JP3603622B2 - トランスミッションシンクロリング性能評価方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、常時噛合式シンクロ機構付トランスミッションのシフト機能を定量的に評価可能としたトランスミッションシンクロリング性能評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載される手動式トランスミッションは、容易に変速操作が行えるよう、変速段のギヤを、並行に配置したメインシャフト、カウンタシャフトを用いて、常時噛み合わせ、メインシャフト側のギヤをシャフトに対して回転自在にしておき、これらメインシャフトとギヤとの間を、シンクロリングを用いたシンクロ機構で、同期させながら連結するという構造（常時噛合式シンクロ）が採用してある。
【０００３】
ところで、手動式のトランスミッションは良好な操作性が求められる。
【０００４】
そこで、トランスミッションの組立工場では、トランスミッションの組立最終工程でモータリングベンチを用いて、シンクロ機能に関係する評価を行い、良品を送り出すようにしている。
【０００５】
具体的には、モータリングベンチ装置でトランスミッションをモータリングし、この状態からシフトレバーを作業者が変速操作し、そのとき作業者の手に伝わる感覚や作業者の耳に伝わる音の感覚といった作業者の手感や聴感により、シンクロ機構の同期具合、ギヤ鳴きの有無等を判断して、トランスミッションのシンクロ機能を評価し、良品と評価されたトランスミッションを送り出していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シフト機能の評価は、熟練した作業者で行われるので、信頼性はある。
【０００７】
しかしながら、各作業者の評価基準が異なるという曖昧さ、さらには作業者個人でも体調によって評価基準が曖昧になるので、場合によっては、車両を運転する使用者が不満に感じるとされるトランスミッションが工場から出るおそれがある。
【０００８】
こうしたシフト機能の評価に際し、実開平４−１１０９４８号にはシンクロ機構を構成する部品単品の性能を評価する装置が開示されているが、この部品毎の評価から、組上がったトランスミッションのシフト機能を評価するのは難しく、作業者による曖昧さを払拭したトランスミッションの定量的な評価が行える技術が要望されている。
【０００９】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、簡単な手法で、作業者による曖昧さを払拭してトランスミッションのシンクロ機能を定量的に評価できるトランスミッションシンクロリング性能評価方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載したトランスミッションシンクロリング性能評価方法は、常時噛合式シンクロ機構付トランスミッションのアウトプットシャフトをモータリング装置で回転させ、同トランスミッションのニュートラル状態からシンクロスリーブをシフト操作手段により一定の力で操作することにより、該シンクロスリーブの進行がシンクロリングでブロックされる工程、前記トランスミッションのインプットシャフトとともに回転するギヤと前記アウトプットシャフトとの回転を同期させる工程、該ブロックが解除される工程、該シフト操作手段によるシフトが最終位置まで移動されシフト完了する工程を経て、該トランスミッションの変速が完了するうち、シンクロスリーブのブロックが解除されたときのインプットシャフト回転数とシフト完了時のインプットシャフト回転数との比から同期率を算出し、この同期率が所定値以上のとき良品と判定することにした。
【００１１】
すなわち、シンクロ機能は、変速操作の際、どれだけシンクロリングで入出側の回転数差を吸収したかでわかる。
【００１２】
そこで、シンクロリングの吸収した回転数差の程度を定量化するべく、同期終了後となるシンクロスリーブのブロックが解除されたときのインプットシャフト回転数と、シフト完了したときのインプットシャフト回転数との比を算出し、この比から定量判断が可能な同期率を求めた。
【００１３】
すなわち、この算出した同期率は、１００％に近い程、シンクロリングのシンクロ性能が高いことを表すので、同期率はシンクロ機能の良否を定量的に判断し得る判断要素となる。
【００１４】
それ故、１００％に近い所定値を判定値として定め、判定値以上の値を良品と判定することにより、組上げたトランスミッションを用いて、各変速段のシンクロ機能が、曖昧さなく、定量的に評価されるようになる。しかも、判定に必要な処理は、シンクロスリーブのブロックが解除されたときのインプットシャフト回転数とシフト完了したときのインプットシャフト回転数とを検出して、同期率を算出して判定値と対比するだけなので、簡単である。
【００１５】
請求項２に記載したトランスミッションシンクロリング性能評価方法は、上記目的に加え、一層、良品判定の精度を高めるために、同期が開始されてからシンクロスリーブのブロックが解除されるまでの同期に費やされる同期時間を測定し、該同期時間が所定範囲内に収まるときを良品と判定して、同期率は十分に高いレベルにあるが、同期時間が長すぎて十分な同期性能を発揮できていないトランスミッションを排除するようにした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１ないし図６に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明方法に適用されるトランスミッションのシンクロ機能評価装置を示し、図中１はモータリングベンチ装置（モータリング装置に相当）である。このモータリングベンチ装置１のミッション組付部には、車両搭載用の手動式トランスミッション２が組み付けてある。
【００１８】
具体的には、トランスミッション２は、並行に配置したメインシャフト、カウンタシャフト（いずれも図示しない）を用いて、各変速段のギヤを常時噛み合わせ、メインシャフト側のギヤを同シャフトに対して回転自在にし、これらメインシャフトとギヤとの間をシンクロ機構で連結させる構造（常時噛合式シンクロ機構付）となっている。そして、トランスミッション２のインプットシャフト３がモータベンチ装置１に自由回転状態で組み付けてある。またトランスミッション２のアウトプットシャフト６は、モータベンチ装置１に組み付けてある、負荷の代わりをなす出力側モータ７に接続してあり、出力側モータ７を用いて、所望の運転条件でトランスミッション２へ回転力を入力できるようにしてある。またトランスミッション２のシフトレバーが在る部分には、同シフトレバーの代わりに機械的にシフト操作を行う、例えばＡＣサーボモータを駆動源としたシフト装置８が組み付けてある。
【００１９】
シフト装置８は、同シフト装置８を制御するシフト装置制御盤９を介して、シフト操作の入力を行う操作盤１０に接続されていて、操作盤１０からの操作により、トランスミッション２を所定の運転条件で運転中にトランスミッション２の変速操作が行えるようにしてある。
【００２０】
一方、１１は測定データ解析装置である。この測定データ解析装置には、例えばパーソナルコンピュータが用いてある。同装置は、シフト装置制御盤９、モータリングベンチ装置１に組み込んであるインプットシャフト回転センサ１２に接続されていて、トランスミッション２の入力軸回転数（インプットシャフトの回転数）、シフト装置制御盤９から出力される、シフト操作のシフトストローク要素となるシフト装置８（ＡＣサーボモータ）のモータ変位、同じく操作力の要素となるモータトルクの信号が読取れるようにしてある。
【００２１】
なお、シフト装置８は駆動源をＡＣサーボモータとしているため、常に同じ力で操作力がかけられ、データのばらつきを抑えて信頼性を向上させている。
【００２２】
この測定データ解析装置１１を用いて、トランスミッション２の変速操作の際、どれだけシンクロ機能で入出側の回転差を吸収したかの程度を定量化させ、トランスミッション２のシンクロ性能が良品であるか否かを評価するようにしている。
【００２３】
すなわち、シンクロ性能評価方法について説明すれば、今、トランスミッション２の２ＮＤにおけるシンクロ性能を評価するべく、３ＲＤから２ＮＤへのシフトダウンを想定した運転条件となるようモータリング装置１を運転しておき、シフト装置８により所定のモータトルク（操作力）でトランスミッション２を中立状態から２ＮＤへシフトダウンする。
【００２４】
すると、図２〜図４に示されるように２ＮＤのシンクロ機構１５がシンクロ作動する。このシフトダウンのときのモータ変位（シフトストロークに相当）、モータトルク（操作力に相当）、入力軸回転数（インプットシャフト回転数に相当）の変化が、図５の線図に示してある。
【００２５】
ここで、シンクロ機構１５には、通常、使用される構造、例えばメインシャフトの外周部に、スプライン溝１６、シンクロナイザーキー１７、シンクロハブ１８を介してスライド可能に設けたシンクロスリーブ１９、シンクロスリーブ１９を挟むように両側に配置した２ＮＤのギヤ２０および３ＲＤのギヤ（図示しない）、同２ＮＤおよび３ＲＤのギヤ２０と一体なコーン部２０ａ，３０ａおよびドグギヤ２０ｂ（２ＮＤ側しか図示せず）、コーン部２０ａ，３０ａの周りに回転自在に設けたシンクロリング２１，３１を組み合わせた構造が用いてある。なお、２１ａ，３１ａはシンクロリング２１，３１のドグギヤを示す。
【００２６】
このシンクロ機構１５のシンクロ作動を、モータ変位、モータトルク、入力軸回転数の挙動と共に説明すれば、シフト装置８の駆動により、図２（ａ），（ｂ）に示されるようにシンクロスリーブ１９が２ＮＤのギヤ２０へ向かって操作される。すると、シンクロナイザーキー１７とシンクロリング２１とが一緒に移動していき、シンクロリング２１の底面の傾斜面がコーン部２０ａに押し付けられる。さらにシンクロスリーブ１９が動いていくと、図３（ａ），（ｂ）に示されるようにシンクロスリーブ１９のギヤ部１９ａの先端に形成されている傾斜面１９ｂと、シンクロリング２１のドグギヤ２１ａの先端に形成されている傾斜面２１ｂとが面接触し、シンクロスリーブ１９の進行がブロック（阻止）される。すると、シンクロリング２１とコーン部２０ａ同士が押し付けられ、シンクロリング２１の底面の傾斜面とこれに接触するコーン部２０ａの傾斜面との間に発生する摩擦力により、両者の回転速度差が減っていき同期が行われる。
【００２７】
この同期作用により入力軸回転数は上昇するので、この回転数が上昇し始める地点を検出することにより、同期開始Ａが検出される。
【００２８】
回転速度差の減少が進み、シンクロスリーブ１９が進行しようとする力が、シンクロリング２１のブロック力に打ち勝つと、図４（ａ），（ｂ）に示されるようにシンクロリング２１とのブロックが解除され、再びシンクロスリーブ１９は進行を始め、２ＮＤギヤ２０のドグギヤ２１ｂと噛み合い、同期が終了する。
【００２９】
ブロックの解除は、ブロックによって進行が一旦、止まったシフト操作が、再び動き出すという挙動でわかるので、このときの操作、すなわち停滞していたモータ変位が再び動き出す地点を検出することにより、ブロック解除Ｂが検出される。
【００３０】
この同期終了に続いて、シンクロスリーブ１９が、２ＮＤギヤ２０のドグギヤ２１ｂと噛み合う際に、同期しきれなかった回転差が吸収されることにより、図５中のＸ部内の段差で示されるようにインプットシャフト３の回転速度が上昇して、シフトを終える。
【００３１】
このときの２ＮＤギヤ２０のシンクロ性能は、シフトダウンを行った際、どれだけシンクロリング２１で入出側の回転差を吸収したかでわかる。
【００３２】
そこで、測定データ解析装置１１は、同期終了後であるシンクロスリーブ１９のブロックが解除された地点のインプットシャフト回転数、すなわちＢ線における入力軸回転数Ｄと、シフト完了したときのインプットシャフト回転数、すなわちＥ点における入力軸回転数とを検出し、この両者の比を算出して、Ｘ部の段差が示すシンクロ機能が吸収した回転数差を表し、この比から同期率（％：Ｂ線の入力軸回転数／Ｅ点の入力軸回転数＊１００）を算出して、シンクロリング２１の吸収した回転数差の程度を定量化した。
【００３３】
この同期率は、１００％に近い程、シンクロリング２１のシンクロ性能が高いことを表すので、同期率はシンクロ機能の良否を定量的に判断し得る判断要素となる。
【００３４】
具体的には、同一運転条件（トランスミッションの回転数、モータトルク、油温）で、良いとの評価が出されていた被評価品１、被評価品２、被評価品３といった各トランスミッションの２ＮＤを用いて得た同期率と、同期不足からギヤ鳴りがして製品としての品質を満たせないとの評価が出ていた不具合品から算出した２ＮＤの同期率とをプロットした結果、図６に示されるように被評価品１、被評価品２、被評価品３は、いずれも同期率８５％を越える領域Ｌ１に含まれ、不具合品はそれ以下の同期率の領域Ｌ２に含まれる分布となった。なお、いずれも同期率は、同一運転条件で、複数回、シフトダウン試験を行って、それぞれ得た値である。
【００３５】
したがって、図６に示されるように被評価品１、被評価品２、被評価品３と他の製品とを分ける１００％に近い所定値を判定値Ｓ１として定めて、判定値以上の領域Ｌ１内にある製品を良品と判定し、判定値を下回る領域Ｌ２内にある製品を不具合品と判定することにより、組上げたトランスミッション２を用いて、変速段のシフト機能を、曖昧さなく、定量的に評価できる。
【００３６】
しかも、良品判定に必要な処理は、シンクロスリーブ１９のブロックが解除されたときの入力軸回転数Ｄと、シフト完了したときの入力軸回転数Ｅとを検出して同期比を算出し、判定値Ｓ１と対比するだけですむので、簡単である。
【００３７】
また測定データ解析装置１１を使い、図５中のＡ線で示す同期が開始されてから、図５中のＢ線で示すシンクロスリーブ１９のブロック解除が行われるまでの同期時間Ｃを測定し、この同期時間Ｃが所定範囲内に収まるときを良品と判定して、同期時間が長すぎる製品を排除するような判定を同時に行うことで、良品判定の精度を高める。
【００３８】
すなわち、従来からトランスミッションの変速時間は短い方が、車載後の操作性およびシフトフィーリングが良く、また変速時間は、同期時間に起因するところが大きい。同一規格部品によって組み上がったトランスミッションで、同期率が同様な高水準にあったとしても、一方の同期時間が極端に長ければ、その長い方のトランスミッションは、操作性およびシフトフィーリングで十分とは言えない。
【００３９】
具体的には、測定データ解析装置１１には、図６中に示されるように製品としての品質を満たせないとされる同期時間、例えば０．２５ｓｅｃを判定値Ｓ２として定め、判定値Ｓ２を越える領域Ｌ３を不具合品と判定し、判定値Ｓ２内の領域Ｌ２に収まるときを良品と判定することにより、一層、良品判定の精度を高めることができる。
【００４０】
なお、一実施形態では、トランスミッションの２ＮＤのシンクロ機能を評価したが、同じようにして他の３ＲＤ、４ＴＨ（インプットシャフトとアウトプットシャフトとが直結される変速段）、５ＴＨなど全変速段のシンクロ機能の評価を行えばよい。
【００４１】
また一実施形態では、シフトダウンのときを例に挙げたが、同じようにしてシフトアップのときのシンクロ機能を評価してもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、算出した同期率は、１００％に近い程、シンクロリングのシンクロ性能が高いことを表すので、シンクロ機能の良否を定量的に判断し得る判断要素となる。
【００４３】
したがって、１００％に近い所定値を判定値として定め、判定値以上の値を良品と判定することにより、組上げたトランスミッションのままで、各変速段のシフト機能を、曖昧さなく、定量的に評価することができ、品質の安定化を図ることができる。
【００４４】
しかも、判定に必要な処理は、シンクロスリーブのブロックが解除されたときのインプットシャフト回転数と、シフト完了したときのインプットシャフト回転数とを検出して同期率を算出して、判定値と対比するだけなので、簡単である。
【００４５】
請求項２に記載の発明によれば、さらに上記効果に加え、同期率は十分に高いレベルにあるが同期時間が長すぎて、十分な同期性能を発揮できていないトランスミッションを排除できるので、一層、良品判定の精度を高めることができるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトランスミッションのシンクロリング性能評価方法を行う装置の概略図。
【図２】トランスミッションのシンクロ機能を説明するためのシンクロスリーブが中立位置にあるときの状態を示す図。
【図３】同シンクロスリーブの進行がシンクロリングでブロックされ、同期作用が行われるときの状態を示す図。
【図４】同シンクロスリーブのブロックが解除された状態を説明するための図。
【図５】同期状態の変化をモータ変位、モータトルク、入力軸回転数で表した線図。
【図６】算出された同期率、同期時間から良品判定を行うときを説明する図。
【符号の説明】
１…モータリングベンチ装置（モータリング装置）
２…手動式トランスミッション
３…インプットシャフト
６…アウトプットシャフト
８…シフト装置（シフト操作手段）
９…シフト装置制御盤
１０…操作盤
１１…測定データ解析装置
１２…インプットシャフト回転センサ
１９…シンクロスリーブ
２０…２ＮＤギヤ
２１…シンクロリング。

Claims (2)

1. 常時噛合式シンクロ機構付トランスミッションのアウトプットシャフトをモータリング装置で回転させ、同トランスミッションのニュートラル状態からシンクロスリーブをシフト操作手段により一定の力で操作することにより、
   該シンクロスリーブの進行がシンクロリングでブロックされる工程、前記トランスミッションのインプットシャフトとともに回転するギヤと前記アウトプットシャフトとの回転を同期させる工程、該ブロックが解除される工程、該シフト操作手段によるシフトが最終位置まで移動されシフト完了する工程を経て、該トランスミッションの変速が完了するものであって、
   前記シンクロスリーブのブロックが解除されたときの前記インプットシャフト回転数と前記シフト完了時のインプットシャフト回転数との比から同期率を算出し、
   前記同期率が所定値以上のとき良品と判定する
   ことを特徴とするトランスミッションシンクロリング性能評価方法。
2. 同期が開始されてから前記シンクロスリーブのブロックが解除されるまで同期時間を測定し、該同期時間が所定範囲内に収まるときを良品と判定することを特徴とする請求項１に記載のトランスミッションシンクロリング性能評価方法。

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