KR101035277B1 - Fault detecting method for transmission - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변속기에 관한 것으로서, 특히, 조립이 완료된 변속기 부품의 결함을 정밀하게 검출할 수 있는 변속기용 결함 검출방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission, and more particularly, to a defect detection method for a transmission capable of accurately detecting a defect of a transmission component that has been assembled.

본 발명은, 정상상태의 변속기에서 각 부품별로 각각의 오더성분을 검출하여, 이를 해당 부품에 대한 정상상태에서의 기준값으로 설정하는 단계; 시험 대상의 변속기로부터 시간영역에서 변조파형으로 나타나는 진동신호를 검출하는 단계; 진동신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation : FFT) 처리하여 주파수 영역에서 나타나는 파형의 스펙트럼으로 변환하는 단계; 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하는 단계; 및 오더성분을 기준값과 비교하여 변속기의 결함상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변속기의 결함 검출방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of detecting each order component for each part in the transmission in the steady state, and setting it as a reference value in the steady state for the corresponding part; Detecting a vibration signal represented by a modulation waveform in a time domain from a transmission target; Converting the vibration signal into a spectrum of waveforms appearing in the frequency domain by performing a Fast Fourier Transformation (FFT) process; Detecting order components from the spectrum; And comparing the order component with a reference value to determine a defect state of the transmission.

자동차, 차량, 변속기, 자동변속기, 결함 Car, vehicle, transmission, automatic transmission, defect

Description

변속기용 결함 검출방법 {FAULT DETECTING METHOD FOR TRANSMISSION}Fault detection method for transmission {FAULT DETECTING METHOD FOR TRANSMISSION}

본 발명은 변속기에 관한 것으로서, 특히, 조립이 완료된 변속기 부품의 결함을 정밀하게 검출할 수 있는 변속기용 결함 검출방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission, and more particularly, to a defect detection method for a transmission capable of accurately detecting a defect of a transmission component that has been assembled.

일반적으로 자동 변속기용 아웃풋 샤프트는 지지하는 베어링으로 베어링 용량이 큰 니들 롤러 베어링을 적용하고 있다.In general, the output shaft for automatic transmission is a bearing supporting a needle roller bearing with a large bearing capacity.

이러한 테이퍼 롤러 베어링은 주기적으로 오일 윤활이 실시되어야, 베어링의 마모 등의 이상 없이 원활한 작동이 이루어진다.Such tapered roller bearings must be lubricated periodically, so that smooth operation can be performed without abnormalities such as wear of the bearings.

이러한 테이퍼 롤러 베어링의 적극적인 윤활을 위해서, 테어퍼 롤러 베어링 외측의 케이스에 형성된 유로에서, 오리피스 구멍을 통해 오일을 공급하는 강제 윤활 방식을 적용한다.For aggressive lubrication of such tapered roller bearings, a forced lubrication method is applied in which oil is supplied through the orifice holes in the flow path formed in the case outside the taper roller bearing.

상기한 바와 같이 설치되는 베어링의 결함여부를 판단하기 위해 품질검사가 이루어지며, 변속기의 품질검사는 조립이 완성된 단품상태에서 이루어진다.Quality inspection is performed to determine whether the bearing is installed as described above, the quality inspection of the transmission is performed in a single state of assembly is completed.

종래 기술에 따른 변속기의 품질검사는 변속기를 외부 동력원으로 강제 구동 시킨 다음, 구동이 이루어지는 변속기에서 발생되는 이상소음의 청취 및 강제 구동 후 각 기어류 및 베어링류에 대한 육안검사 등을 통해 이루어졌다.The quality test of the transmission according to the prior art was made by visually inspecting each gear and bearing after forcibly driving the transmission with an external power source, listening to abnormal noise generated by the transmission, and forcing the drive.

종래 기술에 따른 변속기용 결함 검출방법은 변속기를 강제 구동시킨 후에 변속기에서 발생되는 소음을 작업자가 청취하거나 진동 발생여부를 육안으로 검사하기 때문에 결함여부를 정확히 판단하기 어려운 문제점이 있다.The defect detection method for a transmission according to the prior art has a problem that it is difficult to accurately determine whether there is a defect because an operator listens to the noise generated from the transmission or visually inspects whether vibration is generated after the transmission is forcibly driven.

따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.Therefore, there is a need for improvement.

본 발명은 변속기의 결함여부를 정확히 판단하고 각 부품별로 결함여부를 판단할 수 있는 변속기용 결함 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a transmission defect detection method capable of accurately determining whether a transmission is defective and determining whether each transmission is defective.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 정상상태의 변속기에서 각 부품별로 각각의 오더성분을 검출하여, 이를 해당 부품에 대한 정상상태에서의 기준값으로 설정하는 단계; 시험 대상의 변속기로부터 시간영역에서 변조파형으로 나타나는 진동신호를 검출하는 단계; 진동신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation : FFT) 처리하여 주파수 영역에서 나타나는 파형의 스펙트럼으로 변환하는 단계; 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하는 단계; 및 오더성분을 기준값과 비교하여 변속기의 결함상태를 판단하는 단계를 포함하고; 상기 진동신호를 검출하는 단계는, 상기 변속기의 롤러베어링의 내륜 진동신호를 검출하는 단계; 상기 변속기의 롤러베어링의 외륜 진동신호를 검출하는 단계; 상기 변속기의 롤러베어링의 롤러 진동신호를 검출하는 단계; 및 상기 변속기의 롤러베어링의 케이지 진동신호를 검출하는 단계를 포함하고; 상기 진동신호를 검출하는 단계는 상기 내륜, 상기 외륜, 상기 롤러 및 상기 케이지에 해당하는 주파수에 따라 다르게 나타나는 변조파형을 동시에 검출하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 변속기의 결함 검출방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of detecting each order component for each part in the transmission in the steady state, and setting it as a reference value in the steady state for the corresponding part; Detecting a vibration signal represented by a modulation waveform in a time domain from a transmission target; Converting the vibration signal into a spectrum of waveforms appearing in the frequency domain by performing a Fast Fourier Transformation (FFT) process; Detecting order components from the spectrum; And comparing the order component with a reference value to determine a defect state of the transmission; The detecting of the vibration signal may include detecting an inner ring vibration signal of the roller bearing of the transmission; Detecting an outer ring vibration signal of the roller bearing of the transmission; Detecting a roller vibration signal of the roller bearing of the transmission; And detecting a cage vibration signal of the roller bearing of the transmission; The detecting of the vibration signal provides a method for detecting a defect of a transmission, wherein the modulation waveform is differently detected according to frequencies corresponding to the inner ring, the outer ring, the roller, and the cage.

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본 발명에 따른 변속기용 결함 검출방법은 구동 중인 변속기에서 발생되는 진동 신호를 스펙트럼으로 변환시키는 단계 및 스펙트럼을 오더성분으로 산출하는 단계가 구비됨으로써, 정상상태의 변속기에서 산출된 기준값과 오더성분을 손쉽게 비교할 수 있으므로 변속기의 결함여부를 정확히 판단할 수 있는 이점이 있다.The defect detection method for a transmission according to the present invention includes a step of converting a vibration signal generated from a driving transmission into a spectrum and a step of calculating the spectrum as an order component, thereby easily calculating a reference value and an order component calculated at a steady state transmission. Since it can be compared, there is an advantage of accurately determining whether a transmission is defective.

또한, 본 발명의 변속기용 결함 검출방법은 롤러베어링의 각 부품에 해당하는 오더성분을 산출함으로써, 롤러베어링의 각 부품별로 결함여부를 정확히 판단할 수 있으므로 결함이 발생된 부품을 재조립 또는 교체하여 결함을 정확히 해결할 수 있는 이점이 있다.In addition, the transmission defect detection method of the present invention by calculating the order component corresponding to each component of the roller bearing, it is possible to accurately determine whether the defect for each component of the roller bearing, so as to reassemble or replace the defective parts This has the advantage of correcting the defect correctly.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 변속기용 결함 검출방법의 일 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a defect detection method for a transmission according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로 써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator.

그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법이 도시된 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출장치가 도시된 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법에 의해 도시된 스펙트럼이 도시된 그래프이다.1 is a flowchart illustrating a defect detection method for a transmission according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic configuration diagram showing a defect detection apparatus for a transmission according to an embodiment of the present invention, Figure 3 Spectrum shown by the defect detection method for a transmission according to an embodiment of the present invention is a graph showing.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법은 정상상태의 변속기에서 각 부품별로 각각의 오더성분을 검출하여, 이를 해당 부품에 대한 정상상태에서의 기준값으로 설정하는 단계(S10)와, 시험 대상의 변속기(50)로부터 시간영역에서 변조파형으로 나타나는 진동신호를 검출하는 단계(S20)와, 진동신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation : FFT) 처리하여 주파수 영역에서 나타나는 파형의 스펙트럼으로 변환하는 단계(S30)와, 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하는 단계(S40)와, 오더성분을 기준값과 비교하여 변속기의 결함상태를 판단하는 단계(S50)를 포함한다.1 to 3, a defect detection method for a transmission according to an embodiment of the present invention detects each order component for each part in a transmission in a steady state, and uses this as a reference value in the steady state for the corresponding part. Setting step (S10), detecting the vibration signal represented by the modulation waveform in the time domain from the transmission 50 of the test object (S20), and processing the vibration signal by Fast Fourier Transformation (FFT) frequency A step S30 of converting the waveform into the spectrum of the region appearing in the region, a step S40 of detecting an order component from the spectrum, and a step S50 of comparing the order component with a reference value to determine a defect state of the transmission.

조립이 완성된 변속기(50)를 강제 구동시킨 후에 변속기(50)에서 발생되는 진동신호를 검출하여 고속 푸리에 변환에 의해 스펙트럼으로 변환하고, 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하여 기준값과 오더성분을 비교함으로써, 변속기(50)의 결함여부를 정확히 판단할 수 있게 된다.After forcibly driving the assembled transmission 50, the vibration signal generated by the transmission 50 is detected and converted into a spectrum by a fast Fourier transform, and the order component is detected from the spectrum to compare the reference value with the order component. It is possible to accurately determine whether the transmission 50 is defective.

변속기(50)에서 검출되는 진동신호는 시간영역에서의 변조파형으로 나타나는 데, 샤프트류, 즉 롤러베어링이나 롤러베어링에 밀착되게 설치되는 샤프트에 손상이 있는 경우에는 입력축(14)의 1회전 시 마다 손상부위와의 접촉에 따라 주기적인 이상 충격의 진동으로 나타나고, 오조립에 따라 수반되는 언밸런스에 의한 경우에는 샤프트와 롤러베어링의 질량중심과 회전중심 사이의 불일치에 따라 언밸런스 진동으로 나타나게 된다.The vibration signal detected by the transmission 50 appears as a modulation waveform in the time domain. When there is damage to the shafts, that is, the shafts installed in close contact with the roller bearings or the roller bearings, every one rotation of the input shaft 14 is performed. It appears as vibration of abnormal abnormality due to contact with the damaged part, and unbalanced vibration due to unbalance accompanied by misassembly, due to mismatch between the center of mass and rotational center of the shaft and roller bearing.

여기서, 진동신호를 검출하는 단계(S20)는 변속기의 롤러베어링의 내륜 진동신호를 검출하는 단계와, 변속기(50)의 롤러베어링의 외륜 진동신호를 검출하는 단계와, 변속기(50)의 롤러베어링의 롤러 진동신호를 검출하는 단계와, 변속기(50)의 롤러베어링의 케이지 진동신호를 검출하는 단계를 포함한다.Here, the step (S20) of detecting the vibration signal includes detecting an inner ring vibration signal of the roller bearing of the transmission, detecting an outer ring vibration signal of the roller bearing of the transmission 50, and a roller bearing of the transmission 50. Detecting the vibration signal of the roller and detecting the cage vibration signal of the roller bearing of the transmission 50.

진동신호를 검출하는 단계에서 나타나는 변조파형에서 각 부품에 해당되는 주파수 대역이 다르기 때문에 1회의 진동신호 검출에 의해 내륜, 외륜, 롤러, 및 케이지의 진동신호를 동시에 검출할 수 있게 된다.Since the frequency band corresponding to each component is different in the modulation waveform appearing in the step of detecting the vibration signal, it is possible to simultaneously detect the vibration signals of the inner ring, the outer ring, the roller, and the cage by one detection of the vibration signal.

이렇게 1회 검출에 의해 감지된 진동신호에서 롤러베어링 각 부품의 결함을 판단하는 주파수를 산출하는 공식은 아래에 기재된 <공식1>과 같다.The formula for calculating the frequency for determining the defect of each roller bearing component in the vibration signal detected by the one-time detection is as shown in <Formula 1>.

<공식1>은 변속기의 결함 검출 이론으로 널리 알려진 공식이므로 이를 활용한 자세한 검출방법에 기재는 생략하기로 한다.<Formula 1> is a formula widely known as a defect detection theory of a transmission, so a detailed description of a detection method using the same will be omitted.

상기한 바와 같은 변속기용 결함 검출방법을 행하기 위한 결함 검출장치는 변속기(50)의 입력축(14)에 연결되는 모터(10)와, 변속기(50)에 구비되어 진동신호를 감지하는 진동감지센서(60)와, 입력축(14) 및 진동감지센서(60)로부터 입력되는 진동신호에 따라 상기한 결함 검출방법에 의해 결함 여부를 판단하는 제어부(70) 와, 모터(10)와 같은 테스트 장치의 구동을 제어하는 컨트롤러(30)와, 제어부(70)에서 판단된 결함여부를 표시하는 출력부(80)를 포함한다.The defect detecting apparatus for performing the defect detecting method for a transmission as described above includes a motor 10 connected to the input shaft 14 of the transmission 50 and a vibration sensor provided in the transmission 50 to detect a vibration signal. A control unit 70 for determining whether there is a defect by the above-described defect detection method according to the vibration signal input from the input shaft 14 and the vibration sensor 60, and a test apparatus such as a motor 10. A controller 30 for controlling the driving and an output unit 80 for displaying whether the defect is determined by the control unit 70.

<공식1><Formula 1>

Figure 112008072798285-pat00001
Figure 112008072798285-pat00001

Figure 112008072798285-pat00002
Figure 112008072798285-pat00002

이로써, 모터(10)에 변속기(50)를 연결하여 강제 구동시키면 진동감지센서(60)에 의해 진동신호를 검출하게 되고, 검출된 진동신호가 제어부(70)에 입력되면 상기한 결함 검출방법에 의해 롤러베어링 각 부품의 결함여부를 판단하게 된다.As a result, when the transmission 50 is forcedly connected to the motor 10, the vibration signal is detected by the vibration sensor 60, and when the detected vibration signal is input to the controller 70, the defect detection method described above. As a result, it is determined whether the parts of the roller bearings are defective.

여기서, 결함여부를 판단하는 자세한 방법을 설명하면 다음과 같다.Here, a detailed method of determining whether there is a defect is as follows.

먼저, 진동감지센서(60)에 의해 감지된 진동신호를 고속 푸리에 변환 처리하게 되면, 주파수 영역에서 파형의 스펙트럼으로 변환되는데, 각 부품에 결함이 있는 경우에는 주기적인 정현파가 아닌 특정의 주기를 가지거나 불규칙하게 튀는 주파수가 발생하게 된다.First, when the vibration signal sensed by the vibration sensor 60 is subjected to a fast Fourier transform process, it is converted into a spectrum of waveforms in the frequency domain. When each component is defective, it has a specific period instead of a periodic sinusoidal wave. Or irregular bouncing frequencies occur.

이러한 스펙트럼으로부터 오더성분을 산출하게 되는데, 오더성분은 각 부품의 회전체가 가지는 고유한 물성치에 해당하는 것이다.The order component is calculated from this spectrum, which corresponds to the inherent physical properties of the rotating body of each component.

상기한 바와 같은 오더성분을 산출하는 방법은 후술되는 <공식2>에 의해 산출되며, <공식2>에 의해 산출되는 오더성분의 구체적인 예는 생략하기로 한다.The method for calculating the order components as described above is calculated by <Formula 2> described later, and specific examples of the order components calculated by <Formula 2> will be omitted.

<공식2><Formula 2>

Figure 112008072798285-pat00003
Figure 112008072798285-pat00003

입력축(14)의 다양한 rpm에 따라 가변되는 롤러베어링 각 부품에서의 결함을 산출하기 위한 주파수는 가변되지만, 이렇게 오더성분을 산출하게 되면 입력축(14)의 rpm과 상관없이 가변되지 않는 각 부품의 결함을 산출하기 위한 수치가 산출되는 것이다.The frequency for calculating a defect in each part of the roller bearing that varies according to various rpms of the input shaft 14 is variable. However, when the order component is calculated, the defect of each part that does not vary regardless of the rpm of the input shaft 14 is calculated. The numerical value for calculating is calculated.

상기한 바와 같은 롤러베어링 각 부품의 오더성분을 정상상태에서의 기준값과 비교하게 되면, 변속기(50)의 롤러베어링 각 부품에 대한 결함상태의 유무관계를 파악하게 된다.When the order component of each of the roller bearing parts as described above is compared with the reference value in the normal state, it is possible to determine whether there is a defect state for each of the roller bearing parts of the transmission 50.

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Will understand.

또한, 차량에 설치되는 자동변속기용 결함 검출방법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 차량의 자동변속기가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 결함 검출방법이 사용될 수 있다.In addition, the defect detection method for an automatic transmission installed in a vehicle has been described as an example, but this is merely illustrative, and the defect detection method of the present invention may be used for other products other than the automatic transmission of the vehicle.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법이 도시된 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a defect detection method for a transmission according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출장치가 도시된 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a defect detection apparatus for a transmission according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기용 결함 검출방법에 의해 도시된 스펙트럼이 도시된 그래프이다.3 is a graph showing a spectrum shown by a defect detection method for a transmission according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

10 : 모터 30 : 컨트롤러10: motor 30: controller

50 : 변속기 70 : 제어부50: transmission 70: control unit

80 : 출력부80 output unit

Claims (2)

정상상태의 변속기에서 각 부품별로 각각의 오더성분을 검출하여, 이를 해당 부품에 대한 정상상태에서의 기준값으로 설정하는 단계;Detecting each order component for each part in the transmission in the steady state, and setting this as a reference value in the steady state for the corresponding part; 시험 대상의 변속기로부터 시간영역에서 변조파형으로 나타나는 진동신호를 검출하는 단계;Detecting a vibration signal represented by a modulation waveform in a time domain from a transmission target; 진동신호를 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transformation : FFT) 처리하여 주파수 영역에서 나타나는 파형의 스펙트럼으로 변환하는 단계;Converting the vibration signal into a spectrum of waveforms appearing in the frequency domain by performing a Fast Fourier Transformation (FFT) process; 스펙트럼으로부터 오더성분을 검출하는 단계; 및Detecting order components from the spectrum; And 오더성분을 기준값과 비교하여 변속기의 결함상태를 판단하는 단계를 포함하고;Comparing the order component with a reference value to determine a defect state of the transmission; 상기 진동신호를 검출하는 단계는,Detecting the vibration signal, 상기 변속기의 롤러베어링의 내륜 진동신호를 검출하는 단계;Detecting an inner ring vibration signal of the roller bearing of the transmission; 상기 변속기의 롤러베어링의 외륜 진동신호를 검출하는 단계;Detecting an outer ring vibration signal of the roller bearing of the transmission; 상기 변속기의 롤러베어링의 롤러 진동신호를 검출하는 단계; 및Detecting a roller vibration signal of the roller bearing of the transmission; And 상기 변속기의 롤러베어링의 케이지 진동신호를 검출하는 단계를 포함하고;Detecting a cage vibration signal of the roller bearing of the transmission; 상기 진동신호를 검출하는 단계는 상기 내륜, 상기 외륜, 상기 롤러 및 상기 케이지에 해당하는 주파수에 따라 다르게 나타나는 변조파형을 동시에 검출하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 변속기의 결함 검출방법.The detecting of the vibration signal may be performed by simultaneously detecting a modulation waveform which appears differently according to frequencies corresponding to the inner ring, the outer ring, the roller, and the cage. 삭제delete
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