JP5178694B2

JP5178694B2 - 振動減衰性の評価方法

Info

Publication number: JP5178694B2
Application number: JP2009264800A
Authority: JP
Inventors: 康治中條
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: JP2011107066A

Description

この発明は、振動減衰性の評価方法に関する。

従来、例えば物体の振動減衰性を評価するために、加速度センサにより検出された振動データをフーリエ変換して所定次数までの共振周波数を抽出し、各共振周波数毎の振動波形のピークレベルに基づき減衰率を算出し、各共振周波数の減衰率から損失係数を算出する評価方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−９２３９８号公報

ところで、上記従来技術に係る評価方法によれば、特定次数までの共振周波数に対して減衰率を算出するだけであるから、無視された周波数成分に起因して振動減衰性の評価精度および信頼性が低下してしまう虞がある。しかも、フーリエ変換および各共振周波数毎の振動波形の生成などの煩雑な演算処理が必要であり、演算負荷および処理時間が嵩むという問題が生じる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、演算負荷および処理時間を低減し、振動減衰性の評価精度および信頼性を向上させることが可能な振動減衰性の評価方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明の第１態様に係る振動減衰性の評価方法は、車両の操舵輪を操舵するステアリングホイール（例えば、実施の形態でのステアリングホイール１１）と、該ステアリングホイールを上端に結合したステアリングコラム（例えば、実施の形態でのステアリングコラム１２）と、を評価対象とし、前記評価対象の所定位置に加速度計（例えば、実施の形態での加速度センサ２２）を配設し、前記評価対象を加振してからの経過時間に亘って前記加速度計により得られる加速度の積分値の時間応答（例えば、実施の形態でのＩＳＥ（ｔ））を算出し、前記時間応答での所定時間後の前記積分値を１００％とし、前記時間応答での前記積分値の第１所定割合から第２所定割合までの立ち上がり時間により、前記ステアリングホイールおよび前記ステアリングコラムの各結合部若しくは、前記ステアリングホイール、前記ステアリングコラム自体の振動減衰性が良好か否かを評価する。

さらに、本発明の第２態様に係る振動減衰性の評価方法では、前記加振はインパルス入力である。

さらに、本発明の第３態様に係る振動減衰性の評価方法では、前記時間応答での所定時間後の前記積分値を１００％とし、前記時間応答での前記積分値の１０％から９０％までの立ち上がり時間により前記評価対象の振動減衰性を評価する。

さらに、本発明の第４態様に係る振動減衰性の評価方法では、前記所定時間は無限大時間である。

本発明の第１態様に係る振動減衰性の評価方法によれば、評価対象の加振により検出される加速度の時間での積分値により振動減衰性を評価することから、例えば振動波形の特定の周波数領域に制限されること無しに、かつ演算負荷および処理時間が増大すること無しに、全周波数領域のデータに基づき振動減衰性の評価精度および信頼性を向上させることができる。
さらに、積分値の時間応答の立ち上がり時間により評価対象の振動減衰性を評価することにより、演算負荷および処理時間が増大することを防止し、加振入力の大小に依存せずに振動減衰性の評価精度および信頼性を向上させることができる。

さらに、本発明の第２態様に係る振動減衰性の評価方法によれば、瞬時的に作用する加振入力であるインパルス入力によって振動減衰性の評価精度および信頼性を向上させることができる。

さらに、本発明の第３態様または第４態様に係る振動減衰性の評価方法によれば、振動減衰性の評価精度および信頼性を、より一層、向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る振動減衰性の評価方法を実行する評価装置の構成図である。本発明の実施の形態に係る評価対象に加振入力が作用した場合に加速度センサにより検出される加速度ｅ（ｔ）の応答の例を示す図である。本発明の実施の形態に係る加速度ｅ（ｔ）の積分値であるＩＳＥ（ｔ）の時間応答の例を示す図である。本発明の実施の形態に係る振動減衰性の評価方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る振動減衰性の評価方法について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による振動減衰性の評価方法は、評価対象の振動減衰性、例えば車両のステアリング系の振動減衰性であって、ステアリングホイール１１およびステアリングコラム１２の振動減衰性、若しくはステアリングホイール１１およびステアリングコラム１２と車両との各結合部（図示略）の少なくとも何れかの振動減衰性など、を評価するものである。
この実施の形態による振動減衰性の評価方法を実行する評価装置２０は、例えば図１に示すように、加振装置２１と、加速度センサ２２と、処理装置２３とを備えて構成されている。
なお、車両の操舵輪（図示略）を操舵するステアリングホイール１１は、ステアリングシャフト１３を具備するステアリングコラム１２の上端に結合され、ステアリングコラム１２は車両に結合されている。

加振装置２１は、例えば評価対象を打撃するインパルスハンマーなどを備え、評価対象をインパルスハンマーで打撃することなどによって、評価対象の所定箇所に所定方向で（例えば、ステアリングホイール１１の外周部に径方向外方から径方向内方に向かう方向で）瞬時的に作用する加振入力であるインパルス入力などを作用させる。

加速度センサ２２は、評価対象の所定位置、例えばステアリングシャフト１３の先端位置などに配置され、評価対象の加速度を検出し、この検出結果の信号を出力する。

処理装置２３は、加振装置２１の動作を制御するとともに、加速度センサ２２から出力される信号を受信して、振動減衰性を評価する。
例えば、処理装置２３は、加速度センサ２２から出力される信号を受信して、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、時間ｔに応じて変化する評価対象の加速度ｅ（ｔ）を取得する。そして、加速度ｅ（ｔ）の積分値、例えば下記数式（１）に示す初期値ｅ（ｔ_０）によるＩＳＥ（Integral of Squared Errors）（ｔ）などを算出する。なお、下記数式（１）において、初期値ｅ（ｔ_０）は、例えば、加振装置２１により評価対象に加振入力が作用する直前の時刻ｔ_０において加速度センサ２２により検出される評価対象の加速度である。

そして、処理装置２３は、加速度ｅ（ｔ）の積分値の時間応答（例えば、図３（Ａ），（Ｂ）に示すＩＳＥ（ｔ）の時間応答など）を算出し、この時間応答の立ち上がり時間を算出する。
例えば図３（Ａ），（Ｂ）に示すＩＳＥ（ｔ）の時間応答では、加振入力が作用する直前の時刻ｔ_０から所定時間後の値（例えば、無限時間後の定常値、または、ＩＳＥ（ｔ）の時間変化が所定値未満となる時間以後での収束（飽和）値など）を１００％として、ＩＳＥ（ｔ）の値が所定下限値（例えば、１０％など）に相当する値から所定上限値（例えば、９０％など）に相当する値に至るのに要する立ち上がり時間ＩＳＥ−ＲＴを算出する。

そして、処理装置２３は、加速度ｅ（ｔ）の積分値の時間応答の立ち上がり時間（例えば、立ち上がり時間ＩＳＥ−ＲＴなど）により、評価対象の振動減衰性の評価、例えば立ち上がり時間が所定基準値以下であるか否かに応じた良否判定などを実行する。

なお、処理装置２３は、加速度ｅ（ｔ）の積分値として、上述したＩＳＥ（ｔ）の代わりに、例えば下記数式（２）に示す初期値ｅ（ｔ_０）によるＩＡＥ（Integral of Absolute errors）（ｔ）を算出してもよいし、例えば下記数式（３）に示す初期値ｅ（ｔ_０）によるＩＴＡＥ（Integral of Time-weighted Absolute errors）（ｔ）を算出してもよい。

本実施の形態による評価装置２０は上記構成を備えており、次に、振動減衰性の評価方法について説明する。

先ず、例えば図４に示すステップＳ０１においては、加振入力が作用する直前の時刻ｔ_０において加速度センサ２２により検出された加速度ｅ（ｔ）の初期値ｅ（ｔ_０）を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、評価対象にインパルス入力を作用させる。
次に、ステップＳ０３においては、加速度センサ２２により検出された加速度ｅ（ｔ）の検出値を取得する。
次に、ステップＳ０４においては、加速度ｅ（ｔ）の積分値として、ＩＳＥ（ｔ）を算出する。

次に、ステップＳ０５においては、時刻ｔ_０以降におけるＩＳＥ（ｔ）の算出履歴からＩＳＥ（ｔ）の時間応答を算出し、この時間応答に基づき、ＩＳＥ（ｔ）の収束（飽和）値を取得したか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合、例えばＩＳＥ（ｔ）の時間変化が所定値未満となった場合、あるいはＩＳＥ（ｔ）の時間応答に対してあてはめられた適宜の関数から所定値以上の精度でＩＳＥ（ｔ）の収束（飽和）値（つまり、時刻ｔ_０から無限時間後の定常値）が得られた場合などにおいては、ステップＳ０６に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、上述したステップＳ０３に戻る。

そして、ステップＳ０６においては、ＩＳＥ（ｔ）の収束（飽和）値を１００％として、ＩＳＥ（ｔ）の値が所定下限値（例えば、１０％など）に相当する値から所定上限値（例えば、９０％など）に相当する値に至るのに要する立ち上がり時間ＩＳＥ−ＲＴを算出する。
そして、ステップＳ０７においては、立ち上がり時間ＩＳＥ−ＲＴが所定基準値以下であるか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ０８に進み、このステップＳ０８においては、評価対象の振動減衰性が良好であると判定して、エンドに進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ０９に進み、このステップＳ０８においては、評価対象の振動減衰性が不良であると判定して、エンドに進む。

上述したように、本実施の形態による振動減衰性の評価方法によれば、評価対象の加振により検出される加速度ｅ（ｔ）の積分値（例えば、ＩＳＥ（ｔ）など）により振動減衰性を評価することから、例えば特定の周波数領域に制限されること無しに、かつ演算負荷および処理時間が増大すること無しに、全周波数領域のデータに基づき振動減衰性の評価精度および信頼性を向上させることができる。
さらに、瞬時的に作用する加振入力であるインパルス入力によって振動減衰性の評価精度および信頼性を向上させることができる。
さらに、加速度ｅ（ｔ）積分値の時間応答の立ち上がり時間（例えば、立ち上がり時間ＩＳＥ−ＲＴなど）により評価対象の振動減衰性を評価することにより、演算負荷および処理時間が増大することを防止し、加振入力の大小に依存せずに振動減衰性の評価精度および信頼性を向上させることができる。

さらに、加振入力が作用する直前の時刻ｔ_０から所定時間後の値（例えば、無限時間後の値、または、ＩＳＥ（ｔ）の時間変化が所定値未満となる時間以後での収束（飽和）値など）を１００％として、ＩＳＥ（ｔ）の値が所定下限値（例えば、１０％など）に相当する値から所定上限値（例えば、９０％など）に相当する値に至るのに要する立ち上がり時間ＩＳＥ−ＲＴにより、振動減衰性の評価精度および信頼性を、より一層、向上させることができる。

さらに、演算負荷および処理時間が増大すること無しに、車両のステアリング系の振動減衰性であって、車両に搭載されたステアリングホイール１１およびステアリングコラム１２、若しくはステアリングホイール１１およびステアリングコラム１２と車両との各結合部の少なくとも何れかの振動減衰性など、の評価精度および信頼性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態においては、加速度ｅ（ｔ）の積分値の時間応答の立ち上がり時間を、加速度ｅ（ｔ）の積分値の収束（飽和）値を１００％として、加速度ｅ（ｔ）の積分値が１０％から９０％に到達するまでの時間としたが、これに限定されず、所定下限値と所定上限値とを他の値に設定してもよい。

なお、上述した実施の形態においては、車両のステアリング系の振動減衰性を評価するとしたが、これに限定されず、車両の他の部材や箇所、さらには、車両以外の他の物体などを評価対象としてもよい。

なお、上述した実施の形態においては、評価対象を打撃して加速度を検出するとしたが、これに限定されず、例えば加速度の代わりに、速度や変位や、評価対象のねじれに関連する角速度や回転角などを検出し、これらの検出値の積分値により評価対象の振動減衰特性を評価してもよい。

１１ステアリングホイール
１２ステアリングコラム
２０評価装置
２１加振装置
２２加速度センサ
２３処理装置

Claims

車両の操舵輪を操舵するステアリングホイールと、該ステアリングホイールを上端に結合したステアリングコラムと、を評価対象とし、
前記評価対象の所定位置に加速度計を配設し、
前記評価対象を加振してからの経過時間に亘って前記加速度計により得られる加速度の積分値の時間応答を算出し、前記時間応答での所定時間後の前記積分値を１００％とし、前記時間応答での前記積分値の第１所定割合から第２所定割合までの立ち上がり時間により、前記ステアリングホイールおよび前記ステアリングコラムの各結合部若しくは、前記ステアリングホイール、前記ステアリングコラム自体の振動減衰性が良好か否かを評価することを特徴とする振動減衰性の評価方法。
前記加振はインパルス入力であることを特徴とする請求項１に記載の振動減衰性の評価方法。
前記時間応答での所定時間後の前記積分値を１００％とし、前記時間応答での前記積分値の１０％から９０％までの立ち上がり時間により前記評価対象の振動減衰性を評価することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動減衰性の評価方法。
前記所定時間は無限大時間であることを特徴とする請求項３に記載の振動減衰性の評価方法。