JP2006023244A

JP2006023244A - ギアノイズ測定装置

Info

Publication number: JP2006023244A
Application number: JP2004203619A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Hatano; 量久羽田野
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-01-26

Abstract

【課題】
ダイナモ等が定格負荷電流よりも低電流で駆動される条件下でのギアノイズ測定において、前記ダイナモ等を冷却する冷却装置のモータ騒音をより小さくして、供試体であるギア伝動装置のギアノイズの測定精度を高めることである。
【解決手段】
擬似的な駆動装置である第１ダイナモＤ₁と、同様の負荷装置である第２ダイナモＤ₂及びディスクブレーキＢと、第１及び第２の各ポンプ駆動用モータＭ₁,Ｍ₂により第１及び第２の各ポンプＰ₁,Ｐ₂を駆動して冷却油を循環させ、前記各ダイナモＤ₁,Ｄ₂をそれぞれ冷却させる第１及び第２の各冷却ユニットＣ₁,Ｃ₂とを備え、変速機Ｇの入力側及び出力側を、前記第１ダイナモＤ₁、及び第２ダイナモＤ₂とディスクブレーキＢとにそれぞれ連結させて、ギアノイズを測定するギアノイズ測定装置Ａにおいて、前記各冷却ユニットＣ₁,Ｃ₂の第１及び第２の各モータＭ₁,Ｍ₂の回転数は、それぞれ前記各ダイナモＤ₁,Ｄ₂の電流に対応して変化するように、第１及び第２の各モータ用インバータＶｍ₁,Ｖｍ₂によってインバータ制御されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダイナモ（発電動機）等を擬似的な駆動装置や負荷装置として、これに連結される例えば自動車の変速機等のギアの作動中に発生するギアノイズをベンチ上で測定するギアノイズ測定装置に係り、特に前記ダイナモを冷却する冷却装置による騒音を低減して、供試体であるギア伝動装置のギアノイズの測定精度を高めた装置に関する。

例えば、自動車の変速機等のようなギア伝動装置において、その駆動中に体感される騒音を検知し、前記ギアノイズを測定する従来構成の装置について、本発明に係る図１を援用して説明する。ギアノイズ測定装置Ａ’の変速機Ｇの入力軸１は、軸受ユニット３及び第１トルク計Ｔ₁を介して、擬似的な駆動装置である第１ダイナモＤ₁と連結され、変速機Ｇの出力軸５は、第２トルク計Ｔ₂を介して、擬似的な負荷装置であるディスクブレーキＢ及び回転力吸収用の第２ダイナモＤ₂と連結されている。また、図４の従来の単線接続図に示されるとおり、駆動用の前記第１ダイナモＤ₁は、トランス１２及びコンバータ１３を介して、商用電源１１と接続される第１ダイナモ用インバータＶｄ₁により制御された回転数で駆動回転し、第２ダイナモＤ₂は、同様に接続される第２ダイナモ用インバータＶｄ₂により制御された回転数で駆動回転しようとし、該第２ダイナモＤ₂による電気的負荷トルク〔Ｌ₂(ｄ）〕を作用させ、前記ディスクブレーキＢによる機械的負荷トルク〔Ｌ₂(ｂ）〕と合わせて、変速機Ｇに対して設定された負荷トルク（Ｌ₂）を作用させる〔但し、Ｌ₂＝Ｌ₂(ｂ)＋Ｌ₂(ｄ)であって、該負荷トルク（Ｌ₂）は、第２トルク計Ｔ₂で検出される〕。これにより、入力側の前記第１ダイナモＤ₁と出力側の第２ダイナモＤ₂とを通電し、前記ディスクブレーキＢを所定条件で作動させ、前記負荷トルク（Ｌ₂）を負荷して変速機Ｇを回転駆動すると、該変速機Ｇの出力側に所定の減速比の回転動力が伝達され、該回転動力は、第２ダイナモＤ₂に吸収される。また、６は、騒音計であって、変速機Ｇのケーシングの外側の複数箇所に設置されたマイクロホン７によって、変速機Ｇの近傍にて発生する騒音を検出し、これを検知可能な構成となっている。なお、８は、各回転軸を連結するカップリングであって、９は、供試体である変速機Ｇの取付台である。

そして、第１冷却ユニットＣ₁は、通電状態の入力側の第１ダイナモＤ₁を油冷する装置であって、冷却油は、第１ポンプ駆動用（冷却ユニットＣ₁用）モータＭ₁により第１ポンプＰ₁を回転させて、第１ダイナモＤ₁のケーシングに設けられた冷却油通路に対して冷却油を循環させて、前記ケーシングを冷却させる。第１冷却ユニットＣ₁による冷却能力は、第１ポンプ駆動用モータＭ₁の回転数に依存するので、入力側の前記ユニットＣ₁としては、変速機Ｇの出力側にて作用する所定の負荷トルク(Ｌ₂)の大きさを踏まえて、これを所定の入力回転数で駆動する第１ダイナモＤ₁の発熱を放熱するのに十分な回転数を出力する第１ポンプ駆動用モータＭ₁を備えたものが選定される。また、第２冷却ユニットＣ₂も、第２ダイナモＤ₂用の同様のユニットであって、その第２ポンプ駆動用モータＭ₂として、同様の仕様のものが選定される。即ち前記所定の負荷トルク及び入力回転数を変速機Ｇに係る定格負荷トルク〔Ｌ₂(ｄ）〕及び定格回転数として、これらに対応する定格負荷電流が通電された状態の第１ダイナモＤ₁及び第２ダイナモＤ₂が適宜放熱されるように、前記各冷却ユニットＣ₁,Ｃ₂の各ポンプ駆動用モータＭ₁,Ｍ₂は、それぞれの所定の回転数を維持すべく直接に商用電源１１に接続されている。これにより、第１及び第２の各ポンプ駆動用モータＭ₁,Ｍ₂には、該商用電源１１によるほぼ一定の電力が供給され、それぞれに接続される前記各ポンプＰ₁，Ｐ₂は、ほぼ一定の回転数〔Ｓ₁(ｐ),Ｓ₂(ｐ）〕で駆動される。

そして、発生騒音の測定時には、変速機Ｇに入力される第１ダイナモＤ₁の出力トルクや変速機Ｇから出力されるトルクを、前記第１及び第２の各トルク計Ｔ₁,Ｔ₂で必要に応じて検知しながら、変速機Ｇに取付けられたマイクロホン７にて検出される騒音を検知する。ここで、本来確認すべきギアの作動中に発生するギアノイズを測定する方法として、騒音検出値の周波数対音圧レベルの関係を測定したり、この音圧レベルを更にギアの回転数でトラッキングしながら評価する方法がある。例えば従来のノイズ測定方法（特許文献１）では、ギアノイズの影響要因がギアの噛合以外の部分にあるにもかかわらず、ギア関連部分の対策に終始してギアノイズの低減に苦慮するといった非能率を避けるために、変速機Ｇと近接する位置での騒音の検出に加えて、ギアが回転する時の速度むらを検出し、発生騒音中の特定のノイズ成分の発生要因を、ギアの伝達誤差の影響を受ける要因と、ギアの伝達誤差以外の要因とに層別して、目的の前記ギアノイズを測定する方法が記載されている。この場合には、変速機Ｇは、必ずしも定格回転数で駆動されるとは限らず、第１ダイナモＤ₁の入力回転数を順次変動させながらギアの回転数を変化させてギアノイズの測定を行う。
特許第3478275号公報

また、ギアノイズ測定中にマイクロホン７にて検出される騒音には、前記ギアノイズに加えて、その測定環境に係る周囲騒音も含まれており、該周囲騒音には、第１及び第２の各冷却ユニットＣ₁,Ｃ₂を構成する前記各ポンプ駆動用モータＭ₁,Ｍ₂、及び前記各ポンプＰ₁,Ｐ₂の回転数に係る騒音が含まれている。そして、前記定格負荷トルク（Ｌｄ）が負荷された変速機Ｇが定格回転数にて定格駆動される時に、ギアノイズ測定装置Ａ’から実際に発生する騒音は、前記ギアノイズを測定する妨げになるほど大きく、特に前記一定回転数〔Ｓ₁(ｐ),Ｓ₂(ｐ）〕で駆動される前記各ポンプＰ₁,Ｐ₂から発生する騒音が大きいことがこの一因であって、従って、騒音測定の際には然るべき防音対策を要していた。また、負荷トルク一定〔例えば定格負荷トルク（Ｌｄ）〕条件下で、図５に示されるように、第１ダイナモＤ₁の負荷電流を、〔Ｉ₁₁(ｄ),Ｉ₁(ｄ),Ｉ₁₂(ｄ）〕の順に段階的に変動させて〔但し、Ｉ₁₁(ｄ)＜Ｉ₁₂(ｄ)＜Ｉ₁(ｄ)〕、上述したようにギアの回転数をトラッキングしながら発生騒音を検知する場合がある。この条件で定格負荷電流〔Ｉ₁(ｄ)〕より少ない負荷電流〔Ｉ₁₁(ｄ),Ｉ₁₂(ｄ）〕を第１ダイナモＤ₁に通電して、入力回転数を変化させながら変速機Ｇを駆動すると、第１ダイナモＤ₁に通電される負荷電流が、定格駆動時のそれよりも少ない負荷電流〔Ｉ₁₁(ｄ),Ｉ₁₂(ｄ）〕の通電時には、これを冷却する能力が減少しても差支えないにもかかわらず、商用電源１１と直接に接続される第１ポンプ駆動用モータＭ₁の回転数は変化せず、前記定格駆動時と同様に、第１ポンプＰ₁を一定回転数〔Ｓ₁(ｐ)〕で駆動する。また、出力側の第２ダイナモＤ₂についても同様に第２ポンプＰ₂が駆動される。測定される騒音値には、本来の供試体であるギア伝動装置のギアノイズの騒音値に加えて、試験環境に係る周囲騒音の騒音値が含まれることとなるが、従来の測定装置では、後者の騒音値の割合が大きくなるため、測定精度が低下するという問題があった。

本発明は、ダイナモ等が定格負荷電流よりも低電流で駆動される条件下でのギアノイズ測定において、前記ダイナモ等を冷却する冷却装置のモータ騒音をより小さくして、供試体であるギア伝動装置のギアノイズの測定精度を高めることを課題としている。

上記の課題を解決するために請求項１の発明は、ダイナモ等で構成される擬似的な駆動装置と、同様の負荷装置と、モータの回転出力により冷却媒体を循環等させて、前記駆動装置及び負荷装置を冷却させる冷却装置とを備え、自動車用変速機等のギア伝動装置の入力側及び出力側を前記駆動装置及び前記負荷装置にそれぞれ連結させて、前記ギア伝動装置の作動中に発生するギアノイズを測定するためのギアノイズ測定装置であって、前記冷却装置のモータの回転数は、前記駆動装置及び負荷装置の電流に対応して変化するようにインバータ制御されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、キアノイズ測定装置を構成する駆動装置及び負荷装置の各冷却装置のモータの回転数は、駆動装置及び負荷装置の作動時における回転数に対応した電流となるようにインバータ制御されている。これにより、その時の駆動装置及び負荷装置の電流に対して冷却装置のモータは適正回転数で回転して適正冷却されて、過剰冷却されない構成にできる。このことは、従来のように冷却装置のモータが定速回転する構成に比較して、特に駆動装置及び負荷装置の低速負荷時において、冷却装置のモータの回転による騒音を抑制できることを意味する。よって、供試体の発生騒音に対する周囲騒音の割合を小さくできて、供試体であるギア伝動装置のギアノイズの測定精度が高められる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記冷却装置のモータの回転数は、前記駆動装置及び負荷装置の設定時間内の平均電流を検出して、数段階で変化させることを特徴としている。

請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用効果に加えて、駆動装置及び負荷装置の設定時間内の平均電流を検出して、数段階で変化させることにより、実質的には、駆動装置及び負荷装置の電流に対応させて、冷却装置のモータの回転数を変化させたこととなって、供試体の発生騒音に対する周囲騒音の割合を減少できて、測定精度が高められる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記負荷装置は、ギア伝動装置の出力軸に連結された連結軸に対して機械的回転負荷を与えるブレーキ装置と、前記連結軸に対して電気的回転負荷を与えるダイナモとで構成されていることを特徴としている。

請求項３の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用効果に加えて、負荷装置がダイナモのみの構成に比較して、ダイナモの容量を小さくできるので、負荷装置の一方を構成するダイナモの冷却装置の容量も小さくできる。その結果、冷却装置を作動させるモータの容量を小さくできて、モータの発生騒音を抑制できる。

本発明によれば、キアノイズ測定装置を構成する駆動装置及び負荷装置の各冷却装置のモータの回転数は、駆動装置及び負荷装置の作動時における電流に対応した回転数となるようにインバータ制御されていて、その時の駆動装置及び負荷装置の電流に対して冷却装置のモータは適正回転数で回転して適正冷却されて、過剰冷却されない構成であるので、特に駆動装置及び負荷装置の低速負荷時において、冷却装置のモータの回転による騒音を抑制できる。よって、供試体の発生騒音に対する周囲騒音の割合を小さくできて、供試体であるギア伝動装置のギアノイズの測定精度が高められる。

実施形態のギアノイズ測定装置Ａは、第１及び第２の各ポンプ駆動用モータＭ₁,Ｍ₂が、それぞれ第１及び第２の各モータ用インバータＶｍ₁,Ｖｍ₂で制御された回転数で駆動される点で、従来の前記測定装置Ａ’と異なる構成の装置である。図２に示されるように、第１駆動ポンプ用モータＭ₁は、トランス１２を介して商用電源１１に接続された第１モータ用インバータＶｍ₁に接続されている。該第１モータ用インバータＶｍ₁により変換させた交流電源の周波数は、第１ダイナモ用インバータＶｄ₁に流れる電流、即ち第１ダイナモＤ₁の負荷電流の二乗に比例して変化するように制御してある。即ち、第１ダイナモＤ₁の負荷が大きくなって流れる電流が多くなれば、この電流の大きさに比例して段階的に変化する周波数の交流電力により第１ポンプ駆動用モータＭ₁が駆動されて、第１ポンプＰ₁を駆動するので、第１ポンプＰ₁の吐出油量は、第１ダイナモＤ₁の負荷にほぼ比例することになる。第１ダイナモ用インバータＶｄ₁に流れる電流の検出は、例えば１分間の平均を検出して、５段階に行うようにする。これにより、第１ポンプＰ₁の吐出油量は、第１ダイナモＤ₁の負荷にほぼ比例することとなって、負荷が小さい場合には、第１ポンプＰ₁の回転数も小さくなって、発生騒音も小さくなる結果、第１ポンプＰ₁による周囲騒音が前記ギアノイズに与える悪影響を抑制でき、その測定精度が高まる。

図３は、本実施形態のギアノイズ測定装置Ａによる変速機Ｇの回転数変化を伴うギアノイズ測定時において、第１ダイナモＤ₁の電流及び第１ポンプＰ₁の回転数変化を示すグラフである。図示されるとおり、従来例と同様に、第１ダイナモＤ₁の電流を〔Ｉ₁₁(ｄ), Ｉ₁(ｄ),Ｉ₁₂(ｄ）〕の順に段階的に変動させて発生騒音を検知すると、上述した作用により、第１モータ用インバータＶｍ₁から第１ポンプ駆動用モータＭ₁に出力される交流電源の周波数が、第１ダイナモＤ₁の負荷電流の変動に応じて３段階に変換され、該モータＭ₁の回転数、及びこれに駆動される第１ポンプＰ₁の回転数もこれに追従して、〔Ｓ₁₁(ｐ),Ｓ₁(ｐ),Ｓ₁₂(ｐ）〕の順に３段階に変動する。

また、出力側の第２ダイナモＤ₂についても、入力側の第１ダイナモＤ₁と同様に第２モータ用インバータＶｍ₂を第２ポンプ駆動用モータＭ₂に接続することによって、第２ポンプＰ₂の回転数を同様に制御できる。前記ギアノイズを測定するためには、周囲騒音を含むノイズ測定時の検出騒音が「６０ｄＢ」以下であることが要求されている。本実施形態のギアノイズ測定装置Ａにおいて、前記各ダイナモＤ₁,Ｄ₂の電流を下げた状態での発生騒音を検知するべく〔例えば、電流Ｉ₁₁(ｄ),Ｉ₁₂(ｄ）〕、定格負荷電流よりも少ない電流がこれらに通電される時には、前記各ポンプＰ₁,Ｐ₂の回転数も少なくなって〔例えば、回転数Ｓ₁₁(ｐ),Ｓ₁₂(ｐ）〕、これらによる周囲騒音が低減され、この際の検出騒音は基準値である６０ｄＢを下回り、従来構成と同じギアノイズ測定条件下で要した防音装置が不要となった。

また、上述した実施形態では、第１及び第２の各ダイナモＤ₁,Ｄ₂の冷却装置として、冷却油を前記各ポンプＰ₁,Ｐ₂で循環させて油冷する冷却ユニットＣ₁,Ｃ₂について述べたが、替わりに空冷する装置でも実施可能であって、ファンを駆動するモータの回転数を、油冷の場合と同様にインバータ制御すればよい。

本実施形態のギアノイズ測定装置Ａに係る各機器の全体構成を示す図である。同じく、全体の電気的な接続を示す単線接続図である。同じく、変速機Ｇの回転数変化を伴うギアノイズの測定時において、第１ダイナモＤ₁の電流及び第１ポンプＰ₁の回転数の変化を示すグラフである。従来構成のギアノイズ測定装置Ａ’に係る全体の電気的な接続を示す単線接続図である。同じく、変速機Ｇの回転数変化を伴うギアノイズの測定時において、第１ダイナモＤ₁の電流及び第１ポンプＰ₁の回転数の変化を示すグラフである。

符号の説明

Ａ，Ａ’：ギアノイズ測定装置
Ｂ：ディスクブレーキ（負荷装置）
Ｃ₁,Ｃ₂：第１及び第２の各冷却ユニット（冷却装置）
Ｄ₁：第１ダイナモ（駆動装置）
Ｄ₂：第２ダイナモ（負荷装置）
Ｇ：変速機（ギア伝動装置）
Ｍ₁,Ｍ₂：第１及び第２の各ポンプ駆動用モータ（冷却装置のモータ）
Ｖｍ₁,Ｖｍ₂：第１及び第２の各モータ用インバータ

Claims

ダイナモ等で構成される擬似的な駆動装置と、同様の負荷装置と、モータの回転出力により冷却媒体を循環等させて、前記駆動装置及び負荷装置を冷却させる冷却装置とを備え、自動車用変速機等のギア伝動装置の入力側及び出力側を前記駆動装置及び前記負荷装置にそれぞれ連結させて、前記ギア伝動装置の作動中に発生するギアノイズを測定するための装置であって、
前記冷却装置のモータの回転数は、前記駆動装置及び負荷装置の電流に対応して変化するようにインバータ制御されていることを特徴とするギアノイズ測定装置。
前記冷却装置のモータの回転数は、前記駆動装置及び負荷装置の設定時間内の平均電流を検出して、数段階で変化させることを特徴とする請求項１に記載のギアノイズ測定装置。
前記負荷装置は、ギア伝動装置の出力軸に連結された連結軸に対して機械的回転負荷を与えるブレーキ装置と、前記連結軸に対して電気的回転負荷を与えるダイナモとで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のギアノイズ測定装置。