JP5465404B2

JP5465404B2 - インナナットの緩み及び損傷の検知方法とその装置

Info

Publication number: JP5465404B2
Application number: JP2008221926A
Authority: JP
Inventors: 考俊横田; 哲也土肥; 善裕平尾; 洋一丸山; 隆瀬上; 俊朗渡辺; 俊行設樂
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: JP2009133822A

Description

本発明は、自動車のダブルホイール構造に用いられるインナナットの緩み及び損傷を検知する方法とその装置に関する。

従来、自動車のダブルホイール構造に用いられるインナナットやホイールボルトの緩み及び損傷の有無を検知する方法としては、作業者がハンマーでインナナットの側面を打撃し、この時の打撃音や振動により作業者が緩み及び損傷の有無を判断する方法が知られている。

また、一般のボルトとナットの緩みを検知する方法としては、力センサを取り付けたハンマーで加速度センサを取り付けたナットを打撃し、この打撃により得られた加速度センサの出力信号と力センサの出力信号との比と、ボルトが所定の締結状態にある時の加速度センサの出力信号と力センサの出力信号との比とを比較してボルトの締結状態を判定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特公平０５−７０００３号公報

しかし、作業者がハンマーでインナナットの側面を打撃する方法においては、作業者の「勘」に頼ることから、個人差が大きく、熟練者でなければ正確な判定ができないという問題がある。

また、力センサと加速度センサを用いてボルトの締結状態を判定する方法においては、点検対象となる各ナットに加速度センサを点検毎に取り付ける必要があるため、加速度センサの取付作業に労力を要するだけでなく、ナット側面への加速度センサの取付け具合が判定結果に影響を与えるという問題がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、熟練作業者を必要とせず、簡便で個人差の少ないインナナットの緩み及び損傷の判定ができるインナナットの緩み及び損傷の検知方法とその装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、自動車のダブルホイールをハブに固定するインナナットの緩み及び損傷の検知方法であって、力センサ又は加速度センサを取り付けたハンマーによりインナナットの側面を打撃し、この打撃による力又は加速度を力センサ又は加速度センサにより検出し、この検出した信号から得られた周波数特性をもとに、所定の周波数区間を周波数ブロックごとに代表値を算出し、この代表値から、周波数特性のディップ周波数や落ち込み周波数が所定の周波数より低くなることを検出すると共に、所定の周波数区間における周波数特性の変動を、周波数ブロックごとに算出した標準偏差が所定の設定値を超えていることで検出することにより、インナナットの緩み及び損傷を検知するものである。

請求項２に係る発明は、自動車のダブルホイールをハブに固定するインナナットの緩み及び損傷の検知装置であって、インナナットの側面を打撃するハンマーと、このハンマーに取り付けられ、ハンマーのインナナットに対する打撃で生じた力又は加速度を検出する力センサ又は加速度センサと、この力センサ又は加速度センサが検出した信号の周波数特性を算出する周波数分析部と、この周波数分析部によって得られた周波数特性をもとに、所定の周波数区間を周波数ブロックごとに代表値を算出し、この代表値から、周波数特性のディップ周波数や落ち込み周波数が所定の周波数より低くなることを検出すると共に、所定の周波数区間における周波数特性の変動を、周波数ブロックごとに算出した標準偏差が所定の設定値を超えていることで検出することにより、インナナットの緩み及び損傷の状態を判定する判定部を備えたものである。

本発明によれば、熟練作業者を必要とせず、個人差の少ないインナナットの緩み及び損傷の判定ができる。また、加速度センサなどを点検対象となるインナナットに取り付ける必要がなく、インナナットの緩み及び損傷を短時間で効率的に検知することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明を適用するダブルホイール取付構造の断面図、図２は本発明に係るインナナットの緩み及び損傷の検知装置の構成図、図３は同じく動作説明図、図４と図５は力センサの出力波形図、図６は本発明による周波数特性図である。

本発明を適用するダブルホイール取付構造（ダブルタイヤのＪＩＳ方式）は、図１に示すように、自動車のハブ１に設けたホイールボルト２に装着した内側タイヤホイール３と、ホイールボルト２に螺合して内側タイヤホイール３をハブ１に固定するインナナット４と、インナナット４に装着した外側タイヤホイール５と、インナナット４に螺合して外側タイヤホイール５を内側タイヤホイール３に固定するアウタナット６からなる。ホイールボルト２は、例えばハブ１の中心軸の周りに等間隔で６本設けられている。なお、３ａは内側タイヤホイール３に形成されたホイールボルト２のボルト穴、５ａは外側タイヤホイール５に形成されたインナナット４のボルト穴である。

そして、本発明に係るインナナットの緩み及び損傷の検知装置は、図２に示すように、インナナット４の側面を打撃するハンマー７と、ハンマー７の打撃面に取り付けた力センサ８と、力センサ８が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部９と、ＡＤ変換部９が出力するデジタル信号から周波数特性を得る周波数分析部１０と、周波数分析部１０により得られた周波数特性からインナナット４やホイールボルト２の緩みや損傷の状態を判定する判定部１１からなる。金属片１２はハンマー７の打撃面となると共に力センサ８を挟持する。ハンマー７は、金属片１２を介してインナナット４の側面を打撃することになる。

力センサ８は、ハンマー７の打撃によりインナナット４に与えられた力に比例したアナログ電気信号を出力する。判定部１１は、周波数特性のディップを検出し、そのディップの周波数が所定の周波数より低い場合にインナナット４やホイールボルト２に緩みや損傷があると判定する。また、所定の閾値を設定し、その値から落ち込み周波数を検出し、この落ち込み周波数からインナナット４やホイールボルト２に緩みや損傷があると判定することもできる。判定結果は、モニタなどの表示部に表示してもよいし、単にランプやブザーで報知してもよい。

以上のように構成した本発明に係るインナナットの緩み及び損傷の検知装置の動作及び検知方法について説明する。図３に示すように、ハンマー７でインナナット４の側面を打撃する。すると、インナナット４に緩みや損傷などがない正常な場合には、力センサ８により検出されるアナログ電気信号は、図４に示すように、一打撃に対して一つのピークを有する波形ａを示す（正常）。このような波形ａの周波数特性は、図６に示す曲線Ａのようになる。曲線Ａでは、約９ｋＨｚにディップＡｄを有する。

一方、インナナット４に緩み又は損傷などがある異常な場合には、インナナット４と内側タイヤホイール３の間に僅かな隙間が生じ、インナナット４による締付が弱くなり、力センサ８により検出されるアナログ電気信号は、図５（ａ）に示すように、一打撃に対して二つのピークを有する波形ｂを示したり（異常例１）、図５（ｂ）に示すように、一打撃に対して波形ａに比べて継続時間の長い波形ｃを示したりする（異常例２）。

これらのような波形ｂ，ｃ（異常例１、異常例２）の周波数特性は、図６（ａ）に示す曲線Ｂのようになり、正常の場合の曲線Ａに比べてディップ周波数や落ち込み周波数が低くなる。曲線Ｂでは、約５ｋＨｚにディップＢｄを有する。

また、図５（ｃ）に示すように、力センサ８により検出されるアナログ電気信号には、一打撃に対して第一のピーク波形ｄ１と、この波形ｄ１より小さい第二のピーク波形ｄ２のような連続した二つのピークを示す場合がある（異常例３）。これらのような波形ｄ１，ｄ２（異常例３）の周波数特性は、図６（ｂ）に示す曲線Ｄのようになり、異常例１，２である図６（ａ）に示す曲線Ｂと異なる点は、約２００Ｈｚ〜約２ｋＨｚの間で変動している点である。

このように、ハンマー７でインナナット４の側面を打撃することによって、力センサ８が出力するアナログ電気信号の周波数特性をもとに、所定の周波数区間（例えば、２００Ｈｚから８ｋＨｚ）を周波数ブロック（例えば、１００Ｈｚ間隔やオクターブ間隔に分割）ごとに平均値や最大値など代表値を算出し、この代表値から、周波数特性のディップ周波数や落ち込み周波数が所定の周波数より低下していることを検知したり、所定の周波数区間（例えば、２００Ｈｚ〜１ｋＨｚ）の変動を周波数ブロック（例えば、１００Ｈｚ間隔やオクターブ間隔に分割）ごとに標準偏差を算出し、この標準偏差が所定の設定値を超えていることを検知したりすることにより、ダブルホイールを固定しているインナナット４やホイールボルト２の緩み及び損傷の有無を簡便に判定することができる。

本発明の実施の形態では、周波数分析部１０において、１／Ｎオクターブバンドフィルタなどを用いることもできる。また、力センサ８をハンマー７の打撃側に取り付けたが、打撃側以外に取り付けてもよい。また、本発明の実施の形態では、力センサ８を用いたが、加速度センサを用いることもできる。また、点検対象となる部材の材質により、ハンマー７の打撃面の材質はステンレスのような金属や硬質プラスチックなどを使い分けるとよい。

本発明のような力センサ８が出力するアナログ電気信号の周波数特性からダブルホイール構造に用いられるインナナットの緩み及び損傷を検知する方法は、一般的なボルトとナットの緩み及び損傷の検知にも適用することができる他、建築構造物のコンクリートやタイルなどの表面剥離の検知、金属疲労による内部損傷などの検知にも適用可能である。

熟練作業者を必要とせず、個人差の少ないインナナットの緩み及び損傷の判定ができる検知方法とその装置を提供することができる。また、加速度センサなどを点検対象となるインナナットに取り付ける必要がなく、インナナットの緩み及び損傷を短時間で効率的に検知する検知方法とその装置を提供することができる。

本発明を適用するダブルホイール取付構造の断面図本発明に係るインナナットの緩み及び損傷の検知装置の構成図本発明の動作説明図正常時の力センサの出力波形図力センサの出力波形図で、（ａ）は異常例１の時、（ｂ）は異常例２の時、（ｃ）は異常例３の時本発明による周波数特性図で、（ａ）は正常時と異常例１の時、（ｂ）は正常時と異常例３の時

符号の説明

１…ハブ、２…ホイールボルト、３…内側タイヤホイール、４…インナナット、５…外側タイヤホイール、６…アウタナット、７…ハンマー、８…力センサ、９…ＡＤ変換部、１０…周波数分析部、１１…判定部、１２…金属片。

Claims

自動車のダブルホイールをハブに固定するインナナットの緩み及び損傷の検知方法であって、力センサ又は加速度センサを取り付けたハンマーによりインナナットの側面を打撃し、この打撃による力又は加速度を力センサ又は加速度センサにより検出し、この検出した信号から得られた周波数特性をもとに、所定の周波数区間を周波数ブロックごとに代表値を算出し、この代表値から、周波数特性のディップ周波数や落ち込み周波数が所定の周波数より低くなることを検出すると共に、所定の周波数区間における周波数特性の変動を、周波数ブロックごとに算出した標準偏差が所定の設定値を超えていることで検出することにより、インナナットの緩み及び損傷を検知することを特徴とするインナナットの緩み及び損傷の検知方法。
自動車のダブルホイールをハブに固定するインナナットの緩み及び損傷の検知装置であって、インナナットの側面を打撃するハンマーと、このハンマーに取り付けられ、ハンマーのインナナットに対する打撃で生じた力又は加速度を検出する力センサ又は加速度センサと、この力センサ又は加速度センサが検出した信号の周波数特性を算出する周波数分析部と、この周波数分析部によって得られた周波数特性をもとに、所定の周波数区間を周波数ブロックごとに代表値を算出し、この代表値から、周波数特性のディップ周波数や落ち込み周波数が所定の周波数より低くなることを検知すると共に、所定の周波数区間における周波数特性の変動を、周波数ブロックごとに算出した標準偏差が所定の設定値を超えていることで検出することにより、インナナットの緩み及び損傷の状態を判定する判定部を備えたことを特徴とするインナナットの緩み及び損傷の検知装置。