JP5644463B2 - 潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置 - Google Patents

Description

本発明は、トラックなどの駆動系に用いられる変速装置において、潤滑油をカップリングスリーブへ正確に導く潤滑機構付きスイング式シフトを備えた変速装置に関する。

一般的に変速装置の変速比の変更は、目的の変速歯車の回転を出力軸に伝えることで起きる。実際には、目的の変速歯車を選ぶ操作により、シフトフォークが動作する。シフトフォークはカップリングスリーブの外周に設けた溝と摺動し、カップリングスリーブを出力軸方向に移動する。移動したカップリングスリーブは目的の変速歯車と噛み合い、変速歯車の回転と同期して回転する（以下カップリングという）。変速歯車は出力軸に遊嵌された歯車だが、カップリングスリーブが出力軸と一体回転するよう設けられているため、変速歯車の回転がカップリングスリーブを通じ出力軸へと伝わる。

少ない力でカップリングスリーブを移動させるため、シフトフォークの1つに二股状に
形成された腕部に回転軸を設けたスイング式シフトフォークがある。スイング式シフトフォークは回転軸を支点とし、カップリングスリーブを移動させるための摺動部を作用点としたテコの原理を用いて少ない力でカップリングスリーブを出力軸方向に移動することができる。

しかしながら、変速歯車とカップリングをしているカップリングスリーブを別の変速歯車とカップリングをするとき、スイング式シフトフォークの摺動部及びカップリングスリーブの溝は互いに、高荷重の力を受け、また、カップリングスリーブと歯車がカップリングしているときには互いに低荷重の摩擦力を受ける。その結果スイング式シフトフォークの摺動部及びカップリングスリーブの溝に摩耗が生じる虞がある。摩耗が生じるとシフト操作に悪影響をおよぼす。そのため、その摩耗を防止するため、スイング式シフトフォークの摺動部とカップリングスリーブの溝を潤滑する必要がある。

しかし、スイング式シフトフォークが障害となり、摺動部とカップリングスリーブの溝とを潤滑することは難しい。そこで、例えば図６に示すようにスイング式シフトフォーク８０ａを避けるようにオイルジェット機構を設け、カップリングスリーブ３０ａを狙ってオイルジェットを噴射する方法が用いられている。しかしこの方法ではスイング式シフトフォーク８０ａをよけるため左右のシフトポジションに合わせてノズル８６、８７が２本必要になり、ノズル８６、８７からは常時オイルジェットが噴射し続けるため、結果的に必要量の２倍ものオイルを噴射する。また、２つのノズル８６、８７と潤滑油移送路８５が必要となり、部品点数が増加する。

そこでシフトフォークに潤滑油を放出させる方法として、シフトフォークの腕部の摺動部にオイル穴を開口し、そこから潤滑油を潤滑させる方法が提案されている（例えば特許文献１）。しかし、この方法では潤滑油がカップリングスリーブの溝やシフトフォークの摺動部などに充分に拡散しないという問題がある。

また、シフトフォークの腕部が二股に分かれる部分に設けたシフトロッドを中空に形成し、そこから潤滑油を供給し、シフトロッドに設けた噴射孔から潤滑油を噴射する方法が提案されている（例えば特許文献２）。しかし、この方法ではシフトロッドの製造にコストが掛かってしまうという問題がある。また、この方法では噴射方向が一定なため、回転軸まわりに揺動するスイング式シフトフォークに対しては、噴射孔が複数必要になるという問題もある。

特開２０１０−１５１１８４号公報 特開２００５−２６５１３６号公報

上記の問題を解決するため発明者は二股状に形成された腕部に、回転自在に支持する回転軸を同一軸線上に２つ備えたシフトフォークが、回転軸まわりに揺動しながら、カップリングスリーブを出力軸方向へ移動するスイング式シフトフォークを備えた変速装置において、前記回転軸と同形状で先端部にノズルを形成したシャフトノズルを設け、カップリングスリーブへ向けて潤滑油を噴射するようにした構成を提案した。

しかし、変速装置の潤滑油は高粘性流体であり、またシャフトノズルとカップリングスリーブの距離が近いため潤滑油の拡散が難しいという問題が発生した。また、シャフトノズルを用いシフト機構全体を潤滑するためには、シャフトノズルに様々な方向へ向いた複数の噴射孔を製作する必要があり、この場合、設計段階での検討不足や加工誤差で必要な潤滑箇所からジェットが外れ潤滑不良を起こすという問題も発生した。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、スイング式シフトフォークを備えた変速装置において、潤滑不良の発生を抑えながら、カップリングスリーブとシフトフォークを正確に過不足無く潤滑することができる潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明の潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置は、二股状のシフトフォークに２つの回転軸を同一軸線上に配し、前記回転軸により回転自在に支持されたスイング式シフトフォークが、前記回転軸まわりに揺動しながら、その先端に取り付けられた摺動部を介して、カップリングスリーブを軸線方向にシフトさせる変速装置において、前記回転軸の一方又は両方を中空状に形成し、中空状の前記回転軸の前記カップルリングスリーブ側の先端部に噴射ノズル状の噴射部を形成し、前記
噴射部に隣接する前記スイング式シフトフォークの内壁を前記噴射部の噴射方向にえぐるようにえぐり部を形成し、前記噴射部が前記えぐり部のえぐり面に潤滑油をジェット状に噴射する構成である。

この構成によれば、スイング式シフトフォークの内壁のえぐられた箇所に潤滑油を噴射することで、カップリングスリーブを正確に過不足無く潤滑することができる。

これは潤滑油をスイング式シフトフォークの内壁のえぐられた箇所に吹きかけることで潤滑油が拡散するからである。潤滑油はえぐられた箇所の面上を薄い膜状に広がり、えぐられた箇所のエッジより周囲へと放射状に流れ出る。高粘性流体の潤滑油でも液膜状となっているため、微粒化が促進する。潤滑油の噴射の勢いが強い場合は、潤滑油が壁面と衝突した瞬間にそのまま微粒化され霧状となる。いずれにしても、カップリングスリーブとシフトフォークに均一にオイルミストを拡散させることができる。

加えて、特に噴射孔の向きに対し潤滑油の到達位置が鈍感となるため、噴射部の噴射孔の加工精度により潤滑不良が発生する可能性を低下させることができる。つまり直接カップリングスリーブに向けて潤滑油を噴射する場合は噴射孔を正確に加工しなければ潤滑不良が発生する可能性があるが、えぐられた箇所に吹きかけることで潤滑油を拡散できるため、加工精度などによる潤滑不良の可能性は低くなる。

更に、前記回転軸を中空状にして、噴射ノズル状の噴射部を構成し、該噴射部がスイング式シフトフォークの内壁の前記えぐられた箇所に潤滑油を噴射するように構成することによって、従来のスイング式シフトフォークの回転軸の一方または両方を、同形状で先端部にノズルを設けた回転軸にするため、部品点数の増加を防ぐことができる。且つスイング式シフトフォークの内壁をえぐり、そのえぐられた箇所に向け潤滑油を噴射するため、構成部品数や加工の工数を増加させずに潤滑油を拡散させることができる。

さらに上記の潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置において、前記噴射部が複数の噴射孔を備え、少なくともそのうちの1つが、スイング式シフトフォーク
の内壁の前記えぐられた箇所に潤滑油を噴射するように設けると、この構成により、複数の箇所に潤滑油を噴射することが可能となるため、カップリングスリーブ及びスイング式シフトフォークの全体を十分に潤滑することができる。

本発明によれば、高粘性流体である潤滑油をカップリングスリーブとシフトフォークに均一に拡散させ、回転軸にジェット潤滑ノズルを設けたスイング式シフトフォークを備えた変速装置の潤滑性能を高めることができる。また、ノズルの加工精度により発生する潤滑不良を抑えることができる。

本発明に係る形態の潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置のスイング式シフトフォークを示した図である。 本発明に係る形態の潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置のスイング式シフトフォークを示した断面図である。 本発明に係る形態の潤滑機構付きスイング式シフトフォークの内壁のえぐられた箇所を示した拡大図である。 本発明に係る形態の潤滑機構付きスイング式シフトフォークの内壁のえぐられた箇所を示した拡大図である。 従来技術の変速装置のスイング式シフトフォークを示した図である。 スイング式シフトフォークを備えた変速装置の内部を示した図である。 スイング式シフトフォークを備えた変速装置の変速比変更動作を示した図である。

以下、本発明に係る実施の形態の潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置１００（以下変速装置という）について、図面を参照しながら説明する。

先ず、本発明に係る変速装置１００を説明する。図６に示すように、変速装置１００は内燃機関（図示せず）からの動力を伝える入力軸５１と、入力軸５１に固定された歯車５２と先端に噛合部５３を設ける。歯車５２は反転軸６１の図中においての左端に固定された反転歯車６２と噛み合い、反転軸６１を回転駆動する。反転軸６１には反転歯車６２〜６８は反転軸に固定され、反転軸と一体で回転する。

反転軸６１の上部には出力軸５９を、前記入力軸５１と同軸上に設ける。出力軸５９には変速歯車５４〜５８を遊嵌し、それらとカップリングするカップリングスリーブ３０ａ、３０ｂ、３０ｃを出力軸５９と一体で回転して、出力軸５９方向に移動するよう設ける。また、各カップリングスリーブ３０ａ、３０ｂ、３０ｃと組になるスイング式シフトフォーク１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備える。

次に、本発明に係る変速装置の変速比変更動作を説明する。カップリングスリーブ３０ａを出力軸５９方向に移動させるスイング式シフトフォーク１０ａは、シフト軸４２と接合部１４で接合している。シフト軸４２はシフト作動部（シフトレバーもしくはシフト演算部など）とシフトピース（図示せず）を介して繋がっている。シフトチェンジ操作を受け、対応したシフト軸４１、４２、４３が選ばれ、シフト軸４１、４２、４３の動作によって、スイング式シフトフォーク１０ａ、１０ｂ、１０ｃが動作する。

図７で示すように、スイング式シフトフォーク１０ａは噴射部を設けた回転軸（以下、シャフトノズルという）２０ａ及び回転軸２０ｂを回転軸として、シフト軸４２の移動距離分、揺動する。このシャフトノズル２０ａ、回転軸２０ｂを回転軸とした揺動によって、摺動部１２ａ及び１２ｂが溝３１を摺動し、カップリングスリーブ３０ａを出力軸５９方向に移動し、変速歯車５６の噛合歯車３６とカップリングスリーブ３０ａの噛合歯車３３はカップリングする。

接合部１４を力点、シャフトノズル２０ａと回転軸２０ｂとの回転軸を支点、摺動部１２ａ、１２ｂを作用点としたてこの原理によって、カップリングスリーブ３０ａの軸方向の移動が可能となる。てこの原理を用いることにより、スイング式シフトフォーク１０ａは従来のシフトフォークに比べ少ない力でカップリングスリーブ３０ａを移動することができる。

カップリングスリーブ３０ａの噛合歯車３２と変速歯車５６の噛合歯車３６が噛合し、これによって変速歯車５６の回転はカップリングスリーブ３０ａを通じて、出力軸５９に伝わり、出力軸５９が回転する。動力は図７の矢印のように変速装置１００内を伝わり、出力軸５９から車輪などに伝わる。

次に本発明に係る実施の形態によるスイング式シフトフォーク１０ａの構成を説明する。図１、及び図２に示すように、スイング式シフトフォーク１０ａはカップリングスリーブ３０ａの外周に形成された溝３１を円周方向に跨ぐ二股形状に形成された腕部１１を設け、接合部１４でシフト軸４１と接合している。腕部１１の各先端にカップリングスリーブ３０ａの外周に設けられた溝３１を摺動する摺動部１２ａ、１２ｂを設ける。摺動部１２ａ、１２ｂは溝３１の幅と略等しい幅を持つ。

摺動部１２ａ、１２ｂは常に溝３１との摩擦により摩耗するため、耐摩耗性に優れた材料から形成することが好ましい。また、摺動部１２ａ、１２ｂは腕部１１と一体に形成されてもよい。

スイング式シフトフォーク１０ａは腕部１１の二股それぞれにシャフトノズル２０ａ、回転軸２０ｂを設ける。シャフトノズル２０ａ、回転軸２０ｂはスイング式シフトフォーク１０ａを回転自在に支持し、且つ同一軸線上に配され、スイング式シフトフォークの回転軸となる。また、シャフトノズル２０ａは、図３に示すように、潤滑油を噴射する噴射部２４を設ける。噴射部２４は、本発明に係る実施の形態において、潤滑油を噴射するノズルであるため、以下ノズル２４という。つまり、シャフトノズル２０ａは、従来の回転軸と同形状で、先端部にノズル２４を設けて、形成された回転軸である。シャフトノズル２０ａはスイング式シフトフォーク１０ａの軸受部１７ａに挿入され、変速装置のケース１０１に固定され、スイング式シフトフォーク１０ａの回転軸となる。

次に図３に示すように、腕部１１のカップリングスリーブ３０ａ側の内壁を、シャフトノズル２０ａの噴射孔２８の上方にえぐりを入れ、えぐり部１８を設ける。えぐり部１８は、図３に示すように、スイング式シフトフォーク１０ａの腕部１１をえぐった箇所である。えぐり部１８の形状は、略半円球又は略回転放物面である。この形状は高粘性流体で
ある潤滑油がえぐり部１８のエッジより、放射状に流れ出るために最適な形状だが、スイング式シフトフォーク１０ａの腕部１１を略半円、又は略放物線形で切り取った形状に形成してもよい。また、えぐり部１８の形状は前述した形状以外でも、高粘性流体である潤滑油が拡散できるものであればよい。

次に、図３に示すように、シャフトノズル２０ａは回転軸部２１と固定部２２とそれらを間の接合部２３とからなる。回転軸部２１はカップリングスリーブ３０ａの溝３１に向けて潤滑油を噴射する噴射孔２８を設けたノズル２４を備える。また、回転軸部２１はスイング式シフトフォーク１０ａの腕部１１に設けた軸受部１７ａに挿入され、回転軸２０ｂと共に、スイング式シフトフォーク１０ａを回転自在に支持する。

図４に示すように、えぐり部１８に向けて潤滑油を噴射する噴射孔２８だけでもよいが、カップリングスリーブ３０ａに向けて潤滑油を噴射する噴射孔２５などを設けてもよい。複数の噴射孔を設けることで、よりシフト機構全体を潤滑することができる。

ノズル２４はスロットルノズルやピントウノズルなど、潤滑油をジェット潤滑できるものであればよい。例えば回転軸部２１の内部に球形の弁体と弁体を噴射孔と反対の方向へ付勢するバネを備えたバルブ機構を設けても良い。また、気液２相流を用いた潤滑油の噴射方法などを用いても良い。ノズル２４及び噴射孔２８はえぐり部１８に潤滑油をジェット状に吹きかけられるものであればよい。

シャフトノズル２０ａの固定部２２はシャフトノズル２０ａを変速装置１００のケース１０１に固定する。固定部２２はシャフトノズル２０ａをケース１０１に固定できればよい。例えば固定部２２の係合部２６にねじ山を設け、ケース１０１と螺合してもよい。また、軸受部１７ａにねじ溝を設け、回転軸部２１にねじ山を設け、回転軸部２１を軸受部１７ａに螺合してもよい。その場合は固定部２２、又は接合部２３のどちらかを回転自在になるように構成する。

図２に示すように、シャフトノズル２０ａはスイング式シフトフォーク１０ａの腕部１１に回転軸２０ｂと同一回転軸になるように軸受部１７ａに挿入され、腕部１１の２箇所を回転自在に支持する。よってスイング式シフトフォーク１０ａはシャフトノズル２０ａと回転軸２０ｂを回転軸にして、揺動することができる。シャフトノズル２０ａの構成はスイング式シフトフォーク１０ａの回転軸になり、その回転軸から潤滑油がカップリングスリーブへ向けて噴射できるものであれば、上述以外の方法を用いたものでもよい。

シャフトノズル２０ａは変速装置１００のケース１０１の外部から挿設され、外部から直接潤滑油を供給されるため、他部品に設計変更を必要としない。

次に本発明に係る実施の形態によるカップリングスリーブ３０ａに向けた潤滑方法を説明する。図２に示すように、オイルポンプ１６で加圧された潤滑油を、変速装置１００の外部に設けた移送路１５がシャフトノズル２０ａに移送する。圧送された潤滑油をシャフトノズル２０ａからシフトフォーク１０ａの内周、且つシャフトノズル２０ａの噴射孔２８の上方に設けたえぐり部１８に向けて噴射する。

噴射された潤滑油はえぐり部１８のえぐり面上を薄い膜状に広がり、えぐり部１８の縁より周囲へと放射状に流れ出る。高粘性流体である潤滑油であっても液面状となっているため微粒化が促進する。カップリングスリーブ３０ａが左右どちらにシフトしても、えぐり部１８からオイルミストが拡散しているため、カップリングスリーブ３０ａの溝３１や噛合歯車３２、３３やスイング式シフトフォーク１０ａの摺動部１２ａ、１２ｂなどを潤
滑することができる。

カップリングスリーブ３０ａの溝３１と摺動しているスイング式シフトフォーク１０ａの摺動部１２ａ、１２ｂも潤滑され、摩耗を防ぐことができる。潤滑に使用された潤滑油は、その後、変速装置１００のケース１０１内を通りオイル貯め（図示せず）へ戻る。

本発明に係る実施の形態ではスイング式シフトフォークの一方をシャフトノズル２０ａとしたが、もう一方の回転軸にも設けることができる。その際、スイング式シフトフォーク１０ａの腕部１１に設けられるえぐり部１８も同様に、腕部１１の二股状に形成されたもう一方に設けることができる。

また、変速装置１００の外部に設けた移送路１５及びオイルポンプ１６から供給している潤滑油を変速装置１００の潤滑系から供給することもできる。また、潤滑油を冷却することでカップリングスリーブ３０ａを潤滑すると共に、冷却することもできる。

本発明の潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置は、カップリング動作などで摩耗するスイング式シフトフォークとカップリングスリーブを拡散させた潤滑油で正確かつ過不足無く潤滑することができるため、自動車などの駆動系の変速装置に適用できる。

１００ 潤滑機構付きスイング式シフトフォークを備える変速装置
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ スイング式シフトフォーク
１１ 腕部
１２ａ、１２ｂ 摺動部
１８ えぐり部
２０ａ 噴射部を設けた回転軸（シャフトノズル）
２０ｂ 回転軸
２４ ノズル
２５、２８ 噴射孔
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ カップリングスリーブ
３１ 溝
４１、４２、４３ シフト軸
５４〜５８ 変速歯車

Claims (3)

1. 二股状のシフトフォークに２つの回転軸を同一軸線上に配し、前記回転軸により回転自在に支持されたスイング式シフトフォークが、前記回転軸まわりに揺動しながら、その先端に取り付けられた摺動部を介して、カップリングスリーブを軸線方向にシフトさせる変速装置において、
   前記回転軸の一方又は両方を中空状に形成し、中空状の前記回転軸の前記カップルリングスリーブ側の先端部に噴射ノズル状の噴射部を形成し、前記噴射部に隣接する前記スイング式シフトフォークの内壁を前記噴射部の噴射方向にえぐるようにえぐり部を形成し、前記噴射部が前記えぐり部のえぐり面に潤滑油をジェット状に噴射する構成であることを特徴とする潤滑機能付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置。
2. 中空状の前記回転軸が変速装置のケースの外部から前記スイング式シフトフォークに挿設され、中空状の前記回転軸の前記ケースの外側の端部に前記ケースの外部に設けた潤滑油を移送する移送路が接続される構成であることを特徴とする請求項１に記載潤滑機能付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置。
3. 前記噴射部が複数の噴射孔を備え、少なくともそのうちの1つが、スイング式シフトフォークの内壁の前記えぐられた箇所に潤滑油を噴射するように設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の潤滑機能付きスイング式シフトフォークを備えた変速装置。