车辆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日向韩国知识产权局提出的韩国专利申请10-2016-0031673的优先权和权益，其全部内容通过参考合并于此。

本发明涉及车辆自动变速器，且更特别涉及车辆自动变速器的行星齿轮系，其通过使用最小配置实现至少前进十速改进了动力传递性能且改进燃油消耗，且通过使用发动机低转速范围中的运行点而降低了车辆运行噪声。

背景技术：

通常，在自动变速器领域，已经进行了关于多级变速挡位的研究，以改善车辆燃油消耗且最大化其驾驶性能，并且近来，燃油价格的增加触发了增强车辆燃油消耗的竞争。因此，已经进行关于发动机重量降低和增强其燃油消耗的研究用于降低发动机尺寸，并且在自动变速器中，已经进行对可通过多级变速挡位来同时确保驾驶性能和燃油消耗竞争动力的技术的研究。

然而，在自动变速器中，随着变速挡位的增加，内部部件数量、特别是行星齿轮组数量增加，并因而变速器的整个长度增加，且安装能力、生产费用、重量和动力传递效率会因而恶化。因此，在自动变速器中，为了通过多级变速挡位而增加燃油消耗改善效应，可以使用最小数量部件带来最大效率的行星齿轮系的开发是重要的。

因此，持续需要形成来实施8速或更多的切换的自动变速器安装在车内，并且能够实施8速或更多的变速挡位的行星齿轮系的研究和开发。然而，通常的8速或更多自动变速器经常由三个或四个行星齿轮组以及五个或六个控制元件(摩擦元件)形成，并因而，系统的整个长度增加，并因此有安装能力恶化的缺点。因此，为了形成多级自动变速器的变速挡位，在行星齿轮组上布置行星齿轮组的双排配置已适用或者爪式离合器已经被使用来代替湿式控制元件。然而，这一配置受限且由于爪式离合器的使用，换挡感觉恶化。

在这一部分的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，并因而其包括并不形成本领域技术人员在这一国家中已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供了一种车辆自动变速器的行星齿轮系，具有能够获得动力传递性能改进和燃油消耗增强效应的优点，依照多级变速挡位，通过使用最小配置实施至少前进十速或更多档位和至少倒退一速或更多档位的变速挡位，并且降低车辆的运行噪声，通过使用发动机低转速范围中的运行点。

本发明的一个典型实施方式提供了车辆自动变速器的行星齿轮系，包括：输入轴，构造为接收发动机动力；输出轴，构造为输出动力；第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三旋转元件；第二行星齿轮组，具有第四、第五和第六旋转元件；第三行星齿轮组，具有第七、第八和第九旋转元件；第四行星齿轮组，具有第十、第十一和第十二旋转元件；第一轴，连接第一旋转元件与第四旋转元件；第二轴，连接第二旋转元件和第十一旋转元件，且直接与输出轴连接；第三轴，连接第三旋转元件与第十二旋转元件；第四轴，与第五旋转元件连接，且与输入轴直接连接；第五轴，与第六旋转元件连接；第六轴，连接第七旋转元件与第十旋转元件；第七轴，与第八旋转元件连接，且与第四轴和第五轴选择地连接；第八轴，与第九旋转元件连接，且与第二轴和第五轴选择地连接。第一轴和第三轴各自选择地连接至变速器壳体。

第一行星齿轮组的第一、第二和第三旋转元件分别是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，第二行星齿轮组的第四、第五和第六旋转元件分别是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，第三行星齿轮组的第七、第八和第九旋转元件分别是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，以及第四行星齿轮组的第十、第十一和第十二旋转元件分别是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

行星齿轮系进一步包括：：第一离合器，选择地连接第四轴和第七轴；第二离合器，选择地连接第二轴和第八轴；第三离合器，选择地连接第五轴和第七轴；第四离合器，选择地连接第五轴和第八轴；第一制动器，选择地连接第一轴和变速器壳体；以及第二制动器，选择地连接第三轴和变速器壳体。依照本发明，通过组合由简化的行星齿轮组形成的四个行星齿轮组与六个控制元件，可实施至少前进十速或更多速的变速挡位和至少倒退一速或更多速的变速挡位。

此外，依照本发明，通过形成自动变速器的多级变速挡位，可以实施适于发动机转速的变速挡位，且更特别地，通过使用发动机低转速范围中运行点，车辆运行噪声可降低。此外，依照本发明，发动机驱动效率可通过高效多档位而最大化，并且动力传递性能和燃油消耗可被改进。此外，由于本发明的典型实施方式可获得或估计的效果被直接或隐含地描述于对本发明典型实施方式的详细描述中。那就是，依照本发明的典型实施方式所预计的各种效果将在下面的详细描述中被描述。

附图说明

本发明的上述和其它目标、特征和优点将从下文结合附图的详细描述中更清晰地理解，其中：

图1是示出依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系的典型图示；且

图2是依照本发明的典型实施方式，示出基于用于行星齿轮系的控制元件的变速挡位的操作的表格。

具体实施方式

应理解的是，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语是通常机动车辆的总称，例如，乘用机动车，包括多功能运动车辆(suv)、公共汽车、卡车、多种商务车辆，水运工具，包括多种船或舰，航空器，以及类似的，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧式、插电式混合电力车辆、氢动力车辆、燃料电池车辆，以及其它替代能源车辆(例如，从除了石油的资源得到的燃料)。

这里使用的术语仅用于描述特定的实施例的目的，且并不意欲限制本发明。正如在此使用的，除非特别说明，单数形式“一”、“一个”和“该”也包括复数形式。可进一步理解的是，当术语“包括”和/或“包含”用于这一说明书中时，指定了具有所表述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件，但是也不排除还具有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或它们的组合。正如在此使用的，术语“和/或”包括了一个或多个列出的相关术语的所有组合。

除非特别陈述或从文中显而易见的，正如在此使用的，术语″大约″理解为处于本领域的正常公差范围中，例如在平均值的2标准差内。″大约”可被理解为落入标准值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％中。除非从文中另外显而易见的，在此提供的全部数值由术语″大约″修饰。

以下，将参考附图详细描述本发明的典型实施方式。

图1是示出依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系的典型图示。参考附图1，依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系包括：第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4，布置在相同的轴线上；输入轴is；输出轴os；八个轴tm1至tm8，连接第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的每个旋转元件；四个离合器c1至c4以及两个制动器b1和b2这些控制元件；以及变速器壳体h。

来自输入轴is的发动机输入的旋转动力可通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的相互补偿操作切换，通过输出轴os输出。特别地，从发动机侧，行星齿轮组可以以第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的次序布置。输入轴is可以是输入元件，并且来自发动机曲轴的旋转动力的转矩可使用转矩转换器转换和输入。输出轴os可以是输出元件，且可布置在与输入轴is相同的轴线上，以通过差速装置传递切换的行驶转矩至驱动轴。

第一行星齿轮组pg1可以是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第一太阳齿轮s1，其是第一旋转元件n1；第一行星架pc1，其是第二旋转元件n2，构造为支撑与作为第一旋转元件n1的第一太阳齿轮s1外接合的第一小齿轮p1的旋转；以及第一环形齿轮r1，其是第三旋转元件n3，与第一小齿轮p1齿轮内接合。第二行星齿轮组pg2可以是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第二太阳齿轮s2，其是第四旋转元件n4；第二行星架pc2，其是第五旋转元件n5，构造为支撑与作为第四旋转元件n4的第二太阳齿轮s2外接合的第二小齿轮p2的旋转；以及第二环形齿轮r2，其是第六旋转元件n6，与第二小齿轮p2齿轮内接合。

第三行星齿轮组pg3可以是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第三太阳齿轮s3，其是第七旋转元件n7；第三行星架pc3，其是第八旋转元件n8，构造为支撑与作为第七旋转元件n7的第三太阳齿轮s3外接合的第三小齿轮p3的旋转；以及第三环形齿轮r3，其是第九旋转元件n9，与第三小齿轮p3齿轮内接合。第四行星齿轮组pg4可以是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第四太阳齿轮s4，其是第十旋转元件n10；第四行星架pc4，其是第十一旋转元件n11，构造为支撑与作为第十旋转元件n10的第四太阳齿轮s4外接合的第四小齿轮p4的旋转；以及第四环形齿轮r4，其是第十二旋转元件n12，与第四小齿轮p4齿轮内接合。

特别地，在第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中，第一旋转元件n1与第四旋转元件n4直接连接，第二旋转元件n2与第十一旋转元件n11直接连接，第三旋转元件n3与第十二旋转元件n12直接连接，且第七旋转元件n7与第十旋转元件n10直接连接，并因此，第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4可操作同时支撑总共八个轴tm1-tm8。八个轴tm1至tm8的配置如下详细描述。

八个轴tm1至tm8可以是旋转元件，构造为传输动力同时与连接的旋转元件一起旋转，以直接连接或选择地连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件之中的多个旋转元件；并且可以是固定元件，直接连接和固定旋转元件至变速器壳体h。

第一轴tm1可连接第一旋转元件{n1；第一太阳齿轮s1}和第四旋转元件{n4；第二太阳齿轮s2}，且可操作为选择输入元件同时与变速器壳体h选择地连接。第二轴tm2可连接第二旋转元件{n2；第一行星架pc1}和第十一旋转元件{n11；第四行星架pc4}，且可与输出轴os直接连接，以操作为输出元件。第三轴tm3可连接第三旋转元件{n3；第一环形齿轮r1}和第十二旋转元件{n12；第四环形齿轮r4|}，且可操作为选择输入元件同时与变速器壳体h选择地连接。第四轴tm4可与第五旋转元件{n5；第二行星架pc2}连接，且与输入轴is直接连接，以操作为输入元件。

第五轴tm5可与第六旋转元件{n6；第二环形齿轮r2}连接。第六轴tm6可连接第七旋转元件{n7；第三太阳齿轮s3}和第十旋转元件(n10；第四太阳齿轮s4}。第七轴tm可与第八旋转元件{n8；第三行星架pc3}连接，且与第四轴tm4和第五轴tm5选择地连接。第八轴tm8可与第九旋转元件{n9；第三环形齿轮r3}连接，且与第二轴tm2和第五轴tm5选择地连接。

在八个轴tm1-tm8中，包括输入轴is和输出轴os在内，在相互选择地连接轴的部分中，可布置四个离合器c1、c2、c3和c4。进一步，在八个轴tm1-tm8中，在轴和变速器壳体选择地连接的部分中，可布置两个制动器b1和b2。四个离合器c1至c4和两个制动器b1-b2的布置如下描述。

第一离合器c1可布置在第四轴tm4和第七轴tm7之间，以选择地连接直接与输入轴is连接的第四轴tm4和第七轴tm7以传递动力。第二离合器c2可布置在第二轴tm2和第八轴tm8之间，以选择地连接第二轴tm2和第八轴tm8以传递动力。第三离合器c3可布置在第五轴tm5和第七轴tm7之间，以选择地连接第五轴tm5和第七轴tm7以传递动力。

第四离合器c4可布置在第五轴tm5和第八轴tm8之间，以选择地连接第五轴tm5和第八轴tm8以传递动力。第一制动器b1可布置在第一轴tm1和变速器壳体h之间，以选择地连接和固定第一轴tm1至变速器壳体h。第二制动器b2可布置在第三轴tm3和变速器壳体h之间，以选择地连接第三轴tm3至变速器壳体h。在前面的描述中，由第一、第二、第三和第四离合器c1、c2、c3和c4以及第一和第二制动器b1和b2形成的每个控制元件可由多盘式液压摩擦连接单元形成，通过液压摩擦结合。

图2是依照本发明的典型实施方式，示出基于用于行星齿轮系的控制元件的每个变带挡位的操作的表格。参考图2，在依照本发明典型实施方式的行星齿轮系的每个变速挡位中，在作为控制元件的第一、第二、第三和第四离合器c1、c2、c3和c4以及第一和第二制动器b1和b2中，当三个元件操作时，可实现倒退一速和前进十速换挡，并且换挡过程如下所述。

在前进一速变速挡位d1，第一和第三离合器c1和c3以及第二制动器b2可构造为同时操作，具有大约4.3的传动比。因此，当第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第五轴tm5通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。第三轴tm3可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进一速，同时通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进二速变速挡位d2，第三和第四离合器c3和c4以及第二制动器b2可构造为同时操作，具有大约3.014的传动比。因此，当第五轴tm5通过第三离合器c3和第四离合器c4的操作而与第七轴tm7和第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可输入至第四轴tm4。第三轴tm3可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进二速，同时通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进三速变速挡位d3，第二和第三离合器c2和c3以及第二制动器b2可构造为同时操作，具有大约2.326的传动比。因此，当第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第八轴tm8且其中第五轴tm5通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。第三轴tm3可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进三速，同时通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进四速变速挡位d4，第二和第四离合器c2和c4以及第二制动器b2可构造为同时操作，具有大约1.943的传动比。因此，当第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第八轴tm8且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。第三轴tm3可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进四速，同时通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进五速变速挡位d5，第一和第二离合器c1和c2以及第二制动器b2可构造为同时操作，具有大约1.536的传动比，因此，当第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第二轴tm2通过第二离合器c2的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。第三轴tm3可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进五速，同时通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进六速变速挡位d6，第一、第二和第四离合器c1、c2和c4可构造为同时操作，具有大约1的传动比。因此，当第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第二轴tm2通过第二离合器c2的操作与第八轴tm8连接且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。因此，在整个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4一体旋转的同时，整个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4可切换至前进六速，其输出与输入值相同的值，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进七速变速挡位d7，第一和第二离合器c1和c2以及第一制动器b1可构造为同时操作，具有大约0.838的传动比，因此，当第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第二轴tm2通过第二离合器c2的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。第一轴tm1可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进七速，同时通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进八速变速挡位d8，第二和第四离合器c2和c4以及第一制动器b1可构造为同时操作，具有大约0.714的传动比。因此，当第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第八轴tm8且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。第一轴tm1可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进八速，同时通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进九速变速挡位d9，第二和第三离合器c2和c3以及第一制动器b1可构造为同时操作，具有大约0.598的传动比。因此，当第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第八轴tm8且第五轴tm5通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。第一轴tm1可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进九速，同时通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在前进十速变速挡位d10，第三和第四离合器c3和c4以及第一制动器b1可构造为同时操作，具有大约0.390的传动比。因此，当第五轴tm5通过第三离合器c3和第四离合器c4的操作而与第七轴tm7和第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可输入至第四轴tm4。第一轴tm1可通过每个轴的相互补偿操作被切换至前进十速，同时通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

在倒退变速挡位rev，第一和第四离合器c1和c4以及第二制动器b2可同时操作，具有大约2.129的传动比。因此，当第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可被输入至第四轴tm4。第三轴tm3可通过每个轴的相互补偿操作被切换至倒档，同时通过制动器b2的操作而操作为固定元件，以通过与第二轴tm2连接的输出轴os输出动力。

如上所述，通过四个离合器c1、c2、c3和c4以及两个制动器b1和b2的操作控制，依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系可使得四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4能够实现至少前进十速或更多和至少倒退一速或更多。此外，通过形成自动变速器多级变速挡位，依照本发明典型实施方式的行星齿轮系可实施适于发动机转速的变速挡位，且特别地，通过使用发动机低转速范围中的运行点，可降低车辆的操作噪声。此外，通过形成多级自动变速器，依照本发明典型实施方式的行星齿轮系可最大化发动机运行效率和改进动率传输性能和燃油消耗。

虽然已经结合当前认为的使用的实施方式描述了本发明，应理解的是本发明并不被限制于公开的典型实施方式中，但是，相反，意图覆盖包含于所附权利要求精神和范围内的多种修改和等同布置。