用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

与相关申请的交叉引用

本申请要求2016年7月13日提交的韩国专利申请第10-2016-0088621号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

本发明涉及用于车辆的自动变速器，并且更具体地，涉及这样一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其通过利用最少数量的部件实现至少十一个前进挡位而提高动力传递性能并增强燃料效率，以及通过利用在发动机的低rpm区域的运行点来改善车辆的驾驶静音性。

背景技术：

通常，在自动变速器领域中，已经研究了作为提高车辆的燃料效率并且最大化驾驶性的技术的多挡位变速等级，并且近来油价的上涨成为带来增强燃料效率的无休止竞争的因素。

因此，对于发动机进行了降低重量并且增强燃料效率的研究，而对于自动变速器进行了能够通过多挡位变速等级来确保驾驶性和燃料效率竞争性的研究。

然而，对于自动变速器，随着变速等级的增加，内部构件的数量(具体地，行星齿轮组的数量)增加，并且变速器的长度因此增加。因此，可安装性和制造成本、重量以及动力传递效率仍会变差。

相应地，对于自动变速器，为了通过多挡位变速等级来增加燃料效率提高效果，开发能够利用少量构件带来最大效率的行星齿轮系是重要的。

在这个方面，近年来，自动变速器已经配置为安装于车辆的能够实现8挡的变速器，并且也需要持续地研究和开发能够实现8挡或更多挡的变速等级的行星齿轮系。

然而，最一般的8挡或更多挡自动变速器由3至4个行星齿轮组以及5至6个控制元件(摩擦元件)组成，在这种情况下，长度会增大，因此，可安装性会变差。

因此，为了将自动变速器的变速等级形成为多挡位，近年来，采用了将行星齿轮组布置于行星齿轮组的双行结构，或者可以应用爪式离合器代替湿式控制元件，但是在这种情况下，可应用的结构受到限制，并且由于爪式离合器的应用而使换挡质量随之受到限制。

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技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个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，其通过利用最小量的构件而实现11个前进挡位和1个倒车挡位，从而可以根据多挡位换挡等级而提高动力传递性能并增强燃料效率，并且通过利用在发动机的低rpm区域的运行点来改善车辆的驾驶静音性。

本发明的各个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，其包括：输入轴，其接收发动机的动力；输出轴，其输出经改变的扭矩；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，其与第一旋转元件连接；第二轴，其连接第二旋转元件和第六旋转元件；第三轴，其连接第三旋转元件、第七旋转元件和第十旋转元件；第四轴，其与第四旋转元件连接并且与变速器壳体连接；第五轴，其与第五旋转元件连接，并且能够与第三轴选择性地连接；第六轴，其与第八旋转元件连接，并且与输出轴连接；第七轴，其与第九旋转元件连接；第八轴，其与第十一旋转元件连接，能够分别与第一轴选择性地连接以及与第二轴选择性地连接，并且与输入轴连接；第九轴，其与第十二旋转元件连接，并且能够与第六轴选择性地连接。

第一轴可以与变速器壳体选择性地连接，第二轴可以与变速器壳体选择性地连接，并且第七轴可以与变速器壳体选择性地连接。

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为第一太阳轮、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为第二太阳轮、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为第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；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为第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。

所述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和第八轴；第二离合器，其选择性地连接第三轴和第五轴；第三离合器，其选择性地连接第一轴和第八轴；第四离合器，其选择性地连接第六轴和第九轴；第一制动器，其选择性地连接第二轴和变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第七轴和变速器壳体；第三制动器，其选择性地连接第一轴和变速器壳体。

在本发明的示例性实施方案中，具有简单行星齿轮组的四个行星齿轮组通过由七个控制元件进行接合，从而实现11个前进挡位的变速等级和1个倒车挡位的变速等级。

根据本发明的示例性实施方案，可以通过将自动变速器的变速等级形成为多挡位来实现适合于发动机的rpm的变速等级，并且通过利用在发动机的低rpm区域的运行点能够改善车辆的驾驶静音性。

另外，可以利用高效率的多挡位变速等级来最大化发动机运行效率，并且可以改善动力传递性能和燃料效率。

此外，能够通过本发明的示例性实施方案获得或者预测的效果在本发明的示例性实施方案的具体描述中直接地公开或者暗含地公开。即，根据本发明的示例性实施方案预测的各种效果将在以下描述的具体实施方案中公开。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的配置图。

图2是应用至根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的控制元件的每个变速等级的操作图表。

应当理解的是，附图并非按比例地绘制，而是图示性地简化呈现各种特征以显示本发明的基本原理。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、位置和外形)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，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于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替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。

在下文中，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，为了清楚地描述本发明的示例性实施方案，省略了与描述不相关的部分，并且相同的附图标记在说明书中表示相同的元件。

在如下描述中，相同关系的构件的名称分为“第一”、“第二”等，以对构件进行区分，但是本发明不限于该顺序。

图1为根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的配置图。

参见图1，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系包括：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，其设置于相同轴线；输入轴is；输出轴os；9个轴tm1至tm9，其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的各个旋转元件；作为控制元件的4个离合器c1至c4和2个制动器b1和b2；以及变速器壳体h。

另外，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的协同操作而传递从输入轴is输入的发动机的旋转力，并经由输出轴os输出。

在本文中，各个行星齿轮组从发动机侧按照第一行星齿轮组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的顺序进行布置。

输入轴is为输入构件，并且来自发动机曲轴的旋转力的扭矩经由扭矩变矩器进行变换，以输入至输入轴is。

作为输出元件的输出轴os设置于相同的轴线，以将经变换的驱动力经由差速器传递至驱动轴。

第一行星齿轮组pg1为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第一旋转元件n1的第一太阳轮s1、作为第二旋转元件n2的第一行星架pc1、以及作为第三旋转元件n3的第一内齿圈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与作为第一旋转元件n1的第一太阳轮s1外接合，第一内齿圈r1与第一小齿轮p1内接合。

第二行星齿轮组pg2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第四旋转元件n4的第二太阳轮s2、作为第五旋转元件n5的第二行星架pc2、以及作为第六旋转元件n6的第二内齿圈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与作为第四旋转元件n4的第二太阳轮s2外接合，第二内齿圈r2与第二小齿轮p2内接合。

第三行星齿轮组pg3是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第七旋转元件n7的第三太阳轮s3、作为第八旋转元件n8的第三行星架pc3、以及作为第九旋转元件n9的第三内齿圈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与作为第七旋转元件n7的第三太阳轮s3外接合，第三内齿圈r3与第三小齿轮p3内接合。

第四行星齿轮组pg4为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：作为第十旋转元件n10的第四太阳轮s4、作为第十一旋转元件n11的第四行星架pc4、以及作为第十二旋转元件n12的第四内齿圈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外接合，第四内齿圈r4与第四小齿轮p4内接合。

在本文中，在第二旋转元件n2直接地连接至第六旋转元件n6，并且第三旋转元件n3直接地连接至第七旋转元件n7和第十旋转元件n10时，第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4操作，同时支配总共9个轴tm1至tm9。

以下将具体地描述9个轴tm1至tm9的配置。

然而，9个轴tm1至tm9可以为在与连接的旋转元件一起旋转时传递动力的旋转元件，以直接地连接或者选择性地连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件之中的多个旋转元件与固定元件，所述固定元件将旋转元件直接地连接和固定于变速器壳体h。

第一轴tm1连接至第一旋转元件n1(第一太阳轮s1)并且能够选择性地连接至变速器壳体h。

第二轴tm2连接第二旋转元件n2(第一行星架pc1)与第六旋转元件n6(第二内齿圈r2)并且能够与变速器壳体h选择性地连接。

第三轴tm3直接地连接第三旋转元件n3(第一内齿圈r1)、第七旋转元件n7(第三太阳轮s3)和第十旋转元件n10(第四太阳轮s4)。

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。

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

第六轴tm6连接至第八旋转元件n8(第三行星架pc3)并且直接地连接至输出轴os，以持续地用作输出元件。

第七轴tm7连接至第九旋转元件n9(第三太阳轮s3)并且能够选择性地连接至变速器壳体h。

第八轴tm8连接至第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，并且第八轴tm8能够选择性地连接至第一轴tm1和选择性地连接至第二轴tm2的每个，第八轴tm8直接地连接至输入轴is，以持续地用作输入元件。

第九轴tm9连接至第十二旋转元件n12(第四内齿圈r4)并且能够选择性地连接至第六轴tm6。

另外，在9个轴tm1至tm9之中，4个离合器c1、c2、c3和c4设置于各轴能够选择性地彼此连接的部分(包括输入轴is和输出轴os)。

另外，在9个轴tm1至tm9之中，3个制动器b1、b2和b3设置于轴和变速器壳体h能够选择性地连接的部分。

即，以下将描述四个离合器c1至c4和三个制动器b1至b3的布局位置。

第一离合器c1设置在第二轴tm2与第八轴tm8之间，并且选择性地连接第二轴tm2与第八轴tm8，以传递动力。

第二离合器c2设置在第三轴tm3与第五轴tm5之间，并且选择性地连接第三轴tm3与第五轴tm5，以传递动力。

第三离合器c3设置在第一轴tm1与第八轴tm8之间，并且选择性地连接第一轴tm1与第八轴tm8，以传递动力。

第四离合器c4设置在第六轴tm6与第九轴tm9之间，并且选择性地连接第六轴tm6与第九轴tm9，以传递动力。

第一制动器b1设置在第二轴tm2与变速器壳体h之间，并且将第二轴tm2选择性地连接并固定至变速器壳体h。

第二制动器b2设置在第七轴tm7与变速器壳体h之间，并且将第七轴tm7选择性地连接和固定至变速器壳体h。

第三制动器b3设置在第一轴tm1与变速器壳体h之间，并且将第一轴tm1选择性地连接和固定至变速器壳体h。

在以上描述中，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的各个控制元件可以配置为通过油压而彼此摩擦联接的多片式液压摩擦联接装置。

图2是应用至根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的控制元件的每个变速等级的操作图表。

参见图2，在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，在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被致动时，在每个变速等级执行一个倒车挡位和多达11个前进挡位的换挡，换挡过程描述如下。

在前进1挡变速等级d1，第二离合器c2、第三离合器c3、第二制动器b2同时致动。

因此，在第三轴tm3通过第二离合器c2致动而与第五轴tm5连接，并且第一轴tm1通过第三离合器c3致动而与第八轴tm8连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8和第一轴tm1。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进1挡，同时第七轴tm7通过第二制动器b2的致动而运行为固定元件，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进2挡变速等级d2，第一离合器c1、第二离合器c2、第二制动器b2同时致动。

因此，在第二轴tm2通过第一离合器c1致动而与第八轴tm8连接，并且第三轴tm3通过第二离合器c2致动而与第五轴tm5连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8和第二轴tm2。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动而换挡至前进2挡，同时第七轴tm7通过第二制动器b2的致动而运行为固定元件，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进3挡变速等级d3，第一离合器c1、第三离合器c3、第二制动器b2同时致动。

因此，在第二轴tm2通过第一离合器c1的致动而与第八轴tm8连接，并且第一轴tm1通过第三离合器c3致动而与第八轴tm8连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8、第一轴tm1和第二轴tm2。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动而换挡至前进3挡，同时第七轴tm7通过第二制动器b2的致动而运行为固定元件，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进4挡变速等级d4，第一离合器c1、第二制动器b2、第三制动器b3同时致动。

因此，在第二轴tm2通过第一离合器c1的致动而连接至第八轴tm8的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8和第二轴tm2。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进4挡，同时第七轴tm7和第一轴tm1通过第二制动器b2和第三制动器b3的致动而运行为固定元件，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进5挡变速等级d5，第四离合器c4、第二制动器b2、第三制动器b3同时致动。

因此，在第六轴tm6通过第四离合器c4的致动而连接至第九轴tm9的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进5挡，同时第七轴tm7和第一轴tm1通过第二制动器b2和第三制动器b3的致动而运行为固定元件，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进6挡变速等级d6，第一离合器c1、第四离合器c4、第三制动器b3同时致动。

因此，在第二轴tm2通过第一离合器c1的致动而与第八轴tm8连接，并且第六轴tm6通过第四离合器c4致动而与第九轴tm9连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8和第二轴tm2。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进6挡，同时第一轴tm1通过第三制动器b3的致动而运行为固定元件，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进7挡变速等级d7，第一离合器c1、第三离合器c3、第四离合器c4同时致动。

因此，在第二轴tm2通过第一离合器c1的致动而与第八轴tm8连接，并且第一轴tm1通过第三离合器c3致动而与第八轴tm8连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8、第一轴tm1和第二轴tm2。

另外，在第四轴tm4运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进7挡，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进8挡变速等级d8，第一离合器c1、第二离合器c2、第四离合器c4同时致动。

因此，在第二轴tm2通过第一离合器c1的致动而与第八轴tm8连接，第三轴tm3通过第二离合器c2的致动而与第五轴tm5连接以及第六轴tm6通过第四离合器c4的致动而与第九轴tm9连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8和第一轴tm1。

另外，在第四轴tm4运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进8挡，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进9挡变速等级d9，第二离合器c2、第三离合器c3、第四离合器c4同时致动。

因此，在第三轴tm3通过第二离合器c2的致动而与第五轴tm5连接，第一轴tm1通过第三离合器c3的致动而与第八轴tm8连接以及第六轴tm6通过第四离合器c4的致动而与第九轴tm9连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8和第一轴tm1。

另外，在第四轴tm4运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进9挡，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进10挡变速等级d10，第二离合器c2、第四离合器c4、第一制动器b1同时致动。

因此，在第三轴tm3通过第二离合器c2的致动而与第五轴tm5连接，并且第六轴tm6通过第四离合器c4的致动而与第九轴tm9连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进10挡，同时第二轴tm2通过第一制动器b1的致动而运行为固定元件。因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在前进11挡变速等级d11，第三离合器c3、第四离合器c4、第一制动器b1同时致动。

因此，在第一轴tm1通过第一离合器c3的致动而与第八轴tm8连接，并且第六轴tm6通过第四离合器c4致动而与第九轴tm9连接的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8和第一轴tm1。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至前进11挡，同时第二轴tm2通过第一制动器b1的致动而运行为固定元件，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在倒车变速等级rev，第三离合器、第一制动器b1、第二制动器b2同时致动。

因此，在第一轴tm1通过第三离合器c3的致动而连接至第八轴tm8的情况下，输入轴is的旋转力输入至第八轴tm8和第一轴tm1。

另外，在第四轴tm4持续地运行为固定元件的情况下，变速器通过相应轴的协同致动换挡至倒车挡，同时第二轴tm2和第七轴tm7通过第一制动器b1和第二制动器b2的致动而运行为固定元件，因此，旋转力经由与第六轴tm6连接的输出轴os输出。

在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，通过控制4个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4中的4个离合器c1、c2、c3和c4以及3个制动器b1、b2和b3的致动，可以实现十一个前进挡位的变速等级和一个倒车挡位的变速等级。

另外，根据本发明的示例性实施方案，适用于发动机的rpm的变速等级可以通过将自动变速器的变速等级形成为多挡位来实现，并且通过利用在发动机的低rpm区域的运行点能够改善车辆的驾驶静音性。

另外，根据本发明的示例性实施方案，在行星齿轮系中，经由高效率的多挡位能够最大化发动机运行效率，并且能够提高动力传递性能和燃料效率。

尽管已经结合目前被视为是实际的示例性实施方案内容描述了本发明，但是应理解的是，本发明并不限于所公开的实施方案，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改形式和等同布置。

为了方便在所附权利要求书中进行解释和准确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背部”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内在”、“外在”、“向前”、“向后”用于就示例性实施方案的特征的如图中所示的位置而言来描述这些特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，且显然的是，根据以上教导若干修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述以解释本发明的特定原理及其实际应用，由此使得本领域的其它技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选方式和修改方式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定。