WO2015111449A1 - 副変速機構付き変速機 - Google Patents

Abstract

副変速機構付き変速機（１）におけるスプリッタ用シフトシャフト（３３）とメイン用シフトシャフト（３４）とを、一端部がスプリッタ用シフトシャフト（３３）に固定され、かつ他端部に突起部（６０）を有するスプリッタ用連動アーム（６１）と、一端部がメイン用シフトシャフト（３４）に固定され、かつ他端部に突起部（６０）が係合するガイド溝（６２）を有するメ イン用連動アーム（６３）とからなる連動機構（６４）により連結し、ガイド溝（６２）をスプリッタ用シフトシャフト（３３）側に向けて凸となる略ν字状に形成し、そのガイド溝（６２）に所定の形状のスライドガイド（６５）を設けるとともに、スライドガイド（６５）に係合する摺接部（６６）を突起部（６０）の上面に形成する。

Description

副変速機構付き変速機

　本発明は副変速機構付き変速機に関し、更に詳しくは、従来よりも確実かつ正確に同期変速することができる副変速機構付き変速機に関する。

　近年の大型車両においては、ギア段の数が１２段や１６段といった多段変速機を採用している。このような多段変速機では、ギア段を単純に増やして多段化するのではなく、スプリッタと呼ばれる副変速機と主変速機との組み合わせで多段化する方法が取られている。

　これらの副変速機及び主変速機に対しては、それぞれ個別の変速機構が必要となる。そのため、車両の走行状態に応じた最適な変速比を得るには、両方の変速機の操作機構を同時に操作しなければならないので、ドライバーの大きな負担となっていた。

　これに対して発明者は、日本出願の特開２０１３－１３７０７９号公報（特許文献１）に記載されているように、単一の操作レバーの操作により、副変速機と主変速機とを四節リンク機構からなる連動機構を介して同期させることで同時に変速できるようにした副変速機構付き変速機を提案している。この連動機構は、操作レバーによりニュートラル位置から副変速機側においてシフト方向に入力が行われた場合に、その入力の回転方向によらず主変速機側において出力を一方向に回転させる機能を有している。

　上記の四節リンク機構においては、入力［ｘ］と出力［ｙ］の作動角度の関係は二次曲線になることが知られている。そのため、二次曲線状の出力［ｙ］の傾きが大きくなる操作レバーのストロークの終端部においては、ストロークスピードが増加する分だけ|ｙ／ｘ|に比例する操作力が低下してしまうので、主変速機においてギア同士が噛合しにくくなるという問題がある。

　このような問題を解決するために、一方のアームに立設された突起部が他方のアームに設けられたガイド溝に係合するとともに、そのガイド溝を一方のアームに向けて凸となる略ν字状に形成した連動機構を用いることで、入力［ｘ］と出力［ｙ］の作動角度がほぼ等しくなるようにすることが検討されている。この新たな連動機構においては、ニュートラル位置Ｎに相当する略ν字状の屈曲部においてガイド溝が不連続になるため、突起部がガタつかないようにする必要がある。そのためには、弾性部材を利用した押圧手段を設けて、突起部を溝壁（縁部）に押し付けることが考えられるが、確実性が低いためニュートラル位置Ｎが正確に定まらないおそれがある。

日本出願の特開２０１３－１３７０７９号公報

　本発明の目的は、従来よりも確実かつ正確に同期変速することができる副変速機構付き変速機を提供することにある。

　上記の目的を達成する本発明の副変速機構付き変速機は、操作レバーのセレクト方向及びシフト方向への操作により主変速機構と副変速機構とを同時に変速する副変速機構付き変速機であって、前記副変速機構側のセレクト方向に延在して設けられて前記操作レバーのシフト方向への操作に応じて回転する副変速用シフトシャフトと、前記副変速用シャフトに上端部を回転自在に支持され、かつ弾性部材を介して接続された下方に延出する副変速用シフトレバーと、前記副変速用シャフトの下方に配置されて前記副変速用シフトレバーの下端部と係合する副変速用シフトブロックと、前記主変速機構側のセレクト方向に延在して設けられた回転自在な主変速用シフトシャフトと、前記主変速用シャフトから下方に延出して設けられるとともに、前記操作レバーのセレクト方向への操作によりセレクト方向に移動する主変速用シフトレバーと、前記主変速用シャフトの下方にセレクト方向に並列して配置されて前記主変速用シフトレバーの下端部と係合する複数の主変速用シフトブロックとを備えた副変速機構付き変速機において、前記副変速用シフトシャフトと前記主変速用シフトシャフトとを、一方のアームに立設された回転自在な円柱状の突起部が他方のアームに設けられたガイド溝に係合する連動機構により連結し、前記他方のアームにおいて、前記ガイド溝を前記一方のアームが接続するシフトシャフト側に向けて凸となる略ν字状に形成するとともに、前記ガイド溝の屈曲部の頂点から、前記屈曲部を境とする一方の短溝及び他方の短溝の中心線にそれぞれ下ろした垂線の足と、前記２つの短溝の中心線の交点とを結ぶ線分を外縁の一部に有し、かつ前記頂点に向けて拡がるスライドガイドを設け、前記一方のアームにおける前記突起部の頂部に、該突起部と同軸となる断面扇形の摺接部を形成し、前記操作レバーのシフト方向への操作により前記副変速用シフトシャフトが何れの方向に回転されても、前記連動機構を介して前記主変速用シフトシャフトに伝達される回転力が該連動機構により一方向に変換されて前記主変速用シフトレバーを一方向にのみ回転させ、前記副変速機構側のシンクロ機構と前記主変速機構側のシンクロ機構とが同時に同期結合を開始するように、前記副変速用シフトシャフトの回転力が前記弾性部材を介して前記副変速用シフトレバーに伝達されることを特徴とするものである。

　本発明の副変速機構付き変速機によれば、上記のような連動機構を用いて副変速機構側の副変速用シフトシャフトと主変速機構側の主変速用シフトシャフトとを連結したので、従来よりも確実かつ正確に同期変速することができる。

図１は、本発明の実施の形態からなる副変速機構付き変速機のスケルトン図である。 図２は、本発明の実施の形態からなる副変速機構付き変速機を操作するシフト操作装置を示す模式的な斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態からなる副変速機構付き変速機の構成を示す上面図である。 図４は、本発明の実施の形態からなる副変速機構付き変速機における連動機構のセレクト方向からの構成図である。 図５は、スライドガイドの形状を示す図面であって、（ａ）はガイド溝の上面図を、（ｂ）は（ａ）に示すＶ－Ｖ矢視の断面図である。 図６は、摺接部の形状を示す図面であって、（ａ）は突起部の上面図を、（ｂ）は（ａ）に示すＷ－Ｗ矢視の断面図である。 図７は、スライドガイドの形状を説明する模式図である。

　以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１～４は、本発明の実施形態からなる副変速機構付き変速機を示す。なお、以下の説明においては、「スプリッタ用」とは「副変速用」を、「メイン用」とは「主変速用」をそれぞれ意味するものとする。

　この副変速機構付き変速機（以下、「変速機」という。）１は、図１に示すように、入力側に配置されたスプリッタ式の副変速機構２と、出力側に配置された主変速機構３とから主に構成されている。

　副変速機構２側には、エンジン（図示せず）の出力が伝達されるインプットシャフト４が設置されている。また、主変速機構３側には、インプットシャフト４と同軸になるようにメインシャフト５が配置されている。更に、副変速機構２及び主変速機構３には、これらのインプットシャフト４及びメインシャフト５に平行に延びるカウンタシャフト６が配置されている。

　インプットシャフト４には、スプリッタ低速ギヤ７が相対回転可能に設けられている。また、メインシャフト５には、入力側から順にスプリッタ高速ギヤ８、メイン３速ギヤ９、メイン２速ギヤ１０、メイン１速ギヤ１１及びメイン後進ギヤ１２がそれぞれ相対回転可能に設けられている。

　また、カウンタシャフト６には、スプリッタ低速ギヤ７と噛合するカウンタ低速ギヤ１３、スプリッタ高速ギヤ８と噛合するカウンタ高速ギヤ１４、メイン３速ギヤ９と噛合するカウンタ３速ギヤ１５、メイン２速ギヤ１０と噛合するカウンタ２速ギヤ１６、メイン１速ギヤ１１と噛合するカウンタ１速ギヤ１７、及びメイン後進ギヤ１２とアイドラギヤ１８を介して噛合するカウンタ後進ギヤ１９がそれぞれ固定されている。

　このように、変速機１は、スプリッタギヤ７、８の選択的な切り替えと、メインギヤ９～１２の選択的な切り替えとにより、前進６段（１速Ｌ～３速Ｈ）及び後進２段（後進Ｌ、後進Ｈ）の変速が可能になるように構成されている。

　図２に示すように、変速機１のシフト操作装置２０は、副変速機構２と主変速機構３との変速を同時に操作できるように、複数のＨ型ゲート２１と、それらのＨ型ゲート２１を移動（ストローク）する操作レバー２２とを有している。

　Ｈ型ゲート２１のセレクト方向にはセレクト経路２３が設けられ、その中央にはニュートラルモードに対応するニュートラル位置Ｎが設定されている。また、Ｈ型ゲート２１のシフト方向には、セレクト経路２３と直交する４本のシフト経路２４～２７がそれぞれ設けられている。更に、操作レバー２２のストロークの終端部に相当する４本のシフト経路２４～２７の端部には、上述した前進６段（１速Ｌ～３速Ｈ）及び後進２段（後進Ｌ、後進Ｈ）に対応するシフト位置がそれぞれ設定されている。

　つまり、このシフト操作装置２０は、操作レバー２２をシフト方向に操作すると副変速機構２のシフト機構に接続される一方で、操作レバー２２をセレクト方向に操作すると主変速機構３のセレクト機構に接続されるように構成されている。

　図３に示すように、変速機１の変速機構３０は、シフト方向に延在する第１シフトシャフト３１と、この第１シフトシャフト３１と平行に延在する第２シフトシャフト３２と、副変速機構２側においてセレクト方向に延在するスプリッタ用シフトシャフト３３と、主変速機構３側においてセレクト方向に延在するメイン用シフトシャフト３４からなる４本のシャフト、並びにメインＲ／１速用接続機構３５及びメイン２／３速用接続機構（図示せず）を備えている。

　スプリッタ用シフトシャフト３３には、スプリッタ用シフトレバー３６が回転自在に取り付けられており、そのスプリッタ用シフトレバー３６と環状フランジ３７との間にはスプリング３８が介挿されている。また、スプリッタ用シフトシャフト３３の下方には、スプリッタ用シフトブロック３９が配置されており、図４に示すように、スプリッタ用シフトレバー３６の下端部が、スプリッタ用シフトブロック３９の中央に形成された凹部と係合している。

　メイン用シフトシャフト３４には、メイン用シフトレバー４０の上端部がスプライン嵌合している。そのため、メイン用シフトレバー４０は、メイン用シフトシャフト３４と一体に回転する一方で、メイン用シフトシャフト３４の軸方向（セレクト方向）へ移動可能になっている。また、メイン用シフトシャフト３４の下方には、セレクト方向に並列された４個のメイン用シフトブロック４１～４４が配置されており、図４に示すように、メイン用シフトレバー４０の下端部が、それぞれのメイン用シフトブロック４１～４４の中央に形成された凹部と係合している。

　第１シフトシャフト３１には、スプリッタ用シフトフォーク４５が軸方向に移動可能に設けられているとともに、メイン２／３速用シフトフォーク４６が固定されている。また、第２シフトシャフト３２には、メインＲ／１速用シフトフォーク４７が固定されている。

　メインＲ／１速用接続機構３５は、メイン後進用シフトブロック４１と第２シフトシャフト３２とを接続固定する接続部材４８と、メイン１速用シフトブロック４２に固定されたロッド４９と、中心部を支点に回転可能な反転レバー５０とを備えている。この反転レバー５０は、一端部がロッド４９に、他端部が第２シフトシャフト３２に、それぞれヒンジ連結されている。

　なお、図示しないメイン２／３速用接続機構は、接続部材４８がメイン２速用シフトブロック４３と第１シフトシャフト３１とを接続固定するとともに、反転レバー５０がメイン３速用シフトブロック４４に固定されたロッド４９と第１シフトシャフト４１とにヒンジ連結されることを除けば、メインＲ／１速用接続機構３５と略同様に構成されている。

　この変速機構３０において、操作レバー２２のシフト方向への操作により、副変速機構２のシフト機構がシフト動作（図３に示すＸ方向）されてスプリッタ用シフトシャフト３３が回転すると、スプリッタ用シフトレバー３６は環状フランジ３７及びスプリング３８を介して伝達される回転力により回転される。これにより、スプリッタ用シフトブロック３９は、操作レバー２２のシフト方向への操作に応じて左右方向（図４に示すＸ、Ｙ方向）に移動する。

　例えば、操作レバー２２のシフト方向への操作により、スプリッタ用シフトシャフト３３が時計回り（図４に示すＡ方向）に回転されると、スプリッタ用シフトレバー３６も同方向へ回転して、スプリッタ用シフトブロック３９が左方向（図４に示すＸ方向）に移動する。それに伴って、スプリッタ用シフトフォーク４５がスプリッタ低速ギヤ７に向けて左方向へと移動して、対応するスリーブのスプライン歯（図示せず）とブロックリングのドグ歯（図示せず）とを接触させる。

　また、変速機構３０において、操作レバー２２のセレクト方向への操作により、主変速機構３のセレクト機構がセレクト動作（図３に示すＹ方向）すると、メイン用シフトレバー４０はメイン用シフトシャフト３４に沿ってセレクト方向に移動する。これにより、メイン用シフトレバー４０の下端部は、選択された任意のシフト位置に対応するメイン用シフトブロック４１～４４のいずれかの凹部と係合する。

　例えば、操作レバー２２のセレクト方向への操作により、メイン用シフトレバー４０が左回り（図４に示すＦ方向）に回転すると、メイン１速用シフトブロック４２が右方向（図４に示すＹ方向）へ移動する。そして、メイン１速用シフトブロック４２の右方向の移動力は、反転レバー５０の回転動作により左方向に変換されて第２シフトシャフト３２へと伝達される。これにより、メインＲ／１速用シフトフォーク４７は第２シフトシャフト３２に伴ってメイン１速ギヤ１１に向けて左方向へと移動して、対応するスリーブのスプライン歯（図示せず）とブロックリングのドグ歯（図示せず）とを接触させる。

　このような変速機１において、スプリッタ用シフトシャフト３３とメイン用シフトシャフト３４とは、一端部がスプリッタ用シフトシャフト３３に固定され、かつ他端部に回転自在な円柱状の突起部６０を有するスプリッタ用連動アーム６１と、一端部がメイン用シフトシャフト３４に固定され、かつ他端部に突起部６０が係合するガイド溝６２を有するメイン用連動アーム６３とからなる連動機構６４により連結されている。なお、突起部６０の外径と、ガイド溝６２の溝径とは、ほぼ同一になっている。

　そして、ガイド溝６２は、スプリッタ用シフトシャフト３３側に向けて凸となる略ν字状に形成されており、その屈曲部６２ａはニュートラル位置Ｎに対応するようになっている。

　更に、突起部６０がガイド溝６２の形状が不連続となる屈曲部６２ａに位置した際にガタつかないように、ガイド溝６２にスライドガイド６５を設けるとともに、そのスライドガイド６５に係合する摺接部６６を、スプリッタ用連動アーム６１の突起部６０の上面に形成している。

　スライドガイド６５及び摺接部６６の形状を、図５～７に基づいて以下に詳述する。

　スライドガイド６５は、図５に示すように、ガイド溝６２の屈曲部６２ａの頂点Ｐ側の縁部６７ａから、対向する縁部６７ｂへ向けて突出する概略形状を有している。また、スライドガイド６５の厚さｍは、メイン用連動アーム６３の厚さＭよりも薄肉になっている。

　摺接部６６は、図６に示すように、円柱状の突起部６０の上面に形成され、突起部６０と同軸となる断面扇形の形状を有している。

　これらのスライドガイド６５及び摺接部６６の平面形状は、次のとおりである。

　ガイド溝６２の溝径を直径とする突起部６０がガイド溝６２を移動する際には、図７に示すように、ガイド溝６２の屈曲部６２ａを境にして、一方の短溝６２ｂの中心線６８と他方の短溝６２ｃの中心線６９とが交わるＱ点と、屈曲部６２ａの頂点Ｐと、その頂点Ｐから各短溝６２ｂ、６２ｃの中心線６８、６９にそれぞれ下ろした垂線の足Ｒ、Ｓとからなる略台形の領域から、頂点Ｑと交点Ｒ、Ｓとからなる扇状の領域を差し引いた領域Ｔを突起部６０が自由に移動可能になるためガタつきが発生することになる。そのため、スライドガイド６５は、この領域Ｔが消滅するように、点Ｒ、Ｑ、Ｓを結ぶ線分を外縁の一部とし、かつ頂点Ｑの方向へ拡がる形状となっている。

　スプリッタ用連動アーム６１とメイン用連動アーム６３とは、図６（ｂ）の上方と、図５（ｂ）の下方とを組み合わせた状態で使用され、ガイド溝６２の屈曲部６２ａ以外の部分では突起部６０が係合する一方で、屈曲部６２ａでは摺接部６６が係合するようになる。

　このような連動機構６４を設けることにより、スプリッタ用シフトシャフト３３からスプリッタ用連動アーム６１に伝達される左右両方向の回転力（図４に示すＣ、Ｄ方向）は、突起部６０がガイド溝６２に沿ってスライドすることで、メイン用連動アーム６３において左方向の回転力（図４に示すＥ方向）に変換されてメイン用シフトシャフト３４を常に左方向（図４に示すＦ方向）に回転させる。その結果、スプリッタ用シフトブロック３７は操作レバー２２のシフト方向への操作に応じて左右両方向（図４に示すＸ、Ｙ方向）に移動する一方で、メイン用シフトブロック３７～４０は右方向（図４に示すＹ方向）の一方向のみに移動することで副変速機構２と主変速機構３とが同期変速する。

　また、略ν字状のガイド溝６２に沿って突起部６０がスライドすると、スプリッタ用シフトシャフト３３の作動角度ｘと、メイン用シフトシャフト３４の作動角度ｙとは以下の関係になる。
　　　　　　　　　　　　　　　　　ｙ≒|ｘ|

　そのため、操作レバー２２のストロークの終端部における操作力の低下が、従来の四節リンク機構の場合よりも小さくなるので、主変速機構３側においてギア同士を容易に噛合させることができる。

　更に、ガイド溝６２に所定の形状のスライドガイド６５を設ける一方で、突起部６０の上面にスライドガイド６５に係合する摺接部６６を形成することで、弾性部材を利用した押圧手段を用いた場合よりも、突起部６０がガタつくことを確実に防止するので、ニュートラル位置Ｎをより正確に定めることができる。

　以上より、本実施形態に係る変速機１においては、従来よりも確実かつ正確に同期変速することができるのである。

　また、ガイド溝６２の厚さＭ、スライドガイド６５の厚さｍ、摺接部６６の高さｎ１、及び突起部６０の高さｎ２とが、以下の関係を満たすようにすることで、連動動作が滑らかになるとともに、連動機構６４の構成がコンパクトになる。
　　　　　　　　　　　　　　　　ｍ＝ｎ１
　　　　　　　　　　　　　　　　Ｍ＝ｍ＋ｎ２

　更に、ガイド溝６２の形状が、以下の関係を満たすようにすることで、より確実に同期変速させることができる。
　　　　　　　　　　　　　　　　　ｙ＝|ｘ|

　本発明の変速機１における変速段数は、上述した前進６段（１速Ｌ～３速Ｈ）に限定されるものではなく、前進４段（１速Ｌ～２速Ｈ）や前進８段（１速Ｌ～４速Ｈ）、若しくは、それ以上の段数であってもよい。

　また、変速機１は手動式変速機に限定されず、シフト操作やセレクト動作をアクチュエータ等で自動化した機械式手動変速機（ＡＭＴ）にも本発明を適用することが可能である。

１　副変速機構付き変速機
２　副変速機構
３　主変速機構
２２　操作レバー
３３　スプリッタ用シフトシャフト
３４　メイン用シフトシャフト
６０　突起部
６１　スプリッタ用連動アーム
６２　ガイド溝
６３　メイン用連動アーム
６４　連動機構
６５　スライドガイド
６６　摺接部

Claims (4)

1. 　操作レバーのセレクト方向及びシフト方向への操作により主変速機構と副変速機構とを同時に変速する副変速機構付き変速機であって、
   　前記副変速機構側のセレクト方向に延在して設けられて前記操作レバーのシフト方向への操作に応じて回転する副変速用シフトシャフトと、
   　前記副変速用シャフトに上端部を回転自在に支持され、かつ弾性部材を介して接続された下方に延出する副変速用シフトレバーと、
   　前記副変速用シャフトの下方に配置されて前記副変速用シフトレバーの下端部と係合する副変速用シフトブロックと、
   　前記主変速機構側のセレクト方向に延在して設けられた回転自在な主変速用シフトシャフトと、
   　前記主変速用シャフトから下方に延出して設けられるとともに、前記操作レバーのセレクト方向への操作によりセレクト方向に移動する主変速用シフトレバーと、
   　前記主変速用シャフトの下方にセレクト方向に並列して配置されて前記主変速用シフトレバーの下端部と係合する複数の主変速用シフトブロックとを備えた副変速機構付き変速機において、
   　前記副変速用シフトシャフトと前記主変速用シフトシャフトとを、一方のアームに立設された回転自在な円柱状の突起部が他方のアームに設けられたガイド溝に係合する連動機構により連結し、
   　前記他方のアームにおいて、前記ガイド溝を前記一方のアームが接続するシフトシャフト側に向けて凸となる略ν字状に形成するとともに、前記ガイド溝の屈曲部の頂点から、前記屈曲部を境とする一方の短溝及び他方の短溝の中心線にそれぞれ下ろした垂線の足と、前記２つの短溝の中心線の交点とを結ぶ線分を外縁の一部に有し、かつ前記頂点に向けて拡がるスライドガイドを設け、
   　前記一方のアームにおける前記突起部の頂部に、該突起部と同軸となる断面扇形の摺接部を形成し、
   　前記操作レバーのシフト方向への操作により前記副変速用シフトシャフトが何れの方向に回転されても、前記連動機構を介して前記主変速用シフトシャフトに伝達される回転力が該連動機構により一方向に変換されて前記主変速用シフトレバーを一方向にのみ回転させ、
   　前記副変速機構側のシンクロ機構と前記主変速機構側のシンクロ機構とが同時に同期結合を開始するように、前記副変速用シフトシャフトの回転力が前記弾性部材を介して前記副変速用シフトレバーに伝達されることを特徴とする副変速機構付き変速機。
2. 　前記スライドガイドの厚さと前記摺接部の高さとを同一にするとともに、前記ガイド溝の厚さを、該スライドガイドの厚さと前記突起部の高さの合計値と同一にした請求項１に記載の副変速機構付き変速機。
3. 　前記連動機構における前記一方のアームを、一端部が前記副変速用シフトシャフトに固定され、かつ他端部に前記突起部が立設された副変速用連動アームから構成するとともに、
   　前記他方のアームを、一端部が前記主変速用シフトシャフトに固定され、かつ他端部に前記ガイド溝が形成された主変速用連動アームから構成した請求項１又は２に記載の副変速機構付き変速機。
4. 　前記ガイド溝が、前記一方のアームの作動角度ｘに対する前記他方のアームの作動角度ｙが下記の（１）式を満たすような形状である請求項１～３のいずれか１項に記載の副変速機構付き変速機。
   　　　　　　　　　　　　　　ｙ＝|ｘ|      -----（１）

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