CN106678297A - 自动变速器及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明通过四个行星齿轮组、六个离合器的合理布设，使本发明提供的自动变速器及具有其的车辆具有十个前进挡及一个倒挡，且通过四个离合器的控制，即可保证该挡位下动力的传输，在保证其传动效率及行星轮转速的前提下，通过使第一齿圈直接固定于箱体上而不使用制动器，一方面使自动变速器的结构更加紧凑，另一方面减少了换挡过程中制动器对箱体的冲击，改善了箱体的受载情况。相对而言，不使用制动器的数量而增加离合器的数量，一方面能够通过嵌套布置使得自动变速器更加紧凑，另一方面也能够增加离合器的利用率，并断开缩短空转传递路线，从而减少空转行星齿轮组拖曳扭矩，减少带排搅油损耗，提高传动效率。

Description

自动变速器及车辆

技术领域

本发明涉及自动变速器领域，尤其是一种自动变速器及具有该自动变速器的车辆。

背景技术

自动变速器(Automatic Transmission，AT)一般包括多个行星齿轮组、制动器及离合器，多个行星齿轮组、制动器及离合器通过一定的方式连接在一起，当发动机产生的扭矩进入自动变速器时，自动变速器能够根据不同的工作方式多级地改变进入其的扭矩，并将改变后的扭矩向外输出。由机械原理可知，机构具有确定运动的条件是机构动力源的数量等于机构转速自由度数。由于AT是通过不同离合器/制动器的组合结合实现不同挡位，即通过制动器/离合器约束自动变速器的自由度，从而达到减少系统自由度目的，最终保证自动变速器具有确定的运动。也就是说，对于一个系统自由度数为N的单动力源自动变速器，具有确定运动的条件是通过制动器/离合器等操纵元件限制该自动变速器的(N-1)个转速自由度。

一般而言，自动变速器具有的挡位越多，汽车的动力性能及燃油经济性能越好，但是，行星齿轮组数、离合器及制动器的数量，以及传动构件连接情况在一定程度上决定传动方案结构布置的复杂程度。自由度数增多和相邻挡位之间换挡变换的操纵元件数量增多，都将导致控制难度增大，并且自动变速器的体积、效率以及承载能力产生直接的影响。每个挡位的动力传递路线取决于传动方案，应避免出现内部功率循环，将影响各挡位传动效率。

伴随汽车排放法规日渐苛刻的要求以及对燃油经济性要求的提高，自动变速器挡位需求增多。对于行星齿轮组自动变速器，一般通过两种途径增加挡位：一是增加行星齿轮组的数量；二是增加自由度数量，但增加行星齿轮组的数量会显著地增加自动变速器的体积及重量，增加自由度数量容易导致操控元件的增多，增大换挡时的操控难度。为此，寻求一种行星齿轮组和操纵元件数量最佳组合、结构紧凑、传动高效的行星自动变速机构成为各大整车企业或研发机构产品开发的关键。

现阶段乘用车市场上使用的十速自动变速器主要有两种：

一、通用和福特合作开发的10R80自动变速器方案；该方案采用四个离合器，另个制动器，具有5个自由度，每一挡位需要同时结合4各换挡元件。

二、丰田的direct shift-10AT方案，该方案的前两排采用拉维纳结构，具有四个离合器和两个制动器，为4自由度系统，每一挡位需要同时结合3个换挡元件。

无论是10R80方案还是丰田的方案，均是采用四个离合器及两个制动器来实现，也就是说均会有两个制动器，制动器最终会通过连接件，如摩擦钢片齿连接到箱体上，制动器的存在增加了箱体的加工制造难度；同时由于箱体的材料一般是铝合金，制动器在闭合时会对箱体造成冲击，对箱体的强度要求较高，这又会对箱体的轻量化设计造成困难，最终会增加自动变速器的重量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动变速器及具有该自动变速器的车辆，该自动变速器不使用制动器，所有挡位均通过离合器的控制来实现，有利于改善箱体的受载情况，使自动变速器的结构更加紧凑，传动效率更高。

本发明提供一种自动变速器，包括输入轴、箱体、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，第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第五离合器、第六离合器及输出轴；

所述第一行星齿轮组包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈及第一行星架，所述第一行星轮可旋转地支撑于所述第一行星架上，且所述第一行星轮位于所述第一太阳轮与第一齿圈之间，并与所述第一太阳轮及所述第一齿圈啮合；

所述第二行星齿轮组包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈及第二行星架，所述第二行星轮可旋转地支撑于所述第二行星架上，且所述第二行星轮位于所述第二太阳轮与第二齿圈之间，并与所述第二太阳轮及所述第二齿圈啮合；

所述第三行星齿轮组包括第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈及第三行星架，所述第三行星轮可旋转地支撑于所述第三行星架上，且所述第三行星轮位于所述第三太阳轮与第三齿圈之间，并与所述第三太阳轮及所述第三齿圈啮合；

所述第四行星齿轮组包括第四太阳轮、第四行星轮、第四齿圈及第四行星架，所述第四行星轮可旋转地支撑于所述第四行星架上，且所述第四行星轮位于所述第四太阳轮与第四齿圈之间，并与所述第四太阳轮及所述第四齿圈啮合；

所述输入轴与所述第二行星架相连，所述输出轴与所述第四行星架相连，所述第一齿圈固定于所述箱体上，所述第一太阳轮与所述第二太阳轮相连，所述第二齿圈与所述第三太阳轮相连，所述第三齿圈与所述第四太阳轮相连；

所述第一离合器的一端与所述第一行星架及所述第二离合器的一端相连，所述第一离合器的另一端与所述第六离合器的一端及所述第四齿圈相连，所述第二离合器的一端与所述第一离合器的一端及所述第一行星架相连，所述第二离合器的另一端与所述第一太阳轮及所述第二太阳轮相连，所述第六离合器的一端与所述第一离合器的一端及所述第四齿圈相连，所述第六离合器的另一端与所述第三离合器的一端及所述第三行星架相连，所述第三离合器的一端与所述第六离合器的一端及所述第三行星架相连，所述第三离合器的另一端与所述第二齿圈及所述第三太阳轮相连；

所述第五离合器的一端与输入轴及所述第二行星架相连，所述第五离合器的另一端与所述第三齿圈及所述第四太阳轮相连，

所述第四离合器连接于所述第三离合器及第六离合器与第三行星架之间或连接于所述第三齿圈与所述第四太阳轮及所述第五离合器之间，并可选择地断开所述第三离合器和/或所述第六离合器经所述第三行星架、所述第三齿圈至所述第四太阳轮的动力传输。

进一步地，所述输入轴的输入端及所述输出轴的输出端分别设置于所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组及所述第四行星齿轮组的两侧，所述输入轴的动力传输方向与所述输出轴的动力传输方向相互平行。

进一步地，所述输入轴与所述输出轴均设置于所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组及所述第四行星齿轮组的同一侧，所述输入轴的动力传输方向与所述输出轴的动力传输方向相互垂直。

进一步地，所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组及所述第四行星齿轮组依次布设。

进一步地，所述第一离合器及所述第二离合器设置于所述第一行星齿轮组于所述第二行星齿轮组之间，所述第三离合器、所述第五离合器及所述第六离合器设置于所述第二行星齿轮组与所述第三行星齿轮组之间。

进一步地，所述第四离合器的一端与第三离合器的一端及第六离合器的一端相连，所述第四离合器的另一端与所述第三行星架相连。

进一步地，所述第四离合器的一端与所述第三齿圈相连，所述第四离合器的另一端与所述第五离合器的一端及所述第四太阳轮相连。

进一步地，在所述自动变速器位于一挡时，所述第一离合器、所述第二离合器、所述第四离合器及所述第五离合器处于闭合状态；在所述自动变速器位于二挡时，所述第一离合器、所述第二离合器、所述第三离合器及所述第四离合器处于闭合状态；当所述自动变速器位于三挡时，所述第一离合器、所述第三离合器、所述第四离合器及所述第五离合器处于闭合状态；当所述自动变速器位于四挡时，所述第一离合器、所述第三离合器、所述第四离合器及所述第六离合器处于闭合状态；当所述自动变速器处于五挡时，所述第一离合器、所述第三离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；当所述自动变速器位于六挡时，所述第一离合器、所述第四离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；当所述自动变速器位于七挡时，所述第三离合器、所述第四离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；当所述自动变速器位于八挡时，所述所述第二离合器、所述第四离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；当所述自动变速器位于九挡时，所述第二离合器、所述第三离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；当所述自动变速器位于十挡时，所述第二离合器、所述第三离合器、所述第四离合器及所述第六离合器处于闭合状态；当所述自动变速器位于倒挡时，所述第一离合器、所述第二离合器、所述第四离合器及所述第六离合器处于闭合状态。

本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括本发明所提供的自动变速器。

综上所述，本发明通过四个行星齿轮组、六个离合器的合理布设，使本发明提供的自动变速器具有十个前进挡及一个倒挡，且通过四个离合器的控制，即可保证该挡位下动力的传输，在保证其传动效率及行星轮转速的前提下，通过使第一齿圈直接固定于箱体上而不使用制动器，一方面使自动变速器的结构更加紧凑，另一方面减少了换挡过程中制动器对箱体的冲击，改善了箱体的受载情况。相对而言，不使用制动器的数量而增加离合器的数量，一方面能够通过嵌套布置使得自动变速器更加紧凑，另一方面也能够增加离合器的利用率，并断开缩短空转传递路线，从而减少空转行星齿轮组拖曳扭矩，减少带排搅油损耗，提高传动效率。更进一步地，更多离合器的设置还能够有利于后期通过增加行星齿轮组或增加更多操作元件以使自动变速器具有更多的挡位，有利于自动变速器未来的发展。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的自动变速器的结构示意图。

图2为图1所示的自动变速器在一挡时的传动路线示意图。

图3为图1所示的自动变速器在二挡时的传动路线示意图。

图4为图1所示的自动变速器在三挡时的传动路线示意图。

图5为图1所示的自动变速器在四挡时的传动路线示意图。

图6为图1所示的自动变速器在五挡时的传动路线示意图。

图7为图1所示的自动变速器在六挡时的传动路线示意图。

图8为图1所示的自动变速器在七挡时的传动路线示意图。

图9为图1所示的自动变速器在八挡时的传动路线示意图。

图10为图1所示的自动变速器在九挡时的传动路线示意图。

图11为图1所示的自动变速器在十挡时的传动路线示意图。

图12为图1所示的自动变速器在倒挡时的传动路线示意图。

图13为本发明第二实施例提供的自动变速器的结构示意图。

图14为本发明第三实施例提供的自动变速器的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如下。

本发明提供了一种自动变速器及具有该自动变速器的车辆，该自动变速器具有四组行星齿轮组，可实现10个前进挡挡位。该自动变速器具有5个自由度，不使用制动器，使得箱体避免了异形齿的加工，降低箱体的制造加工难度，提高箱体的承载能力，进而可以作轻量化设计，通过离合器的嵌套设计使得自动变速器结构紧凑。

图1为本发明第一实施例提供的自动变速器的结构示意图，如图所示，本发明第一实施例提供的自动变速器包括输入轴11、箱体21、第一行星齿轮组30、第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组50、第四行星齿轮组60、第一离合器71、第二离合器72、第三离合器73、第四离合器74、第五离合器75、第六离合器76及输出轴12。

第一行星齿轮组30包括第一太阳轮31、第一行星轮32、第一齿圈33及第一行星架34，第一行星轮32可以通过滚动或滑动轴承可旋转地支撑于第一行星架34上，且第一行星轮32位于第一太阳轮31及第一齿圈33之间，并与第一太阳轮31及第一齿圈33啮合。

第二行星齿轮组40包括第二太阳轮41、第二行星轮42、第二齿圈43及第二行星架44，第二行星轮42可以通过滚动或滑动轴承可旋转地支撑于第二行星架44上，且第二行星轮42位于第二太阳轮41及第二齿圈43之间，并与第二太阳轮41及第二齿圈43啮合。

第三行星齿轮组50包括第三太阳轮51、第三行星轮52、第三齿圈53及第三行星架54，第三行星轮52可以通过滚动或滑动轴承可旋转地支撑于第三行星架54上，且第三行星轮52位于第三太阳轮51及第三齿圈53之间，并与第三太阳轮51及第三齿圈53啮合。

第四行星齿轮组60包括第四太阳轮61、第四行星轮62、第四齿圈63及第四行星架64，第四行星轮62可以通过滚动或滑动轴承可旋转地支撑于第四行星架64上，且第四行星轮62位于第四太阳轮61及第四齿圈63之间，并与第四太阳轮61及第四齿圈63啮合。

输入轴11可以通过花键、焊接或一体成型等方式直接与第二行星架44相连，第四行星架64可以通过花键、焊接或一体成型等方式直接与输出轴12相连，输入轴11将动力元件，如液压变矩器传入的动力传递至该自动变速器中，即在第二行星齿轮组40参与动力传输时，第二行星架44始终作为动力输入元件，输出轴12与第四行星架64相连，输入自动变速器的动力经过各挡位变换传输至第四行星架64，并由第四行星架64传输至输出轴12，即第四行星架64在自动变速器中始终作为输出部件。

在本实施例中，第一行星齿轮组30、第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60按照顺序依次布设。需要说明的是上述的排列方式只是本实施例的优选的情况，在其他实施例中，第一行星齿轮组30、第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60的顺序也可以根据具体的布设情况而改变，但是各个行星齿轮组中的元件相互之间的连接关系，以及各离合器与各行星齿轮组之间的连接关系不变。

在本实施例中，输入轴11的输入端及输出轴12的输出端分别位于四个行星齿轮组的两侧，输入轴11的动力传输方向与输出轴12的动力传输方向相互平行，即该自动变速器可以为纵向式的，但是根据需要该自动变速器也可以为横向式的(见图14)。

第一齿圈33可以通过花键、焊接或一体成型等方式直接固定于箱体21上，即第一齿圈33总是为静止部件，第一太阳轮31可以通过花键、焊接或一体成型等方式直接与第二太阳轮41相连，第二齿圈43可以通过花键、焊接或一体成型等方式直接与第三太阳轮51相连。

第一离合器71的一端与第一行星架34及第二离合器72的一端相连，第一离合器71的另一端与第六离合器76的一端及第四齿圈64相连；第二离合器72的一端与第一离合器71的一端及第一行星架34相连，另一端与第一太阳轮31及第二太阳轮41相连；第六离合器76的一端与第一离合器71的一端及第四齿圈64相连，第六离合器76的另一端与第三离合器73的一端及第三行星架54相连；第三离合器73的一端与第六离合器76的一端及第三行星架54相连，第三离合器73的另一端与第二齿圈44及第三太阳轮51相连；在本实施例中，第四离合器74连接于第三离合器73及第六离合器76与第三行星架54之间，即第四离合器的一端与第三离合器73及第六离合器76相连，另一端与第三行星架54相连，可选择地切断第三离合器73和/或第六离合器76与第三行星架54之间的动力传输。

当第一离合器71处于闭合状态时，第一行星架34与第四齿圈63一起旋转；当第二离合器72处于闭合状态时，第一行星齿轮组30固定不动，第二太阳轮41作为静止部件。当第一离合器71、第六离合器76及第三离合器73均处于闭合状态时，第一行星架34与第二齿圈43相连；当第三离合器73及第四离合器74处于闭合状态时，第三行星齿轮组50作为一整体进行旋转；当第三离合器73、第四离合器74及第六离合器76均处于闭合状态时，第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60共同作为一个整体进行旋转。

第三齿圈53与第四太阳轮61相连，输入轴11通过第五离合器75与第四太阳轮61及第三齿圈53相连，即在本实施例中，第五离合器75的一端与输入轴11及第二行星架44相连，另一端与第四太阳轮61及第三齿圈53相连，输出轴12通过第五离合器75传递的动力可以分别进入第三齿圈53及第四太阳轮61中，当第五离合器75处于闭合状态时，第二行星架44与第四太阳轮61一起旋转，在第三行星齿轮组50和/或第四行星齿轮组60参与动力传输时，输入轴11输入的动力可根据需要，经过第五离合器75传入第三齿圈53和/或第四太阳轮61。

在本实施例中，第一离合器71、第二离合器72、第三离合器73、第四离合器74、第五离合器75及第六离合器76可以为多片式湿式离合器或犬牙式离合器。

在本实施例中，第一离合器71及第二离合器72设置于第一行星齿轮组30与第二行星齿轮组40之间，第三离合器73、第四离合器74、第五离合器75及第六离合器76均设置于第二行星齿轮组40与第三行星齿轮组50之间，该布设方式有利于离合器的嵌套设计，使自动变速器的结构更加的紧凑。

本发明通过对六个离合器的控制，可以使相互连接的四个行星齿轮组具有十个前进挡及一个倒挡，且每个挡位的实现均需操纵四个控制元件，即该自动变速器具有五个自由度。表一为在各个挡位时，各离合器所处的状态，需要解释的是，当表格中出现黑色实心圈时，表示该离合器处于闭合状态，当表格为空白时，该离合器处于未闭合状态。

表一：自动变速器各挡位与各工作元件的对应关系

(其中：C1表示第一离合器71、C2表示第二离合器72、C3表示第三离合器73、C4表示第四离合器74、C5表示第五离合器75、C6表示第六离合器76、k1、k2、k3及k4分别为四个行星齿轮组特征参数，其数值等于该行星齿轮组中对应的齿圈与太阳轮的齿数之比)

图2为图1所示的自动变速器在一挡时的传动路线示意图，如图2所示，当本发明提供的自动变速器处于一挡时，第一离合器71、第二离合器72、第四离合器74及第五离合器75处于闭合状态，由于第二离合器72处于闭合状态，且第一齿圈33与箱体21连接，因此，第一行星齿轮组30为静止部件，由于第一离合器71处于闭合状态，因此，第四齿圈63为静止部件，由于第五离合器75处于闭合状态，输入轴11输入的动力可以通过第五离合器75传递至第四太阳轮61，该挡位的动力传输路线如图2中较粗的黑色线条所示，其传动比为：

i1＝K4+1。

该挡位的动力传输路线为：输入轴11→第五离合器75→第四太阳轮61→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

需要说明的是，在一挡中，由于第三离合器73及第六离合器76均处于未闭合状态，因此截断了第四离合器74至第四齿圈63及第二齿圈43的连接，故第四离合器74无论是否闭合，均不会对动力传输路线造成影响，在一挡时优选第四离合器74处于闭合状态，以利于二挡时的控制。

图3为图1所示的自动变速器在二挡时的传动路线示意图，如图3所示，当本发明提供的自动变速器处于二挡时，第一离合器71、第二离合器72、第三离合器73及第四离合器74处于闭合状态，由于第一离合器71及第二离合器72处于闭合状态，因此第一行星齿轮组30和第二太阳轮41及第四齿圈63为静止部件，由于第三离合器73及第四离合器74处于闭合状态，因此第二齿圈43与第三行星架54相连，由于第二齿圈43与第三太阳轮51相连，即第三太阳轮51通过第三离合器73及第四离合器74与第三行星架54相连，故第三行星齿轮组50作为一个整体进行转动，该挡位的动力传递路线如图3中较粗黑色线条所示，且该自动变速器的传动比为：

i2＝(K4+1)*K2/(1+K2)。

该挡位的动力传输路线为：输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二齿圈43→第三行星齿轮组50→第四太阳轮61→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

图4为图1所示的自动变速器在三挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器处于三挡时，第一离合器71、第三离合器73、第四离合器74及第五离合器75处于闭合状态，由于第三离合器73、第四离合器74及第五离合器75处于闭合状态，因此第二行星齿轮组40及第三行星齿轮组50作为一整体进行旋转。由于第一离合器71处于闭合状态，因此，第四齿圈63随第一行星架34一同旋转，故在此挡位时，动力传递路线有两条，该挡位的动力传递路线如图4中较粗黑色线条所示，该挡位时自动变速器的传动比为：

i3＝(K1+1)*(K4+1)/(1+K1+K4)。

该挡位的动力传递路线为：①输入轴11→第二行星齿轮组40及第三行星齿轮组50→第四太阳轮61→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

②输入轴11→第二行星齿轮组40及第三行星齿轮组50→第一太阳轮31→第一行星轮32→第一行星架34→第一离合器71→第四齿圈63→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

图5为图1所示的自动变速器在四挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器处于四挡时，第一离合器71、第三离合器73、第四离合器74及第六离合器76处于闭合状态，由于第三离合器73、第四离合器74及第六离合器76处于闭合状态，因此，第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60作为一整体进行旋转，由于第一离合器71、第三离合器73及第六离合器76处于闭合状态，故第一行星架34随着第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60一起旋转，由于第一齿圈33为静止部件，因此动力由第一行星架34进入第一行星齿轮组30，并由第一太阳轮31传至第二太阳轮41时，第一太阳轮31及第二太阳轮41会对第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60产生反向推动作用。该挡位的动力传输路线如图5中较粗的黑色线条所示，该挡位的传动比为：

i4＝(K1+K2+1)/(1+K2)。

该挡位的动力传输路线为：输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二齿圈43→第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60→第四行星架64→输出轴12。

其中，动力由第二行星架44→第二行星轮42→第二齿圈43→第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60→第一离合器71→第一行星架34→第一行星轮32→第一太阳轮31→第二太阳轮41→第二行星轮42到达第二齿圈43，为第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60提供反向推动作用。

图6为图1所示的自动变速器在五挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器处于五挡时，第一离合器71、第三离合器73、第五离合器75及第六离合器76处于闭合状态，如图6中较粗黑色线条所示，该挡位的动力传递路线共有三条，该挡位的传动比为：

i5＝(K1+K2+1)*(K4+1)/((K2+1)*(K4+1)+K1)。

该挡位的动力传递路线为：①输入轴11→第五离合器75→第四太阳轮61→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

②输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二齿圈43→第三离合器73→第六离合器76→第四齿圈63→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

③输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二太阳轮41→第一太阳轮31→第一行星轮32→第一行星架34→第一离合器71→第四齿圈63→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

图7为图1所示的自动变速器在六挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器处于六挡时，第一离合器71、第四离合器74、第五离合器75及第六离合器76处于闭合状态，该挡位具有三条动力传递路线，该挡位的动力传输路线如图7中较粗的黑色线条所示，在六挡位时本发明提供的自动变速器的传动比为：

i6＝(K2*(K3+1)+K1+1)*(K4+1))/((K4+1)*(K2*(K3+1)+1)+1)。

其动力传递路线为：①输入轴11→第五离合器75→第四太阳轮61→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

②输入轴11→第五离合器75→第三齿圈53→第三行星轮52→第三行星架54→第四离合器74→第六离合器76→第四齿圈63→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

③输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二太阳轮41→第一太阳轮31→第一行星轮32→第一行星架34→第一离合器71→第四齿圈63→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

可以理解地，在本挡位中，第二齿圈43与第三太阳轮51之间具有相反的运动趋势，因此，其能够对第二条动力传递路线及第三条动力传递路线具有正向的推动作用。

图8为图1所示的自动变速器在七挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器位于七挡时，第三离合器73、第四离合器74、第五离合器75及第六离合器76处于闭合状态，由于第三离合器73、第四离合器74、第五离合器75及第六离合器76处于闭合状态，第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60作为一个整体进行转动，因此，该挡位为直接挡，该挡位的传动比为1，该挡位的动力传输路线如图8中较粗黑色线条所示。

其动力传递路线为：输入轴11→第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60→输出轴12。

图9为图1所示的自动变速器在八挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器处于八挡时，第二离合器72、第四离合器74、第五离合器75及第六离合器76处于闭合状态。由于第二离合器72处于闭合状态，因此第二太阳轮41及第一行星齿轮组30为静止部件，该挡位的动力传输路线有三条，该挡位的动力传输路线如图9中较粗黑色线条所示，该挡位下自动变速器的传动比为：

i8＝(K2*(1+K3)*(1+K4))/(K2*(1+K3)*(1+K4)+K4)。

该挡位的动力传输路线为：①输入轴11→第五离合器75→第四太阳轮61→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

②输入轴11→第五离合器75→第三齿圈53→第三行星轮52→第三行星架54→第四离合器74→第六离合器76→第四齿圈63→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

③输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二齿圈43→第三太阳轮51→第三行星轮52→第三行星架54→第四离合器74→第六离合器76→第四齿圈63→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

图10为图1所示的自动变速器在九挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器处于九挡时，第二离合器72、第三离合器73、第五离合器75及第六离合器76处于闭合状态，由于第二离合器72处于闭合状态，第二太阳轮41及第一行星齿轮组30为静止部件，该挡位下有两条动力传输路线，该挡位的动力传输路线如图10所示，其传动比为：

i9＝K2*(1+K4)/(K2*(1+K4)+K4)。

该挡位的动力传输路线为：①输入轴11→第五离合器75→第四太阳轮61→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

②输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二齿圈43→第三离合器73→第六离合器76→第四齿圈63→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

图11为图1所示的自动变速器在十挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器处于十挡时，第二离合器72、第三离合器73、第四离合器74及第六离合器76处于闭合状态，第二离合器72处于闭合状态，使第二太阳轮41及第一行星齿轮组30为静止部件，第三离合器73、第四离合器74及第六离合器76处于闭合状态，使第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60成为一整体进行回转。该挡位的动力传递路线如图11中较粗黑色线条所示，该挡位的传动比为：

i10＝K2/(1+K2)。

其动力传递路线为：输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二齿圈43→第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60→输出轴12。

图12为图1所示的自动变速器在倒挡时的传动路线示意图，当本发明提供的自动变速器处于倒挡时，第一离合器71、第二离合器72、第四离合器74及第六离合器76处于闭合状态，第一行星齿轮组30、第二太阳轮41、第三行星架54及第四齿圈63均为静止部件，该挡位的动力传递路线如图12中较粗黑色线条所示，该挡位的传动比为iR＝-K2*K3*(1+K4)/(1+K2)。

该挡位的动力传递路线为：输入轴11→第二行星架44→第二行星轮42→第二齿圈43→第三太阳轮51→第三行星轮52→第三齿圈53→第四太阳轮61→第四行星轮62→第四行星架64→输出轴12。

本发明通过四个行星齿轮组、六个离合器的合理布设，使本发明提供的自动变速器具有十个前进挡及一个倒挡，且通过四个离合器的控制，即可保证该挡位下动力的传输，在保证其传动效率及行星轮转速的前提下，通过使第一齿圈33直接固定于箱体21上而不使用制动器，一方面使自动变速器的结构更加紧凑，另一方面减少了换挡过程中制动器对箱体21的冲击，改善了箱体21的受载情况。相对而言，不使用制动器而增加离合器的数量，一方面能够通过嵌套布置使得自动变速器更加紧凑，另一方面也能够增加离合器的利用率，并断开缩短空转传递路线，从而减少空转行星齿轮组拖曳扭矩，减少带排搅油损耗，提高传动效率。更进一步地，更多离合器的设置还能够有利于后期通过增加行星齿轮组或增加更多操作元件以使自动变速器具有更多的挡位，有利于自动变速器未来的多速拓展。

图13为本发明第二实施例提供的自动变速器的结构示意图，可以理解地，在本发明的各挡位的动力传输路线中，第四离合器74的作用在于切断第三离合器73和/或第六离合器76经第三行星架54、第三行星轮52及第三齿圈53，最终至第四太阳轮61和/或第五离合器75之间的动力传递，因此第四离合器74的位置并不限定于实施例一所示的情况，如图13所示，本发明的第二实施例所示的自动变速器的结构与实施例一中的基本相同，其不同之处在于，在本实施例中，第四离合器74连接于第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60之间，第四离合器74的一端与第三齿圈53相连，另一端连接于第五离合器75及第四太阳轮61之间，并截断第三齿圈53与第四太阳轮61及第五离合器75之间的动力传输，此时，第三行星架54直接与第三离合器73的一端及第六离合器76的一端相连。

图14为本发明第三实施例提供的自动变速器的结构示意图，如图14所示，本发明提供的第三实施例所提供的自动变速器与实施例一中的基本相同，其不同之处在于，输入轴11与输出轴12均布设于第一行星齿轮组30、第二行星齿轮组40、第三行星齿轮组50及第四行星齿轮组60的同一侧，输入轴11的动力传输方向与输出轴12的动力传输方向相互垂直，即在本实施例中，自动变速器可以为横向式的。

综上所述，本发明通过四个行星齿轮组、六个离合器的合理布设，使本发明提供的自动变速器具有十个前进挡及一个倒挡，且通过四个离合器的控制，即可保证该挡位下动力的传输，在保证其传动效率及行星轮转速的前提下，通过使第一齿圈直接固定于箱体上而不使用制动器，一方面使自动变速器的结构更加紧凑，另一方面减少了换挡过程中制动器对箱体的冲击，改善了箱体的受载情况。相对而言，不使用制动器而增加离合器的数量，一方面能够通过嵌套布置使得自动变速器更加紧凑，另一方面也能够增加离合器的利用率，并断开缩短空转传递路线，从而减少空转行星齿轮组拖曳扭矩，减少带排搅油损耗，提高传动效率。更进一步地，更多离合器的设置还能够有利于后期通过增加行星齿轮组或增加更多操作元件以使自动变速器具有更多的挡位，有利于自动变速器未来的发展。

本发明还提供了一种车辆，该车辆包括上述的自动变速器，关于该车辆的其他结构可以参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种自动变速器，其特征在于：包括输入轴、箱体、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、第一离合器、第二离合器、第三离合器、第四离合器、第五离合器、第六离合器及输出轴；

所述第一行星齿轮组包括第一太阳轮、第一行星轮、第一齿圈及第一行星架，所述第一行星轮可旋转地支撑于所述第一行星架上，且所述第一行星轮位于所述第一太阳轮与第一齿圈之间，并与所述第一太阳轮及所述第一齿圈啮合；

所述第二行星齿轮组包括第二太阳轮、第二行星轮、第二齿圈及第二行星架，所述第二行星轮可旋转地支撑于所述第二行星架上，且所述第二行星轮位于所述第二太阳轮与第二齿圈之间，并与所述第二太阳轮及所述第二齿圈啮合；

所述第三行星齿轮组包括第三太阳轮、第三行星轮、第三齿圈及第三行星架，所述第三行星轮可旋转地支撑于所述第三行星架上，且所述第三行星轮位于所述第三太阳轮与第三齿圈之间，并与所述第三太阳轮及所述第三齿圈啮合；

所述第四行星齿轮组包括第四太阳轮、第四行星轮、第四齿圈及第四行星架，所述第四行星轮可旋转地支撑于所述第四行星架上，且所述第四行星轮位于所述第四太阳轮与第四齿圈之间，并与所述第四太阳轮及所述第四齿圈啮合；

所述输入轴与所述第二行星架相连，所述输出轴与所述第四行星架相连，所述第一齿圈固定于所述箱体上，所述第一太阳轮与所述第二太阳轮相连，所述第二齿圈与所述第三太阳轮相连，所述第三齿圈与所述第四太阳轮相连；

所述第一离合器的一端与所述第一行星架及所述第二离合器的一端相连，所述第一离合器的另一端与所述第六离合器的一端及所述第四齿圈相连，所述第二离合器的一端与所述第一离合器的一端及所述第一行星架相连，所述第二离合器的另一端与所述第一太阳轮及所述第二太阳轮相连，所述第六离合器的一端与所述第一离合器的一端及所述第四齿圈相连，所述第六离合器的另一端与所述第三离合器的一端及所述第三行星架相连，所述第三离合器的一端与所述第六离合器的一端及所述第三行星架相连，所述第三离合器的另一端与所述第二齿圈及所述第三太阳轮相连；

所述第五离合器的一端与输入轴及所述第二行星架相连，所述第五离合器的另一端与所述第三齿圈及所述第四太阳轮相连；

所述第四离合器连接于所述第三离合器及第六离合器与第三行星架之间或连接于所述第三齿圈与所述第四太阳轮及所述第五离合器之间，并可选择地断开所述第三离合器和/或所述第六离合器经所述第三行星架、所述第三行星轮、所述第三齿圈至所述第四太阳轮和/或所述第五离合器的动力传输。

2.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于：所述输入轴的输入端及所述输出轴的输出端分别设置于所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组及所述第四行星齿轮组的两侧，所述输入轴的动力传输方向与所述输出轴的动力传输方向相互平行。

3.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于：所述输入轴与所述输出轴均设置于所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组及所述第四行星齿轮组的同一侧，所述输入轴的动力传输方向与所述输出轴的动力传输方向相互垂直。

4.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于：所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组、所述第三行星齿轮组及所述第四行星齿轮组依次布设。

5.根据权利要求4所述的自动变速器，其特征在于：所述第一离合器及所述第二离合器设置于所述第一行星齿轮组与所述第二行星齿轮组之间，所述第三离合器、所述第五离合器及所述第六离合器设置于所述第二行星齿轮组与所述第三行星齿轮组之间。

6.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于：所述第四离合器的一端与第三离合器的一端及第六离合器的一端相连，所述第四离合器的另一端与所述第三行星架相连。

7.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于：所述第四离合器的一端与所述第三齿圈相连，所述第四离合器的另一端与所述第五离合器的一端及所述第四太阳轮相连。

8.根据权利要求1所述的自动变速器，其特征在于：所述自动变速器位于一挡时，所述第一离合器、所述第二离合器、所述第四离合器及所述第五离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于二挡时，所述第一离合器、所述第二离合器、所述第三离合器及所述第四离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于三挡时，所述第一离合器、所述第三离合器、所述第四离合器及所述第五离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于四挡时，所述第一离合器、所述第三离合器、所述第四离合器及所述第六离合器处于闭合状态；所述自动变速器处于五挡时，所述第一离合器、所述第三离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于六挡时，所述第一离合器、所述第四离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于七挡时，所述第三离合器、所述第四离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于八挡时，所述所述第二离合器、所述第四离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于九挡时，所述第二离合器、所述第三离合器、所述第五离合器及所述第六离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于十挡时，所述第二离合器、所述第三离合器、所述第四离合器及所述第六离合器处于闭合状态；所述自动变速器位于倒挡时，所述第一离合器、所述第二离合器、所述第四离合器及所述第六离合器处于闭合状态。

9.一种车辆，其特征在于：包括如权利要求1至8中任意一项所述的自动变速器。