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2016年7月13日提交的韩国专利申请第10-2016-0088622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，本发明涉及这样一种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，实现至少十个前进速度并且拓宽了传动比，从而提高了动力传输性能和燃料效率，并且确保了级间比的线性度。

背景技术：

在自动变速器的领域中，更多的挡位对于改善车辆的燃料消耗和可驾驶性是有用的技术。近期，油价的上涨引发了改善车辆燃料消耗的激烈竞争。

对此，对于发动机来说已经进行了通过所谓的小型化而实现重量减少、燃料消耗改善的研究，而对于自动变速器来说已经进行了通过实现更多挡位而同时获得更好的可驾驶性和燃料消耗的研究。

为了让自动变速器实现更多的挡位，部件的数量(尤其是行星齿轮组的数量)一般会增加，这会使得生产成本、重量增加，并且可安装性、和/或动力流效率变差。

因此，研发能够以最小数量的部件实现最大的效率的行星齿轮系，对于由自动变速器的多挡位所带来的燃料消耗的最大化的改进是十分有益的。

在这方面，近期已经引入了八速自动变速器，而且，用于能够实现更多挡位的自动变速器的行星齿轮系也在研发之中。

具有八个或更多个挡位的自动变速器一般包括三个到四个行星齿轮组以及五个到七个控制元件(摩擦元件)，并且很可能变得很长，从而降低了可安装性。

对此，有时尝试了将行星齿轮组平行布置，或者采用爪型离合器代替湿式控制元件。然而，这样的布置可能不会被广泛的应用，而使用爪型离合器很可能使换挡感觉变差。

另外，由于常规的八速自动变速器具有6.5-7.5的传动比跨度(传动比跨度是确保级间比的线性度的重要因素)，因此动力性能和燃料经济性的提高可能并非很好。另外，如果八速自动变速器具有大于9.0的传动比跨度，则难以确保级间比的线性度。因此，发动机的驱动效率和车辆的可驾驶性可能会下降，因而有必要研发实现至少九个前进速度的高效自动变速器。

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：

本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其使用最小数量的构成元件来实现十个前进速度和一个倒车速度，扩展了传动比的跨度，并且几乎线性地增加或减小了变速器各挡位之间的级间比，从而提高了动力传输性能和燃料效率。

根据本发明的示例性实施方案的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，其输出改变了的扭矩；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；第一轴，其连接第一旋转元件和第四旋转元件；第二轴，其连接第二旋转元件，并且连接输入轴；第三轴，其连接第三旋转元件和第五旋转元件；第四轴，其连接第六旋转元件和第九旋转元件；第五轴，其连接第八旋转元件和第十二旋转元件；以及第六轴，其连接第十旋转元件。

该行星齿轮系可以进一步包括：第七轴，其连接第七旋转元件，并且分别地能够选择性地连接第三轴和能够选择性地连接第六轴；以及第八轴，其连接第十一旋转元件，并且连接输出轴，其中，第一轴、第三轴和第四轴分别地能够选择性地连接变速器壳体，第二轴能够选择性地连接第六轴，并且第三轴能够选择性地连接第五轴。

第一行星齿轮组的第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件分别可以是第一行星齿轮组的第一太阳轮、第一行星架和第一内齿圈；第二行星齿轮组的第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件分别可以是第二行星齿轮组的第二太阳轮、第二行星架和第二内齿圈；第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件分别可以是第三行星齿轮组的第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈；并且第四行星齿轮组的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件分别可以是第四行星齿轮组的第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。

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可以从发动机侧按照第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组以及第四行星齿轮组的顺序进行布置。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其选择性地连接第二轴和第六轴；第二离合器，其选择性地连接第三轴和第五轴；第三离合器，其选择性地连接第三轴和第七轴；第四离合器，其选择性地连接第六轴和第七轴；第一制动器，其选择性地连接第一轴和变速器壳体；第二制动器，其选择性地连接第三轴和变速器壳体；以及第三制动器，其选择性地连接第四轴和变速器壳体。

本发明的示例性实施方案可以通过将作为简单的行星齿轮组的四个行星齿轮组与七个控制元件进行组合来实现至少十个前进速度和一个倒车速度。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以实现大于9.0的传动比跨度，从而最大化了驱动发动机的效率。

此外，在高效进行多挡位换挡的同时，保证了挡位的级间比的线性度，从而能够提高了可驾驶性，例如换挡之前和之后的加速性能、发动机转速节律感等。

此外，可以从本发明的示例性实施方案中获得或推测出的效果直接或暗示性地由下面的详细描述所描述。即，从本发明的示例性实施方案中推测出的各种效果将由下面的详细描述所描述。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的特定原理的相关的说明，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，在各个挡位下的各个控制元件的操作图。

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。

在这些图形中，在附图的多幅附图中，附图标记指本发明的相同的或等同的部件。

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。

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

然而，与描述无关的部分已经省略，以便清楚地描述本发明的示例性实施方案，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同或相似的元件。

在下面的描述中，将部件的名称分为第一、第二等等是因为部件的名称彼此相同而将名字分开，对其顺序并没有进行特定的限制。

图1是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本发明的各个示例性实施方案的行星齿轮系包括：布置在相同的轴线上的第一行星齿轮组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；输入轴is；输出轴os；将第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件互相连接的八个轴tm1至tm8；作为控制元件的四个离合器c1至c4以及三个制动器b1至b3；以及变速器壳体h。

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的协同工作而改变，并随后经由输出轴os输出。

各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的次序进行布置。

输入轴is为输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩变换器进行扭矩变换之后输入到输入轴is。

输出轴os为输出构件，并且与输入轴is平行设置，输出轴os经由差动装置将驱动扭矩传递到驱动轮。

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

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

第三行星齿轮组pg3是单小齿轮行星齿轮组，并且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，并且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。

在第一行星齿轮组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中，第一旋转元件n1直接地连接至第四旋转元件n4，第三旋转元件n3直接地连接至第五旋转元件n5，第六旋转元件n6直接地连接至第九旋转元件n9，并且第八旋转元件n8直接地连接至第十二旋转元件n12，使得第一行星齿轮组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随总共八个轴tm1至tm8工作。

下面将更具体地描述八个轴tm1至tm8。

八个轴tm1至tm8直接地连接行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件中的多个旋转元件，并且这八个轴是直接地连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任意一个旋转元件并且随着该任意一个旋转元件旋转以传递扭矩的旋转构件，或者，这八个轴是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任意一个旋转元件选择性地连接至变速器壳体h以固定该任意一个旋转元件的旋转构件。

第一轴tm1连接第一旋转元件n1(第一太阳轮s1)和第四旋转元件n4(第二太阳轮s2)，并且能够选择性地连接变速器壳体h。

第二轴tm2连接第二旋转元件n2(第一行星架pc1)，并且直接地连接输入轴is，从而总是作为输入元件工作。

第三轴tm3连接第三旋转元件n3(第一内齿圈r1)和第五旋转元件n5(第二行星架pc2)，并且能够选择性地连接变速器壳体h。

第四轴tm4连接第六旋转元件n6(第二内齿圈r2)和第九旋转元件n9(第三内齿圈r3)，并且能够选择性地连接变速器壳体h。

第五轴tm5连接第八旋转元件n8(第三行星架pc3)和第十二旋转元件n12(第四内齿圈r4)，并且能够选择性地连接第三轴tm3。

第六轴tm6连接第十旋转元件n10(第四太阳轮s4)，并且能够选择性地连接第二轴tm2。

第七轴tm7连接第七旋转元件n7(第三太阳轮s3)，并且分别能够选择性地连接第三轴tm3以及能够选择性地连接第六轴tm6。

第八轴tm8连接第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，并且直接地连接输出轴os，从而总是作为输出元件工作。

另外，四个离合器c1、c2、c3和c4设置在包括有输入轴is和输出轴os的八个轴tm1至tm8中的任意两个轴彼此选择性地连接的部分。

另外，三个制动器b1、b2和b3设置在八个轴tm1至tm8中的任意一个轴与变速器壳体h能够选择性地连接的部分。

下面将详细描述四个离合器c1至c4以及三个制动器b1至b3的布置。

第一离合器c1设置在第二轴tm2与第六轴tm6之间，并且选择性地连接第二轴tm2和第六轴tm6。

第二离合器c2设置在第三轴tm3与第五轴tm5之间，并且选择性地连接第三轴tm3和第五轴tm5。

第三离合器c3设置在第三轴tm3与第七轴tm7之间，并且选择性地连接第三轴tm3和第七轴tm7。

第四离合器c4设置在第六轴tm6与第七轴tm7之间，并且选择性地连接第六轴tm6和第七轴tm7。

第一制动器b1设置在第一轴tm1与变速器壳体h之间，并且选择性地连接第一轴tm1和变速器壳体h。

第二制动器b2设置在第三轴tm3与变速器壳体h之间，并且选择性地连接第三轴tm3和变速器壳体h。

第三制动器b3设置在第四轴tm4与变速器壳体h之间，并且选择性地连接第四轴tm4和变速器壳体h。

控制元件包括第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4以及第一制动器b1、第二制动器b2和第三制动器b3，这些控制元件可以是通过液压操作的湿式多片摩擦元件。

图2是根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，在各个挡位下的各个控制元件的操作图。

参照图2，在根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系中，在每个挡位操作作为控制元件的第一离合器c1、第二离合器c2、第三离合器c3和第四离合器c4以及第一制动器b1、第二制动器b2和第三制动器b3之中的三个控制元件。本发明的示例性实施方案可以实现一个倒车速度和十个前进速度。

在第一前进速度d1，第三离合器c3、第四离合器c4以及第三制动器b3同时工作。

在第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而连接至第七轴tm7并且第六轴tm6通过第四离合器c4的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

另外，第四轴tm4通过第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第一前进速度，并且第一前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第二前进速度d2，第一离合器c1、第三离合器c3以及第三制动器b3同时工作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第六轴tm6并且第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。

另外，第四轴tm4通过第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第二前进速度，并且第二前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第三前进速度d3，第一离合器c1、第四离合器c4以及第三制动器b3同时工作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第六轴tm6并且第六轴tm6通过第四离合器c4的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。

另外，第四轴tm4通过第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第三前进速度，并且第三前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第四前进速度d4，第一离合器c1、第二离合器c2以及第三制动器b3同时工作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第六轴tm6并且第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。

另外，第四轴tm4通过第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第四前进速度，并且第四前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第五前进速度d5，第二离合器c2、第四离合器c4以及第三制动器b3同时工作。

在第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5并且第六轴tm6通过第四离合器c4的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

另外，第四轴tm4通过第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩切换至第五前进速度，并且第五前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第六前进速度d6，第一离合器c1、第二离合器c2以及第四离合器c4同时工作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第六轴tm6，第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5并且第六轴tm6通过第四离合器c4的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。

此时，整个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4整体旋转，从而形成第六前进速度，并且将输入的扭矩输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第七前进速度d7，第二离合器c2、第四离合器c4以及第一制动器b1同时工作。

在第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5并且第六轴tm6通过第四离合器c4的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

另外，第一轴tm1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的扭矩切换至第七前进速度，并且第七前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第八前进速度d8，第一离合器c1、第二离合器c2以及第一制动器b1同时工作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第六轴tm6并且第三轴tm3通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。

另外，第一轴tm1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的扭矩切换至第八前进速度，并且第八前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第九前进速度d9，第一离合器c1、第四离合器c4以及第一制动器b1同时工作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第六轴tm6并且第六轴tm6通过第四离合器c4的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。

另外，第一轴tm1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的扭矩切换至第九前进速度，并且第九前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在第十前进速度d10，第三离合器c3、第四离合器c4以及第一制动器b1同时工作。

在第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而连接至第七轴tm7并且第六轴tm6通过第四离合器c4的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

另外，第一轴tm1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的扭矩切换至第十前进速度，并且第十前进速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

在倒车速度rev，第一离合器c1、第三离合器c3以及第二制动器b2同时工作。

在第二轴tm2通过第一离合器c1的操作而连接至第六轴tm6并且第三轴tm3通过第三离合器c3的操作而连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。

另外，第三轴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的扭矩通过各个轴的协同工作而切换至倒车速度，并且倒车速度输出至连接至第八轴tm8的输出轴os。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系通过将四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4与四个离合器c1、c2、c3和c4以及三个制动器b1、b2和b3进行组合，可以实现至少十个前进速度和一个倒车速度。

另外，根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系可以实现大于9.0的传动比跨度，从而最大化了驱动发动机的效率。

此外，在高效地进行多挡位换挡的同时，保证了挡位的级间比的线性度，从而能够提高可驾驶性，例如换挡之前和之后的加速性能、发动机转速的节律感等。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“靠上”、“靠下”、“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内”、“外”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“向前”、“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

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个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。