车辆自动变速器的行星齿轮系 |
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| 申请号 | CN201610898555.1 | 申请日 | 2016-09-30 | 公开(公告)号 | CN107202130A | 公开(公告)日 | 2017-09-26 |
| 申请人 | 现代自动车株式会社; | 发明人 | 赵源珉; 黄圣旭; 权贤植; 鞠再昌; 池晟旭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供车辆自动 变速器 的行星 齿轮 系。行星齿轮系包括， 输入轴 ，接收 发动机 动 力 ；以及 输出轴 ，输出动力。此外，提供四个 行星齿轮组 ，每个具有三个旋转元件。多个轴随后直接或选择地连接旋转元件。行星齿轮系通过 自动变速器 增加变速挡位的实现，最大化了发动机运行效率且改进动力传递性能和燃油消耗。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种车辆自动变速器的行星齿轮系，包括： |
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| 说明书全文 | 车辆自动变速器的行星齿轮系[0001] 相关申请的交叉引用 技术领域[0003] 本发明涉及车辆自动变速器，且更特别涉及车辆自动变速器的行星齿轮系，其能够通过使用最小数量的部件执行至少前进9速档位获得动力传递性能的改进和燃油消耗改进效果，且能够通过使用发动机低每分钟转速(RPM)范围中的运行点而降低了车辆运行噪声。 背景技术[0004] 通常，在自动变速器领域，已经进行研究以实现更多变速挡位以最大化车辆燃油消耗和驾驶能力的改善，且近来，燃油价格的增加触发了增强车辆燃油消耗的竞争。特别地，已经进行了对于发动机的研究，以通过降低尺寸实现重量降低和增强燃油消耗，并且已经引导了对于自动变速器的研究，以通过实现更多变速挡位同步提供更好的驾驶性能和燃油消耗。 [0005] 然而，对于自动变速器，随着变速挡位数量增加，内部部件的数量、特别是行星齿轮组的数量也增加，并且变速器的整体长度增加，因而导致安装能力、生产费用、重量、动力传输效率等等的恶化。因此，对于自动变速器而言，重要的是发展行星齿轮系，能够使用最小数量的部件产生最大效率，以通过实现更多变速挡位来增加燃油消耗改善效果。 [0006] 近来，自动变速器已经构造为实施8速或更多换挡且已经安装在车内，并且已经积极需要能够实施8速或更多变速挡位的行星齿轮系的研究和开发。然而，通常的8速或更多自动变速器通常包括3至4个行星齿轮组和5至6个控制元件(摩擦元件)，并且由于自动变速器的整体长度的增加，具有安装能力恶化的缺点。 [0007] 因此，为了实现多级自动变速器，近来，行星齿轮组上布置行星齿轮组的双排结构已适用，或者爪式离合器已经被使用来代替湿式控制元件。然而，这一适用的结构受限且由于爪式离合器的使用，伴随着换挡感觉恶化。 [0008] 在这一部分的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，并因而其包括不形成本领域技术人员在这一国家中已知的现有技术的信息。 发明内容[0009] 本发明提供了车辆自动变速器的行星齿轮系，能够通过使用最小数量的部件执行至少前进9速或更多速变速挡位以及至少倒退一速或更多速变速挡位，获得动力传递性能的改进和燃油消耗改进效果，且能够通过使用发动机低每分钟转速(RPM)范围中的运行点而降低车辆运行噪声。 [0010] 本发明的一个典型实施方式提供了车辆自动变速器的行星齿轮系，包括：输入轴，构造为接收发动机动力；输出轴，构造为输出动力；第一行星齿轮组，具有第一、第二和第三旋转元件；第二行星齿轮组，具有第四、第五和第六旋转元件；第三行星齿轮组，具有第七、第八和第九旋转元件；第四行星齿轮组，具有第十、第十一和第十二旋转元件；第一轴，连接至第一旋转元件；第二轴，互连第二旋转元件与第六旋转元件和第七旋转元件，第三轴，互连第三旋转元件与第五旋转元件；第四轴，连接至第四旋转元件，且直接连接至输入轴；第五轴，互连第八旋转元件和第十二旋转元件，且选择地连接至第四轴或选择地连接至变速器壳体；第六轴，互连第九旋转元件与第十一旋转元件，且直接连接至输出轴；以及，第七轴，连接至第十旋转元件，且选择地连接至第四轴。第一轴、第二轴和第三轴每个选择地连接至变速器壳体。 [0011] 第一行星齿轮组的第一、第二和第三旋转元件分别是第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮，第二行星齿轮组的第四、第五的和第六旋转元件分别是第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮，第三行星齿轮组的第七、第八和第九旋转元件分别是第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮，以及第四行星齿轮组的第十、第十一和第十二旋转元件分别是第四太阳齿轮、第四行星架和第四环形齿轮。 [0012] 行星齿轮系进一步包括：：第一离合器，选择地互连第四轴和第五轴；第二离合器，选择地互连第四轴和第七轴；第一制动器，选择地互连第一轴和变速器壳体；第二制动器，选择地互连第二轴和变速器壳体；第三制动器，选择地互连第三轴和变速器壳体；第四制动器，选择地互连第五轴和变速器壳体。本发明的一个典型实施方式，可通过组合由简单的行星齿轮组形成的四个行星齿轮组与六个控制元件，实施至少前进9速或更多速变速挡位和至少倒退1速或更多速变速挡位。 [0013] 此外，依照本发明的典型实施方式，适于发动机每分钟转速的变速挡位可通过实现自动变速器更多的变速挡位而实施，且特别地，通过使用发动机低每分钟转速区域中的运行点，可降低车辆运行噪声。此外，依照本发明的典型实施方式，可最大化发动机的驱动效率，并且通过自动变速器更多的变速挡位的高效率实现，可改进动力传递性能和燃油消耗。 [0014] 从本发明的典型实施方式中可获得或预测的其它效果将被明确地或隐含地公开在本发明的典型实施方式的详细描述中。那就是，依照本发明的典型实施方式所预计的各种效果将在下面描述的详细描述中被公开。附图说明 [0015] 本发明上述和其它目标、特征和优点将从下文结合附图的详细描述中更清晰地理解，其中： [0016] 图1是示出依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系的结构图；且 [0017] 图2是用于依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系的控制元件的每个变速挡位的操作表。 具体实施方式[0018] 应理解的是，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语是通常机动车辆的总称，例如，乘用机动车，包括多功能运动车辆(SUV)、公共汽车、卡车、多种商务车辆，水运工具，包括多种船或舰，航空器，以及类似的，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧式、插入式混合电力车辆、氢动力车辆、燃料电池车辆，以及其它替代能源车辆(例如，从除了石油的资源得到的燃料)。 [0019] 这里使用的术语仅用于描述特定的实施例的目的，且并不意欲限制本发明。正如在此使用的，除非特别说明，单数形式“一”、“一个”和“该”也包括复数形式。可进一步理解的是，当术语“包括”和/或“包含”用于这一说明书中时，指定了具有所表述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或部件，但是也不排除还具有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、部件和/或它们的组合。正如在此使用的，术语“和/或”包括了一个或多个列出的相关术语的所有组合。 [0020] 除非特别陈述或从文中明显的，正如在此使用的，术语“大约”理解为处于本领域的正常公差范围中，例如在平均值的两个标准偏差内。″大约″可被理解为落入标准值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％中。除非从文中另外显而易见的，在此提供的全部数值由术语“大约”修饰。 [0021] 以下，将参考附图详细描述本发明的典型实施方式。 [0022] 图1是示出依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系的结构图。参考图1，依照本发明的多个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，布置相同的轴线上；输入轴IS；输出轴OS；七个轴TM1至TM7，其互连第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的各旋转元；两个离合器C1和C2以及四个制动器B1至B4这些控制元件；以及变速器壳体H。 [0023] 此外，来自输入轴IS的发动机输入的旋转动力可通过第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4之间的相互补偿切换，且随后可通过输出轴OS输出。特别地，从发动机侧，各行星齿轮组可以以第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的次序布置。输入轴IS可以是输出元件，并且来自发动机曲轴的转矩，在使用转矩转换器成为转换的转矩之后，被输入至输入轴。输出轴OS，作为输出元件，可布置在与输入轴IS相同的轴线上，且可构造为使用差速装置传递切换的驱动力至驱动轴。 [0024] 第一行星齿轮组PG1，是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第一太阳齿轮S1，其是第一旋转元件N1；第一行星架PC1，其是第二旋转元件N2，构造为旋转地支撑与作为第一元件N1的第一太阳齿轮S1外接合的第一小齿轮P1；以及第一环形齿轮R1，其是第三旋转元件N3，与第一小齿轮P1齿轮内接合。第二行星齿轮组PG2，是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第二太阳齿轮S2，其是第四旋转元件N4；第二行星架PC2，其是第五旋转元件N5，构造为旋转地支撑与作为第四元件N4的第二太阳齿轮S2外接合的第二小齿轮P2；以及第二环形齿轮R2，其是第六旋转元件N6，与第二小齿轮P2齿轮内接合。 [0025] 第三行星齿轮组PG3，是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第三太阳齿轮S3，其是第七旋转元件N7；第三行星架PC3，其是第八旋转元件N8，构造为旋转地支撑与作为第七元件N7的第三太阳齿轮S3外接合的第三小齿轮P3；以及第三环形齿轮R3，其是第九旋转元件N9，与第三小齿轮P3齿轮内接合。第四行星齿轮组PG4，是单一小齿轮行星齿轮组，且可包括：第四太阳齿轮S4，其是第十旋转元件N10；第四行星架PC4，其是第十一旋转元件N11，构造为旋转地支撑与作为第十元件N10的第四太阳齿轮S4外接合的第四小齿轮P4；以及第四环形齿轮R4，其是第十二旋转元件N12，与第四小齿轮P4齿轮内接合。 [0026] 特别地，在第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4中，第二旋转元件N2直接连接至第六旋转元件N6和第七旋转元件N7，第三旋转元件N3直接连接至第五旋转元件N5，第八旋转元件N8直接连接至第十二旋转元件N12，并且第九旋转元件N9直接连接至第十一旋转元件N11，并因此，第一、第二、第三和第四行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4可被操作同时具有总共七个轴TM1至TM7。下文将详细描述七个轴TM1至TM7的结构。 [0027] 七个轴TM1至TM7可以是旋转元件，构造为传输动力同时与连接的旋转元件一起旋转，以直接连接或选择地连接行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4的旋转元件之中的多个旋转元件；并且可以是固定元件，直接连接旋转元件至变速器壳体H以将旋转元件固定至变速器壳体H。 [0028] 第一轴TM1可被连接至第一旋转元件N1(第一太阳齿轮S1)，且可操作为选择固定元件，同时被选择地连接至变速器壳体H。第二轴TM2可连接第二旋转元件N2(第一行星架PC1)和第六旋转元件N6(第二换齿轮R2)至第七旋转元件N7(第三太阳齿轮S3)，且可操作为选择固定元件，同时选择地连接至变速器壳体H。第三轴TM3可连接第三旋转元件N3(第一环形齿轮R1)和第五旋转元件N5(第二行星架PC2)，且可操作为选择固定元件，同时与变速器壳体H选择地连接。第四轴TM4可连接至第四旋转元件N4(第二太阳齿轮S2)，且直接连接至输入轴IS，以操作为输入元件。 [0029] 第五轴TM5可连接第八旋转元件N8(第三行星齿轮支架PC3)和第十二旋转元件N12(第四换齿轮R4)，且可操作为选择输入元件，同时选择地连接至与输入轴IS直接连接的第四轴TM4，或者可被操作为选择固定元件，同时选择地连接至变速器壳体H。第六轴TM6直接连接第九旋转元件N9(第三环形齿轮R3)和第十一旋转元件N11(第四行星架PC4)，且可直接连接至输出轴OS，从而操作为输出元件。第七轴TM7可连接至第十旋转元件N10(第四太阳齿轮84)，且可选择地连接至直接与输入轴IS连接的第四轴TM4，以操作为选择输入元件。 [0030] 此外，两个离合器C1和C2可布置在包括输入轴IS和输出轴OS在内的七个轴TM1至TM7中的轴的选择性互连的部分。此外，四个制动器B1至B4可布置在七个轴TM1至TM7之中的轴的选择地连接至变速器壳体H的部分。换句话说，两个离合器C1和C2以及四个制动器B1至B4布置的位置将如下描述。第一离合器C1可布置在第四轴TM4和第五轴TM5之间，以选择地直接连接直接与输入轴IS连接的第四轴TM4和第五轴TM5以传递动力。第二离合器C1可布置在第四轴TM4和第七轴TM7之间，以选择地直接连接直接与输入轴IS连接的第四轴TM4和第七轴TM7以传递动力。 [0031] 第一制动器B1可布置在第一轴TM1和变速器壳体H之间，以选择地连接第一轴TM1至变速器壳体H以固定。第二制动器B2可布置在第二轴TM2和变速器壳体H之间，以选择地连接第二轴TM2至变速器壳体H以固定。第三制动器B3可布置在第三轴TM3和变速器壳体H之间，以选择地连接第三轴TM3至变速器壳体H以固定。第四制动器B4可布置在第五轴TM5和变速器壳体H之间，以选择地连接第五轴TM5至变速器壳体H以固定。包括第一和第二离合器C1和C2以及第一至第四制动器B1至B4的各控制元件可由多盘式液压摩擦结合的单元形成，通过液压彼此摩擦结合。 [0032] 图2是用于依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系的控制元件的每个变速挡位的操作表。参考图2，在依照本发明典型实施方式的行星齿轮系的每个齿轮变速挡位中，当在作为控制元件的第一和第二离合器C1和C2以及第一至第四制动器B1至B4之中的两个控制元件被操作时，可执行倒退1速和前进9速的切换。将如下描述换挡操作。 [0033] 在前进1速变速挡位D1，第三和第四制动器B3和B4可同时操作，具有大约5.5的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可被输入至第四轴TM4，并且变速挡位可被切换至前进1速，同时通过第三和第四制动器的操作，第三轴TM3和第六轴TM6可同时操作为固定元件，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0034] 在前进2速变速挡位D2，第二离合器C2和第四制动器B4可同时操作，具有大约3.3的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可输入至第四轴TM4，且通过第二离合器C2的操作可同时输入至第七轴TM7。此外，变速挡位可被切换至前进2速，同时通过第四制动器B4，第五轴TM5操作为固定元件，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0035] 在前进3速变速挡位D3，第二离合器C2和第三制动器B3可同时操作，具有大约2.363的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可输入至第四轴TM4，且通过第二离合器C2的操作可同时输入至第七轴TM7。此外，变速挡位可被切换至前进3速，同时通过第三制动器B3，第三轴TM3操作为固定元件，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0036] 在前进4速变速挡位D4，第二离合器C2和第二制动器B2可同时操作，具有大约1.657的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可输入至第四轴TM4，且通过第二离合器C2的操作可同时输入至第七轴TM7。此外，变速挡位可被切换至前进4速，同时通过第二制动器B2，第二轴TM2操作为固定元件，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0037] 在前进5速变速挡位D5，第二离合器C2和第一制动器B1可同时操作，具有大约1.257的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可输入至第四轴TM4，且通过第二离合器C2的操作可同时输入至第七轴TM7。此外，变速挡位可被切换至前进5速，同时通过第一制动器B1，第一轴TM1操作为固定元件，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0038] 在前进6速变速挡位D6，第一和第二离合器C1和C2可同时操作，具有大约1的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可输入至第四轴TM4，且通过第一和第二离合器C1和C2的操作，可同时输入至第五和第七轴TM5和TM7。在这一情形中，变速挡位可切换至前进6速，其输出与输入相同，同时第四行星齿轮组PG4一体旋转，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0039] 在前进7速变速挡位D7，第一离合器C1和第一制动器B1可同时操作，具有大约0.829的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可输入至第四轴TM4，且通过第一离合器C1的操作可同时输入至第五轴TM5。此外，变速挡位可被切换至前进7速，同时通过第一制动器B1，第一轴TM1操作为固定元件，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0040] 在前进8速变速挡位D8，第一离合器C1和第二制动器B2同时操作。因此，输入轴IS的旋转动力可输入至第四轴TM4，且通过第一离合器C1的操作可同时输入至第五轴TM5。此外，变速挡位可被切换至前进8速，同时通过第二制动器B2，第二轴TM2操作为固定元件，使得旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0041] 在前进9速变速挡位D9，第一离合器C1和第三制动器B3可同时操作，具有大约0.632的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可输入至第四轴TM4，且通过第一离合器C1的操作可同时输入至第五轴TM5。此外，变速挡位可被切换至前进9速，同时通过第三制动器B3，第三轴TM3操作为固定元件，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0042] 在倒退变速挡位REV，第一和第四制动器B1和B4可同时操作，具有大约5.617的传动比。因此，输入轴IS的旋转动力可被输入至第四轴TM4，并且变速挡位可被反向切换，同时通过第一和第四制动器B1和B4的操作，第一轴TM1和第五轴TM5可同时操作为固定元件，并因此，旋转动力可通过连接至第六轴TM6的输出轴OS输出。 [0043] 如上所述，依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系可以通过调整两个离合器C1和2以及四个制动器B1、B2、B3和B4，通过四个行星齿轮组PG1、PG2、PG3和PG4，实现至少前进9速或更多速变速挡位和至少倒退1速或更多速变速挡位。此外，依照本发明的典型实施方式，适于发动机每分钟转速的变速挡位可通过实现自动变速器增加的变速挡位而实施，且特别地通过使用发动机低每分钟转速区域中的运行点，可以降低车辆运行噪声。此外，依照本发明的典型实施方式的行星齿轮系，可最大化发动机的运行效率，并且通过自动变速器增加的变速挡位的实现，可改进动力传递性能和燃油消耗。 |
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