联接单元。

图2为显示在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控制元件所实现的各个挡位的操作图表。

如图2所示，根据依据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系，在各个挡位下，通过操作三个控制元件而执行换挡操作。

在第一前进速度的挡位D1，同时操作第一离合器C1、第四离合器C4以及第一制动器B1。这就是说，在包括输入轴IS的第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6通过第一离合器C1的操作而彼此连接时，在第四旋转轴TM4与第六旋转轴TM6通过第四离合器C4的操作而彼此连接、第五旋转轴TM5通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经过第二旋转轴TM2输入，从而执行了对于第一前进速度的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第二前进速度的挡位D2，同时操作第三离合器C3、第四离合器C4以及第一制动器B1。这就是说，在第一旋转轴TM1与第四旋转轴TM4通过第三离合器C3的操作而彼此连接时，在第四旋转轴TM4与第六旋转轴TM6通过第四离合器C4的操作而彼此连接、第五旋转轴TM5通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经过第二旋转轴TM2输入，从而执行了对于第二前进速度的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第三前进速度的挡位D3，同时操作第一离合器C1、第三离合器C3以及第一制动器B1。这就是说，在第二旋转轴TM2与第六旋转 轴TM6通过第一离合器C1的操作而彼此连接时，在第一旋转轴TM1与第四旋转轴TM4通过第三离合器C3的操作而彼此连接、第五旋转轴TM5通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经过第二旋转轴TM2输入，从而执行了对于第三前进速度的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第四前进速度的挡位D4，同时操作第一离合器C1、第二离合器C2以及第一制动器B1。这就是说，在第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6通过第一离合器C1的操作而彼此连接时，在第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8通过第二离合器C2的操作而彼此连接、第五旋转轴TM5通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经过第二旋转轴TM2输入，从而执行了对于第四前进速度的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第五前进速度的挡位D5，同时操作第一离合器C1、第二离合器C2以及第三离合器C3。这就是说，第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6通过第一离合器C1的操作而彼此连接，第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8通过第二离合器C2的操作而彼此连接，而第一旋转轴TM1和第四旋转轴TM4通过第三离合器C3的操作而彼此连接，使得第一行星齿轮组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直接连接，从而执行了对于第五前进速度的换挡操作，在该挡位下，输入的动力原样输出。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第六前进速度的挡位D6，同时操作第一离合器C1、第二离合器C2以及第二制动器B2。这就是说，在第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6通过第一离合器C1的操作而彼此连接时，在第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8通过第二离合器C2的操作而彼此连接、第四旋转轴TM4通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经过第二旋转轴TM2输入，从而执行了对于第六前进速度的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第七前进速度的挡位D7，同时操作第二离合器C2、第三离合器C3以及第二制动器B2。这就是说，在第二旋转轴TM2与第八旋转轴TM8通过第二离合器C2的操作而彼此连接时，在第一旋转轴TM1 与第四旋转轴TM4通过第三离合器C3的操作而彼此连接、第四旋转轴TM4通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经过第二旋转轴TM2输入，从而执行了对于第七前进速度的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第八前进速度的挡位D8，同时操作第一离合器C1、第三离合器C3以及第二制动器B2。这就是说，在第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6通过第一离合器C1的操作而彼此连接时，在第一旋转轴TM1与第四旋转轴TM4通过第三离合器C3的操作而彼此连接、第四旋转轴TM4通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经过第二旋转轴TM2输入，从而执行了对于第八前进速度的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在第九前进速度的挡位D9，同时操作第三离合器C3、第四离合器C4以及第二制动器B2。这就是说，在第一旋转轴TM1与第四旋转轴TM4通过第三离合器C3的操作而彼此连接时，在第四旋转轴TM4与第六旋转轴TM6通过第四离合器C4的操作而彼此连接、第四旋转轴TM4通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经过第二旋转轴TM2输入，从而执行了对于第九前进速度的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

在倒车挡位REV，同时操作第一离合器C1、第一制动器B1以及第二制动器B2。这就是说，在第二旋转轴TM2与第六旋转轴TM6通过第一离合器C1的操作而彼此连接、第五旋转轴TM5通过第一制动器B1的操作而作为固定元件工作、第四旋转轴TM4通过第二制动器B2的操作而作为固定元件工作的状态下，动力经由第二旋转轴TM2传递，执行了倒车挡位的换挡操作。由此，动力经过包括第七旋转轴TM7的输出轴OS输出。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系通过使用四个离合器C1、C2、C3和C4和两个制动器B1和B2来操作和控制四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4，而能够实现至少九个前进速度挡位和一个倒车挡位。

另外，在确保了均匀性的同时，除了6/7前进挡位和8/9前进挡位之外，所有的相邻挡位之间的级间比是1.2或更大，由此提高了驾驶性 能，例如换挡操作之前和之后的加速性能以及发动机转速的节律感。

另外，换挡比的跨度是9.0或更大，从而使发动机的驱动效率最大化。

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。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。