JP2012007699A - 変速機のフォークシャフトの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くでき、且つ、部品点数が少ない、変速機の複数の断面矩形状のフォークシャフトの支持構造を提供すること。
【解決手段】この支持構造は、一対の円柱状の支持部材Ｐ，Ｐと、ハウジングに形成された一対の円形挿入孔とから構成される。各支持部材Ｐには、軸方向に沿う複数の同形の矩形状の貫通孔が形成されている。各支持部材Ｐの円筒外周面が対応する挿入孔にそれぞれ圧入・固定される。その後、各支持部材Ｐの複数の貫通孔に対応するフォークシャフトの端部がそれぞれ挿入される。これにより、平行に並べて近接配置された複数の断面矩形状のフォークシャフトＡ１，Ａ２，Ａ３が、一対の支持部材Ｐ，Ｐを介して、ハウジングに対して別個独立に軸方向に移動可能に支持される。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用の変速機のフォークシャフトの支持構造に関する。

従来より、前進用に複数の変速段を備えた車両用手動変速機として、種々のものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。図６は、この種の代表的な変速機の一例を示す。この変速機は、エンジンの出力軸との間で動力伝達系統が形成される入力軸と、駆動輪との間で動力伝達系統が形成される出力軸とを備えている。

この変速機の入力軸には、複数の変速段の駆動ギヤが同軸的且つ相対回転不能にそれぞれ設けられている。また、この変速機の出力軸には、対応する変速段の駆動ギヤと噛合する複数の変速段の被動ギヤが同軸的且つ相対回転可能にそれぞれ設けられている。以下、軸に相対回転不能に設けられたギヤを「固定ギヤ」と呼び、軸に相対回転可能に設けられたギヤを「遊転ギヤ」と呼ぶ。

出力軸における各遊転ギヤに隣接する部位には、対応するハブが固定されていて、対応するハブの外周には、対応するスリーブが軸方向に移動可能にスプライン嵌合されている。各遊転ギヤは、対応するスリーブを軸方向に移動して対応するスリーブとスプライン嵌合することにより、出力軸に相対回転不能に固定される。１つの遊転ギヤが出力軸に相対回転不能に固定されると、その遊転ギヤ、及びその遊転ギヤと噛合する固定ギヤを介してエンジンと駆動輪との間で動力伝達系統が形成される。即ち、変速機内においてその遊転ギヤに対応する変速段が確立されて、その遊転ギヤにエンジンのトルクに基づくトルクが加えられる。

一般に、各スリーブには対応する１つのフォークがそれぞれ一体に連結されている。各フォークは、対応する１本のフォークシャフトとそれぞれ一体に連結されている。従って、各スリーブの軸方向の位置はそれぞれ、対応するフォークシャフトの軸方向の位置を別個独立に調整することにより調整される。即ち、一般に、複数のフォークシャフトが、変速機のハウジング（ケース）に対して別個独立に軸方向に移動可能に支持される。

ところで、近年、断面が矩形状を呈するプレス成形されたフォークシャフトが使用されてきている。これにより、切削等で作製された断面が円形状のフォークシャフトに比して、フォークシャフトの製造コストを低減でき、且つ、複数のフォークシャフトが平行に並べて近接配置される場合において隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くできる、等のメリットがある。

断面が矩形状のフォークシャフトを変速機のハウジングに対して軸方向に移動可能に支持する構造として、例えば、図７に示す構造が考えられる。即ち、１本のフォークシャフトの両端に一対の支持部材がそれぞれ取り付け・固定される。その後、一対の支持部材がハウジングの内側面に形成された一対の孔にそれぞれ軸方向に相対移動可能に挿入・支持される。

しかしながら、図７に示す構造では、１本のフォークシャフトに対して、２つの支持部材、並びに、ハウジング側に２つの孔が必要となる。従って、例えば、３本のフォークシャフトが変速機に備えられる場合、６つの支持部材、並びに、６つの孔が必要となる。この結果、部品点数の増大、加工箇所の増大、組み付け工数の増大等の問題が発生し得る。

加えて、複数のフォークシャフトが平行に並べて近接配置される場合、フォークシャフトの本数と同数の支持部材をフォークシャフトの軸と直角方向に並べる必要がある。この結果、隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くすることが困難となり、変速機全体が大型化するという問題も発生し得る。

また、図８に示す構造も考えられる。即ち、断面矩形状の複数（３本）のフォークシャフトの両端が、一対のプレートにそれぞれ形成された貫通孔にそれぞれ挿入される。一対のプレートがそれぞれハウジングに固定される。

図８に示す構造では、複数のフォークシャフトが一対の（２つの）プレートにより支持され得るので、隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くすることが容易となる。従って、上述した変速機の大型化の問題が発生し難い。しかしながら、プレートをハウジングに固定するにあたり、ボルト等の固定部材が新たに必要となり、また、ハウジング側に、プレート位置決め用のノック穴やボルト穴等の加工が新たに必要となる。従って、部品点数の増大、加工箇所の増大、組み付け工数の増大等の問題が依然として残存する。

特許２５４３８７４号

以上のことを鑑み、本発明の目的は、隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くでき、且つ、部品点数が少ない、変速機の複数の断面矩形状のフォークシャフトの支持構造を提供することにある。

本発明による変速機のフォークシャフトの支持構造は、それぞれの断面が矩形状の複数のフォークシャフトを支持する構造である。これらのフォークシャフトは、互いに平行に配置され、車両のシフトレバーのニュートラル位置からのシフト操作に応じて別個独立に軸方向に移動する。

この支持構造は、一対の支持部材と、一対の挿入孔とを備える。前記一対の支持部材のそれぞれには、１つ又は複数の矩形状の貫通孔が形成され、且つ、前記１つ又は複数の貫通孔を囲むように外周面が形成されている。前記一対の挿入孔は、前記変速機のハウジングの内側面において互いに向かい合うように且つ同軸的に形成される。

前記一対の支持部材の外周面は、前記一対の挿入孔にそれぞれ挿入・固定される。前記一対の支持部材の前記１つ又は複数の貫通孔には、前記複数のフォークシャフトの両端部がそれぞれ軸方向に相対移動可能に挿入される。これにより、前記複数のフォークシャフトが前記ハウジングに対して軸方向に移動可能に支持される。

ここにおいて、前記一対の支持部材の外周面がそれぞれ円筒面で構成され、前記一対の挿入孔の内周面もそれぞれ円筒面で構成されることが好適である。また、前記一対の支持部材の外周面が前記一対の挿入孔にそれぞれ圧入されて固定されると好ましい。

上記支持構造では、２つの支持部材、及び、２つの挿入孔のみを利用して、複数のフォークシャフトを支持することができる。従って、複数のフォークシャフトの支持のために必要な部品点数を少なくすることができる。加えて、複数のフォークシャフトが一対の（２つの）支持部材により支持されるので、隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くすることが容易となる。以上より、上記構成によれば、隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くでき、且つ、部品点数及び加工箇所が少ない、複数のフォークシャフトの支持構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係るフォークシャフトの支持構造が適用される変速機全体の軸方向の主要断面を表すスケルトン図である。 シフトレバーの変速パターンの一例を示した図である。 本発明の実施形態に係るフォークシャフトの支持構造を示す斜視図である。 支持部材の正面図である。 支持部材がハウジング側の挿入孔に圧入される様子を示した図である。 従来の変速機の軸方向の主要断面を表すスケルトン図である。 断面が矩形状のフォークシャフトを変速機のハウジングに対して軸方向に移動可能に支持する従来の支持構造の１つを示した図である。 断面が矩形状のフォークシャフトを変速機のハウジングに対して軸方向に移動可能に支持する従来の支持構造の他の１つを示した図である。

以下、本発明の実施形態に係るフォークシャフトの支持構造を含む車両用手動変速機について図面を参照しつつ説明する。この手動変速機Ｔ／Ｍは、車両前進用に５つ変速段（１速〜５速）、及び、車両後進用に１つの変速段（リバース）を備えている。

（構成）
図１に示すように、変速機Ｔ／Ｍは、入力軸Ａｉと、出力軸Ａｏとを備える。入力軸Ａｉの両端は、一対のベアリングを介して回転可能にハウジング（ケース）Ｈｇに支持されている。出力軸Ａｏの両端は、一対のベアリングを介して回転可能にハウジングＨｇに支持されている。出力軸Ａｏは、入力軸Ａｉからずれた位置で入力軸Ａｉと平行に配置されている。入力軸Ａｉは、クラッチＣ／Ｔを介して車両の駆動源であるエンジンＥ／Ｇの出力軸と接続されている。出力軸Ａｏは、車両の駆動輪と動力伝達可能に接続されている。

以下、軸に相対回転不能に設けられたギヤを「固定ギヤ」と呼び、軸に相対回転可能に設けられたギヤを「遊転ギヤ」と呼ぶ。固定ギヤは、周知の嵌合手法の１つを利用して、軸に相対回転不能且つ軸方向に相対移動不能に固定されている。遊転ギヤは、例えば、ニードルベアリングを介して軸に相対回転可能に配設されている。また、ハブは、固定ギヤと同様、周知の嵌合手法の１つを利用して、軸に相対回転不能且つ軸方向に相対移動不能に固定されている。ハブの円筒外周面には、（外）スプラインが形成されている。

入力軸Ａｉにおける１対のベアリングの間には、図１において左側から順に、リバースの駆動ギヤＧＲｉ、５速の駆動ギヤＧ５ｉ、４速の駆動ギヤＧ４ｉ、３速の駆動ギヤＧ３ｉ、２速の駆動ギヤＧ２ｉ、リバースの駆動ギヤＧＲｉ、１速の駆動ギヤＧ１ｉが同軸的に備えられている。駆動ギヤＧＲｉ，Ｇ１ｉ，Ｇ２ｉ，Ｇ３ｉ，Ｇ４ｉ，Ｇ５ｉ，ＧＲｉは全て固定ギヤである。駆動ギヤＧＲｉは、入力軸Ａｉと平行に配置されたアイドル軸Ａｄに設けられたアイドルギヤＧＲｄと常時歯合する。

出力軸Ａｏにおける１対のベアリングの間には、図１において左側から順に、リバースの被動ギヤＧＲｏ、ハブＨ３、５速の被動ギヤＧ５ｏ、４速の被動ギヤＧ４ｏ、ハブＨ２、３速の被動ギヤＧ３ｏ、２速の被動ギヤＧ２ｏ、ハブＨ１、１速の被動ギヤＧ１ｏが同軸的に備えられている。被動ギヤＧ１ｏ，Ｇ２ｏ，Ｇ３ｏ，Ｇ４ｏ，Ｇ５ｏは全て遊転ギヤである。

被動ギヤＧ１ｏ，Ｇ２ｏ，Ｇ３ｏ，Ｇ４ｏ，Ｇ５ｏはそれぞれ、駆動ギヤＧ１ｉ，Ｇ２ｉ，Ｇ３ｉ，Ｇ４ｉ，Ｇ５ｉと常時噛合している。被動ギヤＧＲｏは、アイドルギヤＧＲｄと常時歯合する。即ち、リバースの被動ギヤＧＲｏは、アイドルギヤＧＲｄを介してリバースの駆動ギヤＧＲｉと接続されている。

ハブＨ１の外周には、スリーブＳ１が、軸方向に移動可能に常時スプライン嵌合している。スリーブＳ１が図１に示す位置（非接続位置）にある場合、スリーブＳ１は、被動ギヤＧ１ｏと一体回転する１速ピース、及び、被動ギヤＧ２ｏと一体回転する２速ピースに対して共にスプライン嵌合しない。スリーブＳ１が非接続位置より軸方向において右側の位置（１速位置）に移動すると、スリーブＳ１が１速ピースに対してスプライン嵌合し、軸方向において左側の位置（２速位置）に移動すると、スリーブＳ１が２速ピースに対してスプライン嵌合する。

ハブＨ２の外周には、スリーブＳ２が、軸方向に移動可能に常時スプライン嵌合している。スリーブＳ２が図１に示す位置（非接続位置）にある場合、スリーブＳ２は、被動ギヤＧ３ｏと一体回転する３速ピース、及び、被動ギヤＧ４ｏと一体回転する４速ピースに対して共にスプライン嵌合しない。スリーブＳ２が非接続位置より軸方向において右側の位置（３速位置）に移動すると、スリーブＳ２が３速ピースに対してスプライン嵌合し、軸方向において左側の位置（４速位置）に移動すると、スリーブＳ２が４速ピースに対してスプライン嵌合する。

ハブＨ３の外周には、スリーブＳ３が、軸方向に移動可能に常時スプライン嵌合している。スリーブＳ３が図１に示す位置（非接続位置）にある場合、スリーブＳ３は、被動ギヤＧ５ｏと一体回転する５速ピース、及び、被動ギヤＧＲｏと一体回転するリバースピースに対してスプライン嵌合しない。スリーブＳ３が非接続位置より軸方向において右側の位置（５速位置）に移動すると、スリーブＳ３が５速ピースに対してスプライン嵌合し、軸方向において左側の位置（リバース位置）に移動すると、スリーブＳ３がリバースピースに対してスプライン嵌合する。

図２は、この変速機Ｔ／Ｍが搭載された車両のシフトレバーのシフトパターンの一例を示す。スリーブＳ１，Ｓ２，Ｓ３の軸方向の位置はそれぞれ、シフトレバーのシフト操作に応じて軸方向に移動する対応するフォークシャフト及びフォーク（後述する図３を参照）を介して調整されるようになっている。

以上より、変速機Ｔ／Ｍでは、シフトレバーがニュートラル位置（図２を参照）にある場合、スリーブＳ１，Ｓ２，Ｓ３が共に非接続位置に調整される。この結果、入力軸Ａｉと出力軸Ａｏとの間で動力伝達系統が形成されないニュートラル状態が得られる。ニュートラル状態においてシフトレバーが１速位置にシフト操作されると、スリーブＳ１が１速位置へ移動する。この結果、１速の減速比を有する動力伝達系統が形成される（１速が確立される）。ニュートラル状態においてシフトレバーが２速位置にシフト操作されると、スリーブＳ１が２速位置へ移動する。この結果、２速の減速比を有する動力伝達系統が形成される（２速が確立される）。

ニュートラル状態においてシフトレバーが３速位置にシフト操作されると、スリーブＳ２が３速位置へ移動する。この結果、３速の減速比を有する動力伝達系統が形成される（３速が確立される）。ニュートラル状態においてシフトレバーが４速位置にシフト操作されると、スリーブＳ２が４速位置へ移動する。この結果、４速の減速比を有する動力伝達系統が形成される（４速が確立される）。

ニュートラル状態においてシフトレバーが５速位置にシフト操作されると、スリーブＳ３が５速位置へ移動する。この結果、５速の減速比を有する動力伝達系統が形成される（５速が確立される）。ニュートラル状態においてシフトレバーがリバース位置にシフト操作されると、スリーブＳ３がリバース位置へ移動する。この結果、リバースの減速比を有する動力伝達系統が形成される（リバースが確立される）。

（フォークシャフトの支持構造）
以下、図３〜図５を参照しながら、本発明の実施形態に係るフォークシャフトの支持構造について説明する。この実施形態では、平行に並べて近接配置された３本の棒状のフォークシャフトＡ１，Ａ２，Ａ３が、別個独立に軸方向に移動可能にハウジングＨｇに支持されている。フォークシャフトＡ１，Ａ２，Ａ３はプレス成形により同形に製造されていて、それぞれの断面形状は、互いに直交する高さ方向と幅方向とを有する同形の矩形状（長方形）を呈する。先ず、フォークシャフトＡ１，Ａ２，Ａ３の作動について簡単に説明する。

フォークシャフトＡ１，Ａ２，Ａ３には、シフトヘッドＨ１，Ｈ２，Ｈ３がそれぞれ一体に連結されている。また、フォーシャフトＡ１，Ａ２，Ａ３には、フォークＦ１，Ｆ２，Ｆ３がそれぞれ一体に連結されている。フォークＦ１，Ｆ２，Ｆ３には、スリーブＳ１，Ｓ２，Ｓ３（図１を参照）がそれぞれ一体に連結される。即ち、フォークＦ１は、１速と２速の変速段の確立に係り、フォークＦ２は、３速と４速の変速段の確立に係り、フォークＦ３は、５速とリバースの変速段の確立に係る。

車両の運転者によるニュートラル位置におけるシフトレバーのセレクト操作により、シフトヘッドＨ１，Ｈ２，Ｈ３のうちからシフトインナレバー（図示せず）と係合する１つのシフトヘッドが選択される。この選択されたシフトヘッドが「運転者によるシフトレバーのシフト操作に応じて移動するシフトインナレバー」により押圧されて軸方向に移動する。これにより、対応する１本のフォークシャフトの軸方向の位置（従って、フォークシャフトと一体のフォーク及びスリーブの軸方向の位置）が調整される。この結果、運転者により要求された変速段が達成される。

本発明の実施形態に係るフォークシャフトの支持構造は、一対の樹脂製の支持部材Ｐ，Ｐ（図３〜図５を参照）と、一対の挿入孔Ｈｇ１，Ｈｇ１（図５を参照）とから構成される。各支持部材Ｐは、短い円柱状を呈している。各支持部材Ｐには、軸方向に沿う３つの同形の貫通孔Ｑが所定間隔をあけて幅方向に並んで形成されている。各貫通孔Ｑは、フォークシャフトの断面形状に対して相似的に若干拡大された矩形状を呈している。各支持部材Ｐの外周面（円筒面）は、３つの貫通孔Ｑを囲んでいる。

各挿入孔Ｈｇ１は、ハウジングＨｇの内側面において形成された円柱状の凹部である。即ち、各挿入孔Ｈｇ１の内周面は円筒面で構成される。各挿入孔Ｈｇ１は、貫通していても貫通していなくてもよい。挿入孔Ｈｇ１の内径は、支持部材Ｐの外径よりも若干（圧入代分だけ）小さい。一対の挿入孔Ｈｇ１，Ｈｇ１は、ハウジングＨｇの内側面において互いに向かい合うように且つ同軸的に形成されている。

各支持部材Ｐの外周面が対応する挿入孔Ｈｇ１にそれぞれ圧入・固定される（図５を参照）。その後、各支持部材Ｐの３つの貫通孔Ｑに対応するフォークシャフトの端部がそれぞれ挿入される。これにより、図３に示すように、平行に並べて近接配置された３本のフォークシャフトＡ１，Ａ２，Ａ３が、一対の支持部材Ｐ，Ｐを介して、ハウジングＨｇに対して別個独立に軸方向に移動可能に支持される。

（作用・効果）
次に、上記のように構成された本発明の実施形態に係る変速機のフォークシャフトの支持構造の作用・効果について説明する。

この支持構造では、２つの支持部材Ｐ，Ｐ、及び、２つの挿入孔Ｈｇ１，Ｈｇ１のみを利用して、複数の（３本の）フォークシャフトが支持され得る。従って、複数のフォークシャフトの支持のために必要な部品点数が少なくされ得る。また、複数のフォークシャフトが一対の（２つの）支持部材Ｐ，Ｐにより支持されるので、隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くすることが容易となる。以上より、この支持構造は、隣接するフォークシャフト間の間隔を狭くでき、且つ、部品点数及び加工箇所が少ない支持構造ということができる。

本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、各支持部材Ｐにおいて、３本のフォークシャフトを挿入するための３つの貫通孔Ｑが形成されているが、各支持部材Ｐにおいて、３本のフォークシャフトを挿入するための共通の１つの貫通孔が形成されていてもよい。

また、上記実施形態においては、支持部材Ｐが挿入孔Ｈｇ１に圧入・固定されているが、圧入以外の手法により支持部材Ｐが挿入孔Ｈｇ１に固定されていてもよい。また、支持部材Ｐの外周面、及び、挿入孔Ｈｇ１の内周面は、円筒面で構成されているが、円筒面以外の面で構成されていてもよい。

また、車両前進用の変速段の数は、５つに限定されない（例えば、４つ、或いは、６つであってもよい）。この変速段の数に応じて、変速機に備えられるフォークシャフト、及びフォークの数が変化する。

Ｔ／Ｍ…変速機、Ｅ／Ｇ…エンジン、Ａｉ…入力軸、Ａｏ…出力軸、Ｇ１ｉ，Ｇ２ｉ，Ｇ３ｉ，Ｇ４ｉ，Ｇ５ｉ，ＧＲｉ…駆動ギヤ、Ｇ１ｏ，Ｇ２ｏ，Ｇ３ｏ，Ｇ４ｏ，Ｇ５ｏ，ＧＲｏ…被動ギヤ、Ｈ１〜Ｈ３…ハブ、Ｓ１〜Ｓ３…スリーブ、Ａ１，Ａ２，Ａ３…フォークシャフト、Ｆ１〜Ｆ３…フォーク、Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３…シフトヘッド、Ｐ…支持部材、Ｑ…貫通孔、Ｈｇ…ハウジング（ケース）、Ｈｇ１…挿入孔

Claims (3)

1. 車両のシフトレバーのニュートラル位置からのシフト操作に応じてそれぞれが別個独立に軸方向に移動する、互いに平行に配置された複数のフォークシャフトであって、それぞれの断面が矩形状の複数のフォークシャフトを支持する、変速機のフォークシャフトの支持構造であって、
   １つ又は複数の矩形状の貫通孔がそれぞれに形成されるとともに前記１つ又は複数の貫通孔を囲むように形成された外周面をそれぞれが備えた一対の支持部材と、
   前記変速機のハウジングの内側面において互いに向かい合うように且つ同軸的に形成された一対の挿入孔と、
   を備え、
   前記一対の支持部材の外周面が前記一対の挿入孔にそれぞれ挿入・固定され、前記一対の支持部材の前記１つ又は複数の貫通孔に前記複数のフォークシャフトの両端部がそれぞれ軸方向に相対移動可能に挿入されて、前記複数のフォークシャフトが前記ハウジングに対して軸方向に移動可能に支持された、変速機のフォークシャフトの支持構造。
2. 請求項１に記載の変速機のフォークシャフトの支持構造において、
   前記一対の支持部材の外周面はそれぞれ円筒面で構成され、前記一対の挿入孔の内周面もそれぞれ円筒面で構成された、変速機のフォークシャフトの支持構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の変速機のフォークシャフトの支持構造において、
   前記一対の支持部材の外周面が前記一対の挿入孔にそれぞれ圧入されて固定された、変速機のフォークシャフトの支持構造。

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