JP2016038269A - 自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車輪用軸受およびその周辺部品について、起振源を特定して異常判定が行え、外乱ノイズの影響を低減できて、異常の有無の判定、異常部位の特定を高精度で行える自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置を提供する。
【解決手段】 車輪用軸受２ａおよびその周辺部品２ｂのいずれか、およびリファレンス部位７に加速度センサ３，５をそれぞれ設置する。各加速度センサ３，５の信号、および自動車１の走行条件に関する自動車情報を収集し外部に発信するデータ収集装置９を設ける。その信号を解析する信号解析部１３、この解析の結果から異常を判定する異常判定部１４、および端末対応部１６を有するデータサーバ１０を設ける。異常判定部１４は、特定の走行条件で加速度センサ３の情報を抽出し、かつリファレンス部位７の加速度センサ５の情報で補正することで、路面、車体からの外乱入力を除外し、設定情報と比較することで異常部位の特定、異常判定を行う。
【選択図】 図２

Description

この発明は、車輪用軸受およびその周辺部品（例えば、タイヤ、ホイール、ハブ、ナックル、ブレーキ、サスペンションメンバー等）である車輪用軸受周辺部品、およびリファレンス部位の振動、または振動および温度を測定することによって異常を検出し、自動車事故を未然防止する自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置に関する。

従来、自動車の安全走行のために、各車輪の回転速度を検出するセンサを車輪用軸受に設けたものがあるが、部品に異常が発生しても、回転変動が生じる現象しか捉えることができない。そのため、自動車向け車輪用軸受に関して、回転変動以外の状況を検出するセンサも取り付けることで、不具合発生を未然に防いだり、保守の迅速化が図れるという特許が出願されている。（特許文献１）
また、鉄車や風車などの産業分野においては、軸受やその周辺部品に振動センサ、回転センサ、温度センサなどを設置し、その運転状態を監視するシステムが提案されている。（特許文献２）

特開２００３−１８７３６８号公報 特開２０１２−０４２３３８号公報

自動車においては、路面（舗装路、未舗装路）やタイヤの状況（種類、空気圧、摩耗、破損）、および車両の状況（ステア角、速度、エンジン回転数、積載重量) 等により、外部から入力される振動（外乱）が刻々と変化する。このため、車輪用軸受およびその周辺部品にのみセンサを取り付ける方法では、起振源の特定が出来ず、部品が正常か否かを判断することが難しいという課題がある。

この発明の目的は、車輪用軸受およびその周辺部品について、起振源を特定して異常判定が行え、外乱ノイズの影響を低減できて、異常の有無の判定、および異常部位の特定を高精度で行える自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置を提供することである。
この発明の他の目的は、異常有無の判定結果を、自動車から離れた管理者またはユーザの通信端末で知ることができるようにすることである。

この発明の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置は、自動車１の車輪用軸受２ａおよびその周辺部品２ｂのいずれかである車輪周辺部品２、およびこの車輪周辺部品２から離れたリファレンス部位７に加速度センサ３，５をそれぞれ設置し、
上記各加速度センサ３，５の信号、および上記自動車１の走行条件に関する情報である自動車情報を収集するデータ収集装置９を備え、
上記データ収集装置９で収集した信号および自動車情報を解析する信号解析部１３、およびこの解析の結果を用いて上記自動車１のいずれかの部品の異常を判定する異常判定部１４を備え、
上記異常判定部１４は、上記自動車情報から定まる特定の走行条件で上記各加速度センサ３，５の情報を抽出し、上記車輪周辺部品２の加速度センサ３の情報を上記リファレンス部位７の加速度センサ５の情報で補正することで、路面および車体からの外乱入力を除外し、この補正した情報を設定情報と比較することによって、上記異常部位の判定および上記車輪周辺部品２における異常部位の特定を行うことを特徴とする。

上記車輪用軸受２ａの周辺部品２ｂは、例えばタイヤ、ホイール、ハブ、ナックル、ブレーキ、サスペンションメンバー等である。上記リファレンス部位７は、異常を検知したい車輪周辺部品２に異常が発生した場合でも、その異常振動が伝達され難く、無視できる程度に上記車輪周辺部品２から離れた箇所、特に車輪周辺部品２のうちの加速度センサ３を設置した部品から離れた箇所であり、バネ下、つまりサスペンションより下の部位であっても、バネ上であっても良い。リファレンス用の加速度センサ５を設置する場合に、バネ下のみでなくバネ上との両方に設置しても良い。加速度センサ３や後述の温度センサ４を車輪用軸受２ａに設置する場合、固定輪または固定輪の近傍に設置することが好ましい。
上記自動車情報は、自動車の走行条件に関する情報であるが、具体的には、車両から得られる情報、例えば車輪速、ステア角、エンジン回転数などである。

この構成によると、上記異常判定部１４は、上記自動車情報から定まる特定の走行条件で上記各加速度センサ３，５の情報を抽出し、上記車輪周辺部品２の加速度センサ３の情報を上記リファレンス部位７の加速度センサ５の情報で補正する。このように、特定の走行条件で加速度センサ３，５の情報を抽出し、かつ車輪周辺部品２の加速度センサ３の情報は、リファレンス部位７の加速度センサ５の情報で補正する。そのため、起振源を特定して異常判定が行え、車輪用軸受２ａおよびその周辺部品２ｂについて、外乱ノイズの影響を低減できて、異常の有無の判定、および異常部位の特定を高精度で行える。

この発明において、データサーバ１０を設け、上記データ収集装置９が上記データサーバ１０へ情報を発信する機能を有し、上記信号解析部１３および異常判定部１４が、上記データサーバ１０および上記データ収集装置９のいずかに設けられ、上記データサーバ１０が、上記異常判定部１４による判定結果を通信端末１１により閲覧可能とする機能、および上記異常判定部１４で部品異常発生と判定した時に指定された通信端末１１へ警告を発信する機能のいずれか一方または両方を持つ端末対応部１６を有していても良い。
上記通信端末１１は、自動車に搭載されたナビゲーション装置であっても、携帯電話等の携帯情報端末であっても、また管理施設や住宅等に固定設置されたパーソナルコンピュータ等であっても良い。

このようにデータサーバ１０が端末対応部１６を備え、上記異常判定部１４による判定結果を端末により閲覧可能とする機能、および上記異常判定部１４で部品異常発生と判定した時に指定された通信端末１１へ警告を発信するサービスを行う機能のいずれか一方または両方の機能を有する場合、管理者やユーザにより、異常の有無やその異常の状態を常時把握することができる。

この発明において、データサーバ１０を設け、上記データ収集装置９が収集情報を上記データサーバ１０へ発信する機能を有し、
上記データサーバ１０が、上記データ収集装置９から発信された信号を受信する信号受信部１２、この受信した信号を解析する信号解析部１３、この解析の結果を用いて上記自動車のいずれかの部品の異常を判定する異常判定部１４、上記信号受信部１２と信号解析部１３と異常判定部１４で得た信号を記憶するデータ記憶部１５、並びに上記異常判定部１４による判定結果を通信端末１１により閲覧可能とする機能、および上記異常判定部１４で部品異常発生と判定した時に指定された通信端末１１へ警告を発信する機能のいずれか一方または両方を持つ端末対応部を有するようにしても良い。

この構成を纏め直して示すと、この発明の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置は、自動車１の車輪用軸受２ａおよびその周辺部品２ｂのいずれかである車輪周辺部品２、およびこの車輪周辺部品２から離れたリファレンス部位７に加速度センサ３，５をそれぞれ設置し、
上記各加速度センサ３，５の信号、および上記自動車１の走行条件に関する情報である自動車情報を収集し外部に発信するデータ収集装置９を備え、
このデータ収集装置９から発信された信号を受信する信号受信部１２、この受信した信号を解析する信号解析部１３、この解析の結果を用いて上記自動車１のいずれかの部品の異常を判定する異常判定部１４、上記信号受信部１２と信号解析部１３と異常判定部１４で得た信号を記憶するデータ記憶部１５、並びに上記異常判定部１４による判定結果を通信端末１１により閲覧可能とする機能、および上記異常判定部１４で部品異常発生と判定した時に指定された通信端末１１へ警告を発信する機能のいずれか一方または両方を持つ端末対応部１６を有するデータサーバ１０を備え、
上記異常判定部１４は、上記自動車情報から定まる特定の走行条件で上記各加速度センサ３，５の情報を抽出し、上記車輪周辺部品２の加速度センサ３の情報を上記リファレンス部位７の加速度センサ５の情報で補正することで、路面および車体からの外乱入力を除外し、この補正した情報を設定情報と比較することによって、上記異常の判定および上記車輪周辺部品２における異常部位の特定を行う。

この構成の場合、各加速度センサ３，５の信号および上記自動車情報はデータ収集装置９で収集してデータサーバ１０に送信し、データサーバ１０の信号解析部１３および異常判定部１４で信号解析および異常判定を行うため、自動車１には信号解析や異常判定を行う手段を搭載する必要がなく、遠隔地の高機能のデータサーバ１０で信号解析や異常判定行うことで、高精度に振動解析，異常判定が行える。

この発明において、上記端末対応部１６は、上記データ記憶部１５の記憶情報を通信端末１１により処理および閲覧可能とするデータ送受信部１６ａ、および上記異常判定部１４で部品異常発生と判定した時に指定された通信端末１１へ警告を発信するサービスを行う警告発信部１６ｂとの両方を備えていても良い。上記の指定された通信端末１１は、例えば自動車に搭載されたナビゲーション装置であっても、スマートフォン等の携帯情報端末であっても、管理施設や住宅に固定設置されたパーソナルコンピュータ等であっても良い。上記通信端末１１を扱うユーザや管理者は、車両の所有者でも良いし、車両の運転手でも良いし、運行管理会社でも良い。
指定された通信端末１１へ警告を発信する機能を備える場合、ユーザが積極的に閲覧しなくても、車輪周辺部品の異常を把握することができる。

また、この発明において、上記車輪周辺部品２の加速度センサ３と一緒に温度センサ４を設置し、この温度センサ４の信号を、上記データ収集装置９による収集，発信する情報に含め、上記異常判定部１４による異常判定に利用するようにしても良い。
車輪周辺部品２の異常は温度にも現れるため、振動と共に温度を検知して異常判断に用いることで、より一層精度良く異常の判断が行える。

この発明において、上記自動車情報は、上記自動車１に設けられた車両全体の協調制御を行うＥＣＵ８ａ、上記自動車１に設けられた各種のセンサ、および上記自動車に備えられたコントロールエリアネットワーク８ｂのうちのいずれかの情報であり、この情報を用いて、上記異常判定部１４が、上記走行条件を特定するようにしても良い。

この発明において、上記データ収集装置９は、内部に設けられたＡ/Ｄ変換器９ａにより上記各センサの信号をディジタル信号に変換するようにしても良い。
また、上記データ収集装置９は、上記各センサの信号を、アナログ信号で検出し、このアナログ信号を、上記各センサに設けられたＡ/Ｄ変換器によりディジタル信号にするようにしても良い。

この発明において、上記異常判定部１４は、任意の時間における振動値のピークまたは実効値から異常を判定するようにしても良い。信号解析部１３により振動値のピークを監視するようにした場合は、処理負荷を低減させて多くの信号を監視することができる。実効値から異常を判定する場合は、より正確な判定が行える。

この発明において、上記異常判定部１４は、上記データ収集装置９から得た上記加速度センサ３，５の信号を周波数部分析処理することにより異常を判定するようにしても良い。

この発明の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置は、自動車の車輪用軸受およびその周辺部品のいずれかである車輪周辺部品、およびこの車輪周辺部品から離れたリファレンス部位に加速度センサをそれぞれ設置し、上記各加速度センサの信号、および上記自動車の走行条件に関する情報である自動車情報を収集するデータ収集装置を備え、上記データ収集装置で収集した信号および自動車情報を解析する信号解析部、およびこの解析の結果を用いて上記自動車のいずれかの部品の異常を判定する異常判定部を備え、上記異常判定部は、上記自動車情報から定まる特定の走行条件で上記各加速度センサの情報を抽出し、上記車輪周辺部品の加速度センサの情報を上記リファレンス部位の加速度センサの情報で補正することで、路面および車体からの外乱入力を除外し、この補正した情報を設定情報と比較することによって、上記異常部位の判定および上記車輪周辺部品における異常部位の特定を行うため、起振源を特定して異常判定が行え、外乱ノイズの影響を低減できて、異常の有無の判定、および異常部位の特定を高精度で行える。
上記端末対応部を有するデータサーバを備える場合は、自動車から離れた管理者またはユーザの通信端末で知ることができる。

この発明の第１の実施形態に係る自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置の概要を示す説明図である。 同自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置の概念構成を示すブロック図である。 同状態監視装置における信号処理部の具体例を示すブロック図である。 同状態監視装置の監視対象となる車輪周辺部品の一例を示す断面図である。 同状態監視装置の動作の概要の流れ図である。 他の実施形態に係る自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置の概念構成を示すブロック図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１において、この自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置は、自動車１における車輪周辺部品２の異常の発生を検知し、車両事故を未然に防止する装置である。この状態監視装置は、監視対象の車輪周辺部品２の振動および温度をそれぞれ検出するセンサ類である加速度センサ３および温度センサ４と、リファレンス部位７に設置された加速度センサ５および温度センサ６と、自動車１の走行条件に関する情報である自動車情報を保有している自動車情報保有手段８と、データ収集装置９と、データサーバ１０とを備える。

監視対象となる自動車１の種類は、乗用車、バス、トラック、トラクタ、トレーラ、コミュータ、ＡＴＶ（全地形型車両）、２輪車など、公道または私道を走行する車両であるが、特に、ワゴンタイプの乗用車や大型車、商用車などの運転手が異常音や振動に気付き難い車両に有効である。

車輪周辺部品２は、車輪用軸受２ａおよびその周辺部品２ｂのいずれかであることを示す。車輪用軸受２ａは、ハブと一体化されたハブベアリングであっても、単独の軸受であっても良い。図１に示す車輪用軸受２ａはトラックに使用される例であり、図４に拡大して示すように、中空の車軸５１とハブ５２との間に単列の円すいころ軸受からなる一対の車輪用軸受２ａが設置され、車軸５１内に挿通された駆動軸５３にハブ５２がボルトで連結されている。
図１，図４の例において、車軸５１およびハブ５２は、上記周辺部品２ｂの一つである。周辺部品２ｂには、この他に、タイヤ、ホイール、ナックル、ブレーキ、サスペンションメンバー等の部品がある。

上記車輪周辺部品２を構成する車輪用軸受２ａおよびその周辺部品２ｂのいずれかに、上記加速度センサ３を設置し、かつ加速度センサ３と一緒に温度センサ４を設置する。上記の「一緒に」とは、加速度センサ３で振動検出する車輪周辺部品２の温度が検出可能なようにという意味である。加速度センサ３と一緒に温度センサ４とは、同じセンサケースや基板に設置するなどして一体物にユニット化したものであっても、また個別に設置しても良い。これら加速度センサ３および温度センサ４は、車輪周辺部品２の固定側に設置することが好ましく、同図の例では、周辺部品２ｂの一つである中空の車軸５１の外周面に加速度センサ３および温度センサ４を設置している。これら加速度センサ３は、図２のように各車輪(1) 〜(n) 毎にその車輪周辺部品２に設置している。なお、図２，図３において、温度センサ４に関しては図示を省略しているが、温度センサ４についても、各車輪(1) 〜(n) 毎にその車輪周辺部品２に設置している。加速度センサ３および温度センサ４は、この例では自動車１の全ての車輪(1) 〜(n) に対して設置しているが、車輪(1) 〜(n) のうちのいずれか一部の車輪に対してのみ設置しても良い。

また、図１において、異常判定対象部位または監視対象部となる車輪周辺部品２から離れた場所であるリファレンス部位７に、加速度センサ５および温度センサ６を設置する。上記リファレンス部位７は、詳しくは、異常を検知したい車輪周辺部品２に異常が発生した場合でも、その異常振動が伝達され難く、無視できる程度に上記車輪周辺部品２から離れた箇所であり、特に車輪周辺部品２のうちの加速度センサ３を設置した部品から離れた箇所である。リファレンス部位７は、バネ下、つまりサスペンション（図示せず）より下の部位であっても、バネ上であっても良い。また、バネ下およびばね上の両方にリファレンス用の加速度センサ５および温度センサ６を設置しても良い。この実施形態では、図２のようにリファレンス部位７を車体７ａとして加速度センサ５および温度センサ６（図２には温度センサ６の図示を省略）を設置している。

上記自動車情報は、自動車１の走行条件に関する情報であり、具体的には、車両から得られる情報、例えば車輪速、ステア角、エンジン回転数などである。この自動車情報は、例えば、それぞれセンサ類で検出されるが、車両全体の協調制御を行うＥＣＵ８ａ（図１）や、自動車のＣＡＮ（コントロールエリアネットワーク）を構成するＣＡＮ機器８ｂ等が記憶しており、これらＥＣＵ８ａやＣＡＮ機器８ｂ等の自動車情報保有手段８からデータ収集装置９にデータ収集される。自動車情報は、上記車輪速、ステア角、エンジン回転数等を検出するセンサ類（図示せず）から直接にデータ収集装置９に入力されるようにしても良い。上記ＥＣＵ８ａ、ＣＡＮ機器８ｂ、およびセンサ類を自動車情報保有手段８として総称している。

データ収集装置９は、上記各加速度センサ３，５の信号、温度センサ４，６の信号、および上記自動車情報保有手段８から得られる自動車情報を収集し外部に発信する装置であり、車載される。データ収集装置９は、図２に示すようにＡ/Ｄ変化器９ａおよび信号送信器９ｂを有しており、各センサ類（加速度センサ３，５、温度センサ４，６）の検出信号であるアナログ信号は、Ａ/Ｄ変化器９ａでＡ/Ｄ変換され、信号送信器９ｂに収集される。自動車情報保有手段８の自動車情報（車輪速、ステア角、エンジン回転数等）は、同図の例ではディジタル信号であり、信号送信器９ｂに直接に収集される。
信号送信器９ｂは、収集した信号をデータサーバ１０へ無線で送信する。この送信は、この例では３Ｇ回線等の移動体通信回線網を利用している。また信号送信器９ｂは、自動車に設置された通信設備（図示せず）を利用して上記移動体通信回線網で送信するようにしている。
なお、データ収集装置９は、図示は省略したが、Ａ/Ｄ変化器９ａでＡ/Ｄ変換された情報および信号送信器９ｂに直接に収集された情報を記憶する手段を有し、記憶した情報を纏めて、または適宜区分して送信する。データ収集装置９は、収集した情報の解析を行う手段を有していて、その解析した情報を送信するようにしても良い。この解析は、データサーバ１０で行う解析の前処理となる解析等である。

データサーバ１０は、例えば軸受メーカが管理するデータセンター等の施設に設置されたコンピュータであり、上記の移動体通信等の通信回線網に繋がっている。データサーバ１０は、データ収集装置９から発信された信号を受信する信号受信部１２と、この受信した信号を解析する信号解析部１３と、この解析の結果を用いて上記自動車１の車輪周辺部品２におけるいずれかの部品の異常を判定する異常判定部１４と、上記信号受信部１３、信号解析部１３、および異常判定部１４で得た信号を記憶するデータ記憶部１５と、端末対応部１６とを有する。

図３は上記信号解析部１３の具体例を示す。信号解析部１３は、信号処理ユニットとして構成され、データ抽出部１３ａ、ＦＦＴ処理部１３ｂ，１３ｃ、および誤差補正部１３ｄを有する。データ抽出部１３ａは、それぞれの車輪（車輪(1) 〜車輪(n) ）の加速度センサ３の出力である振動信号と、リファレンス部位７となる車体７ｂ上の加速度センサ５の出力する振動信号であるリファレンス振動と、自動車情報保有手段８から出力される自動車情報とが入力され収集される。

データ抽出部１３ａでは、この収集した振動信号、リファレンス振動、自動車情報から、予め設定した走行条件に一致した信号を抽出する。信号，情報の抽出条件は、自動車情報における車速やステア角などの任意に設定される条件である。具体例を挙げると、走行速度が設定速度（例えば４０ｋｍ／ｈ等）以下であって、直進時であることなどである。任意の走行条件を設定して条件に適合する信号を抽出することにより、走行状態の変化による加速度変動を小さくすることができるので、より精度良く、後述の異常判定が可能となる。
上記の任意の走行条件とは、例えば車速やステア角の範囲を限定するものとする。さらに、異常判別対象に応じて、複数の抽出条件を設定するものでもよい。

抽出された加速度信号である振動信号およびリファレンス信号は、それぞれＦＦＴ処理部１３ｂ，１３ｃでＦＦＴ（周波数分析）処理される。それぞれの車輪(1) 〜(n) の振動信号のＦＦＴ処理結果は、リファレンス信号のＦＦＴ処理結果を用いて誤差補正部１３ｄで補正される。このように補正することにより、異常判定部１４（図２）で、より精度よく異常判定することが可能となる。誤差補正部１３ｄによる補正は、例えば、積載荷重や路面からの入力荷重、風などの影響により変化した振動値を補正する処理となる。

異常判定部１３は、車輪周辺部品２の部品の状態、特にその異常を判定する手段である。この例では、異常判定部１３は、上記のようにＦＦＴ処理されて補正されたそれぞれの車輪(1) 〜(n) の加速度信号等の振動信号を設定情報と比較することで異常判定する。
異常判定部１３による異常判定方法は、例えば次のいずれかである。
(1) 予め設定した周波数帯の信号値の大きさを比較する。
(2) 車輪周辺部品２を構成する各部品の固有振動周波数の変化をみる。
(3) 各車輪(1) 〜(n) の振動信号の大きさを比較する。
(4) 時系列での蓄積データを設定基準として比較し、異常判定する。
上記のように処理されたそれぞれの車輪(1) 〜(n) の振動信号と異常判定結果は、データ記憶部１５に記憶される。

端末対応部１６は、通信端末１１に対してデータ記憶部１５の記憶情報を送受信するデータ送受信部１６ａを有し、このデータ送受信部１６ａにより、異常判定部１４による判定結果や信号解析部１３による解析結果等を通信端末１１で閲覧可能とされている。また、端末対応部１６は、異常判定部１４で異常発生と判定した時に指定された通信端末１１へ警告を発信する警告発信部１６ｂを有する。

通信端末１１は、管理者やユーザが持つ通信端末であって、液晶表示装置等の画像を表示可能な表示装置１１ａを有する。通信端末１１は、パーソナルコンピュータ、タブレット、スマートフォン等の情報処理装置である。通信端末１１とデータサーバ１０とは、移動体通信等の通信回線網を用いて行われる。この通信回線網は、データサーバ１０と自動車１のデータ収集装置９とを接続する通信回線網と同じ回線網であっても、別の回線網であっても良い。上記管理者、ユーザは、車両の所有者でも良いし、車両の運転手でも良いし、運行管理会社でも良い。

データサーバ１０の上記端末対応部１６により、管理者やユーザは、遠隔地からパソコンなどのデータ通信手段である通信端末１１を用いて、データサーバ１０に記録された情報を編集・閲覧することが可能とれる。また、異常と判定された場合は、データサーバ１０から管理者やユーザの通信端末１１に警告メール等で警告を発する機能を持つことにより、常時状態を把握することが可能となる。異常時の連絡先は、予め登録されているメールアドレス、例えばドライバーや管理会社のメールアドレスへ送信して警告を促すほか、専用ソフトウェア（アプリケーションプログラム）や自動車１に搭載されたナビゲーションシステムに警告の情報を自動送信するものとする。端末対応部１６による異常の発信は、監視対象の自動車１に搭載された通信端末１１を兼ねるドライブレコーダやデジィタルタコグラフ等を介してドライバーに連絡するようにしても良い。

なお、上記実施形態では、テーパー軸受の車輪用軸受２ａについて図１，図４に記載しているが、車輪用軸受２ａは、玉軸受でも、ハブとユニット化されたものでも良い。特にユニット化された車輪用軸受２ａの場合、自動車点検時に軸受内部状態の確認が困難となるため、この実施形態の状態監視装置による状態監視がより一層効果的である。
異常検出用の加速度センサ３の実装範囲は、異常を検知したい任意の車輪周りに実装するものであり、異常時に振動が伝達する場所であれば良い。
リファレンス用の加速度センサ５の実装範囲は、異常を検知したい部品に異常が発生した場合でも、異常振動が伝達され難い場所が望ましい。

また、上記実施形態では、信号解析部１３における信号解析の処理としてＦＦＴ処理を実施しているが、信号解析部１３は、生データの振動値を比較するものでも良い。信号解析部１３により振動値のピークを監視するようにした場合は、処理負荷を低減させて多くの信号を監視することができる。
信号解析部１３により処理する振動信号は、任意の時間範囲での生データの実効値としてもよい。何れにしても、予め部品の仕様（軸受の諸元やハブボルトの数、各部品の固有振動数など）を入力して記憶しておくことで、異常部品の特定が可能となる。

上記実施形態において、温度センサ４を設けた場合は、温度センサ４で車輪周辺部品２となる部品の温度を計測することにより、例えば、ブレーキがロック状態のまま走行した場合や、軸受が焼き付きを起こした場合に、異常判定部１４による異常の判定をより正確に行うことができる。特に、温度が急激に上昇した場合は、車両火災に繋がる可能性があるため、データサーバ１０から自動車１に搭載された通信端末１１へ緊急警告を発することなどによってドライバーに知らせることより、大事故に至るまえに自動車１やドライバーの安全を確保することが可能となる。

上記構成による作用を、各種変形例と共に纏め直して、図５を参照し説明する。
自動車１の走行に関する情報である自動車情報（車輪速、ステア角、エンジン回転数など）（ステップＳ１）、および各センサ（加速度センサ３，５、温度センサ４，６）の検出信号（ステップＳ２）をディジタル化（ステップＳ３）してデータ収集装置９で取得し（ステップＳ４）、データサーバ１０へ送信する。

データサーバ１０では、取得した各加速度センサ３，５から振動値を解析し（周波数解析等）（ステップＳ５）、周波数スペクトルのピークレベル、および限定された周波数帯域の信号和、信号の回転次数等について、リファレンス用部位７の加速度センサ５との比較検討を行い、異常有無、および部位を判断する。この場合に、温度センサ４，６から得られる温度情報を組み合わせることで判別の精度が向上する。解析結果はデータ記憶部１５に記憶する（ステップＳ６）。
また、自動車情報を元に、特定走行条件時（例えば、４0ｋｍ/h×直進等) の各センサの値のみ抽出し、ＦＦＴ処理し、リファレンス用部位７および各車軸の振動データを用いて、外乱ノイズの影響を低減することで、異常判別精度を向上させることができる。
時系列での蓄積データとの比較を実施し、また各車輪の温度データを比較場合は、異常判別精度を向上させることができる。

異常が発生した場合は、ドライブレコーダやディジタルタコグラフ等を介してドライバー等のユーザに連絡することや、データサーバ１０から管理会社などに警告メールを発信することなどで異常を知らせることができる（ステップＳ７）。
異常発生時に、登録してあるメールアドレスに警告を発信することや、異常発生時に専用のソフトウェアに警告を発信することで異常を知らせることもできる。異常を知らせられた管理会社などの管理者は、ユーザに電話などで緊急連絡することができる（ステップＳ８）。
また、ユーザ、契約者などは、専用のソフトウェア等から、解析結果保存先であるデータサーバ１０のデータ記憶部１５等に運転状況を確認することが可能である（ステップ９）。
データ転送については、移動体通信手段（携帯電話、スマートフォン、ノートPC、タブレット端末等）を利用することも可能である。

この実施形態の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置によると、このように、車輪用軸受２ａおよびその周辺部品２ｂについて、外乱ノイズの影響を低減することで、異常の有無、および異常部位を高精度で特定できる。
早期に異常を検知することで、重大事故の未然防止となるうえ、不具合発生部位の絞り込みにより、メンテナンス時間／費用の削減となる。

図６はこの発明の他の実施形態を示す。上記第１の実施形態では、図２のように、データサーバ１０に信号解析部１３および異常判定部１４（図２）を設けたが、これら信号解析部１３および異常判定部１４は、図５のように、自動車１に搭載されたデータ収集装置９に設けても良い。その場合、異常判定部１４の異常判定結果は、自動車１の運転席のコンソール等に設置された画像が表示可能な表示装置（図示せず）等に表示する。また、データ収集装置９の信号送信器９ｂは、信号解析部１３の解析結果、および異常判定部１４の判定結果をデータサーバ１０へ送信する。データ収集装置９ａにおいて、Ａ/Ｄ変換器９ａで変換したセンサ信号や、収集した自動車情報は収集データ記憶部１５Ａに記憶し、また信号解析部１３の解析結果、および異常判定部１４の判定結果は処理データ記憶部１５Ｂに記憶する。これらの記憶情報を全てデータサーバ１０に送信し、そのデータ記憶部１５に記憶するようにしても良い。

このようにデータ解析を車載送信機等のデータ収集手段９で実施し、解析結果をデータサーバ１０に送信するようにした場合、通信環境等に影響されずに異常判定が行える。また、データサーバ１０を介して解析結果，異常判定結果を管理者やユーザの通信端末１１へ送信する構成とした場合、自動車１がトラックやバス等の営業車であるときに、ドライバーだけでなく、その管理会社で車輪周辺部品２の状況を把握し、対処の準備を進めることができる。
なお、この実施形態において、特に説明した事項の他は、図１〜図５と共に説明した第１の実施形態と同様である。

２…車輪周辺部品
２ａ…車輪用軸受
２ｂ…周辺部品
３，５…加速度センサ
４，６…温度センサ
７…リファレンス部位
７ａ…車体
８…自動車情報保有手段
８ａ…ＥＣＵ
８ｂ…ＣＡＮ機器
９…データ収集装置
１０…データサーバ
１１…通信端末
１２…信号受信部
１３…信号解析部
１４…異常判定部
１５…データ記憶部
１６…端末対応部
１６ａ…データ送受信部
１６ｂ…警告発信部

Claims (10)

1. 自動車の車輪用軸受およびその周辺部品のいずれかである車輪周辺部品、およびこの車輪周辺部品から離れたリファレンス部位に加速度センサをそれぞれ設置し、
   上記各加速度センサの信号、および上記自動車の走行条件に関する情報である自動車情報を収集するデータ収集装置を備え、
   上記データ収集装置で収集した信号および自動車情報を解析する信号解析部、およびこの解析の結果を用いて上記自動車のいずれかの部品の異常を判定する異常判定部を備え、 上記異常判定部は、上記自動車情報から定まる特定の走行条件で上記各加速度センサの情報を抽出し、上記車輪周辺部品の加速度センサの情報を上記リファレンス部位の加速度センサの情報で補正することで、路面および車体からの外乱入力を除外し、この補正した情報を設定情報と比較することによって、上記異常部位の判定および上記車輪周辺部品における異常部位の特定を行うことを特徴とする自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
2. 請求項１に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、データサーバを設け、上記データ収集装置が上記データサーバへ情報を発信する機能を有し、上記信号解析部および異常判定部が、上記データサーバおよび上記データ収集装置のいずれかに設けられ、上記データサーバが、上記異常判定部による判定結果を通信端末により閲覧可能とする機能、および上記異常判定部で部品異常発生と判定した時に指定された通信端末へ警告を発信する機能のいずれか一方または両方を持つ端末対応部を有する自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
3. 請求項１に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、データサーバを設け、上記データ収集装置が収集情報を上記データサーバに発信する機能を有し、
   上記データサーバは、上記データ収集装置から発信された信号を受信する信号受信部、この受信した信号を解析する信号解析部、この解析の結果を用いて上記自動車のいずれかの部品の異常を判定する異常判定部、上記信号受信部と信号解析部と異常判定部で得た信号を記憶するデータ記憶部、並びに上記異常判定部による判定結果を通信端末により閲覧可能とする機能、および上記異常判定部で部品異常発生と判定した時に指定された通信端末へ警告を発信する機能のいずれか一方または両方を持つ端末対応部を有する、
   自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、上記端末対応部は、上記データ記憶部の記憶情報を通信端末により処理および閲覧可能とするデータ送受信部、および上記異常判定部で部品異常発生と判定した時に指定された通信端末へ警告を発信するサービスを行う警告発信部を備える自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、上記車輪周辺部品の加速度センサと一緒に温度センサを設置し、この温度センサの信号を、上記データ収集装置による収集，発信する情報に含め、上記異常判定部による異常判定に利用する自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、上記自動車情報は、上記自動車に設けられた車両全体の協調制御を行うＥＣＵ、上記自動車に設けられた各種のセンサ、および上記自動車に備えられたコントロールエリアネットワークのうちのいずれかの情報であり、この情報を用いて、上記異常判定部は、上記走行条件を特定する自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、上記データ収集装置は、内部に設けられたＡ/Ｄ変換器により上記各センサの信号をディジタル信号に変換する自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、上記データ収集装置は、上記各センサの信号を、アナログ信号で検出し、このアナログ信号を、上記各センサに設けられたＡ/Ｄ変換器によりディジタル信号にする自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、上記異常判定部は、任意の時間における振動値のピークまたは実効値から異常を判定する自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置において、上記異常判定部は、上記データ収集装置から得た上記加速度センサの信号を周波数部分析処理することにより異常を判定する自動車向け車輪周辺部品の状態監視装置。

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