JP5217483B2 - 変速機のインターロック機構 - Google Patents

Description

本発明は、車両の変速機に設けられ、動力を伝達する変速ギヤ段の複数が同時に噛み合う２重噛み合いの発生を防止するインターロック機構に関するものである。

車両の動力伝達装置には、運転の容易化さらには運転者の疲労軽減のため、クラッチの操作を不要とし変速機の操作を自動化した各種の変速装置がある。トルクコンバータと遊星歯車を組み込んだ自動変速機（ＡＴ）がその代表的なものであるが、自動的な変速装置の中には、手動式変速機（ＭＴ）と同様な平行軸歯車機構式変速機を使用する動力伝達装置が存在する。この動力伝達装置では、運転者の指令又はコンピュータ等の電子制御装置からの指令に応じて変速ギヤ段が切り換えられ、変速機は、指令に応じて変速ギヤ段を切り換えるためのアクチュエータを備えている。

平行軸歯車機構式変速機は、変速段の切り換えのため、変速段のギヤと一体のドグ歯に係合する変速スリーブを、二股状のフォークにより移動する形式の噛み合いクラッチを有する。変速操作では、並列に配置された複数本のシフトロッド（フォークシャフトと呼ばれる場合もある）の１本を軸方向に移動させることにより、シフトロッドに結合されたフォークを介し動力伝達用の変速スリーブとドグ歯の噛み合わせ又は解除を行う。変速機には、このような操作を行う変速操作装置が組み込まれており、変速操作装置は、シフトロッドを移動させるためシフト&セレクトレバー等のシフトロッド操作部材を備えている。シフトロッド操作部材は、移動させるシフトロッドを選択し（セレクト）、さらにフォークを軸方向に動かして変速スリーブの噛み合わせ等を行う（シフト）よう、シフトロッドの直角方向及び軸方向に可動となっている。シフトロッドを省略し、直接変速スリーブに嵌め込まれたフォークをシフトする変速操作装置を組み込んだものもある。以下では、フォーク自体に備えられたものを含め、フォークを移動するシフトロッド等の部材をフォーク操作部材という。

自動的に変速ギヤ段を切り換える平行軸歯車機構式変速機には、シフトロッド操作部材をセレクト方向に作動するセレクトアクチュエータと、これをシフト方向に作動するシフトアクチュエータとが設置される。アクチュエータとしては、重量が大きく流体圧力源を要する流体圧アクチュエータに代わり、近年、電動モーターを駆動源とする電動式アクチュエータが開発されており、こうした電動式アクチュエータを用いた変速操作装置は、一例として特開２００２−３４９６９７号公報に開示されている。

なお、変速操作装置の中には、円筒状のカムドラムを備え、その表面に形成した傾斜部分付きのカム溝にフォーク操作部材のピンを嵌め込み、カムドラムを回転させて変速スリーブのフォークをシフト方向に移動させる装置も存在する。このような変速操作装置は、一例として実用新案登録第２５２７８３４号公報に示されており、シフトロッド操作部材によりフォークと一体となった複数本のシフトロッドの１本をセレクトしシフトさせる通常の変速操作装置と比較すると、１個のカムドラムで変速操作が可能であり、構造がコンパクト化される利点がある。

多数の変速段を有する変速機においては、万一、動力を伝達する複数の変速段の噛み合いクラッチが同時に係合する、いわゆる２重噛み合いが発生すると変速機の重大な損傷を招くことになるため、変速操作装置には、変速段の切り換えの際に操作するフォーク以外のものの移動を阻止して２重噛み合いを防止するインターロック機構が設けてある。インターロック機構には種々の形式が存在するが、一般的な変速機では、フォーク操作部材である複数本のシフトロッドの間にインターロックピン（又はインターロックボール）を設置し、セレクトしたシフトロッドの移動により他のシフトロッドの凹部にインターロックピン等が挿入されて、他のシフトロッドの移動が拘束されるものが多い。インターロックピン式インターロック機構は、例えば特開２００２−１４７６０３号公報に開示されており、図８にはこの公報に記載されたインターロック機構を示す。

図８の変速操作装置には、フォーク操作部材である４本のシフトロッドｓｒ１〜ｓｒ４が並列に配置され、それぞれのシフトロッドには、変速スリーブを移動するフォークＦＫ１〜ＦＫ４が結合されている。シフトロッドを摺動可能に支持する変速機ケーシングには、３個のインターロックピンＩＰが直線上に配置してあり、これらのインターロックピンは、シフトロッドに形成された凹部と対向する位置に設置される。また、中間のシフトロッドｓｒ２、ｓｒ３には横方向の貫通孔が形成され、この貫通孔に、インターロックピンに当接する中間ピンＭＰが挿入される。
図示しないシフトロッド操作部材により、シフトロッドｓｒ１〜ｓｒ４の１本をセレクトして軸方向にシフトすると、そのシフトロッドの凹部に位置するインターロックピンが凹部の壁に押されてシフトロッドの径方向外方に移動する。これによって、他のシフトロッドの凹部に対向するインターロックピンが中間ピン等に押されて凹部内に嵌め込まれ、他のシフトロッド及びそれに結合されたフォークの動きを拘束する。インターロック機構は、変速操作時に限らず、車両の通常走行中においても噛み合い解除状態（中立位置）にあるフォークの位置を保持する役割を果たし、車両走行時の振動等に伴い不測の２重噛み合いが生じることを防止する。
特開２００２−３４９６９７号公報 実用新案登録第２５２７８３４号公報 特開２００２−１４７６０３号公報

インターロックピン式インターロック機構は、簡易な構成であって構成部品等が単純な形状で製造も容易なものである。しかし、このインターロック機構は、セレクトされたフォーク操作部材のシフト方向の移動により他のフォーク操作部材を拘束する機構であるから、そのフォーク操作部材がシフトする前には拘束作用は生じない。セレクトされたフォーク操作部材が移動を開始する時点で、部品間の摩擦あるいは車両加速度による慣性力に起因して、その他のフォーク操作部材にシフト方向の外力が作用すると、複数のフォーク操作部材が同時に移動を開始し、変速操作装置が全体的にロックする状態に陥る虞れがある。発生する拘束力は部品の配置状態や相対的な距離の変動により影響を受けるから、経年変化等による部品の磨耗が生じた場合には、拘束力が低下して２重噛み合いが生じる可能性もある。

また、特別な構造の変速機においては、複数のフォーク操作部材を同時に噛み合わせ位置に置くことが必要となるが、インターロックピン式インターロック機構では、こうした操作が不可能である。例えば、２個のクラッチと、それぞれのクラッチに接続された２個の入力軸とを備えるデュアルクラッチ式変速機（ツインクラッチ式変速機と呼ばれることもある。）では、２個の入力軸の両方をギヤインさせた状態で、２個のクラッチの接続状態を制御しながらギヤ段の切り換えが行われる。この変速機にインターロックピン式インターロック機構を採用しようとすると、変速操作の伝達経路に対応して複数のインターロック機構を設けなければならず、変速操作装置が複雑なものとなる。その他、インターロックピン式インターロック機構では、複数のフォーク操作部材を共通して支持する変速機ケーシングの壁部に設ける必要があり、レイアウト上の制約もある。
本発明は、円筒状のドラムを使用して２重噛み合いを確実に防止するインターロック機構を構成し、上述の問題点を解決した変速操作装置を提供すること、さらには、デュアルクラッチ式変速機等に好適なフォーク操作機構とインターロック機構とを備えた変速操作装置を提供することを課題とする。

上記の課題に鑑み、本発明の変速操作装置のインターロック機構は、複数のフォークの各々にフォーク操作部材とともにフォーク固定部材を結合し、小幅部と大幅部とを有する溝を備えた円筒状のロックドラムを設置してその溝にフォーク固定部材を嵌め込み、ロックドラムの溝の小幅部に嵌め込まれたフォーク固定部材によってシフトしないフォークを拘束するものである。すなわち、本発明は、
「変速機の変速ギヤ段の切り換え操作を行う変速操作装置に設けられたインターロック機構であって、
前記変速機は、軸方向に移動して変速ギヤ段を切り換える複数の変速スリーブと、前記変速スリーブを移動する複数のフォークとを備え、
前記変速操作装置は、前記複数のフォークの各々に結合されたフォーク操作部材を軸方向に移動するシフト操作機構と、変速ギヤ段の切り換えの際に移動するフォークを選択するセレクト操作機構とを備えており、さらに、
前記複数のフォークの各々にはフォーク固定部材が結合され、
前記セレクト操作機構の作動と同期して回動し軸方向には固定された円筒状のロックドラムが設置され、
前記ロックドラムの円筒面には前記フォーク固定部材がそれぞれ嵌め込まれる複数のロックドラム溝が設けられ、前記ロックドラム溝の各々には、溝の両側が軸方向と垂直であり軸方向の幅が前記フォーク固定部材とほぼ等しい小幅部と、溝の軸方向の幅が前記フォーク固定部材よりも大きい大幅部とが周方向に連続して形成され、
複数の前記ロックドラム溝における前記小幅部と前記大幅部とは、前記ロックドラムの回動に応じて、前記小幅部に位置する前記フォーク固定部材が切り換わるように設けられており、
前記ロックドラムの回動により、前記セレクト操作機構によって選択されたフォーク以外のフォークに結合された前記フォーク固定部材が前記ロックドラム溝の前記小幅部に位置されて、前記フォーク固定部材の軸方向の移動が前記ロックドラム溝により阻止される」
ことを特徴とする変速操作装置のインターロック機構となっている。

請求項２に記載のように、前記変速操作装置に、前記シフト操作機構により軸方向に往復動し、前記セレクト操作機構により回動する円筒状のシフトドラムを設置し、前記ロックドラムを前記シフトドラムと同期して回動するように構成することができる。

請求項２に記載の円筒状のシフトドラムを設置した変速操作装置においては、請求項３に記載のとおり、
「前記シフトドラムの円筒面には前記フォーク操作部材がそれぞれ嵌め込まれる複数のシフトドラム溝が設けられ、
前記シフトドラム溝の各々には、溝の両側が前記シフトドラムの軸方向と垂直であり軸方向の幅が前記フォーク操作部材とほぼ等しい小幅部と、溝の軸方向の幅が前記フォーク操作部材よりも大きい大幅部とが周方向に連続して形成され、かつ、
複数の前記シフトドラム溝及び前記ロックドラム溝における小幅部と大幅部とは、前記シフトドラムの回動に応じて、前記シフトドラム溝の小幅部に位置する前記フォーク操作部材が切り換わるとともに、同一の前記フォークに結合される前記フォーク操作部材及び前記フォーク固定部材が、一方が小幅部に位置するときは他方が大幅部に位置するように設けられており、
前記シフトドラムの回動により、前記シフトドラム溝の小幅部に位置する前記フォーク操作部材を選択され、前記シフトドラムの往復動により、選択された前記フォーク操作部材が軸方向に移動される」
ように構成することができる。

シフトドラムにシフトドラム溝を設けた請求項３に記載の変速操作装置においては、請求項４に記載のように、複数の前記フォーク操作部材を前記シフトドラムの軸方向に直線状に配置し、複数の前記フォーク固定部材を前記ロックドラムの軸方向に直線状に配置することが好ましい。また、請求項５に記載のように、前記ロックドラムの直径を前記シフトドラムの直径よりも小さいものとすることが好ましい。

また、請求項２に記載の円筒状のシフトドラムを設置した変速操作装置においては、請求項６に記載のとおり、前記シフトドラムが、回動するドラムスリーブに往復動可能、かつ、回転不能に嵌め込まれるとともに、前記ドラムスリーブを貫通し前記ドラムスリーブと同軸に配置されたねじ軸にねじ結合され、前記ロックドラムが、前記ドラムスリーブに伝動装置によって連結されており、前記セレクト操作機構が前記ドラムスリーブを回動し、前記シフト操作機構が前記ねじ軸を回転するように構成することができる。

請求項７に記載のように、本発明の変速操作装置のインターロック機構は、２個のクラッチと、それぞれのクラッチに接続された２個の入力軸とを備えたデュアルクラッチ式変速機に好適なものである。

本発明のインターロック機構は、複数のロックドラム溝を設けた円筒状のロックドラムを設置して、このロックドラム溝に、複数のフォークの各々に結合されたフォーク固定部材をそれぞれ嵌め込む。ロックドラム溝の各々には、軸方向の幅がフォーク固定部材とほぼ等しい小幅部と、フォーク固定部材よりも大きい大幅部とが周方向に連続して形成されており、ロックドラムをセレクト操作機構の作動と同期して回動することにより、セレクトされたフォーク操作部材以外のフォークのフォーク固定部材を、ロックドラム溝の小幅部に位置させてその移動を阻止する。
本発明のインターロック機構では、セレクトされたフォーク操作部材のシフト方向の移動に先立ち、他のフォークのフォーク固定部材がロックドラム溝の小幅部に位置して移動が確実に拘束される。したがって、インターロックピン式インターロック機構とは異なり、本発明のインターロック機構では、部品間の摩擦等に起因してセレクトされたフォーク操作部材のシフトに伴い他のフォークが同時に移動を開始することはなく、変速操作装置全体のロックあるいは部品の磨耗による拘束力の低下が回避される。

そして、本発明のインターロック機構では、ロックドラム溝の小幅部と大幅部との形状及び配置の設定により、移動を阻止するフォークを、セレクト操作機構の作動と対応して任意に選定することができる。そのため、２個のギヤ段の噛み合いクラッチを同時に係合させた状態に置くことが可能となるとともに、複数のフォーク操作部材を同時にシフトする変速操作の実行も可能となる。こうした特徴は、複雑な変速操作を要する変速機、例えば請求項７の発明におけるデュアルクラッチ式変速機に好適なものである。また、本発明のインターロック機構では、インターロックピン式インターロック機構と異なり、変速機ケーシングに複数のフォーク操作部材を共通して支持する壁部を設ける必要はなく、レイアウトの自由度が増すこととなる。

請求項２の発明は、軸方向に往復動し、かつ、回動する円筒状のシフトドラムを設置して、これを変速操作装置におけるシフト操作機構及びセレクト操作機構で作動させるものである。このようにすると、シフトドラムの回動でセレクト作動を行わせ、シフトドラムとロックドラムとを歯車等の伝動装置を介して連結することにより、簡易な構造でロックドラムをセレクト操作機構と同期して回動させることができる。

請求項３の発明は、請求項２の発明における、往復動かつ回動可能なシフトドラムの円筒面に、ロックドラム溝と同様な、小幅部と大幅部とが周方向に連続して形成された複数のシフトドラム溝を設け、複数のフォーク操作部材をシフトドラム溝にそれぞれ嵌め込むものである。そして、複数のシフトドラム溝における小幅部と大幅部とは、シフトドラムの回動に応じて、小幅部に位置するフォーク操作部材が切り換わるとともに、小幅部に位置するフォーク操作部材と同一のフォークに結合されるフォーク固定部材は、ロックドラム溝の大幅部に位置するように設けられている。つまり、同一の前記フォークに結合されるフォーク操作部材及びフォーク固定部材は、一方が小幅部に位置するときは他方が大幅部に位置する。
変速機の変速ギヤ段の切り換え操作にあたっては、シフトさせるフォークに結合されたフォーク操作部材がドラム溝の小幅部に位置するよう、セレクト操作機構を駆動してシフトドラムを回動する。この回動によって、セレクトされたフォークのフォーク固定部材はロックドラム溝の大幅部に、その他のフォークのフォーク固定部材は小幅部に存在ようになる。次いで、シフトドラムをシフト操作機構で軸方向に変位させると、小幅部に位置するフォーク操作部材のみがシフトドラムと一緒に軸方向に移動し、シフトドラムの大幅部に位置するその他のフォーク操作部材が移動することはない。ロックドラムは、セレクトされたフォークのフォーク固定部材の移動を大幅部によって許容し、その他のフォークの移動を小幅部によって阻止するように作用する。

このように、請求項３の発明の変速操作装置は、シフトドラムの回動によりシフトさせるフォークを選択し、シフトドラムの軸方向の移動によりシフトを実行するものであり、シフトドラムの回動と往復動とが独立してセレクト動作とシフト動作を担っている。つまり、請求項３の発明のシフトドラムは、特許文献２に示される従来のカムドラムのような、回動によってフォークをセレクトするとともに軸方向にもシフトさせるものではなく、シフトドラムの円筒面に形成されたドラム溝には、フォークを軸方向に移動するための傾斜部分を設ける必要はない。したがって、シフトドラムの外径を従来のカムドラムと比較して格段に小さくすることが可能であり、回動に要する回転トルクを減少して駆動装置の小型化を図り、変速操作装置の全体をコンパクト化することができる。また、シフトドラム溝には、フォーク操作部材が接触しながら摺動する傾斜部分が存在しないから、フォーク操作部材をシフトする際の摺動抵抗やそれに伴う伝達効率の低下が回避され、接触面の磨耗が生じることもない。

シフトドラムにシフトドラム溝を設けた請求項３の発明の変速操作装置において、請求項４の発明のように、複数のフォーク操作部材をシフトドラムの軸方向に直線状に配置するとともに、複数のフォーク固定部材をロックドラムの軸方向に直線状に配置したときは、変速操作装置全体の構成がコンパクト化されることとなる。また、ロックドラムのロックドラム溝の小幅部は、フォーク操作部材のシフトの際に同期機構等の反力が作用するシフトドラム溝の小幅部とは異なり、フォーク固定部材を噛み合い解除の中立位置に保持するだけであるから、請求項５の発明のように、ロックドラムの直径をシフトドラムの直径よりも小さいものとすることが可能で、こうすると一層コンパクトな構成が実現できる。

請求項６の発明は、請求項２の発明の変速操作装置において、回動するドラムスリーブに、シフトドラムを摺動可能、かつ、回転不能に嵌め込み、ドラムスリーブを貫通しこれと同軸に配置されるねじ軸を設置してシフトドラムをねじ軸にねじ結合するとともに、ロックドラムをドラムスリーブに伝動装置によって連結ものである。ドラムスリーブを回動するとシフトドラムとロックドラムの両方が回動し、セレクト動作と２重噛み合い防止の作用が同時に実行できる。また、ねじ軸はいわゆる送りねじ機構を構成するものであり、ねじ軸の回転によりシフトドラムが軸方向に往復動してシフト動作を実行する。この変速操作装置では、回転するねじ軸と同軸上にドラムスリーブとシフトドラムとが配置されており、変速操作装置全体が小型化される。

以下、図面により本発明の変速操作装置の実施例について説明する。この実施例は、本発明をデュアルクラッチ式変速機の変速操作装置に適用したものであって、まず、デュアルクラッチ式変速機の構造と作動について図１に基づいて概説する。

デュアルクラッチ式変速機には、２重管構造をなす第１入力軸Ｓ１と第２入力軸Ｓ２が配置され、第２入力軸Ｓ２は、中空の第１入力軸Ｓ１を貫通して後方に延長されている。各入力軸の前部には、同心状に配置された湿式多板式の第１クラッチＣ１及び第２クラッチＣ２が設けられ、それぞれのクラッチの入力側はエンジン出力軸に接続される。また、各入力軸と平行に中間軸（カウンタ軸）Ｓ３が設置されるとともに、変速機の後方には、車両の推進軸に連なる変速機の出力軸Ｓ４が配置される。出力軸Ｓ４は、中間軸Ｓ３と出力軸駆動歯車列ＯＧにより連結されると同時に、直結クラッチＸ３を介して第２入力軸Ｓ２にも連結され、エンジン動力は、中間軸Ｓ３及び出力軸駆動歯車列ＯＧを経由するか、又は直結クラッチＸ３を経由する形で、出力軸Ｓ４に伝達される。なお、図１のデュアルクラッチ式変速機は、出力軸駆動歯車列ＯＧによる伝達を遮断する遮断クラッチＸ４を備えている。

変速を行うため、異なった減速比を有する多数の歯車列が、第１入力軸Ｓ１及び第２入力軸Ｓ２と中間軸Ｓ３との間に配置される。第１入力軸Ｓ１には、偶数段である２速段歯車列Ｇ２、４速段歯車列Ｇ４の固定歯車が配置され、一方、第２入力軸Ｓ２には、奇数段である１速段歯車列Ｇ１及び３速段歯車列Ｇ３と、後退段歯車列ＧＲＶの固定歯車とが配置されており、これらの固定歯車は、中間軸Ｓ３に遊嵌された、すなわち回転可能に嵌め込まれた対応する遊嵌歯車と噛み合っている。このように、デュアルクラッチ式変速機の各入力軸には、一つおきの変速段の歯車列が配置される。

中間軸Ｓ３に遊嵌される各歯車は一体的に形成されるドグ歯を有するとともに、中間軸Ｓ３には、２速−４速切り換え装置Ｘ１、１速−３速切り換え装置Ｘ２が設置される。これらの切り換え装置は、平行軸歯車機構式変速機において一般的に用いられる噛み合いクラッチ式の切り換え装置であるが、その構造について、２速段−４速段切り換え装置Ｘ１の詳細図である図２によって説明する。
中空の第１入力軸Ｓ１には、２速段歯車列Ｇ２の固定歯車２Ｆと４速段歯車列Ｇ４の固定歯車４Ｆとが一体加工され、それぞれ２速段の遊嵌歯車２Ｍと４速段の遊嵌歯車４Ｍとに噛み合っている。両方の遊嵌歯車は一体的に取り付けられたドグ歯２Ｄ、４Ｄを有し、それらの間にはクラッチハブ２Ｈが中間軸Ｓ３に固着される。クラッチハブ２Ｈの外周には、ドグ歯２Ｄ、４Ｄと噛み合うスプラインを備えた変速スリーブＧＳが嵌め込まれ、ドグ歯２Ｄ、４Ｄと変速スリーブＧＳとの間には同期機構のシンクロナイザリング２Ｒ、４Ｒがそれぞれ配置される。変速スリーブＧＳは、変速段を切り換えるため、外周の凹溝に嵌め込また図示しない二股状のフォークにより左右の両方向に摺動可能であり、図示の中立位置では動力伝達が切断され、左に移動すると２速段歯車列Ｇ２による動力伝達が、右に移動すると４速段歯車列Ｇ４による動力伝達が行われる。

デュアルクラッチ式変速機の第１入力軸Ｓ１及び第２入力軸Ｓ２は、互いに独立して回転可能である。したがって、例えば１速段から２速段への変速に際しては、第２クラッチＣ２の切断や１速段−３速段切り換え装置Ｘ２の噛み合い解除に先立って、２速段−４速段切り換え装置Ｘ１を２速段歯車列Ｇ２に噛み合わせることができる。このように、２速段−４速段切り換え装置Ｘ１を２速の変速段に予め噛み合わせた後に、第１クラッチＣ１を切断しながら第２クラッチＣ２を接続するようにすれば、エンジン動力の伝達が実質的に遮断されることなく変速段が切り換えられることとなり、変速ショックのない切り換えが実現できる。また、同期のための時間的余裕が大きいので、シンクロナイザリング等同期機構に作用する摩擦力等の負荷が小さくなるメリットがある。

図３及び図４には、デュアルクラッチ式変速機に適用した本発明の変速操作装置及びインターロック機構について、その全体図と要部外観図とを示す。
図３に示すように、この変速操作装置は変速機の軸方向に延びるねじ軸１を備え、ねじ軸１の両端は回転可能に変速機のケーシング２に支持されている。ねじ軸１にはドラムスリーブ３が嵌め込まれ、ドラムスリーブ３は、ねじ軸１と同心であってねじ軸１の回りを回動可能であり、外方に突出する係合ピン３１を備えている。このドラムスリーブ３に、軸方向に延びるシフトドラム４の一端部が嵌め込まれる。シフトドラム４は、その内面にドラムスリーブ３の係合ピン３１が挿入される軸方向の直線溝を有し、ドラムスリーブ３と共に回動可能、かつ、ドラムスリーブ３に対し軸方向に往復動可能な状態で設置されている。また、シフトドラム４と平行に円筒状のロックドラムＬＤが設置され、ロックドラムＬＤは、軸方向には固定された状態で変速機のケーシング２に支持されるとともに、ドラムスリーブ３と同期して回動するよう、歯車による伝動装置ＧＴを介して、ドラムスリーブ３と連結されている。

シフトドラム４は、ドラムスリーブ３に一端部が嵌め込まれるとともに、その他端部の内部には、シフトドラム４と一体となったナット体５が固着されている。ナット体５は、ねじ軸１とともに周知のボールねじ機構を構成するものであって、図示は省略するが、ナット体５にはねじ軸１のねじと同一方向の雌ねじが設けてあり、両方のねじ溝の間に多数のボールが挿入されている。したがって、ねじ軸１を回転するとボールねじ機構によってシフトドラム４が軸方向に移動し、移動方向は、ねじ軸１の回転方向によって切り換わるようになる。

変速機のケーシング２には、シフトドラム４を駆動して変速操作を行うための駆動装置（アクチュエータ）として、正逆転可能な電動モーターであるセレクトモーター６とシフトモーター７とが装着されている。セレクトモーター６は、減速機及び歯車列を介してドラムスリーブ３に連結されており、これを回動することによりシフトドラム４をねじ軸１の回りに回動し、さらに、伝動装置ＧＴを経由してロックドラムＬＤをシフトドラム４と同期させて回動する。一方、シフトモーター７は、歯車列を介してねじ軸１に連結され、これを回転してシフトドラム４を往復動させる。このように、セレクトモーター６及び歯車列等は変速操作のセレクト操作機構を構成し、シフトモーター７及びねじ軸１等はシフト操作機構を構成するものである。

変速機のケーシング２の内部には、フォーク操作部材としての複数のフォークピンＦＰ１〜ＦＰ４が、シフトドラム４と係合するように直線上に整列して配置されている（図４参照）。これらのフォークピンは、図１に示すデュアルクラッチ式変速機における噛み合いクラッチ（切り換え装置）Ｘ１〜Ｘ５の変速スリーブを操作するものであり、ＦＰ１がＸ１の変速スリーブを操作するフォークＦ１に、ＦＰ２がＸ２の変速スリーブを操作するフォークＦ２に、また、ＦＰ３がＸ３及びＸ５の変速スリーブを操作するフォークＦ３に直接結合されたフォークピンとなっている。これに対し、Ｘ４の遮断クラッチを操作するフォークＦ４は、フォークピンＦＰ４が固定されたシフトロッドＳＲの先端部に取り付けてあり、シフトロッドＳＲの軸方向の往復動によりフォークＦ４が操作される。そのため、図３から明らかなように、シフトロッドＳＲはケーシング２に軸方向の往復動が可能に支持されており、フォークＦ１〜Ｆ３は、シフトロッドＳＲにスライド可能に嵌め込まれている。こうした構成により、複数のフォークを軸方向に移動可能に支持する支持装置が簡易化されることとなる。シフトロッドＳＲは図１では一点鎖線によって示されている。
フォークピンＦＰ１〜ＦＰ４は、シフトドラム４の円筒面に形成されたシフトドラム溝４１〜４４にそれぞれ嵌まり込み、後述するように、シフトドラム４の回動により選択されたフォークピンが、シフトドラム４の往復動により軸方向に移動する。

フォークＦ１〜Ｆ４には、フォークピンとともにフォーク固定部材であるロックピンＬＰ１〜ＬＰ４がそれぞれ結合され、これらのロックピンは、ロックドラムＬＤと係合するように直線上に整列して配置されている。図３では、分かり易いように、フォークピンとロックピンとは対向する位置に図示されているが、実際には、図４に示すとおり、フォークピンとロックピンとは約９０°離れた角度位置に取り付けられており、ロックドラムＬＤは図４の２点鎖線に示す位置に配置される。複数のロックピンＬＰ１〜ＬＰ４は、ロックドラムＬＤの円筒面に形成されたロックドラム溝ＬＤ１〜ＬＤ４にそれぞれ嵌まり込んでいる。

ここで、図５と図６に基づいて、シフトドラム４とロックドラムＬＤの円筒面に設けられたそれぞれのドラム溝の形状及び本発明の変速装置の作動について説明する。図５は、両方のドラムに設けられたドラム溝の展開図を、変速段切り換え装置の操作と関連して表すものであって、図１の２速−４速切り換え装置Ｘ１、１速−３速切り換え装置Ｘ２を操作する部分を示している。図６は、図５の部分において１速及び２速の変速操作の手順を示す作動説明図である。

図５の展開図に示すとおり、シフトドラム溝４１、４２には、軸方向の幅がフォークピンＦＰ１、ＦＰ２とほぼ等しい小幅部Ｎと、軸方向の幅がフォークピンよりも大きい大幅部Ｗとが周方向に連続して形成されている。したがって、小幅部Ｎに位置するフォークピン（図５の状態ではＦＰ２）は、その両側がシフトドラム溝の小幅部Ｎの壁面によって拘束された状態であるのに対して、大幅部Ｗに位置するフォークピン（図５の状態ではＦＰ１）においては、その片側に空間が存在することとなる。シフトドラム溝の軸方向両側の壁面は、小幅部Ｎにおいては円筒状ドラム４の軸方向と垂直であり、また、大幅部Ｗにおいても基本的には垂直であるが、コーナー部には丸みが形成されている。これらの小幅部Ｎ及び大幅部Ｗは、図５には示されていないシフトドラム溝４３、４４においても同様に形成されている。

一方、ロックドラム溝ＬＤ１、ＬＤ２には、軸方向の幅がロックピンＬＰ１、ＬＰ２とほぼ等しい小幅部Ｎと、軸方向の幅がロックピンよりも大きい大幅部Ｗとが周方向に連続して形成されている。そして、シフトドラム４とロックドラムＬＤとは同期して回動する（この実施例では互いに逆方向に同位相で回動する）が、両方のドラムにおける小幅部Ｎと大幅部Ｗとは、同一のフォークに結合されるフォークピン及びロックピンが、一方が小幅部に位置するときは他方が大幅部に位置するように設定されている。図５では、２速−４速切り換え装置Ｘ１のフォークＦ１のフォークピンＦＰ１がシフトドラム溝４１の大幅部Ｗに位置するのに対し、そのフォークＦ１のロックピンＬＰ１はロックドラム溝ＬＤ１の小幅部Ｎにあり、また、１速−３速切り換え装置Ｘ２のフォークＦ２については、フォークピンＦＰ２が小幅部Ｎに、ロックピンＬＰ２が大幅部Ｗに位置する。図５には示されていないフォークＦ３、Ｆ４のピンのドラム溝についても同様の関係にある。

図５の直線Ａ上に存在するフォークピンＦＰ１、ＦＰ２の位置は、１速−３速切り換え装置Ｘ２及び２速−４速切り換え装置Ｘ１の噛み合いが解除された位置、つまり中立位置であって、図６の状態ａに対応する。このニュートラル状態から１速段にギヤインするには、シフトモーター７によりねじ軸１を回転してシフトドラム４を軸方向に図の右側に移動する。この移動に伴い、小幅部に位置するフォークピンＦＰ２が、シフトドラム溝４２の左側の壁面に押されシフトドラム４と一緒に右側に移動して状態ｂに移り、１速−３速切り換え装置Ｘ２の変速スリーブを１速段に噛み合わせる。しかし、フォークピンＦＰ１（図示しないフォークピンＦＰ３、ＦＰ４も同様）は、シフトドラム溝４１の大幅部に位置しており、その右側には空間が形成されているので、シフトドラム４の右方向の移動によっても軸方向には移動せずにその位置に止まることとなり、２速−４速切り換え装置Ｘ１の噛み合いは生じない（ただし、遮断クラッチＸ４はこのとき噛み合っている。）。こうして１速−３速切り換え装置Ｘ２を１速段に噛み合わせ、図１のクラッチＣ２を接続すると、車両は１速で走行する。

ロックドラム溝ＬＤ１、ＬＤ２に嵌まり込んだロックピンＬＰ１、ＬＰ２は、状態ａでは、ＬＰ１が小幅部に、ＬＰ２が大幅部に位置している。つまり、２速−４速切り換え装置Ｘ１のフォークＦ１に結合されたロックピンＬＰ１が小幅部に存在するので、フォークＦ１及びフォークピンＦＰ１の軸方向の移動がロックドラム溝の小幅部によって阻止されている。１速段への変速操作においてシフトドラム４が移動しても、２速−４速切り換え装置Ｘ１のフォークＦ１は、これと結合されたロックピンＬＰ１により確実に拘束され、シフトさせるフォーク以外のものについては不測の動きが防止される。１速−３速切り換え装置Ｘ２のフォークＦ２は、それに結合されたロックピンＬＰ２が大幅部に位置するから、ロックピンＬＰ２により移動が阻止されることはない。

変速機を１速段から２速段に切り換えるときは、前述したように、デュアルクラッチ式変速機では１速段に噛み合わせたまま２速段の噛み合わせを行う。変速操作装置においては、セレクトモーター６を駆動してドラムスリーブ３と共にシフトドラム４とロックドラムＬＤとを回動し、フォークピン及びロックピンを状態ｃのように位置させる。次いでシフトモーター７を駆動してねじ軸１を回転すると、ナット体５と一体であるシフトドラム４は軸方向左側に移動して、小幅部にあるフォークピンＦＰ１を左側にシフトし状態ｄのようになる。フォークピンＦＰ１の移動の結果、２速−４速切り換え装置Ｘ１の変速スリーブは２速段と噛み合うが、大幅部Ｗに位置するフォークピンＦＰ２は移動しないから、１速−３速切り換え装置Ｘ２は１速段に噛み合った状態を保持している。この移動に際して、フォークピンＦＰ１と結合されたロックピンＬＰ１は大幅部にあって、フォークピンＦＰ１の移動が許容されるのに対し、ロックピンＬＰ２は小幅部に位置し、フォークピンＦＰ２の移動を拘束する。状態ｄにおいて、クラッチＣ２を切断しながらクラッチＣ１を接続すると、エンジンからの動力伝達が実質的に遮断されることなく、変速機を１速から２速に切り換えることができる。

２速段から３速段への切り換え等以降のシフトアップなどにおける変速操作も、上述の操作と同様に、セレクトモーター６の駆動によりシフトドラム４を回動して小幅部にあるフォークピンを選択し、シフトモーター７の駆動でシフトドラム４を往復動して、選択したフォークピンをシフトすることによって実行される。ロックドラムＬＤは、シフトドラム４と同期して回動し、ロックドラム溝の大幅部と小幅部に係合するロックピンにより、選択したフォークピンの移動を許容し、それ以外のフォークピンの移動を拘束する。
このように、本発明のインターロック機構は、複数のロックドラム溝を設けたロックドラムＬＤをセレクト操作機構と同期して回動し、ロックドラム溝の小幅部に位置するロックピンにより、セレクトされたフォーク以外のフォークを拘束して移動を阻止するものである。フォークの拘束は、セレクトされたフォークのシフト方向の移動に先立って行われるから、本発明のインターロック機構では、部品間の摩擦等に起因してセレクトされたフォークのシフトに伴い他のフォークが同時に移動を開始することはなく、変速操作装置全体のロックあるいは部品の磨耗による拘束力の低下が回避される。また、ロックドラム溝の小幅部と大幅部との形状及び配置の設定により、移動を阻止するフォークを、セレクト操作機構の作動と対応して任意に選定することができる。

上記実施例の変速操作装置では、シフトドラム４の回動と往復動とが独立してセレクト動作とシフト動作を担っている。つまり、従来のカムドラムのように、回動によってフォークをセレクトすると同時に傾斜部分を設けてシフトを行うものではなく、シフトドラム４の各シフトドラム溝の軸方向両側は、基本的には軸方向に垂直な壁面となっている。したがって、シフトドラム４の外径を従来のカムドラムと比較して格段に小さくすることが可能であり、回動に要する回転トルクを減少してセレクトモーター６及びシフトモーター７等の駆動装置の小型化を図ることができる。そして、シフトドラム溝とフォークピンとの間には摺動が発生しないから、接触面の磨耗が生じることはない。

上記実施例は、円筒面にドラム溝を備えたシフトドラムを用いて変速操作を行わせるものであるが、フォーク操作部材として各フォークに結合した複数のシフトロッドを並列に配置して、シフト&セレクトレバーにより１本のシフトロッドを移動する形式の変速操作装置に、本発明のインターロック機構を適用することも可能である。図７には、この形式の変速操作装置とインターロック機構とを示す。
図７（ｃ）に示すとおり、図３、図４と同様に配置された各フォークＦ１〜Ｆ４には、フォークピンの代わりにシフトロッドｓｒ１〜ｓｒ４が結合されている。各シフトロッドは、先方の部分が並列に配置され、その先端には凹溝を有するシフトブロックｓｂ１〜ｓｂ４が固着されている（図７（ｂ）参照）。このようなシフトブロックは、平行軸歯車機構式変速機の変速操作装置で一般的に用いられるものである。

各シフトブロックの凹溝は、変速機のニュートラル状態においては横方向に整列しており、その中の１つに、シフトドラム４Ｚと一体のシフト&セレクトレバーＺＬが嵌め込まれている（図７（ａ）（ｂ）参照）。シフトドラム４Ｚは、軸方向には短いものであるが、図１の操作機構と同様な変速操作装置により駆動されるドラムであり、シフトドラム４Ｚの回動によりシフト&セレクトレバーＺＬが嵌まり込むシフトブロックがセレクトされ、往復動によりセレクトされたシフトブロックに連なるフォークがシフトされる。

ロックドラムＬＤは、シフトドラム４Ｚと同期して回動するように伝動装置を介してシフトドラム４Ｚと連結される。各フォークにはフォーク固定部材であるロックピンＬＰ１〜ＬＰ４が結合されており、各ロックピンは、ロックドラムＬＤの円筒面に設けた複数のロックドラム溝に嵌合している。各ロックドラム溝には大幅部と小幅部とが形成されており、ロックドラムＬＤの回動に応じて、セレクトされたフォーク以外のもののロックピンがロックドラム溝の小幅部に置かれ、移動が拘束される。このようなインターロック機構の構成及び作動は、図１のものと同様である。

以上詳述したように、本発明の変速操作装置のインターロック機構は、複数のフォークの各々にフォーク操作部材とともにフォーク固定部材を結合し、小幅部と大幅部とを有する溝を備えた円筒状のロックドラムを設置してその溝にフォーク固定部材を嵌め込み、ロックドラムの溝の小幅部に嵌め込まれたフォーク固定部材によってシフトしないフォークを拘束するものである。上述の実施例は、シフトドラムの回動によりセレクト作動を行う変速操作装置に適用したものであるが、シフト&セレクトレバーの直線運動でセレクト作動を行うものに対しても、ラックピニオン機構を介してロックドラムを回動させる等の手段によって、本発明のインターロック機構を適用することができる。また、上述の実施例ではフォーク固定部材を直線上に配置しているが、場合によっては、フォーク固定部材をロックドラムの異なる角度位置に配置し、それに合わせて小幅部と大幅部とをロックドラム溝に形成するなど、上述の実施例に対し種々の変形ができるのは明らかである。

本発明の変速操作装置が適用されるデュアルクラッチ式変速機の概要を示す図である。 変速スリーブを用いた変速段切り換え装置を示す図である。 本発明のインターロック機構を用いた変速操作装置の一実施例の全体的な構成を示す図である。 図３の変速操作装置における要部の外観を示す図である。 図３の変速操作装置におけるシフトドラム溝とロックドラム溝との関連を示す展開図である。 図３の変速操作装置の作動を示す図である。 本発明のインターロック機構を用いた変速操作装置の別実施例における要部の構成を示す図である。 従来のインターロック機構を示す図である。

符号の説明

１ ねじ軸
２ ケーシング
３ ドラムスリーブ
４、４Ｚ シフトドラム
４１〜４４ シフトドラム溝
５ ナット体
６ セレクトモーター
７ シフトモーター
Ｆ１〜Ｆ４ フォーク
ＦＰ１〜ＦＰ４ フォークピン（フォーク操作部材）
ＬＤ ロックドラム
ＬＤ１〜ＬＤ４ ロックドラム溝
ＬＰ１〜ＬＰ４ ロックピン（フォーク固定部材）
ＺＬ シフト&セレクトレバー

Claims (7)

1. 変速機の変速ギヤ段の切り換え操作を行う変速操作装置に設けられたインターロック機構であって、
   前記変速機は、軸方向に移動して変速ギヤ段を切り換える複数の変速スリーブと、前記変速スリーブを移動する複数のフォークとを備え、
   前記変速操作装置は、前記複数のフォークの各々に結合されたフォーク操作部材を軸方向に移動するシフト操作機構と、変速ギヤ段の切り換えの際に移動するフォークを選択するセレクト操作機構とを備えており、さらに、
   前記複数のフォークの各々にはフォーク固定部材が結合され、
   前記セレクト操作機構の作動と同期して回動し軸方向には固定された円筒状のロックドラムが設置され、
   前記ロックドラムの円筒面には前記フォーク固定部材がそれぞれ嵌め込まれる複数のロックドラム溝が設けられ、前記ロックドラム溝の各々には、溝の両側が軸方向と垂直であり軸方向の幅が前記フォーク固定部材とほぼ等しい小幅部と、溝の軸方向の幅が前記フォーク固定部材よりも大きい大幅部とが周方向に連続して形成され、
   複数の前記ロックドラム溝における前記小幅部と前記大幅部とは、前記ロックドラムの回動に応じて、前記小幅部に位置する前記フォーク固定部材が切り換わるように設けられており、
   前記ロックドラムの回動により、前記セレクト操作機構によって選択されたフォーク以外のフォークに結合された前記フォーク固定部材が前記ロックドラム溝の前記小幅部に位置されて、前記フォーク固定部材の軸方向の移動が前記ロックドラム溝により阻止されることを特徴とする変速操作装置のインターロック機構。
2. 前記変速操作装置には、前記シフト操作機構により軸方向に往復動し、前記セレクト操作機構により回動する円筒状のシフトドラムが設置されており、
   前記ロックドラムを前記シフトドラムと同期して回動する請求項１に記載の変速操作装置のインターロック機構。
3. 前記シフトドラムの円筒面には前記フォーク操作部材がそれぞれ嵌め込まれる複数のシフトドラム溝が設けられ、
   前記シフトドラム溝の各々には、溝の両側が前記シフトドラムの軸方向と垂直であり軸方向の幅が前記フォーク操作部材とほぼ等しい小幅部と、溝の軸方向の幅が前記フォーク操作部材よりも大きい大幅部とが周方向に連続して形成され、かつ、
   複数の前記シフトドラム溝及び前記ロックドラム溝における小幅部と大幅部とは、前記シフトドラムの回動に応じて、前記シフトドラム溝の小幅部に位置する前記フォーク操作部材が切り換わるとともに、同一の前記フォークに結合される前記フォーク操作部材及び前記フォーク固定部材が、一方が小幅部に位置するときは他方が大幅部に位置するように設けられており、
   前記シフトドラムの回動により、前記シフトドラム溝の小幅部に位置する前記フォーク操作部材を選択され、前記シフトドラムの往復動により、選択された前記フォーク操作部材が軸方向に移動される請求項２に記載の変速操作装置のインターロック機構。
4. 複数の前記フォーク操作部材が前記シフトドラムの軸方向に直線状に配置され、複数の前記フォーク固定部材が前記ロックドラムの軸方向に直線状に配置されている請求項３に記載の変速操作装置のインターロック機構。
5. 前記ロックドラムの直径が前記シフトドラムの直径よりも小さい請求項３又は請求項４に記載の変速操作装置のインターロック機構。
6. 前記シフトドラムが、回動するドラムスリーブに往復動可能、かつ、回転不能に嵌め込まれるとともに、前記ドラムスリーブを貫通し前記ドラムスリーブと同軸に配置されたねじ軸にねじ結合され、
   前記ロックドラムが、前記ドラムスリーブに伝動装置によって連結されており、
   前記セレクト操作機構が前記ドラムスリーブを回動し、前記シフト操作機構が前記ねじ軸を回転する請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の変速操作装置のインターロック機構。
7. 前記変速機は、２個のクラッチと、それぞれのクラッチに接続された２個の入力軸とを備えたデュアルクラッチ式変速機である請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の変速操作装置のインターロック機構。

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