JP2014021006A - リニア弁における自励振動の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車の静粛性向上を達成すべく、音に因らずにリニア弁における自励振動の発生の有無を精度よく判断することができるリニア弁における自励振動の検出方法を提供する。
【解決手段】リニア弁１０に連通する油圧回路２５における油圧を検出するための圧力センサ３１と、リニア弁２０に自励振動を生じさせるための手段である自励振動発生手段たる自励振動発生部２０と、を備える、リニア弁１０に生じる自励振動を検出するための自励振動検出システム１を用いて、自励振動発生部２０により、リニア弁１０に自励振動を生じさせたときの油圧回路２５における油圧変動ΔＰを、圧力センサ３１により測定し、圧力センサ３１により測定した油圧変動ΔＰの測定結果に基づいて、リニア弁１０における自励振動の発生を検出する。
【選択図】図６

Description

本発明は、リニア弁における自励振動の検出方法の技術に関する。

自動車等の車両の分野においては、更なる品質の向上を図るべく、車両の静粛性向上を図るための技術が種々検討されている。
例えば、車両の静粛性を阻害する要因としては、電子制御ブレーキにおいて油圧の調整に使用されるリニア弁から発生する音があることが知られている。
より詳しくは、車両の運転中に急ブレーキをかけると、リニア弁において自励振動が生じる場合があり、そして、リニア弁において生じる自励振動に起因して振動音が生じることが知られている。

リニア弁には個体差があり、同じ条件下で使用しても、自励振動が生じるものと、生じないものが存在している。
このため、電子制御ブレーキにおいて使用するリニア弁に対しては、リニア弁単体で、自励振動が生ずるか否かの検査を行い、自励振動が生じないと判断されたリニア弁のみを使用するようにしている。

そして、リニア弁単体における自励振動が生ずるか否かの検査は、従来、リニア弁の作動音をマイクで録音し、その録音した作動音を解析することで、自励振動が生じるか否かの選別を行うようにしている。

しかしながら、録音データ（即ち、音）に基づいて自励振動の発生の有無を判断する検査方法では、外乱（リニア弁の周囲に存在する作動音以外の音）の影響によって誤検出をしてしまう場合があり、リニア弁における自励振動の発生の有無を精度よく判断することが困難であった。
このため、録音データ（即ち、音）に因らずに、精度よく自励振動の発生の有無を判断できる技術の開発が望まれている状況であった。

録音データ（即ち、音）に因らずに、リニア弁から発生する自励振動を検出できる技術としては、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され、公知となっている。

特許文献１に開示されている従来技術では、リニア弁における自励振動の発生を検出するために、音を検出するのではなく、リニア弁に連通する油圧回路における液圧（油圧）の変動を検出する構成としており、液圧の変動を周波数解析することによって、自励振動の発生を検出する構成としている。

特開２００６−３４７１９２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている従来技術では、周波数解析によって得られたパワースペクトルのピークが複数現れる場合があり、リニア弁における自励振動の発生の有無を精度よく判断することが困難な場合があった。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、自動車の静粛性向上を達成すべく、音に因らずにリニア弁における自励振動の発生の有無を精度よく判断することができるリニア弁における自励振動の検出方法を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、リニア弁に連通する油圧回路における油圧を検出するための圧力センサと、前記リニア弁に自励振動を生じさせるための手段である自励振動発生手段と、を備える、前記リニア弁に生じる自励振動を検出するための自励振動検出システムを用いて、前記自励振動発生手段により、前記リニア弁に自励振動を生じさせたときの前記油圧回路における前記油圧の変動を、前記圧力センサにより測定し、前記圧力センサにより測定した前記油圧の変動の測定結果に基づいて、前記リニア弁における自励振動の発生を検出するものである。

請求項２においては、前記自励振動発生手段により、前記リニア弁に自励振動を生じさせたときの前記リニア弁の作動音を予め測定すると同時に、そのときの前記油圧回路における油圧の変動を予め測定し、前記作動音と前記油圧の変動の相関関係を予め算出しておき、前記油圧の変動の測定結果から、前記作動音と前記油圧の変動との相関関係に基づいて、前記リニア弁における自励振動の発生を検出するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１および請求項２においては、リニア弁の周囲に存在する音等の外乱の影響を排除でき、精度よく自励振動が発生したことを検出することができる。

本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検出方法を実現するための検出システムの全体構成を示す模式図。 本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検出方法に用いる検出システムにおける自励振動発生部の油圧回路図。 検出システムによる油圧変動と音圧変動の測定結果の例を示す図。 油圧変動と音圧変動の相関を表す図。 本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検出方法における油圧変動の測定データの処理方法を示す模式図。 本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検出方法の流れを示すフロー図。 本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検出方法における自励振動の発生状況を説明するための模式図、（ａ）油圧Ｐｘの変動を示す図、（ｂ）測定対象たるリニア弁に対する通電状況を示す図、（ｃ）調圧用リニア弁に対する通電状況を示す図、（ｄ）油圧Ｐｙの変動を示す図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検出方法を実現するためのシステムについて、図１および図２を用いて説明をする。
図１に示す自励振動検出システム１は、リニア弁１０における自励振動の発生の有無を検出するためのシステムであり、自励振動発生部２０、油圧検出部３０、作動音検出部４０等を備えている。

自励振動発生部２０は、検査対象たるリニア弁１０に対して、自励振動が発生する所定の条件で作動油を供給するための部位である。
ここでいう作動油を供給する「所定の条件」とは、その「所定の条件」で作動油を供給すれば、使用に適さない（排除すべき不合格品の）リニア弁１０においては自励振動が生じ、使用に適した（合格品の）リニア弁１０においては、自励振動が生じない条件となっている。

そして、自励振動発生部２０は、作動油の供給源となる油圧ポンプ２１と、リニア弁１０に対する作動油の供給圧力を調整するための調圧用リニア弁２２と、模擬的な負荷であるブレーキキャリパー２３と、リザーバタンク２４等を備え、また、油圧回路２５によって、リニア弁１０と上記各部２１・２２・２３・２４を連通する構成としている。

また、油圧検出部３０は、自励振動発生部２０により、リニア弁１０に自励振動を発生させたときに、調圧用リニア弁２２からブレーキキャリパー２３に連通する油圧回路２５内で生じる作動油の圧力変動（以下、油圧変動と言う）を検出するための部位であり、圧力センサ３１、解析用ＰＣ３２等を備える構成としている。

作動音検出部４０は、自励振動発生部２０により、リニア弁１０に自励振動を発生させたときに生じる作動音を測定し、解析するための部位であり、マイク４１、ＡＤ変換器４２、解析用ＰＣ４３等を備える構成としている。

図２には、自励振動発生部２０における油圧回路２５の構成を、より詳細に示している。
図２に示す如く、油圧回路２５は、リニア弁１０およびブレーキキャリパー２３に対して作動油を供給する往き側の回路（図２中に示す実線）と、リニア弁１０から油圧ポンプ２１およびリザーバタンク２４に作動油を戻す還り側の回路（図２中に示す破線）があり、往き側の回路上の調圧用リニア弁２２で、作動油の供給圧力を調整する構成としている。

油圧回路２５においては、油圧ポンプ２１の吐出側（調圧用リニア弁２２の入り口側）における油圧Ｐｘと、ブレーキキャリパー２３に対する作動油の供給圧力たる油圧Ｐｙを、少なくとも測定している。
尚、油圧Ｐｙは、油圧検出部３０における圧力センサ３１によって、測定している。

そして、自励振動発生部２０においては、油圧ポンプ２１から、調圧用リニア弁２２を介してブレーキキャリパー２３に所定の圧力で作動油を供給するとともに、余剰の作動油を検査対象たるリニア弁１０を介してリザーバタンク２４に戻す構成としている。

ここで、リニア弁１０に自励振動を生じさせる方法について説明すると、まず、油圧回路２５において、調圧用リニア弁２２を「閉」にし、かつ、リニア弁１０を中間開度で「開」としつつ、調圧用リニア弁２２の一次側の油圧を所定の圧力（ホイールシリンダ圧）まで高めておく。
そして、この状態から、調圧用リニア弁２２を急激に「開」（略全開）にすることで、リニア弁１０を通過する作動油の油圧勾配が急峻に上昇するようにして、リニア弁１０に自励振動を生じさせる構成としている。

そして、リニア弁１０において自励振動を発生させながら、作動音検出部４０でリニア弁１０の作動音を測定し解析用ＰＣ４３で処理したデータと、また同時にそのときの油圧回路２５における油圧を油圧検出部３０で測定し解析用ＰＣ３２で処理したデータを合成すると、図３に示すようなデータを取得できる。
そして、図３に示すように、作動音の測定データからは、自励振動が発生しているときの音の振幅から音圧Ｌを求めることができ、また、油圧の測定データからは、自励振動が発生しているときの油圧の振幅から油圧変動ΔＰを求めることができる。

さらに、図３に示す測定結果から音圧Ｌと油圧変動ΔＰの関係を求めると、図４のように表され、そして、図４によれば、音圧Ｌと油圧変動ΔＰとの間には相関があることが判明した。
即ち、図４に示す相関を用いれば、油圧変動ΔＰの測定結果から、そのときにリニア弁１０で生じる作動音の大きさ（音圧Ｌ）を求めることができる。

次に、本発明の一実施形態に係るリニア弁１０における自励振動の検出方法では、図４に示す相関から、油圧変動ΔＰの閾値を求めるようにしている。
従来、音（即ち、音圧Ｌ）に基づいて、自励振動の有無を判断していたが、このときの音圧Ｌの閾値は、６０ｄＢ以下としており、音圧Ｌが６０ｄＢ以下であれば、そのリニア弁１０では自励振動が生じないものと判断し、音圧Ｌが６０ｄＢを超えていれば、そのリニア弁１０では自励振動が生じるものと判断していた。

そして、図４によれば、音圧Ｌ＝６０ｄＢは、油圧変動ΔＰ＝０．０３６ＭＰａに相当することが判明した。
このため、図４に示す音圧Ｌと油圧変動ΔＰとの相関に基づいて、音圧Ｌの閾値に代わる油圧変動ΔＰの閾値として、０．０３６ＭＰａ以下とする条件を取得した。
これにより、本発明の一実施形態に係るリニア弁１０における自励振動の検出方法では、音の測定データに因らず、油圧変動ΔＰの測定データに基づき、油圧変動ΔＰが０．０３６ＭＰａ以下であるか否かによって、リニア弁１０における自励振動の発生の有無を判断することができるようになった。

尚、自励振動検出システム１における作動音検出部４０は、図３に示す油圧変動ΔＰと音圧Ｌとの相関を求めるために必要になるものであり、このような相関は、自励振動の発生の有無の検査を行う前に、予め求めておくものである。
そして、自励振動が生じるか否かは、油圧変動ΔＰから図３に示す相関に基づいて判断できるため、作動音検出部４０は、実際にリニア弁１０における自励振動の有無を検査する段階においては、使用しない。

また、音圧Ｌの閾値に代わる油圧変動ΔＰの閾値が、０．０３６ＭＰａ以下であることが既知となったため、作動音検出部４０は、今や自励振動検出システム１を構成するために必ずしも必要ではない。

ここで、本発明の一実施形態に係るリニア弁に対する自励振動の検査方法における油圧変動ΔＰの求め方について、図５を用いて説明をする。
リニア弁１０は、該リニア弁１０におけるソレノイドへの通電量（電流値）に応じて、開度を調整することができるものであり、負荷を作動させるために必要な油圧（ホイールシリンダ圧力）を生じさせるように、開度を調整して使用する。

図５に示すように、本実施形態では、ホイールシリンダ圧を１８ＭＰａとしており、自励振動は、このホイールシリンダ圧を略中心として、油圧が上下に振幅する態様で生じる。
そして、油圧変動ΔＰは、このようなホイールシリンダ圧を略中心とした振幅における油圧の最小値と最大値から算出するようにしている。

本実施形態では、油圧変動ΔＰの閾値（０．０３６ＭＰａ）を、ホイールシリンダ圧を中心として上下（高低）に割り振って、ホイールシリンダ圧よりも高圧側においてホイールシリンダ圧との圧力差が０．０１８Ｍｐａを超えるものをＰＡとして収集する。
またホイールシリンダ圧よりも低圧側においてホイールシリンダ圧との圧力差が０．０１８Ｍｐａ未満となるものをＰＢとして収集する。

そして、収集したＰＡの最大値とＰＢの最小値の差分を油圧変動ΔＰとして規定し、この算出した油圧変動ΔＰが、閾値０．０３６ＭＰａ以下であれば（即ち、ΔＰ≦０．０３６）、そのリニア弁では自励振動が生じないものと判断するようにしている。
また、算出した油圧変動ΔＰが、閾値０．０３６ＭＰａを超えていれば（即ち、ΔＰ＞０．０３６）、そのリニア弁では自励振動が生じるものと判断するようにしている。

次に、本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検出方法による、リニア弁１０に対する自励振動の有無の検査状況について、図２および図５〜図７を用いて説明をする。
図６に示す如く、リニア弁１０における自励振動の発生の有無を検査する工程では、まず、油圧ポンプ２１を作動させて、油圧回路２５における油圧Ｐｘを上昇させる。
尚、図７（ａ）に示す如く、油圧ポンプ２１の作動によって、油圧Ｐｘがホイールシリンダ圧（１８ＭＰａ）に到達するとき、図７（ｃ）に示すように、調圧用リニア弁２２は「閉」となっている。

次に、リニア弁１０のソレノイドに通電し、リニア弁１０を所定の中間開度で「開」の状態としておく。
尚、本実施形態では、リニア弁１０のソレノイドに０．８Ａの電流値で通電することで、リニア弁１０を中間開度に保持する構成としている。

そして次に、調圧用リニア弁２２のソレノイドに通電し、調圧用リニア弁２２を「開」（略全開）の状態とする。
尚、本実施形態では、調圧用リニア弁２２のソレノイドに１．５Ａの電流値で通電することで、リニア弁１０を急激に略全開にする構成としている。

すると、図７（ｄ）に示す如く、急峻に油圧Ｐｙの測定値が上昇していき、やがて、所定の基準圧Ｐ０（本実施形態では、ホイールシリンダ圧（１８ＭＰａ））に到達する。
尚、ここでの油圧勾配を、１０〜４０ＭＰａ／ｓｅｃ程度とし、急峻に油圧Ｐｙを上昇させることによって、リニア弁１０において、自励振動を発生させることができる。

そして、圧力センサ３１による油圧Ｐｙの測定値が、基準圧Ｐ０まで上昇したときの時刻Ｔ０を基準として、自励振動を検出するための油圧測定を開始する。

図６に示す如く、自励振動を検出するための油圧測定は、時刻Ｔ０以後に所定のサンプリング周期ｔｓで、各時刻Ｔ１、Ｔ２・・・のときの各油圧Ｐ１、Ｐ２を測定していく。
そして、このときの各油圧の任意の測定値Ｐｋのうち、Ｐｋ＞Ｐ０＋０．０１８を満足する測定値を、格納値ＰＡとして格納する。
格納値ＰＡは、既に格納されている測定値よりも大きい値である場合のみ、格納値を更新していき、最終的にＰｋ＞Ｐ０＋０．０１８を満足する測定値のうちの最大値が、ＰＡに格納されるようにする。

また、このときの各油圧の任意の測定値Ｐｋのうち、Ｐｋ＜Ｐ０−０．０１８を満足する測定値を、格納値ＰＢとして格納する。
格納値ＰＢは、既に格納されている測定値よりも小さい値である場合のみ、格納値を更新していき、最終的にＰｋ＜Ｐ０−０．０１８を満足する測定値のうちの最小値が、ＰＢに格納されるようにする。
そして、予め設定しておいた測定時間（サンプリング数）が経過するまで（即ち、検査終了時刻Ｔｎに至るまで）油圧の測定を継続する。

そして、検査終了時刻Ｔｎになったら、時刻Ｔ０から時刻Ｔｎまでの間に測定した各格納値ＰＡおよびＰＢから油圧変動ΔＰ（＝ＰＡ−ＰＢ）を算出する。
そして、この油圧変動ΔＰに基づいて、そのリニア弁１０が自励振動の生じるものであるか否かの判断を行うようにしている。

より具体的には、算出した油圧変動ΔＰが、所定の閾値（本実施形態では、０．０３６ＭＰａ）以下であれば、そのリニア弁１０は自励振動が生じないものと判断し、算出した油圧変動ΔＰが、所定の閾値（本実施形態では、０．０３６ＭＰａ）を超えていれば、そのリニア弁１０は自励振動が生じるものと判断する。

このように、本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検査方法では、検査対象たるリニア弁１０に自励振動を生じさせて、その自励振動により油圧回路において生じる油圧変動ΔＰを検出し、そして、検出した油圧変動ΔＰに基づいて（即ち、音に因らずに）、リニア弁１０における自励振動の発生の有無を判断する。
このため、本発明の一実施形態に係るリニア弁における自励振動の検査方法では、リニア弁１０の周囲に存在する音が外乱となって、自励振動が発生するか否かの判断が妨げられることがない。

即ち、本発明の一実施形態に係るリニア弁１０における自励振動の検出方法は、リニア弁１０に連通する油圧回路２５における油圧を検出するための圧力センサ３１と、リニア弁２０に自励振動を生じさせるための手段である自励振動発生手段たる自励振動発生部２０と、を備える、リニア弁１０に生じる自励振動を検出するための自励振動検出システム１を用いて、自励振動発生部２０により、リニア弁１０に自励振動を生じさせたときの油圧回路２５における油圧変動ΔＰを、圧力センサ３１により測定し、圧力センサ３１により測定した油圧変動ΔＰの測定結果に基づいて、リニア弁１０における自励振動の発生を検出するものである。
また、本発明の一実施形態に係るリニア弁１０における自励振動の検出方法は、自励振動発生部２０により、リニア弁１０に自励振動を生じさせたときのリニア弁１０の作動音を予め測定すると同時に、そのときの油圧回路２５における油圧変動ΔＰを予め測定し、作動音（即ち、音圧Ｌ）と油圧変動ΔＰの相関関係（即ち、図３）を予め算出しておき、油圧変動ΔＰの測定結果から、音圧Ｌと油圧変動ΔＰとの相関関係（即ち、図３）に基づいて、リニア弁１０における自励振動の発生を検出するものである。
このような構成により、リニア弁１０の周囲に存在する音等の外乱の影響を排除でき、精度よく自励振動が発生したことを検出することができる。

１ 自励振動検出システム
１０ リニア弁
２０ 自励振動発生部
２１ 油圧ポンプ
２２ 調圧用リニア弁
２５ 油圧回路
３０ 油圧検出部
３１ 圧力センサ

Claims (2)

1. リニア弁に連通する油圧回路における油圧を検出するための圧力センサと、
   前記リニア弁に自励振動を生じさせるための手段である自励振動発生手段と、
   を備える、前記リニア弁に生じる自励振動を検出するための自励振動検出システムを用いて、
   前記自励振動発生手段により、前記リニア弁に自励振動を生じさせたときの前記油圧回路における前記油圧の変動を、前記圧力センサにより測定し、
   前記圧力センサにより測定した前記油圧の変動の測定結果に基づいて、前記リニア弁における自励振動の発生を検出する、
   ことを特徴とするリニア弁における自励振動の検出方法。
2. 前記自励振動発生手段により、前記リニア弁に自励振動を生じさせたときの前記リニア弁の作動音を予め測定すると同時に、
   そのときの前記油圧回路における油圧の変動を予め測定し、
   前記作動音と前記油圧の変動の相関関係を予め算出しておき、
   前記油圧の変動の測定結果から、前記作動音と前記油圧の変動との相関関係に基づいて、前記リニア弁における自励振動の発生を検出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のリニア弁における自励振動の検出方法。

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