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。本发明更具体涉及以下这种车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过使用最小数量的组件实现九个前进速度挡(位)，从而改善动力传递性能，并降低油耗。

背景技术：

在自动变速器中实现更多变速挡的研究已开展，以实现改良的油耗以及更好的驾驶性能，近期油价上涨正在引发提高车辆的燃料消耗的激烈竞争。

在这个意义上说，在发动机上的研究已经致力于实现轻量化和通过所谓小型化提高燃料消耗，人们已经开始研究通过更多变速挡，同时提供更好的驾驶性能和燃料消耗的自动变速器。

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)的数量也会增加，而这会使安装性、生产成本、重量和/或功率流效率劣化。

因此，为了最大限度地改善具有更多变速挡的自动变速器的燃料消耗，通过较少数目的部件获得更高效率是非常重要的。

在这点上，最近推出一种八速自动变速器，用于使自动变速器具有更多变速挡的行星齿轮组也在研发中。

八速或更多变速挡的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)，其总长度增加，从而降低可安装性。

在这一点上，人们已尝试平行布置行星齿轮组或使用爪式离合器来代替湿式控制元件。然而，这种布置并不能广泛应用，并且使用爪式离合器可能会使换挡感觉劣化。

在本发明背景部分所公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景技术的理解，且不应该被视为承认或任何形式的暗示这个信息形成已经被本领域技术人员知道的现有技术。

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，其具有利用最少部件获得实现至少九个前进速度和至少一个后退速度的变速挡，通过自动变速器的多个挡位改善动力传递性能和燃料消耗，并且利用发动机的低转速来提高车辆的驾驶稳定性等优点。

根据本发明的各个方面，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括：输入轴，用于接收发动机扭矩；输出轴，用于输出经变速的扭矩；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转动元件；第一轴，使第一旋转元件和第六旋转元件互相连接；第二轴，使第二旋转元件和第五旋转元件互相连接，并与输入轴直接连接；第三轴，与第三旋转元件连接；第四轴，与第四旋转元件连接；第五轴，与第七旋转元件连接，并与第三轴和第四轴中的每一根轴选择性连接；第六轴，使第八旋转元件和第十二旋转元件互相连接，并与第二轴选择性连接；第七轴，使第九旋转元件和第十旋转元件互相连接；以及第八轴，与第十一旋转元件连接，并且与输出轴直接连接。

第一轴、第三轴和第七轴均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第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮；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，选择性连接第二轴和第六轴；第二离合器，选择性连接第三轴和第五轴；第三离合器，选择性连接第四轴和第五轴；第一制动器，选择性连接第一轴和变速器壳体；第二制动器，选择性连接第三轴和变速器壳体；第三制动器，选择性连接第七轴和变速器壳体。

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，用于接收发动机扭矩；输出轴，用于输出经变速的扭矩；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；其中输入轴可与第五旋转元件直接连接，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六旋转元件直接连接，第二旋转元件可与第五旋转元件直接连接，第七旋转元件可与第三旋转元件和第四旋转元件中的每一个选择性连接，第八旋转元件可与第十二元件直接连接，并可与第五旋转元件选择性连接，并且第九旋转元件可与第十旋转元件直接连接。

第一旋转元件、第三旋转元件和第九旋转元件可以均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，选择性连接第五旋转元件和第八旋转元件；第二离合器，选择性连接第三旋转元件和第七旋转元件；第三离合器，选择性连接第四旋转元件和第七旋转元件；第一制动器，选择性连接第一旋转元件和变速器壳体；第二制动器，选择性连接第三旋转元件和变速器壳体；第三制动器，选择性连接第九旋转元件和变速器壳体。

通过选择操作第一、第二和第三离合器以及第一、第二和第三制动器来实现的速度挡可包括：第一前进速度挡，通过操作第二离合器和第三离合器以及第三制动器来实现；第二前进速度挡，通过操作第二离合器以及第一制动器和第三制动器来实现；第三前进速度挡，通过操作第三离合器以及第一制动器和第三制动器来实现；第四前进速度挡，通过操作第一离合器以及第一制动器和第三制动器来实现；第五前进速度挡，通过操作第一离合器和第三离合器以及第一制动器来实现；第六前进速度挡，通过操作第一离合器和第二离合器以及第一制动器来实现；第七前进速度挡，通过操作第一、第二和第三离合器来实现；第八前进速度挡，通过操作第一离合器和第二离合器以及第二制动器来实现；第九前进速度挡，通过操作第一离合器和第三离合器以及第二制动器来实现；以及后退速度挡，通过操作第三离合器以及第二制动器和第三制动器来实现。

根据本发明的各个实施方式，通过组合四个行星齿轮组和六个控制元件，实现至少九个前进速度和至少一个后退速度的变速挡。

此外，根据本发明各个实施方式的行星齿轮系，通过利用自动变速器的多个速度挡，实现适于发动机转速的变换挡，从而大大改善驾驶稳定性。

此外，根据本发明的各个实施方式的行星齿轮系，通过自动变速器的多个速度挡，可以使发动机驱动效率最大，并改善动力传递性能和燃油消耗。

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具有的其它特征和优点，在并入本申请中的附图以及具体实施方式中呈现或详细说明，二者共同用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是根据本发明各个实施方式的行星齿轮系的示意图；

图2是根据本发明各个实施方式的行星齿轮系的各个变速挡的各个控制元件的操作图表。

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

下面详细参考本发明的各种实施方式，本发明的实施例在附图中被图解并且在下面被描述。尽管本发明将结合示范性实施例被描述，然而可以理解的是，本描述并不意在将本发明限制到那些示范性实施例上。相反地，本发明意在不仅仅覆盖示范性实施例，而且覆盖各种可选形式、变型、等价形式和其它实施例，其可被包含在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围中。

图1是根据本发明各个实施方式各个实施方式的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本发明的各个实施方式，行星齿轮系包括布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和pg4，输入轴is，输出轴os，使第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件互相连接的八个轴tm1到tm8，作为控制元件的三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3，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和pg4的协作而变速，然后通过输出轴os输出。

行星齿轮组从发动机侧，按顺序被布置为第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4。

输入轴is是输入部件，来自发动机曲轴的扭矩被输入到输入轴is，然后通过扭矩转换器实现扭矩转换。

输出轴os是输出部件，且与输入轴is布置在相同的轴线上，通过差速装置将经变速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，且包括：第一行星架pc1，其支撑与第一太阳齿轮s1在外部啮合的第一小齿轮p1，和与第一小齿轮p1在内部啮合的第一环形齿轮r1。第一太阳齿轮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，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，且包括：第二行星架pc2，其支撑与第二太阳齿轮s2在外部啮合的第二小齿轮p2，和与第二小齿轮p2在内部啮合的第二环形齿轮r2。第二太阳齿轮s2用作第四旋转元件n4，第二行星架pc2用作第五旋转元件n5，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，且包括：第三行星架pc3，其支撑与第三太阳齿轮s3在外部啮合的第三小齿轮p3，以及与第三小齿轮p3在内部啮合的第三环形齿轮r3。第三太阳齿轮s3用作第七旋转元件n7，第三行星架pc3用作第八旋转元件n8，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，且包括：第四行星架pc4，其支撑与第四太阳齿轮s4在外部啮合的第四小齿轮p4，以及与第四小齿轮p4在内部啮合的第四环形齿轮r4。第四太阳齿轮s4用作第十旋转元件n10，第四行星架pc4用作第十一旋转元件n11，且第四环形齿轮r4用作第十二旋转元件n12。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中，通过八个轴tm1至tm8，第一旋转元件n1可以与第六旋转元件n6直接连接，第二旋转元件n2可以与第五旋转元件n5直接连接，第八旋转元件n8可与第十二旋转元件n12直接连接，第九旋转元件n9可与第十元件n10直接连接。

在下文中详细描述八个轴tm1至tm8。

八个轴tm1至tm8中的每个轴可以是与输入轴和输出轴相互连接的旋转元件，行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件，也可以是固定于变速器壳体h的固定元件。

第一轴tm1直接连接第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)和第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)，且可以选择性连接变速器壳体h，从而选择性地用作固定元件。

第二轴tm2直接连接第二旋转元件n2(第一行星架pc1)和第五旋转元件n5(第二行星架pc2)，且直接与输入轴is连接，从而连续用作输入元件。

第三轴tm3连接第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)，且可以选择性连接变速器壳体h，因而选择性地用作固定元件。

第四轴tm4连接第四旋转元件n4(第二太阳齿轮s2)。

第五轴tm5连接第七旋转元件n7(第三太阳齿轮s3)，且可以选择性连接第三轴和第四轴。

第六轴tm6直接连接第八旋转元件n8(第三行星架pc3)和第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)，且选择性地与直接连接输入轴is的第二轴tm2连接，从而选择性地作为输入元件。

第七轴tm7直接连接第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)和第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)，且可以选择性地连接变速器壳体h，从而选择性地作为固定元件。

第八轴tm8连接第十二旋转元件n11(第四行星架pc4)，且直接与输出轴os连接，从而连续地作为输出元件。

八个轴tm1至tm8，输入轴is，和输出轴os可以通过作为控制元件的三个离合器c1、c2和c3选择性地彼此互相连接。

八个轴tm1至tm8可以通过作为控制元件的三个制动器b1，b2和b3选择性连接变速器壳体h。

三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3的布置如下：

第一离合器c1设置在第二轴tm2和第六轴tm6之间，并选择性连接第二轴tm2和与输出轴os连接的第六轴tm6，从而控制它们之间的动力传递。

第二离合器c2设置在第三轴tm3和第五轴tm5之间，并选择性地连接第三轴tm3和与输出轴os连接的第五轴tm5，从而控制它们之间的动力传递。

第三离合器c3设置在第四轴tm4和第五轴tm5之间，并选择性地连接第四轴tm4和与输出轴os连接的第五轴tm5，从而控制它们之间的动力传递。

第一制动器b1设置在第一轴tm1和变速器壳体h之间，并选择性将第一轴tm1连接至变速器壳体h。

第二制动器b2设置在第三轴tm3和变速器壳体h之间，并选择性将第三轴tm3连接至变速器壳体h。

第三制动器b3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。

参照图1，如上所述，第一离合器c1选择性地连接第二轴tm2和第六轴tm6。值得注意的是，由于第二轴tm2连续地直接地与输入轴is连接，因此与第一离合器c1选择性连接还意味着与输入轴is和第六轴tm6选择性连接。

作为控制元件的第一、第二和第三离合器c1、c2和c3以及第一、第二和第三制动器b1、b2和b3，可被实施为通过液压力摩擦结合的多片式液压摩擦装置。

图2是根据本发明各个实施方式的行星齿轮系各个变速挡的各个控制元件的操作图表。

参照图2，根据本发明各个实施方式的行星齿轮系，在各个变速挡，通过操作第一、第二和第三离合器c1、c2和c3以及第一，第二和第三制动器b1、b2和b3中的三个控制元件，来实现九个前进速度和一个后退速度。

在第一前进速度变速挡d1，第二和第三离合器c2和c3以及第三制动器b3被操作。

因此，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接，第四轴tm4通过第三离合器c3的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。

另外，第七轴tm7通过第三制动器b3的操作用作固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第一前进速度，将经变速的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第二前进速度变速挡d2，第二离合器c2以及第一和第三制动器b1、b3被操作。

因此，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴tm2。

另外，第一轴tm1和第七轴tm7通过第一制动器和第三制动器b1，b3的操作用作固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第二前进速度，并将经变速的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第三前进速度变速挡d3，第三离合器c3以及第一和第三制动器b1、b3被操作。

因此，第四轴tm4通过第三离合器c3的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴tm2。

另外，第一轴tm1和第七轴tm7通过第一制动器和第三制动器b1、b3的操作用作固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第三前进速度，并将经变速的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。。

在第四前进速度变速挡d4，第一离合器c1以及第一和第三制动器b1、b3被操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第六轴tm6连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴tm2。

另外，第一轴tm1和第七轴tm7通过第一制动器和第三制动器b1、b3的操作作为固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第四前进速度，并将经变速的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第五前进速度变速挡d5，第一和第三离合器c1、c3以及第一制动器b1被操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第六轴tm6连接，且第四轴tm4通过第三离合器c3的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴和第六轴tm2和tm6。

另外，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作用作固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第五前进速度，并将经变速的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第六前进速度变速挡d6，第一和第二离合器c1、c2以及第一制动器b1被操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴和第六轴tm2和tm6。

另外，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作用作固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第六前进速度，并将经变速的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第七前进速度变速挡d7，第一、第二和第三离合器c1、c2、c3被操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接，且第四轴tm4通过第三离合器c3的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴和第六轴tm2和tm6。

在这种情况下，整个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4一体地旋转，并且扭矩是作为输入而被输出，从而形成第七前进速度，并将输入的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第八前进速度变速挡d8，第一和第二离合器c1、c2以及第二制动器b2被操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴和第六轴tm2和tm6。

另外，第三轴tm3通过第二制动器b2的操作用作固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第八前进速度，并将经变速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挡d9，第一和第三离合器c1、c3以及第二制动器b2被操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第六轴tm6连接，第四轴tm4通过第三离合器c3的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴和第六轴tm2和tm6。

另外，第三轴tm3通过第二制动器b2的操作用作固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第九前进速度，并将经变速的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在后退速度rev，第三离合器c3以及第二、第三制动器b2、b3被操作。

因此，第四轴tm4通过第三离合器c3的操作与第五轴tm5连接。在此状态下，输入轴is的扭矩被输入至第二轴tm2。

另外，第三轴tm3和第七轴tm7，通过第二和第三制动器b2，b3的操作用作固定元件，从而通过各个轴的联合操作实现第四前进速度，并将经变速的扭矩输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

如上所述，根据本发明各个实施方式的行星齿轮系，通过控制三个离合器c1、c2和c3和三个制动器b1、b2和b3，操作四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4，实现至少九个前进速度和至少一个后退速度。

此外，根据本发明各个实施方式的行星齿轮系，由于自动变速器的多个速度挡，实现适合于发动机转速的变换挡，并利用发动机的低转速改善车辆驾驶稳定性。

此外，根据本发明各个实施方式的行星齿轮系，通过自动变速器的多个速度挡位，使发动机驱动效率最大化，并改善动力传递性能和燃油消耗。

上面已出于说明和描述的目的，呈现了本发明的上述说明和特定的示例性实现方式。其不旨在详尽地或者将本发明限制在所公开的精确形式上，很显然，对于上述教导还存在许多修改和变化。为了解释本发明的特定原理而选择和描述示例性实现例，且它们的实际应用，从而使得其他本领域技术人员能够制作和利用各种本发明的示范性实现例，以及各种替换和修改。明显地，本发明的范围由所附权利要求书及其等同物来限定。