JP2017515072A - 自動車の手動変速機用のシフトドラム及びそのようなシフトドラムを有する手動変速機 - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車の手動変速機（１０）のためのシフトドラム（１２）であって、概ねシリンダ状のドラム本体（１４）を有し、当該ドラム本体が長手軸線（Ａ）周りに回転可能であるとともに半径方向の外面にガイド溝（１６）を有し、当該ガイド溝内に、手動変速機（１０）のシフトフォーク（２０）の操作ピン（１８）が係合可能であり、ガイド溝（１６）は、シフトフォーク（２０）の軸線方向の動きを定める作用溝部（２２）を有するとともに、シフトフォークの軸線方向に一定のニュートラル位置（２０）を定める非作用溝部（２４）を有し、ガイド溝（１６）の少なくとも作用溝部（２２）の溝軌道（ｓ）は、複数の放物線線分（２８，３０，３２，３４）及び／又はスプライン関数により確定されているシフトドラムに関する。

Description

本発明は、車両の手動変速機用のシフトドラムであって、概ねシリンダ状のドラム本体を有し、当該ドラム本体が長手軸線周りに回転可能であるとともに半径方向の外面にガイド溝を有し、当該ガイド溝に、手動変速機のシフトフォークの操作ピンが係合可能であり、ガイド溝は、シフトフォークの軸線方向の動きを定める作用溝部を有するとともに、シフトフォークの軸線方向不変のニュートラル位置を定める非作用溝部を有するシフトドラムに関する。さらに、本発明は、そのようなシフトドラムを有する自動車の手動変速機も含む。

自動車手動変速機、特に噛み合い式（ｋｌａｕｅｎｇｅｓｃｈａｌｔｅｔ）或いはシンクロ式（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｓｉｅｒｔ）の手動変速機の場合、ギアチェンジは、通常、例えば手動変速機の摺動歯車（Ｓｃｈｉｅｂｅｒａｅｄｅｒ）やスリーブ（Ｓｃｈａｌｔｍｕｆｆｅｎ）を動かすシフトフォークを用いて行われる。オートバイは、通常シーケンシャル型の噛合式の変速機が装備されており、この変速機の場合、シフトフォークがシフトドラムにより軸線方向に動かされる。シフトドラムの半径方向の外面には、複数のガイド溝が設けられており、これらにシフトフォークの操作ピンがそれぞれ係合する。シフトドラムの所定角度の回転運動により、溝長手方向の適切な溝の推移（Ｎｕｔｖｅｒｌａｕｆ）に伴い、変速機が一つのギアから他のギアにシフトするように、対応配置されたシフトフォークが軸線方向に動かされる。

ガイド溝を有するシフトドラムは、従来技術から既に一般に公知である。従来技術の場合、ガイド溝の作用的な溝部の軌道は、シリンダ状の外周面を展開すると、溝長手方向に直線部分と円弧部分との組み合わせにより確定されている。

本発明の課題は、自動車手動変速機において、騒音が低減され且つ特に損耗の少ないシフト過程に寄与するシフトドラムを提供することにある。

この課題は、本発明により、冒頭で述べた類のシフトドラムであって、ガイド溝の少なくとも作用溝部の溝軌道が、複数の放物線線分及び／又は一つのスプライン関数により確定されているシフトドラムにより解決される。従来技術より公知のガイド溝の場合、不本意な加速とそれに伴う力のピークが、それぞれ対応配置されたシフトフォークに引き起こされるのに対して、ドラム本体を展開したときに区間ごとに放物線状の溝軌道では、シフトドラムの一定角速度による回転運動の際に、シフトフォークの軸線方向加速度が区間ごとに一定になり、これが、変速機の特に騒音と損耗の少ないシフト特性に寄与する。溝軌道が一部ずつ多項式から組み合わされる場合、基本となるスプライン関数は、好ましくは、区間ごとにシフトフォークの一定に近い軸線方向加速度と、さらに、一定に近い加速区間の間の領域における連続的な移行部とが得られ、不連続な加速度の跳びが生じないように、選択されている。

好ましくは、ガイド溝の非作用溝部の溝軌道は、直線により確定されており、当該直線は、長手軸線に対して垂直に延在し且つ連続的微分可能に複数の放物線線分の一つ及び／又はスプライン関数に移行する。このことは、作用溝部と非作用溝部との間の移行領域（接合領域）においても、それぞれ対応配置されたシフトフォークの不本意な加速度ピークが起きないことを意味する。

シフトドラムの一実施形態において、ガイド溝の作用溝部の溝軌道は、複数の放物線線分により確定されており、それも好ましくは専ら複数の放物線線分によって確定されており、作用溝部には、少なくとも一つのシフト可能なギア段が割り当てられており、各ギア段に対して、ちょうど四つの放物線線分が設けられている。これらの放物線線分は、手動変速機をシフト操作する間、対応配置されたシフトフォークの区間ごとの直線的な速度の変化と、区間ごとの一定の加速度の推移とに役立ち、これが、騒音と損耗の最小化に関して特に有利であることが判明した。好ましくは、各ギアに入れたり抜いたりするために、それぞれ二つの放物線線分が設けられている。すなわち、シフトフォークの一定の減速のための放物線線分と、一定の加速のための放物線線分が設けられている。

特に、ガイド溝の作用溝部の溝軌道は、複数の放物線線分により確定されており、この場合、全ての放物線線分は、好ましくは合同である。これにより、対応するシフトフォークをシフト操作する間、加速値或いは減速値が大きさとして常に同じになる。

シフトドラムの他の実施形態において、溝長手方向におけるガイド溝の作用溝部の溝軌道は、少なくとも二次の一つのスプライン関数により確定されている。このようなスプライン関数は、部分ごとに少なくとも二次の多項式から構成されており、二つの多項式部分がつながる箇所においても連続的微分可能である。これにより、シフトフォークの加速に関して、区間ごとに概ね一定の加速度の推移及び概ね一定の加速区間の間の有利な連続的移行が可能になる。

その他には、上記課題は、本発明により、上述のシフトドラムと、操作ピンを有する少なくとも一つのシフトフォークとを有し、操作ピンが、シフトドラムのガイド溝に係合する自動車手動変速機によっても解決される。

特に好ましくは、手動変速機は、オートバイの足で操作されるシーケンシャル型手動変速機である。

本発明の他の特徴と長所は、図面に関連した好ましい実施形態の以下の記載から明らかになる。

従来の手動変速機を従来のシフトドラムとともに分解して示す部分斜視図である。 本発明のシフトドラムをガイド溝の領域で展開して示す部分図である。

図１は、従来の手動変速機１０の一部、具体的には、オートバイの足で操作されるシーケンシャル型手動変速機１０の一部を示す。

手動変速機１０は、シフトドラム１２を備え、当該シフトドラムは、シリンダ状のドラム本体１４を有し、当該ドラム本体が長手軸線Ａの周りに回転可能であるとともに半径方向の外面にガイド溝１６を有し、当該ガイド溝に、手動変速機１０のシフトフォーク２０の操作ピン１８が係合可能である。さらに、手動変速機１０は、少なくとも一つのシフトフォーク２０を備え、当該シフトフォークは、操作ピン１８を有し、この操作ピン１８が、手動変速機１０の組み立て状態にてシフトドラム１２のガイド溝１６に係合する。

図示された実施例では、三つのシフトフォーク２０が設けられており、これらにそれぞれ二段が割り当てられているので、手動変速機１０は、オートバイの６段変速機である。

手動変速機１０の各シフトフォーク２０には、シフトドラム１２における一つのガイド溝１６が対応配置されているので、図１のドラム本体１４は、三つのガイド溝１６を備えている。

各ガイド溝１６は、対応するシフトフォーク２０の軸線方向の動きを定める所謂“作用”溝部２２と、シフトフォーク２０の軸線方向に固定のニュートラル位置を定める所謂“非作用”溝部２４とを有する。ドラム本体１４を展開すると、ガイド溝１６の非作用溝部２４の溝軌道は、溝長手方向２６に長手軸線Ａに対して垂直に延在する直線により然るべく確定されている。

このようなシーケンシャル型の手動変速機１０の構成と動作の仕方は、一般に知られているので、この点に関しては以下ではこれ以上詳しく説明することはしない。

従来のドラム本体の場合、ガイド溝は、展開すると、直線と円弧形状の溝部分とから組み合わされている。シフトドラム１２が、長手軸線Ａの周りに一定の角速度で回転運動すると、円弧部分は、軸線方向の加速のピークとそれに伴う力のピークを、対応配置された各シフトフォーク２０に発生させる。これが、手動変速機の不本意にうるさいシフト騒音と不本意に著しい損耗になり、また、運転者に不快と感じられるような、シフト快適性の邪魔にもなっている。

本発明によるシフトドラム１２は、専ら以下に詳しく述べるガイド溝１６の溝軌道ｓが、図１のシフトドラム１２とは異なる。

図２は、本発明によるシフトドラム１２のドラム本体１４を展開した一部を、ガイド溝１６の領域において示している。ここで、ガイド溝１６の溝軌道ｓは、実線で示されており、他方、一定の角速度によるシフトドラムの回転運動１２に対する、対応配置されたシフトフォーク２０の軸線方向速度ｖと軸線方向加速度ａは、破線および点線により描かれている。横軸にドラム本体１４の周長をとった座標系を図２に敷くと、溝軌道ｓの縦軸は、シフトフォーク２０の軸線方向の移動を表すことになる。

本発明に本質的であるのは、ガイド溝１６の少なくとも作用溝部２２の溝軌道ｓが、溝長手方向２６に、複数の放物線線分２８，３０，３２，３４及び／又は一つのスプライン関数により確定されており、このとき、スプライン関数は、好ましくは、少なくとも二次のスプライン関数であることである。

具体的には、ガイド溝１６の作用溝部２２の溝軌道ｓは、図２によれば、ドラム本体１４を展開すると、複数の放物線線分２８，３０，３２，３４により確定されている。これらの放物線線分２８，３０，３２，３４は、それぞれ直接かつ折れ曲がることなく互いに移行していくので、作用溝部２２は、専ら放物線線分２８，３０，３２，３４によって確定されており、溝軌道ｓは、全ての点で連続的微分可能とされている。

図示の実施例においては、その上さらに、作用溝部２２及び非作用溝部２４の全てを含むガイド溝１６全体の溝軌道ｓが、全ての点で連続的微分可能な関数により確定されている。このことは、図２によれば、ガイド溝１６の非作用溝部２４の溝軌道ｓが、長手軸線Ａに対して垂直に延在しかつ点Ｎ１で連続的微分可能に放物線線分２８につながる直線部分により確定されていることで実現される。

好ましくは、ガイド溝１６の作用溝部２２に対して、ちょうど二つのシフト可能なギアが割り当てられており、対応のシフトフォーク２０は、中央のニュートラル位置から出発して軸線方向に対抗するシフト位置（Ｓｃｈａｌｔｓｔｅｌｌｕｎｇ）に動かすことができる。

各ギアに対しては、やはりちょうど四つの放物線線分２８，３０，３２，３４が設けられており（図２参照）、このとき、シフトフォーク２０の軸線方向加速度ａは、各放物線線分２８，３０，３２，３４内では、その放物線形状のために一定である。しかも、これら放物線線分２８，３０，３２，３４は合同であるので、シフトフォーク２０の軸線方向加速度ａは、全ての放物線線分２８，３０，３２，３４に亘って大きさが一定の値をとる。

従って、シフトフォーク２０の軸線方向移動が、シフト操作の間、その都度、騒音と損耗が抑えられて、大きさが一定の加速或いは減速により行われる。

図２によれば、例えば、対応配置されたシフトフォーク２０の点Ｎ１におけるニュートラル位置から出発し、ガイド溝１６の第一の放物線線分２８と第二の放物線線分３０を経て、シフトフォーク２０に割り当てられたギアであって点Ｇにシフトされているギアが入れられる。ギアを入れる際には、シフトフォーク２０は、第一の放物線線分２８の領域において先ず一定の加速を受け、次に、第二の放物線線分３０の領域において（大きさが同じの）一定の減速を受ける。

続いて、シフトされたギアは、ガイド溝１６の第三の放物線線分３２と第四の放物線線分３４を経て、再び抜かれ、これにより、シフトフォーク２０が点Ｎ２において再び中央のニュートラル位置を占めるようになる。ギアを入れるときのように、シフトフォーク２０は、ギアを抜くときにも、第三の放物線線分３２の領域において先ず一定の加速を受け、次に、第四の放物線線分３４の領域において（大きさが同じの）一定の減速を受ける。

シフトフォーク２０の大きさ一定の軸線方向加速度ａにより、シフト操作の間、“衝撃のない”軸線方向の動きが得られ、これにより、騒音が最小化されるとともに、シフトフォーク２０における力のピークが回避され、それに伴い損耗が低減される。

さらに、手動変速機１０が、オートバイの足で操作されるシーケンシャル型の手動変速機１０であるときには特に、ガイド溝１６のこのような溝軌道ｓにより、シフトの快適性が高まる。

ガイド溝１６の作用溝部２２の溝軌道ｓが、展開すると少なくとも二次の一つのスプライン関数により代替的に確定されているときには、図２と同様に、区間ごとに軸線方向加速度ａが概ね一定で推移し、不本意な力のピークが然るべく回避されるように、スプライン関数の多項式部分が選択される。さらに、スプライン関数は、好ましくも、概ね一定の加速区間の間で、軸線方向加速度が有利に連続的に推移するように選択されているので、図２により加速度の跳びが回避される。

Claims (7)

1. 自動車の手動変速機（１０）のためのシフトドラムであって、概ねシリンダ状のドラム本体（１４）を有し、当該ドラム本体が長手軸線（Ａ）の周りに回転可能であるとともに半径方向の外面にガイド溝（１６）を備え、当該ガイド溝内に、手動変速機（１０）のシフトフォーク（２０）の操作ピン（１８）が係合可能であり、ガイド溝（１６）は、シフトフォーク（２０）の軸線方向の動きを定める作用溝部（２２）を有するとともに、シフトフォークの軸線方向に固定のニュートラル位置（２０）を定める非作用溝部（２４）を有するシフトドラムにおいて、
   ガイド溝（１６）の少なくとも作用溝部（２２）の溝軌道（ｓ）が、複数の放物線線分（２８，３０，３２，３４）及び／又は一つのスプライン関数により確定されていることを特徴とするシフトドラム。
2. 請求項１に記載のシフトドラムにおいて、ガイド溝（１６）の非作用溝部（２４）の溝軌道（ｓ）は、直線により確定されており、当該直線は、長手軸線（Ａ）に対して垂直に延在し且つ連続的微分可能に複数の放物線線分（２８，３０，３２，３４）の一つ及び／又はスプライン関数につながることを特徴とすることを特徴とするシフトドラム。
3. 請求項１又は２に記載のシフトドラムにおいて、ガイド溝（１６）の作用溝部（２２）の溝軌道（ｓ）は、複数の放物線線分（２８，３０，３２，３４）により確定されており、作用溝部（２２）には、少なくとも一つのシフト可能なギアが割り当てられており、各ギアには、ちょうど四つの放物線線分（２８，３０，３２，３４）が割り当てられていることを特徴とするシフトドラム。
4. 先行請求項のいずれか一項に記載のシフトドラムにおいて、ガイド溝（１６）の作用溝部（２２）の溝軌道（ｓ）は、複数の放物線線分（２８，３０，３２，３４）により確定されており、全ての放物線線分（２８，３０，３２，３４）が合同であることを特徴とするシフトドラム。
5. 請求項１又は２に記載のシフトドラムにおいて、ガイド溝（１６）の作用溝部（２２）の溝軌道（ｓ）は、少なくとも二次の一つのスプライン関数により確定されていることを特徴とするシフトドラム。
6. 先行請求項のいずれか一項に記載のシフトドラム（１２）と、操作ピン（１８）を有するシフトフォーク（２０）とを有し、操作ピン（１８）が、シフトドラム（１２）のガイド溝（１６）に係合する自動車の手動変速機。
7. 請求項６に記載の手動変速機において、オートバイの足で操作されるシーケンシャル型手動変速機（１０）であることを特徴とする手動変速機（１０）。

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