以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る手動変速機1の変速操作機構2の要部を示す斜視図であり、図2~図4は、それぞれ図1のII-II線、III-III線及びIV-IV線に沿って切断した断面図である。図2及び図3では、図1で記載を省略している変速機ケースも示す。
手動変速機1は、FR式の車両に搭載される、前進6速及び後退1速の縦置き式の手動変速機である。図示は省略するが、手動変速機1の入力軸は、上記車両の乗員の踏み込み操作及び踏み戻し操作により切断及び接続されるクラッチを介して、エンジンの出力軸(クランク軸)と連結される。このエンジンは、手動変速機1に対して車両前側に配置される。以下の手動変速機1の説明では、手動変速機1が車両に搭載されているものとして説明し、車両の前、後、左、右、上及び下を、それぞれ単に前、後、左、右、上及び下という。
上記車両の車室における車幅方向中央部(フロアパネルのトンネル部の上側)に配設されたコンソールに、該車両の乗員が操作するチェンジレバー(図示省略)が設けられている。本実施形態では、チェンジレバーは、図5に示すシフトパターンに沿って操作される。このシフトパターンは、車幅方向(図5の左右方向)をセレクト方向として、相互に所定間隔をあけて平行に並ぶ3列の前進変速段用シフトレーン(左側から順に、1-2速用シフトレーンr1、3-4速用シフトレーンr2及び5-6速用シフトレーンr3)と、セレクト方向一側(左側)の端部に位置するように、1-2速用シフトレーンr1の左隣に隣接して設けられた後退速用シフトレーンr4とからなっている。これらのシフトレーンr1~r4に沿う方向がシフト方向であり、そのシフト方向の操作が、シフト操作である。図5中、r5は、チェンジレバーをセレクト方向に操作するセレクト操作が行われるセレクトレーン(ニュートラルレーンとも呼ばれる)である。チェンジレバーのニュートラル位置は、ニュートラルレーンr5と3-4速用シフトレーンr2との交点上にある。チェンジレバーは、セレクトレーンr5におけるニュートラル位置から外れた位置にあるときには、後述のセレクト操作ディテント機構41によってニュートラル位置に戻るように構成されており、これにより、チェンジレバーは、シフト操作を行っていない状態では、ニュートラル位置に位置する。
手動変速機1の変速操作機構2は、変速機ケース21(図2及び図3参照)内に、前後方向に延びるコントロールロッド22を備えている。このコントロールロッド22の後側端部が、筒状連結部材5を介して、変速機ケース21の外側で前後方向に延びるように設けられたチェンジロッド4(図1参照)の前側端部と連結されている。チェンジロッド4の後側端部は、チェンジレバー(図示省略)と連結されている。詳細な構成は省略するが、コントロールロッド22は、チェンジレバーのシフト操作に連動してコントロールロッド22の軸方向(前後方向)に移動しかつセレクト操作に連動してコントロールロッド22の軸心回りに回動するように、変速機ケース21に支持されている。
チェンジレバーがニュートラル位置に位置するとき、コントロールロッド22は、コントロールロッド22の軸方向において基準の位置に位置するとともに、基準の回動姿勢となっている。コントロールロッド22は、チェンジレバーがニュートラル位置から例えば3速シフト操作されると、基準の回動姿勢の状態で基準の位置から前側に移動し、4速シフト操作されると、基準の回動姿勢の状態で基準の位置から後側に移動する。また、コントロールロッド22は、チェンジレバーがニュートラル位置から5-6速用シフトレーンr3側へセレクト操作されると、基準の位置で、基準の回動姿勢から、前側から見て時計回りに回動し、チェンジレバーがニュートラル位置から後退速用シフトレーンr4側へセレクト操作されると、基準の位置で、基準の回動姿勢から、前側から見て反時計回りに回動する。その時計回り又は反時計回りに回動した後にシフト操作されたときには、その回動姿勢の状態で基準の位置から前側又は後側に移動する。尚、コントロールロッド22は、チェンジレバーの5-6速用シフトレーンr3側へのセレクト操作時には、前側から見て反時計回りに回動し、チェンジレバーの後退速用シフトレーンr4側へのセレクト操作時には、前側から見て時計回りに回動するように構成されていてもよい。
また、図示は省略するが、チェンジレバーのセレクト操作によるコントロールロッド22の軸心回りの回動によって、コントロールロッド22(詳細には、コントロールロッド22と一体的に回動する後述の筒状部材23)に設けられたフィンガ部23a(図2及び図3にその一部のみ示す)が、1-2速用シフトエンド部材、3-4速用シフトエンド部材、5-6速用シフトエンド部材、及びリバース用シフトエンド部材のいずれか1つと選択的に係合する。そして、チェンジレバーのシフト操作によるコントロールロッド22の軸方向の移動により、フィンガ部23aと係合したシフトエンド部材が、コントロールロッド22と共にコントロールロッド22の軸方向に移動することで、所望の変速段が達成される。
具体的に、1-2速用シフトエンド部材、3-4速用シフトエンド部材、5-6速用シフトエンド部材、及びリバース用シフトエンド部材は、コントロールロッド22と並行に延びるように設けられた1-2速用シフトロッド、3-4速用シフトロッド、5-6速用シフトロッド、及びリバース用シフトロッドにそれぞれ固定されている。1-2速用シフトロッド、3-4速用シフトロッド、5-6速用シフトロッド、及びリバース用シフトロッドは、コントロールロッド22の軸方向に移動可能に変速機ケース21に支持されている。1-2速用シフトロッド、3-4速用シフトロッド、及び5-6速用シフトロッドには、1-2速用シフトフォーク部材、3-4速用シフトフォーク部材、及び5-6速用シフトフォーク部材がそれぞれ固定されている。1-2速用シフトフォーク部材は、1-2速用同期装置のスリーブと係合し、3-4速用シフトフォーク部材は、3-4速用同期装置のスリーブのスリーブと係合し、5-6速用シフトフォーク部材は、5-6速用同期装置のスリーブと係合している。
そして、コントロールロッド22の軸方向の移動により1-2速用シフトエンド部材がコントロールロッドの軸方向に移動すると、1-2速用シフトロッド及び1-2速用シフトフォーク部材を介して1-2速用同期装置のスリーブが移動して、1速又は2速が達成される。3-4速用シフトエンド部材がコントロールロッド22の軸方向に移動すると、3-4速用シフトロッド及び3-4速用シフトフォーク部材を介して3-4速用同期装置のスリーブが移動して、3速又は4速が達成される。5-6速用シフトエンド部材がコントロールロッド22の軸方向に移動すると、5-6速用シフトロッド及び5-6速用シフトフォーク部材を介して5-6速用同期装置のスリーブが移動して、5速又は6速が達成される。
リバース用シフトエンド部材は、変速機ケース21に回動可能に設けられたリバースレバーの一端部と係合している。リバースレバーの他端部には、リバースアイドルギヤが連結されている。チェンジレバーのリバースシフト操作により、リバース用シフトエンド部材及びリバースレバーを介して、リバースアイドルギヤが、リバースプライマリギヤ及びリバースセカンダリギヤに噛み合っていない位置から、リバースプライマリギヤとリバースセカンダリギヤとに噛み合う位置に移動し、これにより、後退速が達成される。
図1及び図2に示すように、変速機ケース21におけるコントロールロッド22を挟む左右両側には、チェンジレバーのシフト中立位置を検知するニュートラルセンサ25がそれぞれ設けられている。チェンジレバーが、ニュートラル位置を含むセレクトレーンr5のどこに位置していても、シフト中立位置に位置することになる。本実施形態では、検知の精度を高めるために2つのニュートラルセンサ25が設けられるが、1つのニュートラルセンサ25によりチェンジレバーのシフト中立位置を検知するようにしてもよい。本実施形態では、2つのニュートラルセンサ25は、非接触式の近接センサで構成されていて、ボルト26により変速機ケース21にそれぞれ固定されている。2つのニュートラルセンサ25は、前後方向において同じ位置に位置している。右側のニュートラルセンサ25は、コントロールロッド22の軸心と略同じ高さ位置に位置し、左側のニュートラルセンサ25は、コントロールロッド22の軸心よりも僅かに低い高さ位置に位置している。尚、2つのニュートラルセンサ25が同じ高さ位置に位置していてもよい。
コントロールロッド22には、チェンジレバーがシフト中立位置に位置する(つまりセレクトレーンr5に位置する)ときに2つのニュートラルセンサ25によりそれぞれ検知される2つの被検知部28aを有するディテントプレート28が設けられている。このディテントプレート28は、コントロールロッド22と共にコントロールロッド22の軸方向に移動しかつコントロールロッド22に対してコントロールロッド22の軸心回りに相対的に回動可能に構成されている。ディテントプレート28は、チェンジレバーのセレクト操作に節度感を付与するためのセレクト操作ディテント機構41の一部を構成する。このセレクト操作ディテント機構41については後に詳細に説明する。
ディテントプレート28は、コントロールロッド22の軸方向の互いに離れた前後2箇所にそれぞれ外嵌合する前側環状部28b及び後側環状部28cを有する。これら前側環状部28b及び後側環状部28cは、コントロールロッドの下側(僅かに左寄り)で前後方向に延びる連結部28dを介して、互いに一体的に連結されている。このように互いに連結された前側環状部28b及び後側環状部28cがコントロールロッド22に外嵌合することで、ディテントプレート28は、コントロールロッド22に対してコントロールロッド22の軸心回りに相対的に回動可能になる。
コントロールロッド22には、前側環状部28b及び後側環状部28cの間においてコントロールロッド22に外嵌合する筒状部材23が設けられている。この筒状部材23は、筒状部材23及びコントロールロッド22を径方向に貫通する固定ピン24によって、コントロールロッド22に一体的に回動するように固定されている。これにより、筒状部材23は、コントロールロッド22の一部と見做すことができる。
筒状部材23の外径は、前側環状部28b及び後側環状部28cの外径と略同じであり、筒状部材23の長さは、前側環状部28bと後側環状部28cとの間隔と略同じである。このことから、前側環状部28b及び後側環状部28c(つまりディテントプレート28)が、コントロールロッド22に対してコントロールロッド22の軸方向に相対的に摺動するのが規制される。これにより、コントロールロッド22がコントロールロッド22の軸方向の一側又は他側のいずれの側に移動しても、ディテントプレート28がコントロールロッド22と共にコントロールロッド22の軸方向に移動することになる。したがって、筒状部材23は、前側環状部28b及び後側環状部28cの間に位置して該両環状部28b,28cがコントロールロッド22に対してコントロールロッド22の軸方向に相対的に摺動するのを規制する摺動規制部を構成することになる。
本実施形態では、前側環状部28bの周方向の2箇所に、2つの被検知部28aがそれぞれ設けられている。各被検知部28aは、前側環状部28bにおける2つのニュートラルセンサ25にそれぞれ対向する部分からニュートラルセンサ25に向かうように径方向外側に突出している。各被検知部28aは、チェンジレバーがシフト中立位置に位置しているときに(つまり、コントロールロッド22が基準の位置に位置するときに)、コントロールロッド22の軸方向において各ニュートラルセンサ25と同じ位置に位置することで、各ニュートラルセンサ25に対して近接する。この近接した状態で、各被検知部28aが各ニュートラルセンサ25により検知されることになる。
一方、チェンジレバーがシフト中立位置からシフト操作されて前進変速段用シフトレーン(1-2速用シフトレーンr1、3-4速用シフトレーンr2、若しくは5-6速用シフトレーンr3)又は後退速用シフトレーンr4に位置しているときには、各被検知部28aは、各ニュートラルセンサ25に対してコントロールロッド22の軸方向にずれる。すなわち、1速シフト操作、3速シフト操作、5速シフト操作、又はリバースシフト操作されたときには、図6に示すように、各被検知部28aが各ニュートラルセンサ25に対してコントロールロッド22の軸方向の前側にずれる。一方、2速シフト操作、4速シフト操作、又は6速シフト操作されたときには、図7に示すように、各被検知部28aが各ニュートラルセンサ25に対してコントロールロッドの軸方向の後側にずれる。このように各被検知部28aが各ニュートラルセンサ25に対してコントロールロッド22の軸方向にずれたときには、各被検知部28aが各ニュートラルセンサ25により検知されなくなる。例えばエンジンの始動の際に各被検知部28aが各ニュートラルセンサ25により検知されないときには、エンジンの始動ができないようにされる。
本実施形態では、変速操作機構2に、ディテントプレート回動規制機構31が設けられている。このディテントプレート回動規制機構31は、変速機ケース21に対してディテントプレート28が、コントロールロッド22の軸方向に移動するのを許容する一方、コントロールロッド22の軸心回りに回動するのを規制する。
具体的に、図1及び図3に示すように、ディテントプレート28の連結部28dの左側端部には、コントロールロッド22の外周面の左下側部分乃至左側部分を覆うように立ち上がる立壁部28eが設けられている。この立壁部28eには、コントロールロッド22の軸方向に延びる長孔28fが形成されている。長孔28fの長さは、チェンジレバーのシフト操作によりディテントプレート28がコントロールロッド22と共にコントロールロッド22の軸方向に移動しても、ピン部材32が長孔28fの内周面における前側端部又は後側端部に当接しないか、又は丁度当接するような長さに設定される。尚、立壁部28eにおいて、長孔28fに代えて、コントロールロッド22の軸方向に延びる切欠きが形成されていてもよい。この切欠きは、立壁部28eの前側端から後側に切り欠かれたものであってもよく、立壁部28eの後側端から前側に切り欠かれたものであってもよい。
立壁部28eの長孔28fには、変速機ケース21に固定されて変速機ケース21の内側(右側)に延びるピン部材32が挿通されている。このピン部材32は、通常のボルトと同様の頭部32a及び雄ねじ部32bと、雄ねじ部32bの先端側に設けられた軸部32cとを有している。雄ねじ部32bが変速機ケース21に設けられた雌ねじ部21aに螺合される。この螺合状態で、軸部32cは雄ねじ部32bから略水平方向の右側(変速機ケース21の内側)に延びて、長孔28fに挿通される。ピン部材32の軸部32cの外径は、長孔28fの幅(上下方向の幅)と略同じである。これにより、ディテントプレート28は、変速機ケース21に対して、コントロールロッド22の軸方向には移動可能である一方、コントロールロッド22の軸心回りには回動不能となる。したがって、ディテントプレート回動規制機構31は、立壁部28eの長孔28fとピン部材32とで構成されることになる。
また、本実施形態では、コントロールロッド22の回動範囲を規制するコントロールロッド回動規制機構35が設けられている。これは、チェンジレバーのセレクト操作範囲が規制されても、チェンジレバーとコントロールロッド22との間のガタにより、チェンジレバーがセレクト操作範囲の端(セレクトレーンr5と5-6速用シフトレーンr3との交点、又は、セレクトレーンr5と後退速用シフトレーンr4との交点)までセレクト操作されたときに、コントロールロッド22のフィンガ部23aが、5-6速用シフトエンド部材、又は、リバース用シフトエンド部材と係合しなくなる可能性があるからである。
具体的に、図1及び図3に示すように、筒状部材23の外周面の周方向の互いに離れた2箇所(立壁部28eに対向する部分の上下2箇所)に、径方向外側に突出しかつコントロールロッド22の軸方向に延びる2つの突起部23bがそれぞれ形成されている。上側の突起部23bの下側端部及び下側の突起部23bの上側端部が、筒状部材23の周方向(コントロールロッド22の周方向)において径が変化する2つの段差部に相当する。長孔28fに挿通されたピン部材32の先端部(軸部32cの雄ねじ部32bとは反対側の端部)は、2つの突起部23bの間に位置している。すなわち、ピン部材32の先端部は、2つの突起部23bの間において2つの突起部23bの先端面よりも筒状部材23の径方向内側に位置しており、本実施形態では、コントロールロッド22の外周面に略接触している。2つの突起部23bの長さ(コントロールロッド22の軸方向の長さ)は、長孔28fと略同じ長さに設定される。
コントロールロッド回動規制機構35は、2つの突起部23bとピン部材32とで構成されていて、コントロールロッド22がその軸心回りに回動したときに、その回動方向遅れ側に位置する突起部23bがピン部材32の先端部に当接することで、コントロールロッド22の軸心回りの回動範囲を規制するように構成されている。
本実施形態では、チェンジレバーがニュートラル位置から5-6速用シフトレーンr3側にセレクト操作されたとき、つまり、コントロールロッド22が、前側から見て(図3で見て)時計回りに回動したときには、その回動方向遅れ側に位置する上側の突起部23bがピン部材32の先端部に当接する。一方、チェンジレバーがニュートラル位置から後退速用シフトレーンr4側へセレクト操作されたとき、つまり、コントロールロッド22が前側から見て(図3で見て)反時計回りに回動したときには、その回動方向遅れ側に位置する下側の突起部23bがピン部材32の先端部に当接することになる。
尚、図8に示すように、筒状部材23の外周面に2つの突起部23bを設ける代わりに、筒状部材23の外周面における立壁部28eに対向する部分に、コントロールロッド22の軸方向に延びる1つの凹部23eを設けるようにしてもよい。この凹部23eの上側端部及び下側端部が、コントロールロッド22の周方向において径が変化する2つの段差部に相当する。凹部23e内(2つの段差部の間)に、ピン部材32の先端部が位置する。
セレクト操作ディテント機構41は、図4に示すように、ディテントプレート28に一体的に設けられたディテント部28gと、該ディテント部28gに圧縮コイルバネ43(付勢部材)により押圧されるボール42(被押圧部材)とで構成されている。より詳細には、筒状部材23には、コントロールロッド22の径方向外側(斜め下側)に延びる筒状の収容部23cが一体的に設けられており、この収容部23cの径方向外側の端が開口されている。収容部23c内には、ボール42を回転可能に支持する支持部材44が、収容部23cに対して収容部23cの筒軸方向に移動可能に収容されている。支持部材44は、収容部23cの開口から収容部23cの外側に突出したボール支持部44aを有し、このボール支持部44aでボール42を回転可能に支持する。支持部材44は、支持部材44とコントロールロッド22との間に配設された圧縮コイルバネ43により、収容部23cの開口側に付勢されている。
ディテント部28gは、収容部23cの開口に対向する位置に位置しており、圧縮コイルバネ43による付勢によって、ボール42がディテント部28gに当接し押圧される。ディテント部28gは、コントロールロッド22の軸方向から見て、略V字状に形成されている。チェンジレバーがニュートラル位置に位置するとき、ボール42は、ディテント部28gにおけるV字の谷の部分に位置する。そして、チェンジレバーがニュートラル位置から5-6速用シフトレーンr3側又は後退速用シフトレーンr4側へセレクト操作されると、ディテントプレート28(ディテント部28g)は回動しないで、収容部23c、圧縮コイルバネ43、支持部材44及びボール42の全体がコントロールロッド22と共にコントロールロッド22の軸心回りに回動することになり、これにより、圧縮コイルバネ43が圧縮されながらボール42がディテント部28gの傾斜を上る。チェンジレバーが、セレクトレーンにおけるニュートラル位置以外の位置からニュートラル位置にセレクト操作されたときに、そのセレクト操作に節度感が付与されることになる。また、チェンジレバーが、セレクトレーンr5におけるニュートラル位置から外れた位置にあるときに、乗員がチェンジレバーから手を離すと、ニュートラル位置に自然に戻ることになる。
本実施形態では、変速操作機構2に、セレクト操作ディテント機構41に加えて、チェンジレバーのシフト操作に節度感を付与するためのシフト操作ディテント機構51が設けられている。
シフト操作ディテント機構51は、図1及び図3に示すように、筒状部材23に一体的に設けられたディテント部23dと、該ディテント部23dに圧縮コイルバネ(図示省略)により押圧されるボール52とで構成されている。より詳細には、変速機ケース21には、筒状の収容部21bが変速機ケース21の外側に略水平に突出するように一体的に設けられており、この収容部21b内に、ボール52を回転可能に支持する支持部材53が、収容部21bに対して収容部21bの筒軸方向に移動可能に収容されている。支持部材53は、収容部21bの、変速機ケース21内側の開口(左側の開口)より、変速機ケース21の内側(左側)に突出していて、この突出部分でボール52を回転可能に支持する。収容部21bの、変速機ケース21外側の開口(右側の開口)は、ボルト54により閉塞されている。支持部材53は、支持部材53とボルト54との間に配設された圧縮コイルバネにより、変速機ケース21の内側に付勢されている。
筒状部材23のディテント部23dは、収容部21bの左側の開口の左側に対向するように、筒状部材23の右側部分から右側に突出しており、上記圧縮コイルバネによる付勢によって、ボール52がディテント部23dに当接し押圧される。
ディテント部23dの右側の面(ボール52が当接する面)には、コントロールロッド22の軸方向の移動時に、ディテント部23dに押圧されるボール52が左右に移動するように凹凸が設けられている。すなわち、ディテント部23dにおいて、各シフトレーンのシフト中立位置からシフト操作完了位置までの中間の位置に対応する部分は、凸部とされ、シフト中立位置及びシフト操作完了位置に対応する部分は、凹部とされている。これにより、チェンジレバーが各シフトレーンにおいてシフト中立位置からシフト操作完了位置までシフト操作されたときに、そのシフト操作に節度感が付与されることになる。
したがって、本実施形態では、変速機ケース21に固定されて変速機ケース21の内側に延びるピン部材32を、ディテントプレート回動規制機構31及びコントロールロッド回動規制機構35の両方の構成部品として用いることで、部品点数を削減しかつ変速操作機構2の小型化を図ることができる。
また、ディテントプレート28に被検知部28a(本実施形態では、2つ)を設けることにより、ディテントプレート28とは別部材に被検知部を設ける場合に比べて、部品点数を削減することができるとともに、変速操作機構2の小型化を図ることができる。
ここで、仮に各被検知部28aがコントロールロッド22と共にコントロールロッド22の軸心回りに回動しかつコントロールロッド22の軸方向に移動する部材に設けられる場合、該部材が回動しても、各被検知部28aが各ニュートラルセンサ25により検知されるように、各被検知部28aを周方向に長くすることが必要になる。これに対して、本実施形態では、コントロールロッド22がその回動範囲においてどの回動位置にあっても、ディテントプレート28の変速機ケース21に対する回動姿勢は変化しないので、各被検知部28aを、前側環状部28bにおいて周方向の各ニュートラルセンサ25に対応する部分に設ければよく、ディテントプレート28の回動を考慮して被検知部28aを周方向に長くする必要がない。よって、各被検知部28aを小型化することができる。
本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
上記実施形態では、手動変速機1は、車両の乗員の踏み込み操作及び踏み戻し操作により切断及び接続されるクラッチを介して、エンジンの出力軸と連結されているが、アクチュエータにより切断及び接続されるクラッチを介してエンジンの出力軸と連結される、手動変速機1と同様の構成の変速機(AMTと呼ばれる)も、本発明の手動変速機に含まれる。
また、手動変速機1のコントロールロッド22は、チェンジロッド4を介してチェンジレバーと連結されているが、チェンジロッド4がなくて、チェンジレバーのシフト操作に連動してアクチュエータにより軸方向に移動しかつチェンジレバーのセレクト操作に連動してアクチュエータにより軸心回りに回動するコントロールロッドを備えた、手動変速機1と同様の構成の変速機(該変速機もAMTと呼ばれる)も、本発明の手動変速機に含まれる。
上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。