JP2010216603A - 手動変速機の操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来構成に対して部品を追加することのない簡素な構造で操作フィーリングを一層向上し、重量やコストの面で卓越した手動変速機の操作装置を提供する。
【解決手段】手動操作可能なシフトアンドセレクト軸２と、各変速段を構成する変速ギヤセットのうち一組を選択的に噛合させる複数のフォーク軸３１，３２、３３と、複数のフォーク軸から一軸をセレクト操作しセレクトした一軸をシフト操作するインナーレバー４と、インナーレバー４に形成された被嵌合部に嵌合するロックボール５１と、ロックボール５１をインナーレバー４上で転動可能に押圧する押圧部材５２と、を備える手動変速機の操作装置１であって、前記被嵌合部は、インナーレバー４がセレクト操作及びシフト操作を終えたときロックボール５１が各変速段に対応して押圧されるインナーレバー４上の各位置に配設されたディンプル（４５、４９他）を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両などに用いられる手動変速機の操作装置に関し、より詳細には操作時の操作フィーリングを向上した手動変速機の操作装置に関する。

車両などに用いられる手動変速機は一般的に、入力軸及び出力軸と、これらの軸に設けられて所定の変速段を構成する複数組の変速ギヤセットと、いずれかの変速ギヤセットを選択して同期結合する同期装置と、同期装置を手動操作する操作装置と、を備えている。この手動変速機に求められる性能として、動力伝達効率、重量及び大きさ、コスト、操作フィーリングなどが挙げられる。とりわけ、手動であることから運転者が身近に感じる操作フィーリングを向上することは、変速機を改良する上で必要不可欠なファクターである。

本願出願人は、操作フィーリングを向上した手動変速機の例を特許文献１に開示している。ここで、特許文献１の図３を本願の図６に引用して、特許文献１に開示した手動変速機の操作装置９の構成を説明する。この手動変速機９は、シフトアンドセレクト軸９１に固定されて軸方向の移動により複数のフォーク軸９２１〜９２３から一つをセレクト操作し軸周りの回動によりセレクトしたフォーク軸をシフト操作するインナーレバー９３と、該インナーレバー９３の凹部９３１に嵌合するロックボール９４と、該ロックボール９４を押圧するコイルばね９５と、を備えている。そして、ロックボール９４が一定の押圧力で凹部９３１に嵌合されることでインナーレバー９３が中立位置に安定して保持され、また、シフト操作ではロックボール９４が凹部９３１から出入りすることにより操作が確実化、容易化されている。

さらに、ガタ低減機構として、インナーレバー９３に一対の係止突起９３２、９３３が設けられ、ケース９９側には係止ピン９６１を有するガイド部材９６が設けられている。そして、インナーレバー９３がシフト操作されると、係止ピン９６１が係止突起９３２、９３３の間に嵌入または係止突起９３２、９３３の外側に配置されて係合し、軸方向のガタが低減されるようになっている。

特開２００６−２６６４６７号公報

ところで、特許文献１の係止ピン９６１及び係止突起９３２、９３３は、軸方向のガタを低減する効果はあるが、ガタを無くして操作フィーリングを一層向上することは難しい。なぜなら、係止突起９３２、９３３が回動して係止ピン９６１に係合するためには、両者の間に多少なりとも寸法上の間隔が必要であり、加えて製作上の寸法公差をも考慮する必要があるからである。さらに、両者が係合する際に摺動抵抗が生じて、操作フィーリングを低下させたり、操作荷重の効率が低下したりすることも懸念される。

また、特許文献１では操作フィーリングの向上及び操作の確実化、容易化のために、インナーレバーの周りにロックボール機構及びガタ低減機構を設けている。この２つの機構を設けるためには多数の部品が必要であり、かつインナーレバー９３を始めとする各部品の形状も複雑化して加工に手間がかかり、重量やコストの面で不利になっている。したがって、２つの機構の機能を兼ね備えた簡素な機構を開発することが重要である。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、従来構成に対して部品を追加することのない簡素な構造で操作フィーリングを一層向上し、重量やコストの面で卓越した手動変速機の操作装置を提供する。

本発明の手動変速機の操作装置は、手動操作により軸方向の移動および軸周りの回動が可能なシフトアンドセレクト軸と、各変速段を構成する複数組の変速ギヤセットのうち一組を選択的に噛合させる複数のフォーク軸と、前記シフトアンドセレクト軸に固定されて前記移動及び前記回動のうちいずれか一方の動作により前記複数のフォーク軸から一軸をセレクト操作し他方の動作によりセレクトした前記一軸をシフト操作するインナーレバーと、該インナーレバーに形成された被嵌合部に嵌合するロックボールと、該ロックボールを前記インナーレバー上で転動可能に押圧する押圧部材と、を備える手動変速機の操作装置であって、前記被嵌合部は、前記インナーレバーが前記セレクト操作及び前記シフト操作を終えたとき前記ロックボールが前記各変速段に対応して押圧される前記インナーレバー上の各位置に配設されたディンプルを含むことを特徴とする。

さらに、前記被嵌合部は、前記インナーレバーが前記セレクト操作及び前記シフト操作を行うとき前記ロックボールが押圧されて通過する前記インナーレバー上の経路の少なくとも一部に配設された案内溝を含む、ことが好ましい。

また、前記案内溝は、前記インナーレバーが前記セレクト操作を行うとき前記ロックボールが押圧されて通過する前記インナーレバー上の軸方向または周方向の前記経路に配設されている、ことでもよい。

さらに、前記案内溝は、前記インナーレバーが前記シフト操作を行うとき前記ロックボールが押圧されて通過する前記インナーレバー上の周方向または軸方向の前記経路に配設され、かつ前記ディンプルに連通する、ことでもよい。

本発明の手動変速機の操作装置によれば、運転者が変速操作を行うとシフトアンドセレクト軸が手動操作され、特定のフォーク軸がセレクト操作及びシフト操作されて特定の変速ギヤセットが選択的に噛合し、特定の変速段への変速操作が完了する。このとき、押圧部材に押圧されているロックボールは、軸方向に移動および軸周りに回動するインナーレバー上を転動し、変速操作完了時には特定の変速段に対応するディンプルに嵌合する。ロックボールの転動は、転がり摩擦による抵抗を受けるだけで摺動抵抗が生じないため、手動操作は滑らかに行われる。また、ロックボールのディンプルへの嵌合は、押圧部材の押圧力により安定的に維持されているため、両者の間にガタは生じない。さらに、ロックボールがディンプルへ嵌入する瞬間の感触から、運転者は変速操作の完了を確実かつ容易に認識できる。以上説明した作用により、変速操作時の操作フィーリングを従来よりも一層向上できる。

また、本発明を図６の従来構成と比較するとわかるように、インナーレバー上に形成するディンプルの数量は増加するが、ガタ低減機構を省略することができる。したがって、ガタ低減機構を構成する部品を削減することができ、インナーレバーの形状も簡素化することができて簡素な構造となり、重量やコストの面で従来よりも卓越した操作装置とすることができる。

さらに、インナーレバー上にディンプルに加えて案内溝が配設された態様では、変速操作の際に、押圧されているロックボールが案内溝を通過する。このため、ロックボールが案内溝の中を移動する間、手動操作は滑らかに行われて操作フィーリングは良好なものとなる。また、ロックボールが案内溝から出るためには押圧部材に抗する操作力が必要であるため、誤った操作や不安定な操作が防止されて、確実かつ容易な変速操作が行われる。さらに、案内溝は、インナーレバーへの加工により形成されるので、部品点数は増加せず、簡素な構造が維持される。

本発明の実施形態の手動変速機の操作装置を説明する水平断面図である。 図１の操作装置を説明する垂直断面図である。 図１の操作装置の要部を説明する水平断面図である。 図３のＡ−Ａ矢視垂直断面図である。 図１の操作装置のインナーレバーを説明する部品図である。 従来の手動変速機の操作装置を説明する水平断面図である。

本発明を実施するための形態を、図１〜図５を参考にして説明する。図１は本発明の実施形態の手動変速機の操作装置１を説明する水平断面図であり、図２はその垂直断面図である。また、図３は操作装置１の要部を説明する水平断面図であり、図４はそのＡ−Ａ矢視垂直断面図である。さらに、図５は、インナーレバーを説明する部品図であり、（３）は図３の矢印Ｂ方向から見た正面図、（２）は平面図、（３）は左側面図である。実施形態の操作装置１は、シフトアンドセレクト軸２と、３つのフォーク軸３１、３２、３３と、インナーレバー４と、ロックボール５１及びコイルばね５２を有するロックボール機構５と、インターロックプレート６と、を備えている。

シフトアンドセレクト軸２は、図２に示されるように垂直方向に設けられ、ケース８側に設けられた上下２つのメタルブッシュ８１、８２によって回動可能に軸支されている。また、軸２の下側とケース８側のばね受け部８３との間に軸支ばね８４が配置され、軸２に保持される後述のインターロックプレート６の上面とケース８側のばね受け部８５との間に軸支ばね２６が配置されている。２つの軸支ばね８４、８６により、シフトアンドセレクト軸２は、軸方向に移動可能に保持されている。そして、運転者が図略のシフトレバーを操作することにより、シフトアンドセレクト軸２が軸方向に上下動してセレクト操作が行われ、また軸周りに回動してシフト操作が行われるようになっている。

３−４速用フォーク軸３２、５速−後進用フォーク軸３３、及び１−２速用フォーク軸３１は、シフトアンドセレクト軸２から順次離れて水平方向に配置され、それぞれの軸方向（図１の左右方向で、図２では紙面表裏方向）への移動ができるように変速機のケース８に保持されている。各フォーク軸３１、３２、３３を操作するために、シフトヘッド３４、３５、３６が設けられている。各シフトヘッド３４、３５、３６の一端はフォーク軸３１、３２、３３を取り巻くようにして固定されている。各シフトヘッド３４、３５、３６の他端はシフトアンドセレクト軸２に接近するように延設され、水平方向に並ぶ一対の突起部からなる係合ヘッド３７、３８、３９が形成されている。図２に示されるように、上段には５速−後進用フォーク軸３３の係合ヘッド３９、中段には３−４速用フォーク軸３２の係合ヘッド３８、下段には１−２速用フォーク軸３１の係合ヘッド３７、が垂直方向に並んで配置されている。

また、各フォーク軸３１、３２、３３には、それぞれ図略のスリーブが係合されており、スリーブを駆動することで変速段を構成する２組のギヤセットのうち一方を選択的に係脱操作するようになっている。具体的には、１−２速用フォーク軸３１は前進第１速または前進第２速のギヤセットを、３−４速用フォーク軸３２は前進第３速または前進第４速のギヤセットを、５速−後進用フォーク軸３３は前進第５速または後進速のギヤセットを、それぞれ係脱操作するようになっている。

インナーレバー４は、シフトアンドセレクト軸２の軸方向のほぼ中央に一体に固定されており、一体的に軸方向に移動及び軸周りに回動するようになっている。図１に示されるように、インナーレバー４は、係合ヘッド３７、３８、３９と対向する向きに突出した嵌入ヘッド４１を有している。インナーレバー４の嵌入ヘッド４１の反対側には、ケース８の方向に向かって突出した転動カム部４２が設けられている。

図５のインナーレバー４の部品図に示されるように、転動カム部４２には、被嵌合部に相当する案内溝４３及び６個のディンプル４４〜４９が配設されている。案内溝４３は、転動カム部４２の略中央に、シフトアンドセレクト軸２の軸方向に配設され、なだらかに交わる２つの斜面で形成されている。案内溝４３の一方の側方には、第１速ディンプル４４、第３速ディンプル４６、第５速ディンプル４８が順に配設されている。また、案内溝４３の他方の側方には、第２速ディンプル４５、第４速ディンプル４７、後進速ディンプル４９が順に配設されている。各ディンプル４４〜４９は、円形の窪んだ形状をしており、それぞれ各変速段に対応している。つまり、第１〜第５速及び後進速の各変速段に対応してインナーレバー４がセレクト操作及びシフト操作を終えたとき、後述のロックボール５１が押圧されるインナーレバー４上の位置はそれぞれ異なり、異なる各位置に第１〜第５速ディンプル４３〜４８及び後進速ディンプル４９が形成されている。

一方、ケース８側にはロックボール機構５が設けられている。ロックボール機構５は、図３に示されるように、ロックボール５１、コイルばね５２、収納筒５３、などで構成されている。収納筒５３には、一端が閉じた底部５３１で他端が開いた開放端５３２となっている筒状の部材が用いられている。収納筒５３は、その開放端５３２をインナーレバー４の転動カム部４２に向けて、ケース８に固定されている。収納筒５３の内側には略筒状のボール保持部材５４が移動可能に収納されている。ボール保持部材５４の一端側内部にはボール保持孔５５が形成されており、ボール保持孔５５内にはベアリング材５６を用いて回動可能にロックボール５１が保持されている。

ボール保持部材５４の他端と収納筒５３の底部５３１との間には、コイルばね５２が収納配設されている。コイルばね５２は押圧部材に相当するものであり、ボール保持部材５４を収納筒５３の開放端５３２から押し出すように押圧している。この押圧力により、ロックボール５１はインナーレバー４の転動カム部４２に押圧されている。したがって、インナーレバー４が移動または回動すると、ロックボール５１は転動カム部４２上を起伏に沿って転動する。図３には、第３速での走行中にロックボール５１が第３速ディンプル４６に嵌入している状態が例示されている。図５は、これを水平なＡ−Ａ方向からみたものである。なお、収納筒５３の開放端５３２の外側から、先端が内向きに屈曲された爪部材５３３が延設されており、ボール保持部材５４が脱落しないようになっている。

インターロックプレート６は、シフトアンドセレクト軸２に相対回転可能に保持されかつ平行に配置された上板６１及び下板６２が、２つの連結部６３によって連結されて形成されている。上板６１と下板６２との間にはインナーレバー４が収納されている。連結部６３の間には前述のボール保持部材５４が配置されて回動が規制されている。したがって、インターロックプレート６は、シフトアンドセレクト軸２とともに軸方向に移動するが、軸周りには回動しない。

インターロックプレート６の上板６１及び下板６２の連結されていない側は、互いに向き合うように折り曲げられてそれぞれ爪部６６、６７が形成されており、上下の爪部６６、７７の間には、インナーレバー４の嵌入ヘッド４１が配置されている。爪部６６、６７の幅は係合ヘッド８７、８８、８９の一対の突起部の間隔よりも小とされ、インナーレバー４の嵌入ヘッド４１が嵌入していない係合ヘッド（８７、８８、８９のうち２つ）に嵌入して係合するようになっている。図２には、インナーレバー４の嵌入ヘッド４１が中段の３−４速用フォーク軸８２の係合ヘッド３８に嵌入し、上板６１の爪部６６が上段の５速−後進用フォーク軸３３の係合ヘッド３９に嵌入し、下板６２の爪部６７が下段の１−２速用フォーク軸３１の係合ヘッド３７に嵌入した状態が例示されている。インターロックプレート６は、嵌入ヘッド４１が嵌入していない（セレクト操作されていない）２つの係合ヘッドが動かないようにロックする機能を有している。

次に、本実施形態の手動変速機の操作装置１の動作、作用を、前進第２速から第３速へのシフトアップ変速操作を例にして説明する。前進第２速の走行中には、シフトアンドセレクト軸２が図２の下方に移動して、インナーレバー４の嵌入ヘッド４１が下段の１−２速用フォーク軸３１の係合ヘッド３７に嵌入し（セレクト操作）、さらに、シフトアンドセレクト軸２が軸周りに回動して嵌入ヘッド２１が係合ヘッド３７を操作し（シフト操作）、１−２速用フォーク軸３１が移動して第２速用ギヤセットが噛合している。このとき、ロックボール機構５のロックボール５１は、インナーレバー４の第２速ディンプル４５に嵌入して、押圧されている。

ここで、運転者がシフトレバーをニュートラル位置に戻す操作を行うと、シフトアンドセレクト軸２が軸周りに戻るように回動して、第２速用ギヤセットが遊転状態となる。このとき、インナーレバー４の回動に伴い、ロックボール５１は、図５に矢印Ｄ１で示されるように第２速ディンプル４５から抜け出て案内溝４３に嵌入するように転動する。次に、運転者が３−４速用フォーク軸３２をセレクトするセレクト操作を行うと、シフトアンドセレクト軸２が図２の上方に移動して、嵌入ヘッド２１が中段の３−４速用フォーク軸３２の係合ヘッド３８に嵌入する。このとき、ロックボール５１は、矢印Ｄ２で示されるように、案内溝４３内を転動して移動する。最後に、運転者がシフトアンドセレクト軸２を回動し、３−４速用フォーク軸３２を操作するシフト操作を行うと、第３速用ギヤセットが噛合する。このとき、ロックボール５１は、矢印Ｄ３で示されるように、案内溝４３を抜け出て第３速ディンプル４６に嵌入するように転動し、変速操作が終了する。

なお、第１速から第２速への変速操作ではセレクト操作は不要であり、矢印Ａ２で示されるロックボール５１の案内溝４３内の転動は生じない。他の変速段の変速操作も概ね同様であるので、説明は省略する。

一連の変速操作において、ロックボール５１とカム転動部４２との間には転がり摩擦による抵抗が生じるだけで摺動抵抗が生じないため、手動操作は滑らかに行われて操作フィーリングは良好なものとなる。また、図４に例示されるように、ロックボール５１がコイルばね５２に押圧されて安定的に第３速ディンプル４６に嵌入しているため、ガタが生じない。さらに、ロックボール５１がディンプル４５、４６や案内溝４３へ出入りする瞬間にはコイルばね５２の押圧力が変化する。したがって、これに抗する操作力の感触から、運転者は変速操作の進捗状況及びその良否を確実かつ容易に認識できる。

また、本発明を従来構成と比較するとわかるように、従来２箇所に形成されていた図６のロックボール機構およびガタ低減機構を、本実施形態のロックボール機構５に集約することができる。したがって、部品点数を大幅に削減することができ、インナーレバー４の形状も簡素化することができて簡素な構造となり、重量やコストの面で従来よりも卓越した操作装置１となっている。

なお、本実施形態において、案内溝４３はニュートラル位置のみに設けたが、各ディンプル４４〜４９に連通するように、「王」字状に形成してもよい。また、各ディンプル４４〜４９の窪みは円形の他にも、様々な形状を応用することができる。

さらに、本実施形態において、シフトアンドセレクト軸２の軸方向の移動がセレクト操作に、軸周りの回動がシフト操作にそれぞれ対応しているが、これに限定されるものではない。言い換えれば、インナーレバー４の形状やフォーク軸３１、３２、３３の配置を変更することにより、軸方向の移動がシフト操作に、軸周りの回動がセレクト操作にそれぞれ対応するように構成することができる。このとき、案内溝４３及び各ディンプル４４〜４９の配置を変更することは当然である。

１：手動変速機の操作装置
２：シフトアンドセレクト軸
３１：１−２速用フォーク軸
３２：３−４速用フォーク軸
３３：５速−後進用フォーク軸
４：インナーレバー
４１：嵌入ヘッド ４２：転動カム部 ４３：案内溝
４４〜４８：第１速〜第５速ディンプル ４９：後進速ディンプル
５：シンクロナイザリング
５１：ロックボール ５２：コイルばね ５３：収納筒
５４：ボール保持部材 ５５：ボール保持孔 ５６：ベアリング材
６：インターロックプレート
６１：上板 ６２：下板 ６３：連結部 ６６、６７：爪部
８：ケース
９：従来の手動変速機の操作装置

Claims (4)

1. 手動操作により軸方向の移動および軸周りの回動が可能なシフトアンドセレクト軸と、各変速段を構成する複数組の変速ギヤセットのうち一組を選択的に噛合させる複数のフォーク軸と、前記シフトアンドセレクト軸に固定されて前記移動及び前記回動のうちいずれか一方の動作により前記複数のフォーク軸から一軸をセレクト操作し他方の動作によりセレクトした前記一軸をシフト操作するインナーレバーと、該インナーレバーに形成された被嵌合部に嵌合するロックボールと、該ロックボールを前記インナーレバー上で転動可能に押圧する押圧部材と、を備える手動変速機の操作装置であって、
   前記被嵌合部は、前記インナーレバーが前記セレクト操作及び前記シフト操作を終えたとき前記ロックボールが前記各変速段に対応して押圧される前記インナーレバー上の各位置に配設されたディンプルを含むことを特徴とする手動変速機の操作装置。
2. 請求項１において、前記被嵌合部は、前記インナーレバーが前記セレクト操作及び前記シフト操作を行うとき前記ロックボールが押圧されて通過する前記インナーレバー上の経路の少なくとも一部に配設された案内溝を含む手動変速機の操作装置。
3. 請求項２において、前記案内溝は、前記インナーレバーが前記セレクト操作を行うとき前記ロックボールが押圧されて通過する前記インナーレバー上の軸方向または周方向の前記経路に配設されている手動変速機の操作装置。
4. 請求項２または３において、前記案内溝は、前記インナーレバーが前記シフト操作を行うとき前記ロックボールが押圧されて通過する前記インナーレバー上の周方向または軸方向の前記経路に配設され、かつ前記ディンプルに連通する手動変速機の操作装置。

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