JPS63249036A - シフトフイ−リング評価装置 - Google Patents

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−の接方向の操
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
示す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−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バコ
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つとで構成されている。そして、
シフト操作時にシフトレバ−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の内周面をテーバコーン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咽
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とのかき分は
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は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
分は動作及び噛合い動作は、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、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−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−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官能テストによっていた
ため、オペレヘ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、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−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−の作動状態を検出するシフトレバ−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トランスミッションの
操作性の良否を判定する判・定手段とを備える。

（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
る状態でシフト操作手段によりシフトレバ−を所定の変
速段にシフト操作した時、シフトレバ−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は動作に要する力
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１
９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−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８１〜５３）０次いで、上
記トランスミッションＡを評価装置ｌＯ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８４〜Ｓ６）。そして、その後、
パソコン２４の入力装置により、モータ１１の回転速庫
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）〜５ｓｏ）、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、指示された変速段間のならい動作が行われる
（ステップＳｌｌ〜５ＩＳ）。

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−Ｂ
のシフト操作が行われる（ステップ９１４〜５ｌ））、
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−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１
６〜１９により所定のデータが採取され、これらめデー
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Ｓ１ｇ）。

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−Ｂ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
８１９〜５２４）、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２５〜５２７）＠そして、
プログラムを次ステツ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ＳＩ５以下の動作を繰
り返し行う（ステップＳ２８゜８２９）・ 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５ＩＪＩ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　＋　３３１）。

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−の初期ストローク
Ｓｓ　　（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
＆、：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、照面にシフトレバ−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５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までの同期領域Ｔ、においては、第５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５図（ｂ）に示すように
、この同期領域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。

このようにして時点Ｐ２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−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・・
・４ａ、９ａ・・・９ａのかき分は動作が行われる。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−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
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Ａ
Ｖ１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４ａ・・・４ａ、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は動作
が終了するのであるが、この時点Ｐ２〜Ｐ、のかき分は
領域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−には上記同期
領域Ｔ１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
き分は動作が終了すると、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Ｔ３
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−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のかき分は動作が行われる。

このかき分は動作に際しては、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・・・７’ａが出会った時
点Ｐ４から第５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−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Ｐ、で、これらのスプラインチャ
ンファ４ａ・・・４ａ、７ａ・・・７ａが第４図（ｅ）
に示す位置関係となり、かき分は動作が終了する。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ΔＶ２の相対回転が発生する。

そして、この時点Ｐ４から時点Ｐ５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・・・４
ａ、７ａ・・・７ａのかき分は領域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、〜Ｐ、の同期領域Ｔ１及びスリーブ４
とシンクロナイザリング９とのかき分は領域Ｔ２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
Ｐ４〜Ｐ５のスリーブ４とギヤスプライン７とのかき分
は領域Ｔ４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−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Ｔ４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。

（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。

【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
段階を夫々示ず説明図、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）、２０．２１・・・シフトレバ−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−０ 第４の （ｄ）　　　　　　　　’　　　　（＋り　　　　　’
　　　　　　　　＋ｊ）第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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を備えたことを特徴
   とするシフトフィーリング評価装置。