JPH0529258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車に搭載されるマニユアルトラ
ンスミツシヨンのシフトフイーリング、特にシフ
ト操作の滑らかさを定量的に評価する方法に関す
る。

（従来の技術） 一般に、自動車に搭載されるマニユアルトラン
スミツシヨンは、入力軸に連動するカウンタ軸
と、該軸に平行な出力軸との間にギヤ比の異なる
複数のギヤ列を並設すると共に、各ギヤ列を構成
するギヤのうち、通例、出力軸上に設けられたギ
ヤを該軸に対して回転自在とし、且つこの回転自
在なギヤの一つをシフトレバーの横方向の操作
（セレクト操作）及び縦方向の操作（シフト操作）
により同期噛合装置を介して選択的に出力軸に結
合させることにより、当該ギヤ列を動力伝達状態
として、該ギヤ列のギヤ比に応じた変速段が得ら
れるように構成されたものである。

然して、上記同期噛合装置は、基本的には、軸
に嵌合固着されて該軸と一体回転し且つ外周囲に
スプラインが形成されたクラツチハブと、該クラ
ツチハブにスプライン嵌合されて軸方向にスライ
ド可能とされたスリーブと、上記軸に回転自在に
嵌合されたギヤに設けられ且つ上記クラツチハブ
のスプラインと同一諸元を有するギヤスプライン
とで構成され、上記スリーブをシフトレバーのシ
フト操作によりスライドさせて、クラツチハブの
スプラインとギヤスプラインとに跨つて嵌合させ
ることにより、当該ギヤをギヤスプライン、スリ
ーブ及びクラツチハブを介して軸に結合させるも
のであるが、上記スリーブのスプラインをギヤス
プラインに噛合せるに際して、両者の回転速度、
換言すれば軸とギヤとの回転速度を同期させるた
めのシンクロ機構が設けられる。

このシンクロ機構としては、上記クラツチハブ
とギヤスプラインとの間に、外周囲にこれらのス
プラインと同一諸元のスプラインが形成されたシ
ンクロナイザリングを介在させるタイプのものが
一般的である。これは、シフトレバーのシフト操
作により、先ずスリーブに作用する軸方向の力に
基づいて上記シンクロナイザリングとギヤとの間
に摩擦力を作用させて、該摩擦力によりスリーブ
とギヤスプラインとを同期させ、然る後、スリー
ブの軸方向のスライドにより、該スリーブをシン
クロナイザリング及びギヤスプラインに順次噛合
せるように構成されたものであり、その場合に、
スリーブのスプラインとシンクロナイザリングの
スプライン及びギヤスプラインの各歯の対向端部
には、歯を噛合い可能な位置関係にかき分けるた
めのチヤンフアが設けられる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記の如き同期噛合装置にあつて
は、シフトレバーのシフト操作による軸とギヤと
結合動作時に、少なくとも、スリーブとギヤスプ
ラインとの同期動作、スリーブのスプラインとシ
ンクロナイザリングのスプラインとのかき分け及
び噛合い動作、同じくスリーブのスプラインとギ
ヤスプラインとのかき分け及び噛合い動作が行わ
れることになるが、これらの各動作はいずれもシ
フトレバーに加えられる荷重と該レバーのストロ
ークとに基づいて行われるものである。従つて、
シフトレバーは、シフト操作時に上記各動作を順
次連続的に行わせるべく荷重及びストロークが時
間的に複雑に変化し、その大きさや経時変化の状
態がシフト操作の重さ、滑らかさ、節度感等のフ
イーリングを左右するのである。特に、上記スリ
ーブとギヤスプラインとのかき分け動作時には、
同期動作及びこれに続くスリーブとシンクロナイ
ザリングとのかき分け動作の終了時に一旦低下し
た荷重が再び増大することになり、その場合の荷
重の変化の状態がシフト操作の滑らかさに著しく
影響する。

そこで、この種のトランスミツシヨンについて
は、開発時に良好なシフトフイーリングが得られ
るように設計、実験が行われ、また量産品につい
ては最終工程でシフトフイーリングのテストが行
われるのであるが、従来においては、このシフト
フイーリングの評価は人間による官能テストによ
つて行つていたのが実情である。そのため、同一
のトランスミツシヨンであつてもオペレータによ
つて評価が異なつて、生産段階においては品質の
統一性が維持されず、また開発段階においては、
最良のシフトフイーリングが得られる各構成部品
の仕様を感覚的に選定することになつて適確な設
計が困難となり、しかも最適の仕様を見出すため
には各構成部品を仕様の異なるものに順次組換え
て、その夫々についてテストを繰り返さなければ
ならないため、膨大な開発工数が必要となるとい
つた問題があつた。

本発明は、トランスミツシヨンのシフトフイー
リングに関する上記のような実情に対処するもの
で、特にシフト操作の滑らかさを定量的且つ統一
的に評価することができ、しかも人間の感覚とよ
く対応した評価が可能な方法を実現する。これに
より、生産段階においては品質の統一性を確保
し、また開発段階においては感覚に頼らない適確
な設計を可能とすると共に、各構成部品のシフト
フイーリング、特に滑らかさに対する寄与率を定
量的に把握することを可能として、所望のフイー
リングが得られる仕様の設定を容易化することを
目的とする。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明に係るシフトフイーリング評価方
法は、同期噛合装置のスリーブとギヤスプライン
との同期動作ないし該スリーブとシンクロナイザ
リングのスプラインチヤンフアのかき分け動作時
に増大した荷重が一旦低下した後、スリーブとギ
ヤスプラインのスプラインチヤンフアのかき分け
動作時に荷重が再び増大する際の該荷重の変化量
が人間の感覚に与えるシフト操作の滑らかさに対
応することに着目したものであつて、シフト操作
時にシフトレバーに作用する荷重の時間的変化を
測定すると共に、この測定データに基いて、上記
スリーブとシンクロナイザリングのスプラインチ
ヤンフアのかき分け終了時から該スリーブとギヤ
スプラインのスプラインチヤンフアが出会うまで
の期間の荷重の最小値と、該スリーブとギヤスプ
ラインのスプラインチヤンフアのかき分け期間中
の荷重の最大値とを求め、この最小値と最大値と
の差に基いてシフト操作の滑らかさを評価するこ
とを特徴とする。

（作用） 上記の構成によれば、シフト操作時におけるス
リーブとギヤスプラインの同期動作及びこれに続
くスリーブとシンクロナイザリングのスプライン
チヤンフアのかき分け動作時に大きな荷重がシフ
トレバーに作用した後、この荷重が一旦低下し
て、スリーブとギヤスプラインのスプラインチヤ
ンフアのかき分け動作時に再び増大する際に、こ
の２度目の荷重の増大時における荷重の変化量、
換言すれば荷重のピークの高さが求められること
になる。その場合に、このピークは、一旦増大し
た荷重が低下した後に再び現れるものであるか
ら、滑らかなシフト操作を阻害する主たる原因と
なり、従つて、このピークの高さに基いてシフト
操作の滑らかさを評価することにより、人間の手
に与えられる滑らかさの感覚によく対応した評価
結果が定量的に得られることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について説明する。

先ず、本発明の対象となるマニユアルトランス
ミツシヨンの同期噛合装置について説明すると、
第１図に示すように、この同期噛合装置１は出力
軸等の軸２に嵌合固着されて該軸２と一体回転し
且つ外周囲にスプラインが形成されたクラツチハ
ブ３と、該ハブ３の外周にスプライン嵌合されて
軸方向にスライド可能とされたスリーブ４と、該
ハブ３とスリーブ４とのスプライン嵌合部におけ
る周方向複数位置に介設されたキー５と、上記軸
２上に回転自在に嵌合された被同期ギヤ６に一体
形成され且つ上記クラツチハブ３のスプラインと
同一の諸元を有するギヤスプライン７と、同じく
被同期ギヤ６に一体形成されてクラツチハブ３側
に突出するテーパコーン８と、該テーパコーン８
上に遊嵌合され且つ外周囲に上記クラツチハブ３
のスプライン及びギヤスプライン７と同一諸元の
スプラインが形成されたシンクロナイザリング９
とで構成されている。

この同期噛合装置１は、被同期ギヤ６を軸２に
結合させるべく図示しないシフトレバーをシフト
操作した時に、第２図ａ〜ｆに示すように動作す
る。

つまり、先ず第１図及び第２図ａに示す中立状
態からシフト操作によりスリーブ４がａ方向にシ
フトレバーの初期ストロークS₁（第３図ｂ参照）
に対応する量だけスライドされた時に、該スリー
ブ４と共にａ方向に移動するキー５がシンクロナ
イザリング９を同方向に押して、該リング９の内
周面を被同期ギヤ６に一体のテーパコーン８に押
し付ける。また、この時、第２図ｂに示すよう
に、該スリーブ４のスプラインを構成する各歯４
ａ…４ａの先端のチヤンフア４ｂ…４ｂが上記シ
ンクロナイザリング９のスプラインを構成する各
歯９ａ…９ａのチヤンフア９ｂ…９ｂに出会い
（第３図の時点P₁）、この状態でシンクロナイザ
リング９がスリーブ４及びクラツチハブ３を介し
て軸２と一体回転する。

一方、上記被同期ギヤ６は、シンクロナイザリ
ング９がテーパコーン８に押し付けられた時点
P₁では、第３図ｃに示すように軸２との間に相
対回転があり、そのためシンクロナイザリング９
とテーパコーン８との対接面が摺動することにな
り、該面にシフトレバーによるスリーブ４をａ方
向に押圧する力に基づいて摩擦力が発生する。そ
して、この摩擦力により、テーパコーン８を介し
て被同期ギヤ６がスリーブ４ないし軸２に同期さ
れ、第３図ｃに示すように時点P₂で該ギヤ６と
軸２の回転速度が等しくなる。その場合に、この
時点P₁から時点P₂までの同期期間T₁においては、
第３図ａに示すように、シフトレバーに上記摩擦
力を発生させるための大きな荷重が作用する。
尚、第３図ｂに示すように、この同期期間T₁に
おいてはシフトレバーのストロークS₂は極く小さ
く、また同図ｄに示すように、軸２に上記被同期
ギヤ６（及びこれに連動する各回転部材）の慣性
力に基づくトルクが発生する。

このようにして軸２と被同期ギヤ６との同期が
終了すると、シフトレバーによりスリーブ４に加
えられているａ方向の力により、次にスリーブ４
とシンクロナイザリング９のスプラインチヤンフ
ア４ｂ…４ｂ，９ｂ…９ｂのかき分け動作が行な
われる。つまり、第２図ｂに示す上記両チヤンフ
ア４ｂ…４ｂ，９ｂ…９ｂが出会つた状態から、
スリーブ４が第３図ｂに示すシフトレバーのスト
ロークS₃に対応する量だけａ方向にスライドし、
且つチヤンフア４ｂ…４ｂ，９ｂ…９ｂの傾斜面
に沿つてシンクロナイザリング９がスリーブ４に
対して一定量だけ相対回転する。この時、シンク
ロナイザリング９は被同期ギヤ６と一体回転する
ので、該ギヤ６とスリーブ４ないし軸２との間
に、第３図ｃに示すような回転速度差ΔV₁が発生
する。そして、時点P₃で上記両スプラインチヤ
ンフア４ｂ…４ｂ，９ｂ…９ｂの位置関係が第２
図ｃに示すような状態となつてかき分け動作が終
了するのであるが、この時点P₂〜P₃のかき分け
期間T₂においては、スリーブ４に作用するａ方
向の力によりシンクロナイザリング９及び被同期
ギヤ６を該スリーブ４に対して一定量相対回転さ
せなければならないので、第３図ａに示すよう
に、シフトレバーには上記同期期間T₁に続いて
所定の大きさの荷重が引き続き作用する。

然して、このスリーブ４とシンクロナイザリン
グ９のスプラインチヤンフア４ｂ…４ｂ，９ｂ…
９ｂのかき分け動作が終了すると、スリーブ４が
ａ方向にスライドして、該スリーブ４の歯４ａ…
４ａとシンクロナイザリング９の歯９ａ…９ａと
が噛合わされるが、この噛合い期間T₃において
は、スリーブ４のａ方向のスライドに対する抵抗
がなくなるので、第３図ａに示すように荷重が急
激に低下する。そして、スリーブ４が第３図ｂに
示すシフトレバーのストロークS₄に対応する量だ
けスライドした時点P₄で、第２図ｄに示すよう
に、該スリーブ４のスプラインチヤンフア４ｂ…
４ｂがギヤスプライン７のスプラインチヤンフア
７ｂ…７ｂに出会え、次にこれらのチヤンフア４
ｂ…４ｂ，７ｂ…７ｂのかき分け動作が行われ
る。

このかき分け動作に際しては、スリーブ４及び
シンクロナイザリング９に対してギヤスプライン
７ないし被同期ギヤ６を相対回転させることにな
るが、この相対回転はテーパコーン８とシンクロ
ナイザリング９との対接面における摩擦抵抗に抗
して行なわれる。そのため、上記チヤンフア４ｂ
…４ｂ，７ｂ…７ｂが出会つた時点P₄から第３
図ａに示すようにシフトレバーに再び大きな荷重
が作用し始めると共に、この荷重が上記摩擦抵抗
を上回つた時点P₅でシンクロナイザリング９と
テーパコーン８との対接面で摺動し、スリーブ４
とギヤスプライン７とが相対回転を開始する。こ
の時、上記対接面における摩擦係数が静摩擦係数
から動摩擦係数に変化することにより、第３図ａ
に示すようにシフトレバーの荷重が急激に低下す
ると共に、スリーブ４が同図ｂに示すシフトレバ
ーのストロークS₅に対応する量だけスライドし且
つ該スリーブ４とギヤスプライン７とが所定量相
対回転した時点P₆で、これらのスプラインチヤ
ンフア４ｂ…４ｂ，７ｂ…７ｂが第２図ｅに示す
位置関係となり、かき分け動作が終了する。その
場合に、第３図ｃに示すように、軸２と被同期ギ
ヤ６との間に所定量ΔV₂の回転速度差が発生す
る。

そして、この時点P₄から時点P₆までのスリー
ブ４とギヤスプライン７のスプラインチヤンフア
４ｂ…４ｂ，７ｂ…７ｂのかき分け期間T₄が終
了した後、スリーブ４が更にストロークエンドま
でスライドして、第２図ｆに示すように該スリー
ブ４におけるスプラインの歯４ａ…４ａがギヤス
プライン７の歯７ａ…７ａに噛合い、これにより
軸２と被同期ギヤ６との結合動作が完了する。

次に、上記の如き動作が行われるシフト操作時
のシフトフイーリングの評価に用いられる試験装
置の構成を第４図により説明する。

この装置１０は、トランスミツシヨンＡを駆動
するモータ１１と、該モータ１１とトランスミツ
シヨンＡとの間の入力軸１２上に介設されたクラ
ツチ１３と、トランスミツシヨンＡの出力軸１４
（第１図に示す軸２）に連結されて車体相当の慣
性質量を該トランスミツシヨンＡの出力側に作用
させるフライホイール１５とを有する。また、各
種データ採取用のセンサとして、モータ１１の出
力回転数を検出するモータ回転数センサ１６と、
トランスミツシヨンＡの入力回転数及び出力回転
数を夫々検出する入力回転数センサ１７及び出力
回転数センサ１８と、トランスミツシヨンＡの出
力トルクを検出するトルクセンサ１９と、該トラ
ンスミツシヨンＡのシフトレバーＢに作用する荷
重及び該レバーＢのストロークを夫々検出する荷
重センサ２０及びストロークセンサ２１とが備え
られている。更に、該装置１０の制御用として、
上記各センサ１６〜２１からの信号ａ〜ｆがアン
プ２２及びＡ／Ｄ変換器２３を介して入力される
パソコン２４と、該パソコン２４に設定されたプ
ログラムに従つてインタフエースユニツト２５を
介して作動されるシーケンサ２６とが備えられ、
該シーケンサ２６からの信号ｇ，ｈにより上記モ
ータ１１及びクラツチ１３の作動が制御され、ま
た上記インタフエースユニツト２５からの出力信
号ｉにより、サーボアンプ２７を介して上記シフ
トレバーＢの操作用アクチユエータ２８の作動が
制御されるようになつている。尚、上記各センサ
１６〜２１からの信号ａ〜ｆはインタフエースユ
ニツト２５にも入力され、これらの信号ａ〜ｆに
基づいて装置全体のフイードバツク制御が行われ
るようになつている。

然してこの試験装置１０を用いて、本発明に係
るシフトフイーリング評価方法は次のように実施
される。

即ち、ある変速段にシフトされているトランス
ミツシヨンＡをモータ１１によりクラツチ１３を
介して所定の回転数で駆動している状態で、上記
クラツチ１３を切断すると共に、アクチユエータ
２８によりシフトレバーＢを評価すべき所定の変
速段に変速するように操作する。この時、シフト
レバーＢのシフト操作により、トランスミツシヨ
ンＡにおける当該変速段で用いられる同期噛合装
置１は、上記のように第２図ａ〜ｆに示す過程を
経て軸２を被同期ギヤ６とを結合する。また、荷
重センサ２０及びストロークセンサ２１の出力信
号ｅ，ｆにより、シフトレバーＢに作用する荷重
及び該レバーＢのストロークの第３図ａ，ｂに示
すような変化が測定されると共に、更に入力回転
数センサ１７及び出力回転数センサ１８の出力信
号ｂ，ｃに基づいて第３図ｃに示すような軸２
（出力軸１４）と被同期ギヤ６の回転速度の変化
が、またトルクセンサ１９の出力信号ｄにより第
３図ｄに示すような出力トルクの変化が測定され
る。

そこで、パソコン２４により、上記各信号が示
すデータのうちのシフトレバーＢに作用する荷重
のデータに基いて、第３図に示す時点P₁から時
点P₃までの同期期間T₁とこれに続くスリーブ４
とシンクロナイザリング９のスプラインチヤンフ
ア４ｂ…４ｂ，９ｂ…９ｂのかき分け期間T₂と
を加えた期間の荷重の最大値F₁と、上記時点P₃
から時点P₄までの噛合い期間T₃、即ちスリーブ
４とシンクロナイザリング９のスプラインチヤン
フア４ｂ…４ｂ，９ｂ…９ｂのかき分け終了時か
ら該スリーブ４とギヤスプライン７のスプライン
チヤンフア４ｂ…４ｂ，７ｂ…７ｂの出会い時ま
での期間の荷重の最小値ΔFと、時点P₄から時点
P₆までのスリーブ４とギヤスプライン７のスプ
ラインチヤンフア４ｂ…４ｂ，７ｂ…７ｂのかき
分け期間T₄の荷重を最大値F₂とを読み取る。こ
こで、上記期間T₃における荷重の最小値ΔFは、
該期間T₃の終了時、即ちスリーブ４とギヤスプ
ライン７のスプラインチヤンフア４ｂ…４ｂ，７
ｂ…７ｂが出会う時点P₄の直前で発生し、また
期間T₄における荷重の最大値F₂は、スリーブ４
とギヤスプライン７とが相対回転を開始する瞬
間、即ちシンクロナイザリング９とテーパコーン
８の対接面の摩擦係数が静摩擦係数から動摩擦係
数に変化する瞬間（時点P₅）にピーク状に発生
するのが通例である。

そして、上記各値F₁，ΔF，F₂を予めパソコン
２４に設定されている次の式、 Ｘ＝（F₂−ΔF）F₂／F₁ …（） に代入してシフト操作の滑らかさ係数Ｘを算出
し、該係数Ｘの値により当該トランスミツシヨン
Ａのシフト操作の滑らかさを評価する。つまり、
この値が小さいほどシフト操作が滑らかであり、
大きいほど滑らかでないと評価する。

ここで、上記式（）の（F₂−ΔF）は、第３
図ａに示すように、シフト操作中において荷重が
一旦低下した後の２度目の増大時のピークの高さ
を示すものであり、この値がシフト操作の滑らか
さに直接影響を及ぼす要素となる。また、式
（）中の（F₂／F₁）は、上記値（F₂−ΔF）を、
最初の荷重増大時の最大値F₁に対する２度目の
荷重増大時の最大値F₂の比で補正するためのも
のである。つまり、上記比（F₂／F₁）が小さい
場合、即ち最初の荷重増大時の最大値F₁が相対
的に大きい場合は、上記ピークの高さ（F₂−ΔF）
が大きくても比較的スムーズに該ピークを乗り越
えることができ、逆にピークの高さ（F₂−ΔF）
が小さくても、上記比（F₂／F₁）が大きい場合、
即ち最初の荷重増大時の最大値F₁が相対的に小
さい場合は該ピークの影響が顕著となるのであ
る。従つて、この比（F₂／F₁）によりピークの
高さ（F₂／ΔF）を補正した値Ｘを滑らかさ係数
として採用することにより、シフト操作時に人間
の手に与えられる滑らかさの感覚に良く対応した
評価が定量的に得られることになるのである。
尚、上記の２度目の荷重増大時の最大値F₂ない
しピークの高さ（F₂−ΔF）は、スリーブ４とギ
ヤスプラインのスプラインチヤンフア４ｂ…４
ｂ，７ｂ…７ｂの出会い方によつて変化するの
で、上記滑らかさ係数Ｘは複数回のテストについ
ての平均値を採用するのが望ましい。

（発明の効果） 以上のように本発明に係るシフトフイーリング
評価方法によれば、シフト操作の滑らかさが定量
的に、しかも実際のフイーリングによく適合して
評価されることになる。これにより、この種のマ
ニユアルトランスミツシヨンの生産段階において
は品質の統一性が確保され、また開発段階におい
ては適確な設計が可能となると共に、各構成部品
のシフト操作の滑らかさに対する寄与率を定量的
に把握することが可能となつて、この寄与率につ
いての基礎データを用いることにより、所望のシ
フトフイーリングが得られる仕様の設定が容易化
されて、開発工数が大幅に削減されることにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるトランスミツシヨ
ンにおける同期噛合装置の構成を示す概略断面
図、第２図ａ〜ｆは該同期噛合装置のシフト操作
時における各作動段階を夫々示す説明図、第３図
はシフト操作時における各種データの経時変化
図、第４図は本発明の実施に用いられる試験装置
の構成図である。 Ａ…トランスミツシヨン、Ｂ…シフトレバー、
１…同期噛合装置、４…スリーブ、７…ギヤスプ
ライン、９…シンクロナイザリング、４ｂ，７
ｂ，９ｂ…スプラインチヤンフア。

【特許請求の範囲】

１ シフトレバーのセレクト操作及びシフト操作
により複数のギヤ列のうちの１つを同期噛合装置
を介して動力伝達状態とするように構成されたマ
ニユアルトランスミツシヨンにおける上記シフト
操作の滑らかさを定量的に評価する方法であつ
て、シフト操作時に上記シフトレバーに作用する
荷重の時間的変化を測定すると共に、この測定デ
ータを用いて、シフト操作中における上記同期噛
合装置のスリーブとギヤスプラインとが同期し且
つ該スリーブとシンクロナイザリングのスプライ
ンチヤンフアのかき分けが終了した後、該スリー
ブと上記ギヤスプラインのスプラインチヤンフア
の出会い時から両スプラインチヤンフアのかき分
け終了時までの期間の力積を求め、この力積に基
づいてシフト操作の滑らかさを評価することを特
徴とするシフトフイーリング評価方法。