(57)【要約】      （修正有）【課題】変速段数を維持しながら、係合要素の数を削減するできる自動変速機を提供する。【解決手段】自動変速機１００は、シングルピニオン式の遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ４と、互いに連結された第三キャリヤＣ３と第四サンギヤＳ４をハウジング１３に係脱可能に固定するブレーキＢと、互いに連結された第二リングギヤＲ２及び第三サンギヤＳ３と、前記第一キャリヤＣ１とを係脱可能に連結する第一クラッチＣｌ１と、互いに連結された第三キャリヤＣ３及び第四サンギヤＳ４と、第二キャリヤＣ２とを係脱可能に連結する第二クラッチＣｌ２と、互いに連結された第三リングギヤＲ３及び第四キャリヤＣ４と、第二キャリヤＣ２とを係脱可能に連結する第三クラッチＣｌ３と、互いに連結された入力軸１１及び第一キャリヤＣ１と、第四リングギヤＲ４とを係脱可能に連結する第四クラッチＣｌ４と、を有する。【選択図】図１
2016011684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに、回転軸線と同軸に支承された入力軸と、
前記ハウジングに、前記回転軸線と同軸に支承された出力部材と、
第一サンギヤと、第一リングギヤと、前記第一サンギヤ及び前記第一リングギヤと噛合する第一ピニオンを回転可能に支承する第一キャリヤとを有し、前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第一遊星歯車機構と、
第一要素、第二要素、及び第三要素とを有し、前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第二遊星歯車機構と、
第三サンギヤと、第三リングギヤと、前記第三サンギヤ及び前記第三リングギヤと噛合する第三ピニオンを回転可能に支承する第三キャリヤとを有し、前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第三遊星歯車機構と、
第四サンギヤと、第四リングギヤと、前記第四サンギヤ及び前記第四リングギヤと噛合する第四ピニオンを回転可能に支承する第四キャリヤとを有し、前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第四遊星歯車機構と、
互いに連結された前記第三キャリヤと前記第四サンギヤを、前記ハウジングに係脱可能に固定するブレーキと、
互いに連結された前記入力軸及び前記第一キャリヤと、互いに連結された前記第三要素及び前記第三サンギヤとを係脱可能に連結する第一クラッチと、
互いに連結された前記第三キャリヤ及び前記第四サンギヤと、前記第二要素とを係脱可能に連結する第二クラッチと、
互いに連結された前記第三リングギヤ及び前記第四キャリヤと、前記第二要素とを係脱可能に連結する第三クラッチと、
互いに連結された前記入力軸及び前記第一キャリヤと、前記第四リングギヤとを係脱可能に連結する第四クラッチと、を有し、
前記第一リングギヤと前記第一要素は互いに連結され、
前記第一サンギヤは、前記ハウジングに固定され、
前記第三リングギヤ及び前記第四キャリヤは、前記出力部材に連結されている自動変速機。
【請求項２】
前記第二遊星歯車機構はシングルピニオン式であり、前記第一要素は第二サンギヤ、前記第二要素は第二キャリヤ、前記第三要素は第二リングギヤである請求項１に記載の自動変速機。
【請求項３】
前記第二遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、前記第一要素は第二サンギヤ、前記第二要素は第二リングギヤ、前記第三要素は第二キャリヤである請求項１に記載の自動変速機。
【請求項４】
前記第一遊星歯車機構の外周側に前記第二遊星歯車機構が設けられ、前記第二要素が前記第一リングギヤの外周側に一体的に形成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の自動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力軸に連結された複数の遊星歯車機構の各要素を係脱するブレーキ及びクラッチを係脱して、前記入力軸の回転を複数段に変速して出力部材に伝達する自動変速機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示される自動変速機は、４つの遊星歯車機構と、当該遊星歯車機構の各要素を係脱する６つの係合要素を有している。そして、６つの係合要素のうち３つの係合要素を係合させることにより、前進９速と後進１速の変速段を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５１３６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される自動変速機のように、係合要素の数が多いと、自動変速機が大きくなってしまい、係合要素を作動させるための油圧回路や制御プログラムが複雑化し、自動変速機の製造コストが増大してしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、変速段数を維持しながら、係合要素の数を削減するできる自動変速機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するためになされた、請求項１に係る自動変速機の発明は、ハウジングと、前記ハウジングに、回転軸線と同軸に支承された入力軸と、前記ハウジングに、前記回転軸線と同軸に支承された出力部材と、第一サンギヤと、第一リングギヤと、前記第一サンギヤ及び前記第一リングギヤと噛合する第一ピニオンを回転可能に支承する第一キャリヤとを有し、前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第一遊星歯車機構と、相対回転速度比を直線で表すことができる速度線図におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に、第一要素、第二要素、第三要素とを有し、前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第二遊星歯車機構と、第三サンギヤと、第三リングギヤと、前記第三サンギヤ及び前記第三リングギヤと噛合する第三ピニオンを回転可能に支承する第三キャリヤとを有し、前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第三遊星歯車機構と、第四サンギヤと、第四リングギヤと、前記第四サンギヤ及び前記第四リングギヤと噛合する第四ピニオンを回転可能に支承する第四キャリヤとを有し、前記ハウジングに前記回転軸線と同軸に支承された第四遊星歯車機構と、互いに連結された前記第三キャリヤと前記第四サンギヤを、前記ハウジングに係脱可能に固定するブレーキと、互いに連結された前記入力軸及び前記第一キャリヤと、互いに連結された前記第三要素及び前記第三サンギヤとを係脱可能に連結する第一クラッチと、互いに連結された前記第三キャリヤ及び前記第四サンギヤと、前記第二要素とを係脱可能に連結する第二クラッチと、互いに連結された前記第三リングギヤ及び前記第四キャリヤと、前記第二要素とを係脱可能に連結する第三クラッチと、互いに連結された前記入力軸及び前記第一キャリヤと、前記第四リングギヤとを係脱可能に連結する第四クラッチと、を有し、前記第一リングギヤと前記第一要素は互いに連結され、前記第一サンギヤは、前記ハウジングに固定され、前記第三リングギヤ及び前記第四キャリヤは、前記出力部材に連結されている。
【０００７】
このように構成された自動変速機の構成によれば、１つのブレーキ、４つのクラッチからなる５つの係合要素によって、前進９速の変速段を実現することができる。このため、変速段数を維持しながら、係合要素の数を削減することができる。よって、係合要素を作動させるための油圧回路や制御プログラムを、係合要素がより多い自動変速機と比べて、簡素化させることができ、自動変速機の製造コストを低減させることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記第二遊星歯車機構はシングルピニオン式であり、前記第一要素は第二サンギヤ、前記第二要素は第二キャリヤ、前記第三要素は第二リングギヤである。このように、第二遊星歯車機構はシングルピニオン式であるので、単純な構造で第二遊星歯車機構を構成することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の発明において、前記第二遊星歯車機構はダブルピニオン式であり、前記第一要素は第二サンギヤ、前記第二要素は第二リングギヤ、前記第三要素は第二キャリヤである。このように第二遊星歯車機構はダブルピニオン式である。これにより、第二遊星歯車機構の速度線図において他の２軸の間に配置される軸である第二リングギヤの回転速度を表す軸の位置の自由度が高くなる。このため、変速段のギヤ比の設定の自由度が高い自動変速機を提供することが可能となる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３に記載の発明において、前記第一遊星歯車機構の外周側に前記第二遊星歯車機構が設けられ、前記第二要素が前記第一リングギヤの外周側に一体的に形成されている。このため、自動変速機の回転軸方向の寸法を削減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態の自動変速機のスケルトン図である。
【図２】第一実施形態〜第四実施形態の自動変速機の各変速段におけるブレーキ及び各クラッチの作動状態を示す作動表である。
【図３】第一実施形態及び第二実施形態の自動変速機の各変速段における遊星歯車機構の各要素の回転比を示す速度線図である。
【図４】第二実施形態の自動変速機のスケルトン図である。
【図５】第三実施形態の自動変速機のスケルトン図である。
【図６】第三実施形態及び第四実施形態の自動変速機の各変速段における遊星歯車機構の各要素の回転比を示す速度線図である。
【図７】第四実施形態の自動変速機のスケルトン図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第一実施形態の自動変速機の構造）
以下に、図１を用いて、本実施形態（第一実施形態）に係る自動変速機１００について説明する。自動変速機１００は、制御部１０、入力軸１１、出力部材１２、ハウジング１３、第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、第三遊星歯車機構ＰＧ３、第四遊星歯車機構ＰＧ４、ブレーキＢ、第一クラッチＣｌ１、第二クラッチＣｌ２、第三クラッチＣｌ３、及び第四クラッチＣｌ４を有している。
【００１３】
入力軸１１は、ハウジング１３に回転軸線１５と同軸に回転可能に支承されている。入力軸１１は、トルクコンバータ（不図示）を介してエンジン（不図示）に連結され、エンジンからの駆動力が入力される。出力部材１２（出力軸）は、ハウジング１３に回転軸線１５と同軸に回転可能に支承されている。出力部材１２は、デファレンシャル（不図示）を介して、駆動輪（不図示）が連結されている。
【００１４】
第一遊星歯車機構ＰＧ１、第二遊星歯車機構ＰＧ２、第三遊星歯車機構ＰＧ３、第四遊星歯車機構ＰＧ４は、入力軸１１側から出力部材１２側に向かって、ハウジング１３に回転軸線１５と同軸に回転可能に支承されている。第一遊星歯車機構ＰＧ１〜第四遊星歯車機構ＰＧ４は、シングルピニオン式である。
【００１５】
第一遊星歯車機構ＰＧ１は、第一サンギヤＳ１と、第一リングギヤＲ１と、第一サンギヤＳ１及び第一リングギヤＲ１と噛合する第一ピニオンＰ１を回転可能に支承する第一キャリヤＣ１とを有している。
第二遊星歯車機構ＰＧ２は、第二サンギヤＳ２と、第二リングギヤＲ２と、第二サンギヤＳ２及び第二リングギヤＲ２と噛合する第二ピニオンＰ２を回転可能に支承する第二キャリヤＣ２とを有する。言い換えると、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、相対回転速度比を直線で表すことができる速度線図（図３示）におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に、第一要素（第二サンギヤＳ２）、第二要素（第二キャリヤＣ２）、第三要素（第二リングギヤＲ２）を有している。
第三遊星歯車機構ＰＧ３は、第三サンギヤＳ３と、第三リングギヤＲ３と、第三サンギヤＳ３及び第三リングギヤＲ３と噛合する第三ピニオンＰ３を回転可能に支承する第三キャリヤＣ３とを有する。
第四遊星歯車機構ＰＧ４は、第四サンギヤＳ４と、第四リングギヤＲ４と、第四サンギヤＳ４及び第四リングギヤＲ４と噛合する第四ピニオンＰ４を回転可能に支承する第四キャリヤＣ４とを有する。
【００１６】
第一遊星歯車機構ＰＧ１〜第四遊星歯車機構ＰＧ４は、同じ構造であるので、第一遊星歯車機構ＰＧ１について代表してより詳細に説明する。第一サンギヤＳ１は、ハウジング１３に回転軸線１５回りに回転可能に支承されている。第一ピニオンＰ１は、第一サンギヤＳ１の外周側に複数設けられ、第一サンギヤＳ１と噛合している。なお、以下の説明において、外周側とは、回転軸線１５の半径方向外側を指すものとする。第一キャリヤＣ１は、第一ピニオンＰ１を回転可能に支承している。第一リングギヤＲ１は、第一ピニオンＰ１の外周側に設けられ、第一ピニオンＰ１と噛合している。
【００１７】
第一キャリヤＣ１には、第一キャリヤＣ１と一体回転する第一ピース３１が連結されている。第一サンギヤＳ１は、第一連結部材２１によってハウジング１３に固定されている。このため、第一サンギヤＳ１は、回転しない。第一キャリヤＣ１は、第二連結部材２２によって入力軸１１に連結されている。このため、第一キャリヤＣ１は、入力軸１１と一体回転する。第一リングギヤＲ１と第二サンギヤＳ２は、第三連結部材２３によって互いに連結されている。このため、第一リングギヤＲ１と第二サンギヤＳ２は、一体回転する。
【００１８】
第二リングギヤＲ２と第三サンギヤＳ３は、第四連結部材２４によって互いに連結されている。このため、第二リングギヤＲ２と第三サンギヤＳ３は、一体回転する。第三キャリヤＣ３と第四サンギヤＳ４は、第五連結部材２５によって互いに連結されている。このため、第三キャリヤＣ３と第四サンギヤＳ４は、一体回転する。第三リングギヤＲ３と第四キャリヤＣ４は、第六連結部材２６によって互いに連結されている。また、第六連結部材２６は、第七連結部材２７によって出力部材１２に連結されている。このため、第三リングギヤＲ３及び第四キャリヤＣ４は、出力部材１２に連結されている。よって、第三リングギヤＲ３、第四キャリヤＣ４、及び出力部材１２は、一体回転する。
【００１９】
第二キャリヤＣ２には、第二ピース３２が連結されている。第二ピース３２は、円筒形状であり、入力軸１１の外周側に、入力軸１１と同軸に設けられている。第二ピース３２には、第三ピース３３及び第四ピース３４が連結されている。第三キャリヤＣ３には、第五ピース３５が連結されている。
【００２０】
ブレーキＢは、第五ピース３５をハウジング１３に係脱可能に固定することにより、第三キャリヤＣ３及び第四サンギヤＳ４を、ハウジングに係脱可能に固定する。このため、ブレーキＢが係合すると、第三キャリヤＣ３及び第四サンギヤＳ４の回転は停止する。
第一クラッチＣｌ１は、第一ピース３１と、互いに連結された第二リングギヤＲ２及び第三サンギヤＳ３とを係脱可能に連結することにより、互いに連結された入力軸１１及び第一キャリヤＣ１と、互いに連結された第二リングギヤＲ２及び第三サンギヤＳ３とを係脱可能に連結する。
第二クラッチＣｌ２は、第五連結部材２５と第三ピース３３とを係脱可能に連結することにより、互いに連結された第三キャリヤＣ３及び第四サンギヤＳ４と、第二キャリヤＣ２とを係脱可能に連結する。
第三クラッチＣｌ３は、第四キャリヤＣ４と第四ピース３４とを係脱可能に連結することにより、互いに連結された第三リングギヤＲ３及び第四キャリヤＣ４と、第二キャリヤＣ２とを係脱可能に連結する。
第四クラッチＣｌ４は、互いに連結された入力軸１１及び第一キャリヤＣ１と、第四リングギヤＲ４とを係脱可能に連結する。
【００２１】
制御部１０は、自動変速機１００を統括制御するものであり、ブレーキＢ、第一クラッチＣｌ１、第二クラッチＣｌ２、第三クラッチＣｌ３、及び第四クラッチＣｌ４を作動させるアクチュエータをそれぞれ制御する。
【００２２】
（第一実施形態の自動変速機の動作）
自動変速機１００は、ブレーキＢ及び各クラッチＣｌ１〜Ｃｌ４を、図２に示す作動表のとおりに作動させることにより、前進９段、後進１段のギヤ比を構成することができる。図２において、各変速段に対応するブレーキＢ及び各クラッチＣｌ１〜Ｃｌ４の欄に×が付されている場合、ブレーキＢや各クラッチＣｌ１〜Ｃｌ４が係合状態であることを示す。
【００２３】
シングルピニオン式の第一遊星歯車機構ＰＧ１〜第四遊星歯車機構ＰＧ４においては、サンギヤの回転数Ｎｓ、キャリヤの回転数Ｎｃ、リングギヤの回転数Ｎｒと遊星歯車機構のギヤ比λとの関係は、下式（１）で示される。各変速段におけるギヤ比は、式（１）に基づいて算出される。サンギヤＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の歯数をＺｓ１，Ｚｓ２，Ｚｓ３，Ｚｓ４、リングギヤＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の歯数をＺｒ１，Ｚｒ２，Ｚｒ３，Ｚｒ４とすると、遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ４のギヤ比はλ１＝Ｚｓ１／Ｚｒ１，λ２＝Ｚｓ２／Ｚｒ２，λ３＝Ｚｓ３／Ｚｒ３，λ４＝Ｚｓ４／Ｚｒ４である。
Ｎｒ＝（１＋λ）Ｎｃ−λＮｓ・・・（１）
【００２４】
ブレーキＢを作動させ、クラッチＣｌ１〜Ｃｌ４を選択的に作動させた際、遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ４の各要素の速度比は、図３に示す速度線図のようになる。速度線図は、各遊星歯車装置のサンギヤ、キャリヤ、リングギヤからなる各要素を縦軸方向又は横軸方向にギヤ比に対応させた間隔で配置し、縦軸方向に各要素に対応してその速度比を取ったものである。
【００２５】
第二リングギヤＲ２と第三サンギヤＳ３は連結されているので、一本の縦軸上に第二リングギヤＲ２と第三サンギヤＳ３の速度比を表す。第三キャリヤＣ３と第四サンギヤＳ４は連結されているので、一本の縦軸上に第三キャリヤＣ３と第四サンギヤＳ４の速度比を表す。第三リングギヤＲ３と第四キャリヤＣ４は連結されているので、一本の縦軸上に第三リングギヤＲ３と第四キャリヤＣ４の速度比を表す。第二クラッチＣｌ２が係合されると、第二キャリヤＣ２、第三キャリヤＣ３、及び第四サンギヤＳ４は一体回転するので、第二キャリヤＣ２の速度比を、第三キャリヤＣ３と第四サンギヤＳ４の速度比を表す一本の縦軸上に表す。第三クラッチＣｌ３が係合されると、第二キャリヤＣ２、第三リングギヤＲ３、及び第四キャリヤＣ４は一体回転するので、第二キャリヤＣ２の速度比を、第三リングギヤＲ３と第四キャリヤＣ４の速度比を表す一本の縦軸上に表す。
【００２６】
第一遊星歯車機構ＰＧ１については、第一キャリヤＣ１の横軸と第一サンギヤＳ１の横軸との間隔を１とし、第一リングギヤＲ１の横軸を第一キャリヤＣ１の横軸から第一サンギヤＳ１の横軸の反対側に間隔λ１だけ離して配置する。第二遊星歯車機構ＰＧ２については、第二キャリヤＣ２の縦軸と第二サンギヤＳ２の縦軸との間隔を１とし、第二リングギヤＲ２の縦軸を第二キャリヤＣ２の縦軸から第二サンギヤＳ２の縦軸の反対側に間隔λ２だけ離して配置する。第三遊星歯車機構ＰＧ３については、第三キャリヤＣ３の縦軸と第三サンギヤＳ３の縦軸との間隔を１とし、第三リングギヤＲ３の縦軸を第三キャリヤＣ３の縦軸から第三サンギヤＳ３の縦軸の反対側に間隔λ３だけ離して配置する。第四遊星歯車機構ＰＧ４については、第四キャリヤＣ４の縦軸と第四サンギヤＳ４の縦軸との間隔を１とし、第四リングギヤＲ４の縦軸を第四キャリヤＣ４の縦軸から第四サンギヤＳ４の縦軸の反対側に間隔λ４だけ離して配置する。
【００２７】
速度線図には、ブレーキＢ、第一クラッチＣｌ１〜第四クラッチＣｌ４が選択的に作動された点にＢ、Ｃｌ１〜Ｃｌ４が記入されている。
【００２８】
このように、自動変速機１００は、５つの係合要素のうち２つの係合要素を選択的に係合状態にすることによって、それぞれ異なる変速比となる変速段を成立可能としている。また、自動変速機１００は、係合状態にする２つの係合要素のうち１つを切り換えることによって、隣り合う変速段に移行可能としている。このように、係合状態にする２つの係合要素のうち１つを切り換えることによって、１速（１ｓｔ）と後退（Ｒｅｖ）の間で移行可能となっている。このため、運転者が車庫入れ等を行って走行レンジ（Ｄレンジ）と後退レンジ（Ｒレンジ）とを頻繁に切換える、いわゆるガレージシフトが行われる場合に、自動変速機１００は素早く１速と後退を形成することができる。
【００２９】
以下、各変速段の作動について説明する。自動変速機１００において、１速が形成されている場合には、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって、増速されて、第一リングギヤＲ１から第二サンギヤＳ２に伝達される。ブレーキＢは係合しているので、第三キャリヤＣ３及び第四サンギヤＳ４の回転は停止している。そして、第三クラッチＣｌ３が係合しているので、第二キャリヤＣ２、第三リングギヤＲ３、及び第四キャリヤＣ４は一体回転する。これにより、第二サンギヤＳ２に伝達された駆動力は、遊星歯車機構ＰＧ２〜ＰＧ４によって減速されて、第四キャリヤＣ４から出力部材１２に伝達される。
【００３０】
自動変速機１００において、２速が形成されている場合には、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって、増速されて第一リングギヤＲ１から第二サンギヤＳ２に伝達される。ブレーキＢ及び第二クラッチＣｌ２が係合しているので、第二キャリヤＣ２及び第三キャリヤＣ３の回転は停止している。これにより、第二サンギヤＳ２に伝達された駆動力は、第二遊星歯車機構ＰＧ２によって逆転されて、第二リングギヤＲ２から第三サンギヤＳ３に伝達される。そして、第三サンギヤＳ３に伝達された駆動力は、第三遊星歯車機構ＰＧ３によって正転されて、第三リングギヤＲ３から出力部材１２に伝達される。
【００３１】
自動変速機１００において、３速が形成されている場合には、第四クラッチＣｌ４が係合しているので、入力軸１１に伝達された駆動力は、第四リングギヤＲ４に伝達される。ブレーキＢが係合しているので、第四サンギヤＳ４の回転は停止している。これにより、第四リングギヤＲ４に伝達された駆動力は、第四遊星歯車機構ＰＧ４によって減速されて、第四キャリヤＣ４から出力部材１２に伝達される。
【００３２】
自動変速機１００において、４速が形成されている場合には、第四クラッチＣｌ４が係合しているので、入力軸１１に伝達された駆動力は、第四リングギヤＲ４に伝達される。また、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって、増速されて第一リングギヤＲ１から第二サンギヤＳ２に伝達される。そして、第二クラッチＣｌ２が係合しているので、第二キャリヤＣ２、第三キャリヤＣ３、及び第四サンギヤＳ４が一体回転する。これにより、第二サンギヤＳ２に伝達された駆動力は、遊星歯車機構ＰＧ２〜ＰＧ４によって減速されて、第四キャリヤＣ４から出力部材１２に伝達される。
【００３３】
自動変速機１００において、５速が形成されている場合には、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって、増速されて第一リングギヤＲ１から第二サンギヤＳ２に伝達される。そして、第四クラッチＣｌ４が係合しているので、入力軸１１に伝達された駆動力は、第四リングギヤＲ４に伝達される。そして、第三クラッチＣｌ３が係合しているので、第二キャリヤＣ２、第三リングギヤＲ３、及び第四キャリヤＣ４は一体回転する。これにより、このため、第二サンギヤＳ２に伝達された駆動力は、第二遊星歯車機構ＰＧ２〜ＰＧ４によって減速されて、第四キャリヤＣ４から出力部材１２に伝達される。
【００３４】
自動変速機１００において、６速が形成されている場合には、第一クラッチＣｌ１が係合しているので、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一キャリヤＣ１を介して第三サンギヤＳ３に伝達される。そして、第四クラッチＣｌ４が係合しているので、第四リングギヤＲ４は、入力軸１１の回転速度で回転する。第三サンギヤＳ３と第四リングギヤＲ４は同一の回転速度（入力軸１１の回転速度）で回転するので、第三遊星歯車機構ＰＧ３及び第四遊星歯車機構ＰＧ４は、ロック状態となり、入力軸１１の回転速度で回転する。このため、よって、入力軸１１に伝達された駆動力は、遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ４で減速も増速もされること無く、第四キャリヤＣ４から出力部材１２に伝達される。
【００３５】
自動変速機１００において、７速が形成されている場合には、第一クラッチＣｌ１が係合しているので、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一キャリヤＣ１を介して第二リングギヤＲ２及び第三サンギヤＳ３に伝達される。また、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって、増速されて第一リングギヤＲ１から第二サンギヤＳ２に伝達される。そして、第三クラッチＣｌ３が係合しているので、第二キャリヤＣ２、第三リングギヤＲ３、及び第四キャリヤＣ４が一体回転する。これにより、第二サンギヤＳ２に伝達された駆動力は、遊星歯車機構ＰＧ２〜ＰＧ４によって減速されて、第四キャリヤＣ４から出力部材１２に伝達される。但し、入力軸１１に伝達された駆動力は、遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ４によって増速されて、出力部材１２に伝達される。
【００３６】
自動変速機１００において、８速が形成されている場合には、第一クラッチＣｌ１が係合しているので、入力軸１１に伝達された駆動力は、第二リングギヤＲ２及び第三サンギヤＳ３に伝達される。また、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって、増速されて第一リングギヤＲ１から第二サンギヤＳ２に伝達される。そして、第二クラッチＣｌ２が係合しているので、第二キャリヤＣ２、第三キャリヤＣ３、及び第四サンギヤＳ４が一体回転する。これにより、第二サンギヤＳ２に伝達された駆動力は、遊星歯車機構ＰＧ２〜ＰＧ４によって減速されて、第四キャリヤＣ４から出力部材１２に伝達される。但し、入力軸１１に伝達された駆動力は、遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ４によって増速されて、出力部材１２に伝達される。
【００３７】
自動変速機１００において、９速が形成されている場合には、入力軸１１に伝達された駆動力は、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって、増速されて第一リングギヤＲ１から第二サンギヤＳ２に伝達される。そして、第二クラッチＣｌ２及び第三クラッチＣｌ３が係合しているので、第四遊星歯車機構ＰＧ４がロック状態となり一体回転する。第四遊星歯車機構ＰＧ４がロック状態なることによって、第三遊星歯車機構ＰＧ３がロック状態となり一体回転する。第三クラッチＣｌ３によって第四キャリヤＣ４に連結されている第二キャリヤＣ２の回転速度と、ロック状態にある第三遊星歯車機構ＰＧ３の第三サンギヤＳ３と接続されている第二リングギヤＲ２の回転速度は同一であるので、第二遊星歯車機構ＰＧ２もロック状態となり一体回転する。このため、第一遊星歯車機構ＰＧ１によって、増速されて第二サンギヤＳ２に伝達された駆動力は、ロック状態である遊星歯車機構ＰＧ２〜ＰＧ４を介して、出力部材１２に伝達される。
【００３８】
自動変速機１００において、リバースが形成されている場合には、第一クラッチＣｌ１が係合しているので、入力軸１１に伝達された駆動力は、第三サンギヤＳ３に伝達される。そして、ブレーキＢが係合しているので、第三キャリヤＣ３の回転が停止される。これにより、第三サンギヤＳ３に伝達された駆動力は、第三遊星歯車機構ＰＧ３によって逆転されて、出力部材１２に伝達される。
【００３９】
（本実施形態の効果）
以上の説明から明らかなように、このように構成された自動変速機１００は、１つのブレーキＢ、４つのクラッチＣｌ１〜Ｃｌ４からなる５つの係合要素によって、前進９速の変速段を実現することができる。このため、変速段数を維持しながら、係合要素の数を削減することができる。よって、係合要素を作動させるための油圧回路や制御プログラムを、係合要素がより多い自動変速機と比べて、簡素化させることができ、自動変速機１００の製造コストを低減させることができる。
【００４０】
また、図３に示すように、このように構成された自動変速機１００では、図３に示す速度線図において、７速〜９速を、第一クラッチＣｌ１と第二クラッチＣｌ２又は第三クラッチＣｌ３の間で形成することができる。このため、７速〜９速が、入力軸１１の回転速度よりも大きく速くならず、自動変速機１００のギヤレシオをクロスレシオにすることができる。
【００４１】
また、遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ４の全てがシングルピニオン式であるので、ダブルピニオン式の遊星歯車機構と比べて部品点数が少なく単純な構造で遊星歯車機構ＰＧ１〜ＰＧ４を構成することができ、自動変速機１００を小型に且つ軽量に構成することができる。
【００４２】
（第二実施形態の自動変速機）
以下に、図４に示すスケルトン図を用いて、第二実施形態の自動変速機２００について、第一実施形態の自動変速機１００と異なる点について説明する。第二実施形態の自動変速機２００では、第一遊星歯車機構ＰＧ１の外周側に第二遊星歯車機構ＰＧ２が設けられている。なお、第二サンギヤＳ２は第一リングギヤＲ１の外周側に一体的に形成されている。第二実施形態の自動変速機２００では、第三連結部材２３は不要である。
【００４３】
このように構成された第二実施形態の自動変速機２００では、第一遊星歯車機構ＰＧ１の外周側に第二遊星歯車機構ＰＧ２が重ねられて設けられているので、自動変速機２００の回転軸線１５方向の寸法を削減することができる。
【００４４】
（第三実施形態の自動変速機）
以下に、図５に示すスケルトン図を用いて、第三実施形態の自動変速機３００について、第一実施形態の自動変速機１００と異なる点について説明する。第三実施形態の自動変速機３００では、第二遊星歯車機構ＰＧ２がダブルピニオン式である。第二遊星歯車機構ＰＧ２は、第二サンギヤＳ２、第二内ピニオンＰ２−１、第二外ピニオンＰ２−２、第二キャリヤＣ２、第二リングギヤＲ２を有している。言い換えると、第二遊星歯車機構ＰＧ２は、相対回転速度比を直線で表すことができる速度線図（図６示）におけるギヤ比に対応する間隔での並び順に、第一要素（第二サンギヤＳ２）、第二要素（第二リングギヤＲ２）、第三要素（第二キャリヤＣ２）を有している。
【００４５】
第二サンギヤＳ２は、ハウジング１３に回転軸線１５回りに回転可能に支承されている。第二内ピニオンＰ２−１は、第二サンギヤＳ２の外周側に複数設けられ、第二サンギヤＳ２と噛合している。第二外ピニオンＰ２−２は、第二内ピニオンＰ２−１の外周側に複数設けられ、第二内ピニオンＰ２−１とそれぞれ噛合している。第二キャリヤＣ２は、第二内ピニオンＰ２−１及び第二外ピニオンＰ２−２を回転可能に支承している。第二リングギヤＲ２は、第二外ピニオンＰ２−２の外周側に設けられ、第二外ピニオンＰ２−２と噛合している。
【００４６】
第四連結部材２４は、第二キャリヤＣ２と第三サンギヤＳ３を連結している。第二ピース３２は、第二リングギヤＲ２に連結されている。
【００４７】
第一クラッチＣｌ１は、第一ピース３１と第四連結部材２４をとを係脱可能に連結することにより、互いに連結された入力軸１１及び第一キャリヤＣ１と、互いに連結された第二キャリヤＣ２及び第三サンギヤＳ３とを係脱可能に連結する。
第二クラッチＣｌ２は、第五連結部材２５と第三ピース３３とを係脱可能に連結することにより、互いに連結された第三キャリヤＣ３及び第四サンギヤＳ４と、第二リングギヤＲ２とを係脱可能に連結する。
第三クラッチＣｌ３は、第四キャリヤＣ４と第四ピース３４とを係脱可能に連結することにより、互いに連結された第三リングギヤＲ３及び第四キャリヤＣ４と、第二リングギヤＲ２とを係脱可能に連結する。
【００４８】
（第三実施形態の自動変速機の動作）
第三実施形態の自動変速機３００は、ブレーキＢ及び各クラッチＣｌ１〜Ｃｌ４を、図２に示す作動表のとおりに作動させることにより、前進９段、後進１段のギヤ比を構成する。以下に、第三実施形態の自動変速機３００の速度線図について、図６を用いて図３に示す速度線図と異なる点について説明する。
【００４９】
ダブルピニオン式の第三遊星歯車機構ＰＧ３においては、サンギヤの回転数Ｎｓ、キャリヤの回転数Ｎｃ、リングギヤの回転数Ｎｒと遊星歯車機構のギヤ比λとの関係は、下式（２）で示される。
Ｎｒ＝（１−λ）Ｎｃ＋λＮｓ・・・（２）
【００５０】
第二遊星歯車機構ＰＧ２については、第二キャリヤＣ２の縦軸、第二リングギヤＲ２の縦軸、第二サンギヤＳ２の縦軸の順に、それぞれの縦軸を配置する。第二キャリヤＣ２の縦軸と第二サンギヤＳ２の縦軸との間隔を１とし、第二リングギヤＲ２の縦軸を第二キャリヤＣ２の縦軸から第二サンギヤＳ２の縦軸と同じ側に間隔λ２だけ離して配置する。
【００５１】
第二キャリヤＣ２と第三サンギヤＳ３は連結されているので、一本の縦軸上に第二キャリヤＣ２と第三サンギヤＳ３の速度比を表す。第二クラッチＣｌ２が係合されると、第二リングギヤＲ２、第三キャリヤＣ３、及び第四サンギヤＳ４は一体回転するので、第二リングギヤＲ２の速度比を、第三キャリヤＣ３と第四サンギヤＳ４の速度比を表す一本の縦軸上に表す。第三クラッチＣｌ３が係合されると、第二リングギヤＲ２、第三リングギヤＲ３、及び第四キャリヤＣ４は一体回転するので、第二リングギヤＲ２の速度比を、第三リングギヤＲ３と第四キャリヤＣ４の速度比を表す一本の縦軸上に表す。
【００５２】
なお、第三実施形態の自動変速機３００における各変速段の作動については、第一実施形態の自動変速機１００における、ブレーキＢ及び各クラッチＣｌ１〜Ｃｌ４の作動と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
第三実施形態の自動変速機３００では、第二遊星歯車機構ＰＧ２はダブルピニオン式である。これにより、図６に示す第二遊星歯車機構ＰＧ２の速度線図において、第二サンギヤＳ２の回転速度を表す軸及び第二キャリヤＣ２の回転速度を表す軸の間に配置される第二リングギヤＲ２の回転速度を表す軸の位置の自由度が高くなる。このため、変速段のギヤ比の設定の自由度が高い自動変速機３００を提供することが可能となる。
【００５４】
（第四実施形態の自動変速機）
以下に、図７に示すスケルトン図を用いて、第四実施形態の自動変速機４００について、第三実施形態の自動変速機３００と異なる点について説明する。第四実施形態の自動変速機４００では、第一遊星歯車機構ＰＧ１の外周側に第二遊星歯車機構ＰＧ２が設けられている。なお、第二サンギヤＳ２は第一リングギヤＲ１の外周側に一体的に形成されている。第四実施形態の自動変速機４００では、第三連結部材２３は不要である。
【００５５】
このように構成された第四実施形態の自動変速機４００では、第一遊星歯車機構ＰＧ１の外周側に第二遊星歯車機構ＰＧ２が重ねられて設けられているので、自動変速機４００の回転軸線１５方向の寸法を削減することができる。
【００５６】
（別の実施形態）
図１、図２、図５に示すように、第一ピース３１に、動力取出部材Ｍが取り付けられている実施形態であっても差し支え無い。この動力取出部材Ｍによって、第一キャリヤＣ１から、変速段にかかわらず、常に入力軸１１と同じ回転の動力を、自動変速機１００、２００の外部に取り出すことができる。そして、自動変速機１００、２００が、例えば農耕用トラクター、ダンプカー、消防車のようなポンプカ―などの作業車に採用される場合、動力取出部材Ｍによって取り出されたエンジンからの動力をパワー・テイク・オフとして、これらの作業車に搭載された作業機の駆動に使用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１１…入力軸、１２…出力部材、１３…ハウジング
１００…第一実施形態の自動変速機
２００…第二実施形態の自動変速機
３００…第三実施形態の自動変速機
４００…第四実施形態の自動変速機
ＰＧ１…第一遊星歯車機構、Ｓ１…第一サンギヤ、Ｃ１…第一キャリヤ、Ｒ１…第一リングギヤ、Ｐ１…第一ピニオン
ＰＧ２…第二遊星歯車機構、Ｓ２…第二サンギヤ（第一要素）、Ｃ２…第二キャリヤ（第二要素、第三要素）、Ｒ２…第二リングギヤ（第三要素、第二要素）、Ｐ２…第二ピニオン
ＰＧ３…第三遊星歯車機構、Ｓ３…第三サンギヤ、Ｃ３…第三キャリヤ、Ｒ３…第三リングギヤ、Ｐ３…第三ピニオン
ＰＧ４…第四遊星歯車機構、Ｓ４…第四サンギヤ、Ｃ４…第四キャリヤ、Ｒ４…第四リングギヤ、Ｐ４…第四ピニオン
Ｂ…ブレーキ
Ｃｌ１…第一クラッチ、Ｃｌ２…第二クラッチ、Ｃｌ３…第三クラッチ、Ｃｌ４…第四クラッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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