JP2015081634A - ドラム式変速機構 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｎ戻しや飛び変速等を行う場合に、途中のギヤ段を飛び越して変速を確実に行えるようにする。【解決手段】ドグスリーブ１２１とシフトドラム１１１との間の動力伝達経路上（シフトフォーク１１３とフォークシャフト１１２との間）に弾性部材１１５ａ，１１５ｂを設ける。このような構成により、Ｎ戻しや飛び変速等を行う際に、ドグ歯同士が突き当たった状態となった場合には、シフトドラム１１１からシフトフォーク１１３（ドグスリーブ１２１）に伝達される動力が弾性部材１１５ａ，１１５ｂによって吸収されるので、シフトドラム１１１が回転不能となるシフトロックを回避することができる。これによりＮ戻しや飛び変速等を行う場合に、途中のギヤ段を飛び越して変速を確実に行うことが可能になる。【選択図】図２

Description

本発明は、車両などに搭載されるドラム式変速機構に関する。

エンジン（内燃機関）等の駆動力源を搭載した車両において、エンジンが発生するトルク及び回転速度を車両の走行状態に応じて適切に駆動輪に伝達する変速機構として、シフトドラムを用いたシーケンシャル式変速機構（以下、ドラム式変速機構ともいう）が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

ドラム式変速機構は、例えば、外周面にカム溝（ガイド溝）が形成されたシフトドラム（円筒カム）と、このシフトドラムを回転駆動するアクチュエータ（例えば電動モータ等）とを備え、そのシフトドラムの回転駆動により、カム溝に沿ってシフトフォークを移動させることで変速を行うように構成されている。また、このようなドラム式変速機構にあっては、同軸上で互いに隣り合う変速ギヤ間における回転動力の伝達と切断とを選択的に切り替えるための断接機構として、ドグ及びドグスリーブ等によって構成されるドグクラッチが用いられている。

特開平０１−０４９７４３号公報 特開２００５−２１４２１５号公報 特開２００９−１８０３４２号公報

ところで、変速機構が搭載された車両において、ダウンシフトを実施せずに停車した場合、ギヤ段を維持したままの状態で停車することになり、次工程として、Ｎ戻し（ギヤ段をニュートラルに戻す操作）あるいは発進に備えて１速（１ｓｔ）にシフトする必要がある。ここで、上記したドラム式変速機構では、シフトドラムのカム溝に沿ってフォークシャフト（シフトフォーク）を移動させて変速を行う機構であるため、ダウンシフト及びアップシフトの際に変速を１段ずつ実行する必要がある。このため、Ｎ戻しを行う場合、停車時のギヤ段からニュートラルに戻すまでの途中のギヤ段のシフトを完了させることが必要になるが、ドグクラッチを使用したドラム式変速機構の場合、ドグスリーブのドグ歯とドグ（変速ギヤ側）のドグ歯とが噛み合わずに、それらドグ歯の先端同士とが突き当たる、いわゆるシフトロックが発生すると、ニュートラルまでシフトすることができない場合がある。また、飛び変速（１段以上離れたギヤ段への変速）を行う際にも、シフトロックが発生して変速を実行できない場合がある。

なお、特許文献３には、シフト時にシフトドラムが回動しない場合に、アクチュエータに過剰な負荷が生じないようにするための機構（ロストモーション機構）が開示されているが、こうしたロストモーション機構を採用しても、Ｎ戻しや飛び変速の際にシフトドラムが回転しない状態（シフトロック）が必ず発生するので、Ｎ戻しや飛び変速の途中のギヤ段を飛び越すことができない場合がある。

本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、Ｎ戻しや飛び変速等を行う場合に、途中のギヤ段を飛び越して変速を確実に行うことが可能なドラム式変速機構を提供することを目的とする。

本発明は、外周面にカム溝が形成されたシフトドラムと、ドグスリーブを移動するフォークシャフトと、前記ドグスリーブの両側に、それぞれ、当該ドグスリーブと対向するように配置されたドグとを備え、前記シフトドラムのカム溝によって前記フォークシャフトを当該シフトドラムの軸方向に移動させることで、前記ドグスリーブと当該ドグスリーブに対向するいずれか一方のドグとが噛み合うことにより変速を行うドラム式変速機構を前提としている。このようなドラム式変速機構において、前記ドグスリーブと前記シフトドラムとの間の動力伝達経路上に弾性部材が設けられており、その弾性部材は、前記ドグスリーブがニュートラルのときに、前記ドグスリーブの両側に配置のドグと当該ドグスリーブとが噛み合わない中立状態となるように付勢することを特徴としている。

本発明によれば、ドグスリーブとシフトドラムとの間の動力伝達経路上（例えば、シフトフォークとフォークシャフトとの間）に弾性部材を設けるとともに、その弾性部材は、ドグスリーブがニュートラルのときに当該ドグスリーブの両側に配置のドグと噛み合わない中立状態となるように付勢しているので、Ｎ戻しや飛び変速等を行う際に、ドグスリーブのドグ歯とドグのドグ歯（変速ギヤ側）とが噛み合わないで、それらドグ歯同士が突き当たった状態となった場合には、シフトドラムからシフトフォーク（ドグスリーブ）に伝達される動力が弾性部材によって吸収されるので、シフトドラムが回転不能となるシフトロックを回避することができる。これによりＮ戻しや飛び変速等を行う場合に、途中のギヤ段を飛び越して変速を確実に行うことが可能になる。

本発明のドラム式変速機構によれば、Ｎ戻しや飛び変速等を行う場合に、途中のギヤ段を飛び越すことが可能になるので、それらＮ戻しや飛び変速等を確実に実行することができる。

本発明を適用する変速機構のギヤレイアウトの一例を示すスケルトン図である。 図１の変速機構に適用するシフト機構及び断接機構の構成を示す図である。 図２の断接機構においてドグ歯同士が突き当たった状態を示す図である。 シフト機構の変形例の要部構成を示す図である。 シフト機構の他の変形例の要部構成を模式的に示す図である。 図５のシフト機構に用いるシフトドラムの側面図である。 シフト機構の別の変形例の要部構成を模式的に示す図である。 図７のシフト機構に用いるシフトドラムの側面図である。 図７のシフト機構に用いるシフトドラムの縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態では、ＦＲ（フロントエンジン・リアドライブ）車両に搭載される変速機構に本発明を適用した場合について説明する。

−変速機構−
変速機構１の構成（ギヤレイアウト）について図１を参照して説明する。

この例の変速機構１は、前進６速段、後進１速段の噛み合い式変速機構（ドラム式変速機構）であって、インプットシャフト２、このインプットシャフト２と同一軸線上に配設されたアウトプットシャフト３、及び、それらインプットシャフト２及びアウトプットシャフト３と平行に配設されたカウンタシャフト４及びリバースアイドラシャフト５などを備えている。インプットシャフト２、アウトプットシャフト３、カウンタシャフト４は、ベアリング等を介してトランスミッションケース（図示せず）に回転自在に支持されている。一方、リバースアイドラシャフト５は、トランスミッションケースに回転不能に支持（固定）されている。

インプットシャフト２は、図示しないエンジンのクランクシャフトにクラッチ機構を介して連結されており、このクラッチ機構の係合動作によりエンジンの回転駆動力がインプットシャフト２に入力されるようになっている。なお、クラッチ機構としては、手動クラッチ機構または自動クラッチ機構が用いられる。

アウトプットシャフト３は、インプットシャフト２またはカウンタシャフト４から伝達されたエンジンの回転駆動力を、プロペラシャフト、デファレンシャルギヤ及びドライブシャフトを介して駆動輪に伝達されるようになっている。

カウンタシャフト４は、インプットシャフト２からの回転駆動力を受けて回転する。また、後述する複数のギヤ対１１〜１６のうち選択された１つのギヤ対による回転駆動力の伝達、または、リバースギヤ列１７による回転駆動力の伝達によって、カウンタシャフト４の回転駆動力が変速されてアウトプットシャフト３に伝達される。

次に、各ギヤ対１１〜１７及びリバースギヤ列１７について以下に説明する。

上記インプットシャフト２とカウンタシャフト４との間には４速ギヤ対１４が配設されている。一方、上記アウトプットシャフト３とカウンタシャフト４との間には、図１における左側（エンジン側）から右側（駆動輪側）に向かって、３速ギヤ対１３、２速ギヤ対１２、１速ギヤ対１１、リバース（後進段）ギヤ列１７、６速ギヤ対１６、５速ギヤ対１５が順に配設されている。これらギヤ対１１〜１６、リバースギヤ列１７の配設順序はこれに限定されるものではなく適宜設定される。

１速ギヤ対１１は、カウンタシャフト４に一体回転可能に設けられた１速用ドライブギヤ１１ａと、アウトプットシャフト３に回転自在に設けられた１速用ドリブンギヤ１１ｂとからなり、これら１速用ドライブギヤ１１ａと１速用ドリブンギヤ１１ｂとが互いに噛み合っている。２速ギヤ対１２は、カウンタシャフト４に一体回転可能に設けられた２速用ドライブギヤ１２ａと、アウトプットシャフト３に回転自在に設けられた２速用ドリブンギヤ１２ｂとからなり、これら２速用ドライブギヤ１２ａと２速用ドリブンギヤ１２ｂとが互いに噛み合っている。

１速ギヤ対１１と２速ギヤ対１２との間には、１速／２速用の断接機構１０２が配置されている。１速／２速用の断接機構１０２は、アウトプットシャフト３に一体回転可能に設けられたドグスリーブ１２１、１速用ドリブンギヤ１１ｂに一体回転可能に設けられたドグ１２２、及び、２速用ドリブンギヤ１２ｂに一体回転可能に設けられたドグ１２３などによって構成されている。そして、シフトフォーク１１３によってドグスリーブ１２１が軸方向に移動（１速用ドリブンギヤ１１ｂ側に移動）され、そのドグスリーブ１２１が１速用ドリブンギヤ１１ｂのドグ１２２に噛み合うと、１速用ドリブンギヤ１１ｂがアウトプットシャフト３に一体回転可能に連結されて１速段（１速ギヤ対１１によりカウンタシャフト４からアウトプットシャフト３に回転駆動力が伝達される状態）が成立する。一方、シフトフォーク１１３によってドグスリーブ１２１が軸方向に移動（２速用ドリブンギヤ１２ｂ側に移動）され、そのドグスリーブ１２１が２速用ドリブンギヤ１２ｂのドグ１２３に噛み合うと、２速用ドリブンギヤ１２ｂがアウトプットシャフト３に一体回転可能に連結されて２速段（２速ギヤ対１２によりカウンタシャフト４からアウトプットシャフト３に回転駆動力が伝達される状態）が成立する。

３速ギヤ対１３は、カウンタシャフト４に一体回転可能に設けられた３速用ドライブギヤ１３ａと、アウトプットシャフト３に回転自在に設けられた３速用ドリブンギヤ１３ｂとからなり、これら３速用ドライブギヤ１３ａと３速用ドリブンギヤ１３ｂとが互いに噛み合っている。４速ギヤ対１４は、インプットシャフト２に一体回転可能に設けられた４速用ドライブギヤ１４ａと、カウンタシャフト４に一体回転可能に設けられた４速用ドリブンギヤ１４ｂとからなり、これら４速用ドライブギヤ１４ａと４速用ドリブンギヤ１４ｂとが互いに噛み合っている。

３速ギヤ対１３と４速ギヤ対１４との間には、３速／４速用の断接機構１０３が配置されている。３速／４速用の断接機構１０３は、アウトプットシャフト３に一体回転可能に設けられたドグスリーブ１３１、３速用ドリブンギヤ１３ｂに一体回転可能に設けられたドグ１３２、及び、４速用ドライブギヤ１４ａに一体回転可能に設けられたドグ１３３などによって構成されている。そして、シフトフォーク１１３Ａによってドグスリーブ１３１が軸方向に移動（３速用ドリブンギヤ１３ｂ側に移動）され、そのドグスリーブ１３１が３速用ドリブンギヤ１３ｂのドグ１３２に噛み合うと、３速用ドリブンギヤ１３ｂがアウトプットシャフト３に連結されて３速段（３速ギヤ対１３によりカウンタシャフト４からアウトプットシャフト３に回転駆動力が伝達される状態）が成立する。一方、シフトフォーク１１３によってドグスリーブ１３１が軸方向に移動（４速用ドライブギヤ１４ａに移動）され、そのドグスリーブ１３１が４速用ドライブギヤ１４ａのドグ１３３に噛み合うと、インプットシャフト２とアウトプットシャフト３とが直結状態となり４速段が成立する。

５速ギヤ対１５は、カウンタシャフト４に一体回転可能に設けられた５速用ドライブギヤ１５ａと、アウトプットシャフト３に回転自在に設けられた５速用ドリブンギヤ１５ｂとからなり、これら５速用ドライブギヤ１５ａと５速用ドリブンギヤ１５ｂとが互いに噛み合っている。６速ギヤ対１６は、カウンタシャフト４に一体回転可能に設けられた６速用ドライブギヤ１６ａと、アウトプットシャフト３に回転自在に設けられた６速用ドリブンギヤ１６ｂとからなり、これら６速用ドライブギヤ１６ａと６速用ドリブンギヤ１６ｂとが互いに噛み合っている。

６速ギヤ対１６と５速ギヤ対１５との間には、５速／６速用の断接機構１０４が配置されている。５速／６速用の断接機構１０４は、アウトプットシャフト３に一体回転可能に設けられたドグスリーブ１４１、５速用ドリブンギヤ１５ｂに一体回転可能に設けられたドグ１４２、及び、６速用ドリブンギヤ１６ｂに一体回転可能に設けられたドグ１４３などによって構成されている。そして、シフトフォーク１１３Ｂによってドグスリーブ１４１が軸方向に移動（５速用ドリブンギヤ１５ｂ側に移動）され、そのドグスリーブ１４１が５速用ドリブンギヤ１５ｂのドグ１４２に噛み合うと、５速用ドリブンギヤ１５ｂがアウトプットシャフト３に一体回転可能に連結されて５速段（５速ギヤ対１５によりカウンタシャフト４からアウトプットシャフト３に回転駆動力が伝達される状態）が成立する。一方、シフトフォーク１１３Ｂによってドグスリーブ１４１が軸方向に移動（６速用ドリブンギヤ１６ｂ側に移動）され、そのドグスリーブ１４１が６速用ドリブンギヤ１６ｂのドグ１４３に噛み合うと、６速用ドリブンギヤ１６ｂがアウトプットシャフト３に一体回転可能に連結されて６速段（６速ギヤ対１６によりカウンタシャフト４からアウトプットシャフト３に回転駆動力が伝達される状態）が成立する。

リバースギヤ列１７は、カウンタシャフト４に一体回転可能に設けられたリバースドライブギヤ１７ａ、アウトプットシャフト３に一体回転可能に設けられたリバースドリブンギヤ１７ｂ、及び、リバースアイドラギヤ１８によって構成されている。リバースアイドラギヤ１８は、リバースアイドラシャフト５に回転自在にかつ軸線に沿う方向にスライド移動自在に支持されている。そして、シフトフォーク１１３Ｃによって、リバースアイドラシャフト５が軸方向に移動され、リバースドライブギヤ１７ａ及びリバースドリブンギヤ１７ｂの両方に噛み合うことで（図１に破線で示す位置を参照）、アウトプットシャフト３が上記前進段の場合とは逆方向に回転し、駆動輪は後退方向に回転する。なお、後進時には、上記した前進用の断接機構１０２，１０３，１０４はニュートラル状態（各ドグスリーブ１２１，１３１，１４１が中立状態）に設定される。

−シフトスイッチ−
この例において、変速機構１の変速は、ドライバがアップシフトスイッチとダウンシフトスイッチ（いずれも図示せず）とを操作することによって行われる。これらアップシフトスイッチ及びダウンシフトスイッチは、例えばパドルスイッチ（モーメタリスイッチ（自動復帰型スイッチ））であって、ステアリングホイールに設けられている。アップシフトスイッチ及びダウンシフトスイッチの各操作信号はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）に入力される。

ＥＣＵは、上記シフトスイッチの各操作信号に基づいて、後述するシフトドラム１１１のアクチュエータ１１０（図２参照）を駆動制御して変速機構１の変速を行うように構成されている。具体的には、アップシフトスイッチが１回操作されるごとに、変速機構１のギヤ段が１段ずつアップ（例えばＮ→１ｓｔ→２ｎｄ→３ｒｄ→・・→６ｔｈ）するようにアクチュエータ１１０の駆動を制御する。一方、ダウンシフトスイッチが１回操作されるごとに、変速機構１のギヤ段が１段ずつダウン（例えば６ｔｈ→５ｔｈ→４ｔｈ→・・→１ｓｔ→Ｎ）するようにアクチュエータ１１０の駆動を制御する。

また、この例では、上記シフトスイッチに加えて、後進（リバース）を選択するためのリバーススイッチを備えている。リバーススイッチは、例えばインストルメントパネル上やコンソールパネル上に設けられている。

なお、アップシフトスイッチとダウンシフトスイッチとしては、パドルスイッチのほか、プッシュスイッチなどを挙げることができる。また、シフト切替機構としては、シフトレバーを用い、そのシフトレバーをアップ側またはダウン側に１回操作するごとに変速機構１の変速を行うものであってもよい。

−シフト機構・断接機構−
次に、シフト機構及び断接機構について図２を参照して説明する。

［断接機構］
まず、断接機構１０２，１０３，１０４について説明する。なお、１速／２速用の断接機構１０２と、３速／４速用の断接機構１０３と、５速／６速用の断接機構１０４とは基本的に同じ構造であるので、以下では、１速／２速用の断接機構１０２を代表して説明する。

断接機構１０２は、ドグクラッチであって、１速用ドリブンギヤ１１ｂと２速用ドリブンギヤ１２ｂとの間に配置されたドグスリーブ１２１、１速用ドリブンギヤ１１ｂに一体回転可能に設けられたドグ１２２（以下、１速用のドグ１２２ともいう）、及び、２速用ドリブンギヤ１２ｂに一体回転可能に設けられたドグ１２３（以下、２速用のドグ１２３ともいう）などによって構成されている。各ドグ１２２，１２３はそれぞれドグスリーブ１２１に対向して配置されている。

ドグスリーブ１２１は、アウトプットシャフト３にスプライン嵌合されており、アウトプットシャフト３と一体回転可能である。また、そのスプライン嵌合によりドグスリーブ１２１はアウトプットシャフト３の軸方向（Ｘ方向）にスライド移動可能となっている。ドグスリーブ１２１には、１速用ドリブンギヤ１１ｂと対向する部分に複数のドグ歯１２１a・・１２１aが設けられており、また、２速用ドリブンギヤ１２ｂと対向する部分に複数のドグ歯１２１ｂ・・１２１ｂが設けられている。ドグスリーブ１２１の外周には溝１２１ｃが設けられており、この溝１２１ｃに後述するシフトフォーク１１３が嵌め込まれている。

１速用のドグ１２２には、上記ドグスリーブ１２１のドグ歯１２１a・・１２１ａと噛み合うことが可能なドグ歯１２２ａ・・１２２ａが設けられている。また、２速用のドグ１２３には、上記ドグスリーブ１２１のドグ歯１２１ｂ・・１２１ｂと噛み合うことが可能なドグ歯１２３ａ・・１２３ａが設けられている。

そして、この例の断接機構１０２にあっては、シフトフォーク１１３によってドグスリーブ１２１がＸ１方向（１速用ドリブンギヤ１１ｂ側）に移動され、そのドグスリーブ１２１のドグ歯１２１ａ・・１２１ａが１速用のドグ１２２のドグ歯１２２ａ・・１２２ａに噛み合うと、上述の如く、１速用ドリブンギヤ１１ｂがアウトプットシャフト３に一体回転可能に連結されて１速段が成立する。一方、シフトフォーク１１３によってドグスリーブ１２１がＸ２方向（２速用ドリブンギヤ１２ｂ側）に移動され、そのドグスリーブ１２１のドグ歯１２１ｂ・・１２１ｂが２速用のドグ１２３のドグ歯１２３ａ・・１２３ａに噛み合うと、上述の如く、２速用ドリブンギヤ１２ｂがアウトプットシャフト３に一体回転可能に連結されて２速段が成立する。このようなドグスリーブ１２１（シフトフォーク１１３）の移動はシフト機構１０１によって与えられる。

［シフト機構］
シフト機構１０１は、図２に示すように、シフトドラム１１１、フォークシャフト１１２、シフトフォーク１１３、シフトヘッド１１４、圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂ、及び、スナップリング１１６ａ，１１６ｂなどによって構成されている。なお、図２には１速／２速用のフォークシャフト１１２のみを示している。

シフトドラム１１１は円筒カムであって、その中心軸（円筒中心）がＸ方向（アウトプットシャフト３の軸方向と平行な方向）に沿うように配置されている。シフトドラム１１１はベアリング（図示せず）等によって支持されており、中心軸（Ｘ方向に沿う軸）を中心として回転可能となっている。シフトドラム１１１の外周面には１速／２速用のカム溝１１１ｂ、３速／４速用のカム溝１１１ａ、及び、５速／６速用のカム溝１１１ｃの３条のカム溝が形成されている。そして、シフトドラム１１１には、電動モータ等を駆動源とするアクチュエータ１１０が連結されており、そのアクチュエータ１１０によってシフトドラム１１１に回転が与えられる。

フォークシャフト１１２は、Ｘ方向に沿ってシフトドラム１１１から２速ギヤ対１２に亘って延びている。フォークシャフト１１２はＸ方向に移動可能に配置されている。フォークシャフト１１２にはシフトヘッド１１４が一体的に取り付けられている。このシフトヘッド１１４の先端部（カムフォロワ）が、上記したシフトドラム１１１の１速／２速用のカム溝１１１ｂ内に嵌め込まれている。

シフトフォーク１１３は、上記した１速／２速用の断接機構１０２に対応する位置に配置されており、上記したように、ドグスリーブ１２１の溝１２１ｃに嵌め込まれている（シフトフォーク１１３とドグスリーブ１２１とが係合している）。

シフトフォーク１１３には円筒形状のボス部１１３ｄが一体形成されている。ボス部１１３ｄはフォークシャフト１１２に摺動可能に配設されており、シフトフォーク１１３の全体がフォークシャフト１１２に対して軸方向（Ｘ方向）にスライド移動可能となっている。また、このシフトフォーク１１３のボス部１１３ｄを挟んだ両側にはそれぞれスナップリング１１６ａ，１１６ｂが配置されている。その一方（Ｘ１方向側）のスナップリング１１６ａとボス部１１３ｄ（Ｘ１方向側の端面）との距離と、他方（Ｘ２方向側）のスナップリング１１６ｂとボス部１１３ｄ（Ｘ２方向側の端面）との距離は等しい。各スナップリング１１６ａ，１１６ｂはフォークシャフト１１２に固定されており、その一方のスナップリング１１６ａとボス部１１３ｄとの間、及び、他方のスナップリング１１６ｂとボス部１１３ｄとの間に、それぞれ、圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂが挟み込まれている。これら２つの圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂは形状及び弾性力等が同じものを用いている。

そして、このようにしてシフトフォーク１１３をフォークシャフト１１２に圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂを介して取り付けておくことにより、その圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂの変形量（縮み量）の範囲内において、シフトフォーク１１３とフォークシャフト１１２とが軸方向（Ｘ方向）に相対的に移動することができる。また、シフトフォーク１１３の両側（ボス部１１３ｄの両側）に圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂを設けておくことにより、断接機構１０２がニュートラル（ドグスリーブ１２１がニュートラル）であるときに、当該断接機構１０２のドグスリーブ１２１が、その両側のドグ１２２，１２３に噛み合わない中立状態（図２に示す状態）となるように付勢することができる。

ここで、圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂの弾性力（フォークシャフト１１２に組み込んだ状態での弾性力）は、アクチュエータ１１０及びシフトドラム１１１によってフォークシャフト１１２に加えられる力（Ｘ１方向の力またはＸ２方向の力）よりも小さくて、かつ、ドグスリーブ１２１のドグ歯１２１ａ・・１２１ａと１速用のドグ１２２のドグ歯１２２ａ・・１２２ａとが噛み合うときの摺動抵抗、ドグスリーブ１２１のドグ歯１２１ｂ・・１２１ｂと２速用のドグ１２３のドグ歯１２３ａ・・１２３ａとが噛み合うときの摺動抵抗の各摺動抵抗よりも大きい弾性力としている。つまり、ドグスリーブ１２１がドグ１２２または１２３に噛み合うときには圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂは変形しないで、ドグ歯同士が突き当たった状態（図３参照）のときに圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂが変形するようになっている。

また、圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂの撓み量（フォークシャフト１１２に組み込んだ状態での変形可能量（縮み量））については、Ｘ１方向側の圧縮コイルばね１１５ａの撓み量を、ドグスリーブ１２１が中立状態から２速用のドグ１２３に完全に噛み合う位置までのストローク（２速変速時におけるフォークシャフト１１２のニュートラル位置からの移動量）以上とし、Ｘ２方向側の圧縮コイルばね１１５ｂの撓み量を、ドグスリーブ１２１が中立状態から１速用のドグ１２２に完全に噛み合う位置までのストローク（１速変速時におけるフォークシャフト１１２のニュートラル位置からの移動量）以上とする。

なお、圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂの各端部はフォークシャフト１１２とスナップリング１１６ａ，１１６ｂとに固定されていてもよいし、各端部を固定しない状態でボス部１１５ａとスナップリング１１６ａ，１１６ｂとの間に配置するようにしてもよい。

以上のシフト機構１０１において、アクチュエータ１１０によりシフトドラム１１１が１速位置へと回転すると、そのシフトドラム１１１のカム溝１１１ｂ及びシフトヘッド１１４によりシフトシャフト１１２（シフトフォーク１１３）がＸ１方向に移動され、断接機構１０２のドグスリーブ１２１が１速用のドグ１２２に噛み合って１速段が成立する。また、このような１速段の状態から、アクチュエータ１１０によりシフトドラム１１１が２速位置へと回転すると、そのシフトドラム１１１のカム溝１１１ｂ及びシフトヘッド１１４によりシフトシャフト１１２（シフトフォーク１１３）がＸ２方向に移動され、断接機構１０２のドグスリーブ１２１が２速用のドグ１２３に噛み合って２速段が成立する。

なお、本実施形態において、シフトドラム１１１にはロータリエンコーダ（図示せず）が配置されており、そのロータリエンコーダの出力信号に基づいて、ＥＣＵがアクチュエータ１１０を駆動制御して、シフトドラム１１１の回転位置を上記した１速位置、２速位置などの各変速位置に配置するように構成されている。

＜効果＞
まず、変速機構が搭載された車両において、ダウンシフトを実施せずに停車した場合、ギヤ段を維持したままの状態で停車することになり、次工程として、Ｎ戻しあるいは発進に備えて１速（１ｓｔ）にシフトする必要がある。上述したように、ドラム式変速機構では、ダウンシフト及びアップシフトの際に変速を１段ずつ実行する必要があるため、停車中（アウトプットシャフト３が回転停止中）にＮ戻し（３速→Ｎ）を行う場合、その途中のギヤ段である２速（２ｎｄ）及び１速（１ｓｔ）のシフトを順次完了させることが必要になるが、従来の変速機構では、その２速（１速）のシフトを完了できない場合がある。例えば、図３に示すように、停車時にドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ｂと２速用のドグ１２３の各ドグ歯１２３ａとが噛み合わないで対向する状態になっている場合、従来の変速機構では、シフト時においてそれらドグ歯の先端同士とが当たる、いわゆるシフトロックが発生すると、シフトドラムが回転不能となってシフト（変速）ができなくなる可能性がある。

これに対し、本実施形態では、シフトフォーク１１３をフォークシャフト１１２に圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂを介して取り付けて、シフトフォーク１１３とフォークシャフト１１２とが相対移動可能としているので、図３に示すように、ドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ｂと２速用のドグ１２３の各ドグ歯１２３ａとが突き当たってドグスリーブ１１３の動きが規制されても、Ｘ１方向側の圧縮コイルばね１１５ａが縮むことによりシフトフォーク１１３はＸ２方向に移動することができる。これによりシフトドラム１１１（図２参照）は回転することが可能となる（シフトロックを回避することができる）ので、２速をスムーズに飛び越すことができる。また、１速にシフトする際に、ドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ａと１速用のドグ１２２の各ドグ歯１２２ａとが突き当たる場合においても、Ｘ２方向側の圧縮コイルばね１１５ｂが縮むことによりシフトドラム１１１は回転することが可能になるので、１速も飛び越してニュートラルにシフトすることができる。

このように本実施形態によれば、Ｎ戻しの際に、途中のギヤ段（２速、１速）を常に飛び越すことができるので、Ｎ戻しを確実に行うことができる。また、Ｎ戻しのほか、跳び変速（例えば３速→１速）等を行う場合にも、途中のギヤ段を飛び越して変速することができる。

また、本実施形態では、例えば、走行中において１速→２速の変速（飛び変速ではない通常の変速）を行う際に、図３に示すように、ドグ歯１２３ａ，１２１ｂ同士が当たる状態（ドグ先当たり状態）となった場合、フォークシャフト１１２の移動が圧縮コイルばね１１５ａにて一時的に吸収され、その後に２速用のドグ１２３のドグ歯１２３ａの歯間（噛合凹部）にドグスリーブ１２１のドグ歯１２１ｂが一致（ドグとスリーブとの回転差で一致）したときに、圧縮コイルばね１１５ａの弾性力（復元力）によりフォークシャフト１１３がＸ２方向に移動してドグスリーブ１２１が２速用のドグ１２３に噛み合うようになる。このように本実施形態では、変速過程においてドグ先当たりが生じる場合であっても変速をスムーズに行うことができる。

ここで、図２には、１速／２速用のフォークシャフト１１２及びシフトフォーク１１３等の構成のみを示しているが、本実施形態にあっては、３速／４速用のフォークシャフト及びシフトフォーク等、並びに、５速／６速用のフォークシャフト及びシフトフォーク等の構成についても図２と同様な構成を採用している。

すなわち、３速／４速用のシフトフォーク１１３Ａ（図１参照）をフォークシャフトに圧縮コイルばねを介して取り付けてシフトフォーク１１３Ａとフォークシャフトとが相対移動可能な構造とし、また、５速／６速用のシフトフォーク１１３Ｂ（図１参照）をフォークシャフトに圧縮コイルばねを介して取り付けてシフトフォーク１１３Ｃとフォークシャフトとが相対移動可能な構造としている。なお、３速／４速用の圧縮コイルばね及び５速／６速用の圧縮コイルばねの弾性力、撓み量等の条件は、上記した１速／２速用の圧縮コイルばね１１５ａ，１１５ｂと同等とする。

［変形例１］
上記した実施形態では、シフトフォーク（ドグスリーブ）とフォークシャフトとの間に弾性部材（圧縮コイルばね）を設けているが、その弾性部材を設ける位置は、ドグスリーブとシフトドラムとの間の動力伝達経路上であれば、いずれの場所であってもよい。その一例（シフト機構の変形例）を図４に示す。なお、この例のシフト機構において、以下に説明する構成以外は上記した実施形態と同様な構成であるので、その詳細な説明は省略する。

この図４に示す例では、フォークシャフト２１２とシフトヘッド２１４とが別体であり、そのシフトヘッド２１４がフォークシャフト２１２に対して相対回転不能かつ軸方向（図２に示すＸ方向）に沿って相対移動可能に配設されている。また、シフトヘッド２１４の両側にはそれぞれスナップリング２１６ａ，２１６ｂが所定の間隔をあけて配置されている。各スナップリング２１６ａ，２１６ｂはフォークシャフト２１２に固定されており、これらスナップリング２１６ａ，２１６ｂとシフトヘッド２１４との間に、それぞれ、圧縮コイルばね２１５ａ，２１５ｂが挟み込まれている。

このようにしてシフトヘッド２１４をフォークシャフト２１２に圧縮コイルばね２１５ａ，２１５ｂを介して取り付けておくことにより、その圧縮コイルばね２１５ａ，２１５ｂの撓み量（縮み量）の範囲内において、シフトヘッド２１４がフォークシャフト２１２に対して軸方向（図２に示すＸ１方向及びＸ２方向）に移動することができる。また、シフトヘッド２１４の両側に圧縮コイルばね２１５ａ，２１５ｂを設けておくことにより、上記断接機構１０２（図２参照）がニュートラルであるときに、当該断接機構１０２のドグスリーブ１２１がその両側のドグ１２２，１２３に噛み合わない中立状態（図２に示す状態）となるように付勢することができる。

そして、この変形例においても、例えば図３に示すように、ドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ｂと２速用のドグ１２３の各ドグ歯１２３ａとが突き当たってドグスリーブ１２１の動き（フォークシャフト２１２の動き）が規制されても、圧縮コイルばね２１５ａが縮むことによりシフトヘッド２１４はフォークシャフト２１２に対して軸方向に移動することができる。これによりシフトドラム１１１は回転することが可能になるので、シフトロックを回避することができる。また、同様に、ドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ａと１速用のドグ１２２の各ドグ歯１２２ａとが突き当たる状態となってもシフトロックを回避することができる。したがって、この変形例においても、Ｎ戻しや飛び変速等を行う場合に、途中のギヤ段を飛び越して変速を確実に行うことが可能になる。

なお、図４には、１速／２速用のフォークシャフト２１２及びシフトヘッド２１４等の構成のみを示しているが、３速／４速用及び５速／６速用のフォークシャフト及びシフトヘッド等についても、図４と同じ構造を採用する。

［変形例２］
次に、ドグスリーブとシフトドラムとの間の動力伝達経路上に弾性部材（圧縮コイルばね）を設ける場合の他の例（シフト機構の他の変形例）について図５及び図６を参照して説明する。なお、この例のシフト機構において、以下に説明する構成以外は上記した実施形態と同様な構成であるので、その詳細な説明は省略する。

この変形例では、シフトドラム３００が、３つの円筒カム３１１，３１２，３１３、及び、ドラム軸３２０によって構成されている。ドラム軸３２０はアクチュエータ（図示せず）によって回転駆動される。なお、ドラム軸３２０は軸方向（図２に示すＸ方向）への移動が不能に配設されている。

各円筒カム３１１，３１２，３１３の外周面には、それぞれ、３速／４速用のカム溝１１１ａ、１速／２速用のカム溝１１１ｂ、５速／６速用のカム溝１１１ｃが形成されている。図５の左側の円筒カム３１１は、キー３２０ａとキー溝３１１ａとの嵌合（図６参照）により、ドラム軸３２０に対して相対回転不能かつ軸方向（図２に示すＸ方向）に沿って相対移動可能に配設されている。また、中央の円筒カム３１２及び右側の円筒カム３１３についても、同様に、キーとキー溝との嵌合により、ドラム軸３２０に対して相対回転不能かつ軸方向（図２に示すＸ方向）に相対移動可能にとなっている。

上記３つの円筒カムのうち、図５の左側の円筒カム３１１（３速／４速用）の両側に圧縮コイルばね３３１と圧縮コイルばね３３２とが配置されている。また、中央の円筒カム３１２（１速／２速用）の両側に圧縮コイルばね３３２（３速／４速用の圧縮コイルばねと共用）と圧縮コイルばね３３３とが配置されている。さらに、右側の円筒カム３１３（５速／６速用）の両側に圧縮コイルばね３３３（１速／２速用の圧縮コイルばねと共用）と圧縮コイルばね３３４とが配置されている。なお、シフトドラム３００の両端部には、圧縮コイルばね３３１，３１３の端部位置（自由端側の位置）を規制するための押え部材（図示せず）が配置されている。

そして、このように円筒カム３１２（１速／２速用）の両側に圧縮コイルばね３３２，３３３を設けておくことにより、上記１速／２速用の断接機構１０２（図２参照）がニュートラルであるときに、当該断接機構１０２のドグスリーブ１２１がその両側のドグ１２２，１２３に噛み合わない中立状態（図２に示す状態）となるように付勢することができる。また、同様に、円筒カム３１１（３速／４速用）の両側に圧縮コイルばね３３１，３３２を設けておくことにより、３速／４速用の断接機構１０３のドグスリーブ１３１（図１参照）が中立状態となるように付勢することができる。また、同様に、円筒カム３１３（５速／６速用）の両側に圧縮コイルばね３３３，３３４を設けておくことにより、３速／４速用の断接機構１０４のドグスリーブ１４１（図１参照）が中立状態となるように付勢することができる。

この変形例においても、例えば図３に示すように、ドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ｂと２速用のドグ１２３の各ドグ歯１２３ａとが突き当たってドグスリーブ１２１の動きが規制されても、圧縮コイルばね３３３が縮むことによりシフトドラム３００の円筒カム３１２が軸方向に移動して当該円筒カム３１２が回転可能となるので、シフトロックを回避することができる。また、同様に、ドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ａと１速用のドグ１２２の各ドグ歯１２２ａとが突き当たる状態となってもシフトロックを回避することができる。また、同様に、３速／４速用の円筒カム３１１及び５速／６速用の円筒カム３１３についても同様な作用によりシフトロックを回避することができる。したがって、この変形例においても、Ｎ戻しや飛び変速等を行う場合に、途中のギヤ段を飛び越して変速を確実に行うことが可能になる。

［変形例３］
次に、ドグスリーブとシフトドラムとの間の動力伝達経路上に弾性部材（圧縮コイルばね）を設ける場合の別の例（シフト機構の別の変形例）について図７〜図９を参照して説明する。なお、この例のシフト機構において、以下に説明する構成以外は上記した実施形態と同様な構成であるので、その詳細な説明は省略する。

この変形例では、シフトドラム４００を、３つの円筒カム４１１，４１２，４１３、及び、ドラム軸４２０によって構成している。ドラム軸４２０は２分割構造であって、半ドラム軸４２１と半ドラム軸４２２とから構成されている。ドラム軸４２０は軸方向（図２に示すＸ方向）に移動可能に配設されている。また、ドラム軸４２０はアクチュエータ（図示せず）によって回転駆動される。

各円筒カム４１１，４１２，４１３の外周面には、それぞれ、３速／４速用のカム溝１１１ａ、１速／２速用のカム溝１１１ｂ、５速／６速用のカム溝１１１ｃが形成されている。円筒カム４１１は、キー４２１ａとキー溝４１１ａとの嵌合及びキー４２２ａとキー溝４１１ｂとの嵌合（図８及び図９参照）により、ドラムシャフト４２０に対して相対回転不能かつ軸方向（図２に示すＸ方向）への相対移動が不能となっている。また、図７の左側の円筒カム４１１及び右側の円筒カム４１３についても、同様に、キーとキー溝との嵌合により、ドラム軸４２０に対して相対回転不能かつ軸方向（図２に示すＸ方向）への相対移動が不能となっている。

この変形例では、ドラム軸４２０の両側に圧縮コイルばね４３１，４３２が設けられており、上記１速／２速用の断接機構１０２（図２参照）がニュートラルであるときに、当該断接機構１０２のドグスリーブ１２１がその両側のドグ１２２，１２３に噛み合わない中立状態（図２に示す状態）となるように付勢することができる。また、同様に、圧縮コイルばね４３１，４３２によって、３速／４速用の断接機構１０３のドグスリーブ１３１（図１参照）、及び、５速／６速用の断接機構１０４のドグスリーブ１４１（図１参照）が中立状態となるように付勢することができる。なお、シフトドラム４００の両側には、圧縮コイルばね４３１，４３２の端部位置（自由端側の位置）を規制するための押え部材（図示せず）が配置されている。

そして、この変形例においても、例えば図３に示すように、ドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ｂと２速用のドグ１２３の各ドグ歯１２３ａとが突き当たってドグスリーブ１２１の動きが規制されても、圧縮コイルばね４３２が縮むことによりシフトドラム４００が軸方向に移動して、当該シフトドラム４００が回転可能となるので、シフトロックを回避することができる。また、ドグスリーブ１２１の各ドグ歯１２１ａと１速用のドグ１２２の各ドグ歯１２２ａとが突き当たる状態となってもシフトロックを回避することができる。また、３速／４速用の円筒カム３１１及び５速／６速用の円筒カム３１３についても同様な作用によりシフトロックを回避することができる。したがって、この変形例においても、Ｎ戻しや飛び変速等を行う場合に、途中のギヤ段を飛び越して変速を確実に行うことが可能になる。

−他の実施形態−
以上の実施形態及び変形例では、ドグとドグスリーブとが噛み合う構造のドグクラッチを用いたドラム式変速機構に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限られず、変速ギヤ側に、ドグスリーブのドグ歯と係合する係合孔を設けた構造のドグクラッチを用いたドラム式変速機構にも本発明を適用することができる。

以上の実施形態及び変形例では、ＦＲ車両に搭載された前進６速段のドラム式変速機構１に本発明を適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）車両に搭載されたドラム式変速機構に対しても適用可能である。また、前進側の変速段数としては６速段に限らず、５速段やその他の段数を有するドラム式変速機構に対しても本発明は適用可能である。

なお、本発明は、車両の運転状態に応じてマップ等によりギヤ段を設定して自動的に変速を行うドラム式変速機構にも適用可能である。

本発明は、シフトドラムの回転により変速を行うドラム式変速機構に有効に利用することができる。

１ 変速機構
１１ １速ギヤ対
１１ｂ １速用ドリブンギヤ
１２ ２速ギヤ対
１２ｂ ２速用ドリブンギヤ
１０１ シフト機構
１１０ アクチュエータ
１１１ シフトドラム
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ カム溝
１１２ フォークシャフト
１１３，１１３Ａ，１１３Ｂ シフトフォーク
１１４ シフトヘッド
１１５ａ，１１５ｂ 圧縮コイルばね（弾性部材）
１１６ａ，１１６ｂ スナップリング
１０２，１０３，１０４ 断接機構
１２１ ドグスリーブ
１２１ａ，１２１ｂ ドグ歯
１２２，１２３ ドグ
１２２ａ，１２３ａ ドグ歯

Claims (1)

1. 外周面にカム溝が形成されたシフトドラムと、ドグスリーブを移動するフォークシャフトと、前記ドグスリーブの両側に、それぞれ、当該ドグスリーブと対向するように配置されたドグとを備え、
   前記シフトドラムのカム溝によって前記フォークシャフトを当該シフトドラムの軸方向に移動させることで、前記ドグスリーブと当該ドグスリーブに対向するいずれか一方のドグとが噛み合うことにより変速を行うドラム式変速機構において、
   前記ドグスリーブと前記シフトドラムとの間の動力伝達経路上に弾性部材が設けられており、その弾性部材は、前記ドグスリーブがニュートラルのときに、前記ドグスリーブの両側に配置のドグと当該ドグスリーブとが噛み合わない中立状態となるように付勢することを特徴とするドラム式変速機構。

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