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

本申请要求于2016年3月16日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0031455的韩国专利申请的优先权和权益，其全文通过引用并入本文。

本公开涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体地，本公开涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系。

背景技术：

通常，已开发出实现更多个速度级的自动变速器以改善燃料经济性并优化驾驶性能。油价的上涨可能使得改善车辆的燃料消耗变得重要。

因此，进行了通过减小发动机的尺寸来减轻重量和改善燃料经济性并通过自动变速器的多个速度级来确保驾驶性能和燃料经济性的研究。

然而，在自动变速器中，随着速度级的数量的增加，内部组件(特别地，行星齿轮组)的数量也增加。结果，变速器的长度增加。因此，可安装性、成本、重量、传输效率等可能劣化。

近年来，已经实现了8速自动变速器。能够实现更多速度级的行星齿轮系的研究和开发也已经积极地进行。

然而，常规的8速自动变速器通常包括三到四个行星齿轮组和五到七个控制元件(摩擦元件)。在这种情况下，由于自动变速器的长度增加，可安装性可能劣化。

近年来，行星齿轮系可以定向为一个行星齿轮组设置在另一行星齿轮组上方，但是其中应用平行行星齿轮组的自动变速器的结构非常有限。

在另一种情况下，使用爪式离合器，而不是湿式控制元件。然而，在这种情况下，可能使换挡感觉劣化。

在该背景技术部分中公开的上述信息仅仅是为了增进对本公开的背景技术的理解，因此背景技术可以包含不是本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系。行星齿轮系具有通过实现至少十个前进速度级和一个倒挡速度级来改善动力传递、性能和燃料经济性的优点。

根据本公开的实施例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，其连接第一旋转元件和第四旋转元件；第二轴，其与第二旋转元件连接并与输入轴连接；第三轴，其将第三旋转元件与第五旋转元件连接；第四轴，其与第六旋转元件连接；第五轴，其将第七旋转元件与第十旋转元件连接并选择性地与第三轴和第四轴连接；第六轴，其将第八旋转元件与第十二旋转元件连接并与输出轴连接；第七轴，其与第九旋转元件连接并选择性地与第三轴连接；以及第八轴，其与第十一旋转元件连接并选择性地与第二轴连接。

第一轴和第七轴中的每一个可以选择性地可连接到变速器壳体。

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旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件可以是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮。第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件可以是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮。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是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其选择性地将第二轴与第八轴连接；第二离合器，其选择性地将第三轴与第五轴连接；第三离合器，其选择性地将第三轴与第七轴连接；第四离合器，其选择性地将第四轴与第五轴连接；第一制动器，其选择性地将第一轴连接到变速器壳体；以及第二制动器，其选择性地将第七轴连接到变速器壳体。

根据本公开的实施例的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，其接收来自发动机的扭矩；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，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。输入轴可以连接到第二旋转元件，输出轴可以连接到第十二旋转元件，第一旋转元件可以与第四旋转元件连接，第三旋转元件可以与第五旋转元件连接，第七旋转元件可以与第十旋转元件连接并选择性地与第五旋转元件和第六旋转元件连接，第八旋转元件可以与第十二旋转元件连接，第九旋转元件可以选择性地与第五旋转元件连接，并且第十一旋转元件可以选择性地与第二旋转元件连接。

第一旋转元件和第九旋转元件中的每一个可选择性地可连接到变速器壳体。

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齿轮、第一行星架和第一环形齿轮；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齿轮、第二行星架和第二环形齿轮；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齿轮、第三行星架和第三环形齿轮；并且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是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其选择性地将第二旋转元件与第十一旋转元件连接；第二离合器，其选择性地将第五旋转元件与第十旋转元件连接；第三离合器，其选择性地将第五旋转元件与第九旋转元件连接；第四离合器，其选择性地将第六旋转元件与第七旋转元件连接；第一制动器，其选择性地将第一旋转元件连接到变速器壳体；以及第二制动器，其选择性地将第九旋转元件连接到变速器壳体。

根据本公开的实施例的行星齿轮系可以通过将四个行星齿轮组与六个控制元件组合来实现十个前进速度级和一个倒挡速度级。

另外，由于自动变速器的多个速度级，根据本公开的实施例的行星齿轮系可以实现适合于发动机的旋转速度的速度级。特别地，可以通过使用位于发动机的低旋转速度区域的操作点来改善车辆的静音驾驶或噪声降低。

另外，根据本公开的实施例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递、性能和燃料消耗。

根据本公开的实施例的其他可获得或可预测的效果将在具体实施方式部分中被明确或隐含地描述。换言之，下文将描述根据本公开的实施例可预测的各种效果。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本公开的实施例的行星齿轮系中的在每个速度级处的控制元件的操作图。

具体实施方式

本发明旨在开发一种行星齿轮系，其可以使用少量部件实现最大效率，这可以通过多个速度来提高燃料经济性。所公开的行星齿轮系可以通过使用最少数量的组成元件实现十个前进速度级来改善动力传递、性能和燃料经济性。公开的行星齿轮系通过使用位于低发动机旋转速度的操作点来进一步改善车辆的静音驾驶或噪声降低。

在下文中，将参照附图详细描述本公开的实施例。然而，为了清楚地描述本公开的实施例而省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。在附图中，以下符号用于标识公开的实施例的各种元件，其中：

i)b1、b2：第一制动器和第二制动器；

ii)c1、c2、c3、c4：第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器；

iii)pg1、pg2、pg3、pg4：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；

iv)s1、s2、s3、s4：第一太阳齿轮、第二太阳齿轮、第三太阳齿轮和第四太阳齿轮；

v)pc1、pc2、pc3、pc4：第一行星架、第二行星架、第三行星架和第四行星架；

vi)r1、r2、r3、r4：第一环形齿轮、第二环形齿轮、第三环形齿轮和第四环形齿轮；

vii)is：输入轴；

viii)os：输出轴；以及

ix)tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴和第八轴。

在下面的描述中，因为部件的名称彼此相同，所以使用诸如第一，第二等名称或术语来标识部件以区分名称。这样的命名约定不旨在表示或设置部件的顺序并且本公开不旨在如此受限。

图1是根据本公开的实施例的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本公开的实施例的行星齿轮系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。在一个实施例中，行星齿轮系还包括：输入轴is；输出轴os；八个旋转轴tm1-tm8，其连接到第一行星齿轮组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的旋转元件中的至少一个；四个离合器c1-c4和两个制动器b1和b2，作为控制元件；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的协作改变，并且改变的扭矩通过输出轴os输出。

在该实施例中，行星齿轮组自发动机侧以第一行星齿轮组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的顺序布置。

输入轴is是输入构件。来自发动机的曲轴的扭矩在通过变矩器进行扭矩转换之后被输入到输入轴is。

输出轴os是输出构件。输出轴os与输入轴is平行设置并且通过差速装置将驱动扭矩传递到驱动轮。

在该实施例中，第一行星齿轮组pg1是单个小齿轮行星齿轮组。第一行星齿轮组pg1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的第一太阳齿轮s1、可旋转地支撑与第一太阳齿轮s1外啮合的第一小齿轮p1的第一行星架pc1以及与第一小齿轮p1内啮合的第一环形齿轮r1。

在该实施例中，第二行星齿轮组pg2是单个小齿轮行星齿轮组。第二行星齿轮组pg2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的第二太阳齿轮s2、可旋转地支撑与第二太阳齿轮s2外啮合的第二小齿轮p2的第二行星架pc2以及与第二小齿轮p2内啮合的第二环形齿轮r2。

在该实施例中，第三行星齿轮组pg3是单个小齿轮行星齿轮组。第三行星齿轮组pg3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的第三太阳齿轮s3、可旋转地支撑与第三太阳齿轮s3外啮合的第三小齿轮p3的第三行星架pc3以及与第三小齿轮p3内啮合的第三环形齿轮r3。

在该实施例中，第四行星齿轮组pg4是单个小齿轮行星齿轮组。第四行星齿轮组pg4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的第四太阳齿轮s4、可旋转地支撑与第四太阳齿轮s4外啮合的第四小齿轮p4的第四行星架pc4以及与第四小齿轮p4内啮合的第四环形齿轮r4。

在该实施例中，第一旋转元件n1和第四旋转元件n4彼此直接连接。第三旋转元件n3和第五旋转元件n5彼此直接连接。第七旋转元件n7和第十旋转元件n10彼此直接连接。最后，第八旋转元件n8和第十二旋转元件n12彼此直接连接。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包括八个轴tm1-tm8。

下面进一步详细地描述八个轴tm1-tm8。

在该实施例中，八个轴tm1-tm8可以是可旋转构件，其将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件中的多个旋转元件彼此直接连接或者直接连接到行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任何一个旋转元件。八个轴tm1-tm8与任一个旋转元件一起旋转以传递扭矩或者可以是选择性地或直接地将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任一个旋转元件连接到变速器壳体h以固定任何一个旋转元件的固定构件。

在该实施例中，第一轴tm1连接到第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)和第四旋转元件n4(第二太阳齿轮s2)。第一轴tm1还选择性地连接到变速器壳体h以被操作为选择性的固定元件。

在该实施例中，第二轴tm2连接到第二旋转元件n2(第一行星架pc1)。第二轴tm2还直接连接到输入轴is。

在该实施例中，第三轴tm3将第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)与第五旋转元件n5(第二行星架pc2)连接。

在该实施例中，第四轴tm4连接到第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)。

在该实施例中，第五轴tm5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)。第五轴tm5还选择性地连接到第三轴tm3和第四轴tm4。

在该实施例中，第六轴tm6连接第八旋转元件n8(第三行星架pc3)和第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)。第六轴tm6还直接连接到输出轴os。

在该实施例中，第七轴tm7连接到第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)。第七轴tm7还选择性地连接到第三轴tm3。第七轴tm7还选择性地连接到变速器壳体h。

在该实施例中，第八轴tm8连接到第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)。第八轴tm8还被选择性地连接第二轴tm2。在该布置中，第八轴tm8还选择性地连接到与输入轴is连接的第二轴tm2并被操作为输入元件。

另外，在该实施例中，四个离合器c1、c2、c3和c4设置在包括输入轴is和输出轴os的八个轴tm1-tm8中的任意两个轴选择性地彼此连接的部分处。

另外，在该实施例中，两个制动器b1和b2设置在八个轴tm1-tm8中的任意一个轴选择性地连接到变速器壳体h的部分处。

四个离合器c1-c4以及两个制动器b1和b2的布置将在下面详细描述。

在该实施例中，第一离合器c1设置在第二轴tm2和第八轴tm8之间。第一离合器c1选择性地将第二轴tm2与第八轴tm8连接。

在该实施例中，第二离合器c2设置在第三轴tm3和第五轴tm5之间。第二离合器c2选择性地将第三轴tm3与第五轴tm5连接。

在该实施例中，第三离合器c3设置在第三轴tm3和第七轴tm7之间。第三离合器c3选择性地将第三轴tm3与第七轴tm7连接。

在该实施例中，第四离合器c4设置在第四轴tm4和第五轴tm5之间。第四离合器c4选择性地将第四轴tm4与第五轴tm5。

在该实施例中，第一制动器b1设置在第一轴tm1和变速器壳体h之间。第一制动器b1选择性地将第一轴tm1连接到变速器壳体h。

在该实施例中，第二制动器b2设置在第七轴tm7和变速器壳体h之间。第二制动器b2选择性地将第七轴tm7连接到变速器壳体h。

第一离合器c1选择性地将第二轴tm2与第八轴tm8连接。如图1所示，因为第二轴tm2连接到输入轴is，所以第一离合器c1还选择性地将输入轴is与第八轴tm8连接。

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和第二制动器b2的控制元件可以是通过液压操作的摩擦接合单元。特别地，控制元件可以是但不限于湿式多板(multi-plate)摩擦元件。然而，控制元件可以是诸如爪形离合器、电动离合器、磁性粒子离合器等通过电信号操作的接合单元。

图2是根据本公开的实施例的行星齿轮系中的在每个速度级处的控制元件的操作图。

如图2所示，均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和第二制动器b2中的三个控制元件在根据本公开的实施例的行星齿轮系中在每个速度级处操作。

在该实施例中，第二制动器b2以及第二离合器c2和第四离合器c4在第一前进速度转换级d1处同时操作。

在第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接并且第四轴tm4通过第四离合器c4的操作与第五轴tm5连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。

另外，第七轴tm7通过第二制动器b2的操作而被操作为固定元件。在该布置中，输入轴is的扭矩转换到第一前进速度级d1并且第一前进速度级d1通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在该实施例中，第一制动器b1和第二制动器b2以及第二离合器c2在第二前进速度转换级d2处同时操作。

在第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作，第一轴tm1和第七轴tm7被操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换到第二前进速度级d2，并且第二前进速度级d2通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

第一制动器b1和第二制动器b2以及第四离合器c4在第三前进速度转换级d3处同时操作。

在第四轴tm4通过第四离合器c4的操作与第五轴tm5连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作，第一轴tm1和第七轴tm7被操作为固定元件。在该布置中，输入轴is的扭矩转换到第三前进速度级d3，并且第三前进速度级d3通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在该实施例中，第一制动器b1和第二制动器b2以及第一离合器c1在第四前进速度转换级d4处同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第八轴tm8连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2和第八轴tm8。另外，通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作，第一轴tm1和第七轴tm7被操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换到第四前进速度级d4，并且第四前进速度级d4通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在该实施例中，第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4中的任何一个离合器可以操作为替代第一制动器b1以实现第四前进速度级d4。

在该实施例中，第一制动器b1以及第一离合器c1和第四离合器c4在第五前进速度转换级d5处同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第八轴tm8连接并且第四轴tm4通过第四离合器c4的操作与第五轴tm5连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1被操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换到第五前进速度级d5，并且第五前进速度级d5通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在该实施例中，第一制动器b1以及第一离合器c1和第二离合器c2在第六前进速度转换级d6处同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第八轴tm8连接并且第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1被操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换到第六前进速度级d6，并且第六前进速度级d6通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在该实施例中，第一离合器c1、第三离合器c3和第四离合器c4在第七前进速度转换级d7处同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第八轴tm8连接、第三轴tm3通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接并且第四轴tm4通过第四离合器c4的操作与第五轴tm5连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。在这种情况下，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变为锁定状态。因此，输入轴is的扭矩转换到第七前进速度级d7，并且第七前进速度级d7通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

可以操作第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4中的任意三个离合器以实现第七前进速度转换级d7。

在该实施例中，第一制动器b1以及第一离合器c1和第三离合器c3在第八前进速度转换级d8处同时操作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第八轴tm8连接并且第三轴tm3通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1被操作为固定元件。因此，输入轴is的扭换转换到第八前进速度级d8，并且第八前进速度级d8通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在该实施例中，第一制动器b1以及第二离合器c2和第三离合器c3在第九前进速度转换级d9处同时操作。

在第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第五轴tm5连接并且第三轴tm3通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1被操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换到第九前进速度级d9，并且第九前进速度级d9通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在该实施例中，第一制动器b1以及第三离合器c3和第四离合器c4在第十前进速度转换级d10处同时操作。

在第三轴tm3通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接并且第四轴tm4通过第四离合器c4的操作与第五轴tm5连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1被操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换到第十前进速度级d10，并且第十前进速度级d10通过连接到第六轴tm6的输出轴os输出。

在该实施例中，第二制动器b2以及第三离合器c3和第四离合器c4在倒挡速度级rev处同时操作。

在第三轴tm3通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接并且第四轴tm4通过第四离合器c4的操作与第五轴tm5连接的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过第二制动器b2的操作，第七轴tm7被操作为固定元件。因此，输入轴is的扭矩转换到倒挡速度级rev，并且倒挡速度级rev通过连接到第六轴tm6的输出轴os作为相反的旋转速度输出。

根据本公开的实施例的行星齿轮系可通过将四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4与四个离合器c1、c2、c3和c4以及两个制动器b1和b2组合来实现至少十个前进速度级和一个倒挡速度级。

另外，根据本公开的实施例的行星齿轮系可以根据发动机的旋转速度实现适当的速度级。特别地，可以通过使用位于发动机的低旋转速度区域的操作点来改善车辆的静音驾驶或噪声降低。

虽然已经结合目前被认为是实用的实施例描述了本公开，但是应当理解到，本公开不限于所公开的实施例，而是相反，其旨在覆盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。