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12月2日提交的韩国专利申请第10-2015-0170986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。

背景技术：

近期油价的上涨，导致了改善车辆燃料消耗的激烈竞争。

对此，对于发动机已经进行了通过所谓小型化而实现重量减小、改善燃料消耗的研究，而对自动变速器已经进行了通过实现更多挡位而同时获得更好的可驾驶性和燃料消耗的研究。

为了让自动变速器实现更多的挡位，部件数量一般会增加，而这会使得可安装性、生产成本、重量和/或动力流效率变差。

因此，为了最大化地改善具有更多挡位的自动变速器的燃料效率，重要的是，通过更少量的部件得到更好的效率。

在这方面，近期已经出现了八速自动变速器，而且，用于能够实现更多挡位的自动变速器的行星齿轮系也在研发之中。

考虑到近期研发出来的八速自动变速器的传动比跨度一般在6.5到7.5之间，燃料消耗的改善并不很大。

对于传动比跨度的水平大于9.0的八速自动变速器，将相邻挡位之间的级比维持成线性较困难，而这会导致发动机的驱动效率和车辆的可驾驶性变差。

从而，正在研究开发具有九个或更多速度的高效自动变速器。

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一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其益处在于，通过最小的复杂度，实现至少九个前进速度和至少一个倒车速度，提高传动比跨度，从而改进动力传递性能和燃料消耗，并且实现线性的挡位级比。

根据一个实施方案的示例性行星齿轮组包括：

输入轴，其用于接收发动机扭矩；输出轴，其用于输出经切换的扭矩；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，其用于将旋转元件选择性地互连。

输入轴可以持续连接至第三旋转元件，

输出轴可以持续连接至第十一旋转元件，

第一旋转元件可以持续连接至第四旋转元件，

第二旋转元件可以持续连接至第八旋转元件和第十二旋转元件，

第五旋转元件可以持续连接至第十旋转元件。第六旋转元件可以持续连接至第七旋转元件。

第一旋转元件能够选择性地连接至第十一旋转元件。第二旋转元件能够选择性地连接至第三旋转元件。第六旋转元件能够选择性地连接至第九旋转元件。第五旋转元件能够选择性地连接至变速器壳体。第六旋转元件能够选择性地连接至变速器壳体。第九旋转元件能够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行星齿轮组的太阳轮、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可以分别是第二行星齿轮组的太阳轮、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可以分别是第三行星齿轮组的太 阳轮、行星架和内齿圈。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可以分别是第四行星齿轮组的太阳轮、行星架和内齿圈。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以通过控制六个控制元件来操作作为简单的行星齿轮组的四个行星齿轮组，从而可以实现至少九个前进速度和至少一个倒车速度。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以实现大于8.7的传动比跨度，从而最大化驱动发动机的效率。

另外，在高效进行多挡位换挡的同时，保证了挡位的级比的线性，确保了挡位的级比的线性，从而能够提高可驾驶性，例如换挡之前和之后的加速性能、发动机转速节律感等。

此外，可以从本发明的示例性实施方案中获得或推测出的效果直接或暗示性地由下面的详细说明所描述。即，从本发明的示例性实施方案中推测出的各种效果将由下面的详细说明所描述。

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示意图。

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系在各个挡位下的各个控制元件的操作表。

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，在附图的多幅附图中，附图标记指本发明的相同的或等同的部件。

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。

应当认为，附图和说明书实质上是示意性的，而不是限制性的，而且在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。

在下面的描述中，将部件的名称分为第一、第二等是因为部件的名称彼此相同而将名字分开，对其顺序并没有进行特定的限制。

图1是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本发明的示例性示例性实施方案的行星齿轮系包括布置在相同的轴线上的第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4；输入轴IS；输出轴OS；用于将第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的旋转元件互连的七个连接构件TM1至TM7；六个控制元件C1至C3和B1至B3；以及变速器壳体H。

从输入轴IS输入的扭矩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间的协同工作而进行切换，从而经过输出轴OS输出。

简单的行星齿轮组从发动机侧按照第一行星齿轮组、第三行星齿轮组、第二行星齿轮组和第四行星齿轮组(PG1、PG3、PG2、PG4)的顺序进行设置。

输入轴IS为输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩变换器而变换扭矩之后输入到输入轴IS。

输出轴OS是输出构件，其设置在与输入轴IS相同的轴线上，并且经由差动装置将经切换的扭矩传递到驱动轴。

第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳轮S1、第一行星架PC1和第一内齿圈R1，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外啮合，第一内齿圈R1与第一小齿轮P1内啮合。第一太阳轮S1充当第一旋转元件N1，第一行星架PC1充当第二旋转元件N2，第一内齿圈R1充当第三旋转元件N3。

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、第二行星架PC2和第二内齿圈R2，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外啮合，第二内齿圈R2与第二小齿轮P2内啮合。第二太阳轮S2充当第四旋转元件N4，第二行星架PC2充当第五旋转元件N5，第二内齿圈R2充当第六旋转元件N6。

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、第三行星架PC3和第三内齿圈R3，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外啮合，第三内齿圈R3与第三小齿轮P3内啮合。第三太阳轮S3充当第七旋转元件N7，第三行星架PC3充当第八旋转元件N8，第三内齿圈R3充当第九旋转元件N9。

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、第四行星架PC4和第四内齿圈R4，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外啮合，第四内齿圈R4与第四小齿轮P4内啮合。第四太阳轮S4充当第十旋转元件N10，第四行星架PC4充当第十一旋转元件N11，第四内齿圈R4充当第十二旋转元件N12。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的布置中，通过七个连接构件TM1至TM7，第一旋转元件N1直接连接至第七旋转元件N7，第二旋转元件N2直接连接至第五旋转元件N5和第十二旋转元件N12，第四旋转元件N4直接连接至第九旋转元件N9，第八旋转元件N8直接连接至第十旋转元件N10。

七个连接构件TM1至TM7的布置如下。

第一连接构件TM1连接至第一旋转元件N1(第一太阳轮S1)以及第四旋转元件N4(第二太阳轮S2)。

第二连接构件TM2连接至第二旋转元件N2(第一行星架PC1)、 第八旋转元件N8(第三行星架PC3)以及第十二旋转元件N12(第四内齿圈R4)。

第三连接构件TM3连接至第三旋转元件N3(第一内齿圈R1)，直接连接至输入轴IS，从而持续充当输入元件，并且能够选择性地连接至第二连接构件TM2。

第四连接构件TM4连接至第五旋转元件N5(第二行星架PC2)以及第十旋转元件N10(第四太阳轮S4)，并且能够选择性地连接至变速器壳体H从而充当选择性固定元件。

第五连接构件TM5连接至第六旋转元件N6(第二内齿圈R2)以及第七旋转元件N7(第三太阳轮S3)，并且能够选择性地连接至变速器壳体H从而充当选择性固定元件。

第六连接构件TM6连接至第九旋转元件N9(第三内齿圈R3)，能够选择性地连接至变速器壳体H从而充当选择性固定元件，并且能够选择性地连接至第五连接构件TM5。

第七连接构件TM7连接至第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)，能够选择性地连接至第一连接构件TM1，并且直接连接至输出轴OS从而持续充当输出元件。

连接构件TM1至TM7可以通过控制元件中的三个离合器C1、C2和C3而彼此选择性地互连。

连接构件TM1至TM7可以通过控制元件中的三个制动器B1、B2和B3而能够与变速器壳体H选择性地连接。

六个控制元件C1至C3和B1至B3的布置如下。

第一离合器C1布置在第一连接构件TM1与第七连接构件TM7之间，使得第一连接构件TM1与第七连接构件TM7可以选择性地成为一体。

第二离合器C2布置在第二连接构件TM2与第三连接构件TM3之间，使得第二连接构件TM2与第三连接构件TM3可以选择性地成为一体。

第三离合器C3布置在第五连接构件TM5与第六连接构件TM6之间，使得第五连接构件TM5与第六连接构件TM6可以选择性地成为一体。

第一制动器B1布置在第四连接构件TM4与变速器壳体H之间，使得第四连接构件TM4可以选择性地充当固定元件。

第二制动器B2布置在第五连接构件TM5与变速器壳体H之间，使得第五连接构件TM5可以选择性地充当固定元件。

第三制动器B3布置在第六连接构件TM6与变速器壳体H之间，使得第六连接构件TM6可以选择性地充当固定元件。

控制元件第一、第二和第三离合器C1、C2和C3以及第一、第二和第三制动器B1、B2和B3可以由通过液压摩擦接合的多片液压摩擦装置实现。

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系在各个挡位下的各个控制元件的操作表。

如图2所示，根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两个控制元件而进行变速。

在第一前进速度D1，同时操作第一制动器B1以及第三制动器B3。从而，输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，第四连接构件TM4以及第六连接构件TM6通过第一制动器B1以及第三制动器B3的操作而同时充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现第一前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

在第二前进速度D2，同时操作第三离合器C3以及第一制动器B1。从而，输入轴IS的扭矩输入到第三连接构件TM3，第五连接构件TM5通过第三离合器C3的操作而与第六连接构件TM6成为一体。另外，第四连接构件TM4通过第一制动器B1的操作而充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现第二前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

在第三前进速度D3，同时操作第一制动器B1以及第二制动器B2。从而，输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，第四连接构件TM4以及第五连接构件TM5通过第一制动器B1以及第二制动器B2的操作而同时充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现第三前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

在第四前进速度D4，同时操作第一离合器C1以及第一制动器B1。从而，输入轴IS的扭矩输入到第三连接构件TM3，第一连接构件TM1通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7成为一体。另外，第四连接构件TM4通过第一制动器B1的操作而充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现第四前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

在第五前进速度D5，同时操作第一离合器C1以及第二制动器B2。从而，输入轴IS的扭矩输入到第三连接构件TM3，第一连接构件TM1通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7成为一体。另外，第五连接构件TM5通过第二制动器B2的操作而充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现第五前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

在第六前进速度D6，同时操作第二离合器C2以及第二制动器B2。从而，输入轴IS的扭矩输入到第三连接构件TM3，第二连接构件TM2通过第二离合器C2的操作而与第三连接构件TM3成为一体。另外，第五连接构件TM5通过第二制动器B2的操作而充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现第六前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

在第七前进速度D7，同时操作第一制动器C1以及第二制动器C2。从而，输入轴IS的扭矩输入到第三连接构件TM3，第一行星齿轮组PG1通过第二离合器C2的操作而成为一体。另外，第一连接构件TM1通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7成为一体，从而实现第七前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出所输入的扭矩。

在第八前进速度D8，同时操作第二离合器C2以及第三制动器B3。从而，输入轴IS的扭矩输入到第三连接构件TM3，第二连接构件TM2通过第二离合器C2的操作而与第三连接构件TM3成为一体。另外，第六连接构件TM6通过第三制动器B3的操作而充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现第八前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

在第九前进速度D9，同时操作第一离合器C1以及第三制动器B3。 从而，输入轴IS的扭矩输入到第三连接构件TM3，第一连接构件TM1通过第一离合器C1的操作而与第七连接构件TM7成为一体。另外，第六连接构件TM6通过第三制动器B3的操作而充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现第九前进速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

在倒车速度REV，同时操作第二制动器B2以及第三制动器B3。从而，输入轴IS的扭矩输入至第三连接构件TM3，第五连接构件TM5以及第六连接构件TM6通过第二制动器B2以及第三制动器B3的操作而同时充当固定元件，从而通过各个连接构件的协同工作而实现倒车速度，并且经由连接至第七连接构件TM7的输出轴OS输出经切换的扭矩。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系通过控制三个离合器C1、C2和C3以及三个制动器B1、B2和B3来操作四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4从而可以实现九个前进速度和一个倒车速度。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以实现大于8.7的传动比跨度，从而最大化驱动发动机的效率。

另外，在高效进行多挡位换挡的同时，保证了挡位的级比的线性，从而能够提高可驾驶性，例如换挡之前和之后的加速性能、发动机转速节律感等。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”是用于参考图中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。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的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形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。