用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

相关申请的交叉引证

本申请要求于2016年3月9日提交的韩国专利申请no.10-2016-0028483的优先权和权益，通过引证将其全部内容结合于本文中。

本公开涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体地，本公开涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系(planetarygeartrain)。

背景技术：

该部分中的陈述仅是提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

通常，已开发实现更多速度级(speedstage)的自动变速器以提高燃料经济性并优化驾驶性能。

这种实现更多速度级的自动变速器优选根据发动机的缩小尺寸使动力性能和驱动效率最大化。具体地，我们发现具有良好的级比的线性度(linearityofstepratios)的高效率多速度变速器(multiple-speedstransmission)可以用作与诸如换挡前后的加速度和有节奏的(rhythmical)发动机转速的驾驶性能紧密相关的指标(index)。

然而，在自动变速器中，因为速度级的数量的增加，内部组件的数量就增加，导致可安装性、成本、重量、变速效率等仍然在劣化。

因此，开发的可以利用少的数量的组件实现最高效率的行星齿轮系能够通过多速度(multiple-speeds)来增加燃料效率提高的效果。

在这个方面中，近年来，倾向于实施8速自动变速器并且还已经积极进行对能够实现更多速度级的行星齿轮系的研究与开发。

然而，因为传统的8速自动变速器具有6.5-7.5的传动比范围(gearratiospan)(传动比范围是保证级比的线性度的一个重要因素)，所以不能很好地改善动力性能和燃料经济性。

此外，如果8速自动变速器具有大于9.0的传动比范围，则难以保证级比的线性度。因此，发动机的驱动效率和车辆的驾驶性能会劣化。

另外的应用领域将从本文所提供的描述而变得显而易见。应理解的是，该描述和具体实例仅旨在用于说明目的而非旨在限制本公开的范围。

技术实现要素：

本公开致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系具有一下优点，通过实现至少十个前进速度级和一个后退速度级并且拓宽传动比范围来改善动力传递性能和燃料经济性，并且保证级比的线性度。

本公开的一个实施方式提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系具有通过在车辆以高的速度级运行时避免在停止状态下将负载施加至行星架来保持小齿轮轴(pinionshaft)的耐用性的优点。

根据本公开的实施方式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，接收发动机的扭矩；输出轴，输出扭矩；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；第一轴，连接至第一旋转元件；第二轴，连接至第二旋转元件并直接连接至输入轴；第三轴，将第三旋转元件、第九旋转元件和第十旋转元件彼此连接；第四轴，将第四旋转元件与第十二旋转元件连接；第五轴，连接至第五旋转元件；第六轴，将第六旋转元件与第八旋转元件连接并且选择性地连接至第二轴；以及第七轴，连接至第七旋转元件并且选择性地连接至第二轴。

第一轴和第四轴可以选择性地连接至变速器壳体，第六轴可以在与第二轴不连接的状态下连接至变速器壳体，第五轴可以选择性地连接至第三轴，并且行星齿轮系可以进一步包括第八轴，第八轴连接至第十一旋转元件，选择性地连接至第五轴，并且直接连接至输出轴。

第一行星齿轮组的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可以分别是第一恒星齿轮、第一行星架和第一环形齿轮；第二行星齿轮组的第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件可以分别是第二恒星齿轮、第二行星架和第二环形齿轮；第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件可以分别是第三恒星齿轮、第三行星架和第三环形齿轮；并且第四行星齿轮组的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可以分别是第四恒星齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组可以从发动机起按照第一行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第二行星齿轮组的顺序布置。

此外，行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，将第五轴与第八轴选择性地连接；第二离合器，将第二轴与第六轴选择性地连接；第三离合器，将第二轴与第七轴选择性地连接；第四离合器，将第三轴与第五轴选择性地连接；第一制动器，将第四轴与变速器壳体选择性地连接；第二制动器，将第六轴与变速器壳体选择性地连接；以及第三制动器，将第一轴与变速器壳体选择性地连接。

根据本公开的另一实施方式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，接收发动机的扭矩；输出轴，输出扭矩；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；以及第四行星齿轮组，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，输入轴直接连接至第二旋转元件，输出轴直接连接至第十一旋转元件，第一旋转元件选择性地连接至变速器壳体，第三旋转元件直接连接至第九旋转元件和第十旋转元件，第四旋转元件直接连接至第十二旋转元件并且选择性地连接至变速器壳体，并且第六旋转元件直接连接至第八旋转元件并且选择性地连接至变速器壳体。

第三旋转元件可以选择性地连接至第五旋转元件，第六旋转元件可以在与变速器壳体不连接的状态下选择性地连接至第二旋转元件，第七旋转元件可以选择性地连接至第二旋转元件，并且第十一旋转元件可以选择性地连接至第五旋转元件。

第一行星齿轮组的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件可以分别是第一恒星齿轮、第一行星架和第一环形齿轮；第二行星齿轮组的第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件可以分别是第二恒星齿轮、第二行星架和第二环形齿轮；第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件可以分别是第三恒星齿轮、第三行星架、和第三环形齿轮；并且第四行星齿轮组的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可以分别是第四恒星齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组和第四行星齿轮组可以从发动机起按照第一行星齿轮组、第三行星齿轮组、第四行星齿轮组和第二行星齿轮组的顺序布置。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，将第五旋转元件与第十一旋转元件选择性地连接；第二离合器，将第二旋转元件与第六旋转元件选择性地连接；第三离合器，将第二旋转元件与第七旋转元件选择性地连接；第四离合器，将第五旋转元件与第十旋转元件选择性地连接；第一制动器，将第四旋转元件与变速器壳体选择性地连接；第二制动器，将第六旋转元件与变速器壳体选择性地连接；以及第三制动器，将第一旋转元件与变速器壳体选择性地连接。

本公开的实施方式可以通过使作为简单的行星齿轮组的四个行星齿轮组结合七个控制元件来至少实现十个前进速度级和一个后退速度级。

此外，因为确保了大于10.0的传动比范围，所以可以最大化发动机的驱动效率。此外，因为级比的线性度可以由于多个速度级而得到保证，所以可以改善驾驶性能，诸如换挡前后的加速度、有节奏的发动机速度等。

此外，可以通过在车辆以高的前进速度级运行时避免在停止状态下将负载施加至行星架而平滑地润滑从而使得连接至小齿轮的小齿轮轴的耐用性得到保持。

附图说明

为了可以充分理解本公开内容，现在将参考附图以实例的方式描述本公开内容的多种形式，附图中：

图1是根据本公开的实施方式的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本公开的实施方式的行星齿轮系中的每个速度级下的控制元件的操作图。

本文所描述的附图仅用于说明目的，并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

<符号说明>

b1、b2、b3：第一制动器、第二制动器、和第三制动器

c1、c2、c3、c4：第一离合器、第二离合器、第三离合器、和第四离合器

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、和第四行星齿轮组

s1、s2、s3、s4：第一恒星齿轮、第二恒星齿轮、第三恒星齿轮、和第四恒星齿轮

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

r1、r2、r3、r4：第一环形齿轮、第二环形齿轮、第三环形齿轮、和第四环形齿轮

is：输入轴os：输出轴

tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴以及第八轴

具体实施方式

以下描述实质上仅是示例性的，并且并不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解的是，贯穿附图，相应的参考标号表示相同或相应的部件和特征。

在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施方式。

然而，为了清楚地描述本公开的实施方式，省去了与本说明书不相关的部件描述，并且在整个说明书中相同的参考标号表示相同或相似的元件。

在以下描述中，将组件名称划分为第一、第二等是为了划分组件的名称，因为组件的名称彼此相同，并且其顺序不被特别地限制。如本文中使用的，“连接”以及其变形包括用于传递诸如扭矩的力的连接，例如，第一组件连接至第二组件以便在其之间旋转，或者第一组件连接至第二组件以用于组件的固定，例如，制动或阻止移动。

图1是根据本公开的实施方式的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本公开的第一实施方式的行星齿轮系包括：布置在相同的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以及第四行星齿轮组pg4；输入轴is；输出轴os；连接至第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3以及第四行星齿轮组pg4的旋转元件中的至少一个的八个轴tm1至tm8；作为控制元件的四个离合器c1至c4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以及第四行星齿轮组pg4的配合而改变，并且改变的扭矩通过输出轴os输出。

本文中，行星齿轮组以第一行星齿轮组pg1、第三行星齿轮组pg3、第四行星齿轮组pg4以及第二行星齿轮组pg2的顺序布置。

输入轴is是输入构件并且来自发动机的曲轴的扭矩通过扭矩变换器被变换扭矩以便被输入至输入轴is中。

输出轴os是输出构件，平行于输入轴is布置，并且通过差速装置(differentialapparatus)将驱动扭矩传递至驱动轮。

第一行星齿轮组pg1是单个小齿轮(pinion)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以及第三旋转元件n3的第一恒星齿轮s1、第一行星架pc1(可旋转地支撑与第一恒星齿轮s1外啮合的第一小齿轮p1)、以及第一环形齿圈r1(与第一小齿轮p1内啮合)。

第二行星齿轮组pg2是单个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以及第六旋转元件n6的第二恒星齿轮s2、可旋转地支撑与第二恒星齿轮s2外啮合的第二小齿轮p2的第二行星架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是单个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以及第九旋转元件n9的第三恒星齿轮s3、可旋转地支撑与第三恒星齿轮s3外啮合的第三小齿轮p3的第三行星架pc3、以及与第三小齿轮p3内啮合的第三环形齿轮r3。

第四行星齿轮组pg4是单个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以及第十二旋转元件n12的第四恒星齿轮s4、可旋转地支持与第四恒星齿轮s4外啮合的第四小齿轮p4的第四行星架pc4、以及与第四小齿轮p4内啮合的第四环形齿轮r4。

通过八个轴tm1至tm8之中的三个轴，第三旋转元件n3直接连接至第九旋转元件n9和第十旋转元件，第四旋转元件n4直接连接至第十二旋转元件n12，并且第六旋转元件n6直接连接至第八旋转元件n8。

下面将更详细地描述八个轴tm1至tm8。

八个轴tm1至tm8直接连接行星齿轮组pg1、行星齿轮组pg2、行星齿轮组pg3以及行星齿轮组pg4的旋转元件之中的多个旋转元件，并且八个轴是直接连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3以及pg4中的任意一个旋转元件(或更多个)并且与任意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以及pg4的任意一个旋转元件直接连接至变速器壳体h以固定任意一个旋转元件的固定构件。

第一轴tm1连接至第一旋转元件n1(第一恒星齿轮s1)并且选择性地连接至变速器壳体h。

第二轴tm2连接至第二旋转元件n2(第一行星架pc1)并且直接连接至输入轴is以便操作为输入元件。

第三轴tm3将第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)、第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)和第十旋转元件n10(第四恒星齿轮s4)彼此直接连接。

第四轴tm4将第四旋转元件n4(第二恒星齿轮s2)与第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)直接连接并且选择性地连接至变速器壳体h。

第五轴tm5连接至第五旋转元件n5(第二行星架pc2)并且选择性地连接至第三轴tm3。

第六轴tm6将第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)与第八旋转元件n8(第三行星架pc3)直接连接，并且选择性地连接至第二轴tm2以便操作为选择的输入元件或者选择性地连接至变速器壳体h。

第七轴tm7连接至第七旋转元件n7(第三恒星齿轮s3)并且选择性地连接至第二轴tm2以便操作为选择的输入元件。

第八轴tm8连接至第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，选择性地连接至第五轴tm5，并且直接连接至输出轴os以便连续操作为输出元件。

此外，四个离合器c1、c2、c3、和c4布置在这样的部分处，在该部分处，包括输入轴is和输出轴os的八个轴tm1至tm8之间的任意两个轴选择性地连接至彼此。此外，三个制动器b1、b2、和b3布置在这样的部分处，在该部分处，八个轴tm1至tm8之中的任意一个轴选择性地连接至变速器壳体h。

下面详细描述四个离合器c1至c4和三个制动器b1至b3的布置。

第一离合器c1布置在第五轴tm5和第八轴tm8之间并且将第五轴tm5与第八轴tm8选择性地连接。

第二离合器c2布置在第二轴tm2和第六轴tm6之间并且将第二轴tm2与第六轴tm6选择性地连接。

第三离合器c3布置在第二轴tm2和第七轴tm7之间并且将第二轴tm2与第七轴tm7选择性地连接。

第四离合器c4布置在第三轴tm3和第五轴tm5之间并且将第三轴tm3与第五轴tm5选择性地连接。

第一制动器b1布置在第四轴tm4和变速器壳体h之间并且将第四轴tm4与变速器壳体h选择性地连接。

第二制动器b2布置在第六轴tm6和变速器壳体h之间并且将第六轴tm6与变速器壳体h选择性地连接。

第三制动器b3布置在第一轴tm1和变速器壳体h之间并且将第一轴tm1与变速器壳体h选择性地连接。

包括第一离合器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、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(multi-platesfrictionelementsofwettype)，尽管同样可以采用其他类型的离合器或制动器。

图2是根据本公开的实施方式的行星齿轮系中的每个速度级下的控制元件的操作图。

参照图2，作为控制元件的第一离合器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、第二制动器b2和第三制动器b3之中的三个控制元件在根据本公开的实施方式的行星齿轮系中的每个速度级下操作。本公开的实施方式可以实现一个后退速度级和十个前进速度级。

第一制动器b1与第二离合器c2和第四离合器c4在第一前进速度级d1下同时操作。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第六轴tm6并且第三轴tm3通过第四离合器c4的操作连接至第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。此外，第四轴tm4通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩被转换成第一前进速度级，并且将第一前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第一制动器b1与第二离合器c2和第三离合器c3在第二前进速度级d2下同时操作。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第六轴tm6并且第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2、第六轴tm6和第七轴tm7。此外，第四轴tm4通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩被转换成第二前进速度级，并且将第二前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第一制动器b1和第三制动器b3与第二离合器c2在第三前进速度级d3下同时操作。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。此外，第四轴tm4和第一轴tm1通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩被转换成第三前进速度级，并且将第二前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第一制动器b1与第一离合器c1和第二离合器c2在第四前进速度级d4下同时操作。

在第五轴tm5通过第一离合器c1的操作连接至第八轴tm8并且第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。此外，第四轴tm4通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩被转换成第四前进速度级，并且将第四前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第三制动器b3与第一离合器c1和第二离合器c2在第五前进速度级d5下同时操作。

在第五轴tm5通过第一离合器c1的操作连接至第八轴tm8并且第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。此外，第一轴tm1通过第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩被转换成第五前进速度级，并且将第五前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3在第六前进速度级d6下同时操作。

因为第五轴tm5通过第一离合器c1的操作连接至第八轴tm8，第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第六轴tm6，并且第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接至第七轴tm7，所以所有行星齿轮组变为锁定状态。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2、第六轴tm6和第七轴tm7并且第六前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。与输入轴is的旋转速度相同的旋转速度在第六前进速度级下输出。

第三制动器b3与第一离合器c1和第三离合器c3在第七前进速度级d7下同时操作。

在第五轴tm5通过第一离合器c1的操作连接至第八轴tm8并且第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第七轴tm7。此外，第一轴tm1通过第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换成第七前进速度级，并且第七前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第三制动器b3与第一离合器c1和第四离合器c4在第八前进速度级d8下同时操作。

在第七轴tm5通过第一离合器c1的操作连接至第八轴tm8并且第三轴tm3通过第四离合器c4的操作连接至第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。此外，第一轴tm1通过第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换成第八前进速度级，并且第八前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第三制动器b3与第三离合器c3和第四离合器c4在第九前进速度级d9下同时操作。

在第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接至第七轴tm7并且第三轴tm3通过第四离合器c4的操作连接至第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第七轴tm7。此外，第一轴tm1通过第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换成第九前进速度级，并且第九前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第三制动器b3与第二离合器c2和第四离合器c4在第十前进速度级d10下同时操作。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第六轴tm6并且第三轴tm3通过第四离合器c4的操作连接至第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。此外，第一轴tm1通过第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换成第十前进速度级，并且第十前进速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

第一制动器b1和第二制动器b2与第三离合器c3在后退速度级rev下同时操作。

在第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第七轴tm7。此外，第四轴tm4和第六轴tm6通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换成后退速度级，并且后退速度级输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

根据本公开的实施方式的行星齿轮系可以通过使四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3、和pg4结合四个离合器c1、c2、c3、和c4以及三个制动器b1、b2、和b3而至少实现十个前进速度级和一个后退速度级。

此外，因为确保了大于10.0的传动比范围，所以可以使发动机的驱动效率最大化。

此外，因为级比的线性度可以由于多个速度级而得到保证，所以可以改善驾驶性能，诸如换挡前后的加速度、有节奏的发动机转速等。

此外，由于在车辆以高的前进速度级(高于或等于第七前进速度级)运行时，可以通过避免在停止状态下将负载施加至行星架而平滑地润滑，从而使得连接至小齿轮的小齿轮轴的耐用性得到保持。

尽管已经结合目前视为实际实施方式的实施方式描述了本公开，然而，应当理解，本公开并不局限于所公开的实施方式，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变形及等同配置。

本公开的描述实质上仅仅是示例性的，并且因此，不背离本公开的实质的变化旨在包括在本公开的范围内。这样的变化不被认为是背离本公开的精神和范围。