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用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过使用最少的组成元件，实现九个前进速度变速挡来改善动力传输性能和燃料经济性，并且通过利用位于低发动机速度的工作位置来改善车辆的静音驾驶。

背景技术：

总的来说，人们已研发出实现更多变速挡的自动变速器，以提高燃料经济性并优化驾驶性能。近年来油价的上涨触发了在提高车辆的燃料消耗方面的激烈竞争。因此，关于通过发动机的小型化来减轻重量并提高燃料经济性，以及用于通过自动变速器的多个变速挡来确保驾驶性能和燃料经济性，已得到大量研究。

然而，在自动变速器中，随着变速挡数量的增加，内部组件(具体来说是行星齿轮组)的数量增加，使变速器的长度增加。因此，其可安装性和传输效率会劣化，并且成本和重量增加。

因此，为了通过多个变速挡来提高燃料经济性增强效果，开发出利用少量部件来实现最大效率的行星齿轮系是很重要的。

因此，近年来，趋向于实现8速自动变速器，并且已积极进行实现更多变速挡的行星齿轮系的研发。

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，由于自动变速器的长度增加，因此其可安装性劣化。

近来，将一个行星齿轮组布置在另一个行星齿轮组的上方，然而，应用并行行星齿轮组的自动变速器的结构非常有限。

另一种方式，使用爪式离合器来代替湿式离合器的控制元件。然而，换挡感觉会劣化。

在本发明背景部分中公开的信息仅仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不应被视为承认或任何形式的暗示该信息形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，其具有通过实现至少九个前进速度变速挡和一个后退速度变速挡，来改善动力传输性能和燃料经济性的优点。

另外，本发明的各个方面还旨在提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有通过利用位于发动机低转速区域处的工作位置来改善车辆的静音驾驶的其它优点。

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，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、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；第一轴，其连接到第一旋转元件；第二轴，其将第二旋转元件连接到第六旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件；第三轴，其将第三旋转元件连接到第五旋转元件，选择性地连接到输入轴，并且选择性地连接到变速器壳体；第四轴，其连接到第四旋转元件，并且选择性地连接到输入轴；第五轴，其将第八旋转元件连接到第十二旋转元件，并且直接连接到输出轴；第六轴，其连接到第九旋转元件；以及第七轴，其连接到第十一旋转元件，并且选择性地连接到输入轴。

第一轴和第六轴可选择性地连接到变速器壳体。

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、第三环形齿轮和第三行星齿轮架，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：第一离合器，其将输入轴选择性地连接到第三轴；第二离合器，其将输入轴选择性地连接到第四轴；第三离合器，其将输入轴选择性地连接到第七轴；第一制动器，其将第一轴选择性地连接到变速器壳体；第二制动器，其将第三轴选择性地连接到变速器壳体；以及第三制动器，其将第六轴选择性地连接到变速器壳体。

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，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；以及第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件，其中输出轴直接连接到十二旋转元件，第二旋转元件直接连接到第六旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件，第三旋转元件直接连接到第五旋转元件，选择性地连接到输入轴，并且选择性地连接到变速器壳体，第四旋转元件选择性地连接到输入轴，第八旋转元件直接连接到十二旋转元件，并且第十一旋转元件选择性地连接到输入轴。

第一旋转元件和第九旋转元件可选择性地连接到变速器壳体。

行星齿轮系，还可包括：第一离合器，其将输入轴选择性地连接到第三旋转元件；第二离合器，其将输入轴选择性地连接到第四旋转元件；第三离合器，其将输入轴选择性地连接到第十一旋转元件；第一制动器，其将第一旋转元件选择性地连接到变速器壳体；第二制动器，其将第三旋转元件选择性地连接到变速器壳体；以及第三制动器，其将第九旋转元件选择性地连接到变速器壳体。

可通过第二离合器以及第一制动器和第三制动器的工作来实现前进一速变速挡，通过第一离合器以及第一制动器和第三制动器的工作来实现前进二速变速挡，通过第一离合器和第二离合器以及第三制动器的工作来实现前进三速变速挡，通过第一离合器和第三离合器以及第三制动器的工作实现前进四速变速挡，通过第一离合器、第二离合器和第三离合器的工作实现前进五速变速挡，通过第一离合器和第三离合器以及第一制动器的工作实现前进六速变速挡，通过第二离合器和第三离合器以及第一制动器的工作实现前进七速变速挡，通过第三离合器以及第一制动器和第二制动器的工作实现前进八速变速挡，通过第二离合器和第三离合器以及第二制动器的工作实现前进九速变速挡，通过第二离合器以及第二制动器和第三制动器的工作实现后退速度变速挡。

根据本发明各个实施方式的行星齿轮系，可以通过组合四个行星齿轮组和六个控制元件，来实现九个前进速度变速挡和一个后退速度变速挡。

另外，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个速度变速挡，因此可获得适于发动机转速的变速挡。特别地，通过利用位于发动机低转速区域的工作位置，来改善车辆的静音驾驶。

此外，根据本发明的各个实施例的行星齿轮系，使发动机的驱动效率最大化，并改善动力传输性能和燃料消耗。

应当理解本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它的类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途汽车(suv)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客汽车，包括各种小船和轮船的水运工具，飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆以及其它替代燃料车辆(例如，来源于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个或更多的动力来源的车辆，例如汽油驱动和电力驱动车辆。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将从并入本文的附图和下面的详细描述中变得显而易见或被更详细地阐述，其一起用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是根据本发明各个实施例的示例性行星齿轮系的示意图；

图2是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操作图。

应当理解，附图未必按比例绘制，其呈现说明本发明的基本原理的各种特征部的一定程度的简化表示。如本文所公开的，包括，例如，具体尺寸、方位、位置以及形状的本发明的具体设计特征将部分地通过特定的预期应用和使用环境确定。

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：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的至少一个旋转元件的七个旋转轴tm1至tm7，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的协作而变速，并且通过输出轴os将经变速的扭矩输出。

从发动机侧开始，行星齿轮组以第一行星齿轮组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是输入部件，并且来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩变换器进行扭矩变换之后被输入到输入轴is。

输出轴os是输出部件，其与输入轴is平行配置，并且通过差动装置将驱动扭矩传递到驱动轮。

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，可旋转地支撑与第一太阳齿轮s1外啮合的第一小齿轮p1的第一行星齿轮架pc1，以及与第一小齿轮p1内啮合的第一环形齿轮r1。

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，可旋转地支撑与第二太阳齿轮s2外啮合的第二小齿轮p2的第二行星齿轮架pc2，以及与第二小齿轮p2内啮合的第二环形齿轮r2。

第三行星齿轮组pg3是双小齿轮行星齿轮组，并且包括：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，与一对第三小齿轮p3内啮合的第三环形齿轮r3，以及可旋转地支撑与第三太阳齿轮s3外啮合的一对第三小齿轮p3的第三行星齿轮架pc3，其中该一对第三小齿轮p3与第三太阳齿轮s3外啮合。

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，可旋转地支撑与第四太阳齿轮s4外啮合的第四小齿轮p4的第四行星齿轮架pc4，以及与第四小齿轮p4内啮合的第四环形齿轮r4。

第二旋转元件n2直接连接到第六旋转元件n6、第七旋转元件n7和第十旋转元件n10，第三旋转元件n3直接连接到第五旋转元件n5，并且第八旋转元件n8直接连接到第十二旋转元件n12，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包括七个旋转轴tm1至tm7。

下面详细描述七个旋转轴tm1至tm7。

七个轴tm1至tm7直接连接行星齿轮组pg1，pg2，pg3和pg4的旋转元件中的多个旋转元件，是直接连接到行星齿轮组pg1，pg2，pg3和pg4中的任一个旋转元件的旋转部件，并且与任意一个旋转元件一起旋转以传递扭矩，或者是将行星齿轮组pg1，pg2，pg3和pg4中的任一个旋转元件直接连接到变速器壳体h以固定一个旋转元件的固定元件。

第一轴tm1直接连接到第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)，并且选择性地连接到变速器壳体h，以便作为选择性固定元件工作。

第二轴tm2将第二旋转元件n2(第一行星齿轮架pc1)直接连接到第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)、第七旋转元件n7(第三太阳齿轮s3)，和第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)。

第三轴tm3将第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)直接连接到第五旋转元件n5(第二行星齿轮架pc2)，选择性地连接到输入轴is，以便作为选择性输入元件工作，并且选择性地连接到变速器壳体h，以便作为选择性固定元件工作。

第四轴tm4直接连接到第四旋转元件n4(第二太阳齿轮s2)，并且选择性地连接到输入轴is，以便作为选择性输入元件工作。

第五轴tm5将第八旋转元件n8(第三环形齿轮r3)直接连接到第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)，并且直接连接到输出轴os，以作为输出元件连续工作。

第六轴tm6直接连接到第九旋转元件n9(第三行星齿轮架pc3)，并且选择性地连接到变速器壳体h，以便作为选择性固定元件工作。

第七轴tm7直接连接到第十一旋转元件n11(第四行星齿轮架pc4)，并且选择性地连接到输入轴is，以便作为选择性输入元件工作。

另外，三个离合器c1，c2和c3位于包括输入轴is和输出轴os在内的七个轴tm1至tm7中的任两轴选择性地彼此连接的部分处。

此外，三个制动器b1，b2和b3位于七个轴tm1至tm7中的任一轴选择性地连接到变速器壳体h的部分处。

下面详细描述三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3的布置。

第一离合器c1位于输入轴is和第三轴tm3之间，并且将输入轴is选择性地连接到第三轴tm3。

第二离合器c2位于输入轴is和第四轴tm4之间，并且将输入轴is选择性地连接到第四轴tm4。

第三离合器c3位于输入轴is和第七轴tm7之间，并且将输入轴is选择性地连接到第七轴tm7。

第一制动器b1位于第一轴tm1和变速器壳体h之间，并且将第一轴tm1选择性地连接到变速器壳体h。

第二制动器b2位于第三轴tm3和变速器壳体h之间，并且将第三轴tm3选择性地连接到变速器壳体h。

第三制动器b3位于第六轴tm6和变速器壳体h之间，并且将第六轴tm6选择性地连接到变速器壳体h。

参考图1，第一离合器c1和第二制动器b2将第三轴tm3分别选择性地连接到输入轴is和变速器壳体h。因此，第一离合器c1和第二制动器b2不是在每个变速挡都工作。

包括第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1、第二制动器b2和第三制动器b3的控制元件可以是通过液压操作的湿式多板摩擦元件。

图2是根据本发明各个实施例的行星齿轮系中的每个变速挡的控制元件的操作图。

如图2所示，在根据本发明各个实施例的行星齿轮系的每个变速挡，作为控制元件的第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1、第二制动器b2和第三制动器b3中的三个控制元件工作。

在前进一速变速挡d1，第二离合器c2以及第一制动器b1和第三制动器b3工作。

在输入轴is通过第二离合器c2的操作连接到第四轴tm4的状态下，输入轴is的转速被输入到第四轴tm4。此外，在第一制动器b1和第三制动器b3的操作下，第一轴tm1和第六轴tm6作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到前进一速变速挡，前进一速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

在前进二速变速挡d2，第一离合器c1以及第一制动器b1和第三制动器b3工作。

在输入轴is通过第一离合器c1的操作连接到第三轴tm3的状态下，输入轴is的转速被输入到第三轴tm3。此外，通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作，第一轴tm1和第六轴tm6作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到前进二速变速挡，并且前进二速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

在前进三速变速挡d3，第一离合器c1和第二离合器c2以及第三制动器b3工作。

在输入轴is通过第一离合器c1的操作连接到第三轴tm3并且输入轴is通过第二离合器c2的操作连接到第四轴tm4的状态下，输入轴is的转速被输入到第三轴tm3和第四轴tm4。另外，第六轴tm6通过第三制动器b3的操作作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到前进三速变速挡，并且前进三速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

在前进四速变速挡d4，第一离合器c1和第三离合器c3以及第三制动器b3工作。

在输入轴is通过第一离合器c1的操作连接到第三轴tm3并且输入轴is通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的转速被输入到第三轴tm3和第七轴tm7。另外，第六轴tm6通过第三制动器b3的操作作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到前进四速变速挡，并且前进四速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

在前进五速变速挡d5，第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3工作。

输入轴is通过第一离合器c1的操作连接到第三轴tm3，输入轴is通过第二离合器c2的操作连接到第四轴tm4，并且输入轴is通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7，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变成锁定状态。在该状态下，输入轴is的转速输入到第三轴tm3、第四轴tm4和第七轴tm7，并且前进五速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。在前进五速变速挡，与输入轴is相同的转速被输出。

在前进六速变速挡d6，第一离合器c1和第三离合器c3以及第一制动器b1工作。

在输入轴is通过第一离合器c1的操作连接到第三轴tm3并且输入轴is通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的转速被输入到第三轴tm3和第七轴tm7。另外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到前进六速变速挡，并且前进六速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

在前进七速变速挡d7，第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1工作。

在输入轴is通过第二离合器c2的操作连接到第四轴tm4并且输入轴is通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的转速被输入到第四轴tm4和第七轴tm7。另外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到前进七速变速挡，并且前进七速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

在前进八速变速挡d8，第三离合器c3以及第一制动器b1和第二制动器b2工作。

在输入轴is通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的转速被输入到第七轴tm7。另外，第一轴tm1和第三轴tm3通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到前进八速变速挡，并且前进八速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

在前进九速变速挡d9，第二离合器c2和第三离合器c3以及第二制动器b2工作。

在输入轴is通过第二离合器c2的操作连接到第四轴tm4并且输入轴is通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的转速被输入到第四轴tm4和第七轴tm7。另外，第三轴tm3通过第二制动器b2的操作作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到前进九速变速挡，并且前进九速变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

在后退速度变速挡rev，第二离合器c2以及第二制动器b2和第三制动器b3工作。

在输入轴is通过第二离合器c2的操作连接到第四轴tm4的状态下，输入轴is的转速被输入到第四轴tm4。另外，通过第二制动器b2和第三制动器b3的操作，第三轴tm3和第六轴tm6作为固定元件工作。因此，输入轴is的转速被转换到后退速度变速挡，并且后退速度变速挡通过连接到第五轴tm5的输出轴os被输出。

通过将四个行星齿轮组pg1，pg2，pg3和pg4与三个离合器c1，c2和c3以及三个制动器b1，b2和b3进行组合，根据本发明各个实施例的行星齿轮系可实现至少九个前进速度变速挡和一个后退速度变速挡。

另外，根据本发明各个实施例的行星齿轮系，根据发动机的转速实现适宜速度的变速挡。具体地，通过利用位于发动机低转速区域的工作位置，来改善车辆的静音驾驶。

此外，根据本发明各个实施例的行星齿轮系，使发动机的驱动效率最大，并改善动力传输性能和燃料消耗。

为了方便说明和精确限定所附的权利要求，术语“上”，“下”，“内”和“外”，“向上”，“向下”，“上”，“下”，“向上”，“向下”，“前部”，“后部”，“后面”，“内侧”，“外侧”，“向内”，“向外”，“内部”，“外部”，“内”，“外”，“向前”和“向后”等用于参考图中所示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。

前面已出于说明和描述的目的，呈现了本发明的具体示例性实施例。它们并不旨在是穷尽的，或者将本发明限制到所公开的精确形式，显然地，根据上述教导，还存在许多修改和变化。所选择和描述的示例性实施例是为了说明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做出和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代和修改。本发明的范围旨在由随附的权利要求及其等同物来限定。