用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

本申请要求于2017年6月20日提交的韩国专利申请号10-2017-0077690的优先权和权益，其全部内容通过引证并入此文。

本公开涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体地，本公开涉及一种车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系改善动力传递性能，降低燃料消耗并提高可安装性。

背景技术

本节中的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

最近，油价的上涨触发了比以往更多的竞争，以提高车辆的燃油效率。

在这个意义上，自动变速器上的研究已经进行了，以通过实现更多的档位级来同时提供更好的驾驶性能和燃料消耗。

为了实现用于自动变速器的更多的档位级(shiftstage)，通常是增加零件的数量。这会对安装性、生产成本、重量和/或功率流动效率产生不利的影响。

提供八个或更多个档位级的自动变速器可能由于所增加的部件而轻易地变长，从而降低可安装。

在这方面，有时尝试将行星齿轮组平行布置或采用齿式离合器(dogclutch)来代替湿式控制元件。然而，我们已经发现，这种布置可能不会广泛应用，并且使用齿式离合器可能容易地让换档感觉变差。

在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解，并因此它可以包含不形成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：

本公开提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有通过四个行星齿轮组、两个外部齿轮和五个控制元件的组合实现八个前进速度和一个倒档速度的优点，从而提供了功率传递性能和燃料消耗的改进，并通过减少长度来提高安装性。

此外，传动齿轮的变化的齿轮齿部的宽阔的可用范围能够容易地获得用于各自车辆所期望的齿轮比，从而改善功率传递性能和燃料消耗。

在本公开的一种形式中，行星齿轮系可包括：第一行星齿轮组，具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；输入轴，在输入轴的外部周围处安装有第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；以及输出轴，其布置为与输入轴平行并且在输出轴的外部周围上安装有第四行星齿轮组，其中，第一旋转元件与第四旋转元件固定地连接，第二旋转元件与输入轴固定地连接，第三旋转元件与第七旋转元件固定地连接，第五旋转元件与第八旋转元件固定地连接，第十旋转元件与分别和第二旋转元件、第七旋转元件及第九旋转元件选择性地连接的一个轴外齿轮啮合，第十一旋转元件与输出轴固定地连接，第十二旋转元件与第五旋转元件以及第一传动齿轮单元和第二传动齿轮单元外齿轮啮合。

第一传动齿轮单元与分别与第五旋转元件和第十二旋转元件固定连接的至少两个轴外齿轮啮合，以及第二传动齿轮单元与分别和一个轴及第十旋转元件固定连接的另外的至少两个轴外齿轮啮合。

第四旋转元件和第六旋转元件可以分别与变速器壳体选择性地连接。

示例性齿轮系还可以包括：第一离合器，与第二旋转元件和一个轴选择性地连接；第二离合器，与第七旋转元件和一个轴选择性地连接；第三离合器，与第九旋转元件和一个轴选择性地连接；第一制动器，与第四旋转元件和变速器壳体选择性地连接；以及第二制动器，与第六旋转元件和变速器壳体选择性地连接。

第一传动齿轮单元布置在第五旋转元件与第十二旋转元件之间；以及第二传动齿轮单元布置在一个轴与第十个旋转元件之间。

第一行星齿轮组可以包括作为第一旋转元件的第一太阳齿轮、作为第二旋转元件的第一行星架以及作为第三旋转元件的第一环形齿轮。第二行星齿轮组可以包括作为第四旋转元件的第二太阳齿轮、作为第五旋转元件的第二行星架以及作为第六旋转元件的第二环形齿轮。第三行星齿轮组可以包括作为第七旋转元件的第三太阳齿轮、作为第八旋转元件的第三行星架以及作为第九旋转元件的第三环形齿轮。第四行星齿轮组可以包括作为第十旋转元件的第四太阳齿轮、作为第十一旋转元件的第四行星架以及作为第十二旋转元件的第四环形齿轮。

根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，行星齿轮组分开地布置在平行设置的输入轴和输出轴上，从而减小了变速器的总长度并提高了其可安装性。

根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，除了行星齿轮组的组合之外，至少八个前进速度和至少一个倒档速度还可以通过采用两个传动齿轮来实现，从而提供了变化的齿轮齿部的宽的范围，以便容易地实现所期望的齿轮比并且容易地符合相应的车辆所期望的性能。

此外，根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，大于8.7的齿轮比跨度可以实现，同时实现八个前进速度和一个倒档速度，从而提高发动机驱动效率。

此外，档位级的级比(stepratio)的线性可以确保，同时以高效率多级转换档位级，从而使得提高驾驶性能(诸如齿轮变速前后的加速度、发动机转速节奏感等)成为可能。

此外，材料成本可以通过施加五个控制元件来减少，并且阻力损失可以减小，以及传动效率(燃料经济性)可以通过减少每个齿轮范围内的非操作控制元件来提高。

进一步地，可以从本公开的示例性形式获得的或预期的效果在下面详细的描述中直接或暗示地描述。也就是说，从本公开的示例性形式所预期的各种效果将在下面详细的描述中描述。

从本文所提供的描述，其它适用范围将变得显而易见。应当理解的是，描述和具体示例旨在为了说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了本公开可以很好地理解，现在将描述其各种形式，参照附图以示例的方式给出，附图中：

图1是根据本公开的示例性形式的行星齿轮系的示意图；和

图2是在根据本公开的示例性形式的行星齿轮系中的相应的档位级处用于相应的控制元件的操作图。

本文所描述的附图仅用于说明的目的并且不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

参照附图，本公开将在下文中更全面地描述，其中示出了本公开的示例性形式。如本领域的技术人员将意识到的，所描述的形式可以以各种不同的方式进行修改，所有的形式不脱离本公开的精神和范围。

附图和描述本质上被认为是说明性的而不是限制性的，并且在整个说明书中相同的参考标号表示相同的元件。

在下面的描述中，因为部件的名称彼此相同并且其顺序没有特别地限制，所以将部件的名称划分为第一、第二等是为了划分名称。

这里，术语“固定地连接”等意味着至少两个构件彼此连接，从而总是一起旋转。因此，本领域的普通技术人员应当理解的是，术语“固定地连接”等与术语“可操作地连接”等不同。

图1是本公开的一个示例性形式的行星齿轮系的示意图。

参照图1，行星齿轮系包括：输入轴is；输出轴os；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；两个传动齿轮tf1和tf2；以及包括三个离合器c1、c2和c3以及两个制动器b1和b2的控制元件。

输入轴is是输入构件，并且在通过变矩器转换扭矩之后，来自发动机的曲轴的扭矩输入到输入轴is中。

输出轴os是输出构件，并且布置为与输入轴is平行，从而通过差速装置将移动的驱动扭矩输出到驱动轴。

第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第三行星齿轮组pg3布置在输入轴is的外部周围处并且形成主变换部分，并且从发动机侧面以第三行星齿轮组pg3、第一行星齿轮组pg1和第二行星齿轮组pg2的顺序布置。

第四行星齿轮组pg4布置在输出轴os的外部周围处，该输出轴设置为与输入轴is平行并且形成辅助变换部分。

第一行星齿轮组pg1是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第一太阳齿轮s1；第一行星架pc1，支撑与第一太阳齿轮s1外部接合的第一小齿轮p1；和第一环形齿轮r1，与第一小齿轮p1内部接合。第一太阳齿轮s1用作第一旋转元件n1，第一行星架pc1用作第二旋转元件n2，并且第一环形齿轮r1用作第三旋转元件n3。

第二行星齿轮组pg2是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第二太阳齿轮s2；第二行星架pc2，支撑与第二太阳齿轮s2外部接合的第二小齿轮p2；和第二环形齿轮r2，与第二小齿轮p2内部接合。第二太阳齿轮s2用作第四旋转元件n4，第二行星架pc2用作第五旋转元件n5，并且第二环形齿轮r2用作第六旋转元件n6。

第三行星齿轮组pg3是双小齿轮行星齿轮组，并且包括：第三太阳齿轮s3；第三环形齿轮r3，与第三小齿轮p3内齿轮啮合，该第三小齿轮与第三太阳齿轮s3外齿轮啮合；和第三行星架pc3，支撑第三小齿轮p3。第三太阳齿轮s4用作第七旋转元件n7，第三环形齿轮r3用作第八旋转元件n8，并且第三行星架pc3用作第九旋转元件n9。

第四行星齿轮组pg4是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第四太阳轮s4；第四行星架pc4，支撑与第四太阳齿轮s4外部接合的第四小齿轮p4；和第四环形齿轮r4，与第四小齿轮p4内部接合。第四太阳齿轮s4用作第十旋转元件n10，第四环形齿轮r4用作第十一旋转元件n11，并且第四行星架pc4用作第十二旋转元件n12。

在第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第三行星齿轮组pg3的布置中，通过从七个轴tm1到tm7中选择的相应的轴，第一旋转元件n1与第四旋转元件n4固定地连接，第三旋转元件n3与第七旋转元件n7固定地连接，以及第五旋转元件n5与第八旋转元件n8固定地连接。

三个轴tm8至tm10连接到第四行星齿轮组pg4。

十个轴tm1至tm10将在下文中详细地描述。

第一轴tm1与第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)和第四旋转元件n4(第二太阳齿轮s2)固定地连接，并且与变速器壳体h选择性地连接，从而选择性地用作固定元件。

第二轴tm2与第二旋转元件n2(第一行星架pc1)固定地连接，并且与输入轴is固定地连接，从而一直用作输入元件。

第三轴tm3与第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)和第七旋转元件n7(第三太阳齿轮s3)固定地连接。

第四轴tm4与第五旋转元件n5(第二行星架pc2)和第八旋转元件n8(第三环形齿轮r3)固定地连接。

第五轴tm5与第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)固定地连接，并且与变速器壳体h选择性地连接，从而选择性地用作固定元件。

第六轴tm6与第九旋转元件n9(第三行星架pc3)固定地连接。

第七轴tm7由单个旋转构件组成，并且分别与第二轴tm2、第三轴tm3和第六轴tm6选择性地连接。

第八轴tm8与第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)固定地连接，并且与第七轴tm7外齿轮啮合。

第九轴tm9与第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)固定地连接，并且与输出轴os固定地连接，从而一直用作输出元件。

第十轴tm10与第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)固定地连接，与第四轴tm4外齿轮啮合。

两个传动齿轮tf1和tf2以反向旋转的方式将具有第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第三行星齿轮组pg3的主变换部分的移动扭矩传递到具有第四行星齿轮组pg4的辅助变换部分。

第一传动齿轮tf1包括：第一传动驱动齿轮tf1a，与第四轴tm4固定地连接；和第一传动从动齿轮tf1b，与第十轴tm10连接、并且与第四轴tm4和第十轴tm10外齿轮啮合。

第二传动齿轮tf2包括：第二传动驱动齿轮tf2a，与第七轴tm7固定地连接；和第二传动从动齿轮tf2b，与第八轴tm8固定地连接、并且与第七轴tm7和第八轴tm8外齿轮啮合。

通过第一传动齿轮tf1和第二传动齿轮tf2连接的各自轴沿相反的方向旋转，并且考虑到变速器所期望的速度比，第一传动齿轮tf1和第二传动齿轮tf2的齿轮比可以预先设置。

这里，十个轴tm1至tm10的每一个可以是固定地连接行星齿轮组pg1，pg2，pg3和pg4的输入轴和输出轴以及旋转元件的旋转构件，或者可以是选择性地将旋转元件连接到变速器壳体h的旋转构件，或者可以是将旋转元件固定到变速器壳体h的固定构件。

此外，在上述描述中，术语“固定地连接”或类似的术语意味着包括输入轴和输出轴的多个旋转元件，该多个旋转元件通过相应的轴连接，并且相应的轴连接来以便一直一起旋转，从而多个固定连接的旋转元件和相应的轴可以沿相同的旋转方向和/或以相同的转数旋转。

此外，在上述描述中，术语“选择性地连接”或类似的术语意味着包括输入轴和输出轴的多个轴通过耦接元件相互连接，或者相应的轴经由耦接元件固定地连接到变速器壳体。一旦连接，连接的轴和/或旋转元件可以沿相同的旋转方向和/或以相同的转数旋转。

例如，当耦接元件操作为选择性地将两个轴彼此连接时，两个轴可以以相同的转数(即，相同的转速)在相同的旋转方向上旋转。相反，当耦接元件释放时，两个轴的连接释放。

此外，当耦接元件操作来选择性地连接相应的轴和变速器壳体时，相应的轴固定地连接到变速器壳体。相反，当耦接元件释放时，相应的轴处于可旋转状态。

控制元件包括三个离合器c1，c2和c3和两个制动器b1和b2，并且排列如下。

第一离合器c1布置在第二轴tm2与第七轴tm7之间，从而使第二轴tm2和第七轴tm7可以选择性地成一体。

第二离合器c2布置在第三轴tm3与第七轴tm7之间，从而使第三轴tm3和第七轴tm7可以选择性地成一体。

第三离合器c3布置在第六轴tm6与第七轴m7之间，从而第六轴tm6和第七轴tm7可以选择性地成一体。

第一制动器b1布置在第一轴tm1与变速器壳体h之间，从而使第一轴tm1可以选择性地用作固定元件。

第二制动器b2布置在第五轴tm5与变速器壳体h之间，从而使第五轴tm5可以选择性地用作固定元件。

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和第二制动器b2的各自的控制元件可以实现为通过液压摩擦地接合的多板液压摩擦设备。同时，控制元件是可以自动控制和自动采用的齿式离合器、电动离合器和磁性粒子离合器等的任何一种。

图2是在根据本公开的示例性形式的行星齿轮系中的相应档位级处用于相应的控制元件的操作图。

参照图2，行星齿轮系通过在三个离合器c1、c2和c3以及两个制动器b1和b2之间操作三个控制元件来实现换档。

[前进第一速度]

在前进第一速度档位级d1中，第一离合器c1和第一制动器以及第二制动器b1和b2同时操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩同时输入到第二轴tm2和第七轴tm7，并且第一轴tm1和第五轴tm5通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过相应的轴的协同操作实现前进第一速度，并将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os。

[前进第二速度]

在前进第二速度档位级d2中，第二离合器c2和第一制动器b1以及第二制动器b2同时操作。

因此，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且第一轴tm1和第五轴tm5通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过相应的轴的协同操作实现前进第二速度，并将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os。

[前进第三速度]

在前进第三速度档位级d3中，第一离合器c1和第二离合器c2以及第二制动器b2同时操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7连接，并且第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩同时输入到第二轴tm2和第七轴tm7，并且第五轴tm5通过第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过相应的轴的协同操作实现前进第三速度，并且将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os上。

[前进第四速度]

在前进第四速度变档级d4中，第二离合器c2和第三离合器c3以及第二制动器b2同时操作。

因此，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第七轴tm7连接，并且第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且第五轴tm5通过第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过相应的轴的协同操作实现前进第四速度，且将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os。

[前进第五速度]

在前进第五速度档位级d5中，第一离合器c1和第三离合器c3以及第二制动器b2同时操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7连接，并且第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩同时输入到第二轴tm2和第七轴tm7，并且第五轴tm5通过第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过相应的轴的协同操作实现前进第五速度，并且将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os上。

[前进第六速度]

在前进第六速度档位级d6中，第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3同时操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7连接，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第七轴tm7连接，并且第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩同时输入到第二轴tm2和第七轴tm7，从而通过相应的轴的协同操作实现作为输入输出扭矩的前进第六速度，并且将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os。

[前进第七速度]

在前进第七速度档位级d7中，第一离合器c1和第三离合器c3以及第一制动器b1同时操作。

因此，第二轴tm2通过第一离合器c1的操作与第七轴tm7连接，并且第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩同时输入到第二轴tm2和第七轴tm7，并且第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而用作固定元件，从而通过各自轴的协同操作实现前进第七速度，并且将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os上。

[前进第八速度]

在前进第八速度档位级d8中，第二离合器c2和第三离合器c3以及第一制动器b1同时操作。

因此，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作与第七轴tm7连接，并且第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而用作固定元件，从而通过相应的轴的协同操作实现前进第八速度，且将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os。

[倒档速度]

在倒档速度中，第三离合器c3以及第一制动器b1和第二制动器b2同时操作。

因此，第六轴tm6通过第三离合器c3的操作与第七轴tm7连接。在这种状态下，输入轴is的扭矩输入到第二轴tm2，并且第一轴tm1和第五轴tm5通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而用作固定元件，从而通过相应的轴的协同操作实现倒档速度，并且将移动的扭矩输出到与第九轴tm9固定连接的输出轴os。

如上所述，根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，八个前进速度和一个倒档速度可以通过四个行星齿轮组pg1，pg2，pg3和pg4、两个传动齿轮tf1和tf2以及五个控制元件的组合来实现，从而通过缩短自动变速器的长度来提供功率传递性能和燃料消耗的改善，并提高可安装性。

此外，根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，除了三个行星齿轮组之外，还采用了布置在输出轴os上的外部齿轮的两个传动齿轮，并因此，齿轮齿部可以广泛地变化，以便容易地实现所期望的齿轮比以及容易地遵守用于各自车辆的所期望的性能。

此外，根据本公开的示例性形式的行星齿轮系，可以实现大于8.7的齿轮比跨度，同时实现八个前进速度和一个倒档速度，从而提高发动机驱动效率。

此外，档位级的级比的线性确保了，同时以高效率多级转换档位级，从而使得提高驾驶性能(诸如齿轮变速前后的加速度、发动机转速节奏感等)成为可能。

此外，材料成本可以通过应用五个控制元件减少，并且阻力损失可以减小，以及传动效率(燃料经济性)可以通过减少每个齿轮范围内的非操作控制元件来提高。

虽然本公开已经结合目前被认为是实际的示例性形式进行描述了，但是应当理解的是，本公开不限于所公开的形式，但是相反的是，本公开旨在覆盖包括本公开的精神和范围在内的各种修改和等同布置。

<符号的描述>

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

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

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

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

is：输入轴

os：输出轴

b1、b2：第一制动器和第二制动器

c1、c2、c3：第一离合器、第二离合器和第三离合器

tf1、tf2：第一传动齿轮和第二传动齿轮

tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8、tm9、tm10：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴、第九轴和第十轴。