JP5505489B2

JP5505489B2 - シフトチェック機構及びシフト機構

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Publication number: JP5505489B2
Application number: JP2012244094A
Authority: JP
Inventors: 由香大畝; 勉新美
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: JP2013029207A

Description

本発明は、シフトチェック機構及びシフト機構に関する。

手動変速機のシフト機構において、シフトチェック機構が使用される。シフトチェック機構は、シフト位置の保持機能を有し、操作者に節度感を与える。従来のシフトチェック機構として、スプリングと、スプリングによりディテント溝に押しつけられるボールと、ボールとスプリングとを収容する筒状のホルダ（筒部）とを有するものが知られている（特許文献１参照）。

実公昭６１−１３８０８号公報

しかしながら、従来のシフトチェック機構において、筒状のホルダとボールとが直接的に接触して、ボールの転動中にボールとホルダ間に発生する摩擦力が大きくなるという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みて為されたものであり、ボールとホルダ間に発生する摩擦力を低減することを目的とする。

本発明は、シフトレバーと、前記シフトレバーの操作により移動する複数のディテント溝とを有するシフト機構に用いられるシフトチェック機構は、スプリングと、前記スプリングにより前記複数のディテント溝の一つに対して押しつけられるボールと、前記ボールと前記スプリングとを収容する筒状のホルダと、前記ホルダ内で前記ホルダに対して摺動可能に収容され、前記スプリングと前記ボールの間に介挿されるスプリングシートと、を備え、前記スプリングシートは、前記ボールに接して前記ボールを位置決めする凹部を備え、前記凹部の表面と前記ボールの表面により画定され、前記ホルダの軸方向に位置する第一の空間が形成され、前記スプリングシートは、前記スプリングシートの内部を通り抜ける通路を有し、前記通路は、前記スプリングシートの前記ホルダに対向する側面及び前記凹部の底部において開口し、前記第一の空間に連通し、前記ボールと、前記スプリングシートと、前記ホルダとにより画定される第二の空間が形成され、前記ホルダは、前記ホルダの内周面に溝部を備え、前記溝部は前記第二の空間に連通することを特徴とする。

スプリングシートが、ボールに接してボールを位置決めする凹部を有するので、ボールがホルダの内周面に接触しなくなる。このため、ホルダがボールを直接的に支持する構成に比較して、ボールとホルダ間に発生する摩擦力が減少する。また、上記のスプリングシートの通路を通して油や空気等の流体が流出し、スプリングシートとボールがホルダ内で移動することが妨げられない。

本発明の一実施形態に係るシフト機構の概略構成図である。本発明の一実施形態に係るシフトチェック機構の断面側面図であり、ボールが最下位置にある状態を示す図である。本発明の一実施形態に係るシフトチェック機構の断面側面図であり、ボールが最上位置にある状態を示す図である。シフト操作によりボールがホルダ内で軸方向に移動する様子を示す図である。（ａ）スプリングシートの斜視図である。（ｂ）スプリングシートの端面図である。（ｃ）スプリングシートの軸方向に沿った断面側面図である。（ａ）貫通孔がない場合において、凹部の軸を通る平面内での凹部の表面断面形状を関数として示すグラフである。（ｂ）貫通孔がある場合において、凹部の軸を通る平面内での凹部の表面断面形状を関数として示すグラフである。

図１は、本実施形態に係るシフト機構の概略構成図である。シフト機構は、手動変速機のシフト位置の切換えに用いられるものとして、本実施形態を説明する。

図１を参照すると、手動変速機のシフト機構は、シフトレバー１、ソケット３、ストライキングアーム６、ストライキングロッド８、シフトチェック機構１０、複数のディテント溝２０等を具備する。

シフトレバー１には球面部２が形成されている。球面部２は、ソケット３により回転可能に支持されている。シフトレバー１の下端には、球状の接続部４が設けられている。接続部４は、ソケット５に回転自在に嵌め込まれ、ソケット５とともにストライキングアーム６の一端の接続孔７に上下に摺動可能に接続されている。ストライキングアーム６の他端は、ストライキングロッド８に接続されている。ストライキングロッド８には、複数のディテント溝２０（止め溝）を有する溝部材９が取り付けられている。シフトレバー１の操作により、接続部４がストライキングアーム６を介してストライキングロッド８を押すことにより、ストライキングロッド８、溝部材９（即ち、複数のディテント溝２０）は、直線的に移動する。シフトチェック機構１０は、変速機ケース等に取り付けられ固定されている。

なお、複数のディテント溝がシフトレバーの操作によりシフトチェック機構に対して移動する構成であれば、シフト機構は図１の構成に限られない。例えば、シフトレバーの操作により回転する回転軸に複数のディテント溝を設けて、複数のディテント溝がシフトレバーの操作により回転移動する構成としてもよい。

図２と図３は、シフト機構に用いられるシフトチェック機構１０を示す。図２は、シフトレバー１が操作されていないシフト位置の保持状態において、ディテント溝２０内に球状のボール１４が位置し、ストライキングロッド８の動きを止める様子を示す。図３は、シフトレバー１が操作されて、シフト位置が変更する途中において、隣接するディテント溝２０間の頂部にボール１４が位置する様子を示す。シフト位置の変更中に、ボール１４は、ディテント溝内で転動して頂部を越えて、隣接するディテント溝内に移動する。ボール１４が、ディテント溝の頂部を越えて隣接するディテント溝に移動する様子を図４（ａ）と（ｂ）に示す。

図２と図３を参照すると、シフトチェック機構１０は、スプリング１２と、スプリングシート１３（ばね座）と、球状のボール１４と、筒状のホルダ（筒部）１６と、蓋部１８を有する。筒状のホルダ（筒部）１６は、スプリング１２、スプリングシート１３、ボール１４を収容する。スプリング１２は、コイルばねである。スプリングシート１３は、スプリング１２の力を受けるばね座として機能する。ボール１４は、スプリング１２から溝部材９に向う方向のばね力を受ける。ボール１４は、スプリング１２により、スプリングシート１３を介して、複数のディテント溝２０の一つに対して押しつけられる。ホルダ１６は、軸１７に関して対称で、軸方向に延びる形状を有する。筒状のホルダ１６がボール１４と接触しないよう、ホルダ１６の最小内径は、ボール１４の直径よりも大きい。本実施形態では、ホルダ１６、スプリングシート１３は、円筒状の形状を有する。蓋部１８は、ボルトから構成されホルダ１６にねじ込まれ、底部がスプリング１２に接してスプリング１２を支持する。従って、スプリング１２は、スプリングシート１３と蓋部１８に接して、これらの間で保持される。

スプリング１２とボール１４の間に介挿されるスプリングシート１３は、ホルダ１６内で、ホルダ１６に対して摺動可能に収容される。又、スプリングシート１３は、ボール１４に接してボール１４を位置決めする凹部２２を有する。ホルダ１６がボールを直接的に支持する構成に比較すると、凹部２２によるボール１４の位置決めにより、ボール１４が転動しかつホルダ軸方向に上下動する間にボール１４とホルダ１６間に発生する摩擦力が減少する。

図５（ａ）−（ｃ）に、スプリングシート１３の詳細図を示す。本実施形態では、スプリングシート１３の凹部２２は、軸対称な形状を有する。凹部２２の底部２７からスプリングシート１３の外側に向かって、凹部２２の軸２５に垂直な断面が単調に拡大する（断面積が単調に増加する）。このような形状であれば、凹部２２は、安定的にボール１４を保持でき、さらに、機械加工等により簡便に形成できる。なお、凹部２２の軸２５は、ホルダ１６の軸１７にほぼ一致する。

凹部２２は、凹部２２の表面２６とボール１４の表面が線接触して、凹部２２の表面２６とボール１４の表面との接触線が円環状になるような形状を有する。接触線が円環状であるので、凹部２２は、安定した形で、ボール１４の位置決めをすることができる。接触線が円環状となるよう、凹部２２の軸２５に垂直な断面が円状となる。図２、図３、図５（ａ）−（ｃ）においては、凹部２２が、この形状として、円錐状の形状を有する場合を示す。なお、「接触線が円環状である」とは、凹部の表面２６と接触するボール１４の表面の部位が円環状に分布すること、或いは、ボール１４の表面と接触する凹部の表面の部位が円環状に分布することを含む。

凹部２２の表面とボール１４の表面の間には、空間２４（第一の空間）が形成されている。空間２４は、凹部２２の表面とボール１４の表面により画定され、筒状のホルダ１６の軸方向に位置する。また、スプリングシート１３、ホルダ１６、及び、蓋部１８に囲まれ、スプリング１２が収容されるばね室２９が形成されている。空間２４とばね室２９内には、通常、侵入した油（オイル）や空気等の流体が存在する。

空間２４とばね室２９内の流体が、スプリングシート１３とボール１４がホルダ１６内で軸方向に移動する妨げとならないように、流体が空間２４とばね室２９から流出するための通路（複数可）がスプリングシート１３内に設けられる。スプリングシート１３は、この通路として、スプリングシート１３の内部を通り抜ける通路２８を有する。この通路がない場合、空間２４とばね室２９内の流体を圧縮しながら、スプリングシート１３とボール１４がホルダ１６内で軸方向に沿って移動することになるため、シフトフィーリングが悪くなる。

なお、流体がばね室２９から流出するための通路を、スプリングシート１３内に設ける代わりに、ホルダを貫通してばね室２９とホルダ外部をつなぐ通路を設けてもよい。

スプリングシート１３の通路２８は、具体的には、筒状のホルダ１６の軸方向に延びてスプリングシート１３を貫通する第一貫通孔４０と、この軸方向に対し略垂直に延びてスプリングシート１３を貫通する第二貫通孔４２とを有する。第一貫通孔４０と第二貫通孔４２は、交差して連通する。通路２８を貫通孔で形成することにより、通路２８の形成が機械加工等により容易にできる。

通路２８は、スプリングシート１３のホルダ１６に対向する側面３０と、スプリングシート１３の凹部２２の底部２７とにおいて開口する。これにより、図３のようにボール１４とスプリングシート１３がホルダ内に押し込まれる場合に、空間２４から油や空気等の流体が排出される。また、通路２８は、スプリングシート１３のホルダ１６に対向する側面３０と、スプリングシート１３のスプリング側の端面４４とにおいて開口する。これにより、図３のようにボール１４とスプリングシート１３がホルダ内に押し込まれる場合に、ばね室２９から油や空気等の流体が排出される。

凹部２２を画定する表面２６とボール１４との円環状の接触線の半径Cは、凹部２２の底部における通路２８の開口２３（第一貫通孔４０の開口）の半径Rより大きい。これにより、凹部２２は、開口２３の縁以外の場所でボール１４と接触するので、ボール１４を安定的に支持して位置決めできる。

また、ホルダ１６は、ホルダ１６の筒状の側壁３１を貫通し、スプリングシート１３の通路２８に連通する穴部３２を備える。穴部３２の内径は、ボール１４がシフト操作中にホルダ１６内で軸１７に沿って上下運動しても、穴部３２と通路２８（第二貫通孔４２）の連通状態が維持できるような大きさに設定されている。また、通路２８は、スプリングシート１３のホルダ１６に対向する側面３０において、内径を拡大するための拡大部３３を有する。これにより、スプリングシート１３の通路２８とホルダ１６の穴部３２が連通し易くなる。

また、シフトチェック機構１０は、スプリングシート１３と、ボール１４と、ホルダ１６とにより画定される空間３４（第二の空間）を有する。空間３４内にも、通常、侵入した油（オイル）や空気等の流体が存在する。空間３４内の流体が、スプリングシート１３とボール１４がホルダ１６内で軸方向へ移動する妨げとならないように、流体が空間３４から流出するための通路がホルダ１６内に設けられる。このため、ホルダ１６は、通路としてホルダ１６の内周面３６に溝部３８を備える。溝部３８は穴部３２と空間３４に連通し、流体が空間３４からホルダ１６の外部へ流れるようになる。

次に、図６（ａ）と（ｂ）を参照して、凹部２２の取り得る形状について説明する。図２、図３及び図５（ａ）−（ｃ）において、スプリングシート１３の凹部２２の表面形状は、円錐状の形状が示されているが、他の形状も取ることができる。

図６（ａ）は、通路２８（第一貫通孔４０）がない場合において、凹部２２の軸２５を通る平面内での凹部２２の断面を示す。凹部２２の表面の断面形状（凹部の輪郭）は、ｘ−ｙ平面内の関数y=f(x)として表す。ここで、ｙ軸は、凹部２２の軸２５に対応し、ｘ軸はｙ軸に垂直な軸を示す。ｙ軸座標の増加する方向を凹部２２の底部からスプリングシート１３の外側に向う方向とする。y=f(x)が原点を通るよう、即ちf(0)=0になるようｙ軸座標を定める。ここでは、凹部２２がボール１４を安定的に保持でき、凹部２２が簡易に形成できる形状を有するよう、断面形状の関数y=f(x)はx＞0で単調増加し、x＜0で単調減少する関数で、ｙ軸に関して対称な関数としている。即ち、凹部２２は、その底部２７からスプリングシート１３の外側に向かって、軸２５（ｙ軸）に垂直な円形の断面が単調に拡大する形状を有する。

ここで、ボール１４がｙ軸のマイナス方向に向かって外部から凹部２２へ入ってくる状況を考えれば、凹部の表面断面形状の関数y=f(x)が、図６（ａ）の斜線の領域を通過する（通り抜ける）場合に、ボール１４が凹部２２の底部（x=y=0）に達することがないことがないことがわかる。即ち、関数y=f(x)が、Ａ１−Ａ３のように図６（ａ）の斜線の領域を通過する場合に、ボール１４が、凹部２２と円環状の接触線を有して接触できることがわかる。なお、斜線の領域は、x=r、x=-r、y=r-(r²-x²)^1/2で囲まれる領域であり、-r<x<rかつy>r-(r²-x²)^1/2を満たす領域である。ここで、ｒは、ボール１４の半径である。

図６（ａ）において、斜線の領域を通過する２次関数Ａ１、鐘状形状の関数Ａ２、Ｖ字型の折線関数Ａ３の断面形状などでは、ボール１４と凹部２２が、円環状の接触線上で接触できる。なお、２次関数Ａ１の断面形状は、凹部２２の表面形状が放物面の場合（凹部２２が放物面体状の場合）に、Ａ２の断面形状は、凹部２２の表面形状が鐘状面の場合（凹部２２が釣鐘状の場合）に、Ａ３の断面形状は、凹部２２の表面形状が円錐面の場合（凹部２２が円錐状の場合）に相当する。なお、斜線の領域を通過しない関数Ａ４のような断面形状では、凹部２２の底部で、ボール１４と凹部２２が点触線してしまう。

図６（ｂ）は、通路２８（第一貫通孔４０）がある場合において、凹部２２の軸２５を通る平面内での凹部２２の断面を示す。凹部２２の表面の断面形状（凹部の輪郭）は、ｘ−ｙ平面内の関数y=f(x)として表す。図６（ａ）と同様にｘ軸、ｙ軸を定める。ただし、y=f(x)が点(R,0)を通るよう、即ちf(R)=0になるようｙ軸座標を定める。なお、Rは、通路２８（第一貫通孔４０）の開口半径で、y=f(x)は、｜x｜≧Rで定義される。ここでは、凹部２２がボール１４を安定的に保持でき、凹部２２が簡易に形成できる形状を有するよう、y=f(x)はx＞Rで単調増加し、x＜−Rで単調減少する関数で、ｙ軸に関して対称な関数としている。即ち、凹部２２は、その底部２７からスプリングシート１３の外側に向かって、軸２５（ｙ軸）に垂直な円形の断面が単調に拡大する形状を有する。

ボール１４を安定的に保持するため、又、通路２８（第一貫通孔４０）の開口２３の縁における機械加工等によるばりを避けるため、好適には、ボール１４と凹部２２が、通路２８の開口の縁以外の位置で、円環状の接触線を有して接触する。即ち、凹部２２とボール１４との円環状の接触線の半径Cが、凹部の底部における通路の開口の半径Rより大きくなるようにする。通路２８の開口の縁（点(R,0)）以外の場所でボール１４と凹部２２が接触するため、凹部の表面断面形状の関数y=f(x)は、図６（ｂ）の斜線の領域を通過する（通り抜ける）ものとなっている。この場合、ボール１４がｙ軸のマイナス方向に向かって外部から凹部２２へ入ってくる状況を考えれば、ボール１４が、通路２８の開口の縁に達する前に、円環状の接触線を有して凹部２２の表面に接触することがわかる。なお、斜線の領域は、x=r、x=-r、y=(r²-R²)^1/2-(r²-x²)^1/2で囲まれる領域で、-r<x<rかつy>(r²-R²)^1/2-(r²-x²)^1/2を満たす領域である。

なお、通路２８の開口半径Rがボール１４の半径rより小さい場合（R<rの場合）には、少なくとも通路２８の開口の縁（点(R,0)）で、ボール１４が、凹部２２と円環状の接触線を有して接触できる（Ｂ４参照）。即ち、R<rの場合には、いずれかの位置でボール１４が、凹部２２と円環状の接触線を有して接触できる。これは、通路２８の開口２３により、凹部２２の底が抜けているためである。

図６（ｂ）において、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の断面形状では、凹部の表面断面形状の関数y=f(x)が、通路２８の開口の縁以外の場所で、図６（ｂ）の斜線の領域を通過する。このため、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の断面形状では、通路２８の開口の縁以外の場所で、ボール１４と凹部２２が、円環状の接触線上で接触する。通路２８の開口の縁における機械加工等によるばりに接触しないよう十分開口２３から離れて、ボール１４が凹部２２と接触することが好ましい。なお、Ｂ４のような断面形状では、ボール１４と凹部２２が、開口の縁（x=R）でのみ線接触する。

ここで、２次関数Ｂ１の断面形状は、凹部２２の表面形状が放物面の場合（凹部２２が放物面体状の場合）に、Ｂ２の断面形状は、凹部２２の表面形状が鐘状面の場合（凹部２２が釣鐘状の場合）に、Ｂ３の断面形状は、凹部２２の表面形状が円錐面の場合（凹部２２が円錐状の場合）に相当する。

＜作用効果＞
本実施形態では、ボールが、スプリングシートの凹部により安定的に位置決めされ保持できる。凹部とボールとの接触線が円環状であるように凹部の表面とボール表面が線接触する構成としたので、凹部によりボールが安定的に保持される。凹部は、軸対称な形状を有し、スプリングシートの外側に向かって、軸に垂直な凹部の円形の断面が拡大する形状を有するので、ボールが安定的に保持され、凹部が機械加工等により簡便に作製できるものとなる。凹部の表面とボールの表面により画定され、ホルダの軸方向に位置する第一の空間が形成されているため、凹部の底部にボールが接触せず、ボールが安定的に保持される。

スプリングシートは、スプリングシートの内部を通り抜けて凹部の底部において開口する通路（貫通孔）を有するので、凹部の表面とボールの表面により画定される第一の空間内の油や空気等を通路へ流通させて、ボールのホルダ内での移動をスムーズにできる。凹部とボールとの円環状の接触線の半径が、凹部の底部における通路の開口半径より大きいため、ボールが、開口の縁以外の位置で凹部に接して安定的に保持される。ホルダは、ホルダの筒状の側壁を貫通し、スプリングシートの通路に連通する穴部を備えるので、第一の空間内の油や空気等をホルダ外部に抜くことができる。ホルダは、ホルダの内周面に溝部を備え、溝部は、ボールとスプリングシートとホルダとにより画定される第二の空間と前記穴部に連通するため、この第二の空間内の油や空気等をホルダ外部に抜くことができ、ボールのホルダ内での移動をスムーズにできる。スプリングシートは、スプリングシートの内部を通り抜けて、スプリング側のスプリングシート端面において開口する通路（貫通孔）を有するので、ばね室内の油や空気等を通路へ流通させて、ボールのホルダ内での移動をスムーズにできる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１シフトレバー
１０シフトチェック機構
１２スプリング
１３スプリングシート
１４ボール
１６ホルダ
２０ディテント溝
２２凹部

Claims

シフトレバーと、前記シフトレバーの操作により移動する複数のディテント溝とを有するシフト機構に用いられるシフトチェック機構であって、
スプリングと、
前記スプリングにより前記複数のディテント溝の一つに対して押しつけられるボールと、
前記ボールと前記スプリングとを収容する筒状のホルダと、
前記ホルダ内で前記ホルダに対して摺動可能に収容され、前記スプリングと前記ボールの間に介挿されるスプリングシートと、を備え、
前記スプリングシートは、前記ボールに接して前記ボールを位置決めする凹部を備え、
前記凹部の表面と前記ボールの表面により画定され、前記ホルダの軸方向に位置する第一の空間が形成され、
前記スプリングシートは、前記スプリングシートの内部を通り抜ける通路を有し、
前記通路は、前記スプリングシートの前記ホルダに対向する側面及び前記凹部の底部において開口し、前記第一の空間に連通し、
前記ボールと、前記スプリングシートと、前記ホルダとにより画定される第二の空間が形成され、
前記ホルダは、前記ホルダの内周面に溝部を備え、前記溝部は前記第二の空間に連通することを特徴とするシフトチェック機構。
前記凹部の表面と前記ボールとの接触線が円環状になるように、前記凹部の表面と前記ボールが線接触することを特徴とする請求項１に記載のシフトチェック機構。
前記凹部は、軸対称な形状を有し、前記スプリングシートの外側に向かって、軸に垂直な前記凹部の円形の断面が拡大する形状を有することを特徴とする請求項２に記載のシフトチェック機構。
ｙ軸を前記凹部の軸とし、ｘ軸をｙ軸に垂直な軸とし、ｙ軸座標の増加する方向を前記凹部の底部から前記スプリングシートの外側に向う方向とし、ｒを前記ボールの半径とする場合に、前記ｙ軸を通る平面内での前記凹部の表面断面形状を表す関数y=f(x)(ただしf(0)=0)が、-r<x<rかつy>r-(r²-x²)^1/2を満たす領域を通過することを特徴とする請求項３に記載のシフトチェック機構。
前記円環状の接触線の半径が、前記凹部の底部における前記通路の開口の半径より大きいことを特徴とする請求項３に記載のシフトチェック機構。
前記ホルダは、前記ホルダの筒状の側壁を貫通し、前記スプリングシートの前記通路に連通する穴部を備えることを特徴とする請求項１又は５に記載のシフトチェック機構。
前記溝部は、前記穴部に連通することを特徴とする請求項６に記載のシフトチェック機構。
ｙ軸を前記凹部の軸とし、ｘ軸をｙ軸に垂直な軸とし、ｙ軸座標の増加する方向を前記凹部の底部から前記スプリングシートの外側に向う方向とし、ｒを前記ボールの半径とし、Rを前記通路の開口の半径とする場合に、前記ｙ軸を通る平面内での前記凹部の表面断面形状を表す関数y=f(x)(ただし、｜x｜≧R 、f(R)=0 )が、-r<x<rかつy>(r ² -R ² ) ^1/2 -(r ² -x ² ) ^1/2 を満たす領域を通過することを特徴とする請求項５に記載のシフトチェック機構。
前記通路は、前記スプリングシートのスプリング側の端面において開口することを特徴とする請求項３に記載のシフトチェック機構。
シフトレバーと、前記シフトレバーの操作により移動する複数のディテント溝と、シフトチェック機構とを有するシフト機構であって、
前記シフトチェック機構は、
スプリングと、
前記スプリングにより前記複数のディテント溝の一つに対して押しつけられるボールと、
前記ボールと前記スプリングとを収容する筒状のホルダと、
前記ホルダ内で前記ホルダに対して摺動可能に収容され、前記スプリングと前記ボールの間に介挿されるスプリングシートと、を備え、
前記スプリングシートは、前記ボールに接して前記ボールを位置決めする凹部を備え、
前記凹部の表面と前記ボールの表面により画定され、前記ホルダの軸方向に位置する第一の空間が形成され、
前記スプリングシートは、前記スプリングシートの内部を通り抜ける通路を有し、
前記通路は、前記スプリングシートの前記ホルダに対向する側面及び前記凹部の底部において開口し、前記第一の空間に連通し、
前記ボールと、前記スプリングシートと、前記ホルダとにより画定される第二の空間が形成され、
前記ホルダは、前記ホルダの内周面に溝部を備え、前記溝部は前記第二の空間に連通することを特徴とするシフト機構。