10AT是當前量產的最高擋位數的AT自動變速箱，分別有豐田的AWR10L65系列和GM/Ford聯合開發的10R80系列。
現階段，10AT是先進自動變速箱的技術標杆，肯定先用於大排量的豪華車。對標杆的技術分析，有利於瞭解AT自動變速箱技術發展趨勢。先進的10AT必然有先進的行星機構，本篇文章先進行縱置10AT行星機構的對比分析，看看豐田和GM是如何設計自己10AT的行星機構？相比於6AT/8AT，10AT的行星機構先進性體現在哪裡？豐田和GM在設計過程中有沒有考慮繼承性，有沒有考慮自身企業的技術優勢等?
▲豐田的10AT
▲GM和Ford聯合開發的10AT
豐田的10AT行星機構分析
豐田的橫置8AT剛開始大批量裝備車型上市，所以沒必要那麼快更新橫置平臺的9AT或者10AT。但縱置平臺的8AT已經有多年的歷史了，升級到9AT或者10AT是順理成章的事情。更何況縱置平臺代表豐田豪華車車型，是利潤和品牌宣傳的保障。
豐田的縱置8AT採用萊佩萊捷行星機構形式，是在其縱置6AT的基礎上改進而來的。三自由度萊佩萊捷式行星機構不可能再改進出10AT來，因為萊佩萊捷式行星機構中的拉維納機構不可能再被打散（拉維納機構是一個整體，沒法打散增加機構的自由度），因此只能通過增加操縱元件實現擋位的增大；但如果增加操縱元件，則三自由度萊佩萊捷式行星機構的操縱元件就到達7個了（原來8AT就有6個操縱元件），每個擋位不工作的操縱元件達5個（7-2=5），一方面溼式操縱元件的拖曳功率損失增大，影響傳動效率，另一方面7個操縱元件的結構也很複雜。所以，豐田發展10AT必須放棄8AT的萊佩萊捷式行星機構，採用四自由度的行星機構，保證操縱元件小於或等於6個。
▲豐田10AT傳動簡圖及換擋邏輯圖
在縱置平臺上，1個行星排的軸向尺寸是要小於1個溼式離合器的，因此寧願增加1個行星排比增加1個溼式離合器，結構上更划算。所以豐田採用了4個行星排、6個操縱元件的四自由度行星機構的傳動方案，6個操縱元件，每個擋位需要接合3個操縱元件。
從輸入端往輸出端看，前面兩個行星排為拉維納行星機構，4AT的典型行星機構。後面的兩個行星排為辛普森機構，也是4AT的典型行星結構。非常明顯，該10AT就是2個4AT的組合，中間通過C1\C2\C3三個離合器連接。
▲豐田的10AT是由2個4AT組合而成
豐田的AT變速箱的行星機構都非常具有繼承性，大致可以這樣理解：6AT（拉維納機構+1個單行星排+5個操縱件）就是1.5個4AT，8AT（拉維納機構+1個單行星排+6個操縱件）是1.75個4AT，而10AT就是2個4AT。行星機構的繼承性非常好，技術不斷迭代，成熟可靠，非常符合豐田的性格。從4AT到10AT都是辛普森行星機構、拉維納行星機構和CR-CR行星機構的組合。
▲常用的4AT行星機構
豐田10AT行星機構的組成規律與ZF的橫置9AT、KATE的縱置9AT和Benz的縱置9AT非常類似，都是由上述三種典型4AT行星機構的組合而成（後續會單獨寫一篇9AT/10AT典型行星機構的分析）。
GM/Ford的10AT行星機構分析
GM的縱置8AT、ZF的縱置8AT和GM的縱置10AT有莫大的淵源。
GM的縱置8AT與ZF的縱置8AT其實是同一個行星機構傳動方案，只不過是GM在結構設計過程中，把4個行星排中的2個換了個位置。
▲GM的終置8AT和ZF的終置8AT是同一個傳動方案，只是行星排的位置不同
當GM在發展其10AT時，還是採用了在ZF的8AT基礎上改進而來。GM宣傳獲得了ZF的離合器設計方面的專利授權，個人估計GM應該是跟ZF達成了某些協議後，才能在ZF的8AT基礎上研發10AT。
GM10AT和ZF8AT的區別是：僅增加了一個離合器（下圖中的F離合器），增多了2個擋位。該行星傳動方案是五自由度，6個操縱元件，每個擋位接合4個操縱元件，僅僅只有2個空載的操縱元件，可有效降低拖曳功率損失。每個擋位切換時，只需切換其中的一個操縱元件，並且繼承了ZF8AT中的跳擋功能。
▲GM和Ford聯合開發的10AT傳動簡圖及換擋邏輯圖
這是目前量產AT中最最最牛逼的行星機構，理由如下：
- 首先它是第一個量產的五自由度行星機構，把AT行星機構的自由度推到一個更高的高度。如果想要看到六自由度的行星機構，要等到14AT以後了，我估計那時AT都已經可以進博物館了。
- 這個行星機構離合器操縱序列很合理，C（6,4）=15，用了11個擋位，行星機構的複用率比較高。在12/13AT沒有出來之前，是所有大於9擋AT中機構複用率最高的。
- 結構設計很合理，套軸層數不多，最多隻有兩層；構件的迂迴度也比較好，只有第1個行星排的行星架和第4個行星排連接的長筒構件，其他的結構設計都非常舒服。
- 制動器/離合器的最大力矩小，可縮小制動器的容量；以一擋為例，A\B制動器共同分擔制動反力矩，制動器容量小，有利於縮小體積和重量。
GM寧願放棄其縱置8AT的結構繼承性，也要採用ZF的8AT進行改進成為10AT，說明該五自由度行星傳動方案是有其獨特的技術優勢的。
▲GM和Ford聯合開發的10AT結構圖
10AT行星機構設計
這麼複雜，這麼牛逼的行星機構是傳動專家排腦袋設計出來的嗎？是萊佩萊捷式6AT行星機構那樣，由經驗豐富的工程師靈感突現嗎？
不是，這都是行星機構綜合的計算機程序算出來的。最簡單的算法是暴力窮舉，把所有可能的行星機構傳動方案計算一遍（4個行星排的排列組合數目可達億級），看看那個傳動方案合適。
就算是豐田的10AT，我承認：我也無法單靠一支筆和一張紙，算出來和畫出來這個四自由度的傳動簡圖，即使我知道設計方向，10AT是兩個4AT的組合。當然，看到這豐田的10AT傳動簡圖後，我還是可以分析其組成規律。
具體到ZF的8AT和GM的10AT，那就更不可能用人工設計了，肯定是計算機算出來的。即使是經驗豐富的工程師，你也無法一眼看出來它是由什麼典型的行星機構組成的，基本沒有什麼明顯的規律可言。
ZF和GM都有自己開發的行星機構綜合程序，才能在10年前就開始佈局9AT、10AT的專利。德國的高校與工業界的合作比較深，很多課題都來自工業界，雄厚的基礎研究加上良好的產學合作，是國外AT技術不斷創新的推動力。
豐田和GM的10AT行星機構對比
單從行星機構本身來說，GM的10AT比豐田的10AT高了一個level。行星機構的自由度、機構複用率、制動器的最大容量、拖曳功率損失等方面都比豐田的10AT優。
但是不能說豐田的10AT行星機構就差，考慮到豐田的10AT就是兩個4AT的組合，結構工藝完全繼承了豐田以前4AT、6AT和8AT，技術一脈相承，一代一代升級，腳踏實地，成熟可靠、成本可控，這都是豐田最拿手的。
汽車行業是充分競爭的，市場說了才算，技術先進不一定能成功。加上日本人的工匠精神，能把某個垂直小領域做精、做好，因此估計豐田的10AT最終的性能不會比GM的10AT差。當然，他們兩個變速箱的細分市場都不一樣，一個是美式肌肉，一個是東方典雅。
但兩個變速箱均能代表各自品牌的技術實力，GM大大咧咧，不屈小節，但基礎研究雄厚，創新能力超強。豐田嚴謹、精工、技術迭代穩健，注重成本和技術繼承性。
小結
- 豐田的10AT為四自由度行星機構，採用4個行星排，6個操縱元件。
- 豐田的AT變速箱行星機構都非常具有繼承性，大致可以這樣理解：6AT（拉維納機構+1個單行星排+5個操縱件）就是1.5個4AT，8AT（拉維納機構+1個單行星排+6個操縱件）是1.75個4AT，而10AT就是2個4AT。
- GM的10AT為五自由度行星機構，採用4個行星排，6個操縱元件。
- GM的縱置8AT、ZF的縱置8AT和GM的縱置10AT有莫大的淵源；GM的10AT在ZF的8AT基礎上改進而來，僅增加了一個離合器，就增多了2個擋位。
- GM的10AT是第一個量產的五自由度行星機構，是目前量產AT中最最最牛逼的行星機構，把AT行星機構的自由度推到一個更高的高度。如果想要看到六自由度的行星機構，要等到14AT以後了；估計那時AT都已經可以進博物館了。
- 單從行星機構本身來說，GM的10AT比豐田的10AT高了一個level，行星機構的自由度、機構複用率、制動器的最大容量、拖曳功率損失等方面都比豐田的10AT優。
- 豐田的10AT結構工藝完全繼承了豐田以前4AT、6AT和8AT，技術一脈相承，一代一代升級，腳踏實地，成熟可靠、成本可控。
- GM10AT和豐田10AT的行星機構都是計算機設計出來的，工程師人工很難設計出如此複雜的行星機構；得益於雄厚的基礎研究，ZF和GM都有自己開發的行星機構綜合程序，10年前就開始佈局9AT、10AT的專利了。
