JP6545528B2 - 車輪締結状態のサーバ利用判定装置 - Google Patents
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Description
・点検者の経験則に基づく判定の場合、検出精度にばらつきがある。
・車両の使用環境(積載量、加減速、旋回、路面状況、タイヤ状況、車両の劣化状況等)によって生じる外乱を加味した異常判定が困難である。
・前述の先行技術の様に、ハブ、ホイール間に連結固定される弾性部材を設ける場合、構造が複雑になり、コストが高く、車両重量、車軸幅の増加、および車両の支持剛性にも影響する。
・車載器もしくは携帯端末で測定データや解析データを保存する場合、データ保存量に制約が生じる。
・車載器もしくは携帯端末で解析/ 状態判定する場合、処理に時間がかかる。
・解析方式や判定基準の改訂時等、アップデート作業が煩雑。(アップデートにタイムラグが生じる)
・車両管理部門でのデータ管理、車両状態監視が難しい。
・車両毎のスタンドアローン評価の場合、設定時の問題を検出出来ない可能性がある。 (当初からナットが緩んでいる場合や、タイヤの空気圧が不適な場合等、判定基準の初期設定時点での問題)
この発明の他の目的は、センサ類の車両への着脱が容易であり、車両重量、車軸幅、支持剛性への影響が小さくできるようにすることである。
前記センサユニット3は、前記状態量として歪を検出する歪センサ13を有し、
前記情報端末4は、車両の制御・通信系5から車両状態データを読み込み、この車両状態データから定められたタイミングで前記センサユニット3に測定を指示する測定タイミング指示部23と、前記センサユニット3から前記歪センサの検出データを測定データとして受信し前記サーバ30へ送信する通信手段22とを有し、
前記サーバ30は、前記測定データを、前記車両状態データの定められた項目につき過去に同一条件で測定して記憶した蓄積データと比較することで、前記車輪締結部2Aaの締結状態の異常を判定する情報処理部32を有する。
上記構成の場合、センサユニット3と情報端末4とが無線で通信されるため、回転する車輪2Aと固定側にある情報端末4との間の配線が簡素となる。また、情報端末4とサーバ30との通信も無線で行うため、前記情報端末4が車載器4Aや携帯端末4Bであっても良く、走行する車両上からサーバ30との通信が行える。判定結果は、情報端末4の画面に表示するため、走行している車両上で運転者等に締結異常の判定結果を認知させることができる。
走行する車両とサーバ30との間で、通信が確立できない場合があるが、このような場合であっても、情報端末4に前記情報処理部24を有することで、車輪締結部2Aaの締結状態の異常の判定を行うことができる。情報端末4では、サーバ30ほどの大容量の過去蓄積データを用いることはできず、また演算速度も限られるが、実用可能な範囲での精度の良い締結状態の異常判定が行える。
前記比較報知部を備える場合、異常発生時に注意喚起を他車のドライバーや運行管理部門等に認識させることができる。
この構成のセンサユニット3の場合、スペーサ状部材12の歪を検出してホイールナット8の締結状態の異常を検出するため、車両の走行中の締結状態の異常を検出できる。歪を生じさせるための前記スペーサ状部材12は、ハブボルト7の頭部7aとホイールナット8との間に介在させるリング状の部材であり、このスペーサ状部材12に歪センサ13を取付けた構成であるため、構造が簡単で、ホイール2の支持剛性への影響も小さい。
また、センサ類の車両への着脱が容易であり、車両重量、車軸幅への影響が小さくできる。
前記歪センサ13による検出やその検出信号の通信のためには通信装置16や電源17が必要であるが、スペーサ状部材12のボルト穴11の間の位相部位に前記通信装置16および電源17を配置することで、センサユニット3をコンパクトに構成することができる。前記スペーサ状部材12は、ボルト穴11の存在する位相部位では、締め付けを行うためにハブ、ホイール等に対してある程度の接触面積を確保する必要があるが、ボルト穴11の間の位相部位は接触していなくても(肉厚を薄くしても)良い。そのため、例えば、この薄くすることで生じる空間内に前記通信装置16や電源17を配置することで、センサユニット3の全体としての肉厚を厚くすることなく、通信装置16および電源17を配置することができる。
このように薄肉部12bを設けることで、センサ類や、通信装置16、電源17等の実装部位として利用し、その実装したセンサ類等をスペーサ状部材12の全体の肉厚から突出しないようにできる。そのため、前記スペーサ状部材12を支障なく部材間に挟み込むことができる。また、前記薄肉部12bを設けることで歪を集中させることができ、歪の検出の感度を向上させ、締結状態の異常判定の精度を向上させることができる。
このように最薄部12cを設けることで、スペーサ状部材12の歪がより一層集中し、歪の検出の感度の向上、締結状態の異常判定の精度をより一層向上させることができる。
歪センサ13の歪の検出値は温度によって変わるため、温度センサ14で温度を検出し、温度補正を行うことが、締結状態の異常判定の精度向上の上で好ましい。また、温度センサ14により、ブレーキ引きずり等による異常発熱の検知も可能になる。前記加速度センサ15を備える場合は、振動によるハブベアリングの損傷や、タイヤパンク等の異常の検出も可能となる。前記ジャイロまたは回転センサのいずれかが設けられる場合は、さらに車輪2Aの姿勢や各車輪の回転角情報を用いた種々状態の検出が行える。
スペーサ状部材自体12にダイヤフラム13aを設けてもスペーサ状部材12の歪を感度良く検出することができる。
センサユニット3は、同図(A)のように配置する他に、同図(B)のように、ホイール2とホイールナット8との間に配置しても、同図(C)のようにハブ6のフランジ6aとホイール2との間に配置しても良い。
また、図3の各例ではスペーサ型のセンサユニット3は後輪ダブルホイール部に配置されているが、このホイールナット緩み検出装置が適用される車輪2Aは、前輪のシングルタイヤ仕様であっても良い。
図5(A)の例では、薄肉部12bはスペーサ状部材12の両面が厚肉部12aに対して凹む部分とされ、かつスペーサ状部材12の表側の面ではボルト穴11間の位相部位の中央に厚肉部12aと同一平面となる中間突条部12dが半径方向に延びて設けられることで、薄肉部12bが円周方向に並ぶ2か所に分割されている。その各分割箇所に半径方向に延びる溝部が形成されて、その溝底部分が前記最薄部12cとされている。
本例においては、前記歪センサ13(図4)は、最薄部12cの裏側、すなわち最薄部12cを構成する溝とは反対側の面に取付けられているが、最薄部12cの溝底部に取付けても良い。前記歪センサ13は、この最薄部12cに集中した歪を検出する。なお、図5(A)〜(C)の各図は、図示した位相部分を反転させて示しており、そのため表を示す図と裏を示す図とで、最薄部12cの位置が反転されて表れている。
測定タイミング指示部23に設定される前記「定められたタイミング」は、例えば、アイドリング時、定常走行時(直進でかつ一定速度)、安定路面走行時等である。常時測定ではなく、測定に適した時のみの測定とすることにより、センサユニット3側の消費電力削減にもなる。
測定タイミング指示部23は、前記定められたタイミング、例えば測定する時間の間隔や、測定する車両走行条件は、任意に設定および更新可能とされている。この設定や更新は、例えば車載器4A,携帯端末4B等が有する手入力を受け付ける入力手段(図示せず)からの操作によって行えるようにされる。前記入力手段は、例えばキースイッチや、前記表示部25の画面上に設けられるタッチパネル等である。
情報処理部24は、データ記憶部24a、信号解析部24b、および状態判定部24cを有し、データ記憶部24aに、センサユニット3から送信された歪センサ13等の状態検知センサ21の検出信号、およびその他の定められた情報を記憶する。このデータ記憶部24aは、測定した過去のデータも、その測定したときの車両状態データと関連付けて蓄積する。データ記憶部24aは、例えばSDカード等の可搬の記憶媒体で構成されていても良い。
具体的には、前記信号解析部24bで、ホイール2の回転における各位相の測定データ変動量を各車輪2Aの過去データと比較し、状態判定部24cで異常判定と共に要因を推定する。また、各測定時に全車輪2Aの測定データの相互関係を確認することで、外乱を加味した異常判定と、異常要因を推定する。
例えば、(1) 一輪の限定位相のみ異常傾向を示した場合は、ホイールナット8の緩みやハブボルト7の破損等の締結異常と推定する。
(2) 限られた車輪のみが異常傾向を示した場合は、パンクや、軸受もしくはブレーキの異常、例えば異常発熱等と推定する。
(3) 全ての車輪が異常傾向を示した場合は、過積載、もしくは外乱(路面状況等)の影響と推定する。
車載器4Aもしくは携帯端末4B等の情報端末4から、測定部位情報、車両走行条件を含んだ測定データをサーバ30に送信し、サーバ30にて車両毎の各車輪データの蓄積、解析、状態判定を行う。
状態判定に際しては、測定した走行条件における測定データを、各位相、各車輪、車両全体で比較すると共に、その車両1の過去測定データ、および類似車両の過去異常発生時データとも比較し、車輪締結部位2Aa、および車輪締結部位2Aaの周辺構成部品の状態判定と要因を推定する。
(2) 運行管理部門にて、走行中の各車両の車輪部測定データを比較、監視することにより、車輪締結異常や異常発熱、振動等の不具合兆候をとらえることが出来る。
(3) 運用条件(走行コース等)と車種毎の不具合傾向解析によって、メンテナンスの最適化が出来る。
なお、情報端末4は、通信可能な環境になり次第、通信不可時に蓄積した測定データ、状態判定結果をサーバ30に送信する。
状態判定に適した走行条件(データ測定指示タイミング)や、解析、状態判定方法等に更新がある場合は、無線通信を介して車載器4Aもしくは携帯端末4B等の情報端末4の情報を適時アップデートする。情報端末4において、サーバ活用モードと、スタンドアロンモードは自由に切り替えが可能なように、切り替え操作手段(図示せず)を設けておくことが好ましい。
まず、同図の上段に示すように、車輪2Aに対してセンサユニット3をハブ6〜ホイールナット8(図3)間に組付け、正規締付トルクでホイールナット8を組付ける。
センサユニット3では、内蔵の各状態検知センサ21(図4、図7)でホイール2等の部品の状態を測定し、その測定データを携帯端末4B,車載器4A等に送信する。
携帯端末4Bまたは車載器4Aでは、測定データをセンサユニット3から受信する。また、車種、部位の情報のインプット、および異常判定の基準データとして、前記測定データをデータ記憶部24a(図6)に記憶する。車種、部位の情報のインプットは、携帯端末4Bまたは車載器4A等が持つ入力機器部から行っても良く、またセンサユニット3に初期設定用のデータとして記憶させておいて、その記憶データを携帯端末4Bまたは車載器4A等に送信し、その受信内容をインプットするようにしても良い。
上記車両状態データは、例えば、エンジン回転数、ステア角、タイヤ回転数(車速)、アクセル開度、ブレーキ作動の状況、等である。
携帯端末4B,車載器4A等の情報端末4では、車種データベース(図示せず)等から車両情報の出力データ形式等を読み込み、前記通信装置26から送られた車両状態データの受信を確認して、データ測定タイミングをセットアップする。データ測定タイミングは、例えばアイドリング時や、定常走行時であり、設定時間間隔毎としてもよい。
サーバ30では、車両情報や車両状態データの受信を確認する。また、受信データのデータベースへの記憶、解析条件のセットアップ、情報端末4への最新情報のダウンロードを行う。例えば、判定基準、データ測定タイミング推奨値、OBD2の出力等である。また、各測定データより判定基準を設定する際に、位相間、車輪間、及び類似車輪の他車両データ等と比較することで初期の締付不良やタイヤ空気圧不適等による初期設定時の問題を検出することが出来る。
サーバ30の情報処理部32では、携帯端末4B,車載器4A等の情報端末4から受信した測定データ、測定部位固有情報、車両状態データを用いて次の処理を行う。
また、温度データによって異常発熱の判定処理を行う。
前述の測定部位のインプットされた固有情報から、その部位についての過去の測定データ、類似車両のデータ、および異常時データを抽出し、前記締結異常の判定処理、および異常発熱の判定処理に用いる。
・走行中の車輪締結状態および周辺構成部品の状態監視が可能。
・サーバ30の活用による、大容量の情報蓄積、および状態判定の高速化が可能。
・サーバ30の活用による、異常発生時の要因推定の高精度化が可能。
・サーバ30の活用による、異常発生時の早期検出、および類似状態の同系車両への注意喚起等が可能。
・サーバ30の活用による、最新測定条件、判定条件の適時適用(アップデート)が可能。
・サーバ30の活用による、車種毎の不具合傾向の解析が行える。
・サーバ30の活用による、基準の初期設定時の問題(初期からの締付不良、タイヤ空気圧不適等)を検出出来る。
・車両1へのセンサユニット3の着脱が容易で、車両重量、車軸幅、支持剛性への影響が小さい。
・測定時の車両走行条件指定により、外乱による影響を低減した異常判定が可能。
2:ホイール
2A:車輪
2Aa…車輪締結部
3:センサユニット
4:情報端末
4A:車載器
4B:携帯端末
5:制御・通信系(制御系または通信系)
6:ハブ
6a:フランジ
7:ハブボルト
7a:頭部
8:ホイールナット
9:ブレーキドラム
11:ボルト穴
12:スペーサ状部材
12a:厚肉部
12b:薄肉部
12c:最薄部
13:歪センサ
14:温度センサ
15:加速度センサ
16:通信装置(通信手段)
17:電源
18:電源・通信ユニット
22:通信装置(通信手段)
23:測定タイミング指示部
24:情報処理部
24a:データ記憶部
24b:信号解析部
24c:状態判定部
25:表示部
26:通信装置
30:サーバ
31:通信装置
32:情報処理部
32a:データ記憶部
32b:信号解析部
32c:状態判定部
33:比較報知部
Claims (10)
- 車輪を車軸に締結する車輪締結部に着脱可能に設置されて前記車輪締結部の締結状態によって変化する状態量を検出するセンサユニットと、このセンサユニットに接続された情報端末と、この情報端末に接続されたサーバとを備え、
前記センサユニットは、前記状態量として歪を検出する歪センサを有し、
前記情報端末は、車両の制御・通信系から車両状態データを読み込み、この車両状態データから定められたタイミングで前記センサユニットに測定を指示する測定タイミング指示部と、前記センサユニットから前記歪センサの検出データを測定データとして受信し前記サーバへ送信する通信手段とを有し、
前記サーバは、前記測定データを、前記車両状態データの定められた項目につき過去に同一条件で測定して記憶した蓄積データと比較することで、前記車輪締結部の締結状態の異常を判定する情報処理部を有する車輪締結状態のサーバ利用判定装置。 - 請求項1に記載の車輪締結状態のサーバ利用判定装置において、前記センサユニットと前記情報端末との間の通信、および前記情報端末と前記サーバとの間の通信を無線で行う通信手段を備え、前記サーバの前記情報処理部は前記測定データを記憶しかつ前記判定を行い、前記情報端末は前記サーバから送られた判定結果を表示装置の画面に表示する表示部を有する車輪締結状態のサーバ利用判定装置。
- 請求項1または請求項2に記載の車輪締結状態のサーバ利用判定装置において、前記情報端末は、前記測定データを、前記車両状態データから前記車輪締結部の締結状態の異常を判定する情報処理部を有する車輪締結状態のサーバ利用判定装置。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の車輪締結状態のサーバ利用判定装置において、前記サーバは、車両に異常が発生した場合に、その異常が判定された測定データと他の車両における測定データを比較し、この比較の結果、両測定データの間に同様の傾向または同等の水準の状況が見出された場合に対象車両情報を車両の管理部もしくは当該車両のドライバーへ連絡して注意喚起する比較報知部を有する車輪締結状態のサーバ利用判定装置。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の車輪締結状態のサーバ利用判定装置において、前記センサユニットは、前記車輪の全周に渡り設けられて前記車輪のホイールをハブに取付ける各ハブボルトの頭部とホイールナットとの間に介在し前記各ハブボルトとホイールナットとによる締め付け力を受ける変形発生用のリング状のスペーサ状部材をさらに有し、前記歪センサは、前記スペーサ状部材における前記ハブボルトが挿通されるボルト穴の間の位相部位に設けられて前記スペーサ状部材の歪を検出する車輪締結状態のサーバ利用判定装置。
- 請求項5に記載の車輪締結状態のサーバ利用判定装置において、前記センサユニットは、前記スペーサ状部材の前記ボルト穴の間の位相部位に、前記歪センサ、この歪センサの検出信号を通信する通信装置、並びに前記歪センサおよび前記通信装置に通電する電源が設けられた車輪締結状態のサーバ利用判定装置。
- 請求項5または請求項6に記載の車輪締結状態の判定装置において、前記センサユニットの前記スペーサ状部材は、前記ボルト穴の間の位相部位が薄肉部とされた車輪締結状態の判定装置。
- 請求項7に記載の車輪締結状態のサーバ利用判定装置において、前記スペーサ状部材は、前記ボルト穴の間の前記薄肉部とされた位相部位における一部の位相部位に、歪集中部となる最薄部を有し、この最薄部の歪を検出する歪センサを有する車輪締結状態のサーバ利用判定装置。
- 請求項5ないし請求項8のいずれか1項に記載の車輪締結状態のサーバ利用判定装置において、前記センサユニットは、前記歪センサの他に、温度センサを有し、かつ加速度センサ、ジャイロ、および回転センサのうちの少なくとも一つを有する車輪締結状態のサーバ利用判定装置。
- 請求項5ないし請求項8のいずれか1項に記載の車輪締結状態のサーバ利用判定装置において、前記センサユニットは、前記スペーサ状部材に取付けられてこのスペーサ状部材の変形により歪むダイヤフラムと、このダイヤフラムに取付けられてこのダイヤフラムの歪を検出するセンサ素子とで構成された歪センサを有する車輪締結状態のサーバ利用判定装置。
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