CN107165995B - 用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 - Google Patents

用于车辆的自动变速器的行星齿轮系 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，以执行十个或更多个前进速度和一个或多个后退速度。行星齿轮系包括：输入轴；输出轴；分别具有三个旋转元件的三个行星齿轮组；以及用于选择性地互连旋转元件与变速器壳体的七个控制元件。

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10-2016-0027656号的优先权和权益，将其全部内容通过引证结合于此。
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
该部分中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。
近来，油价的增长触发提高车辆的燃料消耗的激烈竞争。
从这个意义上讲，已进行对发动机的研究以通过所谓的缩小尺寸获得重量减轻并且提高燃料消耗，并且已执行对自动变速器的研究以通过获得更多的变速级同时提供更好的驾驶性能和燃料消耗。
为了获得自动变速器的更多变速级，通常增加部件的数量，这可使可安装性、生产成本、重量和/或功率流效率劣化。
因此，为了提高燃料消耗，自动变速器具有更多的变速级。这对于通过较少数量的部件得到更高的效率是重要的。
在这方面，近来已提出八速自动变速器，并且正在研究用于允许更多变速级的自动变速器的行星齿轮系。
该部分中公开的以上信息仅用于加强对本公开的背景的理解，并且因此，背景技术部分可包含不构成在该国中已为本领域的普通技术人员所知的现有技术的信息。
发明内容
本公开提供了一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，该行星齿轮系具有以下优点：通过减少数量的部件获得至少十个前进速度和至少一个后退速度的变速级，通过自动变速器的多级改善动力传输性能和燃料消耗，并且还通过缩短变速器的长度改善可安装性，并且提供重量上的益处。
根据本公开的一种形式的行星齿轮系包括：输入轴，用于接收发动机转矩；输出轴，用于输出转移的转矩；第一行星齿轮组，具有第一旋转元件、第二旋转元件及第三旋转元件；第二行星齿轮组，具有第四旋转元件、第五旋转元件及第六旋转元件；第三行星齿轮组，具有第七旋转元件、第八旋转元件及第九旋转元件；第一轴，与第一旋转元件连接；第二轴，与第二旋转元件连接并与输入轴直接连接；第三轴，连接第三旋转元件与第七旋转元件并且与第二轴选择性地连接；第四轴，与第四旋转元件连接，并且分别与第一轴和第二轴选择性地连接；第五轴，与第五旋转元件连接，并且与第三轴选择性地连接；第六轴，使第六旋转元件与第八旋转元件互连并且与输出轴直接连接；及第七轴，与第九旋转元件连接，并且与第五轴选择性地连接。
第一轴和第七轴可以分别与变速器壳体选择性地连接。
第一行星齿轮组的第一旋转元件、第二旋转元件及第三旋转元件可以分别是第一行星齿轮组的第一恒星齿轮、第一行星架及第一环形齿轮。第二行星齿轮组的第四旋转元件、第五旋转元件及第六旋转元件可以分别是第二行星齿轮组的第二恒星齿轮、第二行星架及第二环形齿轮。第三行星齿轮组的第七旋转元件、第八旋转元件及第九旋转元件可以分别是第三行星齿轮组的第三恒星齿轮、第三行星架及第三环形齿轮。
根据本公开的一种形式的行星齿轮系可以进一步包括：第一离合器，选择性地连接第二轴与第三轴；第二离合器，选择性地连接第二轴与第四轴；第三离合器，选择性地连接第一轴与第四轴；第四离合器，选择性地连接第三轴与第五轴；第五离合器，选择性地连接第五轴与第七轴；第一制动器，选择性地连接第一轴与变速器壳体；及第二制动器，选择性地连接第七轴与变速器壳体。
根据本公开的另一种形式，至少十个前进速度和至少一个后退速度的变速级可以通过简单的行星齿轮组的三个行星齿轮组与七个控制元件的结合实现。
另外，根据本公开的行星齿轮系可以通过由于自动变速器的多级而实现适合于发动机的旋转速度的变速级来显著改善驱动稳定性。
另外，根据本公开的行星齿轮系通过自动变速器的多级可以改善发动机驱动效率，并且可以改善动力传输性能和燃料消耗。
此外，从本公开可以获得或者预期的效果在下面的具体实施方式部分中直接地或者暗示性地进行描述。即，将在下面的具体实施方式部分中描述从本公开的示例性形式预期的各种效果。
此外的实用领域将从本文中提供的描述中变得明显。应当理解的是，描述和具体实例旨在仅仅用于举例说明的目的，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，现在将参考附图描述以实例的方式给出的本公开的各种形式，其中：
图1是行星齿轮系的示意图；以及
图2是行星齿轮系中的各个变速级下的各个控制元件的操作图。
本文中描述的附图仅用于说明目的，而并非旨在以任何方式限制本公开的范围。
具体实施方式
以下描述实际上仅是示例性的而并非旨在限制本公开、应用或者用途。应当理解的是，贯穿所有附图，对应的参考标号指代相似或对应的部件或特征。
在以下描述中，由于部件的名称彼此相同，因此将部件的名称划分为第一、第二等以划分名称，并且其顺序不受特别地限制。
图1是根据本公开的一种形式的行星齿轮系的示意图。
参考图1，行星齿轮系包括：布置在相同的轴线上的第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2及第三行星齿轮组PG3；输入轴IS；输出轴OS；使第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2及第三行星齿轮组PG3的旋转元件互连的七个轴TM1至TM7，作为控制元件的五个离合器C1至C5和两个制动器B1和B2；以及变速器壳体H。
从输入轴IS输入的转矩通过第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2及第三行星齿轮组PG3的协作操作而转移，并且然后通过输出轴OS输出。
行星齿轮组从发动机侧以第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2及第三行星齿轮组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转矩在被转矩转换器进行转矩转换之后输入到输入轴IS中。
输出轴OS是输出构件，并且布置在与输入轴IS相同的轴线上，通过差动装置将转移的驱动转矩传输至驱动轴。
第一行星齿轮组PG1是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括SS、第一行星架PC1以及第一环形齿轮R1，该第一行星架支撑与第一恒星齿轮S1外啮合的第一小齿轮P1，该第一环形齿轮与第一小齿轮P1内啮合。第一恒星齿轮S1作为第一旋转元件N1，第一行星架PC1作为第二旋转元件N2，并且第一环形齿轮R1作为第三旋转元件N3。
第二行星齿轮组PG2是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括SS、第二行星架PC2以及第二环形齿轮R2，该第二行星架支撑与第二恒星齿轮S2外啮合的第二小齿轮P2，该第二环形齿轮与第二小齿轮P2内啮合。第二恒星齿轮S2作为第四旋转元件N4，第二行星架PC2作为第五旋转元件N5，并且第二环形齿轮R2作为第六旋转元件N6。
第三行星齿轮组PG3是单个小齿轮行星齿轮组，并且包括SS、第三行星架PC3以及第三环形齿轮R3，该第三行星架支撑与第三恒星齿轮S3外啮合的第三小齿轮P3，该第三环形齿轮与第三小齿轮P3内啮合。第三恒星齿轮S3作为第七旋转元件N7，第三行星架PC3作为第八旋转元件N8，并且第三环形齿轮R3作为第九旋转元件N9。
在第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2及第三行星齿轮组PG3的布置中，通过七个轴TM1至TM7，第三旋转元件N3与第七旋转元件N7直接连接，第六旋转元件N6与第八旋转元件N8直接连接。
七个轴TM1至TM7布置如下。
七个轴TM1至TM7中的每一个可以是使输入轴和输出轴与第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2及第三行星齿轮组PG3的旋转元件始终互连的旋转构件，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选择性地连接，从而选择性地作为固定元件。
第二轴TM2与第二旋转元件N2(第一行星架PC1)连接，并且与输入轴IS直接连接，从而始终作为输入元件。
第三轴TM3直接连接第三旋转元件N3(第一环形齿轮R1)和第七旋转元件N7(第三恒星齿轮S3)，并且与第二轴TM2选择性地连接。
第四轴TM4与第四旋转元件N4(第二恒星齿轮S2)连接，并且分别与第一轴TM1和第二轴TM2选择性地连接。
第五轴TM5与第五旋转元件N5(第二行星架PC2)连接，并且与第三轴TM3选择性地连接。
第六轴TM6直接连接第六旋转元件N6(第二环形齿轮R2)和第八旋转元件N8(第三行星架PC3)，并且与输出轴OS直接连接，从而始终作为输出元件。
第七轴TM7与第九旋转元件N9(第三环形齿轮R3)连接，与第五轴TM5选择性地连接，并且与变速器壳体H选择性地连接，从而选择性地作为固定元件。
七个轴TM1至TM7、输入轴IS及输出轴OS可以通过五个离合器C1、C2、C3、C4及C5的控制元件彼此选择性地互连。
通过两个制动器B1和B2的控制元件，七个轴TM1至TM7可以与变速器壳体H选择性地连接。
五个离合器C1至C5及两个制动器B1和B2布置如下。
第一离合器C1布置在第二轴TM2与第三轴TM3之间，并且选择性地连接第二轴TM2与第三轴TM3，从而控制其间的动力传输。
第二离合器C2布置在第二轴TM2与第四轴TM4之间，并且选择性地连接第二轴TM2与第四轴TM4，从而控制其间的动力传输。
第三离合器C3布置在第一轴TM1与第四轴TM4之间，并且选择性地连接第一轴TM1与第四轴TM4，从而控制其间的动力传输。
第四离合器C4布置在第三轴TM3与第五轴TM5之间，并且选择性地连接第三轴TM3与第五轴TM5，从而控制其间的动力传输。
第五离合器C5布置在第五轴TM5与第七轴TM7之间，并且选择性地连接第五轴TM5与第七轴TM7，从而控制其间的动力传输。
第一制动器B1布置在第一轴TM1与变速箱壳体H之间，并且将第一轴TM1选择性地连接至变速箱壳体H。
第二制动器B2布置在第七轴TM7与变速箱壳体H之间，并且将第七轴TM7选择性地连接至变速箱壳体H。
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和第二制动器B2的控制元件可以实现为通过液压摩擦接合的多板液压摩擦设备。
图2是根据本公开的一种形式的行星齿轮系中的各个变速级下的各个控制元件的操作图。
参考图2，根据本公开的行星齿轮系通过在各个变速级下操作第一离合器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和第二制动器B2中的三个控制元件来实现十个前进速度和一个后退速度。
在前进第一速度变速级D1，第二离合器C2和第四离合器C4以及第二制动器B2同时操作。
第二轴TM2和第四轴TM4通过第二离合器C2的操作互连，并且第三轴TM3通过第四离合器C4的操作与第五轴TM5互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第七轴TM7通过第二制动器B2的操作而作为固定元件，从而实现前进第一速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在前进第二速度变速级D2，第三离合器C3和第四离合器C4以及第二制动器B2同时操作。
第一轴TM1和第四轴TM4通过第三离合器C3的操作互连，并且第三轴TM3通过第四离合器C4的操作与第五轴TM5互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第七轴TM7通过第二制动器B2的操作而作为固定元件，从而实现前进第二速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在前进第三速度变速级D3，第一离合器C1和第三离合器C3以及第二制动器B2同时操作。
第二轴TM2和第三轴TM3通过第一离合器C1的操作互连，并且第一轴TM1通过第三离合器C3的操作与第四轴TM4互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第七轴TM7通过第二制动器B2的操作而作为固定元件，从而实现前进第三速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在前进第四速度变速级D4，第三离合器C3以及第一制动器B1和第二制动器B2同时操作。
第一轴TM1和第四轴TM4通过第三离合器C3的操作互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第一轴TM1和第七轴TM7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，从而实现前进第四速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在前进第五速度变速级D5，第三离合器C3和第五离合器C5以及第二制动器B2同时操作。
第一轴TM1和第四轴TM4通过第三离合器C3的操作互连，并且第五轴TM5通过第五离合器C5的操作与第七轴TM7互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第七轴TM7通过第二制动器B2的操作而作为固定元件，从而实现前进第五速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在前进第六速度变速级D6，第二离合器C2、第三离合器C3及第五离合器C5同时操作。
第二轴TM2和第四轴TM4通过第二离合器C2的操作互连，第一轴TM1通过第三离合器C3的操作与第四轴TM4互连，并且第五轴TM5通过第五离合器C5的操作与第七轴TM7互连。
在这种情况下，整个行星齿轮组整体旋转，并且通过第二轴TM2输入的转矩作为输入输出，从而形成前进第六速度，并且将输入的转矩输出至与第六轴TM6连接的输出轴OS。
在前进第七速度变速级D7，第二离合器C2和第五离合器C5以及第一制动器B1同时操作。
第二轴TM2和第四轴TM4通过第二离合器C2的操作互连，并且第五轴TM5通过第五离合器C5的操作与第七轴TM7互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第一轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件，从而实现前进第七速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在前进第八速度变速级D8，第四离合器C4和第五离合器C5以及第一制动器B1同时操作。
第三轴TM3和第五轴TM5通过第四离合器C4的操作互连，并且第五轴TM5通过第五离合器C5的操作与第七轴TM7互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第一轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件，从而实现前进第八速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在前进第九速度变速级D9，第二离合器C2和第四离合器C4以及第一制动器B1同时操作。
第二轴TM2和第四轴TM4通过第二离合器C2的操作互连，并且第三轴TM3通过第四离合器C4的操作与第五轴TM5互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第一轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件，从而实现前进第九速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在前进第十速度变速级D10，第三离合器C3和第四离合器C4以及第一制动器B1同时操作。
第一轴TM1和第四轴TM4通过第三离合器C3的操作互连，并且第三轴TM3通过第四离合器C4的操作与第五轴TM5互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第一轴TM1通过第一制动器B1的操作而作为固定元件，从而实现前进第十速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出转移的转矩。
在后退速度REV，第二离合器C2和第五离合器C5以及第二制动器B2同时操作。
第二轴TM2和第四轴TM4通过第二离合器C2的操作互连，并且第五轴TM5通过第五离合器C5的操作与第七轴TM7互连。在这种状态下，输入轴IS的转矩输入至第二轴TM2，并且第七轴TM7通过第二制动器B2的操作而作为固定元件，从而实现后退速度，并且通过与第六轴TM6连接的输出轴OS输出后退转矩。
如上所述，根据本公开的一种形式的行星齿轮系通过控制五个离合器C1、C2、C3、C4和C5以及两个制动器B1和B2来操作三个行星齿轮组PG1、PG2及PG3可以实现至少十个前进速度和至少一个后退速度。
另外，根据本公开的行星齿轮系可以由于自动变速器的多级而实现适合于发动机的旋转速度的变速级，并且通过利用发动机的低旋转速度来改善车辆的驱动稳定性。
另外，行星齿轮系通过自动变速器的多级来改善发动机驱动效率，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视为实际的示例性形式描述了本公开，然而，应当理解的是，本公开并不限于所公开的形式，相反地，而是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：第一制动器和第二制动器
C1，C2，C3，C4，C5：第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器及第五离合器
PG1，PG2，PG3：第一行星齿轮组、第二行星齿轮组及第三行星齿轮组
S1，S2，S3：第一恒星齿轮、第二恒星齿轮及第三恒星齿轮
PC1，PC2，PC3：第一行星架、第二行星架及第三行星架
R1，R2，R3：第一环形齿轮、第二环形齿轮及第三环形齿轮
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、第六轴及第七轴。

Claims (6)

1.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：
输入轴，被配置为接收发动机转矩；
输出轴，被配置为输出转移的转矩；
第一行星齿轮组，具有第一旋转元件、第二旋转元件及第三旋转元件；
第二行星齿轮组，具有第四旋转元件、第五旋转元件及第六旋转元件；
第三行星齿轮组，具有第七旋转元件、第八旋转元件及第九旋转元件；
第一轴，与所述第一旋转元件连接；
第二轴，与所述第二旋转元件连接并与所述输入轴直接连接；
第三轴，被配置为连接所述第三旋转元件与所述第七旋转元件并且与所述第二轴选择性地连接；
第四轴，与所述第四旋转元件连接，并且分别与所述第一轴和所述第二轴选择性地连接；
第五轴，与所述第五旋转元件连接，并且与所述第三轴选择性地连接；
第六轴，使所述第六旋转元件与所述第八旋转元件互连并且与所述输出轴直接连接；以及
第七轴，与所述第九旋转元件连接，并且与所述第五轴选择性地连接，
其中，
所述第一行星齿轮组的所述第一旋转元件、所述第二旋转元件及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、第一行星架及第一环形齿轮；
所述第二行星齿轮组的所述第四旋转元件、所述第五旋转元件及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、第二行星架及第二环形齿轮；并且
所述第三行星齿轮组的所述第七旋转元件、所述第八旋转元件及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、第三行星架及第三环形齿轮。
2.根据权利要求1所述的行星齿轮系，其中，所述第一轴和所述第七轴分别与变速器壳体选择性地连接。
3.根据权利要求2所述的行星齿轮系，进一步包括：
第一离合器，选择性地连接所述第二轴与所述第三轴；
第二离合器，选择性地连接所述第二轴与所述第四轴；
第三离合器，选择性地连接所述第一轴与所述第四轴；
第四离合器，选择性地连接所述第三轴与所述第五轴；
第五离合器，选择性地连接所述第五轴与所述第七轴；
第一制动器，选择性地连接所述第一轴与所述变速器壳体；以及
第二制动器，选择性地连接所述第七轴与所述变速器壳体。
4.一种用于车辆的自动变速器的行星齿轮系，包括：
输入轴，被配置为接收发动机转矩；
输出轴，被配置为输出转移的转矩；
第一行星齿轮组，具有第一旋转元件、第二旋转元件及第三旋转元件；
第二行星齿轮组，具有第四旋转元件、第五旋转元件及第六旋转元件；以及
第三行星齿轮组，具有第七旋转元件、第八旋转元件及第九旋转元件；
其中，所述输入轴与所述第二旋转元件直接连接；
所述输出轴与所述第八旋转元件直接连接；
所述第二旋转元件与所述第三旋转元件选择性地连接；
所述第三旋转元件与所述第七旋转元件直接连接；
所述第四旋转元件分别与所述第一旋转元件和所述第二旋转元件选择性地连接，
所述第五旋转元件与所述第三旋转元件选择性地连接；
所述第六旋转元件与所述第八旋转元件直接连接；并且
所述第九旋转元件与所述第五旋转元件选择性地连接，
其中，
所述第一行星齿轮组的所述第一旋转元件、所述第二旋转元件及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、第一行星架及第一环形齿轮；
所述第二行星齿轮组的所述第四旋转元件、所述第五旋转元件及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、第二行星架及第二环形齿轮；并且
所述第三行星齿轮组的所述第七旋转元件、所述第八旋转元件及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、第三行星架及第三环形齿轮。
5.根据权利要求4所述的行星齿轮系，其中，所述第一旋转元件和所述第九旋转元件分别与变速器壳体选择性地连接。
6.根据权利要求5所述的行星齿轮系，进一步包括：
第一离合器，选择性地连接所述第二旋转元件与所述第三旋转元件；
第二离合器，选择性地连接所述第二旋转元件与所述第四旋转元件；
第三离合器，选择性地连接所述第一旋转元件与所述第四旋转元件；
第四离合器，选择性地连接所述第三旋转元件与所述第五旋转元件；
第五离合器，选择性地连接所述第五旋转元件与所述第九旋转元件；
第一制动器，选择性地连接所述第一旋转元件与所述变速器壳体；以及
第二制动器，选择性地连接所述第九旋转元件与所述变速器壳体。
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