JP2016205560A - 車両用変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】シフトヘッドとシフトフォークシャフトとをピンで固定する構造を有する車両用変速機において、ピンの耐久性低下を抑制できる構造を提供する。
【解決手段】シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１方向からみて、シフトヘッド１８ａの荷重点Ｆとシフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１とを結んだ直線に対して垂直な方向に、ピン２２が挿入されているため、シフトヘッド１８ａの荷重点Ｆとピン２２との間のモーメントが低減され、ピン２２にかかる応力を低減することができる。従って、ピン２２の耐久性低下を抑制することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両用変速機の構造に関するものである。

押圧部材が荷重点に押し付けられることで移動させられるシフトヘッドと、そのシフトヘッドにピンによって固定されるシフトフォークシャフトとを含んで構成される構造を有する車両用変速機が知られている。特許文献１の手動変速機がそれである。特許文献１の図２には、後進段用シフトヘッド６および後進段用シフトフォークシャフト１６の内部に、破線で示すピンが挿入されることによって、後進段用シフトヘッド６とシフトフォークシャフト１６とが固定される構造が記載されている。

特開２０１１−１７３６１号公報

ところで、特許文献１の図２のように、ピンの挿入方向が、押圧部材が押し付けられる後進段用シフトヘッド６の荷重点と後進段用シフトフォークシャフト１６の軸線とを通る線の法線方向に対して傾いていると、後進段用シフトヘッド６が作動した際に、その荷重点とピンとの間のモーメントが大きくなる。このとき、ピンにかかる応力が大きくなり、ピンの耐久性が低下する可能性があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、シフトヘッドとシフトフォークシャフトとをピンで固定する構造を有する車両用変速機において、ピンの耐久性低下を抑制できる構造を提供することにある。

上記目的を達成するための、第１発明の要旨とするところは、(a)シフトヘッドおよびそのシフトヘッドを貫通するシフトフォークシャフト内にピンが挿入されることで、前記シフトヘッドと前記シフトフォークシャフトとが固定される構造を有する車両用変速機であって、(b)前記シフトフォークシャフトの軸線方向からみて、前記シフトヘッドの荷重点と前記シフトフォークシャフトの軸線とを結んだ直線に対して垂直な方向に、前記ピンが挿入されていることを特徴とする

このように構成されると、シフト操作時において、シフトヘッドの荷重点とピンとの間のモーメントが低減され、ピンにかかる応力が低減される。従って、ピンの耐久性低下を抑制することができる。

本発明が適用された車両用手動変速機の一部であって、特に、運転者の手動操作に応じたシフトフォークを駆動させる機構を示す図である。 図１のシフトフォークシャフトおよびシフトフォークシャフトに一体的に固定されるシフトヘッドの斜視図である。 図２のシフトヘッドおよびシフトフォークシャフトを、シフトフォークシャフトの軸線方向からみた図である。 図３のピンの形状を示す図である。 第１変速段にシフト操作されたときの数値演算によるピンの応力分布を示す図である。 第１変速段にシフト操作されたときの数値演算によるピンの応力分布を示す図であって、図５に対して部位の応力分布を示す図である。 従来形状のピンの挿入方向を示す図である。 第２変速段にシフト操作されたときの数値演算によるピンの応力分布を示す図である。 第２変速段にシフト操作されたときの数値演算によるピンの応力分布を示す図であって、図８に対して別の部位の応力分布を示す図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明が適用された車両用手動変速機１０（以下、手動変速機１０）の一部であって、特に、運転者のシフト操作に応じたシフトフォークシャフト１４ａ〜１４ｄおよびシフトフォーク１６を移動させる機構を示す図である。図１に示すように、ケース１２によって４本のシフトフォークシャフト１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが、それぞれの軸線方向に移動可能に保持されている。シフトフォークシャフト１４ｃは、第５変速段および第６変速段への変速用シャフトに対応し、シフトフォークシャフト１４ｂは、第３変速段および第４変速段への変速用シャフトに対応し、シフトフォークシャフト１４ａは、第１変速段および第２変速段への変速用シャフトに対応し、シフトフォークシャフト１４ｄは、後進変速段用のシフトフォークシャフトに対応している。なお、車両用手動変速機１０が、本発明の車両用変速機に対応している。

各シフトフォークシャフト１４ａ〜１４ｄ（以下、特に区別しない場合にはシフトフォークシャフト１４）には、それぞれシフトフォーク１６が固設されており、所定のシフトフォークシャフト１４が軸線方向に移動すると、そのフォークシャフト１４に固設されたシフトフォーク１６も同様に軸線方向に移動する。また、図示はしないが、各シフトフォークは、それぞれ図示しないシンクロメッシュ機構を構成するスリーブと嵌合しており、シフトフォークが軸線方向に移動するとシンクロメッシュ機構が作動し、変速動作が実行される。

また、各シフトフォークシャフト１４ａ〜１４ｄには、それぞれシフトヘッド１８ａ〜１８ｄ（特に区別しない場合にはシフトヘッド１８と記載する）が固設されている。具体的には、シフトフォークシャフト１４ａには、シフトヘッド１８ａが固設されており、シフトフォークシャフト１４ｂには、シフトヘッド１８ｂが固設されおり、シフトフォークシャフト１４ｃには、シフトヘッド１８ｃが固設されており、シフトフォークシャフト１４ｄには、シフトヘッド１８ｄが固設されている。

図２は、第１変速段および第２変速段への切替用のシフトフォークシャフト１４ａおよびシフトフォークシャフト１４ａに一体的に固定されるシフトヘッド１８ａの斜視図である。図２に示すように、シフトヘッド１８ａに形成されている貫通穴をシフトフォークシャフト１４ａが貫通している。

また、シフトヘッド１８ａには、シフトフォークシャフト１４ａを支持する円筒状のボス部２０が形成されている。このボス部２０に形成されている穴からシフトフォークシャフト１４ａの内部に形成されている穴を通ってボス部２０の周方向の対角側に形成されている穴を通るようにしてピン２２が圧入（挿入）されている。これらの穴は、ピン２２が通るように、それぞれの中心軸が重なるように設計されている。このピン２２には、周方向の一部に切欠（スリット）が形成された円筒状であり径方向に弾性変形可能とされている。ピン２２が挿入された際には、ピン２２が弾性変形させられ、ピン２２がボス部２０の穴の内周面を押圧することで、ピン２２の脱落が阻止されている。

シフトヘッド１８ａには、シフトフォークシャフト１４ａを支持するボス部２０から径方向伸びる腕部２４が形成されており、その腕部２４の端部には係合溝２６が形成されている。係合溝２６には、運転者のセレクト操作に応じて破線で示すインナレバーが係合し、さらにインナレバーが係合溝２６に係合した状態で運転者によるシフト操作が実行されると、シフトヘッド１８ａがインナレバーによって押圧され、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１方向に移動させられる。このとき、シフトフォークシャフト１４ａに固設されているシフトフォーク１６も同じ軸線Ｃ１方向に移動させられることで図示しないシンクロメッシュ機構が作動し、変速動作が実行される。

図３は、図２のシフトヘッド１８ａおよびシフトフォークシャフト１４ａを、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１方向からみた図である。なお、図３にあっては、ボス部２０およびシフトフォークシャフト１４ａの内部に挿入されているピン２２が一点鎖線で示されている。図３に示されるように、ピン２２は、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１を通って径方向で貫通している。また、ピン２２の両端は、ボス部２０の周方向において対角に位置する部位まで伸びている。

図４は、図３のピン２２の形状を示している。図４に示すように、ピン２２は、円筒形状を有し、周方向の一部にピン２２の軸線Ｃ２と平行な切欠２８（スリット）が形成されている。この切欠２８が形成されることで、ピン２２がシフトフォークシャフト１４ａおよびシフトヘッド１８ａ内に挿入されたときに弾性変形可能となる。すなわち、ピン２２がシフトフォークシャフト１４ａおよびシフトヘッド１８ａ内に挿入されると弾性変形させられ、その弾性復帰力によってピン２２がシフトヘッド１８ａのボス部２０を押圧することにより、ピン２２がシフトフォークシャフト１４ａおよびシフトヘッド１８ａ内に保持される。これより、シフトフォークシャフト１４ａおよびシフトヘッド１８ａがピン２２によって固定される。

図３に戻り、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１方向からみて、シフトヘッド１８ａの荷重点Ｆと、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１とを、結んだ直線Ｌに対して、ピン２２が垂直な方向から打ち込まれている。すなわち、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１方向からみて、シフトヘッド１８ａの荷重点Ｆと、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１とを、結んだ直線Ｌに対して、ピン２２が垂直な状態で挿入されている。なお、シフトヘッド１８ａの荷重点Ｆは、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１方向からみて、図示しないインナレバーによって押圧される点に対応している。また、ピン２２は、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１に対して垂直な面に平行な状態で挿入されている。

上記のようにシフトヘッド１８ａおよびシフトフォークシャフト１４ａ内にピン２２が挿入されることで、シフト操作時においてピン２２に入力されるモーメントが低減され、結果としてピン２２の応力が低減される。

図５および図６は、第１変速段にシフト操作されたときのピン２２（ピン２２−１）の応力分布の数値演算結果である。ここで、図５(a)および図６(a)は、本実施例のようにピン２２が挿入されたときの応力分布に対応し、図５(b)および図６(b)は、比較対象として図７に示すようにピン２２（区別しやすいように以下２２−１と記載）が挿入された場合の応力分布を示している。なお、図５(a)および図６(a)は、同じピン２２であって、周方向で異なる位置の応力分布を示し、図５(b)および図６(b)は、同じピン２２−１であって、周方向で異なる位置の応力分布を示している。また、図５(a)および図５(b)は、周方向で同じ位置の応力分布が示され、図６(a)および図６(b)は、周方向で同じ位置の応力分布が示されている。また、従来形状に対応するピン２２−１について詳述すると、形状はピン２２と変わらないものの、図７に示すように、シフトフォークシャフト１４ａ−１の軸線Ｃ１方向からみて、シフトヘッド１８ａ−１の荷重点Ｆとシフトフォークシャフト１４ａ−１の軸線Ｃ１とを結んだ直線Ｌ−１に対して、ピン２２−１が垂直方向とは異なる方向から挿入されている。

第１変速段にシフト操作されたときの、本実施例に対応する図５(a)のピン２２の応力分布と、従来形状に対応する図５(b)のピン２２−１の応力分布とを比較すると、図５(b)のピン２２−１の応力が高い部位の応力の値をＷ[MPa]とすると、図５(a)の応力が高い部位では、その値が０．８Ｗ[MPa]となった。このように、本実施例では、従来形状に比べて応力の値が２０％程度低減された。

また、第１変速段にシフト操作されたときの、図６(a)のピン２２の応力分布と、図６(b)のピン２２−１の応力分布とを比較すると、図６(b)のピン２２−１の応力が高い部位の応力の値をＸ[MPa]とすると、図６(a)の応力が高い部位では、その値が０．８５Ｘ[MPa]となった。このように、本実施例では、従来形状に比べて応力の値が１５％程度低減された。

図８および図９は、第２変速段にシフト操作されたときのピン２２（ピン２２−１）の応力分布の数値演算結果である。ここで、図８(a)および図９(a)は、本実施例のようにピン２２が挿入されたときの応力分布に対応し、図８(b)および図９(b)は、比較対象として図７に示すようにピン２２−１が挿入された場合（従来形状）の応力分布を示している。なお、図８(a)および図９(a)は、同じピン２２であって、周方向で異なる位置の応力分布を示し、図８(b)および図９(b)は、同じピン２２−１であって、周方向で異なる位置の応力分布を示している。また、図８(a)および図８(b)は、周方向で同じ位置の応力分布を示し、図９(a)および図９(b)は、周方向で同じ位置の応力分布を示している。

第２変速段にシフト操作されたときの、図８(a)のピン２２の応力分布と図８(b)のピン２２−１の応力分布とを比較すると、図８(b)のピン２２−１の応力が高い部位の応力の値をＹ[MPa]とすると、図８(a)の応力が高い部位では、その値が０．８Ｙ[MPa]となった。このように、本実施例では、従来形状に比べて応力の値が２０％程度低減された。

また、第２変速段にシフト操作されたときの、図９(a)のピン２２の応力分布と、図９(b)のピン２２−１の応力分布を比較すると、図９(b)のピン２２−１の応力が高い部位の応力の値をＺ[MPa]とすると、図９(a)の応力が高い部位では、その値が０．９Ｚ[MPa]となった。このように、本実施例では、従来形状に比べて応力の値が１０％程度低減された。

上記のように、第１変速段および第２変速段の何れにシフト操作された場合であっても、本実施例のピン２２の応力の方が、従来形状のピン２２−１の応力よりも小さくなっている。従って、ピン２２にかかる応力が従来形状のピン２２−１に比べて低減されるため、ピン２２の耐久性が、従来形状のピン２２−１に比べて向上することとなる。

上述のように、本実施例によれば、シフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１方向からみて、シフトヘッド１８ａの荷重点Ｆとシフトフォークシャフト１４ａの軸線Ｃ１とを結んだ直線に対して垂直な方向に、ピン２２が挿入されているため、シフトヘッド１８ａの荷重点Ｆとピン２２との間のモーメントが低減され、ピン２２にかかる応力を低減することができる。従って、ピン２２の耐久性低下を抑制することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、シフトフォークシャフト１４ａとシフトヘッド１８ａとを固定するピン２２について説明されているが、シフトフォークシャフト１４ｂ〜シフトフォークシャフト１４ｄおよびシフトヘッド１８ｂ〜シフトヘッド１８ｄとを固定するピンについても適用され得る。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用自動変速機（車両用変速機）
１４：シフトフォークシャフト
１８：シフトヘッド
２２：ピン
Ｆ：荷重点
Ｌ：直線

Claims (1)

1. シフトヘッドおよび該シフトヘッドを貫通するシフトフォークシャフト内にピンが挿入されることで、前記シフトヘッドと前記シフトフォークシャフトとが固定される構造を有する車両用変速機であって、
   前記シフトフォークシャフトの軸線方向からみて、前記シフトヘッドの荷重点と前記シフトフォークシャフトの軸線とを結んだ直線に対して垂直な方向に、前記ピンが挿入されている
   ことを特徴とする車両用変速機。

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