CN107165994A - 用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents

Abstract

通过用于车辆的自动变速器的行星齿轮系实现了九个或更多个前进速度以及一个或多个倒退速度。该行星齿轮系包括：输入轴；输出轴；四个行星齿轮组；以及六个控制组件。具体地，四个行星齿轮组中的每一个包括恒星齿轮、行星架和环形齿轮。通过六个控制组件来执行恒星齿轮、行星架、环形齿轮以及变速器壳体之间的选择性连接。

Description

用于车辆的自动变速器的行星齿轮系

相关申请的交叉引证

本申请要求于2016年3月8日提交的韩国专利申请第10-2016-0027655号的优先权和权益，通过引证将其全部内容结合于此。

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的自动变速器。

背景技术

该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。

开展关于实现自动变速器的更多变速档位(shift stage，变速级)的研究以实现燃料消耗的改善以及可驾驶性的改进，并且近来，油价的提高引发了改善车辆的燃料消耗的激烈竞争。

在这一点上，已开展关于发动机的研究以便通过所谓的小型化实现重量减轻并改善燃料消耗，并且已进行关于自动变速器的研究以便通过实现更多变速档位来同时提供更好的可驾驶性以及燃料消耗。

为了实现用于自动变速器的更多变速档位，通常增加部件的数量，这可使安装能力、生产成本、重量和/或功率流效率劣化。

因此，为了最大化地改善具有更多变速档位的自动变速器的燃料消耗，重要的是，通过更少量部件获得更好效率。

在这一方面上，最近已引入八速自动变速器，并且用于允许更多变速档位的自动变速器的行星齿轮系正在调查研究中。

发明内容

本公开提供用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，其具有如下优势：通过最少量的部件获得至少九个前进速度和至少一个倒退速度的变速档位，通过自动变速器的多档位改进功率传递性能和燃料消耗，以及通过利用发动机的低转速改进车辆的驾驶稳定性。

根据本公开的一个形式的行星齿轮系包括：输入轴，用于接收发动机扭矩；输出轴，用于输出变速扭矩(shifted torque)；第一行星齿轮组，具有第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件；第二行星齿轮组，具有第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件；第三行星齿轮组，具有第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件；第四行星齿轮组，具有第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件；第一轴，与第一旋转元件连接；第二轴，使第二旋转元件与第五旋转元件互相连接；第三轴，使第三旋转元件与第四旋转元件互相连接，并且与输入轴直接连接；第四轴，使第六旋转元件与第九旋转元件互相连接；第五轴，连接第七旋转元件与第十旋转元件，并且与第三轴选择性连接；第六轴，连接第八旋转元件与第十二旋转元件，并且与第三轴或变速器壳体选择性连接；以及第七轴，与第十一旋转元件连接并且与输出轴直接连接。

第一轴、第二轴和第四轴可分别与变速器壳体选择性连接。

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行星齿轮组的第一恒星齿轮、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行星齿轮组的第二恒星齿轮、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行星齿轮组的第三恒星齿轮、第三行星架和第三环形齿轮。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行星齿轮组的第四恒星齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

根据本公开的另一形式的行星齿轮系可进一步包括：第一离合器，使第三轴与第五轴选择性连接；第二离合器，使第三轴与第六轴选择性连接；第一制动器，使第一轴与变速器壳体选择性连接；第二制动器，使第二轴与变速器壳体选择性连接；第三制动器，使第四轴与变速器壳体选择性连接；以及第四制动器，使第六轴与变速器壳体选择性连接。

根据本公开的另一形式，可通过简单行星齿轮组的四个行星齿轮组与六个控制元件的组合来实现至少九个前进速度和至少一个倒退速度的变速档位。

此外，由于自动变速器的多档位，根据本公开的行星齿轮系可通过实现适于发动机的转速的变速档位来大幅度改进驾驶稳定性。

此外，根据本公开的行星齿轮系可通过自动变速器的多档位来提高发动机驱动效率，并且可改进功率传递性能和燃料消耗。

进一步地，在以下详细描述中，直接地或提示性地描述了可从本公开的示例性形式中获得或期望的效果。即，在以下详细描述中将描述从本公开的示例性形式期望的各种效果。

从本文提供的描述中，进一步领域的适用性将变得显而易见。应理解，描述和具体实例仅旨在用于举例说明，而并非旨在限制本公开的范围。

附图说明

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

图1是行星齿轮系的示意图；以及

图2是在行星齿轮系中在相应变速档位用于相应控制元件的操作图表。

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。

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，贯穿附图，对应的参考标号指代相同或对应的部件和特征。

在以下描述中，将组件的名称划分为第一、第二等是为了划分名称，因为组件的名称彼此相同，并且不特别限制其顺序。

图1是根据本公开的示例性形式的行星齿轮系的示意图。

参考图1，行星齿轮系包括：布置在相同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以及第四行星齿轮组PG4；输入轴IS；输出轴OS；与第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2、第三行星齿轮组PG3以及第四行星齿轮组PG4的旋转元件相互连接的七个轴TM1至TM7；两个离合器C1和C2和四个制动器B1至B4，离合器和制动器作为控制元件；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以及第四行星齿轮组PG4的配合操作而改变，并且随后通过输出轴OS输出。

从发动机侧，行星齿轮组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以及第四行星齿轮组PG4的顺序布置。

输入轴IS是输入构件，并且来自发动机的曲柄轴的扭矩在通过扭矩变换器进行扭矩变换之后，输入至输入轴IS。

输出轴OS是输出构件并且与输入轴IS布置在相同轴线上，该输出轴通过差速装置(differential apparatus)将转变的驱动扭矩传递至驱动轴。

第一行星齿轮组PG1是单个小齿轮行星齿轮组(single pinion planetary gearset)，并且包括：第一恒星齿轮S1；第一行星架PC1，其支撑与第一恒星齿轮S1外部啮合的第一小齿轮P1；以及第一环形齿轮R1，其与第一小齿轮P1内部啮合。第一恒星齿轮S1用作第一旋转元件N1，第一行星架PC1用作第二旋转元件N2，并且第一环形齿轮R1用作第三旋转元件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，其支撑与第二恒星齿轮S2外部啮合的第二小齿轮P2；以及第二环形齿轮R2，其与第二小齿轮P2内部啮合。第二恒星齿轮S2用作第四旋转元件N4，第二行星架PC2用作第五旋转元件N5，并且第二环形齿轮R2用作第六旋转元件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，其支撑与第三恒星齿轮S3外部啮合的第三小齿轮P3；以及第三环形齿轮R3，其与第三小齿轮P3内部啮合。第三恒星齿轮S3用作第七旋转元件N7，第三行星架PC3用作第八旋转元件N8，并且第三环形齿轮R3用作第九旋转元件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，其支撑与第四恒星齿轮S4外部啮合的第四小齿轮P4；以及第四环形齿轮R4，其与第四小齿轮P4内部啮合。第四恒星齿轮S4用作第十旋转元件N10，第四行星架PC4用作第十一旋转元件N11，并且第四环形齿轮R4用作第十二旋转元件N12。

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以及第四行星齿轮组PG4的布置中，通过七个轴TM1至TM7，第二旋转元件N2与第五旋转元件N5直接连接，第三旋转元件N3与第四旋转元件N4直接连接，第六旋转元件N6与第九旋转元件N9直接连接，并且第七旋转元件N7与第十旋转元件N10直接连接，第八旋转元件N8与第十二旋转元件N12直接连接。

七个轴TM1至TM7布置如下。

七个轴TM1至TM7中的每一个轴可以是将输入轴和输出轴与行星齿轮组PG1、PG2、PG3以及PG4的旋转元件直接互连的旋转构件，或者可以是固定至变速器壳体H的固定构件。

第一轴TM1与第一旋转元件N1(第一恒星齿轮S1)连接，并且与变速器壳体H选择性连接，由此选择性地用作固定元件。

第二轴TM2将第二旋转元件N2(第一行星架PC1)与第五旋转元件N5(第二行星架PC2)直接连接，并且与变速器壳体H选择性地连接，由此选择性地用作固定元件。

第三轴TM3将第三旋转元件N3(第一环形齿轮R1)与第四旋转元件N4(第二恒星齿轮S2)直接连接，并且与输入轴IS直接连接，由此始终用作输入元件。

第四轴TM4将第六旋转元件N6(第二环形齿轮R2)与第九旋转元件N9(第三环形齿轮R3)直接连接，并且与变速器壳体H选择性地连接，由此选择性地用作固定元件。

第五轴TM5将第七旋转元件N7(第三恒星齿轮S3)与第十旋转元件N10(第四恒星齿轮S4)直接连接，并且与第三轴TM3(其与输入轴IS直接连接)选择性连接，由此选择性地用作输入元件。

第六轴TM6将第八旋转元件N8(第三行星架PC3)与第十二旋转元件N12(第四环形齿轮R4)直接连接，并且与第三轴TM3(其与输入轴IS直接连接)选择性连接，由此选择性地用作输入元件，或者与变速器壳体H选择性连接，由此选择性地用作固定元件。

第六轴TM6和第三轴TM3不同时与变速器壳体H连接。

第七轴TM7与第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)连接，并且与输出轴OS直接连接，由此始终用作输出元件。

七个轴TM1至TM7、输入轴IS以及输出轴OS可通过两个离合器C1和C2的控制元件而选择性地彼此互连。

七个轴TM1至TM7可通过四个制动器B1、B2、B3和B4的控制元件而与变速器壳体H选择性连接。

两个离合器C1和C2以及四个制动器B1至B4布置如下。

第一离合器C1布置在第三轴TM3与第五轴TM5之间，并且选择性连接第三轴TM3与第五轴TM5，由此控制第三轴与第五轴之间的功率传递。

第二离合器C2布置在第三轴TM3与第六轴TM6之间，并且选择性连接第三轴TM3与第六轴TM6，由此控制第三轴与第五轴之间的功率传递。

第一制动器B1布置在第一轴TM1与变速器壳体H之间，并且将第一轴TM1选择性连接至变速器壳体H。

第二制动器B2布置在第二轴TM2与变速器壳体H之间，并且将第二轴TM2选择性连接至变速器壳体H。

第三制动器B3布置在第四轴TM4与变速器壳体H之间，并且将第四轴TM4选择性连接至变速器壳体H。

第四制动器B4布置在第六轴TM6与变速器壳体H之间，并且将第六轴TM6选择性连接至变速器壳体H。

第一离合器C1和第二离合器C2以及第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4的相应控制元件可实现为通过液压而摩擦接合的多片液压摩擦设备。

图2是根据本公开的一个形式的用于行星齿轮系中的相应变速档位的相应控制元件的操作图表。

参考图2，通过在相应变速档位处操作第一离合器C1和第二离合器C2以及第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4中的两个控制元件，行星齿轮系实现九个前进速度和一个倒退速度。

在前进第一速度变速档位(forward first speed shift-stage)D1时，同时操作第二制动器B2和第四制动器B4。

因此，通过第二制动器B2和第四制动器B4的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3，并且第二轴TM2和第六轴TM6同时用作固定元件，由此实现前进第一速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在前进第二速度变速档位D2时，同时操作第一离合器C1和第四制动器B4。

因此，通过第一离合器C1的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3并且同时输入至第五轴TM5。此外，通过第四制动器B4的操作，第六轴TM6用作固定元件，由此实现前进第二速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在前进第三速度变速档位D3时，同时操作第一离合器C1和第二制动器B2。

因此，通过第一离合器C1的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3并且同时输入至第五轴TM5。此外，通过第二制动器B2的操作，第二轴TM2用作固定元件，由此实现前进第三速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在前进第四速度变速档位D4时，同时操作第一离合器C1和第三制动器B3。

因此，通过第一离合器C1的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3并且同时输入至第五轴TM5。此外，通过第三制动器B3的操作，第四轴TM4用作固定元件，由此实现前进第四速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在前进第五速度变速档位D5时，同时操作第一离合器C1和第一制动器B1。

因此，通过第一离合器C1的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3并且同时输入至第五轴TM5。此外，通过第一制动器B1的操作，第一轴TM1用作固定元件，由此实现前进第五速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在前进第六速度变速档位D6时，同时操作第一离合器C1和第二离合器C2。

因此，通过第一离合器C1和第二离合器C2的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3并且同时输入至第五轴TM5和第六轴TM6。在这种情况下，所有行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4整体旋转，并且输入的扭矩与输出的扭矩相同，由此形成前进第六速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在前进第七速度变速档位D7时，同时操作第二离合器C2和第一制动器B1。

因此，通过第二离合器C2的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3并且同时输入至第六轴TM6。此外，通过第一制动器B1的操作，第一轴TM1用作固定元件，由此实现前进第七速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在前进第八速度变速档位D8时，同时操作第二离合器C2和第三制动器B3。因此，通过第二离合器C2的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3并且同时输入至第六轴TM6。此外，通过第三制动器B3的操作，第四轴TM4用作固定元件，由此实现前进第八速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在前进第九速度变速档位D9时，同时操作第二离合器C2和第二制动器B2。

因此，通过第二离合器C2的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3并且同时输入至第六轴TM6。此外，通过第二制动器B2的操作，第二轴TM2用作固定元件，由此实现前进第九速度并且将变速扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

在倒退速度REV时，同时操作第一制动器B1和第四制动器B4。

因此，通过第一制动器B1和第四制动器B4的操作，输入轴IS的扭矩输入至第三轴TM3，并且第一轴TM1和第六轴TM6同时用作固定元件，由此实现倒退速度并且将倒退扭矩输出至与第七轴TM7连接的输出轴OS。

如上所述，根据本公开的一个形式的行星齿轮系可通过经由控制两个离合器C1和C2以及四个制动器B1、B2、B3和B4来操作四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4，来实现至少九个前进速度和至少一个倒退速度。

此外，根据本公开的行星齿轮系可由于自动变速器的多档位而实现适于发动机的转速的变速档位，并且通过利用发动机的低转速而改进车辆的驾驶稳定性。

此外，本公开的行星齿轮系通过自动变速器的多档位提高发动机驱动效率，并且可改进功率传递性能和燃料消耗。

尽管已结合目前视为实际的示例性形式描述了本公开，然而，应理解的是，本公开并不限于所公开的形式，而是相反地，旨在覆盖包含在本公开的精神和范围内的各种修改和等同布置。

符号说明

B1、B2、B3、B4：第一制动器、第二制动器、第三制动器和第四制动器

C1、C2：第一离合器和第二离合器

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：第一恒星齿轮、第二恒星齿轮、第三恒星齿轮和第四恒星齿轮

PC1、PC2、PC3、PC4：第一行星架、第二行星架、第三行星架和第四行星架

R1、R2、R3、R4：第一环形齿轮、第二环形齿轮、第三环形齿轮和第四环形齿轮

IS：输入轴

OS：输出轴

TM1、TM2、TM3、TM4、TM5、TM6、TM7：第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴和第七轴

Claims (8)

1.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，所述行星齿轮系包括：

输入轴，构造为接收发动机扭矩；

输出轴，构造为输出变速扭矩；

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，与所述第一旋转元件连接；

第二轴，构造为使所述第二旋转元件与所述第五旋转元件互相连接；

第三轴，构造为使所述第三旋转元件与所述第四旋转元件互相连接，并且与所述输入轴直接连接；

第四轴，构造为使所述第六旋转元件与所述第九旋转元件互相连接；

第五轴，构造为连接所述第七旋转元件与所述第十旋转元件，并且与所述第三轴选择性连接；

第六轴，构造为连接所述第八旋转元件与所述第十二旋转元件，并且与所述第三轴或变速器壳体选择性连接；以及

第七轴，与所述第十一旋转元件连接并且与所述输出轴直接连接。

2.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，所述第一轴、所述第二轴和所述第四轴分别与所述变速器壳体选择性连接。

3.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，

所述第一行星齿轮组的所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件分别是所述第一行星齿轮组的第一恒星齿轮、第一行星架和第一环形齿轮；

所述第二行星齿轮组的所述第四旋转元件、所述第五旋转元件和所述第六旋转元件分别是所述第二行星齿轮组的第二恒星齿轮、第二行星架和第二环形齿轮；

所述第三行星齿轮组的所述第七旋转元件、所述第八旋转元件和所述第九旋转元件分别是所述第三行星齿轮组的第三恒星齿轮、第三行星架和第三环形齿轮；并且

所述第四行星齿轮组的所述第十旋转元件、所述第十一旋转元件和所述第十二旋转元件分别是所述第四行星齿轮组的第四恒星齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

4.根据权利要求1所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，构造为使所述第三轴与所述第五轴选择性连接；

第二离合器，构造为使所述第三轴与所述第六轴选择性连接；

第一制动器，构造为使所述第一轴与所述变速器壳体选择性连接；

第二制动器，构造为使所述第二轴与所述变速器壳体选择性连接；

第三制动器，构造为使所述第四轴与所述变速器壳体选择性连接；以及

第四制动器，构造为使所述第六轴与所述变速器壳体选择性连接。

5.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，所述行星齿轮系包括：

输入轴，构造为接收发动机扭矩；

输出轴，构造为输出变速扭矩；

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，所述输入轴与所述第三旋转元件和所述第四旋转元件直接连接，

所述输出轴与所述第十一旋转元件直接连接，

所述第二旋转元件与所述第五旋转元件直接连接，

所述第六旋转元件与所述第九旋转元件直接连接，

所述第七旋转元件与所述第十旋转元件直接连接，并且与所述第四旋转元件选择性连接，并且

所述第八旋转元件与所述第十二旋转元件直接连接，并且与所述第四旋转元件或变速器壳体选择性连接。

6.根据权利要求5所述的行星齿轮系，其中，所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第六旋转元件分别与所述变速器壳体选择性连接。

7.根据权利要求5所述的行星齿轮系，其中，

所述第一行星齿轮组的所述第一旋转元件、所述第二旋转元件和所述第三旋转元件分别是第一恒星齿轮、第一行星架和第一环形齿轮；

所述第二行星齿轮组的所述第四旋转元件、所述第五旋转元件和所述第六旋转元件分别是所述第二行星齿轮组的第二恒星齿轮、第二行星架和第二环形齿轮；

所述第三行星齿轮组的所述第七旋转元件、所述第八旋转元件和所述第九旋转元件分别是所述第三行星齿轮组的第三恒星齿轮、第三行星架和第三环形齿轮；并且

所述第四行星齿轮组的所述第十旋转元件、所述第十一旋转元件和所述第十二旋转元件分别是所述第四行星齿轮组的第四恒星齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。

8.根据权利要求6所述的行星齿轮系，所述行星齿轮系进一步包括：

第一离合器，构造为使所述第四旋转元件与所述第七旋转元件选择性连接；

第二离合器，构造为使所述第四旋转元件与所述第八旋转元件选择性连接；

第一制动器，构造为使所述第一旋转元件与所述变速器壳体选择性连接；

第二制动器，构造为使所述第二旋转元件与所述变速器壳体选择性连接；

第三制动器，构造为使所述第六旋转元件与所述变速器壳体选择性连接；以及

第四制动器，构造为使所述第十二旋转元件与所述变速器壳体选择性连接。