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17日提交的申请号为10-2016-0032344的韩国专利申请的优先权的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

本公开涉及用于车辆的自动变速器。更特别地，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：

近来，油价上涨使世界各地的汽车制造商进入无休止的竞争。特别是就发动机而言，制造商通过减小发动机尺寸等来努力减轻车辆重量并提高车辆的燃料效率。

因此，已经在发动机领域中进行了通过小型化来减轻重量和提高燃料效率的研究。还在自动变速器领域中进行了通过多个速度档(speedstage)来同时确保可操作性和燃料效率竞争性的研究。

然而，在自动变速器中，随着速度档的数量的增加，内部部件的数量也增加。因此，自动变速器可能难以安装，可能增加制造成本和重量，并且可能降低动力传动效率。

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

八个或更多个速度档的常规自动变速器通常包括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)。因此，由于变速器的体积和重量的增加，可能降低可安装性。

在这一点上，已经尝试过平行地设置行星齿轮组或者使用爪形离合器代替湿式控制元件。然而，这种设置不能广泛应用，并且使用爪形离合器可能降低换档平顺性。

在本背景技术部分中公开的上述信息仅仅是为了增强对本公开的背景的理解。因此，背景可包含不是本领域普通技术人员在本国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。所公开的行星齿轮系通过在使用最少数量的组成元件的同时，实现至少九个前进速度档和至少一个倒退速度档来提高动力传递性能和燃料效率。所公开的行星齿轮系还通过使用设置在低发动机转速的驱动点来改善静音驱动，即降低噪声。

根据本公开的各个方面，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括：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，其连接到第一旋转元件；第二轴，其将第二旋转元件连接到第四旋转元件和第七旋转元件，并且被连接到输入轴；第三轴，其将第三旋转元件连接到第十一旋转元件；第四轴，其将第五旋转元件连接到第十二旋转元件，并且被连接到输出轴；第五轴，其连接到第六旋转元件并选择性地连接到第三轴；第六轴，其连接到第八旋转元件；第七轴，其连接到第九旋转元件；以及第八轴，其连接到第十旋转元件，选择性地连接到第六轴，并选择性地连接到第七轴。

第一轴、第三轴和第六轴可分别选择性地连接到变速器壳体。

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是第二太阳齿轮、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是第三太阳齿轮、第三行星架和第三内齿圈；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是第四太阳齿轮、第四行星架和第四内齿圈。

行星齿轮系可进一步包括：第一离合器，其选择性地将第三轴连接到第五轴；第二离合器，其选择性地将第六轴连接到第八轴；第三离合器，其选择性地将第七轴连接到第八轴；第一制动器，其选择性地将第一轴连接到变速器壳体；第二制动器，其选择性地将第三轴连接到变速器壳体；以及第三制动器，其选择性地将第六轴连接到变速器壳体。

根据本公开的各个方面，用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括：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，其中输入轴可直接连接到第二旋转元件，输出轴可直接连接到第十二旋转元件，第二旋转元件可直接连接到第四旋转元件和第七旋转元件，第三旋转元件可直接连接到第十一旋转元件，第五旋转元件可直接连接到第十二旋转元件，第六旋转元件可选择性地连接到第三旋转元件，并且第十旋转元件可选择性地连接到第八旋转元件并可选择性地连接到第九旋转元件。

第一旋转元件、第八旋转元件和第十一旋转元件可分别选择性地连接到变速器壳体。

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是第二太阳齿轮、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是第三太阳齿轮、第三行星架和第三内齿圈；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是第四太阳齿轮、第四行星架和第四内齿圈。

行星齿轮系可进一步包括：第一离合器，其选择性地将第三旋转元件连接到第六旋转元件；第二离合器，其选择性地将第八旋转元件连接到第十旋转元件；第三离合器，其选择性地将第九旋转元件连接到第十旋转元件；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；第二制动器，其选择性地将第十一旋转元件连接到变速器壳体；以及第三制动器，其选择性地将第八旋转元件连接到变速器壳体。

本公开的各个实施例可通过将四个行星齿轮组与六个控制元件进行组合来实现至少九个前进速度档和至少一个倒退速度档。

可由于多个速度档而实现适合于发动机转速的速度档，并且可使用设置在低发动机转速下的驱动点。因此，可改善静音驱动或降低噪声。

另外，通过实现多个速度档可最大化发动机驱动效率。此外，可提高动力传递性能和燃料效率。

此外，在本公开的实施例的详细描述中直接或隐含地公开了可由本公开的实施例获得或预测的效果。换言之，在下面的详细描述中描述了由本公开的实施例预测的各种效果。

附图说明

图1是根据本公开的各个实施例的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本公开的各个实施例的处于行星齿轮系中的每个速度档的控制元件的操作图。

具体实施方式

期望开发一种行星齿轮系，其可利用少量部件来提高或实现最大效率，以便通过多个速度档或齿轮换档来提高燃料效率。在这方面，本公开涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系。所公开的行星齿轮系可通过使用最少数量的组成元件实现至少九个前进速度来提高动力传递性能并降低燃料消耗。所公开的行星齿轮系还可通过使用设置在低发动机转速的驱动点来改善静音驱动或降低噪声。

在下文中，参考附图详细描述本公开的一个实施例。在附图中，以下符号用于识别所公开的实施例的各种元件，其中：

i)b1、b2、b3表示第一、第二和第三制动器；

ii)c1、c2、c3表示第一、第二和第三离合器；

iii)pg1、pg2、pg3、pg4表示第一、第二、第三和第四行星齿轮组；

iv)s1、s2、s3、s4表示第一、第二、第三和第四太阳齿轮；

v)pc1、pc2、pc3、pc4表示第一、第二、第三和第四行星架；

vi)r1、r2、r3、r4表示第一、第二、第三和第四内齿圈；

vii)is表示输入轴；

viii)os表示输出轴；

ix)tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8代表第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八轴。

然而，为了清楚地描述本公开的实施例，省略了与描述无关的部分。此外，在整个说明书中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。

在下面的描述中，因为组件的名称彼此相同，所以使用名称或术语来识别组件，诸如第一、第二、第三等是为了区分名称。这样的命名习惯不旨在表示或设置其顺序，并且本公开不旨在如此限制。

图1是根据本公开的各个实施例的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本公开的各个实施例的行星齿轮系包括设置在同一轴线上的第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4。在一个实施例中，行星齿轮系还包括输入轴is，输出轴os，连接到第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的至少一个旋转元件的八个轴tm1-tm8，六个控制元件c1至c3和b1至b3，以及变速器壳体h。

由发动机产生并从输入轴is传递的扭矩通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的协作而被改变。改变的扭矩通过输出轴os输出。

在本实施例中，行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4从发动机侧以第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的顺序设置。

输入轴is是输入构件。来自发动机的曲轴的动力通过变矩器被变换扭矩以被输入到输入轴is。

输出轴os是输出构件。输出轴os与输入轴is平行设置，并通过差速设备将驱动扭矩传递到驱动轮。

在本实施例中，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内啮合的第一内齿圈r1，其分别作为第一、第二和第三旋转元件n1、n2和n3。

在本实施例中，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内啮合的第二内齿圈r2，其分别作为第四、第五和第六旋转元件n4、n5和n6。

在本实施例中，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内啮合的第三内齿圈r3，其分别作为第七、第八和第九旋转元件n7、n8和n9。

在本实施例中，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内啮合的第四内齿圈r4，其分别作为第十、第十一和第十二旋转元件n10、n11和n12。

在本实施例中，第二旋转元件n2直接连接到第四旋转元件n4和第七旋转元件n7。第三旋转元件n3直接连接到第十一旋转元件n11。第五旋转元件n5直接连接到第十二旋转元件n12。使用八个轴tm1-tm8操作第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4。

下面进一步详细描述八个轴tm1-tm8。

八个轴tm1-tm8中的每一个可将至少一个旋转元件直接连接到另一个元件，可以是与至少一个旋转元件一起旋转的旋转元件构件，或者可以是固定到变速器壳体h的固定构件。

在本实施例中。第一轴tm1连接到第一太阳齿轮s1。第一轴tm1也选择性地连接到变速器壳体h，以作为选择性固定元件操作。

在本实施例中，第二轴tm2将第一行星架pc1直接连接到第二太阳齿轮s2和第三太阳齿轮s3。第二轴tm2也直接连接到输入轴is，以作为输入元件连续地操作。

在本实施例中，第三轴tm3将第一内齿圈r1直接连接到第四行星架pc4。第三轴tm3也选择性地连接到变速器壳体h，以作为选择性固定元件操作。

在本实施例中，第四轴tm4将第二行星架pc2直接连接到第四内齿圈r4。第四轴tm4也直接连接到输出轴os，以作为输出元件连续地操作。

在本实施例中，第五轴tm5连接到第二内齿圈r2。第五轴tm5也选择性地连接到第三轴tm3。

在本实施例中，第六轴tm6连接到第三行星架pc3。第六轴tm6也选择性地连接到变速器壳体h，以作为选择性固定元件操作。

在本实施方式中，第七轴tm7连接到第三内齿圈r3。

在本实施方式中，第八轴tm8连接到第四太阳齿轮s4。第八轴tm8也选择性地连接到第六轴tm6。第八轴tm8也选择性地连接到第七轴tm7。

另外，在本实施例中，作为控制元件的三个离合器c1、c2和c3设置在八个轴tm1-tm8中的任意两个轴之间的连接部分处。

另外，在本实施方式中，作为控制元件的三个制动器b1、b2和b3设置在八个轴tm1-tm8中的任一个轴与变速器壳体h之间的连接部分处。

下面进一步详细地描述三个离合器c1-c3和三个制动器b1-b3。

在本实施例中，第一离合器c1设置在第三轴tm3和第五轴tm5之间。第一离合器c1使第三轴tm3和第五轴tm5彼此一体地旋转。

在本实施例中，第二离合器c2设置在第六轴tm6和第八轴tm8之间。第二离合器c2使第六轴tm6和第八轴tm8彼此一体地旋转。

在本实施例中，第三离合器c3设置在第七轴tm7和第八轴tm8之间。第三离合器c3使第七轴tm7和第八轴tm8彼此一体地旋转。

在本实施例中，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使第一轴tm1作为选择性固定元件操作。

在本实施例中，第二制动器b2设置在第三轴tm3和变速器壳体h之间。第二制动器b2使第三轴tm3作为选择性固定元件操作。

在本实施例中，第三制动器b3设置在第六轴tm6与变速器壳体h之间。第三制动器b3使第六轴作为选择性固定元件操作。

包括第一离合器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的控制元件可以是通过液压操作的湿式的多片摩擦元件。

图2是根据本公开的各个实施例的行星齿轮系中的处于每个速度档的控制元件的操作图。

参考图2，以根据本公开的各个实施例的行星齿轮系中的每个速度档来操作三个控制元件。下面进一步详细描述本公开的各个实施例中的换挡过程。

在本实施例中，在第一前进速度级d1下操作第三离合器c3以及第二制动器b2和第三制动器b3。

在第七轴tm7通过第三离合器c3的操作而被连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，通过操作第二制动器b2和第三制动器b3两者，第三轴tm3和第六轴tm6作为固定元件被操作。在该设置中，实现了第一前进速度档d1，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

在本实施例中，在第二前进速度档d2下操作第一离合器c1以及第二制动器b2和第三制动器b3。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而被连接到第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。此外，第三轴tm3和第六轴tm6通过第二制动器b2和第三制动器b3两者的操作而作为固定元件操作。在该设置中，实现了第二前进速度档d2，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

在本实施例中，在第三前进速度档d3下操作第一离合器c1和第三离合器c3以及第三制动器b3。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而被连接到第五轴tm5并且第七轴tm7通过第三离合器c3的操作而被连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。另外，第六轴tm6通过第三制动器b3的操作而作为固定元件操作。在该设置中，实现了第三前进速度档，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

在本实施例中，在第四前进速度档d4下操作第一离合器c1和第二离合器c2以及第三制动器b3。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接到第五轴tm5并且第六轴tm6通过第二离合器c2的操作而连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩被输入到第二轴tm2。另外，第六轴tm6通过第三制动器b3的操作而作为固定元件操作。在该设置中，实现了第四前进速度档d4，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

在本实施例中，在第五前进速度档d5下操作第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而被连接到第五轴tm5、第六轴tm6通过第二离合器c2的操作而连接到第八轴tm8，并且第七轴tm7通过第三离合器c3的操作而连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。在该设置中，第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4一体地旋转，并且实现了第五前进速度档d5。在第五前进速度档d5，通过输出轴os输出的转速与输入轴is的转速相同。

在本实施例中，在第六前进速度d6下操作第一离合器c1和第二离合器c2以及第一制动器b1。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接到第五轴tm5、并且第六轴tm6通过第二离合器c2的操作而连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。此外，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而作为固定元件操作。在该设置中，实现了第六前进速度档d6，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

在本实施例中，在第七前进速度档d7下操作第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1。

在第六轴tm6通过第二离合器c2的操作而连接到第八轴tm8，并且第七轴tm7通过第三离合器c3的操作而连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。此外，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而作为固定元件操作。在该设置中，实现了第七前进速度档d7，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

在本实施例中，在第八前进速度档d8下操作第二离合器c2以及第一制动器b1和第三制动器b3。

在第六轴tm6通过第二离合器c2的操作而连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。此外，第一轴tm1和第六轴tm6通过第一制动器b1和第三制动器b3两者的操作而作为固定元件操作。在该设置中，实现了第八前进速度档d8，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

在本实施例中，在第九前进速度档d9下操作第三离合器c3以及第一制动器b1和第三制动器b3。

在第七轴tm7通过第三离合器c3的操作而连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，第一轴tm1和第六轴tm6通过第一制动器b1和第三制动器b3两者的操作而作为固定元件操作。在该设置中，实现了第九前进速度档d9，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

在本实施例中，在倒退速度档rev下操作第二离合器c2和第三离合器c3以及第二制动器b2。

在第六轴tm6通过第二离合器c2的操作而连接到第八轴tm8，并且第七轴tm7通过第三离合器c3的操作而连接到第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2。另外，第三轴tm3通过第二制动器b2的操作而作为固定元件操作。在该设置中，实现了倒退速度档rev，并且通过连接到第四轴tm4的输出轴os来输出改变的扭矩。

根据本公开的各个实施例的行星齿轮系可通过控制四个行星齿轮组pg1-pg4、三个离合器c1-c3和三个制动器b1-b3来实现至少九个前进速度档和至少一个倒档速度档。

因为适合于发动机转速的速度档可由于多个速度档而实现，并且因为可使用设置在低发动机转速的驱动点，所以可实现静音驱动或降低噪声。

另外，通过实现多个速度档可最大化发动机驱动效率。此外，可提高动力传递性能和燃料效率。

虽然已经结合当前被认为是实际的实施例描述了本公开，但是应当理解的是，本公开不限于所公开的实施例，而是，相反地，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等同设置。