用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本发明涉及用于车辆的自动变速器。更具体地，本发明涉及如下用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过使用最小数目的构成元件实现至少十个前进的速度档位来可改进动力输送性能和燃料经济性，并且通过使用在低发动机速度处定位的驱动点来可以改进行驶肃静性。

背景技术：

近来，油价增加导致世界各地的车辆制造商冲进无限竞争。特别地，在发动机的情况下，制造商已经致力于通过降低发动机尺寸等来降低重量并且改进车辆的燃料效率。

因此，针对发动机已经进行了对通过减少尺寸来降低重量和改进燃料效率的研究，并且自动变速器已经进行了用于通过多速度档位同时确保可操作性和燃料效率竞争力的研究。

然而，在自动变速器中，随着速度档位的数目的增加，内部部件的数目也增加，并且因此，自动变速器可能难于安装，制造成本和重量可能增加，并且动力传输效率可能下降。

因此，为了通过多速度档位来增加燃料效率增强效应，开发可以用小数目的部件带来最大效率的行星齿轮系是重要。

在此方面，近年来，倾向于实现8速度自动变速器，并且也已经积极进行能够实现更多速度档位的行星齿轮系的研究和发展。

八个或更多个速度档位的常规自动变速器通常包括三个或四个行星齿轮组和五个或六个控制元件(摩擦元件)，并且因此由于体积和重量的增加而导致可安装性可能下降。

在这点上，已经尝试并行设置行星齿轮或采用爪形离合器代替湿式控制元件。然而，此类布置没有被广泛采用，并且使用爪形离合器可能使换档感觉下降。

在发明背景章节公开的上述信息只用于加强对本发明一般背景的理解，并且不应理解为承认或任何形式的建议此信息形成对本领域的技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面涉及提供如下用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过使用最小数目的构成元件实现至少十个前进速度档位和一个倒车速度档位，来改进动力输送性能和燃料效率，并且通过使用位于低发动机速度处的驱动点来改进行驶肃静性。

根据本发明的各个方面，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，接收发动机的扭矩；输出轴，输出所述输入轴的扭矩；第一行星齿轮组，包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；第一轴，连接到所述第一旋转元件；第二轴，所述第二轴将所述第二旋转元件连接到所述第四旋转元件，并且所述第二轴直接连接到所述输入轴；第三轴，所述第三轴将所述第三旋转元件连接到所述第十一旋转元件，并且所述第三轴直接连接到所述输出轴；第四轴，连接到所述第五旋转元件；第五轴，将所述第六旋转元件连接到所述第九旋转元件；第六轴，连接到所述第七旋转元件并可选择性地连接到所述第一轴；第七轴，连接到所述第八旋转元件并可选择性地连接到所述第一轴和所述第四轴中的至少一个；第八轴，连接到所述第十旋转元件并可选择性地连接到所述第五轴和所述第六轴中的至少一个；和第九轴，连接到所述第十二旋转元件并直接连接到变速器壳体。

所述第四轴可以可选择性地连接到所述变速器壳体。

所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件可以是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，所述第四旋转元件、所述第五旋转元件和所述第六旋转元件可以是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，所述第七旋转元件、所述第八旋转元件和所述第九旋转元件可以是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，并且所述第十旋转元件、所述第十一旋转元件和所述第十二旋转元件可以是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组和所述第四行星齿轮组中的每个包括单小齿轮行星齿轮组。

行星齿轮系可以还包括：第一离合器，设置在所述第一轴和所述第六轴之间；第二离合器，设置在所述第一轴和所述第七轴之间；第三离合器，设置在所述第四轴和所述第七轴之间；第四离合器，设置在所述第五轴和所述第八轴之间；第五离合器，设置在所述第六轴和所述第八轴之间；和第一制动器，设置在所述第四轴和所述变速器壳体之间。

在第一前进速度下，可以是所述第三离合器、所述第五离合器和所述第一制动器工作；在第二前进速度下，可以是所述第三离合器、所述第四离合器和所述第五离合器工作；在第三前进速度下，可以是所述第二离合器、所述第三离合器和所述第五离合器工作；在第四前进速度下，可以是所述第二离合器、所述第四离合器和所述第五离合器工作；在第五前进速度下，可以是所述第二离合器、所述第三离合器和所述第四离合器工作；在第六前进速度下，可以是所述第一离合器、所述第三离合器和所述第四离合器工作；在第七前进速度下，可以是所述第一离合器、所述第二离合器和所述第三离合器工作；在第八前进速度下，可以是所述第一离合器、所述第三离合器和所述第一制动器工作；在第九前进速度下，可以是所述第二离合器、所述第三离合器和所述第一制动器工作；在第十前进速度下，可以是所述第一离合器、所述第二离合器和所述第一制动器工作；并且在倒车速度档位下，可以是所述第三离合器、所述第四离合器和所述第一制动器工作。

根据本发明的各方面，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，接收发动机的扭矩；输出轴，输出所述输入轴的扭矩；第一行星齿轮组，包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；和第四行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件，其中，所述输入轴可以直接连接到所述第二旋转元件，所述输出轴可以直接连接到所述第三旋转元件，所述第二旋转元件可以直接连接到所述第四旋转元件，所述第三旋转元件可以直接连接到所述第十一旋转元件，所述第六旋转元件可以直接连接到所述第九旋转元件，所述第七旋转元件可以可选择性地连接到所述第一旋转元件，所述第八旋转元件可以可选择性地连接到所述第一旋转元件和所述第五旋转元件中的至少一个，所述第十旋转元件可以可选择性地连接到所述第七旋转元件和所述第九旋转元件中的至少一个，所述第五旋转元件可以可选择性地连接到变速器壳体，并且所述第十二旋转元件可以直接连接到所述变速器壳体。

行星齿轮系可以还包括：第一离合器，选择性地将所述第一旋转元件连接到所述第七旋转元件；第二离合器，选择性地将所述第一旋转元件连接到所述第八旋转元件；第三离合器，选择性地将所述第五旋转元件连接到所述第八旋转元件；第四离合器，选择性地将所述第九旋转元件连接到所述第十旋转元件；第五离合器，选择性地将所述第七旋转元件连接到所述第十旋转元件；和第一制动器，选择性地将所述第五旋转元件连接到所述变速器壳体。

本发明的各个实施例的行星齿轮系通过将四个行星齿轮组与六个控制元件组合实现至少十个前进速度档位和一个倒车速度档位。

因为由于多速度档位实现适于发动机速度的速度档位，并且使用位于低发动机速度处的驱动点，所以改进行驶肃静性。

此外，通过实现多速度档位最大化发动机驱动效率，并且改进动力输送性能和燃料效率。

应当理解，如本文使用的，术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车辆(suv)、公共汽车、货车、各种商用车辆的客运汽车，包括各种小船和轮船的船只，飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，采自除石油之外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或多种动力源的车辆，例如汽油驱动和电驱动的车辆。

本发明的方法和设备具有其它特征和优点，这将根据附图和具体实施方式显而易见或在附图和具体实施方式中详细阐明，附图并入本文，具体实施方式一起用来解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是根据本发明的各个实施例的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本发明的各个实施例在行星齿轮系中的每个速度档位下的控制元件的工作图。

应该理解，附图不一定是按照尺寸比例绘制的，只是说明本发明的基本原理的各种特征的简化表示。如本文所公开的本发明的具体设计特征，其包括，例如具体尺寸、取向、位置和形状，部分由特定预期的应用和使用环境确定。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，它的示例在附图中示出并且在下面描述。虽然本发明将结合示例性实施例描述，但是将理解本说明书不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施例而且覆盖可以包括在所附权利要求所限定的本发明的实质和范围内的各种替换例、修改例、等效例和其他实施例。

图1是根据本发明的各个实施例的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本发明的各个实施例的行星齿轮系包括设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和第四行星齿轮组pg4，输入轴is，输出轴os，连接到第一行星齿轮组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中的至少一个旋转元件的九个轴tm1到tm9，五个控制元件c1到c5和b1，以及变速器壳体h。

从输入轴is输入的发动机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的配合而改变，并且改变后的扭矩通过输出轴os输出。

从发动机侧顺序设置行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4。

输入轴is为输入构件，并且来自发动机的曲轴的动力为通过扭矩转换器经扭矩转换，以输入到输入轴is。

输出轴os为输出构件，其与输入轴is平行设置，并且将驱动扭矩通过差速装置传输到驱动轮。

第一行星齿轮组pg1为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳齿轮s1、第一行星架pc1和第一环形齿轮r1分别作为第一旋转元件n1、第二旋转元件n2和第三旋转元件n3，第一行星架pc1可旋转地支撑与第一太阳齿轮s1在外部啮合的第一小齿轮p1，第一环形齿轮r1与第一小齿轮p1在内部啮合。

第二行星齿轮组pg2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳齿轮s2，第二行星架pc2和第二环形齿轮r2分别作为第四旋转元件n4、第五旋转元件n5和第六旋转元件n6，第二行星架pc2可旋转地支撑与第二太阳齿轮s2在外部啮合的第二小齿轮p2，第二环形齿轮r2与第二小齿轮p2在内部啮合。

第三行星齿轮组pg3为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳齿轮s3、第三行星架pc3和第三环形齿轮r3分别作为第七旋转元件n7、第八旋转元件n8和第九旋转元件n9，第三行星架pc3可旋转地支撑与第三太阳齿轮s3在外部啮合的第三小齿轮p3，第三环形齿轮r3与第三小齿轮p3在内部啮合。

第四行星齿轮组pg4为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四太阳齿轮s4、第四行星架pc4和第四环形齿轮r4分别作为第十旋转元件n10、第十一旋转元件n11和第十二旋转元件n12，第四行星架pc4可旋转地支撑与第四太阳齿轮s4在外部啮合的第四小齿轮p4，第四环形齿轮r4与第四小齿轮p4在内部啮合。

第二旋转元件n2直接连接到第四旋转元件n4，第三旋转元件n3直接连接到第十一旋转元件n11，第六旋转元件n6直接连接到第九旋转元件n9，并且第一行星齿轮组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用九个轴tm1到tm9操作。

九个轴tm1到tm9将进一步详细描述。

九个轴tm1到tm9中的每个直接将至少一个旋转元件连接到另一个旋转元件，可以是随至少一个旋转元件旋转的旋转构件，或者可以是固定到变速器壳体h的固定构件。

第一轴tm1连接到第一太阳齿轮s1。

第二轴tm2将第一行星架pc1连接到第二太阳齿轮s2，并直接连接到输入轴is以作为输入元件连续工作。

第三轴tm3将第一环形齿轮r1连接到第四行星架pc4，并直接连接到输出轴os以作为输出元件连续工作。

第四轴tm4连接到第二行星架pc2，并可选择性地连接到变速器壳体h以作为选择性固定元件工作。

第五轴tm5将第二环形齿轮r2连接到第三环形齿轮r3。

第六轴tm6连接到第三太阳齿轮s3，并可选择性地连接到第一轴tm1。

第七轴tm7连接到第三行星架pc3，并可选择性地连接到第一轴tm1或第四轴tm4。

第八轴tm8连接到第四太阳齿轮s4，并可选择性地连接到第五轴tm5或第六轴tm6。

第九轴tm9连接到第四环形齿轮r4，并直接连接到变速器壳体h以作为固定元件连续工作。

此外，作为控制元件的五个离合器c1、c2、c3、c4和c5设置在轴tm1到tm9中的任何两个轴之间的连接部分处。

此外，作为控制元件的一个制动器b1设置在轴tm1到tm9中的任何一个轴与变速器壳体之间的连接部分处。

六个控制元件c1到c5和b1将进一步详细描述。

第一离合器c1设置在第一轴tm1和第六轴tm6之间，并选择性地使第一轴tm1和第六轴tm6彼此一体地旋转。

第二离合器c2设置在第一轴tm1和第七轴tm7之间，并选择性地使第一轴tm1和第七轴tm7彼此一体地旋转。

第三离合器c3设置在第四轴tm4和第七轴tm7之间，并选择性地使第四轴tm4和第七轴tm7彼此一体地旋转。

第四离合器c4设置在第五轴tm5和第八轴tm8之间，并选择性地使第五轴tm5和第八轴tm8彼此一体地旋转。

第五离合器c5设置在第六轴tm6和第八轴tm8之间，并选择性地使第六轴tm6和第八轴tm8彼此一体地旋转。

第一制动器b1设置在第四轴tm4和变速器壳体h之间，并使第四轴tm4作为选择性的固定元件工作

包括第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3、第四离合器c4和第五离合器c5以及第一制动器b1的控制元件可以是通过液压操作的湿式多盘摩擦元件。

图2是根据本发明的各个实施例在行星齿轮系中的每个速度档位下的控制元件的工作图。

参考图2，在根据本发明的各个实施例的行星齿轮系中的每个速度档位下操作三个控制元件。将另外详细描述在本发明的各个实施例中的换档过程。

在第一前进速度档位d1下，第三离合器c3、第五离合器c5和第一制动器b1工作。

在通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第七轴tm7，并且通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，在第九轴tm9作为固定元件连续工作的状态下，通过第一制动器b1的工作而使第四轴tm4作为固定元件工作。因此，实现第一前进速度档位d1，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第二前进速度档位d2下，第三离合器c3、第四离合器c4和第五离合器c5工作。

在通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第七轴tm7，通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5连接到第八轴tm8，并且通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，第九轴tm9作为固定元件连续工作。因此，实现第二前进速度档位d2，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第三前进速度档位d3下，第二离合器c2、第三离合器c3和第五离合器c5工作。

在通过第二离合器c2的工作而使第一轴tm1连接到第七轴tm7，通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第七轴tm7，并且通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6连接到tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，第九轴tm9作为固定元件连续工作。因此，实现第三前进速度档位d3，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第四前进速度档位d4下，第二离合器c2、第四离合器c4和第五离合器c5工作。

在通过第二离合器c2的工作而使第一轴tm1连接到第七轴tm7，通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5连接到第八轴tm8，并且通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，第九轴tm9作为固定元件连续工作。因此，实现第四前进速度档位d4，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第五前进速度档位d5下，第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4工作。

在通过第二离合器c2的工作而使第一轴tm1连接到第七轴tm7，通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第七轴tm7，并且通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，第九轴tm9作为固定元件连续工作。因此，实现第五前进速度档位d5，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第六前进速度档位下，第一离合器c1、第三离合器c3和第四离合器c4工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第一轴tm1连接到第六轴tm6，通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第七轴tm7，并且通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，第九轴tm9作为固定元件连续工作。因此，实现第六前进速度档位d6，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第七前进速度档位d7下，第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第一轴tm1连接到第六轴tm6，通过第二离合器c2的工作而使第一轴tm1连接到第七轴tm7，并且通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，第九轴tm9作为固定元件连续工作。因此，实现第七前进速度档位d7，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第八前进速度档位d8下，第一离合器c1、第三离合器c3和第一制动器b1工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第一轴tm1连接到第六轴tm6，并且通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第八轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，在第九轴tm9作为固定元件连续工作的状态下，通过第一制动器b1的工作而使第四轴tm4作为固定元件工作。因此，实现第八前进速度档位d8，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第九前进速度档位d9下，第二离合器c2、第三离合器c3和第一制动器b1工作。

在通过第二离合器c2的工作而使第一轴tm1连接到第七轴tm7，并且通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，在第九轴tm9作为固定元件连续工作的状态下，通过第一制动器b1的工作而使第四轴tm4作为固定元件工作。因此，实现第九前进速度档位d9，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在第十前进速度档位d10下，第一离合器c1、第二离合器c2和第一制动器b1工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第一轴tm1连接到第六轴tm6，并且通过第二离合器c2的工作而使第一轴tm1连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，在第九轴tm9作为固定元件连续工作的状态下，通过第一制动器b1的工作而使第四轴tm4作为固定元件工作。因此，实现第十前进速度档位d10，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

在倒车速度档位rev下，第三离合器c3、第四离合器c4和第一制动器b1工作。

在通过第三离合器c3的工作而使第四轴tm4连接到第七轴tm7，并且通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。此外，在第九轴tm9作为固定元件连续工作的状态下，通过第一制动器b1的工作而使第四轴tm4作为固定元件工作。因此，实现倒车速度档位rev，并且输入轴is的扭矩通过连接到第三轴tm3的输出轴os输出。

根据本发明的各个实施例的行星齿轮系通过控制四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4，五个离合器c1、c2、c3、c4和c5以及一个制动器b1组合实现至少十个前进速度档位和至少一个倒车速度档位。

因为由于多速度档位实现了适于发动机速度的速度档位并且使用了在低发动机速度处的驱动点，所以改进行驶肃静性。

此外，通过实现多速度档位最大化发动机驱动效率，并且改进动力输送性能和燃料效率。

出于例示和描述的目的，本发明的具体示例性实施例的前述描述已经呈现。它们不旨在将本发明穷举或限制到所公开的明确形式，并且显然地在上述教导的指引下可进行许多修改和变更。选择并描述示例性实施例以便解释本发明的原理和其实践应用，以从而使本领域的其它技术人员能够制备并且利用本发明非示例性实施例，以及其各种替代方案或修改。本发明的范围意欲由所附权利要求及其等同物限定。