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18日的韩国专利申请10-2016-0032992的优先权，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。更特别地，本发明涉及车辆自动变速器的行星齿轮系其通过使用最小数量的构成元件而实现十个前进速度档位，改进了动力传递性能和燃油消耗，且通过使用处于低发动机转速的操作点，改进了车辆的安静行驶。

背景技术：

通常，已经发展了实现更多速度档位的自动变速器以增强燃油经济性和优化驾驶性能。燃油价格近来的增加触发了增强车辆燃油消耗的刚性竞争。

因此，已经发展了为了通过减小发动机尺寸而降低重量和增强燃油经济性、且为了通过自动变速器的多个速度档位确保驾驶性能和燃油经济性的很多研究。

然而，在自动变速器中，随着档位数量增加，内部部件(特别是，行星齿轮组)的数量增加，结果是，变速器的长度增加。这会恶化安装性能和/或动力流动效率且会增加生产费用和重量。

因此，可使用少量部件实现最大效率的行星齿轮系的发展是重要的，从而通过多个速度档位提高燃油经济性强化效果。

在这一方面，近年来，倾向于使用8速自动变速器且也已经主动进行了能够实现更多速度档位的行星齿轮系的研究和开发。

然而，传统的8速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(摩擦元件)。在这一情形中，由于自动变速器的长度增加，安装能力会恶化。

在近来的行星齿轮系中，一个行星齿轮组布置在另一个行星齿轮组上方，但是应用行星齿轮组的自动变速器的结构是非常有限的。

在其它行星齿轮系中，使用代替了湿式控制元件的爪式离合器。然而，恶化了换挡感觉。

在本发明的这一背景技术中公开的信息仅用于增强对本发明主要背景的理解，且并不能认为承认或以任何形式启示这些信息形成了本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的多个方面旨在提供一种车辆自动变速器的行星齿轮系，具有通过实现至少十个前进速度档位和一个倒退速度档位而改进动力传递性能和燃油经济性的优点。

本发明的多个方面旨在提供一种车辆自动变速器的行星齿轮系，具有通过使用处于发动机低转速区域处的操作点改进车辆安静行驶的进一步优点。

依照本发明的多个方面，车辆自动变速器的行星齿轮系，包括：输入轴，接收发动机转矩，输出轴，输出发动机转矩，第一行星齿轮组，包括第一、第二和第三旋转元件，第二行星齿轮组，包括第四、第五和第六旋转元件，第三行星齿轮组，包括第七、第八和第九旋转元件，第四行星齿轮组，包括第十、第十一和第十二旋转元件，第一轴，连接第一旋转元件至第四旋转元件，第二轴，连接第二旋转元件至第八旋转元件和第十二旋转元件，第三轴，连接至第三旋转元件，第四轴，连接至第五旋转元件，且直接连接至输入轴，第五轴，连接至第六旋转元件，且选择地可连接至第二轴，第六轴，连接至第七旋转元件，且选择地可连接至第五轴，第七轴，连接第九旋转元件至第十旋转元件，且选择地可连接至第四轴和第五轴，以及，第八轴，连接至第十一旋转元件，且直接连接至输出轴。

第一轴和第三轴每个选择地可连接至变速器壳体。

第一、第二和第三旋转元件是第一太阳齿轮、第一行星支架和第一环形齿轮，第四、第五和第六旋转元件是第二太阳齿轮、第二行星支架和第二环形齿轮，第七、第八和第九旋转元件是第三太阳齿轮、第三行星支架和第三环形齿轮，以及第十、第十一和第十二旋转元件第四太阳齿轮、第四行星支架和第四环形齿轮。

行星齿轮系进一步包括：第一离合器，选择地连接第四轴至第七轴，第二离合器，选择地连接第二轴至第五轴，第三离合器，选择地连接第五轴至第七轴，第四离合器，选择地连接第五轴至第六轴，第一制动器，选择地连接第一轴至变速器壳体，以及第二制动器，选择地连接第三轴至变速器壳体。

依照本发明的多个方面，车辆自动变速器的行星齿轮系，包括：输入轴，接收发动机转矩，输出轴，输出转矩，第一行星齿轮组，包括第一、第二和第三旋转元件，第二行星齿轮组，包括第四、第五和第六旋转元件，第三行星齿轮组，包括第七、第八和第九旋转元件，以及第四行星齿轮组，包括第十、第十一和第十二旋转元件，其中，输入轴直接连接至第五旋转元件，输出轴直接连接至第十一旋转元件，第一旋转元件直接连接至第四旋转元件，第二旋转元件直接连接至第八旋转元件和第十二旋转元件，第六旋转元件选择地可连接至第二旋转元件，第七旋转元件选择地可连接至第六旋转元件，第九旋转元件选择地可连接至第五旋转元件和第六旋转元件，以及第十旋转元件直接连接至第九旋转元件且选择地可连接至第五旋转元件。

第一旋转元件和第三旋转元件每个选择地可连接至变速器壳体。

行星齿轮系进一步包括：第一离合器，选择地连接第五旋转元件至第九旋转元件，第二离合器，选择地连接第二旋转元件至第六旋转元件，第三离合器，选择地连接第六旋转元件至第九旋转元件，第四离合器，选择地连接第六旋转元件至第七旋转元件，第一制动器，选择地连接第一旋转元件至变速器壳体，以及第二制动器，选择地连接第三旋转元件至变速器壳体。

通过选择地操作第一、第二、第三和第四离合器以及第一和第二制动器而实现的速度档位包括：第一前进速度档位，通过操作第一离合器以及第一和第二制动器而实现，第二前进速度档位，通过操作第三离合器以及第一和第二制动器而实现，第三前进速度档位，通过操作第一和第三离合器以及第二制动器而实现，第四前进速度档位，通过操作第二和第三离合器以及第二制动器而实现，第五前进速度档位，通过操作第一和第二离合器以及第二制动器而实现，第六前进速度档位，通过操作第一和第四离合器以及第二制动器而实现，第七前进速度档位，通过操作第一、第三和第四离合器而实现，第八前进速度档位，通过操作第一和第四离合器以及第一制动器而实现，第九前进速度档位，通过操作第一和第二离合器以及第一制动器而实现，第十前进速度档位，通过操作第二和第四离合器以及第一制动器而实现，以及倒退速度档位，通过操作第四离合器以及第一和第二制动器而实现。

依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系，通过组合四个行星齿轮组与六个控制元件，实现了十个前进速度档位和一个倒退速度档位。

此外，依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系实现了适于发动机转速的速度档位，这是由于自动变速器的多个速度档位。特别地，通过使用处于发动机低转速区域处的操作点，改进了车辆的安静行驶。

此外，依照本发明多个实施方式的行星齿轮系最大化了发动机的驱动效率且改进了动力传递性能和燃油消耗。

理解的是，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常是机动车辆的总称，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、插入式混合电力车辆、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)。正如在此提到的，混合动力车辆是具有两个或多个动力源的车辆，例如，汽油驱动和电驱动车辆。

本发明方法和装置具有其他特征和优点，其将从合并在此附图和下面的详细说明中变得清晰或更详细阐述，其共同用作解释本发明的特定原则。

附图说明

图1是依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系的示意图示。

图2是依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系中的各档位处的各控制元件的操作图表。

应理解的是，附图并不必需按比例绘制的，呈现了对示意本发明基本原则的多个特征的稍简化表示。在此公开的本发明的特定涉及特征，包括，例如，特定尺寸、方位、位置和形状将部分通过特定意图应用和使用环境确定。

具体实施方式

现在将详细参考本发明多个实施方式的，其示例示出在附图和下文的描述中。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、等同和其它实施方式。

图1是依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系的示意图示。

参考图1，依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系包括：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；八个旋转轴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的至少一个旋转元件上；四个离合器c1至c4和两个制动器b1和b2这些控制元件；以及变速器壳体h。

从输入轴is输入的转矩通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的合作而改变，并且通过输出轴os输出改变的转矩。

从发动机侧，行星齿轮组以第一、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是输出元件并且来自发动机曲轴的转矩，在通过转矩转换器成为转换的转矩之后，被输入至输入轴is。

输出轴os是输出元件，与输入轴is平行布置，且通过差速装置传递驱动转矩至驱动轮。

第一行星齿轮组pg1是单一小齿轮行星齿轮组，且分别作为第一、第二和第三旋转元件n1、n2和n3，包括：第一太阳齿轮s1；第一行星支架pc1，可旋转地支撑与第一太阳齿轮s1外啮合的第一小齿轮p1；以及第一环形齿轮r1，与第一小齿轮p1内啮合。

第二行星齿轮组pg2是单一小齿轮行星齿轮组，且分别作为第四、第五的和第六旋转元件n4、n5和n6，包括：第一太阳齿轮s2；第二行星支架pc2，可旋转地支撑与第一太阳齿轮s2外啮合的第二小齿轮p2；以及第二环形齿轮r2，与第二小齿轮p2内啮合。

第三行星齿轮组pg3是单一小齿轮行星齿轮组，且分别作为第七、第八和第九旋转元件n7、n8和n9，包括第一太阳齿轮s3；第三行星支架pc3，可旋转地支撑与第三太阳齿轮s3外啮合的第三小齿轮p3；以及第三环形齿轮r3，与第三小齿轮p1内啮合。

第四行星齿轮组pg4是单一小齿轮行星齿轮组，且分别作为第十、第十一和第十二旋转元件n10、n11和n12，包括：第四太阳齿轮s4；第四行星支架pc4，可旋转地支撑与第四太阳齿轮s4外啮合的第四小齿轮p4；以及第四环形齿轮r4，与第四小齿轮p4内啮合。

第一旋转元件n1直接连接至第四旋转元件n4，第二旋转元件n2直接连接至第八旋转元件n8和第十二旋转元件n12，且第九旋转元件n9直接连接至第十旋转元件n10，使得第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4包括八个旋转轴tm1至tm8。

将详细描述八个旋转轴tm1至tm8。

直接连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件之中的多个旋转元件的八个旋转轴tm1至tm8，是直接连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的至少一个旋转元件且随着至少一个旋转元件旋转以传递转矩的旋转部件，或者是直接连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的至少一个旋转元件至变速器壳体h以固定至少一个旋转元件的固定部件。

第一轴tm1直接连接第一旋转元件n1(第一太阳齿轮s1)至第四旋转元件n4(第二太阳齿轮s2)，且选择地可连接至变速器壳体h，从而操作为选择固定元件。

第二轴n2直接连接第二旋转元件n2(第一行星支架pc1)至第八旋转元件n8(第三行星支架pc3)和第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)。

第三轴tm3连接至第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)，且选择地可连接至变速器壳体h，从而操作为选择固定元件。

第四轴tm4连接至第五旋转元件n5(第二行星支架pc2)，且直接连接至输入轴is，从而持续操作为选择输入元件。

第五轴tm5连接至第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)，且选择地可连接至第二轴tm2。

第六轴tm6连接至第七旋转元件n7(第三太阳齿轮s3)，且选择地可连接至第五轴tm5。

第七轴tm7连接第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)至第十旋转元件n10(第四太阳齿轮s4)，且选择地可分别连接至第四轴tm4和第五轴tm5。

第八轴tm8连接至第十一旋转元件n11(第四行星支架pc4)，且直接连接至输出轴os，从而持续操作为输出元件。

此外，四个离合器c1、c2。c3和c4布置在八个轴tm1至tm8之中的任意两轴、包括输入轴is和输出轴os选择地可彼此连接的位置处。

此外，两个制动器b1和b2布置在八个轴tm1至tm8之中的至少一轴选择地可连接至变速器壳体h的位置处。

详细描述四个离合器c1至c4和两个制动器b1和b2的布置。

第一离合器c1布置在第四轴tm4和第七轴tm7之间且选择地连接第四轴tm4至第七轴tm7。

第二离合器c2布置在第二轴tm2和第五轴tm5之间且选择地连接第二轴tm2至第五轴tm5。

第三离合器c1布置在第五轴tm5和第七轴tm7之间且选择地连接第五轴tm5至第七轴tm7。

第四离合器c4布置在第五轴tm5和第六轴tm6之间且选择地连接第二轴tm2至第六轴tm6。

第一制动器b1布置在第一轴tm1和变速器壳体h之间，且选择地连接第一轴tm1至变速器壳体h。

第二制动器b2布置在第三轴tm3和变速器壳体h之间，且选择地连接第三轴tm3至变速器壳体h。

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的控制元件是湿式多盘摩擦元件，其通过液压操作。

图2是依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系中的各档位处的各控制元件的操作图表。

如图2所示，作为控制元件的第一、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的之中的三个控制元件在依照本发明多个实施方式的行星齿轮系中的每个速度档位中操作。

在第一前进速度档位d1操作第一离合器c1以及第一和第二制动器b1和b2。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第一轴tm1和第三轴tm3通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第一前进速度档位，且第一前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第二前进速度档位d2操作第三离合器c3以及第一和第二制动器b1和b2。

在第五轴tm5通过第三离合器c3的操作而连接至第七轴tm7的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第一轴tm1和第三轴tm3通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第二前进速度档位，且第二前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第三前进速度档位d3操作第一和第三离合器c1和c2以及第二制动器b2。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第五轴tm5通过第三离合器c3的操作连接至第七轴tm7的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第三轴tm3通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第三前进速度档位，且第三前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第四前进速度档位d4操作第二和第三离合器c2和c3以及第二制动器b2。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5且第五轴tm5通过第三离合器c3的操作连接至第七轴tm7的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第三轴tm3通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第四前进速度档位，且第四前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第五前进速度档位d5操作第一和第二离合器c1和c2以及第二制动器b2。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第五轴tm5的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第三轴tm3通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第五前进速度档位，且第五前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第六前进速度档位d6操作第一和第四离合器c1和c4以及第二制动器b2。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作连接至第六轴tm6的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第三轴tm3通过第二制动器b2的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第六前进速度档位，且第六前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第五前进速度档位d7操作第一、第三和第四离合器c1、c3和c4。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作连接至第七轴tm7、第二轴tm2通过第三离合器c3的操作连接至第五轴tm5且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作连接至第六轴tm6的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

在这一状态，行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4成为锁定状态，且第七前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。在第七前进速度档位，输出了与输入轴相同的转速。

在第八前进速度档位d8操作第一和第四离合器c1和c4以及第一制动器b1。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作连接至第六轴tm6的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第八前进速度档位，且第八前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第九前进速度档位d9操作第一和第二离合器c1和c2以及第一制动器b1。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7且第二轴tm2通过第二离合器c2的操作连接至第五轴tm5的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第九前进速度档位，且第九前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在第十前进速度档位d10操作第二和第四离合器c2和c4以及第一制动器b1。

在第二轴tm2通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作连接至第六轴tm6的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至第十前进速度档位，且第十前进速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

在倒退速度档位rev操作第四离合器c4以及第一和第二制动器b1和b2。

在第五轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第六轴tm6的状态中，输入轴is的转矩输入至第四轴tm4。

此外，第一轴tm1和第三轴tm3通过第一制动器b1和第二制动器b2的操作而操作为固定元件。因此，输入轴is的转矩切换至倒退速度档位，且倒退速度档位通过连接至第八轴tm8的输出轴os输出。

依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系，通过组合四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4与四个离合器c1、c2、c3和c4以及两个制动器b1和b2，实现了至少十个前进速度档位和一个倒退速度档位。

此外，依照本发明的多个实施方式的行星齿轮系实现了依照发动机转速的适当速度档位。特别地，通过使用处于发动机低转速区域处的操作点，改进了车辆的安静行驶。

此外，依照本发明多个实施方式的行星齿轮系最大化了发动机的驱动效率且改进了动力传递性能和燃油消耗。

用于示意和描述的目的，已经呈现了本发明特定典型实施方式的前述描述。它们并不意于是详尽的或限制本发明至公开的精确形式，并且显然地，多种修改和改变在上面的教导下是可能的。选择和描述的典型实施方式为了解释本发明的特定原则及它们的实际应用，从而使得其他本领域技术人员能够得到和利用本发明的多个典型实施方式及其多种替代和修改。其意图是，本发明的范围由在此所附的权利要求及其等同物而确定。