JP6893744B2 - シャフトアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、手動変速機（ＭＴ：Manual Transmission）に設けられるシャフトアッセンブリに関する。

自動車などの車両に搭載される手動変速機には、運転者によるシフトノブ（シフトレバー）の操作に連動するシャフトアッセンブリが設けられている。

シャフトアッセンブリは、コントロールカバーおよびシフトアンドセレクトシャフトを備えている。コントロールカバーは、トランスミッションケースに取り付けられる。シフトアンドセレクトシャフトは、コントロールカバーに対して軸線方向に移動可能かつ軸線まわりに回動可能に設けられている。

シフトアンドセレクトシャフトの上端部は、コントロールカバーの外部に延出し、その上端部には、シフトアウタレバーが取り付けられている。また、コントロールカバーには、セレクトアウタレバーが設けられている。セレクトアウタレバーは、シフトアンドセレクトシャフトの軸線方向と直交する方向（径方向）に延びる軸線まわりに回動可能に設けられている。シフトアウタレバーおよびセレクトアウタレバーには、それぞれシフトケーブルおよびセレクトケーブルの一端が接続されている。シフトケーブルおよびセレクトケーブルの各他端は、運転者によって操作されるシフトノブに連結されている。

シフトノブのセレクト操作が行われると、そのセレクト操作力がセレクトケーブルを介してセレクトアウタレバーに伝達され、セレクトアウタレバーが回動することにより、シフトアンドセレクトシャフトが軸線方向（セレクト方向）に移動する。また、シフトノブのシフト操作が行われると、そのシフト操作力がシフトケーブルを介してシフトアウタレバーに伝達され、シフトアウタレバーが回動することにより、シフトアンドセレクトシャフトが軸線まわり（シフト方向）に回動する。これらの動作により、シフトフォークが選択的に移動され、手動変速機のギヤの噛み合い状態が変更されて、シフトノブのセレクト操作およびシフト操作に応じた変速段が構成される。

シフトアウタレバーの先端部には、シフトアウタレバーの回動にイナーシャを付与するための慣性マス（錘）が設けられている。シフトノブのシフト操作時に、シフトアウタレバーの回動に伴って、慣性マスがシフトアンドセレクトシャフトの軸線を中心に回動する。このとき、慣性マスに生じる慣性力がシフトアンドセレクトシャフトの回動に作用し、シフト操作の操作フィーリング（シフトフィーリング）が向上する。

特開２０１５−４３９２号公報

ところが、慣性マスを設けた構成では、シフトフィーリングの向上の背反として、シャフトアッセンブリの振動によるシフトアウタレバーの揺動の問題がある。シフトアウタレバーが揺動すると、その揺動がシフトケーブルを介してシフトレバーに伝達され、シフトレバー（シフトノブ）が振動する。シフトレバーの振動（ノブ振動）は、運転者や同乗者によっては不快に感じてしまう。

本発明の目的は、慣性マスを設けることによるシフトフィーリングの向上を図りつつ、ノブ振動を低減できる、シャフトアッセンブリを提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るシャフトアッセンブリは、エンジンからの動力が入力される手動変速機に設けられるシャフトアッセンブリであって、中心軸線を中心とするシフト方向に回動可能かつ中心軸線に沿ったセレクト方向に移動可能に設けられるシフトアンドセレクトシャフトと、シフトアンドセレクトシャフトに取り付けられて、シフトアンドセレクトシャフトの径方向に延びるシフトアウタレバーと、シフトアウタレバーに設けられた慣性マスとを含み、中心軸線の方向から見て、エンジンおよび手動変速機の弾性ロール軸と直交してシフトアンドセレクトシャフトの位置を通る直線上に、慣性マスの重心の位置が設定されている。

この構成によれば、シフトアンドセレクトシャフトには、シフトアウタレバーが取り付けられている。シフトアウタレバーには、慣性マスが設けられている。シフトアウタレバーに慣性マスが設けられることにより、シフトアウタレバーの回動にイナーシャを付与することができ、シフトフィーリングが向上する。

そして、慣性マスの重心の位置は、中心軸線の方向から見て、エンジンおよび手動変速機の弾性ロール軸と直交してシフトアンドセレクトシャフトの位置を通る直線上に設定されている。そのため、エンジンおよび手動変速機が弾性ロール軸まわりに振動したとしても、シフトアウタレバーがシフトアンドセレクトシャフトを中心に揺動することを抑制できる。その結果、ノブ振動を低減することができる。

本発明によれば、慣性マスを設けることによるシフトフィーリングの向上を図りつつ、ノブ振動を低減することができる。

本発明の一実施形態に係るシャフトアッセンブリを備える手動変速機が搭載された車両の前部の構成を示す平面図である。 シャフトアッセンブリの平面図である。 シャフトアッセンブリを上下方向に延びる切断面で切断した断面図である。 図３に示される切断面線IV−IVにおけるシャフトアッセンブリの断面図である。 カム／ガイド部材の斜視図である。 カム／ガイド部材の断面図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の前部＞
図１は、本発明の一実施形態に係るシャフトアッセンブリ６を備える手動変速機３が搭載された車両１の前部の構成を示す平面図である。

車両１は、エンジン２および手動変速機３を搭載した四輪自動車であり、ＦＦ（Front-engine Front-wheel-drive：フロントエンジン・フロントドライブ）方式を採用している。エンジン２および手動変速機３は、一体化されて、車両１の前部のエンジンコンパートメントに、車両１の前後方向に対してエンジンのクランクシャフトが横向きになる横置きで配置されている。そして、その一体化されたエンジン２および手動変速機３は、車両１の左右一対のサイドフレーム４Ｌ，４Ｒにそれぞれ防振マウント５Ｌ，５Ｒを介して支持されている。

＜シャフトアッセンブリ＞
図２は、シャフトアッセンブリ６の平面図である。図３は、シャフトアッセンブリ６を上下方向に延びる切断面で切断した断面図である。図４は、図３に示される切断面線IV−IVにおけるシャフトアッセンブリ６の断面図である。

手動変速機３には、シャフトアッセンブリ６が備えられている。シャフトアッセンブリ６は、コントロールカバー１１、シフトアンドセレクトシャフト１２、シフトアウタレバー１３およびセレクトアウタレバー１４（図３参照）を備えている。

コントロールカバー１１は、下側に開放された略ハット形状に形成されている。コントロールカバー１１の下端部は、図１に示されるように、手動変速機３の外殻をなすトランスミッションケース１５に形成された開口を取り囲む周囲に上側から当接されて、トランスミッションケース１５にボルト１６で締結される。

シフトアンドセレクトシャフト１２は、図３に示されるように、その中心軸線Ｃが上下方向に延びるように設けられている。また、シフトアンドセレクトシャフト１２は、コントロールカバー１１を貫通して、コントロールカバー１１に対して、中心軸線Ｃを中心とするシフト方向に回動可能、かつ中心軸線Ｃに沿ったセレクト方向に移動可能に設けられている。シフトアンドセレクトシャフト１２の上端部は、コントロールカバー１１の外部に配置され、下端部は、トランスミッションケース１５内に配置されている。

シフトアウタレバー１３は、その一端部がシフトアンドセレクトシャフト１２の上端部に固定され、シフトアンドセレクトシャフト１２の径方向（以下、単に「径方向」という。）に延びている。シフトアウタレバー１３の先端部には、慣性マス２１が取り付けられている。シフトアウタレバー１３の途中部には、シフトアンドセレクトシャフト１２の中心軸線Ｃ上から外れた位置に、棒状のケーブル接続部２２が立設されている。ケーブル接続部２２には、図１に示されるように、シフトケーブル２３の一端が接続され、シフトケーブル２３の他端は、運転者により操作されるシフトレバー（シフトノブ）２４に接続されている。シフトレバー２４は、車室内に配設されている。

セレクトアウタレバー１４は、コントロールカバー１１の外部に配置され、径方向に延びる回動軸２５の一端部に固定されている。回動軸２５は、コントロールカバー１１の側面を貫通し、コントロールカバー１１に対して回動可能に設けられている。回動軸２５の他端部には、操作部材２６が固定されている。操作部材２６は、シフトアンドセレクトシャフト１２と係合している。セレクトアウタレバー１４には、回動軸２５と平行に延びる棒状のケーブル接続部２７が設けられている。ケーブル接続部２７には、セレクトケーブル２８（図１参照）の一端が接続され、セレクトケーブル２８の他端は、シフトレバー２４に接続されている。また、回動軸２５には、１本の金属線材を巻回および屈曲させることにより形成されるトーションスプリング２９が外装されている。トーションスプリング２９は、シフトアンドセレクトシャフト１２がシフトレバー２４のニュートラルの位置に対応する位置からセレクト方向に移動したときに、シフトアンドセレクトシャフト１２を元の位置に戻そうとする弾性力を回動軸２５に付与する。

シフトレバー２４のセレクト操作が行われると、そのセレクト操作力がセレクトケーブル２８を介してセレクトアウタレバー１４に伝達され、セレクトアウタレバー１４が回動することにより、シフトアンドセレクトシャフト１２がセレクト方向に移動する。シフトレバー２４のシフト操作が行われると、そのシフト操作力がシフトケーブル２３を介してシフトアウタレバー１３に伝達され、シフトアウタレバー１３が回動することにより、シフトアンドセレクトシャフト１２が中心軸線Ｃを中心にシフト方向に回動する。

＜カム／ガイド部材＞
図５は、カム／ガイド部材３１の斜視図である。図６は、カム／ガイド部材３１の断面図である。

コントロールカバー１１の内側には、図４に示されるように、カム／ガイド部材３１が設けられている。カム／ガイド部材３１は、外嵌部材３２、シフトカム３３およびシフトアンドセレクトガイド３４を一体に備えている。

外嵌部材３２は、略円筒状を有し、図３に示されるように、シフトアンドセレクトシャフト１２に外嵌されている。外嵌部材３２には、ピン挿通孔３５が側面を貫通して形成されている。外嵌部材３２は、ピン挿通孔３５がシフトアンドセレクトシャフト１２に形成されたピン挿通孔（図示せず）と重なるように位置合わせされて、ピン挿通孔３５およびシフトアンドセレクトシャフト１２のピン挿通孔に跨がってグローブピン３６が挿通されることにより、シフトアンドセレクトシャフト１２に固定的に（シフトアンドセレクトシャフト１２に対して軸線方向および回動方向に変位不能に）取り付けられている。

シフトカム３３は、シフトアンドセレクトシャフト１２側と反対側を向き、シフトアンドセレクトシャフト１２の中心軸線Ｃからの径方向の距離がシフト方向の位置により変化するカム面４１を有している。カム面４１は、中心軸線Ｃ側に凹状をなす凹面４２と、凹面４２のシフト方向の両側で凹面４２から離れるにつれてシフトアンドセレクトシャフト１２に近づくように延びる平面からなる斜面４３，４４とを含む。

シフトカム３３と径方向に対向する位置には、図４に示されるように、カム当接部材５１が設けられている。カム当接部材５１は、略円筒状の外筒部材５２と、外筒部材５２内に移動可能に設けられた移動部材５３と、移動部材５３を外筒部材５２の開口側に付勢する付勢部材５４と、付勢部材５４の付勢力によりシフトカム３３のカム面４１に弾性的に当接するボール５５とを備えている。外筒部材５２は、コントロールカバー１１の側面に形成された開口５６にコントロールカバー１１の外側から挿入されて、コントロールカバー１１に保持されている。

シフトレバー２４がニュートラルの位置に位置する状態では、ボール５５がカム面４１の凹面４２の最奥部に当接するように、シフトカム３３およびカム当接部材５１の相対位置が決められている。シフトレバー２４のシフト操作により、シフトアンドセレクトシャフト１２がシフト方向に回動し、ボール５５が凹面４２の最奥部から凹面４２上を斜面４３，４４の一方に向けて移動すると、ボール５５が凹面４２に押圧されて、付勢部材５４が圧縮される。凹面４２には、その反力が付与される。ボール５５が凹面４２と斜面４３，４４との境界を乗り越えるまで、ボール５５から凹面４２に付与される反力が増大し、これに伴い、シフトアンドセレクトシャフト１２を回動させるシフト操作の荷重が増大する。そして、ボール５５が凹面４２と斜面４３，４４との境界を乗り越えると、ボール５５からシフトカム３３に付与される反力が急激に低減し、これに伴い、シフトアンドセレクトシャフト１２を回動させるシフト操作の荷重が低減する。

このように、シフトカム３３およびカム当接部材５１は、シフトアンドセレクトシャフト１２を回動させるシフト操作の荷重を変化させるディテント機構を構成している。

カム面４１を径方向に沿って切断したときの断面形状には、図５に示されるように、上側ほどシフトアンドセレクトシャフト１２側と反対側に位置するように傾斜して延びる第１線分６１と、第１線分６１の下方で中心軸線Ｃと平行に延びる第２線分６２とが含まれる。そして、中心軸線Ｃに対する第１線分６１の傾斜角αは、中心軸線Ｃに対する第２線分６２の傾斜角βよりも大きい。なお、この実施形態では、第２線分６２が中心軸線Ｃと平行に延びているので、中心軸線Ｃに対する第２線分６２の傾斜角βは０°である。

シフトアンドセレクトガイド３４は、側面視で略矩形状の外形を有している。シフトアンドセレクトガイド３４の外周面には、ガイド溝７１が形成されている。ガイド溝７１は、シフトレバー２４の操作をガイドするためのシフトゲートに対応した形状に形成されている。

具体的には、ガイド溝７１は、図５に示されるように、セレクト方向に延びるセレクト溝部７２と、セレクト溝部７２の一端からシフト方向の両側に延びる第１シフト溝部７３と、セレクト溝部７２の中央からシフト方向の両側に延びる第２シフト溝部７４と、セレクト溝部７２の他端からシフト方向の両側に延びる第３シフト溝部７５とを有している。

シフトアンドセレクトガイド３４と径方向に対向する位置には、図４に示されるように、ガイドピン８１が設けられている。ガイドピン８１は、コントロールカバー１１の側面に形成された開口８２に挿通されて、コントロールカバー１１に保持されている。ガイドピン８１の先端部８３は、ガイド溝７１の溝幅よりも小さい直径の円柱状に形成されており、ガイド溝７１に挿入されている。

シフトレバー２４がニュートラルの位置に位置する状態では、ガイドピン８１の先端部８３がセレクト溝部７２と第２シフト溝部７４との交差点に位置する。シフトレバー２４がニュートラルの位置からセレクト操作されると、ガイドピン８１の先端部８３がセレクト方向に移動する。

シフトレバー２４がニュートラルの位置から１速段の位置に操作されると、ガイドピン８１の先端部８３は、セレクト溝部７２から第１シフト溝部７３の一方の端部８４に移動する。

シフトレバー２４がニュートラルの位置から２速段の位置に操作されると、ガイドピン８１の先端部８３は、セレクト溝部７２から他方の端部８５に移動する。

シフトレバー２４がニュートラルの位置から３速段の位置に操作されると、ガイドピン８１の先端部８３は、セレクト溝部７２から第２シフト溝部７４の一方の端部８６に移動する。

シフトレバー２４がニュートラルの位置から４速段の位置に操作されると、ガイドピン８１の先端部８３は、セレクト溝部７２から他方の端部８７に移動する。

シフトレバー２４がニュートラルの位置から５速段の位置に操作されると、ガイドピン８１の先端部８３は、セレクト溝部７２から第３シフト溝部７５の一方の端部８８に移動する。

シフトレバー２４がニュートラルの位置からリバースの位置にシフト操作されると、ガイドピン８１の先端部８３は、セレクト溝部７２から第３シフト溝部７５の他方の端部８９に移動する。

＜慣性マスの重心位置＞
シフトレバー２４が３速段の位置と４速段の位置との間でニュートラルの位置を経由してシフト操作されると、シフトアウタレバー１３が回動して、シフトアンドセレクトシャフト１２が中心軸線Ｃを中心にシフト方向に回動する。これに伴い、慣性マス２１は、図１に示されるように、シフトアンドセレクトシャフト１２の中心軸線Ｃを中心に、所定の回動範囲内、つまりシフトレバー２４が３速段の位置にあるときの慣性マス２１の位置とシフトレバー２４が４速段の位置にあるときの慣性マス２１の位置との間の範囲内で回動する。

そして、慣性マス２１がその回動範囲内の所定位置（この実施形態では、ニュートラルの位置）に位置するときに、一体化されたエンジン２および手動変速機３の弾性ロール軸９１と直交してシフトアンドセレクトシャフト１２の位置を通る直線９２上に、慣性マス２１の重心が位置するように、慣性マス２１の重量、サイズおよびシフトアンドセレクトシャフト１２の中心軸線Ｃからの距離などが設計されている。

＜作用効果＞
以上のように、シフトアンドセレクトシャフト１２は、その中心軸線Ｃが上下方向に延びるように設けられている。また、シフトアンドセレクトシャフト１２は、コントロールカバー１１に対して、その中心軸線Ｃを中心とするシフト方向に回動可能かつ中心軸線Ｃに沿ったセレクト方向に移動可能に設けられている。車室内に設けられたシフトレバー２４がシフト操作されると、シフトアンドセレクトシャフト１２がシフト方向に回動し、シフトレバー２４がセレクト操作されると、シフトアンドセレクトシャフト１２がセレクト方向に移動する。

シフトアンドセレクトシャフト１２と一体的に回動するように、シフトカム３３が設けられている。シフトカム３３には、シフトアンドセレクトシャフト１２側と反対側に向いたカム面４１が形成されている。カム面４１には、カム当接部材５１が弾性的に当接している。カム面４１を中心軸線Ｃおよびシフトアンドセレクトシャフト１２の径方向に沿って切断したときの断面形状には、上側ほどシフトアンドセレクトシャフト１２側と反対側に位置するように傾斜して延びる第１線分６１と、第１線分６１の下方で中心軸線Ｃと平行または下側ほどシフトアンドセレクトシャフト１２側と反対側に位置するように傾斜して延びる第２線分６２とが含まれる。

そのため、セレクト操作の方向がシフトアンドセレクトシャフト１２を下降させる方向、つまりニュートラルの位置から１速段および２速段の位置側に向かう方向であるときには、カム面４１の第１線分６１を含む部分がカム当接部材５１に当接して、当該部分がカム当接部材５１から反力（以下、「第１反力」という。）を受ける。この第１反力には、上方向の力成分が含まれる。一方、セレクト操作の方向がシフトアンドセレクトシャフト１２を上昇させる方向、つまりニュートラルの位置から５速段およびリバースの位置に向かう方向であるときには、カム面４１がカム当接部材５１から反力を受けない。

これにより、シフトアンドセレクトシャフト１２を下降させる方向のセレクト操作の荷重をとくに増大させることができ、その結果として、セレクト操作の方向によって生じるセレクト操作の荷重差を縮小することができる。

シフトアンドセレクトシャフト１２にシフトアウタレバー１３が取り付けられ、シフトアウタレバー１３に慣性マス２１が設けられている。これにより、シフトレバー２４のシフト操作により、シフトアウタレバー１３およびシフトアンドセレクトシャフト１２が一体に回動するときに、慣性マス２１がシフトアンドセレクトシャフト１２の中心軸線Ｃを中心に回動する。このとき、慣性マス２１に生じる慣性力がシフトアンドセレクトシャフト１２の回動に作用し、シフト操作の操作フィーリング（シフトフィーリング）が向上する。ところが、慣性マス２１が設けられると、慣性マス２１の重量がシフトアンドセレクトシャフト１２に加わるため、セレクト操作の方向による荷重差が大きくなりやすい。したがって、慣性マス２１が設けられる構成では、カム面４１が第１線分６１および第２線分６２を含む断面形状を有する構成がとくに効果を発揮する。

また、慣性マス２１の重心の位置は、中心軸線Ｃの方向から見て、エンジン２および手動変速機３の弾性ロール軸９１と直交してシフトアンドセレクトシャフト１２の位置を通る直線９２上に設定されている。そのため、エンジン２および手動変速機３が弾性ロール軸９１を中心に振動（往復回動）したとしても、シフトアウタレバー１３がシフトアンドセレクトシャフト１２を中心に揺動することを抑制できる。その結果、シフトレバー２４の振動（ノブ振動）を低減することができる。

カム面４１は、シフトアンドセレクトシャフト１２の中心軸線Ｃ側に凹状をなす凹面４２と、凹面４２に対するシフト方向の両側で凹面４２から離れるにつれてシフトアンドセレクトシャフト１２に近づくように延びる斜面４３，４４とを含む。これにより、シフトアンドセレクトシャフト１２がシフト方向に回動されると、カム当接部材５１が凹面４２の一端または他端を乗り越えて斜面４３，４４に至る。そのため、カム当接部材５１が凹面４２の一端または他端を乗り越えるときに、シフト操作の荷重が最大となり、カム当接部材５１が凹面４２の一端または他端を乗り越えると、シフト操作の荷重が急激に低減し、シフトレバー２４がシフト操作の方向に吸い込まれる感覚（シフトレバー２４の吸い込み感）を運転者に与えることができる。

＜変形例＞

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、第２線分６２が中心軸線Ｃと平行に延びて、中心軸線Ｃに対する第２線分６２の傾斜角βは０°である場合を例にとって、セレクト操作の方向がシフトアンドセレクトシャフト１２を上昇させる方向であるときには、カム面４１がカム当接部材５１から反力を受けないとした。しかしながら、中心軸線Ｃに対する第２線分６２の傾斜角βが０°よりも大きい場合には、セレクト操作の方向がシフトアンドセレクトシャフト１２を上昇させる方向であるときには、カム面４１がカム当接部材５１から反力を受ける。この場合においても、中心軸線Ｃに対する第１線分６１の傾斜角αは、中心軸線Ｃに対する第２線分６２の傾斜角βよりも大きいので、第１反力に含まれる上方向の力成分は、第２反力に含まれる下方向の力成分よりも大きくなる。よって、シフトアンドセレクトシャフト１２を下降させる方向のセレクト操作の荷重をとくに増大させることができ、その結果として、セレクト操作の方向によって生じるセレクト操作の荷重差を縮小することができる。

また、前述の実施形態では、シフトレバー２４がニュートラルの位置に位置するときの慣性マス２１の重心が、弾性ロール軸９１と直交してシフトアンドセレクトシャフト１２の位置を通る直線９２上に位置するとした。しかしながら、シフトレバー２４が３速段の位置と４速段の位置との間に位置するときの慣性マス２１の重心が、弾性ロール軸９１と直交してシフトアンドセレクトシャフト１２の位置を通る直線９２上に位置すればよい。ただし、強いて言うならば、シフトレバー２４がニュートラルの位置または３速段の位置に位置するときの慣性マス２１の重心が、弾性ロール軸９１と直交してシフトアンドセレクトシャフト１２の位置を通る直線９２上に位置することが好ましい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

２：エンジン
３：手動変速機
６：シャフトアッセンブリ
１２：シフトアンドセレクトシャフト
１３：シフトアウタレバー
２１：慣性マス
９１：弾性ロール軸
９２：直線
Ｃ：中心軸線

Claims (1)

1. エンジンからの動力が入力される手動変速機に設けられるシャフトアッセンブリであって、
   中心軸線を中心とするシフト方向に回動可能かつ前記中心軸線に沿ったセレクト方向に移動可能に設けられるシフトアンドセレクトシャフトと、
   前記シフトアンドセレクトシャフトに取り付けられて、前記シフトアンドセレクトシャフトの径方向に延びるシフトアウタレバーと、
   前記シフトアウタレバーに設けられた慣性マスとを含み、
   前記中心軸線の方向から見て、前記エンジンおよび前記手動変速機の弾性ロール軸と直交して前記シフトアンドセレクトシャフトの位置を通る直線上に、前記慣性マスの重心の位置が設定されている、シャフトアッセンブリ。

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