JPH11201810A - 駆動系振動解析装置 - Google Patents
駆動系振動解析装置Info
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- JPH11201810A JPH11201810A JP10311794A JP31179498A JPH11201810A JP H11201810 A JPH11201810 A JP H11201810A JP 10311794 A JP10311794 A JP 10311794A JP 31179498 A JP31179498 A JP 31179498A JP H11201810 A JPH11201810 A JP H11201810A
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- Japan
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- rotating member
- signal
- electronic control
- vibration
- sensor
- Prior art date
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- Withdrawn
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector
- G01H1/10—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector of torsional vibrations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
- G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 車両振動を特定して解析する駆動系振動解析
装置を提供すること。 【解決手段】 車両駆動系の変速機出力軸等の回転部材
のねじり振動を測定し特性を表示する駆動系振動解析装
置である。電子制御装置とセンサは共同して回転してい
る歯車の隣り合う歯が通過する時に生じる速度変動を測
定する。これらの時間測定は、関連する周波数が通過帯
域トラッキングフィルタを使用してフィルターされ、既
定の時間期間中にフィルターされた信号の平方自乗平均
を得て、全ねじりエネルギレベルを計算するために使用
される。全ねじりエネルギレベルは、既定の最大振幅と
比較され、全ねじりエネルギレベルがこの既定の最大振
幅を越えた場合、オペレータに表示装置を介して知らさ
れる。
装置を提供すること。 【解決手段】 車両駆動系の変速機出力軸等の回転部材
のねじり振動を測定し特性を表示する駆動系振動解析装
置である。電子制御装置とセンサは共同して回転してい
る歯車の隣り合う歯が通過する時に生じる速度変動を測
定する。これらの時間測定は、関連する周波数が通過帯
域トラッキングフィルタを使用してフィルターされ、既
定の時間期間中にフィルターされた信号の平方自乗平均
を得て、全ねじりエネルギレベルを計算するために使用
される。全ねじりエネルギレベルは、既定の最大振幅と
比較され、全ねじりエネルギレベルがこの既定の最大振
幅を越えた場合、オペレータに表示装置を介して知らさ
れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両の故障診断装
置、特に、過剰な車両のねじり振動を特定し、解析し、
かつ応答する車載駆動系振動診断装置に関する。
置、特に、過剰な車両のねじり振動を特定し、解析し、
かつ応答する車載駆動系振動診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】駆動系ねじり振動問題は、特にトラック
等の重車両において、駆動系構成部材の時期尚早な破損
の重大な原因である。これらのねじり振動は種々の原因
で発生するが、最も一般的なものはゼロ以外の作用角度
でのＵジョイントとエンジンのねじり振動であり、この
ねじり振動は非共振かもしれないが、駆動系ねじりモー
ドを引き起こす。振動の原因及び特性にもよるが、１つ
またはそれ以上の駆動系構成部材が破損するまで気づか
れない。
等の重車両において、駆動系構成部材の時期尚早な破損
の重大な原因である。これらのねじり振動は種々の原因
で発生するが、最も一般的なものはゼロ以外の作用角度
でのＵジョイントとエンジンのねじり振動であり、この
ねじり振動は非共振かもしれないが、駆動系ねじりモー
ドを引き起こす。振動の原因及び特性にもよるが、１つ
またはそれ以上の駆動系構成部材が破損するまで気づか
れない。
【０００３】振動が過剰な騒音或は車両振動の原因であ
っても、振動の原因を突き止めることは困難である。一
般に、実際に駆動系に関連していない時でさえも、問題
が解消するまで駆動系の構成部材を交換することによっ
てこの問題が取り扱われている。損傷した駆動系の構成
部材は、将来同様の損傷の結果になるだけであるが、損
傷の原因を突き止めることなく交換される。
っても、振動の原因を突き止めることは困難である。一
般に、実際に駆動系に関連していない時でさえも、問題
が解消するまで駆動系の構成部材を交換することによっ
てこの問題が取り扱われている。損傷した駆動系の構成
部材は、将来同様の損傷の結果になるだけであるが、損
傷の原因を突き止めることなく交換される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、車両駆動系
振動解析装置（VDVA;Vehicle Driveline Vibration Ana
lyzer)と呼ばれる、車載故障診断装置を提供することで
ある。
振動解析装置（VDVA;Vehicle Driveline Vibration Ana
lyzer)と呼ばれる、車載故障診断装置を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の車両駆動系振動
解析装置は、駆動系のねじり振動を測定し、かつ監視す
ることができるものであり、主要な構成部材の損傷に先
立って車両が要求する高度の警報サービスを提供する。
更に、車両駆動系振動解析装置は、集積した駆動系の振
動データを蓄積することができ、また、振動の原因を突
き止めるために車両に搭載した電子制御装置を使用して
蓄積した情報を解析することができる。
解析装置は、駆動系のねじり振動を測定し、かつ監視す
ることができるものであり、主要な構成部材の損傷に先
立って車両が要求する高度の警報サービスを提供する。
更に、車両駆動系振動解析装置は、集積した駆動系の振
動データを蓄積することができ、また、振動の原因を突
き止めるために車両に搭載した電子制御装置を使用して
蓄積した情報を解析することができる。
【０００６】本発明の故障診断装置は、車両の変速機出
力の周期的な速度変化を測定し、記録する手段を有して
いる。検知された速度変化は、単純化された方法を用い
て駆動系のねじり振動に相互に関係づけられるため、コ
ンピュータを使用する諸経費は最小限となり、既存の車
載電子装置を使用することができる。関連する範囲がフ
ィルタされて、振動を解析しかつ特性を明らかにするた
めに使用される。全ねじりエネルギレベルは、選択され
た時間期間中に、フィルタ速度データの平方自乗平均を
得ることによってフィルタ速度データに基づいて計算さ
れる。全ねじりエネルギレベルが既定の限界値を越える
と、警報装置が駆動され、或は次の応答手段への入力と
して使用される。
力の周期的な速度変化を測定し、記録する手段を有して
いる。検知された速度変化は、単純化された方法を用い
て駆動系のねじり振動に相互に関係づけられるため、コ
ンピュータを使用する諸経費は最小限となり、既存の車
載電子装置を使用することができる。関連する範囲がフ
ィルタされて、振動を解析しかつ特性を明らかにするた
めに使用される。全ねじりエネルギレベルは、選択され
た時間期間中に、フィルタ速度データの平方自乗平均を
得ることによってフィルタ速度データに基づいて計算さ
れる。全ねじりエネルギレベルが既定の限界値を越える
と、警報装置が駆動され、或は次の応答手段への入力と
して使用される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の特徴及び優位性は、添付
した図面に関連した、以下の説明を読むことによって明
らかになる。図面、特に図１を参照すると、車載車両駆
動系振動解析装置（ＶＤＶＡ）は符号１０で示されてい
る。ＶＤＶＡ１０は、変速機１２、エンジン１４などの
車両駆動系のねじり振動を測定するために組み付けられ
ており、ここでは重車両トラックの駆動系を例示的に示
している。ＶＤＶＡ１０は重車両トラックの駆動系のね
じり振動を測定し解析するのに適したものとして説明さ
れるが、本発明の装置及び方法は、他の形式の車両、即
ち、自動車、軽重量トラック、農業車両、建設車両、工
業的な回転機械にも実施できることは明らかである。
した図面に関連した、以下の説明を読むことによって明
らかになる。図面、特に図１を参照すると、車載車両駆
動系振動解析装置（ＶＤＶＡ）は符号１０で示されてい
る。ＶＤＶＡ１０は、変速機１２、エンジン１４などの
車両駆動系のねじり振動を測定するために組み付けられ
ており、ここでは重車両トラックの駆動系を例示的に示
している。ＶＤＶＡ１０は重車両トラックの駆動系のね
じり振動を測定し解析するのに適したものとして説明さ
れるが、本発明の装置及び方法は、他の形式の車両、即
ち、自動車、軽重量トラック、農業車両、建設車両、工
業的な回転機械にも実施できることは明らかである。
【０００８】ＶＤＶＡ１０は、速度センサ２４に電気的
に結合された、マイクロプロセッサ型の電子制御装置２
０を備えている。速度センサ２４は、通常の変速機或は
最新のクラス８のトラック変速機等の変速機１２の出力
軸速度を測定する。センサ２４は、図２に示した正弦波
回転速度信号１８を創成するように、変速機１２の出力
軸と共に回転する１６個の歯が形成された歯車の各々の
歯に対して１パルス、即ち、１回転当り１６パルスを供
給する。信号ピーク１８ａは、歯がセンサ２４の近くを
通過する時に発生する強力な磁界によって創成され、ま
た、波の谷１８ｂは、センサ２４が通過する歯と歯の間
に位置する時に創成されることに注目されたい。センサ
は変速機の出力で回転速度または回転数を測定するが、
全ての重要な駆動系ねじりは、変速機の出力軸の瞬間的
な回転速度の変化に起因することが問題となる。一般的
に、変速機の出力位置は、駆動系の最も高いねじり振動
の位置ではないが、エンジンとユニバーサルジョイント
の両方で引き起こされる振動が、駆動系ねじりの動きを
厳密に評価するための重大なねじり動作を示している。
に結合された、マイクロプロセッサ型の電子制御装置２
０を備えている。速度センサ２４は、通常の変速機或は
最新のクラス８のトラック変速機等の変速機１２の出力
軸速度を測定する。センサ２４は、図２に示した正弦波
回転速度信号１８を創成するように、変速機１２の出力
軸と共に回転する１６個の歯が形成された歯車の各々の
歯に対して１パルス、即ち、１回転当り１６パルスを供
給する。信号ピーク１８ａは、歯がセンサ２４の近くを
通過する時に発生する強力な磁界によって創成され、ま
た、波の谷１８ｂは、センサ２４が通過する歯と歯の間
に位置する時に創成されることに注目されたい。センサ
は変速機の出力で回転速度または回転数を測定するが、
全ての重要な駆動系ねじりは、変速機の出力軸の瞬間的
な回転速度の変化に起因することが問題となる。一般的
に、変速機の出力位置は、駆動系の最も高いねじり振動
の位置ではないが、エンジンとユニバーサルジョイント
の両方で引き起こされる振動が、駆動系ねじりの動きを
厳密に評価するための重大なねじり動作を示している。
【０００９】特に関連する駆動系構成部材の回転速度を
正確に測定するために他の適当な手段が提供される。例
えば、他の実施の形態では、車両変速機の入力ヨークま
たは出力ヨーク、或は駆動軸等の特殊な駆動系構成部材
をテストするために装着された適当なテスト用の歯が通
過する間の回転速度を測定する同様の磁気センサを含ん
でもよい。また、光学センサも、特殊な回転する駆動系
構成部材上に形成されたマークや窪みの通過を示すため
に使用される。
正確に測定するために他の適当な手段が提供される。例
えば、他の実施の形態では、車両変速機の入力ヨークま
たは出力ヨーク、或は駆動軸等の特殊な駆動系構成部材
をテストするために装着された適当なテスト用の歯が通
過する間の回転速度を測定する同様の磁気センサを含ん
でもよい。また、光学センサも、特殊な回転する駆動系
構成部材上に形成されたマークや窪みの通過を示すため
に使用される。
【００１０】センサ２４は、コネクタ２２を経由して、
信号処理装置１６を介してマイクロプロセッサ型の電子
制御装置２０に電気的に連結されており、種々の信号処
理方法、即ち、フィルタ処理、増幅処理、或は変換処理
等の周知の技術でＴＴＬ方形波信号に処理される。信号
処理装置１６を使用することは任意であり、電子制御装
置２０の性能次第で、センサ２４から直接的に信号を受
け取ることに注目されたい。
信号処理装置１６を介してマイクロプロセッサ型の電子
制御装置２０に電気的に連結されており、種々の信号処
理方法、即ち、フィルタ処理、増幅処理、或は変換処理
等の周知の技術でＴＴＬ方形波信号に処理される。信号
処理装置１６を使用することは任意であり、電子制御装
置２０の性能次第で、センサ２４から直接的に信号を受
け取ることに注目されたい。
【００１１】センサ２４からの信号をサンプル的にＴＴ
Ｌ処理したものが図３にＴＴＬ信号２５として示されて
おり、方形波間の時間Δｔは、関連する回転部材の瞬間
速度を計算するために使用される。テスト中の駆動系の
振動を測定しかつ解析する間に得られる一連のΔｔ測定
値によって提供される情報により、いくつかの解析戦略
が有効となる。これらの解析により、ＥＣＵ２０は、破
壊的なねじり振動の存在を検知し、車両のオペレータに
警告することができる。このことは好適にはリアルタイ
ムで行われるが、代わりに、ＥＣＵ２０は、後処理或は
表示のために収集したデータを使用しやすい形態で簡単
に蓄積することができる。更に、ＥＣＵ２０、或は車載
のまたは車外のマイクロプロセッサにより、駆動系のね
じり振動の特殊な原因を示すある信号構成要素を解析し
かつ抽出することができる。その結果、振動を減少させ
るために試行錯誤して修理する保守要員を削減すること
ができる。
Ｌ処理したものが図３にＴＴＬ信号２５として示されて
おり、方形波間の時間Δｔは、関連する回転部材の瞬間
速度を計算するために使用される。テスト中の駆動系の
振動を測定しかつ解析する間に得られる一連のΔｔ測定
値によって提供される情報により、いくつかの解析戦略
が有効となる。これらの解析により、ＥＣＵ２０は、破
壊的なねじり振動の存在を検知し、車両のオペレータに
警告することができる。このことは好適にはリアルタイ
ムで行われるが、代わりに、ＥＣＵ２０は、後処理或は
表示のために収集したデータを使用しやすい形態で簡単
に蓄積することができる。更に、ＥＣＵ２０、或は車載
のまたは車外のマイクロプロセッサにより、駆動系のね
じり振動の特殊な原因を示すある信号構成要素を解析し
かつ抽出することができる。その結果、振動を減少させ
るために試行錯誤して修理する保守要員を削減すること
ができる。
【００１２】第１の振動解析方法は、潜在的に有害な振
動を検知するために車載のＥＣＵ２０で実行される。こ
の方法では、変速機の出力歯車上のいくつの歯が測定さ
れたかを知ることで、図４及び図５に示された信号が導
かれる。ここで、図４は出力軸の瞬間速度のグラフであ
り、図５は、ねじり振動のレベルを低下させるために組
み込まれたソフトクラッチを除いては、図４と同様のグ
ラフである。ＥＣＵ２０内に存在するソフトウエアで実
行される帯域フィルタ、好適にはディジタルフィルタを
用いて、この信号から関連する特定の周波数を選択し、
それ以外の周波数を無効にすることができる。
動を検知するために車載のＥＣＵ２０で実行される。こ
の方法では、変速機の出力歯車上のいくつの歯が測定さ
れたかを知ることで、図４及び図５に示された信号が導
かれる。ここで、図４は出力軸の瞬間速度のグラフであ
り、図５は、ねじり振動のレベルを低下させるために組
み込まれたソフトクラッチを除いては、図４と同様のグ
ラフである。ＥＣＵ２０内に存在するソフトウエアで実
行される帯域フィルタ、好適にはディジタルフィルタを
用いて、この信号から関連する特定の周波数を選択し、
それ以外の周波数を無効にすることができる。
【００１３】ＶＤＶＡ１０は、歯車の歯数の１／２ま
で、全ての駆動系振動次元を計算することができる。そ
の結果、ＶＤＶＡ１０は、全変速機歯車の一定の二次ね
じりを引き起こされたＵ−ジョイントを検知する。振動
を引き起こされたエンジンは、関連するエンジンのクラ
ンクシャフト振動次元の歯数の１／２に等しい最大歯車
比まで全変速機歯車で解析される。例えば、基本的な６
気筒−４サイクルエンジンの点火次元は、クランクシャ
フト三次である。１６歯の歯車では、ＶＤＶＡ１０は、
２．６７より小さい全歯車比のエンジン点火データを解
析する。なぜなら、ねじりが引き起こされるエンジンは
高レンジ変速機歯車に最も関係があり、１６歯の歯車ま
たはホイールが適している。更に、次元解析能は、サン
プルサイズを大きくすることにより改善することができ
る。例えば、同じ歯車と２５６サンプルのサンプルサイ
ズを用いると、ＶＤＶＡ１０は１６軸回転を記録して、
ねじり振動を１／１６次元で解析することができる。
で、全ての駆動系振動次元を計算することができる。そ
の結果、ＶＤＶＡ１０は、全変速機歯車の一定の二次ね
じりを引き起こされたＵ−ジョイントを検知する。振動
を引き起こされたエンジンは、関連するエンジンのクラ
ンクシャフト振動次元の歯数の１／２に等しい最大歯車
比まで全変速機歯車で解析される。例えば、基本的な６
気筒−４サイクルエンジンの点火次元は、クランクシャ
フト三次である。１６歯の歯車では、ＶＤＶＡ１０は、
２．６７より小さい全歯車比のエンジン点火データを解
析する。なぜなら、ねじりが引き起こされるエンジンは
高レンジ変速機歯車に最も関係があり、１６歯の歯車ま
たはホイールが適している。更に、次元解析能は、サン
プルサイズを大きくすることにより改善することができ
る。例えば、同じ歯車と２５６サンプルのサンプルサイ
ズを用いると、ＶＤＶＡ１０は１６軸回転を記録して、
ねじり振動を１／１６次元で解析することができる。
【００１４】クランクシャフトの各回転次元で、ＥＣＵ
２０は速度の大きさのデータを発生する。この速度デー
タから変位と加速度が計算される。
２０は速度の大きさのデータを発生する。この速度デー
タから変位と加速度が計算される。
【００１５】電子制御装置２０は、独立したプロセッサ
として、或は、車両エンジンまたは変速機の電子制御装
置の一部として車両に常設される。電子制御装置２０内
で、センサ２４によって生み出されたパルスは処理さ
れ、他のパラメータの間で、各パルス間の時間期間が変
速機出力軸の瞬間速度を計算するために用いられる。非
常に高い回転速度で、この情報は極めて迅速に処理され
ることは賞賛すべきである。２つの隣接する歯間の角変
位を知ることは、２πを歯数で割ることに等しく、角速
度ｄθ／ｄｔを容易に計算することができる。
として、或は、車両エンジンまたは変速機の電子制御装
置の一部として車両に常設される。電子制御装置２０内
で、センサ２４によって生み出されたパルスは処理さ
れ、他のパラメータの間で、各パルス間の時間期間が変
速機出力軸の瞬間速度を計算するために用いられる。非
常に高い回転速度で、この情報は極めて迅速に処理され
ることは賞賛すべきである。２つの隣接する歯間の角変
位を知ることは、２πを歯数で割ることに等しく、角速
度ｄθ／ｄｔを容易に計算することができる。
【００１６】ねじり振動解析の基礎として、時間領域か
ら周波数領域への情報を処理するために、ＦＦＴ（高速
フーリエ変換；fast fourier transform) を用いること
ができる。しかしながら、ＦＦＴ処理は高価であり、コ
ンピュータを消耗し、車載電子制御装置としては有効で
はない。
ら周波数領域への情報を処理するために、ＦＦＴ（高速
フーリエ変換；fast fourier transform) を用いること
ができる。しかしながら、ＦＦＴ処理は高価であり、コ
ンピュータを消耗し、車載電子制御装置としては有効で
はない。
【００１７】本発明によれば、ＦＦＴに代わるべき信号
処理方法が、車両の駆動系の損傷を証明する振動レベル
を特定するために用いられる。図６を参照すると、ねじ
り振動を解析するために使用される方法のブロック線図
が示されている。ブロック６０では、センサ２４から発
生した信号は直接、或は、信号処理装置１６を介して電
子制御装置２０に結合されており、センサ２４の出力は
電子制御装置２０に読み取られる。速度アルゴリズム
は、変速機出力軸速度センサ２４の信号を角速度（ラジ
アン毎秒）に変換する。次に、ブロック６２では、以下
のフィルタＺ変換方程式に従って信号をフィルタするた
めにソフトウエア帯域フィルタが使用される。
処理方法が、車両の駆動系の損傷を証明する振動レベル
を特定するために用いられる。図６を参照すると、ねじ
り振動を解析するために使用される方法のブロック線図
が示されている。ブロック６０では、センサ２４から発
生した信号は直接、或は、信号処理装置１６を介して電
子制御装置２０に結合されており、センサ２４の出力は
電子制御装置２０に読み取られる。速度アルゴリズム
は、変速機出力軸速度センサ２４の信号を角速度（ラジ
アン毎秒）に変換する。次に、ブロック６２では、以下
のフィルタＺ変換方程式に従って信号をフィルタするた
めにソフトウエア帯域フィルタが使用される。
【００１８】
【数１】
【００１９】バターワース帯域フィルタは、６０ｄＢ／
１０のロールオフ率で回転１次から回転６次の範囲のね
じり周波数を通過させるように設計されている。更に、
他の計算に必要な平均定常出力軸速度を規定するため
に、信号は、ある非常に低い周波数に単独に低域フィル
タされる。このフィルタ方程式は、本発明に従って実行
される例、あるいは他のフィルタ戦略として表されてい
る。更に、フィルタ通過域の周波数は固定されるか、ま
たは回転次元にトラッキングされる。この例に関連する
周波数の範囲は、ほぼ２５Ｈｚから１００Ｈｚである。
好適な他の次元トラッキングアプローチを使用すると、
各歯を検知することによって、以下の帰納的方程式が再
計算され、トラッキング帯域フィルタは次元をトラッキ
ングするために準備される。この技術は、方程式の係数
が駆動軸の回転速度の変化と共に変える必要がないとい
う優位性を提供する。
１０のロールオフ率で回転１次から回転６次の範囲のね
じり周波数を通過させるように設計されている。更に、
他の計算に必要な平均定常出力軸速度を規定するため
に、信号は、ある非常に低い周波数に単独に低域フィル
タされる。このフィルタ方程式は、本発明に従って実行
される例、あるいは他のフィルタ戦略として表されてい
る。更に、フィルタ通過域の周波数は固定されるか、ま
たは回転次元にトラッキングされる。この例に関連する
周波数の範囲は、ほぼ２５Ｈｚから１００Ｈｚである。
好適な他の次元トラッキングアプローチを使用すると、
各歯を検知することによって、以下の帰納的方程式が再
計算され、トラッキング帯域フィルタは次元をトラッキ
ングするために準備される。この技術は、方程式の係数
が駆動軸の回転速度の変化と共に変える必要がないとい
う優位性を提供する。
【００２０】上述のフィルタ方程式のディジタル実装
は、以下の帰納的微分方程式を使用するコンピュータで
実現される。 フィルタ速度＝0.7998UK-1＋0.4725UK-2−0.1465UK-3−
0.4725UK-4＋0.0887UK-5＋0.0732UK-6＋0.2835iK−0.85
04iK-2＋0.8504iK-4＋0.2835iK-6 ここで、ＵK は時間ｋにおけるフィルタ速度であり、Ｕ
K-i は時間ｋ−ｉ（以前の計算瞬間）におけるフィルタ
速度であり、また、ｉK 期間は前サンプル時間からの瞬
間測定速度に相当する。フィルタ速度値を計算する方法
は単なる例であり、他のいかなる戦略も本発明に従って
用いられる。
は、以下の帰納的微分方程式を使用するコンピュータで
実現される。 フィルタ速度＝0.7998UK-1＋0.4725UK-2−0.1465UK-3−
0.4725UK-4＋0.0887UK-5＋0.0732UK-6＋0.2835iK−0.85
04iK-2＋0.8504iK-4＋0.2835iK-6 ここで、ＵK は時間ｋにおけるフィルタ速度であり、Ｕ
K-i は時間ｋ−ｉ（以前の計算瞬間）におけるフィルタ
速度であり、また、ｉK 期間は前サンプル時間からの瞬
間測定速度に相当する。フィルタ速度値を計算する方法
は単なる例であり、他のいかなる戦略も本発明に従って
用いられる。
【００２１】本発明に従う解析の次の段階は、後の既定
の限界値と比較するために計算されたフィルタ速度サン
プル数であるＮを定義する所定の時間区分の全ねじりエ
ネルギとして参照される全フィルタ振動エネルギを計算
することである。次のソフトウエアブロックは、以下の
方程式に従ってねじり振動に含まれる全エネルギのＲＭ
Ｓ（root mean square; 平方自乗平均）合計を実行す
る。
の限界値と比較するために計算されたフィルタ速度サン
プル数であるＮを定義する所定の時間区分の全ねじりエ
ネルギとして参照される全フィルタ振動エネルギを計算
することである。次のソフトウエアブロックは、以下の
方程式に従ってねじり振動に含まれる全エネルギのＲＭ
Ｓ（root mean square; 平方自乗平均）合計を実行す
る。
【００２２】
【数２】
【００２３】次に、全ねじりエネルギレベルは既定の制
限値と比較される。制限値を越えた場合は、この状態で
作動を続けることは、ハイレベルのねじり振動で車両の
駆動系を損傷させる結果になることをオペレータに警告
する。
限値と比較される。制限値を越えた場合は、この状態で
作動を続けることは、ハイレベルのねじり振動で車両の
駆動系を損傷させる結果になることをオペレータに警告
する。
【００２４】各ケースにおいて、一定の時間間隔、即
ち、この実施の形態では１秒の時間間隔が選定される。
当業者は、一定の軸回転差の形態で行われることを認識
することとなる。各ケースの正味の結果は駆動系ねじり
速度の全体計算である。エネルギの積分或はＲＭＳの計
算に先立って、結果を数学的に積分或は微分することに
よって、ねじり変位及び加速度を決定することができ
る。積分が実行されると、実行積分振幅は、同じ時間期
間の間、既定の制限値と比較される。ＲＭＳが計算され
ると、振幅は別の制限値と比較される。この比較は繰り
返される。
ち、この実施の形態では１秒の時間間隔が選定される。
当業者は、一定の軸回転差の形態で行われることを認識
することとなる。各ケースの正味の結果は駆動系ねじり
速度の全体計算である。エネルギの積分或はＲＭＳの計
算に先立って、結果を数学的に積分或は微分することに
よって、ねじり変位及び加速度を決定することができ
る。積分が実行されると、実行積分振幅は、同じ時間期
間の間、既定の制限値と比較される。ＲＭＳが計算され
ると、振幅は別の制限値と比較される。この比較は繰り
返される。
【００２５】電子制御装置２０は、測定範囲外の決定に
もよるが、問題を解決する方向に向けて、いくつかのこ
とをするのに適している。例えば、聴覚的或は視覚的な
警告装置が車両の運転室に備えられてもよい。これはラ
イトを配線するような当業者に明らかな方法の１つで達
成される。
もよるが、問題を解決する方向に向けて、いくつかのこ
とをするのに適している。例えば、聴覚的或は視覚的な
警告装置が車両の運転室に備えられてもよい。これはラ
イトを配線するような当業者に明らかな方法の１つで達
成される。
【００２６】特性やプロトコルに従った種々の信号が、
相互に連絡したＪ１９３９ラインなどによって他の種々
の車両構成部材に送信される。このような例において、
周波数情報は、検知された振動を減少させ、或は消去さ
せるように、エンジン、或は変速機などの他の車両の構
成部材の作動特性を変えるために利用することができ
る。
相互に連絡したＪ１９３９ラインなどによって他の種々
の車両構成部材に送信される。このような例において、
周波数情報は、検知された振動を減少させ、或は消去さ
せるように、エンジン、或は変速機などの他の車両の構
成部材の作動特性を変えるために利用することができ
る。
【００２７】得られた振動データの全部或は一部は、診
断用及び／または経歴を保持する目的のために、データ
ロガー、好適には電子制御装置２０、或は、適当な周知
のメモリ装置に蓄積されてもよい。このデータは、発生
の頻度、発生回数によって、振幅に関するヒストグラム
などいくつかの形態で蓄積される。当業者にとって便利
な他の適正なデータフォーマットも実行される。
断用及び／または経歴を保持する目的のために、データ
ロガー、好適には電子制御装置２０、或は、適当な周知
のメモリ装置に蓄積されてもよい。このデータは、発生
の頻度、発生回数によって、振幅に関するヒストグラム
などいくつかの形態で蓄積される。当業者にとって便利
な他の適正なデータフォーマットも実行される。
【００２８】駆動系のねじり動作は、共振源の振幅を減
少させること、共振速度をエンジンの作動範囲以下にシ
フトすること、或はねじり応答を減衰させるように駆動
系を十分に制振することなど、いくつかの方法で取り扱
うことができる。適正な処理は問題の性質による。振動
源を特定するためにＶＤＶＡ１０を使用することによっ
て、適正な改善策が選択される。
少させること、共振速度をエンジンの作動範囲以下にシ
フトすること、或はねじり応答を減衰させるように駆動
系を十分に制振することなど、いくつかの方法で取り扱
うことができる。適正な処理は問題の性質による。振動
源を特定するためにＶＤＶＡ１０を使用することによっ
て、適正な改善策が選択される。
【００２９】要約すると、ＶＤＶＡ１０は電子制御装置
から構成されており、変速機の出力軸と共に回転する等
間隔に配置された複数の歯で発生されたセンサ２４の信
号を処理することができる。各連続する歯間の時間を測
定することによって、電子制御装置は駆動系の瞬間速度
量を計算する。次に、速度信号は、関連する周波数範囲
のねじり振動データのみを得るためにデジタル方式で帯
域フィルタでフィルタされる。最後に、電子制御装置
は、フィルタされた速度データの全パワー或は平均ＲＭ
Ｓ振幅を計算し、特定の時間期間中の全ねじりエネルギ
を計算する。次に、結果が既定の制限値と比較され、結
果が制限値を越えた場合、駆動系の損傷の可能性をオペ
レータに知らせる。このことは、本発明によるねじり解
析の方法をブロック図で示している図６に最も良く示さ
れている。ブロック６０は、センサ２４から回転情報を
得る工程を示しており、センサ２４からの信号をＴＴＬ
形式に変換する信号処理を含んでいる。ブロック６２
は、回転情報をフィルタする工程を示しており、ハード
ウエアまたはソフトウエアフィルター処理をして関連す
る周波数範囲の情報を分離する。ブロック６４は、ブロ
ック６３に示す選択された時間期間中の全ねじりエネル
ギレベルを計算する工程を示している。ブロック６６
は、全ねじりエネルギレベルを、ブロック６５に示す予
め選定された最大ねじりレベルと比較する工程を示して
いる。全ねじりエネルギレベルが最大ねじりレベルを越
えた場合、警告信号が発生し、ブロック６８に示すよう
にグラフ的にオペレータに知らせる。また、グラフ的な
表示器に代えて、ＶＤＶＡ１０により発生された情報を
メモリに蓄積することもできる。高ねじり振幅の発生の
頻度と継続時間、エンジン速度及び／またはハイレベル
振動期間中の変速機の作動モードなどの情報は、外部の
処理装置からアクセスできるようにＶＤＶＡ１０に蓄積
することができる。
から構成されており、変速機の出力軸と共に回転する等
間隔に配置された複数の歯で発生されたセンサ２４の信
号を処理することができる。各連続する歯間の時間を測
定することによって、電子制御装置は駆動系の瞬間速度
量を計算する。次に、速度信号は、関連する周波数範囲
のねじり振動データのみを得るためにデジタル方式で帯
域フィルタでフィルタされる。最後に、電子制御装置
は、フィルタされた速度データの全パワー或は平均ＲＭ
Ｓ振幅を計算し、特定の時間期間中の全ねじりエネルギ
を計算する。次に、結果が既定の制限値と比較され、結
果が制限値を越えた場合、駆動系の損傷の可能性をオペ
レータに知らせる。このことは、本発明によるねじり解
析の方法をブロック図で示している図６に最も良く示さ
れている。ブロック６０は、センサ２４から回転情報を
得る工程を示しており、センサ２４からの信号をＴＴＬ
形式に変換する信号処理を含んでいる。ブロック６２
は、回転情報をフィルタする工程を示しており、ハード
ウエアまたはソフトウエアフィルター処理をして関連す
る周波数範囲の情報を分離する。ブロック６４は、ブロ
ック６３に示す選択された時間期間中の全ねじりエネル
ギレベルを計算する工程を示している。ブロック６６
は、全ねじりエネルギレベルを、ブロック６５に示す予
め選定された最大ねじりレベルと比較する工程を示して
いる。全ねじりエネルギレベルが最大ねじりレベルを越
えた場合、警告信号が発生し、ブロック６８に示すよう
にグラフ的にオペレータに知らせる。また、グラフ的な
表示器に代えて、ＶＤＶＡ１０により発生された情報を
メモリに蓄積することもできる。高ねじり振幅の発生の
頻度と継続時間、エンジン速度及び／またはハイレベル
振動期間中の変速機の作動モードなどの情報は、外部の
処理装置からアクセスできるようにＶＤＶＡ１０に蓄積
することができる。
【００３０】ＶＤＶＡ１０は、車両の振動問題を特定す
るために便利で簡単な解決法を提供する。過剰のねじり
振動は高価な駆動系の修理を削減するために特定するこ
とができる。ＶＤＶＡ１０は車両を連続的にテストする
ように構成されており、解析された結果は殆どリアルタ
イムで車両の損傷を最小化させる。更に、ＶＤＶＡ１０
は、駆動系の設計に使用すると共に、エンジン及び変速
機の制御アルゴリズムに入力するために、車両駆動系の
ねじり振動を研究する補助計器と連結して工学装置とし
ても使用できる。
るために便利で簡単な解決法を提供する。過剰のねじり
振動は高価な駆動系の修理を削減するために特定するこ
とができる。ＶＤＶＡ１０は車両を連続的にテストする
ように構成されており、解析された結果は殆どリアルタ
イムで車両の損傷を最小化させる。更に、ＶＤＶＡ１０
は、駆動系の設計に使用すると共に、エンジン及び変速
機の制御アルゴリズムに入力するために、車両駆動系の
ねじり振動を研究する補助計器と連結して工学装置とし
ても使用できる。
【００３１】本発明を単なる例として開示し説明してき
たが、当業者であれば、種々の変更、修正及び変形は添
付した請求の範囲内である限り本発明に含まれること
は、以上の説明並びに図面及び請求の範囲から容易に認
識できることである。
たが、当業者であれば、種々の変更、修正及び変形は添
付した請求の範囲内である限り本発明に含まれること
は、以上の説明並びに図面及び請求の範囲から容易に認
識できることである。
【図１】図１は、車両の駆動系に適用した本発明の該略
図である。
図である。
【図２】図２は、本発明の車両駆動系振動解析装置の磁
気速度センサによって生み出された信号のグラフであ
る。
気速度センサによって生み出された信号のグラフであ
る。
【図３】図３は、任意のＴＴＬ信号検査後の図２に示す
車両駆動系振動解析装置の磁気速度センサによって生み
出された信号を示す図である。
車両駆動系振動解析装置の磁気速度センサによって生み
出された信号を示す図である。
【図４】図４は、計算された駆動系速度と時間とのグラ
フである。
フである。
【図５】図５は、ねじり振動レベルを低下させるために
ソフトクラッチが組み込まれた後の図４と同様のグラフ
である。
ソフトクラッチが組み込まれた後の図４と同様のグラフ
である。
【図６】図６は、本発明のねじり振動解析方法を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
１０ 車両駆動系振動解析装置（ＶＤＶＡ） １２ 変速機 １４ エンジン １６ 信号処理装置 ２０ 電子制御装置 ２４ センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 デービット スタンレー トーテン アメリカ合衆国 ミシガン 48331 ファ ーミントンヒルズ、グレングローブ 37933 (72)発明者 ドン カール セント ジョン アメリカ合衆国 ミシガン 48152 リボ ニア、ボブリッチ 33480 (72)発明者 ジェームス メルビン スリッカー アメリカ合衆国 ミシガン 48324 ウエ ストブルームフィールド、ハーディスティ 7344
Claims (14)
- 【請求項１】回転部材の作動を測定解析する装置であっ
て、 テスト中の駆動系構成部材の実質的に瞬間速度に比例す
る周波数を有する信号を発生するセンサと；前記信号を
得るために前記センサに電気的に結合された電子制御装
置であって、前記信号をフィルターされた信号にフィル
ターし、既定の時間期間中に前記フィルターされた信号
の平方自乗平均を得て全ねじりエネルギを計算し、前記
全ねじりエネルギレベルを既定の最大レベルと比較し、
前記電子制御装置のメモリー部に振動情報として蓄積す
る手段を備えた電子制御装置と；からなることを特徴と
する回転部材の作動を測定解析する装置。 - 【請求項２】前記センサは、回転する駆動系構成部材上
に隣接して均等に配置された一対の指標間の回転速度を
測定することを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】前記駆動系は、変速機と該変速機の出力軸
の回転速度に基づいて前記信号を発生する前記センサを
有していることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】更に、前記全ねじりエネルギが前記最大レ
ベルを越えた時にオペレータに知らせるために前記電子
制御装置に電気的に結合された表示器を有することを特
徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】前記電子制御装置は前記変速機を制御する
ことを特徴とする請求項３に記載の装置。 - 【請求項６】前記電子制御装置はエンジンを制御するこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】前記フィルタ手段は帯域フィルタであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項８】前記フィルタ手段は回転次元によってトラ
ッキングされることを特徴とする請求項１に記載の装
置。 - 【請求項９】回転部材の作動を測定して解析する方法に
おいて、 回転部材の回転速度特性を測定して、前記回転部材の実
質的に瞬間速度に比例した周波数を有する信号を発生す
るステップと；前記信号を、回転一次と回転高次との間
の周波数を有するフィルタされた信号にフィルタするス
テップと；既定の時間期間中に、前記フィルタされた信
号の平方自乗平均を得ることによって全ねじりエネルギ
値を計算するステップと；前記全ねじりエネルギと予め
選択された最大値とを比較して、前記全ねじりエネルギ
値が前記予め選択された最大値を越えた場合、メモリに
振動情報として蓄積するステップと；からなることを特
徴とする回転部材の作動を測定して解析する方法。 - 【請求項１０】前記回転部材は車両駆動系の構成部材で
あることを特徴とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】前記回転部材は変速機の出力軸であるこ
とを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】前記高次回転は回転６次であることを特
徴とする請求項９に記載の方法。 - 【請求項１３】前記回転部材は変速機の出力軸であり、
また前記回転部材の回転速度特性は非接触磁気センサを
使用して測定されることを特徴とする請求項９に記載の
方法。 - 【請求項１４】前記信号フィルタはバターワースフィル
タを使用して実施されることを特徴とする請求項９に記
載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US961605 | 1997-10-31 | ||
| US08/961,605 US5955674A (en) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | Driveline vibration system diagnostics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11201810A true JPH11201810A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=25504725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10311794A Withdrawn JPH11201810A (ja) | 1997-10-31 | 1998-11-02 | 駆動系振動解析装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5955674A (ja) |
| EP (1) | EP0913694B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11201810A (ja) |
| DE (1) | DE69820568T2 (ja) |
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| JP2008002986A (ja) * | 2006-06-23 | 2008-01-10 | Ohbayashi Corp | 損傷検出方法、損傷検出装置、損傷検出システム |
| JP2008533498A (ja) * | 2005-03-21 | 2008-08-21 | アレグロ・マイクロシステムズ・インコーポレーテッド | シーケンシャルフローステートマシーンを有する近接検出器 |
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| EP4283276A1 (de) * | 2022-05-25 | 2023-11-29 | Volkswagen Ag | Diagnoseverfahren für ein fahrzeug |
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