JP2014109280A - シフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造により確実にギアをシフトさせる荷重を発生させることが可能なシフト装置を提供する。
【解決手段】このシフト装置２は、リバースシフト（シフトノブ）を操作することによりシフトアーム３０の揺動によりリバースアイドラギア１９を軸方向にスライドさせるようにシフトアーム３０に荷重を付与するスプリング３５を備え、リバースアイドラギア１９をリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）と噛み合わせることにより後退段を構成するものである。また、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）との歯部１７ａ〜１９ａが噛合開始点となるよりも前のスライド位置において、スプリング３５の荷重付与方向がリバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）とを噛み合わせる方向（リバース側）に切り替わる。
【選択図】図３

Description

本発明は、シフト装置に関し、特に、リバースアイドラギアを動力伝達ギアとの噛合い位置に移動させる際にスプリングにより荷重を付与するように構成されたシフト装置に関する。

従来、リバースアイドラギアを動力伝達ギアとの噛合い位置に移動させる際にスプリングにより荷重を付与するように構成されたシフト装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、ケーシング内に設けられ、運転者によりリバースシフト操作されることにより揺動するシフトアームと、シフトアームの揺動により軸方向にスライド移動するリバースアイドラギアと、シフトアームのケーシング側に設けられた付勢手段と、付勢手段のシフトアーム側に形成されたカム部とを備えたシフト装置が開示されている。

カム部には、付勢手段としてのスプリング及びボール部材と、ボール部材と対向する位置にシフトアームの移動方向に沿って第１段部、第２段部及び第３段部と、これらの段部間に位置する第１傾斜面及び第２傾斜面とからなる傾斜付き段部が形成されている。

リバースアイドラギアを動力伝達ギアとの開放位置から噛合位置に移動させる際には、スプリングの押圧力（荷重）により、第１段部を付勢しているボール部材を第１傾斜面及び第２傾斜面の順に押圧させながら第３段部に当接するまで移動させる。これにより、リバースアイドラギアは、噛合い位置において動力伝達ギアと噛合する。

特開２０１２−１６３１７８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のリバースシフト装置では、シフトアームの操作力を付与するためにカム部に第１段部、第２段部、第３段部、第１傾斜面及び第２傾斜面が形成されているとともに、第１傾斜面及び第２傾斜面を押圧するスプリング及びボール部材が必要となるため、シフト装置の構造が複雑化するという問題点がある。

また、リバースアイドラギアと動力伝達ギアとの噛合い位置近傍において、リバースアイドラギアがスライド（ストローク）完了前に静止することにより、ギアの噛合長さが不十分な状態でトルク入力があった場合には、リバースアイドラギアが破損する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な構造により確実にギアをシフトさせる荷重を発生させることが可能なシフト装置を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するための手段として、本発明によるシフト装置は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明によるシフト装置は、リバースシフト操作することにより摺動するシフトフォークと、前記シフトフォークを介して揺動するシフトアームと、前記シフトアームの揺動によりリバースアイドラギアを軸方向にスライドさせるように前記シフトアームに荷重を付与するスプリングとを備え、前記リバースアイドラギアを動力伝達ギアと噛み合わせることにより後退段を構成するものを前提とする。

また、本発明によるシフト装置では、前記リバースアイドラギアと前記動力伝達ギアとのギア噛合部が噛合い位置となる以前のスライド位置において、前記スプリングの荷重付与方向が前記リバースアイドラギアと前記動力伝達ギアとを噛み合わせる方向に切り替わることを特徴とするものである。

かかる構成を備えるシフト装置によれば、スプリングの荷重付与方向をリバースアイドラギアと動力伝達ギアとを噛み合わせる方向に切り替えることによって、簡単な構造により確実にギアをシフトさせる荷重を発生させることができる。これにより、リバースアイドラギアと動力伝達ギアとの噛合い位置において、リバースアイドラギアがスライド（ストローク）完了前に静止するのを抑制することができる。その結果、ギアの噛合長さが十分な状態でトルク入力が行われるので、リバースアイドラギアが破損するのを抑制することができる。

本発明の具体的な構成として、以下の複数のものが挙げられる。

本発明によるシフト装置において、好ましくは、前記スプリングの弾性力は、前記リバースアイドラギアと前記動力伝達ギアとの噛合い位置における摩擦力よりも大きく設定されていることを特徴とする。このように構成すれば、リバースアイドラギアと動力伝達ギアとの噛合い位置よりも前にスプリングの弾性力をリバースアイドラギアの摩擦力（摺動抵抗）よりも大きくすることにより、リバースアイドラギアのスライド（ストローク）が不完全な状態で停止するのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、前記スプリングの弾性力が前記噛合い位置の摩擦力よりも大きい領域において、前記シフトフォークと前記シフトアームとは、前記リバースアイドラギアと前記動力伝達ギアとが噛み合う噛合方向又は開放する開放方向の一方において接触し、前記シフトフォークと前記シフトアームとの間には、噛合方向又は開放方向の他方において、前記シフトフォークと前記シフトアームとが非接触となるクリアランス領域が設けられていることを特徴とする。このように構成すれば、シフトフォークがクリアランス領域を通過している間に、スプリングの噛合方向への押付荷重により迅速にシフトアームを噛合方向へ揺動させることができるので、リバースアイドラギアの摩擦力（摺動抵抗）がスプリングの弾性力よりも大きい領域を容易に通過させることができる。その結果、リバースアイドラギアが不完全な噛合い状態で停止するのを抑制することができる。

上記クリアランス領域を備える構成において、好ましくは、前記シフトアームには、前記シフトフォークが挿通される係合孔が形成されており、前記クリアランス領域は、前記シフトアームの係合孔と前記シフトフォークとの間のうち少なくとも軸方向に沿った方向に設けられていることを特徴とする。このように構成すれば、シフトアームとシフトフォークとの間に軸方向に沿ったクリアランスを容易に形成することができる。

上記係合孔を備える構成において、好ましくは、前記シフトアームの係合孔は、軸方向の長さよりも軸方向に直交する方向の長さの方が大きい楕円形状に形成されていることを特徴とする。このように構成すれば、シフトアームが軸方向に揺動する際に、係合孔に挿通されたシフトフォークが相対的に係合孔に対して軸方向に直交する方向に移動した場合でも、確実にシフトアームを軸方向に揺動させることができる。

上記のように、本発明によるシフト装置によれば、簡単な構造で確実にギアをシフトさせることが可能な荷重を発生させることができる。

本発明の一実施形態によるシフト装置を備えた変速機の長手方向の要部を示す断面図である。 図１の１００−１００線に沿った断面図である。 シフトフォーク及びシフトアームのニュートラル状態を示す上面図である。 シフトフォーク及びシフトアームのリバース状態を示す上面図である。 フォークシャフト上ストロークとスプリング荷重との関係を示すグラフ（解析結果）である。 ノブ上ストロークとノブ上荷重との関係を示すグラフ（解析結果）である。 ノブ上ストロークとノブ上荷重との関係を示すグラフ（実験結果）である。

以下、図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態による変速機１に搭載されたシフト装置２について、図面を参照して説明する。

図１〜図４を参照して、本実施形態による変速機１の構成について説明する。図１に示すように、変速機１のケーシング１０内には、エンジン側に入力軸１１及び減速ギア対を介して連結されるカウンタ軸（変速軸）１２と、駆動車輪側に連結される出力軸（変速軸）１３とが互いに平行に回転自在に上下方向に支持されている。カウンタ軸１２と出力軸１３との間には、複数対の変速ギア（二対の変速ギアのみを符号２０Ａａ、２０Ａｂ、及び、２０Ｂａ、２０Ｂｂで示す）が設けられている。

カウンタ軸１２に設けられる各変速ギア２０Ａｂ及び２０Ｂｂと、出力軸１３に設けられる各変速ギア２０Ａａ及び２０Ｂａは、対応する各一対が互いに噛合されている。両変速ギア２０Ａａ及び２０Ｂａの互いに対向する側には、ギアピース２１及び２２が同軸的に圧入固定されている。

両変速ギア２０Ａａ及び２０Ｂａの間に位置する出力軸１３には、クラッチハブ１５が固定されている。クラッチハブ１５の外周には、スリーブ１６が摺動可能にスプライン係合されている。スリーブ１６の内周スプラインは、クラッチハブ１５の一方側に位置する各ギアピース２１及び２２の外周スプラインとも選択的に係合可能である。

スリーブ１６と各ギアピース２１及び２２との間には、それぞれシンクロナイザリング２３及び２４とギアピース２１及び２２とに形成した円錐面よりなる公知のシンクロメッシュ機構が設けられている。符号を付さない変速ギアにも、上述と同様のシンクロメッシュ機構が設けられているが、詳細な説明は省略する。

図２に示すように、ケーシング１０には、カウンタ軸１２及び出力軸１３と平行にそれぞれ移動可能及び固定的にフォークシャフト２５及びガイドシャフト２５ａが設けられている。各シャフト２５及び２５ａに支持されたシフトフォーク２６は、その先端部がスリーブ１６の外周に形成された環状溝１６ａ（図１参照）に係合されている。

スリーブ１６は、不作動状態では、図１に示す中立位置に保持されて両ギアピース２１及び２２の外周のスプラインの何れからも離脱されている。その一方で、フォークシャフト２５（図２参照）によりシフトフォーク２６が軸線方向に往復摺動されることにより、両ギアピース２１及び２２の外周のスプラインの一方と選択的に係合される。

なお、上記の符号を付さない変速ギアにも、上述と同様にシフトフォークによりスリーブが摺動してギアピースのスプラインに係合するようになっている。この点についての詳細な説明は省略する。このように、変速ギアは、互いに噛合する複数対の変速ギアのうちの一対によりカウンタ軸１２と出力軸１３との間において動力伝達されるように切り替えられる。

図１に示すように、通常複数設けられるスリーブのうちの１つのスリーブ１６には、最外周部にリバース出力ギア１７が一体的に形成されている。カウンタ軸１２には、リバース入力ギア１８が固定されている。リバース入力ギア１８は、スリーブ１６が設けられたクラッチハブ１５と軸線方向にほぼ対応する位置に配置されている。なお、リバース出力ギア１７及びリバース入力ギア１８は、本発明の「動力伝達ギア」の一例である。

ケーシング１０には、カウンタ軸１２及び出力軸１３と平行で、かつ、カウンタ軸１２の側方にリバース軸１４が固定支持されている。このリバース軸１４には、リバースアイドラギア１９が回転及び軸線方向に摺動自在に設けられている。リバースアイドラギア１９は、カウンタ軸１２のリバース入力ギア１８及び出力軸１３のリバース出力ギア１７の何れからも離脱した開放位置（開放方向）（ニュートラル状態）と、リバース出力ギア１７及びリバース入力ギア１８の両者と噛合する噛合位置（噛合方向）（図１の二点鎖線で示すリバース状態）との間で摺動可能である。

リバースアイドラギア１９が噛合位置となる際に、互いに噛合が開始されるリバース入力ギア１８の各歯部１８ａとリバースアイドラギア１９の各歯部１９ａの先端部の回転方向の両側には、一方の歯部１８ａ（又は１９ａ）が他方の歯部１９ａ（又は１８ａ）を円滑に押し分けて噛合が開始されるように、それぞれ一対の斜面よりなるチャンファ部１８ａ１及び１９ａ１が形成されている。

同様に、リバースアイドラギア１９が噛合位置となる際に、リバースアイドラギア１９の歯部１９ａと噛合を開始するリバース出力ギア１７の各歯部１７ａの先端部にも、同様な斜面よりなるチャンファ部１７ａ１が形成されている。また、リバースアイドラギア１９には、歯部１９ａのチャンファ部１９ａ１と反対側にリバース軸１４の外周と摺動自在に嵌合する筒状部１９ｂが一体的に形成されている。筒状部１９ｂには、環状溝１９ｃが形成されている。なお、歯部１７ａ、１８ａ及び１９ａは、本発明の「ギア噛合部」の一例である。

図２に示すように、ケーシング１０内には、シフト装置２が配置されている。このシフト装置２は、主にシフトアーム３０、コントロールシャフト３１、シフトフォーク３２、ピン３３、ブラケット３４及びスプリング３５などにより構成されている。

シフトアーム３０は、リバースアイドラギア１９を開放位置（ニュートラル状態）と噛合位置（リバース位置）との間で摺動させるものである。このシフトアーム３０は、カウンタ軸１２のリバース軸１４が設けられている側とは反対側の端部３０ａからカウンタ軸１２の下側を通って上向きに延びている。

シフトアーム３０の先端部３０ｂは、リバースアイドラギア１９の環状溝１９ｃ（図１参照）内に係合されている。シフトアーム３０には、端部３０ａから離間した位置にボス部３０ｃが形成されている。このボス部３０ｃには、カウンタ軸１２と直交する方向に延びる係合孔３０ｄが形成されている。この係合孔３０ｄは、図３及び図４に示すように、平面視において、シフトアーム３０の延びる方向の長さがシフトアーム３０の延びる方向に直交する方向の長さよりも大きい楕円形状を有している。換言すると、係合孔３０ｄのリバース軸１４の軸方向（リバースアイドラギア１９の摺動方向）の長さは、軸方向に直交する方向の長さよりも小さく形成されている。

図２に示すように、コントロールシャフト３１は、カウンタ軸１２及び出力軸１３と平行に移動可能及び固定的に設けられている。コントロールシャフト３１は、シフトフォーク３２を介して、下方に延びるアーム部の先端に形成された駆動ピン３２ａがシフトアーム３０の係合孔３０ｄ内に同軸的に挿入されてシフトアーム３０を支持している。このコントロールシャフト３１は、自動車内（室内）に設けられる図示しないシフトノブ（リバースシフト）を運転者が操作するのに応じて駆動するものである。

シフトアーム３０の端部３０ａは、ブラケット３４を介してピン３３によりケーシング１０に回動及び摺動可能に支持されている。ピン３３は、駆動ピン３２ａと平行に設けられている。また、ブラケット３４は、ネジ部材３４ａ等により、ケーシング１０内に取り付けられている。

スプリング３５は、カウンタ軸１２側に一方端３５ａと、カウンタ軸１２とは反対側に他方端３５ｂとを有している。一方端３５ａは、シフトアーム３０の係合孔３０ｅに取り付けられている。他方端３５ｂは、ブラケット３４の係合部３４ｂに取り付けられている。これにより、スプリング３５は、シフトアーム３０をブラケット３４に対してニュートラル側とリバース側とに押圧力（荷重）を付与することとなる。

ここで、本実施形態では、図３及び図４に示すように、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａと、シフトアーム３０の係合孔３０ｄとの間には、所定のクリアランス領域Ａが設けられている。このクリアランス領域Ａは、図３に示すように、リバースアイドラギア１９が開放位置（ニュートラル状態）では、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａのニュートラル側に配置されている。このとき、シフトアーム３０の係合孔３０ｄのニュートラル側に形成された当接部３０ｆは、ブラケット３４に当接した状態である。また、リバースアイドラギア１９が噛合位置（リバース状態）では、図４に示すように、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａのリバース側にクリアランス領域Ａが配置されている。

また、リバースアイドラギア１９が開放位置に配置される場合（ニュートラル状態）では、シフトアーム３０は、図３に示すように、スプリング３５の荷重がニュートラル側に作用していることにより、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａのリバース側の部分がシフトアーム３０の係合孔３０ｄのリバース側の部分と接触した状態で、ニュートラル側に固定された状態となっている。

また、リバースアイドラギア１９が噛合位置に配置される場合（リバース状態）では、シフトアーム３０は、図４に示すように、スプリング３５の荷重がリバース側に作用していることにより、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａのニュートラル側の部分がシフトアーム３０の係合孔３０ｄのニュートラル側の部分と接触した状態で、リバース側に固定された状態となっている。すなわち、シフトアーム３０が開放位置（ニュートラル状態）から噛合位置（リバース位置）へ移動する際（移動する途中）にスプリング３５の荷重方向が切り替わっている。

ここで、シフトアーム３０が開放位置（ニュートラル状態）から噛合位置（リバース状態）へ移動する際にスプリング３５の荷重方向が切り替わる点について詳しく説明する。

自動車内に設けられたシフトノブが運転者により操作されるのに応じて、コントロールシャフト３１（図２参照）及びシフトフォーク３２が往復動される。これにより、シフトアーム３０の先端部３０ｂは、ピン３３を中心として摺動及び往復揺動される。その結果、リバースアイドラギア１９は、リバース入力ギア１８及びリバース出力ギア１７の両者と離間する離間位置（ニュートラル状態）と、各ギアと噛合する噛合位置（リバース状態）との間で往復摺動される。

この状態において、シフトアーム３０の先端部３０ｂは、図１において左向きに移動するように揺動されることにより、リバースアイドラギア１９が開放位置（ニュートラル状態）から噛合位置（リバース状態）に移動される。

ここで、本実施形態では、シフトアーム３０とブラケット３４との間に設けられたスプリング３５は、リバースアイドラギア１９が開放位置（ニュートラル状態）から噛合位置（リバース状態）に移動する途中において、荷重方向がニュートラル側からリバース側へ切り替わるように構成されている。

図３に示すように、まず、リバースアイドラギア１９を噛合位置（リバース側）にシフト操作する前の状態では、スプリング３５の荷重方向は、ニュートラル側に作用しているので、シフトアーム３０は、ニュートラル側に押しつけられた状態である。この状態は、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａとシフトアーム３０の係合孔３０ｄとがリバース側の部分において接触しているとともに、ニュートラル側の部分にはクリアランス領域Ａが設けられている状態である。

リバースアイドラギア１９を噛合位置（リバース側）にシフト操作する際には、シフトフォーク３２がリバース側へ移動することにより、シフトアーム３０をリバース側（スプリング３５の荷重（付勢力）に抗する方向）へ揺動させる。そして、シフトアーム３０が所定の距離揺動した際に、シフトアーム３０は、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａからリバース側に徐々に離間する。すなわち、シフトアーム３０は、シフトフォーク３２（駆動ピン３２ａ）との間のクリアランス領域Ａを詰める方向（リバース側）に揺動する。このとき、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａとシフトアーム３０の係合孔３０ｄとは、非接触の状態となる。

さらにシフトアーム３０がリバース側へ揺動することにより、後述するスプリング３５の荷重方向切替点（図５参照）においてスプリング３５の荷重方向がニュートラル側からリバース側へと切り替わる。これにより、シフトアーム３０は、スプリング３５のリバース側への荷重により、リバースアイドラギア１９のリバース軸１４に対する摺動抵抗（摩擦抵抗）に抗する方向（リバース側）に、シフトフォーク３２（駆動ピン３２ａ）のリバース側への移動とは関係なく自走することとなる。換言すると、荷重方向切替点以降では、シフトアーム３０は、スプリング３５のリバース側への荷重（押圧力）によりリバース側へと押し付けられることとなる。

その後、図４に示すように、リバースアイドラギア１９のシフト操作完了の状態では、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａとシフトアーム３０の係合孔３０ｄとがニュートラル側の部分において接触するとともに、リバース側の部分にクリアランス領域Ａが設けられた状態となる。

次に、図５〜図７を参照して、シフトアーム３０が開放位置（ニュートラル状態）から噛合位置（リバース状態）へ移動する際に、スプリング３５の荷重方向が切り替わる点について解析結果を用いて説明する。

図５における横軸は、シャフト上ストローク［ｍｍ］を示している。シャフト上ストローク［ｍｍ］は、コントロールシャフト３１及びシフトフォーク３２のストローク（移動量）である。図５の左端に位置する部分（シャフト上ストローク＝０［ｍｍ］）は、シフトアーム３０がニュートラル側に配置されている状態（図３の状態）を示している。図５の右端に位置する部分（シャフト上ストローク＝１２［ｍｍ］）は、シフトアーム３０がリバース側に配置されている状態（図４の状態）を示している。

また、図５における縦軸は、スプリング荷重［Ｎ］を示している。スプリング荷重［Ｎ］は、スプリング３５がシフトアーム３０に対して付与する荷重である。また、縦軸に示すスプリング荷重は、０［Ｎ］に対して上方向がニュートラル側に荷重が付与されていることを示しており、０［Ｎ］に対して下方向がリバース側に荷重が付与されていることを示している。

まず、本実施形態では、図５に実線で示すように、リバースアイドラギア１９を噛合位置（リバース側）へシフト操作する前の状態（シャフト上ストローク＝０［ｍｍ］）では、スプリング３５の荷重方向は、ニュートラル側に作用しているので、シフトアーム３０は、ニュートラル側に押しつけられた状態となる。

次に、リバースアイドラギア１９を噛合位置（リバース側）へシフトした場合には、シャフト上ストロークが０［ｍｍ］以上約５．５［ｍｍ］未満の範囲内において、スプリング３５のニュートラル側への荷重が緩やかに減少する（小さくなる）。

そして、シャフト上ストロークが約５．５［ｍｍ］の場合において、スプリング３５のニュートラル側への荷重が急激に減少し、スプリング３５の荷重方向がリバース側へと切り替わる。なお、本実施形態では、上記スプリング３５の荷重方向がニュートラル側からリバース側へと切り替わる点を荷重方向切替点としている。

荷重方向切替点は、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）との両者と噛み合い始める噛合開始点（噛合い位置）と略一致している。また、噛合開始点におけるスプリング３５の荷重（押圧力）は、リバースアイドラギア１９のリバース軸１４に対する摺動抵抗（摩擦抵抗）よりも大きくなるように設定されている。

なお、本実施形態では、荷重方向切替点は、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）との両者と噛み合い始める噛合開始点（噛合い位置）と略一致している例を示しているが、荷重方向切替点は、噛合開始点（噛合い位置）となるよりも前のスライド位置（シャフト上ストロークが５．５［ｍｍ］よりも小さい範囲）であってもよい。

また、荷重方向切替点以降においては、シフトアーム３０は、スプリング３５のリバース側への荷重により、リバース側へ自動的に移動する（自走する）こととなる。すなわち、運転者がシフトノブに力を加えることなく、シフトノブ（シフトアーム３０）が自動的に移動するようなリバース側への吸込荷重が発生することとなる。

その後、スプリング３５のリバース側への荷重が滑らかに上昇するとともに、シフトアーム３０をリバース側へと押し付ける押圧力が発生する。

また、リバースアイドラギア１９がニュートラル側からリバース側へと摺動する際には、スプリング３５は、リバースアイドラギア１９とリバース軸１４との間の摺動抵抗に抗する大きさの押圧力によりリバース側へ押し付ける（自走させる）必要がある。例えば、図５では、スプリング３５の荷重０［Ｎ］に対して所定の領域Ｂに摺動抵抗領域を示している。そして、スプリング３５の荷重（押圧力）が領域Ｂに示した摺動抵抗よりも小さい場合には、リバースアイドラギア１９がリバース側までシフトせずに途中で止まる場合がある。

また、図５の破線で示す従来例では、シフトフォーク３２の駆動ピン３２ａと、シフトアーム３０の係合孔３０ｄとの間に、所定のクリアランスが設けられていない構成を想定している。この構成では、スプリングの荷重は、シャフト上ストロークの大きさにかかわらず緩やかに増減している。

しかしながら、シャフト上ストロークが約６［ｍｍ］以上約７［ｍｍ］以下の範囲（領域Ｃ）においては、本実施形態とは異なり、スプリング荷重の増減が緩やかになっており、リバースアイドラギア１９がリバース側までシフトせずに途中で止まる場合がある。その一方で、本実施形態では、荷重方向切替点において、スプリング荷重の大きさが急激に変化しているので、リバースアイドラギア１９がリバース側までシフトせずに途中で止まることなく、リバースアイドラギア１９をリバース側のシフト完了まで確実にストロークさせることが可能となる。

また、図３に示すように、噛合開始点におけるスプリング３５のたわみをｘとした場合には、ｋｘｃｏｓθ＞ｍｇμ（ｋ：ばね定数、ｍ：リバースアイドラギアの質量、μ：リバースアイドラギアとリバース軸との静止摩擦係数）の式が成立すれば、シフトアーム３０（リバースアイドラギア１９）は、シフト途中で停止することなく動き続ける。また、噛合開始点におけるリバースアイドラギア１９の運動エネルギーが摩擦エネルギー以上となった場合も、シフトアーム３０（リバースアイドラギア１９）は、シフト途中で停止することなく動き続けることとなる。

次に、図６（ａ）では、横軸に運転者が操作するシフトノブのノブ上ストローク［ｍｍ］及びリバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（又はリバース出力ギア１７）との噛合長さ［ｍｍ］を示しており、縦軸に運転者がシフトノブに加える力であるノブ上荷重［Ｎ］を示している。図６（ｂ）〜（ｄ）は、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（又はリバース出力ギア１７）との各噛合長さ（０［ｍｍ］、１２．３［ｍｍ］及び１７．５［ｍｍ］）を示している。

本実施形態では、図６に示す実線のように、ノブ上荷重は、ノブ上ストロークが１０［ｍｍ］以上２０［ｍｍ］以下の範囲において最大となり、その後ノブ上ストロークが５２．８［ｍｍ］となるまで緩やかに減少している。

そして、ノブ上ストロークが約５２．８［ｍｍ］（荷重方向切替点、噛合開始点）において、ノブ上荷重が急激に減少するとともに荷重方向がニュートラル側からリバース側に切り替わる。このとき、上記図５で説明したように、シフトアーム３０に取り付けられたスプリング３５の荷重方向がニュートラル側からリバース側に切り替わるので、シフトノブのノブ上荷重方向も同様に切り替わることとなる。

そして、ノブ上ストロークが５２．８［ｍｍ］以上９０［ｍｍ］以下の範囲（領域Ｄ）においては、スプリング３５は、シフトアーム３０をリバース側へ押し付ける荷重を付与し、ノブ上荷重が緩やかに減少する。また、ノブ上ストロークが約５２．８［ｍｍ］以上約７７．５［ｍｍ］以下の範囲（領域Ｅ：斜線部）では、運転者がシフトノブに力を加えて操作する必要のある領域であるが、スプリング３５のリバース側への荷重により、運転者がシフトノブに対して力を加えないか若しくは比較的小さい力により、シフトノブを操作することが可能となる。その一方で、図６に破線で示す従来例では、ノブ上ストロークの大きさにかかわらず常にノブ上荷重が加えられていることから、運転者は、常にシフトノブに力を加えていることが分かる。

また、ノブ上ストロークが５２．８［ｍｍ］の場合では、図６（ｂ）に示すように、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（又はリバース出力ギア１７）との噛合長さは、約０［ｍｍ］となる。

また、ノブ上ストロークが約７７．５［ｍｍ］の場合では、図６（ｃ）に示すように、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（又はリバース出力ギア１７）との噛合長さは、約１２．３［ｍｍ］となる。この場合、安全率は、約１となる。また、ノブ上ストロークが約７０．０［ｍｍ］以上約８０．０［ｍｍ］以下の範囲において、スプリング３５のリバース側への荷重が最大となる。

また、ノブ上ストロークが約９０［ｍｍ］の場合では、図６（ｄ）に示すように、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）との噛合長さは、約１７．５［ｍｍ］となる。

次に、図７を参照して、本実施形態によるシフト装置２を車両に搭載した場合の実験結果について説明する。

図７では、上記図６の説明と同様に、横軸に運転者が操作するシフトノブのノブ上ストローク［ｍｍ］を示しており、縦軸に運転者がシフトノブに加える力の大きさであるノブ上荷重［Ｎ］を示している。

ノブ上荷重は、ノブ上ストロークが約１５［ｍｍ］付近で最大となり、その後ノブ上ストロークが噛合開始点となるまで緩やかに減少している。そして、ノブ上ストロークが噛合開始点となる場合に、ノブ上荷重は、急激に減少している。

このとき、上記図６で説明したように、シフトアーム３０に取り付けられたスプリング３５の荷重方向がニュートラル側からリバース側に切り替わることにより、シフトノブのノブ上荷重もニュートラル側からリバース側に切り替わることとなる。これにより、運転者がシフトノブに対して力を加えないか若しくは比較的小さい力により、シフトノブを操作することが可能となる。このような効果は、実際の車両においても検証されたこととなる。

以上説明したように、本実施形態によるシフト装置２によれば、以下に列記するような効果が得られる。

本実施形態では、上記のように、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）との歯部１７ａ〜１９ａが噛合開始点（噛合い位置）となるよりも前のスライド位置において、スプリング３５の荷重付与方向をリバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）とを噛み合わせる方向（リバース側）に切り替える。これにより、スプリング３５の荷重を付与する方向をリバース側に切り替えることによって、簡単な構造により確実にギアをシフトさせる荷重を発生させることができる。その結果、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）との噛合開始点において、リバースアイドラギア１９がスライド（ストローク）完了前に静止するのを抑制することができる。これにより、ギアの噛合長さが十分な状態でトルク入力が行われるので、リバースアイドラギア１９が破損するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、スプリング３５の弾性力を、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）との歯部１７ａ〜１９ａの噛合開始点における摩擦力（摺動抵抗）よりも大きく設定する。これにより、リバースアイドラギア１９とリバース入力ギア１８（リバース出力ギア１７）との噛合開始点よりも前にスプリング３５の弾性力をリバースアイドラギア１９の摩擦力（摺動抵抗）よりも大きくすることにより、リバースアイドラギア１９のスライド（ストローク）が不完全な状態で停止するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、スプリング３５の弾性力が噛合開始点の摩擦力よりも大きい領域において、シフトフォーク３２とシフトアーム３０とを、噛合方向（リバース側）で接触させ、シフトフォーク３２とシフトアーム３０との間に、開放方向（ニュートラル側）において、シフトフォーク３２とシフトアーム３０とが非接触となるクリアランス領域Ａを設ける。これにより、シフトフォーク３２がクリアランス領域Ａを通過している間に、スプリング３５のリバース側への押付荷重により迅速にシフトアーム３０をリバース側へ揺動させることができるので、リバースアイドラギア１９の摩擦力（摺動抵抗）がスプリング３５の弾性力よりも大きい領域を容易に通過させることができる。その結果、リバースアイドラギア１９が不完全な噛合い状態で停止するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、クリアランス領域Ａを、シフトアーム３０の係合孔３０ｄとシフトフォーク３２との間のうち少なくとも軸方向に沿った方向に設ける。これにより、シフトアーム３０とシフトフォーク３２との間に軸方向に沿ったクリアランス領域Ａを容易に形成することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シフトアーム３０の係合孔３０ｄを、リバース軸１４の軸方向の長さよりも軸方向に直交する方向の長さの方が大きい楕円形状に形成する。これにより、シフトアーム３０がリバース軸１４の軸方向に揺動する際に、係合孔３０ｄに挿通されたシフトフォーク３２が相対的に係合孔３０ｄに対して軸方向に直交する方向に移動した場合でも、確実にシフトアーム３０を軸方向に揺動させることができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、シフトフォークとシフトアームとが係合するシフトアームの係合孔の形状を楕円形状に形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、シフトフォークの駆動ピンとシフトアームの係合孔との間にクリアランス領域が設けられる形状であれば、楕円形状以外の形状でもよい。

本発明は、シフト装置に利用可能であり、さらに詳しくは、リバースアイドラギアを噛合い位置に移動させる際にスプリングにより押圧力を加えるように構成されたシフト装置に利用することができる。

１ 変速機
２ シフト装置
１７ リバース出力ギア（動力伝達ギア）
１７ａ 歯部（ギア噛合部）
１８ リバース入力ギア（動力伝達ギア）
１８ａ 歯部（ギア噛合部）
１９ リバースアイドラギア
１９ａ 歯部（ギア噛合部）
３０ シフトアーム
３０ｄ 係合孔
３０ｅ 係合孔
３２ シフトフォーク
３２ａ 駆動ピン
３４ ブラケット
３４ｂ 係合部
３５ スプリング

Claims (5)

1. リバースシフト操作することにより摺動するシフトフォークと、
   前記シフトフォークを介して揺動するシフトアームと、
   前記シフトアームの揺動によりリバースアイドラギアを軸方向にスライドさせるように前記シフトアームに荷重を付与するスプリングとを備え、
   前記リバースアイドラギアを動力伝達ギアと噛み合わせることにより後退段を構成するシフト装置において、
   前記リバースアイドラギアと前記動力伝達ギアとのギア噛合部が噛合い位置となる以前のスライド位置において、前記スプリングの荷重付与方向が前記リバースアイドラギアと前記動力伝達ギアとを噛み合わせる方向に切り替わることを特徴とするシフト装置。
2. 請求項１に記載のシフト装置において、
   前記スプリングの弾性力は、前記リバースアイドラギアと前記動力伝達ギアとの前記噛合い位置における摩擦力よりも大きく設定されていることを特徴とするシフト装置。
3. 請求項２に記載のシフト装置において、
   前記スプリングの弾性力が前記噛合い位置の摩擦力よりも大きい領域において、
   前記シフトフォークと前記シフトアームとは、前記リバースアイドラギアと前記動力伝達ギアとが噛み合う噛合方向又は開放する開放方向の一方において接触し、
   前記シフトフォークと前記シフトアームとの間には、噛合方向又は開放方向の他方において、前記シフトフォークと前記シフトアームとが非接触となるクリアランス領域が設けられていることを特徴とするシフト装置。
4. 請求項３に記載のシフト装置において、
   前記シフトアームには、前記シフトフォークが挿通される係合孔が形成されており、
   前記クリアランス領域は、前記シフトアームの係合孔と前記シフトフォークとの間のうち少なくとも軸方向に沿った方向に設けられていることを特徴とするシフト装置。
5. 請求項４に記載のシフト装置において、
   前記シフトアームの係合孔は、軸方向の長さよりも軸方向に直交する方向の長さの方が大きい楕円形状に形成されていることを特徴とするシフト装置。

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