(57)【要約】【課題】ホイールの変位を検出し車輪状態を判別する。【解決手段】車輪状態検出装置１０は、車輪の一部を構成するホイール１２の第１位置の径方向の変位を検出する第１変位センサ１４と、ホイール１２の第１位置より車輪の回転軸方向外側に位置するホイール１２の第２位置の径方向の変位を検出する第２変位センサと１６、第１変位センサ１４が検出した変位に基づく第１出力値と、第２変位センサ１６が検出した変位に基づく第２出力値とを用いて車輪状態を判別する制御部２４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の一部を構成するホイールの第１位置の径方向の変位を検出する第１変位センサと、
前記ホイールの第１位置より車輪の回転軸方向外側に位置するホイールの第２位置の径方向の変位を検出する第２変位センサと、
前記第１変位センサが検出した変位に基づく第１出力値と、前記第２変位センサが検出した変位に基づく第２出力値とを用いて車輪状態を判別する制御部と、
を備えることを特徴とする車輪状態検出装置。
【請求項２】
判別された車輪状態を報知する報知部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の車輪状態検出装置。
【請求項３】
前記第１変位センサおよび／または前記第２変位センサは、車両の走行時に回転しない非回転部材に前記ホイールのリム部の内周面と対向するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の車輪状態検出装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１出力値と前記第２出力値とを用いて車輪のキャンバ角の変化を演算する演算部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車輪状態検出装置。
【請求項５】
車輪の一部を構成するホイールの第１位置の径方向の変位を検出し、
前記ホイールの第１位置より車輪の回転軸方向外側に位置するホイールの第２位置の径方向の変位を検出し、
前記第１位置の径方向の変位に基づく第１出力値と、前記第２位置の径方向の変位に基づく第２出力値とを用いて車輪状態を判別することを特徴とする車輪状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪の状態を検出する技術に関し、特に、車輪に設けたセンサの出力値に基づいて車輪状態を検出する車輪状態検出装置および車輪状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の安全な走行のためには、タイヤおよびホイールを含む車輪の状態を正常に保つことが必要とされる。走行時に突起を乗り越えたり路面にできた穴を通過したりする際に、タイヤやホイールに路面からの強い衝撃が加わると、タイヤの膨れやホイールの変形などが発生しやすく、その結果強度が低下する。急激な異常変形が発生した場合には乗員は比較的容易に異常に気づくことができるが、そこまでの急激な異常変形でない場合には乗員は異常に気づきにくい。
【０００３】
そこで、特許文献１には、車輪への過度の衝撃を検知して警報を発し検査を促すために、車輪への衝撃による入力を把握するための加速度センサを備える車輪状態検出装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−７５３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１における車輪状態検出装置では、加速度センサにより衝撃による入力を把握することはできるが、その後ホイールが変形したままか否かを判断することはできない。また、加速度センサは取り付け位置により同じ入力が加わっても検出結果が異なる場合がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、ホイールの変位を検出し車輪状態を判別することができる車輪状態検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車輪状態検出装置は、車輪の一部を構成するホイールの第１位置の径方向の変位を検出する第１変位センサと、前記ホイールの第１位置より車輪の回転軸方向外側に位置するホイールの第２位置の径方向の変位を検出する第２変位センサと、前記第１変位センサが検出した変位に基づく第１出力値と、前記第２変位センサが検出した変位に基づく第２出力値とを用いて車輪状態を判別する制御部と、を備える。
【０００７】
この態様によると、複数の変位センサによりホイールの異なる位置の径方向の変位を検出することができ、ホイールの部分的な変形だけでなく全体的な変形を検出できるため、車輪状態をより精度よく判別することができる。
【０００８】
判別された車輪状態を報知する報知部を更に備えてもよい。これにより、判別された車輪状態、例えば、車輪を構成するホイールに変形が生じたり、ホイールに変形が生じるほどの衝撃がタイヤに入力されたりした場合、乗員や作業員等に対して適切な時期にホイールやタイヤを交換するよう報知することができる。その結果、余分な点検作業を低減すると共に、より安全な車両の運行を図ることができる。
【０００９】
前記第１変位センサおよび／または前記第２変位センサは、車両の走行時に回転しない非回転部材に前記ホイールのリム部の内周面と対向するように設けられていてもよい。非回転部材としては、例えば、リム部の内部に配置されているブレーキキャリパの外周部等が好ましい。このような位置に変位センサを設けることで、リム部の内周面の全周に渡ってホイールの変位を測定することができると共に、変位センサを取り付けるための余分なスペースを必要としない。
【００１０】
前記制御部は、前記第１出力値と前記第２出力値とを用いて車輪のキャンバ角の変化を演算する演算部を有してもよい。例えば、第１出力値と第２出力値とを比較することでキャンバ角を簡便に求めることができる。
【００１１】
本発明の別の態様は、車輪状態検出方法である。この方法は、車輪の一部を構成するホイールの第１位置の径方向の変位を検出し、前記ホイールの第１位置より車輪の回転軸方向外側に位置するホイールの第２位置の径方向の変位を検出し、前記第１位置の径方向の変位に基づく第１出力値と、前記第２位置の径方向の変位に基づく第２出力値とを用いて車輪状態を判別する。
【００１２】
この態様によると、複数の変位センサによりホイールの異なる位置の径方向の変位を検出することができ、ホイールの部分的な変形だけでなく全体的な変形を検出できるため、車輪状態をより精度よく判別することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホイールの変位を検出し車輪状態を判別することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る車輪状態検出装置は、車輪に含まれるホイールの変形を検出することができる。図１は、第１の実施形態に係る車輪状態検出装置を車輪に配置した様子を模式的に示した図である。図２は、第１の実施形態に係る車輪状態検出装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
（車輪状態検出装置）
図１に示すように、車輪状態検出装置１０は、車輪の一部を構成するホイール１２の変形を検出するために、ホイール１２の内部に設けられた第１変位センサ１４と第２変位センサ１６とを備える。また、ホイール１２にはタイヤ１８が取り付けられている。
【００１７】
第１変位センサ１４および第２変位センサ１６は、ホイール１２の内部に配置されているキャリパ２０の外周部に固定されている。なお、第１変位センサ１４および第２変位センサ１６が配置される場所は、キャリパ２０に限るものではなく、ホイール１２の所定の位置の径方向の変位を停止中や走行中に検出することが可能な場所であればよい。
【００１８】
第１変位センサ１４は、ホイール１２のリム２２の内周面と対向するようにキャリパ２０の外周部に固定されており、リム２２の内周面のうち所定の位置２２ａの径方向の変位を検出することができる。
【００１９】
第２変位センサ１６は、ホイール１２のリム２２の内周面と対向するようにキャリパ２０の外周部であって、第１変位センサ１４より車輪の回転軸方向外側（図１に示す矢印のＯＵＴ側）に固定されており、リム２２の内周面のうち所定の位置２２ｂの径方向の変位を検出することができる。
【００２０】
第１変位センサ１４および第２変位センサ１６としては、渦電流方式や静電容量方式のギャップセンサ、透過光や反射光を検知する光センサ、超音波方式等、変位センサに対するホイールの所定の位置の変位を検出することができるものであればよい。
【００２１】
車輪状態検出装置１０は、図２に示すように、上述の第１変位センサ１４および第２変位センサ１６に加えて制御部２４を備える。第１変位センサ１４および第２変位センサ１６は、車輪の外部に設けられているＥＣＵ等の制御部２４に導線で接続されている。
【００２２】
制御部２４は、第１変位センサ１４が検出した変位Ｘ１に基づく第１出力値Ｓ１と、前記第２変位センサが検出した変位Ｘ２に基づく第２出力値Ｓ２とを用いて車輪状態を判別する。具体的には、制御部２４が備える演算部２６が、出力値と記憶部２８に予め記憶されている所定の閾値とを比較することで車輪状態を判別する。
【００２３】
次に、各変位センサが検出する変位について図３および図４を参照して説明する。図３および図４は、本実施形態に係る車輪状態検出装置の検出原理を説明するための模式図である。なお、説明の都合上タイヤ１８は省略してある。
【００２４】
例えば、車輪を備える車両が走行中に路面にできた突起や穴を通過する際、図３に示すように、車輪を構成するタイヤ１８あるいはホイール１２の回転軸方向内側（図３に示す矢印のＩＮ側）に大きな入力Ｆが加わる場合がある。このとき、時間が経過し入力Ｆがなくなった後でもホイール１２の一部が変形したままになることがある。この場合、そのまま走行を続けるとホイール１２の変形した箇所から亀裂が入ったり、タイヤ１８の空気圧の減少を招いたりする可能性がある。
【００２５】
そこで、第１変位センサ１４が検出した変位Ｘ１に基づく第１出力値Ｓ１と、走行に問題が生じる可能性のある衝撃による変位に対応する閾値Ｃ１とを制御部２４にて比較することで車輪状態を判別することができる。なお、閾値Ｃ１は予め記憶部２８に記憶されている。
【００２６】
図３に示すような場合は、車輪の状態としてホイール１２の回転軸方向内側が少なくとも変形していると判別される。そして、制御部２４は判別した車輪状態の情報を後述する報知部３０に送信し、乗員や作業員にホイール１２の交換を促すように報知部３０を制御する。
【００２７】
また、車輪を備える車両が走行中にタイヤが縁石等に衝突することがある。例えば、タイヤの外側が縁石に乗り上げた際に、図４に示すように、車輪を構成するタイヤ１８あるいはホイール１２の回転軸方向外側（図４に示す矢印のＯＵＴ側）に大きな入力Ｆが加わると、タイヤのサイドウォール部が衝撃を受けタイヤ１８内部のコードが切れてしまう、いわゆるピンチカットが発生する場合がある。この場合、そのまま走行を続けるとピンチカットによる変形が原因となってタイヤが破損する可能性がある。
【００２８】
そこで、第１変位センサ１４より外側に設けられた第２変位センサ１６が検出した変位Ｘ２に基づく第２出力値Ｓ２と、走行に問題が生じる可能性のある衝撃、例えばピンチカットが生じる可能性のある衝撃による変位に対応する閾値Ｃ２とを制御部２４にて比較することで車輪状態を判別することができる。なお、閾値Ｃ２は予め記憶部２８に記憶されている。
【００２９】
一般的に、ホイール１２は、ホイールの径方向の入力に対して外側の方が剛性が高い。これは、筒状のリム２２の内側の縁部は自由端になっているのに対して外側の縁部はハブを固定するための固定部が取り付けられているからである。そこで、閾値Ｃ２は閾値Ｃ１より小さな値とするとよい。これは、変位Ｘ２が変位Ｘ１より小さく、剛性の高いホイール１２の外側部分の変形が小さくても、タイヤへの衝撃によるタイヤの破損が生じる可能性があるためである。
【００３０】
そこで、図４に示すような場合において第２出力値Ｓ２が閾値Ｃ２を超えている場合、車輪の状態としてタイヤに何らかの不具合が生じていると判別される。そして、制御部２４は判別した車輪状態の情報を後述する報知部３０に送信し、乗員や作業員にタイヤ１８の交換を促すように報知部３０を制御する。なお、この際、変位Ｘ１より小さいとはいえ変位Ｘ２に基づく第２出力値Ｓ２が閾値Ｃ２より大きいことからホイールの交換もタイヤと同時に促してもよいし、第１変位センサ１４の検出した第１出力値Ｓ１の情報を加味して総合的に判断してもよい。
【００３１】
報知部３０は、制御部２４から送信された車輪状態の情報を報知する。報知部３０として、例えば、点灯・点滅するランプや、音声を発するスピーカ、また文字や図柄を表示する液晶等の表示装置を用いることで乗員や車両の部品を点検、整備する作業員（以下、乗員等という）に報知することができる。
【００３２】
このような車輪状態の情報を乗員等に報知することにより、車輪を構成するホイールに変形が生じたり、ホイールに変形が生じるほどの衝撃がタイヤに入力されたりした場合、適切な時期にホイールやタイヤを交換することができ、余分な点検作業を低減すると共に、より安全な車両の運行を図ることができる。
【００３３】
（車輪状態検出方法）
次に、ホイールの変形から車輪状態を判別し、車輪を構成するホイールやタイヤの交換時期を乗員等に報知する方法を説明する。図５は、本実施形態に係る車輪状態検出装置において車輪を構成するホイールの変形を検出する際のフローチャートである。
【００３４】
図５に示すように、車輪状態検出装置１０は、第１変位センサ１４により変位Ｘ１に基づく第１出力値Ｓ１を、第２変位センサ１６により変位Ｘ２に基づく第２出力値Ｓ２を検出する（Ｓ１０、Ｓ１２）。なお、第１出力値Ｓ１、第２出力値Ｓ２は、所望のタイミングで検出することができる。
【００３５】
次に、制御部２４が有する演算部２６において、第１出力値Ｓ１と記憶部２８に記憶してある閾値Ｃ１とを比較する（Ｓ１４）。ここで、閾値Ｃ１は、衝撃力により走行に支障をきたす程度のホイールの変形が生じる際の、ホイールの所定の位置の変位を元に設定されている。第１出力値Ｓ１が閾値Ｃ１を超えている場合（Ｓ１４のＹｅｓ）、更に第２出力値Ｓ２と記憶部２８に記憶してある閾値Ｃ２とを比較する（Ｓ１６）。ここで、閾値Ｃ２は、衝撃力により走行に支障をきたす程度のタイヤの変形が生じる際の、ホイールの所定の位置の変位を元に設定されている。
【００３６】
第２出力値Ｓ２が閾値Ｃ２を超えている場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、制御部２４は、ホイール１２およびタイヤ１８が走行に支障をきたす程度に衝撃による変形がホイール１２やタイヤ１８に生じている車輪状態であると判別し、乗員等にホイール１２およびタイヤ１８の交換を促す警告を報知部３０により報知する（Ｓ１８）。その後、ホイール１２およびタイヤ１８を交換、点検し、走行に支障がないことが確認され、乗員等が所定の方法によりリセット操作を行った場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、報知されていた警告は解除される。一方、リセット操作が行われていない場合（Ｓ２０のＮｏ）、報知部３０は、警告ランプの点灯などの警報を継続して乗員等に報知する。
【００３７】
一方、第２出力値Ｓ２が閾値Ｃ２を超えていない場合（Ｓ１６のＮｏ）、車輪状態は、ホイール１２が走行に支障をきたす程度に衝撃による変形が生じていると判別し、乗員等にホイール１２の交換を促す警告を報知部３０により報知する（Ｓ２２）。その後、ホイール１２を交換、点検し、走行に支障がないことが確認され、乗員等が所定の方法によりリセット操作を行った場合（Ｓ２４のＹｅｓ）、報知されていた警告は解除される。一方、リセット操作が行われていない場合（Ｓ２４のＮｏ）、報知部３０は、警告ランプの点灯などの警報を継続して乗員等に報知する。
【００３８】
また、第１出力値Ｓ１が閾値Ｃ１を超えていない場合（Ｓ１４のＮｏ）、更に第２出力値Ｓ２と記憶部２８に記憶してある閾値Ｃ２とを比較する（Ｓ２６）。
【００３９】
第２出力値Ｓ２が閾値Ｃ２を超えている場合（Ｓ２６のＹｅｓ）、制御部２４は、タイヤ１８が走行に支障をきたす程度に衝撃による変形がタイヤ１８に生じている車輪状態であると判別し、乗員等にタイヤ１８の交換を促す警告を報知部３０により報知する（Ｓ２８）。その後、タイヤ１８を交換、点検し、走行に支障がないことが確認され、乗員等が所定の方法によりリセット操作を行った場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、報知されていた警告は解除される。一方、リセット操作が行われていない場合（Ｓ３０のＮｏ）、報知部３０は、警告ランプの点灯などの警報を継続して乗員等に報知する。なお、第２出力値Ｓ２が閾値Ｃ２を超えていない場合（Ｓ２６のＮｏ）、スタートに戻り再度検出を行う。
【００４０】
このように、車輪状態検出装置１０によれば、車輪に外部から衝撃が入力されてホイールやタイヤが変形した場合に、ホイールの変形から車輪状態を判別することができる。そのため、ホイールやタイヤを外して目視による確認をしなくともホイールやタイヤの交換を適切に乗員等に促すことができ、余分な点検作業を低減すると共に、より安全な車両の運行を図ることができる。
【００４１】
また、例えば、加速度センサのみで車輪状態を検出した場合のように、ホイールに変形が生じていないにもかかわらず警報を発し余分な検査を促すような事態を回避できる。あるいは、衝撃が小さいにもかかわらずホイールが変形してしまったような場合、本来交換しなければならないホイールやタイヤを使用し続ける事態を回避することができる。
【００４２】
また、車輪状態検出装置１０は、ホイールの回転軸方向で位置が異なる複数箇所におけるホイールの変位を検出することで、ホイールの部分的な変形だけでなく全体的な変形も検出することができる。そのため、ホイールやタイヤを含む車輪の複数の状態を判別することができ、ホイールやタイヤの交換を適切に乗員等に促すことができる。
【００４３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る車輪状態検出装置１１０では、第１の実施形態に係る車輪状態検出装置１０に更に加速度センサ３２を設けている。図６は、第２の実施形態に係る車輪状態検出装置の構成を示すブロック図である。なお、第１の実施形態と同じ部分には同一の符号を付し説明を適宜省略する。
【００４４】
図６に示す加速度センサ３２は、ホイール１２やタイヤ１８等の回転体に設けることで走行中の加速度の変化を検出することができる。車輪状態検出装置１１０は、第１変位センサ１４および第２変位センサ１６に加えて加速度センサ３２を用いることで、例えば、ホイール１２に特段の変形が生じていないような場合でも、過度な入力による大きな弾性変形が生じた車輪状態を検出することができる。
【００４５】
このような場合に、制御部２４は、スピードの出し過ぎを乗員に警告する情報を報知するように報知部３０を制御してもよい。あるいは、制御部２４は、駆動制御装置、ブレーキ制御装置、操舵制御装置等の車両制御装置３４が車輪状態に応じた適切な車両制御を行えるように車両制御装置３４に車輪状態に応じた情報を送信してもよい。例えば、制御部２４は、第１変位センサ１４および第２変位センサ１６により検出される変位Ｘ１および変位Ｘ２の情報からキャンバ角の変化の情報を演算部２６により算出し、そのキャンバ角の変化の情報を車両制御装置３４に送信してもよい。
【００４６】
このような構成により、車輪状態検出装置１１０は、上述のようにホイールやタイヤを含む車輪の複数の状態を判別することでホイールやタイヤの交換を適切に乗員等に促すことができるだけでなく、車輪状態に応じた車両制御が可能となり、より安全な車両の運行を図ることができる。
【００４７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。以上の実施の形態は例示であり、その様々な変形例もまた本発明の範囲に含まれることは当業者には理解されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１の実施形態に係る車輪状態検出装置を車輪に配置した様子を模式的に示した図である。
【図２】第１の実施形態に係る車輪状態検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係る車輪状態検出装置の検出原理を説明するための模式図である。
【図４】本実施形態に係る車輪状態検出装置の検出原理を説明するための模式図である。
【図５】本実施形態に係る車輪状態検出装置において車輪を構成するホイールの変形を検出する際のフローチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る車輪状態検出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  車輪状態検出装置、  １２  ホイール、  １４  第１変位センサ、  １６  第２変位センサ、  １８  タイヤ、  ２０  キャリパ、  ２２  リム、  ２２ａ  位置、  ２２ｂ  位置、  ２４  制御部、  ２６  演算部、  ２８  記憶部、  ３０  報知部、  ３２  加速度センサ、  ３４  車両制御装置、  １１０  車輪状態検出装置。
【図１】
2007163206.tif 000003
【図２】
2007163206.tif 000004
【図３】
2007163206.tif 000005
【図４】
2007163206.tif 000006
【図５】
2007163206.tif 000007
【図６】
2007163206.tif 000008