JPWO2020217280A1 - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

第１回転軸（２２）と第２回転軸（４３）は、油室（３７）への圧油の供給に基づいてピストン（３２）の第１爪部（３８）と第２回転軸（４３）の第２爪部（４７）とが係合することにより、回転の伝達が可能な状態に接続される。ピストン（３２）の第１爪部（３８）は、油室（３７）への圧油の供給に基づいて第２回転軸（４３）の第２爪部（４７）と係合するときに、第２爪部（４７）と係合するのに先立ってシンクロナイザリング（５１）の第３爪部（５２）と係合する。第１爪部（３８）と第２爪部（４７）との係合面は、第１回転軸（２２）と第２回転軸（４３）との間で回転を伝達しているときに、第１爪部（３８）と第２爪部（４７）とに互いに軸方向に離れる方向の力が加わる傾斜面となっている。

Description

本発明は、例えばホイールローダ、油圧ショベル等の作業車両に搭載される動力伝達装置に関する。

例えば、ホイールローダ、油圧ショベル等の作業車両には、動力伝達経路の途中に配置され、動力の伝達と遮断（解放）との切換えを行う動力伝達装置（クラッチ装置）が搭載されている。動力伝達装置は、同軸に配置され相対回転が可能な一対の回転部材の間で回転（トルク、回転力、動力）の伝達を行う「接続状態（締結状態）」と、回転の伝達が断たれる「遮断状態（解放状態）」とに切換が可能となっている。

ここで、動力伝達装置として、摩擦板の摩擦接合により動力の伝達を行う構成（摩擦クラッチ）を採用した場合は、摩擦板を摩擦接合するときの回転の同期性能で優れている。しかし、伝達トルクを大きくするためには、大直径の摩擦板を用いる必要、または、摩擦板の枚数を増やす必要がある。これにより、動力伝達装置が大型化し、作業車両に搭載するときにスペースの制約を受ける可能性がある。また、摺動する部位の面積が大きくなり、遮断状態（解放状態）のときに、摩擦板の摩擦面（摺動面）の発熱が増大する可能性がある。発熱を抑制するために、液体で冷却することが考えられるが、摩擦面の間で液体が撹拌されることによる損失、摩擦板の回転により液体が遠心力で回方向の外側に放出されることによる損失が大きくなる可能性がある。

一方、動力伝達装置として、爪部の係合により動力の伝達を行う構成（噛合クラッチ）を採用した場合は、回転の伝達が断たれた遮断状態（解放状態）のときに、摩擦摺動面がなく、摩擦（摺動）による発熱を小さくできる。これにより、冷却液の量を少なくでき、損失を低減できる。しかし、爪部を係合するときの回転の同期性能を有しないため、回転速度の異なる２つの要素が瞬間的に係合することによるトルクの急変動（サージ）が発生する可能性がある。これに対して、特許文献１には、遮断状態から接続状態に切換えるときに、摩擦による結合から機械的な結合に移行する動力伝達装置が記載されている。この特許文献１の構成によれば、遮断状態から接続状態に切換えるときに、「一方の回転軸と共に常時一体的に回転する環状部材」と「他方の回転軸」との間で摩擦力を発生させ、一方の回転軸の回転と他方の回転軸の回転とを同期させることができる。そして、一方の回転軸と他方の回転軸とを同期させた状態で、機械的な結合、即ち、スプライン歯の係合を行うことができる。

米国特許第５３７７８００号明細書

特許文献１の構成は、遮断状態（解放状態）のときに、一方の回転軸と他方の回転軸との間で摺動する部分が多く、摩擦（摺動）による発熱および動力の損失が大きくなる可能性がある。発熱を抑制するために、冷却液の供給量を増やすと、この面からも損失が大きくなる可能性がある。また、特許文献１の構成は、同期するときの摩擦面が小さいため、同期に必要な吸収エネルギが大きい場合に発熱が大きくなり、温度上昇によって摩擦面の耐久性が低下する可能性がある。さらに、特許文献１の構成は、接続状態で大きなトルクを伝達しているとき、即ち、スプライン歯の係合によって大きなトルクを伝達しているときに、スプライン歯の係合を解除できない可能性がある。

本発明の目的は、損失を低減でき、かつ、一方の回転軸と他方の回転軸との間で大きなトルク（回転力、動力）を伝達しているときにも安定して係合を解除することができる動力伝達装置を提供することにある。

本発明の動力伝達装置は、第１回転軸と、前記第１回転軸に対して軸方向の変位を可能に、かつ、前記第１回転軸に対して周方向の変位を阻止された状態で前記第１回転軸に設けられ、第１爪部を有するピストンと、前記第１回転軸と前記ピストンとの間に設けられ、前記ピストンを前記第１回転軸の軸方向に変位させる圧油が供給される油室と、前記第１回転軸に対して同軸に、かつ、前記第１回転軸に対して相対回転を可能に配置され、前記第１爪部と係合可能な第２爪部を有する第２回転軸と、前記第２回転軸と同軸に前記第２回転軸に支持され、前記第２回転軸に対して軸方向および周方向に移動が可能な摺動面を有すると共に前記第１爪部と係合可能な第３爪部を有するシンクロナイザリングとを備え、前記第１回転軸と前記第２回転軸は、前記油室への圧油の供給に基づいて前記ピストンの前記第１爪部と前記第２回転軸の前記第２爪部とが係合することにより、回転の伝達が可能な状態に接続され、前記ピストンの前記第１爪部は、前記油室への圧油の供給に基づいて前記第２回転軸の前記第２爪部と係合するときに、前記第２爪部と係合するのに先立って前記シンクロナイザリングの前記第３爪部と係合し、前記第１爪部と前記第２爪部との係合面は、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間で回転を伝達しているときに、前記第１爪部と前記第２爪部とに互いに軸方向に離れる方向の力が加わる傾斜面となっている。

また、本発明の動力伝達装置は、第１回転軸と、前記第１回転軸に対して軸方向の変位を可能に、かつ、前記第１回転軸に対して周方向の変位を阻止された状態で前記第１回転軸に設けられ、第１爪部を有するピストンと、前記第１回転軸と前記ピストンとの間に設けられ、前記ピストンを前記第１回転軸の軸方向に変位させる圧油が供給される油室と、前記ピストンに対して同軸に、かつ、前記ピストンに対して相対回転を阻止された状態で前記ピストンに支持された第１回転軸側摩擦板と、前記第１回転軸に対して同軸に、かつ、前記第１回転軸に対して相対回転を可能に配置され、前記第１爪部と係合可能な第２爪部を有する第２回転軸と、前記第２回転軸に対して同軸に、かつ、前記第２回転軸に対して相対回転を阻止された状態で前記第２回転軸に支持された第２回転軸側摩擦板とを備え、前記第１回転軸と前記第２回転軸は、前記油室への圧油の供給に基づいて前記ピストンの前記第１爪部と前記第２回転軸の前記第２爪部とが係合することにより、回転の伝達が可能な状態に接続され、前記第１回転軸側摩擦板は、前記油室への圧油の供給に基づいて前記ピストンの前記第１爪部と前記第２回転軸の前記第２爪部とが係合するときに、前記第１爪部と前記第２爪部とが係合するのに先立って前記第２回転軸側摩擦板と摩擦接触し、前記第１爪部と前記第２爪部との係合面は、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間で回転を伝達しているときに、前記第１爪部と前記第２爪部とに互いに軸方向に離れる方向の力が加わる傾斜面となっている。

本発明によれば、損失を低減でき、かつ、第１回転軸と第２回転軸との間で大きなトルク（回転力、動力）を伝達しているときにも安定して係合を解除することができる。

第１の実施の形態による動力伝達装置を搭載したホイールローダを示す左側面図である。 図１中の変速装置を示す一部破断の側面図である。 第１の実施の形態による動力伝達装置を回転の伝達が断たれた遮断状態で示す縦断面図である。 ピストンのキーリングとシンクロナイザリングのキー溝とが係合した状態を示す図３と同様位置の縦断面図である。 ピストンの第１爪部とシンクロナイザリングの第３爪部とが係合した状態を示す図３と同様位置の縦断面図である。 ピストンの第１爪部と第２回転軸の第２爪部とが係合した状態を示す図３と同様位置の縦断面図である。 第１爪部と第３爪部とが係合する前の状態での第１爪部と第２爪部と第３爪部との位置関係の一例を示す説明図である。 第１爪部と第３爪部とが係合した状態での第１爪部と第２爪部と第３爪部との位置関係の一例を示す説明図である。 図８中の（IX）部の拡大図である。 第１爪部と第２爪部とが係合した状態での第１爪部と第２爪部と第３爪部との位置関係の一例を示す説明図である。 図１０中の（XI）部の拡大図である。 第２の実施の形態による動力伝達装置を回転の伝達が断たれた遮断状態で示す縦断面図である。 第３の実施の形態による動力伝達装置を回転の伝達が断たれた遮断状態で示す縦断面図である。 第１爪部の第１係合部（内側第１爪部）とシンクロナイザリングの第３爪部とが係合し始めた状態を示す説明図である。 第１爪部の第１係合部（内側第１爪部）とシンクロナイザリングの第３爪部とが係合した状態を示す説明図である。 第１爪部の第２係合部（外側第１爪部）と第２回転軸の第２爪部とが係合した状態を示す説明図である。 第４の実施の形態による動力伝達装置を回転の伝達が断たれた遮断状態で示す縦断面図である。 第５の実施の形態による動力伝達装置を回転の伝達が断たれた遮断状態で示す縦断面図である。 図１８中の（XIX）部の拡大図である。 第１爪部と第３爪部とが係合した状態を示す説明図である。 ホイールローダの動力伝達経路の一例を示す構成図である。 ホイールローダの動力伝達経路の別例を示す構成図である。

以下、本発明の実施の形態による動力伝達装置を、ホイールローダに適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１ないし図１１は、第１の実施の形態を示している。図１において、ホイールローダ１は、作業車両の代表例である。ホイールローダ１は、左，右の前車輪２が設けられた前部車体３と左，右の後車輪４が設けられた後部車体５とが左，右方向に屈曲可能に連結されたアーティキュレート式の作業車両として構成されている。即ち、前部車体３および後部車体５は、ホイールローダ１の車体を構成している。前部車体３と後部車体５との間には、センタヒンジ６、ステアリングシリンダ（図示せず）が設けられている。前部車体３と後部車体５は、ステアリングシリンダを伸長・縮小させることにより、センタヒンジ６を中心に左，右方向に屈曲する。これにより、ホイールローダ１は、走行時の操舵を行うことができる。

ホイールローダ１の前部車体３には、荷役作業機とも呼ばれる作業装置７が俯仰の動作を可能に設けられている。作業装置７は、ローダバケット７Ａを備えている。一方、ホイールローダ１の後部車体５には、内部が運転室となったキャブ８、エンジン９、油圧ポンプ１０、トランスミッションである変速装置１１等が設けられている。エンジン９は、ホイールローダ１の動力源（原動機）である。動力源（原動機）としては、内燃機関となるエンジン９単体で構成できる他、例えば、エンジンと電動モータ、または、電動モータ単体により構成してもよい。油圧ポンプ１０は、エンジン９と接続されている。油圧ポンプ１０は、作業装置７を動作させるための油圧源である。

前部車体３の下側には、左，右方向に延びるフロントアクスル１２が設けられている。フロントアクスル１２の両端側には、左，右の前車輪２が取付けられている。一方、後部車体５の下側には、左，右方向に延びるリヤアクスル１３が設けられている。リヤアクスル１３の両端側には、左，右の後車輪４が取付けられている。

フロントアクスル１２は、前プロペラシャフト１４を介して変速装置１１に接続されている。リヤアクスル１３は、後プロペラシャフト１５を介して変速装置１１に接続されている。変速装置１１は、例えば、変速機構、トルクコンバータ、後述の動力伝達装置２１（図３等参照）を含んで構成されている。変速装置１１は、エンジン９の回転を前プロペラシャフト１４および後プロペラシャフト１５に減速して伝達する。即ち、エンジン９からの動力は、エンジン９に結合された変速装置１１に伝達される。

エンジン９からの動力は、変速装置１１で回転数と回転方向を調整された後、変速装置１１の前，後の出力軸１１Ｂ，１１Ｃから前プロペラシャフト１４および後プロペラシャフト１５を介してフロントアクスル１２およびリヤアクスル１３に伝達される。即ち、図２に示すように、変速装置１１は、エンジン９と接続される入力軸１１Ａと、前プロペラシャフト１４に接続される第１出力軸１１Ｂと、後プロペラシャフト１５に接続される第２出力軸１１Ｃとを備えている。変速装置１１内には、クラッチ装置とも呼ばれる動力伝達装置２１が１または複数設けられている。変速装置１１は、例えば、動力伝達装置２１の接続（係合）と遮断（係合解除）とを切換えることにより、変速装置１１内の動力伝達経路が切換わり、入力軸１１Ａと出力軸１１Ｂ，１１Ｃとの間で変速および正転・逆転の切換えが行われる。

次に、第１の実施の形態による動力伝達装置２１について、図３ないし図１１を参照しつつ説明する。なお、第１の実施の形態の動力伝達装置２１は、ホイールローダ１の変速装置１１内、より具体的には、一対の回転軸２２，４３の間で回転の伝達（接続、締結）と遮断（解放、切断）との切換えを行うことが必要な部位に設けられている。動力伝達装置２１が設けられる部位については、後で詳しく説明する。また、図３〜図６（後述の図１２、図１３、図１７、図１８）は、動力伝達装置２１の縦断面図であり、動力伝達装置２１の径方向の半部を示している。

動力伝達装置２１は、第１回転軸２２と、ピストン３２と、油室３７と、第２回転軸４３と、シンクロナイザリング５１とを備えている。第１回転軸２２と第２回転軸４３は、同軸に配置されている。第１回転軸２２と第２回転軸４３は、相対回転が可能となっている。動力伝達装置２１は、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転（トルク、回転力、動力）の伝達を行う「接続状態（締結状態）」と、回転の伝達が断たれる「遮断状態（解放状態）」とに切換が可能である。

第１回転軸２２と第２回転軸４３は、転がり軸受２８Ａ，２８Ｂによって互いに支持（支承）されている。より具体的には、第１回転軸２２と第２回転軸４３は、一対のラジアルニードル転がり軸受２８Ａ，２８Ａと一対のスラストニードル転がり軸受２８Ｂ，２８Ｂとによって、互いに相対回転可能に、かつ、同軸に支承されている。転がり軸受２８Ａ，２８Ｂによる支持は、すべり摺動による支持（即ち、滑り軸受による支持）よりも摩擦を小さくできる。これにより、動力伝達装置２１は、第１回転軸２２の回転速度と第２回転軸４３の回転速度とが相違する場合でも、即ち、第１回転軸２２と第２回転軸４３とが相対回転する場合でも、転がり軸受２８Ａ，２８Ｂによって動力の損失を小さくできる。転がり軸受２８Ａ，２８Ｂの支持はあるが、摺動面がないので、相対回転時の動力損失は小さい。

第１回転軸２２と第２回転軸４３は、第１回転軸２２から第２回転軸４３に回転を伝達する場合と、第２回転軸４３から第１回転軸２２に回転を伝達する場合との両方で、トルクの伝達が可能となっている。回転方向（トルクの作用方向）は、第１回転軸２２および第２回転軸４３の中心軸線Ａ−Ａを中心として右回り（時計回り）でも左回り（反時計回り）でもよい。遮断状態（解放状態）のときは、第１回転軸２２と第２回転軸４３とが同方向に回転してもよいし、逆方向に回転してもよい。遮断状態（解放状態）のときは、第１回転軸２２の回転速度が第２回転軸４３の回転速度より速くてもよいし、第２回転軸４３の回転速度が第１回転軸２２の回転速度より速くてもよい。

第１回転軸２２は、小径部２３と、ピストン嵌合部２４と、シリンダ部２５と、圧油供給管路２６と、冷却管路２７とを備えている。小径部２３は、第２回転軸４３の有底穴４６に挿入されている。ピストン嵌合部２４は、小径部２３よりも大きい外径寸法を有している。ピストン嵌合部２４の外周側には、リターンばね３１およびピストン３２が嵌合される。シリンダ部２５は、ピストン嵌合部２４の径方向外側に配置されており、筒部２５Ａと底部２５Ｂとを有している。筒部２５Ａの内周側には、筒部２５Ａの軸方向に延びる爪２５Ａ１が周方向に離間して複数形成されている。筒部２５Ａの爪２５Ａ１は、ピストン３２の外径側筒部３４に形成された爪３４Ａと係合している。ピストン３２は、ピストン嵌合部２４の外周面とシリンダ部２５の筒部２５Ａの内周面との間に装着されている。

ピストン嵌合部２４の外周面には、止め輪２９が装着される全周溝２４Ａが形成されている。止め輪２９とピストン３２との間には、ワッシャ３０およびリターンばね３１が設けられている。リターンばね３１は、ピストン嵌合部２４とシリンダ部２５とピストン３２とによって囲まれた油室３７の液圧（圧力）が低下したときに、ピストン３２をシリンダ部２５の底部２５Ｂ側（図３ないし図６の右側）に向けて移動させる。

圧油供給管路２６は、油室３７に圧油を供給する。圧油供給管路２６は、第１回転軸２２の軸方向に延びる軸方向管路２６Ａと、軸方向管路２６Ａから油室３７に向けて第１回転軸２２の径方向に延びる径方向管路２６Ｂとを備えている。ピストン３２は、図示しない油圧ポンプ等の油圧源（液圧供給源）から圧油供給管路２６を通じて油室３７に圧油が供給されることにより、または、油室３７の圧油が圧油供給管路２６を通じて排出されることにより、第１回転軸２２に対して軸方向に変位する。

冷却管路２７は、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間に作動油を冷却液として供給する。冷却管路２７は、第１回転軸２２の軸方向に延び、冷却液の流れ方向の下流側が第１回転軸２２の小径部２３の端面に開口している。冷却液は、冷却管路２７を通じて、第１回転軸２２の小径部２３と第２回転軸４３の有底穴４６との間の隙間に供給される。この隙間に供給された冷却液は、第２回転軸４３の冷却管路４８を通じて摩擦板５４，５５の摩擦面に供給される。

第１回転軸２２の周囲には、第１回転軸２２に対して軸方向（中心軸線Ａ−Ａ方向、図３ないし図６の左，右方向）に移動可能にピストン３２が配置されている。第１回転軸２２とピストン３２との間には、油室３７が設けられている。油室３７には、ピストン３２を第１回転軸２２の軸方向に変位（移動）させるための作動油（動作液）が供給、排出される。このために、油室３７には、作動油の供給、排出を行うための圧油供給管路２６が連通している。ピストン３２は、圧油供給管路２６を通じて油室３７に圧油が供給されると、第２回転軸４３側（図３ないし図６の左側）に向けて変位する。

ピストン３２は、全体として円筒状に形成されている。ピストン３２は、内径側筒部３３と、外径側筒部３４と、連結部３５とを備えている。内径側筒部３３は、第１回転軸２２のピストン嵌合部２４の外周側に嵌合している。外径側筒部３４は、内径側筒部３３よりも径方向外側に位置してシリンダ部２５の筒部２５Ａの内周側に嵌合している。連結部３５は、円環状に形成され、内径側筒部３３と外径側筒部３４との間を連結している。ピストン３２の外周側、即ち、外径側筒部３４の外周側には、軸方向に延びる爪３４Ａが周方向に離間して複数形成されている。ピストン３２の爪３４Ａは、第１回転軸２２（筒部２５Ａ）の爪２５Ａ１と噛合（係合）している。ピストン３２は、爪３４Ａと爪２５Ａ１との噛合に基づいて、第１回転軸２２と一体となって中心軸線Ａ−Ａを中心に回転する。これにより、ピストン３２は、第１回転軸２２に対して軸方向の変位を可能に、かつ、第１回転軸２２に対して周方向（回転方向）の変位を阻止された状態で第１回転軸２２に設けられている。

ピストン３２は、第１爪部３８を有している。即ち、ピストン３２の外径側筒部３４の内周側には、軸方向の延びる第１爪部３８が周方向に離間して複数形成されている。第１爪部３８は、ピストン３２が第２回転軸４３側（シンクロナイザリング５１側）に変位すると、シンクロナイザリング５１の第３爪部５２と係合する。第１爪部３８は、第３爪部５２と係合した状態からさらに第２回転軸４３側に向けてピストン３２が変位すると、第２回転軸４３の第２爪部４７と係合する。ピストン３２および第１回転軸２２は、第１爪部３８と第２爪部４７との係合に基づいて、第２回転軸４３と共に回転する。

ピストン３２の連結部３５には、油室３７の液圧（圧力）が所定以下になった場合に、油室３７に残った圧力を逃がすためのバルブ３６が設けられている。バルブ３６は、ピストン３２の軸方向に延びる貫通孔３６Ａと、貫通孔３６Ａ内に配置されたボール３６Ｂとを備えている。貫通孔３６Ａは、内径寸法が小さい小径部と、この小径部よりも内径寸法が大きい大径部とを備えている。ボール３６Ｂは、貫通孔３６Ａの大径部内に配置されている。油室３７に圧油が供給されると、ボール３６Ｂは小径部を塞ぐ。バルブ３６は、油室３７の液圧の低下によってボール３６Ｂが小径部から離間することにより開弁する。なお、バルブ３６は、第１回転軸２２側、例えば、シリンダ部２５の底部２５Ｂに設けてもよい。

ピストン３２の外径側筒部３４の内周側には、キーリング３９が設けられている。キーリング３９は、ピストン３２と同軸に配置されている。キーリング３９は、ピストン３２の第１爪部３８に軸方向の変位を可能に取付けられている。外径側筒部３４の内周側（換言すれば、第１爪部３８）には、止め輪４０が装着される全周溝４１が設けられている。キーリング３９は、ばね４２によって止め輪４０側に付勢されている。キーリング３９は、ピストン３２が第２回転軸４３側に変位すると、シンクロナイザリング５１のキー溝５３に係合する。

キーリング３９は、リング部３９Ａと、筒部３９Ｂとを備えている。リング部３９Ａの外周側には、周方向に離間して凹部（図示せず）が複数設けられている。凹部は、ピストン３２の第１爪部３８と係合している。これにより、キーリング３９とピストン３２は、軸方向の移動（相対変位）を可能に回転方向に拘束されている。即ち、キーリング３９は、リング部３９Ａの凹部とピストン３２の第１爪部３８との係合によって、ピストン３２に対して周方向の変位を阻止された状態でピストン３２に設けられている。

筒部３９Ｂは、リング部３９Ａの内径側からシンクロナイザリング５１側に向けて延びている。筒部３９Ｂの先端側、即ち、シンクロナイザリング５１側には、軸方向に突出する突起３９Ｂ１が周方向に離間して複数設けられている。突起３９Ｂ１は、シンクロナイザリング５１に設けられた複数のキー溝５３と対応して設けられている。キーリング３９は、ピストン３２が第２回転軸４３側に変位すると、キーリング３９の突起３９Ｂ１とシンクロナイザリング５１のキー溝５３とが係合する。キーリング３９は、止め輪４０とばね４２との間で軸方向の移動が可能になっている。

第２回転軸４３は、第１回転軸２２に対して同軸に、かつ、第１回転軸２２に対して相対回転を可能に配置されている。第２回転軸４３は、第１爪部３８と係合可能な第２爪部４７を有している。即ち、第２回転軸４３は、小径部４４と、環状鍔部４５と、有底穴４６とを備えている。小径部４４は、第２回転軸４３の先端側、即ち、第１回転軸２２側に設けられている。小径部４４は、例えば、第１回転軸２２のピストン嵌合部２４と同じ外径寸法を有している。小径部４４の外周側には、シンクロナイザリング５１が相対回転可能に嵌合している。小径部４４には、軸方向に延びる凸部４４Ａが周方向に離間して複数設けられている。凸部４４Ａには、第１摩擦板５４の内周側に形成された凹部（図示せず）が係合している。これにより、第１摩擦板５４は、第２回転軸４３と共に回転する。

環状鍔部４５は、小径部４４よりも大きい外径寸法を有している。環状鍔部４５の外周側には、第２爪部４７が周方向に離間して複数形成されている。第２爪部４７は、ピストン３２が第２回転軸４３側に変位すると、ピストン３２の第１爪部３８と係合する。第２爪部４７と第１爪部３８との係合に基づいて、第２回転軸４３は第１回転軸２２と共に回転する。即ち、第１回転軸２２と第２回転軸４３は、油室３７への圧油の供給に基づいてピストン３２の第１爪部３８と第２回転軸４３の第２爪部４７とが係合することにより、回転の伝達が可能な状態に接続される。

有底穴４６は、小径部４４および環状鍔部４５の内径側に設けられている。有底穴４６内には、第１回転軸２２の小径部２３が挿通されている。「有底穴４６の内周面」と「小径部２３の外周面」との間には、ラジアルニードル転がり軸受２８Ａ，２８Ａが設けられている。「有底穴４６の底面」と「第１回転軸２２の小径部２３の端面」との間には、スラストニードル転がり軸受２８Ｂが設けられている。「第２回転軸４３の小径部４４側の端面」と「第１回転軸２２の小径部２３とピストン嵌合部２４とを接続する端面」との間には、スラストニードル転がり軸受２８Ｂが設けられている。

第２回転軸４３の小径部４４には、径方向に延びる冷却管路４８が設けられている。冷却管路４８は、小径部４４の外周側と有底穴４６の内周側との間を貫通する貫通孔として形成されている。小径部４４には、止め輪４９が装着される全周溝４４Ｂが形成されている。第２回転軸４３の環状鍔部４５と止め輪４９との間には、ワッシャ５０とシンクロナイザリング５１と摩擦板５４，５５とが設けられている。

シンクロナイザリング５１は、第２回転軸４３と同軸に、第２回転軸４３に支持されている。シンクロナイザリング５１は、第２回転軸４３に対して軸方向および周方向（回転方向）に移動が可能な摺動面を有している。即ち、シンクロナイザリング５１の内周側には、第２回転軸４３の小径部４４が挿通されている。この場合、シンクロナイザリング５１の内周面５１Ａは、第２回転軸４３の小径部４４の外周面に対して軸方向および周方向に移動が可能な摺動面となっている。これにより、シンクロナイザリング５１は、第２回転軸４３に対して軸方向および周方向の移動（変位）を可能に装着されている。シンクロナイザリング５１および摩擦板５４，５５は、止め輪４９（ワッシャ５０）と第２回転軸４３の環状鍔部４５との間で、微小に、例えば０．５ｍｍないし１．０ｍｍ程度、軸方向の変位が可能となっている。

シンクロナイザリング５１は、第２回転軸４３の小径部４４の外周側に緩く嵌合されている。動力伝達装置２１が遮断状態のときに、シンクロナイザリング５１は、第２回転軸４３に対して回転方向に自由に動く（摺動する）ことが可能である。このため、シンクロナイザリング５１と第２回転軸４３は、一体となって回転しない。ただし、シンクロナイザリング５１は、第２回転軸４３との摺動面の摩擦抵抗によって、第２回転軸４３と連れ回りする。例えば、第２回転軸４３が一定回転であれば、第２回転軸４３とシンクロナイザリング５１の回転速度は、ほぼ同じになる。これに対して、第２回転軸４３の回転速度が変動した場合には、第２回転軸４３とシンクロナイザリング５１は、異なる回転速度となる。

シンクロナイザリング５１は、ピストン３２の第１爪部３８と係合可能な第３爪部５２を有している。即ち、シンクロナイザリング５１の外周側には、第３爪部５２が周方向に離間して複数形成されている。第３爪部５２は、ピストン３２が第２回転軸４３側（シンクロナイザリング５１側）に変位すると、ピストン３２の第１爪部３８と係合する。ピストン３２の第１爪部３８は、油室３７への圧油の供給に基づいて第２回転軸４３の第２爪部４７と係合するときに、この第２爪部４７と係合するのに先立って、シンクロナイザリング５１の第３爪部５２と係合する。

シンクロナイザリング５１の端面、即ち、ピストン３２側の端面には、円周方向に離間して複数のキー溝５３が設けられている。キー溝５３にはキーリング３９の突起３９Ｂ１が係合する。キーリング３９（突起３９Ｂ１）は、ピストン３２の第１爪部３８とシンクロナイザリング５１の第３爪部５２とが係合するときに、これら第１爪部３８と第３爪部５２とが係合するのに先立って、シンクロナイザリング５１のキー溝５３に係合する。

シンクロナイザリング５１には、外周側に位置して第２回転軸４３の環状鍔部４５に向けて突出する筒部５１Ｂが設けられている。筒部５１Ｂの内周側には、軸方向に延びる凸部５１Ｂ１が周方向に離間して複数設けられている。凸部５１Ｂ１には、第２摩擦板５５の外周側に形成された凹部（図示せず）が係合している。これにより、第２摩擦板５５は、シンクロナイザリング５１と共に回転する。

シンクロナイザリング５１と第２回転軸４３との間には、第１摩擦板５４と第２摩擦板５５が設けられている。第１摩擦板５４は、第２回転軸４３の凸部４４Ａと常時噛合している。この場合、第１摩擦板５４の内周側には、第２回転軸４３の小径部４４に設けられた凸部４４Ａに係合する凹部が設けられている。第１摩擦板５４は、凹部と凸部４４Ａとの係合によって、第２回転軸４３に対して軸方向の変位を可能に、かつ、第２回転軸４３に対して周方向（回転方向）の変位を阻止された状態で、第２回転軸４３に取付けられている。即ち、第１摩擦板５４は、第２回転軸４３に対して周方向の変位を阻止された状態で配置され、シンクロナイザリング５１と第２回転軸４３との間で軸方向に挟持される。

一方、第２摩擦板５５は、シンクロナイザリング５１の凸部５１Ｂ１と常時噛合している。この場合、第２摩擦板５５の外周側には、シンクロナイザリング５１の筒部５１Ｂに設けられた凸部５１Ｂ１に係合する凹部が設けられている。第２摩擦板５５は、凹部と凸部５１Ｂ１との係合によって、シンクロナイザリング５１に対して軸方向の変位を可能に、かつ、シンクロナイザリング５１に対して周方向（回転方向）の変位を阻止された状態で、シンクロナイザリング５１に取付けられている。即ち、第２摩擦板５５は、シンクロナイザリング５１に対して周方向の変位を阻止された状態で配置され、シンクロナイザリング５１と第２回転軸４３との間で軸方向に挟持される。

第１の実施の形態では、摺動部材である摩擦板５４，５５およびシンクロナイザリング５１が第２回転軸４３に支持されている。このため、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転の伝達が断たれた「遮断状態（解放状態）」のときに、摺動部材による動力の損失を低減できる。また、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間は、転がり軸受２８Ａ，２８Ｂで支持されているため、滑り軸受に対して動力の損失を低減できる。これら２つの動力の損失の低減効果により、発熱を小さくすることができる。これにより、動力伝達装置２１の冷却のために供給する冷却液の量を低減することができる。

この場合、動力伝達装置２１の冷却は、第１回転軸２２の冷却管路２７と第２回転軸４３の冷却管路４８を通じて行われる。即ち、第２回転軸４３の環状鍔部４５とシンクロナイザリング５１との間の摩擦板５４，５５には、冷却管路２７，２８を通じて冷却液が供給される。このとき、冷却液は、第１回転軸２２および第２回転軸４３の回転により遠心力で外径側に放出されるので、冷却液の量が少ない程、冷却液が遠心力で放出されることによる動力の損失を低減できる。第１の実施の形態では、冷却液の量を低減することができるため、この面からも、動力の損失を低減できる。

次に、ピストン３２に設けられた第１爪部３８の形状、第２回転軸４３に設けられた第２爪部４７の形状、シンクロナイザリング５１に設けられた第３爪部５２の形状について、図７ないし図１１を参照しつつ説明する。

第１爪部３８は、ピストン３２の外径側筒部３４の内周側に設けられている。図７ないし図１１に示すように、第１爪部３８の側面は、先端側となる第２回転軸４３側から基端側となるピストン３２の連結部３５側に向かって、３段階に変化している。この場合、第１爪部３８は、先端側から順に、鈍角部となる第１傾斜部３８Ａと、鋭角部となる第２傾斜部３８Ｂと、平行部３８Ｃとを備えている。第１傾斜部３８Ａは、第１爪部３８の先端側を構成している。図９に示すように、第１傾斜部３８Ａは、先端側に向かって第１爪部３８の厚さが小さくなる方向に傾斜した側面３８Ａ１となっている。第１傾斜部３８Ａには、先端側に向かう程高さが低くなる方向に傾斜した面取りが設けられている。第２傾斜部３８Ｂは、第１傾斜部３８Ａから第１爪部３８の基端側に向けて延びており、第１傾斜部３８Ａと平行部３８Ｃとの間を接続している。第２傾斜部３８Ｂは、第１傾斜部３８Ａに向かって第１爪部３８の厚さが小さくなる方向に傾斜した側面３８Ｂ１となっている。第１傾斜部３８Ａの傾斜角度、即ち、第１傾斜部３８Ａの側面３８Ａ１と第１爪部３８の中心線Ｂ−Ｂとのなす角度は、第２傾斜部３８Ｂの傾斜角度、即ち、第２傾斜部３８Ｂの側面３８Ｂ１と中心線Ｂ−Ｂとのなす角度よりも大きくなっている。平行部３８Ｃは、第１爪部３８が延びる方向である中心線Ｂ−Ｂに対して平行な側面となっている。なお、平行部３８Ｃは、例えば、中心線Ｂ−Ｂに対して傾斜した側面（傾斜面）としてもよいが、平行な側面（平行面）とすることが好ましい。

第２爪部４７は、第２回転軸４３の環状鍔部４５の外周側に設けられている。第２爪部４７の側面は、先端側となるピストン３２側から基端側となるピストン３２から離れる側に向かって、２段階に変化している。この場合、第２爪部４７は、先端側から順に、鈍角部となる第１傾斜部４７Ａと、鋭角部となる第２傾斜部４７Ｂとを備えている。第１傾斜部４７Ａは、第２爪部４７の先端側を構成している。第１傾斜部４７Ａは、先端側に向かって第２爪部４７の厚さが小さくなる方向に傾斜した側面４７Ａ１となっている。第１傾斜部４７Ａには、先端側に向かう程高さが低くなる方向に傾斜した面取りが設けられている。第２傾斜部４７Ｂは、第１傾斜部４７Ａから第２爪部４７の基端側に向けて延びている。第２傾斜部４７Ｂは、第１傾斜部４７Ａに向かって第２爪部４７の厚さが小さくなる方向に傾斜した側面４７Ｂ１となっている。第１傾斜部４７Ａの傾斜角度、即ち、第１傾斜部４７Ａの側面４７Ａ１と第２爪部４７の中心線Ｃ−Ｃとのなす角度は、第２傾斜部４７Ｂの傾斜角度、即ち、第２傾斜部４７Ｂの側面４７Ｂ１と中心線Ｃ−Ｃとのなす角度よりも大きくなっている。

第３爪部５２は、シンクロナイザリング５１の外周側に設けられている。第３爪部５２の側面は、先端側となるピストン３２側から基端側となるピストン３２から離れる側に向かって、２段階に変化している。この場合、第３爪部５２は、先端側から順に、鈍角部となる第１傾斜部５２Ａと、鋭角部となる第２傾斜部５２Ｂとを備えている。第１傾斜部５２Ａは、第３爪部５２の先端側を構成している。第１傾斜部５２Ａは、先端側に向かって第３爪部５２の厚さが小さくなる方向に傾斜した側面５２Ａ１となっている。第１傾斜部５２Ａには、先端側に向かう程高さが低くなる方向に傾斜した面取りが設けられている。第２傾斜部５２Ｂは、第１傾斜部５２Ａから第３爪部５２の基端側に向けて延びている。第２傾斜部５２Ｂは、第１傾斜部５２Ａに向かって第３爪部５２の厚さが小さくなる方向に傾斜した側面５２Ｂ１となっている。第１傾斜部５２Ａの傾斜角度、即ち、第１傾斜部５２Ａの側面５２Ａ１と第３爪部５２の中心線Ｄ−Ｄとのなす角度は、第２傾斜部５２Ｂの傾斜角度、即ち、第２傾斜部５２Ｂの側面５２Ｂ１と中心線Ｄ−Ｄとのなす角度よりも大きくなっている。なお、第２傾斜部５２Ｂは、例えば、中心線Ｄ−Ｄに対して平行な側面（平行面）としてもよいが、傾斜した側面（傾斜面）とすることが好ましい。

ここで、図１１に示すように、第１爪部３８の第２傾斜部３８Ｂの側面３８Ｂ１と第２爪部４７の第２傾斜部４７Ｂの側面４７Ｂ１は、第１爪部３８と第２爪部４７とが係合しているときに当接する係合面となっている。そして、第１爪部３８と第２爪部４７との係合面（第２傾斜部３８Ｂの側面３８Ｂ１、第２傾斜部４７Ｂの側面４７Ｂ１）は、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転力を伝達しているときに、第１爪部３８と第２爪部４７とに互いに軸方向に離れる方向の力が加わる傾斜面となっている。

また、図９に示すように、第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａの側面３８Ａ１と第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａの側面５２Ａ１は、第１爪部３８と第３爪部５２とが係合しているときに当接する先端側係合面となっている。即ち、第１爪部３８のうち第２爪部４７と係合する係合面（第２傾斜部３８Ｂの側面３８Ｂ１）よりも第１爪部３８の先端側には、第１傾斜部３８Ａの側面３８Ａ１が先端側係合面として設けられている。先端側係合面、即ち、第１傾斜部３８Ａの側面３８Ａ１は、第１爪部３８と第２爪部４７とが係合するのに先立って、第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａの側面５２Ａ１と係合する。

このように、第１の実施の形態では、第１爪部３８は、第１傾斜部３８Ａと第２傾斜部３８Ｂとを備えている。第１傾斜部３８Ａは、第３爪部５２（の第１傾斜部５２Ａ）と係合する部位となる第１係合部に対応する。第２傾斜部３８Ｂは、第２爪部４７（の第２傾斜部４７Ｂ）と係合する部位となる第２係合部に対応する。この場合、第１傾斜部３８Ａと第２傾斜部３８Ｂは、同じ内径寸法を有する連続した一つの爪部としてピストン３２に形成されている。

次に、動力伝達装置２１を遮断状態（解放状態）から接続状態（締結状態）に切換えるときの動力伝達装置２１の動作について説明する。

図３および図７は、動力伝達装置２１の遮断状態、即ち、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転の伝達が断たれた状態を示している。この遮断状態から油室３７に作動油が供給されると、ピストン３２が第２回転軸４３側に移動する。これにより、図４に示すように、ピストン３２に設けられたキーリング３９の突起３９Ｂ１とシンクロナイザリング５１のキー溝５３とが係合し、シンクロナイザリング５１とピストン３２とが一体的に回転を始める。このように、シンクロナイザリング５１とピストン３２の回転を同期させることで、次に行われる第１爪部３８と第３爪部５２との係合、即ち、第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａと第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａとの接触を円滑に行うことができる。なお、ピストン３２の応答性を高めるために、油室３７を常に正圧、即ち、遮断状態でも正圧となるようにしてもよい。

図４の状態からさらにピストン３２が第２回転軸４３に移動すると、図５および図８に示すように、ピストン３２の第１爪部３８とシンクロナイザリング５１の第３爪部５２とが係合する。即ち、図８および図９に示すように、第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａと第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａとが接触する。ここで、図８は、第１爪部３８と第３爪部５２との接触状態を示している。図９は、第１爪部３８と第３爪部５２とに発生する力を示している。第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａは、第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａを軸方向に力Ｆで押圧する。これにより、シンクロナイザリング５１は、第２回転軸４３の環状鍔部４５に向けて押し付けられる。この結果、摩擦板５４，５５の間、および、環状鍔部４５と環状鍔部４５側の摩擦板５５との間に摩擦力が発生し、第２回転軸４３と第１回転軸２２とにそれぞれ回転が同期する方向のトルクＴが加わる。トルクＴは、油室３７への圧油の供給に基づく第１爪部３８の力をＦとし、摩擦係数をμとし、摩擦面の数をＮとし、有効摩擦半径をｍとすると、次の数１式で表すことができる。

図９に示すように、シンクロナイザリング５１に加わったトルクＴは、第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａを通じて、第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａを回転させようとする力ｆｙを発生させる。力ｆｙは、トルクをＴとし、中心軸線Ａ−Ａから第１傾斜部５２Ａと第１傾斜部３８Ａとの係合点までの距離をＬとした場合、次の数２式で表すことができる。

第１傾斜部５２Ａと第１傾斜部３８Ａの接触は、角度αで傾いているので、分力である力ｆｘを発生させる。このとき、力ｆｘと力ｆｙとは、次の数３式の関係が成り立つ。

このため、ピストン３２は、シリンダ部２５の底部２５Ｂ側に力ｆｘで押し戻される。この作用により、力ｆｘを力Ｆ以上（ｆｘ≧Ｆ）にすることで、第１回転軸２２と第２回転軸４３との回転が同期しない状態では、ピストン３２は、第３爪部５２より第２回転軸４３側に進むことができないようにすることが可能である。

さらに、油室３７の液圧を上昇させてピストン３２の推力を上昇させた場合、シンクロナイザリング５１が第２回転軸４３側に押し付けられる推力にほぼ比例して、摩擦板５４，５５の間、および、環状鍔部４５と環状鍔部４５側の摩擦板５５との間の摩擦力も上昇する。これにより、シンクロナイザリング５１に伝わるトルクが大きくなり、力ｆｙが上昇することにより、ピストン３２を押し戻す方向に作用する力ｆｘも上昇する。結果的に、第２回転軸４３と第１回転軸２２との回転が同期しない状態では、ピストン３２が第３爪部５２より第２回転軸４３側に進むことができなくすることができる。この作用により、油室３７の液圧を調整することで、第２回転軸４３と第１回転軸２２との回転の同期時に、第２回転軸４３と第１回転軸２２との間で伝達されるトルクを制御（調整）することができる。また、同期が完了するまでは、ピストン３２が第３爪部５２より第２回転軸４３側に進むことができない。このため、第２回転軸４３と第１回転軸２２との回転が同期する前に、第１爪部３８と第２爪部４７とが係合することを抑制できる。これにより、ショックトルクを抑制できる。

また、第２回転軸４３と第１回転軸２２とが同期しない状態でピストン３２が第３爪部５２より第２回転軸４３側に進むことができなくするには、αの角度を所定位置以下としなければならない。前記数３式を変形させると、下記数４式となる。

前記数２式に前記数１式を代入すると、下記数５式となる。

前記数４式に前記数５式を代入すると、下記数６式となる。

作用反作用の関係により、第２回転軸４３と第１回転軸２２が第１傾斜部３８Ａと第１傾斜部５２Ａの接触を介し、摩擦板５５と摩擦板５４の面間、および、摩擦板５５と第２回転軸４３の間で摩擦を発生して同期を行っている間は、「ｆｘ＝Ｆ」が成立する。このため、下記の数７式となる。

一例として、μ＝０．１、Ｎ＝３、Ｌ＝０．１１［ｍ］、ｍ＝０．１［ｍ］のとき、α＜１５．２５°となる。ただし、ｆｘに対してＦが大きすぎると、即ち、αが小さすぎると、第１傾斜部３８Ａと第１傾斜部５２Ａとの噛み合いが外れ、第１回転軸２２と第２回転軸４３の同期ができなくなる。このため、αは所定値以下とする必要がある。よって、下記の数８式の条件を満たすと、第２回転軸４３と第１回転軸２２が同期をしてからピストン３２が第３爪部５２より第２回転軸４３側に進むことができる。これにより、動力伝達装置２１の係合時のショックトルクを抑制できる。

第２回転軸４３と第１回転軸２２との同期が完了すると、第２回転軸４３と第１回転軸２２間で伝達されるトルクＴが低下する。これにより、トルクＴが、次の数９式の関係となる。

シンクロナイザリング５１に伝わるトルクＴが小さくなるため、第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａを回転させようとする力ｆｙが低下することで、力ｆｘが低下する。この状態では、次の数１０式の関係が成り立つ。

そして、力ｆｘが力Ｆよりも小さく（ｆｘ＜Ｆ）なるまでトルクＴが低下したとき、ピストン３２は、シンクロナイザリング５１の第３爪部５２より第２回転軸４３側に進むことができる。即ち、図６および図１０に示すように、ピストン３２の第１爪部３８と第２回転軸４３の第２爪部４７とが係合する。このとき、図１０および図１１に示すように、第２爪部４７の第１傾斜部４７Ａは、ピストン３２側に向かって傾斜しているため、ピストン３２の第１爪部３８は、第２爪部４７と噛合（係合）することができる。これにより、第２回転軸４３と第１回転軸２２との間に、機械的な噛合い結合が成立し、動力伝達装置２１の係合が完了する。ここで、図１０は、係合時の第１爪部３８と第２爪部４７との接触状態を示している。図６は、係合時の縦断面（中心軸線Ａ−Ａを含む断面）を示している。

次に、動力伝達装置２１の接続状態、即ち、係合継続時の状態について説明する。

図１１は、動力伝達装置２１が接続状態のときに、第２爪部４７と第１爪部３８とに発生する力を示している。動力伝達装置２１が接続状態のときは、第２爪部４７の第２傾斜部４７Ｂと第１爪部３８の第２傾斜部３８Ｂとが係合（噛合）している。この接続状態のときに、伝達しているトルクをＴ２とし、第１爪部３８の第２傾斜部３８Ｂを回転させようとする力をｆｙ２とし、中心軸線Ａ−Ａから第２傾斜部４７Ｂと第２傾斜部３８Ｂとの係合点までの距離をＬ２とした場合、力ｆｙ２は、次の数１１式で表すことができる。

第２傾斜部４７Ｂと第２傾斜部３８Ｂとの噛合い接触角は、角度β傾いているので、分力により力ｆｘ２を発生させる。このとき、力ｆｘ２と力ｆｙ２とは、次の数１２式の関係が成り立つ。

第１爪部３８と第２爪部４７とが係合しているときに、ピストン３２は、力ｆｘ２で押し戻される。このため、第１爪部３８と第２爪部４７との係合状態を維持するためには、第１爪部３８の力Ｆが力ｆｘ２よりも大きく（Ｆ＞ｆｘ２）なるように、油室３７の液圧を所定値（係合維持所定値）に保つ必要がある。即ち、動力伝達装置２１が接続状態のときは、油室３７に液圧を供給し、油室３７の液圧を所定値（係合維持所定値）以上に保つことにより、第１爪部３８と第２爪部４７との係合を維持する。

次に、動力伝達装置２１を接続状態（締結状態）から遮断状態（解放状態）に切換えるときの動力伝達装置２１の動作について説明する。

油室３７の液圧を所定値から下げ、第１爪部３８の力Ｆが力ｆｘ２よりも小さく（Ｆ＜ｆｘ２）なると、ピストン３２は第１回転軸２２側（シリンダ部２５の底部２５Ｂ側）に押し戻され、第１爪部３８と第２爪部４７との係合（噛合）を外すことができる。第１爪部３８と第２爪部４７との係合が外れると、第３爪部５２の第２傾斜部５２Ｂと第１爪部３８の第２傾斜部３８Ｂとが噛み合う。シンクロナイザリング５１の第３爪部５２とピストン３２の第１爪部３８との係合部（噛合部）も、第２傾斜部５２Ｂ，３８Ｂと第１傾斜部５２Ａ，３８Ａとから構成されているので、第１摩擦板５４と第２摩擦板５５との間、および、環状鍔部４５と環状鍔部４５側の第２摩擦板５５との間に摩擦トルクが発生することで、第１爪部３８を第２回転軸４３側に押す力が発生する。これにより、ピストン３２を第１回転軸２２のシリンダ部２５の底部２５Ｂ側へ円滑に移動することができる。このとき、シンクロナイザリング５１に発生するトルクは小さい。このため、第３爪部５２の第２傾斜部５２Ｂは、中心線Ｄ−Ｄに対して平行な側面（平行部）としてもよい。

第３爪部５２と第１爪部３８の係合が外れても、シンクロナイザリング５１のキー溝５３と、キーリング３９の突起３９Ｂ１の係合（噛合）が残っている。キーリング３９は、ばね４２により、シンクロナイザリング５１を第２回転軸４３側に押し付けるが、ばね４２の推力は小さいので、第１摩擦板５４と第２摩擦板５５との間、および、環状鍔部４５と環状鍔部４５側の第２摩擦板５５との間に発生する摩擦トルクは小さい。このため、シンクロナイザリング５１のキー溝５３とキーリング３９の突起３９Ｂ１が係合する荷重は十分に小さい。これにより、キーリング３９とピストン３２は、リターンばね３１によって、さらに第１回転軸２２側（シリンダ部２５の底部２５Ｂ側）に押し戻される。このため、第２回転軸４３と第１回転軸２２との間でトルクの伝達がある場合でも、第２回転軸４３と第１回転軸２２との解放が可能となる。なお、第２回転軸４３と第１回転軸２２との間でトルクの伝達がない場合は、ピストン３２を第１回転軸２２側に戻すために必要な推力は小さくて済むため、爪部３８，４７，５２の係合の解放は、リターンばね３１の推力のみによって行われる。

以上のように、第１の実施の形態によれば、第１回転軸２２と第２回転軸４３は、油室３７への圧油の供給に基づいて第１爪部３８と第２爪部４７とが係合することにより、回転の伝達が可能な状態に接続される。即ち、第１爪部３８と第２爪部４７との係合により、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転の伝達が行われる。このため、摩擦接合により回転の伝達を行う構成と比較して、動力伝達装置２１の解放時に摺動する部位が少なくなるので、動力の損失を低減できる。しかも、第１爪部３８と第２爪部４７との係合面（第２傾斜部３８Ｂの側面３８Ｂ１、第２傾斜部４７Ｂの側面４７Ｂ１）は、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転を伝達しているときに、第１爪部３８と第２爪部４７とに互いに軸方向に離れる方向の力が加わる傾斜面となっている。このため、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で大きな回転を伝達しているときにも、油室３７への圧油の供給を停止（油室３７の圧力を解除）すると、第１爪部３８と第２爪部４７との係合面に加わる力に基づいて第１爪部３８と第２爪部４７との係合を解除できる。

さらに、第１爪部３８は、第２回転軸４３の第２爪部４７と係合するときに、この第２爪部４７との係合に先立って、シンクロナイザリング５１の第３爪部５２と係合する。このとき、第１爪部３８と第３爪部５２との係合に基づいてシンクロナイザリング５１を第２回転軸４３に向けて押し付けることにより、シンクロナイザリング５１と第２回転軸４３との間で発生する摩擦力に基づいて、第１回転軸２２の回転と第２回転軸４３の回転とを同期させることができる。このため、第１回転軸２２と第２回転軸４３とが同期した状態で、第１爪部３８と第２爪部４７とを係合させることができる。これにより、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転の伝達が断たれた遮断状態（解放状態）から回転の伝達が行われる接続状態に切換わるときに、摩擦による結合を介して機械的な結合（係合、噛合）に安定して切換えることができる。

また、第１の実施の形態によれば、摺動する部位を少なくでき（摺動面積を小さくでき）、摩擦（摺動）による発熱および動力の損失を低減できる。これに加えて、冷却液の供給量を低減することもでき、この面からも損失を低減できる。さらに、摩擦による同期を行うときのトルクを大きくできる。また、同期のときに吸収できるエネルギも大きくできる。

第１の実施の形態によれば、第１爪部３８の先端側に第３爪部５２と係合する先端側係合面（第１傾斜部３８Ａの側面３８Ａ１）が設けられている。このため、第１爪部３８の先端側係合面（第１傾斜部３８Ａの側面３８Ａ１）と第３爪部５２（の第１傾斜部５２Ａの側面５２Ａ１）との係合に基づいてシンクロナイザリング５１を第２回転軸４３に向けて安定して押し付けることができる。これにより、遮断状態（解放状態）から接続状態に切換わるときに、第１回転軸２２と第２回転軸４３との回転の同期を安定して行うことができる。

第１の実施の形態によれば、第１爪部３８の第１係合部（第１傾斜部３８Ａ）と第２係合部（第２傾斜部３８Ｂ）は、同じ内径寸法を有する連続した一つの爪部としてピストン３２に形成されている。このため、第３爪部５２と係合する部位となる第１係合部（第１傾斜部３８Ａ）と第２爪部４７（の第２傾斜部４７Ｂ）と係合する部位となる第２係合部（第２傾斜部３８Ｂ）とを別々の爪部としてピストン３２に形成する構成と比較して、加工作業を容易化できる。

第１の実施の形態によれば、ピストン３２には、第１爪部３８と第３爪部５２とが係合するのに先立ってシンクロナイザリング５１のキー溝５３に係合するキーリング３９が設けられている。このため、キーリング３９の突起３９Ｂ１とシンクロナイザリング５１のキー溝５３とが係合することにより、第１回転軸２２の回転とシンクロナイザリング５１の回転とが同期した状態で、第１爪部３８と第３爪部５２とを係合させることができる。このため、キーリング３９を設けない構成と比較して、第１爪部３８と第３爪部５２とが係合するときのショックトルクを低減することができる。

第１の実施の形態によれば、シンクロナイザリング５１と第２回転軸４３との間に摩擦板５４，５５が設けられている。このため、摩擦板５４，５５によりシンクロナイザリング５１と第２回転軸４３との間の摩擦面積を大きくでき、第１回転軸２２と第２回転軸４３との回転の同期を短時間で円滑に行うことができる。また、第１回転軸２２と第２回転軸４３との回転を同期させるときの発熱を抑制できる。

次に、図１２は、第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態の特徴は、キーリングを設けない構成としたことにある。なお、第２の実施の形態では、上述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

第２の実施の形態は、第１の実施の形態のピストン３２から止め輪４０と全周溝４１とキーリング３９とを省略した構成としている。第１の実施の形態のキーリング３９は、ピストン３２の内周側に設置された第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａとシンクロナイザリング５１の外周側に設置された第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａの接触を円滑に行うための部品である。接触の円滑性は低減されるが、キーリング３９を省略してもよい。キーリング３９と止め輪４０と全周溝４１とがないことにより、部品点数および加工工程を低減でき、動力伝達装置２１を簡素化できる。

第２の実施の形態は、上述のように止め輪、全周溝、キーリングを省略したもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態によるものと格別差異はない。特に、第２の実施の形態によれば、止め輪、全周溝、キーリングを省略することにより、その分、コストを低減できる。

次に、図１３ないし図１６は、第３の実施の形態を示している。第３の実施の形態の特徴は、キーリングを省略すると共に、第１爪部の第１係合部と第２係合部とを、異なる内径寸法を有する別々の爪部としてピストンに形成したことにある。なお、第３の実施の形態では、上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

ピストン３２は、内径側筒部３３と、外径側筒部６１と、連結部３５とを備えている。外径側筒部６１の内周側には、第１爪部６２が形成されている。第１爪部６２は、第３爪部５２と係合する部位となる第１係合部（以下、内側第１爪部６３という）と、第２爪部４７と係合する部位となる第２係合部（以下、外側第１爪部６４という）とを備えている。内側第１爪部６３と外側第１爪部６４は、異なる内径寸法を有する別々の爪部としてピストンに形成されている。

このように、第３の実施の形態では、ピストン３２の内周側に、内側第１爪部６３と外側第１爪部６４とが同軸に設けられている。内側第１爪部６３は、シンクロナイザリング５１の外周側に設置された第３爪部５２と係合する。外側第１爪部６４は、第２回転軸４３の外周側に設置された第２爪部４７と係合する。

図１４および図１５に示すように、ピストン３２の内側第１爪部６３は、側面の角度が３段階に変化しており、内側第１爪部６３の先端側から順に、鈍角部となる第１傾斜部６３Ａと、鋭角部となる第２傾斜部６３Ｂと、平行部６３Ｃとを備えている。これに対して、シンクロナイザリング５１の第３爪部５２は、側面の角度が２段階に変化しており、第３爪部５２の先端側から順に、鈍角部となる第１傾斜部５２Ａと、鋭角部となる第２傾斜部５２Ｂとを備えている。一方、図１６に示すように、ピストン３２の外側第１爪部６４は、側面の角度が３段階に変化しており、外側第１爪部６４の先端側から順に、鈍角部となる第１傾斜部６４Ａと、鋭角部となる第２傾斜部６４Ｂと、平行部６４Ｃとを備えている。これに対して、第２回転軸４３の第２爪部４７は、側面の角度が２段階に変化しており、第２爪部４７の先端側から順に、鈍角部となる第１傾斜部４７Ａと、鋭角部となる第２傾斜部４７Ｂとを備えている。

ここで、図１６に示すように、外側第１爪部６４と第２爪部４７は、小さく、周方向の間隔が狭く、数が多い方が好ましい。この理由は、爪部６４，６７が噛み合ったときの周方向（回転方向）の遊びを小さくすることで、トルクの伝達方向が逆転した場合に発生するショックトルクを小さくすることができるためである。一方、図１４および図１５に示すように、内側第１爪部６３と第３爪部５２は、大きく、周方向の間隔が大きく、数が少ない方が好ましい。これにより、内側第１爪部６３の第１傾斜部６３Ａと第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａの接触を円滑に行うことができる。このように、ピストン３２に内側第１爪部６３と外側第１爪部６４との２つの爪部６３，６４を設けることで、ショックトルクを低減し、爪部４７，５２，６３，６４の係合を円滑に進めることができる。

第３の実施の形態は、上述のようにピストン３２に内側第１爪部６３と外側第１爪部６４とを設ける構成としたもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態および第２の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第３の実施の形態によれば、第１爪部６２の第１係合部（内側第１爪部６３）と第２係合部（外側第１爪部６４）は、異なる内径寸法を有する別々の爪部６３，６４としてピストン３２に形成されている。このため、第１係合部（内側第１爪部６３）と第２係合部（外側第１爪部６４）で、爪部の数、爪部と爪部との間隔、爪部の厚さ寸法等を異ならせることができる。これにより、第１爪部６２（内側第１爪部６３、外側第１爪部６４）が第２爪部４７に係合するときと第３爪部５２に係合するときとの両方でそれぞれの係合を円滑に行うことができる。

次に、図１７は、第４の実施の形態を示している。第４の実施の形態の特徴は、シンクロナイザリングを省略したことにある。なお、第４の実施の形態では、上述した第１の実施の形態ないし第３の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

第４の実施の形態の動力伝達装置２１は、第１回転軸２２と、ピストン３２と、油室３７と、第１回転軸側摩擦板７５と、第２回転軸４３と、第２回転軸側摩擦板７６とを備えている。第４の実施の形態の動力伝達装置２１は、シンクロナイザリングを備えていない。これにより、第４の実施の形態の動力伝達装置２１を簡素に構成している。ピストン３２の外径側筒部３４の内周側には、円環状のプッシュプレート７１が設けられている。この場合、プッシュプレート７１は、ピストン３２と同軸に配置されている。プッシュプレート７１の外周側には、周方向に離間して凹部（図示せず）が複数設けられている。プッシュプレート７１の凹部は、ピストン３２の第１爪部３８と係合している。これにより、ピストン３２とプッシュプレート７１は回転方向に拘束されている。外径側筒部３４の内周側（換言すれば、第１爪部３８）には、止め輪７２が装着される全周溝７３が設けられている。プッシュプレート７１は、止め輪７２によってピストン３２の連結部３５側への軸方向の変位が阻止される。プッシュプレート７１と第２回転軸４３の環状鍔部４５との間には、ばね７４と第１回転軸側摩擦板７５と第２回転軸側摩擦板７６とが設置されている。

第１回転軸側摩擦板７５は、ピストン３２の第１爪部３８と常時噛合している。この場合、第１回転軸側摩擦板７５の外周側には、第１爪部３８に係合する凹部が設けられている。第１回転軸側摩擦板７５は、凹部と第１爪部３８との係合によって、ピストン３２に対して軸方向の変位を可能に、かつ、ピストン３２に対して周方向（回転方向）の変位を阻止された状態で、ピストン３２に取付けられている。即ち、第１回転軸側摩擦板７５は、ピストン３２に対して同軸に、かつ、ピストン３２に対して相対回転を阻止された状態で、ピストン３２に支持されている。第１回転軸側摩擦板７５は、ピストン３２が第２回転軸４３側に変位することに伴ってばね７４が弾性変形する（縮む）と、ばね７４によって第２回転軸４３の環状鍔部４５側に付勢される。ピストン３２がシリンダ部２５の底部２５Ｂ側に戻っているときは、ばね７４が自由状態となり、第１回転軸側摩擦板７５と第２回転軸側摩擦板７６との間に隙間が形成される。

第２回転軸側摩擦板７６は、第２回転軸４３の凸部４４Ａと常時噛合している。この場合、第２回転軸側摩擦板７６の内周側には、第２回転軸４３の小径部４４に設けられた凸部４４Ａに係合する凹部が設けられている。第２回転軸側摩擦板７６は、凹部と凸部４４Ａとの係合によって、第２回転軸４３に対して軸方向の変位を可能に、かつ、第２回転軸４３に対して周方向（回転方向）の変位を阻止された状態で、第２回転軸４３に取付けられている。即ち、第２回転軸側摩擦板７６は、第２回転軸４３に対して同軸に、かつ、第２回転軸４３に対して相対回転を阻止された状態で、第２回転軸４３に支持されている。

このような第４の実施の形態では、第１回転軸側摩擦板７５は、油室３７への圧油の供給に基づいてピストン３２の第１爪部３８と第２回転軸４３の第２爪部４７とが係合するときに、これら第１爪部３８と第２爪部４７とが係合するのに先立って、第２回転軸側摩擦板７６と摩擦接触する。これと共に、第２回転軸４３の環状鍔部４５と第１回転軸側摩擦板７５も摩擦接触する。また、第４の実施の形態も、第１の実施の形態と同様に、第１爪部３８と第２爪部４７との係合面（第２傾斜部３８Ｂの側面３８Ｂ１、第２傾斜部４７Ｂの側面４７Ｂ１）は、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転を伝達しているときに、第１爪部３８と第２爪部４７とに互いに軸方向に離れる方向の力が加わる傾斜面となっている。

次に、動力伝達装置２１を接続するとき、即ち、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転の伝達が断たれた遮断状態から、第１回転軸２２と第２回転軸４３とを回転の伝達が可能な状態に接続するときの動作について説明する。

油室３７に圧油が供給されることにより、ピストン３２が第２回転軸４３側に移動すると、プッシュプレート７１は、ばね７４を介して第１回転軸側摩擦板７５と第２回転軸側摩擦板７６とを摺動させる。これにより、第１回転軸２２と第２回転軸４３とに、これらの回転が同期する方向のトルクが加わる。このとき、油室３７の液圧を所定値（同期所定値）以下に調整することにより、ピストン３２の第１爪部３８と第２回転軸４３の第２爪部４７とが接触しないようにする。第１回転軸２２と第２回転軸４３との回転の同期が完了したら、油室３７の液圧を所定値（同期所定値）よりも上昇させ、ピストン３２を第２回転軸４３側にさらに移動する。これにより、第１爪部３８の第２傾斜部３８Ｂと第２爪部４７の第２傾斜部４７Ｂが係合する。このとき、第１爪部３８の先端である第１傾斜部３８Ａと第２爪部４７の先端である第１傾斜部４７Ａは、共に鈍角となっているので、第１爪部３８と第２爪部４７との係合の開始を円滑に行うことができる。第１回転軸２２と第２回転軸４３との同期が完了したか否かは、例えば、第１回転軸２２と第２回転軸４３の回転速度差を回転センサにより検出することにより判定できる。また、所定時間経過後に同期が完了したとみなしてもよい。

即ち、第４の実施の形態では、油室３７への圧油の供給に基づいてピストン３２に発生した推力により、ばね７４を介して第１回転軸側摩擦板７５と第２回転軸側摩擦板７６とを押し付け合う。ここで、ピストン３２の第１爪部３８と第２回転軸４３の第２爪部４７とが接触（係合）しない液圧（圧力）を第１液圧（例えば、同期所定値）とする。ピストン３２の第１爪部３８と第２回転軸４３の第２爪部４７とが接触することが可能な液圧（圧力）を第２液圧（例えば、係合所定値）とする。油室３７に圧油を供給する液圧供給源（油圧源）は、第１回転軸２２と第２回転軸４３との相対回転数が所定値以下（即ち、同期したとみなせる相対回転数以下）になったときに、油室３７の液圧を第１液圧から第２液圧に変更する。なお、液圧供給源は、油室３７の液圧を第１液圧で所定時間（例えば、予め設定された同期したとみなせる時間）保持した後に、油室３７の液圧を第１液圧から第２液圧に変更してもよい。

次に、動力伝達装置２１の接続を解除するときの動作について説明する。

動力伝達装置２１が接続されている状態では、第１爪部３８の第２傾斜部３８Ｂと第２爪部４７の第２傾斜部４７Ｂが係合している。この場合、係合面（第２傾斜部３８Ｂの側面３８Ｂ１，第２傾斜部４７Ｂの側面４７Ｂ１）が鋭角なので、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間でのトルクの伝達により、ピストン３２にはピストン３２を押し戻す方向の力が加わる。油室３７の液圧が所定値（係合維持所定値）以上に保持されているときは、ピストン３２が押し戻されることはない。これに対して、油室３７の液圧を所定値（係合維持所定値）よりも下げると、ピストン３２は、第１回転軸２２側（シリンダ部２５の底部２５Ｂ側）に押し戻され、第１爪部３８と第２爪部４７との係合を外すことができる。

これにより、第２回転軸４３と第１回転軸２２との間でトルクの伝達がある場合でも、第２回転軸４３と第１回転軸２２との解放が可能となる。第１爪部３８と第２爪部４７との係合が外れると、ピストン３２は、リターンばね３１によってさらに第１回転軸２２側（シリンダ部２５の底部２５Ｂ側）に押し戻される。この結果、第２回転軸４３と第１回転軸２２との解放が完了する。なお、第２回転軸４３と第１回転軸２２との間でトルクの伝達がない場合は、ピストン３２を第１回転軸２２側に戻すために必要な推力は小さく済むため、リターンばね３１によって第１爪部３８と第２爪部４７との係合を外すことができる。

第４の実施の形態は、上述のようにシンクロナイザリングを設けない構成としたもので、その基本的作用については、上述した第１の実施の形態ないし第３の実施の形態によるものと格別差異はない。

特に、第４の実施の形態によれば、第１回転軸側摩擦板７５は、第１爪部３８と第２爪部４７とが係合するときに、第１爪部３８と第２爪部４７とが係合するのに先立って第２回転軸側摩擦板７６と摩擦接触する。また、第２回転軸４３の環状鍔部４５の側面、即ち、ピストン３２側の側面と第１回転軸側摩擦板７５も摩擦接触する。これにより、第１回転軸側摩擦板７５と第２回転軸側摩擦板７６および第１回転軸側摩擦板７５と第２回転軸４３のピストン３２側の側面との間で発生する摩擦力に基づいて、第１回転軸２２の回転と第２回転軸４３の回転とを同期させることができる。このため、第１回転軸２２と第２回転軸４３とが同期した状態で、第１爪部３８と第２爪部４７とを係合させることができる。これにより、第１回転軸２２と第２回転軸４３との間で回転の伝達が断たれた遮断状態（解放状態）から回転の伝達が行われる接続状態に切換わるときに、摩擦による結合を介して機械的な結合（係合、噛合）に安定して切換えることができる。

次に、図１８ないし図２０は、第５の実施の形態を示している。第５の実施の形態の特徴は、摩擦板の摩擦面を傾斜させたことにある。なお、第５の実施の形態では、上述した第１の実施の形態ないし第４の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

上述した第１の実施の形態ないし第３の実施の形態では、摩擦板５４，５５の摩擦面を、第１回転軸２２および第２回転軸４３の中心軸線Ａ−Ａに対して直交させていた。これに対して、第５の実施の形態では、摩擦板の摩擦面を中心軸線Ａ−Ａ方向に傾斜させている。具体的には、第５の実施の形態では、第１の実施の形態の摩擦板５４，５５を中心軸線Ａ−Ａ方向に傾斜させている。なお、第２の実施の形態および第３の実施の形態の摩擦板５４，５５を中心軸線Ａ−Ａ方向に傾斜させてもよい。

第５の実施の形態も、第１の実施の形態と同様に、シンクロナイザリング５１と第２回転軸４３との間に第１摩擦板５４と第２摩擦板５５とが設けられている。第５の実施の形態では、摩擦板５４，５５を、外周側が内周側よりも第２回転軸４３に近付く方向（ピストン３２から離れる方向）に傾斜させている。

次に、動力伝達装置２１を接続するときの動作について説明する。

油室３７に圧油が供給され、ピストン３２が第２回転軸４３側に移動すると、キーリング３９の突起３９Ｂ１とシンクロナイザリング５１のキー溝５３とが係合する。これにより、シンクロナイザリング５１とピストン３２とが一体的に回転を始める。ピストン３２が第２回転軸４３側にさらに移動すると、ピストン３２に設けられた第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａとシンクロナイザリング５１に設けられた第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａとが接触する。図２０は、第１爪部３８と第３爪部５２との接触状態を示している。第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａは、第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａを軸方向に力Ｆで押圧する。図１９に示すように、力Ｆは、第３爪部５２を経由してシンクロナイザリング５１に伝わり、摩擦板５４，５５を力Ｄｘで水平方向（軸方向）に押し付ける。このとき、「Ｆ＝Ｄｘ」の関係が成り立つ。ここで、摩擦板５４，５５は、中心軸線Ａ−Ａ方向に傾斜しているので、摩擦板５４，５５は、摩擦板５４，５５に直交する方向の力Ｄｚで押し付けられる。力Ｄｘと力Ｄｚとの成す角度を角度γとすると、次の数１３式の関係が成り立つ。

これにより、γが０よりも大きい（γ＞０）ときは、力Ｄｚは力Ｄｘよりも大きくなる（Ｄｚ＞Ｄｘ）。第２回転軸４３と第１回転軸２２とにそれぞれ加わる回転が同期する方向のトルクＴは、摩擦係数をμとし、摩擦面の数をＮとし、有効摩擦半径をｍとすると、次の数１４式で表すことができる。

以上により、摩擦板５４，５５が中心軸線Ａ−Ａ方向に傾斜していると、力Ｄｘに対するトルクＴが大きくなる効果がある。図２０に示すように、シンクロナイザリング５１に伝わったトルクＴは、第３爪部５２の第１傾斜部５２Ａを通じて、第１爪部３８の第１傾斜部３８Ａを回転させようとする力ｆｙを発生させる。力ｆｙは、トルクをＴとし、中心軸線Ａ−Ａから第１傾斜部５２Ａと第１傾斜部３８Ａとの係合点までの距離をＬとした場合、前述の数２式で表すことができる。

第１傾斜部５２Ａと第１傾斜部３８Ａの接触は、角度αで傾いているので、分力である力ｆｘを発生させる。このとき、力ｆｘと力ｆｙとは、前述の数３式の関係が成り立つ。これにより、ピストン３２は、シリンダ部２５の底部２５Ｂ側に力ｆｘで押し戻される。この作用により、力ｆｘを力Ｆ以上（ｆｘ≒Ｆ）にすることで、第１回転軸２２と第２回転軸４３との回転が同期しない状態では、ピストン３２は、第３爪部５２より第２回転軸４３側に進むことができない。摩擦板５４，５５が中心軸線Ａ−Ａ方向に傾斜していると、力Ｆに対する力ｆｘを大きくできるため、第１回転軸２２と第２回転軸４３との回転が同期しない状態でピストン３２が第３爪部５２より第２回転軸４３側に進むことを防止し易くできる。

次に、第１の実施の形態ないし第５の実施の形態の動力伝達装置２１が設けられる部位について、図２１および図２２を参照しつつ説明する。図２１および図２２は、作業車両としてのホイールローダ１Ａ，１Ｂの動力伝達経路を示している。図２１に示すホイールローダ１Ａと図２２に示すホイールローダ１Ｂは、変速装置１１の構成が相違する。また、図２１中の動力伝達装置２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄおよび図２２中の動力伝達装置２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊ，２１Ｋ，２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎ，２１Ｐ，２１Ｑ，２１Ｒは、実施の形態の動力伝達装置２１に対応する。

図２１および図２２において、動力源（原動機）であるエンジン９には、冷却ファン８１、油圧ポンプ１０、変速装置１１が接続されている。油圧ポンプ１０は、荷役作業機とも呼ばれる作業装置７を動作させるための圧油を供給する。変速装置１１は、エンジン９から供給された動力を、フロントアクスル１２とリヤアクスル１３に伝達する。フロントアクスル１２に伝えられえた動力は、左前車輪２Ａと右前車輪２Ｂに分配される。同様に、リヤアクスル１３に伝達された動力は、左後車輪４Ａと右後車輪４Ｂに分配される。

図２１において、動力伝達装置２１Ａは、駆動部材（駆動源）となるエンジン９と被駆動部材となる油圧ポンプ１０との間に設けられている。具体的には、動力伝達装置２１Ａは、エンジン９に繋がる要素（例えば、伝達軸）と油圧ポンプ１０の要素（例えば、入力軸）との間に設けられている。この場合、第１回転軸２２と第２回転軸４３とのうちのいずれか一方をエンジン９に繋がる要素に接続し、他方を油圧ポンプ１０に繋がる要素に接続する。ホイールローダ１Ａが停止しているとき、または、ホイールローダ１Ａが高速で走行しているときは、作業装置７を動かす必要がないため、動力伝達装置２１Ａを遮断状態（解放状態）にすることにより、エンジン９から油圧ポンプ１０を機械的に切り離す。これにより、エンジン９の負荷を低減し、動力の消費を低減することができる。実施の形態の動力伝達装置２１Ａは、同期を行うときのトルクが大きいため、同期を短時間で行うことができる。これに加えて、動力伝達装置２１Ａでトルクの伝達を行っているときにも、動力伝達装置２１Ａの解放が可能である。このため、実施の形態の動力伝達装置２１Ａは、エンジン９と油圧ポンプ１０との間に設けることが適している。

図２１において、動力伝達装置２１Ｂは、エンジン９と変速装置１１の油圧ポンプ８２との間に設けられている。具体的には、動力伝達装置２１Ｂは、エンジン９に繋がる要素（例えば、エンジン出力軸）と変速装置１１の油圧ポンプ８２の要素（例えば、ポンプ入力軸）との間に設けられている。油圧ポンプ８２は、ホイールローダ１Ａの走行に必要な圧油を変速装置１１の油圧モータ８３に供給する。ホイールローダ１Ａが停止、滑走（慣性走行）、または、変速機１１Ｄを通じて動力伝達しているときは、油圧モータ８３に圧油を供給する必要がない。このため、動力伝達装置２１Ｂを遮断状態（解放状態）にし、エンジン９から油圧ポンプ８２を機械的に切り離すことにより、エンジン９の負荷を低減できる。なお、油圧ポンプ１０または油圧ポンプ８２は、発電機であっても同様な効果を得ることができる。

図２１において、動力伝達装置２１Ｃは、変速装置１１の油圧モータ８３と出力軸１１Ｂ，１１Ｃとの間に設けられている。具体的には、動力伝達装置２１Ｃは、油圧モータ８３の要素（軸）と出力軸１１Ｂ，１１Ｃに繋がる要素（軸）との間に設けられている。油圧モータ８３は、変速装置１１の油圧ポンプ８２から供給された圧油を、ホイールローダ１Ａの走行に必要な動力（回転）に変換する。ホイールローダ１Ａが停止、滑走（慣性走行）、または、変速機１１Ｄを通じて動力伝達しているときは、油圧モータ８３によってフロントアクスル１２とリヤアクスル１３を駆動する必要がない。このため、動力伝達装置２１Ｃを遮断状態（解放状態）にし、油圧モータ８３と出力軸１１Ｂ，１１Ｃとの接続を解放することにより、油圧モータ８３が消費する動力を低減できる。実施の形態の動力伝達装置２１Ｃは、遮断状態（解放状態）のときの動力の損失が少ないため、高速で相対回転を行う部位に用いることも適している。なお、例えば、油圧ポンプ８２を発電機とした場合、油圧モータ８３を電動モータとしてもよい。

図２１において、変速装置１１は、リヤアクスル１３を駆動するリヤ側の出力軸１１Ｃと、フロントアクスル１２を駆動するフロント側の出力軸１１Ｂとを備えている。動力伝達装置２１Ｄは、エンジン９に繋がる要素（軸）とフロント側の出力軸１１Ｂとの間に設けられている。動力伝達装置２１Ｄの接続（締結）と遮断（解放）とにより、フロントアクスル１２の駆動と解放を行うことができる。路面が安定しており車輪２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂの摩擦力が十分に高い条件では、動力伝達装置２１Ｄを遮断状態（解放状態）にする。これにより、エンジン９の動力をリヤアクスル１３のみに伝達することで、フロントアクスル１２に動力を伝達することによる損失を低減することができる。一方、路面が不安定で車輪２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂの摩擦力が低い条件では、動力伝達装置２１Ｄを接続状態（締結状態）にする。これにより、フロントアクスル１２とリヤアクスル１３の両方にエンジン９の動力を伝達することで、ホイールローダ１Ａの牽引力を上昇させることができる。実施の形態の動力伝達装置２１Ｄは、摩擦による同期を行うときのトルクが大きく、機械的な噛合い結合によりトルクを伝達している場合であっても切り離しが可能であるため、走行中でも締結と解放が可能となる。このため、二輪駆動と四輪駆動との切換えに用いることも適している。なお、動力伝達装置は、エンジンに繋がる要素（軸）とリヤ側の出力軸との間に設けてもよいし、エンジンに繋がる要素（軸）とフロント側およびリヤ側の両方の出力軸との間に設けてもよい。

図２２において、エンジン９から変速装置１１に伝達された動力は、センターデフ８４を経由して、フロント側の出力軸１１Ｂとリヤ側の出力軸１１Ｃに分配される。センターデフ８４は、ディファレンシャル機構であり、例えば、デフケースと、２つのサイドギヤと、１以上のプラネットギヤとを含んで構成されている。センターデフ８４は、フロント側の出力軸１１Ｂとリヤ側の出力軸１１Ｃの回転速度が異なる場合において、回転の差を吸収するための装置である。動力伝達装置２１Ｅは、センターデフ８４内に設けられている。例えば、動力伝達装置２１Ｅの第１回転軸と第２回転軸とのうちの一方の回転軸は、フロント側の出力軸１１Ｂに繋がるサイドギヤに接続され、他方の回転軸は、リヤ側の出力軸１１Ｃに繋がるサイドギヤに接続される。動力伝達装置２１Ｅは、フロント側の出力軸１１Ｂとリヤ側の出力軸１１Ｃとを機械的に係合することができる。路面が安定しており車輪２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂの摩擦力が十分高い条件では、動力伝達装置２１Ｅを解放してフロント側の出力軸１１Ｂとリヤ側の出力軸１１Ｃの回転速度の差を許容し、エンジン９が発生したトルクをフロントアクスル１２とリヤアクスル１３に所定の比率で分配する。これにより、ホイールローダ１Ｂは、安定して走行できる。一方、路面が不安定で車輪２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂの摩擦力が低い条件では、動力伝達装置２１Ｅを締結し、フロント側の出力軸１１Ｂとリヤ側の出力軸１１Ｃとを機械的に係合することで、フロント側の出力軸１１Ｂとリヤ側の出力軸１１Ｃとの回転速度を同じにする。これにより、フロント側の出力軸１１Ｂとリヤ側の出力軸１１Ｃとのうちの一方の出力軸１１Ｂ（または１１Ｃ）が空転している場合でも、他方の出力軸１１Ｃ（または１１Ｂ）にトルクの伝達を行うことができる。実施の形態の動力伝達装置２１Ｄは、センターデフ８４のロック用途（四輪駆動と四輪駆動デフロックの切換え）に用いることも適している。

図２２において、エンジン９から変速装置１１に伝達された動力は、センターデフ８４を経由して、フロント側の出力軸１１Ｂとリヤ側の出力軸１１Ｃに分配される。フロント側の出力軸１１Ｂに伝達された動力は、フロントアクスル１２に伝達され、フロントアクスル１２内に設置されたフロントディファレンシャル８５により、左前車輪２Ａと右前車輪２Ｂとに分配される。フロントディファレンシャル８５は、ディファレンシャル機構であり、例えば、デフケースと、２つのサイドギヤと、１以上のプラネットギヤとを含んで構成されている。動力伝達装置２１Ｆは、フロントディファレンシャル８５に設けられている。例えば、動力伝達装置２１Ｆの第１回転軸と第２回転軸とのうちの一方の回転軸は、左前車輪２Ａに繋がるサイドギヤに接続され、他方の回転軸は、右前車輪２Ｂに繋がるサイドギヤに接続される。動力伝達装置２１Ｆを締結すると、左前車輪２Ａと右前車輪２Ｂとの回転速度を同じすることができる。路面が安定しており車輪２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂの摩擦力が十分高い条件では、動力伝達装置２１Ｆを解放して左前車輪２Ａと右前車輪２Ｂとに伝達するトルクを分配し、旋回中の内輪差によるタイヤ滑りを低減することにより、動力の損失を低減できる。一方、路面が不安定で車輪２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂの摩擦力が低い条件では、動力伝達装置２１Ｆを締結し、左前車輪２Ａと右前車輪２Ｂとの回転速度を一致させることにより、一方の車輪２Ａが空転している場合でも、他方の車輪２Ｂにトルクの伝達を行うことができる。同様に、リヤディファレンシャル８６にも動力伝達装置２１Ｇが設けられている。実施の形態の動力伝達装置２１Ｆ，２１Ｇは、左，右の車輪２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂのデフロックに用いることも適している。

図２２において、動力伝達装置２１Ｈ，２１Ｊは、変速装置１１内のエンジン９に繋がる要素（軸）と伝達軸８７，８８との間に設けられている。これにより、変速装置１１の内部で動力の伝達を行う伝達軸８７，８８を切換えることができる。即ち、一方の動力伝達装置２１Ｈを締結し、他方の動力伝達装置２１Ｊを解放すると、一方の伝達軸８７に動力が伝わる。一方の動力伝達装置２１Ｈを解放し、他方の動力伝達装置２１Ｊを締結すると、他方の伝達軸８８に動力が伝わる。また、動力伝達装置２１Ｋ，２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎは、軸とギヤとの間に設けられている。動力伝達装置２１Ｋ，２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎを締結すると、ギヤと軸との間で動力の伝達が可能となる。変速装置１１は、動力伝達装置２１Ｈ，２１Ｊ，２１Ｋ，２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎの締結と解放との組み合わせにより、動力伝達経路を変更し、変速を行うことができる。実施の形態の動力伝達装置２１Ｈ，２１Ｊ，２１Ｋ，２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎは、複雑な動力伝達経路を持つ変速装置１１の変速の用途（トランスミッションのシンクロナイザリングの代替、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）のＥＧ−ＤＣＴ間の切り離しクラッチ）に用いることも適している。

図２２において、動力伝達装置２１Ｐは、エンジン９と変速装置１１（より具体的には、流体継手であるトルクコンバータ８９）との間に設けられている。ホイールローダ１Ｂが停止または滑走（慣性走行）しているときは、エンジン９は変速装置１１に動力を伝達する必要性がない。変速装置１１の内部には、ホイールローダ１Ｂが停止しているときにも、摩擦による動力の損失が発生する部位がある。そこで、ホイールローダ１Ｂが停止または滑走（慣性走行）しているときは、動力伝達装置２１Ｐを解放し、エンジン９から変速装置１１を切り離す。これにより、変速装置１１による動力の損失を低減できる。実施の形態の動力伝達装置２１Ｐは、エンジン９と変速装置１１（トルクコンバータ８９）との間のクラッチに用いることも適している。

図２２において、変速装置１１は、変速のための流体継手であるトルクコンバータ８９を備えている。エンジン９の動力は、トルクコンバータ８９の内部に設置された一方の羽根車８９Ａに伝えられ液圧（油の流れ）に変換される。一方の羽根車８９Ａに対面する他方の羽根車８９Ｂは、液圧を動力に変換する。この動力は、変速装置１１内の動力伝達装置２１Ｈ，２１Ｊに伝達される。トルクコンバータ８９には、動力伝達装置２１Ｑが設けられている。動力伝達装置２１Ｑは、一方の羽根車８９Ａと他方の羽根車８９Ｂとの間の締結と解放とを行う。フロント側の出力軸１１Ｂまたはリヤ側の出力軸１１Ｃの負荷トルクが大きい条件では、トルクコンバータ８９による変速を行うと動力の損失が小さくなるため、動力伝達装置２１Ｑを解放し、液圧による動力伝達を行う。これに対して、フロント側の出力軸１１Ｂおよびリヤ側の出力軸１１Ｃの負荷トルクが小さい条件では、トルクコンバータ８９による変速は動力の損失を増大させる。そこで、羽根車８９Ａと羽根車８９Ｂとの間を動力伝達装置２１Ｑで締結し、トルクコンバータ８９による変速を停止させることで、トルクコンバータ８９による損失を低減できる。実施の形態の動力伝達装置２１Ｑは、トルクコンバータ８９のロックアップクラッチに用いることも適している。

図２２において、動力伝達装置２１Ｒは、エンジン９と冷却ファン８１との間に設けられている。冷却ファン８１は、エンジン９を冷却するための冷却風を供給する。エンジン９の温度が低いときは、冷却ファン８１による冷却が不要である。この場合は、動力伝達装置２１Ｒを解放し、冷却ファン８１を停止させることにより、エンジン９の負荷を低減できる。一方、エンジン９の温度が高く、冷却ファン８１による冷却が必要なときは、動力伝達装置２１Ｒを締結し、エンジン９に冷却風を供給する。実施の形態の動力伝達装置２１Ｒは、エンジン、ラジエータ、オイルクーラ等の熱交換装置を冷却する冷却ファンのクラッチに用いることも適している。

なお、実施の形態では、ホイールローダ１，１Ａ，１Ｂに動力伝達装置２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊ，２１Ｋ，２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎ，２１Ｐ，２１Ｑ，２１Ｒを搭載した場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限らず、動力伝達装置は、例えば、油圧ショベル、油圧クレーン、ダンプトラック、フォークリフト等のホイールローダ以外の作業車両（建設機械）に搭載してもよい。また、作業車両に限らず、各種の車両、または、各種の産業機械、一般機械に組み込まれる動力伝達装置、即ち、一対の回転軸の間で接続状態（締結状態）と遮断状態（解放状態）との切換えが必要な部位に設けられる動力伝達装置（クラッチ装置）として、広く適用することができる。

また、上述した各実施の形態は例示であり、異なる実施の形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることは言うまでもない。

１，１Ａ，１Ｂ ホイールローダ（作業車両）
２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ，２１Ｊ，２１Ｋ，２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎ，２１Ｐ，２１Ｑ，２１Ｒ 動力伝達装置
２２ 第１回転軸
３２ ピストン
３７ 油室
３８，６２ 第１爪部
３８Ａ，６３Ａ 第１傾斜部（第１係合部）
３８Ａ１ 側面（先端側係合面）
３８Ｂ，６４Ｂ 第２傾斜部（第２係合部）
３８Ｂ１ 側面（係合面）
３９ キーリング
４３ 第２回転軸
４７ 第２爪部
４７Ｂ 第２傾斜部
４７Ｂ１ 側面（係合面）
５１ シンクロナイザリング
５１Ａ 内周面（摺動面）
５２ 第３爪部
５３ キー溝
５４ 第１摩擦板（摩擦板）
５５ 第２摩擦板（摩擦板）
６３ 内側第１爪部（第１係合部）
６４ 外側第１爪部（第２係合部）
７５ 第１回転軸側摩擦板
７６ 第２回転軸側摩擦板

Claims (7)

1. 第１回転軸と、
   前記第１回転軸に対して軸方向の変位を可能に、かつ、前記第１回転軸に対して周方向の変位を阻止された状態で前記第１回転軸に設けられ、第１爪部を有するピストンと、
   前記第１回転軸と前記ピストンとの間に設けられ、前記ピストンを前記第１回転軸の軸方向に変位させる圧油が供給される油室と、
   前記第１回転軸に対して同軸に、かつ、前記第１回転軸に対して相対回転を可能に配置され、前記第１爪部と係合可能な第２爪部を有する第２回転軸と、
   前記第２回転軸と同軸に前記第２回転軸に支持され、前記第２回転軸に対して軸方向および周方向に移動が可能な摺動面を有すると共に前記第１爪部と係合可能な第３爪部を有するシンクロナイザリングとを備え、
   前記第１回転軸と前記第２回転軸は、前記油室への圧油の供給に基づいて前記ピストンの前記第１爪部と前記第２回転軸の前記第２爪部とが係合することにより、回転の伝達が可能な状態に接続され、
   前記ピストンの前記第１爪部は、前記油室への圧油の供給に基づいて前記第２回転軸の前記第２爪部と係合するときに、前記第２爪部と係合するのに先立って前記シンクロナイザリングの前記第３爪部と係合し、
   前記第１爪部と前記第２爪部との係合面は、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間で回転を伝達しているときに、前記第１爪部と前記第２爪部とに互いに軸方向に離れる方向の力が加わる傾斜面となっていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記第１爪部のうち前記第２爪部と係合する前記係合面よりも前記第１爪部の先端側には、前記第１爪部と前記第２爪部とが係合するのに先立って前記第３爪部と係合する先端側係合面が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
3. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記第１爪部は、前記第３爪部と係合する部位となる第１係合部と、前記第２爪部と係合する部位となる第２係合部とを備えており、
   前記第１係合部と前記第２係合部は、同じ内径寸法を有する連続した一つの爪部として前記ピストンに形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記シンクロナイザリングには、キー溝が設けられており、
   前記ピストンには、前記ピストンの前記第１爪部と前記シンクロナイザリングの前記第３爪部とが係合するときに、前記第１爪部と前記第３爪部とが係合するのに先立って前記シンクロナイザリングの前記キー溝に係合するキーリングが設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
5. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記第１爪部は、前記第３爪部と係合する部位となる第１係合部と、前記第２爪部と係合する部位となる第２係合部とを備えており、
   前記第１係合部と前記第２係合部は、異なる内径寸法を有する別々の爪部として前記ピストンに形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
6. 請求項１に記載の動力伝達装置において、
   前記シンクロナイザリングと前記第２回転軸との間には、前記シンクロナイザリングまたは前記第２回転軸に対して周方向の変位を阻止された状態で配置され、前記シンクロナイザリングと前記第２回転軸との間で軸方向に挟持される摩擦板が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
7. 第１回転軸と、
   前記第１回転軸に対して軸方向の変位を可能に、かつ、前記第１回転軸に対して周方向の変位を阻止された状態で前記第１回転軸に設けられ、第１爪部を有するピストンと、
   前記第１回転軸と前記ピストンとの間に設けられ、前記ピストンを前記第１回転軸の軸方向に変位させる圧油が供給される油室と、
   前記ピストンに対して同軸に、かつ、前記ピストンに対して相対回転を阻止された状態で前記ピストンに支持された第１回転軸側摩擦板と、
   前記第１回転軸に対して同軸に、かつ、前記第１回転軸に対して相対回転を可能に配置され、前記第１爪部と係合可能な第２爪部を有する第２回転軸と、
   前記第２回転軸に対して同軸に、かつ、前記第２回転軸に対して相対回転を阻止された状態で前記第２回転軸に支持された第２回転軸側摩擦板とを備え、
   前記第１回転軸と前記第２回転軸は、前記油室への圧油の供給に基づいて前記ピストンの前記第１爪部と前記第２回転軸の前記第２爪部とが係合することにより、回転の伝達が可能な状態に接続され、
   前記第１回転軸側摩擦板は、前記油室への圧油の供給に基づいて前記ピストンの前記第１爪部と前記第２回転軸の前記第２爪部とが係合するときに、前記第１爪部と前記第２爪部とが係合するのに先立って前記第２回転軸側摩擦板と摩擦接触し、
   前記第１爪部と前記第２爪部との係合面は、前記第１回転軸と前記第２回転軸との間で回転を伝達しているときに、前記第１爪部と前記第２爪部とに互いに軸方向に離れる方向の力が加わる傾斜面となっていることを特徴とする動力伝達装置。

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