JPH064309Y2 - 自動車の走行試験装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、走行時における自動車の構成部品例えばタイ
ヤやプロペラシャフト等のバランス状態を試験する自動
車の走行試験装置に関する。

（従来の技術） 自動車の走行時に行う試験として種々の項目試験が挙げ
られるが、その１つとして走行時に発生するタイヤのア
ンバランスやプロペラシャフトのアンバランス等を調べ
る試験がある。

従来、かかる試験は人為的に判断する方法と自動車の所
定箇所に振動計を設置して振動信号を検出する方法とが
ある。前者の人為的な判断による試験方法は、所定の間
隔で配置された対をなす自動車搭載用ローラ上に自動車
の前輪側タイヤおよび後輪側タイヤをそれぞれ載せた
後、自動車の走行速度を例えば零から１４０km／ｈまで
徐々に加速していき、このときテストドライバーが異常
音の発生およびシートに生じる振動等を五感で感知しそ
の自動車の異常箇所を判断している。

一方、後者の振動計を用いて行う試験方法は、測定した
い箇所例えばタイヤや軸受等に振動計を取り付け、一定
走行速度例えば１２０km／ｈにての自動車の走行時に振
動計から得られる周波数帯域例えば５０Hz〜１００ＫHz
間の振動信号を検出した後、この振動信号の平均レベル
を算出し、この平均レベルと正常車の走行によって得ら
れる基準レベル（平均レベル）とのレベル差からタイヤ
等のバランス状態の良否を判定するようにしている。

（考案が解決しようとする問題点） しかし、前者の試験方法は、人間の五感に頼りながら判
断するので正確性に欠け、かつ、振動発生のメカニズム
等について解明しにくい問題がある。

一方、後者の試験方法は、自動車の車輪の回転速度の変
動によってタイヤやプロペラシャフト等のアンバランス
により発生する振動周波数が変動し、指定した周波数帯
域範囲から外れてしまうことがあり、バランス状態の良
否が判定しにくいと言う問題がある。また、特定の振動
周波数に振動信号のピークがあっても全体として平均化
されてしまうので差がなくなり、前者の試験方法の場合
と同様に正確性に欠ける問題がある。また、同一車種で
あっても１号車と２号車つまり車ごとに基準レベルが異
なるので、その基準レベルいかんよってはバランスの良
否判断結果が全く変ってしまう問題がある。

本考案は上記実情に鑑みてなされたもので、試験結果の
正確性を向上させることができ、ひいては自動車の均質
化に大きく貢献し得る自動車の走行試験装置を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本考案による自動車の走行試験装置は、自動車の走行に
よって回転する自動車搭載用ローラまたは自動車の車輪
に取り付けられた回転検出器から得られる回転パルス信
号の周波数に次数比変換定数を掛けて所定周波数の制御
信号を取得する周波数変換手段を設けるとともに、前記
自動車の所定箇所にセンサを取り付けてこのセンサから
自動車の走行時に発生する振動に比例する信号を取り出
す振動信号検出手段を設け、さらに、周波数変換手段で
得られた制御信号を用いて振動信号をサンプリングしな
がら次数比解析を行って次数比と信号レベルとの関係を
示すパワースペクトラムを作成する次数比解析手段と、
作成されたパワースペクトラムにおける所定次数比位置
の信号レベルと該当次数比位置に対して予め定められて
いるしきい値レベルとを比較する信号レベル比較手段
と、比較結果に基づいて自動車の構成部品のバランスの
良否を判定するバランス良否判定手段とを備えたもので
ある。

（作用） 従って、以上のような手段とすることにより、前記周波
数変換手段で回転検出器からの回転パルス信号の周波数
に次数比変換定数を掛けて次数比解析に必要な外部クロ
ックつまり制御信号を得、これを振動解析装置の外部ク
ロックとして入力する。そして、この振動解析装置にお
いて制御信号である外部クロックに基づいて振動信号を
順次サンプリングして次数比解析を行ってパワースペク
トラムを得る。このパワースペクトラムは、例えばタイ
ヤ等の自動車の回転構成部品の回転次数比と信号レベル
との関係を示す。パワースペクトラム上における各次数
比位置の信号レベルは該当次数比に対応する回転構成部
品のバランスの程度を示す。したがって、正常時のパワ
ースペクトラムレベルとアンバランスのパワースペクト
ラムのデータファイルに蓄積してあるデータを検証する
ことにより、アンバランスの良否判定を行うためのしき
い値の選択が可能となり、同一車種であっても各車ごと
の基準レベルが異なっていてもバランスの良否判定が可
能となる。

（実施例） 以下、本考案装置の一実施例について第１図を参照して
説明する。同図において１０は走行試験用自動車であっ
て、この自動車１０の前輪側タイヤ１０ｆおよび後輪側
タイヤ１０ｂがそれぞれ対をなす自動車搭載用ローラ１
１ｆ，１１ｂに載置されている。１２はタイヤ１０ｆの
回転数に比例した信号の周波数に次数比変換定数を掛け
て次数比解析に必要な周波数を得る周波数変換手段であ
って、これは回転検出器例えばエンコーダ１３および周
波数変換回路１４等によって構成されている。このエン
コーダ１３は自動車搭載用ローラ１３の回転軸または自
動車１０の車軸等に取り付けられ、タイヤ１０ｆの回転
数に比例した周波数の回転パルス信号を出力する機能を
持つている。前記周波数変換回路１４はエンコーダ１３
からの回転パルス信号の周波数に次数比変換定数を掛け
て外部クロックとしての制御信号を得るものであって、
例えば自動車１０のギヤ比が4.1倍の時には１次数比〜
１０次数比内のスペクトラムを見たいので、この次数比
範囲で予め定められている次数比変換定数「25.6」が用
いられる。

１５は振動信号検出手段であって、これは従来から一般
的に使用されている振動計に相当する機能を有し、加速
度センサ１６および速度変換回路１７等によって構成さ
れている。この加速度センサ１６は、圧電素子等が使用
され、例えばデファレンシャルギヤ等に取り付けられ
る。なお、速度変換回路１７の出力に含まれる周波数を
ｆとする。

１８は高速フーリェー変換装置（通称、ＦＦＴと呼ぶ）
等を用いた振動解析装置であって、この装置１８の外部
クロック端子には前記周波数変換回路１４からの制御信
号が入力され、かつ、測定端子には速度変換回路１７か
らの振動信号が入力されるようになっている。この振動
解析装置１８は周波数変換回路１４からの制御信号を用
いて前記振動信号をサンプリングして次数比解析を行う
ことにより振動信号のパワースペクトラムを得るもので
ある。

次に、以上のように構成された装置の動作を説明する。
先ず、自動車１０の前輪側タイヤ１０ｆと後輪側タイヤ
１０ｂとをそれぞれ前後側に配置した自動車搭載用ロー
ラ１１ｆ，１１ｂ上に載置する。この状態においてエン
ジンを始動し自動車１０を走行させると各タイヤ１０
ｆ，１０ｂが図示矢印方向に回転し、これに伴って自動
車搭載用ローラ１１ｆ，１１ｂが回転する。これによっ
て自動車搭載用ローラ１１ｆが回転すると、このローラ
１１ｆの回転軸に取り付けられたエンコーダ１３からタ
イヤ回転数に比例した周波数の回転パルス信号が出力さ
れ、周波数変換回路１４に供給される。この周波数変換
回路１４ではエンコーダ１３からの回転パルス信号の周
波数に次数比変換定数を掛けて外部クロックとしての制
御信号を得、これを振動解析装置１８の外部クロック端
子に入力する。ここで、振動解析装置１８は制御信号を
順次サンプリングし、第２図に示すようなパワースペク
トラムを作成する。そうすると、同図から明らかなよう
に１次周波数の位置つまりタイヤの１次数位置にタイヤ
１０ｆのバランス状態を示す振動信号のピーク値イが現
れ、さらに4.1次周波数位置つまりギヤ比4.1倍となる位
置に例えばプロペラシャフトのバランス状態を示す振動
信号のピーク値ロが現れる。これらのピーク値は次数比
変換により自動車１０の速度が変化しても固定化される
ために速度変化による解析データの影響を除去すること
ができ、振動の大きさに依存してレベルのみが変化する
ことになる。従って、予め正常車のパワースペクトラム
レベルＬ_１，Ｌ_２を把握しておけば、図示点線の如く
イ′，ロ′に変化したとき、そのレベル差からバランス
の良否を判定することができる。

従って、以上のような実施例の構成によれば、エンコー
ダ１３から得られたタイヤ回転周波数（ｆｒ）に比例
する信号に次数比変換定数を掛けて制御信号を得、この
制御信号を用いて振動解析装置１８で次数比変換を行っ
て振動信号のパワースペクトラムを得るようにしたの
で、自動車１０の速度が変化してもパワースペクトラム
上の各次数位置が変化することなく所定次数の周波数位
置に自動車１０の所定部材に係わる振動状態を表わすピ
ーク値を取り出すことができる。従って、人間による五
感による判断がなくなって正確性を上げることができ、
かつ、振動計のみの場合には自動車１０の速度に応じて
ピーク値の現れる位置が異なって同様に正確な判断を得
ることが難しかったが、本装置では所定次数の周波数位
置のピーク値のレベル差のみで判定できるために正確性
を期することができる。また、データファイルとして蓄
積したデータを用い、種々の演算を行うことにより、良
否判定を行うためのしきい値の自動選択をし、同一車種
であっても各車ごとの基準レベルが異なっていてもバラ
ンスの良否判定ができ、ひいては自動車１０の品質を一
定化できるものである。

なお、上記実施例は自動車１０の前輪側タイヤ１０ｆに
対応する自動車搭載用ローラ１１ｆにエンコーダ１３を
取り付けたが、後輪側タイヤ１０ｂに対応する自動車搭
載用ローラ１１ｂ側または後車輪軸に取付けてもよい。
つまり、エンコーダ１３および加速度センサ１６等は測
定箇所またはその近傍あるいはその箇所に連結された部
材に取り付ければよい。また、エンコーダ１３を用いて
タイヤ回転数に比例する信号を得るようにしたが、同一
機能を持つものであればエンコーダ１３に限らないもの
である。その他、本考案はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できる。

（考案の効果） 以上詳記したように本考案によれば、自動車の速度変化
にも拘らず回転次数を固定化して振動レベルを測定で
き、よって試験結果の正確性を期すことができ、自動車
の均質化に大きく貢献し得る自動車の走行試験装置を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係わる自動車の走行試験装置の一実施
例を示す構成図、第２図は第１図の振動解析装置による
振動解析結果のパワースペクトラムを示す図である。 １０……自動車、１０ｆ，１０ｂ……タイヤ、１１ｆ，
１１ｂ……自動車搭載用ローラ、１２……周波数変換手
段、１３……回転検出器、１４……周波数変換回路、１
５……振動検出手段、１６……加速度センサ、１７……
速度変換回路、１８……振動解析装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】自動車の走行によって回転する自動車搭載
   用ローラまたは自動車の車輪に取り付けられた回転検出
   器から得られる回転パルス信号の周波数に次数比変換定
   数を掛けて外部クロックとしての制御信号を取得する周
   波数変換手段と、前記自動車の所定箇所に取り付けられ
   たセンサから自動車の走行時に発生する振動に比例する
   振動信号を取り出す振動信号検出手段と、前記周波数変
   換手段で得られた制御信号を用いて前記振動信号をサン
   プリングしながら次数比解析を行って次数比と信号レベ
   ルとの関係を示すパワースペクトラムを作成する次数比
   解析手段と、この作成されたパワースペクトラムにおけ
   る所定次数比位置の信号レベルと該当次数比位置に対し
   て予め定められているしきい値レベルとを比較する信号
   レベル比較手段と、この比較結果に基づいて自動車の構
   成部品のバランスの良否を判定するバランス良否判定手
   段とを備えたことを特徴とする自動車の走行試験装置。