JP4381716B2

JP4381716B2 - 変速機

Info

Publication number: JP4381716B2
Application number: JP2003122523A
Authority: JP
Inventors: 孝行矢古宇
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP2004324812A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両などに用いられ、変速操作に伴って変速動作を行う変速機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の変速機として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この変速機は、互いに平行なメインシャフトおよびカウンタシャフトと、これらのシャフトの一方に固定された変速ギヤおよび他方に回転自在に支持された変速ギヤで構成された変速ギヤ列と、これらのシャフトと平行に配置されたシフトロッドと、一端部がシフトロッドに固定され、このシフトロッドと直交する方向に延びるシフトフォークと、変速ギヤを回転自在に支持するシャフトに、回転不能にかつ軸線方向に移動自在に支持され、この変速ギヤに対向するシンクロスリーブを備えている。このシフトフォークは、プレス加工によって成形された板状のものであり、フォーク主部と二股状の係合腕部を一体に有している。フォーク主部は、シフトロッドが貫通した状態でこれに溶接されており、係合腕部はシンクロスリーブの外周面をまたいだ状態でその両側に延びている。シンクロスリーブの外周面には、その周方向の全体にわたって外周溝が形成されており、この外周溝に係合腕部が係合している。
【０００３】
この構成により、この変速機では、変速操作に伴いシフトロッドが駆動され、シフトフォークが係合腕部および外周溝を介してシンクロスリーブを押圧し、回転自在の変速ギヤに噛み合わせることにより、変速ギヤがシンクロスリーブを介してシャフトに連結されることで、変速動作が行われる。また、各係合腕部の先端部には、これを覆うように耐磨耗性部材が取り付けられており、この耐摩耗性部材がシンクロスリーブの外周溝と接触することによって、係合腕部の磨耗が防止される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−３４０４７１号公報（第３〜４頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の変速機では、変速操作に伴い、シフトフォークが係合腕部を介してシンクロスリーブを押圧する際に、シフトフォークにシンクロスリーブから大きな反力が軸線方向に作用する。すなわち、シフトフォークには、その一端部がシフトロッドに固定された片持ち状態で、他端部の係合腕部にシンクロスリーブからの反力が作用することによって、大きな曲げモーメントが作用する。このため、シフトフォークの変形を防止するには、そのような曲げモーメントに対して十分な剛性を持たなければならない。この場合、上記従来のシフトフォークは、シフトロッドに対して直交する板材で構成されているので、剛性を高くするには、例えばその厚さを大きくしなければならない。しかし、従来のシフトフォークでは、シンクロスリーブの外周溝に係合腕部が係合しているため、シフトフォークを厚くすると、外周溝の幅が大きくなり、それに伴いシンクロスリーブの幅も増大してしまう。その結果、変速機の軸方向の長さが大きくなり、その大型化を招くとともに、重量も増大することにより、その動作が鈍くなってしまう。また、シフトフォークが厚くなると、通常のプレス加工では切断面が精度良く得られないので、ファインブランキング（精密打ち抜き）などを行う必要がある。また、シンクロスリーブの摩擦による係合腕部の磨耗を防ぐために、係合腕部の先端部に耐摩耗性部材が取り付けられるため、その分、部品点数や組み立て工数が多くなる。
【０００６】
また、上記の変速機では、フォーク主部にシフトロッドが貫通した状態で溶接されるため、この溶接を、フォーク主部に対してシフトロッドが突出する両側の円周部分に対して行わざるを得ない。このため、通常の隅肉溶接を行えず、そのための専用設備が必要になるとともに、板材の材質も限定される。また、溶接部が上記の円周部分にのみ限定されるので、溶接部の支持力が不足がちになる。この溶接部の支持力不足は、例えばシフトロッドの径を大きくし、溶接面積を大きくすることによって解消できるが、その場合には、シフトロッドが重くなるため、やはり動作が鈍くなってしまう。あるいは、この問題に対応するために、例えばシンクロスリーブの外周溝に係合するフォーク主部に、厚さを減少させたスリーブストッパを設けることによって、スリーブストッパが、シンクロスリーブに通常時には接触せず、大きい荷重が作用した場合にのみ接触するようにし、応力を分散させることが考えられる。しかし、このようなスリーブストッパを設けるには、板を何度かプレスすることにより厚さを減少させるコイニング（再圧縮）などの処理を行う必要があり、製造コストが増大する。また、変速機内のスペースの都合上、他の部材との干渉を避けるために、シフトフォークの両係合腕部の長さを互いに異ならせることが必要になる場合がある。しかし、このようなシフトフォークでは、シンクロスリーブを均一に押圧することが難しく、シフト操作時にギヤ鳴きなどが発生してしまう。この場合は、両係合腕部の荷重バランスや変位量が均一になるように、係合腕部の形状を調整するが、スペースなどの制約により、均一化が困難な場合が多い。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、厚さや重量を増加させることなく、シフトフォークの所要の剛性および支持力を容易に確保することができるとともに、製造コストを削減することができる変速機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、シャフト（実施形態における（以下、本項において同じ）メインシャフト２）に回転自在に支持された変速ギヤ（メイン３速ギヤＭ３、メイン４速ギヤＭ４）をシャフトに連結することによって変速段を設定する変速機１であって、シャフトと平行に配置され、変速操作に伴い、軸線方向に駆動されるシフトロッド２２と、シフトロッド２２の外周面に外接した状態で固定され、シフトロッド２２から二股状に延びる基部３３，３３と、これらの先端から互いにほぼ平行に延びる一対の係合腕部３４，３４とを有し、シフトロッド２２の軸線方向に延びる板材で構成されたシフトフォーク１８と、シャフトに回転不能に且つ軸線方向に移動自在に支持され、シフトフォーク１８の係合腕部３４，３４がまたいだ状態で係合し、シフトロッド２２の軸線方向への移動に伴って、シフトフォーク１８で軸線方向に押圧されることにより、変速ギヤと噛み合うことによって変速ギヤをシャフトに連結するシンクロスリーブ１５と、を備え、シフトフォーク１８の一対の係合腕部３４，３４は、基部３３，３３付近において、内向きに屈曲し、その先端から互いに平行に延びる係合部３４ａ，３４ａを有するとともに、係合部３４ａ，３４ａの先端から外向きに延びており、係合部３４ａ，３４ａには、その長さ方向の全体にわたって、所定の一定幅のスリット３５，３５が形成され、シンクロスリーブ１５の外周面には、スリット３５，３５に係合する係合凸部１５ａが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この変速機によれば、変速操作に伴い、シフトロッドが軸線方向に駆動されることにより、シフトフォークが、これに係合するシンクロスリーブをシャフトの軸線方向に押圧し、変速ギヤと噛み合わせることによって、変速ギヤがシャフトに連結され、変速段が設定される。この発明では、シフトフォークの係合腕部のスリットに、シンクロスリーブの外周面に設けられた係合凸部が係合する。このため、シャフトの軸線方向における係合凸部を含むシンクロスリーブの幅を変えることなく、係合腕部を含むシフトフォークの幅を変更することができる。その結果、シフトフォークの幅を大きくすることによって、その剛性を容易に高めることができるとともに、幅を適宜設定することによって、必要な剛性を過不足なく得ることができるなど、シフトフォークの所要の剛性を容易に確保することができる。さらに、シフトフォークの両係合腕部の長さが互いに異なる場合にも、その幅を適宜設定することによって、良好な剛性バランスを容易に達成でき、必要な剛性を過不足なく得ることができる。また、係合腕部のスリットを大きくすることによって、係合凸部と接触する部分の面積を増やすことができるので、シフトフォークがシンクロスリーブを押圧する際に生じる摩擦による係合腕部の磨耗を緩和することができる。これにより、従来のシフトフォークで必要としていた耐摩耗性部材を省略することができる。
【００１１】
この変速機によれば、シフトフォークが板材で構成され、この板材が少なくともシフトロッドの軸線方向に延びているので、この軸線方向における板材の幅によって剛性を容易に確保できるとともに、板材の幅を変更することによって、剛性を容易に変更することができる。さらに、板材の幅で剛性を確保できるため、その分、板材を薄くすることができ、それにより、板材の選択肢が広がるため、コストダウンが可能になる。
【００１２】
また、シフトフォークがシフトロッドの外周面に外接した状態で固定されているので、通常の隅肉溶接が可能になり、それにより、溶接のための専用設備などが不要になるとともに、板材の材質の選択肢が広がる。これにより、大幅なコストダウンが可能になる。さらに、溶接部の軸線方向の長さを大きくすることによって、溶接面積を拡大できるので、溶接部の支持力を十分に確保することができる。その結果、スリーブストッパが不要になるため、コイニングなどの処理が不要になる。さらに、溶接面積の拡大により、シフトロッドの小径化が可能になる。以上により、変速機全体の軽量化や小型化を図ることができるとともに、コストダウンが可能になる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の変速機１において、シフトフォーク１８は、プレス加工により成形されていることを特徴とする。
【００１４】
前述したように、請求項１の変速機によれば、シフトフォークを薄い板材で構成することが可能になるため、本発明によれば、シフトフォークの成形においてファインブランキングなどを行うことなく、通常の安価なプレス加工によって支障なく行うことができる。また、プレス加工によって、溶接部や係合腕部などの部分間で幅が異なるシフトフォークを容易に成形でき、したがって、所望の剛性分布を有するシフトフォークを容易に得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態である変速機の概略構成を示している。この変速機１は車両に用いられるものであり、エンジン（図示せず）から動力が入力されるメインシャフト２と、このメインシャフト２と平行に設けられ、メインシャフト２から伝達された動力を、ドライブシャフトやプロペラシャフト（ともに図示せず）へ出力するカウンタシャフト３を備えている。メインシャフト２には、その軸線方向に沿って、メイン１〜５速ギヤＭ１〜Ｍ５が並ぶように設けられ、カウンタシャフト３には、メイン１〜５速ギヤＭ１〜Ｍ５にそれぞれ噛み合うカウンタ１〜５速ギヤＣ１〜Ｃ５が設けられている。これらのメイン１〜５速ギヤＭ１〜Ｍ５およびカウンタ１〜５速ギヤＣ１〜Ｃ５によって、前進側の第１〜５速ギヤ列Ｇ１〜Ｇ５がそれぞれ構成されている。
【００１６】
上記ギヤのうち、メイン１速ギヤＭ１およびメイン２速ギヤＭ２は、メインシャフト２に一体に固定されており、これらと噛み合うカウンタ１速ギヤＣ１およびカウンタ２速ギヤＣ２は、カウンタシャフト３に回転自在に支持されている。また、メイン３〜５速ギヤＭ３〜Ｍ５は、メインシャフト２に回転自在に支持されており、これらに噛み合うカウンタ３〜５速ギヤＣ３〜Ｃ５は、カウンタシャフト３に一体に固定されている。
【００１７】
メインシャフト２には、リバースドライブギヤＲ１が一体に固定され、カウンタシャフト３には、リバースドリブンギヤＲ２が回転自在に支持されるとともに、これらの２つのギヤＲ１，Ｒ２にリバースアイドルギヤ（図示せず）が同時に噛み合っており、これらのギヤによって後進ギヤ列ＧＲが構成されている。
【００１８】
また、変速機１は、変速段を設定するための１−２速同期機構１１、３−４速同期機構１２および５速同期機構１３を備えている。１−２速同期機構１１は、回転自在のカウンタ１速ギヤＣ１およびカウンタ２速ギヤＣ２をカウンタシャフト３に選択的に連結することによって、変速段を第１速または第２速に設定するものであり、シンクロスリーブ（図示せず）、シフトフォーク１７およびシフトロッド２１を備えている。同様に、３−４速同期機構１２は、メイン３速ギヤＭ３およびメイン４速ギヤＭ４をメインシャフト２に選択的に連結することによって、変速段を第３速または第４速に設定するものであり、シンクロスリーブ１５、シフトフォーク１８およびシフトロッド２２を備えている。また、５速同期機構１３は、メイン５速ギヤＭ５をメインシャフト２に連結することによって、変速段を第５速に設定するものであり、シンクロスリーブ(図示せず）、シフトフォーク１９およびシフトロッド２３を備えている。これらの同期機構１１〜１３は、構成が基本的に同一であるため、以下、これらを代表して３−４速同期機構１２の構成を説明する。
【００１９】
シンクロスリーブ１５は、メイン３速ギヤＭ３とメイン４速ギヤＭ４の間に配置されており、メインシャフト２に回転不能に設けられ、これと一体に回転するとともに、メインシャフト２に軸線方向に移動自在に支持されている。シンクロスリーブ１５の外周面には、周方向の全体にわたって断面矩形状の係合凸部１５ａが設けられている（図２（ｃ）参照）。シフトロッド２２は、メインシャフト２およびカウンタシャフト３と平行に配置されるとともに、軸線方向に移動自在に設けられている。また、このシフトロッド２２には、これを軸線方向に駆動するためのシフトピース（図示せず）が係合しており、このシフトピースには、シフトレバーの操作に伴い、シフトアーム（いずれも図示せず）が選択的に係合し、連結される。
【００２０】
図２に示すように、シフトフォーク１８は、例えば鉄板をプレス加工することによって成形された板材で構成されており、シフトロッド２２に固定され、シンクロスリーブ１５に向かって延びている。シフトフォーク１８は、中央の固定部３１と、この固定部３１から二股状に互いに対称に延びる一対の腕部３２，３２で構成されている。固定部３１は、シフトロッド２２の外周面に合致するような凹面を有しており、シフトフォーク１８は、この凹面を介してシフトロッド２２の外周面に外接した状態で、固定部３１と両腕部３２，３２との境界部において、その軸線方向の全体にわたり、例えば隅肉溶接によってシフトロッド２２に溶接されている。これらの溶接部分が溶接部２４，２４になっている。腕部３２，３２は、互いに広がるように斜めに延びる基部３３，３３と、これらの先端から互いにほぼ平行に延びる係合腕部３４，３４でそれぞれ構成されている。係合腕部３４，３４は、基部３３，３３付近において、内向きに若干屈曲し、その先端から互いに平行に延びる係合部３４ａ，３４ａを経た後、その先端から外向きに延び、さらに平行に若干延びている。各係合部３４ａには、その長さ方向の全体にわたって、所定の一定幅のスリット３５が形成されており、各スリット３５がシンクロスリーブ１５の係合凸部１５ａに係合している（同図（ｃ）参照）。
【００２１】
以上のように、シフトフォーク１８は、係合腕部３４，３４がシンクロスリーブ１５をまたいだ状態で、各係合腕部３４のスリット３５およびシンクロスリーブ１５の係合凸部１５ａを介して、シンクロスリーブ１５に係合している。また、同図（ｂ）に示すように、シフトフォーク１８の幅は、固定部３１から基部３３の先端付近までは一定であり、その先端から係合腕部３４のスリット３５の中央付近まではテーパ状に減少しており、さらにその先端部では、シンクロスリーブ１５とほぼ同じ一定の幅になっている（同図（ｃ）参照）。
【００２２】
次に、図１を参照しながら、以上の構成の変速機１の動作を、第３速または第４速を選択した場合を例にとり説明する。
【００２３】
運転者のシフトレバーの操作による変速操作によって、第３速が選択されると、シフトアームがシフトピースに係合し、シフトピースを介して、シフトロッド２２およびこれと一体のシフトフォーク１８がメイン３速ギヤＭ３に向かって（図１の右方に）軸線方向に駆動される。これに伴い、シフトフォーク１８は、両係合腕部３４，３４のスリット３５，３５およびこれに係合する係合凸部１５ａを介して、シンクロスリーブ１５を押圧し、メイン３速ギヤＭ３に噛み合わせる。これにより、メイン３速ギヤＭ３がシンクロスリーブ１５を介してメインシャフト２に連結されることによって、変速段が第３速ギヤ列Ｇ３による第３速に設定される。メインシャフト２の動力は、第３速ギヤ列Ｇ３により変速された状態で、カウンタシャフト３に伝達され、さらにドライブシャフトやプロペラシャフトへ出力される。また、第４速が選択されたときには、シフトロッド２２およびシフトフォーク１８がメイン４速ギヤＭ４に向かって（図１の左方に）駆動されることによって、シンクロスリーブ１５がメイン４速ギヤＭ４と噛み合うことにより、メイン４速ギヤＭ４がメインシャフト２に連結され、変速段が第４速ギヤ列Ｇ４による第４速に設定される。
【００２４】
以上のように、本実施形態によれば、シフトフォーク１８の係合腕部３４，３４のスリット３５，３５に、シンクロスリーブ１５の係合凸部１５ａが係合しているので、メインシャフト２の軸線方向における係合凸部１５ａを含むシンクロスリーブ１５の幅を変えることなく、シフトフォーク１８の幅を変更することができる。その結果、シフトフォーク１８の幅を大きくすることによって、その剛性を容易に高めることができるとともに、幅を適宜設定することによって、必要な剛性を過不足なく得ることができるなど、シフトフォーク１８の所要の剛性を容易に確保することができる。また、係合腕部３４のスリット３５を大きくすることによって、係合凸部１５ａと接触する部分の面積を増やすことができるので、シフトフォーク１８がシンクロスリーブ１５を押圧する際に生じる摩擦による係合腕部３４の磨耗を緩和することができる。これにより、従来のシフトフォークで必要としていた耐摩耗性部材を省略することができる。
【００２５】
また、シフトフォーク１８が板材で構成され、シフトロッド２２の軸線方向に延びているので、板材の幅によって剛性を容易に確保できるとともに、幅を変更することにより、剛性を容易に変更することができる。さらに、板材の幅で剛性を確保できるため、シフトフォーク１８を構成する板材を薄くすることができ、それにより、板材の選択肢が広がる。また、シフトフォーク１８がシフトロッド２２に隅肉溶接されているので、溶接のための専用設備が不要になるとともに、板材の材質の選択肢も広がる。さらに、溶接部２４，２４の長さを大きくすることによって、溶接面積が拡大できるので、シフトフォーク１８の移動の際に溶接部２４，２４に掛かるシンクロスリーブ１５からの反力に対して、溶接部２４，２４の支持力を容易に確保することができる。したがって、スリーブストッパが不要になるため、コイニングなどの処理が不要になるとともに、溶接部２４，２４の面積の拡大により、シフトロッド２２の小径化が可能になる。
【００２６】
さらに、シフトフォーク１８の板材が薄くなることによって、シフトフォーク１８の成形を、ファインブランキングなどによらずに、通常の安価なプレス加工で容易に行うことができるとともに、溶接部２４，２４や係合腕部３４，３４などの部分ごとに幅が異なるシフトフォーク１８を容易に成形できる。また、変速機１内で他の部材との干渉を避けるために、両係合腕部３４，３４の長さを互いに異ならせる必要がある場合には、軸線方向の幅を互いに異ならせることによって、両係合腕部３４，３４の剛性のバランスを保つことにより、剛性のアンバランスに起因する係合腕部３４の変形、ギヤ鳴きやシンクロ偏磨耗を防止できる。このように、所望の剛性分布を有するシフトフォーク１８を容易に成形することができる。
【００２７】
以上のように、本実施形態によれば、シフトフォーク１８が、前述したようなスリット３５を形成した板材で構成されているので、厚さや重量を増加させることなく、板材の幅によってシフトフォーク１８の所要の剛性を容易に確保することができる。また、溶接面積の増大によって、シフトフォーク１８の所要の支持力を容易に確保することができる。さらに、溶接の簡略化、板材の厚さや材質の選択肢の増加、コイニング処理などの廃止や通常のプレス加工が可能になるため、大幅なコストダウンが可能になるとともに、シフトフォーク１８の軽量化やシフトロッド２２の小径化が可能になるため、変速機全体の軽量化や小型化を図ることができる。
【００２８】
図３は、本発明の第２実施形態を示している。同図において、第１実施形態と同じ構成の部分については、同じ符号を用いて示している。本実施形態では、シフトフォーク４１にシフトピース４２が一体的に形成されており、これらはプレス加工で成形されている。シフトフォーク４１は、第１実施形態のシフトフォーク１８と同じ構成を有している。また、シフトピース４２は、シフトフォーク４１の基部３３の一方の側面からシフトロッド２２と平行に延びるとともに、その先端部において、シフトロッド２２と平行な線に沿って、ほぼ直角に折り曲げられている。シフトピース４２の先端には、係合凹部４３が形成されており、この係合凹部４３に、シフトレバーの操作に伴い、シフトアーム（いずれも図示せず）が選択的に係合するようになっている。
【００２９】
以上の構成によれば、運転者のシフトレバーによる変速操作によって、シフトアームがシフトピース４２に係合することで、このシフトピース４２と一体のシフトフォーク４１がシフトロッド２２とともに軸線方向に駆動され、それにより、変速動作が行われる。したがって、本実施形態では、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。これに加えて、シフトフォーク４１にシフトピース４２が一体化されているため、部品点数を削減できるとともに、プレス加工で容易に成形でき、それにより、製造コストを削減することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の変速機によれば、厚さや重量を増加させることなく、シフトフォークの所要の剛性および支持力を容易に確保することができるとともに、製造コストを削減することができるなどの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る変速機の概略構成を示す図である。
【図２】３−４速同期機構のシフトフォークやシンクロスリーブなどの構成を示す（ａ）正面図、（ｂ）側面図、および（ｃ）（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】第２実施形態によるシフトフォークなどを示す（ａ）正面図、および（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
１変速機
２メインシャフト（シャフト）
１５シンクロスリーブ
１５ａ係合凸部
１８シフトフォーク
２２シフトロッド
２４溶接部
３４係合腕部
３５スリット
Ｍ３メイン３速ギヤ（変速ギヤ）
Ｍ４メイン４速ギヤ（変速ギヤ）

Claims

シャフトに回転自在に支持された変速ギヤを前記シャフトに連結することによって変速段を設定する変速機であって、
前記シャフトと平行に配置され、変速操作に伴い、軸線方向に駆動されるシフトロッドと、
当該シフトロッドの外周面に外接した状態で固定され、当該シフトロッドから二股状に延びる基部と、これらの先端から互いにほぼ平行に延びる一対の係合腕部とを有し、前記シフトロッドの軸線方向に延びる板材で構成されたシフトフォークと、
前記シャフトに回転不能に且つ軸線方向に移動自在に支持され、前記シフトフォークの前記係合腕部がまたいだ状態で係合し、前記シフトロッドの軸線方向への移動に伴って、前記シフトフォークで前記軸線方向に押圧されることにより、前記変速ギヤと噛み合うことによって当該変速ギヤを前記シャフトに連結するシンクロスリーブと、を備え、
前記シフトフォークの前記一対の係合腕部は、前記基部付近において、内向きに屈曲し、その先端から互いに平行に延びる係合部を有するとともに、当該係合部の先端から外向きに延びており、前記係合部には、その長さ方向の全体にわたって、所定の一定幅のスリットが形成され、前記シンクロスリーブの外周面には、前記スリットに係合する係合凸部が設けられていることを特徴とする変速機。
前記シフトフォークは、プレス加工により成形されていることを特徴とする請求項１に記載の変速機。