JP5966742B2 - 手動変速機のシフト装置 - Google Patents

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Description

本発明は、手動操作によって変速を行う手動変速機のシフト装置に関し、特にシフトアンドセレクト軸を軸方向に移動したり軸回りに回転したりすることで変速を行う手動変速機のシフト装置に好適なものである。
下記特許文献1では、シフトアンドセレクト軸の径方向にのみ移動可能に配置され且つ弾性力により径方向内側に押し付けられる押圧部材を変速機のケース内に配置する。また、シフトアンドセレクト軸の軸方向の位置に応じて当該シフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が変化するカム曲面を有するカムプレートを当該シフトアンドセレクト軸の側面に固定する。そして、押圧部材によってカム曲面を押すことでシフトアンドセレクト軸の操作荷重を調整することが記載されている。
特開2011−202678号公報
しかしながら、前記特許文献1に記載される手動変速機のシフト装置では、カム曲面のHIGHセレクト位置、即ち減速比の小さい変速位置に傾斜がない。そのため、ニュートラル位置、つまり中立位置からHIGHセレクト位置へシフトアンドセレクト軸を軸方向に移動した場合に、押圧部材がカム曲面を押圧する力、つまりシフトアンドセレクト軸の軸心方向に押圧する力が発生するだけで、HIGHセレクト位置からニュートラル位置にシフトアンドセレクト軸を復帰させることができない。また、シフトレバーが各変速位置のシフト完了位置にある場合に押圧部材と接触するカム曲面の形状は押圧部材の外形に倣って当該押圧部材を落とし込むような形状となっていることから、これによりシフトアンドセレクト軸の回転を規制しているものと考えられる。しかしながら、こうした形状のカム曲面ではシフトアンドセレクト軸の回転方向への操作荷重を自在に設定することは困難であると考えられる。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、簡易な構造でシフトアンドセレクト軸を中立位置に復帰できると共に、シフトアンドセレクト軸の操作荷重を自在に設定可能な手動変速機のシフト装置を提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するために、発明の一態様は、シフトアンドセレクト軸の軸方向への移動及び軸回りへの回転の少なくとも一方により変速を行う手動変速機のシフト装置において、変速機ケースに固定され、前記シフトアンドセレクト軸を軸方向に移動可能で且つ軸回りに回転可能に支持するシフトケースと、前記シフトアンドセレクト軸の側方に配置される複数のシフトヘッドと、前記シフトアンドセレクト軸に固定される基部及び前記基部から前記シフトアンドセレクト軸の径方向に突出して前記シフトヘッドの1つと選択的に噛み合うアーム部を有するシフトアームと、前記シフトアンドセレクト軸の軸心と直交する方向へ移動可能に前記変速機ケースに保持され且つ弾性体によって前記シフトアンドセレクト軸の軸心側に押し付けられる移動体と、前記シフトアームの基部に配置されて前記移動体が押し付けられることで前記シフトアンドセレクト軸に操作荷重を付与するカムとを備え、前記カムのカム面は、前記シフトアンドセレクト軸の軸方向の中立位置から前記カム面の前記軸方向両端部に向けて前記シフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が増加する軸方向上り面と、前記シフトアンドセレクト軸の回転方向の中立位置から前記カム面の前記回転方向両端部に向けて前記シフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が増加する回転方向上り面と、前記回転方向上り面に連続し、前記カム面の前記回転方向両端部に向けて前記シフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が減少する回転方向下り面とを備え、前記変速機ケースに固定されるガイドピンと、前記シフトアームの基部に設けられ、前記ガイドピンが挿入されて前記シフトアンドセレクト軸を予め設定されたシフトパターンに沿って動かすガイド溝と、前記シフトアンドセレクト軸の軸回りの回転方向端部に相当する前記ガイド溝の端部に配置され、前記移動体が前記回転方向下り面に接触する範囲にて前記ガイドピンと接触するストッパ部とを備えたことを特徴とする手動変速機のシフト装置である。
また、前記シフトアンドセレクト軸の軸心を中心とする前記カム面の最大半径を前記シフトアンドセレクト軸の軸心を中心とする前記ガイド溝の最大半径よりも大きくしたことを特徴とする手動変速機のシフト装置である。
発明の一態様によれば、移動体が押し付けられてシフトアンドセレクト軸に操作荷重を与えるカムのカム面が、シフトアンドセレクト軸の軸方向の中立位置から当該カム面の軸方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が増加する軸方向上り面を有する。このため、シフトアンドセレクト軸を軸心に沿って中立位置から他の位置へ移動させた場合、シフトアンドセレクト軸の軸心からカム面の軸方向上り面までの距離に応じて移動体をカム面に押し付ける弾性体が圧縮され、シフトアンドセレクト軸に軸方向の操作荷重が付与される。また、軸方向上り面は中立位置が最も窪んだ凹形状となるため、弾性体の反発力によりシフトアンドセレクト軸は軸方向中立位置に復帰される。一方、移動体が押し付けられてシフトアンドセレクト軸に操作荷重を与えるカムのカム面は、シフトアンドセレクト軸の回転方向の中立位置から当該カム面の回転方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が増加する回転方向上り面、及び回転方向上り面に連続し、カム面の回転方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が減少する回転方向下り面も備える。このため、移動体が回転方向上り面に接触する範囲内でシフトアンドセレクト軸を軸回りに中立位置から回転させた場合、シフトアンドセレクト軸の軸心からカム面の回転方向上り面までの距離に応じて移動体をカム面に押し付ける弾性体が圧縮され、シフトアンドセレクト軸に回転方向の操作荷重が付与される。また、回転方向上り面は中立位置が最も窪んだ凹形状となるため、弾性体の反発力によりシフトアンドセレクト軸は回転方向中立位置に復帰される。また、移動体が回転方向下り面と接触する位置までシフトアンドセレクト軸を軸回りに回転させた場合、回転方向下り面によって作用する弾性体の反発力によりシフトアンドセレクト軸を回転方向下り面の下り方向に速やかに回転させることができる。そのため、回転方向下り面の下り方向先方を変速位置とすれば、回転方向下り面に作用する弾性体の反発力によってシフトアンドセレクト軸を変速位置まで速やかに回転させることができる。また、軸方向上り面、回転方向上り面、回転方向下り面を有するカム面のシフトアンドセレクト軸の軸心からの距離を自在に設定することができるので、シフトアンドセレクト軸の軸方向及び回転方向の操作荷重を自在に設定することができる。従って、単一のカム面によってシフトアンドセレクト軸の軸方向の操作荷重と回転方向の操作荷重を同時に付与できると共に、その操作荷重を自在に設定することができ、合わせてシフトアンドセレクト軸を軸方向及び回転方向の中立位置に復帰させることができる。
また、ガイド溝に挿入されたガイドピンをシフトパターンに沿って移動させ、シフトアンドセレクト軸の軸回りの回転方向端部に相当するガイド溝の端部のストッパ部にガイドピンが接触する際に、移動体がカム面の回転方向下り面に接触する状態とする。このため、ガイド溝の端部、つまりストッパ部の位置を変速位置とすれば移動体からカム面の回転方向下り面に作用する力でシフトアンドセレクト軸を変速位置に保持することができる。
また、カム面の最大半径をガイド溝の最大半径よりも大きくすることにより、シフトアンドセレクト軸の回転角度に対するカム面の周長を長くすることができ、シフトアンドセレクト軸に付与する操作荷重をより詳細に設定することができる。
本発明の手動変速機のシフト装置が適用された手動変速機の一実施形態を示す平面図である。 図1のシフト装置の左側面を示す図1のII−II断面図である。 図2のシフト装置の背面図である。 図2のシフト装置の拡大図である。 図4のシフトアームの平面図である。 図4のシフトアームの左側面図である。 図4のシフトアームの背面図である。 図4のシフト装置の作用を示す平面図である。 図4のシフト装置の作用を示す平面図である。
次に、本発明の手動変速機のシフト装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態のシフト装置が適用された手動変速機の一例を示す平面図である。この手動変速機は、前進5段後退1段を有する。この手動変速機の変速機構は、変速機ケース1内に収納されている。この変速機ケース1は、例えばエンジンに接続されるクラッチハウジング、トランスミッションケース、トランスミッションカバーなどから構成される。この変速機ケース1の後側中央部には、本実施形態のシフト装置が搭載されたシフトケース2が取付けられている。このシフトケース2の図示中央部において、図の紙面垂直方向に貫通されているのがシフトアンドセレクト軸3である。そして、シフトアンドセレクト軸3のシフトケース2から外部に突出している部分には、シフトアンドセレクト軸3をその軸方向に移動するセレクトレバー4及びシフトアンドセレクト軸3をその軸回りに回転するシフトレバー5が取付けられている。
本実施形態では、例えば図7に示すガイド溝13に沿ったシフトパターンでシフトアンドセレクト軸3を移動する。本実施形態のガイド溝13は、1本の縦溝と3本の横溝を有する。縦溝がシフトアンドセレクト軸3の軸方向に相当し、一般にセレクト方向とも称す。一方、横溝がシフトアンドセレクト軸3の軸回りの回転方向に相当し、一般にシフト方向とも称す。従って、縦溝は中立位置、所謂ニュートラルの位置となる。そして、例えば図7のガイド溝13のうち、上端右が1速、上端左が2速、上下方向中央右が3速、上下方向中央左が4速、下端右が5速、下端左が後退(リバース)の夫々の変速位置となる。従って、変速操作は、凡そシフトアンドセレクト軸3を軸方向に移動(セレクト)してからシフトアンドセレクト軸3を軸回りに回転(シフト)する。
図2は、図1のシフト装置の左側面を示す図1のII−II断面図、図3は、図2のシフト装置の背面図、図4は、図2のシフト装置の拡大図である。シフトアンドセレクト軸3の軸方向中間部にはシフトアーム6が固定されている。このシフトアーム6は、シフトアンドセレクト軸3に固定される基部7と、基部7からシフトアンドセレクト軸3の径方向に突出するアーム部8とを備える。また、シフトアーム6の近傍のシフトアンドセレクト軸3の側方には、例えば3つのシフトヘッド9が配置されている。従って、シフトアンドセレクト軸3を軸方向に移動し、且つ軸回りに回転すると、シフトアーム6のアーム部8が何れかのシフトヘッド9と選択的に噛み合う。シフトヘッド9には、例えば図示しないシフトレールを介してシフトフォークが連結されており、このシフトフォークでシンクロメッシュ機構のスリーブを移動して変速を行う。
シフトアンドセレクト軸3には、前記シフトアーム6の上下面及びアーム部8と反対側の基部7を覆うインターロックプレート10が取付けられている。このインターロックプレート10は、シフトケース2に取付けられたガイドピン12と係合しているので、シフトアンドセレクト軸3の回転には関与せず、軸方向へのみ移動する。そして、インターロックプレート10のアーム部8側には上下方向に規制片11が形成されており、この規制片11によってアーム部8のシフトアンドセレクト以外の動きを規制する。また、このインターロックプレート10のアーム部8と反対側にはガイドピン12が固定されており、このガイドピン12が前記シフトパターンを規制するガイド溝13に挿入されている。
図5は、図4のシフトアームの平面図、図6は、図4のシフトアームの左側面図、図7は、図4のシフトアームの背面図である。ガイドピン12は静止しているので、シフトアンドセレクト軸3はガイドピン12が挿入されているガイド溝13に沿ってしか移動できず、従ってシフトアンドセレクト軸3の動きをシフトパターン通りに規制する。
なお、ガイド溝13は、シフトアーム6の基部7に固定されたガイド溝部材14のアーム部8と反対側の面に設けられている。このガイド溝部材14には、図7のガイド溝13の右方向にリバース誤動作防止用アーム15が突出形成されている。このリバース誤動作防止用アーム15は、図3のリバース誤動作防止機構16に接触して、リバース(後退)位置から5速位置にシフトアンドセレクト軸3が直接的に移動するのを防止するためのものである。
シフトアーム6の基部7には、ガイド溝部材14の他に、カム部材17も固定されている。このカム部材17は、シフトアーム6の基部7に固定された状態で、図5の平面視でアーム部8と直交方向に突出し、その突出先端部にカム18が形成されている。このカム18のカム面は、カム部材17の突出先端面、つまり図5の平面視でアーム部8と直交方向への突出先端面に形成されており、そのカム面にカムフォロワとして図3に示す移動体19が接触している。この移動体19は、変速機ケース1に固定された移動体保持部材20に保持されており、移動体保持部材20内には弾性体21(図8参照)が内装され、この弾性体21により移動体19はカム18のカム面に押し付けられている。
このカム面は、例えば図6の上下方向の中央部をシフトアンドセレクト軸3の軸方向への中立位置とし、図6の左右方向の中央部をシフトアンドセレクト軸3の軸回りの回転方向への中立位置とする。これらの中立位置は、図7のガイド溝13によるシフトパターンの中立位置(ニュートラル位置)に相当する。そして、このカム面は、図7に明示するように、前述したシフトアンドセレクト軸3の軸方向の中立位置からカム面の軸方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸3の軸心からの距離が増加する軸方向上り面22と、シフトアンドセレクト軸3の回転方向の中立位置からカム面の回転方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸3の軸心からの距離が増加する回転方向上り面23と、回転方向上り面23に連続し、カム面の回転方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸3の軸心からの距離が減少する回転方向下り面24とを備えている。なお、軸方向上り面22と回転方向上り面23は実質的に同一面で構成される。
また、前記ガイド溝13は、夫々のシフト方向、つまりシフトアンドセレクト軸3の軸回りの回転方向の端部にガイドピン12が接触するストッパ部25を備えている。本実施形態では、シフトアンドセレクト軸3を軸方向に移動したり軸回りに回転させたりすることに伴い、ガイドピン12がガイド溝13のシフト方向の夫々のストッパ部25に接触したとき、変速機ケース1に取付けられている移動体19がカム18のカム面の回転方向下り面24に接触するように構成している。なお、図5に示すように、本実施形態では、カム面の最大半径R1をガイド溝13の最大半径R2よりも大きくしている。
図8は、シフトアンドセレクト軸3が軸回りの回転方向で中立位置にある状態を示している。この状態では、弾性体21によってシフトアンドセレクト軸3の軸心方向に付勢されている移動体19は隣り合う回転方向上り面23の中間の窪み、つまり中立位置にあり、弾性体21が移動体19に付与する反発力によってシフトアンドセレクト軸3は中立位置に保持されるようになっている。これに対し、図9のように、シフトアンドセレクト軸3を軸回りに図示反時計回り方向に回転させると、弾性体21によってシフトアンドセレクト軸3の軸心方向に付勢されている移動体19は回転方向上り面23を移動する。その際、移動体19は弾性体21の反発力に抗して弾性体21を次第に圧縮するため、次第に操作荷重が大きくなる。シフトアンドセレクト軸3を軸回りに更に反時計回り方向に回転させると、移動体19は回転方向上り面23から回転方向下り面24に移動する。このとき、弾性体21が移動体19に付与する反発力によって回転方向下り面24はカム面の回転方向端部の側に速やかに回転される。前述したように、移動体19が回転方向下り面24に接触しているとき、ガイドピン12はガイド溝13のシフト方向変速位置のストッパ部25に接触するようになっているので、移動体19の反発力によって回転方向下り面24、即ちシフトアンドセレクト軸3がカム面の回転方向端部に速やかに回転されると、ガイドピン12がガイド溝13の各シフト方向変速位置を画定するストッパ部25に接触し、シフトアンドセレクト軸3は変速位置に保持される。これは、シフトアンドセレクト軸3を軸回りに時計回り方向に回転させた場合も同様である。一方、移動体19が回転方向上り面23に接触しているときにシフトアンドセレクト軸3を回転する操作荷重が小さくなると、シフトアンドセレクト軸3は速やかに中立位置(ニュートラル位置)に復帰される。
以上は、シフトアンドセレクト軸3の軸回りの回転、つまりシフト操作時の作用であるが、シフトアンドセレクト軸3の軸方向への移動、つまりセレクト操作時にも同様の作用が生じる。例えば図7を用いてセレクト操作時について説明すると、弾性体21によってシフトアンドセレクト軸3の軸心方向に付勢されている移動体19は隣り合う軸方向上り面22の中間の窪み、つまり中立位置にあり、弾性体21が移動体19に付与する反発力によってシフトアンドセレクト軸3は中立位置に保持されるようになっている。この状態から、シフトアンドセレクト軸3を軸方向に移動させると、弾性体21によってシフトアンドセレクト軸3の軸心方向に付勢されている移動体19は軸方向上り面22を移動する。その際、移動体19は弾性体21の反発力に抗して弾性体21を次第に圧縮するため、次第にシフトアンドセレクト軸3の操作荷重が大きくなる。一方、移動体19が軸方向上り面22に接触しているときにシフトアンドセレクト軸3を軸方向に動かす操作荷重を除去すると、シフトアンドセレクト軸3は速やかに中立位置(ニュートラル位置)に復帰される。
なお、本実施形態では、前記カム18のカム面の最大半径R1をガイド溝13の最大半径R2よりも大きくしている。そのため、シフトアンドセレクト軸3の軸回りの回転角度に対し、カム面の周長を長くすることができることから、例えば回転方向上り面23や回転方向下り面24のプロファイルをより細かく設定することにより、シフトアンドセレクト軸3の回転時、つまりシフト操作時の操作荷重をより詳細に設定することが可能となる。
このように本実施形態の手動変速機のシフト装置では、移動体19が押し付けられてシフトアンドセレクト軸3に操作荷重を与えるカム18のカム面が、シフトアンドセレクト軸3の軸方向の中立位置から当該カム面の軸方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸3の軸心からの距離が増加する軸方向上り面22を有する。このため、シフトアンドセレクト軸3を軸心に沿って中立位置から他の位置へ移動させた場合、シフトアンドセレクト軸3の軸心からカム面の軸方向上り面22までの距離に応じて移動体19をカム面に押し付ける弾性体21が圧縮され、シフトアンドセレクト軸3に軸方向の操作荷重が付与される。また、軸方向上り面22は中立位置が最も窪んだ凹形状となるため、弾性体21の反発力によりシフトアンドセレクト軸3は軸方向中立位置に復帰される。一方、移動体19が押し付けられてシフトアンドセレクト軸3に操作荷重を与えるカム18のカム面は、シフトアンドセレクト軸3の回転方向の中立位置から当該カム面の回転方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸3の軸心からの距離が増加する回転方向上り面23、及び回転方向上り面23に連続し、カム面の回転方向両端部に向けてシフトアンドセレクト軸3の軸心からの距離が減少する回転方向下り面24も備える。このため、移動体19が回転方向上り面23に接触する範囲内でシフトアンドセレクト軸3を軸回りに中立位置から回転させた場合、シフトアンドセレクト軸3の軸心からカム面の回転方向上り面23までの距離に応じて移動体19をカム面に押し付ける弾性体21が圧縮され、シフトアンドセレクト軸3に回転方向の操作荷重が付与される。また、回転方向上り面23は中立位置が最も窪んだ凹形状となるため、弾性体21の反発力によりシフトアンドセレクト軸3は回転方向中立位置に復帰される。また、移動体19が回転方向下り面24と接触する位置までシフトアンドセレクト軸3を軸回りに回転させた場合、回転方向下り面24によって作用する弾性体21の反発力によりシフトアンドセレクト軸3を回転方向下り面24の下り方向に速やかに回転させることができる。そのため、回転方向下り面24の下り方向先方を変速位置とすれば、回転方向下り面24によって作用する弾性体21の反発力によってシフトアンドセレクト軸3を変速位置まで速やかに回転させることができる。また、軸方向上り面22、回転方向上り面23、回転方向下り面24は、夫々シフトアンドセレクト軸3の軸心からの距離を自在に設定することができるので、シフトアンドセレクト軸3の軸方向及び回転方向の操作荷重を自在に設定することができる。従って、単一のカム面によってシフトアンドセレクト軸3の軸方向の操作荷重と回転方向の操作荷重を同時に付与できると共に、その操作荷重を自在に設定することができ、合わせてシフトアンドセレクト軸3を軸方向及び回転方向の中立位置に復帰させることができる。
また、ガイド溝13に挿入されたガイドピン12をシフトパターンに沿って移動させると、移動体19がカム面の回転方向下り面24に接触する状態にてガイドピン12がシフトアンドセレクト軸3の軸回りの回転方向端部に相当するガイド溝13の端部のストッパ部25に接触する。このため、ガイド溝13の端部、つまりストッパ部25の位置を変速位置とすればシフトアンドセレクト軸3を変速位置に保持することができる。
また、カム面の最大半径R1をガイド溝の最大半径R2よりも大きくすることにより、シフトアンドセレクト軸3の回転角度に対するカム面の周長を長くすることができ、シフトアンドセレクト軸3に付与する操作荷重をより詳細に設定することができる。
1は変速機ケース
2はシフトケース
3はシフトアンドセレクト軸
4はセレクトレバー
5はシフトレバー
6はシフトアーム
7は基部
8はアーム部
9はシフトヘッド
10はインターロックプレート
11は規制片
12はガイドピン
13はガイド溝
14はガイド溝部材
15はリバース誤動作防止用アーム
16はリバース誤動作防止機構
17はカム部材
18はカム
19は移動体
20は移動体保持部材
21は弾性体
22は軸方向上り面
23は回転方向上り面
24は回転方向下り面
25はストッパ部

Claims (2)

  1. シフトアンドセレクト軸の軸方向への移動及び軸回りへの回転の少なくとも一方により変速を行う手動変速機のシフト装置において、
    変速機ケースに固定され、前記シフトアンドセレクト軸を軸方向に移動可能で且つ軸回りに回転可能に支持するシフトケースと、
    前記シフトアンドセレクト軸の側方に配置される複数のシフトヘッドと、
    前記シフトアンドセレクト軸に固定される基部及び前記基部から前記シフトアンドセレクト軸の径方向に突出して前記シフトヘッドの1つと選択的に噛み合うアーム部を有するシフトアームと、
    前記シフトアンドセレクト軸の軸心と直交する方向へ移動可能に前記変速機ケースに保持され且つ弾性体によって前記シフトアンドセレクト軸の軸心側に押し付けられる移動体と、
    前記シフトアームの基部に配置されて前記移動体が押し付けられることで前記シフトアンドセレクト軸に操作荷重を付与するカムとを備え、
    前記カムのカム面は、
    前記シフトアンドセレクト軸の軸方向の中立位置から前記カム面の前記軸方向両端部に向けて前記シフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が増加する軸方向上り面と、
    前記シフトアンドセレクト軸の回転方向の中立位置から前記カム面の前記回転方向両端部に向けて前記シフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が増加する回転方向上り面と、
    前記回転方向上り面に連続し、前記カム面の前記回転方向両端部に向けて前記シフトアンドセレクト軸の軸心からの距離が減少する回転方向下り面とを備え
    前記変速機ケースに固定されるガイドピンと、
    前記シフトアームの基部に設けられ、前記ガイドピンが挿入されて前記シフトアンドセレクト軸を予め設定されたシフトパターンに沿って動かすガイド溝と、
    前記シフトアンドセレクト軸の軸回りの回転方向端部に相当する前記ガイド溝の端部に配置され、前記移動体が前記回転方向下り面に接触する範囲にて前記ガイドピンと接触するストッパ部とを備えたことを特徴とする手動変速機のシフト装置。
  2. 前記シフトアンドセレクト軸の軸心を中心とする前記カム面の最大半径を前記シフトアンドセレクト軸の軸心を中心とする前記ガイド溝の最大半径よりも大きくしたことを特徴とする請求項1に記載の手動変速機のシフト装置。
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