用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

相关申请的引证

本申请要求于2016年3月16日提交的韩国专利申请10-2016-0031671号的优先权，通过引证将其全部内容结合于此以用于所有目的。

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体地，本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过使用最少数量的组成元件实现九个前进速度级而改进了动力传递性能且减少了燃料消耗。

背景技术：

为改善燃料消耗和实现更好的驾驶性能，已在实现自动变速器的更多变速档位级(shift-stage)方面进行了研究，并且最近油价上涨也引发了改善车辆燃料消耗的强烈竞争。

在这种意义上讲，已对发动机进行研究以通过所谓的缩小尺寸来实现重量减少并改善燃料消耗，并且已对自动变速器进行研究，以通过实现更多变速档位级同时提供更好的驾驶性能和改善的燃料消耗。

然而，为了实现自动变速器的更多变速档位级，通常要增加部件的数量，这可能使可安装性和/或功率流效率劣化并且可能增加生产成本和重量。

因此，为了最大限度地改善具有更多变速档位级的自动变速器的燃料消耗，通过较少数量的部件获得更好的效率是重要的。

在这方面，最近已引入八速自动变速器，并且实现更多变速档位级的自动变速器的行星齿轮系也正处于研究中。

八个以上变速档位级的自动变速器通常包括三个至四个行星齿轮组和五个至六个控制元件(摩擦元件)，并且可能容易变得过于冗长，因此使可安装性劣化。

在这方面，有时尝试平行布置行星齿轮组或者采用爪形离合器代替湿式控制元件。然而，这样的布置可能不会得到广泛适用，并且使用爪形离合器可能容易使换档感觉劣化。

在本发明部分的该背景部分中公开的信息仅用于增强对本发明的整体背景的理解并且不得被视为承认或任何形式地暗示该信息构成对于本领域技术人员而言已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有以下优点：通过最少数量的部件获得具有至少九个前进速度和至少一个倒档速度的变速档位级，通过自动变速器的多个级提高动力传递性能并改善燃料消耗，且通过利用发动机的低转速提高车辆的驾驶稳定性。

根据本发明的各个方面，所要求保护的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，用于接收发动机扭矩；输出轴，用于输出变换的扭矩；第一行星齿轮组，包括第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件、以及第六旋转元件；第三行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件、以及第九旋转元件；第四行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件、以及第十二旋转元件；第一轴，将第一旋转元件、第六旋转元件、以及第十一旋转元件相互连接；以及第二轴，将第二旋转元件、第四旋转元件以及第七旋转元件相互连接，并且直接与输入轴连接；第三轴，与第三旋转元件连接；第四轴，与第五旋转元件连接；第五轴，与第八旋转元件连接，并且选择性地与第四轴连接；第六轴，与第九旋转元件连接并且选择性地与第四轴连接；第七轴，与第十旋转元件连接，并且选择性地与第六轴连接；以及第八轴，与第十二旋转元件连接，直接与输出轴连接，并选择性地与第五轴连接。

第一轴和第三轴选择性地与变速器壳体连接。

第一旋转元件、第二旋转元件、以及第三旋转元件可以分别是第一太阳轮、第一行星架、以及第一环形齿轮，第四旋转元件、第五旋转元件、以及第六旋转元件可以分别是第二太阳轮、第二行星架、以及第二环形齿轮，第七旋转元件、第八旋转元件、以及第九旋转元件可以分别是第三太阳轮、第三行星架、以及第三环形齿轮，并且第十旋转元件、第十一旋转元件、以及第十二旋转元件可以分别是第四太阳轮、第四行星架、以及第四环形齿轮。

行星齿轮系可以进一步包括选择性地连接第五轴和第八轴的第一离合器，选择性地连接第四轴和第五轴的第二离合器，选择性地连接第四轴和第六轴的第三离合器，选择性地连接第六轴和第七轴的第四离合器，选择性地连接第一轴和变速器壳体的第一制动器，以及选择性地连接第三轴和变速器壳体的第二制动器。

根据本发明的各个方面，所要求保护的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，用于接收发动机扭矩；输出轴，用于输出变换的扭矩；第一行星齿轮组，包括第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件、以及第六旋转元件；第三行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件、以及第九旋转元件；第四行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件、以及第十二旋转元件；其中输入轴可以直接与第二旋转元件连接，输出轴可以直接与第十二旋转元件连接，第一旋转元件可以直接与第六旋转元件和第十一旋转元件连接，第二旋转元件可以直接与第四旋转元件和第七旋转元件连接并且直接与输入轴连接，第五旋转元件可以选择性地与第八旋转元件和第九旋转元件连接，第八旋转元件选择性地与第十二旋转元件连接，并且第十旋转元件选择性地与第九旋转元件连接。

第一旋转元件和第三旋转元件选择性与变速器壳体连接。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性地连接第八旋转元件和第十二旋转元件；第二离合器，选择性地连接第五旋转元件和第八旋转元件；第三离合器，选择性地连接第五旋转元件和第九旋转元件；第四离合器，选择性连接第九旋转元件和第十旋转元件；第一制动器，选择性地连接第一旋转元件和变速器壳体；以及第二制动器，选择性地连接第三旋转元件和变速器壳体。

通过选择性操作第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器以及第一制动器和第二制动器实现的速度变速档位级可以包括：第一前进速度变速档位级，通过操作第一离合器和第四离合器以及第一制动器实现；第二前进速度变速档位级，通过操作第一离合器和第二离合器以及第一制动器实现；第三前进速度变速档位级，通过操作第一离合器和第三离合器以及第一制动器实现；第四前进速度变速档位级，通过操作第一离合器、第二离合器、以及第三离合器实现；第五前进速度变速档位级，通过操作第一离合器和第三离合器以及第二制动器实现；第六前进速度变速档位级，通过操作第一离合器和第二离合器以及第二制动器实现；第七前进速度变速档位级，通过操作第一离合器和第四离合器以及第二制动器实现；第八前进速度变速档位级，通过操作第二离合器和第四离合器以及第二制动器实现；第九前进速度变速档位，通过操作第三离合器和第四离合器以及第二制动器实现；以及倒档速度变速档位，通过操作第三离合器和第四离合器以及第一制动器实现。

根据本发明的各实施方式，通过四个行星齿轮组和六个控制元件的组合实现至少九个前进速度和至少一个倒档速度的变速档位级。

此外，根据本发明的各实施方式的行星齿轮系通过由于自动变速器的多个速度档位级实现适合发动机的转速的变速档位级而基本上改善驾驶稳定性。

此外，根据本发明的各实施方式的行星齿轮系可以通过自动变速器的多个速度档位级使发动机驱动效率最大化，并且改善动力传递性能和燃料消耗。

应当理解，本文所使用的术语“车辆(vehicle)”或者“车辆的(vehicular)”或者其他的类似术语包括广义的机动交通工具，诸如包括运动型多用途车辆(suv)、大巴车、卡车、各种商用车辆的载客车辆，包括各种船只(boat)和船舶(ship)的水上交通工具(watercraft)，航天器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插入式(plug-in，外接充电式)混合动力电动车辆、氢动力车辆、以及其他可替代的燃料车辆(例如，燃料从除石油以外的资源获得)。如本文中提及，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

本发明的方法和装置具有其他的特征和优点，这些其他的特征和优点将通过结合在本文中的附图和下文的具体实施方式部分而变得显而易见或者将在附图和具体实施方式部分中更详细地阐述，并且这些附图和具体实施方式部分一起用于解释本发明的一些原理。

附图说明

图1是根据本发明的各实施方式的行星齿轮系的示意图。

图2是在根据本发明的各实施方式的行星齿轮系中相应变速档位处的相应控制元件的工作图表。

应理解的是，附图无需按比例地绘制，而是呈现对阐释本发明的基本原理的各个特征的一定程度简化的表示。在此公开的包括诸如特定尺寸、定向、位置以及形状的本发明的具体设计特征将部分地由具体预期应用和使用环境来确定。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的各个实施方式，本发明的实例在附图中示出并且在下文中进行描述。尽管将结合示例性实施方式对本发明进行描述，但是将理解的是，本说明并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖可包括在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施例。

图1是根据本发明的各实施方式的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本发明的各实施方式的行星齿轮系包括：布置在同一轴线上的第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3、以及第四行星齿轮组pg3；输入轴is；输出轴os；将第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3以及第四行星齿轮组pg3的旋转元件相互连接的八个轴tm1至tm8；作为控制元件的四个离合器c1至c4和两个制动器b1和b2；以及变速器壳体h。

来自输入轴is的扭矩输入通过共同操作第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3、以及第四行星齿轮组pg3来变换，并且然后通过输出轴os输出。

从发动机的一侧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、以及第四行星齿轮组pg3的顺序布置行星齿轮组。

输入轴is是输入构件并且来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩转换器进行扭矩转换之后输入到输入轴is中。

输出轴os是输出构件并且布置在与输入轴is相同的轴线上，输出轴os通过差动装置将变换的扭矩传递至驱动轴。

第一行星齿轮组pg1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括支撑与第一太阳轮s1外啮合的第一小齿轮p1的第一行星架pc1以及与第一小齿轮p1内啮合的第一环形齿轮r1。第一太阳轮s1用作第一旋转元件n1，第一行星架pc1用作第二旋转元件n2，并且第一环形齿轮r1用作第三旋转元件n3。

第二行星齿轮组pg2是单小齿轮行星齿轮组，并且包括支撑与第二太阳轮s2外啮合的第二小齿轮p2的第二行星齿轮架pc2以及与第二小齿轮p2内啮合的第二环形齿轮r2。第二太阳轮s2用作第四旋转元件n4，第二行星齿轮架pc2用作第五旋转元件n4，并且第二环形齿轮r2用作第六旋转元件n6。

第三行星齿轮组pg3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括支撑与第三太阳轮s3外啮合的第三小齿轮p3的第三行星齿轮架pc3以及与第三小齿轮p3内啮合的第三环形齿轮r3。第三太阳轮s3用作第七旋转元件n7，第三行星齿轮架pc3用作第八旋转元件n8，并且第三环形齿轮r3用作第九旋转元件n9。

第四行星齿轮组pg4是单小齿轮行星齿轮组，并且包括支撑与第四太阳轮s4外啮合的第四小齿轮p4的第四行星齿轮架pc4以及与第四小齿轮p4内啮合的第四环形齿轮r4。第四太阳轮s4用作第十旋转元件n10，第四行星齿轮架pc4用作第十一旋转元件n11，并且第四环形齿轮r4用作第十二旋转元件n12。

在第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3、以及第四行星齿轮组pg3中，通过八个轴tm1至tm8，第一旋转元件n1直接与第六旋转元件n6和第十一旋转元件n11连接，并且第二旋转元件n2直接与第四旋转元件n4和第七旋转元件n7连接。

在下文中对八个轴tm1至tm8进行详细地描述。

八个轴tm1至tm8中的每一个可以是使输入轴和输出轴与行星齿轮组pg1、pg2、pg3、以及pg4的旋转元件直接互相连接的旋转构件，或者可以是被固定到变速器壳体h上的固定构件。

第一轴tm1连接第一旋转元件n1(第一太阳轮s1)、第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)、以及第十一旋转元件n11(第四行星齿轮架pc4)，并且选择性地与变速器壳体h连接，从而选择性地用作固定元件。

第二轴连接第二旋转元件n2(第一行星架pc1)、第四旋转元件n4(第二太阳轮s2)、以及第七旋转元件n7(第三太阳轮s3)，并且直接与输入轴is连接，从而连续用作输入元件。

第三轴tm3与第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)连接，并且选择性地与变速器壳体h连接，从而选择性地用作固定元件。

第四轴tm4与第五旋转元件n5(第二行星架pc2)连接。

第五轴tm5与第八旋转元件n8(第三行星架pc3)连接，并且选择性地与第四轴tm4连接。

第六轴tm6与第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)连接，并且选择性地与第四轴tm4连接。

第七轴tm7与第十旋转元件n10(第四太阳轮s4)连接，并且选择性地与第六轴tm6连接。

第八轴tm8与第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)连接并且直接与输出轴os连接，从而连续用作输出元件，并且选择性地与第五轴tm5连接。

八个轴tm1至tm8、输入轴is、以及输出轴os可通过四个离合器c1、c2、c3、以及c4的控制元件彼此选择性互联。

八个轴tm1至tm8可通过两个制动器b1和b2的控制元件与变速器壳体h选择性连接。

四个离合器c1至c4和两个制动器b1和b2布置如下。

第一离合器c1布置在第五轴tm5与第八轴tm8之间并且选择性连接与输出轴os连接的第五轴tm5和第八轴tm8，从而控制它们之间的动力传递。

第二离合器c2布置在第四轴tm4与第五轴tm5之间，并且选择性连接第四轴tm4和第五轴tm5，从而控制它们之间的动力传递。

第三离合器c3布置在第四轴tm4与第六轴tm6之间，并且选择性连接第四轴tm4和第六轴tm6，从而控制它们之间的动力传递。

第四离合器c4布置在第六轴tm6与第七轴tm7之间，并且选择性连接第六轴tm6和第七轴tm7，从而控制它们之间的动力传递。

第一制动器b1布置在第一轴tm1与变速器壳体h之间，并且将第一轴tm1选择性连接至变速器壳体h。

第二制动器b2布置在第三轴tm3与变速器壳体h之间，并且将第三轴tm3选择性连接至变速器壳体h。

可以将第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3、以及第四离合器c4与第一制动器b1和第二制动器b2的相应控制元件实现为通过液压摩擦地接合的液压摩擦装置。

图2是根据本发明各实施方式的行星齿轮系中处于相应变速档位级的相应控制元件的工作图表。

参考图2，根据本发明各实施方式的行星齿轮系通过在相应变速档位级操作第一离合器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中的三个控制元件实现九个前进速度和一个倒档速度。

在第一前进速度变速档位级d1中，操作第一离合器c1和第四离合器c4以及第一制动器b1。

因此，通过第一离合器c1的操作将第五轴tm5与输出轴os连接，并且通过第四离合器c4的操作将第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴tm2。

此外，通过第一制动器b1的操作第一轴tm1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了第一前进速度并且将变换的扭矩输出至与第五轴tm5和第八轴tm8连接的输出轴os。

在第二前进速度变速档位级d2中，操作第一离合器c1和第二离合器c2以及第一制动器b1。

因此，通过第一离合器c1的操作，第五轴tm5与输出轴os连接，并且通过第二离合器c2的操作，第四轴与tm4第五轴tm5连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了第二前进速度并且将变换的扭矩输出至与第五轴tm5和第八轴tm8连接的输出轴os。

在第三前进速度变速档位级d3中，操作第一离合器c1和第三离合器c3以及第一制动器b1。

因此，通过第一离合器c1的操作，第五轴tm5与输出轴os连接，并且通过第三离合器c3的操作，第四轴tm4与第六轴tm6连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了第三前进速度并且将变换的扭矩输出至与第五轴tm5和第八轴tm8连接的输出轴os。

在第四前进速度变速档位级d4中，操作第一离合器c1、第二离合器c2、以及第三离合器c3。

因此，通过第一离合器c1的操作，第五轴tm5与输出轴os连接，并且通过第二离合器c2的操作，第四轴tm4与第五轴tm5连接，并且通过第三离合器c3的操作，第四轴tm4与第六轴tm6连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

在这种情况下，整个行星齿轮组pg1、pg2、pg3、以及pg4一体旋转，并且如所输入的那样输出扭矩，从而形成第四前进速度并且将所输入扭矩输出至输出轴os。

在第五前进速度变速档位级d5中，操作第一离合器c1和第三离合器c3以及第二制动器b2。

因此，通过第一离合器c1的操作，第五轴tm5与输出轴os连接，并且通过第三离合器c3的操作，第四轴tm4与第六轴tm6连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此外，通过第二制动器b2的操作，第三轴tm3用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了第五前进速度并且将变换的扭矩输出至与第五轴tm5和第八轴tm8连接的输出轴os。

在第六前进速度变速档位级d6中，操作第一离合器c1和第二离合器c2以及第二制动器b2。

因此，通过第一离合器c1的操作，第五轴tm5与输出轴os连接，并且通过第二离合器c2的操作，第四轴tm4与第五轴tm5连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此外，通过第二制动器b2的操作，第三轴tm3用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了第六前进速度并且将变换的扭矩输出至与第五轴tm5和第八轴tm8连接的输出轴os。

在第七前进速度变速档位级d7中，操作第一离合器c1和第四离合器c4以及第二制动器b2。

因此，通过第一离合器c1的操作，第五轴tm5与输出轴os连接，并且通过第四离合器c4的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此外，通过第二制动器b2的操作，第三轴tm3用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了第七前进速度并且将变换的扭矩输出至与第五轴tm5和第八轴tm8连接的输出轴os。

在第八前进速度变速档位级d8中，操作第二离合器c2和第四离合器c4以及第二制动器b2。

因此，通过第二离合器c2的操作，第四轴tm4与第五轴tm5连接，并且通过第四离合器c4的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此外，通过第二制动器b2的操作，第三轴tm3用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了第八前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第九前进速度变速档位级d9中，操作第三离合器c3和第四离合器c4以及第二制动器b2。

因此，通过第三离合器c3的操作，第四轴tm4与第六轴tm6连接，并且通过第四离合器c4的操作，第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此外，通过第二制动器b2的操作，第三轴tm3用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了第九前进速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在倒档速度rev中，操作第三离合器c3和第四离合器c4、以及第一制动器b1。

因此，通过第三离合器c3的操作，第四轴tm4与第六轴tm6连接，并且通过第四离合器c4的操作第六轴tm6与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1用作固定元件，从而通过相应轴的共同操作实现了倒档速度并且将变换的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

如上所述，根据本发明各实施方式的行星齿轮系通过控制四个离合器c1、c2、c3、以及c4和两个制动器b1和b2操作四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3、以及pg4实现了至少九个前进速度和至少一个倒档速度。

此外，根据本发明各实施方式的行星齿轮系由于自动变速器的多个速度级而实现了适合发动机的转速的变速档位级并且通过利用发动机的低转速提高了车辆的驾驶稳定性。

此外，根据本发明各实施方式的行星齿轮系通过自动变速器的多个速度级而使发动机驱动效率最大化，并且提高了动力传递性能且改善了燃料消耗。

为了方便说明和在所附权利要求中准确定义，术语“上部”、“下部”、“内”和“外”、“向上”、“向下”、“上部”、“下部”、“向上的”、“向下的”、“前”、“后”、“后部”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内”、“外”、“向前”以及“向后”用于参照示例性实施方式的特征在附图中显示的位置来描述这些特征。

为了说明和描述的目的，已经呈现了本发明的特定示例性实施方式的上述描述。上述以上描述并非旨在是穷尽的或者将本发明局限于所公开的精确形式，并且显而易见，根据上述教导可能做出许多修改和变型。为了说明解释本发明的特定原理及其实际应用，选择并且描述了示例性实施方式，由此使得本领域技术人员能够做出并且利用本发明的各种示例性实施方式以及其各种变形和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物来限定。