JP2023023204A - 手動変速機 - Google Patents

Abstract

【課題】発進時におけるデファレンシャル機構における異音の発生を抑制する【解決手段】駆動源からの駆動力が伝達されることにより回転されるインプットシャフトと、シフトレバーの操作に応じて選択されるドリブンギヤを介してインプットシャフトと接続可能にされデファレンシャル機構を介して駆動力を駆動輪へ向けて伝達するアウトプットシャフトと、インプットシャフトに対する駆動源からの駆動力の伝達状態を切り換えるクラッチ機構とを備え、クラッチ機構には、駆動力がインプットシャフトに伝達される締結位置と駆動力がインプットシャフトに伝達されない締結解除位置との間で回動可能にされクラッチペダルの操作に応じて回動されるレリーズフォークと、シフトレバーがニュートラル位置に操作された状態においてレリーズフォークの締結解除位置から締結位置への回動を規制する規制体とが設けられる。【選択図】図１１

Description

本発明は、自動車等の車両に用いられる手動変速機についての技術分野に関する。

車両に搭載される変速機として、車速やエンジンの回転速度に応じて変速比を自動的に切り替える自動変速機と、運転者の操作によって変速比を切り替える手動変速機とが知られている。一般に、自動変速機は自動クラッチ機構を有し、変速時におけるクラッチ機構の締結状態の切り換えが自動で行われる。一方、手動変速機においては、運転者がクラッチペダルを操作した状態においてクラッチ機構の締結状態の切り換えが行われ、運転者はクラッチペダルを操作した上で、シフトレバーを操作することによって複数の変速比の中から所望の変速比を選択して切り換える。手動変速機を搭載した車両として、例えば、特許文献１が挙げられる。

特開２０１８－３１３４２号公報

ところで、手動変速機を搭載した車両の運転時には、一般に、停車時にシフトレバーをニュートラル位置に操作した状態において、クラッチペダルの操作が行われないことが多い。このとき、クラッチ機構は締結状態のままにされているため、手動変速機のインプットシャフトにはエンジン等の駆動源からの駆動力が伝達され続けている。

ところが、この状態から、発進に際して、例えば、シフトレバーが１速位置に操作された直後に再びクラッチが締結されると、駆動源からインプットシャフトに伝達される駆動力（トルク）が急激にアウトプットシャフトに伝達され、アウトプットシャフトに連結されたデファレンシャル機構から異音が発生するおそれがある。

そこで、本発明は、発進時におけるデファレンシャル機構における異音の発生を抑制することを目的とする。

本発明に係る手動変速機は、駆動源からの駆動力が伝達されることにより回転されるインプットシャフトと、シフトレバーの操作に応じて選択されるドリブンギヤを介して前記インプットシャフトと接続可能にされデファレンシャル機構を介して駆動力を駆動輪へ向けて伝達するアウトプットシャフトと、前記インプットシャフトに対する前記駆動源からの駆動力の伝達状態を切り換えるクラッチ機構とを備え、前記クラッチ機構には、駆動力が前記インプットシャフトに伝達される締結位置と駆動力が前記インプットシャフトに伝達されない締結解除位置との間で回動可能にされクラッチペダルの操作に応じて回動されるレリーズフォークと、前記シフトレバーがニュートラル位置に操作された状態において前記レリーズフォークの前記締結解除位置から前記締結位置への回動を規制する規制体とが設けられたものである。

本発明によれば、シフトレバーがニュートラル位置に操作された状態において、クラッチペダルの操作に拘わらず駆動源からの駆動力がインプットシャフトに伝達されなくなり、停車時におけるインプットシャフトの回転が抑制されるため、発進時においてインプットシャフトとアウトプットシャフトが円滑に接続され、アウトプットシャフトに連結されたデファレンシャル機構における異音の発生を抑制することができる。

図２乃至図１２と共に本発明手動変速機の実施の形態を示すものであり、本図は、手動変速機が設けられた車両の概略構成を示す図である。 手動変速機の概略断面図である。 締結が解除された状態を示すクラッチ機構の断面図である。 締結された状態を示すクラッチ機構の断面図である。 規制体の概略側面図である。 カム部の斜視図である。 図５のＶＩＩ－ＶＩＩに沿うカム部の断面図である。 規制体を示す斜視図である。 回動規制部が規制解除位置にある状態を示す側面図である。 回動規制部が規制解除位置にある状態を示す断面図である。 回動規制部が規制位置にある状態を示す側面図である。 回動規制部が規制位置にある状態を示す断面図である。

以下に、本発明の手動変速機を実施するための形態について、添付図面を参照して説明する。

＜車両の概略構成＞
まず、手動変速機が搭載された車両の概略構成について説明する（図１参照）。

車両１００は駆動源１０１と手動変速機１とデファレンシャル機構１０２と駆動輪１０３、１０３とを備えている。

駆動源１０１は、例えば、車両１００を走行させるエンジンであり、燃料を燃焼させて出力軸であるクランクシャフト１０１ａに機械的な駆動力（トルク）を発生させ、駆動輪１０３、１０３に作用する駆動力を発生する。なお、ＥＶ（Electric Vehicle：電気自動車）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicle：ハイブリッド電気自動車）の場合は、エンジンに代えてモーター又はエンジンとモーターの両方が駆動源として用いられる。

手動変速機１は、クランクシャフト１０１ａから伝達された駆動力をデファレンシャル機構１０２に伝達する。手動変速機１にはクラッチペダル２００が接続され、クラッチペダル２００を操作することにより後述するクラッチ機構が動作され、駆動力の伝達状態が切り換えられる。手動変速機１はシフトレバー３００の操作に応じて後述するドリブンギヤが選択可能にされ、デファレンシャル機構１０２に伝達される駆動力の変速比が選択される。

デファレンシャル機構１０２は、手動変速機１から伝達された駆動力を各駆動軸を介して駆動輪１０３、１０３に伝達する。デファレンシャル機構１０２によって、車両１００が旋回する際に生じる駆動輪１０３、１０３間の回転速度差が吸収される。

上記の構成により、車両１００において、駆動源１０１において発生した駆動力が手動変速機１やデファレンシャル機構１０２等を介して駆動輪１０３、１０３に伝達される。この結果、車両１００は走行することができる。

＜手動変速機の構成＞
次に、手動変速機１の構成について説明する（図２乃至図８参照）。

以下の説明にあっては、駆動源（エンジン）と手動変速機の並ぶ方向を前後方向とし、駆動源を前方とし、手動変速機を後方とし、前後上下左右の方向を示すものとする。ただし、以下に示す前後上下左右の方向は説明の便宜上のものであり、本発明の実施に関しては、これらの方向に限定されることはない。

手動変速機１は、ケース２の内外に各部が配置され、それぞれ軸方向が前後方向にされたインプットシャフト３とカウンターシャフト４とアウトプットシャフト５と、クランクシャフト１０１ａに接続されたクラッチ機構６とを有している（図２参照）。

インプットシャフト３はクランクシャフト１０１ａと同軸上に配置されている。インプットシャフト３には、クラッチ機構６を介してクランクシャフト１０１ａから駆動力が伝達される。

カウンターシャフト４は、インプットシャフト３の後方においてインプットシャフト３と平行に配置されている。カウンターシャフト４には、径の異なるドライブギヤ７、７、・・・が軸方向に離隔して取り付けられている。ドライブギヤ７、７、・・・はカウンターシャフト４と一体になって回転される。

アウトプットシャフト５は、インプットシャフト３の後方においてインプットシャフト３と同軸上に配置されている。アウトプットシャフト５には、径の異なるドリブンギヤ８、８、・・・が回転可能に支持されている。ドリブンギヤ８、８、・・・はそれぞれドライブギヤ７、７、・・・と対応して位置され、それぞれ対応するドライブギヤ７、７、・・・と噛合されている。

カウンターシャフト４には、ドリブンギヤ８とドライブギヤ７を介して駆動源１０１からインプットシャフト３に伝達された駆動力が伝達される。

隣り合う所定のドリブンギヤ８、８の間には、アウトプットシャフト５と一体になって回転されるスリーブ９が設けられている。スリーブ９は、例えば、アウトプットシャフト５の軸方向において二つが設けられている。スリーブ９、９はシフトレバー３００に接続され、シフトレバー３００の操作に連動してアウトプットシャフト５の軸方向へ移動可能にされている。スリーブ９が移動されドリブンギヤ８と連結されることにより、アウトプットシャフト５がドリブンギヤ８と一体になって回転される。

手動変速機１において、運転者がシフトレバー３００を操作することにより、操作に応じたドリブンギヤ８が選択され、駆動源１０１からインプットシャフト３に伝達された駆動力が、選択されたドリブンギヤ８と選択されたドリブンギヤ８に噛合されたドライブギヤ７とを介してカウンターシャフト４からアウトプットシャフト５に伝達される。ただし、シフトレバー３００がニュートラル位置に操作された状態においては、スリーブ９がいずれのドリブンギヤ８とも連結されず、アウトプットシャフト５に駆動力が伝達されていない状態にされる。

クラッチ機構６は、フライホイール１０とクラッチディスク１１とプレッシャプレート１２とダイヤフラムスプリング１３とレリーズベアリング１４とレリーズフォーク１５と規制体１６とを有している（図３及び図４参照）。フライホイール１０とクラッチディスク１１とプレッシャプレート１２とダイヤフラムスプリング１３とレリーズベアリング１４はそれぞれ環状に形成され、中心軸がクランクシャフト１０１ａの中心軸と一致されている。

フライホイール１０は内周部がクランクシャフト１０１ａに連結され、クランクシャフト１０１ａと一体になって回転される。

クラッチディスク１１はフライホイール１０の後側に位置され、フライホイール１０と対向した状態にされている。クラッチディスク１１の内周部にはインプットシャフト３の前端部が結合され、インプットシャフト３はクラッチディスク１１と一体になって回転される。

プレッシャプレート１２は、クラッチディスク１１と略同径の大きさに形成され、クラッチディスク１１の後側においてクラッチディスク１１と対向して配置されている。

ダイヤフラムスプリング１３はプレッシャプレート１２の後端部側に後方から押し付けられている。ダイヤフラムスプリング１３は薄板状に形成され、ダイヤフラムスプリング１３にはインプットシャフト３が挿通されている。ダイヤフラムスプリング１３は外周部がプレッシャプレート１２の外周寄りの部分に後方から押し付けられ、プレッシャプレート１２はダイヤフラムスプリング１３の弾性力によってクラッチディスク１１に近づく方向に付勢されている。

レリーズベアリング１４には、インプットシャフト３が挿通されている。レリーズベアリング１４は外周部がダイヤフラムスプリング１３の内周部に後方から接した状態で配置されている。

レリーズフォーク１５は、レリーズベアリング１４の後側において、ケース２に設けられた支点ピン１７に回動可能に支持されている。なお、ケース２はクラッチ機構６等を収納する部分であり、ケース２には内部に支点ピン１７等の各部が取り付けられる取付部２ａを有している。レリーズフォーク１５は、上下方向における中間部が支点ピン１７に支持され回動中心となる支点部１８として設けられ、上端部が力点部１９として設けられ、下端部が作用点部２０として設けられている。作用点部２０は二股に形成され、インプットシャフト３の両側に位置された状態でレリーズベアリング１４に後方から接している。

レリーズフォーク１５は、クラッチペダル２００の踏み込み操作に応じて動作されるレリーズシリンダ２１によって力点部１９が押圧されることにより、図４に示す矢印Ｌの方向へ回動される。レリーズフォーク１５がＬの方向へ回動されることにより作用点部２０によって、レリーズベアリング１４が前方へ押圧される。

レリーズフォーク１５は、クラッチペダル２００が踏み込まれてレリーズシリンダ２１によって押圧され回動された位置が締結解除位置（図４参照）とされ、クラッチペダル２００が踏み込まれずレリーズシリンダ２１によって押圧されていない位置が締結位置（図３参照）とされる。

クラッチ機構６は、レリーズフォーク１５が締結位置にある状態においては、ダイヤフラムスプリング１３の付勢力によってプレッシャプレート１２がクラッチディスク１１に近づく方向へ付勢され、クラッチディスク１１がフライホイール１０に押し付けられる（図３参照）。このとき、クラッチディスク１１がフライホイール１０と一体になって回転されることにより、駆動源１０１からフライホイール１０に伝達された駆動力がインプットシャフト３に伝達される。

一方、レリーズフォーク１５が締結解除位置にある状態においては、レリーズフォーク１５の作用点部２０によってレリーズベアリング１４が押圧され、レリーズベアリング１４によってダイヤフラムスプリング１３の内周部が前方へ押圧される（図４参照）。ダイヤフラムスプリング１３の内周部がレリーズベアリング１４によって押されると、プレッシャプレート１２が後方へ移動され、プレッシャプレート１２の付勢力によるクラッチディスク１１のフライホイール１０への押し付けが解除され、フライホイール１０とクラッチディスク１１との間に隙間が生じる。したがって、フライホイール１０がクラッチディスク１１に対して空転した状態となり、駆動源１０１からフライホイール１０に伝達された駆動力がインプットシャフト３に伝達されない。

なお、以下の説明において、駆動源１０１からの駆動力がインプットシャフト３に伝達された状態はクラッチ機構６が締結された状態であり、駆動力がインプットシャフト３に伝達されていない状態はクラッチ機構６の締結が解除された状態である。

規制体１６は、レリーズフォーク１５の力点部１９と支点部１８の間において、レリーズフォーク１５の左右一方の側に配置されている（図３及び図４参照）。規制体１６は、カム部２２とガイド部２３と回動規制部２４とバネ部材２５とを有している（図５乃至図８参照）。

カム部２２は左右方向を向く板状にされ、レリーズフォーク１５側の面が側面部２６として形成され、側面部２６と反対側の面が側面部２７として形成されている（図５及び図６参照）。側面部２６と側面部２７はそれぞれ中心角が鈍角にされた扇形状に形成され、側面部２７は側面部２６より面積が小さくされている。カム部２２の外周部寄りの部分には回転軸部２８の一端部が連結されている。カム部２２は回転軸部２８を支点として回動される。回転軸部２８は他端部が、例えば、ケース２に連結されている。

カム部２２の中心部には、略前後方向に延びる連結部材２９の一端部が連結されている。連結部材２９の他端部はシフトレバー３００に連結され、カム部２２はシフトレバー３００の操作に応じて回転軸部２８を支点として回動される。

カム部２２の外周面のうち扇形の半径に相当する部分は、側面部２６から側面部２７に近づくに従って変位するように傾斜された作用部３０、３０として形成されている（図７参照）。

ガイド部２３はカム部２２を挟んでレリーズフォーク１５と反対側に配置されている（図３及び図４参照）。ガイド部２３は図示しない固定部材によって、例えば、ケース２に固定されている。ガイド部２３には、レリーズフォーク１５側に開口されたガイド穴３１が形成されている（図８参照）。

回動規制部２４は少なくとも一部がガイド穴３１に挿入された状態でガイド部２３に移動可能に支持され、一部がレリーズフォーク１５の回動軌跡上に位置される規制位置とレリーズフォーク１５の回動軌跡上に位置されない規制解除位置との間で移動される。

回動規制部２４の先端部には、上方へ行くに従ってレリーズフォーク１５から離隔する方向に傾斜された被作用部３２が形成されている。被作用部３２は、前後両側縁がカム部２２の回転時にそれぞれカム部２２の作用部３０、３０と摺動される。

バネ部材２５としては、例えば、圧縮コイルバネが用いられ、ガイド穴３１において両端部がそれぞれガイド部２３と回動規制部２４に支持されている。したがって、回動規制部２４は、バネ部材２５によって規制解除位置から規制位置へ向かう方向に付勢されている。

＜規制体の動作＞
以下に、手動変速機１における動作について説明する（図９乃至１２参照）。

規制体１６は、走行中、例えば、シフトレバー３００が１速位置に操作された状態において、カム部２２によって回動規制部２４がレリーズフォーク１５側から押さえられ、回動規制部２４が規制解除位置に保持されている（図９及び図１０参照）。このとき、回動規制部２４はレリーズフォーク１５の回動軌跡上に位置されず規制体１６がレリーズフォーク１５の回動を規制しないため、クラッチペダル２００が踏み込まれるとレリーズフォーク１５が締結位置から締結解除位置へ向けて回動され、クラッチペダルの踏み込みが解除されるとレリーズフォーク１５が締結解除位置から締結位置へ戻る方向に回動される。

一方、例えば、車両１００が停車した状態において、クラッチペダル２００が踏み込まれ、シフトレバー３００がニュートラル位置に操作されると、カム部２２が回転されて作用部３０が回動規制部２４の被作用部３２に摺動され、回動規制部２４がバネ部材２５の付勢力によって規制位置まで移動される（図１１及び図１２参照）。このとき、回動規制部２４の一部がレリーズフォーク１５の回動軌跡上に位置され、回動規制部２４によってレリーズフォーク１５の締結解除位置から締結位置へ向けての回動が規制される。

したがって、この状態でクラッチペダル２００の踏み込みが解除されても、クラッチ機構６の締結が解除された状態が維持される。インプットシャフト３は、クラッチ機構６の締結が解除された直後には慣性力によって回転し続けるが、駆動源１０１からの駆動力が伝達されなくなるため、回転が停止される。

さらに、この状態から車両１００が発進するために、シフトレバー３００が１速位置に操作されると、回動規制部２４が規制解除位置まで移動され、回動規制部２４によるレリーズフォーク１５の回動の規制が解除される。したがって、レリーズフォーク１５が締結位置まで回動され、クラッチ機構６が締結された状態となり、インプットシャフトに２に駆動源１０１からの駆動力が伝達される。このとき、上記のように、インプットシャフト３は回転が停止されているため、インプットシャフト３からアウトプットシャフト５への急激な駆動力の伝達が抑制される。

以上のように、手動変速機１においては、シフトレバー３００がニュートラル位置に操作された状態において、規制体１６によってレリーズフォーク１５の締結解除位置から締結位置への回動が規制されることにより、クラッチペダル２００の操作に拘わらず駆動源１０１からの駆動力がインプットシャフト３に伝達されない。したがって、停車時におけるインプットシャフト３の回転が抑制されるため、発進時においてインプットシャフト３とアウトプットシャフト５が円滑に接続され、アウトプットシャフト５に連結されたデファレンシャル機構１０２における異音の発生を抑制することができる。

また、手動変速機１においては、規制体１６が、シフトレバー３００の操作によって回動されるカム部２２と、レリーズフォーク１５の回動を規制する規制位置とレリーズフォーク１５の回動の規制を解除する規制解除位置との間で移動可能にされカム部２２の動作に応じて移動される回動規制部２４と、回動規制部２４を案内するガイド部２３とを有している。

これにより、シフトレバー３００を操作することにより回動規制部２４がガイド部２３に案内されて規制位置と規制解除位置との間で移動されるため、簡素な構成でレリーズフォーク１５の回動を規制することができる。

さらに、回動規制部２４を規制解除位置から規制位置に向かう方向へ付勢するバネ部材２５が設けられている。

これにより、バネ部材２５の付勢力によって回動規制部２４が規制位置に保持される。したがって、簡素な構成でレリーズフォーク１５の回動を確実に規制することができる。

さらにまた、回動規制部２４に被作用部３２が形成され、カム部２２に被作用部３２と摺動可能な作用部３０が形成され、回動規制部２４がカム部２２に押圧されることにより規制位置から規制解除位置に移動される。

これにより、カム部２２の作用部３０が回動規制部２４の被作用部３２に摺動されることにより、回動規制部２４がバネ部材２５の付勢力に反して規制位置から規制解除位置に移動される。

したがって、専用の動力源を設けることなく回動規制部２４を規制位置から規制解除位置に移動させることが可能になり、規制体１６の構成の簡素化を図ることができる。

さらに、上記のように構成された手動変速機１においては、レリーズフォーク１５がクラッチペダル２００の操作に応じて押圧される力点部１９と回動中心である支点部１８と力点部１９よりインプットシャフト３に近づいて位置された作用点部２０とを有し、規制体１６が支点部１８と力点部１９の間に位置されている。

これにより、規制体１６がレリーズフォークの作用点部２０から離れて位置される。したがって、規制体１６がインプットシャフト３から離れて位置されるため、規制体１６が手動変速機１の周囲の部材と干渉し難く、配置スペースやレイアウト設計の自由度の向上を図ることができる。

なお、上記には、シフトレバー３００の操作によりカム部２２が後方へ回動され前側の作用部３０によって回動規制部２４が規制位置から規制解除位置へ移動された例を示したが、カム部２２はシフトレバー３００の操作に応じて前後いずれの方向に回動されてもよく、回動規制部２４は前後いずれの作用部３０によって規制位置から規制解除位置へ移動されてもよい。

１００ 車両
１０１ 駆動源
１０１ａ クランクシャフト
２００ クラッチペダル
３００ シフトレバー
１ 手動変速機
３ インプットシャフト
４ カウンターシャフト
５ アウトプットシャフト
６ クラッチ機構
８ ドリブンギヤ
１５ レリーズフォーク
１６ 規制体
１８ 支点部
１９ 力点部
２０ 作用点部
２２ カム部
２３ ガイド部
２４ 回動規制部
２５ バネ部材
３０ 作用部
３２ 被作用部

Claims (5)

1. 駆動源からの駆動力が伝達されることにより回転されるインプットシャフトと、
   シフトレバーの操作に応じて選択されるドリブンギヤを介して前記インプットシャフトと接続可能にされデファレンシャル機構を介して駆動力を駆動輪へ向けて伝達するアウトプットシャフトと、
   前記インプットシャフトに対する前記駆動源からの駆動力の伝達状態を切り換えるクラッチ機構とを備え、
   前記クラッチ機構には、
   駆動力が前記インプットシャフトに伝達される締結位置と駆動力が前記インプットシャフトに伝達されない締結解除位置との間で回動可能にされクラッチペダルの操作に応じて回動されるレリーズフォークと、
   前記シフトレバーがニュートラル位置に操作された状態において前記レリーズフォークの前記締結解除位置から前記締結位置への回動を規制する規制体とが設けられた
   手動変速機。
2. 前記規制体が、
   前記シフトレバーの操作によって回動されるカム部と、
   前記レリーズフォークの回動を規制する規制位置と前記レリーズフォークの回動の規制を解除する規制解除位置との間で移動可能にされ前記カム部の動作に応じて移動される回動規制部と、
   前記回動規制部を案内するガイド部とを有する
   請求項１に記載の手動変速機。
3. 前記回動規制部を前記規制解除位置から前記規制位置に向かう方向へ付勢するバネ部材が設けられた
   請求項２に記載の手動変速機。
4. 前記回動規制部に被作用部が形成され、
   前記カム部に前記被作用部と摺動可能な作用部が形成され、
   前記回動規制部が前記カム部に押圧されることにより前記規制位置から前記規制解除位置に移動される
   請求項３に記載の手動変速機。
5. 前記レリーズフォークが前記クラッチペダルの操作に応じて押圧される力点部と回動中心である支点部と前記力点部より前記インプットシャフトに近づいて位置された作用点部とを有し、
   前記規制体が前記支点部と前記力点部の間に位置された
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の手動変速機。

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