(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の駆動系統装置のアンバランスを検出するように適合した移動式の環境装置であって、
前記環境装置を移動させる牽引車両に取付けるためのヒッチを有してなる密閉型のトレーラであって、前記密閉型のトレーラは駆動系統装置の試験を行なうための管理された環境を提供するように適合してなる壁を有し、これによって、前記管理された環境を外界の気温及び騒音から実質的に隔離するような上記密閉型のトレーラと、
駆動系統装置の駆動軸から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の関係の位置に配置されてなる角度位置及び速度センサであって、駆動軸の事前選択した基準点に対しての、駆動軸の速度と角度位置とに応じた信号を発生するように適合してなる前記センサと、
駆動系統装置の駆動軸から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の関係の位置に配置されてなる少なくともひとつの振動センサであって、駆動系統の振動を検出して振動に応じた信号を発生するように適合してなる前記少なくともひとつの振動センサと、
駆動系統装置のアライメント角度を検出するための角度センサと、
前記角度位置及び速度センサと前記少なくともひとつの振動センサとが発生した信号を受けるように適合してなる信号分析装置であって、駆動系統装置のあらゆるアンバランスを計算して、装置のアンバランスを完全に修正するための、釣合重りの重量と配置とについてのパラメータを提示するような上記信号分析装置と、を備え、
前記角度センサは一対のパーセプトロンカメラを備え、これらのカメラが前記信号分析装置へ一対の信号を送出して、駆動系統装置のアライメント角度を決定して、中間軸受と自動車との間の調整シムの厚さを計算する
ことを特徴とする環境装置。
【請求項２】
自動車の駆動系統装置のアンバランスを検出する方法であって、
自動車の駆動系統装置のアンバランスを検出するように適合されてなる移動可能な環境装置を提供する段階と、
車両の試験を行なう場所へ環境装置を移動させる段階と、
移動可能な環境装置の内部に自動車を配置する段階と、
環境装置を実質的に密閉して、外界の天候、気温、及び騒音から環境装置を隔離する段階と、
駆動系統装置の駆動軸の角度位置と速度とに応じた信号を発生させる段階と、
駆動系統装置の振動を検出して、振動に応じた信号を発生させる段階と、
駆動系統の車両に対する角度関係を決定する段階と、
駆動系統装置のあらゆるアンバランスを、角度位置及び速度ならびに検出した振動の信号に基づいて計算し、修正のための釣合重りの重量と配置とを決定し、実質的に装置のアンバランスを完全に解消する段階と、
を有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、動的状態における車両の騒音と振動とを検出するための方法及び移動可能式の環境装置に関する。特に、本発明は、周辺の気温や騒音から隔離された管理された環境中で、自動車の駆動系統組立体の装置アンバランスを検出するための方法及び移動可能式の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
駆動系統装置の個々の構成要素はしばしば、製造許容差内での変動に起因して、固有のないし残留のアンバランスを含んでいる。個々の構成要素のバランスをとる段階を行なっても、残留のアンバランスがしばしば残る。個々の構成要素を組立てて駆動系統装置にしたとき、残留しているアンバランスが“積重ねられて”、合併することで、比較的高いレベルのアンバランスを生み出す。こうした特性を含んだ自動車の駆動系統装置は、駆動系統に振動を生じてブーンという騒音を発生するので、容認することができない。
【０００３】
当業者には、車両に据付ける前に駆動系統装置のバランスをとることが知られている。こうした機能を実行するための多くの装置が当業者には知られているが、これらが代表的に頼りにしている振動測定装置は、駆動系統装置に物理的に結合されて、アンバランスを特定してからそれを修正する。それでも、これは通常、完全に組立てられた自動車の駆動系統装置の不都合な振動を十分に解消することができない。従って、車両を出荷する前の車両製造の最終段階で、駆動系統装置のアンバランスを特定して修正しようとする装置が当業者に提案された。しかしながら、これらの装置では、振動検出機器を各車両の駆動系統装置に物理的に結合するために、製造工程に追加的な段階を加えなければならないという不都合がある。これは時間を要する労働集約的な作業である。要するに、完全に組立てられた自動車の駆動系統装置のバランスをとることは、当業者に現在採用されているところでは、費用効果が悪い。
【０００４】
本発明の譲受人に譲渡されたＫｏｐｐらの米国特許第５，６４１，９０４号を、ここで参照して引用するが、同特許が開示している装置は、最近の作業負荷となっている完全に組立てられた自動車の駆動系統装置のバランスの検出とバランス合わせを大量生産の環境中で行なうことができる。’９０４号特許の装置では、装置のアンバランスを検出及び修正するために、振動検出機器を自動車に物理的に取付ける必要がない。
【０００５】
同じく本発明の譲受人に譲渡されたＫｏｐｐらの米国特許第６，１３１，４５４号をここで参照して本願に引用する。’４５４号の特許が開示している装置は、’９０４号特許の装置と同じく、最近の作業負荷となっている完全に組立てられた自動車の駆動系統装置のバランスの検出とバランス合わせを大量生産の環境中で行なうことができる。しかしながら、’４５４号特許の装置は移動可能式であるので、遠隔地へ運搬して、稼動中の車両の騒音、振動、及び、喘鳴音（“ＮＶＨ”）の点検を現場で実行するのに適している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した方法及び装置は、管理された環境での車両試験を提供するようには適合していない。従って、組立てられた自動車の駆動系統のアンバランスを試験するための移動可能式の装置であって、管理された環境を提供して、周辺の天候や、気温、及び騒音から試験を隔離するような装置に対する要望が産業界に存在する。
【課題を解決するための手段】
本発明は、自動車の駆動系統装置のアンバランスを検出するように適合した移動式の環境装置であって、
前記環境装置を移動させる牽引車両に取付けるためのヒッチを有してなる密閉型のトレーラであって、前記密閉型のトレーラは駆動系統装置の試験を行なうための管理された環境を提供するように適合してなる壁を有し、これによって、前記管理された環境を外界の気温及び騒音から実質的に隔離するような上記密閉型のトレーラと、
駆動系統装置の駆動軸から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の関係の位置に配置されてなる角度位置及び速度センサであって、駆動軸の事前選択した基準点に対しての、駆動軸の速度と角度位置とに応じた信号を発生するように適合してなる前記センサと、
駆動系統装置の駆動軸から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の関係の位置に配置されてなる少なくともひとつの振動センサであって、駆動系統の振動を検出して振動に応じた信号を発生するように適合してなる前記少なくともひとつの振動センサと、
駆動系統装置のアライメント角度を検出するための角度センサと、
前記角度位置及び速度センサと前記少なくともひとつの振動センサとが発生した信号を受けるように適合してなる信号分析装置であって、駆動系統装置のあらゆるアンバランスを計算して、装置のアンバランスを完全に修正するための、釣合重りの重量と配置とについてのパラメータを提示するような上記信号分析装置と、を備え、
前記角度センサは一対のパーセプトロンカメラを備え、これらのカメラが前記信号分析装置へ一対の信号を送出して、駆動系統装置のアライメント角度を決定して、中間軸受と自動車との間の調整シムの厚さを計算することを特徴としている。
また、本発明は、自動車の駆動系統装置のアンバランスを検出する方法であって、
自動車の駆動系統装置のアンバランスを検出するように適合されてなる移動可能な環境装置を提供する段階と、
車両の試験を行なう場所へ環境装置を移動させる段階と、
移動可能な環境装置の内部に自動車を配置する段階と、
環境装置を実質的に密閉して、外界の天候、気温、及び騒音から環境装置を隔離する段階と、
駆動系統装置の駆動軸の角度位置と速度とに応じた信号を発生させる段階と、
駆動系統装置の振動を検出して、振動に応じた信号を発生させる段階と、
駆動系統の車両に対する角度関係を決定する段階と、
駆動系統装置のあらゆるアンバランスを、角度位置及び速度ならびに検出した振動の信号に基づいて計算し、修正のための釣合重りの重量と配置とを決定し、実質的に装置のアンバランスを完全に解消する段階と、を有することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明するが、かかる説明は本発明の範囲をこの好ましい実施形態に制限することを意図するものではなく、当業者が本発明を実施できるために記述するものである。
【０００８】
図１及び図２を参照すると、自動車の駆動系統装置のアンバランスを検出するための、本発明による移動可能式の環境装置は、その全体を符号１００にて示している。環境装置１００は密閉型のトレーラ１０２として構成される。密閉型のトレーラ１０２は好ましくは、略矩形で箱形の形状であって、前壁１０４と後壁１０６と２つの側壁１０８ａ及び１０８ｂと底部１１０と上部１１２とを含んでいる。密閉型のトレーラ１０２の壁１０４、１０６、１０８ａ、１０８ｂ、１１０、及び１１２は、トレーラ１０２の外界の周辺の天候や、気温、及び騒音から環境装置１００を隔離するように適合している。密閉型のトレーラ１０２はさらに、上部１１２と底部１１０との間に配置されてなる支持面１１４を含んでいる。支持面１１４は、試験される自動車１１８を受けて支えるように適合している。
【０００９】
後壁１０６は好ましくは、ピボット式のドア１２０を含んでいて、このドアは後壁１０６から外方向に開く。好ましい実施形態では、ピボット式のドア１２０は昇降装置（図示せず）にピボット式に取付けられていて、昇降装置は密閉型のトレーラ１０２の後壁１０６に取付けられる。ピボット式のドア１２０を開いたときには、ピボット式のドア１２０の内面は、荷積み面１２２となって、自動車１１８を支持するのに適合する。昇降装置は、ピボット式のドア１２０を垂直上方に持上げて、荷積み面１２２が環境装置１００の内部の支持面１１４と同じ高さになるようにして、これにより、自動車１１８は荷積み面１２２から支持面１１４へと移動できるようになる。
【００１０】
環境装置は好ましくは、中央制御室１２３を含む。中央制御室１２３は、電子機器を収容すると共に、オペレータが試験を管理する場所を提供し、周辺の天候や気温から保護すると共に、オペレータを管理された試験環境から隔離する。
【００１１】
環境装置１００は好ましくは、トラックで牽引させるように適合している。環境装置１００は、牽引車両（図示せず）に取付けるためのヒッチ１２４を前端に備えている。環境装置１００はさらに、自動車１１８を試験している間に、環境装置１００の前端を支えるために、液圧リフト（図示せず）を備えている。
【００１２】
図３を参照すると、環境装置１００は好ましくは、一対の延長部分１２５ａ及び１２５ｂを備えているが、これらの延長部分は環境装置１００を使用しないときや遠隔地へ牽引するときには、側壁１０８ａ及び１０８ｂに入子式に入り込んで、環境装置１００の支持面１１４に重なるように延在する。試験を行なうに際しては、延長部分１２５ａ及び１２５ｂを側壁１０８ａ及び１０８ｂから外方向へ引き出して、環境装置１００の内部空間を拡大させる。
【００１３】
支持面は好ましくは、一対のシャーシ動力計１２６及び１２８を支持面１１４の内部に取付けて備えていて、自動車１１８の駆動車輪にシャーシ動力計１２６及び１２８を係合させることで、自動車１１８を支持するように適合している。望ましくは、第１のシャーシ動力計１２６は自動車１１８の前輪に係合するように配置され、第２のシャーシ動力計１２８は自動車１１８の後輪に係合するように配置される。このようにして、環境装置１００は四輪駆動車両を収容して、四輪すべてを動かして駆動系統の試験を行なうことができる。
【００１４】
望ましくは、第２のシャーシ動力計１２８は、密閉型のトレーラ１０２の長手軸線に沿って移動可能になっている。これにより、第１のシャーシ動力計１２６と第２のシャーシ動力計１２８との間の距離を調節して、様々なホイールベース長さの車両に適合する。好ましい実施形態では、第２のシャーシ動力計１２８は、およそ９０インチからおよそ１７６インチまでのホイールベースの長さの車両に適合するように移動可能になっている。
【００１５】
図４を参照すると、環境装置１００は角度位置及び速度センサ１３０を備えていて、このセンサは、自動車１１８の駆動軸から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の事前選択位置に配置されている。より詳しくは、角度位置及び速度センサは光ファイバ式の回転速度計１３０であって、駆動軸の事前選択した基準点に対しての、駆動軸の角度位置と速度とを監視する。事前選択した基準点は、塗料片や、基準ステッカー、又は、他の適当な装置であって、駆動軸上の基準点を指示するもので示される。光ファイバ回転速度計１３０は、事前選択した基準点に対する駆動軸の速度と角度位置とに応じた信号を発生する。
【００１６】
さらに、環境装置１００は少なくともひとつの、好ましくは３つの、振動センサ１３２、１３４、及び１３６を備えていて、これらのセンサは、自動車１１８の駆動軸から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の事前選択位置に配置されている。より詳しくは、環境装置１００は振動センサ１３２を含み、このセンサはトランスミッションから間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の事前選択位置に配置されて、トランスミッションからの振動を検出して応答信号を発生する。振動センサ１３２は、特にトランスミッションの延長部分と非接触な関係にあるように配置されている。
【００１７】
環境装置１００は振動センサ１３４を備えていて、このセンサは、自動車１１８の中間軸受から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の事前選択位置に配置されている。これにより、振動センサ１３４は、中間軸受からの振動を検出してそれに応答した信号を発生する。さらに、環境装置１００は振動センサ１３６を備えていて、このセンサは、自動車１１８の車軸から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の事前選択位置に配置されて、車軸の振動を検出して応答信号を発生する。振動センサ１３６は、特に車軸のピニオンノーズと非接触な関係にあるように配置されている。
【００１８】
非接触の振動センサ１３２、１３４、及び１３６は好ましくは、レーザ振動計、たわみ計、又はマイクロ波センサのいずれかによって構成される。レーザ振動計、たわみ計、及びマイクロ波センサは、光ビーム又は音波のいずれかのエネルギーを駆動トレインに向けて送出して、上述した３箇所について、単一平面内の振動の最も高い点を測定する。より詳しくは、センサ１３２、１３４、及び１３６のいずれも、上述した箇所についての、変位、速度、又は加速度の最も高い点を測定するために使用できる。この情報から、振動とあらゆるアンバランスとを決定できる。
【００１９】
図５を参照すると、環境装置１００はさらに信号分析装置１３８を備えていて、光ファイバ回転速度計１３０や、振動センサ１３２、１３４、及び１３６が発生した信号を受けて、駆動系統装置のすべてのアンバランスを計算して、装置のアンバランスを完全に修正するための、釣合重りの重量と配置とについてのパラメータを提示する。
【００２０】
環境装置は、各センサ１３０、１３２、１３４、及び１３６に関連した、センサ位置アクチュエータを備える。アクチュエータは、光ファイバ回転速度計１３０と共に振動センサ１３２、１３４、及び１３６の位置決めを行なって、駆動系統の事前選択箇所に対して適切な位置に配置する。センサ１３０、１３２、１３４、及び１３６は、支持面１１４の下側である第１の位置と、支持面１１４から上昇した第２の、駆動系統装置から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の事前選択位置との間にて移動可能になっている。さらに、センサ１３０、１３２、１３４、及び１３６は、密閉型のトレーラ１０２の長手軸線に沿って移動可能になっている。
【００２１】
時には、販売店や、離れた車両試験現場、又はレース場などで遠隔的にＮＶＨの分析を行なうことが要望され、試験の能力に影響を与える周辺の天候や気温及び騒音から隔離して試験を行なうことが求められる。環境装置１００を動作させるに際しては、装置を遠隔地の現場に運んでから、自動車１１８を支持面上へ動かして、自動車１１８の前輪と後輪とが第１のシャーシ動力計１２６と第２のシャーシ動力計１２８とのそれぞれに支持されるようにする。自動車１１８を加速して、その中立的な走行状態を見つける。次に、センサ１３０、１３２、１３４、及び１３６を、支持面１１４の下方の第１の位置から、第２の、自動車１１８の駆動系統装置から間隔を隔ててはいるが関連しているような、非接触の事前選択位置へ動かす。自動車１１８の速度を所定の値に調節して、センサ１３０、１３２、１３４、及び１３６は、駆動軸の角度位置及び速度ならびに駆動系統装置の振動にそれぞれ対応した信号を発生させる。次に、信号分析装置１３８が信号を受けて、駆動系統装置のすべてのアンバランスを計算するが、そのために、センサ１３０、１３２、１３４、及び１３６が発生した信号を影響係数データと比較する。影響係数データは、与えられた車両の特定の駆動トレインについて生成されて、駆動トレイン装置のアンバランスの基準となる基準線の情報を与える。この比較が終了すると、環境装置１００は、装置のアンバランスを修正するための、釣合重りの重量と配置とについてのパラメータを提示する。
【００２２】
本発明の環境装置１００は、駆動系統のアライメント検出器を含むことができる。そのような検出器は、レーザを含んでいて、駆動軸や、駆動軸軸受、車軸ピニオン、及び／又は、トランスミッションについて垂直方向及び／又は横方向の配置を検出し、それらの間の相対的な角度を計算する。そのような検出器は、センサ１３０、１３２、１３４、及び１３６について上述したのと同様なやり方で移動可能に取付けられる。
【００２３】
図６を参照すると、自動車１１８のＮＶＨをさらに分析するために、音響検出装置１４０を用いる。装置１４０はマイクロホン１４２を含んでいて、好ましくは、このマイクロホンは環境装置１００の内部で車両を運転するオペレータ（図示せず）が身につける。変形例として、運転者の耳の位置の近くに配置されるようにマイクロホン１４２を座席にピン止めすることで、マイクロホン１４２を自動車１１８の内部に配置しても良い。マイクロホン１４２は、自動車１１８が発生する音圧信号を拾う。好ましい実施形態では、装置１４０は遠隔式の送信機１４４と受信機１４６とを備えていて、マイクロホン１４２が拾った信号は、電線を介することなく、記録装置１４８と分析装置１５０とに伝達される。従って、マイクロホン１４２を自動車１１８の内部に配置してドアを閉めたとき、ドアに電線が挟まることはない。これは、試験を便利にする助けになると共に、自動車１１８や装置１４０の機器が損傷することを避ける。遠隔装置１４０には、送信機１４４と受信機１４６とのそれぞれに、アンテナ１５２及び１５４が備えられる。好ましい実施形態では、装置１４０は上述の如く窓ガラスを通して広帯域のラジオ波を伝達する。記録される音波は概略０〜２２ｋＨｚの範囲にある。
【００２４】
上述した方法によれば、完全に組立てられた自動車１１８の駆動系統装置の振動のバランス合わせとアライメント調節とを、管理された環境において、周辺の天候や、気温、及び騒音から隔離して、遠隔現場において、顧客に対して実質的に透明性のあるやり方で行なうことができ、評価は技術者によって迅速かつ正確に行なわれる。さらに、駆動系統装置のバランス合わせとアライメント調節とは、装置のアンバランスを検出及び修正するために、何らの振動検出機器も物理的に自動車に取付ける必要なしに行なわれる。最後に、データを取得することで、車両の分析と文書化のための実証的なデータが得られる。
【００２５】
以上、駆動系統の振動に関連させて説明したけれども、上述した環境装置は他の多くの動的な車両診断に有用であることを当業者は認識するだろう。それらには、タイヤ／車輪の振動や、エンジン騒音、排気音、トランスミッション／車軸のギアの騒音、トランスファケースの作動、ＡＢＳ及び他のブレーキの作動、きしみ及びガラガラ音、及び、他の動的な車両の作動（動作）などが含まれる。さらに、動力計１２６及び１２８にカムプレートを追加して、仮想的に路面状態を入力して、きしみやガラガラ音を誘発させても良いことを当業者は認識するだろう。
【００２６】
以上、本発明の好ましい実施形態と方法について開示して説明した。当業者は、それらの説明や添付図面及び特許請求の範囲に基づいて、特許請求の範囲に定められている本発明の真の精神及び公正な範囲を逸脱することなしに、本発明を変形し改変できることを容易に認識するだろう。本発明の上述の説明は例示的であって、用いられている用語は、制限を意図したものではなくて、自然な言葉で説明することを意図したものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明のピボット式のドアを開いた位置の装置を示す部分的な断面である。
【図２】  図２は、ピボット式のドアを閉じた位置にて中央制御室を示している図１の装置の部分断面側面図である。
【図３】  図３は、図１及び図２の装置の断面平面図である。
【図４】  図４は、本発明における、自動車を載置した支持面の部分を示した部分側面断面図である。
【図５】  図５は、本発明における、センサと信号分析装置とを示した模式的なブロック図である。
【図６】  図６は、本発明の装置で用いられる音響機器を示した模式的なブロック図である。
【図１】
0003689085.tif 000002
【図２】
0003689085.tif 000003
【図３】
0003689085.tif 000004
【図４】
0003689085.tif 000005
【図５】
0003689085.tif 000006
【図６】
0003689085.tif 000007