(57)【要約】【課題】一方から他方への切替えを要求する切替え指令が出力されてからシフト操作が完了するまでの時間を短縮することを可能とし、アクチュエータ装置の小型化や低コスト化を図ることができるシフト切替装置を提供する。【解決手段】駆動源３による第２のシフト部材１０及び規制手段３０の駆動を制御する制御手段７０は、移動終了位置に第１のシフト部材１１を移動させる指令が駆動源３に出力される前に、駆動源３の駆動により第２のシフト部材１０を待機位置に変位させ、かつ、第１のシフト部材１１が待機位置から移動終了位置に移動させる力を蓄力バネ１８に蓄えておき、移動終了位置に第１のシフト部材１１を移動させる指令が駆動源３に出力されたときに、駆動源３により第１のシフト部材１１の規制を解除し、蓄力バネ１８の作動を許容する。【選択図】図１
2011042279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の位置の間で移動する第１のシフト部材と、
前記第１のシフト部材が前記第１の位置にあるとき、前記第２の位置に対応した待機位置にあり、前記第１のシフト部材が前記第２の位置にあるとき、前記第１の位置に対応した待機位置にある第２のシフト部材と、
前記第２のシフト部材が前記第１又は第２の待機位置にあるとき、前記第１のシフト部材を前記第１及び第２の位置の間で移動させる移動力を蓄積する蓄積手段と、
前記蓄積手段が前記移動力を蓄積しているとき、前記移動力に基づく前記第１のシフト部材の移動の規制及びこの規制を解除する規制手段と、
前記第１のシフト部材及び前記第２のシフト部材を移動させる駆動源と、
前記駆動源を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記第１のシフト部材を前記第１の位置から前記第２の位置へ、あるいは前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させる移動指令を入力したとき、前記駆動源の駆動によって前記規制手段による前記規制を解除して前記蓄積手段の前記移動力によって前記第１のシフト部材を前記第２の位置あるいは前記第１の位置へ移動させることを特徴とするシフト切替装置。
【請求項２】
前記蓄積手段は、前記第１のシフト部材及び前記第２のシフト部材の間に設けられた蓄力バネであり、
前記規制手段は、前記駆動源の回転運動を直線運動に変換するドラムカムを有し、
前記ドラムカムには、第１カム溝と第２カム溝とが軸線方向に独立して形成され、
前記第１カム溝には、前記第１のシフト部材の移動を禁止する第１禁止領域、及び前記第１のシフト部材の移動を許容する第１許容領域が形成され、
前記第２カム溝には、前記第１禁止領域に対応して前記第２のシフト部材の移動を許容する第２許容領域、及び前記第１許容領域に対応して前記第２のシフト部材の移動を禁止する第２禁止領域が形成され、
前記第１のシフト部材を前記第１禁止領域に係合させるとともに、前記第２のシフト部材を前記第２許容領域に係合させ、前記駆動源の駆動により前記第２のシフト部材を前記待機位置に移動させることで前記蓄力バネを圧縮させて前記移動力を蓄積し、
前記駆動源の駆動により前記第１のシフト部材を前記第１禁止領域から前記第１許容領域に係合させるとともに、前記第２のシフト部材を前記第２許容領域から前記第２禁止領域に係合させ、前記圧縮した蓄力バネの付勢力により前記第１のシフト部材を前記第２の位置あるいは前記第１の位置へ移動させることを特徴とする請求項１記載のシフト切替装置。
【請求項３】
前記第１カム溝は、軸線方向に並べた一対の前記第１禁止領域の間に、周方向に並べた一対の前記第１許容領域の端部を連接した環状の凹溝であり、
前記第２カム溝は、周方向に延びる一対の前記第２禁止領域の間に、周方向に傾斜して延びる前記第２許容領域の端部を連接した蛇行状の凹溝であることを特徴とする請求項２記載のシフト切替装置。
【請求項４】
前記第１のシフト部材は、２輪駆動と４輪駆動とに切替えるためのシフトフォークであり、
前記第２のシフト部材は、前記シフトフォークを移動させるためのシフトロッドであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシフト切替装置。
【請求項５】
前記第１のシフト部材は、少なくとも高速段と低速段とに切替えるためのシフトフォークであり、
前記第２のシフト部材は、前記シフトフォークを移動させるためのシフトロッドであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシフト切替装置。
【請求項６】
前記駆動源は、正逆回転可能なモータを有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のシフト切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シフト切替装置に係わり、特に、４輪駆動車における２輪駆動と４輪駆動との切替えや副変速機から駆動軸に至る動力伝達経路のギア比の高速と低速との切替えなどに好適なシフト切替装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばパートタイム方式の４輪駆動車においては、２輪高速駆動（以下、「２ＷＤＨ」という。）、４輪高速駆動（以下、「４ＷＤＨ」という。）、及び４輪低速駆動（以下、「４ＷＤＬ」という。）の切替えを１つのアクチュエータ装置により行うように構成されたシフト変速装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記特許文献１に記載された従来のシフト変速装置は、トランスファ装置とアクチュエータ装置とを備えている。このトランスファ装置は、第１リングギアと２ＷＤ・４ＷＤ切替え用クラッチギアを噛合させるとともに、第２リングギアと高速用ギア又は低速用ギアを噛合させるドラムカムを備えている。第１及び第２リングギアのそれぞれには、第１及び第２シフトフォークが連結されている。一方、アクチュエータ装置にはモータの回転出力を出力軸に伝達するギア手段による減速機構が内蔵されており、その出力軸にドラムカムが連結されている。
【０００４】
ドラムカムの外周面には２ＷＤ・４ＷＤ用切替え溝と４ＷＤＨ・４ＷＤＬ用切替え溝とが形成されている。２ＷＤ・４ＷＤ用切替え溝には第１シフトフォークが係止されており、回転するドラムカムにより２ＷＤ・４ＷＤ切替え用クラッチギアに噛合する第１リングギアが、軸方向に沿って直線的に移動するように駆動される。一方の４ＷＤＨ・４ＷＤＬ用切替え溝には第２シフトフォークが係止されており、回転するドラムカムにより高速用ギア又は低速用ギアのいずれかに噛合する第２リングギアが、軸方向に沿って直線的に移動するように駆動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９５６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、モータに減速機構あるいは増幅機構を連結することで、モータで発生したトルクを増幅し、２ＷＤＨから４ＷＤＨへ、あるいは４ＷＤＨから４ＷＤＬへの切替え（シフト）荷重を大きくすることが可能になる。しかしながら、切替え荷重を大きくするために、例えば減速機構の減速比を大きくすると、切替え速度が遅くなり、切替え指令がアクチュエータ装置に出力されてからシフト操作が完了するまでの切替え時間が長くなる。その結果、シフト操作に必要な切替え荷重と切替え時間の関係でアクチュエータ装置のサイズが決まってしまうこととなり、設計の自由度が小さくなるという問題が発生する。
【０００７】
上記特許文献１に記載された従来のシフト変速装置においては、１つのアクチュエータ装置を使用しているが、シフト操作に必要な切替え荷重と切替え時間をアクチュエータ装置の出力トルクにより決定しているので、切替え荷重を増大させるとともに、切替え時間を速くさせようとすれば、アクチュエータ装置が大型化してアクチュエータ装置の小型化が困難となり、しかも、アクチュエータ装置の価格も高価になるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は、一方から他方への切替えを要求する切替え指令が出力されてからシフト操作が完了するまでの時間を短縮することを可能とし、アクチュエータ装置の小型化や低コスト化を図ることができるシフト切替装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題は、本願請求項［１］〜［６］に記載された各発明により達成することができる。
［１］本発明は、第１及び第２の位置の間で移動する第１のシフト部材と、
前記第１のシフト部材が前記第１の位置にあるとき、前記第２の位置に対応した待機位置にあり、前記第１のシフト部材が前記第２の位置にあるとき、前記第１の位置に対応した待機位置にある第２のシフト部材と、前記第２のシフト部材が前記第１又は第２の待機位置にあるとき、前記第１のシフト部材を前記第１及び第２の位置の間で移動させる移動力を蓄積する蓄積手段と、前記蓄積手段が前記移動力を蓄積しているとき、前記移動力に基づく前記第１のシフト部材の移動の規制及びこの規制を解除する規制手段と、前記第１のシフト部材及び前記第２のシフト部材を移動させる駆動源と、前記駆動源を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第１のシフト部材を前記第１の位置から前記第２の位置へ、あるいは前記第２の位置から前記第１の位置へ移動させる移動指令を入力したとき、前記駆動源の駆動によって前記規制手段による前記規制を解除して前記蓄積手段の前記移動力によって前記第１のシフト部材を前記第２の位置あるいは前記第１の位置へ移動させることを特徴とするシフト切替装置にある。
［２］上記［１］記載の発明にあって、前記蓄積手段は、前記第１のシフト部材及び前記第２のシフト部材の間に設けられた蓄力バネであり、前記規制手段は、前記駆動源の回転運動を直線運動に変換するドラムカムを有し、前記ドラムカムには、第１カム溝と第２カム溝とが軸線方向に独立して形成され、前記第１カム溝には、前記第１のシフト部材の移動を禁止する第１禁止領域、及び前記第１のシフト部材の移動を許容する第１許容領域が形成され、前記第２カム溝には、前記第１禁止領域に対応して前記第２のシフト部材の移動を許容する第２許容領域、及び前記第１許容領域に対応して前記第２のシフト部材の移動を禁止する第２禁止領域が形成され、前記第１のシフト部材を前記第１禁止領域に係合させるとともに、前記第２のシフト部材を前記第２許容領域に係合させ、前記駆動源の駆動により前記第２のシフト部材を前記待機位置に移動させることで前記蓄力バネを圧縮させて前記移動力を蓄積し、前記駆動源の駆動により前記第１のシフト部材を前記第１禁止領域から前記第１許容領域に係合させるとともに、前記第２のシフト部材を前記第２許容領域から前記第２禁止領域に係合させ、前記圧縮した蓄力バネの付勢力により前記第１のシフト部材を前記第２の位置あるいは前記第１の位置へ移動させることを特徴としている。
［３］上記［２］記載の発明にあって、前記第１カム溝は、軸線方向に並べた一対の前記第１禁止領域の間に、周方向に並べた一対の前記第１許容領域の端部を連接した環状の凹溝であり、前記第２カム溝は、周方向に延びる一対の前記第２禁止領域の間に、周方向に傾斜して延びる前記第２許容領域の端部を連接した蛇行状の凹溝であることを特徴としている。
［４］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記第１のシフト部材は、２輪駆動と４輪駆動とに切替えるためのシフトフォークであり、前記第２のシフト部材は、前記シフトフォークを移動させるためのシフトロッドであることを特徴としている。
［５］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記第１のシフト部材は、少なくとも高速段と低速段とに切替えるためのシフトフォークであり、前記第２のシフト部材は、前記シフトフォークを移動させるためのシフトロッドであることを特徴としている。
［６］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記駆動源は、正逆回転可能なモータを有してなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、駆動源の出力トルクに左右されることなく、一方から他方への移動終了位置にシフト手段を移動させる指令が駆動源に出力されてからシフト操作が完了するまでの時間を短縮することができるようになり、しかも、駆動源の小型化や低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る典型的な第１の実施の形態であるシフト切替装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図２】図１におけるドラムカムを模式的に示す展開図である。
【図３】２輪駆動と４輪駆動に切替える内容の一例を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態に係るシフト切替装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図５】（ａ）は図４におけるドラムカムを模式的に示す展開図であり、（ｂ）は（ａ）のドラムカムの変形例を模式的に示す展開図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施の形態に係るシフト切替装置の一構成例を模式的に示す説明図である。
【図７】第４の実施の形態に係るシフト切替装置の一構成例を概略的に示す断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、図７に示すシフト切替装置の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施の形態］
（シフト切替装置の構成）
図１において、全体として示す符号１は、この第１の実施の形態におけるシフト切替装置である。図示例によるシフト切替装置１は、例えばＦＲ（フロントエンジン、リヤドライブ）方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車における二輪駆動・四輪駆動（２ＷＤ・４ＷＤ）への切替えに適用されるものであり、トランスファ装置２とアクチュエータ装置３とを備えている。
【００１３】
（トランスファ装置の構成）
このトランスファ装置２は、図１に示すように、フロントケース４及びリアケース５からなるケース内に、図示しない入力軸に入力するエンジンの駆動力を伝達する主軸６を備えている。トランスファ装置２は更に、主軸６の外周にスプライン嵌合された４ＷＤ用ギア（クラッチギア）７と、主軸６の外周に相対回転可能に形成された２ＷＤ用ギア（スプロケットの歯）８と、２ＷＤ選択時に２ＷＤ用ギア８に噛合し、４ＷＤ選択時に４ＷＤ用、及び２ＷＤ用の両ギア７，８に噛合するスリーブクラッチ９と、円筒状のドラムカム３０とを備えている。このドラムカム３０の外周面に独立して形成された第１及び第２カム溝３１，３２のそれぞれには、シフトロッド１０及びシフトフォーク１１からなる２つのシフト手段が係合されている。
【００１４】
このシフトロッド１０は、図１に示すように、シフトフォーク１１を４ＷＤ位置及び２ＷＤ位置に切替えるものであり、フロントケース４とリアケース５との間に往復動可能に支持されている。そのシフトロッド１０には円筒状のシフトブラケット１２がスプリングピン１３により固定されている。そのシフトブラケット１２の外周には、シフトフォーク１１の軸部に形成された円筒状のボス部１１ａが軸方向に往復動可能に外嵌支持されている。このボス部１１ａのフロントケース４側の開口端部には上下一対の切欠スリット１１ｂ，１１ｂが軸方向に穿設されている。この切欠スリット１１ｂ，１１ｂ内にはスプリングピン１３の先端が突出して配されており、シフトロッド１０に対するシフトフォーク１１の軸回り方向の動きを規制している。
【００１５】
一方のシフトフォーク１１は、図１に示すように、４ＷＤ用ギア７、及び２ＷＤ用ギア８のギア切替えを行うものであり、スリーブクラッチ９に係合している。シフトフォーク１１のボス部１１ａにおける円筒部は、フロントケース４側の小径円筒部１１ｃとリアケース５側の大径円筒部１１ｄとからなる。この大径円筒部１１ｄの軸線方向両側には円環状をなす一対のカラー部材１４，１５が内嵌されている。
【００１６】
フロントケース４側のカラー部材１５は、図１に示すように、小径円筒部１１ｃと大径円筒部１１ｄとの間に形成された円環状の支持面に係止されており、フロントケース４側への軸方向の動きを規制している。一方のリアケース５側のカラー部材１４は、大径円筒部１１ｄに嵌着したスナップリング１６に係止されるとともに、シフトロッド１０の外周に嵌着したスナップリング１７に係止されており、リアケース５側への軸方向の動きを規制している。
【００１７】
シフトロッド１０、シフトフォーク１１、及びカラー部材１４，１５の間に形成された環状空間には、図１に示すように、スプリング１８が介装されている。かかる構造により、シフトロッド１０及びシフトフォーク１１の相対移動方向が正逆どちらであっても圧縮するスプリング１８の弾力を一時的に蓄え、その蓄えた応力をスリーブクラッチ９に伝えるバネによる蓄力機構が構成される。なお、スプリング１８に代えて、例えば皿バネや板バネなどのバネ機構、あるいはシリンダなどの流体圧機構を用いることができる。
【００１８】
アクチュエータ装置３の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構としては、図１に示すように、ドラムカム３０が使用される。このドラムカム３０の第１カム溝３１には、２ＷＤと４ＷＤとの切替え用としてシフトフォーク１１のボス部１１ａに突設されたフォーク駆動ピン１１ｅが係合されており、シフトフォーク１１によりスリーブクラッチ９が軸方向に直線移動するようになっている。
【００１９】
一方の第２カム溝３２には、図１に示すように、４ＷＤ位置と２ＷＤ位置とへの切替え用としてシフトロッド１０のシフトブラケット１２が係合されている。図示例では、シフトブラケット１２には、軸線方向からドラムカム方向へ向けて延びる腕部１２ａが突設されている。その腕部１２ａの先端には、シフトブラケット端面に対して所望の距離だけオフセットして配されたロッド駆動ピン１２ｂが第２カム溝３２に係合されており、シフトロッド１０が軸方向に直線移動するようになっている。
【００２０】
（アクチュエータ装置の構成）
アクチュエータ装置３は、図１に示すように、出力軸２１に駆動ロッド２２を介して連結されたドラムカム３０を回転駆動させることで、シフトロッド１０を軸方向に直線的に移動させるものであり、ハウジングに内蔵されたモータ２０と、そのモータ２０の回転出力を減速して出力軸２１に伝達するための図示しないギア手段による減速機構とを備えている。アクチュエータ装置３では、制御部７０が駆動ロッド２２を正逆方向に回転駆動するように信号を受けて、モータ２０により駆動ロッド２２を正逆回転させるようになっている。
【００２１】
このアクチュエータ装置３は、モータ２０の回転出力が減速されるとともに、その回転出力を出力軸２１側に伝達するものであれば、特に限定されるものではない。駆動源の他の一例としては、例えば電磁ＳＯＬやメカニカルレバーなどを適用することができる。なお、上記のように構成されたシフト切替装置１の構成部分は、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、図示例に限定されるものではないことは勿論である。
【００２２】
（ドラムカムの構成）
図２を参照すると、この第１の実施の形態の特徴部を有するドラムカム３０の第１カム溝３１は、２ＷＤシフト完了位置（移動終了位置）Ａ１を有する２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１と、４ＷＤシフト完了位置（移動終了位置）Ｃ１を有する４ＷＤ停止領域Ｃ１Ｄ１とが２段階に形成され、２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１と４ＷＤ停止領域Ｃ１Ｄ１との間に、２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１と、４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ１とのそれぞれの端部を連接する環状の凹溝に形成されている。２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１と４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ１とでシフトフォーク１１の軸方向移動を許可する移動許可領域とされている。それ以外の２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１と４ＷＤ停止領域Ｃ１Ｄ１とはシフトフォーク１１の軸方向移動を規制する移動禁止領域とされている。
【００２３】
この第１カム溝３１は、図２に示すように、ドラムカム３０の正回転では２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１と２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１とを第１移動規制手段である往路とし、ドラムカム３０の逆回転では４ＷＤ停止領域Ｃ１Ｄ１と４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ１とを第２移動規制手段である復路としており、フォーク駆動ピン１１ｅを進退動させる構成とされている。
【００２４】
２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１は、図２に示すように、２ＷＤシフト完了位置Ａ１から２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１の始端（４ＷＤ待機位置）Ｂ１へ円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１は、４ＷＤ待機位置Ｂ１から４ＷＤシフト完了位置Ｃ１へ円周方向に沿って傾斜して延びるように設定されている。
【００２５】
４ＷＤ停止領域Ｃ１Ｄ１は、図２に示すように、４ＷＤシフト完了位置Ｃ１から４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ１の始端（２ＷＤ待機位置）Ｄ１へ向けて２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１と平行に直線状に延びるように設定されている。４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ１は、２ＷＤ待機位置Ｄ１から２ＷＤシフト完了位置Ａ１まで２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１と同一の傾斜角（カム斜面）をもって延びるように設定されている。
【００２６】
この第１カム溝３１では、図２に示すように、２ＷＤシフト完了位置Ａ１と４ＷＤシフト完了位置Ｃ１の間の幅はシフトフォーク１１のシフトストローク分となる。シフトフォーク１１を移動させるのには、２ＷＤ待機位置Ｄ１から２ＷＤシフト完了位置Ａ１へ、あるいは４ＷＤ待機位置Ｂ１から４ＷＤシフト完了位置Ｃ１へドラムカム３０を回転させるだけでよく、ドラムカム３０の回転角度は僅かで足りる。
【００２７】
一方、ドラムカム３０の第２カム溝３２は、図２に示すように、２ＷＤ駆動停止位置Ａ２と４ＷＤ駆動停止位置Ｃ２とが２段階に形成されており、２ＷＤ駆動停止領域Ａ２Ｄ２（Ｄ２Ａ２）と４ＷＤ駆動停止領域Ｂ２Ｃ２（Ｃ２Ｂ２）とを有し、２ＷＤ駆動停止領域Ａ２Ｄ２（Ｄ２Ａ２）と４ＷＤ駆動停止領域Ｂ２Ｃ２（Ｃ２Ｂ２）との間を切替え駆動領域Ｄ２Ｂ２（Ｂ２Ｄ２）として蛇行状の凹溝に形成されている。２ＷＤ駆動停止領域Ａ２Ｄ２は、第１カム溝３１の４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ２と対応して円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。４ＷＤ駆動停止領域Ｂ２Ｃ２は、第１カム溝３１の２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１と対応して円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。この第２カム溝３２は、ドラムカム３０の正逆回転では往復路としており、ロッド駆動ピン１２ｂを進退動させる構成とされている。
【００２８】
この第２カム溝３２は、図２に示すように、２ＷＤ駆動停止領域Ａ２Ｄ２（Ｄ２Ａ２）と４ＷＤ駆動停止領域Ｂ２Ｃ２（Ｃ２Ｂ２）との間の切替え駆動領域Ｄ２Ｂ２（Ｂ２Ｄ２）の範囲で、シフトストローク分変位するカム斜面を設けている。このカム斜面をロッド駆動ピン１２ｂが移動するとき、フォーク駆動ピン１１ｅは第１カム溝３１の２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１と４ＷＤ停止領域Ｃ１Ｄ１上にあって軸方向に移動できないため、カラー部材１４，１５のいずれか一方がスプリング１８を圧縮する。この第１カム溝３１の２ＷＤ待機位置Ｄ１と４ＷＤ待機位置Ｂ１とでフォーク駆動ピン１１ｅの移動を禁止させることにより、次のシフトのためのエネルギーをスプリング１８に蓄えた状態（事前巻き状態）にする。
【００２９】
（シフト切替装置の動作）
図示例によるシフト切替装置１のもう一つの特徴部を有する構成は、モータ２０からスリーブクラッチ９までの駆動伝達経路上に、スリーブクラッチ９を移動終了位置に移動させる指令が出力される前にシフトフォーク１１を待機位置に変位させ、シフトフォーク１１を待機位置から移動終了位置に移動させる必要な力をスプリング１８に蓄えておく蓄力機構と、その蓄力機構の動作を規制する上記ドラムカム３０によるシフト規制機構とを設けたことにある。この蓄力機構及びシフト規制機構は、エンジンの停止時、エンジンの再始動時、車両の２ＷＤ走行時、車両の４ＷＤ走行時、あるいは車両の一時停止時などにかかわらず、蓄力状態（事前巻き状態）を常に維持している。
【００３０】
図示例にあっては、切替え指令信号がアクチュエータ装置３に出力され、ドラムカム３０の第１カム溝３１における２ＷＤシフト完了位置Ａ１又は４ＷＤシフト完了位置Ｃ１のいずれか一方の移動終了位置にシフトフォーク１１を移動させる前に、モータ２０の回転駆動により、シフトロッド１０のロッド駆動ピン１２ｂを第２カム溝３２の切替え駆動領域Ｄ２Ｂ２（Ｂ２Ｄ２）上で移動させることで、第１カム溝３１の２ＷＤ待機位置Ｄ１又は４ＷＤ待機位置Ｂ１にシフトフォーク１１のフォーク駆動ピン１１ｅを変位させる。これにより、シフトフォーク１１が４ＷＤ待機位置Ｂ１から４ＷＤシフト完了位置Ｃ１、又は２ＷＤ待機位置Ｄ１から２ＷＤシフト完了位置Ａ１に移動させるのに必要な力を蓄力機構に蓄えておく。
【００３１】
２ＷＤシフト完了位置Ａ１又は４ＷＤシフト完了位置Ｃ１のいずれか一方の移動終了位置にシフトフォーク１１を移動させるときには、モータ２０の回転駆動により第１カム溝３１の２ＷＤ待機位置Ｄ１から２ＷＤシフト完了位置Ａ１へ、あるいは４ＷＤ待機位置Ｂ１から４ＷＤシフト完了位置Ｃ１へシフトフォーク１１のフォーク駆動ピン１１ｅを動かし、軸方向規制を解除する。これにより、蓄力機構に蓄えられた切替え力でスリーブクラッチ９が切替わることとなる。
【００３２】
（ドラムカムの動作）
表１は、ドラムカム３０のシフト位置と、シフトロッド１０及びシフトフォーク１１の切替えモードとの関係を示している。ここで、表１に示すシフト位置Ａ〜Ｄは、図２に示すドラムカム３０の第１カム溝３１のカム位置Ａ１〜Ｄ１、及び第２カム溝３２のカム位置Ａ２〜Ｄ２とそれぞれ対応している。
【００３３】
【表１】
2011042279.tif 000003
【００３４】
（２ＷＤ−４ＷＤへの切替え待機）
図３を参照すると、図３には２ＷＤ及び４ＷＤに切替える手順が例示されている。フォーク駆動ピン１１ｅが４ＷＤシフト完了位置Ｃ１に達するまでは、シフトフォーク１１のスリーブクラッチ９は４ＷＤ用ギア７と噛み合っていない２ＷＤ状態にある（図３に示すステップＳ１、上記表１に示すシフト位置Ａ）。この２ＷＤ状態にあるときに、出力軸２１及び駆動ロッド２２を２ＷＤシフト完了位置Ａ１から４ＷＤ待機位置Ｂ１へ至る範囲で時計回りに正回転させる（図３のＳ２）。すると、ロッド駆動ピン１２ｂは、第２カム溝３２の２ＷＤ駆動停止領域Ａ２Ｄ２から切替え駆動領域Ｄ２Ｂ２のカム斜面を介して４ＷＤ駆動待機位置Ｂ２に移動し、シフトロッド１０は、図１の右方向に移動する。一方、フォーク駆動ピン１１ｅは、２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１上を変位することから、シフトフォーク１１の移動は禁止されている。以上より、シフトロッド１０は、第２カム溝３２の４ＷＤ駆動待機位置Ｂ２でスプリング１８を圧縮し、圧縮されたスプリング１８の復元力（付勢力）により、シフトフォーク１１は４ＷＤシフト完了位置Ｃ１側へ付勢した蓄力状態（事前巻き状態）で４ＷＤ待機位置Ｂ１に停止している（図３のＳ３、上記表１のシフト位置Ｂ）。
【００３５】
（２ＷＤ−４ＷＤへのシフト完了）
２ＷＤから４ＷＤに切替える切替え指令がアクチュエータ装置３に出力されると（図３のＳ４）、出力軸２１及び駆動ロッド２２を第１カム溝３１の４ＷＤ待機位置Ｂ１から４ＷＤシフト完了位置Ｃ１へ至る範囲で時計回りに正回転させ、ドラムカム３０を４ＷＤ待機位置Ｂ１から４ＷＤシフト完了位置Ｃ１へ回転させる（図３のＳ５）。ロッド駆動ピン１２ｂは、第２カム溝３２の４ＷＤ駆動待機位置Ｂ２から４ＷＤ駆動停止位置Ｃ２に変位する。一方、シフトフォーク１１のスリーブクラッチ９が４ＷＤ用ギア７と同期すると、スプリング１８の復元力により、第１カム溝３１の４ＷＤ駆動停止領域Ｂ１Ｃ１を介してフォーク駆動ピン１１ｅを移動させることになるから、４ＷＤ待機位置Ｂ１で待機状態にあったシフトフォーク１１は瞬時に４ＷＤ待機位置Ｂ１から４ＷＤシフト完了位置Ｃ１に切替わる（図３のＳ６）。
【００３６】
スリーブクラッチ９が４ＷＤ用ギア７側に移動すると、スリーブクラッチ９は４ＷＤ用ギア７及び２ＷＤ用ギア８と同期回転することとなるから、回転している主軸６の動力は２ＷＤ用ギア８、スリーブクラッチ９、及び４ＷＤ用ギア７を介して４ＷＤ用ギア７に噛み合う図示しないチェーン、フロントシャフトに伝達され、２ＷＤから４ＷＤに切替わって回転駆動される（図３のＳ７、上記表１のシフト位置Ｃ）。
【００３７】
（４ＷＤ−２ＷＤへの切替え待機）
フォーク駆動ピン１１ｅが第１カム溝３１の４ＷＤシフト完了位置Ｃ１に切替わったことを回転位置検出手段であるポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸２１及び駆動ロッド２２を４ＷＤシフト完了位置Ｃ１から２ＷＤ待機位置Ｄ１へ至る範囲で反時計回りに逆回転させる（図３のＳ８）。すると、ロッド駆動ピン１２ｂは、第２カム溝３２の４ＷＤ駆動停止領域Ｃ２Ｂ２から切替え駆動領域Ｂ２Ｄ２のカム斜面を介して２ＷＤ駆動待機位置Ｄ２に移動し、シフトロッド１０は、図１の左方向に移動する。一方、フォーク駆動ピン１１ｅは、第１カム溝３１の４ＷＤ停止領域Ｃ１Ｄ１上を変位することから、シフトフォーク１１の移動は禁止される。以上より、シフトロッド１０は、２ＷＤ駆動待機位置Ｄ２でスプリング１８を圧縮した蓄力状態（事前巻き状態）で待機し、シフトフォーク１１は、圧縮されたスプリング１８の復元力により２ＷＤシフト完了位置Ａ１側へ付勢した待ち状態で２ＷＤ待機位置Ｄ１に停止する（図３のＳ９、上記表１のシフト位置Ｄ）。
【００３８】
（４ＷＤ−２ＷＤへのシフト完了）
４ＷＤから２ＷＤに切替える切替え指令がアクチュエータ装置３に出力されると（図３のＳ１０）、出力軸２１及び駆動ロッド２２を第１カム溝３１の２ＷＤ待機位置Ｄ１から２ＷＤシフト完了位置Ａ１へ至る範囲で逆回転させ、ドラムカム３０を第１カム溝３１の２ＷＤ待機位置Ｄ１から２ＷＤシフト完了位置Ａ１へ回転させる（図３のＳ１１）。ロッド駆動ピン１２ｂは、２ＷＤ駆動待機位置Ｄ２から２ＷＤ駆動停止位置Ａ２に変位する。一方、スプリング１８の復元力によりシフトフォーク１１のスリーブクラッチ９が４ＷＤ用ギア７から脱すると、第１カム溝３１の２ＷＤ待機位置Ｄ１から２ＷＤシフト完了位置Ａ１へフォーク駆動ピン１１ｅを移動させることになるから、２ＷＤ待機位置Ｄ１で停止状態にあったシフトフォーク１１は、スプリング１８の復元力により瞬時に２ＷＤ待機位置Ｄ１から２ＷＤシフト完了位置Ａ１に切替わる（図３のＳ１２、上記表１のシフト位置Ａ）。
【００３９】
フォーク駆動ピン１１ｅが第１カム溝３１の２ＷＤシフト完了位置Ａ１に切替わったことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸２１及び駆動ロッド２２が２ＷＤシフト完了位置Ａ１から４ＷＤ待機位置Ｂ１へ至る範囲で正回転する。すると、ロッド駆動ピン１２ｂは第２カム溝３２の２ＷＤ駆動停止領域Ａ２Ｄ２から切替え駆動領域Ｄ２Ｂ２のカム斜面を通って４ＷＤ駆動待機位置Ｂ２に移動するので、４ＷＤ駆動待機位置Ｂ２でスプリング１８を圧縮した蓄力状態（事前巻き状態）で待機する。一方、フォーク駆動ピン１１ｅは第１カム溝３１の２ＷＤ停止領域Ｄ１Ｂ１上を変位することから、シフトフォーク１１及びスリーブクラッチ９の移動は禁止され、圧縮されたスプリング１８の復元力により４ＷＤシフト完了位置Ｃ１側へ付勢した蓄力状態で４ＷＤ待機位置Ｂ１に停止する（図３のＳ１３，Ｓ１〜Ｓ３、上記表１のシフト位置Ｂ）。以上の操作を繰り返すことにより２ＷＤから４ＷＤへ、あるいは４ＷＤから２ＷＤへのシフト操作が効果的に行われる。
【００４０】
（第１の実施の形態の効果）
上記のように構成された第１の実施の形態に係るシフト切替装置１によると、以下の効果が得られる。
（１）第１カム溝３１の２ＷＤシフト完了位置Ａ１から４ＷＤ待機位置Ｂ１までの２ＷＤ停止領域Ａ１Ｂ１と、第１カム溝３１の４ＷＤシフト完了位置Ｃ１から２ＷＤ待機位置Ｄ１までの４ＷＤ停止領域Ｃ１Ｄ１とで、シフトフォーク１１の切替え指令がアクチュエータ装置３に出力される前に、シフトフォーク１１の移動のためのエネルギーをスプリング１８に蓄えておく構成となっている。そのため、一方から他方への切替えを要求する切替え指令が出力されてからシフト操作が完了するまでの時間（シフトフォーク１１のシフト時間）は、モータ２０の出力トルクに左右されることなく、第１カム溝３１の４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ１、あるいは２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１の僅かな回転変位とスプリング１８の解放時間のみになる。
（２）スプリング１８の解放時間は無視できるほど僅かであるので、シフトフォーク１１のシフト時間は、第１カム溝３１の４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ１、あるいは２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１の回転角度と回転速度とで決めることが可能となり、従来のシフト切替装置のようにアクチュエータ装置の駆動力に依存することなく、シフトフォーク１１のシフト時間を短縮することができる。
（３）第１カム溝３１の２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域Ｂ１Ｃ１、あるいは４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域Ｄ１Ａ１の回転角度を、例えばシフトフォーク１１のシフトストローク全体分の回転角度に対して１／５に設定すると、シフトに要するアクチュエータ装置３の出力軸２１の回転速度は１／５にすることができる。従来装置に対しシフト時間を同じに設定した場合は、アクチュエータ装置３内のギア比を５倍にすることができるようになり、モータ２０単体の出力トルクを１／５にすることができる。
（４）以上より、アクチュエータ装置３やモータ２０の小型化や低コスト化を達成することが可能になる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
上記のごとく構成されたシフト切替装置１は、少なくとも低速段及び高速段を有する副変速機構４０に効果的に適用することができる。
【００４２】
図４を参照すると、図４には上記第１の実施の形態に係るシフト切替装置を用いた副変速機が模式的に示されている。なお、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材に関する詳細な説明は省略する。
【００４３】
（副変速機の構成）
図４において、全体として示す符号２３は、入力軸２４に入力するエンジンの駆動力を高速段Ｈと低速段Ｌとに切替えする副変速機構を概略的に示している。この副変速機２３は、例えばＦＲ方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車における高速位置及び低速位置への切替えに適用されるものであり、遊星歯車機構２５と、その遊星歯車機構２５に同軸的に配されたスライドギア２６とを備えている。
【００４４】
この遊星歯車機構２５は、図４に示すように、入力軸２４の外周に形成された高速用ギア（サンギア）２７と、このサンギア２７の外周に同心軸状に配された低速用ギア（ピニオンギア）２８と、このピニオンギア２８と噛み合うサンギア２７の外周に同心軸状に配されたリングギア２９とを備えている。高速状態においては、スライドギア２６と高速用ギア２７とが噛合することで、入力軸２４の回転駆動力が高速回転駆動力として主軸６に伝達される。一方、低速状態においては、スライドギア２６が高速用ギア２７から脱することで、入力軸２４の回転駆動力が低速回転駆動力として入力軸２４から低速用ギア２８の軸２８ａに形成されたスプラインギア２８ｂを介して主軸６に伝達される。
【００４５】
ドラムカム３０の第１カム溝３１には、図４に示すように、高速段Ｈと低速段Ｌとを切り換えるシフトフォーク１１のフォーク駆動ピン１１ｅが係合されている。ドラムカム３０の第２カム溝３２には、高速駆動位置と低速駆動位置の切替え用としてロッド駆動ピン１２ｂが係合されている。シフトフォーク１１により高速用ギア２７又は低速用ギア２８のいずれかに係合するスライドギア２６が軸方向に直線移動する。高速段Ｈと低速段Ｌとを切替える際には、中間位置としてニュートラルＮに切替えられる。
【００４６】
上記のように構成された副変速機構２３の構成部分は、従来のものと基本的な構成において変わるところはない。従って、図示例に限定されるものではない。この第２の実施の形態にあっても、モータ２０からスライドギア２６までの駆動伝達経路上に、スライドギア２６を移動終了位置に移動させる指令が出力される前にシフトフォーク１１を待機位置に変位させ、シフトフォーク１１を待機位置から移動終了位置に移動させるのに必要な力をスプリング１８に蓄えておく蓄力機構と、その蓄力機構の動作を規制するドラムカム３０によるシフト規制機構とに特徴部を有している。この蓄力機構及びシフト規制機構は、上記第１の実施の形態と同様に、常に蓄力状態を維持している。
【００４７】
（ドラムカムの構成）
図５（ａ）を参照すると、図５（ａ）には２系統の第１カム溝３１及び第２カム溝３２が独立して穿設された速度位置切替え用のドラムカム３０の展開図が模式的に示されている。上記第１の実施の形態における２ＷＤ・４ＷＤの切替えにおいては、シフトフォーク１１を２ＷＤ位置又は４ＷＤ位置の各ポジションから抜くときの切替え荷重をスプリング力により付与していたものを、この第２の実施の形態では、シフトフォーク１１を高速位置及び低速位置の各ポジションから抜くときの切替え荷重をアクチュエータ装置３の駆動力により付与しており、高速位置及び低速位置の間にあるニュートラル位置Ｎから切替え先のポジションに入れるときの切替え荷重をスプリング力により付与している。
【００４８】
そのスプリング力のストロークは、ニュートラル領域の距離に、スライドギア２６と高速用ギア２７又は低速用ギア２８とのいずれかのギア噛み合い領域の距離を加えた距離で足りる。スプリング力は必要とする切替え荷重よりも大きく設定することが好適である。
【００４９】
図示例によるドラムカム３０の第１カム溝３１は、ドラムカム３０の正回転では、高速領域（移動禁止領域）Ａ３Ｂ３、及び高低速中立位置Ｃ３を有する高低速切替え領域（移動許可領域）Ｂ３Ｄ３を第１移動規制手段である往路とし、ドラムカム３０の逆回転では低速領域（移動禁止領域）Ｄ３Ｅ３、及び低高速中立位置Ｆ３を有する低高速切替え領域（移動許可領域）Ｅ３Ａ３を第２移動規制手段である復路としており、フォーク駆動ピン１１ｅを往復動させるように環状の凹溝に形成されている。
【００５０】
第１カム溝３１の高速領域Ａ３Ｂ３は、図５（ａ）に示すように、円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。高低速切替え領域Ｂ３Ｃ３は、高速領域Ａ３Ｂ３の終端（高低速切替え待機位置Ｂ３）から高低速中立位置Ｃ３へ傾斜して延びるように設定されている。高低速中立領域Ｃ３Ｄ３は、軸方向に沿って高低速中立位置Ｃ３から低速位置（シフト完了位置）Ｄ３へ直線状に延びるように設定されている。
【００５１】
第１カム溝３１の低速領域Ｄ３Ｅ３は、図５（ａ）に示すように、高速領域Ａ３Ｂ３と平行に円周方向に沿って直線状に延びるように設定されている。低高速切替え領域Ｅ３Ｆ３は、高低速切替え領域Ｂ３Ｃ３と同一の傾斜角をもって低速領域Ｄ３Ｅ３の終端（低高速切替え待機位置Ｅ３）から低高速中立位置Ｆ３へ延びるように設定されている。低高速中立領域Ｆ３Ａ３は、高低速中立領域Ｃ３Ｄ３と平行に低高速中立位置Ｆ３から高速位置Ａ３へ直線状に形成されている。
【００５２】
一方、ドラムカム３０の第２カム溝３２は、図５（ａ）に示すように、高速駆動位置（シフト完了位置）Ａ４（Ｆ４）と、速度切替え待機位置Ｂ４（Ｅ４）と、低速駆動位置（シフト完了位置）Ｃ４（Ｄ４）とが３段階に形成されている。高速駆動位置Ａ４（Ｆ４）及び速度切替え待機位置Ｂ４（Ｅ４）の間の速度切替え領域（移動許可領域）Ａ４Ｂ４（Ｅ４Ｆ４）と、速度切替え待機位置Ｂ４（Ｅ４）及び低速駆動位置Ｃ４（Ｄ４）との間の速度切替え領域（移動許可領域）Ｂ４Ｃ４（Ｄ４Ｅ４）とは、同一の傾斜角をもって円周方向に沿って延びるように形成されている。
【００５３】
（ドラムカムの動作）
表２は、ドラムカム３０のシフト位置と、シフトロッド１０及びシフトフォーク１１の切替えモードとの関係を示している。ここで、表２に示すシフト位置Ａ〜Ｆは、図５（ａ）に示す第１カム溝３１のカム位置Ａ３〜Ｆ３、及び第２カム溝３２のカム位置Ａ４〜Ｆ４とそれぞれ対応している。
【００５４】
【表２】
2011042279.tif 000004
【００５５】
（低速切替え待機）
フォーク駆動ピン１１ｅが第１カム溝３１の高低速切替え待機位置Ｂ３から高低速中立位置Ｃ３を介して低速位置Ｄ３に達するまでは、シフトフォーク１１はサンギア２７と噛み合う高速状態にある（上記表２に示すシフト位置Ａ）。フォーク駆動ピン１１ｅが第１カム溝３１の高速位置Ａ３から高低速切替え待機位置Ｂ３に変位するときは、ロッド駆動ピン１２ｂは、第２カム溝３２の速度切替え領域Ａ４Ｂ４のカム斜面を移動することから、圧縮されたスプリング１８の復元力により低速駆動位置Ｄ４側へ付勢した蓄力状態（事前巻き状態）で速度切替え待機位置Ｂ４に停止している（上記表２に示すシフト位置Ｂ）。
【００５６】
（低速切替え完了）
高速駆動から低速駆動に切替える切替え指令がアクチュエータ装置３に出力されると、出力軸２１及び駆動ロッド２２を第１カム溝３１の高低速切替え待機位置Ｂ３から低速位置Ｄ３へ至る範囲で正回転させ、高低速切替え待機位置Ｂ３で停止状態にあったフォーク駆動ピン１１ｅはモータ２０の回転駆動により第１カム溝３１の高低速切替え待機位置Ｂ３から高低速中立位置Ｃ３を介して低速位置Ｄ３に移動する。
【００５７】
一方のロッド駆動ピン１２ｂは、第２カム溝３２の速度切替え待機位置Ｂ４から低速駆動領域を介して低速駆動位置Ｄ４に移動するので、シフトロッド１０は、図４の右方向に移動するが、上記第１の実施の形態における２ＷＤ−４ＷＤの切替えとは異なり、第２カム溝３２の速度切替え領域Ｂ４Ｃ４のカム斜面は、第１カム溝３１の高低速切替え領域Ｂ３Ｃ３と同一の傾斜角でロッド駆動ピン１２ｂを移動する。そのため、フォーク駆動ピン１１ｅは、蓄力機構であるスプリング１８に蓄えられるシフト力を保持したままの状態で高低速中立位置Ｃ３に移動する。
【００５８】
フォーク駆動ピン１１ｅが第１カム溝３１の高低速中立位置Ｃ３に移動した時点で、シフト移動したシフトフォーク１１のスライドギア２６の噛み合いが外れて無負荷状態となり、圧縮されたスプリング１８の復元力により、フォーク駆動ピン１１ｅを第１カム溝３１の低速位置Ｄ３まで即座に移動させ、シフトフォーク１１の移動を完了する（上記表２に示すシフト位置Ｃ及びＤ）。
【００５９】
（高速切替え待機）
フォーク駆動ピン１１ｅが第１カム溝３１の低速位置Ｄ３に切替わり、シフト完了したことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸２１及び駆動ロッド２２を第１カム溝３１の低速位置Ｄ３から低高速切替え待機位置Ｅ３へ至る範囲で逆回転させる。ロッド駆動ピン１２ｂは第２カム溝３２の低速駆動位置Ｄ４から速度切替え領域Ｄ４Ｅ４のカム斜面を介して速度切替え待機位置Ｅ４に移動する。シフトロッド１０は、図４の左方向に移動するので、この速度切替え待機位置Ｅ４においてスプリング１８を圧縮した蓄力状態（事前巻き状態）で待機する。一方のフォーク駆動ピン１１ｅは第１カム溝３１の低速位置Ｄ３から低高速切替え待機位置Ｅ３上に変位することから、シフトフォーク１１のスライドギア２６の移動を禁止し、圧縮されたスプリング１８の復元力により第１カム溝３１の高速位置Ａ３側へ付勢した待機状態で低高速切替え待機位置Ｅ３に停止する（上記表２に示すシフト位置Ｅ）。
【００６０】
（高速切替え完了）
低速駆動から高速駆動に切替える切替え指令がアクチュエータ装置３に出力されると、出力軸２１及び駆動ロッド２２を第１カム溝３１の低高速切替え待機位置Ｅ３から高速位置Ａ３へ至る範囲で逆回転させ、ドラムカム３０を第１カム溝３１の低高速切替え待機位置Ｅ３から高速位置Ａ３へ回転させる。上記第１の実施の形態における２ＷＤ−４ＷＤの切替えとは異なり、ロッド駆動ピン１２ｂは、第２カム溝３２の速度切替え待機位置Ｅ４から速度切替え領域Ｅ４Ｆ４のカム斜面を介して低速駆動位置Ａ４に移動する。第２カム溝３２の速度切替え領域Ｅ４Ｆ４のカム斜面は、第１カム溝３１の低高速切替え領域Ｅ３Ｆ３と同一の傾斜角でロッド駆動ピン１２ｂを移動させるため、フォーク駆動ピン１１ｅは、蓄力機構であるスプリング１８に蓄えられるシフト力を保持したままの状態で低高速中立位置Ｆ３に移動する。
【００６１】
低高速中立位置Ｆ３で停止状態にあったフォーク駆動ピン１１ｅが、サンギア２７から外れると、スプリング１８の復元力は、フォーク駆動ピン１１ｅを第１カム溝３１の高速位置Ａ３に移動させることになるから、スプリング１８の復元力により即座に低高速中立位置Ｆ３から高速位置Ａ３に切替わる（上記表２に示すシフト位置Ｆ及びＡ）。
【００６２】
（低速切替え待機）
フォーク駆動ピン１１ｅが第１カム溝３１の高速位置Ａ３に切替わったことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸２１及び駆動ロッド２２を第１カム溝３１の高速位置Ａ３から高低速切替え待機位置Ｂ３へ至る範囲で回転させ、ドラムカム３０を高速位置Ａ３から高低速切替え待機位置Ｂ３へ回転させる。ロッド駆動ピン１２ｂは第２カム溝３２の高速駆動位置Ａ４から速度切替え領域Ａ４Ｂ４のカム斜面を介して速度切替え待機位置Ｂ４に移動する。第１カム溝３１の高速位置Ａ３で停止状態にあったフォーク駆動ピン１１ｅは、モータ２０の回転駆動により高速位置Ａ３から高低速中立位置Ｂ３に変位する（上記表２に示すシフト位置Ｂ）。以上の操作を繰り返すことで、高速駆動から低速駆動へ、あるいは低速駆動から高速駆動へのシフト操作が効果的に行われる。
【００６３】
（第２の実施の形態の効果）
以上のように構成された第２の実施の形態に係るシフト切替装置１によれば、以下の効果が得られる。
（１）第１カム溝３１の高低速中立位置Ｂ３から低速位置Ｄ３までの高低速切替え領域Ｂ３Ｄ３と、第１カム溝３１の低高速切替え待機位置Ｅ３から高速位置Ａ３までの低高速切替え領域Ｅ３Ａ３とにおいて、シフトフォーク１１の切替え指令がアクチュエータ装置３に出力される前にシフトフォーク１１の移動のためのエネルギーをスプリング１８に蓄えておく構成となっている。そのため、シフトフォーク１１のシフト時間は、第１カム溝３１の低高速中立領域Ｆ３Ａ３、あるいは高低速中立領域Ｃ３Ｄ３の回転角度と回転速度とで決めることができる。
（２）アクチュエータ装置３内のギア比を２倍に設定すると、モータ２０単体の出力トルクを１／２にすることができる。その結果、モータ２０の小型化や低コスト化を達成することが可能になる。
（３）以上より、上記第１の実施の形態と同様に、従来のシフト切替装置のようにアクチュエータ装置の駆動力に依存する必要がなくなり、シフトフォーク１１のシフト時間を短縮することができるので、アクチュエータ装置３の小型化や低コスト化を達成することが可能になる。
【００６４】
（ドラムカムの変形例）
図５（ｂ）を参照すると、図５（ｂ）には上記第２の実施の形態に係るドラムカム３０の変形例が模式的に示されている。なお、上記第２の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、上記第２の実施の形態と実質的に同じ部材に関する詳細な説明は省略する。
【００６５】
上記第２の実施の形態にあっては、シフトフォーク１１を第１カム溝３１の高速位置Ａ３及び低速位置Ｄ３の各ポジションから抜くときの切替え荷重をアクチュエータ装置３の駆動力により付与し、高速位置Ａ３及び低速位置Ｄ３の間にあるニュートラル位置Ｎから切替え先のポジションに入れるときの切替え荷重をスプリング力により付与していたものを、この変形例では、上記第１の実施の形態における２ＷＤ−４ＷＤの切替えと同様に、シフトフォーク１１を第１カム溝３１の高速位置Ａ３及び低速位置Ｄ３の各ポジションから抜くときの切替え荷重をスプリング力により付与している。
【００６６】
図５（ｂ）によると、蓄力機構のスプリング力のストロークは、上記第２の実施の形態のスプリング力のストロークよりも長く設定されている。この変形例にあっても、上記第２の実施の形態と同様に、高速駆動から低速駆動へ、あるいは低速駆動から高速駆動へのシフト操作を効果的に行うことができるようにスプリング力を設定している。
【００６７】
［第３の実施の形態］
図６（ａ）〜図６（ｃ）を参照すると、これらの図には第３の実施の形態に係るシフト切替装置１の一構成例が模式的に示されている。上記第１及び第２の実施の形態にあっては、ドラムカム３０の回転運動を直線運動に変換可能な運動変換機構を備えたシフト切替装置１を例示したが、この第３の実施の形態では、軸の回転運動を回転運動に変換可能な運動変換機構を備えたシフト切替装置１を例示している点で上記第１及び第２の実施の形態とは異なっている。
【００６８】
（運動変換機構の構成）
図６（ａ）〜図６（ｃ）において、支持部材４０にスライド自在に支持された規制部材４１が入力回転軸４２と出力回転軸４６との軸方向に沿って並設されている。この規制部材４１の軸方向両側には、第１及び第２スプリング４３，４４が介装されており、図示しないモータの駆動回転方向が正逆どちらであっても圧縮するスプリング４３，４４の弾力を一時的に蓄え、その蓄えた応力を規制部材４１に伝えるスプリングによる蓄力機構が構成されている。
【００６９】
この入力回転軸４２の一部外周には、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、規制部材４１を軸方向に沿って進退動させるカム溝４５が形成されている。このカム溝４５は、軸方向に沿って直線状に延びる第１及び第２の回転規制領域（移動禁止領域）４５ａ，４５ｂの間に、円周方向に沿って傾斜して延びる第１及び第２の切替え領域（移動許可領域）４５ｃ，４５ｄのそれぞれの端部を連接するように環状の凹溝に形成されている。
【００７０】
このカム溝４５は、モータの正回転（時計回り）では第１の切替え領域４５ｃの始端（第１のシフト完了位置）から第２の回転規制領域４５ｂの終端までの範囲を第１移動規制手段である往路とし、モータの逆回転では第２の切替え領域４５ｄの始端（第２のシフト完了位置）から第１の回転規制領域４５ａの終端までの範囲を第２移動規制手段である復路としており、入力回転軸４２及び出力回転軸４６を正逆回転させる構成とされている。
【００７１】
入力回転軸４２と出力回転軸４６とは、図６（ａ）及び（ｃ）に示すように、相対回転不能に同一軸上に配されている。出力回転軸４６の外周には、規制部材４１と係脱する円環状の第１のリングカラー４７が形成されている。このリングカラー４７の外周端面には、４５度の位相差をもって矩形に切欠された第１及び第２の係止孔４７ａ，４７ｂが形成されている。入力回転軸４２の他部外周には、第１のリングカラー４７と対応して第２のリングカラー４８が形成されている。このリングカラー４７，４８により入力回転軸４２の外周に介装されたスプリング４９の両端が保持されている。
【００７２】
（運動変換機構の動作）
いま、モータの正回転により入力回転軸４２が、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のリングカラー４７の第１の係止孔４７ａから第２の係止孔４７ｂへ至る範囲で時計回り方向に正回転すると、その入力回転軸４２の正回転に伴い、規制部材４１の第１の係合ピン４１ａが入力回転軸４２のカム溝４５における第１の切替え領域４５ｃの始端から終端に沿って移動する。すると、規制部材４１の第２の係合ピン４１ｂが第１スプリング４３の弾力に抗して出力回転軸４６におけるリングカラー４７の係止孔４７ａから出力回転軸４６側に向けて離脱する前に、モータの正回転が一時的に停止する。規制部材４１の第１の係合ピン４１ａは、カム溝４５の第１の切替え領域４５ｃの終端に一時的に停止する（待機状態）。
【００７３】
モータを更に正回転方向に駆動させると、規制部材４１の第１の係合ピン４１ａがカム溝４５の第１の切替え領域４５ｃの終端から第２の回転規制領域４５ｂに移動する。規制部材４１の第２の係合ピン４１ｂは、出力回転軸４６のリングカラー４７の第１の係止孔４７ａから出力回転軸４６側に離脱し、出力回転軸４６が入力回転軸４２と一緒に正回転する。出力回転軸４６のリングカラー４７の第２の係止孔４７ｂが規制部材４１の第２の係合ピン４１ｂに嵌る位置（第２の回転規制領域４５ｂの終端）に達する。すると、規制部材４１に作用している第１スプリング４３の復帰力により規制部材４１が入力回転軸４２側に即座に移動する。出力回転軸４６のリングカラー４７の第２の係止孔４７ｂが規制部材４１の第２の係合ピン４１ｂに係合する。
【００７４】
モータの逆回転により入力回転軸４２が反時計回り方向に逆回転すると、その入力回転軸４２の逆回転に伴い、規制部材４１の第１の係合ピン４１ａがカム溝４５の第２の回転規制領域４５ｄの始端から終端に沿って移動する。すると、規制部材４１の第２の係合ピン４１ｂが第２スプリング４４の弾力に抗して出力回転軸４６のリングカラー４７の第２の係止孔４７ｂから入力回転軸４２側に向けて離脱する前に、モータの逆回転が一時的に停止する。規制部材４１の第１の係合ピン４１ａは、カム溝４５の第２の切替え領域４５ｄの終端に一時的に停止する（待機状態）。
【００７５】
モータを更に逆回転方向に駆動させると、規制部材４１の第１の係合ピン４１ａがカム溝４５の第２の切替え領域４５ｄの終端から第１の回転規制領域４５ａに移動する。規制部材４１の第２の係合ピン４１ｂは出力回転軸４６のリングカラー４７の第２の係止孔４７ｂから入力回転軸４２側に離脱し、出力回転軸４６が入力回転軸４２と一緒に逆回転する。出力回転軸４６のリングカラー４７の第１の係止孔４７ａが規制部材４１の第２の係合ピン４１ｂと嵌る位置（第１の回転規制領域４５ａの終端）に達する。規制部材４１に作用している第２スプリング４４の復帰力により規制部材４１が出力回転軸４６側に瞬時に移動する。出力回転軸４６のリングカラー４７の第１の係止孔４７ａが規制部材４１の第２の係合ピン４１ｂに係合する。以上の操作を繰り返すことで、入力回転軸４２の回転運動を出力回転軸４６の回転運動に変換するシフト操作が効果的に行われる。
【００７６】
（第３の実施の形態の効果）
上記のように構成された第３の実施の形態に係るシフト切替装置１によれば、モータにより正逆回転される出力回転軸の往復回転運動を入力するピニオンと、ピニオンを直線運動に変換するラックとからなるラック・ピニオン機構、減速機などのギア機構、クラッチ機構、あるいは２ＷＤ−４ＷＤの切替え用のシフトロッドなどの各種機構に効果的に使用することができる。
【００７７】
［第４の実施の形態］
図７、図８（ａ）、及び図８（ｂ）には、第４の実施の形態に係るシフト切替装置１の一構成例が模式的に示されている。なお、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材に関する詳細な説明は省略する。
【００７８】
これらの図において、上記第１の実施の形態と異なるところは、ドラムカム３０を排除して、モータ２０からスリーブクラッチ９までの切替え荷重伝達経路上に、アクチュエータ装置３の出力軸２１の回転運動を入力するピニオン６０の回転運動をラック６１の直線運動に変換するラック・ピニオン機構と、そのラック・ピニオン機構の動作を規制するストッパーレバー６２による規制機構とを配した点にある。
【００７９】
図７において、この第４の実施の形態に係るシフト切替装置１は、例えばＦＦ（フロントエンジン、フロントドライブ）方式をベースにしたパートタイム四輪駆動車における二輪駆動・四輪駆動（２ＷＤ・４ＷＤ）への切替えに適用されるものであり、トランスファ装置２とアクチュエータ装置３とを備えている。
【００８０】
（トランスファ装置の構成）
このトランスファ装置２の主軸６の外周には、図７に示すように、クラッチギア６４、ハブ６５、カウンタギア６６、及びハイポイドギア６７が同軸的に取り付けられている。シフトフォーク１１のボス部１１ａは、スプリング１８による蓄力機構を介してシフトロッド１０に摺動可能に外嵌支持されている。シフトフォーク１１のスリーブクラッチ９は、２ＷＤ選択時に２ＷＤ用のクラッチギア６４に噛合し、４ＷＤ選択時に２ＷＤ用のクラッチギア６４、及び４ＷＤ用のハブ６５の双方に噛合する。
【００８１】
シフトロッド１０の４ＷＤ切替え側の軸部には、アクチュエータ装置３の出力軸２１に軸支されたピニオン６０の回転運動を直線運動に変換するラック６１が軸方向に沿って形成されている。一方のシフトフォーク１１のボス部１１ａの外周面にはストッパーピン６３が突設されている。このストッパーピン６３には、図示しない保持部材にレバー支軸６２ａを介して揺動自在に軸支されたストッパーレバー６２の先端が係脱されるようになっており、シフトロッド１０に対するシフトフォーク１１の軸方向の動きが規制されている。
【００８２】
このストッパーレバー６２の基端部は、図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ピニオン６０のピニオン軸の半径方向に突出する突出片６０ａに押圧されるので、この突出片６０ａの回動により、ストッパーレバー６２がレバー支軸６２ａを中心としてリターンスプリング６８の付勢力に抗して揺動する。
【００８３】
この第４の実施の形態にあっても、モータ２０からスリーブクラッチ９までの駆動伝達経路上に、スリーブクラッチ９を移動終了位置に移動させる指令が出力される前にシフトフォーク１１を待機位置に変位させ、シフトフォーク１１を待機位置から移動終了位置に移動させるのに必要な力をスプリング１８に蓄えておく蓄力機構と、その蓄力機構の動作を規制するストッパーレバー６２によるシフト規制機構とに特徴部を有している。この蓄力機構及びシフト規制機構は、上記各実施の形態と同様に、常に蓄力状態を維持するように構成されている。
【００８４】
（４ＷＤ切替え待機）
次に、この第４の実施の形態におけるシフト切替装置１の動作を図７、図８（ａ）、及び図８（ｂ）を参照しながら説明する。いま、シフトフォーク１１が２ＷＤ位置に切替わったことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、モータ２０が反時計回り方向に正回転する。その回転駆動力は、ピニオン６０を介してシフトロッド１０のラック６１に伝達される。モータ２０は、ピニオン軸の突出片６０ａがストッパーレバー６２に係合する前に一時的に停止する。これにより、スプリング１８の弾力に抗してシフトロッド１０を図７の右方向である４ＷＤ側へ移動させておく。シフトフォーク１１のストッパーピン６３は、ストッパーレバー６２の先端の２ＷＤ側支持面に係止されるので、シフトフォーク１１は、４ＷＤ位置側へ付勢した蓄力状態（事前巻き状態）で２ＷＤ位置側に待機している。
【００８５】
（４ＷＤシフト完了）
２ＷＤから４ＷＤに切替える切替え指令がアクチュエータ装置３に出力されると、出力軸２１をピニオン軸の突出片６０ａを含む半周面を超える範囲に至るまで、正回転方向へ回転駆動させる。その回転駆動力は、図８（ｂ）に示すように、ピニオン６０を介してシフトロッド１０のラック６１に伝達される。ストッパーレバー６２の基端部はピニオン軸の突出片６０ａにより押圧される。ストッパーレバー６２はレバー支軸６２ａを中心として揺動し、ストッパーレバー６２とストッパーピン６３との係合が解除される。
【００８６】
ストッパーレバー６２とストッパーピン６３との係合が解除されると、圧縮されたスプリング１８の復元力は、シフトフォーク１１を移動させることになるから、２ＷＤ待機位置で停止状態にあったシフトフォーク１１は即座に２ＷＤ待機位置から４ＷＤ位置に切替わる。ピニオン軸の突出片６０ａによるストッパーレバー６２の基端部の押圧が解除されると、シフトフォーク１１のストッパーピン６３は、図７に二点鎖線で示すように、ストッパーレバー６２の先端の４ＷＤ側支持面に係止され、モータ２０は停止する。
【００８７】
（２ＷＤ切替え待機）
シフトフォーク１１が４ＷＤ位置に切替わったことをポジションスイッチにより電気的に検出されると、出力軸２１が逆回転方向（時計回り方向）に回転駆動する。その回転駆動力は、ピニオン６０を介してシフトロッド１０のラック６１に伝達され、スプリング１８の弾力に抗してシフトロッド１０を図７の左方向である２ＷＤ側へ移動させる。シフトフォーク１１のストッパーピン６３はストッパーレバー６２の先端の４ＷＤ側支持面に係止されるので、シフトフォーク１１は２ＷＤ位置側へ付勢した蓄力状態（事前巻き状態）で４ＷＤ待機位置に待機する。４ＷＤ切替え前と２ＷＤ切替え前の上記操作を繰り返して２ＷＤから４ＷＤへ、あるいは４ＷＤから２ＷＤへのシフト操作が効果的に行われる。
【００８８】
（第４の実施の形態の効果）
以上のように構成された第４の実施の形態に係るシフト切替装置１によれば、上記第１及び第２の実施の形態の効果と同様に、アクチュエータ装置３の設計の自由度を向上させることができる。
【００８９】
以上の説明から明らかなように、本発明は、上記実施の形態、変形例及び図示例に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲内で様々に設計変更が可能である。上記実施の形態では、ＦＦタイプやＦＲタイプの四輪駆動車のトランスファの切替機構に本発明のシフト切替装置を適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではないことは勿論であり、例えば不整地用四輪走行車（ＡＴＶ）やデファレンシャルの切替機構などの各種の駆動伝達経路上に本発明のシフト切替装置を効果的に使用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１                  シフト切替装置
２                  トランスファ装置
３                  アクチュエータ装置
４                  フロントケース
５                  リアケース
６                  主軸
７                  ４ＷＤ用ギア（クラッチギア）
８                  ２ＷＤ用ギア（スプロケットの歯）
９                  スリーブクラッチ
１０                シフトロッド
１１                シフトフォーク
１１ａ              ボス部
１１ｂ              切欠スリット
１１ｃ              小径円筒部
１１ｄ              大径円筒部
１１ｅ              フォーク駆動ピン
１２                シフトブラケット
１２ａ              腕部
１２ｂ              ロッド駆動ピン
１３                スプリングピン
１４，１５          カラー部材
１６，１７          スナップリング
１８，４３，４４，４９    スプリング
２０                モータ
２１                出力軸
２２                駆動ロッド
２３                副変速機構
２４                入力軸
２５                遊星歯車機構
２６                スライドギア
２７                高速用ギア
２８                低速用ギア
２８ａ              ピニオンギアの軸
２８ｂ              スプラインギア
２９                リングギア
３０                ドラムカム
３１                第１カム溝
３２                第２カム溝
４０                支持部材
４１                規制部材
４２                入力回転軸
４５                カム溝
４５ａ，４５ｂ      回転規制領域
４５ｃ，４５ｄ      切替え領域
４６                出力回転軸
４７，４８          リングカラー
４７ａ，４７ｂ      係止孔
４１ａ，４１ｂ      係合ピン
６０                ピニオン
６０ａ              突出片
６１                ラック
６２                ストッパーレバー
６２ａ              レバー支軸
６３                ストッパーピン
６４                クラッチギア
６５                ハブ
６６                カウンタギア
６７                ハイポイドギア
６８                リターンスプリング
７０                制御部
Ａ１                ２ＷＤシフト完了位置（移動終了位置）
Ａ１Ｂ１              ２ＷＤ停止領域（移動禁止領域）
Ｂ１                 ４ＷＤ待機位置
Ｂ１Ｃ１              ２ＷＤ・４ＷＤ切替え領域（移動許可領域）
Ｂ１Ｄ１              ４ＷＤ停止領域（移動禁止領域）
Ｃ１                 ４ＷＤシフト完了位置（移動終了位置）
Ｃ１Ｄ１              ４ＷＤ停止領域（移動禁止領域）
Ｄ１                 ２ＷＤ待機位置
Ｄ１Ａ１              ４ＷＤ・２ＷＤ切替え領域（移動許可領域）
Ｄ１Ｂ１              ２ＷＤ停止領域（移動禁止領域）
Ａ２                 ２ＷＤ駆動停止位置
Ａ２Ｄ２（Ｄ２Ａ２）    ２ＷＤ駆動停止領域
Ｂ２                 ４ＷＤ駆動待機位置
Ｂ２Ｃ２（Ｃ２Ｂ２）    ４ＷＤ駆動停止領域
Ｃ２                 ４ＷＤ駆動停止位置
Ｄ２                 ２ＷＤ駆動待機位置
Ｄ２Ｂ２（Ｂ２Ｄ２）  切替え駆動領域
Ａ３                 高速位置
Ａ３Ｂ３              高速領域
Ｂ３                 高低速切替え待機位置
Ｂ３Ｃ３              高低速切替え領域
Ｃ３                 高低速中立位置
Ｃ３Ｄ３              高低速中立領域
Ｄ３                 低速位置
Ｄ３Ｅ３              低速領域
Ｅ３                 低高速切替え待機位置
Ｆ３Ａ３              高低速中立領域
Ｆ３                 低高速中立位置
Ｅ３Ｆ３              低高速切替え領域
Ａ４                 高速駆動位置
Ｂ４（Ｅ４）          速度切替え待機位置
Ａ４Ｂ４（Ｅ４Ｆ４）    速度切替え領域
Ｂ４Ｃ４（Ｄ４Ｅ４）    速度切替え領域
Ｂ４Ｅ４（Ｅ４Ｂ４）    速度切替え領域
Ｄ４                 低速駆動位置
【図１】
2011042279.tif 000005
【図２】
2011042279.tif 000006
【図３】
2011042279.tif 000007
【図４】
2011042279.tif 000008
【図５】
2011042279.tif 000009
【図６】
2011042279.tif 000010
【図７】
2011042279.tif 000011
【図８】
2011042279.tif 000012