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2015年7月7日提交的韩国专利申请第10-2015-0096822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。

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体而言，本发明涉及用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其使用最小数量的组成元件来实现十一个前进挡位并拓宽了传动比跨度，从而改进了动力传送性能并减小了燃料消耗。

背景技术：

近年来，油价的上升导致对于增强燃料效率的无限制的竞争。

因此，正在对发动机进行通过缩小尺寸来减小重量并提高燃料效率的研究，并且还进行了通过实现多挡位的自动变速器来同时保证可操作性和燃料效率竞争性的研究。

然而，在自动变速器中，随着挡位数量的增加，内部部件数量也会增加，结果是使得自动变速器会难以安装，制造成本和重量会上升，并且动力传递效率会下降。

因此，为了通过多挡位来提升燃料效率增强效果，重要的是研发可以利用少量的部件带来最大效率的行星齿轮系。

然而，因为常规的8速自动变速器具有6.5-7.5的传动比跨度，燃料经济性的提高可能并不大。

因此，8速自动变速器的驱动效率和可驱动性会下降，从而，大于9.0的传动比跨度是必要的。

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一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各方面致力于提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其优点在于，通过实现十一个前进挡位和一个倒车挡位而改善了动力传送性能和燃料经济性，并且通过使用位于低rpm区域的工作点而提高车辆的行驶安静性。

此外，本发明的各个方面致力于提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其进一步的优点在于，通过拓宽传动比跨度，提高了动力传送性能和燃料经济性。

根据本发明的各个方面，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，其配置为输出经改变的发动机的扭矩；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；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，输入轴可以直接连接至第八旋转元件，输出轴可以直接连接至第十一旋转元件，第一旋转元件可以直接连接至第七旋转元件，第二旋转元件可以直接连接至第十二旋转元件，第五旋转元件可以直接连接至第九旋转元件，第六旋转元件可以直接连接至第十一旋转元件，第三旋转元件可以选择性地连接至第四旋转元件，第一旋转元件可以分别选择性地连接至第六旋转元件和输入轴，第五旋转元件和第九旋转元件可以选择性地连接至第十旋转元件，第二旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体，并且第三旋转元件可以选择性地连接至变速器壳体。

第一行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组并且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内齿圈以及作为第三旋转元件的第一行星架，第二行星齿轮组可以是双小齿轮行星齿轮组并且包括作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二内齿圈以及作为第六旋转元件的第二行星架，第三行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组并且包括作为第七旋转元件的第三太阳轮、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内齿圈，并且第四行星齿轮组可以是单小齿轮行星齿轮组并且包括作为第十旋转元件的第四太阳轮、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内齿圈。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其选择性地将第三旋转元件连接至第四旋转元件；第二离合器，其选择性地将第一旋转元件连接至第六旋转元件；第三离合器，其选择性地将第一旋转元件连接至输入轴；第四离合器，其选择性地将第九旋转元件连接至第十旋转元件；第一制动器，其选择性地将第二旋转元件连接至变速器壳体；以及第二制动器，其选择性地将第三旋转元件连接至变速器壳体。

在第一前进挡位，可以操作第三离合器、第四离合器以及第一制动器，在第二前进挡位，可以操作第二离合器、第四离合器以及第一制动器，在第三前进挡位，可以操作第四离合器、第一制动器以及第二制动器，在第四前进挡位，可以操作第二离合器、第四离合器以及第二制动器，在第五前进挡位，可以操作第三离合器、第四离合器以及第二制动器，在第六前进挡位，可以操作第一离合器、第四离合器以及第二制动器，在第七前进挡位，可以操作第一离合器、第二离合器以及第四离合器，在第八前进挡位，可以操作第一离合器、第二离合器以及第二制动器，在第九前进挡位，可以操作第一离合器、第三离合器以及第二制动器，在第十前进挡位，操作第一离合器、第三离合器以及第一制动器，在第十一前进挡位，可以操作第一离合器、第一制动器以及第二制动器，并且在倒车挡位，可以操作第一离合器、第四离合器以及第一制动器。

根据本发明的各个方面，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；第一旋转轴，其将第一旋转元件连接至第七旋转元件，并且选择性地连接至输入轴；第二旋转轴，其将第二旋转元件连接至第十二旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第三旋转轴，其连接至第三旋转元件，并且选择性地连接至变速器壳体；第四旋转轴，其连接至第四旋转元件，并且选择性地连接至第三旋转轴；第五旋转轴，其将第五旋转元件连接至第九旋转元件；第六旋转轴，其将第六旋转元件连接至第十一旋转元件，直接连接至输出轴，并且选择性地连接至第一旋转轴；第七旋转轴，其连接至第八旋转元件，直接连接至输入轴，并且选择性地连接至第一旋转轴；以及第八旋转轴，其连接至第十旋转元件，并且选择性地连接至第五旋转轴。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其选择性地将第三旋转轴连接至第四旋转轴；第二离合器，其选择性地将第一旋转轴连接至第六旋转轴；第三离合器，其选择性地将第一旋转轴连接至第七旋转轴；第四离合器，其选择性地将第五旋转轴连接至第八旋转轴；第一制动器，其选择性地将第二旋转轴连接至变速器壳体；以及第二制动器，其选择性地将第三旋转轴连接至变速器壳体。

本发明的各个实施方案通过结合四个行星齿轮组和六个控制元件可以实现十一个前进挡位以及一个倒车挡位。

此外，由于可以通过实现多个挡位而实现适合于发动机rpm的挡位，所以可以改进行驶安静性。

此外，因为确保了传动比跨度大于9.0，所以发动机的驱动效率可以得到最大化。

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)。本文所指的混合动力车辆为具有两个或更多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。

本发明的方法和装置具有其他的特征和益处，根据并入本文的附图和随后的具体实施方案，这些特征和益处将是显而易见的，或者在并入本文的附图和随后的具体实施方案中这些特征和益处得到了详细陈述，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行星齿轮系的示意图。

图2为根据本发明的示例性行星齿轮系中的控制元件在每个挡位的操作图表。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。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

现在将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被示出在附图中并描述如下。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为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可替选形式、修改形式、等同形式及其他实施方案。

图1为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系包括设置在相同的轴线上的第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4；输入轴is；输出轴os；连接至第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件中的至少一个的八个旋转轴tm1至tm8；六个控制元件c1至c4和b1与b2；以及变速器壳体h。

结果，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的协作而改变，并且经改变的扭矩经由输出轴os而输出。

简单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的次序进行设置。

输入轴is为输入构件，并且通过扭矩变换器对来自发动机的曲轴的动力进行扭矩变换以被输入到输入轴is。

输出轴os为输出构件，其与输入轴is平行设置，并且经由差速器将驱动扭矩传递到驱动轮。

第一行星齿轮组pg1是双小齿轮行星齿轮组，其包括作为第一旋转元件n1、第二旋转元件n2和第三旋转元件n3的第一太阳轮s1、第一内齿圈r1和第一行星架pc1，第一内齿圈r1与第一小齿轮p1内啮合，第一小齿轮p1与第一太阳轮s1外啮合，第一行星架pc1可旋转地支撑第一小齿轮p1。

第二行星齿轮组pg2是双小齿轮行星齿轮组，其包括作为第四旋转元件n4、第五旋转元件n5和第六旋转元件n6的第二太阳轮s2、第二内齿圈r2和第二行星架pc2，第二内齿圈r2与第二小齿轮p2内啮合，第二小齿轮p2与第二太阳轮s2外啮合，第二行星架pc2可旋转地支撑第二小齿轮p2。

第三行星齿轮组pg3是单小齿轮行星齿轮组，其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的第三太阳轮s3、第三行星架pc3和第三内齿圈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与第三太阳轮s3外啮合，第三内齿圈r3与第三小齿轮p3内啮合。

第四行星齿轮组pg4是单小齿轮行星齿轮组，其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的第四太阳轮s4、第四行星架pc4和第四内齿圈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外啮合，第四内齿圈r4与第四小齿轮p4内啮合。

第一旋转元件n1直接连接至第七旋转元件n7，第二旋转元件n2直接连接至第十二旋转元件n12，第五旋转元件n5直接连接至第九旋转元件n9，并且第六旋转元件n6直接连接至第十一旋转元件n11，使得第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4随八个旋转轴tm1至tm8工作。

将更具体地描述八个旋转轴tm1至tm8。

第一旋转轴tm1将第一太阳轮s1连接至第三太阳轮s3，并且第一旋转轴tm1选择性地连接到输入轴is。

第二旋转轴tm2将第一内齿圈r1连接至第四内齿圈r4，并且第二旋转轴tm2选择性地连接至变速器壳体h。

第三旋转轴tm3连接至第一行星架pc1，并且第三旋转轴tm3选择性地连接至变速器壳体h。

第四旋转轴tm4连接至第二太阳轮s2，并且第四旋转轴tm4选择性地连接至第三旋转轴tm3。

第五旋转轴tm5将第二内齿圈r2连接至第三内齿圈r3。

第六旋转轴tm6将第二行星架pc2连接至第四行星架pc4，第六旋转轴tm6直接连接至输出轴os，并且第六旋转轴tm6选择性地连接至第一旋转轴tm1。

第七旋转轴tm7连接至第三行星架pc3，第七旋转轴tm7直接连接至输入轴is，并且第七旋转轴tm7选择性地连接至第一旋转轴tm1。

第八旋转轴tm8连接至第四太阳轮s4，并且第八旋转轴tm8选择性地连接至第五旋转轴tm5。

另外，作为控制元件的四个离合器c1、c2、c3和c4设置在旋转轴tm1至tm8中的任意两个旋转轴之间的连接部分，或输入轴is与旋转轴tm1至tm8中的任意一个旋转轴之间的连接部分。

另外，作为控制元件的两个制动器b1和b2设置在旋转轴tm1至tm8中的任意一个旋转轴与变速器壳体h之间的连接部分。

将更加详细地描述六个控制元件c1至c4和b1与b2。

第一离合器c1设置在第三旋转轴tm3与第四旋转轴tm4之间，并选择性地将第三旋转轴tm3连接至第四旋转轴tm4。

第二离合器c2设置在第一旋转轴tm1与第六旋转轴tm6之间，并且选择性地将第一旋转轴tm1连接至第六旋转轴tm6。

第三离合器c3设置在第一旋转轴tm1与第七旋转轴tm7之间，并选择性地将连接至输入轴is的第七旋转轴tm7连接至第一旋转轴tm1。

第四离合器c4设置在第五旋转轴tm5与第八旋转轴tm8之间，并且选择性地将第五旋转轴tm5连接至第八旋转轴tm8。

第一制动器b1设置在第二旋转轴tm2与变速器壳体h之间，从而使得第二旋转轴tm2作为选择性固定元件工作。

第二制动器b2设置在第三旋转轴tm3与变速器壳体h之间，从而使得第三旋转轴tm3作为选择性固定元件工作。

包括第一、第二、第三和第四离合器c1、c2、c3和c4以及第一和第二制动器b1和b2的控制元件可以是液压压力操作的湿式多片摩擦元件。

图2为根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系中的控制元件在每个挡位处的操作图表。

如图2所示，三个控制元件在根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系中的每个挡位处操作。

在第一前进挡位d1，操作第三离合器c3、第四离合器c4以及第一制动器b1。在输入轴is通过第三离合器c3的操作而连接至第一旋转轴tm1并且第五旋转轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八旋转轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第二旋转轴tm2通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第一前进挡位，并且第一前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第二前进挡位d2，操作第二离合器c2、第四离合器c4以及第一制动器b1。在第一旋转轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第六旋转轴tm6并且第五旋转轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八旋转轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第二旋转轴tm2通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第二前进挡位，并且第二前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第三前进挡位d3，操作第四离合器c4、第一制动器b1以及第二制动器b2。在第五旋转轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八旋转轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第二旋转轴tm2和第三旋转轴tm3通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第三前进挡位，并且第三前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第四前进挡位d4，操作第二离合器c2、第四离合器c4以及第二制动器b2。在第一旋转轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第六旋转轴tm6并且第五旋转轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八旋转轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第三旋转轴tm3通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第四前进挡位，并且第四前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第五前进挡位d5，操作第三离合器c3、第四离合器c4以及第二制动器b2。在输入轴is通过第三离合器c3的操作而连接至第一旋转轴tm1并且第五旋转轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八旋转轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第三旋转轴tm3通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第五前进挡位，并且第五前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第六前进挡位d6，操作第一离合器c1、第四离合器c4以及第二制动器b2。在第三旋转轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第四旋转轴tm4并且第五旋转轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八旋转轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第三旋转轴tm3通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第六前进挡位，并且第六前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第七前进挡位d7，操作第一离合器c1、第二离合器c2以及第四离合器c4。在第三旋转轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第四旋转轴tm4、第一旋转轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第六旋转轴tm6并且第五旋转轴tm5通过第四离合器的操作而连接至第八旋转轴tm8的状态下，第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4变为直联状态。因此，输入轴is的扭矩在不改变速度的情况下通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第八前进挡位d8，操作第一离合器c1、第二离合器c2以及第二制动器b2。在第三旋转轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第四旋转轴tm4并且第一旋转轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第六旋转轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第三旋转轴tm3通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第八前进挡位，并且第八前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第九前进挡位d9，操作第一离合器c1、第三离合器c3以及第二制动器b2。在第三旋转轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第四旋转轴tm4并且输入轴is通过第三离合器c3的操作而连接至第一旋转轴tm1的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第三旋转轴tm3通过第二制动器b2的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第九前进挡位，并且第九前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第十前进挡位d10，操作第一离合器c1、第三离合器c3以及第一制动器b1。在第三旋转轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第四旋转轴tm4并且输入轴is通过第三离合器c3的操作而连接至第一旋转轴tm1的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第二旋转轴tm2通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第十前进挡位，并且第十前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在第十一前进挡位d11，操作第一离合器c1、第一制动器b1以及第二制动器b2。在第三旋转轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第四旋转轴tm4的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第二旋转轴tm2和第三旋转轴tm3通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至第十一前进挡位，并且第十一前进挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

在倒车挡位rev，操作第一离合器c1、第四离合器c4以及第一制动器b1。在第三旋转轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第四旋转轴tm4并且第五旋转轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八旋转轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七旋转轴tm7。此外，第二旋转轴tm2通过第一制动器b1的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩改变至倒车挡位，并且倒车挡位通过第六旋转轴tm6输出至输出轴os。

根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系通过控制四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4、四个离合器c1、c2、c3和c4以及两个制动器b1和b2，可以实现十一个前进挡位和一个倒车挡位。

由于可以通过实现多个挡位而实现适合于发动机rpm的挡位，所以可以改进行驶安静性。

此外，因为保证了传动比跨度大于9.0，所以发动机的驱动效率可以得到最大化。

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。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并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形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同形式来限定。