JP2005127368A - 車両用変速装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カム溝の内側面とシフトフォークピンとの嵌合部に発生するかじりを防止してシフトフィーリングの向上を図った車両用変速装置を提供するにある。
【解決手段】シフトカム２５の軸方向に離間して設けられた複数条のカム溝２８を形成し、これらのカム溝２８内に摺動自在に嵌合されるシフトフォークピン３０を有するシフトフォーク２６をシフトフォークシャフト２７にその軸方向に摺動可能に設ける一方、シフトフォークピン３０を、シフトカム２５の回転時に一条以上のカム溝２８においてシフトフォーク２６の基端部２６ａをシフトフォークシャフト２７の軸方向に摺動させる際、そのカム溝２８の傾斜部との係合が点接触状態となるように設定すると共に、他のシフトフォーク２６の基端部２６ａをシフトフォークシャフト２７の軸方向に摺動させないカム溝２８の直線部との係合を非接触状態もしくは点接触状態のいずれか一方となるように設定したものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用変速装置に関する。

例えば自動二輪車等の小型車両に搭載されるエンジンには変速装置が装備されている。この変速装置は、クラッチ機構を介してクランクシャフトの回転が伝達されるカウンタシャフトと、例えばドライブチェーンを介して駆動輪である駆動輪に回転を伝達するドライブシャフトとを備え、両シャフトに歯数の異なる複数枚のミッションギヤを設けてこれらのミッションギヤの組み合わせを変えることによって変速（一次減速）を行っている。

ミッションギヤは、例えばシャフトと一体に回転し且つシャフト上を軸方向に摺動自在に設けられたギヤを有し、これらのギヤは常時噛合って回転する（常時噛合式変速装置の場合）と共に、各ギヤの側面にはドッグが形成されている。そして、自動二輪車の場合はシフトペダルアームを足操作してシフトカムを回転させ、シフトカムの回転によってシフトフォークを摺動させて所定のギヤのドッグを隣接するギヤのドッグに噛み合わさせて回転一体化することによりミッションギヤの組み合わせを変えている。

具体的には、シフトフォークシャフトに例えばＹ字形状を有する複数のシフトフォークの基端部が軸方向に摺動自在に軸装され、これらシフトフォークの基端部に突設されたシフトフォークピンがそれぞれシフトカムのカム溝内に摺動自在に嵌合されている。そして、例えばシフトペダルアームのシフト操作によってシフトカムを回動操作すると、シフトフォークがシフトカムのカム溝に合わせてシフトフォークシャフト沿いに摺動し、これによって所定のギヤがシャフトの軸方向に沿って摺動し、隣接するギヤにドッグ結合あるいは切り放されるようになっている（例えば特許文献１参照）。

また、シフトカムＣの外径展開図である図５に示すように、シフトカムＣの表面にその周方向に延在する複数本のカム溝Ｍは所定のギヤを所定のギヤポジション時に移動させるよう、周方向に延びる直線部Ｍａと、シフトカムＣの軸方向に傾いて延びる傾斜部Ｍｂとから構成されている。なお、図中のシフトカムＣ表面の数字は、その数字のギヤポジション時におけるシフトフォークピンＰの位置を示すものである。さらに、図６（図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図）に示すように、カム溝Ｍは互いに平行な内側面を有し、この内側面とシフトフォークピンＰとの間の隙間は小さく設定されることにより、シフトフォークピンＰがカム溝Ｍ内に嵌合する際の両者間のがたつきを小さくしている。
特許第２９６８２７５号公報（第３頁および第１図乃至第５図）

しかしながら、シフトカムの表面には複数本のカム溝が存在し、例えば第５速から第６速に変速するときのように、それぞれのカム溝が必ずしも同一方向に延びていないことから、例えば加・減速時等にクラッチ操作のシフトチェンジ操作とのタイミングがずれた場合などは、ギヤのドッグに荷重が残っているため、シフトフォークに傾きが発生してカム溝の内側面とシフトフォークピンとの嵌合部にかじりが発生する虞があり、シフトフィーリングを損なうことになる。

また、二輪車がバンクしながらシフトチェンジ操作を行う時や四輪車が傾いた路面を走行しながらシフトチェンジ操作を行う時、複数本のカム溝のうち直線部に嵌合するシフトフォークがギヤの自重によりカム溝の、傾斜部の内側面とシフトフォークピンとの嵌合部に荷重を発生させ、シフトカムの回転が悪化してシフトフィーリングを損なうことになる。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、カム溝の内側面とシフトフォークピンとの嵌合部に発生するかじりを防止してシフトフィーリングの向上を図った車両用変速装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両用変速装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、初動シフト手段のシフト操作に連動して段階的に回動操作されるシフトカムの外周面に略コの字状断面を有してこのシフトカムの周方向に延在する、上記シフトカムの軸方向に離間して設けられた複数条のカム溝を形成し、これらのカム溝内に摺動自在に嵌合されるシフトフォークピンを有するシフトフォークをシフトフォークシャフトにその軸方向に摺動可能に設ける一方、上記シフトフォークピンを、上記シフトカムの回転時に一条以上の上記カム溝において上記シフトフォークの基端部を上記シフトフォークシャフトの軸方向に摺動させる際、そのカム溝の傾斜部との係合が点接触状態となるように設定すると共に、他のシフトフォークの基端部を上記シフトフォークシャフトの軸方向に摺動させないカム溝の直線部との係合を非接触状態もしくは点接触状態のいずれか一方となるように設定したものである。

また、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、上記シフトフォークピンは略球形状の球状部を有し、上記カム溝における内側面の、上記シフトカムの表面から上記カム溝の底面までのほぼ中間地点を上記球状部の最大径部になるように設定したものである。

さらに、上述した課題を解決するために、請求項３に記載したように、上記シフトカムの、上記カム溝以外の肉厚内の寸法となる深さ位置に上記球状部の最大径部を配置し、上記シフトフォークピンの基部を上記球状部より細径の略円筒状に形成すると共に、上記球状部の先端部を上記カム溝の底面と平行に切除したものである。

本発明に係る車両用変速装置によれば、カム溝の内側面とシフトフォークピンとの嵌合部に発生するかじりが防止可能となり、さまざまな走行状態においてもシフトフィーリングの向上を図ることができる。また、コストの上昇も低く抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る車両用変速装置を備える図示しない自動二輪車用エンジンの、クランクケースの右側面図である。また、図２は図１のＩＩ-ＩＩ線に沿う断面図であり、図３は図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿う断面図である。

図１〜図３に示すように、クランクケース１の内部前方にはクランク室２が、後方にはミッション室３がそれぞれ形成される。クランク室２内にはクランクシャフト４が配置される。一方、ミッション室３内には変速装置５が設けられる。この変速装置５にはクランクシャフト４と平行に配置され、クランクシャフト４からの駆動力がクラッチ機構６を介して入力されるカウンタシャフト７と、図示しない駆動輪に駆動力を出力する駆動軸であるドライブシャフト８とが設けられる。

クランクシャフト４の一端、本実施形態においては右端、にはプライマリードライブギヤ９が回転一体に設けられると共に、カウンタシャフト７にはこのプライマリードライブギヤ９に噛合うプライマリードリブンギヤ１０がカウンタシャフト７に回転自在に設けられ、プライマリードリブンギヤ１０はクラッチ機構６のクラッチ本体１１に回転一体に固着されてクランクシャフト４の回転駆動力をクラッチ機構６に伝達する。

また、カウンタシャフト７とドライブシャフト８とには歯数の異なる複数枚のミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆが設けられて変速装置５を構成し、これらのミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆの組み合わせを変えて変速（一次減速）を行っている。

そして、ドライブシャフト８の一端は例えばミッション室３外に突出しており、この突出したドライブシャフト８の端部にドライブスプロケット１４が設けられる。このドライブスプロケット１４はドライブチェーン１５を介して図示しない駆動輪に設けられた図示しないドリブンスプロケットに連結されており、このチェーン駆動で二次減速を行ってエンジン駆動力を駆動輪に伝達している。

クランクケース１の右側面にはクラッチ室１６が形成され、その内部にクラッチ本体１１が収納されると共に、クラッチ室１６は着脱自在のクラッチカバー１７によって塞がれる。

カウンタシャフト７とドライブシャフト８とに設けられたミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆの組み合わせを変えることにより変速するように構成された変速装置５は、各シャフト７，８に複数個のミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆを備えた例えば六段変速式のものである。また、変速装置５は上述したミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆの他にミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆの組み合わせを変える手段であるシフト装置１８を備える。そして、ミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆは各シャフト７，８を軸支する左右一対のベアリング１９間にそれぞれ配置される。

ミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆのうち、カウンタシャフト７には六個の駆動ミッションギヤ１２ａ〜１２ｆが設けられる。ベアリング１９間に配置された駆動ミッションギヤ１２ａ〜１２ｆのうち、最右端の駆動ミッションギヤ１２ａはカウンタシャフト７と一体に形成される。また、左側二個の駆動ミッションギヤ１２ｂはカウンタシャフト７に回転一体に、１２ｃはカウンタシャフト７に遊転自在に、且つサークリップ２０により軸方向に移動不可能にそれぞれ固着される。さらにこの最右端の駆動ミッションギヤ１２ａに隣接する駆動ミッションギヤ１２ｄもカウンタシャフト７に遊転自在に、且つサークリップ２０により軸方向に移動不可能に取り付けられる。そして残りの、中央部の二個の駆動ミッションギヤ１２ｅ，１２ｆは結合されて一体化されており、例えばスプライン等によりカウンタシャフト７と回転一体、且つ軸方向に摺動可能に設けられる。

一方、ドライブシャフト８には六個の従動ミッションギヤ１３ａ〜１３ｆが設けられる。ベアリング１９間に配置された従動ミッションギヤ１３ａ〜１３ｆのうち、両側部の従動ミッションギヤ１３ａ，１３ｂはドライブシャフト８に遊転自在に、且つサークリップ２０により軸方向に移動不可能に取り付けられる。また、中央部の二個の従動ミッションギヤ１３ｃ，１３ｄもドライブシャフト８に遊転自在に、且つサークリップ２０により軸方向に移動不可能に固着される。さらに、両側部の従動ミッションギヤ１３ａ，１３ｂと中央部の二個の従動ミッションギヤ１３ｃ，１３ｄとの間に配置された二個の従動ミッションギヤ１３ｅ，１３ｆはそれぞれ例えばスプライン等によりドライブシャフト８と回転一体、且つ軸方向に摺動可能に設けられる。

また、各ミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆの軸方向端面には対向するミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆの側面に結合可能なドッグ２１が形成される。さらに、各シャフト７，８上を軸方向に移動可能な駆動ミッションギヤ１２ｅ，１２ｆおよび従動ミッションギヤ１３ｅ，１３ｆの略中央部外周面には後述するシフト装置１８を構成するシフトフォーク２６が係合可能な外周溝２２が形成される。

図１に示すように、シフト装置１８は主に初動シフト手段であるシフトペダルアーム（図示せず）と、シフトペダルシャフト２３と、シフトドライブプレート２４と、シフトカム２５と、シフトフォーク２６と、シフトフォークシャフト２７とを有する。

カウンタシャフト７およびドライブシャフト８の下方には、これらのシャフト７，８と平行に配置されたシフトカム２５が回動自在に軸支される。このシフトカム２５は、例えば中空状に鋳造された円筒カムであり、その外周面に例えば略コの字状断面を有してこのシフトカム２５の周方向に延在する、シフトカム２５の軸方向に離間して設けられた複数条の、本実施形態においては三条のカム溝２８が形成される。

一方、シフトカム２５の後方にはシフトペダルシャフト２３がカウンタシャフト７やドライブシャフト８と平行に配置される。詳細には図示しないが、シフトペダルシャフト２３の左端部は例えばクランクケース１外に突出し、この突出部に足動操作用の図示しないシフトペダルアームの基端部が取り付けられる。また、シフトペダルシャフト２３の右端部にはシフトドライブプレート２４の基端部が取り付けられる。そして、シフトドライブプレート２４の自由端側に設けられた係合部２４ａがシフトカム２５の右端に設けられたピン２９に噛合い、シフトペダルアームのシフト操作に連動してシフトカム２５が段階的に回動操作される。

シフトカム２５とカウンタシャフト７との間およびシフトカム２５とドライブシャフト８との間にはそれぞれシフトフォークシャフト２７がシフトカム２５に近接して配置される。シフトフォークシャフト２７は、カウンタシャフト７およびドライブシャフト８と平行に配設される。カウンタシャフト７側に配置されたシフトフォークシャフト２７にはＹ字形状を有する例えば一本のシフトフォーク２６の基端部２６ａが軸方向に摺動自在に軸装されると共に、ドライブシャフト８側に配置されたシフトフォークシャフト２７には同様の形状を有する複数の、本実施形態においては二本のシフトフォーク２６の基端部２６ａが軸方向に摺動自在に軸装される。そして、これらシフトフォーク２６の基端部２６ａにはシフトフォークピン３０が一体的に突設され、これらのシフトフォークピン３０がそれぞれシフトカム２５の対応するカム溝２８内に摺動自在に遊嵌される。

さらに、シフトフォーク２６の自由端部にそれぞれ形成されたフォーク部２６ｂはカウンタシャフト７およびドライブシャフト８上を軸方向に移動可能に設けられた駆動ミッションギヤ１２ｅ，１２ｆおよび従動ミッションギヤ１３ｅ，１３ｆの外周溝２２にそれぞれ係合し、これらのミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆを回転自在に把持する。

シフトペダルアームのシフト操作によってシフトカム２５が回動すると、シフトフォーク２６がシフトカム２５のカム溝２８に合わせてシフトフォークシャフト２７沿いに摺動し、これによって軸方向に移動可能なミッションギヤ１２ｅ，１２ｆ，１３ｅ〜１３ｆがカウンタシャフト７およびドライブシャフト８の軸方向に沿って摺動し、隣接する軸方向に移動不可能なミッションギヤ１２ｃ，１２ｄ，１３ａ〜１３ｄにドッグ結合あるいは切り放される。

ミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆ同士がドッグ結合すると、各シャフト７，８に遊転自在に取り付けられたミッションギヤ１２ｂ〜１２ｄ，１３ａ〜１３ｄがドライブシャフト８に回転一体となるため、そのギヤのギヤ比に応じて変速されたクランクシャフト４の回転がカウンタシャフト７からドライブシャフト８に伝達される。

図４は、カム溝２８とシフトフォークピン３０との嵌合部の拡大断面図であり、図５はシフトカム２５の外径展開図である。なお、図４は図５のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図に相当する。

図４及び図５に示すように、カム溝２８は互いに平行な内側面を有し、周方向に延びる直線部２８ａと、シフトカム２５の軸方向に傾いて延びる傾斜部２８ｂとから構成される。なお、図中のシフトカム２５表面の数字は、その数字のギヤポジション時におけるシフトフォークピン３０の位置を示すものである。

シフトフォークピン３０は略球形状の球状部３０ａを有し、この球状部３０ａはカム溝２８に常時遊嵌する。また、カム溝２８における内側面の、シフトカム２５の表面からカム溝２８の底面２８ｃまでのほぼ中間地点がシフトフォークピン３０の球状部３０ａの最大径部３０ｂになるように設定されると共に、中空状シフトカム２５の、カム溝２８以外の肉厚内の寸法となる深さ位置３１に球状部３０ａの最大径部３０ｂが配置される。さらに、シフトフォークピン３０の基部３０ｃは球状部３０ａより細径の略円筒状に形成されると共に、シフトフォークピン３０の球状部３０ａはその先端部がカム溝２８の底面２８ｃと平行に切除される。

すなわち、シフトフォークピン３０は、シフトカム２５の回転時に一条以上のカム溝２８においてシフトフォーク２６の基端部２６ａをシフトフォークシャフト２７の軸方向に摺動させる際、そのカム溝２８の傾斜部２８ｂとの係合が点接触状態となるように設定される。

また、シフトフォークピン３０は、他のシフトフォーク２６の基端部２６ａをシフトフォークシャフト２７の軸方向に摺動させないカム溝２８の直線部２８ａとの係合が非接触状態もしくは点接触状態のいずれか一方となるように設定される。

次に、本実施形態の作用について説明する。

シフトフォークピン３０とカム溝２８との嵌合を非接触状態もしくは点接触状態となるように、すなわちシフトフォークピン３０を略球形状の球状部３０ａとし、カム溝２８における内側面の、シフトカム２５の表面からカム溝２８の底面２８ｃまでのほぼ中間地点をシフトフォークピン３０の球状部３０ａの最大径部３０ｂになるように設定したことにより、シフトフォークピン３０とカム溝２８との嵌合状態が良好となり、例えば加・減速時等にクラッチ操作のシフトチェンジ操作とのタイミングがずれた場合など、ミッションギヤ１２ａ〜１２ｆ，１３ａ〜１３ｆのドッグ２１に荷重が残っていてシフトフォーク２６に傾きが発生しても、カム溝２８の内側面とシフトフォークピン３０との嵌合部にかじりが発生せず、シフトフィーリングを損なうことはない。

また、二輪車がバンクしながらシフトチェンジ操作を行う時など、複数本のカム溝２８のうち直線部２８ａに嵌合するシフトフォーク２６がギヤの自重によりカム溝２８の、傾斜部２８ｂの内側面とシフトフォークピン３０との嵌合部に荷重を発生させても、シフトフォークピン３０とカム溝２８との嵌合は非接触状態もしくは点接触状態であるため、シフトカム２５の回転が悪化してシフトフィーリングを損なうようなことはない。

さらに、シフトフォーク２６の基端部２６ａに一体的に突設されたシフトフォークピン３０の形状を略球形状に成型するだけでよく、従来の加工方向で対応できるため、新たに別部品を用意することもなく、また従来の部品（シフトフォーク２６）をそのまま流用できるため、大きなコストの上昇なくシフトフィーリングの向上を図ることができる。

さらにまた、シフトフォークピン３０の基部３０ｃを球状部３０ａより細径の略円筒状に形成すると共に、シフトフォークピン３０の球状部３０ａの先端部をカム溝２８の底面２８ｃと平行に切除し、さらに中空状シフトカム２５の、カム溝２８以外の肉厚内の寸法となる深さ位置３１に球状部３０ａの最大径部３０ｂを配置したことにより、シフトカム２５の形状を、カム溝２８を浅くして表面の凹凸を少なくした軽量コンパクトなものとしても、カム溝２８側面の高い剛性部分でシフトフォーク２６を支持可能になる。

本発明に係る車両用変速装置の一実施形態を示す自動二輪車用エンジンの、クランクケースの右側面図。 図１のＩＩ-ＩＩ線に沿う断面図。 図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿う断面図。 カム溝とシフトフォークピンとの嵌合部の拡大断面図（図５のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図）。 図５はシフトカムの外径展開図。 従来の、カム溝とシフトフォークピンとの嵌合部の拡大断面図（図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図）。

符号の説明

５ 変速装置
７ カウンタシャフト
８ ドライブシャフト
１８ シフト装置
２５ シフトカム
２６ シフトフォーク
２７ シフトフォークシャフト
２８ カム溝
２８ｂ カム溝の傾斜部
２８ａ カム溝の直線部
２８ｃ カム溝の底面
３０ シフトフォークピン
３０ａ シフトフォークピンの球状部
３０ｂ 球状部の最大径部
３０ｃ シフトフォークピンの基部
３１ シフトカムの肉厚内の寸法となる深さ位置

Claims (3)

1. 初動シフト手段のシフト操作に連動して段階的に回動操作されるシフトカムの外周面に略コの字状断面を有してこのシフトカムの周方向に延在する、上記シフトカムの軸方向に離間して設けられた複数条のカム溝を形成し、これらのカム溝内に摺動自在に嵌合されるシフトフォークピンを有するシフトフォークをシフトフォークシャフトにその軸方向に摺動可能に設ける一方、上記シフトフォークピンを、上記シフトカムの回転時に一条以上の上記カム溝において上記シフトフォークの基端部を上記シフトフォークシャフトの軸方向に摺動させる際、そのカム溝の傾斜部との係合が点接触状態となるように設定すると共に、他のシフトフォークの基端部を上記シフトフォークシャフトの軸方向に摺動させないカム溝の直線部との係合を非接触状態もしくは点接触状態のいずれか一方となるように設定したことを特徴とする車両用変速装置。
2. 上記シフトフォークピンは略球形状の球状部を有し、上記カム溝における内側面の、上記シフトカムの表面から上記カム溝の底面までのほぼ中間地点を上記球状部の最大径部になるように設定した請求項１記載の車両用変速装置。
3. 上記シフトカムの、上記カム溝以外の肉厚内の寸法となる深さ位置に上記球状部の最大径部を配置し、上記シフトフォークピンの基部を上記球状部より細径の略円筒状に形成すると共に、上記球状部の先端部を上記カム溝の底面と平行に切除した請求項２記載の車両用変速装置。

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