(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールを車軸に締結するホイール締結部に着脱可能に設置されて前記ホイール締結部の締結状態によって変化する状態量を検出するスペーサ型のセンサユニットと、このセンサユニットから信号の受信が可能に接続された情報処理装置とを備え、
前記センサユニットは、前記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周方向複数箇所にそれぞれ設けられて前記スペーサ状部材の歪を検出する歪センサを有するスペーサ型であり、
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、前記スペーサ状部材は、前記ボルト穴の間の位相部位に、前記歪センサを実装する部位を有し、前記ボルト穴の間の位相部位が薄肉部とされ、
前記情報処理装置は、前記センサユニットの前記歪センサで検出された歪の情報と、前記情報処理装置に入力された前記各ホイールナットの締付トルクの情報とから、定められた規則に従って前記ホイール締結部の締付状態を判定する締付状態判定手段を有する、
ことを特徴とするホイール締結状態判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホイール締結状態判定装置において、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締結状態判定装置。
【請求項３】
請求項１に記載のホイール締結状態判定装置において、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を検出するセンサ素子とで構成されるホイール締結状態判定装置。
【請求項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締結状態判定装置において、前記センサユニットは、前記歪センサの他に温度センサを有するホイール締結状態判定装置。
【請求項５】
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締結状態判定装置において、前記情報処理装置は、前記センサユニットから送信された前記歪の情報を受信する機能、および前記締付トルクを測定する締付トルク測定手段から送信された前記締付トルクの情報を受信する機能を有するデータ受信／入力部を備えるホイール締結状態判定装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のホイール締結状態判定装置において、前記センサユニットは、前記情報処理装置と配線で接続される端子を有し、前記配線によって前記歪センサの検出信号の送信、および前記情報処理装置から前記歪センサへの給電が行われるホイール締結状態判定装置。
【請求項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締結状態判定装置において、前記締付状態判定手段は、前記歪センサの検出した歪と入力された前記締付トルクの情報との相関を求め、この求めた相関を前記締付状態の判定に利用するホイール締結状態判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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間の締結部の締結状態を判定する装置、詳細には、ホイール組付け時や車両点検時にホイール締結状態を判定するメンテナンス用装置等となるホイール締結状態判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、特に大型商用車等において、車輪をハブに組付ける際には、ハブとホイール間に適切な軸力を付加することが重要であるが、軸力を測定することは難しい為、トルクレンチを用いて、ホイールナットの締付トルクを管理する方法が一般的である。トルクレンチの中には、ブルートゥース（登録商標）等の無線通信を介して実締付トルクデータを保存出来る製品もある。
組付け後にホイールの締結状態を確認するメンテナンス手段としては、ナットの打音チェックが一般的であり、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知する診断ツールも存在する。
【０００３】
車輪状態を監視する類似先行技術としては、次の様に、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、タイヤの作用力検出装置としては、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部材を配置し、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が提案されている。なお、この提案例は、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８６０６８０号公報
【特許文献２】特許第５４５５３５７号公報
【特許文献３】特許第５０８３３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
締付トルク管理の場合、締付スピードやボルト/ ナットの表面摩擦係数によって、発生軸力にばらつきが生じる。
打音による従来の確認手法では、完全なナット緩みは検出出来るが、点検者による検知精度にばらつきがあるうえ、締付トルクが適正値かどうかの判定は出来ない。
大型商用車はボルト数が多く（８穴、１０穴）、正規締付トルクでの締付忘れが発生する可能性がある。
【０００６】
この発明の目的は、ホイール取付時や車両点検時にホイール締結部の締結品質を精度良く判定でき、かつ締結状態の判定のためにホイールに常設する部品が、精度の良い歪検出が可能でありながら、コンパクトで車両への影響を小さくできるホイール締結状態判定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のホイール締結状態判定装置は、ホイール２を車軸に締結するホイール締結部２ａに着脱可能に設置されて前記ホイール締結部２ａの締結状態によって変化する状態量を検出するスペーサ型のセンサユニット３と、このセンサユニット３から信号の受信が可能に接続された情報処理装置４とを備え、
前記センサユニット３は、前記ホイール２の全周に渡り設けられて前記ホイール２をハブ６に取付ける各ハブボルト７の頭部とホイールナット８との間に介在し前記各ハブボルト７とホイールナット８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１２、およびこのスペーサ状部材１２における周方向複数箇所にそれぞれ設けられて前記スペーサ状部材１２の歪を検出する歪センサ１３を有するスペーサ型であり、
前記スペーサ状部材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、前記スペーサ状部材１２は、前記ボルト穴１１の間の位相部位に、前記歪センサ１３を実装する部位を有し、前記ボルト穴１１の間の位相部位が薄肉部とされ、
前記情報処理装置４は、前記センサユニット３の前記歪センサ１３で検出された歪の情報と、前記情報処理装置４に入力された前記各ホイールナット８の締付トルクの情報とから、定められた規則に従って前記ホイール締結部２ａの締付状態を判定する締付状態判定手段５を有する、
ことを特徴とする。
【０００８】
この構成によると、前記情報処理装置４に設けられた締付状態判定手段５は、センサユニット３の歪センサ１３で検出された歪の情報と、ホイールナット８の締付トルクの情報とから、ホイール締結部２ａの締付状態を判定する。そのため、ホイール２の組付け時に、ホイール締結部２ａの締結品質を精度良く判定することができる。また、ホイール２の組付け時における前記歪センサ１３による歪の情報とホイールナット８の締付トルクの情報との相関等を求めておくことで、車両点検時には、ホイールナット８の締付トルクの情報を用いることなく、前記歪センサ１３の歪の情報から、ホイール締結部２ａの締結品質を精度良く判定することができる。
前記センサユニット３は、前記変形発生用のリング状のスペーサ状部材１２、およびこのスペーサ状部材１２におけるボルト穴１１の間の位相部位に設けられて前記スペーサ状部材１２の歪を検出する歪センサ１３とを有するスペーサ型であるため、精度の良い歪検出が可能でありながら、構造が簡単でコンパクトであり、またホイール２の支持剛性等の車両への影響を小さくできる。
【０００９】
前記スペーサ状部材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。換言すれば、前記スペーサ状部材１２は、ホイールナット８の最外径内、またはホイールナット８のフランジ部内の領域では、ハブおよびホイールと接触可能な形状とする。
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。前記ホイールナット８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。
【００１０】
前記スペーサ状部材１２は、前記ボルト穴１１の間の位相部位に、前記歪センサ１３を実装する部位を有する形状である。
ボルト穴１１の間の位相部位に前記歪センサ１３を実装することで、一部のホイールナット８の緩みで生じるスペーサ状部材１２の歪を感度良く検出できる。
【００１１】
前記スペーサ状部材１２は、前記ボルト穴１１の間の位相部位が薄肉部とされている。
このように薄肉部を設けることで、センサ類や端子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１２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１２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。
【００１２】
この場合に、前記スペーサ状部材１２は、前記ボルト穴１１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１２の歪がより一層集中し、歪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。
【００１３】
この発明において、前記歪センサ１３は、前記スペーサ状部材１２に取付けられてこのスペーサ状部材１２の変形により歪むダイヤフラム１３ｂと、このダイヤフラム１３ｂに取付けられてこのダイヤフラム１３ｂの歪を検出するセンサ素子１３ａとで構成されていても良い。
スペーサ状部材１２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１３ｂを設けてもスペーサ状部材１２の歪を感度良く検出することができる。
【００１４】
この発明において、前記センサユニット３は、前記歪センサ１３の他に温度センサ１４を有していても良い。
歪センサ１３の歪の検出値は温度によって変わるため、温度センサ１４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１４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。
【００１５】
この発明において、前記情報処理装置４は、前記センサユニット３から送信された前記歪や温度の情報を受信する機能、および前記締付トルクを測定する締付トルク測定手段２０から送信された前記締付トルクの情報を受信する機能を有するデータ受信／入力部２２を備えていても良い。
この構成の場合、締付トルク測定手段２０から直接に情報処理装置４へ締付トルクの測定値が送信されるため、締付トルク測定手段２０から締付トルクの測定値を読み取って情報処理装置４へ手入力などで入力し直す場合と異なり、入力間違いが生じず、また入力作業の手間を省くことができる。
【００１６】
この発明において、前記センサユニット３は、前記情報処理装置４と配線で接続される端子１６を有し、前記配線によって前記歪センサ１３の検出信号の送信、および前記情報処理装置４から前記歪センサ１３への給電が行われるようにしても良い。
このように、センサユニット３を、電源、通信装置を持たず、情報処理装置４と接続して給電／測定を行う構成とした場合、メンテナンス時専用ツールとなるが、低コスト、軽量、コンパクト化の効果が得られる。
【００１７】
この発明において、前記締付状態判定手段５は、前記歪センサ１３の検出した歪と締付装置（トルクレンチ等）からの締付トルク情報との相関を求め、この求めた相関を前記締付状態の判定に利用するようにしても良い。
前記相関を解析することで、ナット締付忘れ、およびボルト異常、組付け条件異常（ナット締付面の表面性状異常等）等の検出が可能である。また、ホイールの組付け時における前記歪センサ１３による歪とホイールナット８の締付トルクとの相関等を求めておくことで、車両点検時には、ホイールナット８の締付トルクの情報を用いることなく、前記歪センサ１３の歪の情報から、ホイール締結部２ａの締結品質を精度良く判定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明のホイール締結状態判定装置は、ホイールを車軸に締結するホイール締結部に着脱可能に設置されて前記ホイール締結部の締結状態によって変化する状態量を検出するスペーサ型のセンサユニットと、このセンサユニットから信号の受信が可能に接続された情報処理装置とを備え、前記センサユニットは、前記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周方向複数箇所にそれぞれ設けられて前記スペーサ状部材の歪を検出する歪センサを有するスペーサ型であり、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、前記スペーサ状部材は、前記ボルト穴の間の位相部位に、前記歪センサを実装する部位を有し、前記ボルト穴の間の位相部位が薄肉部とされ、前記情報処理装置は、前記センサユニットの前記歪センサで検出された歪の情報と、前記情報処理装置に入力された前記各ホイールナットの締付トルクの情報とから、定められた規則に従って前記ホイール締結部の締付状態を判定する締付状態判定手段を有するため、ホイール取付時や車両点検時にホイール締結部の締結品質を精度良く判定でき、かつ締結状態の判定のためにホイールに常設する部品が、精度の良い歪検出が可能でありながら、コンパクトで車両への影響を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施形態に係るホイール締結状態判定装置の概要を示す説明図である。
【図２】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。
【図３】（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。
【図４】同センサユニットの正面図である。
【図５】（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。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）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。
【図７】同ホイール締結状態判定装置の概念構成のブロック図である。
【図８】同ホイール締結状態判定装置の車輪組付け時の動作を示すフローチャートである。
【図９】同ホイール締結状態判定装置の車両点検時の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、このホイール締結状態判定装置を大型の商用車に採用したシステムの全体像を示す。このホイール締結状態判定装置は、車両１の各車輪２Ａのホイール部にスペーサ型のセンサユニット３を搭載し、センサユニット３により検出された歪の情報と、トルクレンチ等の締付装置１９が備える締付トルク測定手段２０で測定された締付トルクの情報とから、携帯端末等の情報処理装置４に備えられた締結状態判定手段５により、ホイールナット締結時等の締結状態を判定する。
【００２１】
締付装置１９として、この例では、締付トルク測定手段２０を有するトルクレンチを用いている。また、締付トルク測定手段２０は、ブルートゥース（登録商標）等の近距離用の無線通信手段２０ａを有している。
情報処理装置４には、いわゆるスマートフォン等の情報処理機能および通信機能を備えた携帯電話や、タブレット型等の携帯端末、またはノート型やその他のパーソナルコンピュータ等が用いられる。締結状態判定手段５は、ＯＳ（オペレーションソフトウェア）を備えた情報処理装置４にアプリケーションプログラムをインストールすることで、その情報処理装置４のハードウェア、ＯＳ、および前記アプリケーションプログラムにより構成される。
【００２２】
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。
【００２３】
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４）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。
【００２４】
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。
【００２５】
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側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。
【００２６】
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が取付けられる。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、データ送信および給電用の端子１６が設けられ、この端子１６を情報処理装置４と配線（図示せず）で接続することで、測定データの通信および給電が行われる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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等のセンサ類や、端子１６等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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
この例においては、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ているが、最薄部１２ｃの溝底部に取付けても良い。前記歪センサ１３は、この最薄部１２ｃに集中した歪を検出する。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。
【００３２】
なお、スペーサ状部材１２は、図６（Ａ）〜（Ｄ）に各例を示すように、歪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１３bと、このダイヤフラム１３bの歪を検出するセンサ素子１３aとで構成される。ダイヤフラム１３bは、図６（Ａ）、（Ｂ）の例では平板状としているが、図６（Ｃ）、（Ｄ）の例では薄肉部１３ｂaを設け、この薄肉部１３ｂaの歪を検出するように、
この薄肉部１３a aに位置してセンサ素子１３aを設けている。これにより、ダイヤフラム型の歪センサ１３の検出の感度や精度がより一層向上する。
【００３３】
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。この構成の場合、スペーサ状部材１２には最薄部１２ｃを必ずしも設けなくても良い。
【００３４】
図７は、このホイール締結状態判定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および温度センサ１４等が設けられていて、これらの状態検知センサ２１と情報処理装置４とを配線で接続する端子１６を備えている。同図において、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。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。
【００３５】
前記締結状態判定手段５を持つ携帯端末等の情報処理装置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。また、情報処理装置４は、センサユニットと同期する事によって、他の車両に対しても使用することができる。
【００３６】
情報処理装置４は、データ受信／入力部２２と、情報処理部２３と、表示装置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。表示装置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。
【００３７】
前記データ受信／入力部２２は、この情報処理装置４の外部に対するデータの送受およびデータの入力を行う手段を総称したものであり、配線による通信を行う端子およびインタフェースで構成される配線通信部と、無線により通信を行う無線通信部と、手入力による入力操作装置や可搬の記録媒体からの入力を受付ける入力部（いずれも図示せず）を有している。前記センサユニット３とデータ受信／入力部２２との間のデータの通信は、前記配線通信部で行われ、その配線により、情報処理装置４から各センサユニット３への給電も行われる。前記締付トルク測定手段２０の前記無線通信手段２０ａと前記データ受信／入力部２２との通信は、前記無線通信部により行われる。この無線通信部による通信は、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。前記入力操作装置は、例えば前記表示装置２４の画面上に設けられたタッチパネルや、キーボード等からなる。
【００３８】
前記締結状態判定手段５は、歪センサ１３の検出データと締付トルク測定手段２０の測定値とから、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の締結状態の異常の判定を行う。
【００３９】
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の異常発熱の検出を行う機能を備えていても良い。締結状態判定手段５は、各検出結果を表示装置２４に表示させる機能を備える。
【００４０】
上記構成のホイール締結状態判定装置によると、スペーサ型のセンサユニット３をホイール締結部２ａ（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、歪を検出する歪センサ１３、および、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）を検出する温度センサ１４等である。
【００４１】
図８、図９は、それぞれ車輪組付け時および車両点検時における、このホイール締結状態判定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。各図において、情報処理装置４のデータ記憶部５ａ、信号解析部５ｂ、および状態判定部５ｃが行う処理を、それぞれ異なる網点を付して区別してある。
【００４２】
図８に示すように、車輪組付け時に、作業者／車輪側では、センサユニット３をホイール２に対して設置し（ステップＲ１）、ホイールナット８を締付ける（ステップＲ２）。このとき、トルクレンチ等の締付装置１９に付随した締付トルク測定手段２０を用いて締付トルクを管理する。
【００４３】
センサユニット３では、内蔵の歪センサ１３により、各部位の歪の変化を測定する（ステップＲ３）。なお、センサユニット３と情報処理装置４とは、測定前に前記配線で接続しておく。センサユニット３による測定データは、携帯端末等の情報処理装置４に送信する（ステップＲ４）。
【００４４】
携帯端末等の情報処理装置４では、まず、データ受信／入力部２２に、前記センサユニット３が設置されてこれから状態判定を行おうとする車両の車種および部位（例えば、前後輪の区別、左右輪の区別を行う情報等）を、前記入力操作装置等により入力する（Ｒ５）。なお、図８において、図示は省略したが、入力した車種および部位のデータは、情報処理装置４によりセンサユニット３へ送信し、センサユニット３に設けられた記憶媒体（図示せず）にセンサ側ＩＤ情報として記憶させておくようにしても良い。
【００４５】
この後、センサユニット３による歪および温度等の測定データと、トルクレンチ等の締付装置１９の締付トルク測定手段２０による各ホイールナット８の締付けトルクの測定データを、データ受信／入力部２２で受信する（ステップＲ６）。締付装置１９のトルク測定手段２０が通信機能を持たない場合は、入力用の端末（図示せず）や、情報処理装置４が有する入力操作装置（図示せず）からデータ受信／入力部２２に入力しても良い。受信や入力された各測定データは、この段階で、前記車種、部位の情報と関連付けて情報処理装置４のデータ記憶部５ａに記憶し、または演算のための一次保存用の記憶部に記憶する。
【００４６】
データの受信および入力が完了とすると、演算開始指令の入力に応答して、情報処理装置４の信号解析部５ｂにより、センサユニット３による測定データを用いて、各部位の歪を演算する（ステップＲ７）。また、締付トルクと歪の値の相関を演算する。
【００４７】
この演算の後、状態判定部５ｃにより、定められた規則を用いて、締め付け状態と判定となる異常の判定処理を行う（ステップＲ８）。具体的には、この異常判定処理では、測定データから異常があるか否か、例えば適宜定めた閾値や、過去のデータとの比較で定まる閾値に対して、それらの閾値を超える歪の測定値があるか否か、車輪２Ａの全周における他の部位と傾向が異なる歪の測定値がある否かについて判定する。判定結果は、表示装置２４に、異常の有無に応じて、例えば異常無しの場合は「異常無し」と表示し（ステップＲ９）、異常有りの場合は「異常」と表示する（ステップＲ１０）。また、異常有無の判定結果は、測定データと共にデータ記憶部５ａに保存する（ステップＲ１１）。
【００４８】
図９に示すように、車輪点検時は、センサユニット３では、内蔵の歪センサ１３により、各部位の歪の変化を測定する（ステップＳ１）。車両走行時において、センサユニット３は情報処理装置４と非接続状態であり、車両点検時に接続する。センサユニット３による測定データは、携帯端末等の情報処理装置４に送信する（ステップＳ２）。
【００４９】
情報処理装置４においては、歪，温度等の測定データをセンサユニット３から受信し（ステップＳ３）、その測定データより各部位の歪を信号解析部５ｂで演算する（ステップＳ４）。また、車種、部位等のセンサ側ＩＤ情報をセンサユニット３から受信し（ステップＳ５）、そのセンサ側ＩＤ情報から、情報処理装置４の前記データ記憶部５ａに記憶されている過去の測定データを詠み出す（ステップＳ６）。
【００５０】
このように各部位の歪を演算し、かつ過去測定データを読み出しておいて、異常判定処理（ステップＳ７）を状態判定部５ｃにより行う。この異常判定処理では、測定データから異常があるか否か、例えば適宜定めた閾値や、過去のデータとの比較で定まる閾値に対して、それらの閾値を超える歪の測定値があるか否かや、車輪２Ａの全周における他の部位と傾向が異なる歪の測定値がある否かについて判定する。判定結果は、表示装置２４に、異常の有無に応じて、例えば異常無しの場合は「異常無し」と表示し（ステップＳ８）、異常有りの場合は「異常」と表示する（ステップＳ９）。また、異常有無の判定結果は、測定データと共に、データ記憶部５ａに保存する（ステップＳ１０）
【００５１】
この実施形態のホイール締結状態判定装置は、要点を纏め直すと次の特徴を備える。
・スペーサ型のセンサユニット３をホイール締結部２ａ（ハブ６とホイール２間、ホイール２とホイール２間（ダブルタイヤ）もしくはホイール２とホイールナット８間等）に設置し、携帯端末等の情報処理装置４と接続して給電し、状態測定を実施する。
・センサユニット３に設置した歪センサ１３の測定データを用いて、ホイールナット８の締付によるホイール各位相の締結状態を検出する。（締付忘れや過大締付の防止）
・センサユニット３は常設型であり、点検時、歪センサ１３の過去測定データとの比較により、各位相のホイールナット８の緩み検出を可能とした。
・トルクレンチ等の締付工具１９による、各ホイールナット８の締付トルク情報を読み込み、センサユニット３の歪との相関を解析することで、締付忘れ、およびボルト異常、組付け条件異常（ホイールナット締付面の表面性状異常等）の検出が可能。
・搭載センサは、歪、温度（歪の温度ドリフト補正）等を検出するセンサである。
【００５２】
このため、次の各利点が得られる。
・メンテナンス性、締結品質の向上（締付時のホイールナット８の締付忘れ防止）
・点検時のホイールナット８の緩みの定量評価
・異常位相の判定
・電源、通信設備を持たないことにより、常時監視は出来ず、メンテナンス時専用ツールとなるが、低コスト、軽量、コンパクト化の利点が得られる。
・センサユニット３は、車両への着脱が容易で、車両重量、車軸幅、支持剛性への影響が小さい。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【符号の説明】
【００５５】
１：車両
２：ホイール
２Ａ：車輪
２ａ：ホイール締結部
３：センサユニット
４：情報処理装置
４：携帯端末
５：締結状態判定手段
５ａ：データ記憶部
５ｂ：信号解析部
５ｃ：状態判定部
６：ハブ
６ａ：フランジ
７：ハブボルト
７ａ：ハブボルトの頭部
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
１３ａ：センサ素子
１３ｂ：ダイヤフラム
１４：温度センサ
１６：端子
１９：締付工具
２０：締付トルク測定手段
２０ａ：無線通信手段
２２：データ受信／入力部
２３：情報処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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