JP2011042279A - Shift switching device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shift switching device capable of shortening a time from an output of a switching command requiring switching from one side to the other to the completion of the shift operation, and capable of reducing the size and the cost of an actuator device. <P>SOLUTION: A control means 70 for controlling the drive of a second shift member 10 and a regulation means 30 by a drive source 3 displaces the second shift member 10 to a standby position by the drive of the drive source 3 before a command for moving a first shift member 11 to a movement end position is output to the drive source 3, accumulates a force for moving the first shift member 11 from the standby position to the movement end position in an accumulating spring 18, and releases the regulation of the first shift member 11 by the drive source 3 when the command for moving the first shift member 11 to the movement end position is output to the drive source 3 and allows the actuation of the accumulating spring 18. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、シフト切替装置に係わり、特に、4輪駆動車における2輪駆動と4輪駆動との切替えや副変速機から駆動軸に至る動力伝達経路のギア比の高速と低速との切替えなどに好適なシフト切替装置に関するものである。   The present invention relates to a shift switching device, and in particular, switching between two-wheel drive and four-wheel drive in a four-wheel drive vehicle, switching between a high speed and a low speed of a gear ratio of a power transmission path from a sub-transmission to a drive shaft, etc. The present invention relates to a suitable shift switching device.

従来、例えばパートタイム方式の4輪駆動車においては、2輪高速駆動(以下、「2WDH」という。)、4輪高速駆動(以下、「4WDH」という。)、及び4輪低速駆動(以下、「4WDL」という。)の切替えを1つのアクチュエータ装置により行うように構成されたシフト変速装置がある(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, for example, in a part-time four-wheel drive vehicle, two-wheel high-speed drive (hereinafter referred to as “2WDH”), four-wheel high-speed drive (hereinafter referred to as “4WDH”), and four-wheel low-speed drive (hereinafter referred to as “four-wheel drive”). There is a shift transmission configured to perform switching of “4WDL” by a single actuator device (see, for example, Patent Document 1).

上記特許文献1に記載された従来のシフト変速装置は、トランスファ装置とアクチュエータ装置とを備えている。このトランスファ装置は、第1リングギアと2WD・4WD切替え用クラッチギアを噛合させるとともに、第2リングギアと高速用ギア又は低速用ギアを噛合させるドラムカムを備えている。第1及び第2リングギアのそれぞれには、第1及び第2シフトフォークが連結されている。一方、アクチュエータ装置にはモータの回転出力を出力軸に伝達するギア手段による減速機構が内蔵されており、その出力軸にドラムカムが連結されている。   The conventional shift transmission apparatus described in Patent Document 1 includes a transfer device and an actuator device. This transfer device includes a drum cam that meshes the first ring gear with the 2WD / 4WD switching clutch gear and meshes the second ring gear with the high-speed gear or the low-speed gear. First and second shift forks are connected to the first and second ring gears, respectively. On the other hand, the actuator device incorporates a speed reduction mechanism by gear means for transmitting the rotation output of the motor to the output shaft, and a drum cam is connected to the output shaft.

ドラムカムの外周面には2WD・4WD用切替え溝と4WDH・4WDL用切替え溝とが形成されている。2WD・4WD用切替え溝には第1シフトフォークが係止されており、回転するドラムカムにより2WD・4WD切替え用クラッチギアに噛合する第1リングギアが、軸方向に沿って直線的に移動するように駆動される。一方の4WDH・4WDL用切替え溝には第2シフトフォークが係止されており、回転するドラムカムにより高速用ギア又は低速用ギアのいずれかに噛合する第2リングギアが、軸方向に沿って直線的に移動するように駆動される。   A switching groove for 2WD and 4WD and a switching groove for 4WDH and 4WDL are formed on the outer peripheral surface of the drum cam. The first shift fork is locked in the 2WD / 4WD switching groove, and the first ring gear meshed with the 2WD / 4WD switching clutch gear by the rotating drum cam moves linearly along the axial direction. Driven by. A second shift fork is locked in one 4WDH / 4WDL switching groove, and a second ring gear meshing with either the high speed gear or the low speed gear by the rotating drum cam is linear along the axial direction. Driven to move.

特開2002−295674号公報JP 2002-295664 A

ところで、モータに減速機構あるいは増幅機構を連結することで、モータで発生したトルクを増幅し、2WDHから4WDHへ、あるいは4WDHから4WDLへの切替え(シフト)荷重を大きくすることが可能になる。しかしながら、切替え荷重を大きくするために、例えば減速機構の減速比を大きくすると、切替え速度が遅くなり、切替え指令がアクチュエータ装置に出力されてからシフト操作が完了するまでの切替え時間が長くなる。その結果、シフト操作に必要な切替え荷重と切替え時間の関係でアクチュエータ装置のサイズが決まってしまうこととなり、設計の自由度が小さくなるという問題が発生する。   By connecting a speed reduction mechanism or an amplification mechanism to the motor, it is possible to amplify the torque generated by the motor and increase the switching load from 2WDH to 4WDH or from 4WDH to 4WDL. However, for example, if the reduction ratio of the speed reduction mechanism is increased in order to increase the switching load, the switching speed is reduced, and the switching time from when the switching command is output to the actuator device until the shift operation is completed is increased. As a result, the size of the actuator device is determined depending on the relationship between the switching load necessary for the shift operation and the switching time, resulting in a problem that the degree of freedom in design is reduced.

上記特許文献1に記載された従来のシフト変速装置においては、1つのアクチュエータ装置を使用しているが、シフト操作に必要な切替え荷重と切替え時間をアクチュエータ装置の出力トルクにより決定しているので、切替え荷重を増大させるとともに、切替え時間を速くさせようとすれば、アクチュエータ装置が大型化してアクチュエータ装置の小型化が困難となり、しかも、アクチュエータ装置の価格も高価になるという問題点があった。   In the conventional shift transmission device described in Patent Document 1, one actuator device is used, but the switching load and the switching time necessary for the shift operation are determined by the output torque of the actuator device. If the switching load is increased and the switching time is increased, the size of the actuator device becomes large, making it difficult to reduce the size of the actuator device, and the actuator device is also expensive.

本発明は、上記従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、一方から他方への切替えを要求する切替え指令が出力されてからシフト操作が完了するまでの時間を短縮することを可能とし、アクチュエータ装置の小型化や低コスト化を図ることができるシフト切替装置を提供する。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and its specific purpose is to set the time from when a switching command for requesting switching from one to the other is output until the shift operation is completed. Provided is a shift switching device that can be shortened and can reduce the size and cost of an actuator device.

本発明の課題は、本願請求項[1]〜[6]に記載された各発明により達成することができる。
[1]本発明は、第1及び第2の位置の間で移動する第1のシフト部材と、
前記第1のシフト部材が前記第1の位置にあるとき、前記第2の位置に対応した待機位置にあり、前記第1のシフト部材が前記第2の位置にあるとき、前記第1の位置に対応した待機位置にある第2のシフト部材と、前記第2のシフト部材が前記第1又は第2の待機位置にあるとき、前記第1のシフト部材を前記第1及び第2の位置の間で移動させる移動力を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段が前記移動力を蓄積しているとき、前記移動力に基づく前記第1のシフト部材の移動の規制及びこの規制を解除する規制手段と、前記第1のシフト部材及び前記第2のシフト部材を移動させる駆動源と、前記駆動源を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第1のシフト部材を前記第1の位置から前記第2の位置へ、あるいは前記第2の位置から前記第1の位置へ移動させる移動指令を入力したとき、前記駆動源の駆動によって前記規制手段による前記規制を解除して前記蓄積手段の前記移動力によって前記第1のシフト部材を前記第2の位置あるいは前記第1の位置へ移動させることを特徴とするシフト切替装置にある。
[2]上記[1]記載の発明にあって、前記蓄積手段は、前記第1のシフト部材及び前記第2のシフト部材の間に設けられた蓄力バネであり、前記規制手段は、前記駆動源の回転運動を直線運動に変換するドラムカムを有し、前記ドラムカムには、第1カム溝と第2カム溝とが軸線方向に独立して形成され、前記第1カム溝には、前記第1のシフト部材の移動を禁止する第1禁止領域、及び前記第1のシフト部材の移動を許容する第1許容領域が形成され、前記第2カム溝には、前記第1禁止領域に対応して前記第2のシフト部材の移動を許容する第2許容領域、及び前記第1許容領域に対応して前記第2のシフト部材の移動を禁止する第2禁止領域が形成され、前記第1のシフト部材を前記第1禁止領域に係合させるとともに、前記第2のシフト部材を前記第2許容領域に係合させ、前記駆動源の駆動により前記第2のシフト部材を前記待機位置に移動させることで前記蓄力バネを圧縮させて前記移動力を蓄積し、前記駆動源の駆動により前記第1のシフト部材を前記第1禁止領域から前記第1許容領域に係合させるとともに、前記第2のシフト部材を前記第2許容領域から前記第2禁止領域に係合させ、前記圧縮した蓄力バネの付勢力により前記第1のシフト部材を前記第2の位置あるいは前記第1の位置へ移動させることを特徴としている。
[3]上記[2]記載の発明にあって、前記第1カム溝は、軸線方向に並べた一対の前記第1禁止領域の間に、周方向に並べた一対の前記第1許容領域の端部を連接した環状の凹溝であり、前記第2カム溝は、周方向に延びる一対の前記第2禁止領域の間に、周方向に傾斜して延びる前記第2許容領域の端部を連接した蛇行状の凹溝であることを特徴としている。
[4]上記[1]又は[2]記載の発明にあって、前記第1のシフト部材は、2輪駆動と4輪駆動とに切替えるためのシフトフォークであり、前記第2のシフト部材は、前記シフトフォークを移動させるためのシフトロッドであることを特徴としている。
[5]上記[1]又は[2]記載の発明にあって、前記第1のシフト部材は、少なくとも高速段と低速段とに切替えるためのシフトフォークであり、前記第2のシフト部材は、前記シフトフォークを移動させるためのシフトロッドであることを特徴としている。
[6]上記[1]又は[2]記載の発明にあって、前記駆動源は、正逆回転可能なモータを有してなることを特徴としている。
The object of the present invention can be achieved by each invention described in claims [1] to [6] of the present application.
[1] The present invention includes a first shift member that moves between first and second positions;
When the first shift member is in the first position, it is in a standby position corresponding to the second position, and when the first shift member is in the second position, the first position And when the second shift member is in the first or second standby position, the first shift member is moved to the first and second positions. A storage means for storing the moving force to be moved between, and a control means for restricting the movement of the first shift member based on the moving force and for releasing the restriction when the storage means stores the moving force. And a drive source for moving the first shift member and the second shift member, and a control means for controlling the drive source, wherein the control means moves the first shift member to the first shift member. From position to the second position or from the second position When the movement command to move the device to the first position is input, the restriction by the restriction means is released by driving the drive source, and the first shift member is moved to the first position by the moving force of the accumulation means. The shift switching device is characterized by being moved to the second position or the first position.
[2] In the invention described in [1] above, the accumulating means is an accumulator spring provided between the first shift member and the second shift member, and the restricting means A drum cam for converting the rotational motion of the drive source into a linear motion, wherein the drum cam is formed with a first cam groove and a second cam groove independently in an axial direction; A first prohibited area for prohibiting movement of the first shift member and a first allowed area for allowing movement of the first shift member are formed, and the second cam groove corresponds to the first prohibited area. A second permissible region for allowing the movement of the second shift member, and a second forbidden region for prohibiting the movement of the second shift member corresponding to the first permissible region. The shift member is engaged with the first prohibited region, and the second And the second shift member is moved to the standby position by driving the drive source to compress the accumulator spring to accumulate the moving force, The drive source is driven to engage the first shift member from the first forbidden area to the first permissible area and to engage the second shift member from the second permissible area to the second forbidden area. The first shift member is moved to the second position or the first position by the urging force of the compressed accumulating spring.
[3] In the invention described in [2] above, the first cam groove is formed between a pair of the first forbidden areas arranged in the circumferential direction between the pair of the first forbidden areas arranged in the axial direction. The second cam groove includes an end of the second permissible region extending in a circumferential direction between a pair of the second forbidden regions extending in the circumferential direction. It is characterized by a meandering concave groove connected.
[4] In the invention described in [1] or [2] above, the first shift member is a shift fork for switching between two-wheel drive and four-wheel drive, and the second shift member is The shift rod is a shift rod for moving the shift fork.
[5] In the invention described in [1] or [2] above, the first shift member is a shift fork for switching between at least a high speed stage and a low speed stage, and the second shift member is It is a shift rod for moving the shift fork.
[6] In the invention described in [1] or [2], the drive source includes a motor that can rotate forward and backward.

本発明によれば、駆動源の出力トルクに左右されることなく、一方から他方への移動終了位置にシフト手段を移動させる指令が駆動源に出力されてからシフト操作が完了するまでの時間を短縮することができるようになり、しかも、駆動源の小型化や低コスト化を実現することができる。   According to the present invention, the time from when the command to move the shift means to the movement end position from one to the other is output to the drive source without depending on the output torque of the drive source until the shift operation is completed. In addition, the drive source can be reduced in size and cost.

本発明に係る典型的な第1の実施の形態であるシフト切替装置の一構成例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the example of 1 structure of the shift switching apparatus which is typical 1st Embodiment based on this invention. 図1におけるドラムカムを模式的に示す展開図である。FIG. 2 is a development view schematically showing a drum cam in FIG. 1. 2輪駆動と4輪駆動に切替える内容の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the content switched to 2 wheel drive and 4 wheel drive. 第2の実施の形態に係るシフト切替装置の一構成例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the example of 1 structure of the shift switching apparatus which concerns on 2nd Embodiment. (a)は図4におけるドラムカムを模式的に示す展開図であり、(b)は(a)のドラムカムの変形例を模式的に示す展開図である。(A) is a development view schematically showing the drum cam in FIG. 4, and (b) is a development view schematically showing a modification of the drum cam in (a). (a)〜(c)は、第3の実施の形態に係るシフト切替装置の一構成例を模式的に示す説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which shows typically the example of 1 structure of the shift switching apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係るシフト切替装置の一構成例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly the example of 1 structure of the shift switching apparatus which concerns on 4th Embodiment. (a)及び(b)は、図7に示すシフト切替装置の動作を説明するための説明図である。(A) And (b) is explanatory drawing for demonstrating operation | movement of the shift switching apparatus shown in FIG.

[第1の実施の形態]
(シフト切替装置の構成)
図1において、全体として示す符号1は、この第1の実施の形態におけるシフト切替装置である。図示例によるシフト切替装置1は、例えばFR(フロントエンジン、リヤドライブ)方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車における二輪駆動・四輪駆動(2WD・4WD)への切替えに適用されるものであり、トランスファ装置2とアクチュエータ装置3とを備えている。
[First Embodiment]
(Configuration of shift switching device)
In FIG. 1, reference numeral 1 shown as a whole is the shift switching device in the first embodiment. The shift switching device 1 according to the illustrated example is applied to, for example, switching to two-wheel drive / four-wheel drive (2WD / 4WD) in a part-time four-wheel drive vehicle based on the FR (front engine, rear drive) system. The transfer device 2 and the actuator device 3 are provided.

(トランスファ装置の構成)
このトランスファ装置2は、図1に示すように、フロントケース4及びリアケース5からなるケース内に、図示しない入力軸に入力するエンジンの駆動力を伝達する主軸6を備えている。トランスファ装置2は更に、主軸6の外周にスプライン嵌合された4WD用ギア(クラッチギア)7と、主軸6の外周に相対回転可能に形成された2WD用ギア(スプロケットの歯)8と、2WD選択時に2WD用ギア8に噛合し、4WD選択時に4WD用、及び2WD用の両ギア7,8に噛合するスリーブクラッチ9と、円筒状のドラムカム30とを備えている。このドラムカム30の外周面に独立して形成された第1及び第2カム溝31,32のそれぞれには、シフトロッド10及びシフトフォーク11からなる2つのシフト手段が係合されている。
(Configuration of transfer device)
As shown in FIG. 1, the transfer device 2 includes a main shaft 6 that transmits engine driving force input to an input shaft (not shown) in a case including a front case 4 and a rear case 5. The transfer device 2 further includes a 4WD gear (clutch gear) 7 spline-fitted on the outer periphery of the main shaft 6, a 2WD gear (sprocket teeth) 8 formed on the outer periphery of the main shaft 6 so as to be relatively rotatable, and 2WD. A sleeve clutch 9 that meshes with the 2WD gear 8 when selected, and meshes with both the 4WD and 2WD gears 7 and 8 when 4WD is selected, and a cylindrical drum cam 30 are provided. Two shift means including the shift rod 10 and the shift fork 11 are engaged with each of the first and second cam grooves 31 and 32 formed independently on the outer peripheral surface of the drum cam 30.

このシフトロッド10は、図1に示すように、シフトフォーク11を4WD位置及び2WD位置に切替えるものであり、フロントケース4とリアケース5との間に往復動可能に支持されている。そのシフトロッド10には円筒状のシフトブラケット12がスプリングピン13により固定されている。そのシフトブラケット12の外周には、シフトフォーク11の軸部に形成された円筒状のボス部11aが軸方向に往復動可能に外嵌支持されている。このボス部11aのフロントケース4側の開口端部には上下一対の切欠スリット11b,11bが軸方向に穿設されている。この切欠スリット11b,11b内にはスプリングピン13の先端が突出して配されており、シフトロッド10に対するシフトフォーク11の軸回り方向の動きを規制している。   As shown in FIG. 1, the shift rod 10 switches the shift fork 11 between a 4WD position and a 2WD position, and is supported between the front case 4 and the rear case 5 so as to be able to reciprocate. A cylindrical shift bracket 12 is fixed to the shift rod 10 by a spring pin 13. On the outer periphery of the shift bracket 12, a cylindrical boss portion 11a formed on the shaft portion of the shift fork 11 is externally supported so as to reciprocate in the axial direction. A pair of upper and lower cutout slits 11b and 11b are formed in the axial direction at the opening end of the boss portion 11a on the front case 4 side. In the cutout slits 11 b and 11 b, the tip of the spring pin 13 protrudes and restricts the movement of the shift fork 11 about the axis relative to the shift rod 10.

一方のシフトフォーク11は、図1に示すように、4WD用ギア7、及び2WD用ギア8のギア切替えを行うものであり、スリーブクラッチ9に係合している。シフトフォーク11のボス部11aにおける円筒部は、フロントケース4側の小径円筒部11cとリアケース5側の大径円筒部11dとからなる。この大径円筒部11dの軸線方向両側には円環状をなす一対のカラー部材14,15が内嵌されている。   As shown in FIG. 1, one shift fork 11 performs gear switching between the 4WD gear 7 and the 2WD gear 8 and is engaged with the sleeve clutch 9. The cylindrical portion of the boss portion 11a of the shift fork 11 includes a small diameter cylindrical portion 11c on the front case 4 side and a large diameter cylindrical portion 11d on the rear case 5 side. A pair of collar members 14 and 15 having an annular shape are fitted on both sides in the axial direction of the large-diameter cylindrical portion 11d.

フロントケース4側のカラー部材15は、図1に示すように、小径円筒部11cと大径円筒部11dとの間に形成された円環状の支持面に係止されており、フロントケース4側への軸方向の動きを規制している。一方のリアケース5側のカラー部材14は、大径円筒部11dに嵌着したスナップリング16に係止されるとともに、シフトロッド10の外周に嵌着したスナップリング17に係止されており、リアケース5側への軸方向の動きを規制している。   As shown in FIG. 1, the collar member 15 on the front case 4 side is locked to an annular support surface formed between the small diameter cylindrical portion 11c and the large diameter cylindrical portion 11d. The movement of the axis direction to is regulated. One rear case 5 side collar member 14 is locked to a snap ring 16 fitted to the large-diameter cylindrical portion 11d and to a snap ring 17 fitted to the outer periphery of the shift rod 10, The movement in the axial direction toward the rear case 5 is restricted.

シフトロッド10、シフトフォーク11、及びカラー部材14,15の間に形成された環状空間には、図1に示すように、スプリング18が介装されている。かかる構造により、シフトロッド10及びシフトフォーク11の相対移動方向が正逆どちらであっても圧縮するスプリング18の弾力を一時的に蓄え、その蓄えた応力をスリーブクラッチ9に伝えるバネによる蓄力機構が構成される。なお、スプリング18に代えて、例えば皿バネや板バネなどのバネ機構、あるいはシリンダなどの流体圧機構を用いることができる。   A spring 18 is interposed in the annular space formed between the shift rod 10, the shift fork 11, and the collar members 14 and 15, as shown in FIG. With such a structure, a force accumulation mechanism by a spring that temporarily stores the elasticity of the spring 18 that compresses regardless of whether the relative movement direction of the shift rod 10 and the shift fork 11 is normal or reverse, and transmits the stored stress to the sleeve clutch 9 Is configured. Instead of the spring 18, for example, a spring mechanism such as a disc spring or a leaf spring, or a fluid pressure mechanism such as a cylinder can be used.

アクチュエータ装置3の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構としては、図1に示すように、ドラムカム30が使用される。このドラムカム30の第1カム溝31には、2WDと4WDとの切替え用としてシフトフォーク11のボス部11aに突設されたフォーク駆動ピン11eが係合されており、シフトフォーク11によりスリーブクラッチ9が軸方向に直線移動するようになっている。   As a motion conversion mechanism that converts the rotational motion of the actuator device 3 into a linear motion, a drum cam 30 is used as shown in FIG. The first cam groove 31 of the drum cam 30 is engaged with a fork drive pin 11e protruding from the boss portion 11a of the shift fork 11 for switching between 2WD and 4WD. Is linearly moved in the axial direction.

一方の第2カム溝32には、図1に示すように、4WD位置と2WD位置とへの切替え用としてシフトロッド10のシフトブラケット12が係合されている。図示例では、シフトブラケット12には、軸線方向からドラムカム方向へ向けて延びる腕部12aが突設されている。その腕部12aの先端には、シフトブラケット端面に対して所望の距離だけオフセットして配されたロッド駆動ピン12bが第2カム溝32に係合されており、シフトロッド10が軸方向に直線移動するようになっている。   As shown in FIG. 1, the shift bracket 12 of the shift rod 10 is engaged with the second cam groove 32 for switching between the 4WD position and the 2WD position. In the illustrated example, the shift bracket 12 is provided with an arm 12a projecting from the axial direction toward the drum cam. A rod drive pin 12b, which is arranged offset by a desired distance with respect to the end face of the shift bracket, is engaged with the second cam groove 32 at the tip of the arm portion 12a, and the shift rod 10 is linear in the axial direction. It is supposed to move.

(アクチュエータ装置の構成)
アクチュエータ装置3は、図1に示すように、出力軸21に駆動ロッド22を介して連結されたドラムカム30を回転駆動させることで、シフトロッド10を軸方向に直線的に移動させるものであり、ハウジングに内蔵されたモータ20と、そのモータ20の回転出力を減速して出力軸21に伝達するための図示しないギア手段による減速機構とを備えている。アクチュエータ装置3では、制御部70が駆動ロッド22を正逆方向に回転駆動するように信号を受けて、モータ20により駆動ロッド22を正逆回転させるようになっている。
(Configuration of actuator device)
As shown in FIG. 1, the actuator device 3 rotates the drum cam 30 connected to the output shaft 21 via the drive rod 22 to move the shift rod 10 linearly in the axial direction. A motor 20 built in the housing is provided, and a reduction mechanism using gear means (not shown) for reducing the rotational output of the motor 20 and transmitting it to the output shaft 21. In the actuator device 3, the control unit 70 receives a signal to rotate the drive rod 22 in the forward / reverse direction, and the motor 20 rotates the drive rod 22 in the forward / reverse direction.

このアクチュエータ装置3は、モータ20の回転出力が減速されるとともに、その回転出力を出力軸21側に伝達するものであれば、特に限定されるものではない。駆動源の他の一例としては、例えば電磁SOLやメカニカルレバーなどを適用することができる。なお、上記のように構成されたシフト切替装置1の構成部分は、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、図示例に限定されるものではないことは勿論である。   The actuator device 3 is not particularly limited as long as the rotation output of the motor 20 is decelerated and the rotation output is transmitted to the output shaft 21 side. As another example of the drive source, for example, an electromagnetic SOL or a mechanical lever can be applied. Note that the components of the shift switching device 1 configured as described above are not different from the conventional ones in the basic configuration. Therefore, it is needless to say that the present invention is not limited to the illustrated example.

(ドラムカムの構成)
図2を参照すると、この第1の実施の形態の特徴部を有するドラムカム30の第1カム溝31は、2WDシフト完了位置(移動終了位置)Aを有する2WD停止領域Aと、4WDシフト完了位置(移動終了位置)Cを有する4WD停止領域Cとが2段階に形成され、2WD停止領域Aと4WD停止領域Cとの間に、2WD・4WD切替え領域Bと、4WD・2WD切替え領域Dとのそれぞれの端部を連接する環状の凹溝に形成されている。2WD・4WD切替え領域Bと4WD・2WD切替え領域Dとでシフトフォーク11の軸方向移動を許可する移動許可領域とされている。それ以外の2WD停止領域Aと4WD停止領域Cとはシフトフォーク11の軸方向移動を規制する移動禁止領域とされている。
(Drum cam configuration)
Referring to FIG. 2, the first cam groove 31 of the drum cam 30 having the features of the first embodiment includes a 2WD stop region A 1 B 1 having a 2WD shift completion position (movement end position) A 1 , and A 4WD stop area C 1 D 1 having a 4WD shift completion position (movement end position) C 1 is formed in two stages, and between the 2WD stop area A 1 B 1 and the 4WD stop area C 1 D 1 , 2WD · Each of the 4WD switching region B 1 C 1 and the 4WD / 2WD switching region D 1 A 1 is formed in an annular concave groove connecting the end portions. The 2WD / 4WD switching area B 1 C 1 and the 4WD / 2WD switching area D 1 A 1 are movement permission areas in which the shift fork 11 is allowed to move in the axial direction. The other 2WD stop areas A 1 B 1 and 4WD stop area C 1 D 1 are movement prohibited areas that restrict the movement of the shift fork 11 in the axial direction.

この第1カム溝31は、図2に示すように、ドラムカム30の正回転では2WD停止領域Aと2WD・4WD切替え領域Bとを第1移動規制手段である往路とし、ドラムカム30の逆回転では4WD停止領域Cと4WD・2WD切替え領域Dとを第2移動規制手段である復路としており、フォーク駆動ピン11eを進退動させる構成とされている。 As shown in FIG. 2, the first cam groove 31 uses the 2WD stop area A 1 B 1 and the 2WD / 4WD switching area B 1 C 1 as the forward path as the first movement restricting means when the drum cam 30 rotates forward. In the reverse rotation of the drum cam 30, the 4WD stop area C 1 D 1 and the 4WD / 2WD switching area D 1 A 1 are used as the return path as the second movement restricting means, and the fork drive pin 11e is moved forward and backward.

2WD停止領域Aは、図2に示すように、2WDシフト完了位置Aから2WD・4WD切替え領域Bの始端(4WD待機位置)Bへ円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。2WD・4WD切替え領域Bは、4WD待機位置Bから4WDシフト完了位置Cへ円周方向に沿って傾斜して延びるように設定されている。 As shown in FIG. 2, the 2WD stop area A 1 B 1 is linearly formed along the circumferential direction from the 2WD shift completion position A 1 to the start end (4WD standby position) B 1 of the 2WD / 4WD switching area B 1 C 1. It is set to extend. The 2WD / 4WD switching region B 1 C 1 is set to extend incline along the circumferential direction from the 4WD standby position B 1 to the 4WD shift completion position C 1 .

4WD停止領域Cは、図2に示すように、4WDシフト完了位置Cから4WD・2WD切替え領域Dの始端(2WD待機位置)Dへ向けて2WD停止領域Aと平行に直線状に延びるように設定されている。4WD・2WD切替え領域Dは、2WD待機位置Dから2WDシフト完了位置Aまで2WD・4WD切替え領域Bと同一の傾斜角(カム斜面)をもって延びるように設定されている。 As shown in FIG. 2, the 4WD stop area C 1 D 1 is a 2WD stop area A 1 B from the 4WD shift completion position C 1 toward the start end (2WD standby position) D 1 of the 4WD / 2WD switching area D 1 A 1. 1 is set so as to extend in a straight line parallel to 1 . 4WD · 2WD switching region D 1 A 1 is set so as to extend with a 2WD standby position D 1 2WD shift completion position A 1 to 2WD · 4WD switching region B 1 C 1 and the same inclination angle (inclined cam face) .

この第1カム溝31では、図2に示すように、2WDシフト完了位置Aと4WDシフト完了位置Cの間の幅はシフトフォーク11のシフトストローク分となる。シフトフォーク11を移動させるのには、2WD待機位置Dから2WDシフト完了位置Aへ、あるいは4WD待機位置Bから4WDシフト完了位置Cへドラムカム30を回転させるだけでよく、ドラムカム30の回転角度は僅かで足りる。 In the first cam groove 31, as shown in FIG. 2, the width between the 2WD shift completion position A 1 and the 4WD shift completion position C 1 is the shift stroke of the shift fork 11. To move the shift fork 11, the 2WD standby position D 1 to the 2WD shift completion position A 1, or well from 4WD standby position B 1 simply by rotating the drum cam 30 to 4WD shift completion position C 1, the drum cam 30 A small rotation angle is sufficient.

一方、ドラムカム30の第2カム溝32は、図2に示すように、2WD駆動停止位置Aと4WD駆動停止位置Cとが2段階に形成されており、2WD駆動停止領域A(D)と4WD駆動停止領域B(C)とを有し、2WD駆動停止領域A(D)と4WD駆動停止領域B(C)との間を切替え駆動領域D(B)として蛇行状の凹溝に形成されている。2WD駆動停止領域Aは、第1カム溝31の4WD・2WD切替え領域Dと対応して円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。4WD駆動停止領域Bは、第1カム溝31の2WD・4WD切替え領域Bと対応して円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。この第2カム溝32は、ドラムカム30の正逆回転では往復路としており、ロッド駆動ピン12bを進退動させる構成とされている。 On the other hand, as shown in FIG. 2, the second cam groove 32 of the drum cam 30 has a 2WD drive stop position A 2 and a 4WD drive stop position C 2 formed in two stages, and a 2WD drive stop area A 2 D 2. (D 2 A 2 ) and 4WD drive stop region B 2 C 2 (C 2 B 2 ), and 2WD drive stop region A 2 D 2 (D 2 A 2 ) and 4WD drive stop region B 2 C 2 ( C 2 B 2 ) is formed in a meandering concave groove as a switching drive region D 2 B 2 (B 2 D 2 ). The 2WD drive stop area A 2 D 2 is set to extend linearly along the circumferential direction corresponding to the 4WD / 2WD switching area D 1 A 2 of the first cam groove 31. The 4WD drive stop region B 2 C 2 is set so as to extend linearly along the circumferential direction corresponding to the 2WD • 4WD switching region B 1 C 1 of the first cam groove 31. The second cam groove 32 is a reciprocating path when the drum cam 30 rotates forward and backward, and is configured to advance and retract the rod drive pin 12b.

この第2カム溝32は、図2に示すように、2WD駆動停止領域A(D)と4WD駆動停止領域B(C)との間の切替え駆動領域D(B)の範囲で、シフトストローク分変位するカム斜面を設けている。このカム斜面をロッド駆動ピン12bが移動するとき、フォーク駆動ピン11eは第1カム溝31の2WD停止領域Aと4WD停止領域C上にあって軸方向に移動できないため、カラー部材14,15のいずれか一方がスプリング18を圧縮する。この第1カム溝31の2WD待機位置Dと4WD待機位置Bとでフォーク駆動ピン11eの移動を禁止させることにより、次のシフトのためのエネルギーをスプリング18に蓄えた状態(事前巻き状態)にする。 As shown in FIG. 2, the second cam groove 32 is driven to switch between the 2WD drive stop area A 2 D 2 (D 2 A 2 ) and the 4WD drive stop area B 2 C 2 (C 2 B 2 ). In the range of region D 2 B 2 (B 2 D 2 ), a cam slope that is displaced by the shift stroke is provided. When the rod drive pin 12b moves on this cam slope, the fork drive pin 11e is on the 2WD stop region A 1 B 1 and the 4WD stop region C 1 D 1 of the first cam groove 31 and cannot move in the axial direction. One of the collar members 14 and 15 compresses the spring 18. By prohibiting the movement of the fork drive pin 11e in the 2WD standby position D 1 and 4WD standby position B 1 of the first cam groove 31, the state (pre-winding state of the energy accumulated in the spring 18 for the next shift ).

(シフト切替装置の動作)
図示例によるシフト切替装置1のもう一つの特徴部を有する構成は、モータ20からスリーブクラッチ9までの駆動伝達経路上に、スリーブクラッチ9を移動終了位置に移動させる指令が出力される前にシフトフォーク11を待機位置に変位させ、シフトフォーク11を待機位置から移動終了位置に移動させる必要な力をスプリング18に蓄えておく蓄力機構と、その蓄力機構の動作を規制する上記ドラムカム30によるシフト規制機構とを設けたことにある。この蓄力機構及びシフト規制機構は、エンジンの停止時、エンジンの再始動時、車両の2WD走行時、車両の4WD走行時、あるいは車両の一時停止時などにかかわらず、蓄力状態(事前巻き状態)を常に維持している。
(Operation of shift switching device)
The configuration having another characteristic part of the shift switching device 1 according to the illustrated example is that the shift is performed on the drive transmission path from the motor 20 to the sleeve clutch 9 before the command to move the sleeve clutch 9 to the movement end position is output. A force accumulation mechanism that stores in the spring 18 a necessary force to move the fork 11 to the standby position and move the shift fork 11 from the standby position to the movement end position, and the drum cam 30 that regulates the operation of the force accumulation mechanism. And a shift restricting mechanism. The power accumulation mechanism and the shift restriction mechanism are capable of accumulating (pre-winding) regardless of whether the engine is stopped, the engine is restarted, the vehicle is running 2WD, the vehicle is running 4WD, or the vehicle is temporarily stopped. State) is always maintained.

図示例にあっては、切替え指令信号がアクチュエータ装置3に出力され、ドラムカム30の第1カム溝31における2WDシフト完了位置A又は4WDシフト完了位置Cのいずれか一方の移動終了位置にシフトフォーク11を移動させる前に、モータ20の回転駆動により、シフトロッド10のロッド駆動ピン12bを第2カム溝32の切替え駆動領域D(B)上で移動させることで、第1カム溝31の2WD待機位置D又は4WD待機位置Bにシフトフォーク11のフォーク駆動ピン11eを変位させる。これにより、シフトフォーク11が4WD待機位置Bから4WDシフト完了位置C、又は2WD待機位置Dから2WDシフト完了位置Aに移動させるのに必要な力を蓄力機構に蓄えておく。 In the illustrated example, a switching command signal is output to the actuator device 3 and is shifted to the movement end position of either the 2WD shift completion position A 1 or the 4WD shift completion position C 1 in the first cam groove 31 of the drum cam 30. Before moving the fork 11, by moving the rod drive pin 12b of the shift rod 10 on the switching drive region D 2 B 2 (B 2 D 2 ) of the second cam groove 32 by rotational driving of the motor 20, displacing the fork drive pin 11e of 2WD standby position D 1 or 4WD standby position B 1 on the shift fork 11 of the first cam groove 31. Thus, the shift fork 11 is set aside the force required to move from the 4WD standby position B 1 4WD shift completion position C 1, or from 2WD standby position D 1 to 2WD shift completion position A 1 to the accumulating mechanism.

2WDシフト完了位置A又は4WDシフト完了位置Cのいずれか一方の移動終了位置にシフトフォーク11を移動させるときには、モータ20の回転駆動により第1カム溝31の2WD待機位置Dから2WDシフト完了位置Aへ、あるいは4WD待機位置Bから4WDシフト完了位置Cへシフトフォーク11のフォーク駆動ピン11eを動かし、軸方向規制を解除する。これにより、蓄力機構に蓄えられた切替え力でスリーブクラッチ9が切替わることとなる。 When the shift fork 11 is moved to either the 2WD shift completion position A 1 or the 4WD shift completion position C 1 , the 2WD shift is performed from the 2WD standby position D 1 of the first cam groove 31 by the rotational drive of the motor 20. to completion position a 1, or move the fork drive pin 11e of the shift fork 11 from the 4WD standby position B 1 to 4WD shift completion position C 1, to release the axial regulation. Thus, the sleeve clutch 9 is switched by the switching force stored in the power storage mechanism.

(ドラムカムの動作)
表1は、ドラムカム30のシフト位置と、シフトロッド10及びシフトフォーク11の切替えモードとの関係を示している。ここで、表1に示すシフト位置A〜Dは、図2に示すドラムカム30の第1カム溝31のカム位置A〜D、及び第2カム溝32のカム位置A〜Dとそれぞれ対応している。
(Drum cam operation)
Table 1 shows the relationship between the shift position of the drum cam 30 and the switching mode of the shift rod 10 and the shift fork 11. Here, the shift positions A to D shown in Table 1 are the cam positions A 1 to D 1 of the first cam groove 31 of the drum cam 30 and the cam positions A 2 to D 2 of the second cam groove 32 shown in FIG. Each corresponds.

Figure 2011042279
Figure 2011042279

(2WD−4WDへの切替え待機)
図3を参照すると、図3には2WD及び4WDに切替える手順が例示されている。フォーク駆動ピン11eが4WDシフト完了位置Cに達するまでは、シフトフォーク11のスリーブクラッチ9は4WD用ギア7と噛み合っていない2WD状態にある(図3に示すステップS1、上記表1に示すシフト位置A)。この2WD状態にあるときに、出力軸21及び駆動ロッド22を2WDシフト完了位置Aから4WD待機位置Bへ至る範囲で時計回りに正回転させる(図3のS2)。すると、ロッド駆動ピン12bは、第2カム溝32の2WD駆動停止領域Aから切替え駆動領域Dのカム斜面を介して4WD駆動待機位置Bに移動し、シフトロッド10は、図1の右方向に移動する。一方、フォーク駆動ピン11eは、2WD停止領域A上を変位することから、シフトフォーク11の移動は禁止されている。以上より、シフトロッド10は、第2カム溝32の4WD駆動待機位置Bでスプリング18を圧縮し、圧縮されたスプリング18の復元力(付勢力)により、シフトフォーク11は4WDシフト完了位置C側へ付勢した蓄力状態(事前巻き状態)で4WD待機位置Bに停止している(図3のS3、上記表1のシフト位置B)。
(Wait for switching to 2WD-4WD)
Referring to FIG. 3, FIG. 3 illustrates a procedure for switching to 2WD and 4WD. Until the fork drive pin 11e reaches 4WD shift completion position C 1, the sleeve clutch 9 of the shift fork 11 is in the 2WD state not engaged with the 4WD gear 7 (step S1 shown in FIG. 3, the shift shown in Table 1 Position A). When this is in the 2WD state, is forward rotated clockwise the output shaft 21 and the drive rod 22 within a range extending from 2WD shift completion position A 1 to the 4WD standby position B 1 (S2 in Fig. 3). Then, the rod drive pin 12b is switched from 2WD drive stop region A 2 D 2 of the second cam groove 32 via the inclined cam face of the driving region D 2 B 2 to move to the 4WD driving standby position B 2, the shift rod 10 is Move to the right in FIG. On the other hand, since the fork drive pin 11e is displaced on the 2WD stop region A 1 B 1 , the shift fork 11 is prohibited from moving. From the above, the shift rod 10, the spring 18 is compressed by the 4WD driving standby position B 2 of the second cam groove 32, by the restoring force of the compressed spring 18 (biasing force), the shift fork 11 4WD shift completion position C accumulated force while urged 1 side is stopped at the 4WD standby position B 1 in (pre winding state) (S3 in FIG. 3, the shift position of the above table 1 B).

(2WD−4WDへのシフト完了)
2WDから4WDに切替える切替え指令がアクチュエータ装置3に出力されると(図3のS4)、出力軸21及び駆動ロッド22を第1カム溝31の4WD待機位置Bから4WDシフト完了位置Cへ至る範囲で時計回りに正回転させ、ドラムカム30を4WD待機位置Bから4WDシフト完了位置Cへ回転させる(図3のS5)。ロッド駆動ピン12bは、第2カム溝32の4WD駆動待機位置Bから4WD駆動停止位置Cに変位する。一方、シフトフォーク11のスリーブクラッチ9が4WD用ギア7と同期すると、スプリング18の復元力により、第1カム溝31の4WD駆動停止領域Bを介してフォーク駆動ピン11eを移動させることになるから、4WD待機位置Bで待機状態にあったシフトフォーク11は瞬時に4WD待機位置Bから4WDシフト完了位置Cに切替わる(図3のS6)。
(Completion of shift to 2WD-4WD)
When switch switched from 2WD to 4WD command is output to the actuator unit 3 (in FIG. 3 S4), the output shaft 21 and the drive rod 22 from the 4WD standby position B 1 of the first cam groove 31 to the 4WD shift completion position C 1 It is forwardly rotated clockwise in the range extending to rotate the drum cam 30 from 4WD standby position B 1 to 4WD shift completion position C 1 (S5 in FIG. 3). Rod drive pin 12b is displaced from the 4WD driving standby position B 2 of the second cam groove 32 in the 4WD drive stop position C 2. On the other hand, when the sleeve clutch 9 of the shift fork 11 is synchronized with the 4WD gear 7, the fork drive pin 11 e is moved via the 4WD drive stop region B 1 C 1 of the first cam groove 31 by the restoring force of the spring 18. since becomes, the shift fork 11 that has been in a standby state at the 4WD standby position B 1 represents Waru switched from 4WD standby position B 1 instantly 4WD shift completion position C 1 (S6 in FIG. 3).

スリーブクラッチ9が4WD用ギア7側に移動すると、スリーブクラッチ9は4WD用ギア7及び2WD用ギア8と同期回転することとなるから、回転している主軸6の動力は2WD用ギア8、スリーブクラッチ9、及び4WD用ギア7を介して4WD用ギア7に噛み合う図示しないチェーン、フロントシャフトに伝達され、2WDから4WDに切替わって回転駆動される(図3のS7、上記表1のシフト位置C)。   When the sleeve clutch 9 moves to the 4WD gear 7 side, the sleeve clutch 9 rotates synchronously with the 4WD gear 7 and the 2WD gear 8, so that the power of the rotating main shaft 6 is the 2WD gear 8 and the sleeve. It is transmitted to the chain and front shaft (not shown) meshed with the 4WD gear 7 via the clutch 9 and the 4WD gear 7, and is switched from 2WD to 4WD for rotation (S7 in FIG. 3, shift position in Table 1 above) C).

(4WD−2WDへの切替え待機)
フォーク駆動ピン11eが第1カム溝31の4WDシフト完了位置Cに切替わったことを回転位置検出手段であるポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸21及び駆動ロッド22を4WDシフト完了位置Cから2WD待機位置Dへ至る範囲で反時計回りに逆回転させる(図3のS8)。すると、ロッド駆動ピン12bは、第2カム溝32の4WD駆動停止領域Cから切替え駆動領域Bのカム斜面を介して2WD駆動待機位置Dに移動し、シフトロッド10は、図1の左方向に移動する。一方、フォーク駆動ピン11eは、第1カム溝31の4WD停止領域C上を変位することから、シフトフォーク11の移動は禁止される。以上より、シフトロッド10は、2WD駆動待機位置Dでスプリング18を圧縮した蓄力状態(事前巻き状態)で待機し、シフトフォーク11は、圧縮されたスプリング18の復元力により2WDシフト完了位置A側へ付勢した待ち状態で2WD待機位置Dに停止する(図3のS9、上記表1のシフト位置D)。
(Standby for switching to 4WD-2WD)
When the fork drive pin 11e is electrically detected by position switch is a rotary position detecting means that turn from 4WD shift completion position C 1 of the first cam groove 31, 4WD shift the output shaft 21 and the drive rod 22 It is reversely rotated counterclockwise in a range extending from the completion position C 1 to 2WD standby position D 1 (S8 in FIG. 3). Then, the rod drive pin 12b moves from the 4WD drive stop area C 2 B 2 of the second cam groove 32 to the 2WD drive standby position D 2 via the cam slope of the switching drive area B 2 D 2 , and the shift rod 10 , Move leftward in FIG. On the other hand, since the fork drive pin 11e is displaced on the 4WD stop region C 1 D 1 of the first cam groove 31, the shift fork 11 is prohibited from moving. From the above, the shift rod 10 stands in accumulated force while compressing the spring 18 (pre-winding state) in 2WD driving standby position D 2, shift fork 11, 2WD shift completion position by the restoring force of the compressed spring 18 in the waiting state of being urged a 1 side stops the 2WD standby position D 1 (S9, the shift position of the above table 1 D in FIG. 3).

(4WD−2WDへのシフト完了)
4WDから2WDに切替える切替え指令がアクチュエータ装置3に出力されると(図3のS10)、出力軸21及び駆動ロッド22を第1カム溝31の2WD待機位置Dから2WDシフト完了位置Aへ至る範囲で逆回転させ、ドラムカム30を第1カム溝31の2WD待機位置Dから2WDシフト完了位置Aへ回転させる(図3のS11)。ロッド駆動ピン12bは、2WD駆動待機位置Dから2WD駆動停止位置Aに変位する。一方、スプリング18の復元力によりシフトフォーク11のスリーブクラッチ9が4WD用ギア7から脱すると、第1カム溝31の2WD待機位置Dから2WDシフト完了位置Aへフォーク駆動ピン11eを移動させることになるから、2WD待機位置Dで停止状態にあったシフトフォーク11は、スプリング18の復元力により瞬時に2WD待機位置Dから2WDシフト完了位置Aに切替わる(図3のS12、上記表1のシフト位置A)。
(Shift to 4WD-2WD completed)
From 4WD when switching command switch to 2WD is output to the actuator unit 3 (in FIG. 3 S10), the output shaft 21 and the drive rod 22 from the 2WD standby position D 1 of the first cam groove 31 to the 2WD shift completion position A 1 It is reversely rotated in a range extending to rotate the drum cam 30 from 2WD standby position D 1 of the first cam groove 31 to the 2WD shift completion position a 1 (S11 in FIG. 3). Rod drive pin 12b is displaced from 2WD driving standby position D 2 in 2WD driving stop position A 2. On the other hand, the sleeve clutch 9 of the shift fork 11 by the restoring force of the spring 18 is removed from the 4WD gear 7, to move the fork drive pin 11e from 2WD standby position D 1 of the first cam groove 31 to the 2WD shift completion position A 1 since thus, the shift fork 11 that has been in a stopped state in 2WD standby position D 1 is switched to 2WD shift completion position a 1 instantly from 2WD standby position D 1 by the restoring force of the spring 18 (S12 in FIG. 3, Shift position A) in Table 1 above.

フォーク駆動ピン11eが第1カム溝31の2WDシフト完了位置Aに切替わったことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸21及び駆動ロッド22が2WDシフト完了位置Aから4WD待機位置Bへ至る範囲で正回転する。すると、ロッド駆動ピン12bは第2カム溝32の2WD駆動停止領域Aから切替え駆動領域Dのカム斜面を通って4WD駆動待機位置Bに移動するので、4WD駆動待機位置Bでスプリング18を圧縮した蓄力状態(事前巻き状態)で待機する。一方、フォーク駆動ピン11eは第1カム溝31の2WD停止領域D上を変位することから、シフトフォーク11及びスリーブクラッチ9の移動は禁止され、圧縮されたスプリング18の復元力により4WDシフト完了位置C側へ付勢した蓄力状態で4WD待機位置Bに停止する(図3のS13,S1〜S3、上記表1のシフト位置B)。以上の操作を繰り返すことにより2WDから4WDへ、あるいは4WDから2WDへのシフト操作が効果的に行われる。 When the fork drive pin 11e is electrically detected by position switch that turn from 2WD shift completion position A 1 of the first cam groove 31, the output shaft 21 and the drive rod 22 4WD from 2WD shift completion position A 1 positive rotation at a range extending to the standby position B 1. Then, the rod drive pin 12b moves from the 2WD drive stop area A 2 D 2 of the second cam groove 32 to the 4WD drive standby position B 2 through the cam slope of the switching drive area D 2 B 2 , so the 4WD drive standby position It waits in accumulated force while compressing the spring 18 (pre-winding state) at B 2. On the other hand, since the fork drive pin 11e is displaced on the 2WD stop region D 1 B 1 of the first cam groove 31, the movement of the shift fork 11 and the sleeve clutch 9 is prohibited, and 4WD is generated by the restoring force of the compressed spring 18. in accumulated force while urging the shift completion position C 1 side stops the 4WD standby position B 1 (S13 in FIG. 3, S1 to S3, the shift position of the above table 1 B). By repeating the above operation, a shift operation from 2WD to 4WD or from 4WD to 2WD is effectively performed.

(第1の実施の形態の効果)
上記のように構成された第1の実施の形態に係るシフト切替装置1によると、以下の効果が得られる。
(1)第1カム溝31の2WDシフト完了位置Aから4WD待機位置Bまでの2WD停止領域Aと、第1カム溝31の4WDシフト完了位置Cから2WD待機位置Dまでの4WD停止領域Cとで、シフトフォーク11の切替え指令がアクチュエータ装置3に出力される前に、シフトフォーク11の移動のためのエネルギーをスプリング18に蓄えておく構成となっている。そのため、一方から他方への切替えを要求する切替え指令が出力されてからシフト操作が完了するまでの時間(シフトフォーク11のシフト時間)は、モータ20の出力トルクに左右されることなく、第1カム溝31の4WD・2WD切替え領域D、あるいは2WD・4WD切替え領域Bの僅かな回転変位とスプリング18の解放時間のみになる。
(2)スプリング18の解放時間は無視できるほど僅かであるので、シフトフォーク11のシフト時間は、第1カム溝31の4WD・2WD切替え領域D、あるいは2WD・4WD切替え領域Bの回転角度と回転速度とで決めることが可能となり、従来のシフト切替装置のようにアクチュエータ装置の駆動力に依存することなく、シフトフォーク11のシフト時間を短縮することができる。
(3)第1カム溝31の2WD・4WD切替え領域B、あるいは4WD・2WD切替え領域Dの回転角度を、例えばシフトフォーク11のシフトストローク全体分の回転角度に対して1/5に設定すると、シフトに要するアクチュエータ装置3の出力軸21の回転速度は1/5にすることができる。従来装置に対しシフト時間を同じに設定した場合は、アクチュエータ装置3内のギア比を5倍にすることができるようになり、モータ20単体の出力トルクを1/5にすることができる。
(4)以上より、アクチュエータ装置3やモータ20の小型化や低コスト化を達成することが可能になる。
(Effects of the first embodiment)
According to the shift switching device 1 according to the first embodiment configured as described above, the following effects are obtained.
(1) and 2WD stopping area A 1 B 1 from 2WD shift completion position A 1 of the first cam groove 31 to the 4WD standby position B 1, 2WD standby position D 1 from 4WD shift completion position C 1 of the first cam groove 31 Up to the 4WD stop region C 1 D 1 until the shift fork 11 switching command is output to the actuator device 3, energy for moving the shift fork 11 is stored in the spring 18. . Therefore, the time from when the switching command for requesting switching from one to the other is output until the shift operation is completed (shift time of the shift fork 11) is not affected by the output torque of the motor 20, and is the first. Only a slight rotational displacement of the 4WD / 2WD switching area D 1 A 1 or 2WD / 4WD switching area B 1 C 1 of the cam groove 31 and the release time of the spring 18 are required.
(2) Since the release time of the spring 18 is negligibly short, the shift time of the shift fork 11 is the 4WD / 2WD switching region D 1 A 1 or the 2WD / 4WD switching region B 1 C of the first cam groove 31. can be determined by the first rotation angle and the rotation speed and the result, without depending on the driving force of the actuator device as in the conventional shift switching device, it is possible to shorten the shifting time of the shift fork 11.
(3) The rotation angle of the 2WD / 4WD switching region B 1 C 1 or the 4WD / 2WD switching region D 1 A 1 of the first cam groove 31 is, for example, 1 with respect to the rotation angle of the entire shift stroke of the shift fork 11. When set to / 5, the rotational speed of the output shaft 21 of the actuator device 3 required for the shift can be reduced to 1/5. When the shift time is set to be the same as that of the conventional device, the gear ratio in the actuator device 3 can be increased by a factor of 5, and the output torque of the motor 20 alone can be reduced to 1/5.
(4) As described above, the actuator device 3 and the motor 20 can be reduced in size and cost.

[第2の実施の形態]
上記のごとく構成されたシフト切替装置1は、少なくとも低速段及び高速段を有する副変速機構40に効果的に適用することができる。
[Second Embodiment]
The shift switching device 1 configured as described above can be effectively applied to the auxiliary transmission mechanism 40 having at least a low speed stage and a high speed stage.

図4を参照すると、図4には上記第1の実施の形態に係るシフト切替装置を用いた副変速機が模式的に示されている。なお、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材に関する詳細な説明は省略する。   Referring to FIG. 4, FIG. 4 schematically shows a sub-transmission using the shift switching device according to the first embodiment. In addition, the same member name and code | symbol are attached | subjected to the member substantially the same as the said 1st Embodiment. Therefore, a detailed description of substantially the same members as those in the first embodiment is omitted.

(副変速機の構成)
図4において、全体として示す符号23は、入力軸24に入力するエンジンの駆動力を高速段Hと低速段Lとに切替えする副変速機構を概略的に示している。この副変速機23は、例えばFR方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車における高速位置及び低速位置への切替えに適用されるものであり、遊星歯車機構25と、その遊星歯車機構25に同軸的に配されたスライドギア26とを備えている。
(Sub-transmission configuration)
In FIG. 4, reference numeral 23 shown as a whole schematically shows an auxiliary transmission mechanism that switches the driving force of the engine input to the input shaft 24 between the high speed stage H and the low speed stage L. The auxiliary transmission 23 is applied to switching to a high speed position and a low speed position in a part-time four-wheel drive vehicle based on the FR system, for example, and is coaxial with the planetary gear mechanism 25 and the planetary gear mechanism 25. The slide gear 26 is provided.

この遊星歯車機構25は、図4に示すように、入力軸24の外周に形成された高速用ギア(サンギア)27と、このサンギア27の外周に同心軸状に配された低速用ギア(ピニオンギア)28と、このピニオンギア28と噛み合うサンギア27の外周に同心軸状に配されたリングギア29とを備えている。高速状態においては、スライドギア26と高速用ギア27とが噛合することで、入力軸24の回転駆動力が高速回転駆動力として主軸6に伝達される。一方、低速状態においては、スライドギア26が高速用ギア27から脱することで、入力軸24の回転駆動力が低速回転駆動力として入力軸24から低速用ギア28の軸28aに形成されたスプラインギア28bを介して主軸6に伝達される。   As shown in FIG. 4, the planetary gear mechanism 25 includes a high speed gear (sun gear) 27 formed on the outer periphery of the input shaft 24 and a low speed gear (pinion) arranged concentrically on the outer periphery of the sun gear 27. Gear) 28 and a ring gear 29 arranged concentrically on the outer periphery of a sun gear 27 that meshes with the pinion gear 28. In the high speed state, the slide gear 26 and the high speed gear 27 mesh with each other, whereby the rotational driving force of the input shaft 24 is transmitted to the main shaft 6 as a high speed rotational driving force. On the other hand, in the low speed state, the slide gear 26 is detached from the high speed gear 27, so that the rotational driving force of the input shaft 24 is formed as a low speed rotational driving force from the input shaft 24 to the shaft 28a of the low speed gear 28. It is transmitted to the main shaft 6 via the gear 28b.

ドラムカム30の第1カム溝31には、図4に示すように、高速段Hと低速段Lとを切り換えるシフトフォーク11のフォーク駆動ピン11eが係合されている。ドラムカム30の第2カム溝32には、高速駆動位置と低速駆動位置の切替え用としてロッド駆動ピン12bが係合されている。シフトフォーク11により高速用ギア27又は低速用ギア28のいずれかに係合するスライドギア26が軸方向に直線移動する。高速段Hと低速段Lとを切替える際には、中間位置としてニュートラルNに切替えられる。   As shown in FIG. 4, the fork drive pin 11 e of the shift fork 11 that switches between the high speed stage H and the low speed stage L is engaged with the first cam groove 31 of the drum cam 30. A rod drive pin 12b is engaged with the second cam groove 32 of the drum cam 30 for switching between a high speed drive position and a low speed drive position. A slide gear 26 engaged with either the high speed gear 27 or the low speed gear 28 is linearly moved in the axial direction by the shift fork 11. When switching between the high speed stage H and the low speed stage L, it is switched to the neutral N as an intermediate position.

上記のように構成された副変速機構23の構成部分は、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、図示例に限定されるものではない。この第2の実施の形態にあっても、モータ20からスライドギア26までの駆動伝達経路上に、スライドギア26を移動終了位置に移動させる指令が出力される前にシフトフォーク11を待機位置に変位させ、シフトフォーク11を待機位置から移動終了位置に移動させるのに必要な力をスプリング18に蓄えておく蓄力機構と、その蓄力機構の動作を規制するドラムカム30によるシフト規制機構とに特徴部を有している。この蓄力機構及びシフト規制機構は、上記第1の実施の形態と同様に、常に蓄力状態を維持している。   The components of the auxiliary transmission mechanism 23 configured as described above are not different from the conventional ones in the basic configuration. Therefore, it is not limited to the illustrated example. Even in the second embodiment, the shift fork 11 is set to the standby position before the command for moving the slide gear 26 to the movement end position is output on the drive transmission path from the motor 20 to the slide gear 26. Displacement of the shift fork 11 from the standby position to the movement end position is stored in the spring 18 and a shift restricting mechanism by the drum cam 30 that restricts the operation of the force storing mechanism. It has a feature. As in the first embodiment, the power storage mechanism and the shift restriction mechanism always maintain the power storage state.

(ドラムカムの構成)
図5(a)を参照すると、図5(a)には2系統の第1カム溝31及び第2カム溝32が独立して穿設された速度位置切替え用のドラムカム30の展開図が模式的に示されている。上記第1の実施の形態における2WD・4WDの切替えにおいては、シフトフォーク11を2WD位置又は4WD位置の各ポジションから抜くときの切替え荷重をスプリング力により付与していたものを、この第2の実施の形態では、シフトフォーク11を高速位置及び低速位置の各ポジションから抜くときの切替え荷重をアクチュエータ装置3の駆動力により付与しており、高速位置及び低速位置の間にあるニュートラル位置Nから切替え先のポジションに入れるときの切替え荷重をスプリング力により付与している。
(Drum cam configuration)
Referring to FIG. 5 (a), FIG. 5 (a) is a developed view of the drum cam 30 for speed position switching in which the first cam groove 31 and the second cam groove 32 of two systems are independently drilled. Has been shown. In the switching between 2WD and 4WD in the first embodiment, the switching load applied when the shift fork 11 is pulled out from each position of the 2WD position or the 4WD position is applied by the spring force. In this embodiment, the switching load when the shift fork 11 is pulled out from each position of the high speed position and the low speed position is applied by the driving force of the actuator device 3, and the switching destination is switched from the neutral position N between the high speed position and the low speed position. The switching load when entering the position is applied by the spring force.

そのスプリング力のストロークは、ニュートラル領域の距離に、スライドギア26と高速用ギア27又は低速用ギア28とのいずれかのギア噛み合い領域の距離を加えた距離で足りる。スプリング力は必要とする切替え荷重よりも大きく設定することが好適である。   The stroke of the spring force may be a distance obtained by adding the distance of the gear meshing region of either the slide gear 26 and the high speed gear 27 or the low speed gear 28 to the distance of the neutral region. The spring force is preferably set larger than the required switching load.

図示例によるドラムカム30の第1カム溝31は、ドラムカム30の正回転では、高速領域(移動禁止領域)A、及び高低速中立位置Cを有する高低速切替え領域(移動許可領域)Bを第1移動規制手段である往路とし、ドラムカム30の逆回転では低速領域(移動禁止領域)D、及び低高速中立位置Fを有する低高速切替え領域(移動許可領域)Eを第2移動規制手段である復路としており、フォーク駆動ピン11eを往復動させるように環状の凹溝に形成されている。 The first cam groove 31 of the drum cam 30 according to the illustrated example has a high speed / low speed switching area (movement permission area) having a high speed area (movement prohibited area) A 3 B 3 and a high / low speed neutral position C 3 when the drum cam 30 is rotated forward. B 3 D 3 is the forward path which is the first movement restricting means, and in the reverse rotation of the drum cam 30, a low speed switching area (movement permission area) having a low speed area (movement prohibition area) D 3 E 3 and a low speed high speed neutral position F 3 ) E 3 A 3 is a return path as the second movement restricting means, and is formed in an annular concave groove so as to reciprocate the fork drive pin 11e.

第1カム溝31の高速領域Aは、図5(a)に示すように、円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。高低速切替え領域Bは、高速領域Aの終端(高低速切替え待機位置B)から高低速中立位置Cへ傾斜して延びるように設定されている。高低速中立領域Cは、軸方向に沿って高低速中立位置Cから低速位置(シフト完了位置)Dへ直線状に延びるように設定されている。 As shown in FIG. 5A, the high speed region A 3 B 3 of the first cam groove 31 is set to extend linearly along the circumferential direction. The high / low speed switching region B 3 C 3 is set to extend from the end of the high speed region A 3 B 3 (high / low speed switching standby position B 3 ) to the high / low speed neutral position C 3 . The high / low speed neutral region C 3 D 3 is set to extend linearly from the high / low speed neutral position C 3 to the low speed position (shift completion position) D 3 along the axial direction.

第1カム溝31の低速領域Dは、図5(a)に示すように、高速領域Aと平行に円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。低高速切替え領域Eは、高低速切替え領域Bと同一の傾斜角をもって低速領域Dの終端(低高速切替え待機位置E)から低高速中立位置Fへ延びるように設定されている。低高速中立領域Fは、高低速中立領域Cと平行に低高速中立位置Fから高速位置Aへ直線状に形成されている。 As shown in FIG. 5A, the low speed region D 3 E 3 of the first cam groove 31 is set to extend linearly along the circumferential direction in parallel with the high speed region A 3 B 3 . The low and high speed switching area E 3 F 3 extends from the end of the low speed area D 3 E 3 (low high speed switching standby position E 3 ) to the low and high speed neutral position F 3 with the same inclination angle as the high and low speed switching area B 3 C 3. Is set to The low and high speed neutral region F 3 A 3 is linearly formed from the low and high speed neutral position F 3 to the high speed position A 3 in parallel with the high and low speed neutral region C 3 D 3 .

一方、ドラムカム30の第2カム溝32は、図5(a)に示すように、高速駆動位置(シフト完了位置)A(F)と、速度切替え待機位置B(E)と、低速駆動位置(シフト完了位置)C(D)とが3段階に形成されている。高速駆動位置A(F)及び速度切替え待機位置B(E)の間の速度切替え領域(移動許可領域)A(E)と、速度切替え待機位置B(E)及び低速駆動位置C(D)との間の速度切替え領域(移動許可領域)B(D)とは、同一の傾斜角をもって円周方向に沿って延びるように形成されている。 On the other hand, as shown in FIG. 5A, the second cam groove 32 of the drum cam 30 has a high-speed drive position (shift completion position) A 4 (F 4 ), a speed switching standby position B 4 (E 4 ), The low speed drive position (shift completion position) C 4 (D 4 ) is formed in three stages. A speed switching area (movement permission area) A 4 B 4 (E 4 F 4 ) between a high-speed drive position A 4 (F 4 ) and a speed switching standby position B 4 (E 4 ), and a speed switching standby position B 4 ( E 4 ) and a speed switching area (movement permission area) B 4 C 4 (D 4 E 4 ) between the low-speed drive position C 4 (D 4 ) and the circumferential direction extend with the same inclination angle. It is formed as follows.

(ドラムカムの動作)
表2は、ドラムカム30のシフト位置と、シフトロッド10及びシフトフォーク11の切替えモードとの関係を示している。ここで、表2に示すシフト位置A〜Fは、図5(a)に示す第1カム溝31のカム位置A〜F、及び第2カム溝32のカム位置A〜Fとそれぞれ対応している。
(Drum cam operation)
Table 2 shows the relationship between the shift position of the drum cam 30 and the switching mode of the shift rod 10 and the shift fork 11. Here, the shift positions A to F shown in Table 2 are the cam positions A 3 to F 3 of the first cam groove 31 and the cam positions A 4 to F 4 of the second cam groove 32 shown in FIG. Each corresponds.

Figure 2011042279
Figure 2011042279

(低速切替え待機)
フォーク駆動ピン11eが第1カム溝31の高低速切替え待機位置Bから高低速中立位置Cを介して低速位置Dに達するまでは、シフトフォーク11はサンギア27と噛み合う高速状態にある(上記表2に示すシフト位置A)。フォーク駆動ピン11eが第1カム溝31の高速位置Aから高低速切替え待機位置Bに変位するときは、ロッド駆動ピン12bは、第2カム溝32の速度切替え領域Aのカム斜面を移動することから、圧縮されたスプリング18の復元力により低速駆動位置D側へ付勢した蓄力状態(事前巻き状態)で速度切替え待機位置Bに停止している(上記表2に示すシフト位置B)。
(Low speed switching standby)
Fork drive pin 11e is to reach the low speed position D 3 from the high-low speed switching waiting position B 3 through the high and low speed neutral position C 3 of the first cam groove 31, shift fork 11 is in a high speed state meshing with the sun gear 27 ( Shift position A) shown in Table 2 above. When the fork drive pin 11e is displaced to the high speed position A 3 from high- and low-speed switching waiting position B 3 of the first cam groove 31, the rod drive pin 12b, the second cam speed switching area A 4 B 4 of the cam groove 32 since moving the inclined surface, is stopped at the speed switching waiting position B 4 in accumulated force while urging to the low-speed drive position D 4 side (pre-winding state) by the restoring force of the compressed spring 18 (table 2 Shift position B) shown in FIG.

(低速切替え完了)
高速駆動から低速駆動に切替える切替え指令がアクチュエータ装置3に出力されると、出力軸21及び駆動ロッド22を第1カム溝31の高低速切替え待機位置Bから低速位置Dへ至る範囲で正回転させ、高低速切替え待機位置Bで停止状態にあったフォーク駆動ピン11eはモータ20の回転駆動により第1カム溝31の高低速切替え待機位置Bから高低速中立位置Cを介して低速位置Dに移動する。
(Low speed switching completed)
When switching instruction switches to low-speed driving of the high-speed driving is output to the actuator unit 3, the positive range to reach the output shaft 21 and the drive rod 22 from the high and low speed switching waiting position B 3 of the first cam groove 31 to the low speed position D 3 rotate, high and low speed switching fork drive pin 11e that has been in a stopped state at the standby position B 3 is a high-low speed switching waiting position B 3 of the first cam groove 31 by rotation of the motor 20 through the high and low speed neutral position C 3 It moved to the low speed position D 3.

一方のロッド駆動ピン12bは、第2カム溝32の速度切替え待機位置Bから低速駆動領域を介して低速駆動位置Dに移動するので、シフトロッド10は、図4の右方向に移動するが、上記第1の実施の形態における2WD−4WDの切替えとは異なり、第2カム溝32の速度切替え領域Bのカム斜面は、第1カム溝31の高低速切替え領域Bと同一の傾斜角でロッド駆動ピン12bを移動する。そのため、フォーク駆動ピン11eは、蓄力機構であるスプリング18に蓄えられるシフト力を保持したままの状態で高低速中立位置Cに移動する。 One rod drive pin 12b, so the speed switching waiting position B 4 of the second cam groove 32 via the low-speed driving region moves to the low-speed drive position D 4, the shift rod 10 moves rightward in FIG. 4 However, unlike the 2WD-4WD switching in the first embodiment, the cam slope of the speed switching region B 4 C 4 of the second cam groove 32 is the high / low speed switching region B 3 C of the first cam groove 31. The rod drive pin 12 b is moved at the same inclination angle as 3 . Therefore, the fork drive pin 11e is moved to the high-low speed neutral position C 3 in a state of holding the shift force accumulated in the spring 18 is force accumulating mechanism.

フォーク駆動ピン11eが第1カム溝31の高低速中立位置Cに移動した時点で、シフト移動したシフトフォーク11のスライドギア26の噛み合いが外れて無負荷状態となり、圧縮されたスプリング18の復元力により、フォーク駆動ピン11eを第1カム溝31の低速位置Dまで即座に移動させ、シフトフォーク11の移動を完了する(上記表2に示すシフト位置C及びD)。 When the fork drive pin 11e is moved to the high and low speed neutral position C 3 of the first cam groove 31, the engagement of the slide gear 26 of the shift fork 11 that shift movement becomes unloaded state deviates, restoration of compressed spring 18 the force moves immediately fork drive pin 11e to the low speed position D 3 of the first cam groove 31, completing the movement of the shift fork 11 (shift position C and D shown in table 2).

(高速切替え待機)
フォーク駆動ピン11eが第1カム溝31の低速位置Dに切替わり、シフト完了したことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸21及び駆動ロッド22を第1カム溝31の低速位置Dから低高速切替え待機位置Eへ至る範囲で逆回転させる。ロッド駆動ピン12bは第2カム溝32の低速駆動位置Dから速度切替え領域Dのカム斜面を介して速度切替え待機位置Eに移動する。シフトロッド10は、図4の左方向に移動するので、この速度切替え待機位置Eにおいてスプリング18を圧縮した蓄力状態(事前巻き状態)で待機する。一方のフォーク駆動ピン11eは第1カム溝31の低速位置Dから低高速切替え待機位置E上に変位することから、シフトフォーク11のスライドギア26の移動を禁止し、圧縮されたスプリング18の復元力により第1カム溝31の高速位置A側へ付勢した待機状態で低高速切替え待機位置Eに停止する(上記表2に示すシフト位置E)。
(High-speed switching standby)
Fork drive pin 11e is switched to the low speed position D 3 of the first cam groove 31, the electrically detected by position switch that shifted completed, the output shaft 21 and the drive rod 22 of the first cam groove 31 slow reversely rotated within a range extending from the position D 3 to the low-high-speed switching standby position E 3. Rod drive pin 12b moves to the second speed switching standby position E 4 from the low-speed drive position D 4 through the inclined cam face of the speed switching region D 4 E 4 of the cam groove 32. Shift rod 10, so moves leftward in FIG. 4, and waits with accumulated force while compressing the spring 18 in the standby position E 4 The speed switching (pre winding state). One fork drive pin 11e from being displaced on the standby position E 3 from the low speed position D 3 low fast switching of the first cam groove 31, prohibits the movement of the slide gear 26 of the shift fork 11, the compressed spring 18 of stops in the standby state of urging the high speed position a 3 side of the first cam groove 31 by the restoring force to the low-high speed switching standby position E 3 (shift position E shown in table 2).

(高速切替え完了)
低速駆動から高速駆動に切替える切替え指令がアクチュエータ装置3に出力されると、出力軸21及び駆動ロッド22を第1カム溝31の低高速切替え待機位置Eから高速位置Aへ至る範囲で逆回転させ、ドラムカム30を第1カム溝31の低高速切替え待機位置Eから高速位置Aへ回転させる。上記第1の実施の形態における2WD−4WDの切替えとは異なり、ロッド駆動ピン12bは、第2カム溝32の速度切替え待機位置Eから速度切替え領域Eのカム斜面を介して低速駆動位置Aに移動する。第2カム溝32の速度切替え領域Eのカム斜面は、第1カム溝31の低高速切替え領域Eと同一の傾斜角でロッド駆動ピン12bを移動させるため、フォーク駆動ピン11eは、蓄力機構であるスプリング18に蓄えられるシフト力を保持したままの状態で低高速中立位置Fに移動する。
(High-speed switching completed)
When switching instruction switching to high-speed drive from a low-speed driving is output to the actuator unit 3, the reverse range throughout the output shaft 21 and the drive rod 22 from the low high speed switching standby position E 3 of the first cam groove 31 to the high speed position A 3 The drum cam 30 is rotated from the low-high speed switching standby position E 3 of the first cam groove 31 to the high speed position A 3 . Unlike switching of 2WD-4WD in the first embodiment, the rod drive pin 12b through the inclined cam face of the speed switching area E 4 F 4 from speed switching standby position E 4 of the second cam groove 32 slow move to drive position a 4. The cam inclined surface of the speed switching area E 4 F 4 of the second cam groove 32 moves the rod driving pin 12 b at the same inclination angle as the low-speed switching area E 3 F 3 of the first cam groove 31, so that the fork driving pin 11e is moved to the lower high-speed neutral position F 3 in a state of holding the shift force accumulated in the spring 18 is force accumulating mechanism.

低高速中立位置Fで停止状態にあったフォーク駆動ピン11eが、サンギア27から外れると、スプリング18の復元力は、フォーク駆動ピン11eを第1カム溝31の高速位置Aに移動させることになるから、スプリング18の復元力により即座に低高速中立位置Fから高速位置Aに切替わる(上記表2に示すシフト位置F及びA)。 Fork drive pin 11e that has been in a stopped state at low fast neutral position F 3 is, deviates from the sun gear 27, the restoring force of the spring 18, to move the fork drive pin 11e to the high speed position A 3 of the first cam groove 31 since becomes immediately low fast neutral position F 3 switched to the high speed position a 3 from (shift position shown in table 2 F and a) by the restoring force of the spring 18.

(低速切替え待機)
フォーク駆動ピン11eが第1カム溝31の高速位置Aに切替わったことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸21及び駆動ロッド22を第1カム溝31の高速位置Aから高低速切替え待機位置Bへ至る範囲で回転させ、ドラムカム30を高速位置Aから高低速切替え待機位置Bへ回転させる。ロッド駆動ピン12bは第2カム溝32の高速駆動位置Aから速度切替え領域Aのカム斜面を介して速度切替え待機位置Bに移動する。第1カム溝31の高速位置Aで停止状態にあったフォーク駆動ピン11eは、モータ20の回転駆動により高速位置Aから高低速中立位置Bに変位する(上記表2に示すシフト位置B)。以上の操作を繰り返すことで、高速駆動から低速駆動へ、あるいは低速駆動から高速駆動へのシフト操作が効果的に行われる。
(Low speed switching standby)
When the fork drive pin 11e is electrically detected by position switch that turn from the high speed position A 3 of the first cam groove 31, the high speed position A 3 of the first cam groove 31 of the output shaft 21 and the drive rod 22 from high and low speed switching is rotated in a range extending to the standby position B 3, to rotate the drum cam 30 from the high speed position a 3 to the high-low speed switching waiting position B 3. Rod drive pin 12b is moved to the standby position B 4 switching speed through the cam slope region A 4 B 4 switching speed from the high speed drive position A 4 of the second cam groove 32. Fork drive pin 11e of fast position A 3 was stopped in the first cam groove 31, by the rotation of the motor 20 is displaced from the high speed position A 3 in high and low speed neutral position B 3 (shift position shown in Table 2 B). By repeating the above operation, a shift operation from high speed drive to low speed drive or from low speed drive to high speed drive is effectively performed.

(第2の実施の形態の効果)
以上のように構成された第2の実施の形態に係るシフト切替装置1によれば、以下の効果が得られる。
(1)第1カム溝31の高低速中立位置Bから低速位置Dまでの高低速切替え領域Bと、第1カム溝31の低高速切替え待機位置Eから高速位置Aまでの低高速切替え領域Eとにおいて、シフトフォーク11の切替え指令がアクチュエータ装置3に出力される前にシフトフォーク11の移動のためのエネルギーをスプリング18に蓄えておく構成となっている。そのため、シフトフォーク11のシフト時間は、第1カム溝31の低高速中立領域F、あるいは高低速中立領域Cの回転角度と回転速度とで決めることができる。
(2)アクチュエータ装置3内のギア比を2倍に設定すると、モータ20単体の出力トルクを1/2にすることができる。その結果、モータ20の小型化や低コスト化を達成することが可能になる。
(3)以上より、上記第1の実施の形態と同様に、従来のシフト切替装置のようにアクチュエータ装置の駆動力に依存する必要がなくなり、シフトフォーク11のシフト時間を短縮することができるので、アクチュエータ装置3の小型化や低コスト化を達成することが可能になる。
(Effect of the second embodiment)
According to the shift switching device 1 according to the second embodiment configured as described above, the following effects can be obtained.
(1) The high / low speed switching region B 3 D 3 from the high / low speed neutral position B 3 to the low speed position D 3 of the first cam groove 31 and the low / high speed switching standby position E 3 of the first cam groove 31 to the high speed position A 3 In the low and high speed switching region E 3 A 3 until the shift fork 11 switching command is output to the actuator device 3, energy for moving the shift fork 11 is stored in the spring 18. . Therefore, the shift time of the shift fork 11 can be determined by the rotation angle and the rotation speed of the low-speed neutral region F 3 A 3 of the first cam groove 31 or the high-low speed neutral region C 3 D 3 .
(2) When the gear ratio in the actuator device 3 is set to double, the output torque of the motor 20 alone can be halved. As a result, the motor 20 can be reduced in size and cost.
(3) From the above, as in the first embodiment, it is not necessary to depend on the driving force of the actuator device as in the conventional shift switching device, and the shift time of the shift fork 11 can be shortened. Thus, the actuator device 3 can be reduced in size and cost.

(ドラムカムの変形例)
図5(b)を参照すると、図5(b)には上記第2の実施の形態に係るドラムカム30の変形例が模式的に示されている。なお、上記第2の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、上記第2の実施の形態と実質的に同じ部材に関する詳細な説明は省略する。
(Modification of drum cam)
Referring to FIG. 5B, FIG. 5B schematically shows a modified example of the drum cam 30 according to the second embodiment. In addition, the same member name and code | symbol are attached | subjected to the member substantially the same as the said 2nd Embodiment. Therefore, the detailed description regarding the substantially same member as the said 2nd Embodiment is abbreviate | omitted.

上記第2の実施の形態にあっては、シフトフォーク11を第1カム溝31の高速位置A及び低速位置Dの各ポジションから抜くときの切替え荷重をアクチュエータ装置3の駆動力により付与し、高速位置A及び低速位置Dの間にあるニュートラル位置Nから切替え先のポジションに入れるときの切替え荷重をスプリング力により付与していたものを、この変形例では、上記第1の実施の形態における2WD−4WDの切替えと同様に、シフトフォーク11を第1カム溝31の高速位置A及び低速位置Dの各ポジションから抜くときの切替え荷重をスプリング力により付与している。 In the second embodiment, the switching load when the shift fork 11 is pulled out from each of the high speed position A 3 and the low speed position D 3 of the first cam groove 31 is applied by the driving force of the actuator device 3. In this modification, the first embodiment has been described in which a switching load is applied by a spring force when entering the switching destination position from the neutral position N between the high speed position A 3 and the low speed position D 3 . Similarly to the switching of 2WD-4WD in the embodiment, the switching load when the shift fork 11 is pulled out from each of the high speed position A 3 and the low speed position D 3 of the first cam groove 31 is applied by the spring force.

図5(b)によると、蓄力機構のスプリング力のストロークは、上記第2の実施の形態のスプリング力のストロークよりも長く設定されている。この変形例にあっても、上記第2の実施の形態と同様に、高速駆動から低速駆動へ、あるいは低速駆動から高速駆動へのシフト操作を効果的に行うことができるようにスプリング力を設定している。   According to FIG.5 (b), the stroke of the spring force of an energy storage mechanism is set longer than the stroke of the spring force of the said 2nd Embodiment. Even in this modification, the spring force is set so that the shift operation from the high-speed drive to the low-speed drive or from the low-speed drive to the high-speed drive can be performed effectively, as in the second embodiment. is doing.

[第3の実施の形態]
図6(a)〜図6(c)を参照すると、これらの図には第3の実施の形態に係るシフト切替装置1の一構成例が模式的に示されている。上記第1及び第2の実施の形態にあっては、ドラムカム30の回転運動を直線運動に変換可能な運動変換機構を備えたシフト切替装置1を例示したが、この第3の実施の形態では、軸の回転運動を回転運動に変換可能な運動変換機構を備えたシフト切替装置1を例示している点で上記第1及び第2の実施の形態とは異なっている。
[Third Embodiment]
With reference to FIGS. 6A to 6C, these drawings schematically show one configuration example of the shift switching device 1 according to the third embodiment. In the first and second embodiments, the shift switching device 1 including the motion conversion mechanism that can convert the rotational motion of the drum cam 30 into a linear motion is illustrated. However, in the third embodiment, The second embodiment is different from the first and second embodiments in that the shift switching device 1 including a motion conversion mechanism capable of converting the rotational motion of the shaft into the rotational motion is illustrated.

(運動変換機構の構成)
図6(a)〜図6(c)において、支持部材40にスライド自在に支持された規制部材41が入力回転軸42と出力回転軸46との軸方向に沿って並設されている。この規制部材41の軸方向両側には、第1及び第2スプリング43,44が介装されており、図示しないモータの駆動回転方向が正逆どちらであっても圧縮するスプリング43,44の弾力を一時的に蓄え、その蓄えた応力を規制部材41に伝えるスプリングによる蓄力機構が構成されている。
(Configuration of motion conversion mechanism)
In FIG. 6A to FIG. 6C, the regulating member 41 that is slidably supported by the support member 40 is provided in parallel along the axial direction of the input rotation shaft 42 and the output rotation shaft 46. First and second springs 43 and 44 are interposed on both sides in the axial direction of the restricting member 41, and the elasticity of the springs 43 and 44 compresses even if the drive rotation direction of a motor (not shown) is normal or reverse. Is temporarily stored, and a force storage mechanism is configured by a spring that transmits the stored stress to the regulating member 41.

この入力回転軸42の一部外周には、図6(a)及び(b)に示すように、規制部材41を軸方向に沿って進退動させるカム溝45が形成されている。このカム溝45は、軸方向に沿って直線状に延びる第1及び第2の回転規制領域(移動禁止領域)45a,45bの間に、円周方向に沿って傾斜して延びる第1及び第2の切替え領域(移動許可領域)45c,45dのそれぞれの端部を連接するように環状の凹溝に形成されている。   As shown in FIGS. 6A and 6B, a cam groove 45 for moving the regulating member 41 forward and backward along the axial direction is formed on a part of the outer periphery of the input rotation shaft 42. The cam groove 45 extends between the first and second rotation restricting regions (movement prohibition regions) 45a and 45b extending linearly along the axial direction so as to incline along the circumferential direction. Two switching regions (movement permission regions) 45c and 45d are formed in annular concave grooves so as to connect the end portions thereof.

このカム溝45は、モータの正回転(時計回り)では第1の切替え領域45cの始端(第1のシフト完了位置)から第2の回転規制領域45bの終端までの範囲を第1移動規制手段である往路とし、モータの逆回転では第2の切替え領域45dの始端(第2のシフト完了位置)から第1の回転規制領域45aの終端までの範囲を第2移動規制手段である復路としており、入力回転軸42及び出力回転軸46を正逆回転させる構成とされている。   The cam groove 45 has a first movement restricting means in a range from the start end (first shift completion position) of the first switching region 45c to the end of the second rotation restricting region 45b during forward rotation (clockwise) of the motor. In the reverse rotation of the motor, the range from the start end (second shift completion position) of the second switching area 45d to the end of the first rotation restriction area 45a is the return path as the second movement restriction means. The input rotation shaft 42 and the output rotation shaft 46 are configured to rotate forward and backward.

入力回転軸42と出力回転軸46とは、図6(a)及び(c)に示すように、相対回転不能に同一軸上に配されている。出力回転軸46の外周には、規制部材41と係脱する円環状の第1のリングカラー47が形成されている。このリングカラー47の外周端面には、45度の位相差をもって矩形に切欠された第1及び第2の係止孔47a,47bが形成されている。入力回転軸42の他部外周には、第1のリングカラー47と対応して第2のリングカラー48が形成されている。このリングカラー47,48により入力回転軸42の外周に介装されたスプリング49の両端が保持されている。   As shown in FIGS. 6A and 6C, the input rotation shaft 42 and the output rotation shaft 46 are arranged on the same axis so as not to be relatively rotatable. An annular first ring collar 47 that engages and disengages with the regulating member 41 is formed on the outer periphery of the output rotation shaft 46. On the outer peripheral end face of the ring collar 47, there are formed first and second locking holes 47a and 47b that are cut out in a rectangular shape with a phase difference of 45 degrees. A second ring collar 48 corresponding to the first ring collar 47 is formed on the outer periphery of the other portion of the input rotation shaft 42. The ring collars 47 and 48 hold both ends of a spring 49 interposed on the outer periphery of the input rotary shaft 42.

(運動変換機構の動作)
いま、モータの正回転により入力回転軸42が、図6(a)及び(b)に示すように、第1のリングカラー47の第1の係止孔47aから第2の係止孔47bへ至る範囲で時計回り方向に正回転すると、その入力回転軸42の正回転に伴い、規制部材41の第1の係合ピン41aが入力回転軸42のカム溝45における第1の切替え領域45cの始端から終端に沿って移動する。すると、規制部材41の第2の係合ピン41bが第1スプリング43の弾力に抗して出力回転軸46におけるリングカラー47の係止孔47aから出力回転軸46側に向けて離脱する前に、モータの正回転が一時的に停止する。規制部材41の第1の係合ピン41aは、カム溝45の第1の切替え領域45cの終端に一時的に停止する(待機状態)。
(Operation of motion conversion mechanism)
Now, as shown in FIGS. 6A and 6B, the input rotating shaft 42 is moved from the first locking hole 47a of the first ring collar 47 to the second locking hole 47b by the forward rotation of the motor. When the clockwise rotation is performed in the clockwise direction, the first engagement pin 41a of the regulating member 41 is moved in the first switching region 45c of the cam groove 45 of the input rotation shaft 42 along with the forward rotation of the input rotation shaft 42. Move from the start to the end. Then, before the second engagement pin 41b of the restricting member 41 is disengaged from the locking hole 47a of the ring collar 47 in the output rotation shaft 46 toward the output rotation shaft 46 against the elasticity of the first spring 43. The forward rotation of the motor is temporarily stopped. The first engaging pin 41a of the restricting member 41 temporarily stops at the end of the first switching region 45c of the cam groove 45 (standby state).

モータを更に正回転方向に駆動させると、規制部材41の第1の係合ピン41aがカム溝45の第1の切替え領域45cの終端から第2の回転規制領域45bに移動する。規制部材41の第2の係合ピン41bは、出力回転軸46のリングカラー47の第1の係止孔47aから出力回転軸46側に離脱し、出力回転軸46が入力回転軸42と一緒に正回転する。出力回転軸46のリングカラー47の第2の係止孔47bが規制部材41の第2の係合ピン41bに嵌る位置(第2の回転規制領域45bの終端)に達する。すると、規制部材41に作用している第1スプリング43の復帰力により規制部材41が入力回転軸42側に即座に移動する。出力回転軸46のリングカラー47の第2の係止孔47bが規制部材41の第2の係合ピン41bに係合する。   When the motor is further driven in the forward rotation direction, the first engaging pin 41a of the restricting member 41 moves from the end of the first switching region 45c of the cam groove 45 to the second rotation restricting region 45b. The second engaging pin 41 b of the restricting member 41 is separated from the first locking hole 47 a of the ring collar 47 of the output rotating shaft 46 toward the output rotating shaft 46, and the output rotating shaft 46 is connected to the input rotating shaft 42. To rotate forward. The second locking hole 47b of the ring collar 47 of the output rotating shaft 46 reaches a position where the second engaging pin 41b of the restricting member 41 is fitted (the end of the second rotation restricting region 45b). Then, the regulating member 41 immediately moves to the input rotating shaft 42 side by the restoring force of the first spring 43 acting on the regulating member 41. The second locking hole 47 b of the ring collar 47 of the output rotation shaft 46 engages with the second engagement pin 41 b of the regulating member 41.

モータの逆回転により入力回転軸42が反時計回り方向に逆回転すると、その入力回転軸42の逆回転に伴い、規制部材41の第1の係合ピン41aがカム溝45の第2の回転規制領域45dの始端から終端に沿って移動する。すると、規制部材41の第2の係合ピン41bが第2スプリング44の弾力に抗して出力回転軸46のリングカラー47の第2の係止孔47bから入力回転軸42側に向けて離脱する前に、モータの逆回転が一時的に停止する。規制部材41の第1の係合ピン41aは、カム溝45の第2の切替え領域45dの終端に一時的に停止する(待機状態)。   When the input rotation shaft 42 rotates in the counterclockwise direction due to the reverse rotation of the motor, the first engagement pin 41a of the restricting member 41 is rotated in the second rotation of the cam groove 45 along with the reverse rotation of the input rotation shaft 42. The restriction region 45d moves from the start end to the end. Then, the second engaging pin 41b of the restricting member 41 is disengaged from the second locking hole 47b of the ring collar 47 of the output rotating shaft 46 toward the input rotating shaft 42 against the elasticity of the second spring 44. Before starting, the reverse rotation of the motor is temporarily stopped. The first engaging pin 41a of the regulating member 41 temporarily stops at the end of the second switching region 45d of the cam groove 45 (standby state).

モータを更に逆回転方向に駆動させると、規制部材41の第1の係合ピン41aがカム溝45の第2の切替え領域45dの終端から第1の回転規制領域45aに移動する。規制部材41の第2の係合ピン41bは出力回転軸46のリングカラー47の第2の係止孔47bから入力回転軸42側に離脱し、出力回転軸46が入力回転軸42と一緒に逆回転する。出力回転軸46のリングカラー47の第1の係止孔47aが規制部材41の第2の係合ピン41bと嵌る位置(第1の回転規制領域45aの終端)に達する。規制部材41に作用している第2スプリング44の復帰力により規制部材41が出力回転軸46側に瞬時に移動する。出力回転軸46のリングカラー47の第1の係止孔47aが規制部材41の第2の係合ピン41bに係合する。以上の操作を繰り返すことで、入力回転軸42の回転運動を出力回転軸46の回転運動に変換するシフト操作が効果的に行われる。   When the motor is further driven in the reverse rotation direction, the first engagement pin 41a of the restricting member 41 moves from the terminal end of the second switching region 45d of the cam groove 45 to the first rotation restricting region 45a. The second engaging pin 41 b of the restricting member 41 is detached from the second locking hole 47 b of the ring collar 47 of the output rotating shaft 46 toward the input rotating shaft 42, and the output rotating shaft 46 is brought together with the input rotating shaft 42. Reverse rotation. The first locking hole 47a of the ring collar 47 of the output rotating shaft 46 reaches a position where it fits with the second engaging pin 41b of the restricting member 41 (the end of the first rotation restricting region 45a). Due to the return force of the second spring 44 acting on the restricting member 41, the restricting member 41 instantaneously moves to the output rotating shaft 46 side. The first locking hole 47 a of the ring collar 47 of the output rotation shaft 46 engages with the second engagement pin 41 b of the regulating member 41. By repeating the above operation, a shift operation for converting the rotational motion of the input rotational shaft 42 into the rotational motion of the output rotational shaft 46 is effectively performed.

(第3の実施の形態の効果)
上記のように構成された第3の実施の形態に係るシフト切替装置1によれば、モータにより正逆回転される出力回転軸の往復回転運動を入力するピニオンと、ピニオンを直線運動に変換するラックとからなるラック・ピニオン機構、減速機などのギア機構、クラッチ機構、あるいは2WD−4WDの切替え用のシフトロッドなどの各種機構に効果的に使用することができる。
(Effect of the third embodiment)
According to the shift switching device 1 according to the third embodiment configured as described above, the pinion that inputs the reciprocating rotational motion of the output rotating shaft that is rotated forward and backward by the motor, and the pinion is converted into a linear motion. The present invention can be effectively used for various mechanisms such as a rack and pinion mechanism including a rack, a gear mechanism such as a reduction gear, a clutch mechanism, or a shift rod for switching between 2WD and 4WD.

[第4の実施の形態]
図7、図8(a)、及び図8(b)には、第4の実施の形態に係るシフト切替装置1の一構成例が模式的に示されている。なお、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材に関する詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7, FIG. 8A, and FIG. 8B schematically show one configuration example of the shift switching device 1 according to the fourth embodiment. In addition, the same member name and code | symbol are attached | subjected to the member substantially the same as the said 1st Embodiment. Therefore, a detailed description of substantially the same members as those in the first embodiment is omitted.

これらの図において、上記第1の実施の形態と異なるところは、ドラムカム30を排除して、モータ20からスリーブクラッチ9までの切替え荷重伝達経路上に、アクチュエータ装置3の出力軸21の回転運動を入力するピニオン60の回転運動をラック61の直線運動に変換するラック・ピニオン機構と、そのラック・ピニオン機構の動作を規制するストッパーレバー62による規制機構とを配した点にある。   In these drawings, the difference from the first embodiment is that the drum cam 30 is excluded and the rotational movement of the output shaft 21 of the actuator device 3 is performed on the switching load transmission path from the motor 20 to the sleeve clutch 9. The rack and pinion mechanism that converts the rotational motion of the input pinion 60 into the linear motion of the rack 61 and the restriction mechanism by the stopper lever 62 that restricts the operation of the rack and pinion mechanism are provided.

図7において、この第4の実施の形態に係るシフト切替装置1は、例えばFF(フロントエンジン、フロントドライブ)方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車における二輪駆動・四輪駆動(2WD・4WD)への切替えに適用されるものであり、トランスファ装置2とアクチュエータ装置3とを備えている。   In FIG. 7, the shift switching device 1 according to the fourth embodiment includes, for example, a two-wheel drive / four-wheel drive (2WD / 4WD) in a part-time four-wheel drive vehicle based on an FF (front engine, front drive) system. The transfer device 2 and the actuator device 3 are provided.

(トランスファ装置の構成)
このトランスファ装置2の主軸6の外周には、図7に示すように、クラッチギア64、ハブ65、カウンタギア66、及びハイポイドギア67が同軸的に取り付けられている。シフトフォーク11のボス部11aは、スプリング18による蓄力機構を介してシフトロッド10に摺動可能に外嵌支持されている。シフトフォーク11のスリーブクラッチ9は、2WD選択時に2WD用のクラッチギア64に噛合し、4WD選択時に2WD用のクラッチギア64、及び4WD用のハブ65の双方に噛合する。
(Configuration of transfer device)
As shown in FIG. 7, a clutch gear 64, a hub 65, a counter gear 66, and a hypoid gear 67 are coaxially attached to the outer periphery of the main shaft 6 of the transfer device 2. The boss portion 11 a of the shift fork 11 is externally supported by the shift rod 10 so as to be slidable through a force accumulation mechanism using a spring 18. The sleeve clutch 9 of the shift fork 11 meshes with the 2WD clutch gear 64 when 2WD is selected, and meshes with both the 2WD clutch gear 64 and the 4WD hub 65 when 4WD is selected.

シフトロッド10の4WD切替え側の軸部には、アクチュエータ装置3の出力軸21に軸支されたピニオン60の回転運動を直線運動に変換するラック61が軸方向に沿って形成されている。一方のシフトフォーク11のボス部11aの外周面にはストッパーピン63が突設されている。このストッパーピン63には、図示しない保持部材にレバー支軸62aを介して揺動自在に軸支されたストッパーレバー62の先端が係脱されるようになっており、シフトロッド10に対するシフトフォーク11の軸方向の動きが規制されている。   A rack 61 for converting the rotational motion of the pinion 60 supported by the output shaft 21 of the actuator device 3 into a linear motion is formed along the axial direction on the shaft portion on the 4WD switching side of the shift rod 10. A stopper pin 63 projects from the outer peripheral surface of the boss portion 11 a of one shift fork 11. The stopper pin 63 is configured such that the tip of a stopper lever 62 pivotally supported by a holding member (not shown) via a lever support shaft 62 a is engaged with and disengaged from the shift pin 10. The movement in the axial direction is restricted.

このストッパーレバー62の基端部は、図8(a)及び(b)に示すように、ピニオン60のピニオン軸の半径方向に突出する突出片60aに押圧されるので、この突出片60aの回動により、ストッパーレバー62がレバー支軸62aを中心としてリターンスプリング68の付勢力に抗して揺動する。   As shown in FIGS. 8A and 8B, the base end portion of the stopper lever 62 is pressed by the protruding piece 60a protruding in the radial direction of the pinion shaft of the pinion 60, so that the rotation of the protruding piece 60a is performed. By the movement, the stopper lever 62 swings against the urging force of the return spring 68 around the lever support shaft 62a.

この第4の実施の形態にあっても、モータ20からスリーブクラッチ9までの駆動伝達経路上に、スリーブクラッチ9を移動終了位置に移動させる指令が出力される前にシフトフォーク11を待機位置に変位させ、シフトフォーク11を待機位置から移動終了位置に移動させるのに必要な力をスプリング18に蓄えておく蓄力機構と、その蓄力機構の動作を規制するストッパーレバー62によるシフト規制機構とに特徴部を有している。この蓄力機構及びシフト規制機構は、上記各実施の形態と同様に、常に蓄力状態を維持するように構成されている。   Even in the fourth embodiment, the shift fork 11 is set to the standby position before the command for moving the sleeve clutch 9 to the movement end position is output on the drive transmission path from the motor 20 to the sleeve clutch 9. A displacement accumulating mechanism for storing in the spring 18 a force necessary to move the shift fork 11 from the standby position to the movement end position, and a shift restricting mechanism by the stopper lever 62 for restricting the operation of the accumulating mechanism; Has a characteristic part. The power storage mechanism and the shift regulation mechanism are configured to always maintain the power storage state, as in the above embodiments.

(4WD切替え待機)
次に、この第4の実施の形態におけるシフト切替装置1の動作を図7、図8(a)、及び図8(b)を参照しながら説明する。いま、シフトフォーク11が2WD位置に切替わったことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、モータ20が反時計回り方向に正回転する。その回転駆動力は、ピニオン60を介してシフトロッド10のラック61に伝達される。モータ20は、ピニオン軸の突出片60aがストッパーレバー62に係合する前に一時的に停止する。これにより、スプリング18の弾力に抗してシフトロッド10を図7の右方向である4WD側へ移動させておく。シフトフォーク11のストッパーピン63は、ストッパーレバー62の先端の2WD側支持面に係止されるので、シフトフォーク11は、4WD位置側へ付勢した蓄力状態(事前巻き状態)で2WD位置側に待機している。
(4WD switching standby)
Next, the operation of the shift switching device 1 in the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 7, FIG. 8 (a), and FIG. 8 (b). Now, when it is electrically detected by the position switch that the shift fork 11 has been switched to the 2WD position, the motor 20 rotates forward in the counterclockwise direction. The rotational driving force is transmitted to the rack 61 of the shift rod 10 via the pinion 60. The motor 20 temporarily stops before the projecting piece 60a of the pinion shaft engages with the stopper lever 62. Accordingly, the shift rod 10 is moved to the 4WD side, which is the right direction in FIG. 7, against the elasticity of the spring 18. Since the stopper pin 63 of the shift fork 11 is locked to the 2WD side support surface at the tip of the stopper lever 62, the shift fork 11 is in the 2WD position side in the accumulating state (pre-winding state) biased toward the 4WD position side. Waiting to

(4WDシフト完了)
2WDから4WDに切替える切替え指令がアクチュエータ装置3に出力されると、出力軸21をピニオン軸の突出片60aを含む半周面を超える範囲に至るまで、正回転方向へ回転駆動させる。その回転駆動力は、図8(b)に示すように、ピニオン60を介してシフトロッド10のラック61に伝達される。ストッパーレバー62の基端部はピニオン軸の突出片60aにより押圧される。ストッパーレバー62はレバー支軸62aを中心として揺動し、ストッパーレバー62とストッパーピン63との係合が解除される。
(4WD shift completed)
When a switching command for switching from 2WD to 4WD is output to the actuator device 3, the output shaft 21 is rotationally driven in the forward rotation direction until it reaches a range exceeding the half circumferential surface including the protruding piece 60a of the pinion shaft. The rotational driving force is transmitted to the rack 61 of the shift rod 10 via the pinion 60 as shown in FIG. The base end portion of the stopper lever 62 is pressed by the protruding piece 60a of the pinion shaft. The stopper lever 62 swings around the lever support shaft 62a, and the engagement between the stopper lever 62 and the stopper pin 63 is released.

ストッパーレバー62とストッパーピン63との係合が解除されると、圧縮されたスプリング18の復元力は、シフトフォーク11を移動させることになるから、2WD待機位置で停止状態にあったシフトフォーク11は即座に2WD待機位置から4WD位置に切替わる。ピニオン軸の突出片60aによるストッパーレバー62の基端部の押圧が解除されると、シフトフォーク11のストッパーピン63は、図7に二点鎖線で示すように、ストッパーレバー62の先端の4WD側支持面に係止され、モータ20は停止する。   When the engagement between the stopper lever 62 and the stopper pin 63 is released, the restoring force of the compressed spring 18 moves the shift fork 11, so that the shift fork 11 that has been stopped at the 2WD standby position is used. Immediately switches from the 2WD standby position to the 4WD position. When the pressing of the base end portion of the stopper lever 62 by the pinion shaft protruding piece 60a is released, the stopper pin 63 of the shift fork 11 is on the 4WD side of the tip of the stopper lever 62 as shown by a two-dot chain line in FIG. The motor 20 is stopped by being locked to the support surface.

(2WD切替え待機)
シフトフォーク11が4WD位置に切替わったことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸21が逆回転方向(時計回り方向)に回転駆動する。その回転駆動力は、ピニオン60を介してシフトロッド10のラック61に伝達され、スプリング18の弾力に抗してシフトロッド10を図7の左方向である2WD側へ移動させる。シフトフォーク11のストッパーピン63はストッパーレバー62の先端の4WD側支持面に係止されるので、シフトフォーク11は2WD位置側へ付勢した蓄力状態(事前巻き状態)で4WD待機位置に待機する。4WD切替え前と2WD切替え前の上記操作を繰り返して2WDから4WDへ、あるいは4WDから2WDへのシフト操作が効果的に行われる。
(2WD switching standby)
When it is electrically detected by the position switch that the shift fork 11 has been switched to the 4WD position, the output shaft 21 is rotationally driven in the reverse rotation direction (clockwise direction). The rotational driving force is transmitted to the rack 61 of the shift rod 10 through the pinion 60, and moves the shift rod 10 to the 2WD side, which is the left direction in FIG. Since the stopper pin 63 of the shift fork 11 is locked to the 4WD side support surface at the tip of the stopper lever 62, the shift fork 11 waits at the 4WD standby position in the accumulating state (pre-winding state) biased toward the 2WD position. To do. By repeating the above operations before 4WD switching and before 2WD switching, a shift operation from 2WD to 4WD or from 4WD to 2WD is effectively performed.

(第4の実施の形態の効果)
以上のように構成された第4の実施の形態に係るシフト切替装置1によれば、上記第1及び第2の実施の形態の効果と同様に、アクチュエータ装置3の設計の自由度を向上させることができる。
(Effect of the fourth embodiment)
According to the shift switching device 1 according to the fourth embodiment configured as described above, the degree of freedom in design of the actuator device 3 is improved as in the effects of the first and second embodiments. be able to.

以上の説明から明らかなように、本発明は、上記実施の形態、変形例及び図示例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。上記実施の形態では、FFタイプやFRタイプの四輪駆動車のトランスファの切替機構に本発明のシフト切替装置を適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではないことは勿論であり、例えば不整地用四輪走行車(ATV)やデファレンシャルの切替機構などの各種の駆動伝達経路上に本発明のシフト切替装置を効果的に使用することができる。   As is apparent from the above description, the present invention is not limited to the above-described embodiments, modifications, and illustrated examples, and various design changes can be made within the scope described in each claim. In the above embodiment, the case where the shift switching device of the present invention is applied to the transfer switching mechanism of an FF type or FR type four-wheel drive vehicle has been described, but the present invention is not limited to this. Of course, for example, the shift switching device of the present invention can be effectively used on various drive transmission paths such as a four-wheel vehicle for rough terrain (ATV) and a differential switching mechanism.

1 シフト切替装置
2 トランスファ装置
3 アクチュエータ装置
4 フロントケース
5 リアケース
6 主軸
7 4WD用ギア(クラッチギア)
8 2WD用ギア(スプロケットの歯)
9 スリーブクラッチ
10 シフトロッド
11 シフトフォーク
11a ボス部
11b 切欠スリット
11c 小径円筒部
11d 大径円筒部
11e フォーク駆動ピン
12 シフトブラケット
12a 腕部
12b ロッド駆動ピン
13 スプリングピン
14,15 カラー部材
16,17 スナップリング
18,43,44,49 スプリング
20 モータ
21 出力軸
22 駆動ロッド
23 副変速機構
24 入力軸
25 遊星歯車機構
26 スライドギア
27 高速用ギア
28 低速用ギア
28a ピニオンギアの軸
28b スプラインギア
29 リングギア
30 ドラムカム
31 第1カム溝
32 第2カム溝
40 支持部材
41 規制部材
42 入力回転軸
45 カム溝
45a,45b 回転規制領域
45c,45d 切替え領域
46 出力回転軸
47,48 リングカラー
47a,47b 係止孔
41a,41b 係合ピン
60 ピニオン
60a 突出片
61 ラック
62 ストッパーレバー
62a レバー支軸
63 ストッパーピン
64 クラッチギア
65 ハブ
66 カウンタギア
67 ハイポイドギア
68 リターンスプリング
70 制御部
2WDシフト完了位置(移動終了位置)
2WD停止領域(移動禁止領域)
4WD待機位置
2WD・4WD切替え領域(移動許可領域)
4WD停止領域(移動禁止領域)
4WDシフト完了位置(移動終了位置)
4WD停止領域(移動禁止領域)
2WD待機位置
4WD・2WD切替え領域(移動許可領域)
2WD停止領域(移動禁止領域)
2WD駆動停止位置
(D) 2WD駆動停止領域
4WD駆動待機位置
(C) 4WD駆動停止領域
4WD駆動停止位置
2WD駆動待機位置
(B) 切替え駆動領域
高速位置
高速領域
高低速切替え待機位置
高低速切替え領域
高低速中立位置
高低速中立領域
低速位置
低速領域
低高速切替え待機位置
高低速中立領域
低高速中立位置
低高速切替え領域
高速駆動位置
(E) 速度切替え待機位置
(E) 速度切替え領域
(D) 速度切替え領域
(E) 速度切替え領域
低速駆動位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shift switching device 2 Transfer device 3 Actuator device 4 Front case 5 Rear case 6 Main shaft 7 4WD gear (clutch gear)
8 2WD gear (sprocket teeth)
9 Sleeve clutch 10 Shift rod 11 Shift fork 11a Boss part 11b Notch slit 11c Small diameter cylindrical part 11d Large diameter cylindrical part 11e Fork drive pin 12 Shift bracket 12a Arm part 12b Rod drive pin 13 Spring pins 14, 15 Color members 16, 17 Snap Rings 18, 43, 44, 49 Spring 20 Motor 21 Output shaft 22 Drive rod 23 Sub-transmission mechanism 24 Input shaft 25 Planetary gear mechanism 26 Slide gear 27 High-speed gear 28 Low-speed gear 28a Pinion gear shaft 28b Spline gear 29 Ring gear 30 Drum cam 31 First cam groove 32 Second cam groove 40 Support member 41 Restriction member 42 Input rotation shaft 45 Cam grooves 45a and 45b Rotation restriction regions 45c and 45d Switching region 46 Output rotation shafts 47 and 48 Ring collars 47a and 4 b engaging holes 41a, 41b engage the pin 60 the pinion 60a projecting piece 61 rack 62 stopper lever 62a lever pivots 63 stopper pin 64 clutch gear 65 hub 66 counter gear 67 Hypoid gear 68 return spring 70 control unit A 1 2WD shift completion position ( Movement end position)
A 1 B 1 2WD stop area (movement prohibited area)
B 1 4WD standby position B 1 C 1 2WD / 4WD switching area (movement permission area)
B 1 D 1 4WD stop area (movement prohibited area)
C 1 4WD shift completion position (movement end position)
C 1 D 1 4WD stop area (movement prohibited area)
D 1 2WD standby position D 1 A 1 4WD / 2WD switching area (movement permission area)
D 1 B 1 2WD stop area (movement prohibited area)
A 2 2WD drive stop position A 2 D 2 (D 2 A 2 ) 2WD drive stop area B 2 4WD drive standby position B 2 C 2 (C 2 B 2 ) 4WD drive stop area C 2 4WD drive stop position D 2 2WD drive Standby position D 2 B 2 (B 2 D 2 ) Switching drive area A 3 High speed position A 3 B 3 High speed area B 3 High / low speed switching standby position B 3 C 3 High / low speed switching area C 3 High / low speed neutral position C 3 D 3 High / low speed neutral region D 3 Low speed position D 3 E 3 Low speed region E 3 Low high speed switching standby position F 3 A 3 High low speed neutral region F 3 Low high speed neutral position E 3 F 3 Low high speed switching region A 4 High speed drive position B 4 (E 4 ) Speed switching standby position A 4 B 4 (E 4 F 4 ) Speed switching area B 4 C 4 (D 4 E 4 ) Speed switching area B 4 E 4 (E 4 B 4 ) Speed switching area D 4 Low speed Drive position

Claims (6)

第1及び第2の位置の間で移動する第1のシフト部材と、
前記第1のシフト部材が前記第1の位置にあるとき、前記第2の位置に対応した待機位置にあり、前記第1のシフト部材が前記第2の位置にあるとき、前記第1の位置に対応した待機位置にある第2のシフト部材と、
前記第2のシフト部材が前記第1又は第2の待機位置にあるとき、前記第1のシフト部材を前記第1及び第2の位置の間で移動させる移動力を蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段が前記移動力を蓄積しているとき、前記移動力に基づく前記第1のシフト部材の移動の規制及びこの規制を解除する規制手段と、
前記第1のシフト部材及び前記第2のシフト部材を移動させる駆動源と、
前記駆動源を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第1のシフト部材を前記第1の位置から前記第2の位置へ、あるいは前記第2の位置から前記第1の位置へ移動させる移動指令を入力したとき、前記駆動源の駆動によって前記規制手段による前記規制を解除して前記蓄積手段の前記移動力によって前記第1のシフト部材を前記第2の位置あるいは前記第1の位置へ移動させることを特徴とするシフト切替装置。
A first shift member that moves between first and second positions;
When the first shift member is in the first position, it is in a standby position corresponding to the second position, and when the first shift member is in the second position, the first position A second shift member in a standby position corresponding to
Accumulating means for accumulating a moving force for moving the first shift member between the first and second positions when the second shift member is in the first or second standby position;
When the accumulating means accumulates the moving force, the restricting means for restricting the movement of the first shift member based on the moving force and the restricting means, and
A drive source for moving the first shift member and the second shift member;
Control means for controlling the drive source,
The control means receives the movement command for moving the first shift member from the first position to the second position or from the second position to the first position. The shift switching device is characterized in that the restriction by the restricting means is released by driving and the first shift member is moved to the second position or the first position by the moving force of the accumulating means. .
前記蓄積手段は、前記第1のシフト部材及び前記第2のシフト部材の間に設けられた蓄力バネであり、
前記規制手段は、前記駆動源の回転運動を直線運動に変換するドラムカムを有し、
前記ドラムカムには、第1カム溝と第2カム溝とが軸線方向に独立して形成され、
前記第1カム溝には、前記第1のシフト部材の移動を禁止する第1禁止領域、及び前記第1のシフト部材の移動を許容する第1許容領域が形成され、
前記第2カム溝には、前記第1禁止領域に対応して前記第2のシフト部材の移動を許容する第2許容領域、及び前記第1許容領域に対応して前記第2のシフト部材の移動を禁止する第2禁止領域が形成され、
前記第1のシフト部材を前記第1禁止領域に係合させるとともに、前記第2のシフト部材を前記第2許容領域に係合させ、前記駆動源の駆動により前記第2のシフト部材を前記待機位置に移動させることで前記蓄力バネを圧縮させて前記移動力を蓄積し、
前記駆動源の駆動により前記第1のシフト部材を前記第1禁止領域から前記第1許容領域に係合させるとともに、前記第2のシフト部材を前記第2許容領域から前記第2禁止領域に係合させ、前記圧縮した蓄力バネの付勢力により前記第1のシフト部材を前記第2の位置あるいは前記第1の位置へ移動させることを特徴とする請求項1記載のシフト切替装置。
The accumulating means is an accumulating spring provided between the first shift member and the second shift member,
The restricting means has a drum cam that converts a rotational motion of the drive source into a linear motion,
In the drum cam, a first cam groove and a second cam groove are formed independently in the axial direction,
In the first cam groove, a first forbidden area for prohibiting movement of the first shift member and a first permissible area for allowing movement of the first shift member are formed,
The second cam groove has a second permissible area that allows movement of the second shift member corresponding to the first forbidden area, and a second permissible area of the second shift member corresponding to the first permissible area. A second prohibited area is formed to prohibit movement;
The first shift member is engaged with the first forbidden area, the second shift member is engaged with the second allowable area, and the second shift member is moved to the standby state by driving the drive source. Compress the accumulator spring by moving it to a position to accumulate the moving force,
The drive source is driven to engage the first shift member from the first prohibition region to the first permissible region, and the second shift member is engaged from the second permissible region to the second prohibition region. 2. The shift switching device according to claim 1, wherein the first shift member is moved to the second position or the first position by an urging force of the compressed accumulation spring.
前記第1カム溝は、軸線方向に並べた一対の前記第1禁止領域の間に、周方向に並べた一対の前記第1許容領域の端部を連接した環状の凹溝であり、
前記第2カム溝は、周方向に延びる一対の前記第2禁止領域の間に、周方向に傾斜して延びる前記第2許容領域の端部を連接した蛇行状の凹溝であることを特徴とする請求項2記載のシフト切替装置。
The first cam groove is an annular concave groove connecting end portions of the pair of first allowable regions arranged in the circumferential direction between the pair of first prohibited regions arranged in the axial direction,
The second cam groove is a meandering concave groove in which an end portion of the second permissible region extending obliquely in the circumferential direction is connected between a pair of second prohibited regions extending in the circumferential direction. The shift switching device according to claim 2.
前記第1のシフト部材は、2輪駆動と4輪駆動とに切替えるためのシフトフォークであり、
前記第2のシフト部材は、前記シフトフォークを移動させるためのシフトロッドであることを特徴とする請求項1又は2に記載のシフト切替装置。
The first shift member is a shift fork for switching between two-wheel drive and four-wheel drive;
The shift switching device according to claim 1 or 2, wherein the second shift member is a shift rod for moving the shift fork.
前記第1のシフト部材は、少なくとも高速段と低速段とに切替えるためのシフトフォークであり、
前記第2のシフト部材は、前記シフトフォークを移動させるためのシフトロッドであることを特徴とする請求項1又は2に記載のシフト切替装置。
The first shift member is a shift fork for switching between at least a high speed stage and a low speed stage;
The shift switching device according to claim 1 or 2, wherein the second shift member is a shift rod for moving the shift fork.
前記駆動源は、正逆回転可能なモータを有してなることを特徴とする請求項1又は2に記載のシフト切替装置。   The shift switching device according to claim 1, wherein the drive source includes a motor that can rotate forward and reverse.
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