用于车辆的多挡位自动变速器的制作方法

本申请要求2014年11月4日提交的韩国专利申请第10-2014-0151960号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明的各个方面涉及一种用于车辆的自动变速器，且具体地，涉及一种这样的用于车辆的多挡位自动变速器，其装配有实现十个前进速度和一个倒车速度并且具有98.6％传动效率的传动系。

背景技术：

近来，由于环境法规的加强或油价的攀升，需要对燃料效率改进有更高的要求，因此用于性能改善所需的技术研发已经类似地出现在动力传动系领域中。

已经提出了对应于该需求的适当的动力传动系技术，包括：发动机小型化技术和自动变速器的多挡位技术。发动机小型化技术具有减小重量和提高燃料效率的优点，且具体地，自动变速器的多挡位技术与具有四速(或五速)和一个倒车速度的自动变速器相比，通过使用多个变速挡位，通过在动力性能和燃料效率方面设计出优良的传动比，从而具有同时保证驾驶性能和燃料效率竞争力的优点。

例如这样的多挡位自动变速器可以是通过组合三个行星齿轮组和六个摩擦元件而包括八个前进速度和一个倒车速度的自动变速器，或者通过组合四个行星齿轮组、四个摩擦元件和两个犬牙式离合器而包括九个前进速度和一个倒车速度的自动变速器。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，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：

在相关技术中，在自动变速器中存在这样的问题：当通过行星齿轮组利用传动系来实施换挡挡位时，组成自动变速器的内部构件的数量在换挡挡位数量的增加时也会增加。

因此，在多挡位自动变速器中，最重要的是使用不增加内部部件数量的传动系结构来实现驾驶性能和燃料效率竞争力，否则车辆的装配性能变差，动力传输效率降低，并且重量和制造成本增加。

因此，应该将可以利用较少的构件而产生最大效率的传动系的优化结构应用至十个前进速度和一个倒车速度的自动变速器的研发中，通过与具有八个前进挡位和一个倒车挡位的自动变速器或九个前进速度和一个倒车速度的自动变速器相比，利用增加的换挡挡位来达到增强燃料效率的效果。

因此，考虑到上面的描述，本发明提供了一种用于车辆的多挡位自动变速器，其通过使用具有四个行星齿轮组、四个离合器和两个制动器的传动系而实现十个前进速度和一个倒车速度，通过使发动机在较低RPM范围的运行点运行而提高车辆的驾驶性能，并且具体地，通过使传动系实现98.6％的传动效率获得了更好的燃料效率提升。

根据本发明的各个方面，用于车辆的多挡位自动变速器可以包括：第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组以及第四行星齿轮组，每个行星齿轮组包括第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；以及摩擦部件，其包括：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、以及第一制动器和第二制动器；其中，输入轴可连接至第一行星齿轮组的第二旋转元件和第四行星齿轮组的第二旋转元件，输出轴可连接至第三行星齿轮组的第二旋转元件，第一行星齿轮组的第三旋转元件可连接至第二行星齿轮组的第二旋转元件，第二行星齿轮组的第三旋转元件可连接至第三行星齿轮组的第一旋转元件，并且第三行星齿轮组的第一旋转元件可连接至第四行星齿轮组的第一旋转元件。

第一制动器可固定第一行星齿轮组的第一旋转元件，第二制动器可固定第三行星齿轮组的第三旋转元件，第一离合器可连接至输入轴和第二行星齿轮组的第一旋转元件，第二离合器可连接至第二行星齿 轮组的第一旋转元件和第三行星齿轮组的第一旋转元件，第三离合器可连接至第一行星齿轮组的第三旋转元件和第三行星齿轮组的第三旋转元件，以及所述第四离合器可连接至第三行星齿轮组的第二旋转元件和第四行星齿轮组的第三旋转元件。

第一行星齿轮组和第二行星齿轮组可组成第一复合行星齿轮组，第三行星齿轮组和第四行星齿轮组可组成第二复合行星齿轮组，并且第一复合行星齿轮组与第二复合行星齿轮组的持续性组合路径可通过第二行星齿轮组的第三旋转元件和第三行星齿轮组的第一旋转元件形成。

第一行星齿轮组可包括：作为第一旋转元件的第一太阳轮、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内齿圈；第二行星齿轮组可包括：作为第一旋转元件的第二太阳轮、作为第二旋转元件的第二行星架以及作为第三旋转元件的第二内齿圈；第三行星齿轮组可包括：作为第一旋转元件的第三太阳轮、作为第二旋转元件的第三行星架以及作为第三旋转元件的第三内齿圈；以及第四行星齿轮组可包括：作为第一旋转元件的第四太阳轮、作为第二旋转元件的第四行星架以及作为第三旋转元件的第四内齿圈。

第一行星齿轮组的第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈中的第一太阳轮可连接至第一制动器，第一行星架可持续性固定地连接至输入轴并且通过第一离合器可选择性地连接至第二太阳轮，第一内齿圈可固定地连接至第二行星架并且通过第三离合器可选择性地连接至第三内齿圈。

第二行星齿轮组的第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈中的第二太阳轮通过第一离合器可选择性地连接至输入轴并且通过第二离合器可选择性地连接至第三太阳轮，第二行星架可固定地连接至第一内齿圈，并且第二内齿圈可固定地连接至第三太阳轮。

第三行星齿轮组的第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈中的第三太阳轮可固定地连接至第四太阳轮，通过第二离合器可选择性地连接至第二太阳轮，并且可固定地连接至第二内齿圈，第三行星架可持续性固定地连接至输出轴，第三内齿圈可连接至第二制动器并且通过第三离合器可选择性地连接至第一内齿圈。

第四行星齿轮组的第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈中的第四太阳轮可固定地连接至第三太阳轮，第四行星架可持续性固定地连接至输入轴，并且第四内齿圈通过第四离合器可选择性地连接至输出轴。

本发明的这种用于车辆的多挡位自动变速器通过使用具有四个行星齿轮组、四个离合器和两个制动器的传动系而实现了十个前进速度和一个倒车速度，由此实现了用于十个前进速度和一个倒车速度的组件最小化的效果。

此外，所述多挡位的自动变速器具有以下效果：通过优化的具有98.6％传动效率的传动系结构通过十个前进速度而实现了燃料效率的提升；并且同时，通过利用发动机低RPM范围的运行点而改善了车辆的驾驶性能。此外，本发明还具有对于多挡位自动变速器的市场反应迅速的效果，并且具有多于七速自动变速器增加的传动比。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

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实施方案中进行详细陈述，这些附图和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的用于车辆的多挡位自动变速器的传动系的配置；

图2为应用于根据本发明的示例性的多挡位自动变速器的传动系中的摩擦部件在每个换挡挡位的操作图。

应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是呈现各种特征的简 化表示，以对本发明的基本原理进行说明。本文所公开的具体设计特征(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。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例呈现在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性的实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为这些示例性的实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性的实施方案，而且覆盖可以被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选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

图1示出了根据本发明的用于车辆的多挡位自动变速器的传动系的配置。如图所示，传动系可以包括：输入轴IN，其作为输入部件并且与扭矩变换器的涡轮轴连接；输出轴OUT，其作为输出部件并且与差动装置连接；行星齿轮组10、20、30和40，其形成复合行星齿轮组并且排列在同一轴线上；以及摩擦部件，其为六个部件。

因此，进入至输入轴IN的输入可以由扭矩变换器的涡轮轴产生，其中，发动机曲轴的旋转力通过扭矩变换器进行扭矩转换，然后输入，来自于输出轴OUT的输出连接至已知的用于驱动主动轮的差动装置。复合行星齿轮组可包括第一复合行星齿轮组和第二行复合星齿轮组，这两个复合行星齿轮组通过至少一个持续性组合路径和至少两个选择性组合路径连接。

作为一个示例，第一复合行星齿轮组可形成成对的第一星齿轮组10和第二行星齿轮组20，第二复合行星齿轮组可形成成对的第三星齿轮组30和第四行星齿轮组40。另外，这四个行星齿轮组10、20、30、40可以分别包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件，以及摩擦部件可以为离合器组50和制动器组60，其中，离合器组50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，制动器组60包括第一制动器B1和第二制动器B2，这样通过选择性操作连接六个摩擦部件C1、C2、C3、C4、B1和B2中的三个可实现十个前进速度和一个倒车速度。

具体的，十个前进速度和一个倒车速度的排列可配置如下。

第一行星齿轮组10的第一旋转元件可连接至第一制动器B1，第一行星齿轮组10的第二旋转元件可持续性固定地连接至输入轴IN并且通过第一离合器C1可选择性地连接至第二行星齿轮组20的第一旋转元件，第一行星齿轮组10的第三旋转元件可固定地连接至第二行星齿轮组20的第二旋转元件并且通过第三离合器C3可选择性地连接至第三行星齿轮组30的第三旋转元件。

第二行星齿轮组20的第一旋转元件通过第一离合器C1可选择性地连接至输入轴IN并且通过第二离合器C2可选择性地连接至第三行星齿轮组30的第一旋转元件，第二行星齿轮组20的第二旋转元件可固定地连接至第一行星齿轮组10的第三旋转元件，并且第二行星齿轮组20的第三旋转元件可固定地连接至第三行星齿轮组30的第一旋转元件。

第三行星齿轮组30的第一旋转元件可固定地连接至第四行星齿轮组40的第一旋转元件，通过第二离合器C2可选择性地连接至第二行星齿轮组20的第一旋转元件，并且可固定地连接至第二行星齿轮组20的第三旋转元件，第三行星齿轮组30的第二旋转元件可持续性固定地连接至输出轴OUT，第三行星齿轮组30的第三旋转元件可连接至第二制动器B2并且通过第三离合器C3可选择性地连接至第一行星齿轮组10的第三旋转元件。

第四行星齿轮组40的第一旋转元件可固定地连接至第三行星齿轮组30的第一旋转元件，第四行星齿轮组40的第二旋转元件可持续性固定地连接至输入轴IN，并且第四行星齿轮组40的第三旋转元件通过第四离合器C4可选择性地连接至第三行星齿轮组30的第二旋转元件。

根据本发明的各个实施方案，第一行星齿轮组10可包括：作为第一旋转元件的第一太阳轮S1、作为第二旋转元件的第一行星架CR1以及作为第三旋转元件的第一内齿圈R1。第二行星齿轮组20可包括：作为第一旋转元件的第二太阳轮S2、作为第二旋转元件的第二行星架CR2以及作为第三旋转元件的第二内齿圈R2。第三行星齿轮组30可包括：作为第一旋转元件的第三太阳轮S3、作为第二旋转元件的第三 行星架CR3以及作为第三旋转元件的第三内齿圈R3。第四行星齿轮组40可包括：作为第一旋转元件的第四太阳轮S4、作为第二旋转元件的第四行星架CR4以及作为第三旋转元件的第四内齿圈R4。

因此，第一太阳轮S1可连接至第一制动器B1，第一行星架CR1可持续性固定地连接至输入轴IN并且通过第一离合器C1可选择性地连接至第二太阳轮S2，第一内齿圈R1可固定地连接至第二行星架CR2并且通过第三离合器C3可选择性地连接至第三内齿圈R3。另外，第二太阳轮S2通过第一离合器C1可选择性地连接至输入轴IN并且通过第二离合器C2可选择性地连接至第三太阳轮S3，第二行星架CR2可固定地连接至第一内齿圈R1，第二内齿圈R2可固定地连接至第三太阳轮S3。

此外，第三太阳轮S3可固定地连接至第四太阳轮S4，通过第二离合器C2可选择性地连接至第二太阳轮S2，并且可固定地连接至第二内齿圈R2，第三行星架CR3可持续性固定地连接至输出轴OUT，第三内齿圈R3可连接至第二制动器B2并且通过第三离合器C3可选择性地连接至第一内齿圈R1。另外，第四太阳轮S4可固定地连接至第三太阳轮S3，第四行星架CR4可持续性固定地连接至输入轴IN，第四内齿圈R4通过第四离合器C4可选择性地连接至输出轴OUT。

由于这种结构，通过第二内齿圈R2和第三太阳轮S3在包括第一星齿轮组10和第二行星齿轮组20的第一复合行星齿轮组与包括第三星齿轮组30和第四行星齿轮组40的第二复合行星齿轮组之间可形成持续性组合路径。因此，第一行星架CR1、第二太阳轮S2和第四行星架CR4可用作传动系中的输入元件，并且第三行星架CR3和第四内齿圈R4可用作输出元件。

另外，第一制动器B1可连接至第一太阳轮S1，第二制动器B2可连接至第三内齿圈R3，第一离合器C1可将输入轴IN与第二太阳轮S2连接，第二离合器C2可将第二太阳轮S2与第三太阳轮S3连接，第三离合器C3可将第一内齿圈R1与第三内齿圈R3连接，以及第四离合器C4可将第三行星架CR3与第四内齿圈R4连接。第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第四离合器C4以及第一制动器B1和第二制动器B2可由诸如通过现有方式的液压而摩擦接合的多片 式液压摩擦连接单元组成。

另一方面，图2为根据本发明的各个实施方案的应用于传动系中的摩擦部件在每个换挡挡位的操作元件。如图所示，第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第四离合器C4以及第一制动器B1和第二制动器B2通过总共三个操作元件的组合可分别实现换挡挡位，由此减少不操作的摩擦部件的数量，使得可减少摩擦阻力的损耗。这可以提高变速器的动力传输效率并且最终有助于提高车辆的燃料效率。

在第一前进速度，第一离合器C1、第二离合器C2以及第二制动器B2操作。第一离合器C1的操作将固定于第一行星架CR1的输入轴IN与第二太阳轮S2连接，第二离合器C2的操作将第二太阳轮S2与第三太阳轮S3连接，并且第二制动器B2的操作使第三内齿圈R3固定。由此，输入轴IN的输入传输至第一行星架CR1、第四行星架CR4、第二太阳轮S2以及第三太阳轮S3，第一前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的1速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成第一前进速度的换挡。

在第二前进速度，通过在第一前进速度状态下第一离合器C1的释放和第一制动器B1的操作而操作第二离合器C2、第一制动器B1以及第二制动器B2。然后，第一制动器B1的操作固定了第一太阳轮S1，第一离合器C1的释放将第二太阳轮S2与输入轴IN断开连接，并且第二离合器C2和第二制动器B2仍处于操作状态。由此，第二前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的2速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第二前进速度的换挡。

在第三前进速度，通过在第二前进速度状态下第二离合器C2的释放和第一离合器C1的操作而操作第一离合器C1、第一制动器B1以及第二制动器B2。然后，第二离合器C2的释放将第二太阳轮S2与第三太阳轮S3断开连接，第一离合器C1的操作将固定于第一行星架CR1的输入轴IN与第二太阳轮S2连接，并且第一制动器B1和第二制动器B2仍处于操作状态。由此，第三前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的3速输出通过输出 轴OUT传输至差动装置，由此完成了第三前进速度的换挡。

在第四前进速度，通过在第三前进速度状态下第一制动器B1的释放和第四离合器C4的操作而操作第一离合器C1、第四离合器C4以及第二制动器B2。然后，第一制动器B1的释放释放了第一太阳轮S1，第四离合器C4的操作将第四内齿圈R4与输出轴OUT连接，并且第一离合器C1和第二制动器B2仍处于操作状态。由此，第四前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的4速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第四前进速度的换挡。

在第五前进速度，通过在第四前进速度状态下第二制动器B2的释放和第一制动器B1的操作而操作第一离合器C1、第四离合器C4以及第一制动器B1。然后，第二制动器B2的释放释放了第三内齿圈R3，第一制动器B1的操作固定了第一太阳轮S1，并且第一离合器C1和第四制动器C4仍处于操作状态。由此，第五前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的5速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第五前进速度的换挡。

在第六前进速度，通过在第五前进速度状态下第一离合器C1的释放和第二离合器C2的操作而操作第二离合器C2、第四离合器C4以及第一制动器B1。然后，第一离合器C1的释放将第二太阳轮S2与输入轴IN断开连接，第二离合器C2的操作将第二太阳轮S2与第三太阳轮S3连接，并且第四离合器C4和第一制动器B1仍处于操作状态。由此，第六前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的6速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第六前进速度的换挡。

在第七前进速度，通过在第六前进速度状态下第二离合器C2和第一制动器B1的释放以及第一离合器C1和第三离合器C3的操作而操作第一离合器C1、第三离合器C3以及第四离合器C4。然后，第二离合器C2的释放将第二太阳轮S2与第三太阳轮S3断开连接，第一制动器B1的释放释放了第一太阳轮S1，第一离合器C1的操作将固定于第一行星架CR1的输入轴IN与第二太阳轮S2连接，第三离合器C3的操作将第一内齿圈R1与第三内齿圈R3连接，并且第四离合器C4 仍处于操作状态。由此，第七前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的7速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第七前进速度的换挡。

在第八前进速度，通过在第七前进速度状态下第一离合器C1的释放和第一制动器B1的操作而操作第三离合器C3、第四离合器C4以及第一制动器B1。然后，第一离合器C1的释放将第二太阳轮S2与输入轴IN断开连接，第一制动器B1的操作固定了第一太阳轮S1，并且第三离合器C3和第四制动器C4仍处于操作状态。由此，第八前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的8速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第八前进速度的换挡。

在第九前进速度，通过在第八前进速度状态下第四离合器C4的释放和第二离合器C2的操作而操作第二离合器C2、第三离合器C3以及第一制动器B1。然后，第四离合器C4的释放将第四内齿圈R4与输出轴OUT断开连接，第二离合器C2的操作将第二太阳轮S2与第三太阳轮S3连接，并且第三离合器C3和第一制动器B1仍处于操作状态。由此，第九前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的9速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第九前进速度的换挡。

在第十前进速度，通过在第九前进速度状态下第二离合器C2的释放和第一离合器C1的操作而操作第一离合器C1、第三离合器C3以及第一制动器B1。然后，第二离合器C2的释放将第二太阳轮S2与第三太阳轮S3断开连接，第一离合器C1的操作将固定于第一行星架CR1的输入轴IN与第二太阳轮S2连接，并且第三离合器C3和第一制动器B1仍处于操作状态。由此，第十前进速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的10速输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第十前进速度的换挡。

在第一倒车速度，第一离合器C1、第三离合器C3以及第二制动器B2操作。然后，第一离合器C1的操作将固定于第一行星架CR1的输入轴IN与第二太阳轮S2连接，第三离合器C3的操作将第一内齿圈R1与第三内齿圈R3连接，并且第二制动器B2的操作使第三内 齿圈R3固定。由此，输入轴IN的输入传输至第一行星架CR1、第四行星架CR4以及第二太阳轮S2，并且第一倒车速度的输出在第三行星齿轮组30的第三行星架CR3处产生，第三行星架CR3的第一倒车速度输出通过输出轴OUT传输至差动装置，由此完成了第一倒车速度的换挡。

如上所述，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的多挡位自动变速器包括传动系，所述传动系包括：四个行星齿轮组10、20、30和40以及六个摩擦部件(其包括第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第四离合器C4、以及第一制动器B1和第二制动器B2)所述多挡位自动变速器利用第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3以及第四离合器C4对旋转元件进行各种排列而实现十个前进速度和一个倒车速度，具体地，实现了三个摩擦部件的顺序换挡方案，其释放摩擦部件C1、C2、C3、C4、B1和B2中的一个之后再接合一个摩擦部件。

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。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，并且显然地，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。对这些示例性实施方案的选择并对其进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求及其等价形式所限定。