JPH0529259B2 - - 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
の結合動作時に、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、また量産性につい
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
操作の滑らかさに対する寄与率を定量的に把握す
ることを可能として、所望のシフトフイーリング
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
動作に際して荷重が再び増大する時に、シフトレ
バーに加えられる力積の大きさが人間の感覚に与
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、この測定データを用いて、上記スリーブとギ
ヤスプラインとの同期動作及び該スリーブとシン
クロナイザリングのスプラインチヤンフアのかき
分け動作終了後における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出会い時から両ス
プラインチヤンフアのかき分け動作終了時までの
期間の力積を求め、この力積の大きさに基いてシ
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度目の荷重の増大によりシフトレバーに作用
する力積が求められることになる。その場合に、
この２度目の荷重の増大は滑らかなシフト操作を
阻害する主たる原因となるものであつて、その荷
重の大きさとその持続時間とが滑らかさに影響す
る。従つて、この２度目の荷重の増大時にシフト
レバーに作用する力積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〓V₁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
示した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に出会い、次にこれらのチヤンフア
４ｂ…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との間に一定量〓V₂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と被同期ギヤ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、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
のデータを、第３図に示す時点P₄から時点P₆ま
での期間、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，７ｂ…７ｂの
かき分け期間T₄の間、採取すると共に、この間
における荷重を時間に対して積分して、第３図ａ
に斜線で示す面積に相当する力積を算出する。そ
の場合に、上記時点P₄及び時点P₆は、例えば荷
重の変化率が−（減少）から＋（増加）に転ずるこ
とを検出することにより識別することができる。
そして、このようにして得られた力積の値が小さ
いほどシフト操作が滑らかであると評価し、或は
この値を所定の基準値と比較することにより当該
トランスミツシヨンがシフト操作の滑らかさの点
でOKかNGかの評価を行う。

ところで、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は、
シフト操作中に一旦増大した荷重が低下した後、
再び増大する期間であつて、この２度目の荷重の
増大はシフト操作する人間の手に引つかかり感を
与えて滑らかなシフト操作を阻害する主たる原因
となるものである。そして、その引つかかり感
は、２度目の荷重増大時における最大値の大きさ
だけでなく、その前後の荷重の大きさや持続時間
等によつても異なり、例えば荷重の最大値が大き
くても、これを瞬間的に通過する場合は引つかか
り感は比較的弱く、逆に最大値が小さくても、該
最大値又はこれに近い大きさの荷重が比較的長時
間続く場合は強い引つかかり感を与えることにな
る。従つて、上記のように時点P₄から時点P₆ま
での２度目の荷重の増大時にその荷重に基づく力
積を求め、この力積により引つかかり感ないしシ
フト操作の滑らかさを評価することにより、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、この力積の値は、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の出会い方によつて変化するの
で、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，７ｂ，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
操作の重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
時間的変化と該レバーのストロークとを測定する
と共に、これら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シン
クロナイザリングのスプラインチヤンフアの出会
いから両スプラインチヤンフアのかき分け終了ま
での期間の仕事量を求め、この仕事量に基づいて
シフト操作の重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。