车辆用自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本发明涉及车辆用自动变速器。更具体地，本发明涉及车辆用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十个前进速度挡位而改善动力传递性能和燃油经济性，并且通过使用位于低发动机转速区域的工作点而改善车辆的安静行驶。

背景技术：

通常，已开发实现更多速度挡位的自动变速器用于改善燃油经济性和优化行驶性能。近来原油价格的上涨引发了改善车辆燃料消耗的激烈竞争。

因此，已开展通过发动机的小型化来减轻重量和改善燃油经济性以及通过实现自动变速器的多级速度挡位来确保行驶性能和燃油经济性的众多研究。

然而，在自动变速器中，随着速度挡位的数目增加，内部部件(特别是，行星齿轮组)的数目增加，因此，变速器的长度增加。这可使安装性和/或动力传递效率恶化，并可增加生产成本和重量。

因此，为了增加通过多级速度挡位改善燃油经济性的效果，开发可利用小数目的部件实现最大效率的行星齿轮系是重要的。

在这方面，近年来，倾向于实施八速自动变速器，并且能够实施更多速度挡位的行星齿轮系的研究和开发也在积极进行。

然而，常规的八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，由于自动变速器的长度增加，安装性会恶化。

在最近的行星齿轮系中，一个行星齿轮组设置在另一个行星齿轮组上方，但可应用并列行星齿轮组的自动变速器的结构非常有限。

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，换挡感会恶化。

在本背景技术部分中所公开的信息仅是为了增强对本发明一般背景的理解，而不应被认为是承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的不同方面旨在提供一种车辆用自动变速器的行星齿轮系，其具有通过实现至少十个前进速度挡位和一个后退速度挡位，而改善动力传递性能和燃油经济性的优点。

另外，本发明的不同方面旨在提供一种车辆用自动变速器的行星齿轮系，还具有通过使用位于低发动机转速区域的工作点而改善车辆的安静行驶的优点。

根据本发明的不同方面，一种车辆用自动变速器的行星齿轮系可包括：接收发动机扭矩的输入轴，输出发动机扭矩的输出轴，包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的第一行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件的第二行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件的第三行星齿轮组，包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件的第四行星齿轮组，将第一旋转元件连接至第四旋转元件的第一轴，将第二旋转元件连接至第十旋转元件的第二轴，连接至第三旋转元件的第三轴，连接至第五旋转元件并直接连接至输入轴的第四轴，将第六旋转元件连接至第八旋转元件和第十二旋转元件的第五轴，连接至第七旋转元件并可选择性地连接至第一轴、第二轴和第四轴中的每一个的第六轴，连接至第九旋转元件的第七轴，以及连接至第十一旋转元件、可选择性地连接至第七轴并直接连接至输出轴的第八轴。

第一轴和第三轴可各自可选择性地连接至变速器壳体。

第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可以是第一太阳齿轮、第一行星齿轮架和第一环形齿轮，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、第二行星齿轮架和第二环形齿轮，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、第三行星齿轮架和第三环形齿轮，并且第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可以是第四太阳齿轮、第四行星齿轮架和第四环形齿轮。

行星齿轮系还可包括：将第四轴选择性地连接至第六轴的第一离合器，将第七轴选择性地连接至第八轴的第二离合器，将第一轴选择性地连接至第六轴的第三离合器，将第二轴选择性地连接至第六轴的第四离合器，将第一轴选择性地连接至变速器壳体的第一制动器，以及将第三轴选择性地连接至变速器壳体的第二制动器。

根据本发明的不同方面，一种车辆用自动变速器的行星齿轮系可包括：接收发动机扭矩的输入轴，输出扭矩的输出轴，包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的第一行星齿轮组，包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件的第二行星齿轮组，包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件的第三行星齿轮组，以及包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件的第四行星齿轮组，其中输入轴可直接连接至第五旋转元件，输出轴可直接连接至第十一旋转元件，第一旋转元件可直接连接至第四旋转元件，第二旋转元件可直接连接至第十旋转元件，第六旋转元件可直接连接至第八旋转元件和第十二旋转元件，第七旋转元件可选择性地连接至第一旋转元件、第二旋转元件和第四旋转元件，并且第十一旋转元件可直接连接至输出轴。

第一旋转元件和第三旋转元件可各自可选择性地连接至变速器壳体。

行星齿轮系还可包括：将第五旋转元件选择性地连接至第七旋转元件的第一离合器，将第九旋转元件选择性地连接至第十一旋转元件的第二离合器，将第一旋转元件选择性地连接至第七旋转元件的第三离合器，将第二旋转元件选择性地连接至第七旋转元件的第四离合器，将第一旋转元件选择性地连接至变速器壳体的第一制动器，以及将第三旋转元件选择性地连接至变速器壳体的第二制动器。

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可包括：通过操作第二离合器和第四离合器以及第一制动器而实现的第一前进速度挡位，通过操作第一离合器和第二离合器以及第一制动器而实现的第二前进速度挡位，通过操作第二离合器和第三离合器以及第一制动器而实现的第三前进速度挡位，通过操作第一离合器、第二离合器和第三离合器而实现的第四前进速度挡位，通过操作第一离合器、第三离合器和第四离合器而实现的第五前进速度挡位，通过操作第三离合器和第四离合器以及第二制动器而实现的第六前进速度挡位，通过操作第一离合器和第四离合器以及第二制动器而实现的第七前进速度挡位，通过操作第四离合器以及第一制动器和第二制动器而实现的第八前进速度挡位，通过操作第一离合器以及第一制动器和第二制动器而实现的第九前进速度挡位，通过操作第三离合器以及第一制动器和第二制动器而实现的第十前进速度挡位，以及通过操作第一离合器、第二离合器和第四离合器而实现的后退速度挡位。

根据本发明的不同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而实现十个前进速度挡位和一个后退速度挡位。

另外，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系由于自动变速器的多级速度挡位，能够实现适合于发动机转速的速度挡位。特别地，通过使用位于低发动机转速区域的工作点，能够改善车辆的安静行驶。

此外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系能够使发动机的运转效率最大化并改善动力传递性能和燃油消耗。

应当理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多用途车(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点从文中结合的附图和以下具体实施方式中将会显而易见或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式一起用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是根据本发明的不同实施例的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本发明的不同实施例的行星齿轮系中在各速度挡位的控制元件的操作表。

应当理解的是，附图未必按比例绘制，而是呈现出说明本发明的基本原理的不同特征的某种程度的简化表示。本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征将部分地由特定预期的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不同实施例，其示例在附图中示出并在以下予以说明。虽然将连同示例性实施例说明本发明，但是应当理解，本说明并不意图将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、改型、等同形式和其它实施例。

图1是根据本发明的不同实施例的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系包括设置在同一轴线上的第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4，输入轴is，输出轴os，与第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4的旋转元件中的至少一者连接的八根旋转轴tm1～tm8，作为控制元件的四个离合器c1～c4和两个制动器b1、b2，以及变速器壳体h。

从输入轴is输入的扭矩通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4的协作进行变速，并且变速后的扭矩通过输出轴os输出。

行星齿轮组从发动机侧起按第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4的顺序设置。

输入轴is是输入构件，并且来自发动机曲轴的扭矩在经过变矩器进行扭矩变换后，输入至输入轴is。

输出轴os是输出构件，与输入轴is平行地设置，并将驱动扭矩通过差动装置传递至驱动轮。

第一行星齿轮组pg1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括分别作为第一、第二和第三旋转元件n1、n2、n3的第一太阳齿轮s1、第一行星齿轮架pc1和第一环形齿轮r1，第一行星齿轮架pc1可旋转地支承与第一太阳齿轮s1外啮合的第一小齿轮p1，并且第一环形齿轮r1与第一小齿轮p1内啮合。

第二行星齿轮组pg2是单小齿轮行星齿轮组，并且包括分别作为第四、第五和第六旋转元件n4、n5、n6的第二太阳齿轮s2、第二行星齿轮架pc2和第二环形齿轮r2，第二行星齿轮架pc2可旋转地支承与第二太阳齿轮s2外啮合的第二小齿轮p2，并且第二环形齿轮r2与第二小齿轮p2内啮合。

第三行星齿轮组pg3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括分别作为第七、第八和第九旋转元件n7、n8、n9的第三太阳齿轮s3、第三行星齿轮架pc3和第三环形齿轮r3，第三行星齿轮架pc3可旋转地支承与第三太阳齿轮s3外啮合的第三小齿轮p3，并且第三环形齿轮r3与第三小齿轮p3内啮合。

第四行星齿轮组pg4是单小齿轮行星齿轮组，并且包括分别作为第十、第十一和第十二旋转元件n10、n11、n12的第四太阳齿轮s4、第四行星齿轮架pc4和第四环形齿轮r4，第四行星齿轮架pc4可旋转地支承与第四太阳齿轮s4外啮合的第四小齿轮p4，并且第四环形齿轮r4与第四小齿轮p4内啮合。

第一旋转元件n1直接连接至第四旋转元件n4，第二旋转元件n2直接连接至第十旋转元件n10，并且第六旋转元件n6直接连接至第八旋转元件n8和第十二旋转元件n12，使得第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4包括八根旋转轴tm1～tm8。

将详细说明八根旋转轴tm1～tm8。

八根轴tm1～tm8直接连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4的旋转元件中的多个旋转元件，是各自直接连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4的至少一个旋转元件并与该至少一个旋转元件一起旋转以传递扭矩的旋转构件，或者是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4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构件。

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)，并可选择性地连接至变速器壳体h，以便用作选择性固定元件。

第二轴tm2将第二旋转元件n2(第一行星齿轮架pc1)直接连接至第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)。

第三轴tm3直接连接至第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)，并可选择性地连接至变速器壳体h，以便用作选择性固定元件。

第四轴tm4连接至第五旋转元件n5(第二行星齿轮架pc2)，并直接连接至输入轴is以便持续用作输入元件。

第五轴tm5将第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)直接连接至第八旋转元件n8(第三行星齿轮架pc3)和第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)。

第六轴tm6连接至第七旋转元件n7(第三太阳齿轮s3)，并可分别选择性地连接至第一、第二和第四轴tm1、tm2、tm4。

第七轴tm7连接至第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)。

第八轴tm8连接至第十一旋转元件n11(第四行星齿轮架pc4)，可选择性地连接至第七轴tm7，并且直接连接至输出轴os以便持续用作输出元件。

另外，四个离合器c1、c2、c3、c4设置在八根轴tm1～tm8中包括输入轴is和输出轴os的任何两根轴可选择性地彼此连接的部分。

另外，两个制动器b1、b2设置在八根轴tm1～tm8中的至少一根轴可选择性地连接至变速器壳体h的部分。

详细说明四个离合器c1～c4和两个制动器b1、b2的布置。

第一离合器c1设置在第四轴tm4与第六轴tm6之间，并将第四轴tm4选择性地连接至第六轴tm6。

第二离合器c2设置在第七轴tm7与第八轴tm8之间，并将第七轴tm7选择性地连接至第八轴tm8。

第三离合器c3设置在第一轴tm1与第六轴tm6之间，并将第一轴tm1选择性地连接至第六轴tm6。

第四离合器c4设置在第二轴tm2与第六轴tm6之间，并将第二轴tm2选择性地连接至第六轴tm6。

第一制动器b1设置在第一轴tm1与变速器壳体h之间，并将第一轴tm1选择性地连接至变速器壳体h。

第二制动器b2设置在第三轴tm3与变速器壳体h之间，并将第三轴tm3选择性地连接至变速器壳体h。

包括第一、第二、第三和第四离合器c1、c2、c3、c4以及第一和第二制动器b1、b2的控制元件可以是由液压操作的湿式多盘摩擦元件。

图2是根据本发明的不同实施例的行星齿轮系中在各速度挡位的控制元件的操作表。

如图2中所示，在根据本发明的不同实施例的行星齿轮系中，作为控制元件的第一、第二、第三和第四离合器c1、c2、c3、c4以及第一和第二制动器b1、b2中的三个控制元件在各速度挡位操作。

在第一前进速度挡位d1，第二和第四离合器c2、c4以及第一制动器b1操作。

在通过第二离合器c2的操作使第七轴tm7连接至第八轴tm8以及通过第四离合器c4的操作使第二轴tm2连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

另外，通过第一制动器b1的操作使第一轴tm1用作固定元件。因此，输入轴is的扭矩被变速传递至第一前进速度挡位，并且第一前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第二前进速度挡位d2，第一和第二离合器c1、c2以及第一制动器b1操作。

在通过第一离合器c1的操作使第四轴tm4连接至第六轴tm6以及通过第二离合器c2的操作使第七轴tm7连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

另外，通过第一制动器b1的操作使第一轴tm1用作固定元件。因此，输入轴is的扭矩被变速传递至第二前进速度挡位，并且第二前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第三前进速度挡位d3，第二和第三离合器c2、c3以及第一制动器b1操作。

在通过第二离合器c2的操作使第七轴tm7连接至第八轴tm8以及通过第三离合器c3的操作使第一轴tm1连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

另外，通过第一制动器b1的操作使第一轴tm1用作固定元件。因此，输入轴is的扭矩被变速传递至第三前进速度挡位，并且第三前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第四前进速度挡位d4，第一、第二和第三离合器c1、c2、c3操作。

在通过第一离合器c1的操作使第四轴tm4连接至第六轴tm6，通过第二离合器c2的操作使第七轴tm7连接至第八轴tm8，以及通过第三离合器c3的操作使第一轴tm1连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

在此情况下，输入轴is的扭矩被变速传递至第四前进速度挡位，并且第四前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第五前进速度挡位d5，第一、第三和第四离合器c1、c3、c4操作。

在通过第一离合器c1的操作使第四轴tm4连接至第六轴tm6，通过第三离合器c3的操作使第一轴tm1连接至第六轴tm6，以及通过第四离合器c4的操作使第二轴tm2连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

在此情况下，行星齿轮组pg1、pg2、pg3、pg4变为锁止状态，并且第五前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。在第五前进速度挡位，与输入轴is相同的旋转速度被输出。

在第六前进速度挡位d6，第三和第四离合器c3、c4以及第二制动器b2操作。

在通过第三离合器c3的操作使第一轴tm1连接至第六轴tm6以及通过第四离合器c4的操作使第二轴tm2连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

另外，通过第二制动器b2的操作使第三轴tm3用作固定元件。因此，输入轴is的扭矩被变速传递至第六前进速度挡位，并且第六前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第七前进速度挡位d7，第一和第四离合器c1、c4以及第二制动器b2操作。

在通过第一离合器c1的操作使第四轴tm4连接至第六轴tm6以及通过第四离合器c4的操作使第二轴tm2连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

另外，通过第二制动器b2的操作使第三轴tm3用作固定元件。因此，输入轴is的扭矩被变速传递至第七前进速度挡位，并且第七前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第八前进速度挡位d8，第四离合器c4以及第一和第二制动器b1、b2操作。

在通过第四离合器c4的操作使第二轴tm2连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

另外，通过第一和第二制动器b1、b2的操作，使第一轴tm1和第三轴tm3用作固定元件。因此，输入轴is的扭矩被变速传递至第八前进速度挡位，并且第八前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第九前进速度挡位d9，第一离合器c1以及第一和第二制动器b1、b2操作。

在通过第一离合器c1的操作使第四轴tm4连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

另外，通过第一和第二制动器b1、b2的操作，使第一轴tm1和第三轴tm3用作固定元件。因此，输入轴is的扭矩被变速传递至第九前进速度挡位，并且第九前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第十前进速度挡位d10，第三离合器c3以及第一和第二制动器b1、b2操作。

在通过第三离合器c3的操作使第一轴tm1连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

另外，通过第一和第二制动器b1、b2的操作，使第一轴tm1和第三轴tm3用作固定元件。因此，输入轴is的扭矩被变速传递至第十前进速度挡位，并且第十前进速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在后退速度挡位rev，第一、第二和第四离合器c1、c2、c4操作。

在通过第一离合器c1的操作使第四轴tm4连接至第六轴tm6，通过第二离合器c2的操作使第七轴tm7连接至第八轴tm8，以及通过第四离合器c4的操作使第二轴tm2连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第四轴tm4。

在此情况下，输入轴is的扭矩被变速传递至后退速度挡位，并且后退速度挡位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

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

另外，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系能够实现根据发动机转速的适合的速度挡位。特别地，通过使用位于低发动机转速区域的工作点，能够改善车辆的安静行驶。

此外，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系能够使发动机的运转效率最大化并且改善动力传递性能和燃油消耗。

为了例示和说明的目的，已经呈现出关于本发明的具体示例性实施例的前述说明。该说明并非意在详尽或将本发明限制于所公开的精确形式，并且按照上面的教导，显然许多修改和变型是可能的。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够实现和利用本发明的不同示例性实施例及其各种替换形式和改型。本发明的范围意在由所附权利要求及其等同形式来限定。