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3月9日提交的韩国专利申请第10-2016-0028481号的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用结合于此。

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：

本节的描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优化可驾驶性。

这样的实现更多挡位的自动变速器优选为根据发动机的尺寸缩减而最大化动力性能和驱动效率。具体而言，我们已经发现，具有优异的线性级比的高效多速变速器可以用作与可驾驶性(例如换挡前后的加速度以及节律性的发动机转速)紧密相关的指标，从而确保在自动变速器领域中的竞争性。

然而，在自动变速器中，随着挡位数量的增加，内部零件的数量也增加，从而使可安装性、成本、重量、变速效率等仍可能会下降。

因此，可以利用少量零件来实现最大效率的行星齿轮系的研发可以增强通过多挡位来提升燃料效率的效果。

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

然而，因为常规的8速自动变速器的传动比跨度为6.5-7.5(传动比跨度是确保级比线性度的重要因素)，所以动力性能和燃料经济性的提高可能并不好。

另外，如果8速自动变速器的传动比跨度大于9.0，则难以确保换挡比的线性度。因此，发动机的驱动效率和车辆的可驾驶性可能会下降。

实用性的其他方面将通过本文提供的描述而变得清楚。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。

技术实现要素：

本发明致力于提供一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其益处在于：通过实现至少十一个前进挡位和一个倒车挡位并且拓宽传动比跨度而提高了动力传输性能和燃料经济性，并且确保了换挡比的线性度。

根据本发明的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，其将第一旋转元件、第五旋转元件、第九旋转元件以及第十旋转元件彼此连接；第二轴，其连接至第二旋转元件，并且直接连接至输入轴；第三轴，其将第三旋转元件与第四旋转元件连接；第四轴，其连接至第六旋转元件；第五轴，其连接至第七旋转元件，并且选择性地连接至输入轴；第六轴，其连接至第八旋转元件，并且选择性地连接至第二轴；第七轴，其连接至第十一旋转元件；以及第八轴，其连接至第十二旋转元件。

第五轴可以在与输入轴断开的情况下选择性地连接至变速器壳体，第六轴可以选择性地连接至第四轴，并且可以在与第二轴断开的情况下选择性地连接至变速器壳体，第七轴可以选择性地连接至第三轴，并且可以直接连接至输出轴，并且第八轴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分别可以是第一太阳轮、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分别可以是第二太阳轮、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分别可以是第三太阳轮、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分别可以是第四太阳轮、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从发动机可以按照第三行星齿轮组、第一行星齿轮组、第二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，其将第三轴与第七轴选择性地连接；第二离合器，其将输入轴与第五轴选择性地连接；第三离合器，其将第二轴与第六轴选择性地连接；第四离合器，其将第四轴与第六轴选择性地连接；第一制动器，其将第五轴与变速器壳体选择性地连接；第二制动器，其将第六轴与变速器壳体选择性地连接；以及第三制动器，其将第八轴与变速器壳体选择性地连接。

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，其接收发动机的扭矩；输出轴，其输出扭矩；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，其中，输入轴直接连接至第二旋转元件，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、第九旋转元件以及第十旋转元件，第三旋转元件直接连接至第四旋转元件，第七旋转元件选择性地连接至变速器壳体，第八旋转元件选择性地连接至变速器壳体，并且第十二旋转元件选择性地连接至变速器壳体。

第三旋转元件可以选择性地连接至输出轴，第六旋转元件可以选择性地连接至第八旋转元件，第七旋转元件可以在与变速器壳体断开的情况下选择性地连接至输入轴，并且第八旋转元件可以在与变速器壳体断开的情况下选择性地连接至第二旋转元件。

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分别可以是第一太阳轮、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分别可以是第二太阳轮、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分别可以是第三太阳轮、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分别可以是第四太阳轮、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从发动机可以按照第三行星齿轮组、第一行星齿轮组、第二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，其将第四旋转元件与输出轴选择性地连接；第二离合器，其将第七旋转元件与输入轴选择性地连接；第三离合器，其将第二旋转元件与第八旋转元件选择性地连接；第四离合器，其将第六旋转元件与第八旋转元件选择性地连接，第一制动器，其将第七旋转元件与变速器壳体选择性地连接；第二制动器，其将第八旋转元件与变速器壳体选择性地连接；以及第三制动器，其将第十二旋转元件与变速器壳体选择性地连接。

本发明的实施方案可以通过对作为简单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十一个前进挡位和一个倒车挡位。

另外，因为确保了传动比跨度大于11.5，发动机的驱动效率可以得到最大化。另外，因为确保了换挡比的线性度，所以诸如换挡前后的加速性能、发动机转速节律感等的驾驶性可以得到改善。

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是根据本发明的实施方案的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本发明的实施方案的行星齿轮系中的控制元件在每个挡位的操作图表。

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、b3：第一制动器、第二制动器、第三制动器

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。在本文中使用的，“连接”及其变化形式包括用于传递诸如扭矩的力的连接，例如，第一零件连接至第二零件以随其旋转，或者第一零件连接至第二零件以固定零件，例如制动或阻止移动。

图1是根据本发明的实施方案的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本发明的第一实施方案的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轴tm1至tm8；对元件进行控制的四个离合器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的协作而改变，并经由输出轴os而输出经改变的扭矩。

这里，行星齿轮组从发动机开始按照第三行星齿轮组pg3、第一行星齿轮组pg1、第二行星齿轮组pg2和第四行星齿轮组pg4的顺序进行设置。

输入轴is为输入构件，并且来自发动机的曲轴的扭矩经由扭矩变换器而进行了扭矩变换，以被输入到输入轴is。

输出轴os为输出构件，其与输入轴is平行设置，并且经由差速器而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。

通过八个轴tm1至tm8中的两个轴，第一旋转元件n1、第五旋转元件n5、第九旋转元件n9以及第十旋转元件n10彼此直接连接，第三旋转元件n3直接连接至第四旋转元件n4。

将更具体地描述八个轴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，并且八个轴tm1至tm8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的旋转构件，且随着该任意一个旋转元件旋转以传递扭矩，或者，八个轴tm1至tm8是将行星齿轮组pg1、pg2、pg3和pg4的任意一个旋转元件(或多个旋转元件)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固定构件。

第一轴tm1将第一旋转元件n1(第一太阳轮s1)、第五旋转元件n5(第二行星架pc2)、第九旋转元件n9(第三内齿圈r3)以及第十旋转元件n10(第四太阳轮s4)直接彼此连接。

第二轴tm2连接至第二旋转元件n2(第一行星架pc1)并且直接连接至输入轴is。

第三轴tm3将第三旋转元件n3(第一内齿圈r1)和第四旋转元件n4(第二太阳轮s2)直接连接。

第四轴tm4连接至第六旋转元件n6(第二内齿圈r2)。

第五轴tm5连接至第七旋转元件n7(第三太阳轮s3)并且选择性地连接至输入轴is或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)并且选择性地连接至直接连接至输入轴is的第二轴tm2或选择性地连接至变速器壳体h。另外，第六轴tm6选择性地连接至第四轴tm4。

第七轴tm7直接连接第十一旋转元件n11(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连接至第十二旋转元件n12(第四内齿圈r4)并且选择性地连接至变速器壳体h。

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

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

现在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设置在第三轴tm3与第七轴tm7或输出轴os之间，并且将第三轴tm3与第七轴tm7或输出轴os选择性地连接。

第二离合器c2设置在第五轴tm5与输入轴is之间，并且将第五轴tm5与输入轴is选择性地连接。

第三离合器c3设置在第二轴tm2与第六轴tm6之间，并且将第二轴tm2与第六轴tm6选择性地连接。

第四离合器c4设置在第四轴tm4与第六轴tm6之间，并且将第四轴tm4与第六轴tm6选择性地连接。

第一制动器b1设置在第五轴tm5与变速器壳体h之间，并且将第五轴tm5与变速器壳体h选择性地连接。

第二制动器b2设置在第六轴tm6与变速器壳体h之间，并且将第六轴tm6与变速器壳体h选择性地连接。

第三制动器b3设置在第八轴tm8与变速器壳体h之间，并且将第八轴tm8与变速器壳体h选择性地连接。

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，所述控制元件可以是通过液压操作的湿式多片摩擦元件，但是也可以采用其他类型的离合器或制动器。

图2是根据本发明的实施方案的行星齿轮系中的控制元件在每个挡位的操作图表。

参照图2，在根据本发明的实施方案的行星齿轮系中，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在每个挡位操作。本发明的实施方案可以实现一个倒车挡位和十一个前进挡位。

在第一前进挡位d1，第二制动器b2、第三制动器b3以及第四离合器c4同时操作。

在第四轴tm4通过第四离合器c4的操作而连接至第六轴tm6的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。另外，第六轴tm6和第八轴tm8通过第二制动器b2和第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被改变至第一前进挡位，并且将第一前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第二前进挡位d2，第一制动器b1、第三制动器b3以及第四离合器c4同时操作。

在第四轴tm4通过第四离合器c4的操作而连接至第六轴tm6的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。另外，第五轴tm5和第八轴tm8通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被改变至第二前进挡位，并且将第二前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第三前进挡位d3，第三制动器b3、第三离合器c3以及第四离合器c4同时操作。

在第二轴tm2通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6并且第四轴tm4通过第四离合器c4的操作而连接至第六轴tm6的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。另外，第八轴tm8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的扭矩被改变至第三前进挡位，并且将第三前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第四前进挡位d4，第一制动器b1、第三制动器b3以及第三离合器c3同时操作。

在第二轴tm2通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。另外，第五轴tm5和第八轴tm8通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被改变至第四前进挡位，并且将第四前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第五前进挡位d5，第一制动器b1、第三制动器b3以及第一离合器c1同时操作。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。另外，第五轴tm5和第八轴tm8通过第一制动器b1和第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被改变至第五前进挡位，并且将第五前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第六前进挡位d6，第一制动器b1、第一离合器c1及第三离合器c3同时操作。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7并且第二轴tm2通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6。另外，第五轴tm5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的扭矩被改变至第六前进挡位，并且将第六前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第七前进挡位d7，同时操作第一离合器c1、第三离合器c3以及第四离合器c4。

因为第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7，第二轴tm2通过第三离合器c3的操作而连接至第六轴tm6，并且第四轴tm4通过第四离合器c4的操作而连接至第六轴tm6，所以全部行星齿轮组变为锁定状态。在该状态下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第六轴tm6，并且将第七前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。在第七前进挡位，输出的转速与输入轴is的转速相同。

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

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通过第四离合器c4的操作而连接至第六轴tm6的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。另外，第五轴tm5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的扭矩被改变至第八前进挡位，并且将第八前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第九前进挡位d9，第二制动器b2、第一离合器c1以及第四离合器c4同时操作。

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通过第四离合器c4的操作而连接至第六轴tm6的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。另外，第六轴tm6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的扭矩被改变至第九前进挡位，并且将第九前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第十前进挡位d10，第一制动器b1、第二制动器b2以及第一离合器c1同时操作。

在第三轴tm3通过第一离合器c1的操作而连接至第七轴tm7的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2。另外，第五轴tm5和第六轴tm6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的扭矩被改变至第十前进挡位，并且将第十前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在第十一前进挡位d11，第二制动器b2、第一离合器c1以及第二离合器c2同时操作。

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通过第二离合器c2的操作而连接至输入轴is的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第五轴tm5。另外，第六轴tm6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的扭矩被改变至第十一前进挡位，并且将第十一前进挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

在倒车挡位rev，第二制动器b2、第三制动器b3以及第二离合器c2同时操作。

在第五轴tm5通过第二离合器c2的操作而连接至输入轴is的情况下，将输入轴is的扭矩输入至第二轴tm2和第五轴tm5。另外，第六轴tm6和第八轴tm8通过第二制动器b2和第三制动器b3的操作而作为固定元件工作。因此，输入轴is的扭矩被改变至倒车挡位，并且将倒车挡位输出至连接至第七轴tm7的输出轴os。

根据本发明的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和三个制动器b1、b2和b3相结合，可以实现至少十一个前进挡位和一个倒车挡位。

另外，因为确保了传动比跨度大于11.5，所以发动机的驱动效率可以得到最大化。

另外，因为基于多挡位而可以确保级比的线性度，所以诸如换挡前后的加速度、节律发动机转速等的驾驶性可以得到提高。

尽管已经结合目前被认为是实用的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所附权利要求的精神和范围内的各种变化和等同布置。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。