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日提交的韩国专利申请第10-2016-0117354号的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用纳入本文。

本发明涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体而言，本发明涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系。

背景技术：

本节的叙述仅提供关于本发明的背景信息，而不构成现有技术。

概括而言，已经研发了实现更多挡位的自动变速器，以增强燃料经济性并提高可驾驶性。近期，油价的上涨触发了改善车辆燃料消耗的激烈竞争。

因此，已经进行了很多通过减小发动机尺寸来降低重量并增强燃料经济性的研究，以及通过自动变速器的多个挡位来确保可驾驶性和燃料经济性的研究。

然而，在自动变速器中，随着挡位数量的增加，内部零件(尤其是行星齿轮组)的数量也增加，导致变速器长度增加。因此，可安装性、成本、重量、变速器效率等仍可能恶化。

因此，为了通过多挡位来提升燃料经济性增强效果，可以以少量的零件实现最大的效率的行星齿轮系的研发是重要的。

在此方面，近年来，趋向于实施8速自动变速器，而且还已经积极地进行了对于能够实施更多挡位的行星齿轮系的研究和研发。

然而，常规的八速自动变速器一般包括三个至四个行星齿轮组以及五个至七个控制元件(摩擦元件)。在该情况下，因为自动变速器的长度增加，所以可安装性可能变差。

近期，一个行星齿轮组设置在另一个行星齿轮组上，但是应用平行的行星齿轮组的自动变速器的结构仍非常受限。

另一方面，使用了爪式离合器代替湿式控制元件。然而，换挡感觉可能恶化。

公开于该背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本公开背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国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，其具有的益处在于，通过实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位，改进了动力传输性能和燃料经济性。

本发明还提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有的益处进一步在于，通过使用位于发动机的低转速区域的工作点，提高了车辆的安静驾驶性。

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，其配置为接收发动机的扭矩；输出轴，其配置为输出扭矩；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，其直接连接至第一旋转元件、第九旋转元件以及第十旋转元件；第二轴，其直接连接至第二旋转元件、第五旋转元件以及输入轴；第三轴，其直接连接至第三旋转元件；第四轴，其直接连接至第四旋转元件；第五轴，其直接连接至第六旋转元件和第八旋转元件，并且配置为选择性地连接至第一轴；第六轴，其直接连接至第七旋转元件，并且配置为选择性地连接至第四轴；第七轴，其直接连接至第十一旋转元件，并且配置为选择性地连接至第三轴、所述第七轴连接至输出轴；以及第八轴，其直接连接至第十二旋转元件，并且配置为选择性地连接至第五轴。

第四轴和第八轴的每一个都可以选择性地连接至变速器壳体。

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是第一太阳轮、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可以分别是第二太阳轮、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可以分别是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈，并且第四行星齿轮组中的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可以分别是第四太阳轮、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起按第一行星齿轮组、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设置。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其配置为选择性地连接第三轴和第七轴；第二离合器，其配置为选择性地连接第一轴和第五轴；第三离合器，其配置为选择性地连接第四轴和第六轴；第四离合器，其配置为选择性地连接第五轴和第八轴；第一制动器，其配置为选择性地连接第四轴和变速器壳体；以及第二制动器，其配置为选择性地连接第八轴和变速器壳体。

根据本发明的另一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，其配置为接收发动机的扭矩；输出轴，其配置为输出扭矩；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。具体而言，输入轴连接至第二旋转元件，输出轴连接至第十一旋转元件，第一旋转元件连接至第九旋转元件和第十旋转元件，第二旋转元件连接至第五旋转元件，第六旋转元件连接至第八旋转元件，第一旋转元件配置为选择性地连接至第六旋转元件，第三旋转元件配置为选择性地连接至第十一旋转元件，第四旋转元件配置为选择性地连接至第七旋转元件，并且第八旋转元件配置为选择性地连接至第十二旋转元件。

第四旋转元件和第十二旋转元件的每一个都可以配置为选择性地连接至变速器壳体。

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是第一太阳轮、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可以分别是第二太阳轮、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可以分别是第三太阳轮、第三行星架和第三内齿圈，并且第四行星齿轮组中的第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件可以分别是第四太阳轮、第四行星架和第四内齿圈。

第一、第二、第三和第四行星齿轮组可以从发动机起按第一行星齿轮组、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设置。

该行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，其配置为选择性地连接第三旋转元件和第十一旋转元件；第二离合器，其配置为选择性地连接第一旋转元件和第六旋转元件；第三离合器，其配置为选择性地连接第四旋转元件和第七旋转元件；第四离合器，其配置为选择性地连接第八旋转元件和第十二旋转元件；第一制动器，其配置为选择性地连接第四旋转元件和变速器壳体；以及第二制动器，其配置为选择性地连接第十二旋转元件和变速器壳体。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系通过对作为简单的行星齿轮组的四个行星齿轮组与六个控制元件进行组合可以实现十个前进挡位和一个倒车挡位。

另外，该行星齿轮系由于自动变速器的多挡位而可以实现适合于发动机转速的挡位。具体而言，通过使用位于发动机的低转速区域的工作点，可以提高车辆的安静驾驶性。

另外，该行星齿轮系可以提高发动机的驱动效率，并且可以改善动力传输性能和燃料消耗。

实用性的其他方面将通过本文提供的描述而变得明显。应当理解，说明书和特定的示例仅是出于示意性目的，而无意限制本发明的范围。

附图说明

为了正确理解本发明，现在将参考所附附图来通过示例的方式描述本发明的各个形式，在附图中：

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的每个挡位处的控制元件的操作表。

本文中描述的附图仅为说明的目的，并且并不意图以任何方式限制本公开的范围。

附图标记

b1、b2：第一制动器、第二制动器

c1、c2、c3、c4：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器

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、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、第四太阳轮

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

r1、r2、r3、r4：第一内齿圈、第二内齿圈、第三内齿圈、第四内齿圈

is：输入轴os：输出轴

tm1、tm2、tm3、tm4、tm5、tm6、tm7、tm8：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴、第七轴、第八轴

具体实施方式

下面描述的性质仅是示例性的，而无意限制本发明、应用或使用。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记指示相似的或相应的部件和特征。

下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

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，行星齿轮系包括设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；连接至第一行星齿轮组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的旋转元件中的至少一个的八个旋转轴tm1至tm8；作为控制元件的四个离合器c1至c4以及两个制动器b1和b2；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的协作而改变，并且改变了的扭矩经由输出轴os而输出。

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，并且来自发动机的曲轴的扭矩在通过扭矩变换器而变换扭矩之后输入到输入轴is。

输出轴os为输出构件，并且与输入轴is平行设置，并且输出轴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，第一内齿圈r1与第一小齿轮p1内啮。

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，第二内齿圈r2与第二小齿轮p2内啮。

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，第三内齿圈r3与第三小齿轮p3内啮。

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，第四内齿圈r4与第四小齿轮p4内啮。

第一旋转元件n1、第九旋转元件n9和第十旋转元件n10彼此直接连接，第二旋转元件n2直接连接至第五旋转元件n5，第六旋转元件n6直接连接至第八旋转元件n8，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包括八个轴tm1至tm8。

将更具体地描述八个轴tm1至tm8。

八个轴tm1至tm8可以是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件之中的多个旋转元件彼此直接连接的旋转构件，或者是直接连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任意一个旋转元件并且随该任意一个旋转元件旋转以传递扭矩的旋转构件，或者可以是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任意一个旋转元件选择性地连接或直接连接至变速器壳体h以便固定该任意一个旋转元件的的固定构件。

第一轴tm1直接连接至第一旋转元件n1(例如，第一太阳轮s1)、第九旋转元件n9(例如，第三内齿圈r3)以及第十旋转元件n10(例如，第四太阳轮s4)。

第二轴tm1直接连接至第二旋转元件n2(例如，第一行星架pc1)和第五旋转元件n5(例如，第二行星架pc2)，并且直接连接至输入轴is。

第三轴tm3直接连接至第三旋转元件n3(例如，第一内齿圈r1)。

第四轴tm4直接连接至第四旋转元件n4(例如，第二太阳轮s2)，并且选择性地连接至变速器壳体h，从而作为选择性固定元件工作。

第五轴tm5直接连接至第六旋转元件n6(例如，第二内齿圈r2)和第八旋转元件n8(例如，第三行星架pc3)，并且选择性地连接至第一轴tm1。

第六轴tm6直接连接至第七旋转元件n7(例如，第三太阳轮s3)，并且选择性地连接至第四轴tm4。

第七轴tm7直接连接至第十一旋转元件n11(例如，第四行星架pc4)，选择性地连接至第三轴tm3，并且直接连接至输出轴os。

第八轴tm8直接连接至第十二旋转元件n12(例如，第四内齿圈r4)，选择性地连接至第五轴tm5，并且选择性地连接至变速器壳体h，从而作为选择性固定元件工作。

另外，四个离合器c1、c2、c3和c4设置在八个轴tm1至tm8以及输入轴is和输出轴os中的任意两个轴彼此选择性地连接的部分。

另外，两个制动器b1和b2设置在八个轴tm1至tm8中的任意一个轴选择性地连接至变速器壳体h的部分。

将详细描述四个离合器c1至c4以及两个制动器b1和b2的布置。

第一离合器c1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。

第二离合器c2设置在第一轴tm1与第五轴tm5之间，并且选择性地连接第一轴tm1和第五轴tm5。

第三离合器c3设置在第四轴tm4与第六轴tm6之间，并且选择性地连接第四轴tm4和第六轴tm6。

第四离合器c4设置在第五轴tm5与第八轴tm8之间，并且选择性地连接第五轴tm5和第八轴tm8。

第一制动器b1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。

第二制动器b2设置在第八轴tm8与变速器壳体h之间，并且选择性地连接第八轴tm8和变速器壳体h。

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和第二制动器b2的控制元件可以是通过液压操作的摩擦接合单元。具体而言，控制元件可以是但不限于湿式多片摩擦元件。然而，控制元件也可以是通过电信号操作的接合单元，例如爪式离合器、电离合器、磁粉离合器等。

图2是根据本发明的示例性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表。

如图2所示，在行星齿轮系中，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和第二制动器b2之中的三个控制元件。

在第一前进挡位d1，第二离合器c2、第三离合器c3以及第二制动器b2同时工作。

在第一轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5并且第四轴tm4通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

另外，第八轴tm8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的扭矩切换至第一前进挡位，并且第一前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第二前进挡位d2，第二离合器c2、第一制动器b1以及第二制动器b2同时工作。

在第一轴tm1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。

另外，第四轴tm4和第八轴tm8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的扭矩切换至第二前进挡位，并且第二前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第三前进挡位d3，第三离合器c3、第一制动器b1以及第二制动器b2同时工作。

在第四轴tm4通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

另外，第四轴tm4和第八轴tm8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的扭矩切换至第三前进挡位，并且第三前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第四前进挡位d4，第一离合器c1、第三离合器c3以及第二制动器b2同时工作。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7并且第四轴tm4通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

另外，第八轴tm8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的扭矩切换至第四前进挡位，并且第四前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第五前进挡位d5，第一离合器c1、第三离合器c3以及第一制动器b1同时工作。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7并且第四轴tm4通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6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的扭矩切换至第五前进挡位，并且第五前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第六前进挡位d6，第一离合器c1、第二离合器c2以及第一制动器b1同时工作。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7并且第一轴tm1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。

另外，第四轴tm4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的扭矩切换至第六前进挡位，并且第六前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第七前进挡位d7，第一离合器c1、第二离合器c2以及第四离合器c4同时工作。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7，第一轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5并且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

此时，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变成锁定状态。因此，输入轴is的扭矩切换至第七前进挡位，并且第七前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。在第七前进挡位，输出的是与输入轴is的转速相同的转速。

在第八前进挡位d8，第一离合器c1、第四离合器c4以及第一制动器b1同时工作。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7并且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8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挡位，并且第八前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第九前进挡位d9，第二离合器c2、第四离合器c4以及第一制动器b1同时工作。

在第一轴tm1通过第二离合器c2的操作而连接至第五轴tm5并且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8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挡位，并且第九前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在第十前进挡位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。

在第四轴tm4通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6并且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8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挡位，并且第十前进挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出。

在倒车挡位rev，第三离合器c3、第四离合器c4以及第二制动器b2同时工作。

在第四轴tm4通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6并且第五轴tm5通过第四离合器c4的操作而连接至第八轴tm8的状态下，输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。

另外，第八轴tm8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的扭矩切换至倒车挡位，并且倒车挡位经由连接至第七轴tm7的输出轴os输出作为反向转速。

根据本发明的示例性实施方案的行星齿轮系通过组合四个行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4以及四个离合器c1、c2、c3和c4与两个制动器b1和b2，可以实现至少十个前进挡位和一个倒车挡位。

另外，根据本发明的行星齿轮系可以根据发动机的转速实现适当的挡位。具体而言，通过使用位于发动机的低转速区域的工作点，可以提高车辆的安静驾驶性。

另外，该行星齿轮系可以提高发动机的驱动效率，并且可以改善动力传输性能和燃料消耗。

尽管已经结合目前被认为是实用的示例性实施方案描述了本发明，但是应该理解本发明不限于公开的实施方案，而是相反地，本发明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。