JP2008032158A - 手動変速機の変速機構 - Google Patents

Abstract

【課題】手動変速機の変速機構において、変速時に滑らかなシフトフィーリングを与え、かつ変速完了後の変速レバーのびびり振動を防止する。
【解決手段】複数の変速歯車列から１つの変速歯車列を選択的に成立させるシフトフォーク２３を作動させるシャフト１１をハウジング１０に回動可能に支持し、シャフトの回動に応じて揺動される慣性レバー３０に、長手方向摺動可能に慣性マス３５を設ける。慣性マスから突出するガイドピン３８をハウジングの平坦部１０ａに形成したカム溝３９に係合させて、慣性マスと慣性レバーの揺動中心軸線との間の距離が、歯車列が成立されない慣性レバーの中立位置では大となり、歯車列が成立される揺動位置では小となるように、慣性マスをシャフトの回動に応じて半径方向に移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、手動変速機の変速機構、特にフォークシャフトを往復動させるシャフトの回動に応じて揺動される慣性レバーに慣性マスを設けた手動変速機の変速機構に関する。

歯車式の手動変速機に通常使用される同期クラッチ機構は２段入りと称されるクラッチ作動特性を有しているので、ギヤシフトの際の操作力が不連続的に変化してシフトフィーリングを低下させるという問題がある。また、フロントエンジン・フロントドライブの車両などには、ケーブル式の連動機構を介して、運転席付近に設けた手動の変速レバーにより同期クラッチ機構を作動させるものがあるが、ケーブル式の連動機構は撓みが大きいので、上述したギヤシフトの際の操作力の不連続的な変化が助長されてシフトフィーリングが一層低下するという問題がある。

このような問題を解決する手段としては、例えば特許文献１に示すように、フォークシャフトを往復動させる回転軸またはそれと連動して揺動される慣性レバーに慣性マスを設けたものがある。この特許文献１では、第１の従来技術として、一端にシフトケーブルが係止されシフトおよびセレクトシャフトを中心にして揺動するアウターレバーの他端に直接慣性マスが配設され、該慣性マスの慣性によりピーク荷重を低減し、滑らかなシフトフィーリングを得るものが開示されている。また第２の従来技術として、一端にシフトケーブルが係止されシフトおよびセレクトシャフトを中心にして揺動するアウターレバーに対して、慣性マスが配設された連動する慣性レバーを平行に配置するものが開示されている。さらに特許文献１には、一端にシフトケーブルが係止されシフトおよびセレクトシャフトの軸を中心にして揺動するアウターレバーがシフトおよびセレクトシャフトの軸方向に移動する自動車用手動変速機のシフト装置において、アウターレバーに係合して慣性マスが配設され、アウターレバーに対して直交関係に配設され、アウターレバーの揺動に応じて揺動する慣性レバーを備えているものが開示されている。
特開２００３−１０６４４９号公報（段落〔０００４〕、段落〔０００５〕、段落〔００３１〕、図１〜図５、図１１、図１２）

上述した各従来技術の慣性マスは、変速時に滑らかなシフトフィーリングを与えるという効果の反面、変速完了後の走行中にはエンジンや変速機からアウターレバーに加わえられる振動を増幅し、増幅された振動がケーブルなどを介して運転席付近に設けた手動の変速レバーに伝達される。このために変速レバーのびびり振動が増大するという問題が生じる。

本発明は、慣性マスとその揺動中心軸線との間の距離を、変速の中立位置付近では大きく、変速完了後は小さくすることにより、このような問題を解決することを目的とする。

このために、本発明による手動変速機の変速機構は、ハウジングに回動可能に支持されたシャフトと、ハウジングに軸線方向移動可能に支持されてシャフトの往復回動と連動して往復動されるフォークシャフトと、このフォークシャフトに取り付けられ往復動により複数の変速歯車列から１つの変速歯車列を選択的に成立させるシフトフォークと、ハウジングに取り付けられてシャフトの回動に応じて揺動される慣性レバーと、この慣性レバーにその揺動中心軸線から離れた位置に設けられた慣性マスを備えた手動変速機の変速機構において、慣性マスは慣性レバーに長手方向摺動可能に設けられるとともにその揺動中心軸線と平行に突出するガイドピンを有し、揺動中心軸線と直交するハウジングの平坦部に形成したカム溝にガイドピンを係合させ、カム溝は、慣性マスと揺動中心軸線との間の距離が、シフトフォークが歯車列を成立させていない慣性レバーの中立位置では大となり、シフトフォークが歯車列を成立させた揺動位置では小となるように、慣性マスをシャフトの回動に応じて慣性レバーに対し半径方向に移動させる形状としたことを特徴とする
ものである。

前項に記載の手動変速機の変速機構において、慣性レバーはシャフトに固定されて半径方向に延びていることが好ましい。

前２項に記載の手動変速機の変速機構において、慣性レバーはシャフトに固定された厚板状で半径方向に延びる細長い案内溝孔が形成され、慣性マスは一体的に設けた摺動突部を案内溝孔に係合させて長手方向摺動のみ自在に慣性レバーに取り付けることが好ましい。

前３項に記載の手動変速機の変速機構において、シャフトはシフトケーブルを介して往復回動されてフォークシャフトを往復動させることが好ましい。

前項に記載の手動変速機の変速機構において、慣性レバーにはシフタアームを一体的に設け、このシフタアームの先端部にシフトケーブルの先端を連結することが好ましい。

請求項１に記載の発明によれば、これから変速が開始される慣性レバーの中立位置においては慣性マスは揺動中心軸線との間の距離が大であり、揺動中心軸線に対する慣性モーメントが大きいので、変速時の操作力の不連続的な変化を抑制してシフトフィーリングを滑らかなものにすることができるという効果が得られる。一方、変速完了後の揺動位置では慣性マスは揺動中心軸線との間の距離が小となり、揺動中心軸線に対する慣性モーメントが小さくなるので、走行中にエンジンや変速機から慣性レバーに加わえられる振動が慣性マスにより増幅される程度は減少され、従ってこれがシフトケーブルなどを介して伝達されて生じる変速レバーのびびり振動も減少する。

慣性レバーがシャフトに固定されて半径方向に延びているものによれば、慣性レバーの取付構造が簡略化されるので製造コストを低下させることができる。

慣性レバーはシャフトに固定された厚板状で半径方向に延びる細長い案内溝孔が形成され、慣性マスは一体的に設けた摺動突部を案内溝孔に係合させて長手方向摺動のみ自在に取り付けるものによれば、慣性マスは慣性レバーの揺動に応じて確実に半径方向に移動され、また慣性マスの取付構造が簡略化されるので製造コストを低下させることができる。

前述のように、シフトケーブルを介してシャフトが往復回動されてフォークシャフトを往復動させる手動変速機の変速機構は、シフトケーブルの撓みが大きく、シフトフィーリングが一層低下するので、大きい慣性マスを設ける必要がある。従って本発明は、シャフトがシフトケーブルを介して往復回動されてフォークシャフトを往復動させる手動変速機の変速機構に適用するのに適している。

慣性レバーにシフタアームを一体的に設け、このシフタアームの先端部にシフトケーブルの先端を連結するものによれば、慣性レバーとシフタアームが一体化されるので、構造を簡略化して製造コストを一層低下させることができる。

以下に、図１〜図４により、本発明による手動変速機の変速機構を実施するための最良の形態の説明をする。本発明による手動変速機の変速機構は、図１に示すように、互いに一体的にねじ止め固定された２部分よりなるハウジング１０内には選択歯車式変速機（図示省略）が設けられ、またハウジング１０には、シフトアンドセレクトシャフト（シャフト）１１が回動及び軸線方向移動可能に支持され、またシフトアンドセレクトシャフト１１と直交して３本のフォークシャフト２０〜２２が軸線方向摺動可能に支持されている。各フォークシャフト２０〜２２には、選択歯車式変速機の一部（例えば図示を省略した同期クラッチ機構のクラッチハブスリーブ）と係合して変速歯車の切り換えを行うシフトフォーク２３（３個のうち１個のみを二点鎖線で示す）が固定されている。

各フォークシャフト２０〜２２に一体的に設けられた各シフトヘッド２０ａ〜２２ａの各先端部は多少の隙間をおいて互いに重ねられ、各先端部には先端側が開いた互いに同一寸法のコ字形の切欠きが形成されている。シフトアンドセレクトシャフト１１の中間部にスプライン及びピンにより固定されたシフトヘッド部材１２から半径方向に突出するヘッド部１２ａの先端部は、シフトヘッド２０ａ〜２２ａの各先端部に形成された各切欠き内にわずかの隙間をおいて係合可能な形状寸法を有している。シフトアンドセレクトシャフト１１は、ハウジング１０との間に介装した第１スプリング１３並びに第２スプリング１４及びフランジカラー１５により両側から付勢されているが、第１スプリング１３の付勢力は第２スプリング１４の付勢力よりも小さく設定されており、従って自由状態では、シフトヘッド部材１２のヘッド部１２ａは第１シフトヘッド２０ａの切欠き内に係合されている。

図１に示すように、ハウジング１０の内部に位置するシフトアンドセレクトシャフト１１の一部には環状の溝部１１ａが形成され、ハウジング１０には、溝部１１ａと対応する位置にシフトアンドセレクトシャフト１１と直交するセレクト軸１６が回動自在に支持されている。セレクト軸１６には、ハウジング１０から突出する一端部に半径方向に突出するセレクトレバー１８がかしめなどにより固定され、ハウジング１０内となる他端部にはピンなどによりセレクトアーム１７が固定されて、その先端部はシフトアンドセレクトシャフト１１の溝部１１ａに係合されている。セレクトレバー１８の先端部にセレクト軸１６と平行となるようにかしめなどにより固定されたセレクトケーブルピン１８ａは、次に述べるシフトケーブル４２と同様のセレクトケーブル（図示省略）を介して運転席付近に設けた手動の変速レバーに連結されている。セレクトケーブルを引張りまたは緩めることによりセレクトレバー１８は揺動され、セレクト軸１６及びセレクトアーム１７を介してシフトアンドセレクトシャフト１１は軸線方向に往復動される。

図１において、ハウジング１０から右方に突出するシフトアンドセレクトシャフト１１の先端部には、後述する慣性マス３５を取り付ける厚板状の慣性レバー３０の基端部がかしめなどにより固定され、この慣性レバー３０の基端部に一体的に形成されて半径方向に突出するシフタアーム４０の先端部には、慣性レバー３０の揺動中心軸線であるシフトアンドセレクトシャフト１１の中心軸線と平行に延びるシフトケーブルピン４１がかしめなどにより固定されている。シフトケーブルピン４１には、シフトケーブル４２の一端に設けられた連結アイ部材４２ａが連結され、シフトケーブル４２の他端は運転席付近に設けた手動の変速レバーに連結されている。シフトアンドセレクトシャフト１１は、シフトケーブル４２により引かれた際の回転とは逆向きにトーションスプリング（図示省略）により弾性的に付勢されており、これによりシフタアーム４０及びシフトアンドセレクトシャフト１１は、手動の変速レバーによりシフトケーブル４２を引張りまたは緩めることにより往復回動される。

図１〜図４に示すように、シフトアンドセレクトシャフト１１の一端部から半径方向に延びて慣性マス３５を取り付ける慣性レバー３０は一定幅の厚板状で、半径方向の外側の半分以上にわたり長手方向に沿って１対の案内溝孔３１が互いに平行に形成されている。慣性マス３５は、断面形状が略Ｚ形で、平面形状が略扇形で、図１において右側となる端面には、慣性レバー３０の板厚よりわずかに高い１対の摺動突部３５ａが互いに平行に一体的に形成されている。各摺動突部３５ａはその間隔が慣性レバー３０の各案内溝孔３１の間隔と同一で、各案内溝孔３１内に実質的に隙間なく長手方向摺動自在に係合されている。慣性マス３５は、両摺動突部３５ａの上面の間に渡した保持板３６を六角孔付きボルト３７によりに締め付けることにより、慣性レバー３０からの離脱が防止されて、慣性レバー３０に長手方向（矢印Ｒ参照）に摺動のみ自在に取り付けられる。

図１〜図４に示すように、ハウジング１０には、慣性レバー３０の揺動中心軸線であるシフトアンドセレクトシャフト１１の中心軸線と直交する平坦部１０ａが形成され、この平坦部１０ａの慣性レバー３０と対向する面には、シフトアンドセレクトシャフト１１側が開口された略Ｃ形のカム溝３９が形成されている。カム溝３９は図２〜図４において、シフトアンドセレクトシャフト１１の中心軸線（慣性レバー３０の揺動中心軸線）を通る水平線を対称軸とする軸対称形で、対称軸を中心とする相当範囲はシフトアンドセレクトシャフト１１の中心軸線と平坦部１０ａの交差点を中心とする大半径の円弧形であり、その両側にシフトアンドセレクトシャフト１１側に湾曲する小半径の円弧形が滑らかに連続し、またこの小半径の円弧形の先端からシフトアンドセレクトシャフト１１側に向かって大半径の円弧形が滑らかに連続して延びた形状である。慣性マス３５には、摺動突部３５ａと反対側となる端面で扇形の対称面となる位置にシフトアンドセレクトシャフト１１と平行に突出してカム溝３９と係合するガイドピン３８が設けられている。慣性レバー３０は変速歯車列を成立させていない中立位置である揺動の中心位置では、その中心軸線がカム溝３９の対称軸と一致している。

次に上述した実施形態の作動の説明をする。運転席付近に設けた手動の変速レバーは、セレクト方向及びシフト方向のそれぞれ３位置に操作可能であり、セレクト方向の中央位置では、シフトヘッド部材１２のヘッド部１２ａは、図２に示すように、第２シフトヘッド２１ａの先端の切欠き内に係合されている。この状態から変速レバーをセレクト方向で一方の向きに操作すれば、セレクトケーブル、セレクトレバー１８、セレクト軸１６及びセレクトアーム１７を介して、シフトアンドセレクトシャフト１１は図１において左向きに移動されてヘッド部１２ａは第１シフトヘッド２０ａの先端の切欠き内に係合され、変速レバーをセレクト方向で反対の向きに操作すれば、同様にしてシフトアンドセレクトシャフト１１は右向きに移動されてヘッド部１２ａは第３シフトヘッド２２ａの先端の切欠き内に係合される。

シフトヘッド部材１２のヘッド部１２ａが３つのシフトヘッド２０ａ〜２２ａの各切欠きの何れか１つと係合されている状態で、変速レバーがシフト方向の中央位置にあれば、各フォークシャフト２０〜２２は何れも中立位置となっており、それぞれのシフトフォーク２３に係合される同期クラッチ機構のクラッチハブスリーブも中立位置となってその両側の変速歯車の何れとも係合されていない。この状態から変速レバーをシフト方向で一方の向きに操作すれば、シフトケーブル４２が緩み、シフトアンドセレクトシャフト１１は図示を省略したトーションスプリングにより、図２〜図４において時計回転方向に回動され、対応するフォークシャフトが図１において手前向きに移動し、それに固定されたシフトフォーク２３により対応する同期クラッチ機構の一側の変速歯車が係合されて、それに対応する変速歯車列が成立される。また、変速レバーをシフト方向で中央位置から上記と逆向きに操作すれば、シフトケーブル４２が引っ張られ、シフトアンドセレクトシャフト１１はトーションスプリングに抗して上記と逆向き（図２〜図４において反時計回転方向）に回動され、対応するフォークシャフトが上記と逆向きに移動し、同期クラッチ機構の反対側の変速歯車が係合されて、それに対応する変速歯車列が成立される。

何れの場合にも、慣性レバー３０が図２に示す中立位置から揺動の後期に達するまでの間は、図２または図３に示すようにガイドピン３８がカム溝３９のうちシフトアンドセレクトシャフト１１の中心軸線を中心とする大半径の円弧部内に位置しているので、慣性マス３５とシフトアンドセレクトシャフト１１との間の距離はほぼ一定の大きい値であるが、図３に示す位置を越えて揺動の後期に入ってガイドピン３８がカム溝３９のシフトアンドセレクトシャフト１１側に湾曲した小半径の円弧部内に入れば、慣性マス３５は急激にシフトアンドセレクトシャフト１１側に接近し、対応する変速歯車列が成立される変速完了位置である揺動位置では、図４に示すように慣性マス３５とシフトアンドセレクトシャフト１１の間の距離は小さくなる。

歯車式の手動変速機に通常使用されるシンクロナイザリングを用いた同期クラッチ機構では、シフトフォーク２３により移動されるスリーブの内歯スプラインは先ずシンクロナイザリングの外歯スプラインと当接して噛合し、次いで変速歯車に固定されたギヤピースの外歯スプラインと当接して噛合するので、２段入りと称されるクラッチ作動特性を有し、このためにギヤシフトの際の操作力が不連続的に変化してシフトフィーリングを低下させるという問題がある。しかしながら上述した実施形態によれば、変速が中立位置に戻され次の変速が開始される状態では慣性レバー３０は中立位置になっており、慣性マス３５と揺動中心であるシフトアンドセレクトシャフト１１との間の距離が大でシフトアンドセレクトシャフト１１に対する慣性マス３５の慣性モーメントが大きいので、変速時の操作力の不連続的な変化を抑制してシフトフィーリングを充分に滑らかにものにすることができる。一方、変速完了後の揺動位置では、慣性マス３５とシフトアンドセレクトシャフト１１との間の距離が小となり、シフトアンドセレクトシャフト１１に対する慣性マス３５慣性モーメントが小さくなるので、走行中にエンジンや変速機から慣性レバー３０に加わえられる振動が慣性マス３５により増幅される程度は減少され、従ってこれがシフトケーブル４２を介して伝達されて生じる変速レバーのびびり振動も減少する。

上述した実施形態では、慣性レバー３０がシフトアンドセレクトシャフト１１に固定されて半径方向に延びており、このようにすれば慣性レバー３０の取付構造が簡略化されるので、変速機構の製造コストを低下させることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、例えば特許文献１の第２の従来技術などにように、慣性レバーをシフトアンドセレクトシャフトに直接取り付けないようにした変速機構に適用することも可能である。

また上述した実施形態では、慣性レバー３０はシフトアンドセレクトシャフト１１に固定された厚板状として半径方向に延びる細長い案内溝孔３１を形成し、慣性マス３５は一体的に設けた摺動突部３５ａを案内溝孔３１に係合させて長手方向摺動のみ自在に取り付けたので、慣性マス３５は傾いたりこじれたりすることなく慣性レバー３０の揺動に応じて確実に半径方向に往復動され、また慣性マス３５の取付構造が簡略化されるので製造コストを低下させることができる。しかしながら本発明はこれに限られるものではなく、慣性レバー３０に対する慣性マス３５の支持構造は種々のものが可能である。

また上述した実施形態では、シフトアンドセレクトシャフト１１はシフトケーブル４２を介して往復回動されてフォークシャフト２０〜２２を往復動させるようにしているが、シフトケーブル４２の撓みが大きいためシフトフィーリングが特に低下するので、大きい慣性マス３５を設ける必要があり、従って走行中にエンジンや変速機から慣性レバー３０に加わえられる振動が大きく増幅されて手動の変速レバーに伝達されて大きいびびり振動が生じやすい。従って本発明は、シフトケーブル４２を介してシフトアンドセレクトシャフト１１を往復回動させるようにした手動変速機の変速機構に適用するのに特に適している。

さらに上述した実施形態では、慣性レバー３０にシフタアーム４０を一体的に設け、このシフタアーム４０の先端部にシフトケーブル４２の先端を連結するようにしており、このようにすれば、慣性レバー３０とシフタアーム４０が一体化されるので、構造を簡略化して製造コストを一層低下させることができる。

なお上述した実施形態では、各フォークシャフト２０〜２２は何れも中立位置から軸線方向両側に往復動して変速歯車の切り換えを行うものとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、変速機の構成によっては中立位置から軸線方向片側にのみ往復動して変速歯車の切り換えを行うようにして実施することもできる。

本発明による手動変速機の変速機構の一実施形態の全体構造を示す断面図である。 慣性レバーが中立位置にある状態における、慣性レバー、慣性マス及びカム溝を示す図１に示す実施形態の右側面図である。 慣性レバーが揺動の後期に達した状態における、図２と同様な側面図である。 慣性レバーが変速完了位置である揺動位置にある状態における、図２と同様な側面図である。

符号の説明

１０…ハウジング、１０ａ…平坦部、１１…シャフト（シフトアンドセレクトシャフト）、２０〜２２…フォークシャフト、２３…シフトフォーク、３０…慣性レバー、３１…案内溝孔、３５…慣性マス、３５ａ…慣性マス、３８…ガイドピン、３９…カム溝、４０…シフタアーム、４２…シフトケーブル。

Claims (5)

1. ハウジングに回動可能に支持されたシャフトと、前記ハウジングに軸線方向移動可能に支持されて前記シャフトの往復回動と連動して往復動されるフォークシャフトと、このフォークシャフトに取り付けられ前記往復動により複数の変速歯車列から１つの変速歯車列を選択的に成立させるシフトフォークと、前記ハウジングに取り付けられて前記シャフトの回動に応じて揺動される慣性レバーと、この慣性レバーにその揺動中心軸線から離れた位置に設けられた慣性マスを備えた手動変速機の変速機構において、前記慣性マスは前記慣性レバーに長手方向摺動可能に設けられるとともにその揺動中心軸線と平行に突出するガイドピンを有し、前記揺動中心軸線と直交する前記ハウジングの平坦部に形成したカム溝に前記ガイドピンを係合させ、前記カム溝は、前記慣性マスと前記揺動中心軸線との間の距離が、前記シフトフォークが前記歯車列を成立させていない前記慣性レバーの中立位置では大となり、前記シフトフォークが前記歯車列を成立させた揺動位置では小となるように、前記慣性マスを前記シャフトの回動に応じて前記慣性レバーに対し半径方向に移動させる形状としたことを特徴とする手動変速機の変速機構。
2. 請求項１に記載の手動変速機の変速機構において、前記慣性レバーは前記シャフトに固定されて半径方向に延びていることを特徴とする手動変速機の変速機構。
3. 請求項１または請求項２に記載の手動変速機の変速機構において、前記慣性レバーは前記シャフトに固定された厚板状で半径方向に延びる細長い案内溝孔が形成され、前記慣性マスは一体的に設けた摺動突部を前記案内溝孔に係合させて長手方向摺動のみ自在に前記慣性レバーに取り付けたことを特徴とする手動変速機の変速機構。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の手動変速機の変速機構において、前記シャフトはシフトケーブルを介して往復回動されて前記フォークシャフトを往復動させることを特徴とする手動変速機の変速機構。
5. 請求項４に記載の手動変速機の変速機構において、前記慣性レバーにはシフタアームを一体的に設け、このシフタアームの先端部に前記シフトケーブルの先端を連結したことを特徴とする手動変速機の変速機構。
   

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