JP4779032B2 - 歯車の打痕検知装置及び歯車の打痕検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の車軸や変速機などに用いられる歯車の打痕を検知する歯車の打痕検知装置及び歯車の打痕検知方法に関する。

自動車等の車軸や変速機などにおいて用いられる歯車の打痕を検知する技術が知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、打痕付きの歯車の有無を、打痕付きの歯車の噛み合い時の特徴的振動を考慮して判定する技術が開示されている。

特開昭５８−１６９００３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、どの軸に打痕付きの歯車があるかが判別できるが、同軸上に複数の歯車が存在する場合にどの歯車が打痕付きの歯車であるかまでは特定できない問題があった。そのため、打痕付きの歯車を新品に交換する際には、打痕付きの歯車の有無を判別したあとに打痕付きの歯車を特定する工程が別途必要になった。

本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、打痕付きの歯車を特定することができる歯車の打痕検知装置及び歯車の打痕検知方法を提供することを目的とする。

本発明は、複数の歯車が取り付けられた回転軸と、前記複数の歯車のそれぞれと噛み合って複数の歯車対を構成する複数の他の歯車がそれぞれ取り付けられた複数の他の回転軸と、を備えた装置において、前記複数の歯車対を構成する歯車における打痕の有無を検知する歯車の打痕検知装置であって、前記回転軸を回転させたときの前記装置の振動を検出し、振動信号を出力する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出した振動信号から、前記複数の歯車対のうちの所定の歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出するフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理手段により抽出された信号に、エンベロープ処理を施すエンベロープ処理手段と、前記エンベロープ処理手段によりエンベロープ処理が施された信号から、各回転軸に対応する信号を分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された各回転軸に対応する信号に基づき、前記所定の歯車対を構成する歯車から打痕付きの歯車を検知する打痕検知手段と、を有し、前記複数の歯車対の各々について前記フィルタ処理手段、前記エンベロープ処理手段、前記信号分離手段、及び、前記打痕検知手段による処理を実行することを特徴とする。

また、本発明は、複数の歯車が取り付けられた回転軸と、前記複数の歯車のそれぞれと噛み合って複数の歯車対を構成する複数の他の歯車がそれぞれ取り付けられた複数の他の回転軸と、を備えた装置において、前記複数の歯車対を構成する歯車における打痕の有無を検知する歯車の打痕検知方法であって、前記回転軸を回転させたときの前記装置の振動を検出し、振動信号を出力する振動検出工程と、前記振動検出工程により検出した振動信号から、前記複数の歯車対のうちの所定の歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出するフィルタ処理工程と、前記フィルタ処理工程により抽出された信号に、エンベロープ処理を施すエンベロープ処理工程と、前記エンベロープ処理工程によりエンベロープ処理が施された信号から、各回転軸に対応する信号を分離する信号分離工程と、前記信号分離工程により分離された各回転軸に対応する信号に基づき、前記所定の歯車対を構成する歯車から打痕付きの歯車を検知する打痕検知工程と、を有し、前記複数の歯車対の各々について前記フィルタ処理工程、前記エンベロープ処理工程、前記信号分離工程、及び、前記打痕検知工程による処理を実行することを特徴とする。

本発明によれば、フィルタ処理手段が装置の振動信号から歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出している。歯車対の固有振動数とは、その歯車対を構成する歯車が打痕付きの歯車である場合には、装置の振動の最も大きな発生原因となる衝撃音の周波数に相当する。したがって、このような歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出することで、その歯車対を構成する歯車から打痕付きの歯車を検知することができる。また、打痕検知手段が各回転軸に対応する信号に基づき打痕付きの歯車を検知することで、その歯車対を構成する歯車のうちのいずれの回転軸に取り付けられた歯車が打痕付きの歯車であるかを特定することができる。

本発明の一実施形態に係る打痕検知装置の概略構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る打痕検知の制御ロジックを示すフローチャートである。 図２のステップＳ３を説明するための図である。 歯車対に打痕付きの歯車がある場合の具体例を説明する図である。 歯車対に打痕付きの歯車がない場合の具体例を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（装置構成例）
図１は、本発明の一実施形態に係る打痕検知装置１０の概略構成を示す図である。図１に示す打痕検知装置１０は、振動検出部１１、回転速度検出部１２、ＰＣ（Personal Computer）部１３を備えた構成である。この打痕検知装置１０は、診断対象装置２０が有する歯車３１、３２、３３、３４のうちのいずれの歯車が打痕付きの歯車であるかを検知する装置である。

診断対象装置２０は、第１回転軸２１、第２回転軸２２、第３回転軸２３の複数の回転軸を備え、歯車３１、３２、３３、３４を用いて動力を伝達する歯車伝達装置である。第１回転軸２１には、第１歯車３１及び第２歯車３２が取り付けられている。第１歯車３１は、第２回転軸２２に取り付けられた第３歯車３３と噛み合って歯車対Ａを構成している。第２歯車３２は、第３回転軸２３に取り付けられた第４歯車３４と噛み合って歯車対Ｂを構成している。

つまり、第１回転軸２１には複数の歯車（ここでは第１歯車３１及び第２歯車３２）が取り付けられていて、各々の歯車３１、３２は他の回転軸（ここでは第２回転軸２２、第３回転軸２３）に取り付けられた歯車（ここでは第３歯車３３、第４歯車３４）と噛み合って複数の歯車対（ここでは歯車対Ａ、Ｂ）を構成している。

打痕検知装置１０が備える各構成要素について説明する。

振動検出部１１は、診断対象装置２０の装置全体の振動を検出し、この振動を表す振動信号を出力する。例えば、診断対象装置２０のユニット中央の直上に配設された変位センサ、速度センサ又は加速度センサにより、診断対象装置２０の変位、速度又は加速度の物理量の周期的な変化、すなわち振動、を表す信号を検出して出力する。

回転速度検出部１２は、各回転軸２１、２２、２３の回転速度を検出する。例えば、第１回転軸２１の近傍に又は一体に取り付けられた回転センサにより、第１回転軸２１の回転速度を表す信号を検出する。また、検出した信号に対して歯車対Ａの歯数比を乗算又は除算することにより、第２回転軸２２の回転速度を検出（算出）する。さらに、検出した信号に対して歯車対Ｂの歯数比を乗算又は除算することにより、第３回転軸２３の回転速度を検出（算出）する。

ＰＣ部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びその周辺装置からなるマイクロコンピュータにより構成されたコントロールユニットである。

以上に示される装置構成により本実施形態に係る打痕検知装置１０は、振動検出部１１により検出される振動信号を解析することにより、診断対象装置２０が有する歯車３１、３２、３３、３４の打痕の有無やこれらの歯車のうちのいずれの歯車が打痕付きの歯車であるかを検知する。

（打痕検知の制御ロジック）
図２は、本発明の一実施形態に係る打痕検知の制御ロジックを示すフローチャートである。ここでは、図１の各回転軸２１、２２、２３を回転させたときに打痕検知装置１０が行う打痕検知の制御ロジックを説明する。なお、この制御ロジックは歯車対毎に実行されるものとする。すなわち、図１の例では歯車対Ａと歯車対Ｂの各々について実行される。

まずステップＳ１において打痕検知装置１０は、振動を検出する（Ｓ１）。ここでは振動検出部１１が、診断対象装置２０の振動を検出し、振動信号を出力する。

続いてステップＳ２へ進んで打痕検知装置１０は、回転速度を検出する（Ｓ２）。ここでは回転速度検出部１２が、各回転軸２１、２２、２３の回転速度を検出（算出）する。

続いてステップＳ３へ進んで打痕検知装置１０は、歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出する（Ｓ３）。ここではＰＣ部１３が、ステップＳ１で検出された振動信号から、歯車対（例えば歯車対Ａ）の固有振動数に対応する周波数帯域の信号成分を抽出する。具体的な内容は後述する。

続いてステップＳ４へ進んで打痕検知装置１０は、エンベロープ処理を施す（Ｓ４）。ここではＰＣ部１３が、ステップＳ３により抽出された信号に対してエンベロープ処理を施す。具体的な内容は後述する。

続いてステップＳ５へ進んで打痕検知装置１０は、各回転軸に対応する信号を分離する（Ｓ５）。ここではＰＣ部１３が、ステップＳ４でエンベロープ処理が施された信号から、各回転軸２１、２２、２３に対応する信号成分を分離する。具体的な内容は後述する。

続いてステップＳ６へ進んで打痕検知装置１０は、打痕付き歯車を検知する（Ｓ６）。ここではＰＣ部１３が、ステップＳ５で回転軸２１、２２、２３毎に分離された信号を用いて、打痕付き歯車があるか否か及びどの歯車が打痕付きの歯車であるかを検知する。具体的な内容は後述する。

以上図２に示す制御ロジックにより、打痕検知装置１０は振動検出部１１により検出される振動信号を解析することにより診断対象装置２０が有する歯車３１、３２、３３、３４の打痕の有無やこれらの歯車のうちのいずれの歯車が打痕付きの歯車であるかを検知する。以下、各ステップの具体的な内容について説明するが、まずステップＳ３について説明する。

（ステップＳ３について）
図３は、図２のステップＳ３を説明するための図である。前述のようにステップＳ３では打痕検知装置１０は、診断対象装置２０の振動信号から歯車対（例えば歯車対Ａ）の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出している。これは、診断対象装置２０の振動信号に以下の特徴があるためである。

診断対象装置２０の振動（及び騒音）は、歯車対Ａや歯車対Ｂのような歯車と歯車との噛み合いを振動の最も大きな発生原因とするものである。すなわち、歯車と歯車とが噛み合った状態で回転すると、それぞれの歯車が備える金属又はプラスティックの歯が断続的に噛み合う。しかし、現実に製作される歯車対ではそれぞれの歯車の歯面位置が製作誤差や組み付け誤差や各種の弾性変形のために本来幾何学的にあるべき位置から隔たった位置になる。そうすると、一方の歯車（駆動歯車：駆動する歯車）が回転したときには、この歯車と噛み合う他方の歯車（被駆動歯車：駆動される歯車）は駆動歯車と等速で回転せずに駆動歯車に対して回転の進み遅れを生じることとなり、これが噛合音の発生要因である。一方、今回注目すべき現象は、噛合始めに発生する噛合時の衝撃音であり、この衝撃音の周波数は歯車対の固有振動数に相当する。

そうすると、かかる診断対象装置２０の振動信号においては、衝撃音の周波数すなわち打痕付きの歯車を含む歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号成分が高い周波数を示すことになる。そこでステップＳ３では、診断対象装置２０の振動信号から歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出しているのである。図３を用いて歯車対の固有振動数の算出方法を説明する。

図３に示す歯車対Ａの振動モデルは、歯車対Ａを構成する第１歯車３１と第３歯車３３との間の相対ねじり振動を両歯車３１、３３の噛み合い作用線Ｌ上の直線運動に置き換えて１自由度で示した振動モデルである。上記の歯面位置の誤差（以下、「歯面誤差」という。）を考慮しない場合には、歯車対Ａの振動方程式は式（１）で示される。

ここで等価質量Ｍ及び合成ばねこわさｋはそれぞれ式（２）、（３）で示される。

そうすると、歯車対Ａの固有振動数ｆｎ及び歯車対Ａの減衰係数ｃはそれぞれ式（４）、（５）で示される。

他方、上記の歯面誤差を考慮した場合には、歯車対Ａの振動方程式は式（６）で示される。

ここで、相対変位Ｘ、合成ばねこわさｋ(t)、歯面誤差による起振力Ｆ(t)をそれぞれ式（７）、（８）、（９）に示されるように静的成分と変動成分（動的成分）とに分離したときに、静的成分についてのつり合い（式１０参照）を考慮すると、式（６）に示した歯車対Ａの振動方程式は式（１１）のようになる。

そうすると、歯車対Ａの固有振動数ｆｎ及び歯車対Ａの減衰係数ｃはそれぞれ式（１２）、（１３）で示される。

以上、歯面誤差がない場合（式（４）参照）と歯面誤差がある場合（式（１２）参照））とに分けて歯車対の固有振動数の算出方法を説明してきた。図２のステップＳ３においてＰＣ部１３は、このように算出された歯車対の固有振動数を用いて、診断対象装置２０の振動信号から歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出する。

具体的には、例えば式（４）に示す歯車対の固有振動数を中心に所定の振動数幅（プラスマイナス５０Ｈｚ等）になるよう決定したバンドパスフィルタ値でバンドパスフィルタをかける等により抽出する。また例えば式（４）に示す歯車対の固有振動数と式（１２）に示す歯車対の固有振動数との間の振動数幅になるよう決定したバンドパスフィルタ値でバンドパスフィルタをかける等により抽出する。

従来このようなバンドパスフィルタ値は任意に決定されていた。一方本実施形態では、上記の通り歯車対の固有振動数に基づいて自動的に決定することができる。ここで前述のように歯車対の固有振動数とは診断対象装置２０の振動（及び騒音）の最も大きな発生原因となる衝撃音の周波数に相当するものである。そのため、かかる歯車対の固有振動数を用いることで診断対象装置２０の振動特性を考慮した適切なバンドパスフィルタ値を自動的に決定できる。また、バンドパスフィルタ値の決定に係る工数を削減することができる。

また、特に式（１２）のような歯車対の固有振動数を用いることで、よりＳ／Ｎ比の高いバンドパスフィルタ値を決定することができる。これは、式（１２）に示す歯車対の固有振動数は、歯車対の固有振動数の変動特性（歯車対の固有振動数が歯車対の合成ばねこわさの変動成分によって変動する特性）を反映したものだからである。具体的には、式（１２）に示す歯車対の固有振動数を、抽出する周波数帯域の上限値又は下限値とすることができる。

なおＰＣ部１３は、かかる歯車対の固有振動数を歯車の諸元情報（上記の質量、ばねこわさ等）に基づいて自動的に算出する固有振動数算出手段を備えている。また、歯車対の固有振動数を算出するに際して、歯車の諸元情報が変化した場合には予め有限要素解析により求めた等価質量Ｍや合成ばねこわさｋの計算値を線形補間して算出する。

以上説明してきたようにステップＳ３において打痕検知装置１０は、診断対象装置２０の振動信号から歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出している。以下、歯車対に打痕付きの歯車がある場合とない場合とに分けて、図２の制御ロジックを実行した場合の具体例について説明する。

（歯車対に打痕付きの歯車がある場合について）
図４は、歯車対に打痕付きの歯車がある場合の具体例を説明する図である。ここでは、図１に示すシステム構成において歯車対Ａを構成する第１歯車３１が打痕付きの歯車であると仮定する。このときに打痕検知装置１０が歯車対Ａについて図２の制御ロジックを実行することで、第１歯車３１が打痕付きの歯車であることを検知する流れを具体的に説明する。なお、以下では図２のフローチャートとの対応が分かりやすくするために、フローチャートのステップ番号にＳを付して記載する。

まずステップＳ１において振動検出部１１は、図４（ａ）に示す信号を診断対象装置２０の振動信号として検出する（Ｓ１）。図４（ａ）はステップＳ１で検出される振動信号（加速度）の波形を示しており、横軸に時間を縦軸に加速度を示す。図４（ａ）において一定時間毎に現れている加速度のピークは打痕付きの第１歯車３１によるものである。続いてステップＳ２において回転速度検出部１２は、各回転軸２１、２２、２３の回転速度信号を検出する（Ｓ２）。

続いてステップＳ３においてＰＣ部１３は、図４（ａ）の振動信号から図４（ｂ）の信号Ｃに示す信号を歯車対Ａの固有振動数に対応する周波数帯域の信号として抽出する（Ｓ３）。図４（ｂ）の信号ＣはステップＳ３で抽出される信号の波形を示しており、横軸に時間を縦軸に振幅を示す。図４（ｂ）の信号Ｃにおいて一定時間毎に現れているピークは、打痕付きの第１歯車３１によるものである。

続いてステップＳ４においてＰＣ部１３は、図４（ｂ）の信号Ｃに対してエンベロープ処理を施すことで図４（ｂ）の信号Ｄを取得する（Ｓ４）。図４（ｂ）の信号Ｄは、ステップＳ４で取得される信号の波形を示す。なお、エンベロープ処理とは、振動信号の振動波形とヒルベルト変換後波形の直交座標値から複素数を算出し、算出した複素数の絶対値波形を包絡線化することにより振動波形の包絡線に比例した出力を得る処理である。このステップＳ４については補足説明を後述する。

続いてステップＳ５においてＰＣ部１３は、図４（ｂ）の信号Ｄから各回転軸２１、２２、２３に対応する信号Ｅ、Ｆ、Ｇ（図４（ｃ）参照）を分離する（Ｓ５）。図４（ｃ）の信号Ｅ、Ｆ、ＧはステップＳ５で取得される信号の波形を示しており、横軸に時間を縦軸に振幅を示す。このステップＳ５ではＰＣ部１３は、同期平均処理を実行することで図４（ｃ）に示す信号Ｅ、Ｆ、Ｇを分離する。

ここで同期平均処理について説明する。同期平均処理とは、処理対象の信号に対する各回転軸の寄与を特定するための処理である。具体的には、各回転軸について以下の処理を実行する。すなわち、まずステップＳ２で検出された回転速度に基づき１回転に要する時間を算出し、回転軸を規定回数回転させたとき（つまり１回転に要する時間に規定回数を乗算した時間の間回転させたとき）の各回転時の信号を取得する。次に各回転時の信号を同期させた上で信号の出力値を加算する。最後にこの加算した信号の出力値を規定回数で除算することで各回転時の信号を平均化する。

本具体例では、第１回転軸２１を２回回転させて１回目の回転で取得される信号と２回目の回転で取得される信号とを同期させた上で信号の出力値を加算する。その後、加算した信号の出力値を回転回数である２で除算することで１回目の回転時の信号と２回目の回転時の信号を平均化する。ステップＳ５ではＰＣ部１３は、このような同期平均処理を各回転軸２１、２２、２３について実行する。

そうすると、図４（ｃ）の信号Ｅのように第１回転軸２１についてはピーク値が高い信号波形になる。一方、図４（ｄ）の信号Ｆ又はＧのように第２回転軸２２、第３回転軸２３についてはピーク値が低い信号波形になる。なお、図４（ｃ）において各回転軸２１、２２、２３の横軸（時間）の長さが異なるのは、各回転軸２１、２２、２３が２回回転するのに要する時間が異なるためである。

続いてステップＳ６へ進んでＰＣ部１３は、打痕付き歯車を検知する（Ｓ６）。ここではＰＣ部１３が、ステップＳ５で分離された各回転軸２１、２２、２３の信号Ｅ、Ｆ、Ｇのピーク値が予め設定された閾値より大きいか否かを判定する。予め設定された閾値より大きいときには打痕付きの歯車があることを検知する。一方、予め設定された閾値より小さいときには打痕付きの歯車がないことを検知する。

本具体例では、第１回転軸２１の信号Ｅのピーク値が閾値（３とする）より大きいため、第１の回転軸２１に取り付けられた歯車であって歯車対Ａを構成する歯車である第１歯車３１が打痕付きの歯車であることを検知する。

以上図４を用いて説明してきたように、打痕検知装置１０は歯車対Ａについて図２の制御ロジックを実行することで、第１歯車３１が打痕付きの歯車であることを検知することができる。

（歯車対に打痕付きの歯車がない場合について）
図５は、歯車対に打痕付きの歯車がない場合の具体例を説明する図である。ここでは、図１に示すシステム構成において歯車対Ａを構成する第１歯車３１が打痕付きの歯車であると仮定する。このときに打痕検知装置１０が歯車対Ａではなく歯車対Ｂについて図２の制御ロジックを実行した場合の流れを具体的に説明する。なお、以下では図２のフローチャートとの対応が分かりやすくするために、フローチャートのステップ番号にＳを付して記載する。

まずステップＳ１において振動検出部１１は、図５（ａ）に示す信号を診断対象装置２０の振動信号として検出する（Ｓ１）。図５（ａ）の信号波形は図４（ａ）の信号波形と同様であるとしてここでは説明を省略する。続いてステップＳ２において回転速度検出部１２は、各回転軸２１、２２、２３の回転速度信号を検出する（Ｓ２）。

続いてステップＳ３においてＰＣ部１３は、図５（ａ）の振動信号から図５（ｂ）の信号Ｈに示す信号を歯車対Ｂの固有振動数に対応する周波数帯域の信号として抽出する（Ｓ３）。図５（ｂ）の信号ＨはステップＳ３で抽出される信号の波形を示しており、横軸に時間を縦軸に振幅を示す。図５（ｂ）の信号Ｈでは図４（ｂ）の信号Ｃと異なりピークが現れていない。これは、ステップＳ３に係る処理により歯車対Ａの固有振動数に対応する周波数帯域の信号が除かれてしまったためである。

続いてステップＳ４においてＰＣ部１３は、図５（ｂ）の信号Ｈに対してエンベロープ処理を施すことで図５（ｂ）の信号Ｉを取得する（Ｓ４）。図５（ｂ）の信号Ｉは、ステップＳ４で取得される信号の波形を示す。なお、エンベロープ処理とは、振動信号の振動波形とヒルベルト変換後波形の直交座標値から複素数を算出し、算出した複素数の絶対値波形を包絡線化することにより振動波形の包絡線に比例した出力を得る処理である。このステップＳ４については補足説明を後述する。

続いてステップＳ５においてＰＣ部１３は、図５（ｂ）の信号Ｉから各回転軸２１、２２、２３に対応する信号Ｊ、Ｋ、Ｌ（図５（ｃ）参照）を分離する（Ｓ５）。図５（ｃ）の信号Ｊ、Ｋ、ＬはステップＳ５で取得される信号の波形を示しており、横軸に時間を縦軸に振幅を示す。このステップＳ５ではＰＣ部１３は、同期平均処理を実行することで図５（ｃ）に示す信号Ｊ、Ｋ、Ｌを分離する。同期平均処理については前述した通りである。

そうすると、図５（ｃ）の信号Ｊのように第１回転軸２１についてはピーク値が発生するものの図４（ｃ）の信号Ｅに比して低い信号波形になる。これも、ステップＳ３に係る処理により歯車対Ａの固有振動数に対応する周波数帯域の信号が除かれてしまったためである。一方、図５（ｄ）の信号Ｋ又はＬのように第２回転軸２２、第３回転軸２３についてはピーク値が低い信号波形になる。なお、図５（ｃ）において各回転軸２１、２２、２３の横軸（時間）の長さが異なるのは、各回転軸２１、２２、２３が２回回転するのに要する時間が異なるためである。

続いてステップＳ６へ進んでＰＣ部１３は、打痕付き歯車を検知する（Ｓ６）。ここではＰＣ部１３が、ステップＳ５で分離された各回転軸２１、２２、２３の信号Ｊ、Ｋ、Ｌのピーク値が予め設定された閾値より大きいか否かを判定する。予め設定された閾値より大きいときには打痕付きの歯車があることを検知する。一方、予め設定された閾値より小さいときには打痕付きの歯車がないことを検知する。

本具体例では、全ての信号Ｊ、Ｋ、Ｌのピーク値がこの閾値（３とする）より低いため、各回転軸２１、２２、２３に取り付けられた歯車であって歯車対Ｂを構成する歯車には打痕付きの歯車がないことを検知する。

以上図５を用いて説明してきたように、打痕検知装置１０は歯車対Ｂについて図２の制御ロジックを実行することで、各回転軸２１、２２、２３に取り付けられた歯車であって歯車対Ｂを構成する歯車には打痕付きの歯車がないことを検知することができる。

（ステップＳ４のエンベロープ処理についての補足）
ここで、図２のステップＳ４のエンベロープ処理について補足する。前述の通りステップＳ４に係るエンベロープ処理を施すに際しては、振動信号の振動波形とヒルベルト変換後波形の直交座標値から複素数を算出し、算出した複素数の絶対値波形を包絡線化する。ここで、算出される複素数とは実数部と虚数部とからなるが、この実数部はエンベロープ時定数に基づいて決定される。

従来このようなエンベロープ時定数は任意に決定されていた。一方本実施形態では、歯車対の減衰係数ｃ（式（５）、式（１３）参照）により自動的に決定することができる。これにより、診断対象装置２０の振動特性を考慮した適切なエンベロープ時定数を自動的に決定できる。また、エンベロープ時定数の決定に係る工数を削減することができる。

（まとめ）
本実施形態に係る打痕検知装置１０（又は打痕検知方法）によれば、ステップＳ３（フィルタ処理手段）において診断対象装置２０の振動信号から歯車対Ａの固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出している。ここで歯車対Ａの固有振動数とは、その歯車対Ａを構成する歯車３１、３３に打痕付きの歯車３１が有る場合には、診断対象装置２０の振動の最も大きな発生原因となる衝撃音の周波数に相当する。したがって、このような歯車対Ａの固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出することで、その歯車対Ａを構成する歯車３１，３３から打痕付きの歯車を検知することができる。また、ステップＳ６（打痕検知手段）において各回転軸２１、２２に対応する信号に基づき打痕付きの歯車を検知することで、その歯車対Ａを構成する歯車３１、３３のうちのいずれの回転軸２１又は２２に取り付けられた歯車が打痕付きの歯車であるかを特定することができる（請求項１又は３に記載の発明の効果）。

また、本実施形態に係る打痕検知装置１０によれば、複数の歯車対（本実施形態では、歯車対Ａ、Ｂ）がある場合には、各々の歯車対Ａ、ＢについてステップＳ３（フィルタ処理手段）、ステップＳ４（エンベロープ処理手段）、ステップＳ５（信号分離手段）、ステップＳ６（打痕検知手段）による処理を実行する（図４、図５の説明参照）。したがって、診断対象装置２０が同一軸上に複数の歯車（ここでは第１歯車３１、第２歯車３２）が取り付けられた第１回転軸２１を備えた場合であっても、打痕付きの歯車の有無に加えて打痕付きの歯車を特定することができる（請求項１又は３に記載の発明の効果）。

また、本実施形態に係る打痕検知装置１０によれば、診断対象装置２０の振動信号から抽出した歯車対Ａの固有振動数に対応する周波数帯域の信号にエンベロープ処理を施し、エンベロープ処理が施された信号から各回転軸２１、２２、２３に対応する信号のピーク値と閾値とを比較して、いずれかの回転軸（例えば回転軸２１）に対応する信号のピーク値が閾値より大きいとき、歯車対Ａを構成する歯車であってこの回転軸２１に取り付けられた歯車３１が打痕付きの歯車であると検知している。したがって、歯車対Ａを構成する歯車３１、３３から打痕付きの歯車を適切に特定することができる（請求項２に記載の発明の効果）。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記説明においては、診断対象装置２０が歯車伝達装置である場合を例示して説明したが、この場合に限らない。診断対象装置２０は有段変速機や無段変速機などの歯車伝達機構を備えた装置であってもよい。

１０ 打痕検知装置
１１ 振動検出部
１２ 回転速度検出部
１３ ＰＣ部
２０ 診断対象装置
２１ 第１回転軸（回転軸）
２２ 第２回転軸（他の回転軸）
２３ 第３回転軸
３１ 第１歯車（歯車）
３２ 第２歯車（他の歯車）
３３ 第３歯車
３４ 第４歯車
Ａ、Ｂ 歯車対
ステップＳ１ 振動検出手段
ステップＳ２ 回転速度検出手段
ステップＳ３ フィルタ処理手段
ステップＳ４ エンベロープ処理手段
ステップＳ５ 信号分離手段
ステップＳ６ 打痕検知手段

Claims (3)

1. 複数の歯車が取り付けられた回転軸と、前記複数の歯車のそれぞれと噛み合って複数の歯車対を構成する複数の他の歯車がそれぞれ取り付けられた複数の他の回転軸と、を備えた装置において、前記複数の歯車対を構成する歯車における打痕の有無を検知する歯車の打痕検知装置であって、
   前記回転軸を回転させたときの前記装置の振動を検出し、振動信号を出力する振動検出手段と、
   前記振動検出手段により検出した振動信号から、前記複数の歯車対のうちの所定の歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出するフィルタ処理手段と、
   前記フィルタ処理手段により抽出された信号に、エンベロープ処理を施すエンベロープ処理手段と、
   前記エンベロープ処理手段によりエンベロープ処理が施された信号から、各回転軸に対応する信号を分離する信号分離手段と、
   前記信号分離手段により分離された各回転軸に対応する信号に基づき、前記所定の歯車対を構成する歯車から打痕付きの歯車を検知する打痕検知手段と、
   を有し、
   前記複数の歯車対の各々について前記フィルタ処理手段、前記エンベロープ処理手段、前記信号分離手段、及び、前記打痕検知手段による処理を実行することを特徴とする歯車の打痕検知装置。
2. 前記打痕検知手段は、前記各回転軸に対応する信号のピーク値と閾値とを比較して、いずれかの回転軸に対応する信号のピーク値が閾値より大きいとき、前記所定の歯車対を構成する歯車のうちの該回転軸に取り付けられた歯車が打痕付きの歯車であると検知することを特徴とする請求項１に記載の歯車の打痕検知装置。
3. 複数の歯車が取り付けられた回転軸と、前記複数の歯車のそれぞれと噛み合って複数の歯車対を構成する複数の他の歯車がそれぞれ取り付けられた複数の他の回転軸と、を備えた装置において、前記複数の歯車対を構成する歯車における打痕の有無を検知する歯車の打痕検知方法であって、
   前記回転軸を回転させたときの前記装置の振動を検出し、振動信号を出力する振動検出工程と、
   前記振動検出工程により検出した振動信号から、前記複数の歯車対のうちの所定の歯車対の固有振動数に対応する周波数帯域の信号を抽出するフィルタ処理工程と、
   前記フィルタ処理工程により抽出された信号に、エンベロープ処理を施すエンベロープ処理工程と、
   前記エンベロープ処理工程によりエンベロープ処理が施された信号から、各回転軸に対応する信号を分離する信号分離工程と、
   前記信号分離工程により分離された各回転軸に対応する信号に基づき、前記所定の歯車対を構成する歯車から打痕付きの歯車を検知する打痕検知工程と、
   を有し、
   前記複数の歯車対の各々について前記フィルタ処理工程、前記エンベロープ処理工程、前記信号分離工程、及び、前記打痕検知工程による処理を実行することを特徴とする歯車の打痕検知方法。

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