JP2023055254A - シフト機構 - Google Patents

Abstract

【課題】カム溝と係合ピンとの間の摩擦力によって、係合ピンと一体化された可動部材が回転することを抑制できるシフト機構を提供する。
【解決手段】外周面にカム溝２が形成されたシフトドラム１と、カム溝２に沿って移動するようにカム溝２に挿入された係合ピン４を有するカムスリーブ３と、カムスリーブ３から推力を受けて移動するフォークシャフト６とを備えたシフト機構において、カムスリーブ３の中心軸線に平行に配置された嵌合軸１５と、カムスリーブ３に一体化されるとともに、カムスリーブ３が中心軸線を中心として回転した場合に嵌合軸１５に接触する突起部１７とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、カム溝が形成されたシフトドラムを回転させることにより、シフトフォークの位置を制御するように構成されたシフト機構に関するものである。

特許文献１には、外周面に複数のカム溝が形成されたシフトドラムと、それぞれのカム溝に係合する係合ピンを有し、シフトドラムの回転に伴って軸線方向に移動する複数のフォークシャフトと、それぞれのフォークシャフトに連動して移動する複数のシフトフォークとを備えたシフト機構が記載されている。なお、シフトフォークには、ドグ歯が形成されたスリーブが一体となって移動可能に連結されていて、スリーブが移動することによってそのスリーブに形成されたドグ歯と、他のドグ歯とが係合して所定の変速段を設定するように構成されている。

上記のように構成されたシフト機構は、シフトドラムの回転角に応じた変速段が設定されるものであるから、通常、変速段を順番に設定しながら変速段の切り替えを行うことになる。すなわち、所定の変速段から二つ以上離れた変速段への変速は、中間の変速段を一時的に設定することになり、変速時間が長くなる。そのため、特許文献１に記載されたシフト機構は、フォークシャフトとシフトフォークとをバネを介して連結するように構成されている。すなわち、所定のスリーブが係合する位置まで移動する以前であっても、シフトドラムを回転させてフォークシャフトを移動させることができるように構成されている。

なお、特許文献２には、ドグ歯が形成されたシフタ部材のシフトフォーク溝に嵌められるシフトフォークに係合ピン部が形成され、その係合ピン部がシフトドラムに形成された案内溝に係合するように構成されたシフト機構が記載されている。

特開２０１５－８１６３４号公報 特許第５８６９４５９号公報

特許文献１に記載されたシフト機構は、フォークシャフトとシフトフォークとがバネを介して連結されているため、例えば、スリーブに形成されたドグ歯と、そのドグ歯に噛み合う他のドグ歯との先端同士が接触した場合であっても、シフトフォークの移動量とフォークシャフトの移動量との差をバネの圧縮量として吸収することができる。そのため、ドグ歯に過剰な荷重が作用することや、シフトドラムの回転が阻害されることを抑制できる。

一方、シフトドラムが回転してフォークシャフトを軸線方向に移動させる場合には、シフトドラムに形成されたカム溝とフォークシャフトに形成された係合ピンとの間には、係合ピンを軸線方向に押圧する推力に加えて、フォークシャフトを回転させる方向の摩擦力が作用する。特許文献１に記載されたシフト機構は、フォークシャフトとシフトフォークとが別体に形成されているため、上記の摩擦力が生じることによってフォークシャフトを回転させる荷重が作用すると、フォークシャフトの姿勢が変化し、その結果、例えば、係合ピンが傾いてカム溝に係合するなどによって摺動抵抗が大きくなる可能性があり、また、カム溝と係合ピンとの係合位置が意図した位置からずれることによるシフトフォークの位置が変化する可能性がある。

なお、特許文献２に記載されたシフト機構のように、シフトドラムの溝に係合するピンと、スリーブなどのシフタ部材に嵌められるシフトフォークとが一体に構成されている場合には、上記のような摩擦力に対抗した反力が、シフタ部材によって受け持たれるため、シフトフォークが回転することを抑制できる反面、ドグ歯の先端同士が接触した場合にドグ歯に過剰な荷重が作用することや、シフトドラムの回転が阻害される可能性がある。

この発明は、上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、カム溝と係合ピンとの間の摩擦力によって、係合ピンと一体化された可動部材が回転することを抑制できるシフト機構を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、外周面にカム溝が形成されたシフトドラムと、前記カム溝に沿って移動するように前記カム溝に挿入された係合ピンを有するカムスリーブと、前記カムスリーブから推力を受けて移動するフォークシャフトとを備え、前記シフトドラムの回転角を制御することにより前記フォークシャフトの位置を切り替えるように構成されたシフト機構において、前記カムスリーブの中心軸線に平行に配置された嵌合軸と、前記カムスリーブに一体化されるとともに、前記カムスリーブが前記中心軸線を中心として回転した場合に前記嵌合軸に接触する突起部とを備えていることを特徴とするものである。

また、この発明では、前記カムスリーブと前記フォークシャフトとが相対回転可能に連結されていてよい。

また、この発明では、前記カムスリーブの前記中心軸線方向における移動量と、前記フォークシャフトの中心軸線方向における移動量とが相違する場合に弾性変形する弾性部材を備えていてよい。

また、この発明では、前記突起部は、前記嵌合軸が挿入される貫通孔を備えていてよい。

また、この発明では、前記貫通孔は、長手方向が前記カムスリーブの法線方向に沿って形成された長孔を含んでよい。

また、この発明では、前記貫通孔は、前記嵌合軸側に開口した切り欠き部を含んでよい。

また、この発明では、前記カムスリーブは、前記シフトドラムの回転方向に所定の間隔を空けて配置された第１カムスリーブと第２カムスリーブとを含み、前記嵌合軸は、前記第１カムスリーブ側に突出した第１嵌合部と、前記第２カムスリーブ側に突出した第２嵌合部とを備え、前記突起部は、前記第１カムスリーブに一体化された第１突起部と、前記第２カムスリーブに一体化された第２突起部とを含み、前記第１突起部は、前記第１嵌合部が挿入され、かつ前記第１カムスリーブが中心軸線を中心として回転した場合に前記第１嵌合部に接触する第１切り欠き部を有し、前記第２突起部は、前記第２嵌合部が挿入され、かつ前記第２カムスリーブが中心軸線を中心として回転した場合に前記第２嵌合部に接触する第２切り欠き部を有してよい。

また、この発明では、前記第１カムスリーブと前記第２カムスリーブとが相対移動した場合に、前記第１突起部と前記第２突起部とが前記嵌合軸の軸線方向で重なってよい。

また、この発明では、前記第１嵌合部は、前記第１カムスリーブの中心軸線を中心とした円周方向において前記第１切り欠き部の先端側の部分と前記第１嵌合部との隙間が、前記第１切り欠き部の長さ方向における中央部分と前記第１嵌合部との隙間よりも大きくてよい。

また、この発明では、前記第２嵌合部は、前記第２カムスリーブの中心軸線を中心とした円周方向において前記第２切り欠き部の先端側の部分と前記第２嵌合部との隙間が、前記第２切り欠き部のの長さ方向における中央部分と前記第２嵌合部との隙間よりも大きくてよい。

そして、この発明では、前記カムスリーブの回転方向における前記嵌合軸と前記貫通孔の内壁面との隙間が、前記カムスリーブと前記嵌合軸とを結ぶ直線方向における前記嵌合軸と前記貫通孔の内壁面との隙間よりも小さく形成されていてよい。

この発明のシフト機構は、外周面にカム溝が形成されたシフトドラムと、カム溝に沿って移動するようにカム溝に挿入された係合ピンを有するカムスリーブと、カムスリーブから推力を受けて移動するフォークシャフトとを備えている。すなわち、カムスリーブとフォークシャフトとが別体に形成されている。また、カムスリーブの中心軸線に平行に嵌合軸が配置され、カムスリーブには、カムスリーブが中心軸線を中心として回転した場合に嵌合軸に接触する突起部が設けられている。そのため、係合ピンがカム溝に沿って相対移動する過程で生じる摩擦力によって、カムスリーブを回転させる方向に荷重が作用した場合には、突起部と嵌合軸とが接触することによりカムスリーブが回転することを抑制できる。その結果、係合ピンの姿勢が変化することを抑制することができ、カム溝と係合ピンとの摺動抵抗が増加することや、係合ピンの耐久性が低下することを抑制できる。

この発明の実施形態におけるシフト機構の一例を説明するための正面図である。 図１におけるII-II線に沿う断面図である。 カム溝の一例を説明するための展開図である。 二つのカムスリーブを有するシフト機構の一例を説明するための正面図である。 図４におけるV-V線に沿う断面図であり、（ａ）は第１フォークシャフトが解放位置でかつ第２フォークシャフトが係合位置の状態を示し、（ｂ）は両方のフォークシャフトが係合位置の状態を示し、（ｃ）は第１フォークシャフトが係合位置でかつ第２フォークシャフトが解放位置の状態を示し、（ｄ）は両方のフォークシャフトが解放位置の状態を示す断面図である。 図４におけるVI部の拡大図である。

この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。

この発明の実施形態におけるシフト機構は、シフトドラムと、カムスリーブと、フォークシャフトと、シフトフォークとを備え、シフトドラムの回転角を制御することにより、カムスリーブ、フォークシャフト、およびシフトフォークを移動させて、図示しないクラッチ機構の係合状態と解放状態とを切り替えるように構成されている。そのシフト機構の一例を説明するための正面図を図１に模式的に示し、図１におけるII-II線に沿う断面図を図２に示してある。

シフトドラム１は、従来のシフトドラムと同様に、図示しないモータなどのアクチュエータによって回転するように構成された円筒状の部材であって、その外周面に円周方向に沿い、かつシフトドラム１の軸線方向に蛇行したカム溝２が形成されている。図３は、そのカム溝２の形状の一例を示す図であり、図３に示すカム溝２は、シフトドラム１の回転軸線を中心とした第１角度θ１の範囲に形成された第１溝２ａと、第２角度θ２の範囲に形成された第２溝２ｂとを備えている。これらの第１溝２ａと第２溝２ｂとは、シフトドラム１の回転方向に沿って直線状に形成され、かつ第１溝２ａと第２溝２ｂとが、シフトドラム１の回転軸線方向にオフセットして形成されている。

上記の第１溝２ａと第２溝２ｂとの間の領域（第３角度θ３および第４角度θ４の領域）に、第３溝２ｃと第４溝２ｄとが形成されている。具体的には、第３溝２ｃと第４溝２ｄとは、第１溝２ａと第２溝２ｂとを接続するようにシフトドラム１の回転軸線に対して傾斜して形成されている。なお、第１溝２ａに後述する係合ピン４が位置している場合には、シフト機構によって制御されるクラッチ機構が解放状態となり、第２溝２ｂに係合ピン４が位置している場合には、クラッチ機構が係合状態となるように構成されている。

カムスリーブ３は、シフトドラム１の回転角に応じて軸線方向に移動するように構成された円筒状の部材である。図２に示すカムスリーブ３は、カムスリーブ３の軸線方向における所定位置よりも左側の部分の外径が、右側の部分の外径よりも大きく形成されている。すなわち、外径が相対的に大きく形成された大径部３ａと、外径が相対的に小さく形成された小径部３ｂとの境界部分には、段差部３ｃが形成されている。また、大径部３ａ側の開口端は、小径部３ｂ側の開口端よりも開口面積が小さく形成されている。

上記の大径部３ａには、シフトドラム１側に突出した係合ピン４が一体に形成されている。この係合ピン４は、シフトドラム１の法線方向に沿って上記カム溝２に挿入されるように設けられていて、図１および図２に示すようにカム溝２の壁面との間の摺動抵抗を低減するためのニードルローラベアリング（以下、単にベアリングと記す）５が、係合ピン４の先端部に取り付けられている。そして、そのベアリング５がカム溝２に挿入されている。

フォークシャフト６は、カムスリーブ３の中空部を貫通して設けられた円筒状の部材であり、一方の端部には、上記大径部３ａとほぼ同一の外径に形成されかつ上記段差部３ｃに対向して配置されたリテーナ７が嵌合している。また、リテーナ７が大径部３ａから離隔することを抑制するためのスナップリング８が、フォークシャフト６の端部に取り付けられている。そして、リテーナ７と大径部３ａとの間に、この発明の実施形態における「弾性部材」に相当するコイルスプリング９が設けられている。

したがって、カムスリーブ３が図２における右側に移動した場合には、フォークシャフト６が反力を発生させる状態でなければ、カムスリーブ３、コイルスプリング９、およびフォークシャフト６が一体となって、図２における右側に移動する。それに対して、コイルスプリング９の弾性力以上の反力をフォークシャフト６が発生させる状態では、フォークシャフト６の位置が維持されつつ、コイルスプリング９が圧縮されて、そのコイルスプリング９の変位量に応じた弾性力がフォークシャフト６に伝達される。すなわち、コイルスプリング９は、弾性変形することによって、カムスリーブ３の中心軸線方向の移動量と、フォークシャフト６の中心軸線方向の移動量との差を変位量として吸収するように構成されている。

なお、カムスリーブ３が図２における右側に移動した場合には、クラッチ機構が係合状態となり、左側に移動した場合には、クラッチ機構が解放状態となるように構成されている。つまり、係合ピン４が第２溝２ｂに位置している場合には、カムスリーブ３が図２における右側に位置し、係合ピン４が第１溝２ａに位置している場合には、カムスリーブ３が図２における左側に位置する。以下の説明では、カムスリーブ３が図２における右側に位置している状態を、係合位置と記し、図２における左側に位置している状態を、解放位置と記す。

また、フォークシャフト６には、カムスリーブ３とフォークシャフト６との相対位置を決定するための段差部６ａが形成されている。具体的には、コイルスプリング９に押圧されて大径部３ａとリテーナ７とが最も離隔した場合に、大径部３ａの端面に当接するように段差部６ａが形成されている。したがって、コイルスプリング９が圧縮された場合を除き、常時、大径部３ａの端面と段差部６ａとが当接している。言い換えると、コイルスプリング９は、大径部３ａとリテーナ７とが最も離隔した状態であっても、大径部３ａと段差部６ａとが接触した状態を維持できるように、僅かに圧縮した状態で大径部３ａとリテーナ７との間に組み付けられている。

上述したようにフォークシャフト６にカムスリーブ３とコイルスプリング９とを組み付けていることにより、カムスリーブ３が係合位置から解放位置に移動する場合には、カムスリーブ３の大径部３ａの端面が、フォークシャフト６の段差部６ａを押圧して、フォークシャフト６と一体となって移動する。つまり、カムスリーブ３が解放位置に向けて移動する場合には、コイルスプリング９を介することなく、フォークシャフト６に荷重が伝達される。すなわち、フォークシャフト６は、カムスリーブ３から推力を受けて移動するように構成されている。

そして、フォークシャフト６の端部（図２における左側の端部）には、フォークシャフト６の半径方向の外側に突出したアーム部１０ａと、そのアーム部１０ａの先端に一体化された円弧状の係合部１０ｂとを有するシフトフォーク１０が連結されている。このシフトフォーク１０は、先端にドグ歯が形成された図示しないドグスリーブに係合され、ドグスリーブを軸線方向に移動させるように構成されている。

なお、図２に示す例では、フォークシャフト６の中空部に、支持軸１１が挿入されていて、その一方の端部が、図示しない変速機構などを収容するケース１２に保持され、他方の端部が、ケース１２と一体化されたハウジング１３に保持されている。その支持軸１１とフォークシャフト６との間にブッシュなどの軸受１４が介在している。

上述したように構成されたシフト機構は、シフトドラム１の回転角を変更することにより、第１溝２ａと第２溝２ｂとの間で係合ピン４を移動させることができる。つまり、シフトドラム１の軸線方向における係合ピン４の位置を変更することができる。したがって、係合ピン４と一体化されたカムスリーブ３を軸線方向に移動させ、また、カムスリーブ３の移動に伴ってフォークシャフト６およびシフトフォーク１０を軸線方向に移動させることができる。その結果、シフトフォーク１０が係合したドグスリーブを軸線方向に移動させることができるため、そのドグスリーブに形成されたドグ歯と、そのドグ歯に噛み合う他のドグ歯との係合状態と解放状態との切り替え、言い換えると、クラッチ機構の係合状態と解放状態との切り替えを行うことができる。

具体的には、シフトドラム１の回転角が所定角である場合には、係合ピン４が第１溝２ａに位置することにより、クラッチ機構が解放状態となる。シフトドラム１を回転させることにより係合ピン４の位置が第１溝２ａから第３溝２ｃに移行すると、クラッチ機構が、解放状態から係合状態に切り替わる過渡期となる。シフトドラム１を更に回転させることにより、係合ピン４が第２溝２ｂに位置すると、クラッチ機構が係合状態となる。シフトドラム１を更に回転させることにより、係合ピン４の位置が第２溝２ｂから第４溝２ｄに移行すると、クラッチ機構が係合状態から解放状態に切り替わる過渡期となる。そして、シフトドラム１が所定角から一回転することにより、係合ピン４が第１溝２ａに位置して、クラッチ機構が解放状態となる。なお、シフトドラム１の回転方向は、一方に限らず、上記とは反対方向に回転させることもできる。

一方、クラッチ機構が解放状態から係合状態に切り替わる過程では、例えば、ドグスリーブに形成されたドグ歯の位相と、そのドグ歯が噛み合う他のドグ歯の位相とが一致することによって、それらのドグ歯の先端同士が接触し、その結果、ドグスリーブが軸線方向に移動できない場合がある。そのような場合には、シフトフォーク１０およびフォークシャフト６は、ドグ歯の先端が接触する位置以上に、係合側（図２における右側）に移動することができない。しかしながら、フォークシャフト６とカムスリーブ３との間にコイルスプリング９を設けていることにより、シフトドラム１の回転に伴ってカムスリーブ３がコイルスプリング９を圧縮しながら係合位置に移動することができる。つまり、コイルスプリング９が圧縮されることにより、カムスリーブ３とフォークシャフト６との移動量の差を吸収することができる。その結果、シフトドラム１を回転させることができ、また、シフト機構に過剰な荷重が作用することを抑制できる。なお、ドグ歯の位相が変化すると、コイルスプリング９のバネ力によって、フォークシャフト６とシフトフォーク１０とが係合側に移動して、ドグ歯同士を係合させることができる。

上述したようにクラッチ機構を解放状態から係合状態に切り替える過程や、係合状態から解放状態に切り替える過程では、カム溝２の壁面に沿って係合ピン４が相対移動する。その場合、上述したようなドグ歯の先端同士が接触することによる反力、ドグ歯の噛み合い面に作用する摺動抵抗、あるいはフォークシャフト６と支持軸１１との摺動抵抗などが、係合ピン４を摺動させる荷重の反力として作用する。その結果、カム溝２と係合ピン４（具体的には、ベアリング５のアウターレース）との間に摩擦力が生じる。すなわち、係合ピン４には、カムスリーブ３を軸線方向に押圧する荷重に加えて、カム溝２との間で生じる摩擦力に応じたカムスリーブ３を回転させる方向の荷重が作用する。

上述したようにカムスリーブ３とフォークシャフト６とは、別体に形成されるとともに、回転方向に連結されていない。そのため、上記のようなカムスリーブ３を回転させる方向の荷重が作用した場合には、その荷重に対抗した反力をフォークシャフト６などの他の部材が受け持つことができず、カムスリーブ３が回転する可能性がある。そのようにカムスリーブ３が回転すると、カム溝２に対して係合ピン４が傾斜するため摺動抵抗が大きくなり、あるいは係合ピン４がカム溝２に係合している長さが短くなることによって係合ピン４の耐久性が低下する可能性がある。

そのため、この発明の実施形態におけるシフト機構は、カムスリーブ３の回転を制限する支持構造を備えている。図１および図２に示す支持構造は、カムスリーブ３の中心軸線と平行に設けられた嵌合軸１５と、カムスリーブ３に一体化され、かつカムスリーブ３が回転した場合に嵌合軸１５に接触する係止部１６を有する突起部１７とによって構成されている。

嵌合軸１５は、上記の支持軸１１と同様に、一方の端部がケース１２に保持され、他方の端部がハウジング１３に保持されている。なお、図２に示す例では、ケース１２には、外観をなす壁面１２ａに加えて、内部空間を隔てるためや種々の部材を保持するための内側壁面１２ｂが形成され、嵌合軸１５は、その内側壁面１２ｂに保持されている。

突起部１７は、図１および図２に示すようにカムスリーブ３から嵌合軸１５に向けて突出した板状の部材であって、その先端側に係止部１６として機能する長孔（貫通孔）１６ａが形成されている。この長孔１６ａは、その長手方向が、カムスリーブ３の法線方向に沿うように形成され、その長孔１６ａに嵌合軸１５が挿入されている。すなわち、長孔１６ａの幅と嵌合軸１５の直径との寸法差が、長孔１６ａの長さと嵌合軸１５の直径との寸法差よりも小さくなるように、長孔１６ａが形成されている。

したがって、カムスリーブ３の回転方向における長孔１６ａの内壁面と嵌合軸１５の外面との隙間が、カムスリーブ３の中心軸線と嵌合軸１５の中心軸線とを結ぶ直線方向における長孔１６ａの内壁面と嵌合軸１５の外面との隙間よりも小さくなっている。

具体的には、カムスリーブ３の許容される回転角に応じて、嵌合軸１５の外径寸法に対する長孔１６ａの幅方向の寸法が定められている。このように長孔１６ａの幅方向の寸法を定めることにより、例えば、嵌合軸１５とカムスリーブ３の中心軸線との位置が設計値からずれた場合であっても、カムスリーブ３が回動することによって嵌合軸１５を長孔１６ａに組み付けることができるとともに、長孔１６ａと嵌合軸１５とが接触することを要因としてカムスリーブ３の軸線方向の移動が妨げられることを抑制できる。

それに対して、嵌合軸１５の中心軸線とカムスリーブ３の中心軸線との距離は、ケース１２やハウジング１３の取り付け誤差や、ケース１２やハウジング１３に形成された嵌合軸１５および支持軸１１の取り付け位置の加工誤差などの種々の部材の公差の累積値の範囲で変動する可能性がある。そのため、長孔１６ａの長手方向の寸法は、嵌合軸１５の中心軸線とカムスリーブ３の中心軸線との距離が最も接近して組み付けられた場合であっても、長孔１６ａの長手方向の内壁面と嵌合軸１５とが接触しないように定められている。

上述したシフト機構は、シフトドラム１に形成されたカム溝２に沿って移動する係合ピン４を備えたカムスリーブ３と、シフトフォーク１０と一体に軸線方向に移動するフォークシャフト６とが別体に形成され、言い換えると、カムスリーブ３とフォークシャフト６とが相対回転可能に形成されていて、そのカムスリーブ３の回転を制限する支持構造を備えている。そのため、係合ピン４がカム溝２に沿って相対移動する過程で生じる摩擦力によって、カムスリーブ３を回転させる方向に荷重が作用した場合であっても、突起部１７（具体的には、長孔１６ａの内壁面）と嵌合軸１５とが接触することによりカムスリーブ３が回転することを抑制できる。その結果、係合ピン４の姿勢が変化することを抑制することができ、カム溝２と係合ピン４との摺動抵抗が増加することや、係合ピン４の耐久性が低下することを抑制できる。

また、嵌合軸１５の外周面と嵌合軸１５が挿入される長孔１６ａの内壁面との、カムスリーブ３の回転方向の隙間よりも、カムスリーブ３の法線方向の隙間を大きくすることによって、カムスリーブ３の回転を抑制する効果に加えて、嵌合軸１５の中心軸線とカムスリーブ３の中心軸線との距離が狭まる方向に組み付けられた場合であっても、嵌合軸１５と長孔１６ａとが干渉することを抑制することができる。その結果、カムスリーブ３が移動する際の摺動抵抗を低減することができる。

さらに、カムスリーブ３の法線方向の隙間にオイルを貯留することができるため、カムスリーブ３の周辺の摺動部にオイルを供給しやすくなり、カムスリーブ３に加えて、フォークシャフト６などの摺動部の耐久性を向上させることができる。

また、この発明の実施形態におけるシフト機構は、一つのシフトドラムに一つの係合ピンを係合したものに限らず、複数の係合ピンを係合してもよい。そのように複数の係合ピンを係合する場合には、シフトドラムに複数のカム溝を形成し、それぞれのカム溝に一つの係合ピンを係合してもよく、複数の係合ピンの位相をずらして一つのカム溝に係合してもよい。

図４および図５は、一つのカム溝に二つの係合ピンを係合した構成の一例を示してある。図４および図５に示す例では、二つのクラッチ機構の係合状態と解放状態とを、一つのシフトドラム１によって切り替えるものであり、具体的には、一方のクラッチ機構を係合しかつ他方のクラッチ機構を解放した状態と、両方のクラッチ機構を係合した状態と，一方のクラッチ機構を解放しかつ他方のクラッチ機構を係合した状態と、両方のクラッチ機構を解放した状態とを順に切り替えることができるように構成されている。

図４に示すように一方のクラッチ機構の切り替えを行うためのカムスリーブ（以下、第１カムスリーブと記す）３１と、他方のクラッチ機構の切り替えを行うためのカムスリーブ（以下、第２カムスリーブと記す）３２とが、シフトドラム１の回転中心軸を中心として、ほぼ９０度ずれて配置されている。同様に、それぞれのカムスリーブ３１，３２に一体化された係合ピン４１，４２は、シフトドラム１の回転中心軸線を中心として、ほぼ９０度ずれて配置され、シフトドラム１に形成された一つのカム溝２に係合している。

上記の第１カムスリーブ３１および第２カムスリーブ３２の構成は、上記のカムスリーブ３と同様に構成されている。また、第１カムスリーブ３１と同軸上に、上記フォークシャフト６と同様に構成された第１フォークシャフト６１が配置され、第１フォークシャフト６１には、上記シフトフォーク１０と同様に構成された第１シフトフォーク１０１が連結されている。同様に、第２カムスリーブ３２と同軸上に、上記フォークシャフト６と同様に構成された第２フォークシャフト６２が配置され、第２フォークシャフト６２には、上記シフトフォーク１０と同様に構成された第２シフトフォーク１０２が連結されている。したがって、以下の説明では、図１および図２に示す例と異なる構成について説明し、図１および図２に示す例と同様の構成についての説明を省略する。なお、一方のクラッチ機構の切り替えを行う構成と、他方のクラッチ機構の切り替えを行う構成とを区別するために、図１および図２に示す参照符号の末尾に「１」、「２」を付して示してある。

図４に示す例では、第１カムスリーブ３１と第２カムスリーブ３２との間に嵌合軸１５が配置されている。具体的には、第１カムスリーブ３１と第２カムスリーブ３２との中心軸線と、嵌合軸１５の中心軸線とを結ぶ仮想線が、シフトドラム１側に開いたＶ字型となるように嵌合軸１５が設けられている。

上記の第１カムスリーブ３１には、嵌合軸１５側に突出した第１突起部１７１が一体に形成されている。この第１突起部１７１の先端には、Ｕ字状に形成された第１切り欠き部１６１を備えている。具体的には、第１カムスリーブ３１側に形成された円弧状の第１底部１６１ａと、第１カムスリーブ３１の法線を挟んで両側に平行に形成された二つの爪部１６１ｂ，１６１ｃとを備えている。この第１切り欠き部１６１が、後述する第１嵌合部１８１と接触することによって第１カムスリーブ３１の回転を制限するように構成されている。

同様に、第２カムスリーブ３２には、嵌合軸１５側に突出した第２突起部１７２が一体に形成されている。この第２突起部１７２の先端は、Ｕ字状に形成された第２切り欠き部１６２を備えている。具体的には、第２カムスリーブ３２側に形成された円弧状の第２底部１６２ａと、第２カムスリーブ３２の法線を挟んで両側に平行に形成された二つの爪部１６２ｂ，１６２ｃとを備えている。この第２切り欠き部１６２が、後述する第２嵌合部１８２と接触することによって第２カムスリーブ３２の回転を制限するように構成されている。

嵌合軸１５には、第１カムスリーブ３１側に突出した第１嵌合部１８１と、第２カムスリーブ３２側に突出した第２嵌合部１８２とを有する嵌合部材１８が一体化されている。第１嵌合部１８１は、爪部１６１ｂ，１６１ｃの間に配置されるものであって、爪部１６１ｂ，１６１ｃの幅よりも第１嵌合部１８１の幅が小さく形成されている。具体的には、第１嵌合部１８１は、外表面が円弧状に形成された部分であって、第１切り欠き部１６１の先端よりも嵌合軸１５側から突出して形成されている。第１嵌合部１８１の外面の曲率半径は、第１切り欠き部１６１の幅寸法の半分よりも小さく形成されている。すなわち、第１嵌合部１８１は、第１切り欠き部１６１の長さ方向（すなわち、第１カムスリーブ３１の法線方向）の中央部分に対応した箇所の幅が最も大きくなるように構成されている。したがって、第１切り欠き部１６１の間に第１嵌合部１８１を挿入した状態では、第１切り欠き部１６１の幅方向において、第１切り欠き部１６１の先端と第１嵌合部１８１との隙間が、第１切り欠き部１６１の長さ方向における中央部分と第１嵌合部１８１との隙間よりも大きくなっている。

また、第１切り欠き部１６１の幅方向における爪部１６１ｂ，１６１ｃの幅と第１嵌合部１８１の幅（直径）との寸法差は、第１底部１６１ａと、その第１底部１６１ａに対向した第１嵌合部１８１の先端との距離よりも小さくなるように構成されている。

同様に、第２嵌合部１８２は、爪部１６２ｂ，１６２ｃの間に配置されるものであって、爪部１６２ｂ，１６２ｃの幅よりも第２嵌合部１８２の幅が小さく形成されている。具体的には、図６に示すように第２嵌合部１８２は、外表面が円弧状に形成された部分であって、第２切り欠き部１６２の先端よりも嵌合軸１５側まで形成されている。第２嵌合部１８２の外面の曲率半径は、第２切り欠き部１６２の幅寸法の半分よりも小さく形成されている。すなわち、第２嵌合部１８２は、第２切り欠き部１６２の長さ方向（すなわち、第２カムスリーブ３２の法線方向）の中央部分に対応した箇所の幅が最も大きくなるように構成されている。したがって、第２切り欠き部１６２の間に第２嵌合部１８２を挿入した状態では、第２切り欠き部１６２の幅方向において、第２切り欠き部１６２の先端と第２嵌合部１８２との隙間が、第２切り欠き部１６２の長さ方向における中央部分と第２嵌合部１８２との隙間よりも大きくなっている。

また、第２切り欠き部１６２の幅方向における爪部１６２ｂ，１６２ｃの幅と第２嵌合部１８２の幅（直径）との寸法差は、第２底部１６２ａと、その第２底部１６２ａに対向した第２嵌合部１８２の先端との距離よりも小さくなるように構成されている。

上記の第１嵌合部１８１と第２嵌合部１８２とは、ジョイント部１８３によって連結されている。そのジョイント部１８３には、貫通孔が形成されていて、その貫通孔に嵌合軸１５が挿入されている。図５に示す嵌合軸１５は、ハウジング１３側の外径が、ケース１２の内側壁面１２ｂ側の外径よりも大きく形成され、その外径が変化して形成された段差と内側壁面１２ｂとの間に嵌合部材１８（より具体的にはジョイント部１８３）を挟み付けることによって、嵌合部材１８の軸線方向の位置決めを行っている。なお、内側壁面１２ｂと嵌合部材１８とをボルトなどによって固定するなどにより、嵌合部材１８の回動を制限する構成を有していてもよい。

上述したように構成されたシフト機構は、シフトドラム１の回転角が所定角であり、第１係合ピン４１が第１溝２ａに位置し、かつ第２係合ピン４２が第２溝２ｂに位置している状態では、図５（ａ）に示すように第１フォークシャフト６１が解放位置となり、第２フォークシャフト６２が係合位置となる。シフトドラム１を回転させることにより第１係合ピン４１の位置が第１溝２ａから第２溝２ｂに移行する。一方、第２係合ピン４２の位置が第２溝２ｂの一方側から他方側に移動するのみであって、第４溝２ｄに移行しない。そのため、図５（ｂ）に示すように第１フォークシャフト６１と第２フォークシャフト６２とが係合位置となる。一方、図４に示すように第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とは、Ｕ字状に形成されていて、その先端同士は接触しないように構成されている。したがって、第１フォークシャフト６１と第２フォークシャフト６２とが係合位置となった場合であっても、嵌合軸１５の軸線方向において第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とが重なった位置で嵌合部材１８に係合するように配置することができる。言い換えると、第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とを嵌合軸１５の軸線方向において重ならないように嵌合部材１８に係合するように配置する必要がなく、その結果、嵌合軸１５または嵌合部材１８を短縮することができる。

更にシフトドラム１を回転させることにより、第１係合ピン４１が第２溝２ｂに位置した状態を維持しつつ、第２係合ピン４２の位置が第１溝２ａに移行する。したがって、図５（ｃ）に示すように第１フォークシャフト６１が係合位置を維持したまま、第２フォークシャフト６２とが解放位置に移行する。すなわち、シフトドラム１を回転させることにより第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とが嵌合軸１５の軸線方向ですれ違う。しかしながら、上述したように第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とは、Ｕ字状に形成されているため、嵌合軸１５の軸線方向で第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とがすれ違ったとしても、その先端同士が接触することを抑制できる。言い換えると、第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とを嵌合軸１５の軸線方向ですれ違うことを抑制するように配置する必要がなく、その結果、嵌合軸１５または嵌合部材１８を短縮することができる。

またさらに、シフトドラム１を回転させることにより、第１係合ピン４１の位置が第２溝２ｂから第１溝２ａに移行し、かつ第２係合ピン４２が第１溝２ａの位置を維持する。したがって、図５（ｄ）に示すように第１フォークシャフト６１と第２フォークシャフト６２とが解放位置となる。一方、第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とは、Ｕ字状に形成されていて、その先端同士は接触しないように構成されているため、図５（ｂ）に示す例と同様に第１フォークシャフト６１と第２フォークシャフト６２とが解放位置となった場合であっても、嵌合軸１５の軸線方向において第１切り欠き部１６１と第２切り欠き部１６２とが重なった位置で嵌合部材１８に係合するように配置することができる。つまり、嵌合軸１５または嵌合部材１８を短縮することができる。

また、上記のように第１切り欠き部１６１をＵ字状に形成し、第１切り欠き部１６１の幅方向において、第１切り欠き部１６１の先端と第１嵌合部１８１との隙間が、第１切り欠き部１６１の先端よりも第１切り欠き部１６１の長さ方向における中央部分と第１嵌合部１８１との隙間よりも大きくなるように形成することにより、第１カムスリーブ３１の回転を抑制する効果に加えて、嵌合軸１５と第１カムスリーブ３１との取り付け位置の組み付け誤差や加工誤差などがあった場合であっても、第１切り欠き部１６１の先端のエッジが第１嵌合部１８１に接触することを抑制することができ、第１嵌合部１８１や第１切り欠き部１６１の耐久性が低下することや、第１カムスリーブ３１の摺動抵抗が大きくなることを抑制できる。

さらに、第１嵌合部１８１と爪部１６１ｂ，１６１ｃとの隙間よりも、第１嵌合部１８１と第１底部１６１ａとの隙間を大きくすることによって、図１および図２に示す例と同様に、嵌合軸１５の中心軸線と第１カムスリーブ３１の中心軸線との距離が狭まる方向に組み付けられた場合であっても、第１嵌合部１８１と第１底部１６１ａとが干渉することを抑制することができ、第１カムスリーブ３１が移動する際の摺動抵抗を低減することができる。さらに、第１嵌合部１８１と第１底部１６１ａとの隙間にオイルを貯留することができるため、第１カムスリーブ３１の周辺の摺動部にオイルを供給しやすくなり、第１カムスリーブ３１に加えて、第１フォークシャフト６１などの摺動部の耐久性を向上させることができる。

同様に、第２切り欠き部１６２をＵ字状に形成し、第２切り欠き部１６２の幅方向において、第２切り欠き部１６２の先端と第２嵌合部１８２との隙間が、第２切り欠き部１６２の先端よりも第２切り欠き部１６２の長さ方向における中央部分と第２嵌合部１８２との隙間よりも大きくなるように形成することにより、第２カムスリーブ３２の回転を抑制する効果に加えて、嵌合軸１５と第２カムスリーブ３２との取り付け位置の組み付け誤差や加工誤差などがあった場合であっても、第２切り欠き部１６２の先端のエッジが第２嵌合部１８２に接触することを抑制することができ、第２嵌合部１８２や第２切り欠き部１６２の耐久性が低下することや、第２カムスリーブ３２の摺動抵抗が大きくなることを抑制できる。

さらに、第２嵌合部１８２と爪部１６２ｂ，１６２ｃとの隙間よりも、第２嵌合部１８２と第２底部１６２ａとの隙間を大きくすることによって、図１および図２に示す例と同様に、嵌合軸１５の中心軸線と第２カムスリーブ３２の中心軸線との距離が狭まる方向に組み付けられた場合であっても、第２嵌合部１８２と第２底部１６２ａとが干渉することを抑制することができ、第２カムスリーブ３２が移動する際の摺動抵抗を低減することができる。さらに、第２嵌合部１８２と第２底部１６２ａとの隙間にオイルを貯留することができるため、第２カムスリーブ３２の周辺の摺動部にオイルを供給しやすくなり、第２カムスリーブ３２に加えて、第２フォークシャフト６２などの摺動部の耐久性を向上させることができる。

なお、図１および図２に示すシフト機構のように一つのカム溝に一つの係合ピンを係合した構成の場合であっても、その係合ピンに一体化されたカムスリーブの回転を抑制するための突起部は、図４および図５に示すようにＵ字状の切り欠き部を備えた構成であってもよく、同様に嵌合軸に、嵌合部材を設けてもよい。

１ シフトドラム
２ カム溝
３，３１，３２ カムスリーブ
４，４１，４２ 係合ピン
５ ニードルローラベアリング
６，６１，６２ フォークシャフト
９ コイルスプリング
１０，１０１，１０２ シフトフォーク
１５ 嵌合軸
１６ 係止部
１６ａ 長孔
１７，１７１，１７２ 突起部
１８ 嵌合部材
１６１，１６２ 切り欠き部
１６１ａ，１６２ａ 底部
１６１ｂ，１６１ｃ，１６２ｂ，１６２ｃ 爪部
１８１，１８２ 嵌合部
１８３ ジョイント部

Claims (11)

1. 外周面にカム溝が形成されたシフトドラムと、前記カム溝に沿って移動するように前記カム溝に挿入された係合ピンを有するカムスリーブと、前記カムスリーブから推力を受けて移動するフォークシャフトとを備え、前記シフトドラムの回転角を制御することにより前記フォークシャフトの位置を切り替えるように構成されたシフト機構において、
   前記カムスリーブの中心軸線に平行に配置された嵌合軸と、
   前記カムスリーブに一体化されるとともに、前記カムスリーブが前記中心軸線を中心として回転した場合に前記嵌合軸に接触する突起部とを備えている
   ことを特徴とするシフト機構。
2. 請求項１に記載のシフト機構において、
   前記カムスリーブと前記フォークシャフトとが相対回転可能に連結されている
   ことを特徴とするシフト機構。
3. 請求項１または２に記載のシフト機構において、
   前記カムスリーブの前記中心軸線方向における移動量と、前記フォークシャフトの中心軸線方向における移動量とが相違する場合に弾性変形する弾性部材を備えている
   ことを特徴とするシフト機構。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシフト機構において、
   前記突起部は、前記嵌合軸が挿入される貫通孔を備えている
   ことを特徴とするシフト機構。
5. 請求項４に記載のシフト機構において、
   前記貫通孔は、長手方向が前記カムスリーブの法線方向に沿って形成された長孔を含む
   ことを特徴とするシフト機構。
6. 請求項４に記載のシフト機構において、
   前記貫通孔は、前記嵌合軸側に開口した切り欠き部を含む
   ことを特徴とするシフト機構。
7. 請求項４に記載のシフト機構において、
   前記カムスリーブは、前記シフトドラムの回転方向に所定の間隔を空けて配置された第１カムスリーブと第２カムスリーブとを含み、
   前記嵌合軸は、前記第１カムスリーブ側に突出した第１嵌合部と、前記第２カムスリーブ側に突出した第２嵌合部とを備え、
   前記突起部は、前記第１カムスリーブに一体化された第１突起部と、前記第２カムスリーブに一体化された第２突起部とを含み、
   前記第１突起部は、前記第１嵌合部が挿入され、かつ前記第１カムスリーブが中心軸線を中心として回転した場合に前記第１嵌合部に接触する第１切り欠き部を有し、
   前記第２突起部は、前記第２嵌合部が挿入され、かつ前記第２カムスリーブが中心軸線を中心として回転した場合に前記第２嵌合部に接触する第２切り欠き部を有する
   ことを特徴とするシフト機構。
8. 請求項７に記載のシフト機構において、
   前記第１カムスリーブと前記第２カムスリーブとが相対移動した場合に、前記第１突起部と前記第２突起部とが前記嵌合軸の軸線方向で重なる
   ことを特徴とするシフト機構。
9. 請求項７または８に記載のシフト機構において、
   前記第１嵌合部は、前記第１カムスリーブの中心軸線を中心とした円周方向において前記第１切り欠き部の先端側の部分と前記第１嵌合部との隙間が、前記第１切り欠き部の長さ方向における中央部分と前記第１嵌合部との隙間よりも大きい
   ことを特徴とするシフト機構。
10. 請求項７ないし９のいずれか一項に記載のシフト機構において、
    前記第２嵌合部は、前記第２カムスリーブの中心軸線を中心とした円周方向において前記第２切り欠き部の先端側の部分と前記第２嵌合部との隙間が、前記第２切り欠き部の長さ方向における中央部分と前記第２嵌合部との隙間よりも大きい
    ことを特徴とするシフト機構。
11. 請求項４ないし１０のいずれか一項に記載のシフト機構において、
    前記カムスリーブの回転方向における前記嵌合軸と前記貫通孔の内壁面との隙間が、前記カムスリーブと前記嵌合軸とを結ぶ直線方向における前記嵌合軸と前記貫通孔の内壁面との隙間よりも小さく形成されている
    ことを特徴とするシフト機構。

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