JP5509339B2

JP5509339B2 - 組み合わせトーションバネ及びこれを備えるシフト機構

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Publication number: JP5509339B2
Application number: JP2012545612A
Authority: JP
Inventors: 哲史斎藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2031-11-21
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Description

本発明は、組み合わせトーションバネ及びこれを備えるシフト機構に関する。

鋼線を巻いて輪にしてなるコイル部の巻き中心軸（コイル軸）のまわりにねじりモーメント（トルク）を受けるトーションバネ（捻りコイルバネ）１（図１参照）は、機械部品の機構や電子機器の機構を動かしたり停止したりする。このため、例えば、特許文献１に示す車両シート等の格納引出時における緩衝装置や特許文献２に示すディスプレイ装置を任意の位置で固定するロック装置などといった様々な形態で用いられている。

特開平６−１４４０９２号公報特開平１０−２２２０７９号公報

ところで、図１Ａに示すトーションバネ１は、一般的に、コイル部２の両端を屈曲して形成されたフック部３を周方向で離間或いは接近する方向に荷重を受けると、フック部３に作用する荷重の大きさに従い、図１Ｂに示すようにトーションバネ１のコイル部２に回転モーメントＭが生じる。このため、トーションバネ１では、図１Ｂの状態から図１Ｃで示すようにコイル部２の巻き中心軸Ｌが図１Ｂの中心軸Ｌの位置に対して傾く。これにより、フック部３の相対距離が、フック部３に作用する荷重（図１Ｂで左右に開くＤ１、Ｄ２方向の荷重、つまり、フック部３に作用するコイル軸と垂直で互いに離間する方向の荷重）を減じる方向に移動してしまうため、トーションバネ１から所定の反力を得ることが出来ないという問題がある。

また、トーションバネ１は、コイル部２の両端におけるフック部３を周方向で離間或いは接近する方向に荷重を受けると、フック部３の曲げ部３ａに応力が集中し、トーションバネ１を形成する部材の中で最も高い曲げ応力がフック部３の曲げ部３ａに発生する。それ故、バネ材料の繰り返し曲げ疲労の観点から、一般的に、トーションバネ１を動作させる荷重の上限は、フック部３の曲げ部３ａに作用する曲げ応力を鑑みて設定される。言い換えれば、トーションバネ１の動作荷重は、フック部３の曲げ部３ａに作用する曲げ応力により制約されるため、バネの主体であるコイル部２に作用する応力に余裕があったとしても、その動作荷重を自由に大きく設定することが出来ない場合がある。

本発明の目的は、荷重を受けてもコイル部の巻き中心が傾くことなく、好適にコイル周方向の所定の反力を得ることができる組み合わせトーションバネ及びこれを備えるシフト機構を提供することである。

本発明の組み合わせトーションバネは、両端にフック部が形成されたコイル部を有する第１トーションバネ及び第２トーションバネを備える組み合わせトーションバネであって、前記第１トーションバネ及び前記第２トーションバネは、コイル部の螺旋状に巻回される方向が互いに異なり、且つ、前記第１トーションバネのコイル部の内径が、前記第２トーションバネのコイル部の外径と略等しく形成され、前記第１トーションバネのコイル部内に、前記第２トーションバネのコイル部が挿通される構成を採る。

本発明のシフト機構は、上記構成の組み合わせトーションバネの付勢力を用いて、変速装置のギヤに連結されるシフトフォークを移動するシフト機構であって、外周に前記シフトフォークが連結されるカム溝を有し、回転して一定の回転角度で前記シフトフォークを移動するシフトカムと、前記シフトカムを前記一定の回転角度毎の位相に保持するカム位相保持手段と、基準位置から正逆方向に回転自在に設けられ、回転して前記シフトカムを前記一定の回転角度で回転する回転手段と、モータの回転力によって、回転基準位置から正逆方向の一方に回転し、その回転の回転角度の増加に伴って付勢力が増加する前記組み合わせトーションバネを介して、前記回転手段にトルクを伝達する伝達手段と、前記伝達手段の前記一方への回転中における所定の回転角度までは前記回転手段の回転を規制するとともに前記組み合わせトーションバネの増加する付勢力を蓄積し、前記伝達手段の回転角度が前記所定の回転角度以上で前記回転手段の回転を可能にして、前記付勢力を前記回転手段にトルクとして伝達する回転規制手段と、を有し、前記回転手段は、前記組み合わせトーションバネにより付勢されたトルクで、前記カム位相保持手段により保持される前記シフトカムを回転する構成を採る。

伝達手段の一方向への回転に伴って増加する組み合わせトーションバネの付勢力は、伝達手段の回転角度が所定の回転角度になった際に、蓄積された付勢力が大きなトルクとして回転手段に伝達される。これにより、シフトカムには、回転手段を介して大きなトルクが伝達されて、シフトフォークおよびそのシフトフォークに連結されるギヤを大きな力で移動させる。

本発明によれば、荷重を受けてもコイル部の巻き中心が傾くことなく、好適にコイル周方向の所定の反力を得ることができる。

従来のトーションバネを説明するための斜視図従来のトーションバネを説明するための上面図従来のトーションバネを説明するための上面図本実施の形態に係る組み合わせバネの斜視図同組み合わせバネの平面図同組み合わせバネを備えるシフト機構を示す斜視図同シフト機構の分解斜視図同シフト機構の断面図同シフト機構の一部を示す分解斜視図図６のＡ−Ａ線断面図図６のＢ−Ｂ線断面図図６のＣ−Ｃ線断面図図６のＤ−Ｄ線断面図第１回転部材および規制部材を示す斜視図第２回転部材、規制部材、第３回転部材、収容部材、第１伝達部材、組み合わせバネおよび第２伝達部材を示す斜視図第２回転部材、規制部材、第３回転部材、収容部材、第１伝達部材、組み合わせバネおよび第２伝達部材を示す斜視図第２回転部材および規制部材を示す斜視図第２回転部材および第３回転部材を示す斜視図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフト機構の動作を説明するための図シフトカムおよび第１回転部材に与えられるトルクを示した図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜組み合わせトーションバネの構成＞
図２及び図３に示す組み合わせトーションバネ（以下、「組み合わせバネ」という）１００は、第１トーションバネ１１０と、第２トーションバネ１２０とを有する。なお、図２及び図３は、組み合わせバネ１００を所定の取付状態に在るものとして示す。

第１トーションバネ１１０と第２トーションバネ１２０は鋼線を互いに異なる巻回方向でそれぞれ螺旋状に巻いて形成されたコイル部１１１、１２１を有する。ここでは、第１トーションバネ１１０のコイル部１１１は、Ｘ方向側から見て、鋼線を一端部側（後述するフック部１１３側の端部）から時計回り（Ｗ１方向）で螺旋状に巻回して筒状に形成されている。他方、第２トーションバネ１２０のコイル部１２１は、鋼線を、第１トーションバネ１１０と異なる巻回方向（Ｗ２方向、Ｘ方向側から見た反時計回りに相当）で一端部（後述するフック部１２２側の端部）側から、螺旋状に巻回して筒状に形成されている。第１トーションバネ１１０と第２トーションバネ１２０を形成する鋼線は、ここでは、太さ（断面）が同じ鋼線としている。

第１トーションバネ１１０と第２トーションバネ１２０とはコイル部１１１、１２１とを、コイル部１１１、１２１の軸を同軸にして重なるように組み合わせることで組み合わせバネ１００は構成されている。

具体的には、第１トーションバネ１１０のコイル部１１１の内径は、第２トーションバネ１２０のコイル部１２１の外径と略同径である。第１トーションバネ１１０のコイル部１１１内に、第２トーションバネ１２０のコイル部１２１が挿通されている。

第１トーションバネ１１０及び第２トーションバネ１２０は、それぞれコイル部１１１、１２１の両端から半径方向（ここでは放射方向）に折曲された棒状のフック部１１２、１１３、１２２、１２３を備える。

第１トーションバネ１１０において、各フック部１１２、１１３は、コイル部１１１の両端から平行又は略平行に突出する。また、第２トーションバネ１２０において、各フック部１２２、１２３は、コイル部１２１の両端から平行又は略平行に突出する。

図３に示すように、第１トーションバネ１１０と第２トーションバネ１２０とは、第１トーションバネ１１０のフック部１１２と、第２トーションバネ１２０のフック部１２２とが、コイルの巻き中心軸に沿って並ぶように配置される。また、第１トーションバネ１１０のフック部１１３と、第２トーションバネ１２０のフック部１２３とが、コイルの巻き中心軸に沿って並ぶように配置される。

ここでは、フック部１１２とフック部１２２とがコイルの巻き中心軸（Ｘ方向）と平行で並んで配置され、フック部１１３とフック部１２３とがコイルの巻き中心軸（Ｘ方向）と平行で並んで配置されている。このように組み合わせバネ１００では、第１トーションバネ１１０のコイル部１１１内に第２トーションバネ１２０のコイル部１２１が周方向に移動可能に挿入され、且つ、フック部１１２、１１３、１２２、１２３が、コイル部１１１，１２１をコイルの巻き中心軸方向で挟む位置に位置するように、第１トーションバネ１１０と第２トーションバネ１２０とが組み合わされている。

また、図２及び図３において、組み合わせばね１００は所定の取付状態に在り、第１トーションバネ１１０には、フック部１１２、１１３に荷重を付える部材（例えば、図４に示す係止部８７３、８９２）によって、フック部１１２とフック部１１３が周方向で接近する向きに初期付勢力が作用されている。また、第２トーションバネ１２０には、フック部１２２、１２３に荷重を付える部材（例えば、図４に示す係止部８７３、８９２）によって、フック部１２２とフック部１２３が周方向で接近する向きに初期付勢力が作用されている。

組み合わせバネ１００では、第１トーションバネ１１０と第２トーションバネ１２０は同時に同じ作用をする。すなわち、第１トーションバネ１１０のフック部１１２及び第２トーションバネ１２０のフック部１２２を、第１トーションバネ１１０のフック部１１３と第２トーションバネ１２０のフック部１２３に対して、周方向に同時に移動させる。なお、同様に、フック部１１３、１２３を、フック部１１２、１２２に対して、周方向に移動させる。

このようにフック部１１２、１２２の組と、フック部１１３、１２３の組とが相対的に離間するようにコイル部１１１、１２１の周方向に移動すると、コイル部１１１、１２１に付勢力が蓄積される。

このように構成された組み合わせバネ１００では、図３に示すように、フック部１２３、１１３の組とフック部１１２、１２２の組に、組同士が離間する方向Ｐに力が作用する場合、フック部１１２、１１３、１２２、１２３とコイル部１１１、１２１との曲げ部にかかる応力（負荷）は、第１トーションバネ１１０及び第２トーションバネ１２０の双方へ分散分担されることになり、各フック部１１２、１１３、１２２、１２３への応力は、一つのトーションバネである場合のフック部と比べて、半減される。すなわち、第１トーションバネ１１０、第２トーションバネ１２０において、フック部１１２、１１３、１２２、１２３にかかる応力を著しく緩和することできる。

また、フック部１２３、１１３の組とフック部１１２、１２２の組に、組同士が離間する方向Ｐに力が作用すると、フック部１１２、１１３間に存在するコイル部１１１と、フック部１２２、１２３間に存在するコイル部１２１には、各々の巻き中心軸を傾けるように回転モーメントが発生する。

しかし、コイル部１１１、１２１同士は巻き方向が互いに異なるため、それぞれのコイル部１１１、１２１に発生する回転モーメントは互いに略打ち消し合うこととなり、組み合わせバネ１００では、コイル部１１１、１２１において、巻きの中心であるコイルの巻き中心軸の傾きがそれぞれ防止される。これにより、組み合わせバネ１００を使用する場合、各トーションバネ１１０、１２０のコイルの巻き中心軸の傾きを規制する部材を必要とせず、所望の反力を効果的に得ることができる。

このように構成される組み合わせバネ１００は、様々な分野の機構部分に用いられて所望の反力を得る、つまり、蓄積する付勢力によって機構部分を構成する部材を動かすことができる。

組み合わせバネ１００が用いられる機構として、シフト機構を説明する。

＜シフト機構の概略構成＞
図４は、シフト機構７０１を示す斜視図であり、図５は、シフト機構７０１の分解斜視図であり、図６は、シフト機構７０１の断面図である。また、図７は、図４とは異なる方向から見たシフト機構７０１の一部を示す分解斜視図である。なお、図４〜図７および後述の図８〜図１６においては、基準状態（図１５参照）におけるシフト機構７０１について説明する。

また、図４〜図７および後述の図８〜図２６においては、位置関係を明確にするため互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示す矢印を付している。Ｘ方向およびＹ方向は水平面内で互いに直交し、Ｚ方向は鉛直方向に相当する。なお、各方向において矢印が向かう方向を＋方向とし、その反対の方向を−方向とする。また、Ｚ方向において矢印が向かう方向を上方とし、その反対の方向を下方とする。

図４〜図６に示すように、シフト機構７０１は、シフトカム１４と、シフトフォーク１４１〜１４４と、組み合わせバネ１００を備えたシフトカム駆動装置８００とを有する。

シフトカム１４は円筒形状を有する。このシフトカム１４の外周には、４本のカム溝１４ａ〜１４ｄが形成され、４本のカム溝１４ａ〜１４ｄにおけるそれぞれの溝内に、シフトフォーク１４１〜１４４の基端側のピン部が、移動自在に配置させている。これらシフトフォーク１４１〜１４４は、回転するシフトカム１４におけるカム溝１４ａ〜１４ｄの形状によって、シフトカム１４の回転軸の軸方向に可動する。また、シフトカム１４の外周面の一端部には、複数の溝部１４５が形成されている。本実施の形態においては、シフトカム１４の軸心に対して６０°ごとに６つの溝部１４５が形成されている。図５および図６に示すように、シフトカム１４の一方の側面における中心部には、貫通孔１４６が形成されている。また、シフトカム１４の一方の側面における中心部から偏った位置に係止穴１４７が形成されている。

図４〜図６に示すように、シフトカム駆動装置８００は、第１回転部材８０１、位置決めシャフト８０２（図５および図６）、第２回転部材８０３、規制部材８０４（図５および図６）、第３回転部材８０５（図５および図６）、収容部材８０６、第１の伝達部材８０７、組み合わせバネ１００、および第２伝達部材８０９を含む。

図５および図６に示すように、第１回転部材８０１は、小径の円筒部８１１および大径の円筒部８１２を有する。図４〜図７に示すように、第１回転部材８０１の外周部には、径方向に突出するように断面略三角形状の複数の突出部８１３が形成されている。本実施の形態においては、第１回転部材８０１の軸心に対して６０°ごとに６つの突出部８１３が形成されている。また、周方向で隣り合う突出部８１３と突出部８１３とにより凹部８１４が形成されている。

図６に示すように、円筒部８１１の側面の中心部には貫通孔８１５が形成されている。また、円筒部８１１の側面の中心部から偏った位置に係止穴８１６が形成されている。

貫通孔１４６および貫通孔８１５に位置決めシャフト８０２の一方側が挿入されている。これにより、シフトカム１４の回転軸と第１回転部材８０１の回転軸とが同一直線上に設けられる。また、係止穴１４７および係止穴８１６に係止部材８２２が嵌め込まれるように円筒部８１１とシフトカム１４とが連結されている。これにより、シフトカム１４と第１回転部材８０１とが一体回転可能となる。

ミッションケース７７０内にはバネ７９１，７９２が設けられている。バネ７９１の一端には、移動部材７９３が当接されている。移動部材７９３は、バネ７９１の軸方向に移動可能に設けられている。また、バネ７９２の一端には、移動部材７９４が当接されている。移動部材７９４は、バネ７９２の軸方向に移動可能に設けられている。

移動部材７９３とシフトカム１４の外周面の一端部との間にはボール７９５が設けられている。ボール７９５は、移動部材７９３を介してバネ７９１によりシフトカム１４側に付勢されている。また、移動部材７９４と第１回転部材８０１の外周面（突出部８１３および凹部８１４（図５）が形成される領域）との間にはボール７９６が設けられている。

ボール７９６は、移動部材７９４を介してバネ７９２により第１回転部材８０１側に付勢されている。第１回転部材８０１の詳細は後述する。なお、第１回転部材８０１、突出部８１３、凹部８１４、バネ７９１、７９２、ボール７９５、７９６等によってシフトカム１４を一定の回転角度（本実施の形態では、３０°）毎の位相に保持するカム位相保持手段に対応する。なお、溝部１４５、凹部８１４、バネ７９１、７９２、ボール７９５、７９６等は、シフトカム１４にトルクを供給するトルク供給部に対応する。ここでは、バネ７９２、移動部材７９４、ボール７９６、突出部８１３及び凹部８１４のセットと、バネ７９１、移動部材７９３、ボール７９５、溝部１４５のセットのそれぞれが、回転中のシフトカム１４に回転方向にトルクを供給可能となっている。

図５〜図７に示すように、第２回転部材８０３は、ロータ部８３１およびそのロータ部８３１の軸方向に延びるように形成されるシャフト部８３２を有する。図６および図７に示すように、ロータ部８３１の軸心部には、円柱状の穴８３３が形成されている。

図５〜図７に示すように、ロータ部８３１は、第１ラチェット３０１、第２ラチェット３０２、および第１ラチェット３０１と第２ラチェット３０２とを連結するように設けられる筒状の連結部３０３を含む。

図５および図７に示すように、第１のラチェット３０１には爪板８３４，８３５が取り付けられ、第２ラチェット３０２には爪板８３６，８３７が取り付けられる。

図６に示すように、穴８３３には位置決めシャフト８０２の他端側が挿入されている。それにより、シフトカム１４の回転軸、第１回転部材８０１の回転軸および第２回転部材８０３の回転軸が同一直線上に設けられる。これにより、シフトカム１４の回転軸、第１回転部材８０１の回転軸および第２回転部材８０３の各回転軸が平行に並ぶことが無く、各回転軸と直交する方向への配置スペースを小さくしている。なお、第１のラチェット３０１は円筒部８１２内に収容されている。

図５および図７に示すように、規制部材８０４は円板形状を有する。図７に示すように、規制部材８０４の＋Ｘ方向側の面の中心部には、第１凹部４０１が形成されている。また、図５に示すように、規制部材８０４の−Ｘ方向側の面の中心部には、第２凹部４０２が形成されている。

また、図５および図７に示すように、規制部材８０４には、中心部から上方に向かって延びるように切り込み部８４１が形成されている。図６に示すように、切り込み部８４１に第２回転部材８０３の連結部３０３が嵌め込まれている。

図５〜図７に示すように、第３回転部材８０５は、第１円筒部８５１、第２円筒部８５２および第３の円筒部８５３を有する。図６に示すように、第２回転部材８０３は、第３回転部材８０５内に回転自在に取り付けられている。第２ラチェット３０２は第１の円筒部８５１内に収容されている。また、シャフト部８３２の一端部は第３の円筒部８５３の一端から突出している。

図４〜図６に示すように、収容部材８０６は、フランジ部８６１および筒状の収容部８６２を有する。図６に示すように、フランジ部８６１はミッションケース７７０に取り付けられている。それにより収容部材８０６が固定されている。規制部材８０４は収容部材８０６に固定されている。

第３回転部材８０５は、収容部材８０６内に回転自在に取り付けられている。第１円筒部８５１および第２円筒部８５２は、収容部８６２内に収容されている。第３円筒部８５３は、収容部材８０６の一端から突出している。

図４〜図６に示すように、第１伝達部材８０７は、円盤状の本体部８７１および連結部８７２を有する。連結部８７２は、本体部８７１の外周部から上方に向かって延びるように形成されている。連結部８７２には、−Ｘ方向に延びるように板状の係止部８７３が形成されている。

図６に示すように、本体部８７１は、第３回転部材８０５における第３の円筒部８５３に固定されている。また、図４〜図６に示すように、連結部８７２は、伝動機構４１の一端に連結されている。伝動機構４１の他端は、モータ８（図６参照）の回転軸（図示せず）に連結されている。第３回転部材８０５、第１伝達部材８０７は、モータ８（図６参照）の回転力によって、回転基準位置から正逆方向の一方に回転し、その回転を組み合わせバネ１００を介して回転手段（第２伝達部材８０９、第２回転部材８０３、第１ラチェット３０１及び第１回転部材８０１）に伝達して当該回転手段を回転させる伝達手段に対応する。

組み合わせバネ１００は、第３回転部材８０５、第１伝達部材８０７が対応する伝達手段における一方への回転における回転角度の増加に伴って付勢力が増加する。すなわち、組み合わせバネは、第１トーションバネ１１０のコイル部１１１の一端側のフック部１１３と、第２トーションバネ１２０のコイル部１２１の他端側のフック部１２３とが、伝達手段の回転基準位置から正逆方向の一方への回転に伴って、第１トーションバネ１１０のコイル部１１１の他端側のフック部１１２と、第２トーションバネ１２０のコイル部１２１の一端側のフック部１２２とに対して、同時に前記各コイル１１１、１２１の周方向に移動することによって前記付勢力を蓄積する。

この組み合わせバネ１００は、係止部８７３、第１伝達部材８０７、第３回転部材８０５、規制部材８０４、第２ラチェット３０２、第２回転部材８０３、第２伝達部材８０９及び係止部８９２とともに、組み合わせバネ１００の増加する付勢力を蓄積する。なお、規制部材８０４、第２ラチェット３０２、第２回転部材８０３、第３回転部材８０５は、回転規制手段に対応する。この回転規制手段は、第３回転部材８０５及び第１伝達部材８０７の一方への回転中における所定の回転角度までは、第２伝達部材８０９、第２回転部材８０３、第１ラチェット３０１及び第１回転部材８０１で構成される回転手段の回転を規制する。また、規制部材８０４、第２ラチェット３０２、第３回転部材８０５は、第３回転部材８０５及び第１伝達部材８０７の一方への回転を所定の回転角度以上で、第３回転部材８０５及び第１伝達部材８０７における一方への当該回転手段の回転を可能にしている。回転手段（第一回転部材８０１、第２回転部材８０３、第２伝達部材８０９、第１ラチェット３０１）は、第３回転部材８０５及び第１伝達部材８０７の回転角度が前記所定の回転角度以上になった際に、組み合わせバネ１００に蓄積され、且つ、第２伝達部材８０９及び第２回転部材８０３に付勢されているトルクにより第１ラチェット３０１を介して第１回転部材８０１にトルクとして伝達する。

第２伝達部材８０９は、円盤状の本体部８９１およびその本体部８９１の上部に形成される断面略Ｌ字状の係止部８９２を有する。係止部８９２は、先端部が＋Ｘ方向に延びるように形成されている。第２伝達部材８０９は、第２回転部材８０３とともにシフトカム１４を一定の回転角度（例えば、３０°）で回転する回転手段に対応する。回転規制手段（規制部材８０４、第２ラチェット３０２、第２回転部材８０３及び第３回転部材８０５）により規制されていた回転手段の前記一方への回転が可能になると、組み合わせバネ１００に蓄積され第２伝達部材８０９及び第２回転部材８０３に付勢されているトルクが、第１ラチェット３０１を介して第１回転部材８０１へ伝達される。これにより、前記回転手段は、カム位相保持手段により保持されるシフトカム１４とともに、前記一方へ一定の回転角度（例えば、３０°）で回転する。

図４および図６に示すように、第２回転部材８０３におけるシャフト部８３２の一端部に第２伝達部材８０９の本体部８９１が固定されている。第１伝達部材８０７における本体部８７１の一端側および第２伝達部材８０９における本体部８９１の一端側が組み合わせバネ１００の内径（第２トーションバネ１２０の内径）に嵌め込まれている。これにより、本体部８７１および本体部８９１が組み合わせバネ１００の略回転軸となる。

図４に示すように、組み合わせバネ１００のフック部１２２、１１２のフック組（「第１フック組」と称することもある）と、フック部１１３、１２３のフック組（「第２フック組」と称することもある）との間には、第１伝達部材８０７の係止部８７３および第２伝達部材８０９の係止部８９２が配置されている。また、図４および図６に示すように、係止部８７３は係止部８９２の上方に隙間を空けて設けられている。

係止部８７３と係止部８９２の相対的な移動によって、第１フック組或いは第２フック組は押圧され、回転軸を中心に移動する。これにより組み合わせバネ１００ではコイル部１１１、１２１に付勢力が蓄積される。

＜シフトカム駆動装置の内部構成＞
ここで、シフトカム駆動装置８００の内部構成について図面を用いて説明する。

図８は、シフト機構７０１において図６のＡ−Ａ線で示す部位の断面図であり、図９は、シフト機構７０１において図６のＢ−Ｂ線で示す部位の断面図であり、図１０は、シフト機構７０１において図６のＣ−Ｃ線で示す部位の断面図であり、図１１は、シフト機構７０１において図６のＤ−Ｄ線で示す部位の断面図である。また、図１２は、第１回転部材８０１および規制部材８０４を示す斜視図であり、図１３および図１４は、第２回転部材８０３、規制部材８０４、第３回転部材８０５、収容部材８０６、第１伝達部材８０７、組み合わせバネ１００および第２伝達部材８０９を示す斜視図である。さらに、図１５は、第２回転部材８０３および規制部材８０４を示す斜視図であり、図１６は、第２回転部材８０３および第３回転部材８０５を示す斜視図である。

図８に示すように、各突出部８１３の頂点部には、面取り面１３１が形成されている。面取り面１３１は、第１回転部材８０１の軸心を中心とする所定の円周面で形成されている。本実施の形態においては、ＹＺ平面において、各面取り面１３１と、各溝部１４５とを、位置決めシャフト８０２を中心とする半径の略同一半径上に位置させて、第１回転部材８０１とシフトカム１４とが連結されている。

また、ボール７９５およびボール７９６はＹＺ平面における位置決めシャフト８０２に対するボール７９５の中心点の方向と、位置決めシャフト８０２に対するボール７９６の中心点の方向とが等しくなるように、配置されている。

図８および図１２に示すように、円筒部８１２の内周面８１７は凹凸形状を有する。詳細には、内周面８１７には、円筒部８１２の軸心に対して３０°ごとに断面略Ｖ字状の凹面８１８が形成されている。

図８、図１３および図１４に示すように、第１のラチェット３０１（図８参照）には、内方に向かって湾曲するように凹部３１１および凹部３１２が形成されている。第１のラチェット３０１の上部には第１扇状部３１３が形成され、第１のラチェット３０１の下部には第２扇状部３１４が形成されている。なお、第１のラチェット３０１は、第２回転部材８０３の回転軸を含み扇状部３１３のＹＺ平面における中心を通る平面に対して対称で、且つＸ方向に一様な形状となるように形成されている。

図８に示すように、爪板８３４の一端部は、凹部３１１の上側の湾曲する隅部に嵌め込まれている。爪板８３４は、一端部を揺動中心として揺動可能に設けられている。また、爪板８３５の一端部は、凹部３１２の上側の湾曲する隅部に嵌め込まれている。爪板８３５は、一端部を揺動中心として揺動可能に設けられている。なお、以下の説明においては、爪板８３４の他端を爪板８３４の先端とし、爪板８３５の他端を爪板８３５の先端とする。

第２扇状部３１４の凹部３１１側には、穴３１５が形成されている。穴３１５は、第２扇状部３１４における下部の中央部から凹部３１１の下側の隅部に向かって延びるように形成されている。また、第２扇状部３１４における凹部３１２側には、穴３１６が形成されている。穴３１６は、第２扇状部３１４における下部の中央部から凹部３１２の下側の隅部に向かって延びるように形成されている。

穴３１５内にはバネ３１７が設けられている。バネ３１７の一端は、爪板８３４の下面に当接されている。本実施の形態においては、基準状態において爪板８３４の先端面が位置決めシャフト８０２の＋Ｙ方向に位置する凹面８１８の下側の傾斜面に近接した状態で対向するように、バネ３１７の寸法が設定されている。

また、穴３１６内にはバネ３１８が設けられている。バネ３１８の一端は、爪板８３５の下面に当接されている。本実施の形態においては、基準状態において爪板８３５の先端面が位置決めシャフト８０２の−Ｙ方向に位置する凹面８１８の下側の傾斜面に近接した状態で対向するように、バネ３１８の寸法が設定されている。

図８および図１２、図１３に示すように、爪板８３４，８３５の＋Ｘ方向側は円筒部８１２内に収容されている。また、図９および図１２〜図１４に示すように、爪板８３４，８３５の−Ｘ方向側は規制部材８０４の第１凹部４０１内に収容されている。

図９および図１０に示すように、第１凹部４０１および第２凹部４０２は、第２回転部材８０３の回転軸を含み基準状態における扇状部３１３のＹＺ平面における中心を通る平面に対して対称で、且つＸ方向にそれぞれ一様な形状となるように形成されている。

図７および図９に示すように、第１凹部４０１は、＋Ｙ方向側において上方から順に設けられる誘導面４１１、補助面４１２、部分円筒面４１３および係止面４１４、ならびに−Ｙ方向側において上方から順に設けられる誘導面４１５、補助面４１６、部分円筒面４１７および係止面４１８を有する。

図９に示すように、誘導面４１１は、切り込み部８４１の側部から斜め下方に向かって延びるように形成されている。誘導面４１１は、ＹＺ平面において規制部材８０４の外方に向かって凸となるように緩やかに湾曲している。また、誘導面４１１は、ＹＺ平面において円筒部８１２の内周面８１７より内方（内径）に設けられている。

補助面４１２は、基準状態において位置決めシャフト８０２の側方に位置する凹面８１８の上側の傾斜面と略面一になるように形成されている。部分円筒面４１３は、第２回転部材８０３の軸心を中心とする所定の円の円周上に位置するように形成されている。部分円筒面４１３は、内周面８１７より外方（外径）に設けられている。

係止面４１４は、基準状態において位置決めシャフト８０２の側方に位置する凹面８１８の１つ下方の凹面８１８における上側の傾斜面と略平行となるように形成されている。また、係止面４１４と上記の傾斜面との間の距離は爪板８３４の厚みと略等しくなるように設定されている。係止面４１４は、ＹＺ平面において円筒部８１２の内周面８１７より内方（内径）の位置まで延びるように形成されている。

誘導面４１５、補助面４１６、部分円筒面４１７および係止面４１８は、誘導面４１１、補助面４１２、部分円筒面４１３および係止面４１４とそれぞれ同様に形成されている。

また、図１０および図１２に示すように、第２凹部４０２は、＋Ｙ方向側において上方から順に設けられる上面４２１、部分円筒面４２２、トリガ面４２３、開放面４２４、底面４２５および係止面４２６、ならびに−Ｙ方向側において上方から順に設けられる上面４３１、部分円筒面４３２、トリガ面４３３、開放面４３４、底面４３５および係止面４３６を有する。

図１０に示すように、上面４２１は、切り込み部８４１の側部から＋Ｙ方向に延びるように形成されている。部分円筒面４２２は、第２回転部材８０３の軸心を中心とする所定の円の円周上に位置するように形成されている。

トリガ面４２３は、位置決めシャフト８０２の略水平方向において斜め下方に向かって延びるように形成されている。開放面４２４は、部分円筒面４２２よりも位置決めシャフト８０２側において略鉛直方向に延びるように形成されている。底面４２５は、緩やかに傾斜するように形成されている。係止面４２６は、斜め上方に向かって延びるように形成されている。

上面４３１、部分円筒面４３２、トリガ面４３３、開放面４３４、底面４３５および係止面４３６は、上面４２１、部分円筒面４２２、トリガ面４２３、開放面４２４、底面４２５および係止面４２６とそれぞれ同様に形成されている。

図７および図１１に示すように、第１の円筒部８５１は、部分円筒部５１１および部分円筒部５１２を有する。また、第１の円筒部８５１には、部分円筒部５１１の内周面と部分円筒部５１２の内周面とを接続するように傾斜面５１３，５１４が形成されている。

図１１に示すように、部分円筒部５１１の内周面は、第２回転部材８０３の軸心を中心とする所定の円（以下、第１の円と称する）の円周上に設けられている。また、部分円筒部５１２の内周面は、第２回転部材８０３の軸心を中心としかつ上記第１の円より径大の所定の円（以下、第２円と称する）の円周上に位置するように設けられている。

なお、上記第１の円の半径は、トリガ面４２３および開放面４２４により形成される角部２１１と第２回転部材８０３の軸心との間の距離よりも小さく、トリガ面４３３および開放面４３４により形成される角部２１２と第２回転部材８０３の軸心との間の距離よりも小さい。

また、上記第２円の半径は、開放面４２４および底面４２５により形成される隅部２２１と第２回転部材８０３の軸心との間の距離よりも大きく、開放面４３４および底面４３５により形成される隅部２４１と第２回転部材８０３の軸心との間の距離よりも大きい。

また、第３回転部材８０５では、基準状態において傾斜面５１３，５１４がトリガ面４２３，４３３よりも上方に位置するように、部分円筒部５１１および部分円筒部５１２が形成されている。

図１１および図１５に示すように、第２ラチェット３０２には、内方に向かって湾曲するように凹部３２１および凹部３２２が形成されている。また、第２ラチェット３０２の上部には第１扇状部３２３が形成され、第２ラチェット３０２の下部には第２扇状部３２４が形成されている。なお、第２ラチェット３０２は、第２回転部材８０３の回転軸を含み扇状部３２３のＹＺ平面における中心を通る平面に対して対称で、且つＸ方向に一様な形状となるように形成されている。

図１１に示すように、爪板８３６の一端部は、凹部３２１の上側の湾曲する隅部に嵌め込まれている。爪板８３６は、一端部を揺動中心として揺動可能に設けられている。また、爪板８３７の一端部は、凹部３２２の上側の湾曲する隅部に嵌め込まれている。爪板８３７は、一端部を揺動中心として揺動可能に設けられている。なお、以下の説明においては、爪板８３６の他端を爪板８３６の先端とし、爪板８３７の他端を爪板８３７の先端とする。

第２扇状部３２４の凹部３２１側には、穴３２５が形成されている。穴３２５は、第２扇状部３２４における下部の中央部から凹部３２１の下側の隅部に向かって延びるように形成されている。また、第２扇状部３２４における凹部３２２側には、穴３２６が形成されている。穴３２６は、第２扇状部３２４における下部の中央部から凹部３２２の下側の隅部に向かって延びるように形成されている。

穴３２５内にはバネ３２７が設けられている。バネ３２７の一端は、爪板８３６の下面に当接されている。本実施の形態においては、基準状態において爪板８３６の先端面がトリガ面４２３に近接した状態で対向するように、バネ３２７の寸法が設定されている。

また、穴３２６内にはバネ３２８が設けられている。バネ３２８の一端は、爪板８３７の下面に当接されている。本実施の形態においては、基準状態において爪板８３７の先端面がトリガ面４３３に近接した状態で対向するように、バネ３２８の寸法が設定されている。

図１０および図１５に示すように、爪板８３６，８３７の＋Ｘ方向側は規制部材８０４の第２凹部４０２内に収容されている。また、図１１および図１６に示すように、爪板８３６，８３７の−Ｘ方向側は第３回転部材８０５における第１の円筒部８５１内に収容されている。

＜シフト機構の動作＞
以下、ギアシフトが行われる際のシフト機構７０１の動作について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下においては、運転者により図示しないシフトアップボタンが押下された場合について説明する。

図１７〜図２６は、ギアシフトが行われる際のシフト機構７０１の動作を説明するための図である。なお、図１７および図１８は、シフトカム駆動装置８００の斜視図である。また、図１９〜図２６における各図Ａ〜Ｄは、シフト機構７０１において、図６に示すＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線のそれぞれによって示す部位の断面図である。例えば、図１９〜図２６における各図Ａは、シフト機構７０１において図６のＡ−Ａ線で示す部位の断面図であり、図１９〜図２６における各図Ｂは、シフト機構７０１において図６のＢ−Ｂ線で示す部位の断面図である。また、図１９〜図２６における各図Ｃはシフト機構７０１において図６のＣ−Ｃ線で示す部位の断面図であり、図１９〜図２６における各図Ｄはシフト機構７０１において図６のＤ−Ｄ線で示す部位の断面図である。なお、図１９Ａ〜Ｄは、基準状態における各部位の断面図（図８〜図１１の各断面図に対応）が示されている。さらに、図６及び図１９において、シフトカム１４は、溝部１４５においてボール７９５が移動部材７９３を介してバネ７９１によりシフトカム１４側に付勢されていることによって回転を拘束されている。ボール７９５に因るシフトカム１４の回転を拘束するトルクについて、詳細は後述する。

運転者によりシフトアップボタンが押下された場合、図示しないＥＣＵによりモータ８（図２参照）が制御され、モータ８の回転軸（図示せず）が所定角度（本実施の形態においては約４０°）回転する。図４〜図６、図１７に示すように、モータ８の回転軸には揺れ腕４２が接続されており、モータ８の回転軸が回転することにより揺れ腕４２が回動され、伝動機構４１が略Ｙ軸方向に移動される。それにより、図１７に示すように、第１伝達部材８０７が伝動機構４１によって矢印Ｒで示す方向に回転される。なお、以下の説明においては、矢印Ｒの方向の回転を反時計回りの回転とし、その逆の方向の回転を時計回りの回転とする。これら反時計回り及び時計回りの一方向の回転が正方向の回転に対応し、他方向の回転が逆方向の回転に対応する。

第１伝達部材８０７が反時計回りに回転することにより、組み合わせバネ１００の第２フック組（フック部１１３、１２３）が係止部８７３によって反時計回りの方向に押される。それにより、組み合わせバネ１００の第１フック組（フック部１１２、１２２）において反時計回りの方向のトルク（反力）が発生する。

組み合わせバネ１００に発生したトルク（反力）は、第１フック組１１３、１２３を介して係止部８９２に与えられる。それにより、第２伝達部材８０９に反時計回りの方向のトルクが与えられる。上述したように、第２伝達部材８０９には第２回転部材８０３のシャフト部８３２が固定されている。したがって、第２伝達部材８０９に与えられたトルクは、第２回転部材８０３に与えられる。

ここで、図１９Ｃ及び図１９Ｄに示すように、基準状態においては、爪板８３６の先端面は、規制部材８０４のトリガ面４２３に近接した状態で対向している。この場合、組み合わせバネ１００（図１７参照）から与えられるトルクによって第２回転部材８０３が回転しても、その回転動作の開始直後に爪板８３６の先端面がトリガ面４２３に当接する。よって、爪板８３６の移動は阻止され、第２回転部材８０３の回転を阻止する。

したがって、モータ８（図６）の回転動作の開始直後は、図１９Ｄおよび図２０Ｄに示すように、第２回転部材８０３が停止した状態で第３回転部材８０５のみが回転する。これにより、図１７に示すように、係止部８７３と係止部８９２とが離間され、組み合わせバネ１００に反時計回りのトルクが蓄積される。

図２０Ｄに示すように、第３回転部材８０５が回転する際には、第３回転部材８０５の傾斜面５１３は、規制部材８０４のトリガ面４２３に交差するように移動する。このとき、傾斜面５１３は爪板８３６を押圧する。これにより、爪板８３６はバネ３２７を押圧しつつ傾斜面５１３上を第３回転部材８０５の内方に向かって折りたたまれるように移動する。

第３回転部材８０５が基準状態から所定角度（例えば、約３２．５°）回転すると、傾斜面５１３によって爪板８３６はトリガ面４２３上から完全に押し出される。これにより、組み合わせバネ１００に蓄積されたトルクが付勢され、（第１伝達部材８０７及び第３回転部材８０５と同じ）反時計回りの回転を規制されていた第２伝達部材８０９及び第２回転部材８０３の回転の規制が開放される。その結果、図２１Ｃ及び図２１Ｄに示すように、第２回転部材８０３は、爪板８３６の先端部を開放面４２４に沿って底面４２５に向かって移動させつつ、反時計回りに回転する。

ここで、爪板８３４の先端面は、図１９Ａに示すように、基準状態では、第１回転部材８０１における所定の凹面８１８における下側の傾斜面に近接した状態で、当該傾斜面に対向している。このため、図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、第２回転部材８０３が反時計回りに回転することによって、爪板８３４の先端面により凹面８１８が押され、第１回転部材８０１が反時計回りに回転する。

また、第１回転部材８０１の回転によって、シフトカム１４が回転する。このときの組み合わせバネ１００から第２伝達部材８０９、第２回転部材８０３、及び爪板８３４を介して第１回転部材８０１とシフトカム１４へ反時計回りの向きに付勢されるトルクは、基準状態においてボール７９５がシフトカム１４の回転を拘束するトルクよりも大きく設定されている。

よって、シフトフォーク１４１〜１４４（図４、５参照）のうちのいずれかのシフトフォークが移動する。その結果、図１５、図１７および図１８で説明したように、ニュートラルポジションに設定されている奇数ギア群のうちのいずれかの変速ギアまたはニュートラルポジションに設定されている偶数ギア群のうちのいずれかの変速ギアにスプラインギアが連結される。

なお、図２１Ｂに示すように、爪板８３４は、第２回転部材８０３が反時計回りに約３０°回転したときに係止面４１４に当接する。これにより、第２回転部材８０３の回転角度が約３０°に制限される。また、図２２Ｄに示すように、爪板８３６は、第３回転部材８０５が反時計回りに約４５°回転したときに係止面４２６に当接する。これにより、第３回転部材８０５の回転角度が約４５°に制限される。

このように、本実施の形態においては、第３回転部材８０５の回転可能角度が第２回転部材８０３の回転可能角度よりも大きく設定されている。この場合、第３回転部材８０５の回転角度が約３０°以上になるようにモータ８の回転軸を回転させることができるので、図示しないＥＣＵによるモータ８（図６参照）の制御が容易になる。それにより、第３回転部材８０５の回転量が不足することを確実に防止することができる。その結果、第２回転部材８０３を確実に回転させることができ、シフトカム１４を確実に回転させることができる。

その後、ＥＣＵによりモータ８が再び制御され、モータ８の回転軸が時計回りに所定角度（本実施の形態においては約４０°）回転する。言い換えれば、回転軸が元の位置に復帰する。これにより、第１伝達部材８０７と第３回転部材８０５が時計回りに約４５°回転する。その結果、図２３に示すように、第３回転部材８０５が元の位置（基準状態と同じ位置）に戻る。

また、第２伝達部材８０９の係止部８９２は、第１伝達部材８０７の係止部８７３と、組み合わせバネ１００の第１フック組（フック部１１２、１２２）、第２フック組（フック部１１３、１２３）とによって回転を拘束され、第１伝達部材８０７と共に時計回りに回転する。このとき組み合わせバネ１００によって係止部８９２と係止部８７３との相対回転を拘束するトルクは、第２回転部材８０３が図２２の位置から図２３の位置へ移動する際に、バネ３１７の伸縮によって爪板８３４が内周面８１７を押圧して第２回転部材８０３と第１回転部材８０１の相対回転を規制しようとするトルクより大きく設定されている。その結果、第２回転部材８０３が第３回転部材８０５と共に元の位置（基準状態と同じ位置）に戻される。

なお、第２回転部材８０３が図２２の位置から図２３の位置へ移動する際には、第１回転部材８０１は外周面の凹部８１４においてボール７９６が移動部材７９４を介してバネ７９２により第１回転部材８０１側に付勢されていることによって回転を拘束されている。このときボール７９６によって第１回転部材８０１の回転を拘束するトルクは、バネ３１７の伸縮によって爪板８３４が内周面８１７を押圧して第２回転部材８０３と第１回転部材との相対回転を規制しようとするトルクより大きく設定されている。なお、ボール７９６が第１回転部材８０１の回転を拘束するトルクについての詳細は後述する。

これにより、第２回転部材８０３が図２２の位置から図２３の位置へ移動する際には、爪板８３４は、バネ３１７を伸縮させつつ内周面８１７に沿って移動する。したがって、第２回転部材８０３が図２２の位置から図２３の位置へ移動する際に、爪板８３４を介した第１回転部材８０１の回転が防止される。

また、第２回転部材８０３が図２２の位置から図２３の位置へ移動する際には、爪板８３５の先端部は、誘導面４１５および補助面４１６を沿うように移動する。ここで、誘導面４１５はＹＺ平面において円筒部８１２の内周面８１７より内方に設けられている。また、補助面４１６は、凹面８１８の上側の傾斜面と略面一になるように形成されている。したがって、第２回転部材８０３が図２２の位置から図２３の位置へ移動する際に、爪板８３５を介した第１回転部材８０１の回転が防止される。

以上の結果、図２２および図２３に示すように、第１回転部材８０１およびシフトカム１４を停止させた状態で、第２回転部材８０３のみを回転させることができる。

その後、図示しないＥＣＵによりモータ８（図６参照）が再び制御され、図２３〜図２６に示すように、第１回転部材８０１およびシフトカム１４が図１９〜図２２と同様に反時計回りに約３０°回転する。これにより、シフトフォーク１４１〜１４４（図２参照）のうちのいずれかのシフトフォークが移動する。その結果、図１５、図２０および図２１で説明したように、奇数ギア群および偶数ギア群のうちの一方がニュートラルポジションに設定される。

その後、図示しないＥＣＵによりモータ８（図２参照）が再び制御され、第３回転部材８０５が時計回りに約４５°回転する。これにより、図２２および図２３で説明したように、シフトカム１４および第１回転部材８０１が停止した状態で、第２回転部材８０３が基準状態（図１９の状態）の位置に戻される。その結果、変速機構７００のギアシフトが終了する。

なお、変速機構７００がシフトダウンされる場合には、第２回転部材８０３が図１９〜図２６で説明した回転方向と逆の方向に回転される。

次に、シフトカム１４に与えられるトルクについて説明する。

図２７は、シフトカム１４が或る基準状態から次の基準状態までの６０°回転する際に、シフトカム１４および第１回転部材８０１に与えられるトルクを示した図である。

図２７において縦軸はシフトカム１４および第１回転部材８０１に与えられるトルク［Ｎｍ］を示し、横軸はシフトカム１４および第１回転部材８０１の基準状態からの回転角度［ｄｅｇ］を示す。したがって、図２７において回転角度０°および６０°は、シフトカム１４および第１回転部材８０１の基準状態を示す。なお、図２７においては、反時計回りの方向のトルクが正の値として示され、時計回りの方向のトルクが負の値として示されている。

また、図２７において、一点鎖線Ａは、バネ７９１（図６参照）からボール７９５（図６参照）を介してシフトカム１４に与えられるトルクを示し、点線Ｂは、バネ７９２（図６参照）からボール７９６（図６参照）を介して第１回転部材８０１に与えられるトルクを示す。さらに、図２７において、実線Ｃは、一点鎖線Ａで示すトルクおよび点線Ｂで示すトルクの合成トルクを示し、破線Ｄは、組み合わせバネ１００からシフトカム１４および第１回転部材８０１に与えられるトルクを示し、二点鎖線Ｅは、実線Ｃで示すトルクおよび破線Ｄで示すトルクの合成トルクを示す。したがって、シフトカム１４に与えられる実際のトルクは二点鎖線Ｅで示される値となる。

図８に示す基準状態においては、ボール７９５は溝部１４５の中央部で停止している。この場合、バネ７９１（図６参照）からボール７９５を介してシフトカム１４に与えられる力の方向はシフトカム１４の径方向に一致する。そのため、ボール７９５からシフトカム１４にトルクは与えられない。

また、基準状態においては、ボール７９６は突出部８１３の面取り面１３１上に位置している。この場合、バネ７９２（図６参照）からボール７９６を介して第１回転部材８０１に与えられる力の方向は第１回転部材８０１の径方向に一致する。そのため、ボール７９６から第１回転部材８０１にトルクは与えられない。

（ａ）バネ７９１からシフトカム１４に与えられるトルク
まず、バネ７９１からシフトカム１４に与えられるトルクについて説明する。

基準状態からシフトカム１４が反時計回りに回転することによって、ボール７９５が溝部１４５から押し出される。このとき、ボール７９５とシフトカム１４との接点は、図８において当該溝部１４５の左側の角縁に沿って移動する。このとき、バネ７９１から押圧を受けるボール７９５とシフトカム１４の接点における法線力により、シフトカム１４にモーメントが作用する。すなわち、図２７の一点鎖線Ａで示すように、バネ７９１からシフトカム１４に負のトルクが与えられる。

バネ７９１からシフトカム１４へ与えられる負のトルクは、シフトカム１４の回転動作開始直後に最大となる。その後、バネ７９１からシフトカム１４へ与えられる負のトルクは、シフトカム１４の回転角度の増加に従って減少する。

ボール７９５（図８参照）は、シフトカム１４が基準状態から約６°回転したとき（ドグ機構によって変速ギアとスプラインギアとが嵌合して連結する部分同士が接触する直前）に溝部１４５から完全に押し出される。ボール７９５とシフトカム１４との接点が溝部１４５内に位置していない場合、バネ７９１からボール７９５を介してシフトカム１４に与えられる力の方向はシフトカム１４の径方向に一致する。そのため、このときのバネ７９１からシフトカム１４に与えられるトルクは図２７に一点鎖線Ａで示すように０となる。

なお、本実施の形態においては、シフトカム１４が基準状態から約±６°以上回転することにより溝部１４５からボール７９５が完全に押し出されるように溝部１４５が形成されている。したがって、図２７に一点鎖線Ａで示すように、シフトカム１４の基準状態からの回転角度（以下、単に回転角度と略記する。）が約６°〜約５４°の範囲内にある場合には、バネ７９１からシフトカム１４に与えられるトルクは０となる。

図２５Ａに示すように、シフトカム１４の回転角度が約５４°を超えることにより、ボール７９５とシフトカム１４との接点が溝部１４５内に再び移動する。このとき、ボール７９５とシフトカム１４との接点は、図２５Ａに示す溝部１４５の右側の角縁に沿って移動する。このとき、バネ７９１から押圧を受けるボール７９５とシフトカム１４の接点における法線力により、シフトカム１４にモーメントが作用し、すなわち、図２７に一点鎖線Ａで示すように、バネ７９１からシフトカム１４に正のトルクが与えられる。

図２７に示す一点鎖線Ａで示すように、バネ７９１からシフトカム１４に与えられる正のトルクは、シフトカム１４の回転角度が６０°になるまで、つまり、ボール７９５が、先に係合していた溝部１４５の隣の溝部１４５の中央部で停止されるまで、シフトカム１４の回転角度の増加に従って増加する。

シフトカム１４の回転角度が６０°になったときに、ボール７９５は溝部１４５の左右両側の角縁でシフトカム１４と接する。このとき、左右両側の接点における法線力によってシフトカム１４に作用する周方向に沿った双方向のモーメントが拮抗する。すなわち、バネ７９１からの押圧によって、シフトカム１４は、双方向に保持トルクを有した安定の状態で保持される。

（ｂ）バネ７９２から第１回転部材８０１に与えられるトルク
次に、バネ７９２（図６）から第１回転部材８０１に与えられるトルクについて説明する。

第１回転部材８０１が反時計回りに回転を開始した直後は、ボール７９６と第１回転部材８０１との接点が面取り面１３１（図８参照）上に位置している。この場合、バネ７９２からボール７９６を介して第１回転部材８０１に与えられる力の方向は第１回転部材８０１の径方向に一致する。そのため、バネ７９２から第１回転部材８０１へトルクは与えられない。すなわち、第１回転部材８０１の回転開始直後では、バネ７９２から第１回転部材８０１に与えられるトルクは、図２７の点線Ｂで示すように０に維持される。

図８において、第１回転部材８０１が更に反時計回りに回転することによって、ボール７９６と突出部８１３との接点は、面取り面１３１から突出部８１３の左側の角縁に移動する。このとき、バネ７９２から押圧を受けるボール７９６と第１回転部材８０１の接点における法線力によって、第１回転部材８０１にモーメントが作用する。すなわち、図２７に点線Ｂで示すように、バネ７９２から第１回転部材８０１に正のトルクが与えられる。

点線Ｂで示すバネ７９２から第１回転部材８０１に与えられる正のトルクは、第１回転部材８０１が基準状態から約６°回転したとき（ドグ機構によって変速ギアとスプラインギアとが嵌合して連結する部分同士が接触する直前）に最大となり、その後、徐々に減少する。なお、バネ７９２から第１回転部材８０１に与えられるトルクの変動特性およびトルクが最大となる第１回転部材８０１の回転角度は、突出部８１３の形状によって決定される。

図２１Ａに示すように、第１回転部材８０１が基準状態から約３０°回転することによって、ボール７９６と第１回転部材８０１とは、凹部８１４の中央部を挟み当該凹部８１４の左右の突出部８１３へ至る起伏斜面の両側で接する。このとき、左右両側の接点における法線力によって第１回転部材８０１に作用する双方向のモーメントが拮抗する。そのため、図２７に点線Ｂで示すように、バネ７９２からの押圧によって、第１回転部材８０１は、周方向に沿った双方向に保持トルクを有した安定の状態で保持される。

第１回転部材８０１が図２１Ａに示す位置から更に反時計回りに回転することによって、ボール７９６と第１回転部材８０１との接点は、図２１Ａで示す凹部８１４の左側の起伏面に移動する。このとき、バネ７９２から押圧を受けるボール７９６と第１回転部材８０１の接点における法線力によって、第１回転部材８０１にモーメントが作用する。すなわち、図２７に点線Ｂで示すように、バネ７９２から第１回転部材８０１に負のトルクが与えられる。

点線Ｂで示すバネ７９２から第１回転部材８０１に与えられる負のトルクは、第１回転部材８０１が基準状態から約５４°回転したときに、負に最大となる。その後、ボール７９６と第１回転部材８０１との接点が面取り面１３１（図２５Ａ参照）上に移動することによって、バネ７９２から第１回転部材８０１に与えられるトルクは０になる。

（ｃ）バネ７９１から与えられるトルクおよびバネ７９２から与えられるトルクの合成トルク
図２７に点線Ｃで示すように、バネ７９１からシフトカム１４に与えられるトルクおよびバネ７９２から第１回転部材８０１に与えられるトルクの合成トルクは、シフトカム１４の回転角度が０°〜約２．５°の範囲では負の値、約２．５°〜３０°の範囲では正の値となり、３０°〜約５７．５°の範囲では負の値、約５７．５°〜６０°の範囲では負の値となる。また、シフトカム１４の回転角度が０°、３０°、６０°の各位相では、シフトカム１４は回転の双方向に保持トルクを有する安定な状態に保持される。これにいより、変速装置におけるギヤを安定させることができる。その結果、車両の円滑な走行が可能となる。

（ｄ）組み合わせバネ１００から第１回転部材８０１およびシフトカム１４に与えられるトルク
図１９〜図２６で説明したように、本実施の形態においては、第３回転部材８０５が基準状態から約３０°回転するごとに、組み合わせバネ１００に蓄積されたトルク（所定の反力に相当）が第１回転部材８０１およびシフトカム１４に与えられる。これにより、第１回転部材８０１およびシフトカム１４は３０°回転する。

したがって、組み合わせバネ１００から第１回転部材８０１およびシフトカム１４に与えられるトルクは、図２７の破線Ｄで示すように、第１回転部材８０１およびシフトカム１４の回転角度が０°および３０°であるときに最大となる。

（ｅ）バネ７９１、バネ７９２および組み合わせバネ１００から与えられるトルク
本実施の形態に係るシフト機構７０１においては、バネ７９１，７９２からシフトカム１４に与えられるトルク（図２７の実線Ｃ）および組み合わせバネ１００からシフトカム１４に与えられるトルク（図２７の破線Ｄ）を合成したトルクがシフトカム１４に与えられる。すなわち、図２７に２点鎖線Ｅで示される値がシフトカム１４に与えられる。

なお、上述したように、バネ７９１からシフトカム１４に与えられるトルクおよびバネ７９２から第１回転部材８０１に与えられるトルクの合成トルク（実線Ｃの値）は、シフトカム１４の回転角度が０°〜３０°の範囲ではほぼ正の値となり、３０°〜６０°の範囲ではほぼ負の値となる。したがって、二点鎖線Ｅで示すように、シフトカム１４の回転角度が０°〜３０°の範囲においてシフトカム１４に与えられるトルクの方が３０°〜６０°の範囲においてシフトカム１４に与えられるトルクよりも大きくなる。

また、シフトカム１４に与えられるトルクは、シフトカム１４の回転角度が約６°となるとき（ドグ機構によって変速ギアとスプラインギアとが嵌合して連結する部分同士が接触する直前）に最大となる。

本実施の形態においては、組み合わせバネ１００に一旦大きなトルクを蓄積し、その蓄積したトルクを開放することによりシフトカム１４が回転される。したがって、シフトカム１４の回転開始時に大きなトルクをシフトカム１４に与えることができる。その結果、スプラインギアを高速で移動させることができるので、変速動作開始直後に、スプラインギアと変速ギアとを確実に連結および離間させることができる。

また、シフトカム１４に与えられるトルクの大きさは、シフト機構７０１の構成等に応じて適宜設定することが好ましい。なお、シフトカム１４の与えられるトルクの大きさは、バネ７９１、バネ７９２および組み合わせバネ１００のバネ定数や取り付け荷重を適宜変更することによっても変更することができる。

なお、本実施の形態においては、シフトカム１４を回転させる際に、合成トルクにおいてシフトカム１４の回転方向と逆方向のトルクがシフトカム１４に与えられないようにバネ７９１、バネ７９２および組み合わせバネ１００が設けられている。

このように構成されたシフト機構７０１では、組み合わせバネ１００が機能する場合、各フック部１１２、１１３、１２２、１２３とコイル部１１１、１２１との曲げ部に応力が集中する。

組み合わせバネ１００は、第１トーションバネ１１０、第２トーションバネ１２０といった２つのトーションバネにより構成されるため、一つのトーションバネを用いた構成と比較して、それぞれのフック部１１２、１１３、１２２、１２３にかかる負荷は半減されることとなる。

これにより、各トーションバネ１１０、１２０においてフック部１１２、１１３、１２２、１２３にかかる応力を著しく緩和することできる。また、重なるコイル部１１１、１２１の螺旋状に巻回される巻き方向が互いに異なる。このため、コイル部１１１、１２１の両端のフック部１１２、１１３、１２２、１２３に負荷が加わることによって、各コイル部１１１、１２１に回転モーメントが発生しても、互いに打ち消し合うことになる。これにより、それぞれのコイル部１１１、１２１におけるコイルの巻き中心軸の傾きが発生しない。よって、トーションバネの傾きを規制する部材を必要とせず、回転軸回りの付勢力（所望の反力）を、シフトカム１４を回動させるトルクとして効果的に得ることができる。

なお、本実施の形態の組み合わせトーションバネでは、コイル部１１１、１２１の螺旋状に巻回される方向が互いに異なる第１トーションバネ１１０及第２トーションバネ１２０の２つのトーションバネを組み合せた構成としたが、３つ以上のトーションバネを組み合わせて構成してもよい。

２０１０年１１月２２日出願の特願２０１０−２６０６１４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

本発明に係る組み合わせトーションバネは、荷重を受けてもコイル部の巻き中心が傾くことなく、好適にコイル周方向の所定の反力を得ることができる効果を有し、自動二輪車に搭載されるシフト機構に用いられるトーションバネとして有用である。

１４シフトカム
１００組み合わせトーションバネ（付勢部材）
１１０第１トーションバネ（付勢部材）
１１１、１２１コイル部
１１２、１１３、１２２、１２３フック部
１２０第２トーションバネ（付勢部材）
１４１〜１４４シフトフォーク
７０１シフト機構
８０１第１回転部材
８０３第２回転部材
８０４規制部材
８０５第３回転部材
８０７第１伝達部材
８０９第２伝達部材

Claims

両端にフック部が形成されたコイル部を有する第１トーションバネ及び第２トーションバネを備える組み合わせトーションバネであって、
前記第１トーションバネ及び前記第２トーションバネは、コイル部の螺旋状に巻回される方向が互いに異なり、且つ、前記第１トーションバネのコイル部の内径が、前記第２トーションバネのコイル部の外径と略等しく形成され、
前記第１トーションバネのコイル部内に、前記第２トーションバネのコイル部が挿通される、
組み合わせトーションバネ。
請求項１記載の組み合わせトーションバネの付勢力を用いて、変速装置のギヤに連結されるシフトフォークを移動するシフト機構であって、
外周に前記シフトフォークが連結されるカム溝を有し、回転して一定の回転角度で前記シフトフォークを移動するシフトカムと、
前記シフトカムを前記一定の回転角度毎の位相に保持するカム位相保持手段と、
基準位置から正逆方向に回転自在に設けられ、回転して前記シフトカムを前記一定の回転角度で回転する回転手段と、
モータの回転力によって、回転基準位置から正逆方向の一方に回転し、その回転の回転角度の増加に伴って付勢力が増加する前記組み合わせトーションバネを介して、前記回転手段にトルクを伝達する伝達手段と、
前記伝達手段の前記一方への回転中における所定の回転角度までは前記回転手段の回転を規制するとともに前記組み合わせトーションバネの増加する付勢力を蓄積し、前記伝達手段の回転角度が前記所定の回転角度以上で前記回転手段の回転を可能にして、前記付勢力を前記回転手段にトルクとして伝達する回転規制手段と、を有し、
前記回転手段は、前記組み合わせトーションバネにより付勢されたトルクで、前記カム位相保持手段により保持される前記シフトカムを回転する、
シフト機構。