(57)【要約】【課題】変速機で発生する周期性を有する異音を検出することが可能な騒音の解析方法を提供すること。【解決手段】本発明は、周波数範囲Δｆが一定である複数の所定周波数範囲ごとに、変速機１１の所定部分１１ａの加速度Ａｃの時間変化を示す第１データｄ１と、所定部分１１ａの音圧Ｓｐの時間変化を示す第２データｄ２と、を取得する工程と、第１データｄ１にバンドパスフィルタ処理を行い第３データｄ３を取得する工程と、第３データｄ３から断続音周波数ｆｓを特定する工程と、断続音周波数ｆｓと、断続音周波数ｆｓにおける第２データｄ２と、を特徴量としてマハラノビス手法を使用して解析する工程と、解析結果に基づいて変速機１１を評価する工程と、を備える騒音の解析方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数範囲が一定である複数の所定周波数範囲ごとに、変速機の所定部分の加速度の時間変化を示す第１データと、前記所定部分の音圧の時間変化を示す第２データと、を取得する工程と、
前記第１データにバンドパスフィルタ処理を行い第３データを取得する工程と、
前記第３データから断続音周波数を特定する工程と、
前記断続音周波数と、前記断続音周波数における前記第２データと、を特徴量としてマハラノビス手法を使用して解析する工程と、
前記解析結果に基づいて前記変速機を評価する工程と、
を備える騒音の解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音の解析方法に関するものであり、特に、変速機で発生する周期性を有する異音を検出することが可能な騒音の解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
変速機で発生する異音を検出する方法には、変速機（ワーク）に貼付けられた振動ピックアップ（振動ピック）から加速度を検出し、検出した加速度を音に変換し、変換された音を人が耳で聞き分けて異常な音（異音）か否かを検出する方法がある。この検出方法は、人が耳で聞き分ける官能試験である。
【０００３】
特許文献１には、変速機で発生する騒音を検出する方法について、変速機の近傍にマイクを設置して音圧を検出し、回転数と音圧をＦＦＴ(Fast Fourier Transform)処理して解析することが開示されている。しかし、特許文献１には、周期性を有する異音を検出することについては開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６６９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
変速機のギヤやベアリングのギズが原因で発生する異音は、音圧はそれほど大きくはないが、周期性を有する異音であるため検出が難しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、変速機で発生する周期性を有する異音を検出することが可能な騒音の解析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
周波数範囲が一定である複数の所定周波数範囲ごとに、変速機の所定部分の加速度の時間変化を示す第１データと、前記所定部分の音圧の時間変化を示す第２データと、を取得する工程と、
前記第１データにバンドパスフィルタ処理を行い第３データを取得する工程と、
前記第３データから断続音周波数を特定する工程と、
前記断続音周波数と、前記断続音周波数における前記第２データと、を特徴量としてマハラノビス手法を使用して解析する工程と、
前記解析結果に基づいて前記変速機を評価する工程と、
を備える騒音の解析方法である。
このような騒音の解析方法によれば、加速度の時間変化を所定周波数範囲で取得し、バンドパスフィルタ処理を行うことで周期性を有する異音の断続音周波数を特定することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、変速機で発生する周期性を有する異音を検出することが可能な騒音の解析方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る騒音の解析方法を例示するフローチャートである。
【図２】実施の形態に係る変速機を例示する模式図である。
【図３】実施の形態に係る異音測定の測定範囲を例示する図である。
【図４】実施の形態に係る異音測定の結果を例示するグラフである。
【図５】バンドパスフィルタ処理後の異音測定の結果を例示するグラフである。
【図６】ＦＦＴ処理後の音の高さの周波数と断続音周波数と音圧とを例示するグラフである。
【図７】断続音周波数と音圧とを例示するグラフである。
【図８】実施の形態の比較例に係る異音測定の測定範囲を例示する図である。
【図９Ａ】実施の形態の比較例に係る異音測定の結果を例示するグラフである。
【図９Ｂ】ＦＦＴ処理後の結果を例示するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。
【００１１】
［実施の形態］
先ず、実施の形態に係る騒音の解析方法の概要について説明する。
図１は、実施の形態に係る騒音の解析方法を例示するフローチャートである。
【００１２】
図１に示すように、実施の形態に係る騒音の解析方法は、第１データｄ１と第２データｄ２とを取得する工程Ｓ１０１と、第３データｄ３を取得する工程Ｓ１０２と、特定する工程Ｓ１０３と、解析する工程Ｓ１０４と、評価する工程Ｓ１０５と、を備える。
【００１３】
第１データｄ１と第２データｄ２とを取得する工程Ｓ１０１は、周波数範囲Δｆが一定である複数の所定周波数範囲ごとに、変速機１１の所定部分１１ａの加速度Ａｃの時間変化を示す第１データｄ１と、所定部分１１ａの音圧Ｓｐの時間変化を示す第２データｄ２と、を取得する工程である。
【００１４】
複数の所定周波数範囲の１つは、例えば、所定周波数ｆ１と周波数範囲Δｆを使用して、（ｆ１±Δｆ／２）で示される周波数範囲である。変速機１１の所定部分１１ａに振動ピック１２を貼付けて、振動ピック１２により、変速機１１の所定部分１１ａの加速度Ａｃの時間変化を示す第１データｄ１を取得する。
【００１５】
尚、振動ピックを振動ピックアップと称することもある。
【００１６】
第３データｄ３を取得する工程Ｓ１０２は、第１データｄ１にバンドパスフィルタ処理を行い第３データｄ３を取得する工程である。
【００１７】
特定する工程Ｓ１０３は、第３データｄ３から断続音周波数ｆｓを特定する工程である。
【００１８】
解析する工程Ｓ１０４は、断続音周波数ｆｓと、断続音周波数ｆｓにおける第２データｄ２と、を特徴量としてマハラノビス手法を使用して解析する工程である。
【００１９】
評価する工程Ｓ１０５は、解析結果に基づいて変速機１１を評価する工程である。
【００２０】
次に、実施の形態に係る騒音の解析方法の各工程の詳細について説明する。
図２は、実施の形態に係る変速機を例示する模式図である。
【００２１】
実施の形態に係る騒音の解析方法において、変速機１１から発生する異音の測定は、デフ軸を所定の回転数で回転させ、インプット軸を別の所定の回転数で回転させて測定する。このとき、図２に示す変速機１１の第１ギア１１ｇ１乃至第５ギア１１ｇ５のそれぞれの１つの歯にキズがあった場合、第１ギア１１ｇ１乃至第５ギア１１ｇ５のそれぞれから周期的な異音が発生する。
【００２２】
例えば、変速機１１の第１ギア１１ｇ１の１つの歯にキズがあった場合、第１ギア１１ｇ１から異音周波数ｆｂ１を有する周期的な異音が発生する。また、第２ギア１１ｇ２の１つの歯にキズがあった場合、第２ギア１１ｇ２から異音周波数ｆｂ２を有する周期的な異音が発生する。また、第３ギア１１ｇ３の１つの歯にキズがあった場合、第３ギア１１ｇ３から異音周波数ｆｂ３を有する周期的な異音が発生する。また、第４ギア１１ｇ４の１つの歯にキズがあった場合、第４ギア１１ｇ４から異音周波数ｆｂ４を有する周期的な異音が発生する。また、第５ギア１１ｇ５の１つの歯にキズがあった場合、第５ギア１１ｇ５から異音周波数ｆｂ５を有する周期的な異音が発生する。
【００２３】
実施の形態においては、これらの周期的な異音（周期性を有する異音）を検出するため、変速機１１の所定部分１１ａに振動ピック１２を張付ける。そして、変速機１１に貼付けられた振動ピック１２からの加速度Ａｃと音圧Ｓｐとを取得し、音圧Ｓｐと音の高さの周波数ｆという２つの指標に加えて、加速度Ａｃから特定した周期的な音の周波数（断続音周波数ｆｓ）という指標を追加して異音を検出する。
【００２４】
実施の形態においては、測定する領域を周波数範囲Δｆで小さく限定することにより、正常な音と異常な音（異音）との差を大きくし、異音を容易に検出することができる。
【００２５】
図３は、実施の形態に係る異音測定の測定範囲を例示する図である。
図４は、実施の形態に係る異音測定の結果を例示するグラフである。
図４の横軸は、時間ｔを示し、縦軸は、振動ピック１２の加速度Ａｃを示す。
図５は、バンドパスフィルタ処理後の異音測定の結果を例示するグラフである。
図５の横軸は、時間ｔを示し、縦軸は、振動ピック１２の加速度Ａｃを示す。
【００２６】
図６は、ＦＦＴ処理後の音の高さの周波数と断続音周波数と音圧とを例示するグラフである。
図６の横軸は、音の高さの周波数ｆを示し、縦軸は、断続音周波数ｆｓを示し、濃淡は、音圧Ｓｐを示す。
図７は、断続音周波数と音圧とを例示するグラフである。
図７の横軸は、音圧Ｓｐを示し、縦軸は、断続音周波数ｆｓを示す。
【００２７】
図３に示すように、実施の形態に係る異音測定においては、周期的な音の周波数を検出するための断続音周波数ｆｓという指標を使用する。断続音周波数ｆｓの測定範囲は、周波数範囲ｆｓ１〜ｆｓ２である。周波数範囲ｆｓ１〜ｆｓ２は、例えば、数ヘルツ〜数百ヘルツ程度の周波数範囲である。
【００２８】
また、実施の形態に係る異音測定においては、音の高さの周波数ｆの測定範囲を、全ての周波数範囲ではなく、周波数範囲Δｆで小さく限定する。周波数範囲Δｆは、例えば、数百ヘルツの周波数範囲である。
【００２９】
このようにして測定を行った結果、図４に示すような、変速機１１の所定部分１１ａの加速度Ａｃの時間変化を示す第１データｄ１を取得する。
【００３０】
図３に示す周波数範囲Δｆで小さく限定した測定範囲で取得した第１データｄ１に対してバンドパスフィルタ処理を行い、図５に示すような第３データｄ３を取得する。第３データｄ３は、図５の部分Ｂに示すような、相対的に大きな加速度であって周期的に発生する加速度を含んでいる。
【００３１】
加速度Ａｃが高いと音圧Ｓｐも高くなり、加速度Ａｃが低いと音圧Ｓｐも低くなる。加速度Ａｃと音圧Ｓｐとは１対１に対応する。図５に示す周期的な加速度は、周期的な音圧と言える。この周期的な音圧を、周期的な異音、周期性を有する異音、又は断続音と称する。また、断続音の周波数を断続音周波数ｆｓと称する。第１データｄ１に対してバンドパスフィルタ処理を行うことは、このような断続音を抽出することに相当する。
【００３２】
実施の形態に係る異音測定においては、第３データｄ３に基づいて断続音周波数ｆｓを特定する。第３データｄ３に対して、例えば、包絡線処理を行うことにより、断続音周波数ｆｓを特定する。
【００３３】
実施の形態に係る異音測定においては、変速機１１の所定部分１１ａの加速度Ａｃの時間変化を示す第１データｄ１（図４に示す）の取得に加えて、変速機１１の所定部分１１ａの音圧Ｓｐの時間変化を示す第２データｄ２（図示せず）を取得する。断続音周波数ｆｓと第２データｄ２に対してＦＦＴ処理（解析）を行い、図６に示すような音圧Ｓｐを示す第４データｄ４を取得する。
【００３４】
図６に示す小さく限定した測定範囲Ｃの１つについて、断続音周波数ｆｓと音圧Ｓｐとをグラフに表すと、図７に示す第５データｄ５となる。第５データｄ５に示す断続音周波数ｆｓと、断続音周波数ｆｓにおける音圧Ｓｐと、を特徴量としてマハラノビス手法を使用して解析し、異音を検出する。
【００３５】
これにより、図７の部分Ｅに示すような音圧Ｓｐを、通常とは違う異音として検出する。そして、変速機１１が異音を有する場合、変速機１１を不良品と判定する。変速機１１が異音を有しない場合、変速機１１を不良品として判定しない。このようにして、実施の形態に係る騒音の解析方法は、変速機１１を評価する。
【００３６】
実施の形態に係る騒音の解析方法においては、変速機に貼られた振動ピックの加速度の時間変化を所定周波数範囲で測定し、バンドパスフィルタで処理して断続音を抽出し、断続音周波数ｆｓを特定する。そして、断続音周波数ｆｓと音圧Ｓｐとの関係から、変速機（製品）の製造工程内で発生するギヤによるキズ、ベアリングによるキズ等が原因で発生する周期性を有する異音を検出する。
【００３７】
また、実施の形態に係る騒音の解析方法においては、測定する領域（測定する周波数範囲Δｆ）を小さく限定することにより、正常な音と異常な音（異音）との差を大きくし、異音を容易に検出する。
【００３８】
その結果、実施の形態に係る騒音の解析方法においては、変速機で発生する周期性を有する異音を検出することが可能となる。
【００３９】
また、人が耳で聞く官能評価を、実施の形態に係る騒音の解析方法による評価（設備評価）に置き換えることにより、製造コストを低減することができる。
【００４０】
［比較例］
次に、実施の形態の比較例に係る解析方法について説明する。
【００４１】
図８は、実施の形態の比較例に係る異音測定の測定範囲を例示する図である。
【００４２】
図８に示すように、比較例に係る異音測定においては実施の形態と比べて、図３に示す断続音周波数ｆｓという指標が無い点が異なる。また、比較例に係る異音測定においては実施の形態と比べて、測定する周波数範囲が周波数範囲Δｆで小さく限定されていない点が異なる。
【００４３】
図９Ａは、実施の形態の比較例に係る異音測定の結果を例示するグラフである。
図９Ａの横軸は、時間ｔを示し、縦軸は、音圧Ｓｐを示す。
図９Ａは、異音が発生した場合を例示するグラフである。
図９Ｂは、ＦＦＴ処理後の結果を例示するグラフである。
図９Ｂの横軸は、周波数ｆを示し、縦軸は、音圧Ｓｐを示す。
【００４４】
変速機のギヤのキズによる異音が発生した場合、図９Ａの部分Ｇに示すような断続的な異音が発生する。このような断続的な異音が発生した波形に対してＦＦＴ処理を行うと、図９Ｂに示すような波形が得られる。変速機のギヤのキズにより発生した異音は、図９Ｂの部分Ｈに示す波形としてあらわれる。
【００４５】
しかし、比較例においては、音圧Ｓｐと周波数ｆというの２つの指標でＦＦＴ処理を行うため、断続的な異音は、図９Ｂの部分Ｈに示すように、ある周波数の音圧Ｓｐを少し上げる程度でしかあらわれず、音圧Ｓｐの絶対値としては大きくない。
【００４６】
その結果、変速機で発生する周期性を有する異音（断続的な異音）を検出することが可能な騒音の解析方法を提供することは難しい。また、断続的な異音の音圧の絶対値が大きくないため、人が耳で聞く官能評価を、設備評価に置き換えて製造コストを低減することは難しい。
【００４７】
尚、本発明は上記実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１１…変速機  １１ａ…所定部分  １１ｇ１−１１ｇ５…第１−第５ギア  １２…振動ピック  Ａｃ…加速度  Ｂ、Ｅ、Ｇ、Ｈ…部分  Ｃ…測定範囲  ｄ１−ｄ５…第１−第５データ  Δｆ…周波数範囲  ｆ１−ｆ７、ｆ１１−ｆ１７…所定周波数  ｆｓ…断続音周波数  ｆｓ１〜ｆｓ２…周波数範囲  ｆｂ１−ｆｂ５…異音周波数  Ｓｐ…音圧  ｆ…周波数  ｔ…時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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