JP2004101400A - ギアノイズの測定方法、及びその装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ギアの噛合によるノイズのみを測定する方法と、装置を提供する。
【解決手段】動力を伝達するギア列がハウジング４内に設けられた供試体Ａ０ を固定する固定装置５１と、入力軸１に連結した駆動モータＭｄと、出力軸２，３に連結された第１、第２負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ を備えたギアノイズ測定装置Ｔによって、駆動モータの動力がギア列を介して負荷モータに伝達される際にギアの噛合が原因で発生するギアノイズを測定する方法であって、供試体と同一条件の入力軸１１と出力軸部１２ａ，１２ｂを備え、ハウジングには、動力を伝達するベルトユニットＶと、防音材１３とが設けられたダミー供試体を用い、測定装置にダミーＡ１ を装着して、測定装置及び周辺の暗騒音の測定値及び既知計算式に基づいて、ダミーの回転数及び負荷の変動に起因して発生する加振力ノイズとを予め測定し、供試体を装着した時のノイズ測定値から、暗騒音及び加振力ノイズを減ずる。
【選択図】 図１
【解決手段】動力を伝達するギア列がハウジング４内に設けられた供試体Ａ０ を固定する固定装置５１と、入力軸１に連結した駆動モータＭｄと、出力軸２，３に連結された第１、第２負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ を備えたギアノイズ測定装置Ｔによって、駆動モータの動力がギア列を介して負荷モータに伝達される際にギアの噛合が原因で発生するギアノイズを測定する方法であって、供試体と同一条件の入力軸１１と出力軸部１２ａ，１２ｂを備え、ハウジングには、動力を伝達するベルトユニットＶと、防音材１３とが設けられたダミー供試体を用い、測定装置にダミーＡ１ を装着して、測定装置及び周辺の暗騒音の測定値及び既知計算式に基づいて、ダミーの回転数及び負荷の変動に起因して発生する加振力ノイズとを予め測定し、供試体を装着した時のノイズ測定値から、暗騒音及び加振力ノイズを減ずる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の変速機等から発生するギアノイズの測定方法、及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車等に取り付けられた変速機等において、その駆動中のギアノイズを測定する装置としては、図１に示されるギアノイズ測定装置Ｔがある。該ギアノイズ測定装置Ｔは、１本の入力軸に対して２本の出力軸を有する変速機のギアノイズを測定する装置であって、該変速機は、その入力及び両出力の各軸１，２，３を自動車の駆動源及び両負荷装置と連結させて、所定の減速比で動力伝達可能になっている。前記ギアノイズ測定装置Ｔは、擬似的な駆動源及び負荷装置として駆動モータＭｄと、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ とを備えていて、それらの駆動出力軸２１及び各負荷出力軸３２，３３が、前記変速機（以下の説明において「供試体Ａ０ 」と記す）の前記入力軸１と両出力軸２，３とに連結可能に構成されている。そして、供試体Ａ０ のノイズ測定を行うためには、供試体Ａ０ に前記各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ を取り付けて負荷トルクをかけた状態で、駆動モータＭｄの回転数を連続変化させながら、供試体Ａ０ を駆動する。該供試体Ａ０ の外側の近接した複数のポイントには、マイクロホン５２がそれぞれ設置され、発生音が受音されて騒音計５３に記録される。
【０００３】
通常、このような発生音は、周波数分析することによって、特定の周波数帯域において大きなピークを示す音圧レベル値が求められる。例えば、継手装置から発生するノイズの評価方法として、その装置の音圧レベルを周波数分析した結果を、更にトラッキング解析して評価する方法がある（特許文献１参照）。本件のギアノイズ測定方法に関連付けて具体的に説明すると、図２のグラフ１ないしグラフ３は、例えば駆動モータＭｄの前記回転数が、１０００，２０００，３０００（ｒｐｍ）の時の各発生音を周波数分析したグラフであって、特定の各周波数帯域〔ｆ１ 〜ｆ３，ｆ４ 〜ｆ６，ｆ７ 〜ｆ９ （Ｈｚ）〕における前記大きなピークを示す各音圧レベル値Ｓ１ 〜Ｓ３，Ｓ４ 〜Ｓ６，Ｓ７ 〜Ｓ９ （ｄＢ）が示されている。前記特定の周波数の大きさは、例えばグラフ１においては、ｆ１ ＜ｆ２ ＜ｆ３ であって、前記各音圧レベル値Ｓ１ 〜Ｓ３ は、この周波数順に１次、 ２次、３次の各ピーク値として対応している。そして、このようなピークを示す音圧レベル値を以下に説明するノイズ測定値とし、評価すべきノイズの大きさの尺度として定めることができる。図３のグラフ４は、発生音測定の際の駆動モータＭｄの前記回転数変化と、これに対応する前記特定の周波数帯域において大きなピークを示す前記音圧レベル値（例えばグラフ１のＳ１，Ｓ２，Ｓ３ ）とを前記各次数別に追跡した関数である（このような関数を求めることをトラッキングデータ分析という）。一般に、図３のグラフにおける１次の音圧レベルのピーク値を、評価すべきノイズの大きさの尺度として差支えない。
【０００４】
また、上記のように計測された供試体Ａ０ のノイズ測定値ＳＰＬ１ は、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズＮ０ に加えて、供試体の回転数及び負荷の変動に起因して発生する加振力ノイズＮｆと、暗騒音（英語表記でバックグランドノイズ）Ｎｓとを含むそれぞれの和として求められ、ノイズ測定値ＳＰＬ１ は（１）式で表される。
ＳＰＬ１ ＝Ｎ０ ＋Ｎｓ＋Ｎｆ （１）
そして、知るべきノイズ測定値は、供試体Ａ０ の前記ギアノイズＮ０ であり、このギアノイズＮ０ を求めるためには、前記加振力ノイズＮｆと、暗騒音Ｎｓとを正確に同定して、（１）式に従ってノイズ測定値ＳＰＬ１ から減じる必要がある。
【０００５】
一方の前記加振力ノイズＮｆは、供試体Ａ０ の回転数やトルクの変動に依存するノイズであって、供試体Ａ０ の回転ムラによるノイズδＮｒと、トルクムラによるノイズδＮｔとの和で求められ、一般に（２）式で示される。
Ｎｆ＝δＮｒ＋δＮｔ （２）
よって、従来の測定方法では、加振力ノイズＮｆを求めるために、回転数或いはトルクの変動を直接測定してその影響を推定するか、又は供試体Ａ０ の替わりにギア等で構成された擬似発音体を試作して、この擬似発音体の安定性について評価しようと試みられていた。しかしながら、推定して求められる加振力ノイズＮｆの数値は信頼性が低く、又供試体Ａ０ のギアノイズの発生機構を正確に模擬した擬似発音体を試作することは困難であって、得られる加振力ノイズＮｆのノイズ測定値は、正確性を欠いていた。
【０００６】
そして、他方の暗騒音Ｎｓは、前記ギアノイズ測定装置Ｔを構成する供試体Ａ０ 以外の構成部材及びその周辺から発生するノイズであって、後述する供試体固定装置のノイズ測定値Ｎｓ１ 、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ の各負荷出力軸３２，３３の回転による各ノイズ測定値Ｎｓ２，Ｎｓ３ 、その他周囲のノイズＮｓ４ との和で求められ、一般に（３）式で示される。
Ｎｓ＝Ｎｓ１ ＋Ｎｓ２ ＋Ｎｓ３ ＋Ｎｓ４ （３）
従来の測定方法では、この暗騒音Ｎｓは、供試体Ａ０ を取り付けない状態でギアノイズ測定装置Ｔを試運転し、この時のノイズ測定値を暗騒音として定めており、供試体Ａ０ の入力及び両出力の各軸１，２，３を介して駆動源及び負荷装置の各軸２１，３２，３３を連結する供試体Ａ０ の関与が無視されたノイズ測定値であった。よって、暗騒音Ｎｓを構成する、例えば前記供試体固定装置や各負荷出力軸３２，３３の回転による各ノイズ測定値Ｎｓ１，Ｎｓ２，Ｎｓ３ の各レベルが、実機状態のものとは異なる恐れがあった。このようにして、前記加振力ノイズＮｆや暗騒音Ｎｓの数値の正確性が損われるので、従来の試験方法によって、ノイズ測定値ＳＰＬ１ から減じて算定される前記ギアノイズＮ０ の数値は、信頼性に欠けるという問題点を有していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２７４５９５の請求項２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズのみをより正確に知ることができるギアノイズの測定方法と、その装置を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明は、入力軸から出力軸に動力を伝達するギア列がハウジング内に設けられた供試体を固定する供試体固定装置と、前記入力軸に連結して動力を供給する駆動源と、前記出力軸に連結されて、負荷を与えるための負荷装置とを備えたギアノイズ測定装置によって、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズを測定する方法であって、前記供試体と同一条件の入力軸及び出力軸を備え、ハウジングには、入力軸から出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材とが設けられたダミー供試体を用い、前記ギアノイズ測定装置に前記ダミー供試体を装着して、ノイズ測定装置及び周辺の暗騒音と、該暗騒音の測定値、及び既知計算式に基づいて、供試体の回転数及び負荷の変動に起因して発生する加振力ノイズとをそれぞれ予め測定しておき、ギアノイズ測定装置に供試体を装着した状態で発生するノイズ測定値から、前記暗騒音及び加振力ノイズの各数値を減じて、供試体のギアの噛合が原因で発生するギアノイズを測定することを特徴としている。
【００１０】
請求項１の発明によれば、ダミー供試体を使用して後述する測定方法に従い、前記暗騒音をより正確に測定でき、その結果、暗騒音のノイズ測定値を用いて算定する振力ノイズを正確に求めることができる。よって、（１）式に従って、供試体のギア列のギアの噛合が原因で発生する前記ギアノイズの算定値の信頼性が向上する。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ダミー供試体の動力伝達機構は、ベルトを使用した機構であることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、ベルトはゴム製であって、ダミー供試体の内部から発生する動力伝達に係る接触に起因するノイズを小さくでき、ダミー供試体自身の全体から発生するノイズを「０」とみなした場合の誤差が小さくなる。よって、ギアノイズ測定装置で測定すべき暗騒音のノイズ測定値を、より真値に近づけることができる。
【００１３】
また、請求項３の発明は、入力軸から出力軸に動力を伝達するギア列がハウジング内に設けられた供試体を固定する供試体固定装置と、前記入力軸に連結して動力を供給する駆動源と、前記出力軸に連結されて、負荷を与えるための負荷装置とを備え、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列で発生するギアノイズを測定する装置であって、前記供試体と同一条件の入力軸及び出力軸を備え、ハウジングには、入力軸から出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材とが設けられたダミー供試体を有していることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明をギアノイズ測定装置の観点から把握したものであって、請求項１の発明と実質的に同一である。よって、請求項３の発明からは、請求項１の方法発明と同等の作用効果が奏される。
【００１５】
ダミー供試体を使用して、前記暗騒音Ｎｓ及び加振力ノイズＮｆを求める方法は、以下のとおりである。
１． 暗騒音の測定方法
供試体の替わりにダミー供試体を取り付けたギアノイズ測定装置を各試験条件で試運転し、その条件下での発生音を測定する。ダミー供試体には、自身の内部で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材が設けられている。このダミー供試体からのノイズ測定値ＳＰＬ２ は、ダミー供試体自身の発生音をＮｔ’とすると（４’）式で示される。
ＳＰＬ２ ＝Ｎｔ’ ＋Ｎｓ （４’）
ダミー供試体自身の発生音Ｎｔ’ は、Ｎｔ’ ＜＜Ｎｓとなるように構成されているので、前記ノイズ測定値ＳＰＬ２ は（４）式で求められる。
ＳＰＬ２ ≒Ｎｓ （４）
このようにして測定された暗騒音は、ダミー供試体の入力及び両出力の各軸を介して駆動源及び負荷装置の各軸が連結されたノイズ測定値である。ここで、ダミー供試体の発生音測定時の試験条件を供試体のそれと同じにすれば、該供試体の暗騒音Ｎｓとして同定することができる。よって、従来の測定方法と比較すると、擬似的な駆動源から負荷装置にかけて動力伝達された状態の前記供試体固定装置や各負荷出力軸の回転による各発生音を、より正確に再現できるので、信頼性の高いノイズ測定値を得ることができる。
【００１６】
２． 加振力ノイズの算定方法
前記加振力ノイズＮｆは、前記（２）式と共に、回転数の変動率δＲ、負荷トルクの変動率δＴ、α， βをそれぞれ所定の係数とすると、一般に（５）の近似式により良好に表すことができる。
Ｎｆ＝αｌｏｇ（δＲ）＋βｌｏｇ（δＴ） （５）
ここで、係数αを求めるには、以下の方法にて測定及び算定して行う。まず、ギアノイズ測定装置において、両負荷モータの負荷トルクを一定に保った条件下で、異なる所定の回転数ｒ１，ｒ２ ｛（ ｒ２ −ｒ１ ）＝δＲ＞０｝での各発生音のノイズ測定値ＳＰＬ（ｒ１）， ＳＰＬ（ｒ２ ）を得る。そして、供試体をダミー供試体に取り替えて、同様の試験条件でノイズ測定値を求め、それぞれの試験条件下での各暗騒音Ｎｓ（ｒ１）， Ｎｓ（ｒ２）とみなす。すると、以下の（７−１），（７−２）が成立する。
ＳＰＬ（ｒ１）＝Ｎ（ｒ１）＋Ｎｓ（ｒ１） （７−１）
ＳＰＬ（ｒ２）＝Ｎ（ｒ２）＋Ｎｓ（ｒ２） （７−２）
上式の（７−１），（７−２）の各Ｎ（ｒ１）， Ｎ（ｒ２）は、それぞれトルクを一定に保った条件下でのノイズの真値であって、以下の（８−１），（８−２）式で計算できる。
Ｎ（ｒ１）〔ｄＢ〕＝１０ｌｏｇ（１０ＳＰＬ（ｒ１）／１０−１０Ｎｓ（ｒ１）／１０ ）（８−１）
Ｎ（ｒ２）〔ｄＢ〕＝１０ｌｏｇ（１０ＳＰＬ（ｒ２）／１０−１０Ｎｓ（ｒ２）／１０ ）（８−２）
そして、前記係数αは、この各Ｎ（ｒ１）， Ｎ（ｒ２）を使用して以下の（９）式によって求められる。
α＝｛Ｎ（ｒ１）−Ｎ（ｒ２）｝／ｌｏｇ（δＲ） （９）
また、前記係数βは、前記係数αを求めた場合と同様に、前記駆動モータの回転数を一定に保った条件下での異なる所定の負荷トルクｔ１，ｔ２ ｛（ ｔ２ −ｔ１ ）＝δＴ＞０｝での各発生音のノイズ測定値ＳＰＬ（ｔ１）， ＳＰＬ（ｔ２ ）と、それぞれの試験条件下での暗騒音Ｎｓ（ｔ１）， Ｎｓ（ｔ２）との測定を行い、回転数を一定に保った条件下での前記ノイズの真値Ｎ（ｔ１）， Ｎ（ｔ２）を（１０−１），（１０−２）式によって計算した後、以下の（１１）式によって求められる。
Ｎ（ｔ１）〔ｄＢ〕＝１０ｌｏｇ（１０ＳＰＬ（ｔ１）／１０−１０Ｎｓ（ｔ１）／１０ ）（１０−１）
Ｎ（ｔ２）〔ｄＢ〕＝１０ｌｏｇ（１０ＳＰＬ（ｔ２）／１０−１０Ｎｓ（ｔ２）／１０ ）（１０−２）
β＝｛Ｎ（ｔ１）−Ｎ（ｔ２）｝／ｌｏｇ（δＴ） （１１）
そして、（９），（１１）式で求められる各係数α， βを近似式（５）式に代入し、加振力ノイズＮｆを算定する。算定された加振力ノイズＮｆの数値は、ギアノイズ測定装置において、動力伝達された状態で求められた前記各ノイズ測定値と前記近似式とに従って同定された正確な数値であって、信頼性が向上している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るギアノイズ測定装置Ｔは、所定の動力伝達ギアを備え、前記入力軸１に対して２本の出力軸２，３を有する前記試供体Ａ’の前記ギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズのみを、後述するダミー供試体Ａ１ を使用して正確に算定する試験装置である。ギアノイズ測定装置Ｔは、供試体Ａ０ の前記入力軸１と第１及び第２の各出力軸２，３とを、駆動装置である前記駆動モータＭｄの駆動出力軸２１と、負荷装置である第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ の各負荷出力軸３２，３３とにそれぞれ連結して擬似的に供試体Ａ０ を駆動し、発生音を測定可能になっている。なお、本実施形態の供試体Ａ０ は、自動車のミッション用の変速機であって、前記駆動モータＭｄと、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ とは、それぞれエンジンと、路面に接地する一対のタイヤとして想定されている。
【００１８】
図１に示されるように、ギアノイズ測定装置Ｔは、ノイズを測定すべき供試体Ａ０ と、前記駆動モータＭｄと、前記両負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ と、試供体Ａ’のハウジング４’の取付フランジ部４’ａを取り付けて、前記試供体Ａ’を支承するための供試体固定装置５１とで主に構成され、マイクロホン５２を備えた騒音計５３で発生音を測定可能になっている。前記駆動モータＭｄの駆動出力軸２１と供試体Ａ０ の入力軸１とは、互いに嵌合可能なドライブプレート５及びアタッチメント６を介して連結可能に配置され、第１及び第２の各出力軸２，３と前記両負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ の各負荷出力軸３２，３３とは、それぞれカップリング７を介して連結可能に配置されている。また、前記第１及び第２の各出力軸２，３は、互いに同軸上に配置し、供試体Ａ０ の外側に向けてそれぞれほぼ同じ距離だけ反対方向に突出し、しかも前記入力軸１に対して平行に配置されている。よって、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ は、供試体Ａ０ に対して互いに対称な位置に対向配置され、前記駆動モータＭｄは、第１負荷モータＭｌ１ と同じ側に配置されている。そして、前記駆動モータＭｄ及び第１負荷モータＭｌ１ のそれぞれの駆動出力軸２１と負荷出力軸３２とは、それぞれの端部において前記供試体Ａ０ の入力軸１と第１出力軸２とに連結すると共に、供試体固定装置５１の各貫通孔５１ａ，５１ｂに装着された各一対の軸受５４に軸支された状態で供試体Ａ０ と連結している。
【００１９】
そして、前記ダミー供試体Ａ１ は、ギアノイズ測定装置Ｔへの取付けに係る各部分において、前記供試体Ａ０ と相対的に同一の外形状を有していて、供試体Ａ０ の替わりにギアノイズ測定装置Ｔに取り付けて駆動可能であって、しかも試供体Ａ’と同じ減速比で動力伝達可能な変速機である。図４に示されるように、本発明に係る第１実施形態のダミー供試体Ａ１ は、断面方形のハウジング４の取付フランジ部４ａを介して供試体固定装置５１に固定可能であって、該ハウジング４の内壁面に防音材１３が密着され、該ハウジング４の内部に、ベルト２０を介して連結される第１プーリー列Ｐ１ と第２プーリー列Ｐ２ とからなるベルトユニットＶが配置された構成である。また、ダミー供試体Ａ１ は、それぞれ前記第１及び第２の各プーリー列Ｐ１，Ｐ２ を構成し、前記試供体Ａ０ の入力軸１と第１及び第２の各出力軸２，３とに対応する入力軸１１と、第１及び第２の各出力軸部１２ａ，１２ｂとを有しており、動力伝達機構であるベルトユニットＶによって、前記供試体Ａ０ と同じ減速比で動力伝達可能となっている。
【００２０】
前記入力軸１１と、そのほぼ中央部に固定される第１プーリー１４と、その両側に固定された一対の第１軸受１６と、前記アタッチメント６とで構成される第１プーリー列Ｐ１ は、前記供試体固定装置５１に軸支され、ドライブプレート５が取り付けられた駆動モータＭｄの駆動出力軸２１と同軸上に配置されている。アタッチメント６が固定され、前記駆動出力軸２１に連結すべき入力軸１１の連結側の端部は、前記取付フランジ部４ａの開口部から露出して前記駆動出力軸２１に連結し、共に回転可能に構成されている。また、第２プーリー列Ｐ２ は、前記第１プーリー列Ｐ１ とほぼ同様の構成であって、その出力軸１２の両端部が、該出力軸１２の外径より僅かに大きいハウジング４の一対の貫通孔４ｂから突出し、ハウジング４の外側に第１及び第２の各出力軸部１２ａ，１２ｂを形成している。そして、該第１及び第２の各出力軸部１２ａ，１２ｂは、前記第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ の各負荷出力軸３２，３３と同軸上に配置し、一対のカップリング７を介して動力伝達可能になっている。なお、１８，１９は、第１及び第２の各プーリー列Ｐ１，Ｐ２ をハウジング４の内部に固定配置するための第１及び第２の各一対の軸受保持部であって、ハウジング４の内壁面に一体に形成された部分である。
【００２１】
また、ハウジング４の内壁面に密着された前記防音材１３としては、吸音率が「１」に近い材料（例えば、グラスファイバー、ロックウール等の多孔質系の材料）又は部材（空気層を有する孔あき板等の共鳴構造系の部材）、若しくは両者を組合せたもの等が問題なく使用できる。この構成によって、前記ベルトユニットＶが動力伝達し、第１及び第２の各プーリー列Ｐ１，Ｐ２ とベルト２０とが接触するノイズが発生しても、前記ハウジング４の内部での該発生音が、その外部に漏れないように構成されている。
【００２２】
次に、ギアノイズの具体的な測定方法について順に説明する。まず、定格の条件下でダミー供試体Ａ１ を駆動して、ギアノイズ測定装置Ｔの発生音のトラッキングデータを取得するために、ギアノイズ測定装置Ｔの供試体固定装置５１にダミー供試体Ａ１ を取り付け、駆動モータＭｄと第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ とをダミー供試体Ａ１ に連結した状態で、駆動モータＭｄの回転数を連続変化させながら、所定の負荷がかかったダミー供試体Ａ１ を駆動し、対応する発生音を測定する。そして、発生音を周波数分析する替わりに、音圧レベルのＬ次のピーク値を示すとみなされる周波数帯域の中心周波数ｆｃ１ を次式で求める。
ｆｃ１ ＝（回転数×歯数×減速比×Ｌ）／６０ （１２）
該中心周波数ｆｃ１ より前記各ピーク値を切り出すためのバンドパスフィルターのカットオフ周波数ｆｃ２，ｆｃ３ が求められ（おｆｃ２ ＝２ｆｃ１，ｆｃ３ ＝３ｆｃ１ ）、該当する帯域での音圧レベル値を分析し、前記変動する駆動回転数に対応するノイズ測定値をプロットしたトラッキングデータを得る。
【００２３】
ここで、ダミー供試体Ａ１ には、自身の内部で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材が設けられており、該ダミー供試体Ａ１ 自身の発生音は極めて小さく、前記ギアノイズＮ０ との差が１０ｄＢ以下である。よって、この場合の発生音を、ギアノイズ測定装置Ｔの暗騒音Ｎｓとみなすことができる。そして上述した方法で、前記ピーク値を示すべき周波数帯域での音圧レベル値を分析し、前記駆動回転数に対応する暗騒音のトラッキングデータを得る。本実施形態のダミー供試体Ａ１ については、動力伝達機構がベルトユニットＶで構成されているので、ゴム製のベルト２０が制振作用を有しており、動力伝達に伴って自身の内部で発生するノイズは小さく、良好にダミー供試体Ａ１ 自身の発生音を「０」に近似できるので、暗騒音Ｎｓのノイズ測定値がより正確に求められる。なお、一般に得るべき前記ギアノイズＮ０ に対して、暗騒音Ｎｓが−１０ｄＢ以下であれば、ギアノイズＮ０ に対する暗騒音Ｎｓの影響は、ほぼ無視できると判断できる。よって通常は、予め無響音室等の環境で、ダミー供試体Ａ１ 自身の発生音が極めて小さく、「０」と近似しても構わないことを実験確認した後に、上述した測定を行う。
【００２４】
また、このようにして測定された暗騒音は、ダミー供試体Ａ１ の入力及び両出力の各軸１，２，３を介して駆動源及び負荷装置の駆動出力軸２１、各負荷出力軸３２，３３が連結された状態の発生音である。よって、擬似的な駆動源から負荷装置にかけて動力伝達された状態を再現しながら、前記供試体固定装置や、各負荷出力軸の回転による各発生音を含むノイズを測定できるので、従来の測定方法と比較すると、前記暗騒音Ｎｓのノイズ測定値は、より正確であって信頼性が高くなっている。
【００２５】
続いて、負荷トルクを一定に保持した条件下で、異なる回転数ｒ１，ｒ２ でのギアノイズ測定装置Ｔの各暗騒音Ｎｓ（ｒ１）， Ｎｓ（ｒ２ ）の測定値を得るために、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ による負荷トルクが一定になるように所定の方法で管理しながら、駆動モータＭｄの回転数を連続的に変化させ、駆動回転数に対応する暗騒音のトラッキングデータを得る。同様にして、駆動回転数を一定に保持した条件下で、異なる負荷トルクｔ１，ｔ２ でのギアノイズ測定装置Ｔの各暗騒音Ｎｓ（ｔ１）， Ｎｓ（ｔ２ ）のノイズ測定値を得るために、駆動モータＭｄによる駆動回転数が一定になるように所定の方法で管理しながら、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ による負荷トルクを連続的に変化させ、負荷トルクの変動に対応する暗騒音のトラッキングデータを得る。
【００２６】
次に、定格の条件下で供試体Ａ０ を駆動して、その発生音のトラッキングデータの取得するために、ダミー供試体Ａ１ を供試体Ａ０ に取り替えて供試体固定装置５１に取り付け、ダミー供試体Ａ１ の場合と同様に、駆動モータＭｄの回転数を連続変化させながら、所定の負荷がかかった供試体Ａ０ を駆動し、対応する発生音を測定する。
【００２７】
続いて、ダミー供試体Ａ１ の場合と同様に、負荷トルク及び回転数を一定に保持した条件下で供試体Ａ０ を駆動して、ダミー供試体Ａ１ の場合と同じ測定方法で、発生音を測定し、変動する駆動回転数及び負荷トルクに対応する発生音のトラッキングデータを得る。この測定は、ダミー供試体Ａ１ と同一の前記各回転数ｒ１，ｒ２ 及び各負荷トルクｔ１，ｔ２ での供試体Ａ０ の各発生音のノイズ測定値ＳＰＬ（ｒ１）， ＳＰＬ（ｒ２ ），ＳＰＬ（ｔ１）， ＳＰＬ（ｔ２ ）を得るために行われる。
【００２８】
次に、加振力ノイズＮｆを算定する方法について説明する。まず、トルクを一定に保った条件下での前記各ノイズ測定値及び暗騒音ＳＰＬ（ｒ１）， Ｎｓ（ｒ１）， ＳＰＬ（ｒ２）， Ｎｓ（ｒ２）から、同じ条件下での前記ノイズの真値Ｎ（ｒ１）， Ｎ（ｒ２）を算定する。例えば、１０００（ｒｐｍ） の時の供試体Ａ０ を取り付けた場合のノイズ測定値が６０ｄＢ［ＳＰＬ（ｒ１）］、この時の暗騒音が５２ｄＢ［Ｎｓ（ｒ１）］であり、２０００（ｒｐｍ） の時の同じくノイズ測定値が８０ｄＢ［ＳＰＬ（ｒ２）］、この時の暗騒音が７０ｄＢ［Ｎｓ（ｒ２）］とすると、
Ｎ（ｒ１）＝１０×ｌｏｇ（１０６０／１０ −１０５２／１０ ）＝５９．３ｄＢ
Ｎ（ｒ２）＝１０×ｌｏｇ（１０８０／１０ −１０７０／１０ ）＝７９．５ｄＢ
で算定でき〔式 （８−１）， （８−２） 参照〕、更に、（９）式より、
α＝（ ７９．５− ５９．３） ／ｌｏｇ（２０００／１０００） ＝６７．１
係数αの数値が算定される。同様にして、回転数を一定に保った条件下での各ノイズ測定値ＳＰＬ（ｔ１）， Ｎｓ（ｔ１）， ＳＰＬ（ｔ２）， Ｎｓ（ｔ２）から、同じ条件下での前記ノイズの真値Ｎ（ｔ１）， Ｎ（ｔ２）を算定し、係数βの数値を算定する。そして、係数α，β、回転数及び負荷トルクの各変動率δＲ（＝ｒ２ −ｒ１ ），δＴ（＝ｔ２ −ｔ１ ）を（５）式に代入し、加振力ノイズＮｆを算定する。
【００２９】
最後に、目的の前記ギアノイズＮ０ を算定する。定格の試験条件下での供試体Ａ０ の発生音のノイズ測定値から、同条件でダミー供試体Ａ１ を駆動して取得した前記暗騒音Ｎｓと、上述したように算定された加振力ノイズＮｆの数値とを減じて、目的の前記ギアノイズＮ０ を得ることができる。算定されたギアノイズＮ０ の数値は、より正確な暗騒音Ｎｓ及び加振力ノイズＮｆの各数値に基づいており、信頼性が向上している。
【００３０】
次に第２実施形態のダミー供試体Ａ２ の構成について説明する。図５に示されるとおり、ダミー供試体Ａ２ は、動力伝達機構がギアであることのみにおいて、第１実施形態のダミー供試体Ａ１ と異なっており、ハウジング４の内部に、ベルトユニットＶの替わりに第１及び第２の各ギア列Ｇ１，Ｇ２ が噛合するように配置された構成である。このように、動力伝達機構をギアで構成することによって、供試体Ａ０ の動力伝達機構と同一となるので、第１及び第２の各ギア４４，４５が接触（噛合）して、その結果生じる「振動」の発生機構は、供試体Ａ０ の場合と同質のものとなる。一般に、このような「振動」は、ノイズの発生源となり得るものである。よって、駆動されるダミー供試体Ａ２ の入力軸及び第１、第２の各出力軸１１，１２ａ，１２ｂと連結する駆動及び第１、第２の各負荷モータＭｄ， Ｍｌ１，Ｍｌ２ の駆動出力軸及び各負荷出力軸２１、３２，３３に及ぼす影響が供試体Ａ０ の場合と似るので、暗騒音を構成する前記供試体固定装置の発生音Ｎｓ１ 、各負荷出力軸３２，３３の回転による各発生音Ｎｓ２，Ｎｓ３ が、より正確に再現されると推定できる。このようにして、暗騒音のノイズ測定値の信頼性を高める方法もある。
【００３１】
なお、本実施形態は、供試体Ａ０ が１本の入力軸と２本の出力軸とを備えた３軸の場合について説明したが、本発明はこの軸数に限定されず、少なくとも入力及び出力軸の２本を有する供試体に適用できる。そして、ダミー供試体の入出力軸の構成を供試体の各軸に対応するように構成すれば問題ない。また、動力伝達機構は、第１及び第２の各実施形態で説明したベルトユニットとギア列の他にも、チェーン等を用いることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るダミー供試体を備えたギアノイズ測定装置を使用することによって、暗騒音のノイズ測定値をより正確に知ることができ、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズのみの算定値の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】供試体Ａ０ 及びダミー供試体Ａ１ を取り付けて、所定の試験条件でその駆動中のギアノイズを測定するギアノイズ測定装置Ｔの簡略図である。
【図２】発生音測定の際の駆動モータＭｄの各所定の回転数の時の発生音を、それぞれ周波数分析したグラフである。
【図３】発生音測定の際の駆動モータＭｄの前記回転数変化と、これに対応する特定の周波数帯域において大きなピークを示す前記音圧レベル値とを追跡した関数（トラッキングデータ）を示すグラフである。
【図４】ギアノイズ測定装置Ｔにおいて第１実施形態のダミー供試体Ａ１ の部分を主に示した断面図である。
【図５】同じく、第２実施形態のダミー供試体Ａ２ の部分を主に示した断面図である。
【符号の説明】
Ａ０ ：供試体
Ａ１，Ａ２ ：ダミー供試体
Ｇ１，Ｇ２ ：第１及び第２の各ギア列（動力伝達機構）
Ｍｄ：駆動モータ（駆動源）
Ｍｌ１，Ｍｌ２ ：負荷モータ（負荷装置）
Ｎ０ ：ギアノイズ
Ｎｆ：加振力ノイズ
Ｎｓ：暗騒音
Ｐ１，Ｐ２ ：第１及び第２の各プーリー列
Ｔ：ギアノイズ測定装置
Ｖ：ベルトユニット（動力伝達機構）
１：入力軸
２：第１出力軸
３：第２出力軸
４：ハウジング
１１：入力軸
１２ａ， １２ｂ：第１及び第２の各出力軸部（出力軸）
１３：防音材
５１：供試体固定装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の変速機等から発生するギアノイズの測定方法、及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車等に取り付けられた変速機等において、その駆動中のギアノイズを測定する装置としては、図１に示されるギアノイズ測定装置Ｔがある。該ギアノイズ測定装置Ｔは、１本の入力軸に対して２本の出力軸を有する変速機のギアノイズを測定する装置であって、該変速機は、その入力及び両出力の各軸１，２，３を自動車の駆動源及び両負荷装置と連結させて、所定の減速比で動力伝達可能になっている。前記ギアノイズ測定装置Ｔは、擬似的な駆動源及び負荷装置として駆動モータＭｄと、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ とを備えていて、それらの駆動出力軸２１及び各負荷出力軸３２，３３が、前記変速機（以下の説明において「供試体Ａ０ 」と記す）の前記入力軸１と両出力軸２，３とに連結可能に構成されている。そして、供試体Ａ０ のノイズ測定を行うためには、供試体Ａ０ に前記各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ を取り付けて負荷トルクをかけた状態で、駆動モータＭｄの回転数を連続変化させながら、供試体Ａ０ を駆動する。該供試体Ａ０ の外側の近接した複数のポイントには、マイクロホン５２がそれぞれ設置され、発生音が受音されて騒音計５３に記録される。
【０００３】
通常、このような発生音は、周波数分析することによって、特定の周波数帯域において大きなピークを示す音圧レベル値が求められる。例えば、継手装置から発生するノイズの評価方法として、その装置の音圧レベルを周波数分析した結果を、更にトラッキング解析して評価する方法がある（特許文献１参照）。本件のギアノイズ測定方法に関連付けて具体的に説明すると、図２のグラフ１ないしグラフ３は、例えば駆動モータＭｄの前記回転数が、１０００，２０００，３０００（ｒｐｍ）の時の各発生音を周波数分析したグラフであって、特定の各周波数帯域〔ｆ１ 〜ｆ３，ｆ４ 〜ｆ６，ｆ７ 〜ｆ９ （Ｈｚ）〕における前記大きなピークを示す各音圧レベル値Ｓ１ 〜Ｓ３，Ｓ４ 〜Ｓ６，Ｓ７ 〜Ｓ９ （ｄＢ）が示されている。前記特定の周波数の大きさは、例えばグラフ１においては、ｆ１ ＜ｆ２ ＜ｆ３ であって、前記各音圧レベル値Ｓ１ 〜Ｓ３ は、この周波数順に１次、 ２次、３次の各ピーク値として対応している。そして、このようなピークを示す音圧レベル値を以下に説明するノイズ測定値とし、評価すべきノイズの大きさの尺度として定めることができる。図３のグラフ４は、発生音測定の際の駆動モータＭｄの前記回転数変化と、これに対応する前記特定の周波数帯域において大きなピークを示す前記音圧レベル値（例えばグラフ１のＳ１，Ｓ２，Ｓ３ ）とを前記各次数別に追跡した関数である（このような関数を求めることをトラッキングデータ分析という）。一般に、図３のグラフにおける１次の音圧レベルのピーク値を、評価すべきノイズの大きさの尺度として差支えない。
【０００４】
また、上記のように計測された供試体Ａ０ のノイズ測定値ＳＰＬ１ は、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズＮ０ に加えて、供試体の回転数及び負荷の変動に起因して発生する加振力ノイズＮｆと、暗騒音（英語表記でバックグランドノイズ）Ｎｓとを含むそれぞれの和として求められ、ノイズ測定値ＳＰＬ１ は（１）式で表される。
ＳＰＬ１ ＝Ｎ０ ＋Ｎｓ＋Ｎｆ （１）
そして、知るべきノイズ測定値は、供試体Ａ０ の前記ギアノイズＮ０ であり、このギアノイズＮ０ を求めるためには、前記加振力ノイズＮｆと、暗騒音Ｎｓとを正確に同定して、（１）式に従ってノイズ測定値ＳＰＬ１ から減じる必要がある。
【０００５】
一方の前記加振力ノイズＮｆは、供試体Ａ０ の回転数やトルクの変動に依存するノイズであって、供試体Ａ０ の回転ムラによるノイズδＮｒと、トルクムラによるノイズδＮｔとの和で求められ、一般に（２）式で示される。
Ｎｆ＝δＮｒ＋δＮｔ （２）
よって、従来の測定方法では、加振力ノイズＮｆを求めるために、回転数或いはトルクの変動を直接測定してその影響を推定するか、又は供試体Ａ０ の替わりにギア等で構成された擬似発音体を試作して、この擬似発音体の安定性について評価しようと試みられていた。しかしながら、推定して求められる加振力ノイズＮｆの数値は信頼性が低く、又供試体Ａ０ のギアノイズの発生機構を正確に模擬した擬似発音体を試作することは困難であって、得られる加振力ノイズＮｆのノイズ測定値は、正確性を欠いていた。
【０００６】
そして、他方の暗騒音Ｎｓは、前記ギアノイズ測定装置Ｔを構成する供試体Ａ０ 以外の構成部材及びその周辺から発生するノイズであって、後述する供試体固定装置のノイズ測定値Ｎｓ１ 、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ の各負荷出力軸３２，３３の回転による各ノイズ測定値Ｎｓ２，Ｎｓ３ 、その他周囲のノイズＮｓ４ との和で求められ、一般に（３）式で示される。
Ｎｓ＝Ｎｓ１ ＋Ｎｓ２ ＋Ｎｓ３ ＋Ｎｓ４ （３）
従来の測定方法では、この暗騒音Ｎｓは、供試体Ａ０ を取り付けない状態でギアノイズ測定装置Ｔを試運転し、この時のノイズ測定値を暗騒音として定めており、供試体Ａ０ の入力及び両出力の各軸１，２，３を介して駆動源及び負荷装置の各軸２１，３２，３３を連結する供試体Ａ０ の関与が無視されたノイズ測定値であった。よって、暗騒音Ｎｓを構成する、例えば前記供試体固定装置や各負荷出力軸３２，３３の回転による各ノイズ測定値Ｎｓ１，Ｎｓ２，Ｎｓ３ の各レベルが、実機状態のものとは異なる恐れがあった。このようにして、前記加振力ノイズＮｆや暗騒音Ｎｓの数値の正確性が損われるので、従来の試験方法によって、ノイズ測定値ＳＰＬ１ から減じて算定される前記ギアノイズＮ０ の数値は、信頼性に欠けるという問題点を有していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−２７４５９５の請求項２
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズのみをより正確に知ることができるギアノイズの測定方法と、その装置を提供することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１に記載の発明は、入力軸から出力軸に動力を伝達するギア列がハウジング内に設けられた供試体を固定する供試体固定装置と、前記入力軸に連結して動力を供給する駆動源と、前記出力軸に連結されて、負荷を与えるための負荷装置とを備えたギアノイズ測定装置によって、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズを測定する方法であって、前記供試体と同一条件の入力軸及び出力軸を備え、ハウジングには、入力軸から出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材とが設けられたダミー供試体を用い、前記ギアノイズ測定装置に前記ダミー供試体を装着して、ノイズ測定装置及び周辺の暗騒音と、該暗騒音の測定値、及び既知計算式に基づいて、供試体の回転数及び負荷の変動に起因して発生する加振力ノイズとをそれぞれ予め測定しておき、ギアノイズ測定装置に供試体を装着した状態で発生するノイズ測定値から、前記暗騒音及び加振力ノイズの各数値を減じて、供試体のギアの噛合が原因で発生するギアノイズを測定することを特徴としている。
【００１０】
請求項１の発明によれば、ダミー供試体を使用して後述する測定方法に従い、前記暗騒音をより正確に測定でき、その結果、暗騒音のノイズ測定値を用いて算定する振力ノイズを正確に求めることができる。よって、（１）式に従って、供試体のギア列のギアの噛合が原因で発生する前記ギアノイズの算定値の信頼性が向上する。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ダミー供試体の動力伝達機構は、ベルトを使用した機構であることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、ベルトはゴム製であって、ダミー供試体の内部から発生する動力伝達に係る接触に起因するノイズを小さくでき、ダミー供試体自身の全体から発生するノイズを「０」とみなした場合の誤差が小さくなる。よって、ギアノイズ測定装置で測定すべき暗騒音のノイズ測定値を、より真値に近づけることができる。
【００１３】
また、請求項３の発明は、入力軸から出力軸に動力を伝達するギア列がハウジング内に設けられた供試体を固定する供試体固定装置と、前記入力軸に連結して動力を供給する駆動源と、前記出力軸に連結されて、負荷を与えるための負荷装置とを備え、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列で発生するギアノイズを測定する装置であって、前記供試体と同一条件の入力軸及び出力軸を備え、ハウジングには、入力軸から出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材とが設けられたダミー供試体を有していることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の発明をギアノイズ測定装置の観点から把握したものであって、請求項１の発明と実質的に同一である。よって、請求項３の発明からは、請求項１の方法発明と同等の作用効果が奏される。
【００１５】
ダミー供試体を使用して、前記暗騒音Ｎｓ及び加振力ノイズＮｆを求める方法は、以下のとおりである。
１． 暗騒音の測定方法
供試体の替わりにダミー供試体を取り付けたギアノイズ測定装置を各試験条件で試運転し、その条件下での発生音を測定する。ダミー供試体には、自身の内部で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材が設けられている。このダミー供試体からのノイズ測定値ＳＰＬ２ は、ダミー供試体自身の発生音をＮｔ’とすると（４’）式で示される。
ＳＰＬ２ ＝Ｎｔ’ ＋Ｎｓ （４’）
ダミー供試体自身の発生音Ｎｔ’ は、Ｎｔ’ ＜＜Ｎｓとなるように構成されているので、前記ノイズ測定値ＳＰＬ２ は（４）式で求められる。
ＳＰＬ２ ≒Ｎｓ （４）
このようにして測定された暗騒音は、ダミー供試体の入力及び両出力の各軸を介して駆動源及び負荷装置の各軸が連結されたノイズ測定値である。ここで、ダミー供試体の発生音測定時の試験条件を供試体のそれと同じにすれば、該供試体の暗騒音Ｎｓとして同定することができる。よって、従来の測定方法と比較すると、擬似的な駆動源から負荷装置にかけて動力伝達された状態の前記供試体固定装置や各負荷出力軸の回転による各発生音を、より正確に再現できるので、信頼性の高いノイズ測定値を得ることができる。
【００１６】
２． 加振力ノイズの算定方法
前記加振力ノイズＮｆは、前記（２）式と共に、回転数の変動率δＲ、負荷トルクの変動率δＴ、α， βをそれぞれ所定の係数とすると、一般に（５）の近似式により良好に表すことができる。
Ｎｆ＝αｌｏｇ（δＲ）＋βｌｏｇ（δＴ） （５）
ここで、係数αを求めるには、以下の方法にて測定及び算定して行う。まず、ギアノイズ測定装置において、両負荷モータの負荷トルクを一定に保った条件下で、異なる所定の回転数ｒ１，ｒ２ ｛（ ｒ２ −ｒ１ ）＝δＲ＞０｝での各発生音のノイズ測定値ＳＰＬ（ｒ１）， ＳＰＬ（ｒ２ ）を得る。そして、供試体をダミー供試体に取り替えて、同様の試験条件でノイズ測定値を求め、それぞれの試験条件下での各暗騒音Ｎｓ（ｒ１）， Ｎｓ（ｒ２）とみなす。すると、以下の（７−１），（７−２）が成立する。
ＳＰＬ（ｒ１）＝Ｎ（ｒ１）＋Ｎｓ（ｒ１） （７−１）
ＳＰＬ（ｒ２）＝Ｎ（ｒ２）＋Ｎｓ（ｒ２） （７−２）
上式の（７−１），（７−２）の各Ｎ（ｒ１）， Ｎ（ｒ２）は、それぞれトルクを一定に保った条件下でのノイズの真値であって、以下の（８−１），（８−２）式で計算できる。
Ｎ（ｒ１）〔ｄＢ〕＝１０ｌｏｇ（１０ＳＰＬ（ｒ１）／１０−１０Ｎｓ（ｒ１）／１０ ）（８−１）
Ｎ（ｒ２）〔ｄＢ〕＝１０ｌｏｇ（１０ＳＰＬ（ｒ２）／１０−１０Ｎｓ（ｒ２）／１０ ）（８−２）
そして、前記係数αは、この各Ｎ（ｒ１）， Ｎ（ｒ２）を使用して以下の（９）式によって求められる。
α＝｛Ｎ（ｒ１）−Ｎ（ｒ２）｝／ｌｏｇ（δＲ） （９）
また、前記係数βは、前記係数αを求めた場合と同様に、前記駆動モータの回転数を一定に保った条件下での異なる所定の負荷トルクｔ１，ｔ２ ｛（ ｔ２ −ｔ１ ）＝δＴ＞０｝での各発生音のノイズ測定値ＳＰＬ（ｔ１）， ＳＰＬ（ｔ２ ）と、それぞれの試験条件下での暗騒音Ｎｓ（ｔ１）， Ｎｓ（ｔ２）との測定を行い、回転数を一定に保った条件下での前記ノイズの真値Ｎ（ｔ１）， Ｎ（ｔ２）を（１０−１），（１０−２）式によって計算した後、以下の（１１）式によって求められる。
Ｎ（ｔ１）〔ｄＢ〕＝１０ｌｏｇ（１０ＳＰＬ（ｔ１）／１０−１０Ｎｓ（ｔ１）／１０ ）（１０−１）
Ｎ（ｔ２）〔ｄＢ〕＝１０ｌｏｇ（１０ＳＰＬ（ｔ２）／１０−１０Ｎｓ（ｔ２）／１０ ）（１０−２）
β＝｛Ｎ（ｔ１）−Ｎ（ｔ２）｝／ｌｏｇ（δＴ） （１１）
そして、（９），（１１）式で求められる各係数α， βを近似式（５）式に代入し、加振力ノイズＮｆを算定する。算定された加振力ノイズＮｆの数値は、ギアノイズ測定装置において、動力伝達された状態で求められた前記各ノイズ測定値と前記近似式とに従って同定された正確な数値であって、信頼性が向上している。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るギアノイズ測定装置Ｔは、所定の動力伝達ギアを備え、前記入力軸１に対して２本の出力軸２，３を有する前記試供体Ａ’の前記ギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズのみを、後述するダミー供試体Ａ１ を使用して正確に算定する試験装置である。ギアノイズ測定装置Ｔは、供試体Ａ０ の前記入力軸１と第１及び第２の各出力軸２，３とを、駆動装置である前記駆動モータＭｄの駆動出力軸２１と、負荷装置である第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ の各負荷出力軸３２，３３とにそれぞれ連結して擬似的に供試体Ａ０ を駆動し、発生音を測定可能になっている。なお、本実施形態の供試体Ａ０ は、自動車のミッション用の変速機であって、前記駆動モータＭｄと、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ とは、それぞれエンジンと、路面に接地する一対のタイヤとして想定されている。
【００１８】
図１に示されるように、ギアノイズ測定装置Ｔは、ノイズを測定すべき供試体Ａ０ と、前記駆動モータＭｄと、前記両負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ と、試供体Ａ’のハウジング４’の取付フランジ部４’ａを取り付けて、前記試供体Ａ’を支承するための供試体固定装置５１とで主に構成され、マイクロホン５２を備えた騒音計５３で発生音を測定可能になっている。前記駆動モータＭｄの駆動出力軸２１と供試体Ａ０ の入力軸１とは、互いに嵌合可能なドライブプレート５及びアタッチメント６を介して連結可能に配置され、第１及び第２の各出力軸２，３と前記両負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ の各負荷出力軸３２，３３とは、それぞれカップリング７を介して連結可能に配置されている。また、前記第１及び第２の各出力軸２，３は、互いに同軸上に配置し、供試体Ａ０ の外側に向けてそれぞれほぼ同じ距離だけ反対方向に突出し、しかも前記入力軸１に対して平行に配置されている。よって、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ は、供試体Ａ０ に対して互いに対称な位置に対向配置され、前記駆動モータＭｄは、第１負荷モータＭｌ１ と同じ側に配置されている。そして、前記駆動モータＭｄ及び第１負荷モータＭｌ１ のそれぞれの駆動出力軸２１と負荷出力軸３２とは、それぞれの端部において前記供試体Ａ０ の入力軸１と第１出力軸２とに連結すると共に、供試体固定装置５１の各貫通孔５１ａ，５１ｂに装着された各一対の軸受５４に軸支された状態で供試体Ａ０ と連結している。
【００１９】
そして、前記ダミー供試体Ａ１ は、ギアノイズ測定装置Ｔへの取付けに係る各部分において、前記供試体Ａ０ と相対的に同一の外形状を有していて、供試体Ａ０ の替わりにギアノイズ測定装置Ｔに取り付けて駆動可能であって、しかも試供体Ａ’と同じ減速比で動力伝達可能な変速機である。図４に示されるように、本発明に係る第１実施形態のダミー供試体Ａ１ は、断面方形のハウジング４の取付フランジ部４ａを介して供試体固定装置５１に固定可能であって、該ハウジング４の内壁面に防音材１３が密着され、該ハウジング４の内部に、ベルト２０を介して連結される第１プーリー列Ｐ１ と第２プーリー列Ｐ２ とからなるベルトユニットＶが配置された構成である。また、ダミー供試体Ａ１ は、それぞれ前記第１及び第２の各プーリー列Ｐ１，Ｐ２ を構成し、前記試供体Ａ０ の入力軸１と第１及び第２の各出力軸２，３とに対応する入力軸１１と、第１及び第２の各出力軸部１２ａ，１２ｂとを有しており、動力伝達機構であるベルトユニットＶによって、前記供試体Ａ０ と同じ減速比で動力伝達可能となっている。
【００２０】
前記入力軸１１と、そのほぼ中央部に固定される第１プーリー１４と、その両側に固定された一対の第１軸受１６と、前記アタッチメント６とで構成される第１プーリー列Ｐ１ は、前記供試体固定装置５１に軸支され、ドライブプレート５が取り付けられた駆動モータＭｄの駆動出力軸２１と同軸上に配置されている。アタッチメント６が固定され、前記駆動出力軸２１に連結すべき入力軸１１の連結側の端部は、前記取付フランジ部４ａの開口部から露出して前記駆動出力軸２１に連結し、共に回転可能に構成されている。また、第２プーリー列Ｐ２ は、前記第１プーリー列Ｐ１ とほぼ同様の構成であって、その出力軸１２の両端部が、該出力軸１２の外径より僅かに大きいハウジング４の一対の貫通孔４ｂから突出し、ハウジング４の外側に第１及び第２の各出力軸部１２ａ，１２ｂを形成している。そして、該第１及び第２の各出力軸部１２ａ，１２ｂは、前記第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ の各負荷出力軸３２，３３と同軸上に配置し、一対のカップリング７を介して動力伝達可能になっている。なお、１８，１９は、第１及び第２の各プーリー列Ｐ１，Ｐ２ をハウジング４の内部に固定配置するための第１及び第２の各一対の軸受保持部であって、ハウジング４の内壁面に一体に形成された部分である。
【００２１】
また、ハウジング４の内壁面に密着された前記防音材１３としては、吸音率が「１」に近い材料（例えば、グラスファイバー、ロックウール等の多孔質系の材料）又は部材（空気層を有する孔あき板等の共鳴構造系の部材）、若しくは両者を組合せたもの等が問題なく使用できる。この構成によって、前記ベルトユニットＶが動力伝達し、第１及び第２の各プーリー列Ｐ１，Ｐ２ とベルト２０とが接触するノイズが発生しても、前記ハウジング４の内部での該発生音が、その外部に漏れないように構成されている。
【００２２】
次に、ギアノイズの具体的な測定方法について順に説明する。まず、定格の条件下でダミー供試体Ａ１ を駆動して、ギアノイズ測定装置Ｔの発生音のトラッキングデータを取得するために、ギアノイズ測定装置Ｔの供試体固定装置５１にダミー供試体Ａ１ を取り付け、駆動モータＭｄと第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ とをダミー供試体Ａ１ に連結した状態で、駆動モータＭｄの回転数を連続変化させながら、所定の負荷がかかったダミー供試体Ａ１ を駆動し、対応する発生音を測定する。そして、発生音を周波数分析する替わりに、音圧レベルのＬ次のピーク値を示すとみなされる周波数帯域の中心周波数ｆｃ１ を次式で求める。
ｆｃ１ ＝（回転数×歯数×減速比×Ｌ）／６０ （１２）
該中心周波数ｆｃ１ より前記各ピーク値を切り出すためのバンドパスフィルターのカットオフ周波数ｆｃ２，ｆｃ３ が求められ（おｆｃ２ ＝２ｆｃ１，ｆｃ３ ＝３ｆｃ１ ）、該当する帯域での音圧レベル値を分析し、前記変動する駆動回転数に対応するノイズ測定値をプロットしたトラッキングデータを得る。
【００２３】
ここで、ダミー供試体Ａ１ には、自身の内部で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材が設けられており、該ダミー供試体Ａ１ 自身の発生音は極めて小さく、前記ギアノイズＮ０ との差が１０ｄＢ以下である。よって、この場合の発生音を、ギアノイズ測定装置Ｔの暗騒音Ｎｓとみなすことができる。そして上述した方法で、前記ピーク値を示すべき周波数帯域での音圧レベル値を分析し、前記駆動回転数に対応する暗騒音のトラッキングデータを得る。本実施形態のダミー供試体Ａ１ については、動力伝達機構がベルトユニットＶで構成されているので、ゴム製のベルト２０が制振作用を有しており、動力伝達に伴って自身の内部で発生するノイズは小さく、良好にダミー供試体Ａ１ 自身の発生音を「０」に近似できるので、暗騒音Ｎｓのノイズ測定値がより正確に求められる。なお、一般に得るべき前記ギアノイズＮ０ に対して、暗騒音Ｎｓが−１０ｄＢ以下であれば、ギアノイズＮ０ に対する暗騒音Ｎｓの影響は、ほぼ無視できると判断できる。よって通常は、予め無響音室等の環境で、ダミー供試体Ａ１ 自身の発生音が極めて小さく、「０」と近似しても構わないことを実験確認した後に、上述した測定を行う。
【００２４】
また、このようにして測定された暗騒音は、ダミー供試体Ａ１ の入力及び両出力の各軸１，２，３を介して駆動源及び負荷装置の駆動出力軸２１、各負荷出力軸３２，３３が連結された状態の発生音である。よって、擬似的な駆動源から負荷装置にかけて動力伝達された状態を再現しながら、前記供試体固定装置や、各負荷出力軸の回転による各発生音を含むノイズを測定できるので、従来の測定方法と比較すると、前記暗騒音Ｎｓのノイズ測定値は、より正確であって信頼性が高くなっている。
【００２５】
続いて、負荷トルクを一定に保持した条件下で、異なる回転数ｒ１，ｒ２ でのギアノイズ測定装置Ｔの各暗騒音Ｎｓ（ｒ１）， Ｎｓ（ｒ２ ）の測定値を得るために、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ による負荷トルクが一定になるように所定の方法で管理しながら、駆動モータＭｄの回転数を連続的に変化させ、駆動回転数に対応する暗騒音のトラッキングデータを得る。同様にして、駆動回転数を一定に保持した条件下で、異なる負荷トルクｔ１，ｔ２ でのギアノイズ測定装置Ｔの各暗騒音Ｎｓ（ｔ１）， Ｎｓ（ｔ２ ）のノイズ測定値を得るために、駆動モータＭｄによる駆動回転数が一定になるように所定の方法で管理しながら、第１及び第２の各負荷モータＭｌ１，Ｍｌ２ による負荷トルクを連続的に変化させ、負荷トルクの変動に対応する暗騒音のトラッキングデータを得る。
【００２６】
次に、定格の条件下で供試体Ａ０ を駆動して、その発生音のトラッキングデータの取得するために、ダミー供試体Ａ１ を供試体Ａ０ に取り替えて供試体固定装置５１に取り付け、ダミー供試体Ａ１ の場合と同様に、駆動モータＭｄの回転数を連続変化させながら、所定の負荷がかかった供試体Ａ０ を駆動し、対応する発生音を測定する。
【００２７】
続いて、ダミー供試体Ａ１ の場合と同様に、負荷トルク及び回転数を一定に保持した条件下で供試体Ａ０ を駆動して、ダミー供試体Ａ１ の場合と同じ測定方法で、発生音を測定し、変動する駆動回転数及び負荷トルクに対応する発生音のトラッキングデータを得る。この測定は、ダミー供試体Ａ１ と同一の前記各回転数ｒ１，ｒ２ 及び各負荷トルクｔ１，ｔ２ での供試体Ａ０ の各発生音のノイズ測定値ＳＰＬ（ｒ１）， ＳＰＬ（ｒ２ ），ＳＰＬ（ｔ１）， ＳＰＬ（ｔ２ ）を得るために行われる。
【００２８】
次に、加振力ノイズＮｆを算定する方法について説明する。まず、トルクを一定に保った条件下での前記各ノイズ測定値及び暗騒音ＳＰＬ（ｒ１）， Ｎｓ（ｒ１）， ＳＰＬ（ｒ２）， Ｎｓ（ｒ２）から、同じ条件下での前記ノイズの真値Ｎ（ｒ１）， Ｎ（ｒ２）を算定する。例えば、１０００（ｒｐｍ） の時の供試体Ａ０ を取り付けた場合のノイズ測定値が６０ｄＢ［ＳＰＬ（ｒ１）］、この時の暗騒音が５２ｄＢ［Ｎｓ（ｒ１）］であり、２０００（ｒｐｍ） の時の同じくノイズ測定値が８０ｄＢ［ＳＰＬ（ｒ２）］、この時の暗騒音が７０ｄＢ［Ｎｓ（ｒ２）］とすると、
Ｎ（ｒ１）＝１０×ｌｏｇ（１０６０／１０ −１０５２／１０ ）＝５９．３ｄＢ
Ｎ（ｒ２）＝１０×ｌｏｇ（１０８０／１０ −１０７０／１０ ）＝７９．５ｄＢ
で算定でき〔式 （８−１）， （８−２） 参照〕、更に、（９）式より、
α＝（ ７９．５− ５９．３） ／ｌｏｇ（２０００／１０００） ＝６７．１
係数αの数値が算定される。同様にして、回転数を一定に保った条件下での各ノイズ測定値ＳＰＬ（ｔ１）， Ｎｓ（ｔ１）， ＳＰＬ（ｔ２）， Ｎｓ（ｔ２）から、同じ条件下での前記ノイズの真値Ｎ（ｔ１）， Ｎ（ｔ２）を算定し、係数βの数値を算定する。そして、係数α，β、回転数及び負荷トルクの各変動率δＲ（＝ｒ２ −ｒ１ ），δＴ（＝ｔ２ −ｔ１ ）を（５）式に代入し、加振力ノイズＮｆを算定する。
【００２９】
最後に、目的の前記ギアノイズＮ０ を算定する。定格の試験条件下での供試体Ａ０ の発生音のノイズ測定値から、同条件でダミー供試体Ａ１ を駆動して取得した前記暗騒音Ｎｓと、上述したように算定された加振力ノイズＮｆの数値とを減じて、目的の前記ギアノイズＮ０ を得ることができる。算定されたギアノイズＮ０ の数値は、より正確な暗騒音Ｎｓ及び加振力ノイズＮｆの各数値に基づいており、信頼性が向上している。
【００３０】
次に第２実施形態のダミー供試体Ａ２ の構成について説明する。図５に示されるとおり、ダミー供試体Ａ２ は、動力伝達機構がギアであることのみにおいて、第１実施形態のダミー供試体Ａ１ と異なっており、ハウジング４の内部に、ベルトユニットＶの替わりに第１及び第２の各ギア列Ｇ１，Ｇ２ が噛合するように配置された構成である。このように、動力伝達機構をギアで構成することによって、供試体Ａ０ の動力伝達機構と同一となるので、第１及び第２の各ギア４４，４５が接触（噛合）して、その結果生じる「振動」の発生機構は、供試体Ａ０ の場合と同質のものとなる。一般に、このような「振動」は、ノイズの発生源となり得るものである。よって、駆動されるダミー供試体Ａ２ の入力軸及び第１、第２の各出力軸１１，１２ａ，１２ｂと連結する駆動及び第１、第２の各負荷モータＭｄ， Ｍｌ１，Ｍｌ２ の駆動出力軸及び各負荷出力軸２１、３２，３３に及ぼす影響が供試体Ａ０ の場合と似るので、暗騒音を構成する前記供試体固定装置の発生音Ｎｓ１ 、各負荷出力軸３２，３３の回転による各発生音Ｎｓ２，Ｎｓ３ が、より正確に再現されると推定できる。このようにして、暗騒音のノイズ測定値の信頼性を高める方法もある。
【００３１】
なお、本実施形態は、供試体Ａ０ が１本の入力軸と２本の出力軸とを備えた３軸の場合について説明したが、本発明はこの軸数に限定されず、少なくとも入力及び出力軸の２本を有する供試体に適用できる。そして、ダミー供試体の入出力軸の構成を供試体の各軸に対応するように構成すれば問題ない。また、動力伝達機構は、第１及び第２の各実施形態で説明したベルトユニットとギア列の他にも、チェーン等を用いることも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るダミー供試体を備えたギアノイズ測定装置を使用することによって、暗騒音のノイズ測定値をより正確に知ることができ、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズのみの算定値の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】供試体Ａ０ 及びダミー供試体Ａ１ を取り付けて、所定の試験条件でその駆動中のギアノイズを測定するギアノイズ測定装置Ｔの簡略図である。
【図２】発生音測定の際の駆動モータＭｄの各所定の回転数の時の発生音を、それぞれ周波数分析したグラフである。
【図３】発生音測定の際の駆動モータＭｄの前記回転数変化と、これに対応する特定の周波数帯域において大きなピークを示す前記音圧レベル値とを追跡した関数（トラッキングデータ）を示すグラフである。
【図４】ギアノイズ測定装置Ｔにおいて第１実施形態のダミー供試体Ａ１ の部分を主に示した断面図である。
【図５】同じく、第２実施形態のダミー供試体Ａ２ の部分を主に示した断面図である。
【符号の説明】
Ａ０ ：供試体
Ａ１，Ａ２ ：ダミー供試体
Ｇ１，Ｇ２ ：第１及び第２の各ギア列（動力伝達機構）
Ｍｄ：駆動モータ（駆動源）
Ｍｌ１，Ｍｌ２ ：負荷モータ（負荷装置）
Ｎ０ ：ギアノイズ
Ｎｆ：加振力ノイズ
Ｎｓ：暗騒音
Ｐ１，Ｐ２ ：第１及び第２の各プーリー列
Ｔ：ギアノイズ測定装置
Ｖ：ベルトユニット（動力伝達機構）
１：入力軸
２：第１出力軸
３：第２出力軸
４：ハウジング
１１：入力軸
１２ａ， １２ｂ：第１及び第２の各出力軸部（出力軸）
１３：防音材
５１：供試体固定装置
Claims (3)
- 入力軸から出力軸に動力を伝達するギア列がハウジング内に設けられた供試体を固定する供試体固定装置と、前記入力軸に連結して動力を供給する駆動源と、前記出力軸に連結されて、負荷を与えるための負荷装置とを備えたギアノイズ測定装置によって、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列におけるギアの噛合が原因で発生するギアノイズを測定する方法であって、
前記供試体と同一条件の入力軸及び出力軸を備え、ハウジングには、入力軸から出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材とが設けられたダミー供試体を用い、
前記ギアノイズ測定装置に前記ダミー供試体を装着して、ギアノイズ測定装置及び周辺の暗騒音と、該暗騒音の測定値、及び既知計算式に基づいて、供試体の回転数及び負荷の変動に起因して発生する加振力ノイズとをそれぞれ予め測定しておき、
ギアノイズ測定装置に供試体を装着した状態で発生するノイズ測定値から、前記暗騒音及び加振力ノイズの各数値を減じて、供試体のギアの噛合が原因で発生するギアノイズを測定することを特徴とするギアノイズの測定方法。 - 前記ダミー供試体の動力伝達機構は、ベルトを使用した機構であることを特徴とする請求項１に記載のギアノイズの測定方法。
- 入力軸から出力軸に動力を伝達するギア列がハウジング内に設けられた供試体を固定する供試体固定装置と、前記入力軸に連結して動力を供給する駆動源と、前記出力軸に連結されて、負荷を与えるための負荷装置とを備え、前記駆動源の動力が前記ギア列を介して前記負荷装置に伝達される際にギア列で発生するギアノイズを測定する装置であって、
前記供試体と同一条件の入力軸及び出力軸を備え、ハウジングには、入力軸から出力軸に動力を伝達する動力伝達機構と、該動力伝達機構で発生するノイズが外部に漏れるのを防止する防音材とが設けられたダミー供試体を有していることを特徴とするギアノイズの測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002265037A JP2004101400A (ja) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | ギアノイズの測定方法、及びその装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002265037A JP2004101400A (ja) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | ギアノイズの測定方法、及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004101400A true JP2004101400A (ja) | 2004-04-02 |
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ID=32264281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002265037A Pending JP2004101400A (ja) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | ギアノイズの測定方法、及びその装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004101400A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101881653A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-11-10 | 大同齿轮(昆山)有限公司 | 齿合噪音检测装置 |
| US9272702B2 (en) * | 2012-09-25 | 2016-03-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine control for a hybrid vehicle |
| JP2018025425A (ja) * | 2016-08-09 | 2018-02-15 | いすゞ自動車株式会社 | 自動車変速機の異音の定量評価方法 |
| CN113820124A (zh) * | 2021-09-30 | 2021-12-21 | 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 | 一种发动机齿轮噪声试验台 |
-
2002
- 2002-09-11 JP JP2002265037A patent/JP2004101400A/ja active Pending
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