车辆用自动变速器的行星齿轮系的制作方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2016年3月16日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0031663号的优先权和权益，所述申请的全部内容并入本文以供参考。

本发明涉及车辆用自动变速器，且更具体地涉及车辆用自动变速器的行星齿轮系，其通过以减少的配置实施至少前进9-速度来改善动力输送性能且提高燃料消耗，并通过利用发动机的低旋转速度范围内的驱动点来减少车辆的运行噪声。

背景技术：

通常，在自动变速器领域，已经对变速档的多档进行了研究以提高燃料消耗并使车辆的驾驶性能最大化。特别地，油价成本的增加导致对提高车辆燃料消耗的需求。因此，已经进行了减少重量并提高发动机燃料消耗的研究以减小发动机的尺寸。例如，已经对自动变速器进行了研究以通过变速档的多档同时确保驾驶性能和燃料消耗竞争力。然而，在自动变速器中，随着变速档的数量增加，行星齿轮组的内部部件数量增加。换句话说，变速器的长度增加且安装能力、制造成本、重量以及动力输送效率可能减少。

因此，在自动变速器中，为了增加自动变速器的燃料消耗，通过变速档的多档的增强效果需要开发以最少数量的所需部件引起最大效率的行星齿轮系。因此，自动变速器实施8-速或更大的换挡以安装在车辆内。持续需要实施8-速或更大的变速档的行星齿轮系的研发。

然而，自动变速器的一般8-速或更多通常形成有3个或4个行星齿轮组以及5个或6个控制元件(例如，摩擦元件)。换句话说，总长度增加且可能使安装能力退化。为了形成自动变速器的多档变速档，已适用在行星齿轮组上设置行星齿轮组的双排结构或可应用爪形离合器代替湿控制元件。然而，由于爪形离合器的应用，结构可能受到限制且换挡感觉可能退化。

上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成在该国本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供车辆用自动变速器的行星齿轮系，以减少的配置具有至少前进9-速度或更多以及至少倒挡1-速度或更多的变速档，并通过利用发动机的较低旋转速度范围内的驱动点减少车辆的运行噪声。

本发明的示例性实施方式提供车辆用自动变速器的行星齿轮系，其可包括：输入轴，其配置成接收发动机的动力；输出轴，其配置成输出动力；第一行星齿轮组，其具有第一、第二和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其具有第四、第五和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其具有第七、第八和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其具有第十、第十一和第十二旋转元件；第一轴，其连接第一旋转元件和第四旋转元件且与输入轴选择性地连接或与变速器外壳选择性地连接；第二轴，其连接第二旋转元件、第六旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件；第三轴，其与第三旋转元件连接并与输入轴选择性地连接；第四轴，其与第五旋转元件连接；第五轴，其与第九旋转元件连接；第六轴，其与第八旋转元件连接并与输出轴直接连接；第七轴，其与第十一旋转元件连接并与输入轴直接连接；以及第八轴，其与第十二旋转元件连接并与第六轴选择性地连接。

第四轴和第五轴各自可与变速器外壳选择性地连接。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太阳齿轮、第一行星架和第一齿圈。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太阳齿轮、第二行星架和第二齿圈。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太阳齿轮、第三齿圈和第三行星架。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太阳齿轮、第四行星架和第四齿圈。

行星齿轮系还可包括第一离合器，其选择性地连接第一轴和输入轴；第二离合器，其选择性地连接第三轴和输入轴；第三离合器，其选择性地连接第六轴和第八轴；第一制动器，其选择性地连接第一轴和变速器外壳；第二制动器，其选择性地连接第四轴和变速器外壳；以及第三制动器，其选择性地连接第五轴和变速器外壳。

因此，通过将由单一行星齿轮组形成的4个行星齿轮组与6个控制元件组合，可实施至少前进9-速度或更多的变速档以及至少倒挡1-速度或更多的变速档。另外，根据本发明，通过形成自动变速器的多档变速档，可实施适于发动机的旋转速度的变速档。特别地，车辆的运行噪声可通过利用发动机的较低旋转速度范围内的驱动点来减少。另外，根据本发明，发动机驱动效率经高效率多档可最大化，且动力输送性能和燃料消耗可改善。

此外，因本发明的示例性实施方式可获得或估计的效果在本发明的示例性实施方式的详细描述中直接地或隐含地描述。即，根据本发明的示例性实施方式估计的各种效果将在稍后描述的具体实施方式中加以描述。

附图说明

根据下面结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征以及其它优点，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系的示例性示意图；且

图2是示出基于应用到根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系的控制元件的变速档的操作的示例性表格。

具体实施方式

下面将详细地参照附图描述本发明的示例性实施方式。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。

本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。例如，为了使本发明的描述较为清楚，不相关的部件未示出，且为了清晰起见，层和区域的厚度被放大。进一步，当描述层在另一层或另一基底“上”时，该层可直接在另一层或另一基底上或第三层可置于其间。

除非特别说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(suv)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、燃烧插入式混合动力电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系的示例性示意图。参考图1，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可包括设置在同一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和第四行星齿轮组pg4，输入轴is，输出轴os，与第一行星齿轮组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的每个旋转元件连接的8个轴tm1-tm8，作为控制元件的3个离合器c1-c3和三个制动器b1-b3，以及变速器外壳h。

从输入轴is输入的发动机的旋转动力可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和第四行星齿轮组pg4的相互补偿操作而变换，以通过输出轴os输出。例如，行星齿轮组可从发动机侧按第一行星齿轮组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的顺序设置。输入轴is可为输入构件，且来自发动机的曲轴的旋转动力的转矩可使用转矩变换器转换和输入。输出轴os可为输出构件且可设置在与输入轴is的轴线相同的轴线上以使用差动装置将变换的驱动转矩输送到驱动轴。

第一行星齿轮组pg1可为单小齿轮行星齿轮组且可包括：第一太阳齿轮s1，其为第一旋转元件n1；第一行星架pc1，其为第二旋转元件n2，配置成支承与作为第一旋转元件n1的第一太阳齿轮s1外部接合的第一小齿轮p1的旋转；以及第一齿圈r1，其为与第一小齿轮p1内部接合的第三旋转元件n3。第二行星齿轮组pg2可为单小齿轮行星齿轮组且可包括：第二太阳齿轮s2，其为第四旋转元件n4；第二行星架pc2，其为第五旋转元件n5，支承可与作为第四旋转元件n4的第二太阳齿轮s2外部接合的第二小齿轮p2的旋转；以及第二齿圈r2，其为可与第二小齿轮p2内部接合的第六旋转元件n6。

第三行星齿轮组pg3可为双小齿轮行星齿轮组且可包括：第三太阳齿轮s3，其为第七旋转元件n7；第三齿圈r3，其为与一对第三小齿轮p3的外部小齿轮内部接合的第八旋转元件n8，所述第三小齿轮p3与作为第七旋转元件n7的第三太阳齿轮s3外部接合；以及第三行星架pc3，其为第九旋转元件n9，支承可与作为第七旋转元件n7的第三太阳齿轮s3外部接合的第三小齿轮p3。第四行星齿轮组pg4可为单小齿轮行星齿轮组且可包括：第四太阳齿轮s4，其为第十旋转元件n10；第四行星架pc4，其为第十一旋转元件n11，支承可与作为第十旋转元件n10的第四太阳齿轮s4外部接合的第四小齿轮p4的旋转；以及第四齿圈r4，其为可与第四小齿轮p4内部接合的第十二旋转元件n12。

而且，在第一行星齿轮组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中，第一旋转元件n1可与第四旋转元件n4直接连接。第二旋转元件n2可与第六旋转元件n6、第七旋转元件n7以及第十旋转元件n10直接连接。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可配置成在保持总共八个轴tm1-tm8的同时工作。

以下详细描述八个轴tm1-tm8的配置。八个轴tm1-tm8可为旋转构件，其在与旋转元件一起旋转的同时输送动力，可以连接成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，且八个轴tm1-tm8可为固定构件，可直接连接并固定旋转元件到变速器外壳h。

第一轴tm1可直接连接第一旋转元件(例如，n1；第一太阳齿轮s1)和第四旋转元件(例如，n4；第二太阳齿轮s2)且可配置成在与输入轴is选择性地连接的同时作为选择性输入元件工作，或可配置成在与变速器外壳h选择性地连接的同时作为选择性固定元件工作。第二轴tm2可直接连接第二旋转元件(例如，n2；第一行星架pc1)、第六旋转元件(例如，n6；第二齿圈r2)、第七旋转元件(例如，n7；第三太阳齿轮s3)以及第十旋转元件(例如，n10；第四太阳齿轮s4)。

第三轴tm3可与第三旋转元件(例如，n3；第一齿圈r1)直接连接且可在与输入轴is选择性地连接的同时作为选择性输入元件工作。第四轴tm4可与第五旋转元件(例如，n5；第二行星架pc2)直接连接且可在与变速器外壳h选择性地连接的同时作为选择性输入元件工作。第五轴tm5可与第九旋转元件(例如，n9；第三行星架pc3)直接连接且可在与变速器外壳h选择性地连接的同时作为选择性输入元件工作。

第六轴tm6可与第八旋转元件(例如，n8；第三齿圈r3)直接连接且可与输出轴os直接连接以作为输出元件工作。第七轴tm7可与第十一旋转元件(例如，n11；第四行星架pc4)直接连接且可与输入轴is直接连接以作为输入元件工作。第八轴tm8可与第十二旋转元件(例如，n12；第四齿圈r4)直接连接且可与第六轴tm6选择性地连接。

在八个轴tm1-tm8中，在包括输入轴is和输出轴os且相互选择性地连接轴的部分中，可设置三个离合器c1、c2和c3。而且，在八个轴tm1-tm8中，在轴和变速器外壳h选择性地连接的部分中，可设置三个制动器b1、b2和b3。换句话说，以下描述三个离合器c1-c3和三个制动器b1-b3的设置位置。第一离合器c1可设置在输入轴is与第一轴tm1之间以选择性地连接输入轴is和第一轴tm1从而生成动力。第二离合器c2可设置在输入轴is与第三轴tm3之间以选择性地连接输入轴is和第三轴tm3从而生成动力。第三离合器c3可设置在第六轴tm6与第八轴tm8之间以选择性地连接第六轴tm6和第八轴tm8从而生成动力。

第一制动器b1可设置在第一轴tm1与变速器外壳h之间以选择性地连接并固定第一轴tm1到变速器外壳h。第二制动器b2可设置在第四轴tm4与变速器外壳h之间以选择性地连接并固定第四轴tm4到变速器外壳h。第三制动器b3可设置在第五轴tm5与变速器外壳h之间以选择性地连接并固定第五轴tm5到变速器外壳h。在前述描述中，每个控制元件可形成有第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3，且第一制动器b1、第二制动器b2和第三制动器b3可形成有通过液压而摩擦耦合的多板式液压摩擦耦合单元。

图2是示出基于可应用到根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系的控制元件的各个变速档的操作的示例性表格。参考图2，在根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系的各个变速档中，在作为控制元件的第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1、第二制动器b2和第三制动器b3中，当三个元件工作时，可实行倒挡1-速度和前进9-速度的换挡，且换挡过程如下所述。

在前进1-速度变速档d1中，第二离合器c2以及第二和第三制动器b2和b3可以以大约4.493的传动比同时工作。因此，当第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与输入轴is连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第三轴tm3和第七轴tm7。第四轴tm4和第五轴tm5可在通过第二制动器b2和第三制动器b3的操作而作为固定元件工作的同时通过每个轴的相互补偿操作换挡到前进1-速度，并可配置成通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在前进2-速度变速档d2中，第二离合器c2以及第一和第三制动器b1和b3可以以大约2.798的传动比同时工作。因此，当第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与输入轴is连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第三轴tm3和第七轴tm7。第一轴tm1和第五轴tm5可在通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作而作为固定元件工作的同时通过每个轴的相互补偿操作换挡到前进2-速度，并可配置成通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在前进3-速度变速档d3中，第一离合器c1和第二离合器c2以及第三制动器b3可以以大约1.950的传动比同时工作。因此，当第一轴tm1通过第一离合器c1的操作与输入轴is连接时且当第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与输入轴is连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1、第三轴tm3和第七轴tm7。第五轴tm5可在通过第三制动器b3的操作而作为固定元件工作的同时通过每个轴的相互补偿操作换挡到前进3-速度，并可配置成通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在前进4-速度变速档d4中，第一离合器c1和第三离合器c3以及第三制动器b3可以以大约1.380的传动比同时工作。因此，当第一轴tm1通过第一离合器c1的操作与输入轴is连接时且当第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1和第七轴tm7。第五轴tm5可在通过第三制动器b3的操作而作为固定元件工作的同时通过每个轴的相互补偿操作换挡到前进4-速度，并可配置成通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在前进5-速度变速档d5中，第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3可以以大约1.000的传动比同时工作。因此，当第一轴tm1通过第一离合器c1的操作与输入轴is连接时且当第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与输入轴is连接时且当第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1、第三轴tm3以及第七轴tm7。因此，当第一行星齿轮组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pg4一体旋转时，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可换挡到前进5-速度，其可配置成输出与输入值类似的值，从而通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在前进6-速度变速档d6中，第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1可以以0.832的传动比同时工作。因此，当第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与输入轴is连接时且当第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第三轴tm3和第七轴tm7。第一轴tm1可在配置成通过调整第一制动器b1而作为固定元件工作时，通过每个轴的相互补偿操作换挡到前进6-速度，从而通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在前进7-速度变速档d7中，第二离合器c2和第三离合器c3以及第二制动器b2可以以大约0.726的传动比同时工作。因此，当第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与输入轴is连接时且当第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第三轴tm3和第七轴tm7。第四轴tm4可在配置成通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作时，通过每个轴的相互补偿操作换挡到前进7-速度，并可配置成通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在前进8-速度变速档d8中，第三离合器c3以及第一制动器b1和第二制动器b2可以以大约0.600的传动比同时工作。因此，当第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第七轴tm7。第一轴tm1和第四轴tm4可在通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而作为固定元件工作的同时通过每个轴的相互补偿操作换挡到前进8-速度，并可配置成通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在前进9-速度变速档d9中，第一离合器c1和第三离合器c3以及第二制动器b2可以以大约0.500的传动比同时工作。因此，当第一轴tm1通过第一离合器c1的操作与输入轴is连接时且当第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第八轴tm8连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1和第七轴tm7。第四轴tm4可在通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作的同时通过每个轴的相互补偿操作换挡到前进9-速度，并可配置成通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

在倒挡变速档rev中，第一离合器c1以及第二和第三制动器b2和b3可以以大约-3.900的传动比同时工作。因此，当第一轴tm1通过第一离合器c1的操作与输入轴is连接时，输入轴is的旋转动力可输入到第一轴tm1和第七轴tm7。第四轴tm4和第五轴tm5可在通过第二和第三制动器b2和b3的操作而作为固定元件工作的同时通过每个轴的互相补偿操作换挡到倒挡，并可配置成通过与第六轴tm6连接的输出轴os输出动力。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可配置成操作4个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4以通过调整三个离合器c1、c2和c3以及三个制动器b1、b2和b3而实现至少前进9-速度或更多以及至少倒挡1-速度或更多的变速档。

此外，通过形成自动变速器的多档变速档，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可实施适于发动机的旋转速度的变速档且可通过使用发动机的低旋转速度范围内的驱动点改善车辆的运行静音。而且，通过形成多档自动变速器，根据本发明的示例性实施方式的行星齿轮系可使发动机驱动效率最大化并改进动力输送性能和燃料消耗。

虽然本发明结合目前所认为的示例性实施方式进行了描述，但应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式，而是相反，其旨在覆盖所附权利要求精神和范围内所包括的各种修改和等效布置。