(57)【要約】【課題】シフト荷重の特性設計の自由度に優れた手動変速機、を提供する。【解決手段】手動変速機は、カム面４０が形成され、シフト操作に伴って回転するシフトインナーレバー３１と、カム面４０に付勢され、シフト操作時にシフトインナーレバー３１が回転することにより、カム面４０と接触しながらカム面４０上のシフト開始位置１１０からシフト完了位置１２０に移動するロックボール２７とを備える。シフト開始位置１１０とシフト完了位置１２０との間におけるカム面４０のプロフィールは、互いに異なる曲率半径で円弧状に延びる複数の湾曲部４２，４３を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム面が形成され、シフト操作に伴って回転するレバー部材と、
前記カム面に付勢され、シフト操作時に前記レバー部材が回転することにより、前記カム面と接触しながら前記カム面上のシフト開始位置からシフト完了位置に移動するロックボールとを備え、
前記シフト開始位置と前記シフト完了位置との間における前記カム面のプロフィールは、互いに異なる曲率半径で円弧状に延びる複数の湾曲部を含む、手動変速機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、手動変速機に関し、より特定的には、シフト操作時の操作力（シフト荷重）を発生するためのロックボール機構を備える手動変速機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の手動変速機に関して、たとえば、特開２０１２−６７８８６号公報には、シフト中立位置からシフト完了位置までにおける適切なシフト荷重の変化特性を得ることを目的とした、変速機のシフトアンドセレクト（Ｓ＆Ｓ）シャフトアッセンブリが開示されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示されたＳ＆Ｓシャフトアッセンブリは、シフトレバーのシフト操作により軸周りに回転するＳ＆Ｓシャフトと、Ｓ＆Ｓシャフトの側面に固定され、Ｓ＆Ｓシャフトの軸心からの距離が変化するカム面が形成されるシフトカムプレートと、スプリング等の弾性力を受けてカム面を押圧するボールとを有する。カム面は、第１平面および第２平面と、第１平面および第２平面と接する楕円の輪郭の曲面部とを組み合わせた形状を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−６７８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の特許文献１に開示されたＳ＆Ｓシャフトアッセンブリにおいては、カム面に楕円の輪郭の曲面部を設けることによって、適切なシフト荷重の特性を得ようとしている。しかしながら、このようなＳ＆Ｓシャフトアッセンブリの構造では、シフト操作に伴うＳ＆Ｓシャフトの回転角と、カム面に対するボールの押圧によって得られるシフト荷重との関係が連続的であるため、取り得るシフト荷重の特性設計の自由度が低い。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、シフト荷重の特性設計の自由度に優れた手動変速機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った手動変速機は、カム面が形成され、シフト操作に伴って回転するレバー部材と、カム面に付勢され、シフト操作時にレバー部材が回転することにより、カム面と接触しながらカム面上のシフト開始位置からシフト完了位置に移動するロックボールとを備える。シフト開始位置とシフト完了位置との間におけるカム面のプロフィールは、互いに異なる曲率半径で円弧状に延びる複数の湾曲部を含む。
【０００８】
このように構成された手動変速機によれば、シフト開始位置とシフト完了位置との間のカム面のプロフィールに複数の湾曲部を設けることによって、シフト荷重の特性設計の自由度を向上させることができる。
【０００９】
また好ましくは、シフト開始位置とシフト完了位置との間におけるカム面のプロフィールは、直線状に延びる第１直線部および第２直線部をさらに含み、第１直線部、複数の湾曲部および第２直線部が順に並ぶ。
【００１０】
このように構成された手動変速機によれば、カム面が、第１直線部、複数の湾曲部および第２直線部が順に並ぶプロフィールを有する手動変速機において、シフト荷重の特性設計の自由度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、この発明に従えば、シフト荷重の特性設計の自由度に優れた手動変速機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態における手動変速機を示す断面図である。
【図２】図１中の２点鎖線ＩＩで囲まれた範囲を示す図である。
【図３】図２中のカム面のプロフィールを拡大して示す図である。
【図４】図１中の手動変速機において、シフトアウターレバー上の荷重とシフトアウターレバーの回転角度との関係を示すグラフである。
【図５】比較のための手動変速機において、シフトアウターレバー上の荷重とシフトアウターレバーの回転角度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態における手動変速機を示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態における手動変速機１０は、車両に搭載されている。手動変速機１０は、運転者によるシフトレバーの操作によって、動力源で生じた回転を駆動輪に対して減速または加速して出力したり、逆回転にして出力したりする。
【００１５】
手動変速機１０は、シフトアウターレバー２１、シフトインナーレバー３１、ロックボール機構２６およびシフトセレクトシャフト２２を有する。
【００１６】
シフトアウターレバー２１は、仮想上の中心軸１０１に沿って延びる形状を有する。シフトアウターレバー２１は、中心軸１０１に沿って延びる軸上においてシフトインナーレバー３１を貫通する。シフトアウターレバー２１およびシフトインナーレバー３１は、スプラインおよび図示しないピンを用いて互いに結合されている。
【００１７】
運転者によるシフト操作により、シフトアウターレバー２１が中心軸１０１を中心に回転し、これに伴って、シフトアウターレバー２１に結合されたシフトインナーレバー３１も中心軸１０１を中心に回転する。
【００１８】
なお、シフトレバーの操作には、セレクト操作およびシフト操作がある。たとえば、５速の手動変速機を想定すると、セレクト操作とは、シフトレバーを低速段（第１速、第２速）、中速段（第３速、第４速）および高速段（第５速、後進）に対応する位置に移動させる操作である。シフト操作とは、シフトレバーを低速段位置において第１速または第２速に、中速段位置において第３速または第４速に、高速段位置において第５速または後進に対応する位置に移動させる操作である。
【００１９】
シフトインナーレバー３１は、その構成部位として、カム部３３および係合部３２を有する。カム部３３および係合部３２は、中心軸１０１を中心とする半径方向外側に突出するように設けられている。カム部３３および係合部３２は、中心軸１０１の軸周りにおいて互いに離れて設けられている。
【００２０】
係合部３２は、シフトセレクトシャフト２２に係合されている。シフト操作時、シフトインナーレバー３１の回転に伴って、係合部３２が周方向に変位する。この係合部３２の変位を受けたシフトセレクトシャフト２２がスライド移動することによって、手動変速機が備える変速ギヤの噛合状態が切り換えられる。シフトインナーレバー３１には、カム面４０が形成されている。カム面４０は、カム部３３に形成されている。カム面４０は、中心軸１０１からの距離を変化させながら周方向に延在している。
【００２１】
ロックボール機構２６は、シフト操作時の操作力（シフト荷重）を発生するための機構として設けられている。ロックボール機構２６は、ロックボール２７と、図示しない弾性部材としてのバネとを有する。ロックボール２７は、カム面４０に接触するように設けられている。図示しないバネからロックボール２７に弾性力が付与されることによって、ロックボール２７はカム面４０に対して付勢されている。
【００２２】
図２は、図１中の２点鎖線ＩＩで囲まれた範囲を示す図である。図１および図２を参照して、シフトレバーが低速段、中速段および高速段の中立（ニュートラル）位置にある時、ロックボール２７は、カム面４０上のシフト開始位置１１０に位置する。
【００２３】
シフト操作時にシフトインナーレバー３１が回転することにより、ロックボール２７は、カム面４０と接触しながらシフト開始位置１１０からカム面４０上のシフト完了位置１２０（１２０Ａ，１２０Ｂ）に移動する。この間、ロックボール２７は弾性力によってカム面４０に対して付勢されているため、ロックボール２７と接触するカム面４０のプロフィールに対応したシフト荷重が発生する。
【００２４】
シフト完了位置１２０Ａおよびシフト完了位置１２０Ｂは、シフト開始位置１１０を中心にしてその両側に位置する。カム部３３は、シフト開始位置１１０において、中心軸１０１から見て谷形状の谷部４７を形成し、シフト開始位置１１０とシフト完了位置１２０との間において、中心軸１０１から見て山形状の頂部４６を形成する。すなわち、シフト操作時にロックボール２７がシフト開始位置１１０からシフト完了位置１２０に移動する際、ロックボール２７は谷部４７から頂部４６を乗り越えてシフト完了位置１２０へと向かう。
【００２５】
図３は、図２中のカム面のプロフィールを拡大して示す図である。図１から図３を参照して、シフト開始位置１１０とシフト完了位置１２０との間におけるカム面４０のプロフィールについて詳細に説明すると、カム面４０のプロフィールは、直線部４１、湾曲部４２、湾曲部４３および直線部４４を含む。
【００２６】
直線部４１および直線部４４は、直線状に延びるプロフィールを有する。湾曲部４２および湾曲部４３は、円弧状に延びる形状を有する。湾曲部４２および湾曲部４３は、互いに異なる曲率半径を有する。
【００２７】
本実施の形態では、ロックボール２７が、シフト開始位置１１０において直線部４１と接触し、シフト完了位置１２０において直線部４４と接触する。湾曲部４２および湾曲部４３は、直線部４１と直線部４４との間に設けられている。湾曲部４２および湾曲部４３は、カム面４０と接触しながらシフト開始位置１１０からシフト完了位置１２０に移動するロックボール２７の経路上に設けられている。湾曲部４２および湾曲部４３は、ロックボール２７の経路上において連続して並んでいる。直線部４１、湾曲部４２、湾曲部４３および直線部４４は、シフト開始位置１１０からシフト完了位置１２０に向けて挙げた順に並んでいる。湾曲部４２は、頂部４６に設けられている。
【００２８】
湾曲部４２は、中心軸１０１から見て凸となる円弧形状を有する。湾曲部４３は、中心軸１０１から見て凸となる円弧形状を有する。湾曲部４３は、湾曲部４２よりも大きい曲率半径を有する。
【００２９】
図４は、図１中の手動変速機において、シフトアウターレバー上の荷重とシフトアウターレバーの回転角度との関係を示すグラフである。図５は、比較のための手動変速機において、シフトアウターレバー上の荷重とシフトアウターレバーの回転角度との関係を示すグラフである。
【００３０】
図４および図５を参照して、シフト荷重の変化特性を設計するに際しては、いくつかの要求性能を満たすことが求められる。
【００３１】
その要求性能の具体的な例として、図４および図５のグラフ中には、中立位置から各変速段にシフト操作する入り側での最低荷重に基づくポイント５１と、手動変速機上の自走開始点に基づくポイント５２と、各変速段における保持力や、各変速段から中立位置にシフト操作する抜き側での操作力に基づくポイント５３と、ポイント５１およびポイント５２の間における要求上限値／下限値のライン６０と、抜き側での最大荷重に基づく、ポイント５２およびポイント５３の間における要求上限値／下限値のライン７０とが示されている。
【００３２】
図５を参照して、比較例として、カム面４０が図３中の直線部４１および直線部４４が単一の湾曲部により繋がれたプロフィールを有する場合のシフト荷重の変化が、点線８０により示され、カム面４０が図３中の直線部４１および直線部４４が楕円状の湾曲部により繋がれたプロフィールを有する場合のシフト荷重の変化が、２点鎖線９０により示されている。
【００３３】
カム面４０が直線部４１と直線部４４とが単一の湾曲部により繋がれたプロフィールを有する場合で、自走開始点の要求を満たすように湾曲部の形状を定めようとすると、点線８０がライン７０を超えてしまう。この場合、抜き側での最大荷重の要求を満たすことができない。また、カム面４０が直線部４１と直線部４４とが楕円状の湾曲部により繋がれたプロフィールを有する場合で、ライン６０を超えないように湾曲部の形状を定めようとすると、２点鎖線９０がポイント５２を通過することができない。この場合、自走開始点の要求を満たすことができない。このように比較例においては、ある要求性能を満たすようにカム面４０の形状を決定すると、満たすことができない他の要求性能が生じるという課題がある。
【００３４】
図４を参照して、本実施の形態における手動変速機におけるシフト荷重の変化が、実線５０によって示されている。グラフ上の範囲２１０、範囲２２０、範囲２３０および範囲２４０におけるシフト荷重の特性は、それぞれ、カム面４０の直線部４１、湾曲部４２、湾曲部４３および直線部４４の形状によって定まっている。本実施の形態では、実線５０がポイント５２を通るように、相対的に小さい曲率半径で円弧状に延びる湾曲部４２が設けられ、実線５０がライン７０を超えないように、相対的に大きい曲率半径で円弧状に延びる湾曲部４３が設けられている。これにより、自走開始点の要求と抜き側の最大荷重の要求とを同時に満たすシフト荷重の特性を実現している。
【００３５】
以上に説明した、この発明の実施の形態における手動変速機１０の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態における手動変速機１０は、カム面４０が形成され、シフト操作に伴って回転するレバー部材としてのシフトインナーレバー３１と、カム面４０に付勢され、シフト操作時にシフトインナーレバー３１が回転することにより、カム面４０と接触しながらカム面４０上のシフト開始位置１１０からシフト完了位置１２０に移動するロックボール２７とを備える。シフト開始位置１１０とシフト完了位置１２０との間におけるカム面４０のプロフィールは、互いに異なる曲率半径で円弧状に延びる複数の湾曲部４２，４３を含む。
【００３６】
このように構成された、この発明の実施の形態１における手動変速機１０によれば、シフト開始位置１１０からシフト完了位置１２０に移動するロックボール２７の経路上に複数の湾曲部４２，４３を設けることによって、各種の要求性能を同時に満たすシフト荷重の特性を実現することができる。
【００３７】
なお、カム面４０のプロフィールは、本実施の形態で説明したものに限られず、シフト操作において要求される各種の性能に照らして適宜、変更可能である。
【００３８】
たとえば、本実施の形態では、カム面４０上のシフト開始位置１１０とシフト完了位置１２０との間に２つの湾曲部４２，４３が設けられているが、３つ以上の湾曲部が設けられてもよい。また、湾曲部４２の曲率半径が湾曲部４３の曲率半径よりも大きい構成としたり、中心軸１０１から見て凹となる円弧状の湾曲部を含む構成としてもよい。また、本実施の形態では、ロックボール２７が、シフト開始位置１１０において直線部４１と接触し、シフト完了位置１２０において直線部４４と接触する構成としたが、このような構成に限られず、たとえば、ロックボール２７が、シフト開始位置１１０において湾曲部４２と接触する構成としてもよい。直線部４１および直線部４４は、本発明において必須の構成ではない。
【００３９】
今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明は、主に、車両に搭載される手動変速機に適用される。
【符号の説明】
【００４１】
１０  手動変速機、２１  シフトアウターレバー、２２  シフトセレクトシャフト、２６  ロックボール機構、２７  ロックボール、３１  シフトインナーレバー、３２  係合部、３３  カム部、４０  カム面、４１，４４  直線部、４２，４３  湾曲部、４６  頂部、４７  谷部、５０  実線、５１，５２，５３  ポイント、６０，７０  ライン、８０  点線、９０  ２点鎖線、１０１  中心軸、１１０  シフト開始位置、１２０  シフト完了位置、２１０，２２０，２３０，２４０  範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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