(57)【要約】【課題】ホイールローダ等の建設機械の動力伝達機構に含まれる転がり軸受に白層剥離が発生して寿命が低下するのを抑制する。【解決手段】エンジン側から入力された動力によって回転する出力軸１７、及びこの出力軸１７の回転トルクが伝達されて回転しかつ当該回転トルクをホイール８側へ伝達するための車軸１８を有しているリアアクスル４を備えている。このリアアクスル４は、更に、車軸１８を制動するブレーキ部１０、出力軸１７と車軸１８との間に設けられているクラッチ部２０、及び転がり軸受を有している。クラッチ部２０は、出力軸１７が正方向に回転している状態で、出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を上回ろうとすると出力軸１７と車軸１８とを一体回転可能に接続し、出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を下回ると出力軸１７と車軸１８との接続を解除する。【選択図】      図２
2015030409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン側から入力された動力によって回転する第１軸、及び前記第１軸の回転トルクが伝達されて回転しかつ当該回転トルクをホイール側へ伝達するための第２軸を有しているアクスルを備え、
前記アクスルは、更に、前記第２軸の回転を制動するブレーキ部、前記第１軸と前記第２軸との間に設けられているクラッチ部、及び当該アクスルに含まれる各軸を回転可能に支持する転がり軸受を有し、
前記クラッチ部は、前記第１軸が正方向に回転している状態で、当該第１軸の回転速度が前記第２軸の回転速度を上回ろうとすると当該第１軸と当該第２軸とを一体回転可能に接続し、前記第１軸の回転速度が前記第２軸の回転速度を下回ると当該第１軸と当該第２軸との接続を解除する正回転用モードになることを特徴とする建設機械の動力伝達機構。
【請求項２】
前記クラッチ部は、前記第１軸が逆方向に回転している状態で、当該第１軸の回転速度が前記第２軸の回転速度を上回ろうとすると当該第１軸と当該第２軸とを一体回転可能に接続し、当該第１軸の回転速度が前記第２軸の回転速度を下回ると当該第１軸と当該第２軸との接続を解除する逆回転用モードになる請求項１に記載の建設機械の動力伝達機構。
【請求項３】
前記クラッチ部は、前記第１軸が正方向に回転を始めると前記正回転用モードとなり、前記第１軸が逆方向に回転を始めると前記逆回転用モードとなる自己切替機能部を有している請求項２に記載の建設機械の動力伝達機構。
【請求項４】
前記クラッチ部は、
前記第１軸と一体回転する第１回転輪部、前記第２軸と一体回転する第２回転輪部、これら回転輪部の間に介在する複数の係合子、及びこれら係合子を周方向に間隔をあけて保持する環状の係合子用保持器を有しているクラッチ本体部と、
前記第１回転輪部と前記第２回転輪部とを同心円状に支持するために、前記第１軸と一体回転する第１軌道輪部、前記第２軸と一体回転する第２軌道輪部、これら軌道輪部の間に介在する複数の転動体、及びこれら転動体を周方向に間隔をあけて保持する環状の転動体用保持器を有している転がり軸受部と、を備え、
前記係合子用保持器と前記転動体用保持器とが一体となって回転体とされ、当該回転体の回転により前記係合子の姿勢を変更させることで前記自己切替機能部を有する請求項３に記載の建設機械の動力伝達機構。
【請求項５】
前記クラッチ部は、前記第１軸と一体回転する第１回転輪部と、前記第２軸と一体回転する第２回転輪部と、これら第１回転輪部と第２回転輪部との間に介在し前記正回転用モードで第１の姿勢となり前記逆回転用モードで第２の姿勢となる複数の係合子と、を有し、
前記係合子は、
前記第１の姿勢となっている状態で、前記第１回転輪部が前記第２回転輪部に対して相対的に正方向に回転しようとすると、これら第１と第２との回転輪部に噛み込んで当該回転を拘束し、かつ、前記第１回転輪部が前記第２回転輪部に対して相対的に逆方向に回転すると、これら第１と第２との回転輪部の相対回転を自由にし、
前記第２の姿勢となっている状態で、前記第１回転輪部が前記第２回転輪部に対して相対的に逆方向に回転しようとすると、これら第１と第２との回転輪部に噛み込んで当該回転を拘束し、かつ、前記第１回転輪部が前記第２回転輪部に対して相対的に正方向に回転すると、これら第１と第２との回転輪部の相対回転を自由にする請求項２に記載の建設機械の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械の動力伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ等の建設機械は、走行するために、エンジンの他に動力伝達機構として、トランスミッション、プロペラシャフト、リアアクスル、及びフロントアクスル等を備えている（例えば、特許文献１参照）。エンジンの動力はトランスミッションに伝達され、このトランスミッションから出力される動力は、プロペラシャフトを通じてリア及びフロントのアクスルへ伝達される。
【０００３】
リアアクスルは、リアのプロペラシャフトと繋がるディファレンシャルギヤ部、このギヤ部の出力軸の回転を減速する減速ギヤ部、この減速ギヤ部の出力軸からの動力が伝達される車軸、この車軸の端部に固定されているホイール、及びブレーキ部を有している。ホイールローダの車輪（タイヤ）はホイールに取り付けられる。ブレーキ部は、ホイールローダが前進又は後退している状態で、車軸を拘束することによりホイールを制動し、ホイールローダを停止させることができる。
【０００４】
また、ディファレンシャルギヤ部や減速ギヤ部に含まれる各軸、及び車軸を回転可能に支持するために、リアアクスルには多くの転がり軸受が用いられている。転がり軸受としては、負荷容量が比較的大きい円錐ころ軸受が用いられている。なお、フロントアクスルもリアアクスルと同様の構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３２２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ホイールローダは建設現場において、一定速度で走行する時間よりも加速及び減速を伴う前進後退走行を繰り返し行う時間の方が多い。
そこで、例えば、加速を伴って前進している状態からその加速を止めると、エンジンブレーキが作用し、ディファレンシャルギヤ部及び減速ギヤ部に含まれる各軸の回転数は低下する。しかし、ホイール及びこのホイールに取り付けられている車輪の重量は大きいことから、ホイールに作用する慣性力も大きく、エンジンブレーキが作用しても、この慣性力によってホイール及び車軸は継続して回転しようとする。
【０００７】
この場合、ディファレンシャルギヤ部及び減速ギヤ部に含まれる各軸では、回転方向は変化しないが回転トルクは急減し（つまり、トルク抜けが発生し）、これら各軸を支持している転がり軸受（円錐ころ軸受）においては、転動体（円錐ころ）と、この転動体が転動する内輪及び外輪の軌道面との間に滑り（転動体の自転遅れ）が生じる。このように転動体と軌道面との間に滑りが生じている状態で、例えば、ブレーキ部を作動させたり、加速を再開させたりすると、滑りが生じていた転がり軸受に作用するラジアル荷重が急激に増加する。このような現象が転がり軸受に繰り返し発生すると、やがて軌道面に白層剥離が発生し、転がり軸受の寿命を低下させてしまうという問題点がある。なお、このような問題点は、リアアクスルに限らず、フロントアクスルでも同様に発生することが考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、建設機械の動力伝達機構に含まれる転がり軸受に白層剥離が発生して寿命が低下するのを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、エンジン側から入力された動力によって回転する第１軸、及び前記第１軸の回転トルクが伝達されて回転しかつ当該回転トルクをホイール側へ伝達するための第２軸を有しているアクスルを備え、前記アクスルは、更に、前記第２軸の回転を制動するブレーキ部、前記第１軸と前記第２軸との間に設けられているクラッチ部、及び当該アクスルに含まれる各軸を回転可能に支持する転がり軸受を有し、前記クラッチ部は、前記第１軸が正方向に回転している状態で、当該第１軸の回転速度が前記第２軸の回転速度を上回ろうとすると当該第１軸と当該第２軸とを一体回転可能に接続し、前記第１軸の回転速度が前記第２軸の回転速度を下回ると当該第１軸と当該第２軸との接続を解除する正回転用モードになることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、エンジン側から入力された動力によって第１軸が加速回転し、この第１軸の回転速度が第２軸の回転速度を上回ろうとする状態では、第１軸と第２軸とが接続されて一体回転する。このため、エンジン側から入力された動力がホイールに伝わって、ホイールの回転により建設機械を走行させることができる。
この走行状態から第１軸の加速回転が止められると、エンジンブレーキが作用して第１軸は減速するが、ホイールの慣性力によってホイール及び第２軸は回転を継続しようとする。この場合、第１軸の回転速度が第２軸の回転速度を下回り、第１軸と第２軸との接続が解除される。したがって、第１軸が減速しても、第１軸及びこの第１軸よりもエンジン側にある他の軸は慣性回転することから急激なトルク抜けが防止され、これら第１軸及び他の軸を支持する転がり軸受が有する転動体の自転遅れを抑制することができる。
したがって、第１軸が減速した後において、ブレーキ部によって第２軸が制動されたり、第１軸の加速回転が再開されたりすると、第１軸の回転速度が第２軸の回転速度を上回ることとなり、再び第２軸と第１軸とが接続されて前記転がり軸受にラジアル荷重が作用するが、転がり軸受の転動体の自転遅れは抑制されていることから、転動体及び軌道面に従来のような白層剥離が発生して転がり軸受の寿命が低下するのを抑えることが可能となる。
【００１１】
（２）また、前記クラッチ部は、前記第１軸が逆方向に回転している状態で、当該第１軸の回転速度が前記第２軸の回転速度を上回ろうとすると当該第１軸と当該第２軸とを一体回転可能に接続し、当該第１軸の回転速度が前記第２軸の回転速度を下回ると当該第１軸と当該第２軸との接続を解除する逆回転用モードになるのが好ましい。
建設機械が前進する際に第１軸は正方向に回転し、建設機械が後退する際に第１軸が逆方向に回転する場合、前進と後退との双方において、従来のような白層剥離が発生するのを抑えることが可能となる。
【００１２】
（３）また、前記（２）の建設機械の動力伝達機構が備えている前記クラッチ部は、前記第１軸が正方向に回転を始めると前記正回転用モードとなり、前記第１軸が逆方向に回転を始めると前記逆回転用モードとなる自己切替機能部を有しているのが好ましい。
この場合、建設機械の前進又は後退に併せて、クラッチ部自身が正回転用モードと逆回転用モードとの内のいずれか一方のモードに切り替えることが可能となる。
【００１３】
また、前記（３）の建設機械の動力伝達機構が備えている前記クラッチ部は、前記第１軸と一体回転する第１回転輪部、前記第２軸と一体回転する第２回転輪部、これら回転輪部の間に介在する複数の係合子、及びこれら係合子を周方向に間隔をあけて保持する環状の係合子用保持器を有しているクラッチ本体部と、前記第１回転輪部と前記第２回転輪部とを同心円状に支持するために、前記第１軸と一体回転する第１軌道輪部、前記第２軸と一体回転する第２軌道輪部、これら軌道輪部の間に介在する複数の転動体、及びこれら転動体を周方向に間隔をあけて保持する環状の転動体用保持器を有している転がり軸受部と、を備え、前記係合子用保持器と前記転動体用保持器とが一体となって回転体とされ、当該回転体の回転により前記係合子の姿勢を変更させることで前記自己切替機能部を有するのが好ましい。
この場合、前記自己切替機能部を有するための構成を、簡単な構成によって成し得る。
【００１４】
また、前記（２）に記載の建設機械の動力伝達機構が備えている前記クラッチ部は、前記第１軸と一体回転する第１回転輪部、前記第２軸と一体回転する第２回転輪部、これら第１回転輪部と第２回転輪部との間に介在し前記正回転用モードで第１の姿勢となり前記逆回転用モードで第２の姿勢となる複数の係合子と、を有し、前記係合子は、前記第１の姿勢となっている状態で、前記第１回転輪部が前記第２回転輪部に対して相対的に正方向に回転しようとすると、これら第１と第２との回転輪部に噛み込んで当該回転を拘束し、かつ、前記第１回転輪部が前記第２回転輪部に対して相対的に逆方向に回転すると、これら第１と第２との回転輪部の相対回転を自由にし、前記第２の姿勢となっている状態で、前記第１回転輪部が前記第２回転輪部に対して相対的に逆方向に回転しようとすると、これら第１と第２との回転輪部に噛み込んで当該回転を拘束し、かつ、前記第１回転輪部が前記第２回転輪部に対して相対的に正方向に回転すると、これら第１と第２との回転輪部の相対回転を自由にするのが好ましい。
建設機械が前進する際に第１軸は正方向に回転し、建設機械が後退する際に第１軸が逆方向に回転する場合、前進と後退との双方において従来のような白層剥離が発生するのを抑えることが可能となる構成を、係合子を有するクラッチ部によって実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、第１軸が減速しても急激なトルク抜けが防止され、第１軸及びこの第１軸よりもエンジン側にある他の軸を支持する転がり軸受が有する転動体の自転遅れを抑制することができる。したがって、第１軸が減速した後において、ブレーキ部によって第２軸が制動されたり、第１軸の加速回転が再開されたりすると、第１軸の回転速度が第２軸の回転速度を上回ることとなり第１軸と第２軸とが接続されて前記転がり軸受にラジアル荷重が作用するが、転がり軸受の転動体の自転遅れは抑制されていることから、転動体及び軌道面に従来のような白層剥離が発生して転がり軸受の寿命が低下するのを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】動力伝達機構が搭載されている建設機械の説明図である。
【図２】アクスルの概略構成を説明する説明図である。
【図３】図２に示すアクスルの右側部分の概略構成を示す断面図である。
【図４】クラッチ部を説明する縦断面図である。
【図５】クラッチ本体部の一部を軸方向から見た説明図である。
【図６】クラッチ本体部の一部を軸方向から見た説明図である。
【図７】クラッチ本体部の一部を軸方向から見た説明図である。
【図８】クラッチ本体部の一部を軸方向から見た説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔全体構成について〕
図１は、本発明の動力伝達機構が搭載されている建設機械の説明図である。図１に示す建設機械はホイールローダ５０であり、このホイールローダ５０は、走行するために、エンジン１の他に動力伝達機構として、トランスミッション２、プロペラシャフト３ａ，３ｂ、リアアクスル４、及びフロントアクスル５を備えている。
【００１８】
エンジン１から出力された回転動力はトランスミッション２に伝達され、このトランスミッション２から出力される回転動力は、プロペラシャフト３ａ，３ｂを通じてリア及びフロントのアクスル４，５へ伝達される。トランスミッション２は、ホイールローダ５０の前進と後退とを切り替えるためのギヤボックス（図示せず）を備えている。また、ホイールローダ５０は、前進及び後退する際、エンジン１の回転数を上昇させることで加速することができ、また、加速を止めた状態ではエンジン１によるエンジンブレーキが発生する。
【００１９】
図２は、リアアクスル４の概略構成を説明する説明図である。リアアクスル４は、プロペラシャフト３ａが繋がるディファレンシャルギヤ部６、このギヤ部６の出力軸の回転数を減速する減速ギヤ部９、この減速ギヤ部９の出力軸からの動力が伝達される車軸１８、車軸１８の端部に固定されているホイール８、及びブレーキ部１０を有している。減速ギヤ部９、車軸１８、ホイール８、及びブレーキ部１０は、ディファレンシャルギヤ部６を中心として左右の両側に設けられている。
【００２０】
ホイールローダ５０の車輪１２（図１参照）はホイール８に取り付けられる。本実施形態の減速ギヤ部９は遊星歯車機構によるものである。ブレーキ部１０は、例えば多板ブレーキからなり、ホイールローダ５０が前進又は後退している状態で車軸１８（ホイール８）に制動力を付与する。これにより、前進又は後退していたホイールローダ５０は停止することができる。
フロントアクスル５（図１参照）もリアアクスル４と同様の構成を有している。そこで、以下においては代表としてリアアクスル４を説明する。
【００２１】
リアアクスル４には、ディファレンシャルギヤ部６と減速ギヤ部９とにそれぞれ含まれる各軸、及び車軸１８を回転可能に支持するために、多くの転がり軸受（１１ａ〜１１ｅ）が設けられている。転がり軸受（１１ａ〜１１ｅ）としては、負荷容量が比較的大きい円錐ころ軸受が用いられている。
【００２２】
図３は、図２に示すリアアクスル４の右側部分の一部についての概略構成を示す断面図である。なお、リアアクスル４の右側部分と左側部分とでは相互で向きが異なるが同じ構成を有している。リアアクスル４は、更に、クラッチ部２０を備えている。クラッチ部２０は左右の車軸１８それぞれに対して設けられている。
【００２３】
図３において、クラッチ部２０は、減速ギヤ部９の出力軸１７と車軸１８との間に設けられている。本実施形態では、出力軸１７は本体部１７ａよりも直径が小さくなっている軸部１７ｂを有しており、また、車軸１８は、軸部１７ｂの径方向外側に配置される筒部１８ｂを有している。これら軸部１７ｂと筒部１８ｂとの間に形成される環状の空間にクラッチ部２０が設けられている。
【００２４】
以上のように、図２と図３に示すように、リアアクスル４は、エンジン１側から入力された動力によって回転する減速ギヤ部９の出力軸（第１軸）１７と、この出力軸１７の回転トルクが伝達されて回転しかつこの回転トルクをホイール８側へ伝達するための車軸（第２軸）１８と、車軸１８の回転を制動するブレーキ部１０、及び出力軸１７と車軸１８との間に設けられているクラッチ部２０を有した構成となっている。そして、このリアアクスル４には、ディファレンシャルギヤ部６と減速ギヤ部９とにそれぞれ含まれる各軸、及び車軸１８を回転可能に支持する転がり軸受（１１ａ〜１１ｅ）が設けられている。
【００２５】
〔クラッチ部２０について〕
図３に示すように、クラッチ部２０は、クラッチ本体部２９と転がり軸受部２１とを有しており、これらは軸方向に隣り合って設けられている。なお、本実施形態では、転がり軸受部２１はクラッチ本体部２９の軸方向両側に設けられている。図４は、クラッチ部２０を説明する縦断面図である。図５は、クラッチ本体部２９の一部を軸方向から見た説明図である。
【００２６】
図４において、クラッチ本体部２９は、出力軸１７（軸部１７ｂ）と一体回転する第１回転輪部３３、車軸１８（筒部１８ｂ）と一体回転する第２回転輪部３４、これら第１回転輪部３３と第２回転輪部３４との間に介在している複数の係合子（スプラグ）３０、及びこれら係合子３０を周方向に間隔をあけて保持する環状の係合子用保持器３５を有している。第１回転輪部３３は、筒状の部材であり、軸部１７ｂの外周面に外嵌して当該軸部１７ｂに固定されている。第２回転輪部３４は、筒状の部材であり、筒部１８ｂの内周面に嵌合して当該筒部１８ｂに固定されている。なお、本実施形態では、第１回転輪部３３及び第２回転輪部３４を筒状の部材とし、軸部１７ｂ及び筒部１８ｂと別体としているが、これらを軸部１７ｂ及び筒部１８ｂの一部（同一部材）から構成してもよい。
【００２７】
出力軸１７と一体回転する第１回転輪部３３の外周面３３ａ（図５参照）は円筒面からなり、車軸１８と一体回転する第２回転輪部３４の内周面３４ａも円筒面からなる。係合子３０は、外周面３３ａに当接可能な第１当接面４１及び第２当接面４２を有している。更に、係合子３０は、内周面３４ａに当接可能な第３当接面４３を有している。これら当接面４１，４２，４３それぞれは、凸状であり、かつ、半径ｒによる円弧状に形成されている。係合子３０の第１当接面４１が外周面３３ａに当接可能でかつ第３当接面４３が内周面３４ａに当接可能となる状態（図５、図６に示す状態）で、クラッチ本体部２９は正回転用モードとなる。これに対して、係合子３０の第２当接面４２が外周面３３ａに当接可能でかつ第３当接面４３が内周面３４ａに当接可能となる状態（図５、図６に示す状態）で、クラッチ本体部２９は逆回転用モードとなる。
【００２８】
後に説明するが、このクラッチ部２０によれば、正回転用モード及び逆回転用モードそれぞれの場合において、係合子３０が第１回転輪部３３と第２回転輪部３４とに噛み込むことで、出力軸１７と車軸１８とを連結して一体回転可能とし、この噛み込みが解除されることで、出力軸１７と車軸１８との連結が解かれ、出力軸１７と車軸１８とは相対回転可能となる。
【００２９】
また、図５に示すように、クラッチ本体部２９は、更に、係合子３０を周方向に押すための弾性部材としてばね３１，３２を有している。係合子用保持器３５には、係合子３０を１つずつ収容するポケット３５ａが周方向に等間隔で複数形成されており、このポケット３５ａの周方向一方側にばね３１が取り付けられており、周方向の他方側にばね３２が取り付けられている。
【００３０】
図４において、転がり軸受部２１は、出力軸１７（軸部１７ｂ）と一体回転する内輪部（第１軌道輪部）２２、車軸１８（筒部１８ｂ）と一体回転する外輪部（第２軌道輪部）２３、これら内輪部２２と外輪部２３との間に介在する複数の玉（転動体）２４、及びこれら玉２４を周方向に間隔をあけて保持する環状の転動体用保持器２５を有している。内輪部２２の外周面、及び外輪部２３の内周面には、玉２４が転動する軌道溝が形成されている。
【００３１】
この転がり軸受部２１によれば、クラッチ本体部２９において第１回転輪部３３と第２回転輪部３４とに対する係合子３０の噛み込みが解除された状態となっても、第１回転輪部３３と第２回転輪部３４とを同心円状態でかつ相対回転可能に支持することが可能となる。なお、後に説明するが、一方側（図４において左側）の転がり軸受部２１が有する転動体用保持器２５と、係合子用保持器３５とは一体ものからなり、これら保持器２５，３５によって回転体３７を構成しており、この回転体３７は係合子３０の姿勢（正回転用モードと逆回転用モードとを）を切り替えるための機能を有している。なお、この回転体３７は、玉２４及び係合子３０をそれぞれ周方向に間隔をあけて保持することができるが、周方向の回転は係合子３０によって制限される。
【００３２】
以上のように構成されたリアアクスル４（フロントアクスル５）を備えているホイールローダ５０が前進又は後退する場合におけるクラッチ２０の機能について説明する。
前記のとおり、ホイールローダ５０の前進と後退との切り替えはトランスミッション２（図１参照）によって行われる。ホイールローダ５０が前進する場合、出力軸１７及び第１回転輪部３３（図５参照）は、矢印Ｒ１方向に回転する。これに対して、ホイールローダ５０が後退する場合、出力軸１７及び第１回転輪部３３の回転方向は前進の場合と反対になり図７に示す矢印Ｒ２方向に回転する。
なお、以下において、出力軸１７が第１回転輪部３３と共に一体回転する場合を、単に出力軸１７が回転する、と記載することがあり、また、これと同様に、車軸１８が第２回転輪部３４と共に一体回転する場合を、単に車軸１８が回転する、と記載することがある。
【００３３】
〔前進走行の場合〕
前進の際に出力軸１７が一方向（図５の矢印Ｒ１方向）に回転を開始すると、この出力軸１７と共に転がり軸受部２１（図４参照）の内輪部２２、玉２４、及びこの玉２４を保持する転動体用保持器２５も、出力軸１７と同方向（図５の矢印Ｒ１方向）に回転を開始する。すると、この転動体用保持器２５と一体である係合子用保持器３５も同方向（図５の矢印Ｒ１方向）に回転を開始し、図５に示す状態（正回転用モード）となる。
【００３４】
ここで、図５において、係合子３０の第１当接面４１と外周面３３ａとの接触点Ｐ１と、係合子３０の第３当接面４３と内周面３４ａとの接触点Ｐ３との距離（接触点間の距離）は、係合子３０の傾きによって変化する。具体的には、係合子３０の径方向外側部が図５の矢印ｋ１方向に傾くと、前記接触点間（Ｐ１−Ｐ３間）の距離は大きくなり、これとは反対方向に傾くと、前記接触点間（Ｐ１−Ｐ３間）の距離は小さくなる。
【００３５】
したがって、出力軸１７（第１回転輪部３３）が矢印Ｒ１方向に回転することで、この出力軸１７の回転速度が車軸１８（第２回転輪部３４）の回転速度を上回ろうとすると、つまり、出力軸１７が車軸１８に対して矢印Ｒ１方向に相対回転しようとすると、ばね３１の弾性力に抗して係合子３０は矢印ｋ１方向に傾き、前記接触点間（Ｐ１−Ｐ３間）の距離が大きくなる。この接触点間の距離が大きくなると、外周面３３ａ及び内周面３４ａに係合子３０が噛み込んだ状態となり、出力軸１７と車軸１８とは一体回転し、相互間でトルクの伝達が可能な状態となる。
【００３６】
一方、矢印Ｒ１方向に回転している出力軸１７の回転速度が低下するのに対して、同方向（矢印Ｒ１方向）に回転している車軸１８の回転速度が、出力軸１７のそれよりも低下しない状態になると、図６に示すように、係合子３０は矢印ｋ１方向（図５参照）と反対である矢印ｋ２方向に傾き、前記接触点間（Ｐ１−Ｐ３間）の距離は小さくなる。この接触点間の距離が小さくなると、外周面３３ａ及び内周面３４ａに対する係合子３０の噛み込みが解除される。この場合、出力軸１７に対して車軸１８は空転することができ、相互間のトルクの伝達が不能な状態となる。なお、図６において、矢印Ｒ１の長さは、回転速度の大小を意味している。
【００３７】
以上のように、出力軸１７が矢印Ｒ１方向に回転することで、各係合子３０は、径方向内側の第１当接面４１が第１回転輪部３３の外周面３３ａに当接可能であり、かつ、径方向外側の第３当接面４３が第２回転輪部３４の内周面３４ａに当接可能となる第１の姿勢になる。
そして、この第１の姿勢となっている状態（正回転用モード）において、出力軸１７（第１回転輪部３３）が車軸１８（第２回転輪部３４）に対して図５に示す矢印Ｒ１方向に相対回転しようとした際、これら第１と第２との回転輪部３３，３４に係合子３０が噛み込んで、相互間の回転（相対回転）を拘束する。このため、出力軸１７と車軸１８とは一体回転可能に接続される。
一方、この第１の姿勢となっている状態（正回転用モード）において、出力軸１７（第１回転輪部３３）が車軸１８（第２回転輪部３４）に対して相対的に矢印Ｒ１方向とは逆となる方向に回転すると、つまり、出力軸１７の回転が車軸１８の回転よりも遅れると、前記噛み込みが解除され、これら第１と第２との回転輪部３３，３４の相対回転が自由になる（図６参照）。
【００３８】
したがって、ホイールローダ５０が前進しかつ加速している状態では、エンジン１からの駆動トルクが出力軸１７に作用する。この状態では、車軸１８に対して出力軸１７が図５に示す矢印Ｒ１方向に相対回転しようとするため、外周面３３ａ及び内周面３４ａに対して係合子３０は噛み込み、出力軸１７と車軸１８とは一体回転する。つまり、出力軸１７の駆動トルクは車軸１８へ伝達され、ホイール８を駆動し、ホイールローダ５０は加速前進することができる。
【００３９】
この加速前進の状態から、前進しているが加速が停止されると（減速すると）、ホイール８の慣性力によって車軸１８及び第２回転輪部３４は回転を継続しようとするのに対して、エンジン１のエンジンブレーキによって出力軸１７及び第１回転輪部３３の回転速度が小さくなる。この際、出力軸１７の回転速度（回転数）が車軸１８の回転速度（回転数）を下回り、図６に示すように、ばね３１の弾性復元力によって係合子３０は矢印ｋ２方向へ傾くように押される。これにより、外周面３３ａ及び内周面３４ａに対する係合子３０の噛み込みが解除され、車軸１８は出力軸１７に対して矢印Ｒ１方向に相対回転することができる状態となる。つまり、車軸１８は出力軸１７に対して矢印Ｒ１方向に自由に回転することができる。
【００４０】
更に、この図６に示す状態から、ブレーキ部１０（図３参照）によって車軸１８が制動力を受けると、車軸１８は減速し、やがて車軸１８の回転速度（回転数）が出力軸１７の回転速度（回転数）と同じになる。すると、再び図５に示すように、外周面３３ａ及び内周面３４ａに対して係合子３０は噛み込んだ状態となり、ブレーキ部１０による出力軸１７の制動力によって車軸１８も制動され、前進するホイールローダ５０は停止することができる。
【００４１】
以上のように、クラッチ部２０のクラッチ本体部２９は、正回転用モードにおいて、出力軸１７が図５（図６）に示す矢印Ｒ１方向（正方向）に回転している状態で、この出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を上回ろうとすると、これら出力軸１７と車軸１８とを一体回転可能に接続し、かつ、出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を下回ると、これら出力軸１７と車軸１８との接続を解除する。
【００４２】
〔後退走行の場合〕
前記のとおり、ホイールローダ５０が後退走行する場合、出力軸１７及び第１回転輪部３３は、図７に示す矢印Ｒ２方向に回転する。つまり、後退走行の場合、出力軸１７の回転方向が逆転する。
図７（図８）に示すクラッチ本体部２９は、逆回転用モードにある状態を示しており、ホイールローダ５０が後退走行するために出力軸１７の回転方向が逆転を開始すると、クラッチ本体部２９では正回転用モードから逆回転用モードへと、自身の機能（前記回転体３７）によって切り替わる。
【００４３】
つまり、後退の際に出力軸１７の回転方向が逆転すると（出力軸１７が図７の矢印Ｒ２方向に回転を開始すると）、この出力軸１７と共に転がり軸受部２１（図４参照）の内輪部２２、玉２４、及びこの玉２４を保持する転動体用保持器２５も、出力軸１７と同方向（図７の矢印Ｒ２方向）に回転を開始する。すると、この転動体用保持器２５と一体である係合子用保持器３５も同方向（図７の矢印Ｒ２方向）に回転を開始し、この係合子用保持器３５がばね３２を介して係合子３０を周方向に押すことによって、係合子３０の姿勢（傾き）を強制的に変化させ、図７に示す状態（逆回転用モード）とする。なお、逆回転用モードから正回転用モードへの切り替えも同様にして行われる。
【００４４】
このように転動体用保持器２５と係合子用保持器３５とが一体となって構成されている回転体３７（図４参照）の回転によって係合子３０の姿勢を変更させることで、正回転用モードと逆回転用モードとを切り替えることができ、この回転体３７を含むクラッチ部２０は、出力軸１７が図５に示す矢印Ｒ１方向（正方向）に回転を始めるとクラッチ部２０を正回転用モードとなり、出力軸１７が図７に示す矢印Ｒ２方向（逆方向）に回転を始めるとクラッチ部２０を逆回転用モードとなる自己切替機能を有することができる。なお、自己切替機能とは、モードを切り替えるための専用アクチュエータを用いるのではなく、クラッチ部２０が備えている構成によってモードの切り替えを可能とする機能である。
【００４５】
ここで、図７において、係合子３０の第２当接面４２と第１回転輪部３３の外周面３３ａとの接触点Ｐ２と、係合子３０の第３当接面４３と第２回転輪部３４の内周面３４ａとの接触点Ｐ３との距離（接触点間の距離）は、係合子３０の傾きによって変化する。具体的には、係合子３０の径方向外側部が図７の矢印ｋ２方向に傾くと、前記接触点間（Ｐ２−Ｐ３間）の距離は大きくなり、これとは反対方向に傾くと、前記接触点間（Ｐ２−Ｐ３間）の距離は小さくなる。
【００４６】
したがって、出力軸１７（第１回転輪部３３）が矢印Ｒ２方向に回転することで、この出力軸１７の回転速度が車軸１８（第２回転輪部３４）の回転速度を上回ろうとすると、つまり、出力軸１７が車軸１８に対して矢印Ｒ２方向に相対回転しようとすると、ばね３２の弾性力に抗して係合子３０は矢印ｋ２方向に傾き、前記接触点間（Ｐ２−Ｐ３間）の距離が大きくなる。この接触点間の距離が大きくなると、外周面３３ａ及び内周面３４ａに係合子３０が噛み込んだ状態となり、出力軸１７と車軸１８とは一体回転し、相互間でトルクの伝達が可能な状態となる。
【００４７】
一方、矢印Ｒ２方向に回転している出力軸１７の回転速度が低下するのに対して、同方向（矢印Ｒ２方向）に回転している車軸１８の回転速度が、出力軸１７のそれよりも低下しない状態になると、図８に示すように、係合子３０は矢印ｋ２方向（図７参照）と反対である矢印ｋ１方向に傾き、前記接触点間（Ｐ２−Ｐ３間）の距離は小さくなる。この接触点間の距離が小さくなると、外周面３３ａ及び内周面３４ａに対する係合子３０の噛み込みが解除される。この場合、出力軸１７に対して車軸１８は空転することができ、相互間のトルクの伝達が不能な状態となる。なお、図８において、矢印Ｒ１の長さは、回転速度の大小を意味している。
【００４８】
以上のように、出力軸１７が矢印Ｒ２方向に回転することで、各係合子３０は、径方向内側の第２当接面４２が第１回転輪部３３の外周面３３ａに当接可能であり、かつ、径方向外側の第３当接面４３が第２回転輪部３４の内周面３４ａに当接可能となる第２の姿勢になる。
そして、この第２の姿勢となっている状態（逆回転用モード）において、出力軸１７（第１回転輪部３３）が車軸１８（第２回転輪部３４）に対して図７に示す矢印Ｒ２方向に相対回転しようとした際、これら第１と第２との回転輪部３３，３４に係合子３０が噛み込んで、相互間の回転（相対回転）を拘束する。このため、出力軸１７と車軸１８とは一体回転可能に接続される。
一方、この第２の姿勢となっている状態（逆回転用モード）において、出力軸１７（第１回転輪部３３）が車軸１８（第２回転輪部３４）に対して相対的に矢印Ｒ２方向とは逆となる方向に回転すると、つまり、出力軸１７の回転が車軸１８の回転よりも遅れると、前記噛み込みが解除され、これら第１と第２との回転輪部３３，３４の相対回転が自由になる（図８参照）。
【００４９】
したがって、ホイールローダ５０が後退しかつ加速している状態では、エンジン１からの駆動トルクが出力軸１７に作用する。この状態では、車軸１８に対して出力軸１７が図７に示す矢印Ｒ２方向に相対回転しようとするため、外周面３３ａ及び内周面３４ａに対して係合子３０は噛み込み、出力軸１７と車軸１８とは一体回転する。つまり、出力軸１７の駆動トルクは車軸１８へ伝達され、ホイール８を駆動し、ホイールローダ５０は加速後退することができる。
【００５０】
この加速後退の状態から、後退しているが加速が停止されると（減速すると）、ホイール８の慣性力によって車軸１８及び第２回転輪部３４は回転を継続しようとするのに対して、エンジン１のエンジンブレーキによって出力軸１７及び第１回転輪部３３の回転速度が小さくなる。この際、出力軸１７の回転速度（回転数）が車軸１８の回転速度（回転数）を下回り、図８に示すように、ばね３２の弾性復元力によって係合子３０は矢印ｋ１方向へ傾くように押される。これにより、外周面３３ａ及び内周面３４ａに対する係合子３０の噛み込みが解除され、車軸１８は出力軸１７に対して矢印Ｒ２方向に相対回転することができる状態となる。つまり、車軸１８は出力軸１７に対して矢印Ｒ２方向に自由に回転することができる。
【００５１】
更に、この図８に示す状態から、ブレーキ部１０（図３参照）によって車軸１８が制動力を受けると、車軸１８は減速し、やがて車軸１８の回転速度（回転数）が出力軸１７の回転速度（回転数）と同じになる。すると、再び図７に示すように、外周面３３ａ及び内周面３４ａに対して係合子３０は噛み込んだ状態となり、ブレーキ部１０による出力軸１７の制動力によって車軸１８も制動され、後退するホイールローダ５０は停止することができる。
【００５２】
以上のように、クラッチ部２０のクラッチ本体部２９は、逆回転用モードにおいて、出力軸１７が図７（図８）に示す矢印Ｒ２方向（逆方向）に回転している状態で、この出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を上回ろうとすると、これら出力軸１７と車軸１８とを一体回転可能に接続し、かつ、出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を下回ると、これら出力軸１７と車軸１８との接続を解除する。
【００５３】
〔本実施形態の動力伝達機構について〕
このように、本実施形態の動力伝達機構によれば、ホイールローダ５０を前進させるために、エンジン１側から入力された動力によって減速ギヤ部９の出力軸１７が加速回転し、この出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を上回ろうとする状態では、出力軸１７と車軸１８とが接続されて一体回転する。このため、エンジン１側から入力された動力がホイール８に伝わって、ホイール８の回転によってホイールローダ５０は走行することができる。
【００５４】
そして、この走行状態から出力軸１７の加速回転が止められると、エンジンブレーキが作用して出力軸１７は減速するが、ホイール８の慣性力によってホイール８及び車軸１８は回転を継続しようとする。この場合、出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を下回り、クラッチ本体部２９によって出力軸１７と車軸１８との接続が解除される。したがって、出力軸１７が減速しても、出力軸１７及びこの出力軸１７よりもエンジン１側に設けられている他の軸は慣性回転することから急激なトルク抜けが防止され、これら出力軸１７及び他の軸を支持する転がり軸受（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ：図２参照）が有する転動体（円錐ころ）の自転遅れを抑制することができる。
【００５５】
したがって、出力軸１７が減速した後において、ブレーキ部１０によって車軸１８が制動されたり、出力軸１７の加速回転が再開されたりすると、出力軸１７の回転速度が車軸１８の回転速度を上回ることとなり、クラッチ本体部２９によって再び出力軸１７と車軸１８とが接続されて前記転がり軸受（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ：図２参照）にラジアル荷重が作用するが、これら転がり軸受（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）の転動体（円錐ころ）の自転遅れは抑制されていることから、転動体（円錐ころ）及びこれら転動体が転動する軌道面に従来のような白層剥離が発生して転がり軸受（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）の寿命が低下するのを抑えることが可能となる。
なお、白層とは、部材（転がり軸受の転動体や軌道輪）の最表面に形成される窒化物の化合物の層であり、非常に硬度が高く脆いため、破壊の起点になりやすい層である。
【００５６】
また、本実施形態では、クラッチ本体部２９が有する各係合子３０は、姿勢を変換することによって、前記正回転用モード（図５、図６参照）と、前記逆回転用モード（図７、図８参照）とに切り替わる。このため、ホイールローダ５０が前進する際に出力軸１７は正方向に回転し、ホイールローダ５０が後退する際に出力軸１７が逆方向に回転するが、前進と後退との双方において、従来のような白層剥離が発生するのを抑えることが可能となる。
【００５７】
そして、クラッチ部２０は、出力軸１７が正方向に回転を始めると前記正回転用モードとし、出力軸１７が逆方向に回転を始めると前記逆回転用モードとする自己切替機能部を有しており、この自己切替機能部は、出力軸１７と同じ方向に回転可能であって出力軸１７の回転動作に起因して前記正回転用モードと前記逆回転用モードとの内のいずれか一方のモードに切り替える回転体３７によって実現される。この回転体３７は、係合子用保持器３５と転動体用保持器２５とを一体とすることによって構成されている。
このため、ホイールローダ５０の前進又は後退に併せて、クラッチ部２０自身が正回転用モードと逆回転用モードとの内のいずれか一方のモードに切り替えることが可能となる。そして、これを可能とするための構成を、簡単な構成によって成し得る。
【００５８】
なお、前記実施形態では、図３に示すように、クラッチ部２０を減速ギヤ部９の出力軸１７と車軸１８との間に設置した場合について説明したが、クラッチ部２０は、他の位置に設置されてもよい。例えば、図２を参考にして説明すると、リアアクスル４の変形例として、ディファレンシャルギヤ部６の出力軸と減速ギヤ部９の入力軸との間に、クラッチ部２０を設けてもよい。この場合、クラッチ部２０と減速ギヤ部９との間にブレーキ部１０を設けることができる。つまり、ブレーキ部１０は、クラッチ部２０よりもホイール８側に設置されればよい。
また、前記リアアクスル４の変形例の場合、エンジン１側から入力された動力によって回転する第１軸は、ディファレンシャルギヤ部６の出力軸となり、この第１軸（出力軸）の回転トルクが伝達されて回転しかつこの回転トルクをホイール８側へ伝達するための第２軸は、減速ギヤ部９の入力軸となる。そして、これらディファレンシャルギヤ部６の出力軸と減速ギヤ部９の入力軸との間にクラッチ部２０を設ければよい。
【００５９】
本発明の動力伝達機構は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、図４に示す実施形態の転がり軸受部２１では、転動体を玉２４としているが、ころであってもよい。また、転がり軸受部２１を二つ設けているが、一つであってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１：エンジン    ４：リアアクスル    ５：フロントアクスル
８：ホイール    １０：ブレーキ部    １１ａ〜１１ｅ：転がり軸受
１７：出力軸（第１軸）    １８：車軸（第２軸）    ２０：クラッチ部
２１：転がり軸受部    ２２：内輪部（第１軌道輪部）
２３：外輪部（第２軌道輪部）    ２４：玉（転動体）
２５：転動体用保持器    ２９：クラッチ本体部    ３０：係合子
３３：第１回転輪部    ３４：第２回転輪部    ３５：係合子用保持器
３７：回転体（自己切替機能部）    ５０：ホイールローダ（建設機械）
【図１】
2015030409.tif 000003
【図２】
2015030409.tif 000004
【図３】
2015030409.tif 000005
【図４】
2015030409.tif 000006
【図５】
2015030409.tif 000007
【図６】
2015030409.tif 000008
【図７】
2015030409.tif 000009
【図８】
2015030409.tif 000010