JP2007321976A - 手動変速機及び手動変速機のシフトラグ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 変速感の向上及び使用の便利性を増大させ、製造原価の低減が可能なコンパクトな変速機を提供する。
【解決手段】 本発明による手動変速機は、変速機ケースと、主軸と、前記主軸の外周面に結合されているハブと、第１段クラッチ及び遊星ギヤセットを含み、前記遊星ギヤセットはリングギヤ、ピニオンギヤ、サンギヤ、及び前記ピニオンギヤを回転可能に支持するキャリアが備えられているギヤアセンブリーと、シンクロナイザスリーブと、シンクロナイザコーンと、前記主軸と前記ギヤアセンブリーを同期させるシンクロナイザリングと、を含み、前記リングギヤは前記第１段クラッチと結合され、前記キャリアは変速機ケースに固定され、前記サンギヤの外周面にはリバース段クラッチギヤが形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、手動変速機及び手動変速機のシフトラグ構造に係り、より詳しくは、１段で直接リバース段変速が可能な手動変速機及び手動変速機のシフトラグ構造に関する。

近頃、車両の性能が向上することによって大きい馬力が出力できる変速機が開発されている。しかし、変速機の出力が大きくなるほど、シンクロナイザの容量を増加しなければならないという問題点がある。
図８に示すように、従来の手動変速機の第１段及び第２段構造は、主軸１００、ハブ１１０、ギヤアセンブリー１２０、シンクロナイザスリーブ１７０を含む。
主軸１００はエンジンに連結されて動力の伝達を受ける。
ハブ１１０は前記主軸１００の外周面に結合されている。

ギヤアセンブリー１２０は、第１段クラッチギヤ１３０、第２段クラッチギヤ１４０、シンクロナイザコーン１５０、及びシンクロナイザリング１６０を含む。第１段クラッチギヤ１３０及び第２段クラッチギヤ１４０は、ハブ１１０の左右側にそれぞれ設置されている。シンクロナイザコーン１５０は、第１、２段クラッチギヤ１３０、１４０にそれぞれ固定されている。シンクロナイザリング１６０は、シンクロナイザコーン１５０に摩擦力を加えて、主軸１００とギヤアセンブリー１２０を同期させる。
シンクロナイザスリーブ１７０は、ハブ１１０の外周面に結合されており、主軸１００とギヤアセンブリー１２０を連結する。

従来の手動変速機の変速過程を図９を参照して説明する。
運転者が変速レバーを作動すれば、シフトケーブルによって変速機のセレクトコントロールレバー及びシフトコントロールレバーが作動する。
この場合、シンクロナイザスリーブ１７０に固定結合されているシフトフォークは、セレクトコントロールレバー及びシフトコントロールレバーの作動によってシンクロナイザスリーブ１７０を左側または右側に動かす。

従って、中立状態でシンクロナイザスリーブ１７０が動いて、シンクロナイザリング１６０と接触し、シンクロナイザリング１６０が第１、２段クラッチギヤ１３０、１４０に固定されたシンクロナイザコーン１５０に摩擦力を加えて、シンクロナイザコーン１５０を回転させる。
その後、シンクロナイザスリーブ１７０は第１、２段クラッチギヤ１３０、１４０と結合して、主軸１００と第１、２段クラッチギヤ１３０、１４０を同期させる。

従来の手動変速機によれば、変速機の慣性モーメントは半径の自乗に比例して増加するが、シンクロナイザの容量は半径に比例して増加する。従って、変速機の容量増大によるシンクロナイザの容量増大が難しい。
また、シンクロナイザの容量が不足すれば、クラッシュ（ｃｌａｓｈ）やシフトショックなど変速機の変速感が悪くなるという問題点がある。
一方、リバース段変速時に騒音発生を防止するため、スライディングタイプまたはシンクロタイプの響き防止機構を使用する。しかし、この場合、変速機の長さが増大するという問題点がある。
特開２００３−０１４１１５号公報 特開２００３−０１４１１４号公報

本発明の目的は、リバース段クラッチギヤの効率的な配置を通じて変速機の全長を減らし、コンパクトな変速機を設計することである。
本発明の他の目的は、１段変速状態で直接リバース段変速を可能にして、変速感の向上及び使用の便利性を増大させることである。
本発明のまた他の目的は、第１段クラッチギヤを響き防止機構として使用し、部品を単純化して原価を節減することである。

本発明による手動変速機は、変速機ケースと、主軸と、前記主軸の外周面に結合されているハブと、前記ハブの一側に形成され、第１段クラッチ及び遊星ギヤセットを含み、前記遊星ギヤセットはリングギヤ、ピニオンギヤ、サンギヤ、及び前記ピニオンギヤを回転可能に支持するキャリアが備えられているギヤアセンブリーと、前記ハブの外周面に結合され、軸方向に動きながら、前記主軸及び前記ギヤアセンブリーを連結するシンクロナイザスリーブと、前記第１段クラッチギヤに固定されているシンクロナイザコーンと、変速時に前記シンクロナイザコーンに摩擦力を加えて、前記主軸と前記ギヤアセンブリーを同期させるシンクロナイザリングと、を含み、前記リングギヤは前記第１段クラッチと結合され、前記キャリアは変速機ケースに固定され、前記サンギヤの外周面にはリバース段クラッチギヤが形成されていることを特徴とする。

前記第１段クラッチギヤは、前記ハブの反対方向に延長され、前記リングギヤも前記ハブの反対方向に延長され、前記第１段クラッチギヤの延長された部分と前記リングギヤの延長された部分とが結合されていることを特徴とする。
また、前記第１段クラッチ及び前記リングギヤは、スプライン結合しており、前記サンギヤは、前記ハブ方向に延長され、延長された部分の外周面にリバース段クラッチギヤが形成されることを特徴とする。

前記シンクロナイザスリーブの内周面には溝が形成され、前記シンクロナイザスリーブが前記主軸と前記リバース段クラッチギヤを同期させる場合、前記第１段クラッチギヤは前記溝に挿置されて空回りすることを特徴とする。
また、前記リングギヤの外周面にはギヤが形成され、前記リングギヤは出力部材として作動することを特徴とする。

前記リバース段クラッチギヤは、前記第１段クラッチギヤの延長された部分の外周面に備えられ、前記第１段クラッチと前記リングギヤとの間には、前記リバース段クラッチギヤが備えられ、前記主軸と前記第１段クラッチギヤとの間及び前記第１段クラッチと前記リバース段クラッチギヤとの間には、ニードルローラが介在されることを特徴とする。

本発明の実施形態による手動変速機のシフトラグ構造は、１−２段シフトレールによって支持される１−２段シフトラグと、３−４段シフトレールによって支持される３−４段シフトラグと、５−６段シフトレールによって支持される５−６段シフトラグと、前記１−２段シフトレールによって支持されるリバース段シフトラグとを含み、前記リバース段シフトラグは、前記１−２段シフトラグに結合されることを特徴とする。

本発明によれば、リバース段クラッチギヤを効率的に配置して、変速機の全長を減らすようになるので、コンパクトな手動変速機を設計することができる。
また、１段変速状態で直接リバース段変速を可能にして、変速感の向上及び使用の便利性を増大させる。
さらに、第１段クラッチギヤがリバース段変速時に騒音発生を抑制できるので、部品を単純化して原価が節減できる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態による手動変速機を詳しく説明する。

図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態による手動変速機の中立状態を示す手動変速機及び遊星ギヤセットの一部断面図であり、図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態による手動変速機の１段状態を示す手動変速機及び遊星ギヤセットの一部断面図であり、図３（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施形態による手動変速機のリバース段状態を示す手動変速機及び遊星ギヤセットの一部断面図である。

図１乃至３に示す通り、本発明の実施形態による手動変速機は、主軸１０、ハブ１５、ギヤアセンブリー８５、シンクロナイザスリーブ３５、シンクロナイザコーン２５、及びシンクロナイザリング３０を含む。
主軸１０は、エンジンに連結されて動力の伝達を受ける。
ハブ１５は、主軸１０の外周面に結合されている。
ギヤアセンブリー８５は、第１段クラッチギヤ４０、第２段クラッチギヤ５０、及び遊星ギヤセット２０を含む。

第１段クラッチギヤ４０は、ハブ１５を基準に右側に位置し、第２段クラッチギヤ５０はハブ１５を基準に左側に位置する。
第１段クラッチギヤ４０はハブ１５の反対方向に延長されている。
遊星ギヤセット２０は、シングルピニオン遊星ギヤセットであって、サンギヤ６５、リングギヤ５５、ピニオンギヤ７０、及びピニオンギヤ７０を回転可能に支持するキャリア６０を含む。

リングギヤ５５は、ハブ１５の反対方向に延長されている。また、リングギヤ５５の延長された部分は、第１段クラッチギヤ４０の延長された部分と結合する。
一方、リングギヤ５５及び第１段クラッチギヤ４０はスプライン結合する。
また、リングギヤ５５の外周面にはギヤが形成されて、出力軸の被動ギヤとギヤ結合する。
キャリア６０は変速機ケース９０に固定される。

サンギヤ６５はハブ１５方向に延長されており、延長された部分の外周面にリバース段クラッチギヤ４５が形成されている。
リバース段クラッチギヤ４５は、第１段クラッチギヤ４０の延長された部分の外周面に備えられている。
また、リバース段クラッチギヤ４５は、第１段クラッチギヤ４０とリングギヤ５５との間に備えられている。
一方、主軸１０と第１段クラッチギヤ４０との間、及び第１段クラッチギヤ４０とリバース段クラッチギヤ４５との間には、ニードルローラ８０ａ、８０ｂがそれぞれ介在されている。

シンクロナイザスリーブ３５はハブ１５の外周面に結合されており、軸方向に動きながら、主軸１０と第１、２段クラッチギヤ４０、５０及びリバース段クラッチギヤ４５を同期させる。
シンクロナイザスリーブ３５の内周面には溝７５が形成されて、シンクロナイザスリーブ３５が主軸１０とリバース段クラッチギヤ４５を同期させる場合、第１段クラッチギヤ４０は溝７５に挿置されて空回りするようになっている。

シンクロナイザコーン２５は第１、２段クラッチギヤ４０、５０にそれぞれ固定されており、シンクロナイザスリーブ３５が軸方向に動きながら、第１、２段クラッチギヤ４０、５０と結合する過程で、第１、２段クラッチギヤ４０、５０の回転速度を主軸１０の回転速度と同期させる。
シンクロナイザリング３０はシンクロナイザスリーブ３５が軸方向に動きながら、第１、２段クラッチギヤ４０、５０と結合する過程で、シンクロナイザコーン２５に摩擦力を加えて、主軸１０と第１、２段クラッチギヤ４０、５０の回転速度を同期させる。

本発明の実施形態による手動変速機において、中立から１段、及び１段からリバース段への変速過程を図１乃至図３を参照して説明する。
図１に示すように、中立状態ではシンクロナイザスリーブ３５がギヤアセンブリー８５と結合していないので、主軸１０の回転力がギヤアセンブリー８５に伝達されない。また、主軸１０と第１段クラッチギヤ４０との間にはニードルローラ８０ａが介在していて、主軸１０の回転力が第１段クラッチギヤ４０に伝達されない。

図２に示すように、第１段ではシンクロナイザスリーブ３５が第１段クラッチギヤ４０と結合して、主軸１０の回転力を第１段クラッチギヤ４０に伝達する。この場合、第１段クラッチギヤ４０に結合されているリングギヤ５５は、第１段クラッチギヤ４０と同一回転方向に回転する。
従って、リングギヤ５５は出力軸の被動ギヤに回転力を伝達する。
一方、リバース段クラッチギヤ４５と第１段クラッチギヤ４０との間にニードルローラ８０ｂが介在し、リバース段クラッチギヤ４５は空回りするようになっている。

図３に示すように、リバース段ではシンクロナイザスリーブ３５がリバース段クラッチギヤ４５と結合して、主軸１０の回転力をリバース段クラッチギヤ４５に伝達する。この場合、リバース段クラッチギヤ４５は、ピニオンギヤ７０を通じてリングギヤ５５に回転力を伝達する。このとき、リングギヤ５５の回転方向は、主軸１０の回転方向と反対になる。また、リングギヤ５５は出力軸の被動ギヤに回転力を伝達する。

次に、本発明の実施形態による手動変速機に使用されるシフトラグ構造を添付した図面を参照して説明する。
図４は本発明の実施形態による手動変速機において、変速レバーが変速ケーブルを介して変速操作機構と連結された状態を示す斜視図である。
図４に示すように、変速レバー２００はハウジング２０５に設置され、変速レバー２００の下端部にシフトケーブル２１０とセレクトケーブル２１５の一端がそれぞれ独立的に連結される。また、シフトケーブル２１０とセレクトケーブル２１５の他端は、変速操作機構２３０のシフトコントロールレバー２２５とセレクトコントロールレバー２２０にそれぞれ連結されている。

従って、運転者が変速レバー２００を操作すれば、その操作力がシフトケーブル２１０とセレクトケーブル２１５を介してシフトコントロールレバー２２５とセレクトコントロールレバー２２０に伝達される。結局、シフトコントロールレバー２２５とセレクトコントロールレバー２２０の移動によって手動変速機内に装備された複数のギヤトレインのうち、特定のギヤトレインの間で選択的な噛合が行われて変速段が決定される。

図５は本発明の実施形態による手動変速機の変速操作機構の構成を示す斜視図であり、図６は本発明の実施形態による手動変速機において、１−２段シフトレールに１−２段ラグ及びリバース段ラグが固定された状態を示す概略図である。
図５及び図６に示すように、変速操作機構２３０はコントロールシャフト２３５、シフトレール２５０、シフトラグ２４５、及びシフトフィンガー２４０を含む。
コントロールシャフト２３５はシフトケーブル２１０とセレクトケーブル２１５を介して変速レバー２００に連結される。コントロールシャフト２３５は、シフトコントロールレバー２２５とセレクトコントロールレバー２２０を備えている。

シフトレール２５０は１−２段シフトレール２５０ａ、３−４段シフトレール２５０ｂ、及び５−６段シフトレール２５０ｃを含む。
シフトラグ２４５は１−２段シフトラグ２４５ａ、３−４段シフトラグ２４５ｂ、５−６段シフトラグ２４５ｃ、及びリバース段シフトラグ２４５ｄを含む。
シフトラグ２４５はシフトレール２５０によって支持される。すなわち、１−２段シフトラグ２４５ａは１−２段シフトレール２５０ａによって支持され、３−４段シフトラグ２４５ｂは３−４段シフトレール２５０ｂによって支持され、５−６段シフトラグ２４５ｃは５−６段シフトレール２５０ｃによって支持される。また、リバース段シフトラグ２４５ｄは１−２段シフトレール２５０ａによって支持される。

一方、リバース段シフトラグ２４５ｄは１−２段シフトラグ２４５ａに固定されている。
シフトフィンガー２４０はコントロールシャフト２３５に備えられており、シフトフィンガー２４０はシフトラグ２４５のうちのいずれか一つと結合する。従って、シフトフィンガー２４０はコントロールシャフト２３５の回転及び移動によってシフトラグ２４５に作動力を与える。シフトフィンガー２４０は、１−２段シフトラグ２４５ａ、３−４段シフトラグ２４５ｂ、５−６段シフトラグ２４５ｃの間の空間に位置する。

また、シフトフィンガー２４０は変速レバー２００の動きによって上下方向に移動するコントロールシャフト２３５を介して、複数のシフトレール２５０上に定着した複数のシフトラグ２４５のうちのいずれか一つの間に置かれる。従って、シフトフィンガー２４０は変速レバー２００の操作によってシフトラグ２４５のうちのいずれか一つを押すようになり、このシフトラグ２４５にシフトフォークがシンクロナイザスリーブ３５を作動させて変速が行われる。

図７は変速レバー、中立、第１段、及びリバース段におけるシフトラグの位置を示す概略図である。
図７に示すように、本発明の一実施形態によれば、リバース段シフトラグ２４５ｄは１−２段シフトラグ２４５ａの左側に配置されている。変速レバー２００が中立位置から左の１段の位置に動いた後、さらに左に動けば、シフトフィンガー２４０はリバース段シフトラグ２４５ｄを押す。その結果、１段変速後に直接リバース段への変速が可能であり、その逆も可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。

（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による手動変速機の中立状態を示す手動変速機及び遊星ギヤセットの一部断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による手動変速機の１段状態を示す手動変速機及び遊星ギヤセットの一部断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態による手動変速機のリバース段状態を示す手動変速機及び遊星ギヤセットの一部断面図である。 本発明の実施形態による手動変速機において、変速レバーが変速ケーブルを介して変速操作機構と連結された状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態による手動変速機の変速操作機構の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態による手動変速機において、１−２段シフトレールに１−２段ラグ及びリバース段ラグが固定された状態を示す概略図である。 変速レバー、中立、第１段、及びリバース段におけるシフトラグの位置を示す概略図である。 従来の手動変速機を示す一部断面図である。 従来の手動変速機の変速過程を示す概略図、及びシンクロナイザスリーブのストロークとこれによって前記シンクロナイザスリーブに加えられる力を示すグラフである。

符号の説明

１０ 主軸
１５ ハブ
２０ 遊星ギヤセット
２５ シンクロナイザコーン
３０ シンクロナイザリング
３５ シンクロナイザスリーブ
４０ 第１段クラッチギヤ
４５ リバース段クラッチギヤ
５０ 第２段クラッチギヤ
５５ リングギヤ
６０ キャリア
６５ サンギヤ
７０ ピニオンギヤ
７５ 溝
８０ａ、ｂ ニードルローラ
８５ ギヤアセンブリー
９０ 変速機ケース
２００ 変速レバー
２０５ ハウジング
２１０ シフトケーブル
２１５ セレクトケーブル
２２０ セレクトコントロールレバー
２２５ シフトコントロールレバー
２３０ 変速操作機構
２３５ コントロールシャフト
２４０ シフトフィンガー
２４５ シフトラグ
２５０ シフトレール

Claims (11)

1. 手動変速機において、
   変速機ケースと、
   主軸と、
   前記主軸の外周面に結合されているハブと、
   前記ハブの一側に形成され、第１段クラッチ及び遊星ギヤセットを含み、前記遊星ギヤセットはリングギヤ、ピニオンギヤ、サンギヤ、及び前記ピニオンギヤを回転可能に支持するキャリアが備えられているギヤアセンブリーと、
   前記ハブの外周面に結合され、軸方向に動きながら、前記主軸及び前記ギヤアセンブリーを連結するシンクロナイザスリーブと、
   前記第１段クラッチギヤに固定されているシンクロナイザコーンと、
   変速時に前記シンクロナイザコーンに摩擦力を加えて、前記主軸と前記ギヤアセンブリーを同期させるシンクロナイザリングと、
   を含み、
   前記リングギヤは前記第１段クラッチと結合され、前記キャリアは変速機ケースに固定され、前記サンギヤの外周面にはリバース段クラッチギヤが形成されていることを特徴とする手動変速機。
2. 前記第１段クラッチギヤは、前記ハブの反対方向に延長され、前記リングギヤも前記ハブの反対方向に延長され、前記第１段クラッチギヤの延長された部分と前記リングギヤの延長された部分とが結合されていることを特徴とする請求項１に記載の手動変速機。
3. 前記第１段クラッチ及び前記リングギヤは、スプライン結合していることを特徴とする請求項２に記載の手動変速機。
4. 前記サンギヤは、前記ハブ方向に延長され、延長された部分の外周面にリバース段クラッチギヤが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の手動変速機。
5. 前記シンクロナイザスリーブの内周面には溝が形成され、前記シンクロナイザスリーブが前記主軸と前記リバース段クラッチギヤを同期させる場合、前記第１段クラッチギヤは前記溝に挿置されて空回りすることを特徴とする請求項４に記載の手動変速機。
6. 前記リングギヤの外周面にはギヤが形成され、前記リングギヤは出力部材として作動することを特徴とする請求項５に記載の手動変速機。
7. 前記リバース段クラッチギヤは、前記第１段クラッチギヤの延長された部分の外周面に備えられていることを特徴とする請求項６に記載の手動変速機。
8. 前記第１段クラッチと前記リングギヤとの間には、前記リバース段クラッチギヤが備えられていることを特徴とする請求項６に記載の手動変速機。
9. 前記主軸と前記第１段クラッチギヤとの間及び前記第１段クラッチと前記リバース段クラッチギヤとの間には、ニードルローラが介在されていることを特徴とする請求項６に記載の手動変速機。
10. 手動変速機のシフトラグ構造において、
    １−２段シフトレールによって支持される１−２段シフトラグと、
    ３−４段シフトレールによって支持される３−４段シフトラグと、
    ５−６段シフトレールによって支持される５−６段シフトラグと、
    前記１−２段シフトレールによって支持されるリバース段シフトラグと、
    を含むことを特徴とする手動変速機のシフトラグ構造。
11. 前記リバース段シフトラグは、前記１−２段シフトラグに結合されていることを特徴とする請求項１０に記載の手動変速機のシフトラグ構造。

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