JP2021032567A - Wear estimation method, wear estimation device and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、摩耗推定方法、摩耗推定装置及び車両に関する。 The present disclosure relates to wear estimation methods, wear estimation devices and vehicles.
従来、例えば特許文献1に開示されるように、自立走行型車両の故障を検出する技術が知られている。特許文献1の構成においては、駆動輪の回転速度と、この駆動輪を駆動するモータやエンジンの回転速度との速度差が、閾値よりも大きいか否かを判定する。そして、速度差が閾値よりも大きい場合、回転速度を検出するセンサ、モータと車輪とを連結する減速ギアやベルトが故障したと判定する。
Conventionally, as disclosed in
しかしながら、特許文献1のような構成では、駆動部から車輪にかけての間の部位における摩耗に起因する不具合を推定できないおそれがある。
However, in the configuration as in
本開示の目的は、駆動部から車輪にかけての間の部位における摩耗に起因する不具合を適切に推定できる摩耗推定方法、摩耗推定装置及び車両を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a wear estimation method, a wear estimation device, and a vehicle capable of appropriately estimating a defect caused by wear in a portion between a drive unit and a wheel.
本開示に係る摩耗推定方法は、車両の駆動部の出力トルクを検出し、前記駆動部の駆動力を車輪に伝達する駆動力伝達機構を介して、前記出力トルクで前記車輪を回転させたときの加速度を検出し、前記車両の重量、前記出力トルク及び前記加速度に基づいて、前記駆動力伝達機構における駆動力の伝達効率を算出し、前記伝達効率に基づいて、前記駆動部と前記駆動力伝達機構との連結部の摩耗状態を推定する。 In the wear estimation method according to the present disclosure, when the wheel is rotated by the output torque via a driving force transmission mechanism that detects the output torque of the driving unit of the vehicle and transmits the driving force of the driving unit to the wheel. The acceleration of the vehicle is detected, the transmission efficiency of the driving force in the driving force transmission mechanism is calculated based on the weight of the vehicle, the output torque, and the acceleration, and the driving unit and the driving force are calculated based on the transmission efficiency. Estimate the wear state of the connection with the transmission mechanism.
本開示に係る摩耗推定装置は、車両の駆動部の出力トルクを検出する出力トルク検出部と、前記駆動部の駆動力を車輪に伝達する駆動力伝達機構を介して、前記出力トルクで前記車輪を回転させたときの加速度を検出する加速度検出部と、前記車両の重量、前記出力トルク及び前記加速度に基づいて、前記駆動力伝達機構における駆動力の伝達効率を算出する伝達効率算出部と、前記伝達効率に基づいて、前記駆動部と前記駆動力伝達機構との連結部の摩耗状態を推定する摩耗推定部と、を備えている。 The wear estimation device according to the present disclosure is the wheel with the output torque via an output torque detecting unit that detects the output torque of the driving unit of the vehicle and a driving force transmission mechanism that transmits the driving force of the driving unit to the wheels. An acceleration detection unit that detects the acceleration when the wheel is rotated, a transmission efficiency calculation unit that calculates the transmission efficiency of the driving force in the driving force transmission mechanism based on the weight of the vehicle, the output torque, and the acceleration. It is provided with a wear estimation unit that estimates the wear state of the connection portion between the drive unit and the drive force transmission mechanism based on the transmission efficiency.
本開示に係る車両は、駆動部と、車輪と、前記駆動部の駆動力を前記車輪に伝達する駆動力伝達機構と、前記駆動部と前記駆動力伝達機構との連結部の摩耗状態を推定する上述の摩耗推定装置と、を備えている。 The vehicle according to the present disclosure estimates the wear state of the drive unit, the wheels, the drive force transmission mechanism that transmits the drive force of the drive unit to the wheels, and the connection portion between the drive unit and the drive force transmission mechanism. The above-mentioned wear estimation device and the above-mentioned wear estimation device are provided.
本開示によれば、駆動部から車輪にかけての間の部位における摩耗に起因する不具合を適切に推定できる摩耗推定方法、摩耗推定装置及び車両を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a wear estimation method, a wear estimation device, and a vehicle capable of appropriately estimating a defect caused by wear in a portion between a drive unit and a wheel.
以下、本開示の実施の形態に係る車両について説明する。なお、以下において、本開示の摩耗推定方法や摩耗推定装置に関係が無い構成については、説明を省略する。 Hereinafter, the vehicle according to the embodiment of the present disclosure will be described. In the following, the description of the configuration not related to the wear estimation method and the wear estimation device of the present disclosure will be omitted.
[車両の構造]
まず、車両の構造について説明する。図1は、車両の構造の一部を概略的に示す模式図である。
[Vehicle structure]
First, the structure of the vehicle will be described. FIG. 1 is a schematic view schematically showing a part of the structure of the vehicle.
図1に示す車両1は、モータ12の駆動力で走行する電動塵芥車である。車両1は、筐体11と、駆動部の一例であるモータ12と、車輪13と、モータ12の駆動力を車輪13に伝達する駆動力伝達機構14と、塵芥収集装置15(図2参照)と、を備えている。
The
モータ12は、図示しない蓄電池に充電された電気エネルギーを用いて駆動する。モータ12は、電気エネルギーによって回転するロータ121を備えている。ロータ121は、円筒状に形成されている。ロータ121の内周面には、軸方向に延びる複数の内歯121Aが、内周方向に等間隔で形成されている。
The
駆動力伝達機構14は、ギアボックス141と、ギアシャフト142と、車軸143と、を備えている。
The driving
ギアボックス141の内部には、少なくとも1個の図示しないギアを含むギア部144が収納されている。
Inside the
ギアシャフト142の一端側は、ギアボックス141の内部に挿入されている。ギアシャフト142の一端側の外周面には、軸方向に延びる複数の図示しない外歯が、外周方向に等間隔で形成されている。この外歯は、ギア部を構成する1個のギアと噛み合っている。また、ギアシャフト142の他端側は、モータ12のロータ121の内部に挿入されている。ギアシャフト142の他端側の外周面には、軸方向に延びる複数の外歯142Aが、外周方向に等間隔で形成されている。この外歯142Aは、ロータ121の内歯121Aと噛み合っている。つまり、ロータ121の内歯121Aとギアシャフト142の外歯142Aとの噛み合い部分が、モータ12と駆動力伝達機構14との連結部16となる。
One end side of the
車軸143の一端は、車輪13の中心に連結されている。車軸143の他端側は、ギアシャフト142とは反対側から、ギアボックス141の内部に挿入されている。車軸143の他端側の外周面には、軸方向に延びる複数の図示しない外歯が、外周方向に等間隔で形成されている。この外歯は、ギア部を構成する1個のギアと噛み合っている。
One end of the
以上のような構成によって、モータ12が駆動してロータ121が回転すると、この回転力がギアシャフト142及びギア部144を介して車軸143に伝達され、車輪13が回転する。
With the above configuration, when the
塵芥収集装置15は、塵芥を収容し、この収容した塵芥を塵芥収集場所に排出する。塵芥収集装置15は、回転板式、圧縮板式、荷箱回転式のいずれのタイプであってもよい。
The dust collecting
[車両の制御系統]
次に、車両の制御系統について説明する。図2は、車両の制御系統を示すブロック図である。
[Vehicle control system]
Next, the control system of the vehicle will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a vehicle control system.
図2に示すように、車両1は、アクセル21と、出力トルク検出部22と、加速度検出部23と、報知部24と、記憶部25と、制御部26と、を備えている。
As shown in FIG. 2, the
出力トルク検出部22は、図1に示すように、モータ12の内部に配置されている。出力トルク検出部22は、ロータ121のトルクをモータ12の出力トルクとして検出し、この検出した出力トルクに対応する検出信号を制御部26に出力する。
As shown in FIG. 1, the output
加速度検出部23は、車両1の加速度を検出し、この検出した加速度に対応する検出信号を制御部26に出力する。加速度検出部23としては、周知の構成を適用できる。
The
報知部24は、モータ12と駆動力伝達機構14との連結部16の点検が必要であることを報知する。この報知を文字や図形等の表示で行う場合、報知部24は、速度メータ等が配置されたインストルメントパネルに設けられてもよいし、インストルメントパネル以外の部分に設けられてもよい。また、報知部24は、報知を音で行ってもよい。
The
記憶部25は、車両1の制御に必要な各種データを記憶する。
The
制御部26は、モータ制御部261と、塵芥収集制御部262と、重量推定部263と、伝達効率算出部264と、摩耗推定部265と、を備えている。出力トルク検出部22と、加速度検出部23と、重量推定部263と、伝達効率算出部264と、摩耗推定部265とは、本開示の摩耗推定装置10を構成している。
The
モータ制御部261は、アクセル21の操作量を検出し、この操作量に対応する回転速度でロータ121が回転するように、モータ12を制御する。
The
塵芥収集制御部262は、図示しない操作部の操作状態に基づいて、塵芥を収容したり排出したりするように、塵芥収集装置15を制御する。
The dust
重量推定部263は、車両1の走行中に車両1の重量を推定し、この推定結果を記憶部25に記憶させる。車両1の重量推定方法としては、周知の方法を適用できる。周知の重量推定方法としては、例えば特開2018−91756号公報に開示された方法が例示できる。
The
伝達効率算出部264は、駆動力伝達機構14におけるモータ12の駆動力の伝達効率ηを算出する。例えば、伝達効率算出部264は、重量推定部263で推定された車両1の重量をM、出力トルク検出部22で検出された出力トルクをT、加速度検出部23で検出された加速度をA、車輪13の半径をRとした場合、以下の式(1)に基づいて、伝達効率ηを算出する。そして、伝達効率算出部264は、この算出結果を記憶部25に記憶させる。
η=(M×A×R)/T … (1)
The transmission
η = (M × A × R) / T… (1)
この伝達効率ηは、車両1が新車であり、連結部16が摩耗していない場合、つまり、ロータ121の内歯121Aとギアシャフト142の外歯142Aとの両方が摩耗していない場合、1になる。一方、連結部16が新車の状態から摩耗した場合、つまり、ロータ121の内歯121Aとギアシャフト142の外歯142Aとのうち、少なくとも一方が摩耗した場合、1未満の値になる。
The transmission efficiency η is 1 when the
摩耗推定部265は、伝達効率算出部264で算出された伝達効率ηに基づいて、連結部16の摩耗状態を推定する。例えば、摩耗推定部265は、伝達効率ηがあらかじめ設定された閾値以下の場合、点検や交換が必要な程度に連結部16の摩耗が進行していると推定する。閾値としては、車両1の製造メーカにおいて、点検や交換が必要な摩耗状態に合わせて、1未満の値に設定すればよい。例えば、閾値としては、0.7以上の値が例示できる。そして、摩耗推定部265は、伝達効率ηが閾値以下であると判定した場合、報知部24で連結部16の点検が必要であることを報知する。一方、摩耗推定部265は、伝達効率ηが閾値を超えていると判定した場合、報知部24による報知を行わない。
The
[摩耗推定処理]
次に、車両のモータと駆動力伝達機構との連結部における摩耗推定処理について説明する。この摩擦推定処理は、本開示の摩擦推定方法に基づき行われる。摩擦推定処理は、車両1の走行中に、あらかじめ設定された間隔で行われてもよい。摩擦推定処理は、アクセル21による加速操作が行われる毎や、塵芥収集装置15に塵芥が収容される毎、あるいは塵芥収集装置15から塵芥が排出される毎等、車両1の走行中の任意のタイミングで行われてもよい。図3は、摩耗推定処理を示すフローチャートである。
[Abrasion estimation process]
Next, the wear estimation process at the connection portion between the vehicle motor and the driving force transmission mechanism will be described. This friction estimation process is performed based on the friction estimation method of the present disclosure. The friction estimation process may be performed at preset intervals while the
まず、図3に示すように、重量推定部263は、車両1の走行中に、車両1の重量を推定する(S1)。次に、出力トルク検出部22は、モータ12の出力トルクを検出する(S2)。この後、加速度検出部23は、車両1の加速度を検出する(S3)。その後、伝達効率算出部264は、上記式(1)に基づいて、伝達効率ηを算出する(S4)。そして、摩耗推定部265は、伝達効率ηが閾値以下か否かを判定する(S5)。
First, as shown in FIG. 3, the
摩耗推定部265は、伝達効率ηが閾値以下であると判定した場合(S5:YES)、報知部24を使用して、連結部16の点検が必要であることを報知する(S6)。以上で、摩擦推定処理が終了する。一方、摩耗推定部265は、伝達効率ηが閾値を超えていると判定した場合(S5:NO)、摩擦推定処理を終了する。
When the
[実施の形態の作用効果]
摩耗推定装置10は、走行中の車両1の重量、モータ12の出力トルク及び車両1の加速度に基づいて、駆動力伝達機構14における駆動力の伝達効率ηを算出する。そして、摩耗推定装置10は、この伝達効率ηに基づいて、モータ12と駆動力伝達機構14との連結部16の摩耗状態を推定する。上記特許文献1に記載の技術のように、モータ12のロータ121の回転速度と車輪13の回転速度との速度差に基づいて、連結部16の摩耗状態を推定する場合、連結部16の摩耗が進行しているときの速度差と、摩耗が進行していないときの速度差とを区別できないため、摩耗状態を適切に推定できないおそれがある。これに対して、本実施の形態では、摩耗状態の推定に、摩耗状態に応じて値が変化する伝達効率ηを利用する。したがって、摩耗推定装置10は、モータ12から車輪13にかけての間の部位における摩耗に起因する不具合を適切に推定できる。
[Action and effect of the embodiment]
The
摩耗推定装置10は、走行中の車両1の重量を推定し、この推定した重量に基づいて、伝達効率ηを算出する。本実施の形態のように、車両1が電動塵芥車の場合、その重量は、塵芥収集装置15における塵芥の収容量によって、大きく変化する。例えば、車両1の重量は、トン(1000kg)単位で変化する。このように、車両1の重量が大きく変化する場合でも、摩耗推定装置10は、この変化後の重量を考慮に入れて伝達効率ηを算出するため、摩耗状態を適切に推定できる。
The
摩耗推定装置10は、伝達効率ηが閾値以下の場合、連結部16の摩耗が進行しているため、点検が必要であることを運転手に報知する。このため、運転手は、連結部16を点検して部品の交換等を行うことができ、摩耗が進行しすぎて、車両1が走行できなくなるという事態を未然に防ぐことができる。
When the transmission efficiency η is equal to or less than the threshold value, the
[実施の形態の変形例]
本開示は、これまでに説明した実施の形態に示されたものに限られないことは言うまでも無く、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。
[Modified example of the embodiment]
Needless to say, the present disclosure is not limited to that shown in the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present disclosure.
例えば、本開示の車両としては、トレーラを連結して牽引する牽引車、ダンプ車、ミキサー車、バス等の重量が大きく変化するものであってもよい。この場合、摩耗推定装置10が走行中に車両の重量を推定する機能を有することが好ましい。また、本開示の車両としては、乗用車やタクシー等の重量が大きく変化しないものであってもよい。この場合、摩耗推定装置10が走行中に車両の重量を推定する機能を有していてもよいし、有していなくてもよい。重量を推定する機能を有さない場合には、車両の重量として1つの値を記憶部25に記憶させておき、この値を伝達効率ηを算出に用いてもよい。
For example, as the vehicle of the present disclosure, the weight of a towing vehicle, a dump truck, a mixer truck, a bus, or the like that connects and pulls a trailer may change significantly. In this case, it is preferable that the
本開示の駆動部としては、内燃機関であってもよい。また、本開示の駆動部として、モータを適用する場合には、モータの駆動源は、燃料電池の電気エネルギーであってもよい。 The drive unit of the present disclosure may be an internal combustion engine. Further, when a motor is applied as the driving unit of the present disclosure, the driving source of the motor may be the electric energy of the fuel cell.
摩耗推定部265は、伝達効率ηが閾値以下か否かの判定結果を、運転手からの要求があったときのみに報知してもよい。報知部24で報知する摩耗の推定結果は、単に摩耗の進行状態を段階的にあるいは連続的に示すものであってもよい。
The
本開示の構成は、摩耗推定方法、摩耗推定装置及び車両に適用することができる。 The configurations of the present disclosure can be applied to wear estimation methods, wear estimation devices and vehicles.
1 車両
10 摩耗推定装置
11 筐体
12 モータ(駆動部)
13 車輪
14 駆動力伝達機構
15 塵芥収集装置
16 連結部
21 アクセル
22 出力トルク検出部
23 加速度検出部
24 報知部
25 記憶部
26 制御部
121 ロータ
121A 内歯
141 ギアボックス
142 ギアシャフト
142A 外歯
143 車軸
144 ギア部
261 モータ制御部
262 塵芥収集制御部
263 重量推定部
264 伝達効率算出部
265 摩耗推定部
1
13
Claims (8)
前記駆動部の駆動力を車輪に伝達する駆動力伝達機構を介して、前記出力トルクで前記車輪を回転させたときの加速度を検出し、
前記車両の重量、前記出力トルク及び前記加速度に基づいて、前記駆動力伝達機構における駆動力の伝達効率を算出し、
前記伝達効率に基づいて、前記駆動部と前記駆動力伝達機構との連結部の摩耗状態を推定する、
摩耗推定方法。 Detects the output torque of the drive unit of the vehicle and
The acceleration when the wheel is rotated by the output torque is detected via the driving force transmission mechanism that transmits the driving force of the driving unit to the wheel.
Based on the weight of the vehicle, the output torque, and the acceleration, the transmission efficiency of the driving force in the driving force transmission mechanism is calculated.
Based on the transmission efficiency, the wear state of the connecting portion between the driving unit and the driving force transmission mechanism is estimated.
Wear estimation method.
この推定した重量に基づいて、前記伝達効率を算出する、
請求項1に記載の摩耗推定方法。 The weight of the vehicle is estimated while the vehicle is running, and the weight of the vehicle is estimated.
Based on this estimated weight, the transmission efficiency is calculated.
The wear estimation method according to claim 1.
請求項1又は2に記載の摩耗推定方法。 When the transmission efficiency is equal to or less than the threshold value, the driver of the vehicle is notified that the connection portion needs to be inspected.
The wear estimation method according to claim 1 or 2.
前記駆動部の駆動力を車輪に伝達する駆動力伝達機構を介して、前記出力トルクで前記車輪を回転させたときの加速度を検出する加速度検出部と、
前記車両の重量、前記出力トルク及び前記加速度に基づいて、前記駆動力伝達機構における駆動力の伝達効率を算出する伝達効率算出部と、
前記伝達効率に基づいて、前記駆動部と前記駆動力伝達機構との連結部の摩耗状態を推定する摩耗推定部と、を備えている、
摩耗推定装置。 An output torque detector that detects the output torque of the drive unit of the vehicle,
An acceleration detection unit that detects the acceleration when the wheel is rotated by the output torque via a driving force transmission mechanism that transmits the driving force of the driving unit to the wheels.
A transmission efficiency calculation unit that calculates the transmission efficiency of the driving force in the driving force transmission mechanism based on the weight of the vehicle, the output torque, and the acceleration.
A wear estimation unit for estimating a wear state of a connection portion between the drive unit and the driving force transmission mechanism based on the transmission efficiency is provided.
Wear estimation device.
請求項4に記載の摩耗推定装置。 A weight estimation unit that estimates the weight of the vehicle while the vehicle is running is further provided.
The wear estimation device according to claim 4.
請求項4又は5に記載の摩耗推定装置。 When the transmission efficiency is equal to or less than the threshold value, the wear estimation unit notifies the notification unit that the connection portion needs to be inspected.
The wear estimation device according to claim 4 or 5.
車輪と、
前記駆動部の駆動力を前記車輪に伝達する駆動力伝達機構と、
前記駆動部と前記駆動力伝達機構との連結部の摩耗状態を推定する請求項4から6のいずれか一項に記載の摩耗推定装置と、を備えている、
車両。 Drive unit and
With wheels
A driving force transmission mechanism that transmits the driving force of the driving unit to the wheels,
The wear estimation device according to any one of claims 4 to 6, which estimates the wear state of the connecting portion between the driving unit and the driving force transmission mechanism.
vehicle.
請求項7に記載の車両。 The drive unit is a motor.
The vehicle according to claim 7.
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