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9月12日提交的韩国专利申请第10-2016-0117352号的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用纳入本文。

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体而言，本发明涉及这样一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系：其通过使用最小数量的构成元件来实现十个前进挡位，从而提高了动力传递性能和燃料经济性，并且通过使用位于低发动机转速的工作点来提高车辆的安静的驾驶性。

背景技术：

概括而言，已经研发出了实现更多挡位的自动变速器，以增强燃料经济性并优化可驾驶性。近期，油价的上涨引发了改善车辆燃料消耗的激烈竞争。

为此，已经进行了很多通过减小发动机尺寸来降低重量并增强燃料经济性的研究，以及通过自动变速器的多挡位来确保可驾驶性和燃料经济性的研究。

然而，在自动变速器中，随着挡位数量的增加，其内部构件(尤其是行星齿轮组)的数量也增加，导致了变速器长度增加。因此，可安装性、成本、重量、变速器效率等会持续恶化。

因此，为了利用多挡位来提升燃料效率增强效果，对于以少量的构件实现最大的效率的行星齿轮系的研发将是重要的。

在此方面，近年来，已经趋向于实施8速自动变速器，而且对于能够实施更多挡位的行星齿轮系的研究和研发也在积极地进行。

然而，常规的8速自动变速器一般包括三个到四个行星齿轮组以及五个到七个控制元件(摩擦元件)。在该情况下，由于自动变速器的长度增加，所以可安装性可能变差。

近期，在一个行星齿轮组上设置了另一个行星齿轮组，但是应用了平行的行星齿轮组的自动变速器的结构仍非常受限。

另一方面，虽然使用了爪型离合器代替湿式控制元件。然而，换挡感觉可能会变差。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，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一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各方面致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有的益处在于：通过实现至少十个前进挡位和一个倒挡挡位，改进了动力传递性能和燃料经济性。

本发明的各个方面的另一示例性实施方案致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有的益处进一步在于：通过使用位于发动机的低转速区的工作点，提高了车辆的安静的驾驶性。

根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；第一轴，其连接至第一旋转元件和第五旋转元件，并且连接至输入轴；第二轴，其连接至第二旋转元件；第三轴，其连接至第三旋转元件，并且能够选择性地连接至第二轴；第四轴，其连接至第四旋转元件，并且连接至变速器壳体；第五轴，其连接至第六旋转元件；第六轴，其连接至第七旋转元件和第十二旋转元件，并且能够选择性地连接至第二轴；第七轴，其连接至第八旋转元件和第十一旋转元件，并且连接至输出轴；第八轴，其连接至第九旋转元件，并且能够选择性地连接至第三轴；以及第九轴，其连接至第十旋转元件，并且能够选择性地连接至第二轴或者能够选择性地连接至第五轴。

所述第六轴能够选择性地连接至变速器壳体。

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太阳轮、第一行星架和第一内齿圈，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太阳轮、第二行星架和第二内齿圈，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太阳轮、第三行星架和第三内齿圈，并且第四行星齿轮组中的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可以分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。

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第三行星齿轮组、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组以及第四行星齿轮组的顺序进行布置。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其选择性地连接第二轴与第三轴；第二离合器，其选择性地连接第二轴与第六轴；第三离合器，其选择性地连接第二轴与第九轴；第四离合器，其选择性地连接第三轴与第八轴；第五离合器，其选择性地连接第五轴与第九轴；以及第一制动器，其选择性地连接第六轴与变速器壳体。

根据本发明的另一种实施方案的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；以及第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件，其中，输入轴连接至第五旋转元件，输出轴连接至第十一旋转元件，第一旋转元件连接至第五旋转元件，第七旋转元件连接至第十二旋转元件，第八旋转元件连接至第十一旋转元件，第二旋转元件能够选择性地连接至第三旋转元件，并且能够选择性地连接至第七旋转元件以及能够选择性地连接至第十旋转元件，第三旋转元件能够选择性地连接至第九旋转元件，并且第六旋转元件能够选择性地连接至第十旋转元件。

所述第七旋转元件能够选择性地连接至变速器壳体。

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太阳轮、第一行星架和第一内齿圈，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太阳轮、第二行星架和第二内齿圈，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太阳轮、第三行星架和第三内齿圈，并且第四行星齿轮组中的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可以分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。

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第三行星齿轮组、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组以及第四行星齿轮组的顺序进行布置。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其选择性地连接第二旋转元件与第三旋转元件；第二离合器，其选择性地连接第二旋转元件与第七旋转元件；第三离合器，其选择性地连接第二旋转元件与第十旋转元件；第四离合器，其选择性地连接第三旋转元件与第九旋转元件；第五离合器，其选择性地连接第六旋转元件与第十旋转元件；以及第一制动器，其选择性地连接第七旋转元件与变速器壳体。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系通过将作为简单的行星齿轮组的四个行星齿轮组与六个控制元件进行组合可以实现十个前进挡位和一个倒车挡位。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系由于自动变速器的多挡位而可以实现适合于发动机转速的挡位。具体而言，通过使用位于发动机的低转速区的工作点，可以提高车辆的安静的驾驶性。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以最大化发动机的驱动效率，并且可以改善动力传输性能和燃料消耗。

能够从本发明的示例性实施方案获得或预测的其他效果将在相关的说明部分中明确或间接地描述。即，能够从本发明的示例性实施方案预测的各种效果将在相关的说明部分中描述。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中的每个档位处的控制元件的操作图。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，在附图的多幅附图中，附图标记指本发明的相同的或等同的部件。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被示出在附图中并描述如下。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以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可替选形式、修改形式、等同形式及其他实施方案。

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

然而，与描述无关的部分已经省略，以便清楚地描述本发明的示例性实施方案，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同或相似的元件。

在下面的描述中，将部件的名称分为第一、第二等等是因为部件的名称彼此相同而将名字分开，对其顺序并没有进行特定的限制。

图1是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系包括：设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和第四行星齿轮组pg4；输入轴is；输出轴os；连接至第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件中的至少一个的九个轴tm1至tm9；作为控制元件的五个离合器c1至c5以及一个制动器b1；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和第四行星齿轮组pg4的相互协作而改变，并且改变了的扭矩经由输出轴os而输出。

各个行星齿轮组从发动机侧按照第三行星齿轮组pg3、第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第四行星齿轮组pg4的顺序进行设置。

输入轴is为输入构件，来自发动机的曲轴的扭矩在经过扭矩变换器而变换扭矩之后输入到输入轴is。

输出轴os为输出构件，其与输入轴is平行设置，并且经由差动装置将驱动扭矩传递至驱动轮。

第一行星齿轮组pg1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括分别作为第一旋转元件n1、第二旋转元件n2和第三旋转元件n3的第一太阳轮s1、第一行星架pc1和第一内齿圈r1，第一行星架pc1可旋转地支撑第一小齿轮p1，第一小齿轮p1与第一太阳轮s1外啮合，第一内齿圈r1与第一小齿轮p1内啮合。

第二行星齿轮组pg2是单小齿轮行星齿轮组，并且包括分别作为第四旋转元件n4、第五旋转元件n5和第六旋转元件n6的第二太阳轮s2、第二行星架pc2和第二内齿圈r2，第二行星架pc2可旋转地支撑第二小齿轮p2，第二小齿轮p2与第二太阳轮s2外啮合，第二内齿圈r2与第二小齿轮p2内啮合。

第三行星齿轮组pg3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括分别作为第七旋转元件n7、第八旋转元件n8和第九旋转元件n9的第三太阳轮s3、第三行星架pc3和第三内齿圈r3，第三行星架pc3可旋转地支撑第三小齿轮p3，第三小齿轮p3与第三太阳轮s3外啮合，第三内齿圈r3与第三小齿轮p3内啮合。

第四行星齿轮组pg4是单小齿轮行星齿轮组，并且包括分别作为第十旋转元件n10、第十一旋转元件n11和第十二旋转元件n12的第四太阳轮s4、第四行星架pc4和第四内齿圈r4，第四行星架pc4可旋转地支撑第四小齿轮p4，第四小齿轮p4与第四太阳轮s4外啮合，第四内齿圈r4与第四小齿轮p4内啮合。

第一旋转元件n1直接地连接至第五旋转元件n5，第七旋转元件n7直接地连接至第十二旋转元件n12，第八旋转元件n8直接地连接至第十一旋转元件n11，使得第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4包括九个轴tm1至tm9。

下面将进一步描述九个轴tm1至tm9。

九个轴tm1至tm9可以是将各个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件之中的多个旋转元件彼此直接地连接的旋转构件，或者是直接地连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任意一个旋转元件并且随该任意一个旋转元件旋转以传递扭矩的旋转构件，或者可以是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任意一个旋转元件选择性地连接或直接地连接至变速器壳体h以便固定该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(第一太阳轮s1)和第五旋转元件n5(第二行星架pc2)，并且直接地连接至输入轴is。

第二轴tm2连接至第二旋转元件n2(第一行星架pc1)。

第三轴tm3连接至第三旋转元件n3(第一内齿圈r1)，并且能够选择性地连接至第二轴tm2。

第四轴tm4连接至第四旋转元件n4(第二太阳轮s2)，并且直接地连接至变速器壳体h，从而持续地作为固定元件工作。

第五轴tm5连接至第六旋转元件n6(第二内齿圈r2)。

第六轴tm6连接至第七旋转元件n7(第三太阳轮s3)和第十二旋转元件n12(第四内齿圈r4)，并且能够选择性地连接至第二轴tm2，以及能够选择性地连接至变速器壳体h，以作为选择性固定元件工作。

第七轴tm7连接至第八旋转元件n8(第三行星架pc3)和第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，并且直接地连接至输出轴os。

第八轴tm8连接至第九旋转元件n9(第三内齿圈r3)，并且能够选择性地连接至第三轴tm3。

第九轴tm9连接至第十旋转元件n10(第四太阳轮s4)，并且能够选择性地连接至第二轴tm2和第五轴tm5中的一个轴。

另外，五个离合器c1、c2、c3、c4和c5设置在包括有输入轴is和输出轴os的九个轴tm1至tm9中的任意两个轴彼此能够选择性地连接的部分。

另外，一个制动器b1设置在九个轴tm1至tm9中的任意一个轴能够选择性地连接至变速器壳体h的部分。

现在将详细描述五个离合器c1至c5以及一个制动器b1的布置。

第一离合器c1设置在第二轴tm2与第三轴tm3之间，并且选择性地连接第二轴tm2与第三轴tm3。

第二离合器c2设置在第二轴tm2与第六轴tm6之间，并且选择性地连接第二轴tm2与第六轴tm6。

第三离合器c3设置在第二轴tm2与第九轴tm9之间，并且选择性地连接第二轴tm2与第九轴tm9。

第四离合器c4设置在第三轴tm3与第八轴tm8之间，并且选择性地连接第三轴tm3与第八轴tm8。

第五离合器c5设置在第五轴tm5与第九轴tm9之间，并且选择性地连接第五轴tm5与第九轴tm9。

第一制动器b1设置在第六轴tm6与变速器壳体h之间，并且选择性地连接第六轴tm6与变速器壳体h。

包括第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3、第四离合器c4和第五离合器c5以及第一制动器b1的控制元件可以是通过液压操作的摩擦接合单元。所述控制元件可以是但不限于湿式多片摩擦元件。然而，所述控制元件也可以是通过电信号操作的接合单元，包括爪型离合器、电离合器、磁粉离合器等。

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中的每个档位处的控制元件的操作图。

如图2所示，在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，在每个挡位，作为控制元件的第一、第二、第三、第四和第五离合器c1、c2、c3、c4和c5以及第一制动器b1中的三个控制元件工作。

在第一前进速度d1，第三离合器c3、第四离合器c4以及第一制动器b1同时操作。

在第二轴tm2通过第三离合器c3的操作而连接至第九轴tm9并且第三轴tm3通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

在第四轴tm4持续地作为固定元件工作的状态下，第六轴tm6通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第一前进速度，并且第一前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第二前进速度d2，第一离合器c1、第三离合器c3以及第一制动器b1同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第三轴tm3并且第二轴tm2通过第三离合器c3的操作而连接至第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

在第四轴tm4持续地作为固定元件工作的状态下，第六轴tm6通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第二前进速度，并且第二前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第三前进速度d3，第一离合器c1、第五离合器c5以及第一制动器b1同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第三轴tm3并且第五轴tm5通过第五离合器c5的操作而连接至第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

在第四轴tm4持续地作为固定元件工作的状态下，第六轴tm6通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第三前进速度，并且第三前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第四前进速度d4，第一离合器c1、第四离合器c4以及第一制动器b1同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第三轴tm3并且第三轴tm3通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

在第四轴tm4持续地作为固定元件工作的状态下，第六轴tm6通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第四前进速度，并且第四前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第五前进速度d5，第一离合器c1、第四离合器c4以及第五离合器c5同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第三轴tm3、第三轴tm3通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8并且第五轴tm5通过第五离合器c5的操作而连接至第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

另外，第四轴tm4持续地作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第五前进速度，并且第五前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第六前进速度d6，第一离合器c1、第二离合器c2以及第四离合器c4同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第三轴tm3、第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第六轴tm6并且第三轴tm3通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。在这种情况下，第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4变成锁定状态。

因此，输入至第一轴tm1的输入轴is的扭矩切换至第六前进速度，并且第六前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。在第六前进速度，输出的是与输入轴is的转速相同的转速。

在第七前进速度d7，第一离合器c1、第二离合器c2以及第五离合器c5同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第三轴tm3、第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第六轴tm6并且第五轴tm5通过第五离合器c5的操作而连接至第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

另外，第四轴tm4持续地作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第七前进速度，并且第七前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第八前进速度d8，第二离合器c2、第四离合器c4以及第五离合器c5同时操作。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第六轴tm6、第三轴tm3通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8并且第五轴tm5通过第五离合器c5的操作而连接至第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

另外，第四轴tm4持续地作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第八前进速度，并且第八前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第九前进速度d9，第二离合器c2、第三离合器c3以及第五离合器c5同时操作。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第六轴tm6、第二轴tm2通过第三离合器c3的操作而连接至第九轴tm9并且第五轴tm5通过第五离合器c5的操作而连接至第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

另外，第四轴tm4持续地作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第九前进速度，并且第九前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第十前进速度d10，第三离合器c3、第四离合器c4以及第五离合器c5同时操作。

在第二轴tm2通过第三离合器c3的操作而连接至第九轴tm9、第三轴tm3通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8并且第五轴tm5通过第五离合器c5的操作而连接至第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

另外，第四轴tm4持续地作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第十前进速度，并且第十前进速度经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在倒车速度rev，第二离合器c2、第四离合器c4以及第一制动器b1同时操作。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第六轴tm6并且第三轴tm3通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。

在第四轴tm4持续地作为固定元件工作的状态下，第六轴tm6通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至倒车速度，并且倒车速度作为反向转速经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

根据本发明的实施方案的行星齿轮系通过将四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4与五个离合器c1、c2、c3、c4和c5以及一个制动器b1进行组合，可以实现至少十个前进速度和一个倒车速度。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以根据发动机的转速而实现适当的挡位。具体而言，通过使用位于发动机的低转速区的工作点，可以提高车辆的安静的驾驶性。

此外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以最大化发动机的驱动效率，并且可以改善动力传输性能和燃料消耗。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“靠上”、“靠下”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内”、“外”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“向前”、“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，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。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够利用并实现本发明的各个示例性实施方案及其各种可替选形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。