JP6466223B2 - ホイールナット緩み検出装置およびその緩み検出用のセンサユニット - Google Patents

Description

この発明は、自動車および各種産業機械の動力伝達系に使用されるハブとホイールとの間の締結部において、ホイールナットの緩みを検出するホイールナット緩み検出装置およびその緩み検出用のセンサユニットに関する。

自動車、特に大型商用車等においては、車輪脱落等の不具合防止として各車輪の締結状態を確認することが重要であると認識されており、ホイールナット締結時の締結トルク管理が法令化されている。このような締結状態の確認手段としては、外観、打音チェックによる点検が一般的であるが、稼働中の締結状態を高精度に判定出来る量産技術は無い為、定期メンテナンスの他に、運行前点検、運行途中点検等の日常点検を実施し、ナット緩み等の締結異常発生を防いでいる。

外観チェックについては、ナット締付後、ペイントマーカーでナットとホイール間の位相を示したり、位相が分かるキャップをナットに組み付けて、緩みによる位相ズレを検出し易くする等の方法がある。また、打音チェックについては、一般的に点検者の経験則に基づく判定が主であるが、ハンマリング器具に加速度計を組み込み、ナット緩みやボルト損傷による共振周波数の変化を検出する診断ツールも存在する。

稼働中の車輪状態を監視する量産技術としては、ＴＰＭＳ（タイヤ空気圧監視装置）等があり、先行技術として、車両制御の為にタイヤ作用力を検出する方式も提案されている（例えば、特許文献１〜３）。前記タイヤの作用力を検出する装置は、ホイール支持部（ハブ）とホイール間に、柱状部と板状部を有する弾性体を配置し、各部位に生じる応力、歪等の情報から、タイヤ接地面にかかる作用力を演算し検出する装置である。この装置は、板状部に歪を増大させる応力集中部を設けることを特徴としているが、具体案は記載されていない。

特許第４８６０６８０号公報 特許第５４５５３５７号公報 特許第５０８３３１４号公報

・外観、打音による従来の確認手法では、ナット緩み、ボルト破損等の異常を走行中に検出できない。
・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。
・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。

この発明の目的は、ホイールナットの緩み等の異常を走行中等の稼働中に検出でき、検出の精度にも優れ、かつ構造が簡単でホイールの支持剛性への影響が小さいホイールナット緩み検出装置およびその緩み検出用のセンサユニットを提供することである。

この発明のホイールナット緩み検出装置は、ハブの全周に渡り設けられて前記ホイールを前記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、およびこの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みを検出する歪センサを有するセンサユニットと、前記歪センサの検出データから所定の基準に従い前記ホイールナットの締結状態の異常を判定する締結状態判定手段とを備える。

この構成によると、前記リング状のスペーサ状部材は、円周方向に並ぶ各ハブボルトの頭部とホイールナットとの間に介在しているため、いずれか一部のホイールナットに緩みが生じると、他のホイールナットとの締め付け力の差により前記スペーサ状部材にボルト穴の間の位相部位で歪みが生じる。この歪みが歪センサで検出され、その検出データから、前記締結状態判定手段により、所定の基準に従い前記ホイールナットの締結状態の異常が判定される。
このようにハブボルトとホイールナットとの間に介在するリング状のスペーサ状部材を用い、このスペーサ状部材の歪みを検出してホイールナットの締結状態の異常を検出するため、車両の走行中等の、ホイールが回転する稼働中にも締結状態の異常を検出できる。また、歪みの検出データから締結状態判定手段が所定の基準に従って締結状態の異常を判定するので、検出の精度にも優れる。歪みを生じさせるための前記スペーサ状部材は、ハブボルトの頭部とホイールナット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に歪センサを取付けた構成であるため、構造が簡単で、ホイールの支持剛性への影響も小さい。

なお、前記センサユニットは、ハブボルトの頭部とホイールナットとの間に介在していれば良く、例えば、ハブとホイール間、ダブルホイール間、ホイールとナット間等のいずれに配置されていても良い。前記「所定の基準」は、任意に定めた基準で良い。

この発明において、前記スペーサ状部材は、前記ホイールナットの最外径内の領域では、前記ボルト穴を除き、凹みおよび欠如部分のいずれもが存在しない形状であっても良い。
この形状とすることで、ホイールナットの締付によってホイールの締結に関係する部材にかかる軸力を損なわず、強固に連結が可能になる。
なお、前記ホイールナットがワッシャ部を一体に有する場合は、前記最外径は、前記ワッシャ部を含む最外径である。

この発明において、前記スペーサ状部材は、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ていても良い。
前記歪センサの検出やその検出信号の通信のためには通信装置や電源が必要であるが、スペーサ状部材のボルト穴の間の位相部位に前記通信装置および電源を配置することで、センサユニット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は、ボルト穴の存在する位相部位では締め付けのためにある程度の肉厚が必要であるが、ボルト穴の間の位相部位は薄くても良い。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や電源を配置することで、センサユニットの全体としての肉厚を厚くすることなく、通信装置および電源を配置することができる。

この発明において、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ていても良い。
このように薄肉部を設けることで、センサ類や、通信装置、電源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、前記薄肉部を設けることで歪を集中させることができ、歪み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。

上記のように薄肉部を設ける場合に、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ていても良い。
このように最薄部を設けることで、スペーサ状部材の歪みがより一層集中し、歪み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。

この発明において、前記歪センサは、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みを検出するセンサ素子とで構成されていても良い。
スペーサ状部材自体に薄肉部を設けるのではなく、上記のようにダイヤフラムを設けてもスペーサ状部材の歪みを感度良く検出することができる。

この発明において、前記センサユニットは、前記歪センサの他に、温度センサおよび加速度センサを有していても良い。
歪センサの歪みの検出値は温度によって変わるため、温度センサで温度を検出し、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。前記加速度センサを備える場合は、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。

この発明において、前記センサユニットは、前記歪センサの検出データを送信する無線通信を行う無線通信手段を有していても良い。
前記センサユニットはホイールと共に回転するため、有線の配線ではスリップリング等の摺動する部品が必要で好ましくなく、無線通信とすることが好ましい。前記無線通信手段には、種々の規格の近距離無線通信手段が採用できる。

この発明において、前記締結状態判定手段は、前記異常の判定を行う頻度が任意に設定可能であり、かつ前記ホイールを備える車両の走行中に判定可能であることが好ましい。
前記ホイールが用いられる車両等の使用の形態がユーザ等によって大きく変わるため、使用の形態に応じた頻度で異常の判定が行われるようにすることが、使用に便利である。また、走行中に判定可能であると、走行中に生じたナットの緩みを検出可能になる。

この発明のホイールナット緩み検出用のセンサユニットは、ホイールの全周に渡り設けられて前記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と、この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みを検出する歪センサとを有する。
この構成のセンサユニットによると、この発明のホイールナット緩み検出装置につき説明したと同様に、ナットの緩み等の異常を走行中等の稼働中に検出でき、検出の精度にも優れ、かつ構造が簡単でホイールの支持剛性への影響が小さい。

この発明のホイールナット緩み検出装置は、ホイールの全周に渡り設けられて前記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、およびこの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みを検出する歪センサを有するセンサユニットと、前記歪センサの検出データから所定の基準に従い前記ホイールナットの締結状態の異常を判定する締結状態判定手段とを備えるため、ナットの緩み等の異常を走行中等の稼働中に検出でき、検出の精度にも優れ、かつ構造が簡単でホイールの支持剛性への影響が小さい。
この発明のホイールナット緩み検出用のセンサユニットは、ホイールの全周に渡り設けられて前記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と、この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みを検出する歪センサとを有するため、ナットの緩み等の異常を走行中等の稼働中に検出でき、検出の精度にも優れ、かつ構造が簡単でホイールの支持剛性への影響が小さい。

この発明の一実施形態に係るホイールナット緩み検出装置の概要を示す説明図である。 同ホイールナット緩み検出装置における車輪のセンサユニットの取付部を示す破断斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ同センサユニットのホイールへの取付形態の各例を示す部分斜視図である。 同センサユニットの正面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ同センサユニットにおける薄肉部の各種形態を表側および裏側から示す部分斜視図である。 同ホイールナット緩み検出装置の概念構成のブロック図である。 同ホイールナット緩み検出装置の動作を示すフローチャートである。 同センサユニットにおける歪センサの変形例を示す断面図である。 （Ａ）,（Ｂ）は、同センサユニットにおける歪センサの他の各変形例を示す断面図である。

この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、このホイールナット緩み検出装置を大型商用車に採用したシステムの全体像を示す。このホイールナット緩み検出装置は、車両１の車輪２Ａのホイール部に搭載されるスペーサ型のセンサユニット３と、車載器４Ａまたは携帯端末４Ｂ等の情報処理装置４に設けられた締結状態判定手段５とで構成される。車両１は、大型商用車であるトラックの場合を示している。車載器４Ａは、車両１に搭載されたＥＣＵ（電気制御ユニット）の情報を読み込むことができても良い。携帯端末４Ｂは、情報処理機能を備えた所謂スマートフォン等の携帯電話器、または携帯性を持つ緩み止め検出専用、または他のメンテナンス用途を含むメンテナンス専用の端末機である。締結状態判定手段５は、一つの情報処理装置４に設ければ良いが、締結状態判定手段５を持つ車載器４Ａや携帯端末４Ｂ等の複数の情報処理装置４を設けても良い。なお、前記締結状態判定手段５は、前記車載器４Ａや携帯端末４Ｂに広域
ネットワークを介して接続されるサーバ（図示せず）などの情報処理装置に設けられていても良い。

図２は、前記車両１が大型商用車である場合に、後軸ダブルホイール部に前記センサユニット３を実装した例を、その回転軸線を通る面にて切断して示す断面図である。この車輪２Ａでは、ハブ６のフランジ６ａの片面に２つのホイール２，２を互いに反対に向けて重ね、フランジ６ａの他の片面にブレーキドラム９を重ねている。これらホイール２，２とブレーキドラム９とを、ハブボルト７の頭部７ａとホイールナット８との間で挟み込んで締め付け固定している。ハブボルト７は、ハブ６の円周方向の複数箇所に設けられ、前記フランジ６ａ、ホイール２，２、およびブレーキドラム９に設けられたボルト穴に挿通されている。なお、前記ハブ６は、車軸（図示せず）の外周に設置されるが、ハブベアリング（すなわち車輪用軸受）の一部を構成する部品であっても、ハブベアリングとは別に設けられた部品であっても良い。各ホイール２，２の外周にはタイヤ１０が設けられ、ホイール２とタイヤ１０とで車輪２Ａが構成される。

センサユニット３は、ホイール２と同心の円形のリング状で板状の部品であり、この例では２つのホイール２，２間に位置して、前記各ハブボルト７の頭部７ａとホイールナット８の間に介在し、これらハブボルト７とホイールナット８とで締め付けられている。センサユニット３は、円周方向の複数箇所にボルト穴１１（図１）を有し、これらボルト穴１１にハブボルト７が挿通されている。

図３（Ａ）は、図２におけるセンサユニット３のホイールナット８による締め付け部を拡大して示す。
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。

なお、センサユニット３は、ハブボルト７の頭部７ａとホイールナット８との間であれば、ハブ６のフランジ６ａとブレーキドラム９との間や、ブレーキドラム９とハブボルト７の頭部７ａとの間など、ハブボルト７の頭部７ａとハブ６のフランジ６ａとの間に配置しても良いが、一般的にハブボルト７はハブ６のフランジ６ａのボルト穴に圧入して固定されるため、ハブ６のフランジ６ａよりもホイールナット８に配置する方が好ましい。
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は、前輪のシングルタイヤ仕様であっても良い。

図４は、センサユニット３の例を示す。このセンサユニット３は、リング状で板状のスペーサ状部材１２と、このスペーサ状部材１２に取付けられた歪センサ１３とを有する。歪センサ１３は、例えば箔ひずみゲージ、線ひずみゲージ、半導体ひずみゲージなどである。スペーサ状部材１２には、ホイール２の状態を検知する状態検知センサ２１として、歪センサ１３の他に、温度センサ１４および加速度センサ１５が取付けられる。この他に、ジャイロや回転センサ（いずれも図示せず）を設けても良い。なお、前記状態検知センサ２１は、前記各センサの総称である。また、スペーサ状部材１２には、通信装置１６および電源１７が設けられる。この例では、通信装置１６と電源１７とを纏めて一つの部品とした電源・通信ユニット１８が用いられている。

スペーサ状部材１２は、各部位のハブボルト７とホイールナット８とによる締め付け力の差によって変形を生じさせるための部材であり、前述のように、各ハブボルト７を挿通させるボルト穴１１が設けられている。スペーサ状部材１２の材質については、鉄合金の様に高強度、かつ高剛性の金属材料で形成されていても、またアルミニウム合金の様に弾性が比較的高い金属材料にて形成されても良い。

スペーサ状部材１２は、前記ホイールナット８の最外径内の領域では、前記ボルト穴１１を除き、凹みおよび欠如部分のいずれもが存在しない形状であり、この領域は後述のような厚肉部１２ａとされる。
この形状とすることで、ホイールナット８の締付によってホイール２の締結に関係する部材にかかる軸力を損なわず、強固に連結が可能になる。なお、ホイールナット８がワッシャ部（図示せず）を一体に有する場合は、前記最外径は、前記ワッシャ部を含む最外径である。

スペーサ状部材１２は、ボルト穴１１の存在する位相部位、つまりボルト穴１１の周囲の部分は厚肉部１２ａとされ、ボルト穴１１間の位相部位は薄肉部１２ｂとされている。薄肉部１２ｂは、スペーサ状部材１２の両面が前記厚肉部１２ａよりも凹む形状であっても、スペーサ状部材１２の片面のみが厚肉部１２ａよりも凹む形状であっても良い。この薄肉部１２ｂとされたボルト穴１１間の位相部位は、前記歪センサ１３、温度センサ１４、加速度センサ１５等のセンサ類や、前記通信装置１６、電源１７、あるいは電源・通信ユニット１８を実装する部位とされる。なお、図４の例では、スペーサ状部材１２の片面の内周部は、全周に連続した薄肉部とされ、配線に利用されている。

スペーサ状部材１２は、さらに、薄肉部１２ｂとされた位相部位における一部の位相部位に、例えば図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、歪集中部となる最薄部１２ｃを有していても良い。
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。

図５（Ｂ），（Ｃ）の例では、いずれも同図（Ａ）の中間突条部１２ｄが存在せず、薄肉部１２ｂはボルト穴１１間の位相部位の全体に続く形状とされているが、図５（Ｂ）の例では薄肉部１２ｂにおける円周方向の中央に、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。図５（Ｃ）の例では図５（Ｂ）の例と同じく溝部によって最薄部１２ｃが形成されているが、最薄部１２ｃはボルト穴１１間で円周方向に偏っている。
いずれの例においても、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、この最薄部１２ｃに集中した歪みを検出する。
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。

なお、スペーサ状部材１２は、このスペーサ状部材１２自体に最薄部１２ｃを設けるのではなく、図８に示すように、歪みを検出するダイヤフラム型の歪センサ１３を実装しても良い。このダイヤフラム型の歪センサ１３は、ダイヤフラム１３ａと、このダイヤフラム１３ａの歪みを検出するセンサ素子１３ｂとで構成される。また、図９（Ａ）（Ｂ）に各例を示すようにスペーサ状部材１２自体に最薄部１２ｃを設け、さらに前記のダイヤフラム１３ａとセンサ素子１３ａとでなる歪センサ１３を設けてもよい。

また、スペーサ状部材１２は、上記の各例では１枚で構成したが、複数枚のスペーサ状部材構成材（図示せず）を組み合わせて一つのスペーサ状部材としても良い。

図６は、このホイールナット緩み検出装置のシステム構成をブロック図で示す。センサユニット３は、各車輪２Ａ毎に設けられ、状態検知センサ２１として歪センサ１３、温度センサ１４、加速度センサ１５等が設けられていて、これらの状態検知センサ２１の検出データの通信を行う通信装置１６を備えている。なお、ダブルホイールの場合は、図２，図３（Ａ）に示したように、そのダブルホイールを構成する２つのホイール２，２に対して一つのセンサユニット３が設けられる。なお、図６において、車輪２Ａおよびセンサユニット３のブロック内に示した「Ａ〜Ｚ」の符号は、個々の車輪２Ａおよびセンサユニット３を識別する符号であり、車輪２Ａとその車輪２Ａに設けられたセンサユニット３には、同一の符号「Ａ〜Ｚ」を付してある。

前記締結状態判定手段５を持つ車載器４Ａまたは携帯または通信端末４Ｂ等の情報処理装置４は、複数のセンサユニット３に対して、例えば１台の車両が有する全てのセンサユニット３に対して１台設けられる。

情報処理装置４は、コンピュータとプログラムとで主に構成され、前記各センサユニット３の通信装置１７と通信を行う通信装置２２と、情報処理部２３と、表示部２４とを有し、前記情報処理部２３に前記締結状態判定手段５が設けられている。表示部２４は、液晶表示装置等の画面に画像を表示する手段であり、前記締結状態判定手段５で判定された結果等を画面に表示する。
前記センサユニット３の通信装置１７と、情報処理装置４の通信装置２２とは、無線通信、近距離無線通信の規格（例えばブルートゥ−ス（登録商標））に応じた無線通信を行う装置である。

前記締結状態判定手段５は、歪センサ１３の検出データから所定の基準に従い前記ホイールナット８の締結状態の異常を判定する手段であり、個々のセンサユニット３毎に、ホイールナット８の締結状態の異常を判定する。
締結状態判定手段５は、データ記憶部５ａ、信号解析部５ｂ、および状態判定部５ｃを有し、データ記憶部５ａに、センサユニット３から送信された歪みセンサ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。信号解析部５ｂは、締結状態の異常の判定のために必要な前処理となる信号の解析を行う。状態判定部５ｃは、信号解析部５ｂで解析された情報を用い、ホイールナット８の締結状態の異常を判定を行う。

締結状態判定手段５は、ホイールナット８の締結状態の異常の判定の他に、温度センサ１４の検出温度を用いて歪みの温度ドリフト補正を行う機能、および温度センサ１４の検出温度から、ブレーキ引きずり等によるホイール２の異常発熱の検出が可能とされ、また加速度センサ１５の検出データからハブベアリング（図示せず）の損傷やタイヤ１０のパンク等の異常を検出する機能を備える。締結状態判定手段５は、各検出結果を表示部２４に表示させる機能を備える。

締結状態判定手段５は、締結状態の異常等の各検出の頻度を、情報処理装置４に設けられた入力手段（図示せず）からの入力によって任意に設定が可能とされ、また車両の走行中も検出が可能とされる。前記入力手段は、例えばキースイッチや、前記表示部２４の画面上に設けられるタッチパネル等である。

上記構成のホイールナット緩み検出装置によると、スペーサ型のセンサユニット３を車輪締結部（ハブ６のフランジ６ａとホイール２の間、もしくはホイール２とホイールナット８との間等）に設置しており、センサユニット３に設置した歪みセンサ１３等の状態検知センサ２１の測定データを用いて、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を検出する。
センサユニット３に搭載する状態検知センサ２１は、歪、温度（歪の温度ドリフト補正、および車輪の異常発熱検知用）をそれぞれ検出する歪みセンサ１３、温度センサ１４、および各加速度１５等である。
また、走行中の状態監視も可能である。

図７は、上記構成のホイールナット緩み検出装置の使用方法および動作を示すフローチャートである。同図を用いて、動作、および構成の補足説明を行う。
まず、同図の上段に示すように、事前準備（セットアップ）として、センサユニット３をハブ６〜ホイールナット８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、その測定データを通信端末４Ｂ，車載器４Ａ等に送信する。通信端末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５ａに記憶する。車種、部位の情報のインプットは、通信端末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、その記憶データを通信端末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。

本運転（緩み状態の検知）では、センサユニット３において、内蔵の各状態検知センサ２１により、部品の状態を測定する。測定内容は、スペーサ状部材１２の歪み、温度、加速度等である。これらの測定データは、通信端末４Ｂまたは車載器４Ａ等に送信する。

通信端末４Ｂ、車載器４Ａでは、次の処理を行う。なお、データ記憶部５ａ、信号解析部５ｂ、および状態判別部５ｃのいずれで行う処理であるかが明確となるように、ハッチングをデータ記憶部、信号解析部、状態判別部の別に施した。
通信端末４Ｂ、車載器４Ａでは、各センサユニット３から測定データを受信し、歪データは温度データによって温度補正し、その補正後の歪データを用いて締結異常の判定処理を行う。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。

センサユニット３が加速度センサ１５を有する場合は、受信した加速度データから、周波数解析を行い、ホイール２の周辺部品の異常判定の処理を行う。この処理にも前述の抽出された過去測定データが用いられる。

前記各判定の処理では、データに異常があるか否かを判定する。例えば、データが閾値を超えているか、またセンサユニット３の複数箇所に設けられた他の歪みセンサ１３等の検出データと異なる傾向があるか否かを判定する。
異常なしの場合に、表示部２４に「異常なし」と表示し、異常有りの場合は「異常」と表示する。また、各測定データおよび判定結果を保存する。

このように、このホイールナット緩み検出装置によると、ホイールナット８の緩み等の異常を走行中等の稼働中に状態監視して検出でき、検出の精度にも優れ、かつ構造が簡単でホイールの支持剛性への影響が小さい。また、メンテナンス性が向上し、判定精度が向上し、判定基準が定量化（異常部位の判別が可能）される。センサユニット３は、車両への着脱も容易で、車両重量、車軸幅、支持剛性への影響が小さい。

なお、上記実施形態は、自動車などの車両に適用した場合につき説明したが、この発明は、車両以外の産業機械における各種のホイールの締結部に適用することができる。

以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１：車両
２：ホイール
２Ａ：車輪
３：センサユニット
４：情報処理装置
４Ａ：車載器
４Ｂ：携帯端末
５：締結状態判定手段
６：ハブ
６ａ：フランジ
７：ハブボルト
７ａ：ハブボルト
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
１７：電源

Claims (9)

1. ハブの全周に渡り設けられてホイールを前記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、およびこの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みを検出する歪センサを有するセンサユニットと、前記歪センサの検出データから所定の基準に従い前記ホイールナットの締結状態の異常を判定する締結状態判定手段とを備えたホイールナット緩み検出装置。
2. 請求項１に記載のホイールナット緩み検出装置において、前記スペーサ状部材は、前記ホイールナットの最外径内の領域では、前記ボルト穴を除き、凹みおよび欠如部分のいずれもが存在しない形状であるホイールナット緩み検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のホイールナット緩み検出装置において、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ホイールナット緩み検出装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のホイールナット緩み検出装置において、前記スペーサ状部材は、前記ボルト穴の間の位相部位が薄肉部とされたホイールナット緩み検出装置。
5. 請求項４に記載のホイールナット緩み検出装置において、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するホイールナット緩み検出装置。
6. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のホイールナット緩み検出装置において、前記歪センサは、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みを検出するセンサ素子とで構成されるホイールナット緩み検出装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のホイールナット緩み検出装置において、前記センサユニットは、前記歪センサの他に、温度センサおよび加速度センサを有するホイールナット緩み検出装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のホイールナット緩み検出装置において、前記センサユニットは、前記歪センサの検出データを送信する無線通信手段を有するホイールナット緩み検出装置。
9. ホイールの全周に渡り設けられて前記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と、この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みを検出する歪センサとを有するホイールナット緩み検出用のセンサユニット。

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