JP4501768B2 - 変速機のシフト機構 - Google Patents

Description

この発明は変速機のシフト機構に関し、より特定的には、慣性マス（マスダンパ）を有する変速機のシフト機構に関するものである。

従来、変速機のシフト機構は、たとえば特開平８−４２６８９号公報（特許文献１）、特開平９−２５７１２７号公報（特許文献２）および特開２００１−２４６９５７号公報（特許文献３）に開示されている。
特開平８−４２６８９号公報 特開平９−２５７１２７号公報 特開２００１−２４６９５７号公報

特許文献１でマスダンパのないシフト機構が開示されている。特許文献２では変速レバーに結合される片持ち腕に負荷質量が設けられた自動車の変速機用シフト装置が開示されている。特許文献３では、車室内に設けられるシフトレバーと、手動変速機の外側に設けられるケーブルレバーと、シフトレバーとケーブルレバーとを連結するシフトケーブルとを有する手動変速機のシフトレバー構造において、シフトレバーの一端側に手動変速機の変速操作部を接続して設けるとともに、ケーブルレバーの中央部位にシフトケーブルを接続して設け、シフトレバーの他端側には別体に形成したマス部を溶着した構造が開示されている。

上述のような従来の技術では、手動変速機のシフト機構において慣性マスが変速機ケーブル外側に設けられており、変速機の車両搭載性を悪化させるという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、小型化が可能で搭載性が向上した変速機のシフト機構を提供することを目的とする。

この発明に従った変速機のシフト機構はケースと、ケース内に収納され、軸方向の変位と周方向の回動が可能なシフトセレクトレバーシャフトと、ケース内でシフトセレクトレバーシャフトと第一係合部において係合し、慣性マスと結合され、第一回動軸を中心として回動する第一インナーレバーと、ケース内でシフトセレクトレバーシャフトと第二係合部において係合し、アウターレバーと結合され、第二回動軸を中心として回動する第二インナーレバーとを備える。第一係合部から第一回動軸までの長さよりも第一回動軸から慣性マス重心までの長さが長く、第二係合部から第二回動軸までの長さよりも第二回動軸からアウターレバーの操作点までの長さが長い。

このように構成された変速機のシフト機構においては、第一インナーレバーに慣性マスを設けることによって、変速機の小型化が可能になる。また、２つのレバー比の効果によって慣性マスの効果が増大し、慣性マスの軽量化が可能となる。

この発明に従った変速機のシフト機構は、ケースと、ケース内に収納され、軸方向の変位と周方向の回動が可能なシフトセレクトレバーシャフトと、ケース内でシフトセレクトレバーシャフトと第一係合部において係合し、慣性マスと結合され、第一回動軸を中心として回動する第一インナーレバーと、第一インナーレバーと第二係合部において係合し、アウターレバーと結合され、第二回動軸を中心として回動し、アウターレバーの回動に応じて第二回動軸から第二係合部までの距離が変化する第二インナーレバーとを備え、第一係合部から第一回動軸までの長さよりも第一回動軸から慣性マス重心までの長さが長く、第二係合部から第二回動軸までの長さよりも第二回動軸からアウターレバーの操作点までの長さが長い。

このように構成された変速機のシフト機構では、シフト操作量に応じて、レバー比が変化することで操作状況に応じたレバー比を供することができる。

好ましくは、シフトセレクトレバーシャフトを軸方向に移動させるように慣性マスが第一回動軸を中心として回動する。

好ましくは、第一および第二回動軸の少なくとも一方はシフトセレクトレバーシャフトと非平行である。

この発明に従えば、小型化が可能で、かつ車両への搭載性が向上する変速機のシフト機構を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った変速機のシフト機構の断面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１および図２を参照して、この発明の実施の形態１に従った変速機のシフト機構１はケース１０と、ケース１０内に収納され、軸方向の変位と周方向の回動が可能なシフトセレクトレバーシャフト６０と、ケース１０内でシフトセレクトレバーシャフト６０と第一係合部６２において係合し、慣性マス５０と結合され、慣性マス５０と第一係合部６２との間の第一回動軸４４を中心として回動する第一インナーレバー４０と、ケース１０内でシフトセレクトレバーシャフト６０と第二係合部６１において係合し、アウターレバー２０と結合され、アウターレバー２０と第二係合部６１との間の第二回動軸２４を中心として回動する第二インナーレバー３０とを備える。第一係合部６２から第一回動軸４４までの長さＬ３よりも第一回動軸４４から重心５５までの長さＬ４が長い。第二係合部６１から第二回動軸２４までの長さＬ２よりも第二回動軸２４からアウターレバー２０の操作点としての操作ピン２５までの長さＬ１が長い。

シフトセレクトレバーシャフト６０を軸方向に移動させるように慣性マス５０が第一回動軸４４を中心として回動する。

第一回動軸４４および第二回動軸２４はシフトセレクトレバーシャフト６０と非平行である。

変速機のシフト機構１は、たとえば車両に搭載される変速機の適切なギアを選択するための機構であり、手動変速機の一部として用いられる。または、手動変速機だけでなく、電気的にギアを選択する変速機や、アクチュエータなどを用いて適切なギアを選択する変速機の一部として用いられてもよい。

ケース１０は、たとえばアルミニウム合金などにより構成され、軽量かつ高剛性に構成される。ケース１０は箱型であり、その内部に手動変速機のシフト機構を構成するさまざまな部品（要素）が収納される。

ケース１０の外部にはアウターレバー２０が取付けられる。アウターレバー２０は所定の方向に回動可能である。シャフト２１は回動中心として作用し、シャフト２１は第二回動軸２４を中心として回動する。シャフト２１を中心としてアウターレバー２０が回動する。アウターレバー２０の一方端にシャフト２１が取付けられ、他方端に操作点としての操作ピン２５が取付けられる。操作ピン２５はケーブルにより操作され、シャフト２１を中心として操作ピン２５を回動させることが可能である。

シャフト２１はケース１０外部からケース１０内部に向かって延び、その先端部は第二インナーレバー３０に固着されている。すなわち、シャフト２１の回動は第二インナーレバー３０に伝えられ、第二インナーレバー３０がシャフト２１を中心として回動する。

第二インナーレバー３０の先端部はシフトセレクトレバーシャフト６０の第二係合部６１に係合している。この実施の形態では、第二係合部６１が「Ｏ」形状であるが、これに限られるものではなく、第二係合部６１が突出しており、この突出部分を受入れる溝が第二インナーレバー３０に設けられていてもよい。

シフトセレクトレバーシャフト６０は一方向に延びる棒状部材であり、矢印１６２で示す方向にスライド可能で、かつ矢印１６１で示す方向に回動可能である。シフトセレクトレバーシャフト６０にはピン１１０が設けられ、ピン１１０は３本のシフトヘッド１２０から１２２のいずれかを選択する。各々のシフトヘッド１２０から１２２には、シフトフォーク１３０から１３２が取付けられており、シフトフォーク１３０から１３２はシンクロ機構を構成するハブスリーブを保持している。第一インナーレバー４０は第一係合部６２によりシフトセレクトレバーシャフト６０と係合している。

シフトセレクトレバーシャフト６０の上側に第二インナーレバー３０が配置され、下側に第一インナーレバー４０が配置される。第一インナーレバー４０はシャフト４１の端部に固定されており、シャフト４１を中心として、すなわち第一回動軸４４を中心として回動することが可能である。シャフト４１の端部にはアーム５１が取付けられ、アーム５１の先端にはマスダンパとしての慣性マス５０が配置される。慣性マス５０はシフトアシスト機構として作用し、慣性マス５０はシフトセレクトレバーシャフト６０のシフト（スライド）方向の荷重を補助する働きがある。これにより、トランスミッション内部におけるギアの噛合いをスムーズに行なうことができる。かつ、慣性マス５０が存在することにより、シフト時に各部で発生する金属接触による振動を室内へ伝えることを防止できる。

操作ピン２５の回動半径をＬ１、第二インナーレバー３０の回動半径をＬ２、第一インナーレバー４０の回動半径をＬ３、慣性マス５０の回動半径をＬ４とする。慣性マス５０のレバー比、すなわち操作ピン２５の移動距離と慣性マス５０の移動距離との比は、以下の式で表わされる。

（Ｌ２／Ｌ１）×（Ｌ４／Ｌ３）
なお、図１で示す機構では、矢印１６１で示す方向がセレクト方向であり、矢印１６２で示す方向がシフト方向である。

次に、シフト機構１の動作について説明する。運転者はシフトレバーを操作し、この操作がケーブルにより操作ピン２５に伝えられ、操作ピン２５が第二回動軸２４を中心として回動する。この回動がシャフト２１へ伝わる。シャフト２１が第二インナーレバー３０を回動させ、この回動は、第二係合部６１を介してシフトセレクトレバーシャフト６０へ伝わる。シフトセレクトレバーシャフト６０は矢印１６２で示す方向にスライドする。シフトセレクトレバーシャフト６０がスライドすると、第一係合部６２においてシフトセレクトレバーシャフト６０と係合している第一インナーレバー４０は第一回動軸４４を中心として回動する。この回動がシャフト４１およびアーム５１を経由して慣性マス５０へ伝えられる。シフトセレクトレバーシャフト６０のピン１１０はいずれかのシフトヘッド１２０から１２２に接続されているため、シフトヘッド１２０から１２２のいずれかを移動させて、所定の変速段とすることができる。

図２を参照して、第一係合部６２および第二係合部６１はそれぞれ凹部であり、同一線上に並ぶように配置される。第一係合部６２および第二係合部６１は凹部である必要はなく、凸部であってもよい。

図３は別の例に従った第一係合部および第二係合部の断面図である。図３を参照して、第一係合部６２および第二係合部６１は互いにずれた位置に存在してもよい。また、図２および図３では第一係合部６２がシフトセレクトレバーシャフト６０の下側に設けられ、第二係合部６１がシフトセレクトレバーシャフト６０の上側に設けられるが、これに限られるものではなく、第一係合部６２がシフトセレクトレバーシャフト６０の上側および下側のいずれに設けられてもよい。また同様に第二係合部６１がシフトセレクトレバーシャフト６０の上側または下側のいずれに設けられていてもよい。また、シャフト４１とシャフト２１とを図１８で示すように軸方向、回転方向ともに自由な位置に配置してもよい。

さらに、図１では、慣性マス５０がケース１０内に収納される構造を示したが、これに限られるものではなく、ケース１０が二点鎖線で示す位置に存在し、慣性マス５０およびアーム５１がケース１０の外側に存在してもよい。ケース１０内は潤滑油１０１で潤滑される。

このように構成された実施の形態１に従ったシフト機構１では、第一インナーレバー４０に慣性マス５０を設けることによって、変速機の小型化が可能となる。さらに、２つのレバー比（Ｌ２／Ｌ１とＬ４／Ｌ３）を調整することによって、慣性マスの効果が増大し、慣性マスの軽量化が可能となる。

（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２に従った変速機のシフト機構の断面図である。図４を参照して、実施の形態２に従ったシフト機構１では第一回動軸４４と第二回動軸２４が互いに平行である点で、実施の形態１に従ったシフト機構１と異なる。第二係合部６１はシフトセレクトレバーシャフト６０の下側に設けられ、第一係合部６２はシフトセレクトレバーシャフト６０の上側に設けられる。第二回動軸２４を中心として操作ピン２５を回動させると、この回動がアウターレバー２０を介してシャフト２１に伝わる。シャフト２１は第二回動軸２４を中心として第二インナーレバー３０を回動させる。第二インナーレバー３０は第二係合部６１においてシフトセレクトレバーシャフト６０と係合しているため、シフトセレクトレバーシャフト６０が矢印１６２で示す方向にスライドする。このとき、ピン１１０がいずれかのシフトヘッド１２０から１２２に接続されているため、シフトヘッド１２０から１２２のいずれかを移動させて所定の変速段とすることができる。

第一インナーレバー４０が第一係合部６２によりシフトセレクトレバーシャフト６０と係合しているため、シフトセレクトレバーシャフト６０が矢印１６２で示す方向へ移動すると、第一インナーレバー４０は第一回動軸４４を中心として回動する。この回動がシャフト４１およびアーム５１を経由して慣性マス５０へ伝えられ、慣性マス５０は第一回動軸４４を中心として回動する。

図５は、図４中の矢印Ｖで示す方向から見た平面図である。図５を参照して、実線で示す位置にアウターレバー２０が設けられてもよい。この場合、アーム５１とアウターレバー２０は同一面上に位置する。これとは異なり、点線で示す位置にアウターレバー２０を設けてもよい。この場合、実線で示す位置からのずれはＷとなる。アウターレバー２０の位置は特に制限されるものではなく、アウターレバー２０の動きが第二係合部６１を介してシフトセレクトレバーシャフト６０に伝達できる位置であれば特に制限されるものではない。

図６は、図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図６を参照して、シフトセレクトレバーシャフト６０と第一インナーレバー４０が第一係合部６２において係合（嵌合）している。シフトセレクトレバーシャフト６０の第二係合部６１に第二インナーレバー３０が係合（嵌合）している。

図７は、別の例に従ったシフトセレクトレバーシャフトの断面図である。なお、図７は図５中の点線で示す位置にアウターレバーが存在する場合の断面図である。図７を参照して、シフトセレクトレバーシャフト６０の第一係合部６２と第二係合部６１とは距離Ｗだけずれて存在する。

このように構成された、実施の形態２に従ったシフト機構でも、実施の形態１に従ったシフト機構と同様の効果がある。

（実施の形態３）
図８は、この発明の実施の形態３に従ったシフト機構の断面図である。図８を参照して、この発明の実施の形態３に従ったシフト機構では、第二インナーレバー３０が第一インナーレバー４０を経由してシフトセレクトレバーシャフト６０と係合している点で、実施の形態１に従ったシフト機構１と異なる。

図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。図８および図９を参照して、第二インナーレバー３０の先端に凹部により第二係合部３２が構成され、この第二係合部３２が第一インナーレバー４０の先端部と係合している。第一回動軸４４と第二回動軸２４とは直交しており、第一インナーレバー４０は第一回動軸４４を中心として回動することが可能である。第一インナーレバー４０の一端が第二インナーレバー３０に係合しており、他端が第一係合部６２においてシフトセレクトレバーシャフト６０と係合しているため、第二インナーレバー３０の回動は逆方向の回動となってシフトセレクトレバーシャフト６０に伝達される。この実施の形態におけるレバー比は以下の式で表わされる。

（Ｌ２／Ｌ１）×（Ｌ５／Ｌ３）
なお、ケース１０が慣性マス５０を取囲む構造を示しているが、これに限られるものではなく、二点鎖線で示すようにケース１０が小型化され、慣性マス５０が外部に設けられていてもよい。

図１０は回動した第二インナーレバーの断面図である。図１０を参照して、回動前の第二回動軸から第二係合部３２までの長さＬ２と、回動後における第二回動軸から第二係合部３２までの長さＬ２Ａとは異なる。

図１１は、図８中のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。図１１を参照して、第一インナーレバー４０はシャフト４１に嵌め合わされ、かつ上下方向に突出した形状とされており、各々の突出部分がシフトセレクトレバーシャフト６０および第二インナーレバー３０に係合することで第一係合部６２および第二係合部３２を構成している。

なお、図１１では、シフトセレクトレバーシャフト６０および第二インナーレバー３０に凹部が設けられ、第一インナーレバー４０に凸部が設けられているが、逆にシフトセレクトレバーシャフト６０および第二インナーレバー３０に凸部が設けられて、この凸部に嵌まり合うように第一インナーレバー４０に凹部が設けられ、これらが係合することで第一係合部６２および第二係合部３２が構成されていてもよい。

このように構成された、実施の形態３に従ったシフト機構１では、実施の形態１および２に従ったシフト機構と同様の効果がある。

さらに、シフトセレクトレバーシャフト６０への係合部が１つとなり、シフトセレクトレバーシャフト６０に複数の係合部を設けなくてもよいという効果がある。

（実施の形態４）
図１２は、この発明の実施の形態４に従った変速機のシフト機構の断面図である。図１３は、図１２中の矢印ＸＩＩＩで示す方向から見たシフト機構の平面図である。図１４は、図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図である。図１５は図１２中のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。図１２および図１３を参照して、実施の形態４に従ったシフト機構１では、第一インナーレバー４０とシャフト４１とが一体化されており、第一インナーレバー４０が第二インナーレバー３０およびシフトセレクトレバーシャフト６０に係合している。アウターレバー２０と慣性マス５０は独立した回転軸上に設定されており、アウターレバー２０は第二回動軸２４を中心として回動し、慣性マス５０は第一回動軸４４を中心として回動する。アウターレバー２０は第二インナーレバー３０と結合されており一体として回動する。慣性マス５０は第一インナーレバー４０と結合されており一体として回動する。第一インナーレバー４０はシフトセレクトレバーシャフト６０の溝に入り込んでおり、これを動かすと同時に第一インナーレバー４０は第二インナーレバー３０に挟まれており動かされる。

レバー比は以下の式で表わされる。
（Ｌ４／Ｌ３）×（Ｌ２／Ｌ１）
マスの効果はこのレバー比の二乗に比例するため、Ｌ２＞Ｌ３となるように設定すれば、アウターレバー２０と直接結合した場合のレバー比Ｌ４／Ｌ１に比べて、（Ｌ２／Ｌ３）の二乗だけ大きなマスの効果を得ることができる。

慣性マス５０が単独で旋回できるように軸受けされるとともに、第一インナーレバー４０と電動式に接続されている。慣性マス５０の旋回軸である第一回動軸４４は第一および第二インナーレバーの回動軸と平行もしくは直角である。また、図１９で示すように、第一回動軸４４を第一および第二インナーレバーの回転軸に対して斜めに配置してもよい。慣性マス５０の重心５５から旋回軸である第一回動軸４４までの距離をＬ４とし、慣性マス５０と第二インナーレバー３０との電動接続部である第二係合部３２から第一回動軸４４までの距離Ｌ３との間で、Ｌ４がＬ３より大きくなる構造とする。第二係合部３２から第二回動軸２４までの距離Ｌ２が第二係合部３２から第一回動軸４４までの距離Ｌ３よりも大きくなるようにする。この実施の形態では、リンク機構を用いて慣性マス５０を動かしているが、リンク機構でなく、歯車またはチェーンなどにより慣性マス５０を動かしてもよい。

図１４および図１５を参照して、中立時とシフト時におけるレバー比がこの実施の形態では異なる。すなわち、中立時には第二回動軸２４から第二係合部３２までの距離はＬ２であるのに対し、シフト時には、第二回動軸２４から第二係合部３２までの距離はＬ２Ａとなりこの距離Ｌ２Ａは距離Ｌ２よりも大きくなる。シフト開始付近はレバー比が大きくなるため、操作力の低減が可能となり、シフト後半の操作力の小さい範囲ではレバー比が小さくなるためストロークを低減することができる。その結果、ストロークの増加を最小限に抑えて操作力を低減できる構造となっている。

具体的には、シフト操作力は第二インナーレバー３０から第一インナーレバー４０を経由してシフトセレクトレバーシャフトに伝達される。このとき、第二インナーレバー３０の長さは中立時にはＬ２であるが、シフト後はＬ２Ａとなり大きくなる構造とされる。よって、一番操作力の必要なシフト開始時から同期時にはレバー比が大きく、操作量の必要がない同期後はレバー比を小さくしてストロークを短くすることができる。

このようなレバー比の可変構造について詳細に説明する。図１６を参照して、Ｌ２＝２５、Ｌ３＝１５とした場合、８ｍｍのシフトストロークを得る場合、シフト角度θは１６．４度となる。また、Ｌ２Ａは２８．４となる。

これに対し、図１７で示す機構では、Ｌ２＝Ｌ２Ａであり、レバー比は変化しない。この場合、シフト角度θは１８．７度となる。図１６および図１７の機構では、シフト角度の比率は１８．７／１６．４＝１．１４であり、１４％のシフトストロークの低減を図ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１に従った変速機のシフト機構の断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 別の例に従った第一係合部および第二係合部の断面図である。 この発明の実施の形態２に従った変速機のシフト機構の断面図である。 図４中の矢印Ｖで示す方向から見た平面図である。 図４中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 別の例に従ったシフトセレクトレバーシャフトの断面図である。 この発明の実施の形態３に従った変速機のシフト機構の断面図である。 図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。 回動した第二インナーレバーの断面図である。 図８中のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。 この発明の実施の形態４に従った変速機のシフト機構の断面図である。 図１２中の矢印ＸＩＩＩで示す方向から見たシフト機構の平面図である。 図１２中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図である。 図１２中のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。 レバー比の可変構造を説明するために示すインナーレバーの平面図である。 従来のインナーレバーの平面図である。 実施の形態１に従った変速機のシフト機構の断面図である。 実施の形態２に従った変速機のシフト機構の断面図である。

符号の説明

１ シフト機構、１０ ケース、２０ アウターレバー、２１ シャフト、２４ 第二回動軸、２５ 操作ピン、３０ 第二インナーレバー、３２ 第二係合部、４０ 第一インナーレバー、４４ 第一回動軸、５０ 慣性マス、５５ 重心、６０ シフトセレクトレバーシャフト、６１ 第二係合部、６２ 第一係合部、１０１ 潤滑油、１１０ ピン、１２０ シフトヘッド、１３０ シフトフォーク。

Claims (4)

1. ケースと、
   前記ケース内に収納され、軸方向の変位と周方向の回動が可能なシフトセレクトレバーシャフトと、
   前記ケース内で前記シフトセレクトレバーシャフトと第一係合部において係合し、慣性マスと結合され、第一回動軸を中心として回動する第一インナーレバーと、
   前記ケース内で前記シフトセレクトレバーシャフトと第二係合部において係合し、アウターレバーと結合され、第二回動軸を中心として回動する第二インナーレバーとを備え、
   前記第一係合部から前記第一回動軸までの長さよりも前記第一回動軸から前記慣性マス重心までの長さが長く、前記第二係合部から前記第二回動軸までの長さよりも前記第二回動軸から前記アウターレバーの操作点までの長さが長い、変速機のシフト機構。
2. 前記シフトセレクトレバーシャフトを軸方向に移動させるように前記慣性マスが前記回動軸を中心として回動する、請求項１に記載の変速機のシフト機構。
3. 前記第一および第二回動軸の少なくとも一方は前記シフトセレクトレバーシャフトと非平行である、請求項１に記載の変速機のシフト機構。
4. ケースと、
   前記ケース内に収納され、軸方向の変位と周方向の回動が可能なシフトセレクトレバーシャフトと、
   前記ケース内で前記シフトセレクトレバーシャフトと第一係合部において係合し、慣性マスと結合され、第一回動軸を中心として回動する第一インナーレバーと、
   前記第一インナーレバーと第二係合部において係合し、アウターレバーと結合され、第二回動軸を中心として回動し、前記アウターレバーの回動に応じて前記第二回動軸から前記第二係合部までの距離が変化する第二インナーレバーとを備え、
   前記第一係合部から前記第一回動軸までの長さよりも前記第一回動軸から前記慣性マス重心までの長さが長く、前記第二係合部から前記第二回動軸までの長さよりも前記第二回動軸から前記アウターレバーの操作点までの長さが長い、変速機のシフト機構。

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