JP2012229767A

JP2012229767A - 変速機のシフトフォーク

Info

Publication number: JP2012229767A
Application number: JP2011099132A
Authority: JP
Inventors: Yuki Habara; 祐樹羽原
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2012-11-22

Abstract

【課題】スリーブ溝に摺動する爪部が耐摩耗性の高い変速機のシフトフォークを提供することである。
【解決手段】本発明の変速機のシフトフォークは、フォークシャフト６の軸線方向一体移動可能にフォークシャフト６に固定するボス部１１と、ボス部１１から２つに分かれて延長形成される腕部１２と、腕部１２の端部にスリーブ３のスリーブ溝３２に係合する爪部１３とを有し、爪部１３は、ボス部１１から遠い位置で折り返しており、折り返し部分１３１を支点に軸線方向Ｘに弾性変形可能であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、シフトフォークに関し、特にスリーブに係合する爪部を有するシフトフォークに関する。

通常、常時噛合歯車式の変速機において、変速段を変えるためにシフトフォークが用いられる。変速段の変更は、シフトフォークに形成された爪部がシフトフォーク内周側に位置するスリーブの外周に形成されたスリーブ溝に係合しつつ、スリーブを軸線方向に移動させることで行われる。スリーブが移動して、スリーブと変速ギヤとが係合することで、変速段が変わる。

スリーブが変速ギヤと係合する際、スリーブの回転に同期していない変速ギヤ（ギヤピース）にスリーブを押しつけるため、スリーブを押圧するシフトフォークとの係合部分、スリーブ溝と爪部との間は激しく摩擦される。そのため、爪部は耐摩耗性や焼き付き防止を考慮した素材が選択されている。しかし、シフトフォークは、軸線方向に移動するフォークシャフトに固定されたボス部からスリーブの外形に沿うように二叉に分かれた腕部を有する形状をしており、シフト荷重が加えられると、ボス部から腕部がたわむ。そのため、シフトフォークは、スリーブに対して傾き、腕部の先端部分に位置する爪部がスリーブ溝に接触する面積は実際は小さい。つまり、爪部に耐摩耗性や焼き付き防止を考慮した素材を選択し用いるだけでは十分ではない場合がある。

特許文献１には、爪部にクラウニングを設け、エッジ応力を回避しながら接触長さを稼ぐ発明が開示されている。特許文献２には、シフトフォークのたわみを考慮し、爪部の形状をあらかじめテーパー形状とする発明が開示されている。特許文献３及び特許文献４には、爪部を回転可動な別部材とし、シフトフォークの先端部分に係合する発明が開示されている。

特開平１１−１７３４１５号公報特開２００２−３１０２９８号公報特開昭５９−１６９６２３号公報特開２０１０−１３３４８５号公報

上記した特許文献１の発明では、爪部がスリーブ溝と摺動する面の弾性変形によるところが大きく、実施の摺動面の面積が向上する率は低いと考えられる。そして、特許文献２の発明では、常に一定のシフト荷重とは限らないため、限定された傾きのテーパー形状では想定以外の荷重に対しては、面で接触することが出来ないかあるいは爪部の弾性変形に頼ることとなる。更に、特許文献３及び４では、別部材を取り付ける部分のがたにより首振りを起こし、他の課題が発生する可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、スリーブ溝に摺動する爪部が耐摩耗性の高い変速機のシフトフォークを提供することを解決すべき課題とする。

上記課題を解決するための請求項１に係る発明の構成上の特徴は、フォークシャフトの軸線方向一体移動可能に前記フォークシャフトに固定するボス部と、前記ボス部から２つに分かれて延長形成される腕部と、前記腕部の端部にスリーブのスリーブ溝に係合する爪部とを有する変速機のシフトフォークにおいて、
前記爪部は、前記ボス部から遠い位置で折り返しており、折り返し部分を支点に前記軸線方向に弾性変形可能であることである。

また請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、前記爪部は、前記折り返し部分から折り返した先端部分と前記腕部との間に所定間隔を有することである。

請求項１に係る発明においては、爪部がシフトフォークが固定されるボス部から遠い位置で折り返しており、折り返し部分を支点として軸線方向に弾性変形することができるため、シフト荷重によるたわみは折り返し部分で相殺される。そして、爪部はスリーブのスリーブ溝の側面に対して平行を保つように弾性変形することができるため、スリーブ溝の側面との接触する面積を確保でき、耐摩耗性が向上する。

請求項２に係る発明においては、爪部が折り返し部分を支点として軸線方向に弾性変形する際、先端部分と腕部との間に所定間隔を有することで、爪部が腕部に接触しにくく、十分に弾性変形することができる。

本実施形態１のシフトフォークを含む変速機構の一例を示す説明図である。本実施形態１のシフトフォーク１の構成を示す説明図である。スリーブ３及び図２のＡ−Ａ断面図である。スリーブ３及び図２のＡ−Ａ断面図である。図４を模式的に表した説明図である。本変形形態１のシフトフォーク１の構成を示す説明図である。本実施形態２のシフトフォーク８の構成を示す説明図である。スリーブ３及び図７のＢ−Ｂ断面図である。本変形形態２のシフトフォーク８の断面図である。

本発明の代表的な実施形態を図１〜図９を参照して説明する。

（実施形態１）
本実施形態１に係る変速機のシフトフォーク（以下、単に「シフトフォーク」と称する。）１は、図１に示されるように、車両に搭載される変速機の変速機構に用いられる。変速機構は、クラッチハブ２、スリーブ３、変速ギヤ４、シンクロナイザリング５、シフトフォーク１、及びフォークシャフト６を有する。

クラッチハブ２は、回転軸（図示略）と一体回転し、外周に外歯２１が形成されている。スリーブ３は、円筒状の部材でクラッチハブ２の外周に回転軸の軸線方向Ｘに摺動可能に位置し、内周にクラッチハブ２の外歯２１とスプライン嵌合する内歯３１が形成されている。スリーブ３の外周には、後述するシフトフォーク１の爪部１３が係合するスリーブ溝３２が全周に形成されている。

変速ギヤ４は、ベアリング（図示略）を介して回転軸に遊転自在に軸支されており、回転軸の軸線方向Ｘにクラッチハブ２を挟んで２つ配置されている。それぞれの変速ギヤ４の外周には外歯４１が形成されており、回転軸に平行に配置される別の回転軸（図示略）に一体回転可能に軸支されるギヤ（図示略）と常時噛合する。そして、それぞれの変速ギヤ４とクラッチハブ２との間には、ギヤピース７とシンクロナイザリング５とが配置されている。ギヤピース７は、変速ギヤ４と一体回転し、外周にスリーブ３の内歯３１にスプライン嵌合できる外歯７１と、クラッチハブ２側へテーパー状に突出する外周コーン面７２とが形成されている。シンクロナイザリング５は、ギヤピース７とクラッチハブ２との間に位置し、スリーブ３の内歯３１にスプライン嵌合する外歯５１が外周に形成されており、ギヤピース７の外周コーン面７２に摩擦係合可能な内周コーン面５２が内周に形成されている。

スリーブ３は、軸線方向Ｘでクラッチハブ２のどちらか一方の変速ギヤ４側に摺動移動し、シンクロナイザリング５、ギヤピース７と順にスプライン嵌合する。結果、回転軸に対して遊転していた変速ギヤ４が回転軸と一体回転し、変速機構は変速ギヤの切り替えが完了する。変速機は、エンジンやモータから出力された回転動力を、スリーブ３によって回転軸と一体回転する変速ギヤ４及び常時噛合ギヤによって決まる変速比で変換し、駆動輪へと伝達する。

スリーブ３の軸線方向Ｘへの摺動移動は、スリーブ３と係合しているシフトフォーク１がスリーブ３を軸線方向Ｘに押圧することで行われる。シフトフォーク１は、図２に示されるように、フォークシャフト６に外嵌するボス部１１と、ボス部１１から二つに分かれて延長形成される腕部１２とを有する。シフトフォーク１には、分離形成されている腕部１２の先端に、スリーブ３のスリーブ溝３２と係合する爪部１３が形成されている。

爪部１３は、ボス部１１から遠い腕部１２の先端で腕部１２と接合しており、腕部１２より内周側に折り返して形成されている。爪部１３は、折り返し部分１３１を支点に、フォークシャフト６の軸線方向Ｘに弾性変形可能である。爪部１３は、周方向において、腕部１２と折り返し部分１３１以外は接合しておらず、折り返し部分１３１とは逆の先端に向かって、腕部１２との間に隙間ｄ１がある。この隙間ｄ１は必ずしも必要ではない。また、爪部１３は、折り返し部分１３１が腕部１２と一体形成されており、スリーブ溝３２と摩擦係合する側面１３２を中心に、折り返し部分１３１以外が摩擦に強い別部材で構成されている。

（作用効果）
本実施形態１のシフトフォーク１は、スリーブ３の両側に位置する変速ギヤ４のどちらにも係合していない場合、図３に示されるように、軸線方向Ｘに対して全体が垂直である。シフトフォーク１の爪部１３の側面１３２は、スリーブ溝３２の内側面３２１に対して、略平行に位置する。そこで、例えば、フォークシャフト６が、図４に示すように、軸線方向Ｘの一方（図４において左側）に移動した場合、フォークシャフト６にボス部１１が外嵌しているシフトフォーク１も同じ方向に移動する。このとき、腕部１２は図４及び図５に示されるように、軸線方向Ｘに対して垂直ではなく、傾斜し、たわんでいる。そして、爪部１３は、側面１３２が軸線方向Ｘに対して垂直であり、スリーブ溝３２の内側面３２１を面全体で押圧する。つまり、爪部１３は、折り返し部分１３１を支点に、腕部１２に対して軸線方向Ｘで弾性変形する。スリーブ３を軸線方向Ｘに摺動移動させるためのシフト荷重は、図２の伝達線Ｔに示されるように、フォークシャフト６からシフトフォーク１のボス部１１、腕部１２と伝達し、腕部１２から爪部１３の折り返し部１３１を経由して、爪部１３全体に伝達される。なお、折り返し部分１３１の剛性は、腕部１２の剛性と爪部１３の剛性との比を変えることで、シフトフォーク１に加えられるシフト荷重を考慮して調節することができる。

本実施形態１のシフトフォーク１によれば、爪部１３がボス部１１から遠い位置で折り返しており、折り返し部分１３１を支点として軸線方向Ｘに弾性変形することができるため、シフト荷重によるたわみは折り返し部分１３１で相殺される。そして、爪部１３の側面１３２は、スリーブ３のスリーブ溝３２の内側面３２１と平行を保ち、内側面３２１を側面１３２の面全体で押圧することができるため、摩耗しにくい。よって、本実施形態１のシフトフォーク１は耐摩耗性が高い。

（変形形態１）
本変形形態１のシフトフォーク１は、実施形態１のシフトフォーク１と基本的に同様の構成及び作用効果を有する。以下、異なる構成及び作用効果を中心に説明する。

本変形形態１のシフトフォーク１は、図５に示されるように、折り返し部分１３１を含め、爪部１３全体が腕部１２とは別部材であり、腕部１２の先端とは一体形成されていない。爪部１３は、腕部１２の先端が径方向に窪んでおり、折り返し部分１３１を嵌合させたり、折り返し部分１３１を腕部１２の先端に溶接したり、などにより取り付けることができる。

（実施形態２）
本実施形態２のシフトフォーク８は、実施形態１のシフトフォーク１と基本的に同様の構成及び作用効果を有する。以下、異なる構成及び作用効果を中心に説明する。

本実施形態２のシフトフォーク８は、図７及び８に示されるように、フォークシャフト６に外嵌するボス部８１と、腕部８２と、爪部８３とを有する。爪部８３は、ボス部８１から遠い腕部８２の先端で腕部８２と接合しており、腕部８２から軸線方向Ｘで外側に折り返して形成されている。爪部８３は、腕部８２の一方において、軸線方向Ｘに対して、別々に分離して折り返している。爪部８３は、折り返し部分８３１から先端に向かって、軸線方向Ｘで腕部８２との間に隙間ｄ２がある。そして、爪部８３は、折り返し部分８３１が腕部８２と一体形成されており、スリーブ溝３２と摩擦係合する側面８３２を中心に、折り返し部分８３１以外が摩擦に強い別部材で構成されている。

（作用効果）
本実施形態２のシフトフォーク８は、軸線方向Ｘの一方に移動し、爪部８３の側面８３２がスリーブ３のスリーブ溝３２の一方の内側面３２１を押圧する際、腕部８２は軸線方向Ｘに対して、傾斜し、たわむ。そして、爪部８３は折り返し部分８３１を支点に、腕部１２に対して軸線方向Ｘに弾性変形し、側面８３２がスリーブ溝３２の内側面３２１と平行になる。つまり、側面８３２全体でスリーブ溝３２の内側面３２１を押圧することができる。

本実施形態２のシフトフォーク８によれば、爪部８３がボス部８１から遠い位置で折り返しており、折り返し部分８３１を支点として軸線方向Ｘに弾性変形することができるため、シフト荷重によるたわみが折り返し部分８３１で相殺される。そして、爪部８３の側面８３２は、スリーブ溝３２の内側面３２１と平行になるため、内側面３２１を側面８３２の面全体で押圧でき、摩耗しにくい。よって、本実施形態２のシフトフォーク８は耐摩耗性が高い。

本実施形態２のシフトフォーク８は、実施形態１のシフトフォーク１に対して、爪部８３の折り返す方向が異なる。実施形態１のシフトフォーク１は径方向に折り返しており、実施形態２のシフトフォーク８は軸線方向Ｘに折り返している。実施形態２のシフトフォーク８の場合、腕部８２との間の隙間ｄ２が重要であり、隙間ｄ２の間隔分、爪部８３が軸線方向Ｘに弾性変形できる。一方、実施形態１のシフトフォーク１は、径方向に折り返しているため、軸線方向Ｘに対して爪部１３は腕部１２との隙間はなく、径方向における隙間ｄ１は必ずしも設ける必要はない。シフトフォーク１は、シフトフォーク２に比べて、爪部１３が軸線方向Ｘで弾性変形できる幅を大きく取りやすい。一方、実施形態２のシフトフォーク８は、想定されるシフト荷重を超える荷重が加えられた際は、爪部８３が隙間ｄ２がなくなるほど弾性変形すると、爪部８３の側面８３２がスリーブ溝３２の内側面３２１と平行を保てなくなる場合がある。しかし、腕部８２も含めて、スリーブ３を押圧することができるため、実施形態１のシフトフォーク１に比べて破損に強いと考えられる。

（変形形態２）
本変形形態２のシフトフォーク８は、実施形態２のシフトフォーク８と基本的に同様の構成及び作用効果を有する。以下、異なる構成及び作用効果を中心に説明する。

本変形形態２のシフトフォーク８は、図９に示されるように、折り返し部分８３１を含めて、爪部８３全体が腕部８２とは別部材であり、腕部８２の先端と一体形成されていない。

１，８：シフトフォーク、
１１，８１：ボス部、１２，８２：腕部、
１３，８３：爪部、１３１，８３１：折り返し部分１３２，８３２：側面、
２：クラッチハブ、２１：外歯、
３：スリーブ、３１：内歯、３２：スリーブ溝、
３２１：内側面、
４：変速ギヤ、４１：外歯、
５：シンクロナイザリング、５１：外歯、５２：内周コーン面、
６：フォークシャフト、
７：ギヤピース、７１：外歯、７２：外周コーン面。

Claims

フォークシャフトの軸線方向一体移動可能に前記フォークシャフトに固定するボス部と、前記ボス部から２つに分かれて延長形成される腕部と、前記腕部の端部にスリーブのスリーブ溝に係合する爪部とを有する変速機のシフトフォークにおいて、
前記爪部は、前記ボス部から遠い位置で折り返しており、折り返し部分を支点に前記軸線方向に弾性変形可能であることを特徴とする変速機のシフトフォーク。
前記爪部は、前記折り返し部分から折り返した先端部分と前記腕部との間に所定間隔を有する請求項１に記載の変速機のシフトフォーク。