JP2021015392A - 操作レバー - Google Patents

Abstract

【課題】制振ないし減衰の機能を簡易な構成で効果的に実現することが可能な操作レバーを提供する。【解決手段】操作レバー１０は、ノブ１２の内部に、質量体１４と、質量体１４の周囲に充填される粘性流体１５と、を収容可能な空間が設けられ、質量体１４は、空間１３内で自重および粘性流体１５の粘性力により移動しない静止状態と、所定の外力を受けると移動する運動状態と、に変位可能である。【選択図】図１

Description

本開示は、操作レバーに関する。

従来、車両の変速機を操作するチェンジレバーは、エンジンの始動時等に動力伝達系（パワートレイン）から特定の周波数領域（振動パターン）の振動が入力すると、共振して大きく振動することがある。この現象は運転者に不快感を与える等、車の性能に影響するため、設計の際には一定の変位量以下に振動を抑える制振ないし減衰特性が求められる。

そこで、チェンジレバーの振動を制振ないし減衰 するために、例えば特許文献１、２に記載の技術が既に知られている。すなわち、手動変速機におけるチェンジレバーのノブ（運転者が握る部分）に、例えば走行中に動力伝達系から伝わる振動を運転者の手元に伝えないための質量体（Mass）を設けている。

特許文献１ には、シフトレバー２（チェンジレバーに相当）の先端にあるシフトノブ４の中空部６内に、錘１０（質量体に相当）や錘１０の移動に伴い伸縮する吸振バネ１２等が設けられた構成の記載がある。特許文献１に記載の技術では、シフトレバー２に振動が作用すると、錘１０の移動および吸振バネ１２の伸縮によって振動が低減される。

特許文献２ には、シフトレバー１（チェンジレバーに相当）の先端にあるシフトノブ２の両側面に、錘４（質量体に相当）と、錘４が変位できるクリアランス６と、錘４の変動を吸収する弾性材料５等が設けられた構成の記載がある。特許文献２に記載の技術では、シフトレバー１の操作時に錘４の変位によって荷重変動の感触が減少される。

特開平０７−０１９３２２号公報 特開２０１０−０４９３２９号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の従来技術では、いずれも質量体をバネや弾性材料等の機械的な構成要素と連結して変位可能に保持するものであり、部品点数や組付工数が多く設計の自由度が低かった。

そのため、上記の従来技術では、チェンジレバーに伝わる振動として、例えば走行中の微振動やエンジン始動時の低周波振動等に対する制振ないし減衰の機能を簡易な構成で効果的に実現することは困難であった。

本開示の目的は、制振ないし減衰の機能を簡易な構成で効果的に実現することが可能な操作レバーを提供することである。

本開示の一態様は、操作レバーにおける特定部位の内部に、質量体と、前記質量体の周囲に充填される粘性流体と、を収容可能な空間が設けられ、前記質量体は、前記空間内で自重および前記粘性流体の粘性力により移動しない静止状態と、所定の外力を受けると移動する運動状態と、に変位可能である。

本開示に係る操作レバーによれば、制振ないし減衰の機能を簡易な構成で効果的に実現することが可能である。

操作レバーを例示した縦断面図 操作レバーの変形例を例示した縦断面図

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態に限定されるものではない。なお、既に周知な事項の詳細な説明や、実質的に同一の構成に対する重複説明等は、適宜省略する場合がある。

＜操作レバーの構成＞
まず、本開示を適用する操作レバー１０の一例について、図１を参照しながら以下に詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る操作レバー１０を模式的に示す縦断面図である。なお、図１に示した各部位の相対的な位置関係や大きさは、あくまで説明の便宜上のものであり、正確を期すものではない。

本実施形態に係る操作レバー１０は、例えば車両の変速機のチェンジレバーに適用した場合について説明する。操作レバー１０は、運転者が手動操作することにより、図示省略した手動変速機（ＭＴ）における複数のギヤ段を替えるものである。

図１に示すように、操作レバー１０は、操作対象である変速機（図示せず）に連結される軸１１と、軸１１の先端側に設けられて把持する部位となるノブ１２と、を備えている。軸１１は、例えば金属等により棒状に形成され、ノブ１２は、例えば樹脂等により握りやすい形状に成形される。ここでノブ１２は、本開示の操作レバー１０における「特定部位」の一例である。

（特定部位の内部の空間）
図１に示すように、操作レバー１０におけるノブ１２の内部には、後記する質量体１４および粘性流体１５を収納可能な空間１３が設けられている。空間１３は、充填された粘性流体１５の中で質量体１４が全周方向に移動可能な状態で収納される大きさ及び形状に設計されている。

空間１３は、ノブ１２の内部に中空のケース１２ａを埋設したり、あるいはノブ１２自体の材質をそのままくり抜くように形成してもよいが、いずれの場合も粘性流体１５を充填するために密閉構造とする。

空間１３を囲む内壁面の形状は、質量体１４が自重で空間１３内の定位置に通常は留まるように、例えば底面１３ａには高低差が設けられている。図１に示す底面１３ａは平面視で円形であり、その中心軸に沿った縦断面が円弧形断面となる擂鉢状の曲面に形成されている。このように底面１３ａの形状は、周囲から中央に向かって湾曲しながら下方に傾斜し、最下部となる中央が定位置となる。

他にも空間１３の底面１３ａの形状は、例えば中心軸に沿った縦断面が逆円錐形断面となるように、周囲から中央に向かって直線状に下方に傾斜するように形成してもよい。あるいは、底面１３ａの中央ほど低くなる形状とした上で、中央に基準面より一段低い凹部を設けて定位置としてもよい。

空間１３の底面１３ａは、いずれの形状であっても定位置に質量体１４を自重で導くことができる高低差が設けられている。ただし、底面１３ａの高低差は、所定の外力として例えば振動が入力したとき、質量体１４が自重にかかる重力および後記する粘性流体１５の粘性力に抗して、定位置から離れるように移動可能であり、振動が入力しなくなれば、元の定位置に戻って静止状態となる範囲で設計されている。

空間１３を囲む内壁面のうち上面１３ｂは、底面１３ａ上の質量体１４の上端との間に隙間が確保され、質量体１４が空間１３内で上下方向には余り移動（変位）せず、全周方向には円滑に移動（変位）できる高さ位置に設定されている。

特に本実施形態では、図１に示すように上面１３ｂは、底面１３ａ上の定位置の真上に位置する中央部分が下方へ球冠状に出っ張る形状となっている。この上面１３ｂの形状により、定位置にある質量体１４の上方への移動が規制され、所定の外力として振動が入力したときに、質量体１４は底面１３ａの中心軸よりラジアル方向へ移動する。

このような上面１３ｂの形状は、底面１３ａに対して質量体１４が上方へ離れる移動を規制する規制手段の一種となる。あるいは、上面１３ｂを例えば略水平な平面とした上で、その基準面より下方へ突出するリブや突起等を設けて、これらを本開示の「規制手段」として構成してもよい。

空間１３の内壁面のうち底面１３ａと上面１３ｂとの間の周面１３ｃは、例えば垂直な断面形状や、あるいは質量体１４の球面に沿う半円弧形の断面形状等、適宜定め得る設計事項である。

なお、空間１３の内壁面のうち底面１３ａや周面１３ｃは、例えばノブ１２の内部に埋設したケース１２ａの内壁面としたり、あるいはノブ１２自体の材質により形成してもよい。また、上面１３ｂは、例えばケース１２ａの上面開口を塞ぐキャップ１２ｂにより形成したり、あるいはノブ１２自体の材質により形成してもよい。

（質量体）
質量体１４は、ノブ１２の内部の空間１３内で、自重および粘性流体１５の粘性力により移動しない静止状態と、所定の外力を受けると移動する運動状態と、に変位可能である。質量体１４は、比較的大きな比重を備える材質として、例えば鉄やステンレス等の金属により形成するとよい。

質量体１４は、静止状態にあるとき前記した空間１３を囲む内壁面の形状により自重だけでも定位置に維持される。質量体１４の「静止状態」とは、完全に静止している状態に限らず、定位置に維持されて変位量は制限されているが、微小に振動しているような状態も含まれる。

質量体１４は、操作レバー１０に例えば変速機から振動が入力したとき、この外力の大きさが、定位置にある質量体１４にかかる重力や粘性流体１５の粘性力を含む静止力を越えた場合に、定位置から外れるように移動する運動状態となる。質量体１４の形状は、全周方向に転がるように動作しやすい観点から球形が適している。

なお、質量体１４の形状は、必ずしも球形に限られることはなく、他に例えば転がり抵抗を増すように球面上に凹凸（リブや突起、凹み等）を設けたり、あるいは多面体に形成したり、さらに転がり方向を規制するように円柱形に形成してもよい。

質量体１４の重さは、空間１３内を変位可能な範囲内で、操作レバー１０に伝わる振動の複数の周波数領域や振幅の大きさに合わせて予め任意に設定する。同様に空間１３の形状や大きさ、特に内壁面の形状も、質量体１４が変位可能な範囲内で、操作レバー１０に伝わる振動の複数の周波数領域や振幅の大きさに合わせて予め任意に設定する。

（粘性流体）
図１に示すように、ノブ１２の内部の空間１３内には、粘性流体１５が質量体１４の周囲に充填されている。粘性流体１５は、密閉された空間１３の全域（質量体１４を除く）に充満されている。

粘性流体１５は、空間１３内における質量体１４の動作に対して粘性力による粘性抵抗を生じさせるものであり、例えばオイル等が適している。粘性流体１５がオイルであれば、その粘性力（粘度）を任意に選択することが可能となる。粘性流体１５の具体的な粘性力は、上記した質量体１４の重さ等と同様に、操作レバー１０に伝わる振動の複数の周波数領域や振幅の大きさに合わせて予め任意に設定する。

＜操作レバーの動作＞
次に、操作レバー１０の動作について、図１を参照して説明する。

図１に示す操作レバー１０において、ノブ１２の内部の空間１３には、質量体１４と粘性流体１５が収納されている。質量体１４は、粘性流体１５の中で揺れ動くように変位可能である。質量体１４は、通常は自重にかかる重力と粘性流体１５の粘性力により、空間１３の底面１３ａ上で最下部となる中央の定位置から移動せずに留まる静止状態にある。静止状態にある質量体１４は、僅かな振動の入力に対しては制振機能を発揮する。

すなわち、質量体１４は静止状態にあるときも、全く変位しないのではなく、定位置を中心として僅かな範囲では変位可能である。質量体１４の小さな変位は自重と相俟って、操作レバー１０に振動を生じさせる力に対する抵抗力として作用する。これにより、例えば車両の走行中にエンジンや変速機等の動力伝達系から操作レバー１０に伝わる微小な振動は抑制される。

一方、例えばエンジンの始動時および停止時や操作レバー１０の駆動によって、操作レバー１０に所定の外力として比較的大きな振動が加わり、この外力の大きさが、定位置にある質量体１４にかかる重力や粘性流体１５の粘性力を組み合わせた所定値を越えると、質量体１４は定位置から外れるように底面１３ａ上を転がり運動状態となる。このとき質量体１４は、粘性流体１５の粘性抵抗にも抗して、入力された振動方向とは逆方向に移動して制振ないし減衰機能を発揮する。

質量体１４は、空間１３の内壁面のうち円弧形断面の底面１３ａに沿って、底面１３ａの中心軸よりラジアル方向に移動する。空間１３の内壁面のうち上面１３ｂには、球冠状の出っ張りや下方へ突出するリブや突起等の規制手段を設けることで、質量体１４が定位置の上方へ移動することを防ぐことができる。

質量体１４の運動状態における移動に起因する慣性力が、操作レバー１０の振動の減衰力として作用する。これにより、例えばエンジンの始動時等に変速機から操作レバー１０に比較的大きな振動が伝わっても、振動は相殺されて低減する。ここで操作レバー１０に入力する振動力が大きくなるほど、質量体１４が移動する変位量も大きくなり、その分振動は相殺される。なお、操作レバー１０に比較的大きな振動が伝わらなくなると、質量体１４は重力により元の定位置に戻って静止状態となる。

このような操作レバー１０では、空間１３の内壁面のうち円弧形断面の底面１３ａにおける円弧形の曲率の大きさによって、質量体１４の定位置への戻りやすさや、質量体１４が振動ないし移動した際の抵抗等を調整することができる。

例えば底面１３ａの円弧形断面の曲率が小さくなるほど、質量体１４が定位置に戻る力が小さくなる。よって、質量体１４が粘性流体１５の粘性力による粘性抵抗に抗して、定位置からラジアル方向へ移動する距離も大きくなり、振動に対する減衰性能を高めることができる。逆に、底面１３ａの円弧形断面の曲率が大きくなるほど、振動に対する減衰性能は低くなる。

また、質量体１４の周囲に充填された粘性流体１５の粘性力（粘度）の大きさによっても、振動の減衰を調整することができる。例えば粘性流体１５の粘性力が大きくなるほど、質量体１４の移動に対する粘性抵抗も大きくなり、粘性流体１５の粘性力が小さくなるほど、質量体１４の移動に対する粘性抵抗も小さくなる。

＜変形例について＞
次に、本開示の操作レバーの変形例について説明する。

図２に示すように、変形例の操作レバー１０Ａでは、ノブ１２の内部の空間１３内に、質量体１４や粘性流体１５に加えて、質量体１４を定位置に維持可能な弾性体１６が設けられている。なお、操作レバー１０Ａは、上記した操作レバー１０と、弾性体１６以外の基本的な構成は共通しており、同種の部位には同一符号を付して重複した説明を省略する。

弾性体１６は、例えばバネ部材により構成されており、質量体１４の周囲に対して複数（例えば２〜４つ等）が等間隔に配置されている。弾性体１６の一端は、空間１３の内壁のうち例えば周面１３ｃに支持され、弾性体１６の他端は、質量体１４の表面に当接または連結されている。なお、弾性体１６はバネ部材に限定されるものではなく、他に例えばゴム部材等によって構成してもよい。

弾性体１６は、いずれも質量体１４の運動に伴って伸縮するように弾性変形して、粘性流体１５と共に振動の減衰要素として作用する。弾性体１６の数や配置する位置、それに弾性体１６の弾性率（バネ定数）は、粘性流体１５の粘性力等と同様に、操作レバー１０Ａに伝わる振動の複数の周波数領域や振幅の大きさに合わせて予め任意に設定する。

＜本開示の構成と作用効果＞
以上に説明した本実施形態（変形例を含む）から導かれる本開示の操作レバー１０は、ノブ１２（特定部位）の内部に、質量体１４と、質量体１４の周囲に充填される粘性流体１５と、を収容可能な空間が設けられ、質量体１４は、空間１３内で自重および粘性流体１５の粘性力により移動しない静止状態と、所定の外力を受けると移動する運動状態と、に変位可能である。

このような本開示によれば、操作レバー１０において、所定の外力よりも小さな振動に対しては、質量体１４の静止状態による制振機能を発揮することが可能である。また、所定の外力以上の振動が加わると、質量体１４は自重にかかる重力や粘性流体１５の粘性力に抗して、定位置から外れるように移動する運動状態となり、振動に対する制振ないし減衰機能を発揮することが可能となる。

特に本開示によれば、操作レバー１０の設計時に、質量体１４の重さや空間１３の内壁面の形状、それに粘性流体１５の粘性力等を、それぞれ容易かつ自由に調整することができる。これにより、操作レバー１０に伝わる振動に対する制振ないし減衰の機能を、より簡易な構成で効果的に実現することが可能となる。

また、本開示では、質量体１４は、静止状態のとき空間１３を囲む内壁面の形状により自重で定位置（底面１３ａの中央部）に維持される。

このような本開示によれば、簡易な構成で空間１３内における質量体１４の位置を、容易に定位置に維持することが可能となる。

また、本開示では、空間１３を囲む内壁面のうち底面１３ａの形状は、周囲から中央に向かって傾斜し、最下部となる中央が定位置となる。ここでの傾斜は、直線状の傾斜のみならず曲線状の傾斜も含まれる。

このような本開示によれば、質量体１４が運動状態に変位したとき、全周方向にほぼ均等な変位量を確保することができる。従って、操作レバー１０に入力される振動がどの方向であっても、確実に減衰機能を発揮することが可能となる。

また、本開示では、空間１３を囲む内壁面のうち上面１３ｂに、底面１３ａに対して質量体１４が上方へ離れる移動を規制する規制手段が設けられている。ここでの規制手段は、上面１３ｂ自体の形状として設けてもよく、あるいはリブや突起等を別途設けるようにしてもよい。

このような本開示によれば、操作レバー１０に所定の外力として振動が入力したとき、質量体１４を振動を減衰させる方向として、底面１３ａに沿わせて移動させることが可能となる。

また、本開示では、質量体１４は球形である。

このような本開示によれば、質量体１４は全周方向に転がるように動作しやすくなり、制振ないし減衰の機能を高めることが可能となる。

また、本開示では、空間１３内に、質量体１４を定位置に維持可能な弾性体１６を設けた。ここで弾性体１６の弾性率（バネ定数）も、操作レバー１０Ａに伝わる振動の複数の周波数領域や振幅の大きさに合わせて調整しておくことが可能である。

このような本開示によれば、部品点数は増えるが、操作レバー１０Ａの振動をよりいっそう低減することが可能となる。ただし、弾性体１６は、あくまで補助的な構成要素であり必須ではない。

以上、図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記の例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと解釈される。また、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素は任意に組み合わせてもよい。

例えば上記した実施形態では、操作レバー１０を車両の手動変速機（ＭＴ）のチェンジレバーに適用した場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。操作レバー１０は、車両における上記チェンジレバー以外の操作レバーや、車両に限らず他の様々な装置における操作レバー全般に適用することも可能である。

また、上記した実施形態では、操作レバー１０において空間１３を設ける特定部位をノブ１２とした例示について説明したが、本開示はこれに限定されない。

本開示の操作レバーは、車両における変速機のチェンジレバーに限らず、他の様々な装置における操作レバー全般に適用することが可能である。

１０ 操作レバー
１１ 軸
１２ ノブ
１３，１３Ａ 空間
１４ 質量体
１５ 粘性流体
１６ 弾性体

Claims (6)

1. 操作レバーにおける特定部位の内部に、質量体と、前記質量体の周囲に充填される粘性流体と、を収容可能な空間が設けられ、
   前記質量体は、前記空間内で自重および前記粘性流体の粘性力により移動しない静止状態と、所定の外力を受けると移動する運動状態と、に変位可能である
   操作レバー。
2. 前記質量体は、前記静止状態のとき自重により前記空間内の定位置に維持される
   請求項１に記載の操作レバー。
3. 前記空間を囲む内壁面のうち底面の形状は、その中央部が最下部となるように周囲から中央に向かって傾斜し、前記中央が前記定位置となる
   請求項２に記載の操作レバー。
4. 前記空間を囲む内壁面のうち上面には、前記質量体が前記底面から上方へ離れる移動を規制する規制手段が設けられた
   請求項３に記載の操作レバー。
5. 前記質量体は球形である
   請求項１から４のいずれか一項に記載の操作レバー。
6. 前記空間内に、前記質量体を前記定位置に維持可能な弾性体が設けられた
   請求項１から５のいずれか一項に記載の操作レバー。

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