(57)【要約】【課題】或る特定のギヤについて、トランスミッションに実装した状態を再現し、前記特定のギヤの挙動、特に、ギヤ強制力を解析することにより、トランスミッションの騒音対策に対する新規なアプローチを提案する。【解決手段】トランスミッション１について、ギヤ強制力の解析対象となる特定のギヤ２と、前記特定のギヤ２に噛合する被噛合ギヤ３からなるギヤ仕組４を、テストボックス５内にて再現し、前記特定のギヤ２はリング状の分力計６・６を介して前記テストボックス５にて支持されることとし、前記分力計６・６にて前記特定のギヤ２に生じるギヤ強制力を計測する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスミッション内に実装される複数のギヤのうち、ギヤ強制力の解析対象となる特定のギヤと、前記特定のギヤに噛合する被噛合ギヤからなるギヤ仕組を、テストボックス内に構成し、前記特定のギヤはリング状の分力計を介して前記テストボックスにて支持されることとし、前記分力計にて前記特定のギヤに生じるギヤ強制力を計測する、ギヤ強制力計測方法。
【請求項２】
前記テストボックス内のギヤ仕組におけるギヤの配置は、前記トランスミッションにおけるギヤの配置と同一とされる、ことを特徴とする請求項１に記載のギヤ強制力計測方法。
【請求項３】
前記分力計では、前記特定のギヤに複数方向に生じる荷重、及び／又は、モーメントが計測される、ことを特徴とする請求項１、又は、請求項２に記載のギヤ強制力計測方法。
【請求項４】
ギヤ強制力の解析対象となる特定のギヤを固定するためのシャフトと、
前記シャフトを回転自在に軸支する軸受を支えるリング状の分力計と、
前記特定のギヤと噛合してギヤ仕組を構成する被噛合ギヤと、
前記被噛合ギヤを固定するためのシャフトと、
前記特定のギヤ、前記分力計、前記被噛合ギヤ、前記各シャフトを内装するテストボックスと、
を具備する、ギヤ強制力計測装置。
【請求項５】
前記分力計では、前記特定のギヤに複数方向に生じる荷重、及び／又は、モーメントが計測される、ことを特徴とする請求項４に記載のギヤ強制力計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のトランスミッション等に内装されるギヤにかかる荷重やモーメントといったギヤ強制力を計測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等のトランスミッション等にて発生する騒音の解析には、例えば、図６に示すごとくの構成により行うものがあり、この例では、トランスミッション５１に入力軸５２と出力軸５３・５３を結合し、入力軸５２にはエンジン相当の回転をトランスミッション内に与え、出力軸５３・５３には車輪相当の負荷を与えた状況とし、前記入力軸５２又は出力軸５３・５３のいずれか一方の回転数を回転検出器５４にて検出するとともに、トランスミッション５１の近傍にマイク５５を設置して音圧を検出し、前記回転数と音圧を電子制御装置５６にてＦＦＴ処理（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；高速フーリエ変換処理）して解析を行うものが知られている。
【０００３】
一方、図７に示すごとく、上述のトランスミッションの騒音には、ギヤ強制力、ギヤトレーン伝達感度、トランスミッションケースの伝達感度、といったことが関連するものと考えられている。尚、ギヤ強制力とは、静止状態におけるギヤの噛み合いにて発生する荷重と、回転状態において噛合が開始・開放される際に発生する荷重にて評価される値である。
【０００４】
このため、図６に示されるような、トランスミッションケース全体から発生される音圧を取り込むような形態では、振動発生源や、振動伝達経路の特定が困難である、つまり、ギヤ強制力、ギヤトレーン・ケース伝達感度のうちのどの要因が影響しているのかを特定することができないものである。
【０００５】
このことから、従来のトランスミッションの騒音評価においては、トランスミッションのユニット単位で合否の判定を行うしかなく、不合格の場合の要因を解析できないものであった。
例えば、トランスミッションケースからの騒音の悪化の主要因がギヤ強制力であるのかを判別することができず、効果的な騒音対策（振動対策）を打つことができないのである。
【０００６】
他方、互いに噛合するギヤの噛み合い音をマイクロフォンにて直接的に取り込むことで騒音の解析を試みる技術も知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ところが、特許文献１に開示されるような解析方法の場合では、トランスミッションへの実装状態を再現せずに解析を試みるため、解析対象となるギヤをトランスミッションに実装した状態での挙動については判断できないものである。
【特許文献１】特開２００４−２１２１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明では、上記の問題に鑑み、或る特定のギヤについて、トランスミッションに実装した状態を再現し、前記特定のギヤの挙動、特に、ギヤ強制力を解析することにより、トランスミッションの騒音対策に対する新規なアプローチを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、トランスミッション内に実装される複数のギヤのうち、ギヤ強制力の解析対象となる特定のギヤと、前記特定のギヤに噛合する被噛合ギヤからなるギヤ仕組を、テストボックス内に構成し、前記特定のギヤはリング状の分力計を介して前記テストボックスにて支持されることとし、前記分力計にて前記特定のギヤに生じるギヤ強制力を計測する、ギヤ強制力計測方法とするものである。
【００１０】
また、請求項２においては、前記テストボックス内のギヤ仕組におけるギヤの配置は、前記トランスミッションにおけるギヤの配置と同一とされるものである。
【００１１】
また、請求項３においては、前記分力計では、前記特定のギヤに複数方向に生じる荷重、及び／又は、モーメントが計測されることとするものである。
【００１２】
また、請求項４においては、
ギヤ強制力の解析対象となる特定のギヤを固定するためのシャフトと、
前記シャフトを回転自在に軸支する軸受を内輪で支えるリング状の分力計と、
前記特定のギヤと噛合してギヤ仕組を構成する被噛合ギヤと、
前記被噛合ギヤを固定するためのシャフトと、
前記特定のギヤ、前記分力計、前記被噛合ギヤ、前記各シャフトを内装するテストボックスと、を具備する、ギヤ強制力計測装置とするものである。
【００１３】
また、請求項５においては、
前記分力計では、前記特定のギヤに複数方向に生じる荷重、及び／又は、モーメントが計測されることとするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、特定のギヤのみを解析対象としてギヤ強制力を評価することができる。
【００１６】
また、請求項２においては、解析対象となる或る特定のギヤについて、トランスミッションに実装した状態が再現され、実装状態におけるギヤ強制力を評価することができる。
【００１７】
また、請求項３においては、このギヤ強制力を複数方向の各成分において独立に評価できる。
【００１８】
また、請求項４においては、特定のギヤのみを解析対象としてギヤ強制力を評価することができる。
【００１９】
また、請求項５においては、このギヤ強制力を複数方向の各成分において独立に評価できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本実施例は、図１及び図２に示すごとく、トランスミッション１について、ギヤ強制力の解析対象となる特定のギヤ２と、前記特定のギヤ２に噛合する被噛合ギヤ３からなるギヤ仕組４を、テストボックス５内にて再現し、前記特定のギヤ２はリング状の分力計６・６を介して前記テストボックス５にて支持されることとし、前記分力計６・６にて前記特定のギヤ２に生じるギヤ強制力を計測することとするものである。
【００２１】
以上のようにしてギヤ強制力を計測することにより、特定のギヤ２のみを解析対象としてギヤ強制力を評価することができる。そして、これにより、振動・騒音評価につき、他の要因、例えば、トランスミッションケースの構造や、その内部での振動伝達経路等といった振動・騒音に関連する要因を排除して、特定のギヤ２のギヤ強制力に着目したアプローチを行うことが可能となる。
【００２２】
以下詳述すると、図１に示すごとく、トランスミッション１のケース１０内には、ギヤ仕組、シャフト類、ブレーキ仕組、差動装置、等といった複数の機械構造が複雑に配置されるものであり、このような複数の機械構造がある中で、本実施例においては、ギヤ強制力の解析対象となるギヤ２を特定して、このギヤ２についての挙動の解析を試みるものである。
【００２３】
また、図１に示すごとく、解析対象となる特定のギヤ２には被噛合ギヤ３が直接的に噛合しており、このような直接噛合する被噛合ギヤ３と、前記特定のギヤ２からなるギヤ仕組４が選択され、図２に示すごとく、このギヤ仕組４がテストボックス５内にて再現される。
このように、解析対象となる或る特定のギヤ２について、トランスミッションに実装した状態を再現するものである。
【００２４】
また、図２に示すごとく、前記テストボックス５には、前記ギヤ仕組４を支持するためだけに必要な機械要素のみが設置されるものであり、例えば、前記特定のギヤ２、及び、被噛合ギヤ３のシャフト１２・１３、及び、それらを支持する軸受１４・１４・・・が、ギヤ仕組４を支持するためにテストボックス５に設置される。
【００２５】
また、図２に示すごとく、前記シャフト１２・１３の配置は、トランスミッションに実装された場合のギヤ２・３の配置を再現すべく設定される。これにより、前記テストボックス５内におけるギヤ仕組４におけるギヤの配置は、前記トランスミッションにおけるギヤの配置と同一とされるものである。
【００２６】
また、前記特定のギヤ２が固定されるシャフト１２については、回転力を入力するための入力軸１５と接続され、前記被噛合ギヤ３が固定されるシャフト１３については、回転力を出力するための出力軸１６と接続される。前記入力軸１５には、駆動モータ等の駆動装置４５（図４参照）から回転動力が入力され、前記出力軸１６には、吸収モータ等の負荷装置４５（図４参照）が接続され、これにより、前記ギヤ仕組４に対して一定の負荷を与えつつ、前記ギヤ仕組４を回転駆動することを可能としている。
【００２７】
また、前記特定のギヤ２を支持するシャフト１２については、軸受１４・１４、及び、リング状の分力計６・６を介してテストボックス５に支持されるものとしている。
この分力計６・６は、図３に示すごとく、同軸上に配置される外輪２１、内輪２２の二つの輪と、これら二つの輪２１・２２の間に所定の間隔を設けつつ、複数箇所において二つの輪２１・２２を連結させる歪ゲージ２３・２３・・・を有する構成とするものであり、前記内輪２２で受けた荷重が前記歪ゲージ２３・２３・・・にて受け止められ、この歪ゲージ２３・２３・・・の歪具合から荷重の大きさが検出される構成としている。
【００２８】
本実施例においては、前記歪ゲージ２３・２３・・・の配置は、ｙ軸を中心とする回転方向力Ｍｙの他、半径方向力Ｆｘ・Ｆｚと、軸方向力Ｆｙをそれぞれ分離して計測できるように設計されるものとしている。つまり、ギヤ強制力の各方向の成分を分離して計測できるように設計されるものである。この構成により、例えば、斜歯歯車のように、軸方向に引き合う・離れ合う方向に比較的大きな荷重が発生するものについても、効果的に評価することができるようになる。
【００２９】
また、図２に示すごとく、本実施例では、分力計６・６につき、前記内輪２２の内周面にて、前記軸受１４の外周面が支持されることとなり、また、前記外輪２１が前記テストボックス５にて支持されることとなっている。
尚、本実施例では、図３に示すごとく、分力計６・６による荷重の検出成分について、ｙ軸についての回転方向力Ｍｙのみを含む合計４方向を検出するものとしたが、ｘ軸・ｚ軸についての回転方向力をも検出可能とする６方向の分力計に構成することとしてもよい。
【００３０】
また、図２に示すごとく、前記テストボックス５は、剛性の高い構造を実現することとて、前記分力計６・６の外輪２１を、ギヤ仕組４の駆動の際に生じる振動によって振動することなく、安定して確実に支持できるようにしている。そして、これにより、前記分力計６・６の内輪２２にて受け止める荷重（ギヤ強制力）を正確に計測することが可能となっている。
【００３１】
また、図４は、前記分力計６にて測定されるギヤ強制力の解析に関連する装置の構成について示すブロック図であり、前記テストボックス５に設置される分力計６の出力は、増幅器４１に入力される。ここで、分力計６からは、荷重成分（Ｆｘ・Ｆｙ・Ｆｚ）、及び、モーメント成分（Ｍｙ）がそれぞれ独立して出力されることとしており、この各成分がそれぞれ増幅器４１によって増幅される。
【００３２】
また、図４に示すごとく、前記増幅器４１によって増幅された荷重やモーメントの結果は、周波数処理装置４２に入力される。また、この周波数処理装置４２には、前記負荷装置４５における回転数、即ち、図２に示すところの被噛合ギヤ３の回転数を検出する回転数センサ４６から信号が入力される。
【００３３】
そして、前記周波数処理装置４２では、信号処理装置４２の処理結果と、回転数センサ４６にて検出される回転数に基づいて、ＦＦＴ処理（高速フーリエ変換処理）が行われるようになっている。このＦＦＴ処理により、前記特定のギヤ２と被噛合ギヤ３の噛合いに起因するギヤ強制力の荷重成分、及び、モーメント成分を取得できる。また、このＦＦＴ処理の結果は、パソコン等の演算装置４３へと出力され、ＦＦＴ処理の結果を様様な解析用のデータとして利用できることとしている。
【００３４】
以上のようにして、解析対象となる特定のギヤ２についてのギヤ強制力の荷重成分、及び、モーメント成分を取得することができる。
そして、取得したこの解析結果を、特定のギヤ２の設計等（例えば、歯の形状）の変更の指針や、ギヤ仕組４全体の設計変更の指針として用いるなどして、低騒音化を図ることができる。
【００３５】
例えば、図５に示すごとく、本実施例では（ａ）のように或る周波数についてのギヤ強制力を比較して、設計の良否を判定することができる。例えば、曲線Ｌ１を呈する設計と比較して曲線Ｌ２を呈する設計の方がギヤ強制力が小さいので、曲線Ｌ２を呈する設計を採用するといったことが可能となる。尚、本実施例の場合、このギヤ強制力を４方向の各成分において独立に評価でき、また、前記分力計６には共振点が存在するため、この共振点に対応する周波数において評価することによれば、ギヤ強制力の大小の差を確実に検出することができる。
他方、従来では、図５（ｂ）にするように、ケース放射音について出荷規格線に対する評価をする場合では、放射音の発生源の特定・解析ができないものである。
【００３６】
また、本実施例による構成では、図２に示すごとく、解析対象となる特定のギヤ２は、テストボックス５に対し、シャフト１２、軸受１４及び分力計６を介して支持される構成としていることから、振動発生源となり得るギヤ２からトランスミッションのケースに伝達される振動成分を、この伝達経路にある分力計６によって直接的に検出する、つまりは、ケースに伝達される前に検出し、解析することができるので、信頼性の高い解析を行うことができることになる。
【００３７】
さらに、解析対象となる特定のギヤ２と直接噛合する被噛合ギヤ３のみからギヤ仕組４を構成し、このギヤ仕組４、及び、前記ギヤ仕組４を支持するためだけに必要な機械要素のみがテストボックス５内に設置されることとなっているため、前記特定のギヤ２のギヤ強制力に直接的に影響しない要素を排除した構成とすることができ、特定のギヤ２の挙動を精度よく、また、外乱の少ない状態で解析することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】トランスミッション内の解析対象となる特定のギヤについて示す図。
【図２】解析対象となる特定のギヤをテストボックスに設置した例について示す図。
【図３】分力計の構造について示す図。
【図４】解析装置を構成する場合の装置構成の例について示す図。
【図５】（ａ）は本実施例によるギヤ強制力の評価の考え方について示す図、（ｂ）は従来のケース評価音による評価の考え方について示す図。
【図６】従来のマイクによる解析方法について示す図。
【図７】ケース放射音発生までの伝達経路について説明する図。
【符号の説明】
【００３９】
１    トランスミッション
２    解析対象となる特定のギヤ
３    被噛合ギヤ
４    ギヤ仕組
５    テストボックス
６    分力計
【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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