JP5064308B2

JP5064308B2 - 手動変速機の操作装置

Info

Publication number: JP5064308B2
Application number: JP2008150609A
Authority: JP
Inventors: 龍一松下; 一男吉田; 哲三米田
Original assignee: Aisin AI Co Ltd
Current assignee: Aisin AI Co Ltd
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2028-06-09
Also published as: ATE496244T1; US8297144B2; EP2133600B1; EP2133600A1; US20090301251A1; JP2009293776A; DE602009000611D1

Description

本発明は、車両などに用いられる手動変速機の操作装置に関する。

歯車同期噛合式の手動変速機では前進４〜７速程度の変速段を構成するためにそれぞれ変速歯車対が設けられ、各変速歯車対はシンクロメッシュ機構により選択的に噛合結合されるのが一般的になっている。この手動変速機の変速操作を行う操作装置は、複数のシンクロメッシュ機構を操作する各フォーク軸と、フォーク軸の１本を選択して駆動するシフトアンドセレクト軸と、運転者が操作するシフトレバーと、シフトレバーからシフトアンドセレクト軸へ操作力を伝達する操作伝達機構と、を備えている。シフトアンドセレクト軸は、周方向に揺動及び軸方向に移動し、いずれか一方の動作で複数本のフォーク軸のうち１本を選択し（セレクト操作）、他方の動作で選択したフォーク軸を軸方向に移動させる（シフト操作）構造が多用される。シンクロメッシュ機構では、フォーク軸によりスリーブがシフト操作されると、内部の摺動機構で入力側と出力側とが摩擦係合して同期した後、嵌合機構で入力側と出力側とが連結されて変速段が形成される。シンクロメッシュ機構のシフト操作の過程において必要とされる操作力は一定ではない。また、摩擦係合や嵌合結合の際に反力が発生してシフトレバーまで逆行する。

このようなシンクロメッシュ機構の操作力や反力の変動を緩和して、シフト操作時のシフトフィーリングを向上することへの要求が高まっている。本願出願人は、この要求に対応した技術の例を特許文献１及び特許文献２に開示している。特許文献１の自動車用手動変速機のシフト装置は、シフトアンドセレクト軸を中心に揺動するアウターレバーに、さらに慣性レバー及び慣性マスを設けて揺動させ、慣性作用によりシフトフィーリングを向上している。また、特許文献２の手動変速機の変速機構は、揺動する慣性レバー上で慣性マスが相対移動するよう構成されており、変速操作時の慣性を大きくし、かつ通常時の慣性を小さくすることでびびり振動を減少させている。
特開２００３−１０６４４９号公報特開２００８−３２１５８号公報

ところで、特許文献１及び特許文献２の技術は、シフトアンドセレクト軸の周方向の揺動でフォーク軸をシフト操作する構成の操作装置を対象としており、軸方向の移動でフォーク軸をシフト操作する構成の操作装置には適用することができない。

また、慣性レバーや慣性マスは、その動作を滑らかなものとするために、ある程度のクリヤランスを設けて組み付けられている。さらに、部材製作上の公差や組み付け作業性の面でもクリヤランスは必要とされている。ところが、クリヤランスを有するがゆえに、慣性作用に遅れやがたつきが生じて十分な効果の得られないおそれがある。例えば、シフトアンドセレクト軸の軸方向移動速度が減少した場合、慣性レバーや慣性マスはクリヤランス分を移動する時間だけ遅れて追随するため、この間は慣性作用が働かず、反力は直接シフトレバーまで逆行してシフトフィーリングを低下させる。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動によるシフト操作を滑らかにし、かつ製作上必要とされるクリヤランスに影響されずにシフトフィーリングを向上することのできる手動変速機の操作装置を提供する。

本発明の手動変速機の操作装置は、ハウジングに軸方向に移動可能に保持されるとともに、いずれか１本が軸方向に移動することにより複数の変速ギヤ対のうち１対を選択的に噛合結合させる複数本の操作軸と、その外周側に周方向に延びる係合溝を有し、該ハウジングに保持されるとともに、周方向に揺動することにより複数本の該操作軸のうち１本を選択し、軸方向に移動することにより選択した該操作軸を軸方向に移動させるシフトアンドセレクト軸と、該シフトアンドセレクト軸を手動で操作する操作部と、その一端に該シフトアンドセレクト軸の該係合溝内に位置する係合ピンを有し、該ハウジングに揺動可能に枢支されるとともに、該シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動に伴って揺動する慣性体と、該慣性体の該係合ピンに揺動可能に設けられるとともに、該シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動に伴い該係合溝の一方の内面に押圧されて揺動しかつ該係合溝の両内面に当接する揺動当接部材とを備え、揺動当接部材は、係合ピンの中心を揺動中心軸として揺動するとともに、該係合溝の溝幅よりも小さな部材幅で平行しかつ慣性体の被枢支点からみて該揺動中心軸よりも遠くに位置する２つの当接面を有することを特徴とする。

上記本発明によれば、運転者が操作部で変速操作を行うと、シフトアンドセレクト軸はまず周方向に揺動して操作軸のうち１本をセレクト操作し、続いて軸方向に移動して選択した操作軸をシフト操作する。シフト操作された操作軸は、特定の変速ギヤ対を噛合結合させるが、このときに必要とされる操作力及び逆行する反力は時間的に変動する。一方、シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動に伴って、軸の係合溝に係合ピンで係合された慣性体が揺動する。つまり、操作軸のシフト操作と慣性体の揺動とが同時に進行する。慣性体はハウジングに枢支されており、被枢支点を中心とする慣性モーメントを有している。したがって、慣性体の揺動は、シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動及び操作軸のシフト操作に慣性作用を付与する。つまり、慣性体の揺動の勢いが操作力及び反力の変動を緩和するので、運転者側での操作力の変動が緩和され、変速操作は滑らかなものとなってシフトフィーリングが向上する。

さらに本発明では、慣性体の係合ピンに揺動可能に揺動当接部材を設ける。シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動に伴い、揺動当接部材は係合溝の一方の内面に押圧される。押圧された揺動当接部材は、揺動して係合溝内で両内面に当接する。つまり、揺動当接部材が係合溝の溝幅全体を占めて、クリヤランスを無くす。したがって、シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動速度が変化したときには、即時に慣性体の慣性作用が働き、従来のような時間遅れは解消される。

前記揺動当接部材は、前記係合ピンの中心を揺動中心軸として揺動するとともに、該係合溝の溝幅よりも小さな部材幅で平行しかつ前記慣性体の被枢支点からみて該揺動中心軸よりも遠くに位置する２つの当接面を有する、ことが好ましい。

また、揺動当接部材は、係合ピンの中心を揺動中心軸として揺動するとともに、該係合溝の溝幅よりも小さな部材幅で平行しかつ前記慣性体の被枢支点からみて該揺動中心軸よりも遠くに位置する２つの当接面を有している。

本発明は、シンクロメッシュ機構を用いて変速ギヤ対を選択的に噛合結合する歯車同期噛合式手動変速機に適用することが好ましく、効果も顕著である。ただし、これに限定されるものではない。

本発明の手動変速機の操作装置では、シフトアンドセレクト軸と慣性体とを揺動当接部材を介して係合させ、シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動により操作軸のシフト操作と慣性体の揺動とが同時に進行するように構成した。したがって、慣性体の揺動による慣性作用により操作力及び反力の変動を緩和することができる。さらに、揺動当接部材の陽動によりシフトアンドセレクト軸と慣性体との間のクリヤランスが無くなるので、慣性作用の時間遅れを解消することができ、運転者の変速操作は滑らかなものとなってシフトフィーリングが向上する。

本発明を実施するための最良の形態を、図１〜図４を参考にして説明する。図１は本発明の実施例の手動変速機の操作装置１を変速機の側面からみた図であり、図２は操作装置１を変速機の後ろ側からみた図である。また、図３は、シフトアンドセレクト軸の係合溝３９と慣性体４の係合ピン５及び揺動当接部材６とを示す部分拡大断面図である。実施例の手動変速機の操作装置１は、シフトアンドセレクト軸２、慣性体４、揺動当接部材６、図略の３本のフォーク軸、図略の操作部、により構成されている。なお、図１中の実線はシフトアンドセレクト軸２が左右どちらにも移動していないニュートラル位置にあるときを示し、破線はシフトアンドセレクト軸２が軸方向左右に移動したときを示している。

シフトアンドセレクト軸２は、変速機後ろ側のエクステンションハウジング７１と、破線で一部を示した本体ハウジング７５とにより変速機上側に軸支され、周方向に揺動及び軸方向に移動可能とされている。図１に示されるように、シフトアンドセレクト軸２の図中右側のエクステンションハウジング７１の外側には、サポート部材３が一体的に設けられている。サポート部材３は、図３に示されるように、シフトアンドセレクト軸２を周回する筒状部３１と、筒状部３１から図中下方に向けて平行に延設される２枚の板状の溝形成部３３、３４と、で形成されている。筒状部３１は、頂部に設けられた取付孔３２でシフトアンドセレクト軸２にねじ留めまたはピン圧入により固定されている。また、２枚の溝形成部３３、３４は、シフトアンドセレクト軸２の軸線に直交するように平行に配設され、その間に周方向に延びる溝幅Ｗ１の係合溝３９を形成している。

シフトアンドセレクト軸２の図１の左延長側にはインナーレバーが設けられ、インナーレバーに係脱可能に図略の３本のフォーク軸が設けられている。３本のフォーク軸は、本体ハウジング７５に軸方向に移動可能に保持されており、軸方向の移動によりそれぞれシンクロメッシュ機構のスリーブをシフト操作するように構成されている。

また、シフトアンドセレクト軸２は、図略の操作部により操作されるようになっている。操作部は、運転者が操作を行う操作レバーと、操作レバーからシフトアンドセレクト軸２まで操作力を伝達する操作ケーブルと、により構成されている。そして、操作部がシフトアンドセレクト軸２を周方向に揺動すると、インナーレバーが３本のフォーク軸のうち１本に係合してセレクト操作するようになっている。また、操作部がシフトアンドセレクト軸２を軸方向左右に移動させると、インナーレバーは係合しているフォーク軸を左右にシフト操作するようになっている。

一方、図１に示されるように、エクステンションハウジング７１の外側側面の略中間高さには慣性体４が枢支されている。慣性体４は、慣性体本体４１、第１及び第２慣性マス４７、４８、係合ピン５、で構成されている。図１に示されるように、慣性体本体４１は中央に被枢支孔４２を有するとともに、上方に延設される係合アーム部４３、図中左下方に延設される第１慣性アーム部４４、図中右方に延設される第２慣性アーム部４５を有している。被枢支孔４２は、エクステンションハウジング７１に突設されている枢支ボス７２により枢支されている。つまり、慣性体４は枢支ボス７２の中央の枢支軸Ｘを中心にして、図１で時計回り及び反時計回りに揺動するようになっている。

また、第１慣性アーム部４４の先には塊状の第１慣性マス４７が固設され、第２慣性アーム部４５の先には塊状の第２慣性マス４８が固設されている。慣性体４は、機械力学の示すところにより枢支軸Ｘを中心とする慣性モーメントを有している。慣性アーム部４４、４５及び慣性マス４７、４８は、この慣性モーメントを大幅に増加させ、慣性作用の効果を高める役割を有している。係合アーム部４３は、図２に示されるように途中で折れ曲がって上方に延設され、その上端には係合ピン５が一体的に設けられている。係合ピン５は、その長さ方向が図２の左右方向とされ、図３に示されるように溝形成部３３、３４間の係合溝３９内に配置されている。

揺動当接部材６は、図３の断面図に示されるように左右対称で、その中央に慣性体４の係合ピン５が貫通する貫通孔６１を有し、係合ピン５の中央を揺動中心軸Ｙとして揺動するように形成されている。また、揺動当接部材６は、係合溝３９の溝幅Ｗ１に対してわずかなクリヤランスＣＬ分だけ小さな部材幅Ｗ２で平行するとともに、係合溝３９の両内面３５、３６にそれぞれ向かい合う当接面６２、６３を有している。当接面６２、６３は、図３の下側にある枢支軸Ｘからみて揺動中心軸Ｙよりも遠い上方側に位置している。揺動当接部材６の当接面６２、６３から下側は、下方に向かうにつれて徐々に縮幅されている。

図３において、係合ピン５は枢支軸Ｘを中心にして揺動し、揺動当接部材６は揺動中心軸Ｙを中心にして揺動するようになっている。

次に、上述のように構成された本発明の実施例の手動変速機の操作装置１の動作、作用について説明する。

図１のシフトアンドセレクト軸２がニュートラル位置にある状態で運転者が変速操作を開始すると、シフトアンドセレクト軸２が周方向に揺動してフォーク軸のうち１本をセレクト操作する。このとき、図２に矢印Ｒで示されるように、シフトアンドセレクト軸２とともにサポート部材３が揺動するが、係合溝の両内面３５、３６は揺動当接部材６をすり抜けて相対移動する。したがって、係合ピン５は移動せず、慣性体４は揺動しない。つまり、慣性体４の重量は、セレクト操作に関与せず、セレクトフィーリングを低下させない。

続いて、図１に矢印Ｓ１−Ｓ２で示されるようにシフトアンドセレクト軸２が軸方向左右に移動して選択した操作軸をシフト操作する。このとき、図３に矢印Ｔ１−Ｔ２で示される方向にサポート部材３が移動し、係合溝３９の両内面３５、３６は揺動当接部材６を押圧し、係合ピン５が移動する。すると、慣性体４の係合アーム部４３が操作されて、慣性体４全体が、図１に矢印Ｕ１−Ｕ２、Ｖ１−Ｖ２で示されるように揺動する。シフト操作開始時の所要操作力は、シフトアンドセレクト軸２及びフォーク軸を軸方向に動かし始める力と、慣性モーメントに抗して慣性体４を動かし始める力との和となる。

次に、揺動当接部材６の動作、作用について、図４を参考にして説明する。揺動当接部材６は左右対称形でありかつ左右いずれにも移動し得るので、左方に移動する場合を代表に説明する。図４は、シフトアンドセレクト軸２が左方に移動したときの動作、作用を説明する図である。

図４で、シフトアンドセレクト軸２が左方に移動する（矢印Ｓ１方向）と、サポート部材３も共に移動する（矢印Ｔ１方向）。サポート部材３の右側の溝形成部３４の内面３６は、揺動当接部材６の右側の当接面６３を荷重Ｆで左方に押圧する。当接面６３は揺動中心軸Ｙよりも上方側に位置しているので、荷重Ｆは、揺動中心軸Ｙに向かう力Ｆ１と、揺動中心軸Ｙ回りの回転力Ｆ２とに分解して考えることができる。揺動中心軸Ｙに向かう力Ｆ１は係合ピン５に作用して、慣性体４全体を反時計回りに揺動させる（図中矢印Ｋ１）。揺動中心軸Ｙ回りの回転力Ｆ２は揺動当接部材６に作用して、反時計回りに揺動させる（図中矢印Ｌ１）。揺動した揺動当接部材６は、係合溝３９に対して傾斜し、その左側の当接面６２が右側の溝形成部３３の内面３５に当接する。つまり、揺動当接部材６は係合溝３９の両内面に３５、３６に当接して、クリヤランスＣＬが無くなる。

このクリヤランスＣＬが無い状態で、フォーク軸のシフト操作と慣性体４の揺動とが同時に進行する。すると、操作力や反力が変動してシフトアンドセレクト軸２の移動速度が変化したとき、即時に慣性体４の揺動の勢いが操作力及び反力の変動を緩和する。したがって、運転者側での操作力の変動が低減され、変速操作は滑らかなものとなってシフトフィーリングが向上する。

シフトアンドセレクト軸２が右方に移動するときには、揺動当接部材６は時計回りに揺動し、反時計回りの場合と同等の動作、作用を生じることは当然である。

本発明の実施例の手動変速機の操作装置を変速機の側面からみた図である。図１の実施例の操作装置を変速機の後ろ側からみた図である。シフトアンドセレクト軸の係合溝と慣性体の係合ピン及び揺動当接部材とを示す部分拡大断面図である。シフトアンドセレクト軸が左方に移動したときの動作、作用を説明する図である。

符号の説明

１：手動変速機の操作装置
２：シフトアンドセレクト軸
３：サポート部材
３１：筒状部３３、３４：溝形成部
３５、３６：内面３９：係合溝
４：慣性体
４１：慣性体本体４２：被枢支孔４３：係合アーム部
４４：第１慣性アーム部４５：第２慣性アーム部
４７：第１慣性マス４８：第２慣性マス
５：係合ピン
６：揺動当接部材
６１：貫通孔６２、６３：当接面
７１：エクステンションハウジング７２：枢支ボス
Ｘ：慣性体を枢支する枢支軸
Ｙ：揺動当接部材の揺動中心軸

Claims

ハウジングに軸方向に移動可能に保持されるとともに、いずれか１本が軸方向に移動することにより複数の変速ギヤ対のうち１対を選択的に噛合結合させる複数本の操作軸と、
その外周側に周方向に延びる係合溝を有し、該ハウジングに保持されるとともに、周方向に揺動することにより複数本の該操作軸のうち１本を選択し、軸方向に移動することにより選択した該操作軸を軸方向に移動させるシフトアンドセレクト軸と、
該シフトアンドセレクト軸を手動で操作する操作部と、
その一端に該シフトアンドセレクト軸の該係合溝内に位置する係合ピンを有し、該ハウジングに揺動可能に枢支されるとともに、該シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動に伴って揺動する慣性体と、
該慣性体の該係合ピンに揺動可能に設けられるとともに、該シフトアンドセレクト軸の軸方向の移動に伴い該係合溝の一方の内面に押圧されて揺動しかつ該係合溝の両内面に当接する揺動当接部材とを備え、
前記揺動当接部材は、前記係合ピンの中心を揺動中心軸として揺動するとともに、該係合溝の溝幅よりも小さな部材幅で平行しかつ前記慣性体の被枢支点からみて該揺動中心軸よりも遠くに位置する２つの当接面を有する、ことを特徴とする手動変速機の操作装置。
前記複数本の操作軸は、シンクロメッシュ機構のスリーブを操作するフォーク軸である請求項１に記載の手動変速機の操作装置。