JP2010107011A

JP2010107011A - 変速機

Info

Publication number: JP2010107011A
Application number: JP2008282065A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Sakota; 雄一郎迫田
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】変速機のギア抜けを防止する。
【解決手段】シフトフォークに固定されるアームシフタ５３の係合部５３ａには、アームシフタ５３の進行方向に対して傾斜する傾斜面５３ｂが形成される。アームシフタ５３の係合部５３ａには、チェンジレバーに連動するシフトアーム５６の先端部５６ａが収容される。シフトアーム５６を回動させることにより、アームシフタ５３を作動させることができ、所望の変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることが可能となる。このようにアームシフタ５３を回動させたときには、アームシフタ５３の傾斜面５３ｂにシフトアーム５６の先端部５６ａが接触した状態となる。これにより、アームシフタ５３に抜け力が作用した場合であっても、この抜け力はアームシフタ５３からシフトアーム５６の軸方向に伝達されるため、シフトアーム５６の回動を防止することが可能となる。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数の変速歯車列のいずれかを動力伝達状態に切り換えて変速する変速機に関する。

手動変速機や平行軸式の自動変速機には、複数の駆動歯車を備える入力軸が設けられるとともに、複数の従動歯車を備える出力軸が設けられている。駆動歯車と従動歯車とは互いに噛み合って複数の変速歯車列を構成しており、これらの変速歯車列はシンクロメッシュ機構によって動力伝達状態に切り換えられている。シンクロメッシュ機構は、入力軸または出力軸に固定されるシンクロハブと、シンクロハブに噛み合うシンクロスリーブとを備えている。また、シンクロメッシュ機構に隣接する駆動歯車や従動歯車にはスプラインが設けられており、シンクロスリーブを軸方向に移動させてスプラインに噛み合わせることにより、所望の変速歯車列を動力伝達状態に切り換えることが可能となっている。

このように、隣接する駆動歯車や従動歯車に向けてシンクロスリーブを移動させるため、シンクロスリーブはシフトフォークによって保持され、このシフトフォークはチェンジレバーに連動するシフトアームによって操作される。シフトフォークには凹部を備えたアームシフタが固定され、このアームシフタの凹部にはシフトアームの先端部が収容される。そして、チェンジレバーを操作してシフトアームを回動させることにより、シンクロスリーブを移動させてスプラインに噛み合わせることが可能となる(例えば、特許文献１参照)。
特開２００３−１４１１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載される変速機のように、シフトアームの先端部を収容するアームシフタの凹部には、アームシフタの移動方向に対して直交する接触面が形成されている。このため、シンクロスリーブに対してスプラインから離れる方向の外力が作用した場合には、この外力がシフトフォークおよびアームシフタを介してシフトアームに伝達され、シフトアームを回動させてしまうおそれがあった。このように、外力によってシフトアームが回動してしまった場合には、シンクロスリーブとスプラインとの噛み合いが解除され、いわゆるギア抜けが発生することになっていた。

本発明の目的は、ギア抜けを防止することが可能な変速機を提供することにある。

本発明の変速機は、複数の歯車を備える入力軸と、前記歯車に噛み合って複数の変速歯車列を形成する複数の歯車を備える出力軸とを有し、前記変速歯車列のいずれかを動力伝達状態に切り換えて変速する変速機であって、前記入力軸または前記出力軸に設けられ、前記変速歯車列を動力伝達状態に切り換える締結位置と、前記変速歯車列を動力切断状態に切り換える中立位置とに移動するスリーブ部材と、前記スリーブ部材を保持するシフトフォークに固定され、凹状の係合部を備える操作力伝達部材と、前記係合部に収容される先端部を備え、前記スリーブ部材の締結位置に対応する位置と、前記スリーブ部材の中立位置に対応する位置とに回動するシフトアームとを有し、前記操作力伝達部材の移動方向に対して傾斜する傾斜面を前記係合部に形成し、前記シフトアームを回動させて前記スリーブ部材を締結位置に移動させたときに、前記シフトアームの先端部と前記操作力伝達部材の傾斜面とを接触させることを特徴とする。

本発明の変速機は、前記シフトアームの先端部には、回動する前記シフトアームの移動軌跡の接線方向に対して傾斜する傾斜面が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、操作力伝達部材の移動方向に対して傾斜する傾斜面を係合部に形成し、シフトアームを回動させてスリーブ部材を締結位置に移動させたときに、シフトアームの先端部と操作力伝達部材の傾斜面とを接触させるようにしたので、操作力伝達部材からシフトアームに力が作用する場合であっても、シフトアームの回動を防止することが可能となる。これにより、ギア抜けを防止することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である変速機１０を示すスケルトン図である。図１に示すように、変速機１０は、入力軸１１とこれに平行となる出力軸１２とを備えている。入力軸１１には入力クラッチ１３を介してエンジン１４が連結され、出力軸１２にはデファレンシャル機構１５を介して図示しない駆動輪が連結されている。

入力軸１１には複数の駆動歯車(歯車)２１ａ〜２６ａが固定されており、出力軸１２には複数の従動歯車(歯車)２１ｂ〜２６ｂが回転自在に設けられている。駆動歯車２１ａとこれに噛み合う従動歯車２１ｂとによって第１速の変速歯車列２１が構成され、駆動歯車２２ａとこれに噛み合う従動歯車２２ｂとによって第２速の変速歯車列２２が構成されている。また、駆動歯車２３ａとこれに噛み合う従動歯車２３ｂとによって第３速の変速歯車列２３が構成され、駆動歯車２４ａとこれに噛み合う従動歯車２４ｂとによって第４速の変速歯車列２４が構成されている。さらに、駆動歯車２５ａとこれに噛み合う従動歯車２５ｂとによって第５速の変速歯車列２５が構成され、駆動歯車２６ａとこれに噛み合う従動歯車２６ｂとによってエクストラローの変速歯車列２６が構成されている。

出力軸１２には、シンクロメッシュ機構からなる４つの切換機構３１〜３４が設けられている。切換機構３１を用いて第１速または第２速の変速歯車列２１，２２を動力伝達状態に切り換えることができ、切換機構３２を用いて第３速または第４速の変速歯車列２３，２４を動力伝達状態に切り換えることができる。また、切換機構３３を用いて第５速の変速歯車列２５を動力伝達状態に切り換えることができ、切換機構３４を用いてエクストラローの変速歯車列２６を動力伝達状態に切り換えることができる。

切換機構３１は、従動歯車２１ｂ，２２ｂの間に配置されるとともに出力軸１２に固定されるシンクロハブ３１ａと、これに噛み合うシンクロスリーブ３１ｂとを有している。また、従動歯車２１ｂにはスプライン２１ｃが固定されており、従動歯車２２ｂにはスプライン２２ｃが固定されている。そして、シンクロスリーブ３１ｂを従動歯車２１ｂ側の締結位置に移動させ、シンクロスリーブ３１ｂとスプライン２１ｃとを噛み合わせることにより、第１速の変速歯車列２１が動力伝達状態に切り換えられる。これにより、入力軸１１から出力軸１２には、第１速の変速歯車列２１を介してエンジン動力が伝達されることになる。一方、シンクロスリーブ３１ｂを従動歯車２２ｂ側の締結位置に移動させ、シンクロスリーブ３１ｂとスプライン２２ｃとを噛み合わせることにより、第２速の変速歯車列２２が動力伝達状態に切り換えられる。これにより、入力軸１１から出力軸１２には、第２速の変速歯車列２２を介してエンジン動力が伝達されることになる。なお、シンクロスリーブ３１ｂをいずれのスプライン２１ｃ，２２ｃにも噛み合わない中立位置に移動させることにより、第１速と第２速の変速歯車列２１，２２はエンジン動力を伝達しない動力切断状態に切り換えられることになる。

同様に、切換機構３２は、従動歯車２３ｂ，２４ｂの間に配置されるとともに出力軸１２に固定されるシンクロハブ３２ａと、これに噛み合うシンクロスリーブ３２ｂとを有している。また、従動歯車２３ｂにはスプライン２３ｃが固定されており、従動歯車２４ｂにはスプライン２４ｃが固定されている。そして、シンクロスリーブ３２ｂを従動歯車２３ｂ側の締結位置に移動させ、シンクロスリーブ３２ｂとスプライン２３ｃとを噛み合わせることにより、第３速の変速歯車列２３が動力伝達状態に切り換えられる。これにより、入力軸１１から出力軸１２には、第３速の変速歯車列２３を介してエンジン動力が伝達されることになる。一方、シンクロスリーブ３２ｂを従動歯車２４ｂ側の締結位置に移動させ、シンクロスリーブ３２ｂとスプライン２４ｃとを噛み合わせることにより、第４速の変速歯車列２４が動力伝達状態に切り換えられる。これにより、入力軸１１から出力軸１２には、第４速の変速歯車列２４を介してエンジン動力が伝達されることになる。なお、シンクロスリーブ３２ｂをいずれのスプライン２３ｃ，２４ｃにも噛み合わない中立位置に移動させることにより、第３速と第４速の変速歯車列２３，２４はエンジン動力を伝達しない動力切断状態に切り換えられることになる。

同様に、切換機構３３は、従動歯車２５ｂに隣接するとともに出力軸１２に固定されるシンクロハブ３３ａと、これに噛み合うシンクロスリーブ３３ｂとを有している。また、従動歯車２５ｂにはスプライン２５ｃが固定されている。そして、シンクロスリーブ３３ｂを従動歯車２５ｂ側の締結位置に移動させ、シンクロスリーブ３３ｂとスプライン２５ｃとを噛み合わせることにより、第５速の変速歯車列２５が動力伝達状態に切り換えられる。これにより、入力軸１１から出力軸１２には、第５速の変速歯車列２５を介してエンジン動力が伝達されることになる。なお、シンクロスリーブ３３ｂをスプライン２５ｃに噛み合わない中立位置に移動させることにより、第５速の変速歯車列２５はエンジン動力を伝達しない動力切断状態に切り換えられることになる。

切換機構３４は、従動歯車２６ｂに固定されるシンクロハブ３４ａと、これに噛み合うシンクロスリーブ３４ｂとを有している。また、出力軸１２にはスプライン２６ｃが固定されている。そして、シンクロスリーブ３４ｂを従動歯車２６ｂから離れる締結位置に移動させ、シンクロスリーブ３４ｂとスプライン２６ｃとを噛み合わせることにより、エクストラローの変速歯車列２６が動力伝達状態に切り換えられる。これにより、入力軸１１から出力軸１２には、エクストラローの変速歯車列２６を介してエンジン動力が伝達されることになる。なお、シンクロスリーブ３４ｂをスプライン２６ｃに噛み合わない中立位置に移動させることにより、エクストラローの変速歯車列２６はエンジン動力を伝達しない動力切断状態に切り換えられることになる。

また、切換機構３３のシンクロスリーブ(スリーブ部材)３３ｂには後退用の従動歯車(歯車)２７ｂが固定されている。さらに、入力軸１１と出力軸１２とに対して平行にアイドラ軸４０が設けられており、このアイドラ軸４０には後退用の複合歯車２８が回転自在に設けられている。この複合歯車２８は、駆動歯車２６ａに噛み合う伝達歯車２８ａと、従動歯車２７ｂに噛み合う伝達歯車２８ｂとを有している。したがって、切換機構３３のシンクロスリーブ３３ｂを伝達歯車２８ｂ側の締結位置に移動させ、伝達歯車２８ｂと従動歯車２７ｂとを噛み合わせることにより、駆動歯車２６ａ、伝達歯車２８ａ，２８ｂ、従動歯車２７ｂからなる後退用の変速歯車列２７が動力伝達状態に切り換えられる。これにより、入力軸１１から出力軸１２には、後退用の変速歯車列２７を介して逆転されたエンジン動力が伝達されることになる。なお、シンクロスリーブ３３ｂを伝達歯車２８ｂと従動歯車２７ｂとの噛み合いを解放する中立位置に移動させることにより、後退用の変速歯車列２７は動力を伝達しない動力切断状態に切り換えられることになる。

これら切換機構３１〜３４のシンクロスリーブ３１ｂ〜３４ｂを移動させるため、それぞれのシンクロスリーブ３１ｂ〜３４ｂにはシフトフォーク４１〜４４が組み付けられている。これらのシフトフォーク４１〜４４は、操作ユニット４５を介して図示しないチェンジレバーに連結されており、乗員のチェンジレバー操作によって所望の変速歯車列２１〜２７を動力伝達状態に切り換えることが可能となっている。ここで、図２は変速機１０が備える操作ユニット４５を示す平面図である。また、図３は操作ユニット４５を部分的に分解して示す分解斜視図であり、図４は図２の矢印Ａ方向から操作ユニット４５を部分的に示す側面図である。

図２および図３に示すように、各シフトフォーク４１〜４４を作動させるため、操作ユニット４５には３本のフォークロッド４６〜４８が設けられている。フォークロッド４６には、切換機構３１を操作するシフトフォーク４１が固定されており、切換機構３２を操作するシフトフォーク４２が軸方向に移動自在に設けられている。シフトフォーク４１，４２にはそれぞれ凹状の係合部５１ａ，５２ａを備えるアームシフタ５１，５２が固定されている。また、フォークロッド４７には切換機構３３を操作するシフトフォーク４３が固定されており、フォークロッド４８には切換機構３４を操作するシフトフォーク４４が固定されている。シフトフォーク４３が固定されるフォークロッド４７には凹状の係合部５３ａを備える操作力伝達部材としてのアームシフタ５３が固定されており、シフトフォーク４４が固定されるフォークロッド４８には凹状の係合部５４ａを備えるアームシフタ５３が固定されている。

図２および図４に示すように、各アームシフタ５１〜５４の係合部５１ａ〜５４ａは、互いに重なるように設置されている。また、各アームシフタ５１〜５４の係合部５１ａ〜５４ａには、シフトユニット５５が備えるシフトアーム５６の先端部５６ａが収容されている。さらに、シフトユニット５５にはシフトレバー５７およびセレクトレバー５８が設けられており、これらのシフトレバー５７やセレクトレバー５８は図示しないケーブル等を介してチェンジレバーに連結されている。乗員がチェンジレバーをセレクト操作することにより、セレクトレバー５８が回動してシフトアーム５６を上下方向に移動させることができ、シフトアーム５６の操作対象となるアームシフタ５１〜５４を選択することが可能となる。そして、乗員がチェンジレバーをシフト操作することにより、シフトレバー５７が回動してシフトアーム５６を左右に回動させることが可能となる。これにより、アームシフタ５１〜５４およびシフトフォーク４１〜４４を介してシンクロスリーブ３１ｂ〜３４ｂを移動させることができ、所望の変速歯車列２１〜２７を動力伝達状態に切り換えることが可能となっている。

ここで、図５(Ａ)〜(Ｅ)はシフトアーム５６によるアームシフタ５１〜５４の操作状況を示す説明図である。なお、図５においては図２のＢ−Ｂ線に沿ってシフトアーム５６およびアームシフタ５１〜５４が示されている。図５(Ａ)に示すように、乗員によってチェンジレバーが操作されていない状況では、シフトアーム５６が左右に回動することはなく、全てのアームシフタ５１〜５４は中立位置に保持された状態となる。これにより、全ての変速歯車列２１〜２７は動力切断状態に保持されることになる。また、図５(Ｂ)に示すように、チェンジレバー操作によってエクストラローが選択された場合には、シフトアーム５６がアームシフタ５４の係合部５４ａの内側に移動した後に、シフトアーム５６がシンクロスリーブ３４ｂの締結位置に対応する位置まで回動する。また、図５(Ｃ)に示すように、チェンジレバー操作によって第１速が選択された場合には、シフトアーム５６がアームシフタ５１の係合部５１ａの内側に移動した後に、シフトアーム５６がシンクロスリーブ３１ｂの締結位置に対応する位置まで回動する。なお、チェンジレバー操作によって第２速が選択された場合には、図示する方向と逆向きにシフトアーム５６が回動される。また、図５(Ｄ)に示すように、チェンジレバー操作によって第３速が選択された場合には、シフトアーム５６がアームシフタ５２の係合部５２ａの内側に移動した後に、シフトアーム５６がシンクロスリーブ３２ｂの締結位置に対応する位置まで回動する。なお、チェンジレバー操作によって第４速が選択された場合には、図示する方向と逆向きにシフトアーム５６が回動される。また、図５(Ｅ)に示すように、チェンジレバー操作によって第５速が選択された場合には、シフトアーム５６がアームシフタ５３の係合部５３ａの内側に移動した後に、シフトアーム５６がシンクロスリーブ３３ｂの締結位置に対応する位置まで回動する。なお、チェンジレバー操作によって後退が選択された場合には、図示する方向と逆向きにシフトアーム５６が回動される。

なお、シフトユニット５５には、シフトアーム５６の先端部５６ａを上下方向から挟み込むインタロックプレート５９が設けられている。このインタロックプレート５９を設けることにより、シフトアーム５６によって選択されなかったアームシフタ５１〜５４の係合部５１ａ〜５４ａには、アームシフタ５１〜５４の動作を禁止するインタロックプレート５９が収容されるため、２つ以上の変速歯車列２１〜２７が同時に動力伝達状態に切り換えられることはない。

ところで、図１に示すように、切換機構３３のシンクロスリーブ３３ｂには後退用の従動歯車２７ｂが固定されている。ここで、後退用の変速歯車列２７におけるギア反力の関係から、エンジン側からトルクが伝達されるドライブ時にはシンクロスリーブ３３ｂにギア入り方向の力が作用する一方、車輪側からトルクが伝達されるコースト時にはシンクロスリーブ３３ｂにギア抜け方向の力が作用することになる。例えば、変速歯車列２７を動力伝達状態に切り換えて急勾配の坂道を後退させる際には、アクセルペダルを踏み込まずに車両を後退させることも想定されるが、このようなコースト状態においてはシンクロスリーブ３３ｂに抜け力が作用することから、シンクロスリーブ３３ｂが中立位置に向けて移動するおそれがあった。このように、抜け力によってシンクロスリーブ３３ｂが中立位置に移動してしまった場合には、後退用の変速歯車列２７が動力切断状態に切り換えられるため、後退走行中にいわゆるギア抜けを発生させてしまうことになる。このようなギア抜けの発生は車両品質を低下させる要因となっていた。

そこで、本発明の変速機１０に組み込まれる操作ユニット４５には、ギア抜けを防止するための構造が採用されている。以下、操作ユニット４５が備えるギア抜け防止構造について説明する。ここで、図６はアームシフタ５３の係合部５３ａとシフトアーム５６の先端部５６ａとを示す拡大図であり、図６にはシンクロスリーブ３３ｂを中立位置まで移動させたときの状態が示されている。また、図７(Ａ)〜(Ｄ)はアームシフタ５３およびシフトアーム５６の作動状態を示す説明図である。さらに、図８はアームシフタ５３の係合部５３ａとシフトアーム５６の先端部５６ａとを示す拡大図であり、図８にはシンクロスリーブ３３ｂを締結位置まで移動させたときの状態が示されている。

まず、図６に示すように、アームシフタ５３の係合部５３ａには、アームシフタ５３の移動方向に対して傾斜する傾斜面５３ｂが形成されている。これにより、図７(Ａ)〜(Ｄ)の順に示すように、後退用の変速歯車列２７を動力伝達状態に切り換えるため、シンクロスリーブ３３ｂの締結位置に対応する位置までシフトアーム５６を回動させたときには、シフトアーム５６の先端部５６ａがアームシフタ５３の傾斜面５３ｂに接触するようになっている。このように、シフトアーム５６の先端部５６ａとアームシフタ５３の傾斜面５３ｂとを接触させるようにしたので、図８に示すように、アームシフタ５３からシフトアーム５６に対して抜け力が作用する場合であっても、この抜け力はシフトアーム５６の軸方向に伝達されるため、抜け力によるシフトアーム５６の回動を防止することが可能となる。これにより、急勾配の坂道を後退させる場合であっても、ギア抜けを防止することができるため、車両品質を向上させることが可能となる。しかも、アームシフタ５３の係合部５３ａに傾斜面５３ｂを形成するという極めて簡単な構成によってギア抜けを防止することができるため、ギア抜け防止機能を備えた変速機１０の高コスト化や大型化を回避することが可能となる。なお、アームシフタ５３からの抜け力をシフトアーム５６の軸方向に伝達するため、アームシフタ５３に形成される傾斜面５３ｂの傾斜角αは４５°以下であることが好ましい。

また、図６に示すように、シフトアーム５６の先端部５６ａには、シフトアーム５６の移動軌跡の接線方向に対して傾斜する傾斜面５６ｂが形成されている。これにより、図８に示すように、アームシフタ５３に傾斜面５３ｂを形成した場合であっても、回動するシフトアーム５６とこれに押し込まれるアームシフタ５３との間に所定のクリアランスを設けることができ、シフトアーム５６を滑らかに回動させることが可能となる。すなわち、シフトアーム５６の先端部５６ａに傾斜面５６ｂを形成しない場合には、所定の回動角までシフトアーム５６を回動させたときに、シフトアーム５６と先端部５６ａとアームシフタ５３の傾斜面５３ｂとが面で密着してしまうため、シフトアーム５６の回動運動を阻害する要因となるが、先端部５６ａに傾斜面５６ｂを形成することにより、この問題を解消することができるのである。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、前述の説明では、後退用の変速歯車列２７を切り換えるアームシフタ５３に対して傾斜面５３ｂを形成しているが、これに限られることはなく、他の変速歯車列２１〜２６を切り換えるアームシフタ５１〜５４に対して傾斜面を形成しても良い。また、前述の説明では、乗員のチェンジレバー操作によって直接的に切換機構３１〜３４を操作する手動変速機に対して本発明を適用しているが、これに限られることはなく、アクチュエータによって切換機構３１〜３４を操作する平行軸式の自動変速機に対して本発明を適用しても良い。

本発明の一実施の形態である変速機を示すスケルトン図である。変速機が備える操作ユニットを示す平面図である。操作ユニットを部分的に分解して示す分解斜視図である。図２の矢印Ａ方向から操作ユニットを部分的に示す側面図である。 (Ａ)〜(Ｅ)はシフトアームによるアームシフタの操作状況を示す説明図である。アームシフタの係合部とシフトアームの先端部とを示す拡大図である。 (Ａ)〜(Ｄ)はアームシフタおよびシフトアームの作動状態を示す説明図である。アームシフタの係合部とシフトアームの先端部とを示す拡大図である。

符号の説明

１０変速機
１１入力軸
１２出力軸
２１〜２７変速歯車列
２１ａ〜２６ａ駆動歯車(歯車)
２１ｂ〜２７ｂ従動歯車(歯車)
３３ｂシンクロスリーブ(スリーブ部材)
５３アームシフタ(操作力伝達部材)
５３ａ係合部
５３ｂ傾斜面
５６シフトアーム
５６ａ先端部
５６ｂ傾斜面

Claims

複数の歯車を備える入力軸と、前記歯車に噛み合って複数の変速歯車列を形成する複数の歯車を備える出力軸とを有し、前記変速歯車列のいずれかを動力伝達状態に切り換えて変速する変速機であって、
前記入力軸または前記出力軸に設けられ、前記変速歯車列を動力伝達状態に切り換える締結位置と、前記変速歯車列を動力切断状態に切り換える中立位置とに移動するスリーブ部材と、
前記スリーブ部材を保持するシフトフォークに固定され、凹状の係合部を備える操作力伝達部材と、
前記係合部に収容される先端部を備え、前記スリーブ部材の締結位置に対応する位置と、前記スリーブ部材の中立位置に対応する位置とに回動するシフトアームとを有し、
前記操作力伝達部材の移動方向に対して傾斜する傾斜面を前記係合部に形成し、前記シフトアームを回動させて前記スリーブ部材を締結位置に移動させたときに、前記シフトアームの先端部と前記操作力伝達部材の傾斜面とを接触させることを特徴とする変速機。
請求項１記載の変速機において、
前記シフトアームの先端部には、回動する前記シフトアームの移動軌跡の接線方向に対して傾斜する傾斜面が形成されることを特徴とする変速機。