用于车辆自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器，并且更具体地，本发明涉及用于车辆自动变速器的行星齿轮系，其使复杂性最小化，实现至少十个前进速度，改善由于多个档位导致的动力输送性能和燃料消耗、以及通过利用发动机的低转速改善车辆的驱动稳定性。

背景技术：

通常，在自动变速器领域中，获得较高的变速档位数目是一种使燃料消耗和驱动效率最大化并已经研究用于降低车辆燃料消耗的技术。具体地，关于发动机的研究已经进行以降低车辆重量且改善燃料效率，并从而降低燃料消耗。进一步关于自动变速器的研究已经进行以通过获得较高的档位数目来同时改善驾驶性能和燃料消耗。

例如，为了获得更多用于自动变速器的档位，部件的数目，尤其是行星齿轮组的数目典型地增加，并且可安装性、生产成本、重量和/或根据变速器总长度的动力流效率增加。因此，为了最大限度地改善具有更多档位的自动变速器的燃料消耗，改善的效率必须包括较少的部件数目。近期，已经引进八速自动变速器，并持续地需要能够支持更多档位的自动变速器的行星齿轮系。

然而，大多数的普通自动变速器具有八个以上速度，并且典型地自动变速器包括三到四个行星齿轮组和五到六个控制元件(例如，摩擦元件)。换言之，总长度增加，这使其具有包括可安装性恶化在内的弊端。结果，已经采用行星齿轮组在行星齿轮组上的多行结构(multiplerowsstructure)，或者换言之，已经替代湿式控制元件应用犬牙式离合器。然而，可应用的结构有限，并且换挡感觉通过犬牙式离合器的应用而恶化。

在本节中，以上公开的信息仅用于提高对本发明背景的理解，并因此可包含不构成在这个国家对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供一种用于车辆自动变速器的行星齿轮系，其具有至少十个前进速度和至少一个倒档速度的档位，并减少部件的数目、通过自动变速器的多个档位改善动力输送性能和燃料消耗，并且通过利用发动机的较低转速改善车辆的驱动稳定性。

根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可包括配置成以接收发动机扭矩的输入轴、配置成以输出经变换的扭矩的输出轴、具有第一、第二和第三旋转元件的第一行星齿轮组、具有第四、第五和第六旋转元件的第二行星齿轮组、具有第七、第八和第九旋转元件的第三行星齿轮组、具有第十、第十一和第十二旋转元件的第四行星齿轮组、与第一旋转元件连接并直接联接到变速器壳体的第一轴、互连第二旋转元件和第四旋转元件并直接联接到输入轴的第二轴、互连第三旋转元件和第十旋转元件的第三轴。进一步地，本发明可包括与第五旋转元件连接的第四轴、与第六旋转元件连接的第五轴、互连第七旋转元件和第十一旋转元件并直接联接到输出轴的第六轴、联接到第八旋转元件并选择性地分别联接第四轴和第五轴的第七轴、与第九旋转元件连接并选择性地联接到第五轴的第八轴，以及与第十二旋转元件连接并选择性地分别联接到第四轴和第八轴的第九轴。所述第四轴可选择性地联接到所述变速器壳体。

第一行星齿轮组的第一、第二和第三旋转元件可分别为所述第一行星齿轮组的第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮。第二行星齿轮组的第四、第五和第六旋转元件可分别为所述第二行星齿轮组的第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮。第三行星齿轮组的第七、第八和第九旋转元件可分别为所述第三行星齿轮组的第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮。第四行星齿轮组的第十、第十一和第十二旋转元件可分别为所述第四行星齿轮组的第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可包括选择性地联接到第四轴和第七轴的第一离合器、选择性地联接到第四轴和第九轴的第二离合器、选择性地联接到第五轴和第七轴的第三离合器、选择性地联接到第五轴和第八轴的第四离合器、选择性地联接到第八轴和第九轴的第五离合器，以及选择性地联接到第四轴和变速器壳体的第一制动器。

根据本发明的示例性实施例，可通过简单行星齿轮组的四个行星齿轮组和六个控制元件的组合实现至少十个前进速度和至少一个倒档速度的档位。此外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可配置成由于自动变速器的多个档位而产生适合于发动机转速的档位，并可通过利用发动机的低转速改善车辆的驱动稳定性。进一步地，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可通过自动变速器的多个档位使发动机驱动效率最大化并可改善动力输送性能和燃料消耗。

进一步地，在以下详细描述中直接地或暗示地描述可从本发明的示例性实施例获得的或期望的效果。即，将在以下详细描述中描述从本发明的示例性实施例期望的各种效果。

附图说明

本发明的以上和其他目的、特征以及其他优点将从以下结合附图的详细描述中被更清楚地理解，在附图中：

图1是根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的示例性示意图；以及

图2是用于根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系中相应档位处的相应控制元件的示例性操作图。

附图标记说明

b1第一制动器

c1第一离合器

c2第二离合器

c3第三离合器

c4第四离合器

c5第五离合器

pg1第一行星齿轮组

pg2第二行星齿轮组

pg3第三行星齿轮组

pg4第四行星齿轮组

s1第一太阳齿轮

s2第二太阳齿轮

s3第三太阳齿轮

s4第四太阳齿轮

pc1第一行星架(planetcarrier)

pc2第二行星架

pc3第三行星架

pc4第四行星架

r1第一环形齿轮

r2第二环形齿轮

r3第三环形齿轮

r4第四环形齿轮

is输入轴

os输出轴

tm1第一轴

tm2第二轴

tm3第三轴

tm4第四轴

tm5第五轴

tm6第六轴

tm7第七轴

tm8第八轴

tm9第九轴

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。附图和说明书被认为在本质上是说明性的，而非限制性的，并且贯穿整个说明书，相同的附图标记表示相同的元件。在下面的描述中，将部件的名称划分为第一、第二等是为了划分名称，因为部件的名称彼此相同，并不特别限制其中的顺序。

尽管将结合示例性实施例描述本发明，但应当理解，本说明书非旨在将本发明受限于那些示例性实施例。而相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施例，而且覆盖可被包括在如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代、修改、等效替换和其他示例性实施例。

本文所使用的术语仅为了描述具体实施例的目的，而非旨在限制本发明。如本文所使用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文另外明确指明。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。例如，为了清晰地描述本发明，未示出不相关的部分并且，为清楚起见，层和区域的厚度被夸大。进一步地，当层被规定在另一层或基底上时，所述层可以直接地在另一层或基底上，或其可设置在其间的第三层。

应当理解，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、卡车、各种商业车辆的乘用车，包括各种轮船和舰船的船只、飞行器等，并且包括混合功率车辆、电动车辆、燃烧插电式混合功率电动车辆、氢功率车辆，以及其他替代燃料车辆(例如，从非石油资源获得的燃料)

图1是根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的示例性示意图。参考图1，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可包括布置在相同轴线上的第一、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，互连第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件的九个轴tm1到tm9，作为控制元件的五个离合器c1到c5和一个制动器b1，以及变速器壳体h。

可通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的协同操作变换从输入轴is输入的扭矩，并可随即配置成通过输出轴os输出。可以从发动机侧起以第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的顺序，布置简单行星齿轮组。输入轴is可以为输入构件，并且来自发动机曲轴的扭矩在由扭矩转换器扭矩转换后，可配置成输入至输入轴is。输出轴os可以为输出构件并可布置在与输入轴is相同的轴线上，并且可配置成通过差动装置将变换的扭矩输送到驱动轴。

第一行星齿轮组pg1可以是双小齿轮(doublepinion)行星齿轮组并可包括第一太阳齿轮s1、配置成支撑与第一太阳齿轮s1外部啮合的第一小齿轮p1的第一行星架pc1，以及可配置成与第一小齿轮p1内部啮合的第一环形齿轮r1。第一太阳齿轮s1可操作为第一旋转元件n1，第一行星架pc1可配置成为第二旋转元件n2，并且第一环形齿轮r1可配置成为第三旋转元件n3。第二行星齿轮组pg2可以为单小齿轮(singlepinion)行星齿轮组并可包括第二太阳齿轮s2、支撑与第二太阳齿轮s2外部啮合的第二小齿轮p2的第二行星架pc2，以及可配置成与第二小齿轮p2内部啮合的第二环形齿轮r2。第二太阳齿轮s2可配置成作为第四旋转元件n4操作，第二行星架pc2可配置成作为第五旋转元件n5操作，以及第二环形齿轮r2可配置成作为第六旋转元件n6操作。

第三行星齿轮组pg3可以是单小齿轮行星齿轮组，并可包括第三太阳齿轮s3、支撑与第三太阳齿轮s3外部啮合的第三小齿轮p3的第三行星架pc3，以及可配置成与第三小齿轮p3内部啮合的第三环形齿轮r3。所述第三太阳齿轮s3可配置成为第七旋转元件n7，第三行星架pc3可配置成为第八旋转元件n8，第三环形齿轮r3可配置成为第九旋转元件n9。第四行星齿轮组pg4可以是单小齿轮行星齿轮组，并可包括第四太阳齿轮s4、支撑与第四太阳齿轮s4外部啮合的的第四小齿轮p4的第四行星架pc4，以及可配置成与第四小齿轮p4内部啮合的第四环形齿轮r4。第四太阳齿轮s4可配置成为第十旋转元件n10，第四行星架pc4可配置成为第十一旋转元件n11，以及第四环形齿轮r4可配置成为第十二旋转元件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，第二旋转元件n2可直接联接到第四旋转元件n4，第三旋转元件n3可直接与第十旋转元件n10联接，第七旋转元件n7可通过九个轴tm1到tm9直接与第十一旋转元件n11连接。九个轴tm1到tm9可如以下布置。九个轴tm1到tm9的每个轴可以是互连输入轴和输出轴以及行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件的旋转构件，或可以是固定到变速器壳体h的固定构件。

第一轴tm1可配置成互连第一旋转元件n1(例如，第一太阳齿轮s1)，并可直接联接到变速器壳体h，以作为固定元件操作。第二轴tm2可直接联接第二旋转元件n2(例如，第一行星架pc1)和第四旋转元件n4(例如，第二环形齿轮r2)，并可直接联接到输入轴is，以作为输入元件操作。第三轴tm3可直接与第三旋转元件n3(例如，第一环形齿轮r1)和第十旋转元件n10(例如，第四太阳齿轮s4)联接。第四轴tm4可与第五旋转元件n5(例如，第二行星架pc2)联接，并可选择性地联接到变速器壳体h，从而充当选择性的固定元件。

第五轴tm5可联接到第六旋转元件n6(例如，第二环形齿轮r2)。第六轴tm6可直接联接第七旋转元件n7(例如，第三太阳齿轮s3)和第十一旋转元件(例如，第四行星架pc4)，并可直接联接到输出轴os，且可配置成作为输出元件操作。第七轴tm7可联接到第八旋转元件n8(例如，第三行星架pc3)，并可分别选择性地分别联接到第四轴tm4和第五轴tm5。第八轴tm8可联接到第九旋转元件n9(例如，第三环形齿轮r3)，并可选择性地联接到第五轴tm5。第九轴tm9可联接到第十二旋转元件n12(例如，第四环形齿轮r4)，并可选择性地分别联接到第四轴tm4和第八轴tm8。

九个轴tm1到tm9、输入轴is和输出轴os可通过五个离合器c1、c2、c3、c4和c5这些控制元件选择性地彼此互连。轴tm1到tm9可通过一个制动器b1这控制元件选择性地与变速器壳体h连接。

五个离合器c1到c5和一个制动器b1可如以下布置。第一离合器c1可置于第四轴tm4和第七轴tm7之间，以选择性地联接第四轴tm4和第七轴tm7，用于动力输送。第二离合器c2可置于第四轴tm4和第九轴tm9之间，以选择性地联接第四轴tm4和第九轴tm9，用于动力输送。第三离合器c3可置于第五轴tm5和第七轴tm7之间，以选择性地联接第五轴tm5和第七轴tm7，用于动力输送。第四离合器c4可置于第五轴tm5和第八轴tm8之间，以选择性地联接第五轴tm5和第八轴tm8，用于动力输送。第五离合器c5可置于第八轴tm8和第九轴tm9之间，以选择性地联接第八轴tm8和第九轴tm9，用于动力输送。

第一制动器b1可置于第四轴tm4和变速器壳体h之间，并可配置成通过将第四轴tm4选择性地联接到变速器壳体h操作固定元件。第一、第二、第三、第四和第五离合器c1、c2、c3、c4和c5和第一制动器b1这些控制元件可被实现为多片式液压摩擦装置，其可配置成通过液压摩擦地接合。

图2是用于根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系中相应档位处的相应控制元件的示例性操作图。参考图2，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可通过在相应档位的第一、第二、第三、第四和第五离合器c1、c2、c3、c4和c5和第一制动器b1之中的三个控制元件的操作，提供十个前进速度和一个倒档速度。

在前进的第一速度档位d1中，可同时操作第四和第五离合器c4和c5以及第一制动器b1。因此，第五轴tm5可通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8互连。第八轴tm8可通过第五离合器c5的操作与第九轴tm9互连。换言之，输入轴is的扭矩可配置成被输入到第二轴tm2，并且第一轴tm1可直接与变速器壳体h连接，并可配置成作为固定元件操作。第四轴tm4可配置成通过第一制动器b1的操作作为固定元件操作。因此，可生成前进的第一速度，并且变换的扭矩可以通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进的第二速度档位d2中，可同时操作第一和第五离合器c1和c5以及第一制动器b1。因此，第四轴tm4可通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7互连。第八轴tm8可通过第五离合器c5的操作与第九轴tm9互连。当输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2时，第一轴tm1可直接与变速器壳体h连接，并可配置成作为固定元件操作，并且第四轴tm4可配置成通过第一制动器b1的操作作为固定元件操作。因此，前进的第二速度和变换的扭矩可配置成通过联接到第六轴tm6的输出轴os输出。

具体地，在前进的第三速度档位d3中，可同时操作第一和第二离合器c1和c2以及第一制动器b1。例如，第四轴tm4可通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7互连。第四轴tm4可通过第二离合器c2的操作与第九轴tm9互连。输入轴is的扭矩可输入到第二轴tm2，并且第一轴tm1可直接联接到变速器壳体h，并可配置成作为固定元件操作，并且第四轴tm4可配置成通过第一制动器b1的操作作为固定元件操作。因此，前进的第三速度和变换的扭矩可以通过联接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在前进的第四速度档位d4中，可同时操作第一和第四离合器c1和c4以及第一制动器b1。例如，第四轴tm4可通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7互连。第五轴tm5可通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8互连。具体地，输入轴is的扭矩可输入到第二轴tm2，并且第一轴tm1可直接联接到变速器壳体h并可配置成作为固定元件操作。进一步地，第四轴tm4可配置成通过第一制动器b1的操作作为固定元件操作，从而实现前进的第四速度并可配置成以通过联接到第六轴tm6的输出轴os输出变换的扭矩。

在前进的第五速度档位d5中，可同时操作第一、第二和第四离合器c1、c2和c4。因此，第四轴tm4可通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7互连。第四轴tm4可通过第二离合器c2的操作与第九轴tm9互连。第五轴tm5可通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8互连。当输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2时，第一轴tm1可直接联接到变速器壳体h并可配置成作为固定元件操作。因此，前进的第五速度和变换的扭矩可以通过联接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在前进的第六速度档位d6中，可同时操作第一、第四和第五离合器c1、c4和c5。结果，第四轴tm4可通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7互连。第五轴tm5可通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8互连。第八轴tm8可通过第五离合器c5的操作与第九轴tm9互连。当输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2时，第一轴tm1可直接联接到变速器壳体h并可配置成作为固定元件操作，并且可配置成操作前进的第六速度，并且可进一步地配置成通过联接到第六轴tm6的输出轴os输出变换的扭矩。

在前进的第七速度档位d7中，可同时操作第一、第三和第四离合器c1、c3和c4。结果，第四轴tm4可通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7互连。第五轴tm5可通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7互连。第五轴tm5可通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8互连。具体地，第二和第三行星齿轮组pg2和pg3可配置成一体地旋转，并且通过第二轴tm2输入的扭矩可以作为输入输出。第一轴tm1可直接联接到变速器壳体h并可配置成作为固定元件操作，从而形成前进的第七速度并可配置成输出所输入的扭矩到与第六轴tm6连接的输出轴os。

在前进的第八速度档位d8中，可同时操作第一、第二和第三离合器c1、c2和c3。结果，第四轴tm4可通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7互连。第四轴tm4可通过第二离合器c2的操作与第九轴tm9互连。第五轴tm5可通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7互连。当输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2时，第一轴tm1与变速器壳体h直接连接，作为固定元件操作，从而实现前进的第八速度，并且与第六轴tm6连接的输出轴os可配置成输出变换的扭矩。

在前进的第九速度档位d9中，可同时操作第二、第三和第四离合器c2、c3和c4。结果，第四轴tm4可通过第二离合器c2的操作与第九轴tm9互连。第五轴tm5可通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7互连。第五轴tm5可通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8互连。当输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2时，第一轴tm1可直接联接到变速器壳体h并可配置成作为固定元件操作，并且可配置成操作前进的第九速度。进一步地，联接到第六轴tm6的输出轴os可配置成输出变换的扭矩。

在前进的第十速度档位d10中，可同时操作第三、第四和第五离合器c3、c4和c5。结果，第五轴tm5可通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7互连。第五轴tm5可通过第四离合器c4与第八轴tm8互连。第八轴tm8可通过第五离合器c5的操作与第九轴tm9互连。当输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2时，第一轴tm1可直接联接到变速器壳体h并可配置成作为固定元件操作，并可配置成操作前进的第十速度，并且联接到第六轴tm6的输出轴os可配置成输出变换的扭矩。

在倒档速度rev中，可同时操作第三和第四离合器c3和c4以及第一制动器b1。结果，第五轴tm5可通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7互连。第五轴tm5可通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8互连。当输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2时，第一轴tm1可直接联接到变速器壳体h并可配置成作为固定元件操作，并且第四轴tm4可配置成通过第一制动器b1的操作作为固定元件操作，从而实现倒档速度，并通过配置成输出变换的扭矩的联接到第六轴tm6的输出轴os输出变换的扭矩。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可配置成操作由四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的操作形成的至少十个前进速度和至少一个倒档速度，所述四个行星齿轮组可配置成被五个离合器c1、c2、c3、c4和c5以及一个制动器b1控制。此外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可配置成由于自动变速器的多个档位操作适应于发动机旋转速度的档位，并可通过利用发动机的低转速改善车辆的驱动稳定性。进一步地，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可通过自动变速器的多个档位使发动机驱动效率最大化，并可改善动力输送性能和燃料消耗。

尽管已经结合目前为认为是示例性实施例描述本发明，但应当理解，本发明不受限于所公开的示例性实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。