JP2014151707A - 変速機のシフト操作装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より好適にシフトレバーの支持を行うことのできる変速機のシフト操作装置を提供する。
【解決手段】シートソケット１１は、その内部に設けられたシート２２の内球面でシフトレバー１２の基端部分に設けられたボールスタッド１３の外球面を受けることで、シフトレバー１２を傾動可能に支持している。こうしたシフトレバー１２の支持構造において、ボールスタッド１３の外球面とシート２２の内球面との接触を、シフトレバー１２の先端側に位置する側の径がもう一方の側の径よりも大きくされた２つの円（Ｃ１，Ｃ２）上での線接触とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、シフトレバーの基端部分に設けられた外球面をシートの内球面で受けることでシフトレバーが傾動可能に支持された変速機のシフト操作装置に関する。

従来、特許文献１に見られるような、球面滑り軸受によりシフトレバーを傾動可能に支持した構成の変速機のシフト操作装置が知られている。
図５に、こうした従来のシフト操作装置のシフトレバー支持構造の構成を示す。同図に示すように、シフトレバー５０の基端部分には、球形のボールスタッド５１が設けられている。そして、このボールスタッド５１の外球面を、軸受部材であるシートソケット５２の内部に設けられたシート５３の内球面で受けることで、シフトレバー５０が傾動可能に支持されている。

特開２０１２−１３１３０５号公報

図６に示すように、部品形状のばらつき等による接触位置や摺動抵抗の変化を抑えるため、ボールスタッド５１の外球面の半径Ｒ１０よりもシート５３の内球面の曲率半径Ｒ１１を大きくして、外球面と内球面との接触を、２つの円（接触円Ｃ１０，Ｃ１１）上での線接触とすることが考えられる。ボールスタッド５１の支持バランスを考えると、このときの線接触（接触円Ｃ１０，Ｃ１１）の位置は、外球面の中心Ｏから見たときの内球面の赤道面Ｅからの角度θ１０，θ１１がそれぞれ４５度となる位置とすることになる。なお、赤道面Ｅは、外球面の中心Ｏ及び接触円Ｃ１０，Ｃ１１の円心を通る内球面の中心軸に直交し、かつ外球面の中心Ｏを通る平面である。

一方、変速機のシフト操作装置では、一定のシフトレバーの操作範囲（傾動範囲）を確保する必要がある。ところが、上記の場合、少なくとも接触円Ｃ１０の位置まではシート５３を延設する必要があり、シート５３との干渉のため、シフトレバー５０の操作範囲が制限されてしまう。また、シフトレバー５０に対する荷重の加わり方によっては、上記のような接触態様では、その荷重をシート５３で適切に受けることができず、シフトレバー５０の支持強度を十分に確保できなくなることがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、より好適にシフトレバーの支持を行うことのできる変速機のシフト操作装置を提供することにある。

上記課題を解決する変速機のシフト操作装置は、シフトレバーの基端部分に設けられた外球面をシートの内球面で受けることでシフトレバーが傾動可能に支持された変速機のシフト操作装置において、上記外球面と上記内球面との接触を、径の異なる２つの円上での線接触としている。

上記構成では、シフトレバーの基端部分に設けられた外球面と、これを受ける内球面シートが、径の異なる２つの円上で線接触される。そのため、シフトレバーに対する荷重の加わり方に応じて適切にシフトレバーを支持することが可能となる。

さらに、上記のように構成された変速機のシフト操作装置において、外球面と内球面との線接触がなされる２つの円のうち、シフトレバーの先端側に位置する円の径を、もう一方の円の径よりも大きくすれば、シフトレバーが突き出されるシートの開口を大きくして、シフトレバーの操作範囲を広げられるようにもなる。なお、こうした円径の設定は、例えば、それら２つの円の中心を通る直線を内球面の中心軸とし、その中心軸に直交し、かつ外球面の中心を通る平面を前記内球面の赤道面としたとき、以下の（ａ）〜（ｄ）のすべてを満すように内球面を形成することで実現できる。
（ａ）内球面の赤道面よりもシフトレバー先端側の部分を、外球面の中心に対して赤道面よりもシフトレバー基端側、かつ中心軸よりも遠方に偏倚した位置を中心とする第１の円弧を中心軸回りに回転して得られる形状に形成する。
（ｂ）内球面の赤道面よりもシフトレバー基端側の部分を、外球面の中心に対して赤道面よりもシフトレバー先端側、かつ中心軸よりも遠方に偏倚した位置を中心とする第２の円弧を中心軸回りに回転して得られる形状に形成する。
（ｃ）第１及び第２の円弧の半径を同じとする。
（ｄ）赤道面からの距離が第２の円弧の中心よりも短く、中心軸からの距離が第２の円弧の中心よりも長くなるように、第１の円弧の中心の位置を設定する。

上記課題を解決するもう一つの変速機のシフト操作装置は、シフトレバーの基端部分に形成された外球面をシートの内球面で受けることでシフトレバーが傾動可能に支持された変速機のシフト操作装置において、上記外球面と上記内球面との接触を、外球面の中心を挟んでシフトレバーの先端側及び基端側にそれぞれ位置される２つの円上での線接触とするとともに、外球面の中心及び円心を通る直線に直交するとともに外球面の中心を通る平面と、外球面の中心及び円周上の一点を通る直線とがなす角度を、シフトレバーの先端側に位置される円よりもシフトレバーの基端側に位置される円の方が小さくなるようにしている。

上記構成では、外球面と内球面との線接触がなされる２つの円のうち、シフトレバーの先端側に位置する円の径が、もう一方の円の径よりも大きくなる。そのため、シフトレバーの支持強度の確保と、シフトレバーの操作範囲の確保との両立を図ることができる。

変速機のシフト操作装置の一実施形態についてその斜視分解構造を示す図。 同実施形態のシフト操作装置に設けられるゲードパネルの平面構造を示す図。 同実施形態のシフト操作装置に採用されるシフトレバー支持構造の側部断面構造を示す図。 同実施形態のシフト操作装置に設けられるシートソケットの側部断面構造を外球面、内球面の曲率差を誇張して示した図。 従来の変速機のシフト操作装置の側部断面構造を示す図。 同従来の変速機のシフト操作装置に採用されるシフトレバー支持構造の側部断面構造を示す図。

以下、変速機のシフト操作装置の一実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。本実施形態のシフト操作装置は、運転者のシフトレバーの操作に応じて、車両用の自動変速機のシフト操作を行うように構成されている。なお、本実施形態のシフト操作装置は、シフトレバーが重力方向上側に突き出されるように、車室のフロアに設置される。

図１に示すように、シフト操作装置は、台座となるベースプレート１０を備えている。ベースプレート１０は、車室のフロアにボルト等によって固定される。ベースプレート１０には、略円筒形状の取付穴１０ａが形成されている。そして、この取付穴１０ａには、略円筒形状に形成されたシートソケット１１が取り付けられている。

シートソケット１１には、シフトレバー１２の基端部分に設けられた、球形のボールスタッド１３が係合される。そして、シフトレバー１２は、ボールスタッド１３を球軸とし、シートソケット１１を軸受部材とする球面滑り軸受により、ベースプレート１０に対して傾動可能に支持されている。なお、ボールスタッド１３には、運転者後方に突き出すようにセレクト軸１３ａが設けられている。

また、シフトレバー１２には、コントロールレバー１４が一体となって傾動可能に設けられている。コントロールレバー１４には、シフトケーブル１５が連結されている。そして、シフトレバー１２は、そのシフトケーブル１５を通じて自動変速機に連結されている。

図２は、シフトレバー１２の傾動を案内するシフトゲート１７の一例を示している。同図に示されるシフトゲート１７には、シフトレバー１２を案内する操作路として、シフト操作路１９、マニュアル操作路２０、セレクト操作路２１の３つの操作路が形成されている。シフト操作路１９は、階段状に折れ曲がりつつ、運転者の前後方向（以下、シフト方向と記載する）に延伸されている。また、マニュアル操作路２０は、シフト操作路１９の図中右側方において、シフト方向に直線状に延伸されている。そして、シフト操作路１９とマニュアル操作路２０とは、運転者の左右方向（以下、セレクト方向と記載する）に延伸されたセレクト操作路２１を通じて連結されている。

シフト操作路１９には、シフトレバー１２の操作位置として、運転者の前方側から順に、パーキング操作位置（Ｐ）、リバース操作位置（Ｒ）、ニュートラル操作位置（Ｎ）、ドライブ操作位置（Ｄ）、及びロー操作位置（Ｌ）の５つの操作位置が設定されている。また、マニュアル操作路２０には、運転者の前方側から順に、アップシフト操作位置（＋）、マニュアル操作位置（Ｍ）及びダウンシフト操作位置（−）の３つの操作位置が設定されている。そして、セレクト操作路２１は、シフト操作路１９のドライブ操作位置（Ｄ）とマニュアル操作路２０のマニュアル操作位置（Ｍ）とを繋ぐように形成されている。

以上のように構成された本実施形態のシフト操作装置では、シフト操作路１９に沿ってシフトレバー１２を操作すると、シフトケーブル１５を通じてその操作が自動変速機に伝達される。そして、操作によって位置されたシフトレバー１２の操作位置に応じて、自動変速機のシフト操作が行われる。

一方、セレクト操作路２１に沿ってドライブ操作位置（Ｄ）からマニュアル操作位置（Ｍ）にシフトレバー１２を操作すると、運転者がより自由に自動変速機の変速操作を行うことが可能なマニュアル操作モードに遷移する。マニュアル操作モードでは、マニュアル操作路２０に沿ってマニュアル操作位置（Ｍ）からアップシフト操作位置（＋）にシフトレバー１２が操作されると、そのときの車両の走行状況に鑑みて許容される限りにおいて、自動変速機の変速段が一段だけ上げられる。また、マニュアル操作位置（Ｍ）からダウンシフト操作位置（−）にシフトレバー１２が操作されると、そのときの車両の走行状況に鑑みて許容される限りにおいて、自動変速機の変速段が一段だけ下げられる。

こうしたマニュアル操作モードでのアップシフト操作位置（＋）、ダウンシフト操作位置（−）へのシフトレバー１２の操作は、シフトレバー１２のボールスタッド１３に設けられたセレクト軸１３ａが図示しないセレクトスイッチをプッシュ操作することで検知される。なお、このときのセレクト軸１３ａには、アップシフト操作位置（＋）、ダウンシフト操作位置（−）に操作されたシフトレバー１２をマニュアル操作位置（Ｍ）に自動的に復動させるための力が印加されるようにもなっている。

続いて、こうしたシフト操作装置におけるシフトレバー１２の支持構造の詳細を説明する。
図３に示すように、シートソケット１１の内部には、シフトレバー１２のボールスタッド１３の外球面を受ける、内球面形状のシート２２が形成されている。シート２２の図中上部には、円形状の開口２３が形成され、この開口２３を通じてシフトレバー１２が突き出されている。

こうしたシート２２の内球面の曲率半径は、ボールスタッド１３の外球面の曲率半径よりも大きくされている。そして、これにより、ボールスタッド１３の外球面とシート２２の内球面との接触が、ボールスタッド１３の中心Ｏを挟んでシフトレバー１２の先端側及び基端側にそれぞれ位置される２つの円（Ｃ１，Ｃ２）上での線接触とされている。

以下の説明において、ボールスタッド１３の外球面と接触する２つの円（Ｃ１，Ｃ２）の円心ｏ１，ｏ２を通る直線をシート２２の内球面の「中心軸Ｌ」と記載し、その中心軸Ｌに直交し、かつボールスタッド１３の外球面の中心Ｏを通る平面をシート２２の内球面の「赤道面Ｅ」と記載する。また、シート２２の内球面における赤道面Ｅよりもシフトレバー１２の先端側の半球をシート２２の内球面の「上半球」と記載し、赤道面Ｅよりもシフトレバー１２の基端側の半球をシート２２の内球面の「下半球」と記載する。さらに、上半球におけるボールスタッド１３の外球面に対するシート２２の内球面の接触線を「上側接触円Ｃ１」と記載し、下半球におけるボールスタッド１３の外球面に対するシート２２の内球面の接触線を「下側接触円Ｃ２」と記載する。

本実施形態のシフト操作装置では、ボールスタッド１３の中心Ｏ及び上側接触円Ｃ１の円周上の一点を通る直線Ｌ１と赤道面Ｅとがなす角度θ１が、ボールスタッド１３の中心Ｏ及び下側接触円Ｃ２の円周上の一点を通る直線Ｌ２と赤道面Ｅとがなす角度θ２よりも小さくなるように、シート２２の内球面が形成されている。そのため、このシフト操作装置では、上側接触円Ｃ１の半径ｒ１が下側接触円Ｃ２の半径ｒ２よりも大きくなっている。ちなみに、このシフト操作装置では、角度θ２は４５度とされ、角度θ１はそれよりも小さい角度とされている。

次に、こうした態様でボールスタッド１３と接触するシート２２の内球面の形状について説明する。
図４は、中心軸Ｌを通る平面における、シートソケット１１の断面形状を示している。なお、同図では、ボールスタッド１３の外球面とシート２２の内球面との曲率の差を実際よりも誇張して示している。

同図に示されるように、シート２２の内球面は、厳密には完全な球面ではなく、以下のような形状とされている。すなわち、シート２２の内球面の上半球は、ボールスタッド１３の外球面の中心Ｏに対して、赤道面Ｅよりもシフトレバー１２の基端側（図中下側）、かつ中心軸Ｌよりも遠方に偏倚した位置を中心Ｏ１とする円弧ａ１（第１の円弧）を、中心軸Ｌ回りに回転して得られる形状とされている。また、シート２２の下半球は、ボールスタッド１３の外球面の中心Ｏに対して、赤道面Ｅよりもシフトレバー１２の先端側（図中上側）、かつ中心軸Ｌよりも遠方に偏倚した位置を中心Ｏ２とする円弧ａ２（第２の円弧）を、中心軸Ｌ回りに回転して得られる形状とされている。

ちなみに、本実施形態では、円弧ａ１の半径Ｒ１と円弧ａ２の半径Ｒ２が同じとなるようにシート２２の内球面が形成されている。そして、赤道面Ｅからの距離が円弧ａ２の中心Ｏ２よりも短く、中心軸Ｌからの距離が円弧ａ２の中心Ｏ２よりも長くなるように、円弧ａ１の中心Ｏ１の位置を設定することで、上側接触円Ｃ１を赤道面Ｅのより近くに位置させている。

続いて、こうした本実施形態のシフト操作装置の作用を説明する。
単純に、ボールスタッド１３の支持のバランスのみを考慮した場合、上側接触円Ｃ１の赤道面Ｅからの角度θ１、下側接触円Ｃ２の赤道面Ｅからの角度θ２を共に４５度とすることになる。しかしながら、そうした場合には、少なくとも、そのときに上側接触円Ｃ１が位置する、赤道面Ｅから上方に４５度の位置までは、シート２２を延伸しなければならなくなり、その分、開口２３の径φが小さくなって、シフトレバー１２の操作範囲が狭まってしまう。その点、本実施形態では、上側接触円Ｃ１が赤道面Ｅの近くに位置されているため、開口２３の径φを大きく取ることが可能となり、シフトレバー１２の操作範囲を大きく取ることができる。

また、シート２２に対してシフトレバー１２が重力方向上方に突き出すように設けられている場合には、シフトレバー１２の自重による荷重がシート２２に常時加わるようになる。このときのシート２２は、そうした荷重を下側接触円Ｃ２の部分で受けることになる。ここで、下側接触円Ｃ２が赤道面Ｅに近い位置に設定されていれば、荷重がシート２２に対して浅い角度で加わるため、シフトレバー１２の自重による荷重をシート２２で適切に受けることが困難となる。その点、本実施形態のシフト操作装置では、下側接触円Ｃ２が赤道面Ｅから十分に離れた位置に設定されているため、シート２２がそうした荷重をより垂直に近い角度で受けるようになる。

さらに、シフトレバー１２の操作時には、シフトレバー１２全体がその操作の方向に押され、シート２２の内球面の中心軸Ｌに直交する方向の荷重がボールスタッド１３に加えられる。このとき、赤道面Ｅにより近い位置に位置された上側接触円Ｃ１では、シート２２がそうした荷重をより垂直に近い角度で受けるようになる。

以上説明した本実施形態の変速機のシフト操作装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ボールスタッド１３に対するシート２２の内球面の上半球側における線接触（上側接触円Ｃ１）の径が下半球側における線接触（下側接触円Ｃ２）の径よりも大きくされているため、シフトレバー１２の操作範囲を大きく取ることができる。

（２）開口２３に近い、シート２２の内球面における上側接触円Ｃ１の位置が赤道面Ｅに近いため、シフトレバー１２の操作時に加わる荷重に対してのボールスタッド１３の支持強度をより好適に確保することができる。

（３）重力方向下方に位置される、シート２２の内球面における下半球側の線接触（下側接触円Ｃ２）の位置については、赤道面Ｅに近づけられていないため、シフトレバー１２の自重による荷重に対してのボールスタッド１３の支持強度を好適に確保することができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では、下側接触円Ｃ２の赤道面Ｅからの角度θ２を４５度としていたが、その角度の大きさは適宜変更しても良い。いずれにせよ、下側接触円Ｃ２の赤道面Ｅからの角度θ２が上側接触円Ｃ１よりも大きくなっていれば、シフトレバー１２の支持強度を確保しつつ、シフトレバー１２の操作範囲を広く取ることが可能となる。

・上記実施形態では、上側接触円Ｃ１の径を下側接触円Ｃ２の径よりも大きくするようにしていたが、シフト操作装置の構成によっては、下側接触円Ｃ２の径を上側接触円Ｃ１の径よりも大きくすることで、シフトレバーの支持をより好適に行うことができる場合がある。例えば、シフトレバー１２の突き出し方向に対するプリテンションがボールスタッド１３に印加されている場合には、上側接触円Ｃ１の径を小さくして、その位置を赤道面Ｅから離すことで、そのプリテンションをより好適にシート２２で受けられるようになる。その一方で、下側接触円Ｃ２の径を小さくして、その位置を赤道面Ｅに近づければ、シフトレバー１２の操作時に加わる中心軸Ｌに直交する方向の荷重をより好適にシート２２で受けられるようになる。

・上記実施形態では、ボールスタッド１３の外球面の中心Ｏから偏倚した位置を中心とする円弧の中心軸Ｌ回りの回転体としてシート２２の内球面の上半球及び下半球をそれぞれ形成することで、ボールスタッド１３の外球面に対するシート２２の内球面の接触を、径の異なる２つの円上での線接触としていた。それ以外の形状に内球面を形成することで、そうした形態での接触を実現することもできる。例えばシート２２の内球面を、中心軸Ｌの延伸方向を長径とする楕円球とし、その楕円球の中心をボールスタッド１３の外球面に対して中心軸Ｌの延伸方向に偏倚した位置に設定することでも、同様の接触態様とすることができる。いずれにせよ、中心軸Ｌを通る平面の上側接触円Ｃ１及び下側接触円Ｃ２の位置におけるシート２２の内球面の曲率中心の赤道面Ｅ及び中心軸Ｌからの距離をそれぞれ異ならせれば、上側接触円Ｃ１及び下側接触円Ｃ２を異なる径とすることができる。そして、上記平面の上側接触円Ｃ１の位置におけるシート２２の内球面の曲率中心の赤道面Ｅからの距離が下側接触円Ｃ２の位置における同距離よりも短く、且つ同平面の上側接触円Ｃ１の位置におけるシート２２の内球面の曲率中心の中心軸Ｌからの距離が下側接触円Ｃ２の位置における同距離よりも長くなるようにすれば、上側接触円Ｃ１の径を下側接触円Ｃ２の径よりも大きくすることができる。

・シフトゲート１７のパターンやシフトレバー１２と自動変速機との連結構造など、シフトレバー１２の支持構造以外の構成は、任意に変更しても良い。いずれにせよ、シフトレバー１２の基端部分に設けられた球軸の外球面とそれを受けるシート２２の内球面との接触が、径の異なる２つの円上での線接触とされていれば、より好適なシフトレバーの支持が可能となる。

１０…ベースプレート、１０ａ…取付穴、１１…シートソケット、１２…シフトレバー、１３…ボールスタッド、１３ａ…セレクト軸、１４…コントロールレバー、１５…シフトケーブル、１７…シフトゲート、１９…シフト操作路、２０…マニュアル操作路、２１…セレクト操作路、２２…シート、２３…開口。

Claims (4)

1. シフトレバーの基端部分に設けられた外球面をシートの内球面で受けることで前記シフトレバーが傾動可能に支持された変速機のシフト操作装置において、
   前記外球面と前記内球面との接触が、径の異なる２つの円上での線接触とされてなる
   ことを特徴とする変速機のシフト操作装置。
2. 前記２つの円のうち、前記シフトレバーの先端側に位置する円の径が、もう一方の円の径よりも大きくされてなる
   請求項１に記載の変速機のシフト操作装置。
3. 前記２つの円の中心を通る直線を前記内球面の中心軸とし、その中心軸に直交し、かつ前記外球面の中心を通る平面を前記内球面の赤道面としたとき、
   前記内球面の前記赤道面よりも前記シフトレバーの先端側の部分が、前記外球面の中心に対して前記赤道面よりも前記シフトレバーの基端側、かつ前記中心軸よりも遠方に偏倚した位置を中心とする第１の円弧を前記中心軸回りに回転して得られる形状に形成され、
   前記内球面の前記赤道面よりも前記シフトレバーの基端側の部分が、前記外球面の中心に対して前記赤道面よりも前記シフトレバーの先端側、かつ前記中心軸よりも遠方に偏倚した位置を中心とする第２の円弧を前記中心軸回りに回転して得られる形状に形成されてなり、
   前記第１及び第２の円弧の半径が同じとされ、かつ前記赤道面からの距離が前記第２の円弧の中心よりも短く、前記中心軸からの距離が前記第２の円弧の中心よりも長くなるように、前記第１の円弧の中心の位置が設定されてなる
   請求項２に記載の変速機のシフト操作装置。
4. シフトレバーの基端部分に形成された外球面をシートの内球面で受けることで前記シフトレバーが傾動可能に支持された変速機のシフト操作装置において、
   前記外球面と前記内球面との接触が、前記外球面の中心を挟んで前記シフトレバーの先端側及び基端側にそれぞれ位置される２つの円上での線接触とされるとともに、
   前記外球面の中心及び円心を通る直線に直交するとともに前記外球面の中心を通る平面と、前記外球面の中心及び円周上の一点を通る直線とがなす角度が、前記シフトレバーの先端側に位置される円よりも前記シフトレバーの基端側に位置される円の方が小さくされてなる
   ことを特徴とする変速機のシフト操作装置。