用于车辆的自动变速器的行星齿轮系的制作方法

相关申请的交叉引证

本申请要求于2016年3月9日提交的韩国专利申请第10-2016-0028482号的优先权及权益，其全部内容通过引证结合于此。

本公开涉及一种用于车辆的自动变速器。更具体地，本公开涉及一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系。

背景技术：

这部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可不构成现有技术。

通常，已经开发出实现更多速度级的自动变速器，以增强燃料经济性并优化可驾驶性。

优选地，这种实现更多速度级的自动变速器根据发动机的小型化来使动力性能和驱动效率最大化。具体地，我们已经发现：具有优异的线性级比(stepratio)的高效多速变速器可用作与可驾驶性(诸如，换挡之前和之后的加速度以及节律性(rhythmical)发动机速度)紧密相关的指数，以便确保在自动变速器领域中的竞争性。

然而，在自动变速器中，随着速度级的数量增加，内部部件的数量也增加，并且因此，可安装性、成本、重量、变速器效率等可能仍然劣化。

因此，可利用少量部件实现最大效率的行星齿轮系的开发可通过多个速度增加燃料效率增强效果。

在这一方面，近年来，趋于执行8速自动变速器，并且也已经积极进行了能够执行更多速度级的行星齿轮系的研究和开发。

然而，由于传统的8速自动变速器具有6.5-7.5的齿轮比范围(齿轮比范围是用于确保线性级比的重要因数)，所以动力性能和燃料经济性的改进可能不是非常良好。

此外，如果8速自动变速器具有大于9.0的齿轮比范围，则难以确保线性级比。因此，发动机的驱动效率和车辆的可驾驶性可劣化。

从本文提供的描述中，其他领域的适用性将变得显而易见。应理解，描述和具体实例旨在仅用于说明目的，而并非旨在限制本公开的范围。

技术实现要素：

本公开致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系具有的优势为，通过实现至少十个前进速度级和一个倒退速度级并加宽齿轮比范围以及确保线性级比，来改进动力传输性能和燃料经济性。

本公开的一个实施方式提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系具有的优势为，当车辆以高速度级行进时，通过避免在停止状态向行星架施加载荷来维持小齿轮轴的耐用性。

根据本公开的实施方式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括：输入轴，接收发动机的扭矩；输出轴，输出扭矩；第一行星齿轮组，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，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，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，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，将第一旋转元件与第五旋转元件连接并且直接连接至输入轴；第二轴，将第二旋转元件与第六旋转元件连接；第三轴，将第三旋转元件与第十旋转元件连接；第四轴，连接至第四旋转元件；第五轴，将第七旋转元件与第十二旋转元件连接；第六轴，连接至第八旋转元件；以及第七轴，连接至第九旋转元件并且选择性地连接至第一轴、第二轴或第三轴。

第四轴、第五轴和第六轴可选择性地连接至变速器壳体，并且

行星齿轮系还可包括第八轴，该第八轴连接至第十一旋转元件、直接连接至输出轴，并且在第六轴与变速器壳体断开连接时选择性地连接至第六轴。

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可分别是第一恒星齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，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分别是第二恒星齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，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分别是第三恒星齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，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可分别是第四恒星齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

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从发动机以第二行星齿轮组、第一行星齿轮组、第四行星齿轮组和第三行星齿轮组的顺序布置。

行星齿轮系还可包括：第一离合器，将第六轴与第八轴选择性地连接；第二离合器，将第一轴与第七轴选择性地连接；第三离合器，将第二轴与第七轴选择性地连接；第四离合器，将第三轴与第七轴选择性地连接；第一制动器，将第五轴与变速器壳体选择性地连接；第二制动器，将第四轴 与变速器壳体选择性地连接；以及第三制动器，将第六轴与变速器壳体选择性地连接。

根据本公开的另一实施方式的用于车辆的自动变速器的行星齿轮系可包括：输入轴，接收发动机的扭矩；输出轴，输出扭矩；第一行星齿轮组，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，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，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，包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件，其中，输入轴直接连接至第一旋转元件，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五旋转元件，第二旋转元件直接连接至第六旋转元件，第三旋转元件直接连接至第十旋转元件，第四旋转元件直接连接至变速器壳体，第七旋转元件直接连接至第十二旋转元件并且选择性地连接至变速器壳体，并且第八旋转元件选择性地连接至变速器壳体。

在第八旋转元件与变速器壳体断开连接的状态下，该第八旋转元件可选择性地连接至第十一旋转元件，并且第九旋转元件可选择性地连接至第一旋转元件、第二旋转元件或第三旋转元件。

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分别是第一恒星齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，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分别是第二恒星齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，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分别是第三恒星齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，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可分别是第四恒星齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

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从发动机以第二行星齿轮组、第一行星齿轮组、第四行星齿轮组和第三行星齿轮组的顺序布置。

行星齿轮系还可包括：第一离合器，将第八旋转元件与第十一旋转元件选择性地连接；第二离合器，将第五旋转元件与第九旋转元件选择性地连接；第三离合器，将第二旋转元件与第九旋转元件选择性地连接；第四离合器，将第三旋转元件与第九旋转元件选择性地连接；第一制动器，将第七旋转元件与变速器壳体选择性地连接；第二制动器，将第四旋转元件与变速器壳体选择性地连接；以及第三制动器，将第八旋转元件与变速器壳体选择性地连接。

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结合，本公开的实施方式可实现至少十个前进速度级和一个倒退速度级。

此外，由于确保齿轮比范围大于10.0，所以可使发动机的驱动效率最大化。

此外，因为由于多个速度级可确保线性级比，所以可改进可驾驶性，诸如，换挡之前和之后的加速度、节律性发动机速度等。

此外，当车辆以高前进速度级行进时，由于顺滑的润滑作用，通过避免在停止状态向行星架施加载荷来维持与小齿轮连接的小齿轮轴的耐用性。

附图说明

为了可充分理解本公开，现将参考附图以实例的方式描述本公开的各种方式，附图中：

图1是根据本公开的实施方式的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本公开的实施方式的行星齿轮系中的每个速度级的控制元件的操作图。

本文描述的附图仅用于说明性目的，并非旨在以任何方式限制本公开的范围。

<符号说明>

b1、b2、b3：第一制动器、第二制动器以及第三制动器

c1、c2、c3、c4：第一离合器、第二离合器、第三离合器以及第四离合器

pg1、pg2、pg3、pg4：第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组以及第四行星齿轮组

s1、s2、s3、s4：第一恒星齿轮、第二恒星齿轮、第三恒星齿轮以及第四恒星齿轮

pc1、pc2、pc3、pc4:第一行星架、第二行星架、第三行星架以及第四行星架

r1、r2、r3、r4：第一环形齿轮、第二环形齿轮、第三环形齿轮以及第四环形齿轮

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、第七轴以及第八轴

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并非旨在限制本公开、应用或用途。应理解，在整个附图中，相应的参考标号指代相同或相应的部件和特征。

在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施方式。

然而，为了清楚地描述本公开的实施方式，省略了与该描述不相关的部分，并且在整个说明书中，相同的参考标号表示相同或相似的构件。

在以下描述中，将部件名称分为第一、第二等是为了区分名称，这是因为部件的名称彼此相同，并且其顺序不被特别地限制。如本文使用的，“连接”及其变体包括用于传输诸如扭矩的力的连接，例如，第一部件连接至第二部件以用于与其一起旋转，或者第一部件连接至第二部件以用于部件的固定，例如，制动或抵抗移动。

图1是根据本公开的实施方式的行星齿轮系的示意图。

参考图1，根据本公开的第一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，其布置在相同轴线上；输入轴is；输出轴os；八个轴tm1至tm8，其连接至第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的旋转元件中的至少一个；四个离合器c1至c4以及三个制动器b1至b3，其为控制元件；以及变速器壳体h。

通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的协作改变从输入轴is输入的扭矩，并且通过输出轴os输出改变的扭矩。

本文中，行星齿轮组从发动机以第二、第一、第四和第三行星齿轮组pg2、pg1、pg4和pg3的顺序布置。

输入轴is是输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩通过扭矩变换器进行扭矩变换以输入至输入轴is。

输出轴os是输出构件，其布置为与输入轴is平行，并且通过差动装置(differentialapparatus)向驱动轮传输驱动扭矩。

第一行星齿轮组pg1是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第一恒星齿轮s1；第一行星架pc1，该第一行星架可旋转地支撑与第一恒星齿轮s1外啮合的第一小齿轮p1；以及第一环形齿轮r1，该第一环形齿轮与第一小齿轮p1内啮合，该第一恒星齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮分别作为第一、第二和第三旋转元件n1、n2和n3。

第二行星齿轮组pg2是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第二恒星齿轮s2；第二行星架pc2，该第二行星架可旋转地支撑与第二恒星齿轮s2外啮合的第二小齿轮p2；以及第二环形齿轮r2，该第二环形齿轮与第二小齿轮p2内啮合，并且该第二恒星齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮分别作为第四、第五和第六旋转元件n4、n5和n6。

第三行星齿轮组pg3是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第三恒星齿轮s3；第三行星架pc3，该第三行星架可旋转地支撑与第三恒星齿轮s3外啮合的第三小齿轮p3；以及第三环形齿轮r3，该第三环形齿轮与第三小齿轮p3内啮合，并且该第三恒星齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮分别作为第七、第八和第九旋转元件n7、n8和n9。

第四行星齿轮组pg4是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括：第四恒星齿轮s4；第四行星架pc4，该第四行星架可旋转地支撑与第四恒星齿轮s4外啮合的第四小齿轮p4；以及第四环形齿轮r4，该第四环形齿轮与第四小齿轮p4内啮合，并且该第四恒星齿轮、第四行星架以及第四环形齿轮分别作为第十、第十一和第十二旋转元件n10、n11和n12。

通过八个轴tm1至tm8之中的四个轴，使第一旋转元件n1直接连接至第五旋转元件n5，第二旋转元件n2直接连接至第六旋转元件n6，第三旋转元件n3直接连接至第十旋转元件n10，并且第七旋转元件n7直接连接至第十二旋转元件n12。

将进一步详细描述八个轴tm1至tm8。

八个轴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，并且该八个轴是直接连接至行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任一个旋转元件(或多个旋转元件)的旋转构件并且与任一个旋转元件一起旋转以传输扭矩，或者该八个轴是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任一个旋转元件直接连接至变速器壳体h以固定任一个旋转元件的固定元件。

第一轴tm1将第一旋转元件n1(第一恒星齿轮s1)与第五旋转元件n5(第二行星架pc2)直接连接，并直接连接至输入轴is。

第二轴tm2将第二旋转元件n2(第一行星架pc1)与第六旋转元件n6(第二环形齿轮r2)直接连接。

第三轴tm3将第三旋转元件n3(第一环形齿轮r1)与第十旋转元件n10(第四恒星齿轮s4)直接连接。

第四轴tm4连接至第四旋转元件n4(第二恒星齿轮s2)，并且选择性地连接至变速器壳体h。

第五轴tm5将第七旋转元件n7(第三恒星齿轮s3)与第十二旋转元件n12(第四环形齿轮r4)直接连接，并选择性地连接至变速器壳体h。

第六轴tm6连接至第八旋转元件n8(第三行星架pc3)，并选择性地连接至变速器壳体h。

第七轴tm7连接至第九旋转元件n9(第三环形齿轮r3)，并选择性地连接至第一、第二或第三轴tm1、tm2或tm3。

第八轴tm8连接至与第六轴tm6选择性地连接的第十一旋转元件n11(第四行星架pc4)，并直接连接至输出轴os。

此外，四个离合器c1、c2、c3和c4布置在包括输入轴is和输出轴os的八个轴tm1至tm8之中的任两个轴选择性地彼此连接的部分处。

此外，三个制动器b1、b2和b3布置在八个轴tm1至tm8之中的任一个轴选择性地连接至变速器壳体h的部分处。

详细描述四个离合器c1至c4和三个制动器b1至b3的布置。

第一离合器c1布置在第六轴tm6与第八轴tm8之间，并选择性地将第六轴tm6与第八轴tm8连接。

第二离合器c2布置在第一轴tm1与第七轴tm7之间，并选择性地将第一轴tm1与第七轴tm7连接。

第三离合器c3布置在第二轴tm2与第七轴tm7之间，并选择性地将第二轴tm2与第七轴tm7连接。

第四离合器c4布置在第三轴tm3与第七轴tm7之间，并选择性地将第三轴tm3与第七轴tm7连接。

第一制动器b1布置在第五轴tm5与变速器壳体h之间，并选择性地将第五轴tm5与变速器壳体h连接。

第二制动器b2布置在第四轴tm4与变速器壳体h之间，并选择性地将第四轴tm4与变速器壳体h连接。

第三制动器b3布置在第六轴tm6与变速器壳体h之间，并选择性地将第六轴tm6与变速器壳体h连接。

包括第一、第二、第三和第四离合器c1、c2、c3和c4以及第一、第二和第三制动器b1、b2和b3的控制元件可以是通过液压操作的湿式多板摩擦构件，尽管也可采用其他类型的离合器或制动器。

图2是根据本公开的实施方式的行星齿轮系中的每个速度级的控制元件的操作图。

参考图2，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、第二和第三制动器b1、b2和b3中的三个控制元件在根据本公开的实施方式的行星齿轮系中以每个速度级操作。本公开的实施方式可实现一个倒退速度级和十个前进速度级。

第一制动器b1以及第二和第四离合器c2和c4以第一前进速度级d1被同时操作。

在通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1连接至第七轴tm7并且通过第四离合器c4的操作将第三轴tm3连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第一制动器b1的操作，第五轴tm5作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第一前进速度级，并且第一前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第一制动器b1以及第二和第三离合器c2和c3以第二前进速度级d2被同时操作。

在通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1连接至第七轴tm7并且通过第三离合器c3的操作将第二轴tm2连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩被输入至第一轴tm1。此外，通过第一制动器b1的操作，第五轴tm5作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第二前进速度级，并且第二前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第一和第二制动器b1和b2以及第二离合器c2以第三前进速度级d3被同时操作。

在通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第一和第二制动器b1和b2的操作，第五轴tm5和第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第三前进速度级，并且第三前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第一制动器b1以及第一和第二离合器c1和c2以第四前进速度级d4被同时操作。

在通过第一离合器c1的操作将第六轴tm6连接至第八轴tm8并且通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第一制动器b1的操作，第五轴tm5作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第四前进速度级，并且第四前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第二制动器b2以及第一和第二离合器c1和c2以第五前进速度级d5被同时操作。

在通过第一离合器c1的操作将第六轴tm6连接至第八轴tm8并且通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第五前进速度级，并且第五前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第一、第二和第三离合器c1、c2和c3以第六前进速度级d6被同时操作。

因为通过第一离合器c1的操作将第六轴tm6连接至第八轴tm8、通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1连接至第七轴tm7，并且通过第三离合器c3的操作将第二轴tm2连接至第七轴tm7，所以所有行星齿轮组变为锁止状态。在这个状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1，并且第六前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。以第六前进速度级输出与输入轴is的转速相同的转速。

第二制动器b2以及第一和第三离合器c1和c3以第七前进速度级d7被同时操作。

在通过第一离合器c1的操作将第六轴tm6连接至第八轴tm8并且通过第三离合器c3的操作将第二轴tm2连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第七前进速度级，并且第七前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第二制动器b2以及第一和第四离合器c1和c4以第八前进速度级d8被同时操作

在通过第一离合器c1的操作将第六轴tm6连接至第八轴tm8并且通过第四离合器c4的操作将第三轴tm3连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第八前进速度级，并且第八前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第二制动器b2以及第三和第四离合器c3和c4以第九前进速度级d9被同时操作。

在通过第三离合器c3的操作将第二轴tm2连接至第七轴tm7并且通过第四离合器c4的操作将第三轴tm3连接至第七轴tm7的状态下， 输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第九前进速度级，并且第九前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第二制动器b2以及第二和第四离合器c2和c4以第十前进速度级d10被同时操作。

在通过第二离合器c2的操作将第一轴tm1连接至第七轴tm7并且通过第四离合器c4的操作将第三轴tm3连接至第七轴tm7的状态下，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第二制动器b2的操作，第四轴tm4作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为第十前进速度级，并且第十前进速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

第一和第三制动器b1和b3以及第三离合器c3以倒退速度级rev被同时操作。

在通过第三离合器c3的操作将第二轴tm2连接至第七轴tm7的状态中，输入轴is的扭矩输入至第一轴tm1。此外，通过第一和第三制动器b1和b3的操作，第五轴tm5和第六轴tm6作为固定元件操作。因此，输入轴is的扭矩变换为倒退速度级，并且倒退速度级被输出至与第八轴tm8连接的输出轴os。

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结合，根据本公开的实施方式的行星齿轮系可实现至少十个前进速度级和一个倒退速度级。

此外，由于确保了大于10.0的齿轮比范围，所以可使发动机的驱动效率最大化。

此外，因为由于多个速度级可确保线性级比，所以可改进可驾驶性(诸如，换挡之前和之后的加速度、节律性发动机速度等)。

此外，当车辆以高前进速度级(高于或等于第七前进速度级)行进时，由于顺滑的润滑作用，通过避免在停止状态向行星架施加载荷来维持与小齿轮连接的小齿轮轴的耐用性。

尽管已经结合目前认为实际的实施方式来描述本公开，但应当理解，本发明并不局限于所公开的实施方式，相反，而是旨在覆盖包括在所附权利要求的实质和范围内的各种变型和等效布置。本公开的描述实质上仅是示例性的，并且因此，不背离本公开的实质的变型旨在包括在本公开的范围内。这样的变型不被认为是背离本公开的精神和范围。