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，本发明涉及用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过借助最小数量的构件实现十个前进速度挡位，从而改善功率输送性能和燃料经济性，并通过使用位于发动机低转速区的工作点来改进车辆的静驱动。

背景技术：

通常，实现更多速度挡位的自动变速器已经被开发用于改善燃料经济性和优化驾驶性能。近年来，油价上涨引发了在改善车辆燃料消耗上展开的激烈竞争。

因此，人们已经开始通过缩小发动机的尺寸来减重和改善燃料经济性，以及通过自动变速器的多级速度挡位来确保驾驶性能和燃料经济性。

然而，在自动变速器中，随着速度挡位数量的增加，内部组件(特别是行星齿轮组)的数量也在增加，因此，变速器的长度也在增加。这会使可安装性和/或功率流效率劣化，并增加生产成本和重量。

因此，为了通过多级速度挡位来增加燃料经济性改善效果，开发可借助较小数量的组件来实现最大效率的行星齿轮系是很重要的。

在这方面，在近些年，人们已经积极实施8速自动变速器，并研究和开发能够实施更多速度挡位的行星齿轮系。

然而，常规的8速自动变速器通常包括三至四个行星齿轮组和五至六个控制元件(摩擦元件)。在这种情况下，因为自动变速器的长度增加，其可安装性会劣化。

在最近的行星齿轮系中，一个行星齿轮组布置在另一个行星齿轮组上方，然而，应用该平行行星齿轮组的自动变速器的结构非常受限。

在其他行星齿轮系中，使用取代湿式控制元件的爪式离合器。然而，换挡手感会劣化。

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用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过实现至少十个前进速度挡位和一个后退速度挡位，从而具有改进功率输送性能和燃料经济性的优点。

另外，本发明的各个方面旨在提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过使用位于发动机低转速区的工作点，从而具有改进车辆静驱动的优点。

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，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出发动机的扭矩；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，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，其将第一旋转元件与第四旋转元件连接，并直接连接至所述输入轴；第二轴，其连接至第二旋转元件并直接连接至输出轴；第三轴，其连接至第三旋转元件；第四轴，其将第五旋转元件与第八旋转元件连接，并可选择性地连接至第三轴；第五轴，其将第六旋转元件与第十二旋转元件连接，并可选择性地连接至第三轴；第六轴，其将第七旋转元件与第十旋转元件连接；第七轴，其连接至第九旋转元件；以及第八轴，其连接至第十一旋转元件且可选择性地连接至第二轴和第四轴。

第六轴和第七轴可选择性地各自连接至变速器壳体。

第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可为第一太阳齿轮、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为第二太阳齿轮、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为第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，且第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可为第四太阳齿轮、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，其选择性地连接第二轴和第八轴；第二离合器，其选择性地连接第三轴和第四轴；第三离合器，其选择性地连接第三轴和第五轴；第四离合器，其选择性地连接第四轴和第八轴；第一制动器，其选择性地连接第六轴和变速器壳体；以及第二制动器，其选择性地连接第七轴和变速器壳体。

根据本发明的各种方面，用于车辆的变速器的行星齿轮系可包括输入轴，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出发动机的扭矩；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，其中输入轴直接连接至第一旋转元件，输出轴直接连接至第二旋转元件，第一旋转元件直接连接至第四旋转元件，第五旋转元件可选择性地连接至第三旋转元件，第六旋转元件可选择性地连接至第三旋转元件，第八旋转元件直接连接至第五旋转元件，第十旋转元件直接连接至第七旋转元件，第十一旋转元件分别可选择性连接至第二旋转元件和第五旋转元件，并且第十二旋转元件直接连接至第六旋转元件。

第七旋转元件和第九旋转元件可各自选择性地连接至变速器壳体。

行星齿轮系还可包括第一离合器，其选择性地连接第二旋转元件和第十一旋转元件；第二离合器，其选择性地连接第三旋转元件和第五旋转元件；第三离合器，其选择性地连接第三旋转元件和第六旋转元件；第四离合器，其选择性地连接第八旋转元件和第十一旋转元件；第一制动器，其选择性地连接第七旋转元件和变速器壳体；以及第二制动器，其选择性地连接第九旋转元件和变速器壳体。

通过选择性地操作第一离合器、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而实现的速度挡位包括：第一前进速度挡，其通过使第一离合器和第三离合器以及第二制动器工作而实现；第二前进速度挡，其通过使第三离合器和第四离合器以及第二制动器工作而实现；第三前进速度挡，其通过使第一离合器和第四离合器以及第二制动器工作而实现；第四前进速度挡，其通过使第二离合器和第四离合器以及第二制动器工作而实现；第五前进速度挡，其通过使第一离合器和第二离合器以及第二制动器工作而实现；第六前进速度挡，其通过使第一离合器、第二离合器和第四离合器工作而实现；第七前进速度挡，其通过使第一离合器和第二离合器以及第一制动器工作而实现；第八前进速度挡，其通过使第二离合器和第四离合器以及第一制动器工作而实现；第九前进速度挡，其通过使第一离合器和第四离合器以及第一制动器工作而实现；第十前进速度挡，其通过使第三离合器和第四离合器以及第一制动器工作而实现；以及后退速度挡，其通过使第三离合器和第一制动器及所述第二制动器工作而实现。

根据本发明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，来实现十个前进速度挡位和一个后退速度挡位。

此外，根据本发明的各个实施例的行星齿轮系，由于自动变速器具有多级速度挡位，因此可实现适用于发动机转速的速度挡位。具体地，通过利用位于发动机低转速区的工作点，可改善车辆的静驱动。

此外，根据本发明各个实施例的行星齿轮系，可以使发动机的驱动效率最大化，并且可改善功率输送性能和燃料消耗。

应当理解，如本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语是诸如包括运动型多用途车辆(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的通用机动车辆，包括各种船和海船的船只，航空器等的包含物，且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如衍生自非石油资源的燃料)。如在本文所指，混合动力车辆是有两个或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电动力都有的车辆。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些将通过附图和具体实施方式而显而易见或在附图和具体实施方式中更具体地描述，所述附图并入本文，该具体实施方式同时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示意图。

图2为根据本发明各个实施例，在行星齿轮系的每个速度挡位的控制元件的工作表。

应当理解，附图未必按比例绘制，呈现例示本发明基本原理的各种特征的一定程度简化表示。本文所公开的本发明具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分通过特定预期应用和使用环境而确定。

具体实施方式

现将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。虽然本发明将连同示例性实施例被描述，然而，应当理解，本说明书并非意图将本发明限制于这些示例性实施例。相反地，本发明不仅旨在涵盖示例性实施例，而且也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种替代物、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示意图。

参考图1，根据本发明各实施例的行星齿轮系包括设置在相同轴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，八个连接至第一行星齿轮组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中的旋转元件中的至少一个的旋转轴tm1至tm8，四个作为控制元件的离合器c1至c4和两个制动器b1及b2，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的协作而改变，且通过输出轴os输出改变后的扭矩。

行星齿轮组从发动机侧起，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的顺序设置。

输入轴is为输入部件，并且来自发动机曲轴的扭矩在通过扭矩变换器进行扭矩转换后输入到输入轴is中。

输出轴os为输出部件，并且与输入轴is平行地设置，并通过差速装置传输驱动扭矩至驱动轮。

第一行星齿轮组pg1为单个小齿轮行星齿轮组，并包括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的第一太阳齿轮s1、第一行星架pc1和第一环形齿轮r1，所述第一行星架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，所述第一环形齿轮r1与第一小齿轮p1在内部啮合。

第二行星齿轮组pg2为单个小齿轮行星齿轮组，并包括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的第二太阳齿轮s2、第二行星架pc2和第二环形齿轮r2，所述第二行星架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，所述第二环形齿轮r2与第二小齿轮p2在内部啮合。

第三行星齿轮组pg3为单个小齿轮行星齿轮组，并包括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的第三太阳齿轮s3、第三行星架pc3和第三环形齿轮r3，所述第三行星架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，所述第三环形齿轮r3与第三小齿轮p3在内部啮合。

第四行星齿轮组pg4为单个小齿轮行星齿轮组，并包括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的第四太阳齿轮s4、第四行星架pc4和第四环形齿轮r4，所述第四行星架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，所述第四环形齿轮r4与第四小齿轮p4在内部啮合。

第一旋转元件n1直接连接至第四旋转元件n4，第五旋转元件n5直接连接至第八旋转元件n8，第六旋转元件n6直接连接至第十二旋转元件n12，并且第七旋转元件n7直接连接至第十旋转元件n10，使得第一行星齿轮组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包括八个旋转轴tm1至tm8。

以下具体地描述八个旋转轴tm1至tm8。

八个轴tm1至tm8直接连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的旋转元件中的多个旋转元件，是直接连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的至少一个旋转元件并随着该至少一个旋转元件一起旋转以传输扭矩的旋转部件，或者是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的至少一个旋转元件直接连接至变速器壳体h以固定该至少一个旋转元件的固定部件。

第一轴tm1将第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)直接连接至第四旋转元件n4(第二太阳齿轮s2)，并直接连接至输入轴is，以便作为输入元件连续工作。

第二轴tm2连接至第二旋转元件n2(第一行星架pc1)，并直接连接至输出轴os，以便作为输出元件连续工作。

第三轴tm3连接至第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)。

第四轴tm4将第五旋转元件n5(第二行星架pc2)直接连接至第八旋转元件n8(第三行星架pc3)，并可选择性地连接至第三轴tm3。

第五轴tm5将第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)连接至第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)，并可选择性地连接至第三轴tm3。

第六轴tm6将第七旋转元件n7(第三太阳齿轮s3)直接连接至第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)，并可选择性地连接至变速器壳体h，以便作为选择性固定元件工作。

第七轴tm7连接至第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)，且可选择性地连接至变速器壳体h，以便作为选择性固定元件工作。

第八轴tm8连接至第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，并可选择性地连接至第二轴tm2和第四轴tm4。

此外，四个离合器c1、c2、c3和c4设置在这样的位置处，在该位置处，包括输入轴is和输出轴os的八个轴tm1至tm8中的任意两个轴可选择性地彼此连接。

此外，两个制动器b1和b2设置在这样的位置处，在该位置，八个轴tm1至tm8中的至少一个轴可选择性地连接至变速器壳体h。

以下具体描述四个离合器c1至c4和两个制动器b1和b2的布置。

第一离合器c1设置在第二轴tm2和第八轴tm8之间，并将第二轴tm2选择性地连接至第八轴tm8。

第二离合器c2设置在第三轴tm3和第四轴tm4之间，并将第三轴tm3选择性地连接至第四轴tm4。

第三离合器c3设置在第三轴tm3和第五轴tm5之间，并将第三轴tm3选择性地连接至第五轴tm5。

第四离合器c4设置在第四轴tm4和第八轴tm8之间，并将第四轴tm4选择性地连接至第八轴tm8。

第一制动器b1设置在第六轴tm6和变速器壳体h之间，并将第六轴tm6选择性地连接至变速器壳体h。

第二制动器b2设置在第七轴tm7和变速器壳体h之间，并选择性地将第七轴tm7连接至变速器壳体h。

包括第一离合器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的控制元件，可为利用液压工作的湿式多盘摩擦元件。

图2为根据本发明各实施例的行星齿轮系中每个速度挡位下控制元件的工作表。

如图2所示，在根据本发明的各实施例的行星齿轮系中，在每个速度挡位，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中的三个控制元件工作。

在第一前进速度挡d1，第一离合器c1及第三离合器c3和第二制动器b2工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第二轴tm2连接至第八轴tm8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的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第二制动器b2的工作，第七轴tm7作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第一前进速度挡，并且第一前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在第二前进速度挡d2，第三离合器c3及第四离合器c4和第二制动器b2工作。

在通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3连接至第五轴tm5以及通过第四离合器c4的工作而使第四轴tm4连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第二制动器b2的工作，第七轴tm7作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第二前进速度挡，并且第二前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在第三前进速度挡d3，第一离合器c1及第四离合器c4和第二制动器b2工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第二轴tm2连接至第八轴tm8以及通过第四离合器c4的工作而使第四轴tm4连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第二制动器b2的工作，第七轴tm7作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第三前进速度挡，并且第三前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在第四前进速度挡d4，第二离合器c2及第四离合器c4和第二制动器b2工作。

在通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3连接至第四轴tm4以及通过第四离合器c4的工作而使第四轴tm4连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第二制动器b2的工作，第七轴tm7作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第四前进速度挡，并且第四前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在第五前进速度挡d5，第一离合器c1及第二离合器c2和第二制动器b2工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第二轴tm2连接至第八轴tm8以及通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3连接至第四轴tm4的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第二制动器b2的工作，第七轴tm7作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第五前进速度挡，并且第五前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在第六前进速度挡d6，第一离合器c1、第二离合器c2及第四离合器c4工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第二轴tm2连接至第八轴tm8，通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3连接至第四轴tm4以及通过第四离合器c4的工作而使第四轴tm4连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

在这种情况下，行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4变成锁定状态，并且第六前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。在第六前进速度挡，与输入轴is相同的转速被输出。

在第七前进速度挡d7，第一离合器c1及第二离合器c2和第一制动器b1工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第二轴tm2连接至第八轴tm8以及通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3连接至第四轴tm4的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第一制动器b1的工作，第六轴tm6作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第七前进速度挡，并且第七前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在第八前进速度挡d8，第二离合器c2及第二四离合器c4和第一制动器b1工作。

在通过第二离合器c2的工作而使第三轴tm3连接至第四轴tm4以及通过第四离合器c4的工作而使第四轴tm4连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第一制动器b1的工作，第六轴tm6作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第八前进速度挡，并且第八前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在第九前进速度挡d9，第一离合器c1及第四离合器c4和第一制动器b1工作。

在通过第一离合器c1的工作而使第二轴tm2连接至第八轴tm8以及通过第四离合器c4的工作而使第四轴tm4连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第一制动器b1的工作，第六轴tm6作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第九前进速度挡，并且第九前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在第十前进速度挡d10，第三离合器c3及第四离合器c4和第一制动器b1工作。

在通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3连接至第五轴tm5以及通过第四离合器c4的工作而使第四轴tm4连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第一制动器b1的工作，第六轴tm6作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到第十前进速度挡，并且第十前进速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

在后退速度挡rev，第三离合器c3和第一制动器b1和第二制动器b2工作。

在通过第三离合器c3的工作而使第三轴tm3连接至第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。

此外，通过第一制动器b1和第二制动器b2的工作，第六轴tm6和第七轴tm7作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被传递到后退速度挡，并且后退速度挡通过连接至第二轴tm2的输出轴os输出。

通过将四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4与四个离合器c1、c2、c3和c4和两个制动器b1和b2进行组合，根据本发明各个实施例的行星齿轮系实现至少十个前进速度挡位和一个后退速度挡位。

此外，根据本发明的各个实施例的行星齿轮系实现对应于发动机转速的合适速度挡位。具体地，通过使用位于发动机低转速区的工作点，改善车辆的静驱动。

此外，根据本发明各个实施例的行星齿轮系可使发动机驱动效率最大化并可改善功率输送性能和燃料消耗。

为了方便在随附权利要求中的解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“向上”、“向下”、“较高”、“较低”、“朝上”、“朝下”、“在前面”、“在后面”“后面的”、“在……内”、“在……外”、“在内部”、“在外部”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“向前”和“向后”用于参考在附图中显示的特征位置描述示例性实施例的这些特征。

本发明具体示例性实施例的前述描述已为了例示及描述的目的而呈现。它们并非旨在详尽或限制本发明至所公开的精确形式，并且按照上面教导，许多修改和变型明显是可以的。示例性实施例被选择和描述以便解释本发明和某些原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员可作出及利用本发明的各种示例性实施例及其各种变型和修改。本发明的范围由随附于此的权利要求及其等同物限定。