车辆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2016年3月16日向韩国知识产权局提出的韩国专利申请10-2016-0031667的优先权和权益，其全部内容通过参考合并于此。

本发明涉及车辆自动变速器，且更特别涉及车辆自动变速器的行星齿轮系，其降低了复杂性，实现了至少九个前进速度和至少一个倒退速度，通过多级自动变速器而改进了动力传递性能和燃油消耗，且通过实现发动机低转速而改进了车辆行驶稳定性。

背景技术：

通常，在自动变速器领域，多样的更多数量的档位提供了增强燃油消耗和车辆操纵性能的技术。特别地，燃油费用的增加导致了增强车辆燃油消耗费的需求。换句话说，发动机的研究已经引导实现重量降低和增强燃油消耗。例如，对自动变速器的研究已经引导来同步改进操纵性能和燃油消耗，通过包含额外的档位。

例如，为了实现变速器更多的档位，通常增加部件数量，其会衰弱安装能力、产品费用、重量和/或动力流效率。因此，为了最大地增强具有更多档位的自动变速器的燃油消耗，提高效率必须包括更少数量的部件。

近来，已经提出了八速自动变速器且用于自动变速器的具有更多档位的行星齿轮系被持续需要。八速或更多档位的自动变速器典型地包括三至四个行星齿轮组和五至六个控制元件(例如，摩擦元件)。换句话说，总长度会增加且会产生安装能力的减弱。例如，已经尝试了平行布置行星齿轮组或使用爪式离合器代替湿式控制元件。然而，这一布置不能被广泛使用，且使用爪式离合器会恶化换挡感觉。

在这一部分的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，并因而其包括不形成本领域技术人员在这一国家中已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明提供了车辆自动变速器的行星齿轮系，具有至少九个前进速度和至少一个倒退速度的档位，且降低了部件数量，通过多级自动变速器而改进了动力传递性能和燃油消耗，且通过实现发动机低转速而改进了车辆行驶稳定性。

依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系，可包括：输入轴，构造为接收发动机转矩，输出轴，构造为输出变速后的转矩，第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三旋转元件，第二行星齿轮组，具有第四、第五和第六旋转元件，第三行星齿轮组，具有第七、第八和第九旋转元件，第四行星齿轮组，具有第十、第十一和第十二旋转元件，第一轴，与第一旋转元件连接，第二轴，连接第二旋转元件和第四旋转元件和第七旋转元件，且直接与输入轴连接，第三轴，连接第三旋转元件和第八旋转元件和第十一旋转元件，第四轴，与第五旋转元件连接，第五轴，与第六旋转元件连接，第六轴，与第九旋转元件连接，第七轴，与第十旋转元件连接，且选择地分别与第四轴、第五轴和第六轴连接，以及第八轴，与第十二旋转元件连接，且与输出轴直接连接。

第一轴、第三轴和第四轴选择地分别与变速器壳体连接。第一行星齿轮组的第一、第二和第三旋转元件分别是第一行星齿轮组的第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮。第二行星齿轮组的第四、第五和第六旋转元件分别是第二行星齿轮组的第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮。第三行星齿轮组的第七、第八和第九旋转元件分别是第三行星齿轮组的第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮。第四行星齿轮组的第十、第十一和第十二旋转元件分别是第四行星齿轮组的第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系，可进一步包括：第一离合器，选择地连接第六轴和第七轴，第二离合器，选择地连接第四轴和第七轴，第三离合器，选择地连接第五轴和第七轴，第一制动器，选择地连接第一轴和变速器壳体，第二制动器，选择地连接第三轴和变速器壳体，以及第三制动器，选择地连接第四轴和变速器壳体，

依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系可构造为，通过调整六个控制元件来操作简化的行星齿轮组的四个行星齿轮组，来操作至少九个前进速度和至少一个倒退速度。因此，依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系可基本上改进驾驶稳定性，通过由于多级自动变速器而实现适于发动机转速的档位。特别地，依照本发明的一个典型实施方式的行星齿轮系可通过多级自动变速器最大化发动机驱动效率，且可改进动力传递性能和燃油消耗。

此外，本发明的典型实施方式可获得或期望的效果在下面的详细描述中被直接或建议性地描述。那就是，从本发明的典型实施方式所期望的各种效果将在下面的详细描述中被描述。

附图说明

本发明的上述和其它目标、特征和优点将从下文结合附图的详细描述中更清晰地理解，其中：

图1是依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系的典型图示；且

图2是依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系中的各档位处的用于各控制元件的典型操作图表。

附图标记说明

b1、b2和b3：第一、第二和第三制动器

c1、c2和c3：第一、第二和第三离合器

pg1、pg2、pg3和pg4：第一、第二、第三和第四行星齿轮组

s1、s2、s3和s4：第一、第二、第三和第四太阳齿轮

pc1、pc2、pc3、pc4：第一、第二、第三和第四行星架

r1、r2、r3和r4：第一、第二、第三和第四环形齿轮

is：输入轴

os：输出轴

tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8：第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八轴

具体实施方式

在下文，将参考其中示出了本发明的典型实施方式的附图更全面地描述本发明。附图和描述应被看作实质上是示意且并不限制，且贯穿说明书，相同的附图标记指示相同元件。在下面的描述中，将部件名称分为第一、第二和类似的是为了区分这些名字，由于部件名字彼此相同，并且其次序并不特别限制。

虽然将结合典型实施方式描述本发明，将理解的是，本描述不意于将本发明限制于这些典型实施方式中。相反，本发明意于不仅覆盖典型实施方式，还覆盖包含于如所述权利要求定义的本发明精神和范围中的多种替代、修改、等同和其它典型实施方式。

这里使用的术语仅用于描述特定的实施例的目的，且并不意欲限制本发明。正如在此使用的，除非文中清楚地另外指示，单数形式“一”、“一个”和“该”也包括复数形式。可进一步理解的是，当术语“包括”和/或“包含”用于这一说明书中时，指定了具有所表述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件，但是也不排除还具有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或它们的组合。正如在此使用的，术语″和/或″包括了一个或多个列出的相关术语的所有组合。例如，为了对本发明进行清晰的描述，不相关的部件并未示出，并且层和区域的厚度被放大用以清晰。此外，当描述了一层在另一层或基层“上”时，该层可直接在另一层或基层之上或者在它们之间可布置有第三层。

除非特别陈述或从文中显而易见的，正如在此使用的，术语″大约″理解为处于本领域的正常公差范围中，例如在平均值的两个标准差内。″大约″可被理解为落入标准值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％中。除非从文中另外显而易见的，在此提供的全部数值由术语″大约″修饰。

理解的是，在此使用的术语″车辆”或″车辆的”或其它类似术语是通常机动车辆的总称，例如，乘用机动车，包括多功能运动车辆(suv)、公共汽车、卡车、多种商务车辆，水运工具，包括多种船或舰，航空器，以及类似的，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧式、插电式混合电力车辆、氢动力车辆、燃料电池车辆，以及其它替代能源车辆(例如，从除了石油的资源得到的燃料)。

图1是依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系的典型图示。参考图1，依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系可包括：第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4，布置在相同的轴线上；输入轴is；输出轴os；八个轴tm1至tm8，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；三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3这些控制元件；以及变速器壳体h。

从输入轴is输入的转矩可通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的协同操作而被改变，并且随后被构造为通过输出轴os输出。从发动机侧，行星齿轮组可以以第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的次序布置。输入轴is可以是输出元件并且来自发动机曲轴的转矩，在使用转矩转换器成为变速后的转矩之后，被输入至输入轴is。输出轴os可以是输出元件，且可布置在与输入轴is相同的轴线上，且可构造为使用差速装置传递改变的驱动转矩至驱动轴。

第一行星齿轮组pg1可以是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第一太阳齿轮s1；第一行星架pc1，构造为支撑在外侧与第一太阳齿轮s1接合的第一小齿轮p1；以及第一环形齿轮r1，构造为在内侧与第一小齿轮p1齿轮啮合。第一太阳齿轮s1可操作为第一旋转元件n1、第一行星架pc1可操作为第二旋转元件n2，且第一环形齿轮r1可操作为第三旋转元件n3。第二行星齿轮组pg2可以是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第二太阳齿轮s2；第二行星架pc2，构造为支撑在外侧与第二太阳齿轮s2接合的小齿轮p2；以及第二环形齿轮r2，构造为在内侧与第二小齿轮p2齿轮啮合。第二太阳齿轮s2可构造为第四旋转元件n4、第二行星架pc2可构造成操作为第五旋转元件n5，且第二环形齿轮r2可构造成操作为第六旋转元件n6。

第三行星齿轮组pg3可以是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第三太阳齿轮s3；第三行星架pc3，构造为支撑在外侧与第三太阳齿轮s3接合的小齿轮p3；以及第三环形齿轮r3，构造为在内侧与第三小齿轮p3齿轮啮合。第三太阳齿轮s3可操作为第七旋转元件n7、第三行星架pc3可操作为第八旋转元件n8，且第三环形齿轮r3可操作为第九旋转元件n9。第四行星齿轮组pg4可以是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第四太阳齿轮s4；第四行星架pc4，构造为支撑在外侧与第四太阳齿轮s4接合的小齿轮p4；以及第四环形齿轮r4，构造为在内侧与第四小齿轮p4齿轮啮合。第四太阳齿轮s4可操作为第十旋转元件n10、第四行星架pc4可操作为第十一旋转元件n11，且第四环形齿轮r4可操作为第十二旋转元件n12。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的布置中，通过八个轴tm1至tm8，第二旋转元件n2可直接连接至第四旋转元件n4和第七旋转元件n7，且第三旋转元件n3可与第八旋转元件n8和第十一旋转元件n11直接连接。

八个轴tm1至tm8可如下布置。八个轴tm1至tm8的每个可以是旋转元件，其直接连接输入和输出轴以及行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件；或者可以是固定元件，其固定至变速器壳体h。第一轴tm1可构造为与第一旋转元件n1(例如，第一太阳齿轮s1)连接且可选择地与变速器壳体h连接，以选择地操作为固定元件。第二轴tm2可连接第二旋转元件n2(例如，第一行星架pc1)、第四旋转元件(例如n4；第二太阳齿轮s2)和第七旋转元件n7(例如，第三太阳齿轮s3)，且可直接与输入轴is连接，以操作为输入元件。第三轴tm3可连接第三旋转元件n3(例如，第一环形齿轮r1)、第八旋转元件n8(例如，第三行星架pc3)和第十一旋转元件n11(例如，第四行星架pc4)，且可选择地连接至变速器壳体h，以选择地操作为固定元件。

第四轴tm4可与第五旋转元件n5(例如，第二行星架pc2)连接，且可选择地与变速器壳体h连接，以选择地操作为固定元件。第五轴tm5可与第六旋转元件n6(例如，第二环形齿轮r2)连接。第六轴tm6可与第九旋转元件n9(例如，第三环形齿轮r3)连接。第七轴tm7可与第十旋转元件n10(例如，第四太阳齿轮s4)连接，且选择地分别与第四、第五和第六轴tm4、tm5和tm6连接。

第八轴tm8可与第十二旋转元件n12(例如，第四环形齿轮r4)连接，且直接与输出轴os连接且可操作为输出元件。八个轴tm1至tm8、输入轴is和输出轴os可通过离合器c1、c2和c3选择地彼此连接。通过三个制动器b1、b2和b3的控制元件，八个轴tm1至tm8可选择地与变速器壳体h连接。

三个离合器c1至c3和三个制动器b1至b3可如下布置。第一离合器c1可布置在第六轴tm6和第七轴tm7之间，以选择地连接第六轴tm6和第七轴tm7来调整它们之间的动力传递。第二离合器c2可布置在第四轴tm4和第七轴tm7之间，且可选择地连接第四轴tm4和第七轴tm7来调整它们之间的动力传递。第三离合器c3可布置在第五轴tm5和第七轴tm7之间，且可选择地连接第四轴tm4和第七轴tm7，来调整它们之间的动力传递。

第一制动器b1可布置在第一轴tm1和变速器壳体h之间，其选择地连接第一轴tm1至变速器壳体h。第二制动器b2可布置在第三轴tm3和变速器壳体h之间，其选择地连接第三轴tm3至变速器壳体h。第三制动器b3可布置在第四轴tm4和变速器壳体h之间，其选择地连接第四轴tm4至变速器壳体h。第一、第二和第三离合器c1、c2和c3以及第一、第二、第三制动器b1、b2和b3的控制元件可以是多盘液压摩擦装置，其通过液压压力摩擦接合。

图2是依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系中的各档位处的用于各控制元件的典型操作图表。参考图2，通过在各档位操作第一、第二和第三离合器c1、c2和c3以及第一、第二和第三制动器b1、b2和b3中的三个控制元件，依照本发明典型实施方式的行星齿轮系可提供九个前进速度和一个倒退速度。

在第一前进速度d1，第三离合器c3以及第二和第三制动器b2和b3可同时操作，具有大约5.000的传动比。因此，通过第三离合器c3的操作，第五轴tm5可与第七轴tm7连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。此外，第三轴tm3和第四轴tm4可通过第二制动器b2和第三制动器b3的操作而操作为固定元件。特别地，第一前进速度可通过各轴的协同操作而产生，且可输出变速后的转矩至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第二前进速度d2，第一离合器c1以及第二和第三制动器b2和b3可同时操作，具有大约3.000的传动比。此外，通过第一离合器c1的操作，第六轴tm6可与第七轴tm7连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。此外，第三轴tm3和第四轴tm4可通过第二制动器b2和第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，第二前进速度可通过各轴的协同操作而产生，且可输出变速后的转矩至与第八轴tm8连接的输出轴os。

特别地，在第三前进速度d3，第一和第三离合器c1和c3以及第三制动器b3可同时操作，具有大约2.273的传动比。例如，通过第一和第三离合器c1和c3的操作，第七轴tm7可与第六轴tm6和第五轴tm5连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。此外，第四轴tm4可通过第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，第三前进速度可通过各轴的协同操作而产生，且可输出变速后的转矩至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第四前进速度d4，第一和第二离合器c1和c2以及第三制动器b3可同时操作，具有大约1.667的传动比。例如，通过第一和第二离合器c1和c2的操作，第七轴tm7可与第六轴tm6和第四轴tm4连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。特别地，第四轴tm4可通过第三制动器b3的操作而操作为固定元件。因此，第四前进速度可通过各轴的协同操作而产生，且可输出变速后的转矩至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第五前进速度d5，第一、第二和第三离合器c1、c2和c3可同时操作，具有大约1.000的传动比。因此，通过第一、第二和第三离合器c1、c2和c3的操作，第七轴tm7可与第六轴tm6、第四轴tm4和第五轴tm5连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。因此，第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4可构造为一体旋转且按所输入的那样输出转矩。可形成第五前进速度且输出所输入的转矩至输出轴os。

在第六前进速度d6，第一和第三离合器c1和c3以及第一制动器b1可同时操作，具有大约0.730的传动比。结果，通过第一和第三离合器c1和c3的操作，第七轴tm7可与第六轴tm6和第五轴tm5连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。此外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1可操作为固定元件，并且通过各轴的协同操作而操作第六前进速度，且可进一步构造为输出变速后的转矩至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第七前进速度d7，第二和第三离合器c2和c3以及第一制动器b1可同时操作，具有大约0.545的传动比。结果，通过第二和第三离合器c2和c3的操作，第七轴tm7可与第四轴tm4和第五轴tm5连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。此外，通过第一制动器b1的操作，第一轴tm1可操作为固定元件，并且构造为通过各轴的协同操作而操作第七前进速度，且可进一步构造为输出变速后的转矩至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第八前进速度d8，第二离合器c2以及第一和第三制动器b1和b3可同时操作，具有大约0.429的传动比。结果，通过第二离合器c2的操作，第四轴tm4可与第七轴tm7连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。此外，通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作，第一轴tm1和第四轴tm可操作为固定元件，并且构造为通过各轴的协同操作而操作第八前进速度，且可进一步构造为输出变速后的转矩至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在第九前进速度d9，第三离合器c3以及第一和第三制动器b1和b3可同时操作，具有大约0.395的传动比。结果，通过第三离合器c3的操作，第五轴tm5可与第七轴tm7连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。此外，通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作，第一轴tm1和第四轴tm4分别作为固定元件，并且构造为通过各轴的协同操作而操作第九前进速度，且可构造为输出变速后的转矩至与第八轴tm8连接的输出轴os。

在倒退速度rev，第二和第三离合器c2和c3以及第二制动器b2可同时操作，具有大约2.000的传动比。结果，通过第二和第三离合器c2和c3的操作，第七轴tm7可与第四轴tm4和第五轴tm5连接。输入轴is的转矩可被输入至第二轴tm2。此外，通过第二制动器b2的操作，第三轴tm3可操作为固定元件，并且构造为通过各轴的协同操作而操作倒退速度，且可进一步构造为输出倒退转矩至与第八轴tm8连接的输出轴os。

如上所述，依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系可构造为，通过调整三个离合器c1、c2和c3以及三个制动器b1、b2和b3，通过四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4，操作至少九个前进速度和至少一个倒退速度。此外，依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系可构造为由于多级自动变速器而操作适于发动机转速的档位，且可通过利用发动机的低转速而改进车辆的行驶稳定性，此外，依照本发明典型实施方式的行星齿轮系可通过多级自动变速器而最大化发动机行驶效率且可改进动力传递性能和燃油消费。

虽然已经结合当前认为的典型实施方式描述了本发明，应理解的是本发明并不被限制于公开的实施方式中，但是，相反，意图覆盖包含于所附权利要求精神和范围内的多种修改和等同布置。