JP5003331B2 - ハブユニットの評価装置およびハブユニットの評価方法 - Google Patents

ハブユニットの評価装置およびハブユニットの評価方法 Download PDF

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Description

この発明は、ハブユニットの損傷の有無,損傷の種類を評価するハブユニットの評価装置およびハブユニットの評価方法に関する。
従来、ハブユニットの固定輪に取り付けたストレインゲージの出力に基づく出力振動の平均値が基準値から変化した量を所定値と比較することにより異常を検出するハブユニットの異常検出装置が提案されている(特許文献１(特開平１１−２４８５２４号公報))。
しかし、上記ハブユニットの異常検出装置は、軸受への過負荷や軸受の劣化による温度上昇を検出できるものの、ハブユニットの損傷の種類を簡便に判別できるものではなかった。
一方、ハブユニットの損傷の種類をより簡便に判別可能とすることが求められている。
特開平１１−２４８５２４号公報
そこで、この発明の課題は、ハブユニットの損傷の種類をより簡便に判別できるハブユニットの評価装置およびハブユニットの評価方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明のハブユニットの評価装置は、車両のハブユニットの固定側部材に磁力で固定される磁力取付部とこの磁力取付部に固定された加速度センサ本体とを有する加速度センサと、
上記加速度センサから入力される信号を包絡線検波する包絡線検波部と上記包絡線検波部から入力される信号を周波数分析して特定周波数の信号強度とオーバーオール値とを含む周波数分析信号を生成する周波数分析部とを有する信号処理部と、
上記信号処理部から入力された上記周波数分析信号を出力する出力部と、
上記信号処理部から上記周波数分析信号が入力され、上記周波数分析信号の特定周波数の信号強度とオーバーオール値とに基づいて、上記ハブユニットが新品である場合、上記ハブユニットに錆びが発生した場合、上記ハブユニットに擬似圧痕が発生した場合、のうちのいずれの場合であるのかを評価して出力する評価出力部と
を備え、
上記ハブユニットは、上記車両の従動輪のハブユニットであり、
さらに、上記ハブユニットが上記車両に組み込まれた状態で、上記車両の従動輪を回転させる従動輪駆動部を備えることを特徴としている。
この発明のハブユニットの評価装置によれば、上記信号処理部は、ハブユニットに磁力取付部で固定された加速度センサの出力信号を、包絡線検波を経て周波数分析した結果を表す特定周波数の信号強度およびオーバーオール値を含む周波数分析信号を上記出力部に入力する。そして、上記出力部は、上記周波数分析信号に含まれる特定周波数の信号強度およびオーバーオール値を表示等で出力する。
したがって、この発明によれば、加速度センサの出力信号を周波数分析すると共に、この周波数分析による周波数分析信号の特定周波数の信号強度とオーバーオール値でもって、ハブユニットの損傷の種類を判別できる。また、加速度センサ本体を磁力取付部でもって、ハブユニットの固定側部材に対して簡単に着脱できる。また、従動輪駆動部によって従動輪を回転させることで、従動輪のハブユニットの回転側部材を回転させて、上記ハブユニットの評価試験を実施できる。一方、駆動輪のハブユニットの評価試験を行う場合は、エンジン等の動力源によって駆動輪を回転させることで、上記ハブユニットの評価試験を実施できる。
また、一実施形態のハブユニットの評価装置では、車両のハブユニットの固定側部材に磁力で固定される磁力取付部とこの磁力取付部に固定された加速度センサ本体とを有する加速度センサと、
上記加速度センサから入力される信号を包絡線検波する包絡線検波部と上記包絡線検波部から入力される信号を周波数分析して特定周波数の信号強度とオーバーオール値とを含む周波数分析信号を生成する周波数分析部とを有する信号処理部と、
上記信号処理部から入力された上記周波数分析信号を出力する出力部と、
上記信号処理部から上記周波数分析信号が入力され、上記周波数分析信号の特定周波数の信号強度とオーバーオール値とに基づいて、上記ハブユニットが新品である場合、上記ハブユニットに錆びが発生した場合、上記ハブユニットに擬似圧痕が発生した場合、のうちのいずれの場合であるのかを評価して出力する評価出力部と
を備え、
上記ハブユニットは、上記車両の駆動輪のハブユニットであり、
上記ハブユニットが上記車両に組み込まれた状態で、上記車両の駆動輪を、上記車両のエンジンによって回転させる。
また、一実施形態のハブユニットの評価方法は、車両の車輪を、上記車両のハブユニットが上記車両に組み込まれた状態で回転させ、上記車両のハブユニットの固定側部材に、加速度センサを上記加速度センサの磁力取付部による磁力で固定し、
上記加速度センサが出力する信号を包絡線検波してから周波数分析して、特定周波数の信号強度とオーバーオール値とを含む周波数分析信号を求め、
上記周波数分析信号の特定周波数の信号強度とオーバーオール値に基づいて、上記ハブユニットが新品である場合、上記ハブユニットに錆びが発生した場合、上記ハブユニットに擬似圧痕が発生した場合、のうちのいずれの場合であるのかを評価する。
この実施形態のハブユニットの評価方法によれば、上記ハブユニットに磁力取付部で固定された加速度センサの出力信号を、包絡線検波を経て周波数分析する。そして、この周波数分析結果を表す周波数分析信号から得られた特定周波数の信号強度およびオーバーオール値に基づいて、上記ハブユニットの損傷状態を評価する。これにより、ハブユニットの損傷の有無,損傷の種類を簡便に判別できる。
この発明によれば、加速度センサの出力信号を周波数分析すると共に、この周波数分析による周波数分析信号の特定周波数の信号強度とオーバーオール値でもって、ハブユニットの損傷の有無,損傷の種類を簡便に判別できる。また、加速度センサ本体を磁力取付部でもって、ハブユニットの固定側部材に対して簡単に着脱できる。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１に、この発明のハブユニットの評価装置の実施形態が備える加速度センサ１およびこの加速度センサ１が取り付けられるハブユニット２を示す。図１に示すように、ハブユニット２は、回転側部材である軸部材３と固定側部材である外輪５と、この外輪５の軌道面６,７と軸部材３の軌道面８,９との間に配置された複列の玉１１,１２および玉１１,１２を保持する保持器１３,１４を有する。なお、上記軸部材３の軌道面９は、軸部材３が有する内輪３Ａに形成されている。
上記ハブユニット２の固定側部材である外輪５はフランジ１６を有し、このフランジ１６に形成されたネジ孔１６Ａに螺合されたハブボルト１５でもって外輪５のフランジ１６がナックル３６に締結されている。そして、このハブボルト１５の頭部の平坦な上面１７に磁力取付部としてのマグネット１８が磁力で固定されている。このマグネット１８には加速度センサ本体としての加速度ピックアップ２０が固定されている。この加速度ピックアップ２０とマグネット１８とが加速度センサ１を構成している。なお、上記マグネット１８を、外輪５を締結するハブボルト１５の上面１７に替えて、ナックル３６または外輪５に直接固定してもよい。
この加速度センサ１の信号線２１は、図２に示す信号処理部２３のＡＤ変換部２４に接続されている。この信号処理部２３は、上記加速度センサ１から入力されるアナログ信号をＡＤ変換するＡＤ変換部２４と、上記ＡＤ変換部から入力されるデジタル信号を包絡線検波する包絡線検波部２５と上記包絡線検波部２５から入力される包絡線検波信号を周波数分析する周波数分析部としてのＦＦＴ部(高速フーリエ変換部)２６を有する。
また、上記高速フーリエ変換部２６には、出力部としての表示部２７および評価出力部２８が接続されている。この表示部２７には、上記ＦＦＴ部２６から上記周波数分析結果を表す周波数分析信号が入力され、この周波数分析信号を表示する。この表示部２７は、一例として液晶表示パネルで構成される。なお、表示部２７に替えて、上記周波数分析信号を印刷するプリンタとしてもよい。
一方、上記評価出力部２８にも、上記ＦＦＴ部２６から上記周波数分析結果を表す周波数分析信号が入力される。この評価出力部２８は、上記周波数分析信号から得られた特定周波数の信号強度およびオーバーオール値に基づいて、上記ハブユニット２の損傷状態を評価して出力する。
ここで、図３に、上記ＦＦＴ部２６が出力する周波数分析信号の一例を示す。図３において、横軸は周波数(Ｈｚ)であり、縦軸は信号強度(ｄＢＶｒｍｓ)である。また、図３において、実線で描かれた信号Ｓ１は、ハブユニット２が新品である場合に得られる周波数分析信号である。また、破線で描かれた信号Ｓ２は、ハブユニット２に錆びが発生した場合に得られる周波数分析信号である。また、点線で描かれた信号Ｓ３は、ハブユニット２に擬似圧痕(Ｆales Ｂrinelling)が発生した場合に得られる周波数分析信号である。
図３において、１Ｆｏは、軸部材３が所定回転数で回転したときに、玉１１,１２が外輪５の軌道面６,７を転動することにより外輪５が振動することに起因する基本周波数ｆoでの信号Ｓ３の信号強度を示す。この擬似圧痕発生時の周波数分析信号Ｓ３における基本周波数ｆoでの信号強度１Ｆｏは、図４にサンプル３で示すように、−２１.７(ｄＢＶｒｍｓ)である。このサンプル３は、ハブユニット２に擬似圧痕が発生した場合のサンプルである。
また、図４において、サンプル２は、ハブユニット２に錆びが発生した場合のサンプルである。このサンプル２における信号強度−２９.９(ｄＢＶｒｍｓ)は、図３に示す信号Ｓ２の基本周波数ｆoでの信号強度を示している。また、図４において、サンプル１は、ハブユニット２が新品である場合のサンプルである。このサンプル１における信号強度−３４.７(ｄＢＶｒｍｓ)は、図３に示す基本周波数ｆoでの信号Ｓ１の信号強度を示している。
また、図３に示す１Ｆｉは、軸部材３が上記所定回転数で回転したときに、玉１１,１２が軸部材３の軌道面８,９を転動することにより軸部材３が振動することに起因する基本周波数ｆｉでの信号Ｓ２の信号強度を示す。また、図３に示す２Ｆｏは、上記基本周波数ｆｏの２倍の周波数２ｆｏでの信号Ｓ３の信号強度を示す。また、図３に示す２Ｆｉは、基本周波数ｆｉの２倍の周波数２ｆｉでの信号Ｓ２の信号強度を示す。
したがって、評価出力部２８は、ＦＦＴ部２６から入力される周波数分析信号において上記基本周波数ｆｏの信号強度が、所定の閾値(一例として、−２５ｄＢＶｒｍｓ)を超えたときに、外輪５の軌道面６,７に擬似圧痕が発生したと評価して、この評価を上記表示部２７に出力する。また、上記評価出力部２８は、上記周波数分析信号において、上記基本周波数ｆｉの信号強度が、所定の閾値を超えたときに、軸部材３の軌道面８,９に擬似圧痕が発生したと評価して、この評価を上記表示部２７に出力する。なお、この評価出力部２８は、上記周波数分析信号における基本周波数ｆｏ,ｆｉの信号強度に替えて基本周波数ｆｏ,ｆｉの２倍の周波数２ｆｏ,２ｆｉの信号強度に基づいて、外輪５,軸部材３の損傷状態を評価してもよい。また、上記評価出力部２８は、上記周波数分析信号における基本周波数ｆｏ,ｆｉの信号強度と上記２倍の周波数２ｆｏ,２ｆｉの信号強度の両方の信号強度に基づいて、外輪５,軸部材３の損傷状態を評価してもよい。
次に、図５は、ハブユニット２が新品のサンプル１での周波数分析信号Ｓ３のオーバーオール値が２.３(ｍ/ｓ２)であること、および、ハブユニット２に錆びが発生したサンプル２での周波数分析信号Ｓ２のオーバーオール値が４３.４(ｍ/ｓ２)であることを示している。また、図５は、ハブユニット２に擬似圧痕が発生したサンプル３での周波数分析信号Ｓ３のオーバーオール値が６.０(ｍ/ｓ２)であることを示している。図５を参照すれば分かるように、ハブユニット２に錆びが発生した場合には、周波数分析信号のオーバーオール値が最も大きくなっている。
したがって、上記評価出力部２８は、ＦＦＴ部２６から入力される周波数分析信号のオーバーオール値が所定の閾値(一例として２０(ｍ/ｓ２))を超えたときに、ハブユニット２に錆びが発生したと評価して、この評価を上記表示部２７に出力する。
そして、上記評価出力部２８は、上記ＦＦＴ部２６から入力される周波数分析信号のオーバーオール値が所定の閾値を下回っていると共に、上記周波数分析信号の基本周波数ｆｉ,ｆｏの信号強度が所定の閾値を下回っている場合に、ハブユニット２が新品あるいは新品並であると評価して、この評価を表示部２７に出力する。
また、この実施形態のハブユニットの評価装置は、図１に一点鎖線で示す従動輪駆動部３１を有する。この従動輪駆動部３１は、アダプタフランジ３１Ａおよびこのアダプタフランジ３１Ａを回転駆動するモータ(図示せず)を有する。そして、上記ハブユニット２が従動輪のハブユニットである場合は、車両をジャッキアップし、ホイールとブレーキディスクを取り外し、次に、図１に一点鎖線で示す従動輪駆動部３１のアダプタフランジ３１Ａを軸部材３のフランジ３Ｂに摩擦接触させた状態で上記モータを駆動してアダプタフランジ３１Ａを回転させて軸部材３を回転させる。一方、上記ハブユニット２が駆動輪のハブユニットである場合は、この駆動輪をフリーローラーの上に載せて、車両のエンジンによってホイールを回転させる。
そして、加速度センサ１をマグネット１８でハブボルト１５の平坦な上面１７に磁力で固定し、加速度センサ１の出力信号を周波数分析して、上述したように、上記周波数分析結果を表す周波数分析信号から得られた特定周波数の信号強度およびオーバーオール値に基づいて、ハブユニット２の損傷状態を評価する。
この実施形態によれば、ハブユニットに破損が発生しているか否かを定量的に判断できると共に、ハブユニットが車両に組み込まれた状態でハブユニットの故障診断が可能になるので、ディーラーでもハブユニットの故障診断が行えるようになる。
尚、上記実施形態では、信号処理部２３がＡＤ変換部２４を有したがＡＤ変換部２４を有さずに、加速度センサ１の出力信号を包絡線検波部２５に直接入力してもよい。また、上記実施形態では、評価出力部２８を備えたが、評価出力部２８を備えずに表示部２７に表示される図３に例示されるような周波数分析信号およびオーバーオール値からハブユニット２の損傷状態をユーザが直接判断してもよい。
この発明のハブユニットの評価装置の実施形態が有する加速度センサをハブユニットに取り付けた様子示す断面図である。 上記実施形態のブロック図である。 上記実施形態のＦＦＴ部が出力する周波数分析信号の一例を示す図である。 図３の周波数分析信号Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３における基本周波数ｆｏでの信号強度を示す図である。 図３の周波数分析信号Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３におけるオーバーオール値を示す図である。
１ 加速度センサ
２ ハブユニット
３ 軸部材
３Ａ 内輪
５ 外輪
６〜９ 軌道面
１１、１２ 玉
１３、１４ 保持器
１５ ハブボルト
１６ フランジ
１７ 上面
１８ マグネット
２０ 加速度ピックアップ
２１ 信号線
２３ 信号処理部
２４ ＡＤ変換部
２５ 包絡線検波部
２６ ＦＦＴ部
２７ 表示部
２８ 評価出力部
３１ 従動輪駆動部
３１Ａ アダプタフランジ

Claims (3)

  1. 車両のハブユニットの固定側部材に磁力で固定される磁力取付部とこの磁力取付部に固定された加速度センサ本体とを有する加速度センサと、
    上記加速度センサから入力される信号を包絡線検波する包絡線検波部と上記包絡線検波部から入力される信号を周波数分析して特定周波数の信号強度とオーバーオール値とを含む周波数分析信号を生成する周波数分析部とを有する信号処理部と、
    上記信号処理部から入力された上記周波数分析信号を出力する出力部と、
    上記信号処理部から上記周波数分析信号が入力され、上記周波数分析信号の特定周波数の信号強度とオーバーオール値とに基づいて、上記ハブユニットが新品である場合、上記ハブユニットに錆びが発生した場合、上記ハブユニットに擬似圧痕が発生した場合、のうちのいずれの場合であるのかを評価して出力する評価出力部と
    を備え、
    上記ハブユニットは、上記車両の従動輪のハブユニットであり、
    さらに、上記ハブユニットが上記車両に組み込まれた状態で、上記車両の従動輪を回転させる従動輪駆動部を備えることを特徴とするハブユニットの評価装置。
  2. 車両のハブユニットの固定側部材に磁力で固定される磁力取付部とこの磁力取付部に固定された加速度センサ本体とを有する加速度センサと、
    上記加速度センサから入力される信号を包絡線検波する包絡線検波部と上記包絡線検波部から入力される信号を周波数分析して特定周波数の信号強度とオーバーオール値とを含む周波数分析信号を生成する周波数分析部とを有する信号処理部と、
    上記信号処理部から入力された上記周波数分析信号を出力する出力部と、
    上記信号処理部から上記周波数分析信号が入力され、上記周波数分析信号の特定周波数の信号強度とオーバーオール値とに基づいて、上記ハブユニットが新品である場合、上記ハブユニットに錆びが発生した場合、上記ハブユニットに擬似圧痕が発生した場合、のうちのいずれの場合であるのかを評価して出力する評価出力部と
    を備え、
    上記ハブユニットは、上記車両の駆動輪のハブユニットであり、
    上記ハブユニットが上記車両に組み込まれた状態で、上記車両の駆動輪を、上記車両のエンジンによって回転させることを特徴とするハブユニットの評価装置。
  3. 車両の車輪を、上記車両のハブユニットが上記車両に組み込まれた状態で回転させ、上記車両のハブユニットの固定側部材に、加速度センサを上記加速度センサの磁力取付部による磁力で固定し、
    上記加速度センサが出力する信号を包絡線検波してから周波数分析して、特定周波数の信号強度とオーバーオール値とを含む周波数分析信号を求め、
    上記周波数分析信号の特定周波数の信号強度とオーバーオール値に基づいて、上記ハブユニットが新品である場合、上記ハブユニットに錆びが発生した場合、上記ハブユニットに擬似圧痕が発生した場合、のうちのいずれの場合であるのかを評価することを特徴とするハブユニットの評価方法。
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