JP6297444B2 - Status monitoring device for automotive wheel peripheral parts - Google Patents
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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。 The present invention measures the vibration or vibration and temperature of wheel bearing peripheral parts which are wheel bearings and peripheral parts thereof (for example, tires, wheels, hubs, knuckles, brakes, suspension members, etc.) and reference parts. The present invention relates to a state monitoring device for wheel peripheral parts for automobiles which detects an abnormality by the above and prevents an automobile accident beforehand.
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)
Conventionally, for safe driving of automobiles, there are sensors provided on wheel bearings for detecting the rotational speed of each wheel, but even if an abnormality occurs in a part, only a phenomenon that causes rotational fluctuation can be captured. . For this reason, patents have been filed regarding automobile wheel bearings that can prevent problems from occurring and speed up maintenance by attaching sensors that detect situations other than rotational fluctuations. (Patent Document 1)
Further, in industrial fields such as railway cars and windmills, systems have been proposed in which vibration sensors, rotation sensors, temperature sensors, and the like are installed in bearings and their peripheral parts, and their operating conditions are monitored. (Patent Document 2)
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。 For automobiles, input from the outside depending on the road surface (paved, unpaved), tire conditions (type, air pressure, wear, damage), and vehicle conditions (steer angle, speed, engine speed, load weight), etc. The vibration (disturbance) to be changed changes every moment. For this reason, in the method of attaching the sensor only to the wheel bearing and its peripheral parts, there is a problem that it is difficult to determine the vibration source and to determine whether or not the parts are normal.
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。
The object of the present invention is to determine an abnormality by identifying a vibration source for a wheel bearing and its peripheral parts, to reduce the influence of disturbance noise, and to determine the presence / absence of an abnormality and to specify an abnormal part with high accuracy. It is providing the state monitoring apparatus of the wheel periphery components for motor vehicles which can be performed by.
Another object of the present invention is to make it possible to know the determination result of the presence / absence of an abnormality at a communication terminal of an administrator or user away from the automobile.
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。
The state monitoring apparatus for wheel peripheral parts for automobiles according to the present invention accelerates the wheel
A
A
The
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。
The
The automobile information is information relating to the driving conditions of the automobile, and specifically, information obtained from the vehicle, for example, wheel speed, steering angle, engine speed, and the like.
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。
According to this configuration, the
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。
In the present invention, a
The
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。
As described above, the
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。
In the present invention, a
The
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。
When this configuration is summarized and shown, the state monitoring device for wheel peripheral parts for automobiles according to the present invention includes a wheel
A
A
The
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。
In the case of this configuration, the signals of the
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。
In the present invention, the
When the function of transmitting a warning to the designated
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。
Further, in the present invention, a
Since the abnormality of the wheel
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。
In the present invention, the vehicle information includes an
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。
In the present invention, the
Further, the
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。
In the present invention, the
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。
In the present invention, the
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。
The state monitoring device for wheel peripheral parts for automobiles according to the present invention includes a wheel peripheral part which is one of the wheel bearings and its peripheral parts of an automobile, and an acceleration sensor at a reference part away from the wheel peripheral parts, A signal collecting unit for collecting signals of the respective acceleration sensors and vehicle information that is information relating to driving conditions of the vehicle, a signal analyzing unit for analyzing the signals collected by the data collecting device and the vehicle information, and An abnormality determination unit that determines an abnormality of any part of the automobile using a result, the abnormality determination unit extracts information of each acceleration sensor under a specific traveling condition determined from the automobile information, and the wheel By correcting the information of the acceleration sensor of the peripheral part with the information of the acceleration sensor of the reference part, the road surface and the vehicle In order to perform the determination of the abnormal part and the abnormal part in the wheel peripheral part by comparing the corrected information with the setting information, the vibration source is specified and the abnormality determination is performed. The influence of disturbance noise can be reduced, the presence / absence of abnormality and the identification of the abnormal part can be performed with high accuracy.
When the data server having the terminal corresponding unit is provided, it can be known from a communication terminal of an administrator or user away from the automobile.
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。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, this state monitoring device for wheel peripheral components for automobiles is a device that detects the occurrence of an abnormality in the wheel
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。
The types of
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。
The wheel
In the example of FIGS. 1 and 4, the
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。
The
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。
Moreover, in FIG. 1, the
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。
The automobile information is information relating to the driving conditions of the
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。
The
The
Although not shown, the
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。
The
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。
FIG. 3 shows a specific example of the
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。
The
For example, the above-described arbitrary traveling conditions limit the range of the vehicle speed and the steering angle. Furthermore, a plurality of extraction conditions may be set according to the abnormality determination target.
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。
The extracted vibration signal and reference signal, which are acceleration signals, are subjected to FFT (frequency analysis) processing by
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。
The
The abnormality determination method by the
(1) Compare the signal values in the preset frequency band.
(2) Look at the changes in the natural vibration frequency of each component that makes up the wheel
(3) Compare the vibration signal magnitude of each wheel (1) to (n).
(4) Comparing the accumulated data in time series as a setting standard and judging abnormality.
The vibration signals and abnormality determination results of the wheels (1) to (n) processed as described above are stored in the
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。
The
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。
The
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。
The terminal
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。
In the above embodiment, the wheel bearing 2a of the taper bearing is described in FIGS. 1 and 4, but the
The mounting range of the
The mounting range of the
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。
Moreover, in the said embodiment, although the FFT process is implemented as a signal analysis process in the
The vibration signal processed by the
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。
In the above-described embodiment, when the
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。
The operation of the above configuration will be described together with various modified examples and described with reference to FIG.
Vehicle information (wheel speed, steering angle, engine speed, etc.) (step S1), which is information related to traveling of the
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。
In the
Also, based on the vehicle information, only the values of each sensor at the time of a specific driving condition (for example, 40 km / h × straight forward) are extracted, subjected to FFT processing, and the disturbance data using the vibration data of the
When comparing with the accumulated data in time series and comparing the temperature data of each wheel, the accuracy of abnormality determination can be improved.
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。
When an abnormality occurs, the abnormality can be notified by contacting a user such as a driver via a drive recorder or a digital tachograph or by sending a warning mail from the
When an abnormality occurs, a warning can be sent to a registered e-mail address, or when an abnormality occurs, a warning can be sent to dedicated software to notify the abnormality. An administrator of the management company or the like who is informed of the abnormality can make an emergency contact to the user by telephone or the like (step S8).
In addition, the user, the contractor, and the like can check the operation status in the
For data transfer, it is also possible to use mobile communication means (mobile phone, smartphone, notebook PC, tablet terminal, etc.).
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。
According to the state monitoring apparatus for the wheel peripheral parts for automobiles of this embodiment, the presence or absence of abnormality and the abnormal part are increased by reducing the influence of disturbance noise on the wheel bearing 2a and its
By detecting abnormalities at an early stage, serious accidents can be prevented and maintenance time / costs can be reduced by narrowing down the locations where defects occur.
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。
FIG. 6 shows another embodiment of the present invention. In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
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。
As described above, when the data analysis is performed by the data collection means 9 such as the in-vehicle transmitter and the analysis result is transmitted to the
In addition, in this embodiment, the matters other than those specifically described are the same as those in the first embodiment described with reference to FIGS.
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
DESCRIPTION OF
8b ... CAN
Claims (10)
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。 Install the acceleration sensor in the wheel peripheral part which is one of the bearings for automobile wheels and its peripheral parts, and the reference part away from this wheel peripheral part,
A data collection device for collecting vehicle information, which is a signal of each acceleration sensor, and information relating to the driving conditions of the vehicle;
A signal analysis unit that analyzes the signal and vehicle information collected by the data collection device, and an abnormality determination unit that determines an abnormality of any part of the vehicle using the result of the analysis, the abnormality determination unit, By extracting the information of each acceleration sensor under a specific driving condition determined from the vehicle information, and correcting the information of the acceleration sensor of the wheel peripheral part with the information of the acceleration sensor of the reference part, the disturbance from the road surface and the vehicle body A state monitoring device for wheel peripheral parts for automobiles, wherein input is excluded, and the corrected information is compared with setting information to determine the abnormal part and identify the abnormal part in the wheel peripheral part.
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。 The state monitoring device for wheel peripheral parts for an automobile according to claim 1, wherein a data server is provided, and the data collection device has a function of transmitting collection information to the data server,
The data server includes a signal reception unit that receives a signal transmitted from the data collection device, a signal analysis unit that analyzes the received signal, and determines an abnormality of any part of the vehicle using the result of the analysis. An abnormality determination unit, a data storage unit that stores signals obtained by the signal reception unit, the signal analysis unit, and the abnormality determination unit, a function that enables a determination result by the abnormality determination unit to be viewed on a communication terminal, and the abnormality determination Having a terminal-compatible part that has one or both of the functions of sending a warning to a designated communication terminal when it is determined that a component abnormality has occurred in the part,
A state monitoring device for wheel peripheral parts for automobiles.
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