JPH0626991A

JPH0626991A - トランスミッション試験装置

Info

Publication number: JPH0626991A
Application number: JP4182107A
Authority: JP
Inventors: Jiro Ito; 二郎伊藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-07-09
Filing date: 1992-07-09
Publication date: 1994-02-04
Anticipated expiration: 2015-04-24
Also published as: JP3036237B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、トランスミッションの試験機を提供
するものである。【構成】供試体１の入力軸側に加振機３と、フライホイ
ール６と、振動検出手段４とを設け、出力軸側には振動
検出手段５とを、フライホイール７とを設け、加振機３
で振動を与え、振動検出手段４と５で振動波形で検知し
て、供試体１の振動試験を可能とする装置を構成し、振
動波形より周波数特性を得るものである。また、コンピ
ュータ装置２０にて周波数特性を基準値と比較して、供
試体１の良否を判断できるように構成したものである。【効果】回転及びトルクの不要にする機械合成が低減で
き軽量化が図れる。モータ等を不要するため設備費の低
減もできる。振動試験により供試体の周波数特性を特定
する方法により、供試体の内部の状態も把握・可能な試
験を実施することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の車両の変速機
構等から成るトランスミッション等を供試体として試験
する試験機装置に係り、特に供試体に回転及びトルクを
与えることをなくして試験を可能とし、又供試体の入出
力間の周波特性を測定し供試体の特性を特定するトラン
スミッション試験装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置を図７に示す。

【０００３】供試体支持台２に支持された供試体１の入
力軸側に、車両のエンジン相当の駆動モータ１０１と、
入力軸トルクを測定するトルクメータ１０２とを設け、
出力軸側には負荷相当の吸収モータ１０６と、吸収力を
調整するギヤーボックス１０５と、出力軸等価慣性模擬
用フライホイール１０４と、出力軸トルクを測定するト
ルクメータ１０３とを設けて構成していた。試験は駆動
モータ１０１で駆動して、吸収モータ１０６で負荷を与
え、トルクメータ１０２及び１０３で供試体の入出力間
のトルクを検出して、又はそれらのトルク値を設定管理
することにより供試体の試験を行なっていた。

【０００４】以上の従来技術は例えば、明電時報No.
５、１９８８（通巻２０２号）１８ページパワートレン
試験機等に記載されている通りである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、連続回転及びトルクを供試体に与えることにより、
耐久試験及び回転とトルクから供試体の効率を算出する
といった試験が可能であるが、供試体を高速（エンジン
相当の場合６０００ｒｐｍ以上）で連続で回転させ、か
つトルクを与えてやる必要があるから、試験機装置全体
は十分な安全と耐振を考慮した剛性を必要とするため重
厚な装置になると共にカップリングの連結、トルクメー
タ、ギヤーボックス及びフライホイールはアンバランス
を排除した精密さが要求された。さらに供試体の試験毎
の取付は高速回転に見合ったバランス以下にするため、
それ相応の手数を要した。

【０００６】又、駆動モータ及び吸収モータの発生する
回転及びトルクリップが試験結果には影響を与えるとい
う点、供試体の入出力間の回転、トルク状態結果のみを
検討するだけで供試体の内部の機械要素の特性及び諸元
を特定することについては配慮されていなかった。

【０００７】本発明の目的は上記に鑑み、第１の目的は
供試体に回転及びトルクを与えずして、かつ、試験装置
側の発する外乱の影響を受けずに、供試体の試験を可能
とするトランスミッション試験装置を提供することにあ
る。

【０００８】第２の目的は、供試体の内部の機械要素の
特性及び諸元を特定することを可能とするトランスミッ
ション装置を提供することにある。

【０００９】第３の目的は、供試体の良否を一義的に判
定することを可能とするトランスミッション試験装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的は、供試
体の入力軸に回転振幅振動を与える加振機と、供試体入
力軸等価慣性模擬用フライホイールと、第１の振動検出
手段とを設け、出力軸には第２の振動検出手段と、供試
体出力軸等価慣性模擬用フライホイールとを設け、前記
加振機にて供試体に回転振幅振動を与え、前記第１及び
第２の振動検出の両者の出力信号の状態あるいは関係を
計測することにより、達成される。

【００１１】前記第２の目的は、前記第１及び第２の振
動検出手段の両者の出筒信号をＦＦＴアナライザーに入
力して、供試体の入出力間の振動の周波数応答を求める
ことにより、達成される。

【００１２】前記第３の目的は、前記で得られる周波数
応答と、予め設定された基準周波数応答とを比較するコ
ンピュータ装置を設け、両者を比較することにより、達
成される。

【００１３】

【作用】請求項１の発明では、供試体の入力軸を加振機
で回転振幅振動を与え、それを入力軸側の振動を第１の
振動検出手段で、供試体の出力軸側の振動を第２の振動
検出手段で検知できるから、これらの振動検出手段の出
力波形状態あるいは両者の関係を測定することにより、
摩耗状況及び前記の機械諸元を特定することが可能であ
るから、供試体を回転及びトルクを与えること無く、か
つ駆動及び吸収モータ等の外乱の要因となる装置を用い
ること無くして試験を実施することができる。

【００１４】請求項２の発明では、加振機の加振周波数
をスイープさせ、第１及び第２の振動検出手段の両者の
出力信号をＦＦＴアナライザーに入力して、供試体の入
出力間の振動の周波数応答を求めることができるらか、
供試体の内部の機械要素の特性及び諸元を知ることがで
きる。

【００１５】請求項３の発明では、請求項２で得られる
供試体周波数応答と、予め設定された基準周波数応答と
を比較するコンピュータ装置を設け、両者の周波数応答
間の差異の有無を判定することにより、供試体の良否を
知ることができる。

【００１６】尚、供試体の入出力軸に夫々設ける模擬用
フライホイールは、供試体に実機相当の慣性モーメント
を与えるものである。

【００１７】

【実施例】以下図１から図５に基づき、本発明の一実施
例を説明する。

【００１８】図１において、本発明の構成は、供試体支
持台２を支持された供試体１の入力軸側に加振機３と、
供試体入力軸等価慣性模擬用フライホイール６（以下Ｆ
Ｗと称す）と、振動検出手段４と、振動検出手段１を支
持する軸受８ａ，８ｂとを設け、以上を伝達軸９で供試
体１の入力軸に連結して、供試体１の出力軸側には振動
検出手段５と、供試体出力軸等価慣性模擬用フライホイ
ール７ａ，７ｂ，７ｃ（以下ＦＷと称す）と、これらを
支持する軸受８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆとを設け、以上を
プロペラシャフト１０で供試体１の出力軸に連結したも
のである。

【００１９】加振機３は回転振幅振動（以下単に振動と
称する）を与えるもので図２に示す如くに構成されたも
のである。図２において、加振機３は回転振幅振動を発
生するロータリーアクチュエータ１１と振幅検出器１２
とから成る。ロータリーアクチュエータ１１にはサーボ
弁１３を通して、油圧源１４より油圧が供給され、サー
ボ弁１３を制御することにより、任意の振動を発生する
ものである。サーボ弁１３の制御は、サーボ増幅器１５
と、振幅検出増幅器１６と、加算器１７と、サイン波ス
イープ指令発生器１８とから成る。以上のこれらで自動
フィードバック制御系を構成し、サイン波スイープ指令
発生器１８で与えられる振幅及び周波数でロータリーア
クチュエータ１１は加振するものである。

【００２０】図１において、ＦＷ６は供試体の実機状態
における入力エンジン等の原動機と等価の慣性モーメン
トを与えるもので、ＦＷ７ａ，７ｂ，７ｃは同じく実機
状態における出力側の車両重量等と等価の慣性モーメン
トを与えるものである。ＦＷ６は取替可能とし、任意に
慣性を模擬できるものであり、ＦＷ７ａ，７ｂ，７ｃは
本実施例では３枚で実施しているが、必要枚数取付る構
造とすることも可能であり、又、クラッチ機構を用い枚
数を任意に組合せて使用できる構造とすることも可能で
ある。これらＦＷにより、供試体の入出力軸に実機状態
の慣性モーメントを与えることを可能とするものであ
る。

【００２１】以上の図１及び２で説明した構成におい
て、サイン波スイープ指令発生器１８で振幅及び周波数
を与えれば、加振機３のロータリーアクチュエータ１１
はその振幅及び周波数での振動を発生し、ＦＷ６、振動
検出手段４、伝達軸９を通して供試体１の入力軸を加振
する。その結果、供試体１の出力軸にも振動が現われ、
振動検出手段５でそれを検知することができる。又、振
動検出手段４と振動検出手段５の出力を比較すれば、供
試体１の中で振動がどのように変化したかを知ることが
できる。さらに、供試体１はＦＷ６，ＦＷ７ａ，７ｂ，
７ｃを付加することにより、実機状態と同等の状態で振
動させることができる。

【００２２】以上の振動加振を可能とすることにより、
以下の試験を実施することができる。

【００２３】供試体１を連続加振して、振動検出手段４
と振動検出手段５の振動波形を監視することにより、耐
久試験を行うことができる。すなわち、振動を連続的に
加えることにより、供試体１の内部のギヤートレイン等
には、摩耗や疲労ひずみが発生して最終的には破損に到
るが、その状況は振動検出手段４と振動検出手段５の振
動波形が初期状態よりの変化により判定することができ
る。摩耗により供試体１が劣化して行けば正しい回転伝
達を喪失して行くから、振動波形に変化を生じて行くこ
とは明らかである。また、振動の振幅及び周波数が統計
的手法、あるいは従来試験機との同一の強度を有する試
供片の試験比較から、幾らの回転数及びトルクに相当す
るかを知ることができるから、従来技術における耐久試
験と同等の試験を実施することができる。

【００２４】振動の周波数を連続的に可変（スイープ）
させて、振動検出手段５あるいは振動検出手段４の振動
波形をＦＦＴアナライザー等を用いれば、図４に一例を
示す振幅スペクトルを得ることができるので、これから
供試体振動の共振等の振動状態を知ることができる。よ
って、供試体１を実機に搭載した場合の振動の問題点を
予めクリヤーにすることができる。すなわち、供試体１
の振動特性試験を実施することができる。さらに、スイ
ープ振動中に騒音計で騒音を計測すれば、各振動周波数
における供試体１の騒音試験等も実施することができ
る。

【００２５】供試体１の入出力間は各種ギャ−等を組合
わせたギャ−トレインから構成される回転機械系であ
る。回転機械系の運動方程式は慣性モ−メント、剛性
（バネ定数）及び粘性摩擦の諸元で定まる。これらの機
械諸元は一つの回転機械系においては、それに定まった
固有の値を有し、この値により振り振動共振、周波数応
答、応答倍率といった特性や振動、挙動が定まる。又、
これらは振動波形の状態あるいは振動の伝達状態を測定
することにより知ることができる。更に、摩耗や疲労ひ
ずみは、振動波形の変化として現われることも経験的に
知られている。

【００２６】一つの回転機械系の運動方程式と前記機械
諸元との関係を具体的に示せば、

【００２７】

【数１】

【００２８】となる（説明を簡単にするために図６に示
す１質量系で表す）。

【００２９】但し、Ｊ：慣性モ−メントＫ：バネ定数ｘ：入力変位ｙ：出力変位ｆ：粘性摩擦（数１）式をラプラス変換して、ｙ／ｘの伝達関数をＧ
（Ｓ）とすると、

【００３０】

【数２】

【００３１】となる。（数２）において、Ｓ＝ｊＷ（Ｗ
＝２π周波数）とおいたものが周波数応答である。この
ことから、逆に周波数応答を求めることにより、前記機
械諸元を特定することができる。多質点系となっても原
理的に同じである。

【００３２】又、振動の周波数を連続的にスイープさせ
て、振動検出手段４及び振動検出手段５の出力を同時に
ＦＦＴアナライザーに入力すれば、入力振動に対する出
力振動の周波数応答を得ることができる。周波数応答の
一例を図５に示す。この周波数応答から次の事を求める
ことができる。

【００３３】（数２）式における固有周波数ｆnは、

【００３４】

【数３】

【００３５】となり、応答倍率Ｍpは

【００３６】

【数４】

【００３７】但し、

【００３８】

【数５】

【００３９】である。

【００４０】すなわち、ｆn及びＭpは周波数応答から読
み取ることができるから、上式の関係で慣性モーメント
Ｊ、バネ定数ｋ及び粘性摩擦ｆのこれらの機械諸元を求
めることができる。

【００４１】図１に示す構成は１質量系ではなく、複数
の慣性モーメント、バネ常数で成ることは明らかである
から、複数（複次数）の固有周波数が存在することにな
るが、理論的にはｎ次の振動系においても、一般にモー
ド解析といわれる手法によって同じく周波数応答が実験
的にわかっている時に、前記の機械諸元を求めることが
できるのは衆知の通りである。

【００４２】以上により、周波数応答を得ることによ
り、供試体１の内部機械要素の特性及び機械諸元を特定
することを可能とする、本発明の第２の発明を実施する
ことができる。

【００４３】さらに、粘性摩擦を求めることができれ
ば、機械損失は粘性摩擦と回転数の積であるから、供試
体１の機械損失を得ることができ、伝達効率装置側の機
械損失の影響を排除する必要があるが、軸受８ａ〜ｆは
静圧すべり軸受として、機械損失をほぼ無視できる値と
する方法、あるいは予め装置側の機械損失を計測してお
いて、その値を補正する方法をとることにより排除が可
能である。予め装置側の機械損失を測る方法の一つとし
ては、供試体１の代りに一体物から成る伝達シャフトを
用いて加振し、この時の周波数応答から粘性摩擦を得る
ことにより可能である。

【００４４】図３に示す、前記した振動検出手段４及び
振動検出手段５の出力波形を入力して、周波数応答を得
るＦＦＴアナライザー１９と、基準周波数応答設定器２
１との出力を取り込むコンピュータ装置２０とから成る
処理ブロック図を用いれば、以下第３の発明を実施でき
る。

【００４５】前記している通り、周波数応答は機械諸元
により定まり、又、供試体は固有機械諸元を有し、周波
数応答が実験的に求めることができれば、機械諸元を特
定できることを述べた。一方、供試体の設計は設計仕様
として目標とする特性、性能及び振動モードを実現する
ための機械諸元が与えられる。この設計、機械諸元によ
る周波数応答を基準周波数応答として、試験で求めた供
試体の周波数応答とを比較して、両者が一致していれば
供試体は設計仕様通りにでき上っているかを一義的に判
定することができる。

【００４６】以上は具体的には、図３において、基準周
波数応答設定器２１で設定された基準周波数応答及びＦ
ＦＴアナライザー１９よりの供試体１の周波数応答か
ら、コンピュータ装置２０でそれぞれの伝達関数Ｆ（ｊ
ｗ）Ｓ，Ｆ（ｊｗ）Ｘを求め両者を比較して一致してい
れば合格、不一致の場合は不合格と判定することができ
る。

【００４７】尚、基準周波数応答は設計機械諸元から、
コンピュータシミュレーション等により求めて使用すれ
が、それ以外に統計的に求めた実績周波数応答を用いる
こともできる。又、比較は伝達関数全体でなく、固有周
波数のみを比較して簡便にすることもできる。この場合
は、基準周波数設定器２０では基準固有周波数のみを設
定すればよい。

【００４８】又、周波数応答はある程度のバラツキは許
容され、製品として合格品の許容範囲が当然設定され
る。これに対しては、伝達関数の比較において、計測誤
差等の影響を排除する目的も合せて、判定に幅を設定す
ることで対応できる。

【００４９】以上、本発明の一実施例について述べた
が、図７の従来技術において、例えば駆動モータ１０１
とトルクメータ１０２の間に加振機を設け、供試体１に
振動を与えることを可能とすれば、トルクメータ１０２
及びトルクメータ１０３の出力信号を振動検出手段とし
て用いて、本発明の図３の処置ブロック図を用いれば、
トルクメータ２及びトルクメータ３のトルクは振動に同
期した振動波形となるから、第３の発明は本発明の一実
施例と同様に実施できる。

【００５０】

【発明の効果】供試体に回転及びトルクを与えることな
くして、試験を実施することができるから、回転及びト
ルクに対する機械剛性を低減できるため、装置の軽量化
が図れる。又、回転アンバランス等に対する考慮も必要
とせず、供試体の取付が容易となる。又、回転及びトル
クを与える駆動モータ及び吸収モータが不要となる。こ
れらのモータは例えば自動車用トランスミッション試験
機では数百ｋＷの容量であり、かつ高精度制御を必要と
することから、駆動制御はサイリスタレオナードやベク
トルインバータといったもの使用されていた。したがっ
てこれらが不要となることは、大幅は設備費の低減がで
きる。加えて、これらのモータの回転及びトルクリップ
ルが供試体の試験結果に与える影響を排除することがで
きる。

【００５１】又、供試体の内部の機械要素の特性及び諸
元を特定することができる。このことにより、例えば供
試体の振動モード等が把握できるから、供試体を実機に
実装した場合の車両としての駆動系の耐振、振動モード
による問題点をクリヤーにでき、対策を予め講じること
ができる。又、粘性摩擦等の機械諸元を得ることができ
るから、供試体の機械損失を高い精度で求めることがで
き、自動車の燃費の向上における実験や開発に大きく寄
与できる。

【００５２】更に、供試体が目的とする製品に作られて
いるかを一定基準で一義的に判定することができる。従
来は一定基準で一義的に判定する手段が無く、製品の完
成時の合否の判定の検査は実施されていなかったが、本
発明を用いれば製品を一定の基準で合否の判定検査が可
能であり、品質管理及び品質保証に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置の構成図。

【図２】図１の加振機３の制御ブロック図。

【図３】本発明の一実施例における振動信号処理ブロッ
ク図。

【図４】振幅スペクトルの一例を示す図。

【図５】周波数応答の一例を示す図。

【図６】回転系の運動方程式の補足図。

【図７】従来技術の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１…供試体、２…供試体支持台、３…加振機、４…振動
検出手段、５…振動検出手段、６…入力軸等価模擬用フ
ライホイール、７ａ，７ｂ，７ｃ…出力軸等価模擬用フ
ライホイール、１１…ロータリーアクチュエータ、１３
…サーボ弁、１４…油圧源、１８…サイン波スイープ指
令発生器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自動車等の車両に用いられるトランスミッ
ションを供試体として試験する試験装置において、供試
体支持台で支持された供試体の入力軸に回転振幅振動を
与える加振機と供試体入力軸等価慣性模擬用フライホイ
ールと第１の振動検出手段とを設け、供試体の出力軸に
は第１の振動検出手段と、供試体出力軸等価慣性模擬用
フライホイールとを設け、前記加振機にて供試体に回転
振幅振動を与え、第１及び第２の振動検出手段１の両者
の出力信号の状態あるいは関係を計測して供試体の試験
をすることを特徴とするトランスミッション試験装置。
【請求項２】第１及び第２の振動検出手段の両者の出力
信号をＦＦＴアナライザーに入力して、供試体の入出力
間の振動振幅の周波数応答を求めて供試体の特性を特定
することを特徴とする請求項１のトランスミッション試
験装置。
【請求項３】第１及び第２の振動検出手段の両者の出力
信号をＦＦＴアナライザーに入力して、供試体の入出力
間の振動振幅の周波数応答を求め、この周波数応答と予
め設定された基準周波数応答とを比較するコンピュータ
装置を設け、前記両者の比較結果より供試体の良否を判
定することを特徴とする請求項１のトランスミッション
試験装置。