JP2018025425A - 自動車変速機の異音の定量評価方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】音響解析技術を使用して自動車変速機の異音を定量的に評価することができる自動車変速機の異音の定量評価方法を提供する。【解決手段】評価対象の自動車変速機１００を、第二のスリーブ１１２のスリーブ歯１３１とセカンドドリブンギヤ１２０側のドグ歯１３２との噛み合い位相を複数回に亘って変更しながら、所定の入力軸回転数、所定の出力軸負荷トルクによって作動させると共に噛み合い位相毎に作動音を記録する工程Ｓ１０１と、噛み合い位相毎に作動音の音響解析を実施して所定の複数の周波数における所定の変動周波数の解析値の和を求める工程Ｓ１０２と、解析値の和が所定の閾値以下となる回数が所定の回数以上である場合に合格と判定すると共に、解析値の和が所定の閾値以下となる回数が所定の回数未満である場合に不合格と判定する工程Ｓ１０３と、を含む自動車変速機の異音の定量評価方法である。【選択図】図１
Description
本発明は、音響解析技術を使用して自動車変速機の異音を定量的に評価するための自動車変速機の異音の定量評価方法に関する。
自動車変速機を車両に組み込む前に、自動車変速機を作動させた時の異音の有無を検査することによって、自動車変速機が正常品であるか否かを判断している。
自動車変速機が正常品であるか否かの判断は、熟練の官能検査員によって為されているものの、官能検査員毎に判断のバラツキが存在するため、自動車変速機が正常品であるか否かの判断を厳格化せざるを得ない。
しかしながら、自動車変速機が正常品であるか否かの判断の厳格化は、本来は正常品である自動車変速機を正常品でないと判断してしまうケースを少なからず誘発するため、自動車変速機の製造歩留を悪化させる原因となる。
以上の事情に鑑み、自動車変速機の作動音を周波数分析（例えば、高速フーリエ変換）することによって人為的バラツキを排除し、自動車変速機が正常品であるか否かの判断を機械化することが為されている（例えば、特許文献１を参照）。
しかしながら、自動車変速機の作動音は、無限とも言えるノイズパターンを有するため、周波数毎の音圧レベルを各閾値と比較することによって自動車変速機が正常品であるか否かを判断するという単純な方法では、自動車変速機が正常品であるか否かを正確に判断することは不可能である。
従って、本発明の目的は、音響解析技術を使用して自動車変速機の異音を定量的に評価することができる自動車変速機の異音の定量評価方法を提供することにある。
本発明は、評価対象の自動車変速機を、スリーブ歯とドグ歯との噛み合い位相を複数回に亘って変更しながら、所定の入力軸回転数、所定の出力軸負荷トルクによって作動させると共に前記噛み合い位相毎に作動音を記録する工程と、前記噛み合い位相毎に作動音の音響解析を実施して所定の複数の周波数における所定の変動周波数の解析値の和を求める工程と、前記解析値の和が所定の閾値以下となる回数が所定の回数以上である場合に合格と判定すると共に、前記解析値の和が前記所定の閾値以下となる回数が前記所定の回数未満である場合に不合格と判定する工程と、を含む自動車変速機の異音の定量評価方法を提供する。
前記音響解析は、ウェーブレット変換によって実現されることが望ましい。
前記所定の複数の周波数と前記所定の変動周波数と前記所定の閾値は、前以て実験によって経験的に決定されることが望ましい。
前記作動音は、セカンドギヤポジションの惰行音であることが望ましい。
本発明によれば、音響解析技術を使用して自動車変速機の異音を定量的に評価することができる自動車変速機の異音の定量評価方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を添付図面に順って説明する。
図１に示す通り、自動車変速機１００は、例えば、クラッチ１０１と、インプットシャフト１０２と、メインドライブギヤ１０３と、カウンタドライブギヤ１０４と、カウンタシャフト１０５と、ファーストギヤセット１０６と、セカンドギヤセット１０７と、サードギヤセット１０８と、フィフスギヤセット１０９と、リバースギヤセット１１０と、第一のスリーブ１１１と、第二のスリーブ１１２と、第三のスリーブ１１３と、アウトプットシャフト１１４と、を備える。
クラッチ１０１は、フライホイール１１５と対面するようにインプットシャフト１０２に固定される。フライホイール１１５は、内燃機関のピストンの往復運動を回転運動（駆動力）に変換するためのクランクシャフト１１６に固定される。
クラッチ１０１とフライホイール１１５との間の離間距離を変更することによって、クランクシャフト１１６とインプットシャフト１０２との間の駆動力の伝達と非伝達とを自由に切り替えることができる。
即ち、クラッチ１０１とフライホイール１１５との間の離間距離を短縮させてクラッチ１０１とフライホイール１１５とを面接触させることによって、クランクシャフト１１６の駆動力をインプットシャフト１０２に入力することができる。
インプットシャフト１０２は、フライホイール１１５とクラッチ１０１とを通じてクランクシャフト１１６によってクランクシャフト１１６と同一の回転方向に回転される。
メインドライブギヤ１０３は、インプットシャフト１０２に固定されると共にインプットシャフト１０２によってインプットシャフト１０２と同一の回転方向に回転される。
カウンタドライブギヤ１０４は、カウンタシャフト１０５に固定されると共にメインドライブギヤ１０３によってインプットシャフト１０２と反対の回転方向に回転される。
カウンタシャフト１０５は、インプットシャフト１０２と平行に配置されると共にカウンタドライブギヤ１０４によってインプットシャフト１０２と反対の回転方向に回転される。
ファーストギヤセット１０６は、カウンタシャフト１０５に固定されると共にカウンタシャフト１０５によってインプットシャフト１０２と反対の回転方向に回転されるファーストドライブギヤ１１７と、アウトプットシャフト１１４に回転自在に取り付けられると共にファーストドライブギヤ１１７によってインプットシャフト１０２と同一の回転方向に回転されるファーストドリブンギヤ１１８と、を備える。
セカンドギヤセット１０７は、カウンタシャフト１０５に固定されると共にカウンタシャフト１０５によってインプットシャフト１０２と反対の回転方向に回転されるセカンドドライブギヤ１１９と、アウトプットシャフト１１４に回転自在に取り付けられると共にセカンドドライブギヤ１１９によってインプットシャフト１０２と同一の回転方向に回転されるセカンドドリブンギヤ１２０と、を備える。
サードギヤセット１０８は、カウンタシャフト１０５に固定されると共にカウンタシャフト１０５によってインプットシャフト１０２と反対の回転方向に回転されるサードドライブギヤ１２１と、アウトプットシャフト１１４に回転自在に取り付けられると共にサードドライブギヤ１２１によってインプットシャフト１０２と同一の回転方向に回転されるサードドリブンギヤ１２２と、を備える。
フィフスギヤセット１０９は、カウンタシャフト１０５に固定されると共にカウンタシャフト１０５によってインプットシャフト１０２と反対の回転方向に回転されるフィフスドライブギヤ１２３と、アウトプットシャフト１１４に回転自在に取り付けられると共にフィフスドライブギヤ１２３によってインプットシャフト１０２と同一の回転方向に回転されるフィフスドリブンギヤ１２４と、を備える。
リバースギヤセット１１０は、カウンタシャフト１０５に固定されると共にカウンタシャフト１０５によってインプットシャフト１０２と反対の回転方向に回転されるリバースドライブギヤ１２５と、第三のスリーブ１１３に回転自在に取り付けられると共にリバースドライブギヤ１２５によってインプットシャフト１０２と同一の回転方向に回転されるリバースアイドルギヤ１２６と、アウトプットシャフト１１４に固定されると共にリバースアイドルギヤ１２６によってインプットシャフト１０２と反対の回転方向に回転されるリバースドリブンギヤ１２７と、を備える。
リバースドライブギヤ１２５とリバースドリブンギヤ１２７との間にリバースアイドルギヤ１２６を介在せることによって、リバースギヤポジションを実現することができる。
第一のスリーブ１１１と第二のスリーブ１１２と第三のスリーブ１１３は、アウトプットシャフト１１４の軸方向に沿って摺動自在に取り付けられると共にアウトプットシャフト１１４と同一の方向にアウトプットシャフト１１４と同一の回転速度によって回転される。
また、第一のスリーブ１１１と第二のスリーブ１１２と第三のスリーブ１１３は、シフトレバーの動きと連動してアウトプットシャフト１１４の軸方向に沿って摺動される。
第一のスリーブ１１１を図示左方向に摺動させることによって、第一のスリーブ１１１のスリーブ歯１２８をインプットシャフト１０２側のドグ歯１２９に歯合させて、インプットシャフト１０２とアウトプットシャフト１１４とを直結させることができる。インプットシャフト１０２とアウトプットシャフト１１４とを直結させることによってフォースギヤポジションを実現することができる。
第一のスリーブ１１１を図示右方向に摺動させることによって、第一のスリーブ１１１のスリーブ歯１２８をサードドリブンギヤ１２２側のドグ歯１３０に歯合させて、サードドリブンギヤ１２２とアウトプットシャフト１１４とを結合させることができる。サードドリブンギヤ１２２とアウトプットシャフト１１４とを結合させることによってサードギヤポジションを実現することができる。
第二のスリーブ１１２を図示左方向に摺動させることによって、第二のスリーブ１１２のスリーブ歯１３１をセカンドドリブンギヤ１２０側のドグ歯１３２に歯合させて、セカンドドリブンギヤ１２０とアウトプットシャフト１１４とを結合させることができる。セカンドドリブンギヤ１２０とアウトプットシャフト１１４とを結合させることによってセカンドギヤポジションを実現することができる。図１においては、セカンドギヤポジションによって駆動力が破線に沿って伝達される。
第二のスリーブ１１２を図示右方向に摺動させることによって、第二のスリーブ１１２のスリーブ歯１３１をファーストドリブンギヤ１１８側のドグ歯１３３に歯合させて、ファーストドリブンギヤ１１８とアウトプットシャフト１１４とを結合させることができる。ファーストドリブンギヤ１１８とアウトプットシャフト１１４とを結合させることによってファーストギヤポジションを実現することができる。
第三のスリーブ１１３を図示左方向に摺動させることによって、第三のスリーブ１１３のスリーブ歯１３４をフィフスドリブンギヤ１２４側のドグ歯１３５に歯合させて、フィフスドリブンギヤ１２４とアウトプットシャフト１１４とを結合させることができる。フィフスドリブンギヤ１２４とアウトプットシャフト１１４とを結合させることによってフィフスギヤポジションを実現することができる。
本発明の実施の形態に係る自動車変速機の異音の定量評価方法は、例えば、自動車変速機１００のセカンドギヤポジション惰行音を音響解析することによって、自動車変速機１００が正常品であるか否かを判断する方法である。
なお、セカンドギヤポジション惰行（セカンドコースト）は、セカンドギヤポジション時にエンジンブレーキによって減速している走行状態を意味し、セカンドギヤポジション惰行音は、セカンドギヤポジション惰行時の作動音を意味する。
セカンドギヤポジション惰行時に自動車変速機側で断続音（うなり音）が発生し、車両のノイズ評価で不合格となる事例が発生していた。そのため、本発明者等は、ノイズが断続音であることに着目し、変動周波数毎にノイズデータを分析した結果、車両のノイズ評価と自動車変速機単体のベンチ評価との間に相関関係のある変動周波数が存在することを見出し本発明に至った。本発明においては、自動車変速機単体のベンチ評価と車両評価との相関関係をより高めるため、評価条件を更に絞り、自動車変速機の異音の定量評価を実現している。
図２に示す通り、自動車変速機の異音の定量評価方法Ｍ１００は、自動車変速機１００を車両に組み込むこと無く、ベンチでの単体の自動車変速機の異音の定量評価を実現すべく、工程Ｓ１０１と、工程Ｓ１０２と、工程Ｓ１０３と、を含む。
工程Ｓ１０１においては、評価対象の自動車変速機１００を、第二のスリーブ１１２のスリーブ歯１３１とセカンドドリブンギヤ１２０側のドグ歯１３２との噛み合い位相を複数回（例えば、Ｎ回）に亘って変更しながら、所定の入力軸回転数、所定の出力軸負荷トルクによって作動させると共に噛み合い位相毎に作動音を記録する。
先に、電動機と発電機とを使用してインプットシャフト１０２に所定の入力軸回転数を与えると共にアウトプットシャフト１１４に所定の出力軸負荷トルクを与え、自動車変速機用三軸試験機を使用して自動車変速機１００をセカンドギヤポジションにシフトさせることによって、セカンドギヤポジション惰行を模擬すると共にセカンドギヤポジション惰行音を発生させる。同時に、マイクロフォンを使用してセカンドギヤポジション惰行音を録音する。
インプットシャフト１０２に与える入力軸回転数とアウトプットシャフト１１４に与える出力軸負荷トルクは、模擬したい走行状態に応じて設定される。
従って、セカンドギヤポジション惰行以外の走行状態を模擬したい時は、その走行状態に応じてインプットシャフト１０２に与える入力軸回転数とアウトプットシャフト１１４に与える出力軸負荷トルクとを変更する必要がある。
後に、自動車変速機１００を別のギヤポジションにシフトさせ、再び自動車変速機１００をセカンドギヤポジションにシフトさせることによって、噛み合い位相を変更する。更に、前述の手順に順って、セカンドギヤポジション惰行を模擬すると共にセカンドギヤポジション惰行音を発生させ、セカンドギヤポジション惰行音を録音する。
以上の手順を繰り返して噛み合い位相を複数回に亘って変更する理由は、試験毎のバラツキを最小限に抑え、確度の高い自動車変速機の異音の定量評価結果を提供するためである。
例えば、噛み合い位相を所定の回数（例えば、Ｎ1回）に亘って変更すると共に各噛み合い位相において位相を変更せずに所定の回数（例えば、Ｎ2回）に亘って合計で所定の回数（例えば、（Ｎ1×Ｎ2）回）分のセカンドギヤポジション惰行音を録音することによって、確度の高い自動車変速機の異音の定量評価結果を得ることができる。
工程Ｓ１０２においては、噛み合い位相毎に作動音の音響解析を実施して所定の複数の周波数における所定の変動周波数の解析値の和を求める。
具体的には、ウェーブレット変換によって噛み合い位相毎にセカンドギヤポジション惰行音の音響解析を実施し、所定の複数の周波数における所定の変動周波数の解析値の和を求める。
所定の複数の周波数と所定の変動周波数は、車両のノイズ評価で合格とされた自動車変速機と車両のノイズ評価で不合格とされた自動車変速機のセカンドギヤポジション惰行音を分析して、車両のノイズ評価と自動車変速機単体のベンチ評価との相関関係がある複数の周波数と変動周波数とを突き止めることによって、前以て実験によって経験的に決定される。
例えば、ある車両においては、複数の周波数をＸ［Ｈｚ］並びにＹ［Ｈｚ］とすると共に変動周波数をＺ［Ｈｚ］として音響解析を行った時に、車両のノイズ評価と自動車変速機単体のベンチ評価との相関関係が認められたため、所定の複数の周波数をＸ［Ｈｚ］並びにＹ［Ｈｚ］とすると共に所定の変動周波数をＺ［Ｈｚ］とする。周波数をＸ［Ｈｚ］とすると共に変動周波数をＺ［Ｈｚ］とした時の解析値と周波数をＹ［Ｈｚ］とすると共に変動周波数をＺ［Ｈｚ］とした時の解析値との和が求められる。
工程Ｓ１０３においては、解析値の和が所定の閾値以下となる回数が所定の回数（例えば、（Ｎ−１）回）以上である場合に合格と判定すると共に、解析値の和が所定の閾値以下となる回数が所定の回数未満である場合に不合格と判定する。
所定の閾値は、車両のノイズ評価で合格とされた自動車変速機と車両のノイズ評価で不合格とされた自動車変速機のセカンドギヤポジション惰行音を分析して、車両のノイズ評価と自動車変速機単体のベンチ評価との相関関係がある閾値を突き止めることによって、前以て実験によって経験的に決定される。
また、所定の回数は、解析値の和が噛み合い位相毎に変動するため、評価結果にバラツキが出ることを考慮して、そのバラツキによって合格・不合格の最終評価に影響が出ないであろう繰り返し回数を所定の回数とする。
以上の通り、本発明によれば、音響解析技術を使用して自動車変速機の異音を定量的に評価することができる自動車変速機の異音の定量評価方法を提供することができる。
従って、自動車変速機の異音の定量評価方法によって自動車変速機の異音を抽出し、これを定量評価することによって、自動車変速機の合格・不合格を判定し、自動車変速機単体のノイズ性能を保証することができる。
１００ 自動車変速機
１０１ クラッチ
１０２ インプットシャフト
１０３ メインドライブギヤ
１０４ カウンタドライブギヤ
１０５ カウンタシャフト
１０６ ファーストギヤセット
１０７ セカンドギヤセット
１０８ サードギヤセット
１０９ フィフスギヤセット
１１０ リバースギヤセット
１１１ 第一のスリーブ
１１２ 第二のスリーブ
１１３ 第三のスリーブ
１１４ アウトプットシャフト
１１５ フライホイール
１１６ クランクシャフト
１１７ ファーストドライブギヤ
１１８ ファーストドリブンギヤ
１１９ セカンドドライブギヤ
１２０ セカンドドリブンギヤ
１２１ サードドライブギヤ
１２２ サードドリブンギヤ
１２３ フィフスドライブギヤ
１２４ フィフスドリブンギヤ
１２５ リバースドライブギヤ
１２６ リバースアイドルギヤ
１２７ リバースドリブンギヤ
１２８ 第一のスリーブのスリーブ歯
１２９ インプットシャフト側のドグ歯
１３０ サードドリブンギヤ側のドグ歯
１３１ 第二のスリーブのスリーブ歯
１３２ セカンドドリブンギヤ側のドグ歯
１３３ ファーストドリブンギヤ側のドグ歯
１３４ 第三のスリーブのスリーブ歯
１３５ フィフスドリブンギヤ側のドグ歯
１０１ クラッチ
１０２ インプットシャフト
１０３ メインドライブギヤ
１０４ カウンタドライブギヤ
１０５ カウンタシャフト
１０６ ファーストギヤセット
１０７ セカンドギヤセット
１０８ サードギヤセット
１０９ フィフスギヤセット
１１０ リバースギヤセット
１１１ 第一のスリーブ
１１２ 第二のスリーブ
１１３ 第三のスリーブ
１１４ アウトプットシャフト
１１５ フライホイール
１１６ クランクシャフト
１１７ ファーストドライブギヤ
１１８ ファーストドリブンギヤ
１１９ セカンドドライブギヤ
１２０ セカンドドリブンギヤ
１２１ サードドライブギヤ
１２２ サードドリブンギヤ
１２３ フィフスドライブギヤ
１２４ フィフスドリブンギヤ
１２５ リバースドライブギヤ
１２６ リバースアイドルギヤ
１２７ リバースドリブンギヤ
１２８ 第一のスリーブのスリーブ歯
１２９ インプットシャフト側のドグ歯
１３０ サードドリブンギヤ側のドグ歯
１３１ 第二のスリーブのスリーブ歯
１３２ セカンドドリブンギヤ側のドグ歯
１３３ ファーストドリブンギヤ側のドグ歯
１３４ 第三のスリーブのスリーブ歯
１３５ フィフスドリブンギヤ側のドグ歯
Claims (4)
- 評価対象の自動車変速機を、スリーブ歯とドグ歯との噛み合い位相を複数回に亘って変更しながら、所定の入力軸回転数、所定の出力軸負荷トルクによって作動させると共に前記噛み合い位相毎に作動音を記録する工程と、
前記噛み合い位相毎に作動音の音響解析を実施して所定の複数の周波数における所定の変動周波数の解析値の和を求める工程と、
前記解析値の和が所定の閾値以下となる回数が所定の回数以上である場合に合格と判定すると共に、前記解析値の和が前記所定の閾値以下となる回数が前記所定の回数未満である場合に不合格と判定する工程と、
を含む
ことを特徴とする自動車変速機の異音の定量評価方法。 - 前記音響解析は、ウェーブレット変換によって実現される
請求項１に記載の自動車変速機の異音の定量評価方法。 - 前記所定の複数の周波数と前記所定の変動周波数と前記所定の閾値は、前以て実験によって経験的に決定される
請求項１又は２に記載の自動車変速機の異音の定量評価方法。 - 前記作動音は、セカンドギヤポジションの惰行音である
請求項１乃至３の何れか一項に記載の自動車変速機の異音の定量評価方法。
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| CN111551246A (zh) * | 2020-06-19 | 2020-08-18 | 重庆青山工业有限责任公司 | 一种汽车变速器传递到驾驶室内的敲击噪声的测试方法 |
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| CN116805125A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-09-26 | 德电北斗电动汽车有限公司 | 一种高速变速器的性能参数优化方法 |
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