JPH0641897B2

JPH0641897B2 - シフトフイ−リング評価装置

Info

Publication number: JPH0641897B2
Application number: JP62084061A
Authority: JP
Inventors: 紀之瀬戸
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1994-06-01
Anticipated expiration: 2009-06-01
Also published as: JPS63249036A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車用マニュアルトランスミッションのシ
フトフィーリングを定量的に評価するシフトフィーリン
グ評価装置に関する。

（従来の技術）一般に、自動車に搭載されるマニュアルトランスミッシ
ョンは、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１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したも
のである。

ところで、上記同期噛合装置としては、一般に第１図に
示ようなものが使用される。つまり、この同期噛合装置
１は、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ッチハブ３と、該ハ
ブ３にスプライン嵌合されてシフトレバーのシフト操作
により軸方向にスライドされるスリーブ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に回転自在に支持
されたギヤ６（以下、被同期ギヤという）に一体形成さ
れ且つ上記ハブ３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に一体形成されたテーパコー
ン８と、上記ハブ３とギヤスプライン７との間でテーパ
コーン８上に遊嵌合され且つ外周囲に上記ハブ３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。そして、シ
フト操作時にシフトレバーによってスリーブ４に加えら
れるａ方向の力により、先ずキー５を介してシンクロナ
イザリング９の内周面をテーパコーン８に押し付け、そ
の摩擦力により、ギヤスプライン７（被同期ギヤ６）の
回転速度をシンクロナイザリング９を介してスリーブ４
（軸２）の回転速度に同期させると共に、両者が同期し
た時点でスリーブ４のスプラインとシンクロナイザリン
グ９のスプライン及びギヤスプライン７とを順次噛合
せ、これにより、被同期ギヤ６をギヤスプライン７、ス
リーブ４及びクラッチハブ３を介して軸２に結合させる
ようになっている。その場合に、上記スリーブ４とシン
クロナイザリング９及びギヤスプライン７の各スプライ
ンを構成する歯の先端部には、これらのスプラインを噛
合い可能な位置関係にかき分けるためのスプラインチャ
ンファ４ａ，９ａ，７ａが夫々設けられ、従ってスリー
ブ４とシンクロナイザリング９の噛合い動作及びスリー
ブ４とギヤスプライン７の噛合い動作に際しては、上記
チャンファ４ａとチャンファ９ａ及び７ａとのかき分け
動作が前もって行われることになる。

（発明が解決しようとする問題点）然して、上記の如き同期噛合装置１におけるスリーブ４
（軸２）とギヤスプライン７（被同期ギヤ６）との同期
動作、スリーブ４のスプラインとシンクロナイザリング
９のスプラインとのかき分け動作及び噛合い動作、並び
にスリーブ４のスプラインとギヤスプライン７とのかき
分け動作及び噛合い動作は、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、上
記の順序で連続的に行われるものであり、従ってシフト
操作時にシフトレバーに作用する荷重及び該レバーのス
トロークが複雑に変化することになる。そして、この変
化の状態がシフトレバーを操作する人間の手に与えられ
る重さや滑らかさ等のシフトフィーリングを左右するの
である。

そこで、この種のトランスミッションについは、開発時
に、良好なシフトフィーリングが得られるように上記同
期噛合装置を構成する各部品の仕様等を設定し、また生
産ラインの最終工程ではシフトフィーリングのチェック
が行われるのであるが、従来においては、このシフトフ
ィーリングの良否は人間による管能テストによっていた
ため、オペレータによって評価が異なる等、統一的な評
価が困難となっていた。その結果、開発段階においては
最良のシフトフィーリングが得られる仕様の設定が適確
に行われなかったり、或は徒らに開発工数が増大し、ま
た生産段階においては、品質のばらつきを生じることと
なっていた。

本発明は、トランスミッションに関する上記のような実
情に対処するもので、シフトフィーリングを統一的、定
量的にしかも実車搭載時と同等の条件で評価し得る評価
装置を実現することにより、適確で効率的な設計、開発
を可能とし、また製品の品質のばらつきを防止もしくは
減少させることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成すべく、本発明に係るシフトフィーリン
グ評価装置は次のように構成したことを特徴とする。

即ち、マニュアルトランスミッションの入力側の軸を回
転駆動する駆動手段と、該トランスミッションのシフト
レバーを操作するシフト操作手段と、シフト操作時にお
けるシフトレバーの作動状態を検出するシフトレバー作
動状態検出手段と、該検出手段の出力に基づいてシフト
操作性を定量的に示す評価データを算出する演算手段
と、シフト操作性に関する評価基準を記憶するメモリ手
段と、上記演算手段で得られた評価データと上記メモリ
手段に記憶された評価基準とを比較してシフト操作性の
良否を判定する判定手段と、上記トランスミッションの
出力側の軸に車体の慣性に相当する回転抵抗を作用させ
る回転抵抗手段と、該トランスミッションと上記駆動手
段との間に設けられて、シフト操作時にはトランスミッ
ションと駆動手段との間の駆動伝達を遮断し、回転駆動
時にはトランスミッションと駆動手段との間を締結する
クラッチ手段とを備えたことを特徴とする。

（作用）上記のような構成のシフトフィーリング評価装置によれ
ば、駆動手段によりトランスミッションを作動させてい
る状態からクラッチ手段により該駆動手段とトランスミ
ッションとの間の駆動伝達を遮断し、この状態でシフト
操作手段によりシフトレバーを所定の変速段にシフト操
作した時、シフトレバー作動状態検出手段により例えば
該レバーに作用する荷重やストローク等が検出されると
共に、その検出されたデータに基づいて、例えばシフト
操作の重さに関連する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に要する力積や仕事量、或はシフ
ト操作の滑らかさに関連するスリーブとギヤスプライン
のチャンファのかき分け動作に要する力積や仕事量等が
評価データとして得られることになる。その場合に、こ
の評価データは、回転抵抗手段によってトランスミッシ
ョンの出力軸に車体の慣性に相当する回転抵抗が負荷さ
れた状態の下で、上記のようにトランスミッションに対
する駆動手段の駆動伝達が遮断されている状態、即ちト
ランスミッションの入力軸が慣性で回転している状態で
得られるから、実車でのトランスミッションのシフト操
作時と同等の条件下でのデータが得られることになる。
そして、これらの評価データが評価基準と比較されるこ
とにより、上記重さや滑らかさ等のシフトフィーリング
が定量的に、しかも実車でのフィーリングと精度よく対
応して評価、判定されることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。

第２図に示すように、このシフトフィーリング評価装置
１０は、トランスミッションＡを駆動するモータ１１
と、該モータ１１とトランスミッションＡとの間の入力
軸１２上に介設されたクラッチ１３と、トランスミッシ
ョン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ッション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、トランスミッ
ション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
ンスミッションＡの出力トルクを検出するトルクセンサ
１９と、該トランスミッション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ってインタフェー
スユニット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及びクラッチ１３の作動が制御され、また
上記インタフェースユニット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
用アクチュエータ２８の作動が制御されるようになって
いる。尚、上記各センサ１６〜２１からの信号ａ〜ｆは
インタフェースユニット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ィードバック制御が行
われるようになっている。

そして、この評価装置１０は、具体的には、第３図のフ
ローチャートに示す手順に従って作動する。

つまり、先ずトランスミッションＡが搬入されると共
に、その搬入されたトランスミッションＡの機種の読取
りと、読取った機種に応じた評価装置１０の各部の段取
り替えとが行われる（ステップＳ_１〜Ｓ_３）。次いで、
上記トランスミッションＡを評価装置１０にセットする
指令が発せられ、この指令に基づいてトランスミッショ
ンＡが評価装置１０に第２図に示すようにセットされる
と共に、第２図に示す各センサ１６〜２１が所定位置に
セットされる（ステップＳ_４〜Ｓ_６）。そして、その
後、パソコン２４の入力装置により、モータ１１の回転
速度や操作時間等の運転パターンが入力され、また、こ
の時、パソコン２４の表示部にサンプル番号等が表示さ
れるので、該サンプル番号のチェックと、該番号が誤っ
ている場合におけるその変更操作とが行われる（ステッ
プＳ_７〜Ｓ₁₀）。更に、変速操作の前後の変速段が指示
され、これに基づいて第２図に示すアクチュエータ２８
が作動し、指示れた変速段間のならい動作が行われる
（ステップＳ₁₁〜Ｓ₁₃）。

このようにして準備が完了すれば、次に、モータ１１が
回転を開始すると共に、設定された回転数となった時点
でランプ或はブザーが作動し且つクラッチ１３が切断さ
れ、その後、アクチュエータ２８によりシフトレバーＢ
のシフト操作が行われる（ステッブＳ₁₄〜Ｓ₁₇）。そし
て、この時、荷重センサ２０及びストロークセンサ２１
により上記シフトレバーＢに作用した荷重と該レバーＢ
のストロークとが測定され、またその他のセンサ１６〜
１９により所定のデータが採取され、これらのデータが
パソコン２４に入力されると共に、該パソコン２４にお
いて後述するような演算が行われ、その演算結果が評価
データとして該パソコン２４内のメモリに記憶される
（ステップＳ₁₈）。

その後、ミス操作の確認と、ミス操作時におけるシフト
レバーの正規の位置への移動動作、データ入力の確認
と、入力ミス発生時のメモリ番号を戻す動作、並びにデ
ータの出力が指令されているか否かの判定と、指令され
ている場合のデータの出力動作とが行われる（ステップ
Ｓ₁₉〜Ｓ₂₄）。また、モータ１１の回転数を入力軸１３
の回転数に一致させるためのモータ回転数制御動作が行
われると共に、両回転数が一致した時点でクラッチ１３
が締結される（ステップＳ₂₅〜Ｓ₂₇）。そして、プログ
ラムを次ステップへ進行させると共に、該プログラムが
終了するまで上記ステップＳ₁₅以下の動作を繰り返し行
う（ステップＳ₂₈，Ｓ₂₉）。

以上のようにして所定回数のテストが完了すると、上記
ステップＳ₁₈で演算され且つメモリに記憶された評価デ
ータが所定の評価基準と比較され、異常の有無が判定さ
れると共に、異常発生時にはその表示が行われ、これに
よりシフトフィーリングの評価が完了する（ステップＳ
₃₀，Ｓ₃₁）。

ここで、以上のようなシフトフィーリング評価テスト時
における同期噛合装置１の具体的動作とこれに伴う各デ
ータの時間的変化とについて説明すると、次の通りであ
る。

先ず、第４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
Ｓ_１（第５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４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の先端のチャ
ンファ４ａ…４ａ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のチャンファ９ａ…９ａに出会い
（第５図の時点Ｐ_１）、この状態でシンクロナイザリン
グ９がスリーブ４及びクラッチハブ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Ｐ_１では、第５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５図（ｃ）に示すように時点Ｐ_２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Ｐ_１から
時点Ｐ_２までの同期領域Ｔ_１においては、第５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５図（ｂ）に示す
ように、この同期領域Ｔ_１においてはシフトレバーのス
トロークＳ_２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。

このようにして時点Ｐ_２で軸２と被同期ギヤ６との回転
速度が等しくなると、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のスプラインチャンファ４ａ…４
ａ，９ａ…９ａのかき分け動作が行われる。つまり、第
４図（ｂ）に示す上記両チャンファ４ａ…４ａ，９ａ…
９ａが出会った状態から、スリーブ４が第５図（ｂ）に
示すシフトレバーのストロークＳ_３に対応する量だけａ
方向にスライドし、且つチャンファ４ａ…４ａ，９ａ…
９ａの傾斜面に沿っ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５図
（ｃ）に示すような相対回転ΔＶ_１が発生する。そし
て、時点Ｐ_３で上記両スプラインチャンファ４ａ…４
ａ，９ａ…９ａの位置関係が第４図（ｃ）に示すような
状態となってかき分け動作が終了するのであるが、この
時点Ｐ_２〜Ｐ_３のかき分け領域Ｔ_２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に対して相対回転さ
せなければならないので、第５図（ａ）に示すように、
シフトレバーには上記同期領域Ｔ_１に続いて所定の大き
さの荷重が引き続き作用する。

また、このスリーブ４とシンクロナイザリング９のスプ
ラインチャンファ４ａ…４ａ，９ａ…９ａ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のスプラインとシンクロナイザリング９の
スプラインとが噛合わされるが、この噛合い領域Ｔ_３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５図（ａ）に示すように荷重が急激
に低下する。また、スリーブ４とシンクロナイザリング
９とは一体回転し、且つ該シンクロナイザリング９と被
同期ギヤ６も一体回転するので、この領域Ｔ_３において
は、スリーブ４と被同期ギヤ６との相対回転量は零とな
る。そして、スリーブ４が第５図（ｂ）に示すシフトレ
バーのストロークＳ_４に対応する量だけスライドした時
点Ｐ_４で、第４図（ｄ）に示すように、該スリーブ４の
スプラインチャンファ４ａ…４ａがギヤスプライン７の
スプラインチャンファ７ａ…７ａに出会い、次にこれら
のチャンファ４ａ…４ａ，７ａ…７ａ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われる。そのため、上記チャ
ンファ４ａ…４ａ，７ａ…７ａが出会った時点Ｐ_４から
第５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
回った時に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５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Ｓ_５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Ｐ_５で、これらのスプラインチャンファ４
ａ…４ａ，７ａ…７ａが第４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５図
（ｃ）に示すように、軸２と被同期ギヤ６との間に一定
量ΔＶ_２の相対回転が発生する。

そして、この時点Ｐ_４から時点Ｐ_５までのスリーブ４と
ギヤスプライン７のスプラインチャンファ４ａ…４ａ，
７ａ…７ａのかき分け領域Ｔ_４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４図
（ｆ）に示すように該スリーブ４におけるスプラインが
ギヤスプライン７に噛み合い、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。

然して、上記のような同期噛合装置１の動作において、
シフトフィーリングの評価データとしては、次のような
ものが採用される。

即ち、シフト操作の重さについては、例えば第５図
（ａ）に示す時点Ｐ_１〜Ｐ_３の同期領域Ｔ_１及びスリー
ブ４とシンクロナイザリング９とのかき分け領域Ｔ_２に
おける荷重の時間的変化やストロークに基づいて、これ
らの領域でシフトレバーに加えられた力積や仕事量を求
めることにより行われる。また、滑らかさについては、
時点Ｐ_４〜Ｐ_５のスリーブ４とギヤスプライン７とのか
き分け領域Ｔ_４における荷重の時間的変化やストローク
に基づいて、これらの領域でシフトレバーに加えられた
力積や仕事量を求めることにより、或は該領域Ｔ_４にお
ける荷重のピークの高さを求めることにより行われる。
そして、いずれの場合にも、上記力積や仕事量或は荷重
のピーク等の評価データが評価基準と比較され、このよ
うにしてシフトフィーリングが定量的、統一的に評価さ
れるのである。その場合に、上記評価データは、クラッ
チ１３が切断されて、当該トランスミッションＡの入力
軸が慣性で回転している状態で得られるから、シフトフ
ィーリングが実車でのトランスミッションのシフト操作
時と同等の条件で評価されることになる。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、トランスミッションにお
けるシフト操作時のフィーリングが定量的に評価される
ことになる。これにより、該フィーリングが人間の感覚
に頼ることなく評価されることになり、この種のトラン
スミッションの開発段階においては適確且つ効率的な設
計、開発が可能となり、また生産段階においては品質の
信頼性、統一性が確保されることになる。そして、特に
本発明によれば、上記評価が実車搭載時と同等の条件で
行われるので、実車でのフィーリングと精度よく対応し
た正確な評価が得られることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシフトフィーリング評価装置の評
価対象である同期噛合装置の構成を示す断面図、第２図
は該評価装置の実施例の構成を示す制御システム図、第
３図は該実施例の作動を示すフローチャート図、第４図
（ａ）〜（ｆ）は同期噛合装置のシフト操作時の各作動
段階を夫々示す説明図、第５図はシフト操作時における
各種データの経時変化の一例を示す経時変化図である。１０……シフトフィーリング評価装置、１１……駆動手
段（モータ），１３……クラッチ手段（クラッチ），１
５……回転抵抗手段（フライホイール），２０，２１…
…シフトレバー作動状態検出手段（荷重センサ、ストロ
ークセンサ）、２４……演算手段、メモリ手段、判定手
段（パソコン）、２８……シフト操作手段（アクチュエ
ータ）、Ａ……トランスミッション、Ｂ……シフトレバ
ー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マニュアルトランスミッションのシフト操
作性を評価する装置であって、上記トランスミッション
の入力側の軸を回転駆動する駆動手段と、該トランスミ
ッションのシフトレバーを操作するシフト操作手段と、
シフト操作時におけるシフトレバーの作動状態を検出す
るシフトレバー作動状態検出手段と、該検出手段の出力
に基づいてシフト操作性を定量的に示す評価データを算
出する演算手段と、シフト操作性に関する評価基準を記
憶するメモリ手段と、上記演算手段で得られた評価デー
タと上記メモリ手段に記憶された評価基準とを比較して
シフト操作性の良否を判定する判定手段と、上記トラン
スミッションの出力側の軸に車体の慣性に相当する回転
抵抗を作用させる回転抵抗手段と、該トランスミッショ
ンと上記駆動手段との間に設けられて、シフト操作時に
はトランスミッションと駆動手段との間の駆動伝達を遮
断し、回転駆動時にはトランスミッションと駆動手段と
の間を締結するクラッチ手段とヲ備えたことを特徴とす
るシフトフィーリング評価装置。