用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器，本发明更具体涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够通过利用最少数量的组件实现至少十个前进速度，从而改善功率传输性能并改善燃料效率，并且通过利用在发动机低转速区的工作点来改善车辆的静驱动。

背景技术：

通常，在自动变速器领域中，人们已开始研究用于改善车辆燃料效率并使驾驶性能最大化的多变速挡技术。近年来，油价上涨引发了在改善车辆燃料消耗上的激烈竞争。因此，对于发动机，人们开始研发利用缩小的尺寸来减轻重量，并改善燃料效率；而对于自动变速器，人们开始研发通过利用更多的变速挡位，来确保驾驶性能和燃料效率竞争力。

然而，对于自动变速器而言，随着变速挡位数量的增加，内部组件(特别是，行星齿轮组)的数量也会增加，因此，变速器的长度也会增加。而这会造成可安装性和/或功率流效率的劣化，并增加生产成本和重量。因此，对于自动变速器而言，为了通过更多变速挡位来增加燃料效率改善效果，开发出利用少量组件带来最大效率的行星齿轮系非常重要。

在这方面，近年来，自动变速器已被配置成实现被安装在车辆上的八速或更多速度的变速器，并且需要持续研究和开发能够实施八速或更多速度的变速挡的行星齿轮系。

然而，大多数八速或更多速度的通用自动变速器包括三至四个行星齿轮组和五至六个控制元件(摩擦元件)，并且在这种情况下，整体长度会增加，因此，其可安装性易于劣化。

因此，为了使自动变速器的变速挡位(速度挡位)变成多个速度挡位，近年来，人们已采用将一个行星齿轮组布置在另一个行星齿轮组上的双排(doublerow)结构，或者采用取代湿式控制元件的爪式离合器，但是在这种情况下，使用爪式离合器会使可应用的结构受限，并且使换挡感受劣化。

在本发明背景技术部分中所公开的信息仅为了改善本发明通用背景的理解，而不应认为承认或任何形式地暗示该信息构成已被本领域技术人员所知晓的现有技术。

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，其能够通过利用最少数量的组件，实现至少十个以上前进速度的变速挡和至少一个以上后退速度的变速挡，而依赖于多级变速挡，来改善功率传输能力和燃料效率，并且通过利用在发动机低转速区的工作点来改善车辆的静驱动。

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，包括：输入轴，其接收发动机的功率；输出轴，其输出发动机的经变速的功率；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件及第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件及第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件及第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件及第十二旋转元件；第一轴，其连接第一旋转元件、第五旋转元件和第八旋转元件，并与输入轴直接连接；第二轴，其连接第二旋转元件和第十二旋转元件；第三轴，其与第三旋转元件连接；第四轴，其与第四旋转元件连接，并与第三轴选择性连接；第五轴，其与第六旋转元件连接，并与第三轴选择性连接；第六轴，其与第七旋转元件连接；第七轴，其与第九旋转元件连接，并与变速器壳体直接连接；第八轴，其与第十旋转元件连接，并与第五轴和第六轴中的每个轴选择性连接；以及第九轴，其与第十一旋转元件连接，与第五轴选择性连接，并与输出轴直接连接。

第八轴与变速器壳体选择性连接。

第一旋转元件、第二旋转元件和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；第四旋转元件、第五旋转元件和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；第七旋转元件、第八旋转元件和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；以及第十旋转元件、第十一旋转元件和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。

行星齿轮系还可包括：第一离合器，其选择性连接第五轴和第九轴；第二离合器，其选择性连接第三轴和第四轴；第三离合器，其选择性连接第三轴和第五轴；第四离合器，其选择性连接第五轴和第八轴；第五离合器，其选择性连接第六轴和第八轴；以及第一制动器，其选择性连接第八轴和变速器壳体。

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，可包括：输入轴，其接收发动机的功率；输出轴，其输出发动机的经变速的功率；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件及第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件及第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件及第九旋转元件；以及第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件及第十二旋转元件，其中输入轴可与第一旋转元件直接连接，输出轴可与第十一旋转元件直接连接，第一旋转元件可与第五旋转元件和第八旋转元件直接连接，第二旋转元件可与第十二旋转元件直接连接，第四旋转元件可与第三旋转元件选择性连接，第六旋转元件与第三旋转元件选择性连接，第十旋转元件与第六旋转元件和第七旋转元件选择性连接，以及第十一旋转元件与第六旋转元件选择性连接。

第十旋转元件可与变速器壳体选择性连接。

行星齿轮系还可包括：第一离合器，其选择性连接第六旋转元件和第十一旋转元件；第二离合器，其选择性连接第三旋转元件和第四旋转元件；第三离合器，其选择性连接第三旋转元件和第六旋转元件；第四离合器，其选择性连接第六旋转元件和第十旋转元件；第五离合器，其选择性连接第七旋转元件和第十旋转元件；以及第一制动器，其选择性连接第十旋转元件和变速器壳体。

根据本发明的各个实施例，将四个行星齿轮组与六个控制元件进行组合，从而实施至少十个前进速度和至少一个后退速度的变速挡。

根据本发明的各个实施例，可通过使自动变速器的变速挡变成多级挡位，来实施适于发动机转速的变速挡，特别地，可通过利用在发动机低转速区中的工作点来改善车辆的静驱动。

另外，可以通过高效率的多级挡位而使发动机的工作效率最大，并改善功率传输能力和燃料效率。

可以理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似的术语包括一般而言的机动车辆，比如包含运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、货车，各种商用车辆的客车、包含各种轮船和舰船的船只、飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动汽车、混合动力电动汽车、氢动力汽车和其它替代燃料汽车(例如，从除了石油以外的资源中取得的燃料)。如在本文中所引用的，混合动力车辆是具有两种或多种动力来源的车辆，例如汽油动力车辆和电动动力车辆二者。

本发明的方法和装置还具有其他特征和优点，这些将通过并入本文的附图和具体实施方式而易于理解，或者在附图和具体实施方式中更具体地进行描述，这些具体实施方式和附图用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1为根据本发明各个实施例的行星齿轮系的配置图；

图2为根据本发明各个实施例，应用于行星齿轮系的每个变速挡的控制元件的工作表。

应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是呈现出说明本发明基本原理的各种优选特征的简化表示。本文中所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，这些特征将部分地由预期的特定应用和使用环境来确定。

具体实施方式

下面具体地参考本发明的各个实施例，其示例在附图中示出并且在以下描述。尽管本发明将连同示例性实施例被描述，然而，应当理解的是，本说明书并非意图将本发明限制到这些示例性实施例。相反地，本发明不仅旨在涵盖示例性实施例，并且涵盖可包括在由随附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各个替代物、改型、等同物和其它实施例。

图1为根据本发明各个实施例的行星齿轮系的配置图。

参考图1，根据本发明各个实施例的行星齿轮系包括：布置在相同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中的各旋转元件的9个轴tm1至tm9，作为控制元件的五个离合器c1至c5以及一个制动器b1，和变速器壳体h。

此外，从输入轴is输入的发动机的旋转功率，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的互补工作而被传递，并且通过输出轴os输出。

在本文中，各个行星齿轮组被布置成，从发动机侧起，以第一行星齿轮组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的顺序布置。

输入轴is为输入部件，并且来自发动机曲轴的旋转功率的扭矩通过扭矩转换器被转换，以输入到输入轴is中。

输出轴os作为输出部件，布置在相同轴线上，以通过差速装置将经变速的驱动力传递至驱动轴。

作为单小齿轮行星齿轮组的第一行星齿轮组pg1包括：作为第一旋转元件n1的第一太阳齿轮s1、作为第二旋转元件n2的第一行星架pc1、以及作为第三旋转元件n3的第一环形齿轮r1，其中该第一行星架pc1可枢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。

作为单小齿轮行星齿轮组的第二行星齿轮组pg2包括：作为第四旋转元件n4的第二太阳齿轮s2、作为第五旋转元件n5的第二行星架pc2和作为第六旋转元件n6的第二环形齿轮r2，其中该第二行星架pc2可枢转地支撑与第二太阳齿轮s2在外部啮合的第二小齿轮p2，该第二环形齿轮r2与第二小齿轮p2在内部啮合。

作为单小齿轮行星齿轮组的第三行星齿轮组pg3包括：作为第七旋转元件n7的第三太阳齿轮s3、作为第八旋转元件n8的第三行星架pc3和作为第九旋转元件n9的第三环形齿轮r3，其中该第三行星架pc3可枢转地支撑与第三太阳齿轮s3在外部啮合的第三小齿轮p3，该第三环形齿轮r3与第三小齿轮p3在内部啮合。

作为单小齿轮行星齿轮组的第四行星齿轮组pg4包括：作为第十旋转元件n10的第四太阳齿轮s4、作为第十一旋转元件n11的第四行星架pc4和作为第十二旋转元件n12的第四环形齿轮r4，其中该第四行星架pc4可枢转地支撑与第四太阳齿轮s4在外部啮合的第四小齿轮p4，该第四环形齿轮r4与第四小齿轮p4在内部啮合。

在本文中，在第一旋转元件n1直接连接至第五旋转元件n5和第八旋转元件n8，并且第二旋转元件n2直接连接至第十二旋转元件n12时，在具有总共九个轴tm1至tm9的情况下，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工作。

以下将具体描述九个轴tm1至tm9的配置。

然而，九个轴tm1至tm9可以是旋转部件和固定部件，该旋转部件在与连接的旋转元件一起旋转时传输功率，以便直接连接或者选择性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的旋转元件中的多个旋转元件，而该固定部件可将旋转元件直接连接并固定到变速器壳体h。

第一轴tm1连接第一旋转元件(n1；第一太阳齿轮s1)和第五旋转元件(n5；第二行星架pc2)和第八旋转元件(n8；第三行星架pc3)，并可与输入轴is连接以连续充当输入元件。

第二轴tm2连接第二旋转元件(n2；第一行星架pc1)和第一旋转元件(n12；第四环形齿轮r4)。

第三轴tm3与第三旋转元件(n3；第一环形齿轮r1)连接。

第四轴tm4与第四旋转元件(n4；第二太阳齿轮s2)连接，并可与第三轴tm3选择性连接。

第五轴tm5与第六旋转元件(n6；第二环形齿轮r2)连接，并可与第三轴tm3选择性连接。

第六轴tm6与第七旋转元件(n7；第三太阳齿轮s3)连接。

第七轴tm7与第九旋转元件(n9；第三环形齿轮r3)连接，且与变速器壳体(h)直接连接，以连续充当固定元件。

第八轴tm8与第十旋转元件(n10；第四太阳齿轮s4)连接，并可与第五轴tm5和第六轴tm6及变速器壳体(h)选择性连接。

第九轴tm9与第十一旋转元件(n11；第四行星架pc4)连接，可与第五轴tm5选择性连接，并与输出轴os直接连接以连续地充当输出元件。

此外，在九个轴tm1至tm9中，五个离合器c1、c2、c3、c4和c5布置在这样的部分，在该部分中，包括输入轴is和输出轴os在内的轴可选择性连接。

另外，在九个轴tm1至tm9中，一个制动器b1布置在可与轴和变速器壳体h选择性连接的部分中。

即，下面描述五个离合器c1至c5和一个制动器b1的布局位置。

第一离合器c1布置在第五轴tm5和第九轴tm9之间，以便选择性连接第五轴tm5和第九轴tm9以传输功率。

第二离合器c2布置在第三轴tm3和第四轴tm4之间，以便选择性连接第三轴tm3和第四轴tm4以传输功率。

第三离合器c3布置在第三轴tm3和第五轴tm5之间，以便选择性连接第三轴tm3和第五轴tm5以传输功率。

第四离合器c4布置在第五轴tm5和第八轴tm8之间，以便选择性连接第五轴tm5和第八轴tm8以传输功率。

第五离合器c5布置在第六轴tm6和第八轴tm8之间，以便选择性连接第六轴tm6和第八轴tm8以传输功率。

第一制动器b1布置在第八轴tm8和变速器壳体(h)之间，并且将第八轴tm8选择性连接并固定到变速器壳体(h)。

由第一离合器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构成的各个控制元件，可通过多盘式液压摩擦结合单元来配置，该多盘式液压摩擦结合单元利用油压彼此摩擦地结合。

图2是应用于根据本发明各个实施例的行星齿轮系的每个变速挡的控制元件的工作表。

参考图2，在根据本发明各个实施例的行星齿轮系中，在作为控制元件的第一离合器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之中，有三个控制元件工作，在各个变速挡中执行一个后退速度和高达十个前进速度的换挡，下面描述换挡过程。

在第一前进变速挡d1，第三离合器c3和第四离合器c4以及第一制动器b1同时工作。

因此，在通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3与第五轴tm5连接，以及通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在通过第一制动器b1的工作而使第七轴tm7作为固定元件连续工作，并使第八轴tm8作为固定元件工作时，通过各个轴的相互工作，变速挡被传递到第一前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第二前进速度d2，第一离合器c1和第三离合器c3以及第一制动器b1同时工作。

因此，在通过第一离合器c1的工作而使第五轴tm5与第九轴tm9连接，以及通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3与第五轴tm5连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在通过第一制动器b1的工作而使第七轴tm7作为固定元件连续工作，并使第八轴tm8作为固定元件工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第二前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第三前进速度d3，第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1同时工作。

因此，在通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3与第四轴tm4连接，以及通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3与第五轴tm5连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在通过第一制动器b1的工作而使第七轴tm7作为固定元件连续工作，并使第八轴tm8作为固定元件工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第三前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第四前进速度d4，第一离合器c1和第二离合器c2以及第一制动器b1同时工作。

因此，在通过第一离合器c1的工作而使第五轴tm5与第九轴tm9连接，以及通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3与第四轴tm4连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在通过第一制动器b1的工作而使第七轴tm7作为固定元件连续工作，并使第八轴tm8作为固定元件工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第四前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第五前进速度d5，第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3同时工作。

因此，在通过第一离合器c1的工作而使第五轴tm5与第九轴tm9连接，通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3连接至第四轴tm4，以及通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3连接至第五轴tm5时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在第七轴tm7作为固定元件连续工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第五前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第六前进速度换挡d6中，第一离合器c1、第二离合器c2和第五离合器c5同时工作。

因此，在通过第一离合器c1的工作而使第五轴tm5与第九轴tm9连接，通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3与第四轴tm4连接，和通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在第七轴tm7作为固定元件连续工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第六前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第七前进速度d7，第二离合器c2、第三离合器c3和第五离合器c5同时工作。

因此，在通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3与第四轴tm4连接，通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3与第五轴tm5连接并通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在第七轴tm7作为固定元件连续工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第七前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第八前进速度d8，第一离合器c1、第三离合器c3和第五离合器c5同时工作。

因此，在通过第一离合器c1的工作而使第五轴tm5与第九轴tm9连接，通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3与第五轴tm5连接，并且通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在第七轴tm7作为固定元件连续工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第八前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第九前进速度d9，第三离合器c3、第四离合器c4和第五离合器c5同时工作。

因此，在通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3与第五轴tm5连接，通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5与第八轴tm8连接，以及通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在第七轴tm7作为固定元件连续工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第九前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在第十前进速度d10，第一离合器c1、第四离合器c4和第五离合器c5同时工作。

因此，在通过第一离合器c1的工作而使第五轴tm5与第九轴tm9连接，通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5与第八轴tm8连接，以及通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在第七轴tm7作为固定元件连续工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到第十前进速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os输出。

在后退速度rev，第二离合器c2、第四离合器c4和第五离合器c5同时工作。

因此，在通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3与第四轴tm4连接，通过第四离合器c4的工作而使第五轴tm5与第八轴tm8连接，以及通过第五离合器c5的工作而使第六轴tm6与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转功率被输入到第一轴tm1。

此外，在第七轴tm7作为固定元件连续工作时，通过各个轴的互补工作，变速挡被传递到后退速度，因此，旋转功率通过与第九轴tm9连接的输出轴os反向地输出。

在根据本发明各个实施例的行星齿轮系中，在四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中，通过控制四个离合器c1、c2、c3和c4和两个制动器b1和b2的工作，可实现至少十个前进速度和至少一个或多个后退速度的变速挡。

此外，在根据本发明各个实施例的行星齿轮系中，可以通过使自动变速器的变速挡具有多个挡位来实施适于发动机转速的变速挡，特别地，可通过利用位于发动机低转速区中的工作点来改善车辆的静驱动。

此外，根据本发明的各个实施例，在行星齿轮系中，通过自动变速器的高效多挡位，可使发动机的工作效率最大，并可改善功率传输能力和燃料效率。

上面已经出于说明和描述的目的，对本发明的具体示例性实施例进行了阐述。这些实施例并非意图放大本发明或者将本发明限制到所公开的精确形式上，根据上述教导，还可以存在许多修改和变型。为了解释本发明和某些原理及其实际应用，选择和描述了上述示例性实施例，以使本领域技术人员能够作出并利用本发明的各个示例性实施例及其变型和修改。本发明的范围由随附于此的权利要求及其等同物限定。