JPS63221229A

JPS63221229A - シフトフイ−リング評価方法

Info

Publication number: JPS63221229A
Application number: JP62055070A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Seto; 瀬戸　紀之
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-03-10
Filing date: 1987-03-10
Publication date: 1988-09-14
Also published as: JPH0529258B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ュアルトランスミツ
シコンのシフトフィーリング、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−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
成されたクラッチハブと、該クラッ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
クラッ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−のシ
フト操作によりスライドさせて、クラッチハブのスプラ
インとギヤスプラインとに跨って嵌合させることにより
、当該ギヤをギヤスプライン、スリーブ及びクラッチハ
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９このシンクロ機構としては、上記クラッチハブとギヤス
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−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
ギャ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
けるためのチャンファが設けられる。

（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っては、シフト
レバ−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、スリーブギャ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−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。従って、シフトレバ−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、
節度感等のフィーリングを左右するのである。特に、上
記スリーブギャ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ッションについては、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
フィ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、このシフトフィーリングの評価は人間による官
能テストによって行っていたのが実情である。そのため
、同一のトランスミッションであってもオペレータによ
って評価が異なって、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
フィーリングが得られる各構成部品の仕様を感覚的に選
定することになっ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
いった問題があった。

本発明は、トランスミッションのシフトフィーリングに
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
フィーリング、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、所望のフィーリングが得ら
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ィーリング評価方法は、同
期噛合装置のスリーブギャ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ャ
ンファのかき分け動作時に増大した荷重が一旦低下した
後、スリーブギャスプラインのスプラインチャンファの
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って、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ャンファのかき分け終了時か
ら該スリーブギャスプラインのスプラインチャンファが
出会うまでの期間の荷重の最小値と、該スリーブギャス
プラインのスプラインチャンファ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ギ
ャ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ャンファのかき分け動
作時に大きな荷重がシフトレバ−に作用した後、この荷
重が一旦低下して、スリーブギャスプラインのスプライ
ンチャンファ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、従って、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ュアルトランスミッショ
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
成されたクラッチハブ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
上記クラッチハブ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
れてクラッチハブ３側に突出するテーバコーン８と、該
テーバコーン８上に遊嵌合され且つ外周囲に上記クラッ
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−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−
の初期ストロークＳｚ　　（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
のテーバコーン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４ａ・・・４ａの先端のチャンファ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のチャンファ９ｂ・・・９ｂに
出会い（第３図の時点Ｐり、この状態でシンクロナイザ
リング９がスリーブ４及びりラッチハブ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−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Ｐ
２までの同期期間Ｔｌにおいては、第３図（ａ）に示す
ように、シフトレバ−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Ｔ、においてはシフトレバ−のストロー
クＳ２は掻く小さく、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−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）に示す上記両チャンファ４ｂ・・・４ｂ、９ｂ・・
・９ｂが出会った状態から、スリーブ４が第３図（ｂ）
に示すシフトレバ−のストロークＳ３に対応する量だけ
ａ方向にスライドし、且つチャンファ４ｂ・・・４ｂ、
９ｂ・・・９ｂ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ャンファ
４ｂ・・・４ｂ、９ｂ・・・９ｂの位置関係が第２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−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
プラインチャンファ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−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のスプラインチャンファ
４ｂ・・・４ｂがギヤスプライン７のスプラインチャン
ファ７ｂ・・・７ｂに出会い、次にこれらのチャンファ
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
ャンファ４ｂ・・・４ｂ、７ｂ・・・７ｂが出会った時
点Ｐ４から第３図（ａ）に示すようにシフトレバ−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−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−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
ンチャンファ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−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のスプラインチャンファ４ｂ・・・４
ｂ、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
フィ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−
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ｌＯ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
−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。

然してこの試験装置１０を用いて、本発明に係るシフト
フィ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ッショ
ンＡをモータ１１によりクラッチ１３を介して所定の回
転数で駆動している状態で、上記クラッチ１３を切断す
ると共に、アクチュエータ２８によりシフトレバ−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−Ｂのシフト操作により、トランスミ
ッション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−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の出力信号す、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−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
のスプラインチャンファ４ｂ・・・４ｂ、９ｂ・・・９
ｂのかき分け期間Ｔ３とを加えた期間の荷重の最大値Ｆ
、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
ンチャンファ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
インチャンファ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
ンチャンファ４ｂ・・・４ｂ、７ｂ・・・７ｂのかき分
け期間Ｔ４の荷重の最大値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ＴＳ
の終了時、即ちスリーブ４とギヤスプライン７のスプラ
インチャンファ４ｂ・・・４ｂ、７ｂ・・・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
テーバコーン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Ｐｓ）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　”　（Ｆ　２−ΔＦ　）　Ｆ　２　／　Ｆ　ｔ　　
・・・（Ｉ）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ッション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（Ｉ＞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（Ｉ）中の（Ｆ２／Ｆｌ）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Ｆ、が相対
的に大きい場合は、上記ピークの高さくＦｚ−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、逆にピークの高さくＦａ−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
影響が原著となるのである。従って、この比（Ｆ２／Ｆ
１）によりピークの高さく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
さくＦ２−ΔＦ）は、スリーブ４とギヤスプラインのス
プラインチャンファ４ｂ・・・４ｂ、７ｂ・・・７ｂの
出会い方によって変化するので、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ィーリング評価方法
によれば、シフト操作の滑らかさが定量的に、しかも実
際のフィ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、この種のマニュアルトランスミッション
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って、この寄与率についての
基礎データを用いることにより、所望のシフトフィーリ
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ッションにおけ
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・・・トランスミッション、Ｂ・・・シフトレバ−１
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・・・スプラインチャンファ。

Claims

【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ュアルトランス
ミッショ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って、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
の測定データに基いて、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ャスプラインとが同期した後の
該スリーブとシンクロナイザリングのスプラインチャン
ファのかき分け終了時から該スリーブと上記ギャスプラ
インのスプラインチャンファの出会い時までの期間の荷
重の最小値と、該スリーブギャスプラインのスプライン
チャンファ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ィーリング評
価方法。