JP7420155B2 - 車輪状態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輪状態判定装置に関する。

近年、車両の安全性の確保の観点等から、車輪の脱落の予兆判定のニーズが高まっている。例えば、下記の特許文献１では、車輪の車軸方向に発生する加速度を検出し、当該加速度が所定範囲内にない場合には、車輪が正常に装着されていない（例えば、車輪のホイールナットが緩んでいる）と判定する技術が開示されている。

特開２００５－３２９９０７号公報

ところで、車両の走行状態によっては、車輪に発生する加速度の大きさが異なるケースがある。例えば、車両が悪路を走行している場合には、ホイールナットが緩んでいなくても、加速度が大きくなる。このため、上記の特許文献１の技術では、車輪の脱落の予兆を誤判定するおそれがある。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車輪の脱落予兆の誤判定を防止することを目的とする。

本発明の一の態様においては、車両の車輪の車軸方向の軸方向加速度を順次取得する加速度取得部と、取得された前記軸方向加速度が所定の判定閾値よりも大きい場合には、前記車輪が脱落する予兆があると判定する車輪脱落予兆判定部と、前記車両の走行状態を取得する走行状態取得部と、を備え、前記車輪脱落予兆判定部は、前記走行状態が第１所定状態である間は、前記車輪の脱落の予兆判定を行い、前記走行状態が前記第１所定状態とは異なる第２所定状態である間は、前記予兆判定を中止する、車輪状態判定装置を提供する。

また、前記走行状態取得部は、前記車両のステアリングホイールが操作されて前記車両が旋回状態であるか否かを判定し、前記車輪脱落予兆判定部は、前記旋回状態であると判定されている間は、前記予兆判定を中止することとしてもよい。

また、前記走行状態取得部は、前記車両の方向指示器が操作されて前記車両が車線変更状態であるか否かを判定し、前記車輪脱落予兆判定部は、前記車線変更状態であると判定されている間は、前記予兆判定を中止することとしてもよい。

また、前記走行状態取得部は、前記車両の前方を撮像した撮像画像から前記車両が悪路を走行している悪路走行状態か否かを判定し、前記車輪脱落予兆判定部は、前記悪路走行状態であると判定されている間は、前記予兆判定を中止することとしてもよい。

また、前記車輪脱落予兆判定部は、前記第２所定状態から前記第１所定状態に遷移すると、前記予兆判定を再開することとしてもよい。

本発明によれば、車輪の脱落予兆の誤判定を防止できるという効果を奏する。

一の実施形態に係る車輪状態判定装置１００の構成を説明するためのブロック図である。 加速度センサ２０が検出する加速度の向きを説明するための模式図である。 軸方向加速度の判定閾値の一例を説明するための模式図である。 車線変更状態での軸方向加速度を説明するための模式図である。 旋回状態での軸方向加速度を説明するための模式図である。 悪路走行状態での軸方向加速度を説明するための模式図である。 車輪脱落予兆判定処理の流れを説明するためのフローチャートである。

＜車輪状態判定装置の構成＞
一の実施形態に係る車輪状態判定装置の構成について、図１を参照しながら説明する。

図１は、一の実施形態に係る車輪状態判定装置１００の構成を説明するためのブロック図である。車輪状態判定装置１００は、車両に搭載されており、車両の車輪の状態を判定する。例えば、車輪状態判定装置１００は、車輪が脱落する予兆がある状態であるか否かを判定する。脱落する予兆があると判定されると、車両は、安全性の観点から、速度を落としたり停止したりする。車両は、ここではトラックであるが、これに限定されない。

車両において、例えば車輪の交換（一例として、冬用タイヤの交換）に起因して、その後車輪が脱落するケースが生じうる。車輪のホイールのナットが緩んでいない場合には、車輪が車軸から脱落するおそれはないが、装着時にホイールナットが適切に絞められずに緩んでいる場合には、走行中にホイールナットが更に緩んでしまい車輪が車軸から脱落するおそれがある。

そこで、本実施形態の車輪状態判定装置１００は、詳細は後述するが、車輪に作用する軸方向加速度の大きさに基づいて、車輪が脱落する予兆がある状態であるか否かを判定し、脱落する予兆があると判定された場合には運転者等に報知を行う。これにより、運転者等は、車輪が脱落する前に、車輪が脱落するおそれがあることを把握でき、対策を講じやすくなる。なお、軸方向加速度を用いているのは、ホイールナットが緩んでいる場合には、大きな軸方向加速度（振動）が発生しやすいためである。

車輪状態判定装置１００は、図１に示すように、記憶部１１０と、制御部１２０を有する。
記憶部１１０は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。記憶部１１０は、制御部１２０が実行するためのプログラムや各種データを記憶する。例えば、記憶部１１０は、車輪の脱落予兆判定処理に用いる判定閾値を記憶する。

制御部１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、記憶部１１０に記憶されたプログラムを実行することにより、車輪状態判定装置１００の動作を制御する。本実施形態では、制御部１２０は、加速度取得部１２２、走行状態取得部１２３、車輪脱落予兆判定部１２４及び報知制御部１２５として機能する。

加速度取得部１２２は、車両の車輪の車軸方向（車両の車幅方向）の軸方向加速度を順次取得する。例えば、加速度取得部１２２は、走行中の車両の前輪及び後輪の各々について、軸方向加速度を順次取得する。加速度取得部１２２は、取得した軸方向加速度を車輪脱落予兆判定部１２４に順次出力する。

加速度取得部１２２が取得する軸方向加速度は、例えば車輪のホイールに取り付けられた加速度センサ２０が所定間隔で検出したものである。なお、加速度センサ２０は、車輪のホイールに代えて、車輪を回転させる車軸に設けられていてもよい。

図２は、加速度センサ２０が検出する加速度の向きを説明するための模式図である。加速度センサ２０は、車輪１０の車軸方向の軸方向加速度に加えて、円周方向の円周方向加速度、半径方向の半径方向加速度も検出可能である。

走行状態取得部１２３は、車両の走行状態を取得する。例えば、走行状態取得部１２３は、車両が定速での走行状態（以下、定速状態とも呼ぶ）か、加減速しながらの走行状態（以下、加減速状態とも呼ぶ）かを取得する。具体的には、走行状態取得部１２３は、アクセル開度を取得することで、定速状態か、加減速状態かを判定できる。なお、定速状態と加減速状態は、ここでは、車両が旋回したり車線変更したりせずに、定速又は加減速しながら走行する状態をいう。また、走行状態取得部１２３は、車両に設けられた検出器群４０及び撮像部５０から入力される情報から、車両の走行状態を判定可能である。

走行状態取得部１２３は、車両が旋回状態であるか否かを判定しうる。例えば、走行状態取得部１２３は、車両のステアリングホイールが操作されて車両が旋回状態であるか否かを判定する。ステアリングホイールの操作は、ここでは検出器群４０によって検車可能である。このため、走行状態取得部１２３は、検出器群４０の検出結果に基づいて、車両が旋回状態であるか否かを判定する。

また、走行状態取得部１２３は、車両が車線変更状態であるか否かを判定しうる。例えば、走行状態取得部１２３は、車両の方向指示器が操作されて車両が車線変更状態であるか否かを判定する。方向指示器の操作は、ここでは検出器群４０によって可能である。このため、走行状態取得部１２３は、検出器群４０の検出結果に基づいて、車両が車線変更状態であるか否かを判定する。

また、走行状態取得部１２３は、車両が悪路（例えば、砂利道やレンガ道）を走行している悪路走行状態であるか否かを判定しうる。例えば、走行状態取得部１２３は、車両の前方を撮像した撮像画像から車両が悪路を走行している悪路走行状態か否かを判定する。撮像画像は、車両に設けられた撮像部５０が撮像した画像である。

車輪脱落予兆判定部１２４は、車両の車輪が脱落する予兆がある状態か否かを判定する。例えば、車輪脱落予兆判定部１２４は、車両の走行中に、車両の前輪及び後輪のいずれかの車輪が脱落する予兆がある状態か否かを判定する。

車輪脱落予兆判定部１２４は、加速度センサ２０が検出する軸方向加速度を用いて、車輪が脱落する予兆がある状態か否かを判定する。具体的には、車輪脱落予兆判定部１２４は、特異的な軸方向加速度が発生した場合には、車輪のホイールナットが緩んでいると判定し、車輪が脱落する予兆がある状態であると判定する。

車輪脱落予兆判定部１２４は、加速度取得部１２２によって取得された軸方向加速度が所定の判定閾値よりも大きい場合には、車輪が脱落する予兆があると判定する。判定閾値は、ホイールナットが緩んでいると想定される状態に対応する値に設定されている。なお、車輪脱落予兆判定部１２４は、軸方向加速度が判定閾値より大きい回数が所定時間内に所定回数（この回数は、１回でも複数回でもよい）に達すれば、車輪が脱落する予兆があると判定する。

図３は、軸方向加速度の判定閾値の一例を説明するための模式図である。図３に示す軸方向加速度は、車両が定速状態で走行している際の加速度である。図３（ａ）にはホイールナットの緩みがない状態で検出された軸方向加速度が示されており、軸方向加速度は、－Ａ～＋Ａの範囲内に収まっている。すなわち、軸方向加速度の絶対値が判定閾値Ａよりも小さい。図３（ｂ）にはホイールナットが緩んでいる状態で検出された軸方向加速が示されており、－Ａ～＋Ａの範囲から外れた軸方向加速度が含まれる。すなわち、絶対値が判定閾値Ａよりも大きい軸方向加速度が含まれれる。このため、軸方向加速度（絶対値）が判定閾値Ａよりも小さい場合には、ホイールナットが緩んでいないと推定でき、軸方向加速度（絶対値）が判定閾値Ａよりも大きい場合には、ホイールナットが緩んでいると推定できる。なお、上記では、正の閾値が＋Ａであり、負の閾値が－Ａであることとしたが、異なる値であってもよい。

車輪脱落予兆判定部１２４は、車両の走行中に常に車輪脱落の予兆判定を行うのではなく、車両の走行状態に応じて予兆判定を制御する。具体的には、車輪脱落予兆判定部１２４は、車両の走行状態が誤判定の生じ難い第１所定状態である間は、車輪の脱落の予兆判定を行う。一方で、車輪脱落予兆判定部１２４は、走行状態が誤判定の生じやすい第２所定状態である間は、予兆判定を中止する。これにより、誤判定が生じやすい走行状態では予兆判定を中止することで、走行中の車輪脱落予兆の誤判定を防止できる。なお、本実施形態において、第１所定状態は、前述した定速状態や加減速状態であり、第２所定状態は、前述した旋回状態、車線変更状態及び悪路走行状態のいずれかである。

図４は、車線変更状態での軸方向加速度を説明するための模式図である。図４（ａ）にはホイールナットの緩みがない状態で検出された軸方向加速度が示され、図４（ｂ）にはホイールナットが緩んでいる状態で検出された軸方向加速が示されている。図４（ａ）と図４（ｂ）を対比すると分かるように、車線変更状態では、ホイールナットの緩みが無い場合の軸方向加速度と、緩みが有る場合の軸方向加速度とにほんとど差がないため、ホイールナットが緩んでいる状態と緩んでいない状態を適切に判別できず、誤判定が生じるおそれがある。そこで、誤判定を防止すべく、車輪脱落予兆判定部１２４は、車両が車線変更状態であると判定されている間は、予兆判定を中止する。

図５は、旋回状態での軸方向加速度を説明するための模式図である。図５（ａ）にはホイールナットの緩みがない状態で検出された軸方向加速度が示され、図５（ｂ）にはホイールナットが緩んでいる状態で検出された軸方向加速が示されている。図５（ａ）と図５（ｂ）を対比すると分かるように、旋回状態では、車線変更状態と同様に、ホイールナットの緩みが無い場合の軸方向加速度と、緩みが有る場合の軸方向加速度とにほんとど差がないため、ホイールナットが緩んでいる状態と緩んでいない状態を適切に判別できず、誤判定が生じるおそれがある。そこで、誤判定を防止すべく、車輪脱落予兆判定部１２４は、車両が旋回状態であると判定されている間は、予兆判定を中止する。

図６は、悪路走行状態での軸方向加速度を説明するための模式図である。図６（ａ）にはホイールナットの緩みがない状態で検出された軸方向加速度が示され、図６（ｂ）にはホイールナットが緩んでいる状態で検出された軸方向加速が示されている。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、悪路走行状態では、ホイールナットの緩みがある場合の軸方向加速度が判定閾値より大きいだけでなく、ホイールナットの緩みが無い場合の軸方向加速度も判定閾値より大きいケースが頻繁に発生するため、判定閾値を用いた車輪脱落予兆を行うと誤判定が生じやすい。そこで、誤判定を防止すべく、車輪脱落予兆判定部１２４は、車両が悪路走行状態であると判定されている間は、予兆判定を中止する。

車輪脱落予兆判定部１２４は、車両の走行状態が第２所定状態から第１所定状態に遷移すると、予兆判定を再開する。例えば、車輪脱落予兆判定部１２４は、旋回状態や悪路走行状態から定速状態に遷移にすると、予兆判定を再開する。これにより、車両が第１所定状態で走行中は予兆判定が継続して行われることになり、車輪脱落の予兆がある状態を早期に検出可能となる。

報知制御部１２５は、報知部３０を制御する。例えば、報知制御部１２５は、車輪脱落予兆判定部１２４によって車輪が脱落する予兆がある状態であると判定された場合には、その旨を報知部３０に報知させる。報知部３０は、例えば、画面に情報を表示する表示部、又は音を出力する音出力部である。このように報知されることで、車両の運転者は、走行を継続すると車輪が脱落するおそれがある状態であることを認識できる。

＜車輪脱落予兆判定処理の流れ＞
車輪脱落予兆判定処理の流れを、図７を参照しながら説明する。

図７は、車輪脱落予兆判定処理の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示す処理は、車両の走行中に行われる。まず、加速度取得部１２２は、加速度センサ２０から、車輪の軸方向加速度を取得する（ステップＳ１０２）。また、走行状態取得部１２３は、車両の走行状態を取得する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０２、Ｓ１０４の処理は、逆の順番で行われてもよく、同時に行われてもよい。

次に、走行状態取得部１２３は、取得した走行状態が第１所定状態であるかを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、走行状態取得部１２３は、取得した走行状態が定速状態又は加減速状態である場合には、第１所定状態であると判定する。一方で、走行状態取得部１２３は、取得した走行状態が旋回状態、車線変更状態及び悪路走行状態のいずれかである場合には、第２所定状態であると判定する。

ステップＳ１０６で走行状態が第１所定状態であると判定された場合には（Ｙｅｓ）、車輪脱落予兆判定部１２４は、ステップＳ１０２で取得した軸方向加速度が判定閾値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。すなわち、誤判定が発生し難い第１所定状態である場合には、車輪脱落予兆判定部１２４は、予兆判定を行う。

ステップＳ１０８で軸方向加速度が判定閾値よりも大きい場合には（Ｙｅｓ）、別言すればホイールナットが緩んで振動が大きい場合には、車輪脱落予兆判定部１２４は、車輪が脱落する予兆がある状態であると判定する（ステップＳ１１０）。そして、報知制御部１２５は、車輪が脱落する予兆がある状態である旨を、報知部３０に報知させる（ステップＳ１１２）。

ステップＳ１０６で走行状態が第２所定状態であると判定された場合には（Ｎｏ）、車輪脱落予兆判定部１２４は、上述したステップＳ１０８、Ｓ１１０の予兆判定を中止する。すなわち、車輪脱落予兆判定部１２４は、誤判定が生じる可能性がある第２所定状態である場合には、予兆判定を中止する。これにより、車輪脱落予兆の誤判定の発生を防止できる。

＜本実施形態における効果＞
上述した実施形態の車輪状態判定装置１００は、車両の走行状態を取得し、取得した走行状態が第１所定状態である間は、車輪の脱落の予兆判定を行う。一方で、車輪状態判定装置１００は、走行状態が第１所定状態とは異なる第２所定状態である間は、予兆判定を中止する。
すなわち、車輪状態判定装置１００は、誤判定が発生し難い走行状態では予兆判定を行い、誤判定が発生する可能性が高い走行状態では予兆判定を行う。これにより、車両の走行中の車輪脱落予兆の誤判定を防止できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１０ 車輪
１００ 車輪状態判定装置
１２２ 加速度取得部
１２３ 走行状態取得部
１２４ 車輪脱落予兆判定部

Claims (4)

1. 車両の車輪の車軸方向の軸方向加速度を順次取得する加速度取得部と、
   取得された前記軸方向加速度が所定の判定閾値よりも大きい場合には、前記車輪が脱落する予兆があると判定する車輪脱落予兆判定部と、
   前記車両の走行状態を取得する走行状態取得部と、
   を備え、
   前記車輪脱落予兆判定部は、
   前記走行状態が第１所定状態である間は、前記車輪の脱落の予兆判定を行い、
   前記走行状態が前記第１所定状態とは異なる第２所定状態である間は、前記予兆判定を中止し、
   前記走行状態取得部は、前記車両の方向指示器が操作されて前記車両が車線変更状態であるか否かを判定し、
   前記車輪脱落予兆判定部は、前記車線変更状態であると判定されている間は、前記予兆判定を中止する、車輪状態判定装置。
2. 前記走行状態取得部は、前記車両のステアリングホイールが操作されて前記車両が旋回状態であるか否かを判定し、
   前記車輪脱落予兆判定部は、前記旋回状態であると判定されている間は、前記予兆判定を中止する、
   請求項１に記載の車輪状態判定装置。
3. 前記走行状態取得部は、前記車両の前方を撮像した撮像画像から前記車両が悪路を走行している悪路走行状態か否かを判定し、
   前記車輪脱落予兆判定部は、前記悪路走行状態であると判定されている間は、前記予兆判定を中止する、
   請求項１又は２に記載の車輪状態判定装置。
4. 前記車輪脱落予兆判定部は、前記第２所定状態から前記第１所定状態に遷移すると、前記予兆判定を再開する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の車輪状態判定装置。

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