JPH0238930A

JPH0238930A - ギヤノイズ測定装置

Info

Publication number: JPH0238930A
Application number: JP63191246A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Shibata; 柴田　和人
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-02-08
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JP2596081B2

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】発明の目的［産業上の利用分野コ本発明は、ギヤの噛み合いの良否を判定するギヤノイズ
測定装置に関するものである。

［従来の技術］自動車のディファレンシャル等、回転運動を行う機械で
は多くの場合ギヤが用いられるが、それらのギヤの噛み
合いが不良であると、騒音・振動を発生し、機械の寿命
を低下させることにもなる。

そこで、従来よりギヤノイズを検出し、診断する装置が
考案されている。従来のギヤノイズ測定測定装置は、通
常、第５図のような構成となっている。ベンチ等の上で
回転するギヤを含む回転体８０に振動ピックアップ８１
を取り付け、扇動に応じた電気信号を得る。この電気信
号はチャージアンプ８２で増幅され、バンドパスフィル
タ８３を通される。バンドパスフィルタ８３は、ある固
定された特定の周波数範囲（サンプリング周波数）の信
号のみを通過させる回路である。バンドパスフィルタ８
３を通過した信号は、ログアンプ８４で対数化され、ピ
ークホールド回路８５でピーク値が検出される。そのピ
ーク値の大小により、回転体８０の供試ギヤの良否を判
定するのである。

一方、回転体の回転速度を変化させてゆき、その回転体
に取り付けた共振子が供試ギヤの噛み合い周波数に共振
したときに共振子から出力される信号の大小を判定する
という装置も考案されている（特開昭５１−７８３７５
号公報）。

［発明が解決しようとする課題］上記従来の技術では、いずれも、測定したいギヤノイズ
以外のノイズが検出されてしまい、誤判定を起こす可能
性がある。すなわち、第６図（ａ）に示すように、振動
ピックアップ８１から出力される振動レベル信号の周波
数スペクトルのうち、バンドパスフィルタ８３では、検
出すべき信号の周波数９１を含む一定のバンド幅内の信
号のみを取り出すのであるが、たまたまこのバンド幅内
に、測定したいギヤノイズとは無関係の非定常的なノイ
ズのピーク９２が入る場合がある。このとき、ピークホ
ールド回路８５の出力振動しベル９５は、第６図（ｂ）
に示すように、検出すべき振動のレベル９３に無関係な
振動のレベル９４が上乗せされた値となり、誤判定を生
じる結果となる。

又、もう一つの問題点として、例えば自動車のディファ
レンシャルギヤ等、使用時に回転速度が変化する機械で
は、それらの使用回転数の全範囲でギヤノイズを測定し
、騒音・振動等の問題点を摘出しなければならないのに
対し、従来の測定装置では、ギヤノイズの特性が得られ
るときの回転体の回転速度がある一つの１直に決められ
てしまうことが挙げられる。これは、バンドパスフィル
タのサンプリング周波数が一定１直に決められているた
め、ギヤの歯数を考慮して、回転速度もそれに応じた値
に決めないと、目的のギヤノイズを拾うことができない
ためである。もちろん、１回の測定毎にサンプリング周
波数を変更して測定を繰り返してもよいが、これは非常
に手間と時間がかかる。

発明の構成［課題を解決するための手段］上記従来の問題点を解決するための本発明のギヤノイズ
測定装置は、第１図にその構成を概念的に示す通り、噛
み合いギヤＧを有する回転体Ｒの振動に応じた電気信号
を発生するビ・ンクア・ンブＰと、ピックアップＰから
の信号を周波数分析する周波数分析手段Ｍ１と、回転体
Ｒの回転速度を検出する回転速度検出手段Ｍ２と、検出
された回転速度及び上記ギヤＧの歯数に応じた周波数範
囲を決定する周波数範囲決定手段Ｍ３と、上記周波数分
析手段Ｍ１により周波数分析された信号から周波数範囲
決定手段Ｍ３により決定された周波数範囲内の信号を取
り出す限定信号採取手段Ｍ４とを備えることを特徴とす
る。

［作用コ回転体Ｒを回転させると、そのギヤＧの噛み合いタイミ
ング（第７図（ａ））に同期した振動（第７図（ｂ））
が発生する。ピックアップＰはこのような振動を検出し
、それに応じた電気信号を発生する。周波数分析手段Ｍ
１はこの電気信号を受け、その周波数分析を行う。一方
、周波数範囲決定手段Ｍ３では、回転速度検出手段Ｍ２
により検出された回転体Ｒの回転速度とギヤＧの歯数と
に応じて所定の周波数範囲を決定する。限定信号採取手
段Ｍ４では、周波数分析手段Ｍ１で周波数分析された信
号から、周波数範囲決定手段Ｍ３により決定された周波
数範囲内の信号を取り出す。

従って、回転体Ｒの回転速度を所望の範囲内で変化させ
ることにより（例えば、最高回転速度まで徐々に回転速
度を上昇させることにより）、各回転速度でその回転速
度に応じた（同期した）ギヤノイズを測定することがで
きる。

［実施例］本発明を適用したディファレンシャルギヤのノイズ測定
装置の例を、第２図〜第４図を基に説明する。本装置は
、第２図に示す通り、ベンチ２上にセットされたディフ
ァレンシャルギヤユニツＩ・４のギヤノイズを測定する
ものである。ベンチ２にはギヤユニット４の他、ギヤユ
ニット４を回転駆動するモータ６、ギヤユニット４の回
転をスムーズにするフライホイール８及びギヤユニット
４０回転速度を検出する回転速度センサ１０等が登載さ
れている。ギヤユニット４のハウジング１２には振動ピ
ックアップ１４が取り付けられ、その信号はチャージア
ンプ１６を介して電子制御装置（ＥＣＵ）３０に人力さ
れる。回転速度センサ１０からの信号もＥＣＵ３Ｏに人
力される。

ＥＣＵ３Ｏは周知のマイクロコンピュータにより構成さ
れ、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ３２、Ｒ０Ｍ３３、人力ボート
３４、出力ボート３５及びそれらを接続するパスライン
３６等から成る。人力ボート３４には前記回転速度セン
サ１０からの回転速度信号及びチャージアンプ１６によ
り増幅された振動ピックアップ１４からの信号が人力さ
れ、出力ボート３５からはモータ６の制御装置１日へ回
転指令信号が、表示装置４０へ供試ギヤユニット４のギ
ヤノイズ判定結果信号が出力される。

ＣＰＵ３１はＲＯＭ３３に予め格納された次のようなプ
ログラムに従い、処理を行う。第３図はそのプログラム
のフローチャートである。本ルーチンが開始すると、先
ずステップ１００で、各種変数のクリア、入出力機器の
初期化等の初期化処理を行う。次にステップ１０２で、
指令回転速度ＲＯに増分ΔＲを加える。本ルーチンが最
初に実行されるときは、指令回転速度Ｒｏはステップ１
００の初期化処理により０となっているため、Ｒｏは最
初は△Ｒとなる。ステップ１０４ではこの指令回転速度
Ｒｏを制御装置１日に出力し、モータ６を回転速度Ｒｏ
で回転させる。ステップ１０６では、回転速度センサ１
０から検出回転速度Ｒ１を人力する。

ギヤユニット４の回転が定常状態にあれば指令回転速度
ＲＯと検出回転速度Ｒ１とは等しいはずであるが、過渡
的状態等では、両者は異なる場合がある。ステップ１０
Ｂでは、検出回転速度Ｒｉが所定の計測開始回転速度Ｒ
１に達したか否かを判定し、末だ達していない場合には
、ステップ１０２へ戻って出力回転速度ＲｏをΔＲだけ
上昇させる。

ステップ１０２〜１０６の処理を繰り返すことによりギ
ヤユニット４０回転速度がＲ１に達した場合には、ステ
ップ１１０に進み、回転速度Ｒ１（「０ｍ）から、次式
により、サンプリング周波数ｆｎ（Ｒ２）を算出する。

ｆｎ　＝　ｎ−Ｒ１令に／６０ここで、Ｋはディファレンシャルギヤユニット４のリン
グギヤの歯数である（回転速度センサ１０が抜駆動軸側
に取り付けられているため、′ｍ駆動軸側のリングギヤ
の歯数をとる）。又、ｎ（＝１２、・・・）は次数であ
り、計測の目的に応じて、ｎ＝１として基本波をとって
もよいし、２以上として高調波を採取してもよい。

次のステ・ンブ１１２では、チャージアンプ１Ｇにより
増幅された振動ピックアップ１４からの信号ｖ（ｔ）を
所定時間Δｔだけ人力する。この所定時間Δｔは、先に
算出したサンプリング周波数ｆｎを考慮して、その１周
間以上の適当な時間をとる。そしてステップ１１４にお
いて、人力信号Ｖ（１）を周波数分析してスペクトル信
号Ｖ　（ｆ）を得る。これは周知の高速フーリエ変換（
ＦＦＴ）等の手法により行うことができる。

次いで、ステップ１１６で、スペクトル信号Ｖ（ｆ）の
サンプリング周波数ｆｎにおける強度Ａ（Ｒｉ）を求め
る。ここで、ｆｎの１点のみの強度でなく、ｆｎを挟ん
だ所定の周波数範囲内の積分強度をとってもよい。これ
により、供試ギヤユニット４の回転速度Ｒｉにおけるギ
ヤノイズのしベルＡ（Ｒｉ）が求められる。

ステップ１１８では、回転速度Ｒｉが所定の計測終了回
転速度Ｒ２を超えているか否かを判定し、夫だ超えてい
ない場合には、ステップ１０２〜１１６を繰り返す。

全計測範囲の測定を終え、Ｒｉ＞Ｒ２となったときには
ステップ１２０へ進み、計測範囲Ｒ１〜Ｒ２におけるＡ
（Ｒｉ）の最大値をＡＭとする。この最大ノイズレベル
ＡＭの大きさにより、ＲＯＭ３３に記憶された所定のラ
ンク衷に従い、供試ギャユニッｌ−４のランク付けを行
い、ステップ１２２で表示装置４０に表示する。Ａ（Ｒ
ｉ）のカーブ及びランク付けの一例を第４図に示す。こ
の例では、Ａ口の大きさにより４段階にランク付けを行
い、４個のランプ４２で表示を行っている。以上で本ル
ーチンを終わる。

以上のように、本実施例のギヤノイズ測定装置では、供
試ギヤユニット４の回転速度を徐々に上昇させてゆき、
計測範囲Ｒ１−Ｒ２内の各回転速度Ｒ１におけるノイズ
レベルを採取する。その際、振動ピックアップ１４から
の信号のうち、各回転速度Ｒｉに応じた周波数ｆｎ（又
はその近傍）の信号のみを取り出し、最終的には計測全
範囲Ｒ１−Ｒ２における最大ギヤノイズにより判定する
ため、測定したいノイズ（ギヤの噛み合いに起因するノ
イズ）以外の非定常的ノイズにより判定が左右される確
率が低くなる。従って、特別の低振動室等を準備する必
要がなく、比較的外部振動が多い場所でも簡便にギヤノ
イズの判定を行うことができる。

なお、上記実施例では、計測範囲Ｒ１−Ｒ２内の最大ノ
イズレベルにより判定を行っていたが、その範囲内のノ
イズレベルカーブＡ（Ｒｉ）の全体の形を見て判定を行
うようにしてもよい。この場合には、例えば、ノイズレ
ベルがピークとなる回転速度の位置を、使用に問題とな
らない範囲へずらすというような対策をとることができ
る。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこ
の様な実施例に同等限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々な態様で実施し得る
ことは勿論である。例えば上記実施例では、周波数分析
をＥＣＵ３Ｏが行うとしていたが、専用の周波数分析装
置を用いてもよい。

λ肌四苅深本発明によると、限定信号採取手段が回転体の回転速度
と歯数とに応じた周波数範囲（サンプリング周波数）の
信号を取り出すため、回転体の回転速度を変化させるこ
とにより、所望の範囲内の回転速度において、回転速度
に応じたギヤノイズを測定することができる。つまり、
広い範囲の回転速度に対するギヤノイズが測定でき、そ
れに基づいて判定を行えるため、サンプリング周波数を
固定したときのように、ギヤノイズとは無関係な非定常
的ノイズを拾う確率が小さくなり、誤判定の可能性が低
下する。又、様々な回転速度で使用される機械に対して
は、比較的短時間のうちに使用回転速度の全範囲でのギ
ヤノイズ特性を得ることができるため、広い範囲から供
試ギヤの問題点を抽出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念的構成図、第２図は本発明の実施
例であるディファレンシャルギヤユニットのギヤノイズ
ｊ！！１１定装置の構成図、第３図は実施例の測定装置
の電子制御装置で行われる処理のフローチャート、第４
図はギヤノイズカーブと判定の一例を示すグラフ、第５
図は従来のギヤノイズ測定装置の構成を示すブロック図
、第６図（ａ）、（ｂ）は従来のノイズレベル判定の方
法を示すグラフ、第７図（ａ）、　（ｂ）はギヤの噛み
合いタイミングと検出される振動レベルの大きさを示す
グラフである。Ｒ・・・回転体、　　　　　　　Ｇ・・・ギヤ、４・・
・ディファレンシャルギヤユニット、Ｐ、１４・・・振
動ピックアップ、Ｍ２・・・回転速度検出手段、１０・・・回転速度セン
サ、３０・・・電子制御装置、　　　４０・・・表示装
置代理人　　弁理士　　定立　勉　（他２名）第１図第　３図

Claims

【特許請求の範囲】１　噛み合いギヤを有する回転体の振動に応じた電気信
号を発生するピックアップと、該ピックアップからの信号を周波数分析する周波数分析
手段と、上記回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、検出された回転速度と上記ギヤの歯数とに応じた周波数
範囲を決定する周波数範囲決定手段と、上記周波数分析
手段により周波数分析された信号から、周波数範囲決定
手段により決定された周波数範囲内の信号を取り出す限
定信号採取手段とを備えることを特徴とするギヤノイズ
測定装置。