(57)【要約】【課題】ドラグトルクを生じる湿式の摩擦締結要素の数を少なくする技術を提供すること。【解決手段】動力伝達装置であって、出力軸に接続された遊星歯車機構への動力伝達経路を切り替える切替機構と、該切替機構と入力軸との間に設けられ、前記切替機構によって操作される摩擦クラッチとを備え、前記遊星歯車機構は、第一、第二、第三の回転要素を備え、前記第一の回転要素が前記動力伝達装置のケースに固定され、前記第二の回転要素または前記第三の回転要素のいずれか一方が前記出力軸に接続され、前記切替機構は、前記遊星歯車機構に対して移動することで、前記第二または第三の回転要素のいずれか一方と掛け替え可能に噛合する噛合部と、前記噛合部と協働して、前記噛合部の噛合後に前記摩擦クラッチを接状態に操作する操作部とを備え、前記噛合部が、前記第二の回転要素と噛合した第一状態と、前記第三の回転要素と噛合した第二状態との間で前記動力伝達経路を切り替える。【選択図】図１
2016017615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達装置であって、
出力軸に接続された遊星歯車機構への動力伝達経路を切り替える切替機構と、
該切替機構と入力軸との間に設けられ、前記切替機構によって操作される摩擦クラッチと、
を備え、
前記遊星歯車機構は、第一、第二、第三の回転要素を備え、前記第一の回転要素が前記動力伝達装置のケースに固定され、前記第二の回転要素または前記第三の回転要素のいずれか一方が前記出力軸に接続され、
前記切替機構は、
前記遊星歯車機構に対して移動することで、前記第二または第三の回転要素のいずれか一方と掛け替え可能に噛合する噛合部と、
前記噛合部と協働して、前記噛合部の噛合後に前記摩擦クラッチを接状態に操作する操作部と、
を備え、
前記切替機構は、
前記噛合部が、前記遊星歯車機構に接近して、前記第二の回転要素と噛合した第一状態と、
前記噛合部が、前記遊星歯車機構から離れて、前記第三の回転要素と噛合した第二状態との間で前記動力伝達経路を切り替えることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記切替機構は、前記噛合部が前記回転要素のいずれにも噛合せず、前記摩擦クラッチを断状態とする第三状態をさらに含み、
前記第三状態の前記噛合部の位置を中立位置として、
前記第一状態では、前記噛合部が前記中立位置から一方向へ移動し、
前記第二状態では、前記噛合部が前記中立位置から前記一方向と反対側の他方向へ移動することを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。
【請求項３】
前記第一の回転要素は、キャリアであり、
前記第二の回転要素は、サンギヤであり、
前記第三の回転要素は、リングギヤであり、
前記遊星歯車機構と前記切替機構と前記摩擦クラッチとは同一軸上に配置され、
前記噛合部は、前記軸上を移動可能であり、前記軸を中心とした円板部と、
前記円板部から前記遊星歯車機構へ前記軸と同軸の円筒形状に延在する第一、第二延在部と、
を備え、
前記第一延在部は、前記サンギヤの内周面と噛合し、
前記第二延在部は、前記リングギヤの外周面と噛合することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項記載の動力伝達装置。
【請求項４】
前記操作部は、
前記円板部の前記摩擦クラッチ側の側面と、
前記側面から前記摩擦クラッチへ延在する第三延在部と、
前記第三延在部と係合することによって摩擦クラッチへ向けて傾動可能なカムと、
前記カムを揺動可能に保持するカム保持部材と、
を備え、
前記第一状態では、前記噛合部が前記摩擦クラッチから離れることで、前記第三延在部が  前記カムを傾動させ、前記カムが前記摩擦クラッチを接状態とし、
前記第二状態では、前記噛合部が前記摩擦クラッチに接近することで、前記側面が前記摩擦クラッチと当接して、前記摩擦クラッチを接状態とすることを特徴とする請求項３記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記摩擦クラッチは、
クラッチプレートを備え、前記入力軸に接続されたクラッチフランジと、
前記クラッチプレートに対向して配置されるクラッチディスク、及び前記切替機構へ延在し、前記第三延在部と摺動可能に接続される第四延在部、を含んだクラッチアウタと、
を備え、
前記第三延在部には、前記カムの一部を収容する開口部が形成され、
前記カム保持部材は、前記カムと前記開口部との位置を合わせ、
前記第一状態では、前記噛合部が前記摩擦クラッチから離れることで、前記第三延在部の前記開口部の周縁が前記カムを前記クラッチアウタ側へ傾動させ、前記カムが前記摩擦クラッチを接状態とし、
前記第二状態では、前記噛合部が前記摩擦クラッチに接近することで、前記円板部の前記側面と前記第四延在部の端面とが当接して前記摩擦クラッチを接状態とすることを特徴とする請求項４記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記動力伝達装置は、
前記ケースに設けられ、二つの流体通路を備える油室と、
前記油室内で、前記油室を二つに分割し、前記切替機構に接続されるピストンと、
をさらに備え、
前記ピストンは、前記分割された油室にそれぞれ接続された前記二つの流体通路を介して前記油室に供給された流体によって、軸方向に移動され、前記切替機構を移動させることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の動力伝達装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載の動力伝達装置を備えた前後進切替機構。
【請求項８】
前後進切替機構であって、
出力軸に接続された遊星歯車機構への動力伝達経路を切り替える切替機構と、
該切替機構と入力軸との間に設けられ、前記切替機構によって操作される摩擦クラッチと、
を備え、
前記遊星歯車機構と前記切替機構と前記摩擦クラッチとは同一軸上に配置され、
前記遊星歯車機構は、キャリア、サンギヤ、リングギヤを備え、前記キャリアが前記前  後進切替機構のケースに固定され、前記サンギヤが前記出力軸に接続され、
前記切替機構は、
前記遊星歯車機構に対して同軸上を移動することで、前記サンギヤまたはリングギヤのいずれか一方と掛け替え可能に噛合する噛合部であって、
前記軸を中心とした円板部と、前記円板部から前記遊星歯車機構へ前記軸と同軸の円筒形状に延在する第一、第二延在部を備え、
前記第一延在部は、前記サンギヤの内周面とドグ歯によって噛合し、
前記第二延在部は、前記リングギヤの外周面とドグ歯によって噛合する噛合部と、
前記噛合部と協働して、前記噛合部の噛合後に前記摩擦クラッチを接状態に操作する操作部であって、
前記円板部の前記摩擦クラッチ側の側面と、
前記側面から前記摩擦クラッチへ前記軸と同軸の円筒形状に延在し、開口部が形成され、外周面にスプラインが設けられた第三延在部と、
前記開口部に一部が収容され、前記第三延在部と係合することによって摩擦クラッチへ向けて傾動可能なカムと、
前記カムを揺動可能に保持し、前記カムと前記開口部との位置を合わせるカム保持部材と、を含んだ操作部と、
を備え、
前記摩擦クラッチは、
複数のクラッチプレートを備え、前記入力軸に接続されたクラッチフランジと、
前記複数のクラッチプレートの間にそれぞれ配置される複数のクラッチディスクと、前記切替機構へ延在し、前記第三延在部と摺動可能に接続されるスプラインを備えた第四延在部と、を含んだクラッチアウタと、
を備え、
前記切替機構は、
前記噛合部が、前記遊星歯車機構に接近して、前記サンギヤと噛合するとともに、前記摩擦クラッチから離れることで、前記第三延在部の前記開口部の周縁が前記カムを前記クラッチアウタ側へ傾動させ、前記カムが前記摩擦クラッチを接状態とする第一状態と、
前記噛合部が、前記遊星歯車機構から離れて、前記リングギヤと噛合し、前記摩擦クラッチに接近することで、前記円板部の前記側面と前記第四延在部の端面とが当接して前記摩擦クラッチを接状態とする第二状態と、
前記噛合部が前記回転要素のいずれにも噛合せず、前記摩擦クラッチを断状態とする第三状態とをさらに含み、
前記切替機構は、前記噛合部が前記第三状態から一方向へ移動する第一状態と、前記噛合部が前記第三状態から前記一方向と反対側の他方向へ移動する第二状態と、前記第三状態との間で切り替えることを特徴とする前後進切替機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力伝達装置及び前後進切替機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遊星歯車機構を介して出力軸の回転方向を切り替える動力伝達装置においては、遊星歯車機構の各回転要素への動力伝達を切り替えるための、湿式摩擦ブレーキ及び湿式摩擦クラッチを備えている（特許文献１参照）。この動力伝達装置が回転方向を切り替えるためには、湿式摩擦ブレーキと湿式摩擦クラッチとのいずれか一方を締結し、他方を開放することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１６６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、開放された湿式摩擦ブレーキまたは湿式摩擦クラッチには、摩擦締結要素間に介在する潤滑油の粘性抵抗により、ドラグトルクが生じ、動力伝達装置の効率を低下させていた。
【０００５】
従って、本発明の目的は、ドラグトルクを生じる湿式の摩擦締結要素の数を少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、動力伝達装置であって、出力軸に接続された遊星歯車機構への動力伝達経路を切り替える切替機構と、該切替機構と入力軸との間に設けられ、前記切替機構によって操作される摩擦クラッチとを備え、前記遊星歯車機構は、第一、第二、第三の回転要素を備え、前記第一の回転要素が前記動力伝達装置のケースに固定され、前記第二の回転要素または前記第三の回転要素のいずれか一方が前記出力軸に接続され、前記切替機構は、前記遊星歯車機構に対して移動することで、前記第二または第三の回転要素のいずれか一方と掛け替え可能に噛合する噛合部と、前記噛合部と協働して、前記噛合部の噛合後に前記摩擦クラッチを接状態に操作する操作部とを備え、前記切替機構は、前記噛合部が、前記遊星歯車機構に接近して、前記第二の回転要素と噛合した第一状態と、前記噛合部が、前記遊星歯車機構から離れて、前記第三の回転要素と噛合した第二状態との間で前記動力伝達経路を切り替えることを特徴とする動力伝達装置が提供される。
【０００７】
この構成によれば、回転方向の切り替えを機械的に結合する噛合部で行うことで、ドラグトルクを生じさせる湿式の摩擦締結要素の数を減少させ、動力伝達装置の効率を向上させることができる。
【０００８】
本発明においては、前記切替機構は、前記噛合部が前記回転要素のいずれにも噛合せず、前記摩擦クラッチを断状態とする第三状態をさらに含み、前記第三状態の前記噛合部の位置を中立位置として、前記第一状態では、前記噛合部が前記中立位置から一方向へ移動し、前記第二状態では、前記噛合部が前記中立位置から前記一方向と反対側の他方向へ移動することとしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、切替機構を、動力の伝達を行わない位置を中心として、軸方向の一方向及び前記一方向と反対側の他方向へ移動させることで、回転方向の切り替えと動力の断接を効率よく行うことができ、動力伝達装置の軸方向寸法を小型にすることができる。
【００１０】
本発明においては、前記第一の回転要素は、キャリアであり、前記第二の回転要素は、サンギヤであり、前記第三の回転要素は、リングギヤであり、前記遊星歯車機構と前記切替機構と前記摩擦クラッチとは同一軸上に配置され、前記噛合部は、前記軸上を移動可能であり、前記軸を中心とした円板部と、前記円板部から前記遊星歯車機構へ前記軸と同軸の円筒形状に延在する第一、第二延在部とを備え、前記第一延在部は、前記サンギヤの内周面と噛合し、前記第二延在部は、前記リングギヤの外周面と噛合することとしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、噛合部が構造上接触しやすい遊星歯車機構の内側と外側とに位置する回転要素と噛合部とが直接噛合することで、単純な構成で切替機構を構成することができる。
【００１２】
本発明においては、前記操作部は、前記円板部の前記摩擦クラッチ側の側面と、前記側面から前記摩擦クラッチへ延在する第三延在部と、前記第三延在部と係合することによって摩擦クラッチへ向けて傾動可能なカムと、前記カムを揺動可能に保持するカム保持部材とを備え、前記第一状態では、前記噛合部が前記摩擦クラッチから離れることで、前記第三延在部が  前記カムを傾動させ、前記カムが前記摩擦クラッチを接状態とし、前記第二状態では、前記噛合部が前記摩擦クラッチに接近することで、前記側面が前記摩擦クラッチと当接して、前記摩擦クラッチを接状態とすることとしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、噛合部と一体の側面が摩擦クラッチに当接することで、噛合部による回転方向の切り替えと前記側面による摩擦クラッチの断接とを効率よく行うことができる。
【００１４】
本発明においては、前記摩擦クラッチは、クラッチプレートを備え、前記入力軸に接続されたクラッチフランジと、前記クラッチプレートに対向して配置されるクラッチディスク、及び前記切替機構へ延在し、前記第三延在部と摺動可能に接続される第四延在部、を含んだクラッチアウタとを備え、前記第三延在部には、前記カムの一部を収容する開口部が形成され、前記カム保持部材は、前記カムと前記開口部との位置を合わせ、前記第一状態では、前記噛合部が前記摩擦クラッチから離れることで、前記第三延在部の前記開口部の周縁が前記カムを前記クラッチアウタ側へ傾動させ、前記カムが前記摩擦クラッチを接状態とし、前記第二状態では、前記噛合部が前記摩擦クラッチに接近することで、前記円板部の前記側面と前記第四延在部の端面とが当接して前記摩擦クラッチを接状態とすることとしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、第三延在部と第四延在部とがガイドの役目をすることにより、摩擦クラッチに対する切替機構の移動を円滑に行うことができる。
【００１６】
本発明においては、前記動力伝達装置は、前記ケースに設けられ、二つの流体通路を備える油室と、前記油室内で、前記油室を二つに分割し、前記切替機構に接続されるピストンとをさらに備え、前記ピストンは、前記分割された油室にそれぞれ接続された前記二つの流体通路を介して前記油室に供給された流体によって、軸方向に移動され、前記切替機構を移動させることとしてもよい。
【００１７】
この構成によれば、動力伝達装置のケースに設けた油圧機構を採用することで、切替機構を駆動するための油圧を軸から供給する必要がなくなり、構造を簡素化することができ、部品点数の削減と軽量化とを図ることができる。
【００１８】
本発明においては、前記動力伝達装置を備えた前後進切替機構としてもよい。
【００１９】
この構成によれば、摩擦ブレーキを廃止した動力伝達装置を前後進切替機構に採用したことにより、ドラグトルクによる燃費の悪化を減少させることができる。
【００２０】
本発明によれば、前後進切替機構であって、出力軸に接続された遊星歯車機構への動力伝達経路を切り替える切替機構と、該切替機構と入力軸との間に設けられ、前記切替機構によって操作される摩擦クラッチとを備え、前記遊星歯車機構と前記切替機構と前記摩擦クラッチとは同一軸上に配置され、前記遊星歯車機構は、キャリア、サンギヤ、リングギヤを備え、前記キャリアが前記前  後進切替機構のケースに固定され、前記サンギヤが前記出力軸に接続され、前記切替機構は、前記遊星歯車機構に対して同軸上を移動することで、前記サンギヤまたはリングギヤのいずれか一方と掛け替え可能に噛合する噛合部であって、前記軸を中心とした円板部と、前記円板部から前記遊星歯車機構へ前記軸と同軸の円筒形状に延在する第一、第二延在部を備え、前記第一延在部は、前記サンギヤの内周面とドグ歯によって噛合し、前記第二延在部は、前記リングギヤの外周面とドグ歯によって噛合する噛合部と、前記噛合部と協働して、前記噛合部の噛合後に前記摩擦クラッチを接状態に操作する操作部であって、前記円板部の前記摩擦クラッチ側の側面と、前記側面から前記摩擦クラッチへ前記軸と同軸の円筒形状に延在し、開口部が形成され、外周面にスプラインが設けられた第三延在部と、前記開口部に一部が収容され、前記第三延在部と係合することによって摩擦クラッチへ向けて傾動可能なカムと、前記カムを揺動可能に保持し、前記カムと前記開口部との位置を合わせるカム保持部材と、を含んだ操作部とを備え、前記摩擦クラッチは、複数のクラッチプレートを備え、前記入力軸に接続されたクラッチフランジと、前記複数のクラッチプレートの間にそれぞれ配置される複数のクラッチディスクと、前記切替機構へ延在し、前記第三延在部と摺動可能に接続されるスプラインを備えた第四延在部と、を含んだクラッチアウタとを備え、前記切替機構は、前記噛合部が、前記遊星歯車機構に接近して、前記サンギヤと噛合するとともに、前記摩擦クラッチから離れることで、前記第三延在部の前記開口部の周縁が前記カムを前記クラッチアウタ側へ傾動させ、前記カムが前記摩擦クラッチを接状態とする第一状態と、前記噛合部が、前記遊星歯車機構から離れて、前記リングギヤと噛合し、前記摩擦クラッチに接近することで、前記円板部の前記側面と前記第四延在部の端面とが当接して前記摩擦クラッチを接状態とする第二状態と、前記噛合部が前記回転要素のいずれにも噛合せず、前記摩擦クラッチを断状態とする第三状態とをさらに含み、前記切替機構は、前記噛合部が前記第三状態から一方向へ移動する第一状態と、前記噛合部が前記第三状態から前記一方向と反対側の他方向へ移動する第二状態と、前記第三状態との間で切り替えることを特徴とする前後進切替機構が提供される。
【００２１】
この構成によれば、遊星歯車機構の前後進切り替えを機械的結合による噛合部で行い、動力伝達中に空転する摩擦ブレーキを廃止することで、装置の軸方向寸法の小型化とドラグトルクによる燃費の悪化を減少させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上述べた通り、本発明によれば、ドラグトルクを生じる湿式の摩擦締結要素の数を少なくする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る動力伝達装置の縦断面図。
【図２】図１の動力伝達装置の分解斜視図。
【図３】図１の動力伝達装置の分解斜視図。
【図４】図１のリングギヤ及びサンギヤの斜視図。
【図５】図１の切替機構の一部の斜視図。
【図６】図１のカム機構の斜視図、カム保持部材及びカムの平面図。
【図７】図１の切替機構の斜視図。
【図８】前進状態の動力伝達装置の縦断面図。
【図９】後進状態の動力伝達装置の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係る動力伝達装置１の断面図である。図２及び図３は、動力伝達装置１の分解斜視図である。本実施形態において、動力伝達装置１は、例えば、車両に搭載される変速機の前後進切替機構に適用した例を示しており、後述する前進状態と、ニュートラル状態と、後進状態との間で切り替え可能である。また、以下の説明において、図面の上下左右方向を動力伝達装置１の上下左右方向として説明に用いることとする。
【００２５】
＜動力伝達装置１＞
動力伝達装置１は、装置の筐体を構成するケース１ａ内に、図示しない出力軸と接続される遊星歯車機構１０、動力伝達経路を切り替える切替機構２０、動力の断接を行う摩擦クラッチ３０と、切替機構２０を駆動するアクチュエータ４０とを備えている。動力伝達装置１内には、遊星歯車機構１０に隣接して切替機構２０が配置され、切替機構２０に隣接して摩擦クラッチ３０が配置され、これらは同一軸上に配置されている。アクチュエータ４０は、動力伝達装置１の外周部に配置されている。また、本実施形態において、入力軸及び出力軸も、上記同一軸上に配置されており、図１中、遊星歯車機構１０の左側へ出力軸が伸びており、摩擦クラッチ３０の右側へ入力軸が伸びて配置されている。
【００２６】
動力伝達装置１において、切替機構２０が遊星歯車機構１０へ入力される動力伝達経路を切り替えるとともに、摩擦クラッチ３０を操作することで、入力された動力の断接と回転方向の切り替えを行うものである。この動力伝達装置１が変速機に適用された場合には、車両の前進及び後進を切り替える前後進機構となる。以下、動力伝達装置１の各構成について詳細に説明する。
【００２７】
＜遊星歯車機構１０＞
遊星歯車機構１０は、回転要素であるリングギヤ１１と、サンギヤ１２と、プラネタリギヤ１３ａを含むキャリアであるキャリア機構１３とを備える。リングギヤ１１は、遊星歯車機構１０の最外周側に位置する部材であり、図４（Ａ）に詳細な斜視図を示す。リングギヤ１１は、円筒形状の本体部１１ａと、本体部１１ａの内周面全体に、プラネタリギヤ１３ａと係合するヘリカルギヤの内歯１１ｂと、本体部１１ａの外周面に後述する切替機構２０と噛合するドグ歯１１ｃとを備えている。内歯１１ｂは、本実施形態においてヘリカルギヤ列を採用しているが、これに限定されず、平歯車等を採用してもよい。ドグ歯１１ｃは、本体部１１ａの外周面上の周方向に等間隔で複数配置され、外周面の軸方向一方の端部とドグ歯１１ｃの軸方向端部とを揃えて配置し（図１中右側端部）、その軸方向端部から軸方向の中央へ延設されている。また、ドグ歯１１ｃの形状は、断面矩形状で本体部１１ａの外周面から突出し、本体部の軸方向の中央に向かうにしたがって、一部の幅が漸減する先端部分を備えた形状となっている。ドグ歯１１ｃの先端部分の幅が漸減することで、ドグ歯１１ｃの側面に傾斜面を形成し、後述する切替機構２０との噛合の際に、傾斜面が相手のドグ歯を案内することで、円滑な噛合が達成される。本実施形態においては、ドグ歯１１ｃは、周方向に６０個配置され、本体部１１ａの軸方向長さの三分の一の長さを備えているが、これに限定されず、ドグ歯１１ｃの数、軸方向の長さは、使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。
【００２８】
サンギヤ１２は、遊星歯車機構１０の最内周側に位置する部材であり、図４（Ｂ）に詳細な斜視図を示す。サンギヤ１２は、円筒形状の外側本体部１２ａと円筒形状の内側本体部１２ｂとこれらを繋ぐ連結本体部１２ｃとを含む。連結本体部１２ｃは、外側本体部１２ａと内側本体部１２ｂとを、それぞれの軸方向端部で連結している。また、内側本体部１２ｂの軸方向の長さは、外側本体部１２ａの軸方向長さよりも短くなっている（図１参照）。外側本体部１２ａは、その外周面全体に後述するプラネタリギヤ１３ａと係合するヘリカルギヤの外歯１２ｄと、その内周面に後述する切替機構２０と噛合するドグ歯１２ｅとを備えている。ドグ歯１２ｅは、外側本体部１２ａの内周面上の周方向に等間隔で複数配置され、本体連結部１２ｃの側面とドグ歯１２ｅの軸方向端部とが接触して、外側本体部１２ａの軸方向の中央に延設されている。ドグ歯１２ｅの形状は、上記したリングギヤ１１に設けられたドグ歯１１ｃと同一の形状としている。本実施形態においては、ドグ歯１２ｅは、周方向に５４個配置され、外側本体部１１ａの軸方向長さの三分の一の長さを備えているが、これに限定されず、ドグ歯１２ｅの数、軸方向の長さは、使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。なお、外歯１２ｄは、本実施形態においてヘリカルギヤ列を採用しているが、これに限定されず、平歯車等を採用してもよい。内側本体部１２ｂの内周面には、図示しない出力軸が取り付けられる出力軸ボス１ｂと係合するスプライン１２ｆが形成されている。
【００２９】
再び図１、図２、図３を参照して、プラネタリギヤ１３ａを含むキャリア機構１３について説明する。上記したリングギヤ１１とサンギヤ１２とが遊星歯車機構１０に組み込まれた際には、リングギヤ１１とサンギヤ１２とは互いに同軸上に配置され、リングギヤ１１がサンギヤ１２を覆うように配置される。このとき、図２に示すように、リングギヤ１１の内歯１１ｂとサンギヤ１２の外歯１２ｄとの間には、三つのプラネタリギヤ１３ａ、１３ａ、１３ａが配置される。プラネタリギヤ１３ａは、その外周面に、上記したリングギヤ１１の内歯１１ｂとサンギヤ１２の外歯１２ｄと同様にヘリカルギヤ列が形成され、その内部に、軸受を外装した軸１３ｂを収容している。三つのプラネタリギヤ１３ａ、１３ａ、１３ａは、それぞれキャリア１３ｃに軸１３ｂを介して取り付けられ、キャリア１３ｃに対して軸１３ｂを中心として回転可能である。
【００３０】
キャリア１３ｃは、円板状で中心部が開口したドーナツ状の板状部材であり、円板状の周方向に等間隔に三つのプラネタリギヤ１３ａ、１３ａ、１３ａをそれぞれを１２０°の間隔で配置している。キャリア１３ｃは、遊星歯車機構１０の軸に対して回転することで、各プラネタリギヤ１３ａを遊星歯車機構１０の軸に対して同じ方向へ回転させ、または固定している。したがって、キャリア機構１３は、三つのプラネタリギヤ１３ａ、１３ａ、１３ａとキャリア１３ｃとを備えている。なお、本実施形態においては、三つのプラネタリギヤ１３ａ、１３ａ、１３ａを採用しているが、これに限定されず、二つでも四つでもよい。また、プラネタリギヤ１３ａの外周面に形成されたヘリカルギヤ列もこれに限定されず、平歯車等であってもよい。
【００３１】
以上のように、遊星歯車機構１０は、最外周側に位置するリングギヤ１１と、最内周側に位置し、出力軸と接続されるサンギヤ１２と、リングギヤ１１とサンギヤ１２との間に配置され、プラネタリギヤ１３ａ及びキャリア１３ｃを含むキャリア機構１３とを備える。リングギヤ１１、サンギヤ１２、キャリア１３ｃの各回転要素が遊星歯車機構１０に組み付けられた際には、遊星歯車機構１０は、リングギヤ１１の幅内に各要素が収まるように配置される（図１参照）。本実施形態において、キャリア機構１３は、プラネタリギヤ１３ａの軸端部１３ｄを介して、ケース１ａに固定され、回転不能とされている（図１及び図３参照）。また、ケース１ａは、遊星歯車機構１０の左側において、軸受Ｂを介して出力軸ボス１ｂと、スラスト軸受ＴＢを介してリングギヤ１１の端部とを保持している。そして、リングギヤ１１のドグ歯１１ｃとサンギヤ１２のドグ歯１２ｃとは、互いに遊星歯車機構１０の軸方向において反対側に設けられている。図１を参照して、本実施形態においては、遊星歯車機構１０の右側端部に配置されたリングギヤ１１のドグ歯１１ｃに対して、サンギヤ１２のドグ歯１２ｃが軸方向にずれて左側に配置されている。このとき、リングギヤ１１のドグ歯１１ｃとサンギヤ１２のドグ歯１２ｃ置とは、互いに図１中上下方向に重なって配置されていない。これは、後述する切替機構２０がどちらのドグ歯にも係合しないニュートラル状態を形成するためである。
【００３２】
＜切替機構２０＞
切替機構２０は、噛合部及び操作部の一部である切替部材２１と操作部の一部であるカム機構２２とを備える。切替部材２１とカム機構２２とは、上記した遊星歯車機構１０と同軸に配置され、遊星歯車機構１０の右側に切替部材２１が配置され、切替部材２１の右側にカム機構２２が配置されている。切替部材２１は後述するピストン４２にスラスト軸受ＴＢを介して保持されることで、ケース１ａに対して軸方向に移動可能である。また、カム機構２２は、その外周面に軸受Ｂを介してケース１ａに保持されている。
【００３３】
＜切替部材２１＞
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に切替部材２１の詳細な斜視図を示す。切替部材２１は、中央に貫通した開口部を有した円板状の円板部２１ａと、円板部２１ａから遊星歯車機構１０の方向へ延在する第一延在部２１ｂ及び第二延在部２１ｃと、摩擦クラッチ３０側に向く円板部２１ａの側面２１ｆから摩擦クラッチ３０側へ延在する第三延在部２１ｄとを備える。第一延在部２１ｂは、円板部２１ａの中央の開口部に接続して、遊星歯車機構１０側（図１中左側）に延在する円筒形状の部材であり、その外周面にサンギヤ１２のドグ歯１２ｅと噛合するドグ歯２１ｄを複数備えている。ドグ歯２１ｄは、第一延在部２１ｂの外周面上の周方向に等間隔で複数配置され、外周面の軸方向一方の端部とドグ歯２１ｄの軸方向端部とを揃えて配置し（図１中左側端部）、その軸方向端部から軸方向の中央へ延設されている。
【００３４】
また、ドグ歯２１ｄの形状は、断面矩形状で第一延在部２１ｂの外周面から突出し、外形が平面視矩形状となっている。ドグ歯２１ｄの数は、サンギヤ１２のドグ歯１２ｅの数と同数であり、噛合した場合に互いの歯と歯の間にそれぞれのドグ歯２１ｄ、１２ｅが挿入される。なお、図５（Ｂ）では、ドグ歯２１ｄの形状は、上記したサンギヤ１２のドグ歯１２ｅの形状と異なっているが、サンギヤ１２のドグ歯１２ｅの形状と同一のものを採用してもよい。その場合、互いのドグ歯２１ｄ、１２ｅが噛合しやすいように、互いの対向する端部に上記した傾斜面を備えていてもよい。また、本実施形態においては、ドグ歯２１ｄは、周方向に５４個配置され、第一延在部２１ｂの軸方向長さの二分の一の長さを備えているが、これに限定されず、ドグ歯２１ｄの数、軸方向の長さは、使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。
【００３５】
第二延在部２１ｃは、円板部２１ａの遊星歯車機構１０側（図１中左側）であって、第一延在部２１ｂよりも径方向外側に配置される円筒形状の部材である。第二延在部２１ｃの遊星歯車機構１０側の軸方向端部の内周面には、リングギヤ１１のドグ歯１１ｃと噛合するドグ歯２１ｅが設けられている。ドグ歯２１ｅは、第二延在部２１ｃの内周面上の周方向に等間隔で複数配置され、内周面の軸方向一方の端部とドグ歯２１ｅの軸方向端部とを揃えて配置し（図１中左側端部）、その軸方向端部から軸方向の中央へ延設されている。また、ドグ歯２１ｅの形状は、断面矩形状で第二延在部２１ｃの内周面から突出し、第二延在部２１ｃの軸方向の中央に向かうにしたがって、一部の幅が漸減する先端部分を備えた形状となっている。ドグ歯２１ｅの先端部分の幅が漸減することで、ドグ歯２１ｅの側面に傾斜面を形成している。ドグ歯２１ｅの先端部分が傾斜面を形成することで、対向して配置されたリングギヤ１１のドグ歯１１ｃとの噛合の際に、傾斜面が相手のドグ歯１１ｃを案内することで、円滑な噛合が達成される。また、ドグ歯２１ｅの数は、リングギヤ１１のドグ歯１１ｃの数と同数であり、噛合した場合に互いの歯と歯の間にそれぞれのドグ歯２１ｅ、１１ｃが挿入される。本実施形態においては、ドグ歯２１ｅは、第二延在部２１ｃの軸方向長さの三分の一の長さを備えているが、これに限定されず、ドグ歯２１ｅの数、軸方向の長さは、使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。
【００３６】
第二延在部２１ｃの軸方向長さは、第一延在部２１ｂの軸方向長さよりも長く設定されている。図１には、遊星歯車機構１０の右側に切替部材２１が配置され、第一延在部２１ｂのドグ歯２１ｄと、第二延在部２１ｃのドグ歯２１ｅと、サンギヤ１２のドグ歯１２ｅと、リングギヤ１１のドグ歯１１ｃと、はどれも噛合されていない状態を示している。このとき、サンギヤ１２のドグ歯１２ｅと噛合する第一延在部２１ｂのドグ歯２１ｄは、サンギヤ１２のドグ歯１２ｅの右側に対向して配置されている。また、リングギヤ１１のドグ歯１１ｃと噛合する第二延在部２１ｃのドグ歯２１ｅは、リングギヤ１１のドグ歯１１ｃの左側に対向して配置されている。つまり、第二延在部２１ｃの軸方向端部に設けられたドグ歯２１ｅは、第一延在部２１ｂの軸方向端部に設けられたドグ歯１１ｃよりも、図１中左方向に配置されている。このとき、第一延在部２１ｂのドグ歯２１ｄと第二延在部２１ｃのドグ歯２１ｅとは、互いに図１中上下方向に重なって配置されていない。これは、上記したように切替機構２０がどちらのドグ歯２１ｄ、２１ｅにも係合しないニュートラル状態を形成するためである。
【００３７】
第三延在部２１ｄは、円板部２１ａの遊星歯車機構１０とは反対側の側面２１ｆ上であって、第一延在部２１ｂと第二延在部２１ｃとは反対方向に延在して配置されている。また、図１中上下方向において、円板部２１ａにおける、第三延在部２１ｄの取り付け箇所は、第一延在部２１ｂと第二延在部２１ｃとの取り付け箇所の中間部分に設けられている。第三延在部２１ｄは、円板部２１ａから延設される円筒形状の部材であり、複数の開口部２１ｇと、開口部２１ｇの間の外周面にスプライン２１ｈとを備えている。複数の開口部２１ｇは、後述するカムの一部を収容するために第三延在部２１ｄの周方向に等間隔に形成され、平面視矩形状で、径方向に貫通する貫通孔である。また、スプライン２１ｈは、摩擦クラッチ３０と摺動自在に係合するため、複数の開口部２１ｇの間であって、第三延在部２１ｄの外周面上に形成され、軸方向に延びる二つの突条を備えている。なお、本実施形態では、スプライン２１ｈ及び開口部２１ｇは合計１２か所形成されているが、これに限定されず、その数は使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。またスプライン２１ｈが備える突条の数も二つに限定されず、その数は使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。また、円板部２１ａの外周縁部であって、遊星歯車機構１０側の側面には、後述するピストン４２が接続される接続部２１ｉが形成されている。接続部２１ｉの遊星歯車機構１０側の面に、ピストン４２との相対回転を許容するためのスラスト軸受ＴＢが配置されている（図１及び図３参照）。
【００３８】
＜カム機構２２＞
図６（Ａ）にカム機構２２の斜視図を示し、図６（Ｂ）にカム２４を保持するカム保持部材２３の平面図を示し、図６（Ｃ）にカム２４の側面図を示す。カム機構２２は、その外周面に軸受Ｂを介してケース１ａに軸方向に回転可能に保持され、ケース１ａに収容された状態で、切替部材２１の第三延在部２１ｄの径方向外側に配置される（図１参照）。カム機構２２は、カム保持部材２３と、カム保持部材２３の内周面側に保持された複数のカム２４とを備える。カム保持部材２３は、円筒形状の本体部２３ａと、本体部の軸方向一方の端部から径方向内側へ延びるリブ部分２３ｂと、カム２４を揺動可能に保持するカム軸２３ｃとを備える。図６（Ｂ）に示すように、リブ部分２３ｂには、カム２４を収容するための凹部が径方向内側を開放して、周方向等間隔に設けられ、凹部を横断するように、カム保持部材２３の周方向へと延びるカム軸２３ｃが装着されている。また、リブ部分２３ｂは、カム機構２２がケース１ａに収容された際に、後述する摩擦クラッチ３０の側（図１中右側）に配置される。こうすることで、リブ部分２３ｂに装着されたカム２４が、摩擦クラッチ３０側へ傾動可能に、摩擦クラッチ３０に近接して配置されている。
【００３９】
図６（Ｃ）に示すように、カム２４は、側面視でカム軸２３ｃが挿通される貫通孔２４ａをカムの中心から偏心して設け、貫通孔２４ａに隣接してカム面２４ｂを備え、貫通孔２４ａと反対側の端部には係合部２４ｃを備えている。カム面２４ｂは、カム２４が傾動した際に摩擦クラッチ３０と当接し、摩擦クラッチ３０を接状態とする。係合部２４ｃは、上記した第三延在部２１ｄの開口部２１ｇの周縁と係合することで、カム２４をカム軸２３ｃを中心として傾動可能とさせる。本実施形態において、カム面２４ｂと係合部２４ｃとは、カム２４の側面視にておい貫通孔に対して同じ側（図６（Ｃ）中上側）に配置されている。そして、カム２４がカム保持部材２３に装着される際には、カム面２４ｂ及び係合部２４ｃが摩擦クラッチ３０側を向くように配置される（図６（Ａ）及び図１参照）。また、カム２４は、カム保持部材２３のカム軸２３ｃに装着される際に、カム２４が傾動した状態から、元の状態に復帰する復帰バネを介して装着してもよい。復帰バネとしては、一端をカム保持部材２３と当接し、他端をカム２４と当接させたねじりバネ等を例示することができるがこれに限定されず、板バネ等を採用してもよい。本実施形態では、カム２４の数を１２個とし、カム２４を収容するための凹部が１２か所に形成されているが、これに限定されず、その数は使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。
【００４０】
図７（Ａ）に、切替部材２１がカム機構２２に装着された状態の切替機構２０の斜視図を示す。カム機構２２は、切替部材２１の第三延在部２１ｄを覆うように、切替部材２１と同軸に配置される。このとき、カム機構２２に装着されたカム２４は、第三延在部２１ｄの開口部２１ｇ内にカム２４の係合部２４ｃを含む一部が挿入される。カム２４の係合部２４ｃは、開口部２１ｇの周縁と対向して配置されている。また、第三延在部２１ｄの外周面とカム保持部材２３のリブ部分２３ｂの内周面との間には、径方向に隙間ｄが設けてあり、後述する摩擦クラッチ３０の一部がこの隙間ｄに挿入される。なお、切替部材２１はケース１ａに対して軸方向に移動可能であり、カム機構２２は軸方向に移動不可能であるから、切替部材２１はカム機構２２に対して軸方向に相対移動が可能である。
【００４１】
＜摩擦クラッチ３０＞
再び図１、図２、図３を参照して、摩擦クラッチ３０の詳細について説明する。摩擦クラッチ３０は、複数のクラッチプレート３１と、入力軸に接続されたクラッチフランジ３２と、クラッチプレート３１に対向して配置される複数のクラッチディスク３３と、クラッチアウタ３４とを備えている。クラッチプレート３１は、クラッチディスク３３に対向して配置されるリング状の板部材３１ａと、その内周側に後述するクラッチフランジ３２と連結するためのスプライン溝３１ｂとを備えている。クラッチフランジ３２は、中央に貫通孔が形成された円板状の本体部３２ａと、本体部３２ａの側面から軸方向へ延設される円筒形状のクラッチプレート保持部３２ｂとを備えている。クラッチプレート保持部３２ｂは、その外周面にクラッチプレート３１のスプライン溝３１ｂと係合するスプライン３２ｃを備えている。本体部３２ａの貫通孔には、図示しない入力軸と接続される入力軸ボス１ｃが接続される。なお、入力軸ボス１ｃは軸受Ｂを介してケース１ａに保持されている。クラッチプレート保持部３２ｂのスプライン３２ｃには、クラッチプレート３１が軸方向に移動可能に嵌装されている。またこのとき、本体部３２ａの外周縁部の一部は、嵌装されたクラッチプレート３１の背面に位置している。
【００４２】
クラッチディスク３３は、摩擦材を装着したディスク状の板部材であり、その外周で後述するクラッチアウタ３４に保持されている。クラッチアウタ３４は、中央に貫通孔が形成された本体部３４ａと、本体部３４ａの一側面から立設する円筒形状の第四延在部３４ｂと、本体部３４ａの他側面から立設するクラッチディスク保持部３４ｃとを備える。本体部３４ａの切替機構２０側（図１中左側）の側面は、上記したカム２４のカム面２４ｂが当接する面となっている。また、本体部３４ａに設けられた貫通孔は、上記した切替部材２１の第三延在部２１ｄを挿通可能な大きさに設定されている。第四延在部３４ｂは、本体部３４ａの貫通孔の周囲に接続され、切替部材２１側（図１中左側）の本体部３４ａの側面に立設されている。また、第四延在部３４ｂは、円筒形状の部材の周方向に上記したカムを通すための凹部３４ｄと、上記した第三延在部２１ｄの外周面のスプライン２１ｈと摺動可能に接続されるスプライン３４ｅが形成されている。凹部３４ｄは、第四延在部３４ｂの周方向に等間隔で、第四延在部３４ｂの端部を開放し、径方向に貫通している。また、スプライン３４ｅは、第四延在部３４ｂの凹部３４ｄが形成されていない箇所の内周面上に、上記した第三延在部２１ｄの二つの突条を有するスプライン２１ｈを収容可能なように、二つの凹状を備えるものである。クラッチディスク保持部３４ｃは、本体部３４ａの第四延在部３４ｂが設けられた側面とは反対側の側面から立設した円筒形状の部分で、その内周面でクラッチディスク３３を保持している。
【００４３】
なお、特に図１においては、クラッチディスク保持部３４ｃとクラッチディスク３３とが一体であるかのように示されているが、後述する本実施形態の動作の説明を簡便にするためのものである。本実施形態において、クラッチディスク３３は、上記したクラッチプレート３１と同様に、クラッチディスク保持部３４ｃに対してスプラインで嵌装されており、軸方向に相対移動可能である構成を採用することもできる。また、図１を参照して、本体部３４ａの外周縁部のクラッチディスク保持部３４ｃが立設された側面の上方には、スラスト軸受ＴＢを介してケース１ａに装着された付勢部材１ｄが取り付けられる。付勢部材１ｄは、クラッチディスク３３とクラッチプレート３１との係合を解除する方向へ、クラッチアウタ３４を付勢している。本実施形態において、付勢部材１ｄはコイルばねを採用したが、これに限定されず、板バネ、ゴム等の弾性部材を採用してもよい。
【００４４】
上記クラッチプレート３１と、クラッチフランジ３２と、クラッチディスク３３と、クラッチアウタ３４とが摩擦クラッチ３０に組み込まれた際には、クラッチプレート３１を備えたクラッチフランジ３２と、クラッチディスク３３を備えたクラッチアウタ３４とが同軸に配置される。その際、クラッチアウタ３４は、クラッチフランジ３２の径方向外方へ位置するとともに、クラッチアウタ３４に装着された複数のクラッチディスク３３は、クラッチフランジ３２に装着された複数のクラッチプレート３１の間に互い違いに配置される。摩擦クラッチ３０の作動に際しては、後述するカム２４が傾動して、カム２４のカム面２４ｂがクラッチアウタ３４の本体部３４ａを押圧して、クラッチアウタ３４を図１中右方向を付勢する。このとき、クラッチアウタ３４がクラッチフランジ３２に対し軸方向移動して、各クラッチディスク３３が各クラッチプレート３１を押圧し、それぞれが係合される。その結果、クラッチフランジ３２からの動力がクラッチアウタ３４へと出力される。なお、各クラッチディスク３３と各クラッチプレート３１との係合を解除する際には、カム２４の係合を解除して、付勢部材１ｄがクラッチアウタ３４を係合が解除される方向へ付勢することで、係合を解除している。
【００４５】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照して、切替機構２０とクラッチアウタ３４との接続について説明する。切替機構２０とクラッチアウタ３４とは、切替機構２０の第三延在部２１ｄに設けられたスプライン２１ｈ上に、クラッチアウタ３４の第四延在部３４ｂの内周面に設けられたスプライン３４ｅが嵌装されることで、互いが摺動可能に接続される。このとき、第四延在部３４ｂに形成された凹部３４ｄは、切替機構２０のカム２４を収容している。またこのとき、第四延在部３４ｂの端面３４ｆは、切替機構２０の第三延在部２１ｄと保持部材２３との間で径方向に形成された隙間ｄを通り、円板部２１ａの側面２１ｆと当接することができる。なお、本実施形態において、複数のクラッチディスク３３及び複数のクラッチプレート３１は、それぞれ三枚備えることが示されているが、クラッチディスク３３及びクラッチプレート３１の数は三枚に限定されるものではなく、その数は使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。また、クラッチフランジ３２にクラッチプレート３１を備え、クラッチアウタ３４にクラッチディスク３３を備える構成を採用したが、クラッチフランジ３２にクラッチディクスを備え、クラッチアウタ３４にクラッチプレート３１を備える構成を採用してもよい。また、摩擦クラッチ３０の係合を解除する手段として付勢部材を採用したが、この部材と共に複数のクラッチディスク３３及びクラッチプレート３１の間に互いを離間するように付勢する付勢部材を設けてもよい。
【００４６】
＜アクチュエータ４０＞
図１を参照して、動力伝達装置１の切替機構２０を駆動するアクチュエータ４０について説明する。アクチュエータ４０は、ケース１ａに設けられた油室４１と、油室４１内に配置されたピストン４２と、ピストン４２を一方向へ付勢する付勢部材４３とを備えている。油室４１は、ケース１ａの外周面に円環状に形成され、軸方向に延びる中空空間であり、その軸方向の二か所に互いに離間して二つの流体通路４１ａ、４１ｂが接続されている。また、油室４１は、図１中上下方向において、摩擦クラッチ３０が配置された箇所に対応した、動力伝達装置１の外周部に配置されている。こうすることで、動力伝達装置１の軸方向長さを短くすることができる。なお、油室４１には、工作の都合上一端部を開放する必要があるため、この開放箇所を閉塞する蓋部材４１ｃを備えている。蓋部材４１ｃは、シールを介して油室４１の開放端部を閉塞している。
【００４７】
ピストン４２は、円環状の油室４１に配置され、油室４１を軸方向で二つの部屋に分割するピストン部４２ａと、ピストン部４２ａから延設された円筒形状の本体部４２ｂと、本体部４２ａの端部に切替機構２０と接続される接続部４２ｃとを備えている。ピストン部４２ａは、円環状の油室４１の大きさに対応したリング状の部材で、図中上下方向でシール部材を介して油室４１の内周面と摺接し、図１中油室４１を左右方向で二つの部屋ＣＡ、ＣＢに分けている。ピストン部４２ａの内周側端部（図１中下方端部）から、本体部４２ｂが切替機構２０側（図中左側）へと延設されている。本体部４２ｂの切替機構２０側の端部には、本体部４２ｂから内周側へ延びるようにリング状の接続部４２ｃが設けられている。接続部４２ｃの摩擦クラッチ３０側（図１中右側）の側面には、スラスト軸受ＴＢを介して上記した切替部材２１の接続部２１ｉが接続されている。スラスト軸受ＴＢを介することで、ピストン４２と切替部材２１とは相対回転が可能である。
【００４８】
また、ピストン部４２ａと蓋部材４１ｃとの間には付勢部材４３が配置されており、付勢部材４３は、ピストン４２を切替部材２１が摩擦クラッチ３０側へ移動するように付勢している。本実施形態において、付勢部材４３はコイルばねを採用したが、これに限定されず、板バネ、ゴム等の弾性部材を採用してもよい。アクチュエータ４０は、上記した二つの流体通路４１ａ、４１ｂを介して、油室４１のそれぞれの部屋ＣＡ、ＣＢに流体を供給することで、ピストン４２を軸方向に移動することができる。こうすることで、ピストン４２によって切替部材２１が軸方向に移動され、動力伝達装置１の動力伝達経路が切り替えられる。この構成によれば、動力伝達装置１のケース１ａに設けたアクチュエータ４０である油圧機構を採用することで、切替機構２０を駆動するための油圧を軸から供給する必要がなくなる。したがって、構造を簡素化することができ、部品点数の削減と軽量化とを図ることができる。
【００４９】
＜動力伝達装置１の動作＞
以下、図１、図８、図９を参照して、動力伝達装置１の動力伝達経路の切替について詳細に説明する。
【００５０】
＜ニュートラル状態＞
図１は、動力伝達装置１が、摩擦クラッチ３０の摩擦要素の係合を解除した断状態とし、さらに切替機構２０と遊星歯車機構１０との噛合が解除された状態を示している。この状態において、入力軸からの動力は、出力軸側へ伝達されないので、この状態をニュートラル状態とする。この状態における切替部材２１及びピストン４２のケース１ａに対する位置を中立位置とする。なお、ピストン４２を付勢する付勢部材４３は、ピストン４２が中立位置の方向へピストン４２を付勢している。切替部材２１が中立位置となることで、切替部材２１の二つのドグ歯２１ｄ、２１ｅは共に、遊星歯車機構１０の二つのドグ歯１２ｅ、１１ｃと噛合されていない。また、切替部材２１が中立位置となることで、第三延在部２１ｄの開口部２１ｇの周縁は、カム機構２２のカム２４を傾動させる位置になく、カムはクラッチアウタ３４を付勢していない。したがって、摩擦クラッチ３０の摩擦要素は係合されていないので、摩擦クラッチ３０は接続されていない、断状態となっている。
【００５１】
＜前進状態＞
図１に示したニュートラル状態から、図８に示す前進状態へと移行する過程を説明する。なお、本実施形態において、動力伝達装置１を変速機に適用した例を示しているので、動力伝達装置１が図８に示す状態となるときの出力軸の回転方向を便宜的に前進状態としている。もちろん図８に示す状態を後進状態として採用することもできるが、この場合、図９に示す状態が前進状態となる。図８に示す状態と、図９に示す状態とは、出力軸の回転方向が互いに異なる状態を示している。
【００５２】
ニュートラル状態から図８に示す前進状態へと移行する際には、アクチュエータ４０の流体通路４１ａに流体が導かれ、二つに分割された油室４１の一方の部屋ＣＡに流体が供給される。部屋ＣＡに供給された流体により、ピストン４２が図８中左方向へ移動する。ピストン４２の移動により、接続部４２ｃを介して切替部材２１が図８中左方向へ移動し、切替部材２１の第一延在部２１ｂに設けられたドグ歯２１ｄが遊星歯車機構１０のサンギヤ１２に設けられたドグ歯１２ｅと噛合する。なお、このとき、切替部材２１の第二延在部２１ｃに設けられたドグ歯は、遊星歯車機構１０のリングギヤ１１に設けられたドグ歯１１ｃに対して離れる方向へ移動するため、リングギヤ１１のドグ歯１１ｃと噛合することはない。次に、切替部材２１が図８中左方向へ移動することで、噛合部であるドグ歯２１ｄが摩擦クラッチ３０から離れる方向へ移動する。すると、ドグ歯２１ｄと一体の第三延在部２１ｄも図８中左方向へ移動する。このとき、第三延在部２１ｄの開口部２１ｇを形成する周縁部分がカム２４の係合部２４ｃと当接して、カム２４の係合部２４ｃを図８中左方向へ押圧する。すると、カム２４はカム軸２３ｃを中心に傾動し、カム２４のカム面２４ｂがクラッチアウタ３４の本体部３４ａを図８中右方向へ押圧する。すると、カム２４によって、クラッチアウタ３４が、図８中右方向へ移動され、クラッチディスク３３とクラッチフランジ３２のクラッチプレート３１とが係合する。したがって、摩擦クラッチ３０は、動力を伝達することができる接続された接状態となる。
【００５３】
本実施形態においては、各部材の大きさ等を適宜設定して、切替部材２１のドグ歯２１ｄと遊星歯車機構１０のドグ歯１２ｅとの噛合後に、第三延在部２１ｄがカム２４を駆動させ、摩擦クラッチ３０を締結するようにしている。つまり、噛合部の一部であるドグ歯２１ｄと操作部の一部である第三延在部２１ｄ及びカム２４とが協働して、遊星歯車機構１０への動力伝達経路の切り替えと、摩擦クラッチ３０の断接とを行っている。したがって、噛合部と一体の操作部が摩擦クラッチ３０に当接することで、噛合部による回転方向の切り替えと操作部による摩擦クラッチ３０の断接とを効率よく行うことができる。以上の過程から、入力軸から入力軸ボス１ｃを介して入力された動力は、摩擦クラッチ３０を介して、クラッチアウタ３４の第四延在部３４ｂのスプライン３４ｅから、切替部材２１の第三延在部２１ｄのスプライン２１ｈへと流れ、切替部材２１のドグ歯２１ｄからサンギヤ１２及び出力軸ボス１ｂを介して出力軸へ流れることになる。本実施形態では、出力軸に接続されたサンギヤ１２と切替部材２１とが接続されているので、入力軸ボス１ｃの回転方向と出力軸ボス１ｂの回転方向とは、同一の回転方向である。
【００５４】
＜後進状態＞
次に、図８に示す前進状態から、図９に示す後進状態へ移行する過程を詳細に説明する。図９に示す後進状態へ移行する際には、図８に示す前進状態から、図１に示すニュートラル状態を経て、図９に示す後進状態へと移行する。前進状態からニュートラル状態への移行は、上記したニュートラル状態から前進状態への移行過程を逆にたどればよい。つまり、アクチュエータ４０の流体通路４１ｂに流体を導き、二つに分割された油室４１の他方の部屋ＣＢに流体が供給されると、部屋ＣＢに供給された流体により、ピストン４２が図９中右方向へ移動する。あるいは、先に流体が充填されていた部屋ＣＡから、流体を排出することで、付勢部材４３によりピストン４２が図９中右方向へ移動する。ピストン４２の移動に伴い切替部材２１が移動すると、カム２４を傾動させていた開口部２１ｇの周縁がカム２４の係合部２４ｃから離れ、上記した復帰バネによりカム２４が傾動していない状態へと戻る。すると、まず摩擦クラッチ３０は、摩擦要素の係合が解除され、動力が伝達されない断状態となり、その後さらにピストン４２が図９中右方向へと移動することで、切替部材２１と遊星歯車機構１０の噛合が解除される。以上の過程を経て、動力伝達装置１は、前進状態から、ニュートラル状態へと戻る。なお、カム２４の傾動を解除する方法としては、上記のほかに、第三延在部２１ｄの開口部２１ｇの周縁によって行われる方法を作用してもよい。具体的には、カム２４を傾動させていた開口部２１ｇの反対側の周縁（図１中左側）がカム２４の係合部２４ｃの反対側を図１中右側へ押圧することで、カム２４が傾動していない状態へと戻る機構を採用してもよい。
【００５５】
したがって、以下にニュートラル状態から、図９に示す後進状態への移行の過程を説明する。アクチュエータ４０のピストン４２の移動により、切替部材２１が、さらに図９中右方向へ移動する。すると、切替部材２１はニュートラル状態の中立位置を経過した後、切替部材２１の第二延在部２１ｃに設けられたドグ歯２１ｅと遊星歯車機構１０のリングギヤ１１に設けられたドグ歯１１ｃとが噛合する。なお、このとき、切替部材２１の第一延在部２１ｂに設けられたドグ歯２１ｄは、遊星歯車機構１０のサンギヤ１２に設けられたドグ歯１２ｅに対して離れる方向へ移動するため、サンギヤ１２のドグ歯１２ｅと噛合することはない。
【００５６】
また、切替部材２１の第三延在部２１ｄも、一旦中立位置へ移動して、摩擦クラッチ３０を断状態とした後、図９中右方向へ移動することで、噛合部である切替部材２１のドグ歯２１ｅが摩擦クラッチ３０に接近する。このとき、第三延在部２１ｄの開口部２１ｇ内にカム２４が収容され、カム２４は開口部２１ｇの周縁から押圧されていない状態となる。そして、第三延在部２１ｄが、クラッチアウタ３４の第四延在部３４ｂのスプライン３４ｅに沿って図中右方向へ進む。このとき、第四延在部３４ｂの端面３４ｆが、切替部材２１の第三延在部２１ｄの外周面と保持部材２３の内周面との間に形成された隙間ｄに侵入する。切替部材２１がさらに図９中右方向へ移動することで、切替部材２１の側面２１ｆが、第四延在部３４ｂの端面３４ｆと当接して、第四延在部３４ｂを図９中右方向へ押圧する。その結果、クラッチアウタ３４が図９中右方向へ押圧され、クラッチディスク３３とクラッチプレート３１とが係合する。したがって、摩擦クラッチ３０は、動力を伝達することができる接状態となる。本実施形態においては、各部材の大きさ等を適宜設定して、切替部材２１のドグ歯２１ｅが遊星歯車機構１０のドグ歯１１ｃと噛合した後に、切替部材２１の側面２１ｆが第四延在部３４ｂの端面３４ｆと当接して、クラッチアウタ３４を押圧し、摩擦クラッチ３０を締結するようにしている。この構成によれば、第三延在部２１ｄと第四延在部３４ｂとがガイドの役目をすることにより、摩擦クラッチ３０に対する切替機構の一部である切替部材２１の移動を円滑に行うことができる。
【００５７】
以上の過程から、入力軸から入力軸ボス１ｃを介して入力された動力は、摩擦クラッチ３０を介して、クラッチアウタ３４の第四延在部３４ｂのスプライン３４ｅから、切替機構２０の第三延在部２１ｄのスプライン２１ｈへと流れ、切替部材２１からリングギヤ１１、プラネタリギヤ１３ａ、サンギヤ１２、出力軸ボス１ｂを介して出力軸へ流れることになる。本実施形態では、キャリア１３ｃがケース１ａに固定されているので、入力軸ボス１ｃの回転方向と出力軸ボス１ｂの回転方向とは、逆方向の回転方向となる。
【００５８】
したがって、本実施形態における動力伝達装置１においては、回転方向の切り替えを機械的に結合する噛合部であるドグ歯で行うことで、ドラグトルクを生じさせる湿式の摩擦締結要素の数を減少させ、動力伝達装置１の効率を向上させることができる。本実施形態において、前進状態を第一状態、後進状態を第二状態、ニュートラル状態を第三状態とした際に、第一状態では、第三状態から切替機構２０を一方向へ移動させ、第二状態では、第三状態から切替機構２０を一方向と反対側の他方向へ移動させることで動力伝達経路を切り替えている。したがって、切替機構２０を、動力の伝達を行わない位置を中心として、軸方向の対称方向へ動かすことで、回転方向の切り替えと動力の断接を効率よく行うことができ、軸方向寸法を小型にすることができる。例えば、従来の動力伝達装置と比較して、軸方向長さを７ｍｍから８ｍｍ短くすることができる。また、本実施形態による動力伝達装置１を前後進切替機構２０に採用することによって、摩擦ブレーキを廃止した動力伝達装置１を前後進切替機構２０に採用したことにより、ドラグトルクによる燃費の悪化を減少させることができる。
【００５９】
なお、本実施形態において、第一の回転要素はキャリア機構１３とし、第二の回転要素はサンギヤ１２とし、第三の回転要素はリングギヤ１１として、第一の回転要素をケース１ａに固定し、第二の回転要素を出力軸と接続した。以上の構成によれば、噛合部が接触しやすい遊星歯車機構１０の内側と外側とに位置する回転要素と直接噛合することで、単純な構成で切替機構２０を構成することができる。しかしながら、これに限定されず、第一、第二、第三の回転要素のいずれか一つをケース１ａに固定し、他の一つの出力軸と接続してもよく、その選択は使用者及び使用状況に応じて適宜設定されればよい。
【００６０】
また、本実施形態において、入力軸及び出力軸は、遊星歯車機構１０と切替機構２０と摩擦クラッチ３０と同一の軸上に配置されている構成を例示した。図１中、遊星歯車機構１０の左側へ出力軸が伸びており、摩擦クラッチ３０の右側へ入力軸が伸びて配置されている。しかしながら、入力軸及び出力軸の配置は、上記同一の軸上に配置されていなくてもよく、例えば、遊星歯車機構１０のリングギヤ１１を介して出力する際には、リングギヤ１１の径方向外側に出力軸を配置してもよい。また、本実施形態において、動力伝達装置１は、車両の前後進切替機構に適用する例を記載したがこれに限定されず、例えば、船舶のスクリュー等の前後進切替機構や、工作機械や搬送機械等において回転方向を切り替えるための装置に用いてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  動力伝達装置、１０  遊星歯車機構、１１  リングギヤ、１２  サンギヤ、１３  キャリア、２０  切替機構、２１  切替部材、２２  カム機構、３０  摩擦クラッチ、３１  クラッチプレート、３２  クラッチハブ、３３  クラッチディスク、３４  クラッチアウタ
【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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【図８】
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【図９】
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