CN107202116B

CN107202116B - 车辆用自动变速器的行星齿轮系

Info

Publication number: CN107202116B
Application number: CN201610820442.XA
Authority: CN
Inventors: 权贤植; 黄圣旭; 赵源珉; 鞠再昌; 池晟旭
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-08-26
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2036-08-26
Also published as: KR101846883B1; CN107202116A; US9810291B2; US20170268605A1; KR20170108436A

Abstract

一种车辆用自动变速器的行星齿轮系，可包括：接收发动机扭矩的输入轴，输出变速后的扭矩的输出轴，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，与输入轴直接连接的第一轴，与输出轴直接连接的第二轴，第三轴，第四轴，与第二轴和第三轴选择性地连接的第五轴，第六轴，与第一轴和变速器壳体中的至少一者选择性地连接的第七轴，以及与第十二旋转元件连接并且与第三轴选择性地连接的第八轴。

Description

车辆用自动变速器的行星齿轮系

技术领域

本发明涉及车辆用自动变速器。

背景技术

已经进行了实现自动变速器的更多变速挡的研究，以获得燃油消耗的改善和更好的行驶性能，并且最近原油价格的上升引发了改善车辆燃油消耗的激烈竞争。

在此意义上，已对发动机进行了通过所谓小型化实现重量减轻并改善燃油消耗的研究，并且对自动变速器进行了通过实现更多变速挡而同时提供更好的行驶性能和燃油消耗的研究。

为了实现自动变速器的更多变速挡，通常部件的数量增加，由此可使安装性、生产成本、重量和/或动力传递效率恶化。

因此，为了最大化地改善具有更多变速挡的自动变速器的燃油消耗，通过更小数量的部件获得更高的效率是重要的。

在这方面，最近已引入八速自动变速器，并且能够实现更多变速挡的自动变速器的行星齿轮系正在研发中。

八速或更多变速挡的自动变速器通常包括三至四个行星齿轮组以及五至六个控制元件(摩擦元件)，并且很容易变长，从而使安装性更加恶化。

在这点上，已经尝试并列设置行星齿轮组或者采用爪形离合器代替湿式控制元件。然而，这样的布置并不广泛适用，并且使用爪式离合器可容易地使换挡感恶化。

在本背景技术部分中公开的信息只是用于增强对本发明的一般背景的理解，而不应被认为是以任何形式承认或暗示该信息形成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的不同方面旨在提供一种车辆用自动变速器的行星齿轮系，其具有通过最少数目的部件获得至少九个前进速度和至少一个后退速度的变速挡，通过自动变速器的多变速挡改善动力传递性能和燃油消耗，并且通过使用发动机的低转速改善车辆的行驶稳定性的优点。

根据本发明的不同方面，一种车辆用自动变速器的行星齿轮系可包括：接收发动机扭矩的输入轴，输出变速后的扭矩的输出轴，包括第一、第二和第三旋转元件的第一行星齿轮组，包括第四、第五和第六旋转元件的第二行星齿轮组，包括第七、第八和第九旋转元件的第三行星齿轮组，包括第十、第十一和第十二旋转元件的第四行星齿轮组，将第一旋转元件和第四旋转元件互相连接并且与输入轴直接连接的第一轴，与第二旋转元件连接并且与输出轴直接连接的第二轴，与第三旋转元件连接的第三轴，将第五旋转元件和第九旋转元件互相连接的第四轴，连接第六旋转元件和第十旋转元件并且与第二轴和第三轴选择性地连接的第五轴，与第七旋转元件连接的第六轴，连接第八旋转元件和第十一旋转元件并且与第一轴和变速器壳体中的至少一者选择性地连接的第七轴，以及与第十二旋转元件连接并且与第三轴选择性地连接的第八轴。

第六轴可与变速器壳体选择性地连接。

第一、第二和第三旋转元件可包括第一太阳齿轮、第一行星齿轮架和第一环形齿轮，第四、第五和第六旋转元件可包括第二太阳齿轮、第二行星齿轮架和第二环形齿轮，第七、第八和第九旋转元件可包括第三太阳齿轮、第三行星齿轮架和第三环形齿轮，并且第十、第十一和第十二旋转元件可包括第四太阳齿轮、第四行星齿轮架和第四环形齿轮。

行星齿轮系还可包括：选择性地连接第一轴和第七轴的第一离合器，选择性地连接第二轴和第五轴的第二离合器，选择性地连接第三轴和第五轴的第三离合器，选择性地连接第三轴和第八轴的第四离合器，选择性地连接第六轴和变速器壳体的第一制动器，以及选择性地连接第七轴和变速器壳体的第二制动器。

根据本发明的不同方面，一种车辆用自动变速器的行星齿轮系可包括：接收发动机扭矩的输入轴，输出变速后的扭矩的输出轴，包括第一、第二和第三旋转元件的第一行星齿轮组，包括第四、第五和第六旋转元件的第二行星齿轮组，包括第七、第八和第九旋转元件的第三行星齿轮组，以及包括第十、第十一和第十二旋转元件的第四行星齿轮组，其中输入轴可与第一旋转元件直接连接，输出轴可与第二旋转元件直接连接，第一旋转元件可与第四旋转元件直接连接，第五旋转元件可与第九旋转元件直接连接，第六旋转元件可与第十旋转元件直接连接并且与第二旋转元件和第三旋转元件选择性地连接，第八旋转元件可与第十一旋转元件直接连接并且与第四旋转元件和变速器壳体中的至少一者选择性地连接，并且第十二旋转元件可与第三旋转元件选择性地连接。

第七旋转元件可与变速器壳体选择性地连接。

行星齿轮系还可包括：选择性地连接第四旋转元件和第八旋转元件的第一离合器，选择性地连接第二旋转元件和第六旋转元件的第二离合器，选择性地连接第三旋转元件和第六旋转元件的第三离合器，选择性地连接第三旋转元件和第十二旋转元件的第四离合器，选择性地连接第七旋转元件和变速器壳体的第一制动器，以及选择性地连接第十一旋转元件和变速器壳体的第二制动器。

根据本发明的不同实施例，通过四个行星齿轮组和六个控制元件的组合实现至少九个前进速度和至少一个后退速度的变速挡。

另外，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系可通过由自动变速器的多变速挡实现适于发动机转速的变速挡而显著改善行驶稳定性。

此外，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系通过自动变速器的多变速挡使发动机运行效率最大化，并且改善了动力传递性能和燃油消耗。

应当理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其它类似术语包括通常的机动车辆，例如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的载客车辆，包括各种艇和船在内的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。如本文所提及的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点从文中结合的附图和以下具体实施方式中将是显而易见的或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式共同用于说明本发明的特定原理。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点从文中结合的附图和以下具体实施方式中将会明显易见或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式一起用于说明本发明的某些原理。

附图说明

图1是根据本发明的不同实施例的行星齿轮系的示意图。

图2是根据本发明的不同实施例的行星齿轮系中在各变速挡的各控制元件的操作表。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现出说明本发明的基本原理的不同特征的某种简化表示。如本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征将部分地由具体期望的应用及使用环境来确定。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的不同实施例，其示例在附图中示出并在下面予以说明。虽然将结合示例性实施例说明本发明，但是应当理解，本说明并非意图将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明意图不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替换形式、改型、等同形式和其它实施例。

图1是根据本发明的不同实施例的行星齿轮系的示意图。

参照图1，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系包括设置在同一轴线上的第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4，输入轴IS，输出轴OS，与第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4的旋转元件互相连接的八根轴TM1～TM8，作为控制元件的四个离合器C1～C4和两个制动器B1、B2，以及变速器壳体H。

从输入轴IS输入的扭矩通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4的协作被变速，然后通过输出轴OS输出。

各行星齿轮组从发动机侧起，按照第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4的顺序设置。

输入轴IS是输入构件，并且来自发动机曲轴的扭矩在经过变矩器进行扭矩变换后，输入至输入轴IS。

输出轴OS是输出构件，与输入轴IS设置在同一轴线上，并将变速后的驱动扭矩通过差动装置传递至驱动轴。

第一行星齿轮组PG1是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳齿轮S1，支承与第一太阳齿轮S1外啮合的第一小齿轮P1的第一行星齿轮架PC1，以及与第一小齿轮P1内啮合的第一环形齿轮R1。第一太阳齿轮S1作为第一旋转元件N1，第一行星齿轮架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是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳齿轮S2，支承与第二太阳齿轮S2外啮合的第二小齿轮P2的第二行星齿轮架PC2，以及与第二小齿轮P2内啮合的第二环形齿轮R2。第二太阳齿轮S2作为第四旋转元件N4，第二行星齿轮架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是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第三太阳齿轮S3，支承与第三太阳齿轮S3外啮合的第三小齿轮P3的第三行星齿轮架PC3，以及与第三小齿轮P3内啮合的第三环形齿轮R3。第三太阳齿轮S3作为第七旋转元件N7，第三行星齿轮架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。

第四行星齿轮组PG4是单小齿轮行星齿轮组，并且包括第四太阳齿轮S4，支承与第四太阳齿轮S4外啮合的第四小齿轮P4的第四行星齿轮架PC4，以及与第四小齿轮P4内啮合的第四环形齿轮R4。第四太阳齿轮S4作为第十旋转元件N10，第四行星齿轮架PC4作为第十一旋转元件N11，并且第四环形齿轮R4作为第十二旋转元件N12。

在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4中，通过八根轴TM1～TM8，第一旋转元件N1与第四旋转元件N4直接连接，第五旋转元件N5与第九旋转元件N9直接连接，第六旋转元件N6与第十旋转元件N10直接连接，并且第八旋转元件N8与第十一旋转元件N11直接连接。

下面详细说明八根轴TM1～TM8。

八根轴TM1～TM8的每一者可以是将输入轴和输出轴与行星齿轮组PG1、PG2、PG3、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直接连接第一旋转元件N1(第一太阳齿轮S1)和第四旋转元件N4(第二太阳齿轮S2)，并且与输入轴IS直接连接，从而持续用作输入元件。

第二轴TM2与第二旋转元件N2(第一行星齿轮架PC1)连接，并且与输出轴OS直接连接，从而持续用作输出元件。

第三轴TM3与第三旋转元件N3(第一环形齿轮R1)连接。

第四轴TM4直接连接第五旋转元件N5(第二行星齿轮架PC2)和第九旋转元件N9(第三环形齿轮R3)。

第五轴TM5直接连接第六旋转元件N6(第二环形齿轮R3)和第十旋转元件N10(第四太阳齿轮S4)，并且分别选择性地连接至第二轴TM2和第三轴TM3。

第六轴TM6与第七旋转元件N7(第三太阳齿轮S3)连接，并且选择性地连接至变速器壳体H，从而选择性地用作固定元件。

第七轴TM7直接连接第八旋转元件N8(第三行星齿轮架PC3)和第十一旋转元件N11(第四行星齿轮架PC4)，并且选择性地连接至与输入轴IS直接连接的第一轴TM1，从而选择性地用作输入元件，或者选择性地连接至变速器壳体H，从而选择性地用作固定元件。

第八轴TM8与第十二旋转元件N12(第四环形齿轮R4)连接，并且选择性地连接至第三轴TM3。

八根轴TM1～TM8、输入轴IS和输出轴OS可通过作为控制元件的四个离合器C1、C2、C3、C4选择性地互相连接。

八根轴TM1～TM8可通过作为控制元件的两个制动器B1、B2选择性地连接至变速器壳体H。

四个离合器C1～C4和两个制动器B1、B2如下设置。

第一离合器C1设置在第一轴TM1与第七轴TM7之间，并且选择性地连接第一轴TM1和第七轴TM7，从而控制两者间的动力传递。

第二离合器C2设置在第二轴TM2与第五轴TM5之间，并且选择性地连接第二轴TM2和第五轴TM5，从而控制两者间的动力传递。

第三离合器C3设置在第三轴TM3与第五轴TM5之间，并且选择性地连接第三轴TM3和第五轴TM5，从而控制两者间的动力传递。

第四离合器C4设置在第三轴TM3与第八轴TM8之间，并且选择性地连接第三轴TM3和第八轴TM8，从而控制两者间的动力传递。

第一制动器B1设置在第六轴TM6与变速器壳体H之间，并将第六轴TM6选择性地连接至变速器壳体H。

第二制动器B2设置在第七轴TM7与变速器壳体H之间，并将第七轴TM7选择性地连接至变速器壳体H。

各控制元件第一、第二、第三和第四离合器C1、C2、C3、C4以及第一和第二制动器B1、B2可实现为由液压摩擦接合的多片式液压摩擦装置。

参照图2，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系通过在各变速挡操作第一、第二、第三和第四离合器C1、C2、C3、C4以及第一和第二制动器B1、B2中的三个控制元件，实现九个前进速度和一个后退速度。

在第一前进速度变速挡D1，第二和第四离合器C2、C4以及第二制动器B2操作。

因此，通过第二离合器C2的操作使第二轴TM2与第五轴TM5连接，并且通过第四离合器C4的操作使第三轴TM3与第八轴TM8连接。在此状态下，输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。

另外，通过第二制动器B2的操作使第七轴TM7用作固定元件，从而通过各轴的协作实现第一前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在第二前进速度变速挡D2，第三和第四离合器C3、C4以及第二制动器B2操作。

因此，通过第三离合器C3和第四离合器C4的操作使第三轴TM3与第五轴TM5和第八轴TM8连接。在此状态下，输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。

另外，通过第二制动器B2的操作使第七轴TM7用作固定元件，从而通过各轴的协作实现第二前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在第三前进速度变速挡D3，第四离合器C4以及第一和第二制动器B1、B2操作。

因此，通过第四离合器C4的操作使第三轴TM3与第八轴TM8连接。在此状态下，输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。

另外，通过第一和第二制动器B1、B2的操作使第六和第七轴TM6、TM7用作固定元件，从而通过各轴的协作实现第三前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在第四前进速度变速挡D4，第三和第四离合器C3、C4以及第一制动器B1操作。

另外，通过第一制动器B1的操作使第六轴TM6用作固定元件，从而通过各轴的协作实现第四前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在第五前进速度变速挡D5，第二和第四离合器C2、C4以及第一制动器B1操作。

另外，通过第一制动器B1的操作使第六轴TM6用作固定元件，从而通过各轴的协作实现第五前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在第六前进速度变速挡D6，第一和第四离合器C1、C4以及第一制动器B1操作。

因此，通过第一离合器C1的操作使第一轴TM1与第七轴TM7连接，并且通过第四离合器C4的操作使第三轴TM3与第八轴TM8连接。在此状态下，输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。

另外，通过第一制动器B1的操作使第六轴TM6用作固定元件，从而通过各轴的协作实现第六前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在第七前进速度变速挡D7，第一、第三和第四离合器C1、C3、C4操作。

因此，通过第一离合器C1的操作使第一轴TM1与第七轴TM7连接，通过第三离合器C3的操作使第三轴TM3与第五轴TM5连接，并且通过第四离合器C4的操作使第三轴TM3与第八轴TM8连接。在此状态下，输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。

在这种情况下，整个行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4整体或一体地旋转，并且扭矩按照输入的状态被输出，从而形成第七前进速度并将输入的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在第八前进速度变速挡D8，第一和第三离合器C1、C3以及第一制动器B1操作。

因此，通过第一离合器C1的操作使第一轴TM1与第七轴TM7连接，并且通过第三离合器C3的操作使第三轴TM3与第五轴TM5连接。在此状态下，输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。

另外，通过第一制动器B1的操作使第六轴TM6用作固定元件，从而通过各轴的协作实现第八前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在第九前进速度变速挡D9，第一和第二离合器C1、C2以及第一制动器B1操作。

因此，通过第一离合器C1的操作使第一轴TM1与第七轴TM7连接，并且通过第二离合器C2的操作使第二轴TM2与第五轴TM5连接。在此状态下，输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。

另外，通过第一制动器B1的操作使第六轴TM6用作固定元件，从而通过各轴的协作实现第九前进速度，并将变速后的扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

在后退速度变速挡REV，第二离合器C2以及第一和第二制动器B1、B2操作。

因此，通过第二离合器C2的操作使第二轴TM2与第五轴TM5连接。在此状态下，输入轴IS的扭矩输入至第一轴TM1。

另外，通过第一和第二制动器B1、B2的操作使第六和第七轴TM6、TM7用作固定元件，从而通过各轴的协作实现后退速度，并将变速后的反向扭矩输出至与第二轴TM2连接的输出轴OS。

如上所述，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系可通过控制四个离合器C1、C2、C3、C4和两个制动器B1、B2操作四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3、PG4，实现至少九个前进速度和至少一个后退速度。

另外，根据本发明的不同实施例的行星齿轮系由于自动变速器的多变速挡而实现了适于发动机转速的变速挡，并且通过使用发动机的低转速改善了车辆的行驶稳定性。

为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“上部”、“下部”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背面”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”用于参照示例性实施例的特征在附图中显示的位置来描述这些特征。

为了例示和说明的目的，已经呈现出关于本发明的具体示例性实施例的前述说明。该说明并不意图穷尽或将本发明限制于所公开的确切形式，并且在上述教导的启示之下，显然多种修改和变型是可能的。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域技术人员能够实现和利用本发明的不同示例性实施例及其各种替换形式和改型。本发明的范围意图由所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims

1.一种车辆用自动变速器的行星齿轮系，包括：

接收发动机扭矩的输入轴；

输出变速后的扭矩的输出轴；

包括第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件的第一行星齿轮组；

包括第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件的第二行星齿轮组；

包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件的第三行星齿轮组；

包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件的第四行星齿轮组；

连接第一旋转元件和第四旋转元件、并且与输入轴直接连接的第一轴；

与第二旋转元件连接、并且与输出轴直接连接的第二轴；

与第三旋转元件连接的第三轴；

连接第五旋转元件和第九旋转元件的第四轴；

连接第六旋转元件和第十旋转元件、并且与第二轴和第三轴选择性地连接的第五轴；

与第七旋转元件连接的第六轴；

连接第八旋转元件和第十一旋转元件、并且与第一轴和变速器壳体中的至少一者选择性地连接的第七轴；以及

与第十二旋转元件连接、并且与第三轴选择性地连接的第八轴，

其中

第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件包括第一太阳齿轮、第一行星齿轮架和第一环形齿轮；

第四旋转元件、第五旋转元件和第六旋转元件包括第二太阳齿轮、第二行星齿轮架和第二环形齿轮；

第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件包括第三太阳齿轮、第三行星齿轮架和第三环形齿轮；并且

第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件包括第四太阳齿轮、第四行星齿轮架和第四环形齿轮。

2.如权利要求1所述的行星齿轮系，其中第六轴与变速器壳体选择性地连接。

3.如权利要求2所述的行星齿轮系，还包括：

选择性地连接第一轴和第七轴的第一离合器；

选择性地连接第二轴和第五轴的第二离合器；

选择性地连接第三轴和第五轴的第三离合器；

选择性地连接第三轴和第八轴的第四离合器；

选择性地连接第六轴和变速器壳体的第一制动器；以及

选择性地连接第七轴和变速器壳体的第二制动器。

4.一种车辆用自动变速器的行星齿轮系，包括：

接收发动机扭矩的输入轴；

输出变速后的扭矩的输出轴；

包括第七旋转元件、第八旋转元件和第九旋转元件的第三行星齿轮组；以及

包括第十旋转元件、第十一旋转元件和第十二旋转元件的第四行星齿轮组，

其中输入轴与第一旋转元件直接连接，

输出轴与第二旋转元件直接连接，

第一旋转元件与第四旋转元件直接连接，

第五旋转元件与第九旋转元件直接连接，

第六旋转元件与第十旋转元件直接连接，并且与第二旋转元件和第三旋转元件选择性地连接，

第八旋转元件与第十一旋转元件直接连接，并且与第四旋转元件和变速器壳体中的至少一者选择性地连接，并且

第十二旋转元件与第三旋转元件选择性地连接，

其中

5.如权利要求4所述的行星齿轮系，其中第七旋转元件与变速器壳体选择性地连接。

6.如权利要求5所述的行星齿轮系，还包括：

选择性地连接第四旋转元件和第八旋转元件的第一离合器；

选择性地连接第二旋转元件和第六旋转元件的第二离合器；

选择性地连接第三旋转元件和第六旋转元件的第三离合器；

选择性地连接第三旋转元件和第十二旋转元件的第四离合器；

选择性地连接第七旋转元件和变速器壳体的第一制动器；以及

选择性地连接第十一旋转元件和变速器壳体的第二制动器。