JPS6228411B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動二輪車、トラクター、農業機械
等の乗員に与える振動の評価手段に関するもので
ある。

（従来技術） 乗物の振動評価手段としては、例えば乗用車の
場合、古くは乗心地計が使われていたが、最近で
はコンピユータ解析によるものが多い。いずれに
しても路面振動に対する乗心地の問題が主であ
り、周波数範囲は10Hz程度までであり、人間は全
身振動として取扱われる。尚、エンジン振動につ
いては乗用車の場合エンジンがラバーマウントさ
れているため、こもり音の問題を除いては大きな
問題としてクローズアツプされなかつた。

一方、自動二輪車のようにその構造上防振対策
が困難な場合にはエンジン振動に起因した高周波
振動が乗員に伝達され、振動フイーリング上大き
な問題となる。しかしながら、従来の振動評価手
段はこのような高い周波数（30〜300Hz程度）の
振動フイーリングを評価の対象としていなかつ
た。

また、一般に振動周波数が高くなると、人間の
感じる振動は全身振動から振動体接触部の局所振
動にうつり、さらに聴覚へと変化する。例えば、
自動二輪車のエンジン振動はハンドル部、フツト
レスト部、シート部などの局所振動と考えること
ができるが、従来の振動評価手段ではこのような
扱いはほとんどなされていない。

（発明の目的） 本発明は前記のような事情に鑑みなされたもの
で、自動二輪車等の各部の振動（加速度波形）を
検出し、その検出値に補正を加えて人間が感じる
振動の大きさの目安となる計測値を得る自動二輪
車等の振動計測装置を提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 本発明における手段は、自動二輪車等の各部に
設置されてその振動を検出する加速度検出器を有
する検出部に、検出した加速度波形を独立な方向
成分に分離する演算回路と、前記方向成分毎に所
定の周波数特性を与えるウエイテイング回路と、
方向性の重み係数の設定を行うポテンシヨメータ
と、前記方向成分毎に複合正弦波である加速度波
形を実効値処理するRMSコンバータと、各方向
成分毎の実効値を必要な自由度に応じて合成する
合成回路と、各方向成分毎の実効値もしくは合成
した実効値を対数変換するロツグコンバータとを
有する変換部とを順に接続し、該変換部から得ら
れる計測値を記録する記録部を上記変換部に接続
してなることを特徴とする自動二輪車等の振動計
測装置である。

本発明における作用は、自動二輪車等の各部の
振動を検出してこれを局所振動として捉えるとと
もに、該検出値には、人間が感じる振動の大きさ
が振動周波数および振動方向により変化すること
を勘案して、独立な方向成分毎にウエイテイング
回路、ポテンシヨメータにより補正が加えられ
る。

こうして各方向成分毎に補正された複合正弦波
はRMSコーンバータにより実効値処理された
後、合成回路により合成される。この合成値をロ
ツグコンバータにより変換して得られる計測値は
近似的ではあるが人間の感ずる振動の大きさに対
応するものである。

（実施例） 以下、本発明による自動二輪車の振動計測装置
の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図のブロツク図に示すように、体感振動計
測装置１は、検出部２と変換部３と記録部４にて
構成されている。

検出部２は、自動二輪車の各部（ハンドルグリ
ツプ、バツクミラー、フツトレスト等）に設置さ
れてその振動を検出する加速度検出器５に、その
検出信号を増幅するチヤージアンプ６が接続され
てなる。

変換部３は、前記検出部２に続いて順に、演算
回路７、ウエイテイング回路８、ポテンシヨメー
タ９、RMSコンバータ１０、合成回路１１およ
びロツグコンバータ１２が設けられている。

前記演算回路７は加速度検出器５による検出加
速度波形を独立な方向成分に分離するものであ
り、ウエイテイング回路８は所定の周波数特性を
与えるものである。また、ポテンシヨメータ９は
方向性の重み係数の設定を行うものである。

ハンドルクリツプの振動を例として説明すれば
該振動は前後、左右、上下各方向の独立した成分
に分離できる（第３図および第４図参照）。各方
向成分は何れも複合正弦波で表わされる。

これらの独立な方向成分毎に与えられる周波数
特性（重み関数）は、人間は低周波数の振動ほど
大きく感じ、高周波数の振動ほど小さく感じるこ
とを考慮したものである。そして、該重み関数を
各周波数毎の振幅値に乗ずることにより、基準周
波数（例えば60Hz）における振幅に揃え、検出し
た加速度波形を補正する。騒音計におけるＡ特性
フイルターと同様の考え方である。

同様に人間は左右方向の振動を一番大きく感
じ、上下方向の振動を一番小さく感じることを考
慮して、例えば前後方向を1.00とすると、左右方
向を1.25、上下方向を0.90とする重み係数を設定
し、これを前記各方向毎の補正された加速度波形
に乗ずることにより、基準方向（この場合は前後
方向）における振幅に揃える等価変換が行われ
る。

なお、周波数特性および方向性の重み係数は、
把持姿勢および握力等の影響により変化するもの
であり、上に掲げた数値はその一例にすぎず、場
合によつてはこれと異なる数値を設定しなければ
ならない。

前記RMSコンバータ１０は、このようにして
補正された各方向成分毎の複合正弦波を実効値処
理するためのものである。合成回路１１はノルム
演算を行つて各方向成分を必要な自由度に応じて
合成するものであり、ロツグコンバータ１２は
RMSコンバータ１０から直接入力した各方向成
分の値もしくは合成回路１１を介した合成値を対
数変換するものである。これにより得られる計測
値はdB単位で表示され、人間の感じる振動の大
きさを比較する目安となる。

また、記録部４は、XYレコーダ１３とエンジ
ン回転計１４とよりなり、XYレコーダ１３は前
記変換部３の出力とエンジン回転計１４の検出信
号が入力され、変換部３からの体感振動レベル値
をエンジン回転速度の変化に対して記録するもの
である。

より具体的に説明すれば、第２図に示すよう
に、単車の各部（ハンドルグリツプ、バツクミラ
ー、フツトレスト等）にそれぞれ加速度検出器５
が多数設置され、各々の加速度検出器５にチヤー
ジアンプ６が設けられている。このチヤージアン
プ６にて増幅された検出信号は、バツフアアンプ
１５にて電圧値のみが次段に送られる。演算回路
７は複数の方向成分を含む検出値からその成分の
一部を減算して独立な方向成分とするものであ
り、もともと独立した方向成分を検出している場
合には、この演算回路７は不要となる。ウエイテ
イング回路８は各チヤンネル毎に指定された周波
数特性を有し、周波数の変化に対応して増幅度を
変化させるものであり、切換スイツチ１６にてこ
のウエイテイング回路８のON―OFFが行える。
ポテンシヨメータ９は抵抗値を変化させて全体の
増幅度を微調整するものであり、各加速度検出器
５の設置場所等に応じて、方向性重み係数等を設
定する。このポテンシヨメータ９から分岐してオ
ーバーロード検出回路１７がそれぞれ設けられ、
信号レベルが一定値を越えるとこのオーバーロー
ド検出回路１７が動作してランプ１８が点灯する
ように設けられており、オーバーロード時には内
部回路が過負荷となつて誤差が生じる。又、前記
ポテンシヨメータ９にはアンプ１９が接続され、
このアンプ１９はモードスイツチ１９ａにて増幅
度が２種類に可変であり、上記ポテンシヨメータ
９との併用によつて広範囲に増幅度が設定でき
る。次に、RMSコンバータ１０は交流入力信号
の実効値を演算して直流電圧に変換し、ロングコ
ンバータ１２は入力電圧を対数変換するモジユー
ルであり、RMSコンバータ１０にそれぞれ設け
たロツグコンバータ１２ａと、合成回路１１に設
けたロツグコンバータ１２ｂとがある。前記各
RMSコンバータ１０の出力に対し任意のチヤン
ネルをロータリースイツチ２０で選択して合成回
路１１に入力し、この合成回路１１では、合成す
べき自由度をＮとし、合成回路１１への各入力電
圧をX₁，X₂，…，Ｘ_Nとすると、次式の演算を行
う。

X₀＝Ｎ〓〓（X₁ ²＋X₂ ²＋…＋Ｘ^２ _Ｎ）〓 上記合成回路１１のロツグコンバータ１２ｂの
出力信号およびセレクタースイツチ２１で選択し
た各成分のロツグコンバータ１２ａの出力信号は
XYレコーダ１３に入力され、エンジン回転検出
器２２に連係したエンジン回転計１４からの回転
信号をXYレコーダ１３に入力し記録する。２３
はモニターレータである。

尚、前記式はノルム演算に係数Ｎ〓〓を掛けた
演算式になつているが、これをロツグコンバータ
１２にて対数変換した場合にはこの係数は単なる
定数項として加算されるのみであり、XYレコー
ダ１３上で補正でき、実質的にはノルム演算と等
価である。

このようにして、任意方向の加速度波形に含ま
れるすべての因子（振幅、周波数、方向成分）を
一つの因子、すなわち基準方向成分の基準正弦波
の振幅に等価変換し、集約することにより計測値
を得る。

次に局部振動の一としてバツクミラーの視認性
を取り上げ、本装置の計測値とエンジン回転数と
の関係を求めた試験およびその結果を説明する。

計測に際しては第５図のように鏡面に垂直な方
向を前後軸（１軸）、鏡面に沿う水平方向を左右
軸（２軸）、これらと直交する方向を上下軸（３
軸）とする局部座標系を考え、バツクミラーの振
動を並進３成分（M₁，M₂，M₃）と左右軸回りの
５軸成分M₄および上下軸回りの６軸成分M₅の回
転方向２成分に分離し、各方向成分毎に周波数特
性を与えた後、これらに方向性の重みをつけて合
成した。すなわち、並進成分と回転成分とでは単
位が異なるが、方向性の重みをつけることにより
視認性としては等価となる。

なお、前後軸回りの４軸成分はバツクミラーの
視認性には無関係である。

第６図は計測結果を示す。結果は何れも試供車
の変速段を５段として求めたものであり、Ａは並
列四気筒、Ｂは一次バランサー付き並列二気筒、
Ｃは単気筒の四サイクル機種について、全方向成
分を合成した後対数変換を施した計測値を示す。
縦軸には相対的な比較の目安として10dBの幅を
付記した。

次に、同一機種Ａ，Ｂ，Ｃについて、ライダー
が試乗して行つたフイーリング評価およびその結
果を説明する。

フイーリング評価は良否判断による７点法（＋
３〜−３）とし、エンジン回転速度2000〜
7000rpmの範囲内で500rpm間隔で採点した。第
７図はその結果を曲線近似したものである。

本発明の振動計測装置による計測値とライダー
によるフイーリング評価とを比較すると、計測値
の増大がフイーリング評価点の減少に対応するこ
とに注意すれば、両者はほぼ一致し、該計測値は
人間が感じる振動の大きさの目安として十分用い
得ることがわかる。

第９図は計測結果の他の例を示す。これは、ハ
ンドルグリツプ（右）におけるエンジン回転数と
計測値の関係を示すものであり、G₁（波線）は
前後方向成分を示し、G₂（一点鎖線）は左右方
向成分を示し、G₃（細線）は上下方向成分を示
し、G₄（実線）はこれらの合成値を示すもので
ある。なお、この計測はシヤシー台上における緩
加速走行で実施したものである。

この結果よりエンジン回転数が高くなると、不
快をもたらす振動は主として前後方向成分によつ
てもたらされることがわかる。したがつて、防振
対策としては前後方向成分を減らすことを心掛け
ればよく、事実そのような方針の下に対策が進め
られ、大きな成果をあげている。

なお、実施例は自動二輪車の振動計測装置につ
いて説明したが、本発明の振動計測装置は自動二
輪車に限らず、トラクター、農業機械等のエンジ
ン振動が大きな乗物の振動評価手段としても有効
な働きをすることは言うまでもない。

（発明の効果） 以上のように、本発明に係る自動二輪車等の振
動計測装置により得られる計測値は、人間が感じ
る振動の大きさの目安となるので、不快な振動の
改善を図る際の計測資料をライダーに頼らなくて
も機械的に収集できるという優れた効果を得られ
る。

また、商品チエツクの資料を機械的に得られる
という効果も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマン−マシン系の体感振動計
測装置の一実施例における信号の流れの概略を示
すブロツク図、第２図は同実施例における信号の
流れを詳細に示すブロツク図、第３図はハンドル
グリツプの振動の独立な方向成分を説明する側面
図、第４図は同振動の独立な方向成分を説明する
平面図、第５図はバツクミラーの振動の独立な方
向成分を説明する斜視図、第６図は同振動の計測
値とエンジンの回転数との関係を示すグラフ、第
７図はライダーによる同振動の評価点とエンジン
の回転数との関係を示すグラフ、第８図はハンド
ルグリツプの振動の計測値とエンジンの回転数と
の関係を示すグラフである。 １…体感振動計測装置、２…検出部、３…変換
部、４…記録部、５…加速度検出器、７…演算回
路、８…ウエイテイング回路、９…ポテンシヨメ
ータ、１０…RMSコンバータ、１１…合成回
路、１２…ロツグコンバータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動二輪車等の各部に設置されてその振動を
   検出する加速度検出器を有する検出部に、検出し
   た加速度波形を独立な方向成分に分離する演算回
   路と、前記方向成分毎に所定の周波数特性を与え
   るウエイテイング回路と、方向性の重み係数の設
   定を行うポテンシヨメータと、前記方向成分毎に
   複合正弦波である加速度波形を実効値処理する
   RMSコンバータと、各方向成分毎の実効値を必
   要な自由度に応じて合成する合成回路と、各方向
   成分毎の実効値もしくは合成した実効値を対数変
   換するロツグコンバータとを有する変換部とを順
   に接続し、該変換部から得られる計測値を記録す
   る記録部を上記変換部に接続してなることを特徴
   とする自動二輪車等の振動計測装置。