JP6067444B2

JP6067444B2 - 手動変速機のシフト機構

Info

Publication number: JP6067444B2
Application number: JP2013060031A
Authority: JP
Inventors: 橋本　学; 橋本　　学; 幸裕稲葉; 良介二宮
Original assignee: Aisin AI Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AI Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: JP2014185670A

Description

本発明は、手動変速機のシフト機構に関する。

従来、手動変速機のシフト機構が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された手動変速機のシフト機構は、シフト操作力を受けて揺動するインナレバーを備えている。インナレバーには、シフト操作方向に変位するシフトヘッドが係合している。シフトヘッドは、シフトフォークと一体的に形成されている。シフトフォークは、シフト方向に変位可能なシフトフォークシャフトに取り付けられている。

また、シフト機構は、ケース内に収容されており、このケース内には、シフトフォークシャフトとシフト方向（軸方向）に沿って対向するストッパ部が設けられている。シフトフォークシャフトがシフト方向に沿って所定のシフトストローク分変位した際に、シフトフォークシャフトとストッパ部とが当接することにより、シフト操作が完了することとなる。

特開２００７−０７１３２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の手動変速機のシフト機構では、シフトストロークを決定するストッパ部が１か所のみ設定されており、比較的大きなシフト操作荷重が入力された際には、比較的大きいシフト操作荷重は、シフトレバーからストッパ部までの間に設けられるシフト操作力を伝達するシフトコントロール系の構成部品を介してストッパ部において全て受けてしまう構造となっている。このため、比較的大きなシフト操作荷重が入力される際に、ストッパ部の強度を確保することが困難であるという問題点がある。

また、シフト操作時の比較的大きな操作荷重の入力に対して、シフトコントロール系部品の強度耐久性を確保するために、シフトコントロール系の構成部品の大型化や強度耐久性に優れた材料を使用することとなり、シフト機構全体の質量増大、スペースの成立性、コスト増大などの不都合を伴う場合もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、比較的大きなシフト操作荷重が入力される際に、ストッパ部の強度を確保することが可能な手動変速機のシフト機構を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するための手段として、本発明による手動変速機のシフト機構は、以下のように構成されている。

すなわち、本発明による手動変速機のシフト機構は、変速機ケース内に収納され、シフトレバーのシフト操作及びセレクト操作により回動及び軸方向移動可能なシフトセレクトシャフトと、前記シフトセレクトシャフトに固定されたインナレバーと、前記インナレバーと係合するシフトヘッドと、前記シフトヘッドに固定されるとともに軸方向移動可能なフォークシャフトとを備える構成を前提とするものである。また、本発明による手動変速機のシフト機構は、前記変速機ケースには、前記フォークシャフトと軸方向に沿って対向する第１ストッパ部と、前記シフトセレクトシャフトと軸方向に沿って対向する第２ストッパ部とが設けられ、前記第１ストッパ部と前記フォークシャフトとの間のクリアランスは、前記第２ストッパ部と前記シフトセレクトシャフトとの間のクリアランスよりも小さく形成され、前記シフトセレクトシャフトと前記フォークシャフトとの間に設けられるシフト操作力を伝達する構成部品の剛性は、前記第１ストッパ部の剛性よりも小さいことを特徴とするものである。

かかる構成を備える手動変速機のシフト機構によれば、シフトレバーからシフト操作荷重が入力された際には、フォークシャフトと軸方向に沿って対向する第１ストッパ部によりシフトストロークが管理され、入力されたシフト操作荷重が比較的大きい場合には、シフトセレクトシャフトと軸方向に沿って対向する第２ストッパ部を作用させることができる。これにより、入力荷重が大きい場合のシフトセレクトシャフトの変位を第１ストッパ部及び第２ストッパ部により制限する（分担する）ことができる。その結果、比較的大きなシフト操作荷重が入力される際に、第１ストッパ部の強度を容易に確保することができる。

本発明の具体的な構成として、以下の複数のものが挙げられる。

本発明による手動変速機のシフト機構において、好ましくは、前記シフトレバーのシフト操作により前記フォークシャフトが前記第１ストッパ部に当接した後に、前記シフトセレクトシャフトが前記第２ストッパ部に当接する際に、前記シフト操作力を伝達する構成部品が軸方向に撓むように構成されていることにより、前記シフト操作力を伝達する構成部品の剛性が前記第１ストッパ部の剛性よりも小さいことを特徴とする。このように構成すれば、シフトレバーから入力されるシフト操作荷重が比較的大きい場合には、フォークシャフトがスライドして第１ストッパ部に当接することによりストロークが完了した後に、シフトセレクトシャフトとフォークシャフトとの間に設けられるシフト操作力を伝達する構成部品が軸方向に撓むことにより、さらにシフトセレクトシャフトを第２ストッパ部に向かってスライドさせることができる。

また、本発明による手動変速機のシフト機構において、好ましくは、前記シフトセレクトシャフトと前記フォークシャフトとの間に設けられる前記シフト操作力を伝達する構成部品は、前記インナレバー及び前記シフトヘッドを含み、前記インナレバー及び前記シフトヘッドは、前記第１ストッパ部の剛性よりも小さいことを特徴とする。このように構成すれば、シフトレバーから入力されるシフト操作荷重が比較的大きい場合には、フォークシャフトがスライドして第１ストッパ部に当接することによりストロークが完了した後に、インナレバー及びシフトヘッドが第２ストッパ部に向かって軸方向に撓むことにより、さらにシフトセレクトシャフトを第２ストッパ部に向かってスライドさせることができる。

上記のように、本発明による手動変速機のシフト機構によれば、比較的大きなシフト操作荷重が入力される際に、ストッパ部の強度を確保することができる。

本発明の一実施形態による手動変速機のシフト機構の全体構成を示す概略図である。本実施形態による手動変速機のシフト機構におけるシフトセレクトシャフト変位量と入力荷重との関係を示すグラフである。フォークシャフトと第１ストッパ部とが当接するとともに、シフトセレクトシャフトと第２ストッパ部とが離間している状態を示す図である。フォークシャフトと第１ストッパ部とが当接するとともに、シフトセレクトシャフトと第２ストッパ部とが当接している状態を示す図である。

以下、本発明に係る手動変速機のシフト機構の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１を参照して、本発明の一実施形態による手動変速機のシフト機構１００の構成について説明する。なお、本実施形態では、周知の６速トランスミッションに本発明のシフト機構１００を適用した例について説明する。

本実施形態によるシフト機構１００は、図１に示すように、その大部分が収納される変速機ケース１を備えている。変速機ケース１の外部には、運転者のシフト操作及びセレクト操作によりシフト操作荷重が入力されるシフトレバー２が配置されている。

変速機ケース１内には、シフト操作荷重が伝達されるようにシフトレバー２と接続されるシフトセレクトシャフト３が配置されている。また、シフトセレクトシャフト３の矢印Ｘ１方向側の一方端部３ａは、変速機ケース１内に設けられたケース軸受部４により支持されている。シフトセレクトシャフト３の矢印Ｘ２方向側の他方端部３ｂは、変速機ケース１内に設けられたケース軸受部５により支持されている。また、シフトセレクトシャフト３は、シャフトの軸線回りに回動自在に支持されているとともに、シャフトの軸線方向に移動自在に支持されている。

なお、上記シフト操作およびセレクト操作を、周知の６速マニュアルミッションに設けられたシフトレバー２を例に挙げて説明すると、例えば、シフト操作は、シフトレバー２を車両が前進／後退する方向と同方向へ移動させる操作であり、その操作力がシフト操作力となる。また、セレクト操作は、シフトレバー２を車両が前進／後退する方向と直交する方向（車幅方向）へ移動させる操作であり、その操作力がセレクト操作力となる。また、本実施形態では、図１に示すように、シフトレバー２をシフトセレクトシャフト３の軸線方向（Ｘ方向）に移動させる操作をシフト操作と呼ぶものとする。

シフトセレクトシャフト３の一方端部３ａ側の近傍には、径方向に延在したインナレバー６が固設されている。このインナレバー６は、シフトセレクトシャフト３の外周部に固定された基部６ａと、基部６ａから径方向に延在したアーム部６ｂとを有している。

また、シフト機構１００は、４本のフォークシャフト７、８、９及び１０を備えている。これらのフォークシャフト７〜１０は、互いに平行に配置されているとともに、変速機ケース１に対して個々にその軸線方向（Ｘ方向）へシフト操作可能に支持されている。

フォークシャフト７〜１０のうち、フォークシャフト７とフォークシャフト８とは、隣接して配置されている。フォークシャフト８の一方側には、フォークシャフト９が隣接して配置されている。フォークシャフト９の一方側には、フォークシャフト１０が隣接して配置されている。また、フォークシャフト７〜９は、略同じ長さに形成されている。フォークシャフト１０は、フォークシャフト７〜９よりも短く形成されている。

フォークシャフト７〜１０の両端部は、それぞれ、変速機ケース１内に設けられたシャフト軸受部１１及びシャフト軸受部１２に支持されている。また、変速機ケース１内には、各フォークシャフト７〜１０と軸線方向に沿って対向する第１ストッパ部１ａが設けられている。

また、シフトレバー２のシフト操作及びセレクト操作が行われていない状態（例えば、ニュートラル状態）においては、各フォークシャフト７〜９の両端部と、第１ストッパ部１ａとの間には、所定のクリアランス（間隔）Ｌ１が設けられている。

具体的には、フォークシャフト７の一方端部７ａ及び他方端部７ｂと、変速機ケース１の第１ストッパ部１ａとの間には、クリアランスＬ１が設けられている。また、フォークシャフト８の一方端部８ａ及び他方端部８ｂと、変速機ケース１の第１ストッパ部１ａとの間には、クリアランスＬ１が設けられている。また、フォークシャフト９の一方端部９ａ及び他方端部９ｂと、変速機ケース１の第１ストッパ部１ａとの間には、クリアランスＬ１が設けられている。

フォークシャフト１０の一方端部１０ａと、変速機ケース１の第１ストッパ部１ａとの間には、クリアランスＬ１が設けられている一方、フォークシャフト１０の他方端部１０ｂと、第１ストッパ部１ａとは、接触（当接）するように配置されている。

また、変速機ケース１内には、シフトセレクトシャフト３の一方端部３ａと軸方向に沿って対向する第２ストッパ部１ｂと、シフトセレクトシャフト３の他方端部３ｂと軸方向に沿って対向する内壁部１ｃとが設けられている。また、運転者によりシフトレバー２のシフト操作及びセレクト操作が行われていない状態（例えば、ニュートラル状態）においては、シフトセレクトシャフト３の一方端部３ａと第２ストッパ部１ｂとの間には、所定のクリアランス（間隔）Ｌ２が設けられている。また、シフトセレクトシャフト３の他方端部３ｂと内壁部１ｃとの間には、所定のクリアランス（間隔）Ｌ３が設けられている。このクリアランスＬ３は、クリアランスＬ２よりも大きく設定されている。また、上記クリアランスＬ１は、クリアランスＬ２及びクリアランスＬ３よりも小さく設定されている。

フォークシャフト７の一方端部７ａ〜フォークシャフト１０の一方端部１０ａ近傍には、それぞれ、シフトヘッド１３、１４、１５及び１６が固定されている。これらのシフトヘッド１３〜１６には、インナレバー６のアーム部６ｂがシフト操作及びセレクト操作に応じて選択的に係合する。

また、フォークシャフト７〜１０の軸上には、シフトヘッド１３〜１６の矢印Ｘ１方向側にシフトフォーク１７が設けられているとともに、矢印Ｘ２方向側にシフトフォーク１８、１９及び２０が設けられている。

上記の構成により、シフトセレクトシャフト３とフォークシャフト７〜１０との間に配置されているシフト操作力を伝達する構成部品（本実施形態では、インナレバー６及びシフトヘッド１３〜１６等）の剛性を、変速機ケース１の第１ストッパ部１ａの剛性よりも小さくすることが可能となる。例えば、フォークシャフト７〜１０が矢印Ｘ１方向に移動（スライド）して第１ストッパ部１ａに当接した後に、インナレバー６及びシフトヘッド１３〜１６を軸線方向（矢印Ｘ１方向）に撓ませることにより、シフトセレクトシャフト３を軸線方向（矢印Ｘ１方向）にさらに移動（スライド）させて、シフトセレクトシャフト３を第２ストッパ部１ｂに当接するまで移動（スライド）させることが可能となる。なお、上記の動作は、以下に詳述する。

次に、図１〜図４を参照して、本実施形態による手動変速機のシフト機構１００の動作について説明する。なお、図２では、横軸にシフトセレクトシャフト３の変位量（撓み量）（ｍｍ）を示すとともに、縦軸にシフトセレクトシャフト３の入力荷重（Ｎ）の大きさを示している。

まず、図１に示すように、運転者のシフト操作により、シフトレバー２からシフト操作荷重が入力される。これにより、シフトレバー２に接続されたシフトセレクトシャフト３が軸線方向（Ｘ方向）に移動（スライド）することによって、シフトセレクトシャフト３に固設されたインナレバー６がシフトヘッド１３〜１６のいずれかに選択的に係合する。

そして、インナレバー６は、シフトヘッド１３〜１６のいずれかを介して、シフト操作に応じてフォークシャフト７〜１０のいずれかを軸線方向（Ｘ方向）に移動（スライド）させる。なお、以下では、フォークシャフト７が矢印Ｘ１方向に移動（スライド）する場合について説明する。

次に、図３に示すように、フォークシャフト７の一方端部７ａが変速機ケース１の第１ストッパ部１ａ側に移動することによって、フォークシャフト７と第１ストッパ部１ａとの間のクリアランスＬ１（図１参照）が減少する。その後、図３の二点鎖線に示すように、フォークシャフト７の一方端部７ａが変速機ケース１の第１ストッパ部１ａに当接する（クリアランスＬ１が０となる）。これにより、フォークシャフト７がストローク完了状態となる。

このとき、シフトセレクトシャフト３と第２ストッパ部１ｂとは、離間した状態である。ここで、図２に示すように、フォークシャフト７の一方端部７ａと第１ストッパ部１ａとが当接した際におけるシフトセレクトシャフト３の入力荷重（Ｎ）をＡ１とするとともに、シフトセレクトシャフト３の変位量（ｍｍ）をＢ１とする。

次に、ハードなシフト操作等（比較的大きなシフト操作荷重が入力された場合等）により、フォークシャフト７のストローク完了状態からさらに荷重が入力された場合には、図４の二点鎖線に示すように、シフトセレクトシャフト３とフォークシャフト７との間に配置されているシフト操作力を伝達する構成部品（インナレバー６及びシフトヘッド１３等）が、シフトセレクトシャフト３からの入力荷重と第１ストッパ部１ａの反力とを受けて矢印Ｘ１方向側に撓むこととなる。

すなわち、フォークシャフト７の一方端部７ａが変速機ケース１の第１ストッパ部１ａに当接してからさらに荷重が入力されることにより、インナレバー６及びシフトヘッド１３が矢印Ｘ１方向に撓むことにより、シフトセレクトシャフト３が矢印Ｘ１方向にさらに移動（スライド）することとなる。このとき、図２のＡ１とＡ２との間に示されるように、シフトセレクトシャフト３の入力荷重（Ｎ）が大きくなるのに伴って、図２のＢ１とＢ２との間に示されるように、シフトセレクトシャフト３の変位量（ｍｍ）が大きくなる。

その後、図４に示すように、シフトセレクトシャフト３の一方端部３ａが変速機ケース１の第２ストッパ部１ｂに当接することにより、シフトセレクトシャフト３とフォークシャフト７との間に配置されているインナレバー６及びシフトヘッド１３は、それ以上撓まなくなる。このとき、図２に示すように、シフトセレクトシャフト３の入力荷重（Ｎ）はＡ２となり、シフトセレクトシャフト３の変位量（ｍｍ）はＢ２となる。

なお、シフトセレクトシャフト３が第２ストッパ部１ｂに当接した状態からさらにシフト操作荷重が入力された場合には、図２に示すように、シフトセレクトシャフト３の入力荷重（Ｎ）はＡ２からＡ３へと増加する一方で、シフトセレクトシャフト３の変位量（ｍｍ）は入力荷重（Ｎ）の大きさに対して小さく（Ｂ２からＢ３）ほとんど変化しない。

また、上記実施形態では、フォークシャフト７を矢印Ｘ１方向側に移動（スライド）させる例を示したが、フォークシャフト８、９及び１０を矢印Ｘ１方向側に移動（スライド）させた場合も上記実施形態と同様の効果が得られる。

以上説明したように、本実施形態によるシフト機構１００によれば、以下に列記するような効果が得られる。

本実施形態では、上記のように、第１ストッパ部１ａとフォークシャフト７〜１０との間のクリアランスＬ１を第２ストッパ部１ｂとシフトセレクトシャフト３との間のクリアランスＬ２よりも小さく形成するとともに、シフトセレクトシャフト３とフォークシャフト７〜１０との間に設けられるシフト操作力を伝達する構成部品（インナレバー６及びシフトヘッド１３〜１６等）の剛性を第１ストッパ部１ａの剛性よりも小さくする。これにより、シフトレバー２からシフト操作荷重が入力された際には、フォークシャフト７〜１０と軸方向（Ｘ方向）に沿って対向する第１ストッパ部１ａによりシフトストロークが管理され、入力されたシフト操作荷重が比較的大きい場合には、シフトセレクトシャフト３と軸方向（Ｘ方向）に沿って対向する第２ストッパ部１ｂを作用させることができる。その結果、入力荷重が大きい場合のシフトセレクトシャフト３の変位を第１ストッパ部１ａ及び第２ストッパ部１ｂにより制限する（分担する）ことができる。これにより、比較的大きなシフト操作荷重が入力される際に、第１ストッパ部１ａの強度を容易に確保することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シフトレバー２のシフト操作によりフォークシャフト７〜１０が第１ストッパ部１ａに当接した後に、シフトセレクトシャフト３が第２ストッパ部１ｂに当接する際に、シフト操作力を伝達する構成部品（インナレバー６及びシフトヘッド１３〜１６等）が軸方向（Ｘ方向）に撓むようにすることにより、シフト操作力を伝達する構成部品の剛性を第１ストッパ部１ａの剛性よりも小さくする。これにより、シフトレバー２から入力されるシフト操作荷重が比較的大きい場合には、フォークシャフト７〜１０がスライドして第１ストッパ部１ａに当接することによりストロークが完了した後に、シフトセレクトシャフト３と第１ストッパ部１ａとの間に設けられるインナレバー６及びシフトヘッド１３〜１６等が軸方向（Ｘ方向）に撓むことにより、さらにシフトセレクトシャフト３を第２ストッパ部１ｂに向かってスライドさせることができる。

また、本実施形態では、上記のように、インナレバー６及びシフトヘッド１３〜１６等を、第１ストッパ部１ａの剛性よりも小さくする。これにより、シフトレバー２から入力されるシフト操作荷重が比較的大きい場合には、フォークシャフト７〜１０がスライドして第１ストッパ部１ａに当接することによりストロークが完了した後に、インナレバー６及びシフトヘッド１３〜１６等が第２ストッパ部１ｂに向かって軸方向に撓むことにより、さらにシフトセレクトシャフト３を第２ストッパ部１ｂに向かってスライドさせることができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

たとえば、上記実施形態では、シフトセレクトシャフト３の他方端部３ｂと変速機ケース１の内壁部１ｃとの間のクリアランスＬ３をシフトセレクトシャフト３の一方端部３ａと変速機ケース１の第２ストッパ部１ｂとの間のクリアランスＬ２よりも大きくする例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、クリアランスＬ３をクリアランスＬ２と略同様の大きさにすることにより、フォークシャフト７、８及び９を矢印Ｘ２方向側に移動（スライド）させた場合に、上記実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

また、上記実施形態では、シフトセレクトシャフトとフォークシャフトとの間に設けられるシフト操作力を伝達する構成部品の一例として、インナレバー及びシフトヘッドを示したが、本発明はこれに限られない。例えば、シフトセレクトシャフトとフォークシャフトとの間に設けられるシフト操作力を伝達する構成部品であれば、インナレバー及びシフトヘッド以外の構成部品も含まれる。

本発明は、手動変速機のシフト機構に利用することができる。

１変速機ケース
１ａ第１ストッパ部
１ｂ第２ストッパ部
２シフトレバー
３シフトセレクトシャフト
６インナレバー
７、８、９、１０フォークシャフト
１３、１４、１５、１６シフトヘッド
１００シフト機構

Claims

変速機ケース内に収納され、シフトレバーのシフト操作及びセレクト操作により回動及び軸方向移動可能なシフトセレクトシャフトと、前記シフトセレクトシャフトに固定されたインナレバーと、前記インナレバーと係合するシフトヘッドと、前記シフトヘッドに固定されるとともに軸方向移動可能なフォークシャフトとを備える手動変速機のシフト機構において、
前記変速機ケースには、前記フォークシャフトと軸方向に沿って対向する第１ストッパ部と、前記シフトセレクトシャフトと軸方向に沿って対向する第２ストッパ部とが設けられ、
前記第１ストッパ部と前記フォークシャフトとの間のクリアランスは、前記第２ストッパ部と前記シフトセレクトシャフトとの間のクリアランスよりも小さく形成され、
前記シフトセレクトシャフトと前記フォークシャフトとの間に設けられるシフト操作力を伝達する構成部品の剛性は、前記第１ストッパ部の剛性よりも小さいことを特徴とする手動変速機のシフト機構。
請求項１に記載の手動変速機のシフト機構において、
前記シフトレバーのシフト操作により前記フォークシャフトが前記第１ストッパ部に当接した後に、前記シフトセレクトシャフトが前記第２ストッパ部に当接する際に、前記シフト操作力を伝達する構成部品が軸方向に撓むように構成されていることにより、前記シフト操作力を伝達する構成部品の剛性が前記第１ストッパ部の剛性よりも小さいことを特徴とする手動変速機のシフト機構。
請求項１又は２に記載の手動変速機のシフト機構において、
前記シフトセレクトシャフトと前記フォークシャフトとの間に設けられる前記シフト操作力を伝達する構成部品は、前記インナレバー及び前記シフトヘッドを含み、
前記インナレバー及び前記シフトヘッドは、前記第１ストッパ部の剛性よりも小さいことを特徴とする手動変速機のシフト機構。