用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本申请要求2017年7月18日提交的韩国专利申请第10-2017-0090831号的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

本申请涉及一种用于车辆的自动变速器。

背景技术：

本部分中的陈述仅提供与本申请相关的背景信息，而不会构成现有技术。

近来，燃油价格的上涨导致汽车产业在增强燃料效率方面的更加激烈的竞争。

就此而言，已经进行了对于自动变速器的研究，以通过实现更多的挡位来同时提供更优越的驾驶性能和燃料消耗。

为了使自动变速器实现更多挡位，其部件的数量通常会增多。这就给安装性能、生产成本、重量和/或动力传输效率带来了不利的影响。

因此，为了通过多档位而最大化地增强燃料效率并且降低自动变速器的制造成本，对于减少变速器的部件的数量是非常重要的。

在此背景下，近期已经引入了八速自动变速器，以经由自动变速器的行星齿轮系来实现更多挡位。

然而，我们已经发现，已公开的具有八个或更多挡位的自动变速器通常包括许多组件，因此很容易使自动变速器变得很长。

公开于该背景技术部分的上述信息仅用于加强对本申请背景的理解，因此其包含的信息可能并不构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本申请提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有的优点在于：通过组合四个行星齿轮组、两个外齿轮以及五个控制元件而实现至少八个前进挡位和至少一个倒车挡位，从而具有对于动力传输性能和燃料消耗的改善；并且通过缩短自动变速器的长度而提升了安装性能。

另外，传动齿轮的不同齿轮齿的较宽的可用范围使得能够容易地获得各种车辆所期望传动比，从而改善了动力传输性能和燃料消耗。

在本申请的一种形式中，一种行星齿轮系包括：第一行星齿轮组，其具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；输入轴，在所述输入轴的外周安装有第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；以及输出轴，其与输入轴平行设置，并且在所述输出轴的外周安装有第四行星齿轮组。该种示例性的行星齿轮系可以进一步包括：第一轴，其与第一旋转元件和第四旋转元件固定地连接；第二轴，其与第二旋转元件固定地连接，并且与输入轴固定地连接；第三轴，其与第三旋转元件固定地连接；第四轴，其与第五旋转元件和第八旋转元件固定地连接；第五轴，其与第六旋转元件固定地连接；第六轴，其与第七旋转元件固定地连接；第七轴，其与第九旋转元件固定地连接；第八轴，其与第十旋转元件固定地连接，并且与第六轴通过外齿轮连接；第九轴，其与第十一旋转元件固定地连接，并且与输出轴连接；第十轴，其与第十二旋转元件固定地连接，并且与第四轴通过外齿轮连接；以及第一传动齿轮和第二传动齿轮，其配置在选自第一轴至第十轴中的相应轴通过外齿轮连接的部分。

所述第六轴可以分别地与所述第二轴选择性地连接以及与所述第三轴选择性地连接。所述第七轴可以与第三轴选择性地连接。所述第一轴和所述第五轴可以分别与变速器壳体选择性地连接。

该种示例性行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其设置在所述第二轴和所述第六轴之间；第二离合器，其设置在所述第三轴和所述第六轴之间；第三离合器，其设置在所述第三轴和所述第七轴之间；第一制动器，其设置在所述第一轴和变速器壳体之间；以及第二制动器，其设置在所述第五轴和变速器壳体之间。

所述第一传动齿轮设置在第四轴和第十轴之间，而所述第二传动齿轮设置在第六轴和第八轴之间。

所述第一行星齿轮组可以包括：作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一行星架以及作为第三旋转元件的第一内齿圈。所述第二行星齿轮组可以包括：作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架以及作为第六旋转元件的第二内齿圈。所述第三行星齿轮组可以包括：作为第七旋转元件的第三太阳轮、作为第八旋转元件的第三内齿圈以及作为第九旋转元件的第三行星架。所述第四行星齿轮组可以包括：作为第十旋转元件的第四太阳轮、作为第十一旋转元件的第四行星架以及作为第十二旋转元件的第四内齿圈。

所述第一行星齿轮组可以包括：作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一行星架以及作为第三旋转元件的第一内齿圈。第二行星齿轮组可以包括：作为第四旋转元件的所述第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架以及作为第六旋转元件的第二内齿圈。第三行星齿轮组可以包括：作为第七旋转元件的所述第三行星架、作为第八旋转元件的第三内齿圈以及作为第九旋转元件的第三太阳轮。所述第四行星齿轮组可以包括：作为第十旋转元件的第四太阳轮、作为第十一旋转元件的第四行星架以及作为第十二旋转元件的第四内齿圈。

所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组从发动机侧可以按照第三行星齿轮组、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的顺序进行布置。

根据本申请的示例性形式的行星齿轮系，所述行星齿轮组分别地布置在平行设置的输入轴和输出轴上，从而减少了长度并且改善了安装性能。

根据本申请的示例性形式的行星齿轮系，通过在组合行星齿轮组之外使用两个传动齿轮，从而可以实现至少八个前进档位和至少一个倒车挡位，因此提供了可以大范围改变的齿轮齿，从而可以容易获得最佳的传动比，并且可以容易满足各种车辆的期望性能。

另外，根据本申请的示例性形式的行星齿轮系，可以在实现至少八个前进挡位和至少一个倒车挡位的同时实现大于8.0的传动比跨度，从而提升了发动机驱动效率。

此外，在使具有高效率的多挡位化的挡位同时确保了挡位的级比的线性度，从而能够改善驾驶性能，例如换挡前后的加速、发动机转速的节律感等。

另外，根据本申请的示例性形式的行星齿轮系使用了五个接合元件，因而减少了用于实现各个挡位的部件的数量，并且减少了未接合的元件的数量，从而减小了阻力损失并且增强了效率和燃料经济性。

此外，由本申请的示例性形式获得或预期的效果直接地或者暗示性地描述于下述具体实施方式中。也就是说，由本申请的示例性形式预期的各种效果将描述于下述具体实施方式中。

通过本文提供的说明，其它的应用领域将变得明显。应当理解的是，说明书和具体示例仅旨在用于说明的目的而并非旨在限制本申请的范围。

附图说明

为了使本申请可以得到更好地理解，现在将会对参考附图而以示例的方式给出的本发明的各种形式进行描述，附图中：

图1为根据本申请的第一示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图2为在根据本申请的第一示例性形式的行星齿轮系中，在各个挡位的各个控制元件的操作图；

图3为根据本申请的第二示例性形式的行星齿轮系的示意图；

图4为在根据本申请的第二示例性形式的行星齿轮系中，在各个挡位的各个控制元件的操作图；

本文描述的附图仅用于说明的目的，且并非旨在以任何方式限制本申请的范围。

附图标记说明：

pg1、pg2、pg3、pg4：第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组

s1、s2、s3、s4：第一太阳轮、第二太阳轮、第三太阳轮、第四太阳轮

pc1、pc2、pc3、pc4：第一行星架、第二行星架、第三行星架、第四行星架

r1、r2、r3、r4：第一内齿圈、第二内齿圈、第三内齿圈、第四内齿圈

is：输入轴

os：输出轴

b1、b2：第一制动器、第二制动器

c1、c2、c3：第一离合器、第二离合器、第三离合器

tf1、tf2：第一传动齿轮、第二传动齿轮

tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8、tm9、tm10：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴、第九轴、第十轴。

具体实施方式

下文将参考所附附图对本申请进行更为全面的描述，在这些附图中显示了本申请的示例性形式。如本领域技术人员将意识到的那样，可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，对所描述的形式以各种不同的方式进行修改。

附图和说明应被视为本质上是说明性的而非限制性的，并且在整个说明书中，相同的附图标记指代相同的元件。

在以下说明中，因为组件的名称彼此相同，所以将组件的名称分为第一、第二等等，以对这些名称进行区分，而这些名称的顺序并不受到特定限制。

在本文中，术语“固定地连接”等表述意指至少两个构件彼此连接从而总是一起旋转。因此，本领域技术人员应当理解，术语“固定地连接”等不同于术语“可操作地连接”等。

图1为根据本申请的第一示例性形式的行星齿轮系的示意图；

参考图1，该行星齿轮系包括：输入轴is；输出轴os；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；两个传动齿轮tf1和tf2；以及接合元件，所述接合元件包括三个离合器c1、c2和c3与两个制动器b1和b2。

输入轴is是输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩变换器而变换扭矩之后输入至输入轴is。

输出轴os为输出构件，并且与输入轴is平行地布置，所述输出轴os通过差动装置将经改变的驱动扭矩输出至驱动轴。

第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第三行星齿轮组pg3布置在输入轴is的外周，并且形成主要换挡部分。第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第三行星齿轮组pg3从发动机侧按照第三行星齿轮组pg3、第一行星齿轮组pg1和第二行星齿轮组pg2的顺序布置。

第四行星齿轮组pg4布置在输出轴os(其与输入轴is平行设置)的外周，并且形成辅助换挡部分。

第一行星齿轮组pg1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳轮s1、第一行星架pc1和第一内齿圈r1，其中，所述第一行星架pc1支撑第一小齿轮p1，所述第一小齿轮p1与第一太阳轮s1外啮合，而所述第一内齿圈r1与第一小齿轮p1内啮合。第一太阳轮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，而第一内齿圈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，并且包括第二太阳轮s2、第二行星架pc2和第二内齿圈r2，其中，所述第二行星架pc2支撑第二小齿轮p2，所述第二小齿轮p2与第二太阳轮s2外啮合，而所述第二内齿圈r2与第二小齿轮p2内啮合。第二太阳轮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，而第二内齿圈r2用作第六旋转元件n6。

第三行星齿轮组pg3是双小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳轮s3、第三内齿圈r3和第三行星架pc3，其中，所述第三内齿圈r3与第三小齿轮p3内啮合，所述第三小齿轮p3与第三太阳轮s3外啮合，而所述第三行星架pc3支撑第三小齿轮p3。第三太阳轮s3用作第七旋转元件n7，第三内齿圈r3用作第八旋转元件n8，而第三行星架pc3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，并且包括第四太阳轮s4、第四行星架pc4和第四内齿圈r4，其中，所述第四行星架pc4支撑第四小齿轮p4，所述第四小齿轮p4与第四太阳轮s4外啮合，而所述第四内齿圈r4与第四小齿轮p4内啮合。第四太阳轮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，而第四内齿圈r4用作第十二旋转元件n12。

在所述第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第三行星齿轮组pg3中，第一旋转元件n1与第四旋转元件n4固定地连接，第五旋转元件n5与第八旋转元件n8固定地连接，并且形成七个轴tm1至tm7。

三个轴tm8至tm10连接至第四行星齿轮组pg4。

下文中将更具体地对十个轴tm1至tm10进行描述。

第一轴tm1与第一旋转元件n1(第一太阳轮s1)和第四旋转元件n4(第二太阳轮s2)固定地连接，并且与变速器壳体h选择性地连接。

第二轴tm2与第二旋转元件n2(第一行星架pc1)固定地连接，并且与输入轴is固定地连接，从而始终用作输入元件。

第三轴tm3与第三旋转元件n3(第一内齿圈r1)固定地连接。

第四轴tm4与第五旋转元件n5(第二行星架pc2)和第八旋转元件n8(第三内齿圈r3)固定地连接。

第五轴tm5与第六旋转元件n6(第二内齿圈r2)固定地连接，并且与变速器壳体h选择性地连接。

第六轴tm6与第七旋转元件n7(第三太阳轮s3)固定地连接。并且与第二轴tm2(输入轴is)和第三轴tm3中的每一个选择性地连接。

第七轴tm7与第九旋转元件n9(第三行星架pc3)固定地连接，并且与第三轴tm3选择性地连接。

第八轴tm8与第十旋转元件n10(第四太阳轮s4)固定地连接，并且与第六轴tm6通过外齿轮连接。

第九轴tm9与第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)固定地连接，并且与输出轴os固定地连接，从而始终用作输出元件。

第十轴tm10与第十二旋转元件n12(第四内齿圈r4)固定地连接，并且与第四轴tm4通过外齿轮连接。

外啮合的齿轮组的第一传动齿轮tf1和第二传动齿轮tf2将具有第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第三行星齿轮组pg3的主要换挡部分的经改变的扭矩传递至具有第四行星齿轮组pg4的辅助换挡部分。

第一传动齿轮tf1包括：与第四轴tm4固定地连接的第一传动齿轮tf1a以及与第十轴tm10固定地连接的第一传动齿轮tf1b，并且该第一传动齿轮tf1通过外齿轮连接第四轴tm4和第十轴tm10。

第二传动齿轮tf2包括：与第六轴tm6固定地连接的第二传动齿轮tf2a以及与第八轴tm8固定地连接的第二传动齿轮tf2b，并且该第二传动齿轮tf2通过外齿轮连接第六轴tm6和第八轴tm8。

由此，通过第一传动齿轮tf1和第二传动齿轮tf2连接的各个轴以相反的方向旋转，并且第一传动齿轮tf1和第二传动齿轮tf2的传动比可以考虑所期望的变速器的速比而进行预设。

十个轴tm1至tm10中的每一个可以是将输入轴和输出轴与行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件互相固定地连接的旋转构件，或者可以是将旋转元件选择性地互连至变速器壳体h的旋转构件，或者可以是固定至变速器壳体h的固定构件。

在本申请中，当两个或更多个构件被描述为“固定地连接”时(其中该构件可以是轴、输入轴、输出值、旋转构件和变速器壳体中的任一种)，固定地连接的构件总是一起旋转，从而它们可以以相同的速度和/或以相同的方向旋转。

当两个或更多个构件被描述为通过接合元件而“选择性地连接”时，意指当接合元件未接合时，选择性地连接的构件各自旋转，而当接合元件接合时，选择性地连接的构件以相同的速度旋转。

接合元件包括三个离合器c1、c2和c3与两个制动器b1和b2，并且按下述方式进行布置：

第一离合器c1布置在第二轴tm2和第六轴tm6之间，使得第二轴tm2和第六轴tm6可以选择性地成为一体。

第二离合器c2布置在第三轴tm3和第六轴tm6之间，使得第三轴tm3和第六轴tm6可以选择性地成为一体。

第三离合器c3布置在第三轴tm3和第七轴tm7之间，使得第三轴tm3和第七轴tm7可以选择性地成为一体。

第一制动器b1布置在第一轴tm1和变速器壳体h之间，使得第一轴tm1可以选择性地用作固定元件。

第二制动器b2布置在第五轴tm5和变速器壳体h之间，使得第五轴tm5可以选择性地用作固定元件。

具有第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3与第一制动器b1和第二制动器b2的接合元件可以利用通过液压而摩擦接合的多片式液压摩擦装置来实现，然而，应当理解，由于可以使用多种其它的电可控的配置，因而本发明并不限于此。

图2为在根据本申请的第一示例性形式的行星齿轮系中，在各个挡位的各个控制元件的操作图。

参考图2，根据本申请的第一示例性形式的行星齿轮系通过使三个离合器c1、c2和c3与两个制动器b1和b2中的三个元件操作而实现换挡。

[第一前进挡位]

在第一前进挡位d1，第一离合器c1、第一制动器b1以及第二制动器b2同时操作。

由此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而与第六轴tm6连接，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，并且第一轴tm1和第五轴tm5通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作而实现了第一前进挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

[第二前进挡位]

在第二前进挡位d2，第二离合器c2、第一制动器b1以及第二制动器b2同时操作。

由此，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而与第六轴tm6连接，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，并且第一轴tm1和第五轴tm5通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作而实现了第二前进挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

[第三前进挡位]

在第三前进挡位d3，第一离合器c1、第二离合器c2以及第二制动器b2同时操作。

由此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而与第六轴tm6连接，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，并且第五轴tm5通过第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作而实现了第三前进挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

[第四前进挡位]

在第四前进挡位d4，第二离合器c2、第三离合器c3以及第二制动器b2同时操作。

由此，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而与第七轴tm7连接，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，并且第五轴tm5通过第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作而实现了第四前进挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

[第五前进挡位]

在第五前进挡位d5，第一离合器c1、第三离合器c3以及第二制动器b2同时操作。

由此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而与第七轴tm7连接，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，并且第五轴tm5通过第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作而实现了第五前进挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

[第六前进挡位]

在第六前进挡位d6，第一离合器c1、第二离合器c2以及第三离合器c3同时操作。

由此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而与第七轴tm7连接，并且输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，从而通过各个轴的协同操作而实现了第六前进挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

[第七前进挡位]

在第七前进挡位d7，第一离合器c1、第三离合器c3以及第一制动器b1同时操作。

由此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而与第七轴tm7连接，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，并且第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作而实现了第七前进挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

[第八前进挡位]

在第八前进挡位d8，第二离合器c2、第三离合器c3以及第一制动器b1同时操作。

由此，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而与第六轴tm6连接，第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而与第七轴tm7连接，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，并且第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作而实现了第八前进挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

[倒车挡位]

在倒车挡位rev，第三离合器c3、第一制动器b1以及第二制动器b2同时操作。

由此，第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而与第七轴tm7连接，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2，并且第一轴tm1和第五轴tm5通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过各个轴的协同操作而实现了倒车挡位，并且将经改变的扭矩输出至与第九轴tm9连接的输出轴os。

图3为根据本申请的第二示例性形式的行星齿轮系的示意图。图4为在根据本申请的第二示例性形式的行星齿轮系中，在各个挡位的各个控制元件的操作图。

在图1所示的本申请的第一示例性形式的行星齿轮系中，第三太阳轮s3用作第七旋转元件n7，而第三行星架pc3用作第九旋转元件n9。然而，参考图3，在根据第二示例性形式的行星齿轮系中，第三行星架pc3用作第七旋转元件n7，而第三太阳轮s3用作第九旋转元件n9。

也即，根据第一和第二示例性形式的行星齿轮系显示出第七旋转元件n7和第九旋转元件n9进行相反的设置，并且其它元件的其它配合关系保持相同。

参考图2和图4，根据第一和第二示例性形式的行星齿轮系通过相同的接合操作而以相同的方式实现各个挡位，因此将不对这些接合操作进行更具体的描述。

应当理解，由于第七旋转元件n7和第九旋转元件n9彼此替换，因此传动比或者级比可能具有不同的值。

如上所述，根据本申请的示例性形式的行星齿轮系，通过组合四个行星齿轮组、两个传动齿轮以及包括三个离合器和两个制动器的控制元件，可以实现至少八个前进挡位和至少一个倒车挡位，因而提供了对于动力传输性能和燃料消耗的改善，并且通过缩短自动变速器的长度而提升了安装性能。

另外，根据本申请的示例性形式的行星齿轮系，除了三个行星齿轮组之外还采用了具有布置在输出轴os上的外齿轮的两个传动齿轮，并且因此，齿轮齿可以大范围地改变，从而可以容易实现所期望的传动比，并且可以容易满足各种车辆的期望性能。

此外，根据本申请的示例性形式的行星齿轮系，可以在实现至少八个前进挡位和至少一个倒车挡位的同时实现大于8.0的传动比跨度，从而提升了发动机驱动效率。

另外，在具有高效率的多挡位化的挡位的同时，确保了挡位的级比的线性度，从而能够改善驾驶性能，例如换挡前后的加速、发动机转速的节律感等。

此外，根据本申请的示例性形式的行星齿轮系使用了五个接合元件，因而减少了用于实现挡位的部件的数量，并且减少了未接合的元件的数量，从而减小了阻力损失并且提高了效率和燃料经济性。

虽然联系目前被视为是实际的示例性形式来描述本申请，应理解，本申请并不限于所公开的形式，相反，本申请旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改配置和等效配置。