用于车辆的多挡位自动变速器的制作方法

本申请要求2014年11月4日提交的韩国专利申请第10-2014-0151973号的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于此用于所有目的。

技术领域

本发明的各个实施例涉及一种用于车辆的自动变速器，特别涉及一种用于配备有传动机构的车辆的多挡位自动变速器，通过变速器的多挡位效应能够实现十一个前进速度和一个倒速并且驱动发动机处于最佳点。

背景技术：

目前，科技的发展需要性能的改进，类似的情况出现在传动系领域，由于环境法规的加强或者油价的上升，人们对燃料效率改进提出了更多的需求。

作为符合这些需求的合适的传动系技术，包括有发动机小型化技术和自动变速器多挡位技术。发动机的小型化具有减少重量和提高燃料效率的优点，特别的，自动变速器的多挡位化具有以下优点：通过与四速(或者五速)以及一个倒速的自动变速器相比使用了更多的换挡挡位，根据动力性能和燃料效率，有效设计出极佳齿数比，可同时具有安全驾驶性和燃料效率竞争性。

然而，在使用自动变速器的情况下，随着换挡挡位的增加，当通过应用行星齿轮组的传动机构来执行换挡，构成自动变速器的内部构件的数量也会增加。

因而，在自动变速器的多挡位结构中，最重要的是使用没有增加内部部件数量的传动机构结构，以获得良好的驾驶性和燃料效率的竞争性，而不是恶化车辆的装配性能、成本、重量和动力传输效率。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅是为了加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息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：

本发明的各个方面致力于提供一种传动机构的优化结构，其可以以在十一个前速度和一个倒速的自动变速器的研发中应用更少的构件来达到最大效率，与具有八个前进挡位和一个倒挡挡位的自动变速器或者具有九个前进速度和一个倒速的自动变速器相比，本发明的自动变速器具有通过增加换挡挡位来增加燃料效率的效果。

本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的多挡位自动变速器，通过使用四个行星齿轮组、四个离合器和两个制动器的传动结构而执行十一个前进速度和一个倒速，使发动机的运行点在低RPM范围，从而大大提高了车辆的驾驶性，并且尤其是，通过自动变速器的多挡位效应可以在最佳点驱动发动机，从而获得燃料效率更好的提升。

根据本发明的各个方面，该种用于车辆的多挡位自动变速器可以包括第一、第二、第三和第四行星齿轮组和摩擦构件，第一、第二、第三和第四行星齿轮组中的每一个都包括第一、第二和第三旋转元件，摩擦构件包括第一、第二、第三和第四离合器以及第一和第二制动器，其中，输入轴连接至第二行星齿轮组的第一旋转元件和第四行星齿轮组的第三旋转元件，输出轴连接至第四行星齿轮组的第二旋转元件，第一行星齿轮组的第二旋转元件连接至第二行星齿轮组的第三旋转元件，第一行星齿轮组的第三旋转元件连接至第三行星齿轮组的第一旋转元件，以及第三行星齿轮组的第一旋转元件连接至第四行星齿轮组的第一旋转元件。

第一制动器固定第一行星齿轮组的第一旋转元件，第二制动器固定第二行星齿轮组的第二旋转元件，第一离合器选择性连接第二行星齿轮组的第三旋转元件与第三行星齿轮组的第三旋转元件，第二离合器选择性连接第二行星齿轮组的第二旋转元件与第三行星齿轮组的第三旋转元件，第三离合器选择性连接第二行星齿轮组的第三旋转元件与第三行星齿轮组的第二旋转元件，以及第四离合器选择性连接第三 行星齿轮组的第三旋转元件与第四行星齿轮组的第二旋转元件。

第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组组成第一复合行星齿轮组，第三行星齿轮组和第四行星齿轮组组成第二复合行星齿轮组，通过第一行星齿轮组的第三旋转元件和第三行星齿轮组的第一旋转元件形成第一复合行星齿轮组和第二复合行星齿轮组的持续性组合路径。

第一行星齿轮组可以包括第一太阳轮、第一行星架以及第一内齿圈，第一太阳轮作为第一行星齿轮组的第一旋转元件，第一行星架作为第一行星齿轮组的第二旋转元件，第一内齿圈作为第一行星齿轮组的第三旋转元件，第二行星齿轮组可以包括第二太阳轮、第二行星架以及第二内齿圈，第二太阳轮作为第二行星齿轮组的第一旋转元件，第二行星架作为第二行星齿轮组的第二旋转元件，第二内齿圈作为第二行星齿轮组的第三旋转元件，第三行星齿轮组可以包括第三太阳轮、第三行星架以及第三内齿圈，第三太阳轮作为第三行星齿轮组的第一旋转元件，第三行星架作为第三行星齿轮组的第二旋转元件，第三内齿圈作为第三行星齿轮组的第三旋转元件，以及第四行星齿轮组可以包括第四太阳轮、第四行星架以及第四内齿圈，第四太阳轮作为第四行星齿轮组的第一旋转元件，第四行星架作为第四行星齿轮组的第二旋转元件，第四内齿圈作为第四行星齿轮组的第三旋转元件。

第一行星齿轮组的第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈中的第一太阳轮连接至第一制动器，第一行星架固定连接至第二内齿圈，以及第一内齿圈持续性固定连接至第三太阳轮。

第二行星齿轮组的第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈中的第二太阳轮固定连接至输入轴，第二行星架连接至第二制动器并且通过第二离合器选择性连接至第三内齿圈，以及第二内齿圈固定连接至第一行星架、通过第一离合器选择性连接至第三内齿圈、以及通过第三离合器选择性连接至第三行星架。

第三行星齿轮组的第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈中的第三太阳轮固定连接至第一内齿圈并且固定连接至第四太阳轮，第三行星架通过第三离合器选择性连接至第二内齿圈，以及第三内齿圈通过第一离合器选择性连接至第二内齿圈并且通过第四离合器选择性连接至第四行星架。

第四行星齿轮组的第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈中的第四太阳轮固定连接至第三太阳轮，第四行星架持续性固定连接至输出轴并且通过第四离合器选择性连接至第三内齿圈，以及第四内齿圈持续性固定连接至输入轴。

本发明的该种多挡位自动变速器以使用了四个行星齿轮组、四个离合器和两个制动器的传动机构来执行十一个前进速度和一个倒速，由此实现了使得用于十一个前进速度和一个倒速的组件最少化的效果。

而且，本发明的具有十一个个前进速度和一个倒速的多挡位自动变速器提供了能够以变速器的多挡位效应而将发动机驱动至最佳点的优点。此外，本发明还具有以下效果：具有快速响应与七速自动变速器相比具有更高安装率趋势的多挡位自动变速器市场的效果。

应当理解，此处使用的术语“车辆”、“车辆的”以及其他类似术语一般是包括机动车辆，例如乘用车，包括运动型多用途车(SUV)、大客车、卡车、各种商用车、包括各种车船的船只、飞机等等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合动力电动车、氢动力车和其他可替代的燃料车(例如：从非石油资源获得的燃料)。此处，混合动力车是具有两个或者更多动力源的车辆，例如：既能汽油发动又能电力发动的车辆。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施例中进行详细陈述，这些附图和实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为根据本发明的示例性的用于车辆的多挡位自动变速器的传动机构的结构示意图；

图2为根据本发明的实施例的应用到传动机构的摩擦部件的每一个换挡挡位的操作视图。

应理解的是，附图在一定程度上简化呈现了说明本发明基本原理的各个特征，而不一定是按比例绘制。本发明所公开的具体设计特征 (包括例如具体尺寸、方向、位置和外形)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施例，其示例在附图中示出并在下文中描述。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施例。

图1示出了根据本发明的用于车辆的多挡位自动变速器的传动机构的结构。如图所示，该传动机构可以包括：作为输入部件的输入轴IN，其与液力变矩器的涡轮轴连接；作为输出部件的输出轴OUT，其与差速器连接；行星齿轮组10、20、30、40，其形成复合行星齿轮装置并且排列在同一轴线上；以及六个摩擦部件。

因此，进入输入轴IN的输入可以通过液力变矩器的涡轮轴产生，其中发动机曲轴的旋转动力通过液力变矩器变矩后输入，从输出轴OUT出来的输出连接至已知的用于驱动车轮的差速器。复合行星齿轮组可以由第一复合行星齿轮装置和第二复合行星齿轮装置组成，第一复合行星齿轮装置和第二复合行星齿轮装置通过至少一条持续性组合路径和至少三条选择性组合路径连接。

作为一个实施例，第一复合行星齿轮装置可以以第一行星齿轮组10和第二行星齿轮组20为一对而形成，第二复合行星齿轮装置可以以第三行星齿轮组30和第四行星齿轮组40为一对而形成。进一步地，四个复合行星齿轮组10、20、30、40中的每一个可以由第一、第二和第三旋转元件组成，摩擦部件可以配置为由离合器组50和制动器组60构成，离合器组50由第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4组成，制动器组60由第一制动器B1和第二制动器B2组成，从而通过选择性操作连接六个摩擦部件C1、C2、C3、C4、B1、B2中的三个来实现十一个前进速度和一个倒速。

具体地，十一个前进速度和一个倒速的布置可配置如下。

第一行星齿轮组10的第一旋转元件可以连接至第一制动器B1，第一行星齿轮组10的第二旋转元件可以固定连接至第二行星齿轮组20的第三旋转元件，以及第一行星齿轮组10的第三旋转元件可以持续性固定连接至第三行星齿轮组30的第一旋转元件。

第二行星齿轮组20的第一旋转元件可固定连接至输入轴IN，第二行星齿轮组20的第二旋转元件可以连接至第二制动器B2，此外，该第二旋转元件通过第二离合器C2可选择性连接至第三行星齿轮组30的第三旋转元件，以及第二行星齿轮组20的第三旋转元件可以固定连接至第一行星齿轮组10的第二旋转元件，此外，该第三旋转元件通过第一离合器C1可选择性连接至第三行星齿轮组30的第三旋转元件，并且通过第三离合器C3可选择性连接至第三行星齿轮组30的第二旋转元件。

第三行星齿轮组30的第一旋转元件可固定连接至第一行星齿轮组10的第三旋转元件，此外，该第一旋转元件可固定连接至第四行星齿轮组40的第一旋转元件，第三行星齿轮组30的第二旋转元件通过第三离合器C3可选择性连接至第二行星齿轮组20的第三旋转元件，以及第三行星齿轮组30的第三旋转元件通过第一离合器C1可选择性连接至第二行星齿轮组20的第三旋转元件，此外，该第三旋转元件通过第四离合器C4可选择性连接至第四行星齿轮组40的第二旋转元件。

第四行星齿轮组40的第一旋转元件可固定连接至第三行星齿轮组30的第一旋转元件，第四行星齿轮组40的第二旋转元件可持续性固定连接至输出轴OUT，此外，该第二旋转元件通过第四离合器C4可选择性连接至第三行星齿轮组30的第三旋转元件，以及第四行星齿轮组40的第三旋转元件可持续性固定连接至输入轴IN。

根据本发明的各个实施例，该第一行星齿轮组10可以包括作为第一旋转元件的第一太阳轮S1、作为第二旋转元件的第一行星架CR1、以及作为第三旋转元件的第一内齿圈R1。该第二行星齿轮组20可以包括作为第一旋转元件的第二太阳轮S2、作为第二旋转元件的第二行星架CR2、以及作为第三旋转元件的第二内齿圈R2。该第三行星齿轮组30可以包括作为第一旋转元件的第三太阳轮S3、作为第二旋转元件的第三行星架CR3、以及作为第三旋转元件的第三内齿圈R3。该第四 行星齿轮组40可以包括作为第一旋转元件的第四太阳轮S4、作为第二旋转元件的第四行星架CR4、以及作为第三旋转元件的第四内齿圈R4。

因此，第一太阳轮S1可连接至第一制动器B1，第一行星架CR1可固定连接至第二内齿圈R2，以及第一内齿圈R1可持续性固定连接至第三太阳轮S3。进一步地，第二太阳轮S2可固定连接至输入轴IN，第二行星架CR2可连接至第二制动器B2，此外，该第二行星架CR2通过第二离合器C2可选择性连接至第三内齿圈R3，以及第二内齿圈R2可固定连接至第一行星架CR1，此外，该第二内齿圈R2通过第一离合器C1可选择性连接至第三内齿圈R3，并且该第二内齿圈R2通过第三离合器C3可选择性连接至第三行星架CR3。

另外，第三太阳轮S3可固定连接至第一内齿圈R1，此外，该第三太阳轮S3可固定连接至第四太阳轮S4，第三行星架CR3通过第三离合器C3可选择性连接至第二内齿圈R2，以及第三内齿圈R3通过第一离合器C1可选择性连接至第二内齿圈R2，此外，该第三内齿圈R3通过第四离合器C4可选择性连接至第四行星架CR4。进一步地，第四太阳轮S4可固定连接至第三太阳轮S3，第四行星架CR4可持续性固定连接至输出轴OUT，此外，该第四行星架CR4通过第四离合器C4可选择性连接至第三内齿圈R3，以及第四内齿圈R4可持续性固定连接至输入轴IN。

由于采用这种结构，由第一行星齿轮组10和第二行星齿轮组20组成的第一复合行星齿轮装置与由第三行星齿轮组30和第四行星齿轮组40组成的第二复合行星齿轮装置之间的持续性性组合路径可以由第一内齿圈R1和第三太阳轮S3形成。因此，第二太阳轮S2和第四内齿圈R4可以作为传动机构的输入元件，而第四行星架CR4可以作为输出元件。

进一步地，该第一制动器B1可连接至第一太阳轮S1，该第二制动器B2可连接至第二行星架CR2，该第一离合器C1可选择性连接第二内齿圈R2和第三内齿圈R3，第二离合器C2可选择性连接第二行星架CR2和第三内齿圈R3，第三离合器C3可选择性连接第二内齿圈R2和第三行星架CR3，第四离合器C4可选择性连接第三内齿圈R3和第四行星架CR4。所述第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、 第四离合器C4以及第一制动器B1和第二制动器B2可通过液压压力等传统方式摩擦安装，可组合成多盘型液压摩擦耦合单元。

另一方面，图2为根据本发明的各个实施例的应用到传动机构的摩擦部件的每一个换挡挡位的操作元件。如图所示，所述第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第四离合器C4以及第一制动器B1和第二制动器B2通过总共三个运行元件的组合可实现每一次换挡，由此减少不工作的摩擦部件的数量，从而可以减少摩擦阻力损失。这意味着改进了变速器的动力传输效率并且最终有助于提高车辆的燃料效率。

在前进1速，运行第三离合器C3、第四离合器C4和第二制动器B2。于是，运行的第三离合器C3将第二内齿圈R2与第三行星架CR3连接，运行的第四离合器C4将第四行星架CR4与第三内齿圈R3连接，并且运行的第二制动器B2允许第二行星架CR2固定。由此，输入轴IN的输入被传输至第二太阳轮S2和第四内齿圈R4，前进1速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的1速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进1速的换挡完成。

在前进2速，在前进1速的状态下通过释放第四离合器C4和运行第二离合器C2，第二离合器C2和第三离合器C3以及第二制动器B2运行。于是，该释放的第四离合器C4释放第四行星架CR4与第三内齿圈R3，该运行的第二离合器C2连接第二行星架CR2与第三内齿圈R3，并且第三离合器C3和第二制动器B2保持在运行状态。由此，前进2速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的2速输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进2速的换挡完成。

在前进3速，在前进2速的状态下通过释放第二离合器C2和运行第一制动器B1，第三离合器C3以及第一制动器B1和第二制动器B2运行。于是，该释放的第二离合器C2断开第二行星架CR2与第三内齿圈R3的连接，该运行的第一制动器B1固定第一太阳轮S1，并且第三离合器C3和第二制动器B2保持运行状态。由此，前进3速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，该第四行星架CR4的3速输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进3速的换挡完成。

在前进4速，在前进3速的状态下通过释放第一制动器B1和运行第一离合器C1，第一离合器C1、第三离合器C3以及第二制动器B2运行。于是，该释放的第一制动器B1释放第一太阳轮S1，该运行的第一离合器C1将第二内齿圈R2与第三内齿圈R3连接，并且第三离合器C3和第二制动器B2保持在运行状态。由此，前进4速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的4速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进4速的换挡完成。

在前进5速，在前进4速的状态下通过释放第二制动器B2和运行第一制动器B1，第一离合器C1和第三离合器C3以及第一制动器B1运行。于是，释放的第二制动器B2释放第二行星架CR2，运行的第一制动器B1固定第一太阳轮S1，并且第一离合器C1和第三离合器C3保持在运行状态。由此，前进5速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的5速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进5速的换挡完成。

在前进6速，在前进的5挡的状态下通过释放第一制动器B1和运行第二离合器C2，第一离合器C1、第二离合器C2和第三离合器C3运行。于是，释放的第一制动器B1释放第一太阳轮S1，运行的第二离合器C2将第二行星架CR2与第三内齿圈R3连接，第一离合器C1和第三离合器C3保持运行状态。由此，前进6速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的6速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进6速的换挡完成。

在前进7速，在前进的6速的状态下通过释放第三离合器C3和运行第一制动器B1，第一离合器C1、第二离合器C2以及第一制动器B1运行。于是，释放的第三离合器C3断开第二内齿圈R2与第三行星架CR3的连接，运行的第一制动器B1将第一太阳轮S1固定，第一离合器C1和第二离合器C2保持在运行状态。由此，前进7速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，并且第四行星架CR4的7速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进7速的换挡完成。

在前进8速，在前进7速的状态下通过释放第二离合器C2和运行第四离合器C4，第一离合器C1、第四离合器C4以及第一制动器B1 运行。于是，释放的第二离合器C2断开第二行星架CR2与第三内齿圈R3的连接，运行的第四离合器C4将第四行星架CR4与第三内齿圈R3连接，第一离合器C1和第一制动器B1保持在运行状态。由此，前进8速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的8速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进8速的换挡完成。

在前进9速，在前进8速的状态下通过释放第一离合器C1和运行第二离合器C2，第二离合器C2和第四离合器C4以及第一制动器B1运行。于是，释放的第一离合器C1断开第二内齿圈R2与第三内齿圈R3的连接，运行的第二离合器C2将第二行星架CR2与第三内齿圈R3连接，第四离合器C4和第一制动器B1保持在运行状态。由此，前进9速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的9速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进9速的换挡完成。

在前进10速，在前进的9挡的状态下通过释放第二离合器C2和运行第三离合器C3，第三离合器C3、第四离合器C4以及第一制动器B1运行。于是，释放的第二离合器C2断开第二行星架CR2与第三内齿圈R3的连接，运行的第三离合器C3将第二内齿圈R2与第三行星架CR3连接，并且第四离合器C4和第一制动器B1保持在运行状态。由此，前进10速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的10速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进10速的换挡完成。

在前进11速，在前进的10挡的状态下通过释放第四离合器C4和运行第二离合器C2，第二离合器C2、第三离合器C3以及第一制动器B1运行。于是，释放的第四离合器C4断开第四行星架CR4与第三内齿圈R3的连接，运行的第二离合器C2将第二行星架CR2与第三内齿圈R3连接，并且第三离合器C3和第一制动器B1保持在运行状态。由此，前进11速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的11速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此前进11速的换挡完成。

在1个倒速，第一离合器C1、第四离合器C4以及第二制动器B2 运行。于是，运行的第一离合器C1将第二内齿圈R2与第三内齿圈R3连接，运行的第四离合器C4将第四行星架CR4与第三内齿圈R3连接，以及运行的第二制动器B2将第二行星架CR2固定。由此，输入轴IN的输入传输至第二太阳轮S2和第四内齿圈R4，1个倒速的输出在第四行星齿轮组40的第四行星架CR4处产生，第四行星架CR4的1个倒速的输出通过输出轴OUT传输至差速器，由此1个倒速的换挡完成。

如上所述，根据本发明的各个实施例的用于车辆的多挡位自动变速器包括由四个行星齿轮组10、20、30、40组成的传动机构，以及由第一离合器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构成的六个摩擦部件，其以第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3和第四离合器C4在旋转元件上的各种排列来实现十一个前进速度和一个倒速，特别地，通过松开摩擦部件C1、C2、C3、C4、B1、B2中的一个之后运行另一个摩擦部件，可实现连续换挡方案。

前述对本发明的具体示例性实施例的描述是为了说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施例以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求及其等同形式所限定。