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9月12日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2016-0117356的优先权和权益，该申请的全部内容结合于此，以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的行星齿轮系。更具体而言，本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系。

背景技术：

本节中的陈述仅提供涉及本发明的背景信息，并且可能不构成现有技术。

近来，油价的升高已经导致全世界的车辆制造商投入无止境的竞争中。尤其对于发动机而言，车辆制造商已经致力于通过减小发动机尺寸等来减小车辆的重量并改善车辆的燃料效率。

因此，已经对发动机进行了通过小型化而使重量减少并使燃料效率提高的研究，并且已经对自动变速器进行了通过多挡位来同时确保可操作性和燃料效率竞争力的研究。

然而，在自动变速器中，随着挡位数量的增加，内部零件的数量也增加，其结果是自动变速器可能会难以安装，制造成本和重量可能会增加，并且动力传递效率可能会变差。

因此，能够以较少的零件数量带来最大效率的行星齿轮系的开发是重要的，从而通过多挡位来增加燃料效率提高效果。

在这方面中，近年来，倾向于实现8速自动变速器，而能够实现更多挡位的行星齿轮系的研究和开发也在积极进行中。

八个挡位或更多挡位的常规自动变速器通常包括三个或四个行星齿轮组和五个或七个控制元件(摩擦元件)，从而由于体积和重量的增加而会导致可安装性变差。

鉴于此，已经尝试并联设置行星齿轮组或采用爪式离合器来取代湿式控制元件。然而，这样的布置并不能广泛地适用，并且使用爪式离合器可能会使换挡感觉变差。

公开于该发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不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：

本发明提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系：其使用较少数量的组成元件来实现十个前进挡位和一个倒车挡位，从而改进动力传输性能和燃料效率，并且使用低发动机转速处的驱动点来改进行驶静音性。

在本发明的各个方面，一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，其配置成接收来自发动机的扭矩；输出轴，其配置成输出经改变的扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件以及第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件以及第九旋转元件；第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件；第一轴，其连接到第一旋转元件和第十二旋转元件；第二轴，其连接到第二旋转元件、第十一旋转元件以及输出轴；第三轴，其连接到第三旋转元件和第六旋转元件；第四轴，其连接到第四旋转元件；第五轴，其连接到第五旋转元件，并且配置成选择性地连接到第一轴；第六轴，其连接到第七旋转元件和变速器壳体；第七轴，其连接到第八旋转元件和输入轴，并且配置成选择性地连接到第四轴和选择性地连接到第五轴；第八轴，其连接到第九旋转元件；以及第九轴，其连接到第十旋转元件，并且配置成选择性地连接到第五轴和选择性地连接到第八轴。

所述第一轴可以选择性地连接到变速器壳体。

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可以分别为第一太阳轮、第一行星架以及第一内齿圈，第二行星齿轮组的第四旋转元件、第五旋转元件以及第六旋转元件可以分别为第二太阳轮、第二行星架以及第二内齿圈，第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件以及第九旋转元件可以分别为第三太阳轮、第三行星架以及第三内齿圈，第四行星齿轮组的第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件可以分别为第四太阳轮、第四行星架以及第四内齿圈。

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的顺序进行设置。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其配置成将所述第四轴选择性地连接到所述第七轴；第二离合器，其配置成将所述第五轴选择性地连接到所述第七轴；第三离合器，其配置成将所述第一轴选择性地连接到所述第五轴；第四离合器，其配置成将所述第五轴选择性地连接到所述第九轴；第五离合器，其配置成将所述第八轴选择性地连接到所述第九轴；以及第一制动器，其配置成将所述第一轴选择性地连接到所述变速器壳体。

在本发明的各个方面，一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可以包括：输入轴，其配置成接收来自发动机的扭矩；输出轴，其配置成输出经改变的扭矩；第一行星齿轮组，其包括第一旋转元件、第二旋转元件以及第三旋转元件；第二行星齿轮组，其包括第四旋转元件、第五旋转元件以及第六旋转元件；第三行星齿轮组，其包括第七旋转元件、第八旋转元件以及第九旋转元件；以及第四行星齿轮组，其包括第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件，其中，所述输入轴可以连接到第八旋转元件，所述输出轴可以连接到第十一旋转元件，第一旋转元件可以连接到第十二旋转元件，第二旋转元件可以连接到第十一旋转元件，第三旋转元件可以连接到第六旋转元件，第四旋转元件可以选择性地连接到第八旋转元件，第五旋转元件可以选择性地连接到第一旋转元件、选择性地连接到第八旋转元件和选择性地连接到第十旋转元件，第九旋转元件可以选择性地连接到第十旋转元件，第七旋转元件可以连接到变速器壳体。

所述第一旋转元件可以选择性地连接到变速器壳体。

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可以为第一太阳轮、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、第五旋转元件以及第六旋转元件可以为第二太阳轮、第二行星架以及第二内齿圈，第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件以及第九旋转元件可以为第三太阳轮、第三行星架以及第三内齿圈，第四行星齿轮组的第十旋转元件、第十一旋转元件以及第十二旋转元件可以为第四太阳轮、第四行星架以及第四内齿圈。

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的顺序进行设置。

行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其配置成将所述第四旋转元件选择性地连接到所述第八旋转元件；第二离合器，其配置成将所述第五旋转元件选择性地连接到所述第八旋转元件；第三离合器，其配置成将所述第一旋转元件选择性地连接到所述第五旋转元件；第四离合器，其配置成将所述第五旋转元件选择性地连接到所述第十旋转元件；第五离合器，其配置成将所述第九旋转元件选择性地连接到所述第十旋转元件；以及第一制动器，其配置成将所述第一旋转元件选择性地连接到所述变速器壳体。

本发明的各个实施方案通过将四个行星齿轮组与六个控制元件相结合而可以实现十个前进挡位和一个倒车挡位。

由于可以通过多挡位来实现适合于发动机转速的挡位，并且可以使用低发动机转速处的驱动点，因此可以改善行驶静音性。

此外，可以通过实现多挡位而提高发动机驱动效率，并且可以改进动力传递性能和燃料效率。

此外，可以通过本发明的示例性实施方案获得或预测的效果将在本发明的详细说明中直接或隐含地公开。也就是说，将在下面将要描述的详细说明中描述通过本发明的示例性实施方案预测的各种效果。

根据本文提供的说明书，进一步的适用范围将变得显而易见。应当理解的是，说明书和具体示例仅旨在说明的目的，而并非旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了使本发明可以被很好地理解，现在将描述其各种形式，以实例的方式给出的，对所附附图作出参考，其中：

图1为行星齿轮系的示意图；以及

图2为行星齿轮系中的每个挡位处的控制元件的操作图表。

本文所描述的附图仅用于说明目的，并且不旨在以任何方式限制本发明的范围。

附图标记

b1：第一制动器

c1、c2、c3、c4、c5：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器和第五离合器

pg1、pg2、pg3、pg4：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

s1、s2、s3、s4：第一太阳轮、第二太阳轮、第三太阳轮和第四太阳轮

pc1、pc2、pc3、pc4：第一行星架、第二行星架、第三行星架和第四行星架

r1、r2、r3、r4：第一内齿圈、第二内齿圈、第三内齿圈和第四内齿圈

is：输入轴

os：输出轴

tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8和tm9：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴和第九轴。

具体实施方式

下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明，应用或用途。应当理解，贯穿附图，相应的附图标记指示相似或对应的部件和特征。

下文中，将参考附图对本公开的示例性实施方案进行具体描述。

然而，与说明书无关的部分得以省略，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，由于组件的名称彼此相同，因此将组件名称分为“第一”、“第二”等以便区分名称，但组件的顺序并不特别限定于此。

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，行星齿轮系包括：设置于相同轴线的第一行星齿轮组“pg1”、第二行星齿轮组“pg2”、第三行星齿轮组“pg3”及第四行星齿轮组“pg4”；输入轴“is”；输出轴“os”；连接到第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2、第三行星齿轮组pg3及第四行星齿轮组pg4的旋转元件的至少一个的九个旋转轴“tm1”至“tm9”；六个控制元件“c1”至“c5”以及“b1”；以及变速器壳体“h”。

从输入轴is输入的发动机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及第四行星齿轮组pg4的协作而改变，并且改变的扭矩经由输出轴os而输出。

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从发动机侧开始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，并且来自发动机的曲轴的动力通过扭矩变换器而进行扭矩变换，以被输入到输入轴is。

输出轴os为输出构件，其设置成与输入轴is平行并且通过差速器而将驱动扭矩传递至驱动轮。

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”可旋转地支撑第一多个小齿轮“p1”，第一多个小齿轮“p1”与第一太阳轮s1外啮合，第一内齿圈“r1”与第一多个小齿轮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”可旋转地支撑第二多个小齿轮“p2”，第二多个小齿轮“p2”与第二太阳轮s2外啮合，第二内齿圈“r2”与第二多个小齿轮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”可旋转地支撑第三多个小齿轮“p3”，第三多个小齿轮“p3”与第三太阳轮s3外啮合，第三内齿圈“r3”与第三多个小齿轮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”可旋转地支撑第四多个小齿轮“p4”，第四多个小齿轮“p4”与第四太阳轮s4外啮合，第四内齿圈“r4”与第四多个小齿轮p4内啮合。

第一旋转元件n1直接地连接到第十二旋转元件n12，第二旋转元件n2直接地连接到第十一旋转元件n11，第三旋转元件n3直接地连接到第六旋转元件n6，并且第一行星齿轮组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与九个轴tm1至tm9一起运行。

将对九个轴tm1至tm9进行进一步的详细描述。

九个轴tm1至tm9的每一个可以将至少一个旋转元件直接连接至另一个旋转元件，可以为与至少一个旋转元件一起旋转的旋转元件构件，可以为将至少一个旋转元件选择性地连接到变速器壳体h的旋转元件，或者可以为固定至变速器壳体h的固定构件。

第一轴tm1直接连接到第一太阳齿轮s1和第四内齿圈r4，并选择性地连接至变速器壳体h，从而运行为选择性固定元件。

第二轴tm2直接连接到第一行星架pc1和第四行星架pc4，并且直接连接到或间接连接到输出轴os，以连续运行为输出元件。

第三轴tm3直接连接到第一内齿圈r1和第二内齿圈r2。

第四轴tm4直接连接到第二太阳轮s2。

第五轴tm5直接连接到第二行星架pc2，并且选择性地连接到第一轴tm1。

第六轴tm6直接连接到第三太阳轮s3，并且直接连接到变速器壳体h，以连续运行为固定元件。

第七轴tm7直接连接到第三行星架pc3，直接连接到输入轴is，以连续运行为输入元件，选择性地连接到第四轴tm4，并且选择性地连接到第五轴tm5。

第八轴tm8直接连接到第三内齿圈r3。

第九轴tm9直接连接到第四太阳轮s4，选择性地连接到第五轴tm5，并且选择性地连接到第八轴tm8。

此外，作为控制元件的五个离合器c1、c2、c3、c4和c5设置在轴tm1至tm9中的任意两个轴之间的连接部分。

此外，作为控制元件的一个制动器b1设置在轴tm1至tm9中的任意一个轴与变速器壳体h之间的连接部分。

将进一步详细描述五个离合器c1至c5和一个制动器b1。

第一离合器c1设置在第四轴tm4和第七轴tm7之间，并且使第四轴tm4和第七轴tm7选择性地彼此一体旋转。

第二离合器c2设置在第五轴tm5和第七轴tm7之间，并且使第五轴tm5和第七轴tm7选择性地彼此一体旋转。

第三离合器c3设置在第一轴tm1和第五轴tm5之间，并且使第一轴tm1和第五轴tm5选择性地彼此一体旋转。

第四离合器c4设置在第五轴tm5和第九轴tm9之间，并且使第五轴tm5和第九轴tm9选择性地彼此一体旋转。

第五离合器c5设置在第八轴tm8和第九轴tm9之间，并且使第八轴tm8和第九轴tm9选择性地彼此一体旋转。

第一制动器b1设置在第一轴tm1和变速器壳体h之间，并且使得第一轴tm1运行为选择性固定元件。

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和第五离合器c5以及第一制动器b1的控制元件可以为通过液压压力操作的湿式多片摩擦元件，或者可以为通过电信号操作的例如爪式离合器、电子离合器以及磁性离合器的摩擦元件。

图2为根据本发明的一个实施方案的行星齿轮系中的每个挡位处的控制元件的操作图表。

参考图2，在行星齿轮系中的每个挡位处操作三个控制元件。将进一步详细描述在本发明的各个实施方案中的换挡过程。

第一离合器c1、第四离合器c4和第一制动器b1在第一前进挡位d1处操作。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作而连接到第七轴tm7、第五轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接到第九轴tm9的状态下，将输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，在第六轴tm6连续运行为固定元件的状态下，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现第一前进挡位d1，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第二离合器c2、第四离合器c4以及第一制动器b1在第二前进挡位d2处操作。

在第五轴tm5通过第二离合器c2的操作而连接到第七轴tm7、第五轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接到第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，在第六轴tm6连续运行为固定元件的状态下，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现第二前进挡位，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第二离合器c2、第五离合器c5以及第一制动器b1在第三前进挡位d3处操作。

在第五轴tm5通过第二离合器c2的操作而连接到第七轴tm7、第八轴tm8通过第五离合器c5的操作连接到第九轴tm9的状态下，将输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，第六轴tm6连续运行为固定元件，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现第三前进挡位d3，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第一离合器c1、第二离合器c2和第一制动器b1在第四前进挡位d4处操作。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作连接到第七轴tm7、第五轴tm5通过第二离合器c2的操作连接到第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，第六轴tm6连续运行为固定元件，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现第四前进挡位d4，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第一离合器c1、第二离合器c2和第五离合器c5在第五前进挡位d5处操作。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作连接到第七轴tm7、第五轴tm5通过第二离合器c2的操作连接到第七轴tm7、并且第八轴tm8通过第五离合器c5的操作而连接到第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，第六轴tm6连续运行为固定元件。因此，通过轴的协作而实现第五前进挡位d5，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第一离合器c1、第二离合器c2和第三离合器c3在第六前进挡位d6处操作。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作连接到第七轴tm7、第五轴tm5通过第二离合器c2的操作连接到第七轴tm7、并且第一轴tm1通过第三离合器c3的操作连接到第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

在这种情况下，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pg4一体旋转，并且第六轴tm6运行为固定元件。因此，实现了第六前进挡位d6。在第六前进挡位d6处，输出与输入轴is的旋转速度相同的旋转速度。

第二离合器c2、第三离合器c3及第五离合器c5在第七前进挡位d7处操作。

在第五轴tm5通过第二离合器c2的操作连接到第七轴tm7、第一轴tm1通过第三离合器c3的操作连接到第五轴tm5、并且第八轴tm8通过第五离合器c5的操作连接到第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，第六轴tm6连续运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现第七前进挡位d7，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第一离合器c1、第三离合器c3及第五离合器c5在第八前进挡位d8处操作。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作连接到第七轴tm7、第一轴tm1通过第三离合器c3的操作连接到第五轴tm5、并且第八轴tm8通过第五离合器c5的操作连接到第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，第六轴tm6连续运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现第八前进挡位d8，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第三离合器c3、第四离合器c4及第五离合器c5在第九前进挡位d9处操作。

在第一轴tm1通过第三离合器c3的操作连接到第五轴tm5、第五轴tm5通过第四离合器c4的操作连接到第九轴tm9、并且第八轴tm8通过第五离合器c5的操作连接到第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，第六轴tm6连续运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现第九前进挡位d9，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第一离合器c1、第四离合器c4和第五离合器c5在第十前进挡位d10处操作。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作连接到第七轴tm7、第五轴tm5通过第四离合器c4的操作连接到第九轴tm9、并且第八轴tm8通过第五离合器c5的操作连接到第九轴tm9的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，第六轴tm6连续运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现第十前进挡位d10，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

第一离合器c1、第三离合器c3以及第一制动器b1在倒车挡位rev处进行操作。

在第四轴tm4通过第一离合器c1的操作连接到第七轴tm7、第一轴tm1通过第三离合器c3的操作连接到第五轴tm5的状态下，输入轴is的扭矩输入至第七轴tm7。

此外，第六轴tm6连续运行为固定元件，第一轴tm1通过第一制动器b1的操作而运行为固定元件。因此，通过各轴的协作而实现倒车挡位rev，并且经由连接到第二轴tm2的输出轴os而将经改变的扭矩输出。

通过控制四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4、五个离合器c1、c2、c3、c4和c5以及一个制动器b1，根据本发明的各个实施方案的行星齿轮系可以实现十个前进挡位和一个倒车挡位。

由于可以通过多挡位来实现适合于发动机转速的挡位，并且可以使用低发动机转速处的驱动点，因此可以改善行驶静音性。

此外，可以通过实现多挡位而提高发动机驱动效率，并且可以改进动力传递性能和燃料效率。

尽管已经结合目前被认为是实用的示例性实施方案来描述本发明，应该理解本发明不限于公开的实施方案，而是相反地，旨在涵盖包括在本发明的精神和范围内的各种变化和等同布置。