用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2016-0031678的优先权和权益，其全部内容以引用方式全文并入本文。

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器，并且更具体地，涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其能够通过使用最少数量的部件实施至少前进11速档位而获得动力传递性能的改进效果和燃料消耗的改善效果，并且能够在发动机的低每分钟转数(rpm)区使用驱动点降低驱动噪声。

背景技术：

一般来讲，在自动变速器领域中，为了实现更多档位以最大地提高燃料的消耗和车辆的驾驶性能，已经进行了很多的研究，并且近来，油价的涨高正触发提高车辆的燃料消耗的竞争。具体地，已经进行了对发动机的研究，以通过减小尺寸而实现重量减轻并提高燃料消耗，并且已进行对自动变速器的研究以通过实现更多档位同时提供改进的驾驶性能和燃料消耗。

然而，对于自动变速器，因为档位的数量的增加，所以内部元件，具体地，行星齿轮组的数量也增加，并且变速器的全长因此而增加，从而引起可安装性、生产成本、重量、动力传递效率等下降。因此，对于自动变速器来说重要的是开发这样的行星齿轮系，即，能够使用最少数量的部件而产生最大的效率，以通过更多档位的实现增加燃料消耗的改进效果的行星齿轮系。

在这方面，近来，自动变速器已经被配置成实施8速或更多的挡位，其已经安装在车辆中，并且已经积极要求对于能够实施8速档位或更多的档位的行星齿轮系的研究和开发。然而，8速或更多档位的普通自动变速器一般包括3到4个行星齿轮组和5到6个控制元件(摩擦元件)，并且在这种情况下，因为变速器的全长增加，存在可安装性下降的缺点。

因此，为了实现自动变速器的更多档位，近来，已经采用在行星齿轮组上设置行星齿轮组的双排结构，或应用爪形离合器代替湿控制元件(wetcontrolelement)。然而，可应用的结构受到限制，并且由于爪形离合器的应用伴随换挡的感觉的下降。

在本部分中公开的上述信息只用于加强对本发明背景的理解，因此它可能包含对于本领域的普通技术人员在本国已经已知的、不形成现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其使用最少数量的部件，通过实施至少前进11速档位或更多档位和至少一个倒退1速档位或更多档位的更多档位而获得动力传递性能的提高和燃料消耗的改善效果，并且能够在发动机的低每分钟转数(rpm)区使用驱动点改善驱动噪声。

本发明的示例性实施例提供了一种用于车辆的自动变速器行星齿轮系，其可包括：被配置成接受发动机的动力的输入轴；被配置成输出动力的输出轴；第一行星齿轮组，其包括第一、第二和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四、第五和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七、第八和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十、第十一和第十二旋转元件；使第一旋转元件和第十旋转元件彼此连接并且直接连接输入轴的第一轴；连接第二旋转元件的第二轴；连接第三旋转元件的第三轴；连接第四旋转元件并且直接连变速器壳体的第四轴；使第五旋转元件、第九旋转元件和第十二旋转元件彼此连接并且直接连接输出轴的第五轴；连接第六旋转元件并且选择性地连接到第二轴的第六轴；连接到第七旋转元件并且分别选择性地连接第二轴和第三轴的第七轴；连接第八旋转元件并且选择性地连接第一轴和第三轴的第八轴；以及连接第十一旋转元件并且选择性地连接第八轴的第九轴。

第二轴可选择性地连接到变速器的壳体。第一行星齿轮组的第一、第二和第三旋转元件可分别为第一中心齿轮、第一行星齿轮架和第一环形齿轮。第二行星齿轮组的第四、第五和第六旋转元件可分别为第二中心齿轮、第二行星齿轮架和第二环形齿轮。第三行星齿轮组的第七、第八和第九旋转元件可分别为第三中心齿轮、第三行星齿轮架和第三环形齿轮，并且第四行星齿轮组的第十、第十一和第十二旋转元件可分别为第四中心齿轮、第四行星齿轮架和第四环形齿轮。

行星齿轮系可进一步包括：选择地使第一轴和第八轴彼此连接的第一离合器；选择地使第二轴和第六轴彼此连接的第二离合器；选择地使第二轴和第七轴彼此连接的第三离合器；选择地使第三轴和第七轴彼此连接的第四离合器；选择地使第三轴和第八轴彼此连接的第五离合器；选择地使第八轴和第九轴彼此连接的第六离合器；以及选择地使第二轴和变速器壳体彼此连接的第一制动器。

附图说明

本发明的以上和其它目的、特征和其它优点将从下面的结合附图的详细描述中更清楚地理解，其中：

图1是根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的配置图；以及

图2是用于根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的控制元件的各档位的操作表。

具体实施方式

应当理解，如本文使用的，术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车辆(suv)、公共汽车、货车、各种商用车辆的客运汽车，包括各种小船和轮船的船只，飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧插电式混合动力电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，来自除石油之外的资源的燃料)。

本文所用术语只是为了说明性的目的而不旨在限制性本发明。除非上下文明确指出，否则如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。应该进一步理解，当术语“包括”用于本说明书中时，其指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件存在，但不排除一种或多种其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的群组的存在或加入。如本文所使用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列术语的任何或全部的组合。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

图1是根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的配置图。参考图1，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可包括设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、第三和第四星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的各旋转元件彼此连接的九个旋转轴tm1到tm9，作为控制元件的四个离合器c1到c4和三个制动器b1到b3，和变速器壳体h。

此外，从输入轴is输入的来自发动机的旋转动力可通过在第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的之间的相互补偿操作来换档，并且然后可通过输出轴os输出。具体地，可以从发动机侧，以第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的顺序设置各行星齿轮组。输入轴is可以是输入部件，并且来自发动机的曲轴的旋转动力可使用扭矩转换器在将其扭矩转换后输入到输入轴。作为输出部件的输出轴os，可设置在与设置输入轴is的轴线相同的轴线上，并且可被配置成通过差速装置将变换的驱动力传递到驱动轴。

第一行星齿轮组pg1是单级小齿轮行星齿轮组，可包括作为第一旋转元件n1的第一中心齿轮s1，作为第二旋转元件n2的第一行星齿轮架pc1，其被配置成旋转地支撑与第一中心齿轮s1外部啮合的第一小齿轮p1，和作为第三旋转元件n3、与第一小齿轮p1内部啮合的第一环形齿轮r1。第二行星齿轮组pg2，是单级小齿轮行星齿轮组，可包括作为第四旋转元件n4的第二中心齿轮s2，作为第五旋转元件n5的第二行星齿轮架pc2，其被配置成旋转地支撑与第二中心齿轮s2外部啮合啮合的第二小齿轮p2，和作为第六旋转元件n6、与第二小齿轮p2内部啮合的第二环形齿轮r2。

第三行星齿轮组pg3，是单级小齿轮行星齿轮组，可包括作为第七旋转元件n7的第三中心齿轮s3，作为第八旋转元件n8、被配置成旋转地支撑与第三中心齿轮s3外部啮合的第三小齿轮p3的第三行星齿轮架pc3，配置成作为第九旋转元件n9、与第三小齿轮p3内部啮合的第三环形齿轮r3。第四行星齿轮组pg4，为单级小齿轮行星齿轮组，可包括作为第十旋转元件n10的第四中心齿轮s4，作为第十一旋转元件n11、被配置成旋转地支撑与第四中心齿轮s4外部啮合的第四小齿轮p4的第四行星齿轮架pc4，和作为第十二旋转元件n12、与第四小齿轮p4内部啮合的第四环形齿轮r4。

具体地，上述包括总计九个轴tm1到tm9的第一、第二、第三和第四星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4可在第一旋转元件n1直接与第十旋转元件n10连接，并且第五旋转元件n5直接与第九旋转元件n9和第十二旋转元件n12连接的时操作。九个旋转轴tm1到tm9的配置将在下文详细描述。

另外，八个轴tm1到tm8可以是这样的旋转元件，该旋转元件被配置成在与为了直接连接或选择性地连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件中的多个旋转元件而连接的旋转元件一起旋转的同时传递动力，也可以是直接将旋转元件连接到变速器壳体h以将旋转元件固定到变速器壳体h的固定元件。

第一轴tm1可与第一旋转元件n1(例如，第一中心齿轮s1)和第十旋转元件n10(例如，第四中心齿轮s4)连接，并且可直接与输入轴is连接以作为输入元件操作。第二轴tm2可与第二旋转元件n2(例如，第一行星齿轮架pc1)连接，并且可选择性地与变速器壳体h连接以作为选择性的固定元件操作。第三轴tm3可与第三旋转元件n3(例如，第一环形齿轮r1)连接。第四轴tm4可连接到第四旋转元件n4(例如，第二中心齿轮s2)，并且可直接连接到变速器壳体h以作为固定元件操作。

第五轴tm5可连接第五旋转元件n5(例如，第二行星齿轮架pc2)和第九旋转元件n9(例如，第三环形齿轮r3)以及第十二旋转元件n12(例如，第四环形齿轮r4)，并且可直接连接到输出轴os以作为输出元件操作。第六轴tm6可连接到第六旋转元件n6(例如，第二环形齿轮r2)，并且可选择地连接到第二轴tm2。第七轴tm7可连接到第七旋转元件n7(例如，第三中心齿轮s3)，并且可选择性地分别连接到第二轴tm2和第三轴tm3。第八轴tm8可连接到第八旋转元件n8(例如，第三行星齿轮架pc3)，并且可选择性地分别连接到第一轴tm1和第三轴tm3。第九轴tm9可连接到第十一旋转元件n11(例如，第四行星齿轮架pc4)，并且可选择地连接到第八轴tm8。

此外，在九个轴tm1到tm9，以及包括输入轴is和输出轴os在内的轴之间可选择性地彼此连接的部分中设置有六个离合器c1到c6。在九个轴tm1到tm9中，在可选择性地连接到变速器壳体h的轴的部分设置有一个制动器b1。换句话讲，六个离合器c1到c6和一个制动器b1的设置位置将在下文描述。

第一离合器c1可设置在第一轴tm1和第八轴tm8之间，以选择性地连接第一轴tm1和第八轴tm8以传递动力。第二离合器c2可设置在第二轴tm2和第六轴tm6之间，以选择地连接第二轴tm2和第六轴tm6以传递动力。第三离合器c3可设置在第二轴tm2和第七轴tm7之间，以选择地连接第二轴tm2和第七轴tm7以传递动力。第四离合器c4可设置在第三轴tm3和第七轴tm7之间，以选择地连接第三轴tm3和第七轴tm7以传递动力。第五离合器c5可设置在第三轴tm3和第八轴tm8之间，以选择地连接第三轴tm3和第八轴tm8以传递动力。第六离合器c6可设置在第八轴tm8和第九轴tm9之间，以选择地连接第八轴tm8和第九轴tm9以传递动力。

第一制动器b1可设置在第二轴tm2和变速器壳体h之间，以选择地将第二轴tm2连接到变速器h从而固定在其上。包括第一、第二、第三、第四、第五和第六离合器c1、c2、c3、c4、c5和c6以及第一制动器b1的各控制元件可形成为由液压摩擦结合的多盘型液压摩擦结合单元。

图2是用于根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的控制元件的各档位的操作表。参考图2，在根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系的各档位中，当操作作为控制元件的第一、第二、第三、第四、第五和第六离合器c1到c6以及第一制动器b1中的三个控制元件时，可执行倒退1速和前进11速。换挡操作将在下面描述。

在前进1速档位(d1)中，可同时操作第三和第四离合器c3和c4以及第一制动器b1。因此，当通过第三离合器c3的操作第二轴tm2连接到第七轴tm7，并且通过第四离合器c4的操作第三轴tm3连接到第七轴tm7时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，当在第四轴tm4作为固定元件操作，同时通过第一制动器b1的操作，第二轴tm2作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成前进1速，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进2速档位(d2)中，可同时操作第三和第六离合器c3和c6以及第一制动器b1。因此，当第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7，并且第八轴tm8通过第六离合器c6的操作连接到第九轴tm9时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，当第四轴tm4作为固定元件操作时，在第二轴tm2通过第一制动器b1的操作作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成前进2速，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进3速档位(d3)中，可同时操作第三、第四和第六离合器c3、c4和c6。因此，当第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7，第三轴tm3通过第四离合器c4的操作连接到第七轴tm7，并且第八轴tm8通过第六离合器c6的操作连接到第九轴tm9时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，在第四轴tm4作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成前进3速档，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进4速档位(d4)中，可同时操作第二、第三和第六离合器c2、c3和c6。因此，当第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接到第六轴tm6，第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接到第七轴tm7，并且第八轴tm8通过第六离合器c6的操作连接到第九轴tm9时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，在第四轴tm4作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作。档位可变换成前进4速档，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进5速档位(d5)中，可同时操作第三、第五和第六离合器c3、c5和c6。因此，当通过第三离合器c3的操作第二轴tm2连接到第七轴tm7，通过第五离合器c5的操作第三轴tm3连接到第八轴tm8，并且通过第六离合器c6的操作第八轴tm8连接到第九轴tm9时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，在第四轴tm4作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成前进5速档，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进6速档位(d6)中，可同时操作第一、第三和第六离合器c1、c3和c6。因此，当通过第一离合器c1的操作第一轴tm1连接到第八轴tm8，通过第三离合器c3的操作第二轴tm2连接到第七轴tm7，并且通过第六离合器c6的操作第八轴tm8连接到第九轴tm9时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，在第四轴tm4作为固定元件操作时，通过相各轴的相互补偿操作，档位可变换成前进6速档，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进7速档位(d7)中，可同时操作第一、第二和第三离合器c1、c2和c3。因此，当通过第一离合器c1的操作第一轴tm1连接到第八轴tm8，通过第二离合器c2的操作第二轴tm2连接到第六轴tm6，并且通过第三离合器c3的操作第二轴tm2连接到第七轴tm7时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，在第四轴tm4作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成按输入的原样输出的前进7速档，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进8速档位(d8)中，可同时操作第一、第二和第六离合器c1、c2和c6。因此，当通过第一离合器c1的操作第一轴tm1连接到第八轴sm8，通过第二离合器c2的操作，第二轴tm2连接到第六轴tm6，并且通过第六离合器c6的操作，第八轴tm8连接到第九轴tm9时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，在第四轴tm4作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成超速传动(overdrive)状态的前进8速档，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进9速档位(d9)中，可同时操作第一和第二离合器c1和c2以及第一制动器b1。因此，当通过第一离合器c1的操作，第一轴tm1连接到第八轴sm8，并且通过第二离合器c2的操作，第二轴tm2连接到第六轴tm6时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，当第四轴tm4作为固定元件操作时，在通过第一制动器b1的操作第二轴tm2作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成超速传动状态的前进9速档，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进10速档位(d10)中，可同时操作第一和第四离合器c1和c4以及第一制动器b1。因此，当通过第一离合器c1的操作，第一轴tm1连接到第八轴sm8，并且通过第四离合器c4的操作，第三轴tm3连接到第七轴tm7时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，当第四轴tm4作为固定元件操作时，在通过第一制动器b1的操作，第二轴tm2作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成超速传动状态的前进10速档，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在前进11速档位(d11)中，可同时操作第一和第六离合器c1和c6以及第一制动器b1。因此，当通过第一离合器c1的操作第一轴tm1连接到第八轴sm8，并且通过第六离合器c6的操作第八轴tm8连接到第九轴tm9时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，当第四轴tm4作为固定元件操作时，在通过第一制动器b1的操作第二轴tm2作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可变换成前进11速度档，其为最高档位，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os输出。

在倒退档位rev中，可同时操作第二和第三离合器c2和c3以及第一制动器b1。因此，当通过第二离合器c2的操作，第二轴tm2连接到第六轴sm6，并且通过第三离合器c3的操作，第二轴tm2连接到第七轴tm7时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1。此外，当第四轴tm4作为固定元件操作时，在通过第一制动器b1的操作第二轴tm2作为固定元件操作时，通过各轴的相互补偿操作，档位可反方向变换，因此，旋转动力可通过连接到第五轴tm5的输出轴os以反方向旋转输出。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可通过调节六个离合器c1到c6以及一个制动器b1操作，通过四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4实现至少前进11速档位或更多档位和至少一个倒退1速档位或更多的档位。

另外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可通过实现自动变速器的更多档位实施适于发动机的每分钟转数的档位，并且可具体地通过使用在发动机的低每分钟转数区域的驱动点改善车辆的驱动噪声。此外，根据本发明的示例性实施例的行星齿轮系可通过自动变速器的更多档位的实现发动机的最大化驱动效率并且提高动力传送性能和燃料消耗。

虽然已经结合的目前认为是示例性实施例描述了本发明，但是应理解本发明不限于所公开是示例性实施例，相反，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的实质和范围内的各种修改和等效配置。