JP2007285373A - 変速機のシフトチェンジ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な設定を必要とすることなく、シフトレバーのストローク量を抑えつつシフトレバーの操作性を向上させて、滑らかなシフト操作を達成可能なシフトチェンジ装置を提供することである。
【解決手段】第１及び第２シフトアームに選択的に当接し該第１及び第２シフトアームの回動に応じてシフト作動可能なシフトピースとを具備し、シフト操作に応じて前記第１及び第２シフトアームが回動するときに、前記第１及び第２シフトアームの回動軸と該第１及び第２シフトアームと前記シフトピースとの当接部との間の長さが変化して、前記シフトレバーと前記当接部との間を規定するレバー比が変化するように構成され、シフト荷重が必要なときには、前記第１シフトアームが前記シフトピースに当接して大きなシフト荷重を出力し、シフト荷重が必要ないときには、前記第２シフトアームが前記シフトピースに当接して大きなシフト作動量を達成するように構成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、シフトフォークによりシンクロメッシュ機構を選択的に作動させて変速ギヤ列による動力伝達を行わせるように構成された変速機のシフトチェンジ装置に関する。

一般に手動変速機（マニュアルトランスミッション、ＭＴ）において、ドライバが手動でシフトレバー（チェンジレバー）を操作すると、この操作力がチェンジ装置を介してシフトフォークに伝達され、シフトフォークによりシンクロメッシュ機構を作動させて所望の変速段を確立するようになっている。このようなシンクロメッシュ機構は、平行な二つのシャフト間に並列に配設された常時噛み合い型の変速用ギヤ列に対応していずれか一方のシャフト上に配設されている。

このような変速機における操作力（シフト力）伝達系は、特開２００３−１４１１４号公報に記載されているように、シフトレバーの操作によりシフトケーブル等を介して軸方向に移動又は回動するシフトセレクトシャフトと、シフトセレクトシャフトに設けられたシフトアームと、シフトフォークが固定されたシフトフォークシャフトと、シフトフォークシャフトに取り付けられシフトアームが係合するシフトピースを含んでいる。

そして、ドライバがシフトレバーを操作したときは、シフトアームがシフトセレクトシャフトの軸方向に移動して複数のシフトピースのうち一つのシフトピースと選択的に係合し、シフトアームがシフトセレクトシャフトの周方向に回動してシフトフォークシャフトをその軸方向に移動させることで、複数のシフトフォークのうち、移動するシフトフォークシャフトに固定されているシフトフォークにシフトレバーの操作力を選択的に伝達して、所望の変速を行わせることができる。
特開２００３−１４１１４号公報 特開２００５−２４００７号公報

ところで、上記のようにシンクロメッシュ機構を作動させることで、シフトレバーを操作して変速を行うときに滑らかな操作が可能であるが、ドライバの負担を軽くするため、シフトレバーをシフト操作するための小さな操作力をシフトフォークに伝達させて変速を行えるようにするには、即ち操作荷重を小さくするには複数の方法があり、レバー比を大きく（シフトレバーのストローク量を大きく）するか、或いは同期時間を短縮できるようにシンクロ容量を大きくして同期時にシンクロメッシュ機構に発生する荷重を小さくする必要がある。

然しながら、レバー比を大きくとるとシフトフォーク側のストローク量は小さくなり、シンクロメッシュ機構を確実に作動させることができなくなる恐れがあるため、レバー比を大きくすることには限界がある。また、シンクロ容量を大きくすると、コストや部品配置上の問題が出てくる。

自動化ＭＴの場合においては、商品性の向上のためシフト時間の短縮化が求められている。シフトアクチュエータはシンクロ時には大きな荷重を必要とし、それ以外では速い応答性が必要とされる。速い応答性を求めようとするとイナーシャの小さい小型のモータが必要となり、シンクロ時の大きな荷重の必要性を求めると応答性の悪い大型のモータになってしまう。

特許文献２に開示された変速機のシフトチェンジ装置では、シフトレバーのストローク量を抑えつつシフトレバーの操作性を向上させているが、同期終了時に合わせてシフトアームの押し付け部分を変える設定をするため、精度を上げてシフトアームの形状設定をしないと効果が出にくく、シフトアームの形状の制約によりシフト可変量も大きくとりづらいという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シフトアームの高精度な形状設定を必要とせずにシフトレバーのストローク量を抑えつつシフトレバーの操作性を向上させて、滑らかなシフト操作を行うことが可能な変速機のシフトチェンジ装置を提供することである。

請求項１記載の発明によると、シフトレバーのシフト操作の操作力を伝達させシンクロスリーブを選択的に摺動させて変速を行う変速機のシフトチェンジ装置であって、シフトレバーに連結されたシフトセレクトシャフトと、該シフトセレクトシャフトに固定され、前記シフトレバーのシフト操作に応じて回動可能な第１の長さを有する第１シフトアームと、前記シフトセレクトシャフトに回転可能に取り付けられ、前記第１の長さより長い第２の長さを有する第２シフトアームと、該第２シフトアームを前記第１シフトアームに整列するように付勢する付勢手段と、シフトフォークが固定されたシフトフォークシャフトと、該シフトフォークシャフトに取り付けられ、前記第１及び第２シフトアームに選択的に当接し該第１及び第２シフトアームの回動に応じてシフト作動可能なシフトピースとを具備し、シフト操作に応じて前記第１及び第２シフトアームが回動するときに、前記第１及び第２シフトアームの回動軸と該第１及び第２シフトアームと前記シフトピースとの当接部との間の長さが変化して、前記シフトレバーと前記当接部との間を規定するレバー比が変化するように構成され、シフト荷重が必要なときには、前記第１シフトアームが前記シフトピースに当接して大きなシフト荷重を出力し、シフト荷重が必要ないときには、前記第２シフトアームが前記シフトピースに当接して大きなシフト作動量を達成することを特徴とする変速機のシフトチェンジ装置が提供される。

請求項２記載の発明によると、請求項１記載の発明において、複数の変速用ギヤと、前記シンクロスリーブが前記変速用ギヤを押圧することで前記シンクロスリーブと前記変速用ギヤとの同期を達成する同期機構を更に具備し、前記同期機構による同期時に、前記レバー比が最大になることを特徴とする変速機のシフトチェンジ装置が提供される。

請求項３記載の発明によると、請求項２記載の発明において、前記第１及び第２シフトアームは、該第１及び第２シフトアームと前記シフトピースとの当接部の形状が曲率半径の異なる円弧形状をしており、前記同期後の前記第１及び第２シフトアームの回動に伴い、前記第１シフトアームの円弧面から前記第２シフトアームの円弧面に前記シフトピースとの当接部が入れ替わることで、前記レバー比が小さな値に変化することを特徴とする変速機のシフトチェンジ装置が提供される。

請求項１記載の発明によると、シフト動作中に推力の必要なシンクロ時（同期時）には大きなシフト荷重を出せるようにレバー比を大きく取り、同期時以外の素早さが必要なところではレバー比が小さくなるようにレバー比を可変にできることにより、手動変速機においては操作荷重の低減を行うことができ、自動化ＭＴにおいてはシフト時間の短縮化を図ることができる。

また、付勢手段による付勢力が同期時において緩衝機構となり、シフトアームへの衝撃荷重の緩和や音の低減効果もある。

請求項２記載の発明によると、同期時にレバー比を最大にすることで、同期荷重を大きくでき、同期時間を短縮化できる。

請求項３記載の発明によると、同期時以外の荷重の必要ないところで付勢手段の付勢力によりシフトアームを戻せるので、特に自動化ＭＴにおいてモータの回転速度と付勢手段の戻り力による回転効果で素早いシフト動作を達成することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る手動変速機のシフトチェンジ装置について説明する。以下の説明は手動変速機のシフトチェンジ装置についてであるが、本発明はアクチュエータとしてモータで所望のシフトを達成する自動化ＭＴについても同様に適用可能である。

図１を参照すると、前進５速後進１速のシフトレバー（チェンジレバー）の操作パターンが示されている。シフトレバーＬは図１に示す操作パターンで操作されるものであり、このシフトレバーＬは、ＳＥで示すセレクト操作方向に操作することで、１−２速セレクト位置Ｘ１、３−４速セレクト位置Ｘ２、５−Ｒ速セレクト位置Ｘ３のいずれかに動かすことができる。

また、１−２速セレクト位置Ｘ１でセレクト操作方向ＳＥとは直交するシフト操作方向ＳＨにシフトレバーＬを操作することで、１速位置ＬＯＷ及び２速位置２ＮＤのいずれかを選択することができ、３−４速セレクト位置Ｘ２でシフト操作方向ＳＨにシフトレバーＬを操作することで、３速位置３ＲＤ及び４速位置４ＴＨのいずれかを選択することができ、５−Ｒ速セレクト位置Ｘ３でシフト操作方向ＳＨにシフトレバーＬを操作することで、５速位置５ＴＨ及びリバース位置Ｒのいずれかを選択することができる。

ドライバが上記のいずれかの変速段にシフトレバーＬの操作を行うと、図２のＳ点で示されるような位置を支点としてシフトレバーＬが揺動し、シフトケーブル２を介してドライバのシフトレバーＬの操作力が伝達され、シフトアーム４をＡ点を中心として回動させることができる。

シフトレバーＬからシフトアーム４までの操作力伝達系は、長さＬ１及びＬ２を有するシフトレバーＬ、シフトケーブル２、長さＬ３及びＬ４を有するシフトアーム４及びこれらを繋ぐ接続部から構成される。

次に、本発明に係るシフトチェンジ装置が設けられている操作力（シフト力）伝達系を図３に示す。操作力伝達系１０はトランスミッションケース６の内部に設けられている。操作力伝達系１０は、軸方向に移動自在な１−２速シフトフォークシャフト１２、３−４速シフトフォークシャフト１４及び５−Ｒ速シフトフォークシャフト１６を有する。

１−２速シフトフォークシャフト１２には３個のデテント溝１３が形成されている。デテント機構１８のボール１８ａをスプリング１８ｂの付勢力によりいずれかのデテント溝１３中に嵌合させることにより、１−２速シフトフォークシャフト１２がＬＯＷ、中立、２ＮＤの３位置で位置決めされる。

同様に、３−４速シフトフォークシャフト１４にも３個のデテント溝１５が形成されており、デテント機構２０のボール２０ａをいずれかのデテント溝１５中に嵌合させることにより、３−４速シフトフォークシャフト１４が３ＲＤ、中立、４ＴＨの３位置で位置決めされる。

さらに、５−Ｒ速シフトフォークシャフト１６には２個のデテント溝１７が形成されており、デテント機構２２のボール２２ａをいずれかのデテント溝１７に嵌合させることにより、５−Ｒ速シフトフォークシャフト１６が５ＴＨ、リバース（Ｒ）の２位置で位置決めされる。

また、１−２速シフトフォークシャフト１２、３−４速シフトフォークシャフト１４、５−Ｒ速シフトフォークシャフト１６には、１−２速シフトピース２４、３−４速シフトピース２６、５−Ｒ速シフトピース２８が取り付けられている。なお図３では、各シフトピース２４，２６，２８が紙面に垂直方向に重なって配置されている状態を示しているため、３−４速シフトピース２６のみが表されている。

１−２速シフトフォークシャフト１２には１−２速シフトフォーク３８が、３−４速シフトフォークシャフト１４には３−４速シフトフォーク４０が、５−Ｒ速シフトフォークシャフト１６には５−Ｒ速シフトフォーク４２がそれぞれ取り付けられている。

１−２速シフトフォーク３８は１−２速シンクロスリーブ４４と係合し、３−４速シフトフォーク４０は３−４速シンクロスリーブ４６と係合し、５−Ｒ速シフトフォーク４２は５−Ｒ速シンクロスリーブ４８と係合している。

次に、図４を合わせて参照しながらシフトアームユニット３０について説明する。シフトアームユニット３０は、シフトセレクトシャフト５２に固定された長さの短い第１シフトアーム３２と、シフトセレクトシャフト５２に回転可能に取り付けられ、第１シフトアーム３２と重ねられた長さの長い第２シフトアーム３４と、第２シフトアーム３４を第１シフトアーム３２に整列するように付勢するコイルスプリング３６から構成される。

コイルスプリング３６は第１及び第２シフトアーム３２，３４に対して以下のように取り付ける。即ち、第１及び第２シフトアーム３２，３４はそれぞれストッパ部３２ａ，３４ａを有しており、コイルスプリング３６の両端面３６ａ，３６ｂを概略直角に折り曲げて、図５（Ａ）に示すようにコイルスプリング３６の両端部３６ａ，３６ｂで第１及び第２アーム３２，３４のストッパ部３２ａ，３４ａを挟み込む。これにより、第２シフトアーム３４はコイルスプリング３６の付勢力により第１シフトアーム３２と整列するように付勢される。

図３から明らかなように、シフトアームユニット３０の第１シフトアーム３２の先端円弧部の曲率半径は第２シフトアーム３４の円弧部の曲率半径よりも小さくなるように形成されている。

第１シフトアーム３２の先端円弧部の曲率半径をこのように小さく形成することにより、シンクロメッシュ機構の同期が開始されるまでは第２シフトアーム３４の円弧部をシフトピース２６に確実に当接させることができる。

５０はデテント機構であり、有底円筒状の保持筒５４と、保持筒５４の軸線に沿う方向の移動可能なように、保持筒５４に保持されるボール５６と、ボール５６をシフトアームユニット３０側に付勢するスプリング６０から構成される。

シフトアームユニット３０には３個のデテント溝５８ａ，５８ｂ，５８ｃを有するプレート５８が固定されており、ボール５６がデテント溝５８ａ，５８ｂ又は５８ｃに嵌合することにより、シフトアームユニット３０及び３−４速シフトフォークシャフト１４が、それぞれ３ＲＤ、中立、４ＴＨの位置で保持される。

図５を参照すると、３−４速シンクロメッシュ機構６８の縦断面図が示されている。メインシャフト６２には３速駆動ギヤ６４及び４速駆動ギヤ６６が回転可能に取り付けられている。

これらの駆動ギヤ６４，６６は図示しないカウンタシャフトに固定的に取り付けられた３速従動ギヤ及び４速従動ギヤにそれぞれ常時噛合している。３速駆動ギヤ６４にはクラッチギヤ６５が一体的に形成され、４速駆動ギヤ６６にもクラッチギヤ６７が一体的に形成されている。

３−４速シンクロメッシュ機構６８は、メインシャフト６２にスプライン嵌合されたシンクロナイザーハブ（シンクロハブ）７０と、シンクロハブ７０の外周にスプライン嵌合されたシンクロスリーブ４６を含んでいる。

シンクロメッシュ機構６８は更に、シンクロハブの両側に配置された２個のブロッキングリングギヤ（ボークリングギヤ）７２，７６と、２個のシンクロナイザースプリング７４，７８を含んでいる。４０はシンクロスリーブ４６に係合した３−４速シフトフォークである。

３−４速セレクト位置Ｘ２でシフトレバーＬを３速位置３ＲＤにシフトすると、上述したシフトチェンジ装置を介して３−４速シフトフォーク４０が図５で右方向に移動される。

これにより、シンクロスリーブ４６の歯がシンクロナイザースプリング７４を介してブロッキングリングギヤ７２を押すので、ブロッキングリングギヤ７２の底部テーパー部が３速駆動ギヤ６４のコーン６４ａに押し付けられ、その摩擦力でメインシャフト６２の回転が３速駆動ギヤ６４に伝わり同期が始まる。

なおもシンクロスリーブ４６が右方向に移動して、シンクロナイザースプリング７４を押し付けたままブロッキングリングギヤ７２に噛み合うと、３速駆動ギヤ６４のコーン６４ａに強い摩擦力が発生して同期が完了する。

同期完了後、３速駆動ギヤ６４と一体となっているクラッチギヤ６５にシンクロスリーブ４６が移動してクラッチギヤ６５と噛み合う。すると、シンクロナイザースプリング７４はシンクロスリーブ４６内の溝に逃げてブロッキングリングギヤ７２を押す力はなくなるので、ブロッキングリングギヤ７２はシンクロスリーブ４６と一体に回転し、３速位置３ＲＤへの変速が完了する。

次に、図６（Ａ）〜図６（Ｅ）を参照して、本発明実施形態に係るシフトチェンジ装置の作用について説明する。まず、図６（Ａ）に示すニュートラル状態では、シフトアームユニット３０の第２シフトアーム３４がシフトピース２６のセレクタ溝２６ａ中に挿入されて、第２シフトアーム３４の円弧面がシフトピース２６に当接している。

シフトレバーＬを３−４速セレクト位置Ｘ２で（図１参照）３速位置３ＲＤ方向にシフト操作すると、図６（Ｂ）に示すようにシフトセレクトシャフト５２が時計回り方向に回転し、シフトアームユニット３０がシフトピース２６を右方向に押す。シンクロメッシュ機構が同期するまでは大きな荷重を必要としないため、第１及び第２シフトアーム３２，３４はスプリング力により一体化されて整列して動く。

シフトセレクトシャフト５２が時計回り方向に更に回転すると、シンクロメッシュ機構の同期が開始されてスプリング力が同期荷重に負けて、図６（Ｃ）に示すように第１シフトアーム３２の円弧面がシフトピース２６に当接することになる。

ここで、シフトレバーＬをシフト操作してシフトアームユニット３０を回動させるときの、シフトレバーＬからシフトアームユニット３０までのレバー比Ｒは、図２に示される長さＬ１〜Ｌ４を用いて以下のように求められる。

Ｒ＝（Ｌ１×Ｌ３）／（Ｌ２×Ｌ４）
上式で、シフト操作の開始から完了までにおいては、長さＬ４のみが可変であり、他のＬ１〜Ｌ３は全て一定値であるから、レバー比Ｒはシフト操作の間において長さＬ４のみに依存する。

このレバー比Ｒが大きいときは、シフトレバーＬの操作荷重を小さくすることができてドライバの負担は軽くなるが、シフトピース２６のストローク（即ち、シンクロスリーブ４６のストローク）は逆に小さくなる。シフトレバーＬの操作荷重が同じだとすると、図６（Ｃ）の状態ではシフトピース２６を押す荷重が増加する。

図６（Ｂ）に示すように第２シフトアーム３４とシフトピース２６との当接部を３４ａ、図６（Ｃ）に示すように第１シフトアーム３２とシフトピース２６との当接部を３２ａとすると、シフトアームユニット３０の回動軸、即ちシフトセレクトシャフト５２の軸芯とシフトアームユニット３０とシフトピース２６との当接部３４ａ，３２ａの間の長さＬ４はシンクロメッシュ機構の同期が開始されるとほとんど瞬間的に短くなり、レバー比Ｒは大きくなる。

シンクロメッシュ機構の同期が終了すると、大きな荷重を必要としないためスプリング力により第２シフトアーム３４が第１シフトアーム３２に整列するように戻されて、図６（Ｄ）に示すように第２シフトアーム３４の円弧部がシフトピース２６に当接してシフトピース２６を右方向に押し、ストロークが完了する。

時間を横軸にレバー比Ｒを縦軸に取ると、レバー比Ｒは図７に示すようになる。シンクロメッシュ機構が同期を開始するまでは、第２シフトアーム３４がシフトピース２６に当接するため、レバー比Ｒは小さく、同期が開始されるとほとんど瞬間的に第１シフトアーム３２がシフトピース２６に当接するようになるため、レバー比Ｒが急に大きくなりこれが同期完了まで継続する。同期が完了すると、第２シフトアーム３４がシフトピース２６に当接するようになるため、レバー比Ｒは再び小さくなる。

上述した実施形態によれば、シフト動作の中で推力の必要なシンクロメッシュ機構の同期時は、大きなシフト荷重を出せるようにレバー比Ｒを大きくとり、同期時以外の素早さが必要なところではレバー比Ｒを小さくなるようにレバー比を可変にできることにより、手動変速機においては、シフトレバーの操作荷重を低減することができ、また、自動化ＭＴにおいてはシフト時間の短縮化を図ることができる。

また、シンクロメッシュ機構の同期時においてはスプリングが緩衝機構となり、シフトアームへの衝撃荷重の緩和や音の低減効果もある。更に、同期時にレバー比を最大にすることで、同期荷重を大きくとることができ、同期時間の短縮化を図ることができる。

シフトレバーの操作パターンを示す図である。 シフトレバーからシフトアームまでの操作力伝達系の概略図である。 本発明実施形態のシフトチェンジ装置を備えた手動変速機の操作力伝達系の構成を示す平面断面図である。 シフトアームユニットの縦断面図である。 シンクロメッシュ機構の縦断面図である。 シフトチェンジ装置に備えられたシフトアームがシフト操作時に回動するときの様子を時間経過とともに示す図である。 シフトチェンジ装置を用いてシフト操作を行うときの、経過時間とレバー比との関係を示す図である。

符号の説明

１２ １−２速シフトフォークシャフト
１４ ３−４速シフトフォークシャフト
１６ ５−Ｒ速シフトフォークシャフト
２４ １−２速シフトピース
２６ ３−４速シフトピース
２８ ５−Ｒ速シフトピース
３０ シフトアームユニット
３２ 第１シフトアーム
３４ 第２シフトアーム
３６ コイルスプリング
３８ １−２速シフトフォーク
４０ ３−４速シフトフォーク
４２ ５−Ｒ速シフトフォーク
４４ １−２速シンクロスリーブ
４６ ３−４速シンクロスリーブ
４８ ５−Ｒ速シンクロスリーブ
５２ シフトセレクトシャフト

Claims (3)

1. シフトレバーのシフト操作の操作力を伝達させシンクロスリーブを選択的に摺動させて変速を行う変速機のシフトチェンジ装置であって、
   シフトレバーに連結されたシフトセレクトシャフトと、
   該シフトセレクトシャフトに固定され、前記シフトレバーのシフト操作に応じて回動可能な第１の長さを有する第１シフトアームと、
   前記シフトセレクトシャフトに回転可能に取り付けられ、前記第１の長さより長い第２の長さを有する第２シフトアームと、
   該第２シフトアームを前記第１シフトアームに整列するように付勢する付勢手段と、
   シフトフォークが固定されたシフトフォークシャフトと、
   該シフトフォークシャフトに取り付けられ、前記第１及び第２シフトアームに選択的に当接し該第１及び第２シフトアームの回動に応じてシフト作動可能なシフトピースとを具備し、
   シフト操作に応じて前記第１及び第２シフトアームが回動するときに、前記第１及び第２シフトアームの回動軸と該第１及び第２シフトアームと前記シフトピースとの当接部との間の長さが変化して、前記シフトレバーと前記当接部との間を規定するレバー比が変化するように構成され、
   シフト荷重が必要なときには、前記第１シフトアームが前記シフトピースに当接して大きなシフト荷重を出力し、
   シフト荷重が必要ないときには、前記第２シフトアームが前記シフトピースに当接して大きなシフト作動量を達成することを特徴とする変速機のシフトチェンジ装置。
2. 複数の変速用ギヤと、
   前記シンクロスリーブが前記変速用ギヤを押圧することで前記シンクロスリーブと前記変速用ギヤとの同期を達成する同期機構を更に具備し、
   前記同期機構による同期時に、前記レバー比が最大になることを特徴とする請求項１記載の変速機のシフトチェンジ装置。
3. 前記第１及び第２シフトアームは、該第１及び第２シフトアームと前記シフトピースとの当接部の形状が曲率半径の異なる円弧形状をしており、
   前記同期後の前記第１及び第２シフトアームの回動に伴い、前記第１シフトアームの円弧面から前記第２シフトアームの円弧面に前記シフトピースとの当接部が入れ替わることで、前記レバー比が小さな値に変化することを特徴とする請求項２記載の変速機のシフトチェンジ装置。

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