JP2022168383A - Abnormality detection device of vehicle wheel system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のホイール系の異常検出装置に関する。 The present invention relates to an abnormality detection device for a wheel system of a vehicle.
従来より、車両のホイールの所定箇所に加速度センサを装着し、車両の走行中にて加速度センサから出力される信号に基づいて、車両のホイールの異常を検出する異常検出装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an abnormality detection device that detects an abnormality in a vehicle wheel based on a signal output from the acceleration sensor while the vehicle is running ( For example, see Patent Document 1).
特許文献１に記載の異常検出装置では、加速度センサの出力信号から得られる「時間に対する加速度レベルの推移（波形）」そのものに基づいて、車両のホイールの異常を検出するように構成されている。 The abnormality detection device described in Patent Document 1 is configured to detect an abnormality of a wheel of a vehicle based on the "transition (waveform) of the acceleration level with respect to time" itself obtained from the output signal of the acceleration sensor.
しかしながら、加速度センサの出力信号から得られる「時間に対する加速度レベルの推移（波形）」そのものは、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度（即ち、ホイールの回転速度）に大きく影響を受ける。このため、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度に起因して、車両のホイールの異常の検出精度が低下する恐れがある。車両が走行する路面の凹凸や車両の速度に影響されることなく安定して、車両のホイール系の異常を精度良く検出することが要求されているところである。 However, the “transition (waveform) of the acceleration level with respect to time” itself obtained from the output signal of the acceleration sensor is greatly affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels and the speed of the vehicle (that is, the rotational speed of the wheels). For this reason, there is a possibility that the detection accuracy of abnormality in the wheels of the vehicle may be lowered due to the unevenness of the road surface on which the vehicle travels and the speed of the vehicle. It is required to stably and accurately detect an abnormality in the wheel system of the vehicle without being affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels or the speed of the vehicle.
本発明は上記問題に対処するためになされたものであり、その目的は、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度に影響されることなく安定して車両のホイール系の異常を精度良く検出可能な車両のホイール系の異常検出装置を提供することである。 The present invention has been made to address the above problems, and its object is to stably and accurately detect abnormalities in the wheel system of a vehicle without being affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle is traveling or the speed of the vehicle. An object of the present invention is to provide an abnormality detection device for a wheel system of a vehicle capable of achieving the above.
本発明に係る車両のホイール系の異常検出装置は、車両のホイールの所定箇所に装着されて、前記所定箇所の加速度に応じた信号を出力する加速度センサと、前記車両に搭載されて、前記加速度センサから出力される前記信号に基づいて、前記車両のホイール系の異常を検出する異常検出部と、を備える。 An abnormality detection device for a vehicle wheel system according to the present invention comprises an acceleration sensor mounted on a predetermined portion of a wheel of a vehicle and outputting a signal corresponding to the acceleration of the predetermined portion; and an abnormality detection unit that detects an abnormality in the wheel system of the vehicle based on the signal output from the sensor.
本発明に係る車両のホイール系の異常検出装置の特徴は、前記異常検出部が、前記信号から得られる、時間に対する加速度レベルの推移から、所定の周波数範囲における周波数に対する加速度レベルの周波数スペクトルを取得し、前記取得した周波数スペクトルにおける前記加速度レベルのピーク値に対応する周波数を共振周波数検出値として取得し、前記取得した共振周波数検出値と所定の共振周波数基準値との比較結果に基づいて、前記車両のホイール系の異常を検出するように構成された、ことにある。 A feature of the vehicle wheel system abnormality detection device according to the present invention is that the abnormality detection unit obtains a frequency spectrum of the acceleration level with respect to the frequency in a predetermined frequency range from the transition of the acceleration level with respect to time obtained from the signal. Then, a frequency corresponding to the peak value of the acceleration level in the obtained frequency spectrum is obtained as a resonance frequency detection value, and based on the result of comparison between the obtained resonance frequency detection value and a predetermined resonance frequency reference value, the It is configured to detect an abnormality in the wheel system of the vehicle.
ここにおいて、「車両のホイール系の異常」とは、ホイールの異常、ホイールに装着されたタイヤの異常、及び、ホイールが装着された車両の異常、を含む概念である。また、共振周波数基準値は、一定値であってもよいし、所定のタイミングの到来毎に更新される値であってもよい。 Here, the term "vehicle wheel system abnormality" is a concept that includes wheel abnormality, tire mounted tire abnormality, and vehicle wheel mounted abnormality. Also, the resonance frequency reference value may be a constant value, or may be a value that is updated each time a predetermined timing arrives.
上記構成によれば、車両の走行中において加速度センサの出力信号から得られる「時間に対する加速度レベルの推移（波形）」から、所定の周波数範囲における「周波数に対する加速度レベルの周波数スペクトル」が取得され、その周波数スペクトルにおける加速度レベルのピーク値に対応する周波数（＝共振周波数検出値）と、所定の共振周波数基準値との比較結果に基づいて、車両のホイール系の異常が検出される。 According to the above configuration, the "frequency spectrum of the acceleration level with respect to the frequency" in a predetermined frequency range is obtained from the "transition (waveform) of the acceleration level with respect to time" obtained from the output signal of the acceleration sensor while the vehicle is running, An abnormality in the wheel system of the vehicle is detected based on the result of comparison between the frequency corresponding to the acceleration level peak value in the frequency spectrum (=resonance frequency detection value) and a predetermined resonance frequency reference value.
車両の走行中（従って、ホイールの回転中）では、ホイールには、ホイール系の種々の部位毎の振動モードが重畳された振動が生じる。このため、ホイールに装着された加速度センサにも、このような複数の振動モードが重畳された振動が伝達される。各振動モードの共振周波数は、ホイール系の対応する部位の形状そのものに強く依存する。従って、ホイール系の或る部位に亀裂や摩耗等が生じることでその部位の形状が変化すると、その部位の振動モードの共振周波数が変化する。この結果、周波数スペクトルに現れる、その部位の振動モードの周波数範囲における加速度レベルのピーク値に対応する周波数も変化する。 When the vehicle is running (and thus the wheels are rotating), the wheels experience vibrations in which the vibration modes of the various parts of the wheel system are superimposed. Therefore, the acceleration sensor attached to the wheel is also transmitted with such a vibration in which a plurality of vibration modes are superimposed. The resonance frequency of each vibration mode strongly depends on the shape of the corresponding portion of the wheel system itself. Therefore, when the shape of a portion of the wheel system changes due to cracks, wear, or the like, the resonance frequency of the vibration mode of that portion changes. As a result, the frequency corresponding to the peak value of the acceleration level in the frequency range of the vibration mode of that part, which appears in the frequency spectrum, also changes.
一方、各振動モードの共振周波数は、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度には殆ど影響を受けない。従って、周波数スペクトルに現れる、各振動モードの周波数範囲における加速度レベルのピーク値に対応する周波数も、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度には殆ど影響を受けない。 On the other hand, the resonance frequency of each vibration mode is hardly affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels and the speed of the vehicle. Therefore, the frequency corresponding to the peak value of the acceleration level in the frequency range of each vibration mode, which appears in the frequency spectrum, is hardly affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels or the speed of the vehicle.
本発明は、以上の知見に基づく。本発明に係る異常検出装置によれば、ホイール系（の形状）が正常である場合における、異常検出の対象となるホイール系の或る部位の振動モードの共振周波数（＝共振周波数基準値）を予め取得しておき、この共振周波数基準値と、周波数スペクトルに現れる、その部位の振動モードの周波数範囲（典型的には、共振周波数基準値を含む周波数範囲）における加速度レベルのピーク値に対応する周波数（＝共振周波数検出値）と、の相違の程度に基づいて、車両のホイール系のその部位の異常が検出される。この結果、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度に影響されることなく安定して、車両のホイール系の異常を精度良く検出することができる。 The present invention is based on the above findings. According to the abnormality detection device according to the present invention, when the wheel system (shape) is normal, the resonance frequency (=resonance frequency reference value) of the vibration mode of a part of the wheel system to be detected as an abnormality is detected. Acquired in advance and corresponding to this resonance frequency reference value and the peak value of the acceleration level in the frequency range of the vibration mode of the part appearing in the frequency spectrum (typically, the frequency range including the resonance frequency reference value) Based on the degree of difference between the frequency (=resonance frequency detection value) and the degree of difference, an abnormality in that portion of the wheel system of the vehicle is detected. As a result, an abnormality in the wheel system of the vehicle can be stably and accurately detected without being affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels or the speed of the vehicle.
上記本発明に係る車両のホイール系の異常検出装置では、前記異常検出部が、前記共振周波数基準値として、過去に正常と判定した際に使用した前記共振周波数検出値を使用するように構成されることが好適である。 In the vehicle wheel system abnormality detection device according to the present invention, the abnormality detection unit is configured to use, as the resonance frequency reference value, the resonance frequency detection value used when it was determined to be normal in the past. is preferred.
ホイール系の或る部位の形状は、経年変化等に起因して、異常とは判定すべきではない正常範囲内において僅かに変動し得る。従って、正常と判定した際に使用した共振周波数検出値も、経年変化等に起因して、僅かに変動し得る。上記構成によれば、ホイール系の異常判定を行う毎に、ホイール系の形状の経年変化等を考慮して、異常判定に使用する共振周波数基準値を更新していくことができる。この結果、ホイール系の異常判定を行う毎に毎回同じ共振周波数基準値が使用される場合と比べて、車両のホイール系の異常をより一層精度良く検出することが可能となる。 The shape of certain parts of the wheel system may vary slightly due to aging or the like within a normal range that should not be determined as abnormal. Therefore, the resonance frequency detection value used when determining normality may also slightly fluctuate due to aging and the like. According to the above configuration, every time the abnormality determination of the wheel system is performed, the resonance frequency reference value used for the abnormality determination can be updated in consideration of the aging of the shape of the wheel system. As a result, compared with the case where the same resonance frequency reference value is used each time the abnormality determination of the wheel system is performed, it is possible to detect the abnormality of the wheel system of the vehicle with higher accuracy.
上記本発明に係る車両のホイール系の異常検出装置では、前記異常検出部が、前記車両のホイール系の異常を検出した場合に、警報を出力するように構成されることが好適である。 In the vehicle wheel system abnormality detection device according to the present invention, it is preferable that the abnormality detection unit is configured to output an alarm when an abnormality in the vehicle wheel system is detected.
これによれば、車両の走行中において車両のホイール系の異常が検出された場合、警報が直ちに出力される。この結果、車両の運転者等は、車両の走行中において車両のホイール系の異常が検出されたことを直ちに認知できるので、車両を早期かつ安全に停車させることができる。 According to this, when an abnormality in the wheel system of the vehicle is detected while the vehicle is running, an alarm is immediately output. As a result, the driver of the vehicle or the like can immediately recognize that an abnormality in the wheel system of the vehicle has been detected while the vehicle is running, so that the vehicle can be stopped early and safely.
この場合、前記異常検出部は、前記共振周波数検出値と前記共振周波数基準値との相違の程度に応じて前記警報の態様が異なるように、前記警報を出力するよう構成されることが好適である。一般に、ホイール系の或る部位の亀裂や摩耗等の異常の進行の程度（従って、その部位の形状の変化の程度）が大きいほど、その部位についての共振周波数検出値の共振周波数基準値からの相違の程度が大きくなる。従って、上記構成によれば、車両の運転者等は、警報の態様に基づいて、ホイール系の異常の進行の程度を認知することができる。この結果、車両の運転者等は、ホイール系の異常の進行の程度（従って、緊急の度合）に応じて適切な対応をとることができる。 In this case, it is preferable that the abnormality detection unit is configured to output the alarm so that the mode of the alarm differs depending on the degree of difference between the detected resonance frequency value and the reference resonance frequency value. be. In general, the greater the degree of progress of abnormalities such as cracks and wear in a certain part of the wheel system (therefore, the degree of change in the shape of that part), the greater the deviation of the detected resonance frequency value for that part from the reference resonance frequency value. The degree of difference increases. Therefore, according to the above configuration, the driver of the vehicle or the like can recognize the progress of the abnormality in the wheel system based on the warning mode. As a result, the driver of the vehicle or the like can take appropriate measures according to the degree of progression of the wheel system abnormality (and thus the degree of urgency).
上記本発明に係る車両のホイール系の異常検出装置では、前記加速度センサとして、加速度を検出する加速度センサと前記ホイールに組み付けられるタイヤの空気圧を検出する空気圧センサとを備えるセンサ装置、に含まれる加速度センサが使用されてもよい。 In the vehicle wheel system abnormality detection device according to the present invention, the acceleration sensor device includes, as the acceleration sensor, an acceleration sensor for detecting acceleration and an air pressure sensor for detecting air pressure of a tire mounted on the wheel. A sensor may be used.
これによれば、加速度センサと空気圧センサとを備えるセンサ装置が予め装着されるホイールに、本発明に係る車両のホイール系の異常検出装置を適用する場合、ホイール系の異常検出のための専用の加速度センサを別途設けることなく、センサ装置に含まれる加速度センサを、ホイール系の異常検出のために活用することができる。 According to this, when the vehicle wheel system abnormality detection device according to the present invention is applied to a wheel on which a sensor device including an acceleration sensor and an air pressure sensor is pre-mounted, a dedicated wheel system abnormality detection device can be used. The acceleration sensor included in the sensor device can be utilized for detecting an abnormality in the wheel system without separately providing an acceleration sensor.
以下、本発明の実施形態に係る車両のホイール系の異常検出装置（以下、「本実施形態」と呼ぶ）について図面を参照しながら説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A vehicle wheel system abnormality detection device (hereinafter referred to as "this embodiment") according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態は、車両のホイールの所定箇所に装着される加速度センサと、車両に搭載される異常検出部と、を備える。加速度センサが装着されるホイールは、アルミニウム合金製であっても、スチール製または樹脂製であってもよい。ホイールを構成するホイールディスクとホイールリムとは、一体で構成されていても、別体で構成されていてもよい。 This embodiment includes an acceleration sensor mounted on a predetermined portion of a wheel of a vehicle, and an abnormality detection section mounted on the vehicle. The wheel on which the acceleration sensor is mounted may be made of aluminum alloy, steel, or resin. A wheel disc and a wheel rim, which constitute a wheel, may be configured as one body or as separate bodies.
加速度センサは、車両が有する複数のホイールの全てにそれぞれ装着されてもよいし、車両が有する複数のホイールのうち一部のホイールのみにそれぞれ装着されてもよい。加速度センサは、１つのホイールの周方向の複数箇所に装着されてもよい。加速度センサは、電源を内蔵しており、車両の走行中（従って、ホイールの回転中）においてホイールの所定箇所にて生じる振動に起因する加速度に応じた信号を出力する。なお、加速度センサが電源を内蔵していない場合には、加速度センサは、車両の車体や車両の外部に設けられた電源装置から無線によって電力を供給されても、ホイールキャップに設けられた電源装置から有線によって電力を供給されてもよい。 The acceleration sensors may be attached to all of the wheels of the vehicle, or may be attached to only some of the wheels of the vehicle. The acceleration sensors may be attached to a plurality of locations in the circumferential direction of one wheel. The acceleration sensor has a built-in power source and outputs a signal corresponding to acceleration caused by vibration occurring at a predetermined portion of the wheel while the vehicle is running (thus, while the wheel is rotating). If the acceleration sensor does not have a built-in power supply, the acceleration sensor may receive power wirelessly from a power supply provided on the vehicle body or outside the vehicle. may be powered by a wire from the
異常検出部は、マイクロコンピュータであり、加速度センサから出力される信号に基づいて、車両のホイール系の異常を検出する機能を有する。「車両のホイール系」とは、ホイール、ホイールに装着されたタイヤ、及び、ホイールが装着された車両、を含む概念である。従って、「車両のホイール系の異常」とは、ホイールの異常、ホイールに装着されたタイヤの異常、及び、ホイールが装着された車両の異常、を含む概念である。 The abnormality detection unit is a microcomputer and has a function of detecting an abnormality in the wheel system of the vehicle based on the signal output from the acceleration sensor. A "vehicle wheel system" is a concept that includes a wheel, a tire mounted on the wheel, and a vehicle mounted with the wheel. Therefore, "vehicle wheel system abnormality" is a concept that includes wheel abnormality, tire mounted tire abnormality, and vehicle mounted wheel abnormality.
異常検出部は、典型的には、車両の車体に搭載されるが、ホイールに搭載されてもよい。異常検出部が車両の車体に搭載される場合、異常検出部は、ホイールの所定箇所に装着された加速度センサと無線通信を行うことで、加速度センサから出力される信号を取得する。 The abnormality detector is typically mounted on the vehicle body, but may be mounted on the wheel. When the abnormality detection section is mounted on the vehicle body of the vehicle, the abnormality detection section acquires a signal output from the acceleration sensor by performing wireless communication with an acceleration sensor attached to a predetermined portion of the wheel.
異常検出部は、加速度センサの出力信号から得られる「時間に対する加速度レベルの推移（波形）」から、所定の周波数範囲ｆｍｉｎ～ｆｍａｘにおける「周波数に対する加速度レベルの周波数スペクトル」を取得し、取得した周波数スペクトルにおける加速度レベルのピーク値（最大値）に対応する周波数を共振周波数検出値ｆ０として取得し、取得した共振周波数検出値ｆ０と所定の共振周波数基準値ｆ１との相違の程度に基づいて、車両のホイール系の異常を検出する。 The abnormality detection unit acquires the "frequency spectrum of the acceleration level with respect to the frequency" in a predetermined frequency range fmin to fmax from the "transition (waveform) of the acceleration level with respect to time" obtained from the output signal of the acceleration sensor. A frequency corresponding to the peak value (maximum value) of the acceleration level in the spectrum is obtained as a resonance frequency detection value f0, and based on the degree of difference between the obtained resonance frequency detection value f0 and a predetermined resonance frequency reference value f1, the vehicle Detects abnormalities in the wheel system.
ここで、「時間に対する信号波形から、所定の周波数範囲における周波数スペクトルを取得し、取得した周波数スペクトルにおける加速度レベルのピーク値（最大値）に対応する周波数を取得する」という一連の処理は、汎用のソフトウエア等を用いて容易に実行可能である。 Here, a series of processes of "obtaining the frequency spectrum in a predetermined frequency range from the signal waveform with respect to time and obtaining the frequency corresponding to the peak value (maximum value) of the acceleration level in the obtained frequency spectrum" is a general-purpose can be easily executed using software such as
以下、異常検出部によるホイール系の異常検出の原理について説明する。車両の走行中（従って、ホイールの回転中）において、ホイールには、ホイール系の種々の部位毎の振動モードが重畳された振動が生じている。 The principle of wheel system abnormality detection by the abnormality detection unit will be described below. While the vehicle is running (and therefore, the wheels are rotating), the wheels undergo vibration in which vibration modes of various parts of the wheel system are superimposed.
具体的には、例えば、ホイールディスクの振動モード、ホイールリムの振動モード、ホイールに装着されたタイヤの振動モード、ホイールに装着されたタイヤの空気室内での気柱共鳴に起因する振動モード、及び、ホイールが装着された車両の車体の特定部品の振動モードなどが重畳された振動が、ホイールに生じる。このため、ホイールの所定箇所に装着された加速度センサにも、このような複数の振動モードが重畳された振動が伝達される。 Specifically, for example, the vibration mode of the wheel disc, the vibration mode of the wheel rim, the vibration mode of the tire mounted on the wheel, the vibration mode caused by air column resonance in the air chamber of the tire mounted on the wheel, and , a vibration in which the vibration mode of a particular part of the vehicle body on which the wheel is mounted is superimposed, is generated in the wheel. For this reason, vibrations in which a plurality of vibration modes are superimposed are also transmitted to an acceleration sensor attached to a predetermined portion of the wheel.
各振動モードの（１次の）共振周波数は、互いに異なる。各振動モードの（１次の）共振周波数は、ホイール系の対応する部位の形状そのものに強く依存する。従って、ホイール系の或る部位に亀裂や摩耗等が生じることでその部位の形状が変化すると、その部位の振動モードの（１次の）共振周波数が変化する。この結果、周波数スペクトルに現れる、その部位の振動モードの周波数範囲における加速度レベルのピーク値（最大値）に対応する周波数も変化する。 The (primary) resonance frequencies of the respective vibration modes are different from each other. The (first order) resonance frequency of each vibration mode strongly depends on the shape of the corresponding part of the wheel system itself. Therefore, when the shape of a portion of the wheel system changes due to cracks, wear, or the like, the (primary) resonance frequency of the vibration mode of that portion changes. As a result, the frequency corresponding to the peak value (maximum value) of the acceleration level in the frequency range of the vibration mode of that part, which appears in the frequency spectrum, also changes.
一方、各振動モードの（１次の）共振周波数は、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度には殆ど影響を受けない。従って、周波数スペクトルに現れる、各振動モードの周波数範囲における加速度レベルのピーク値に対応する周波数も、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度には殆ど影響を受けない。 On the other hand, the (primary) resonance frequency of each vibration mode is hardly affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels and the speed of the vehicle. Therefore, the frequency corresponding to the peak value of the acceleration level in the frequency range of each vibration mode, which appears in the frequency spectrum, is hardly affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels or the speed of the vehicle.
異常検出部は、以上の知見に基づいてホイール系の異常検出を行う。即ち、異常検出部は、ホイール系（の形状）が正常である場合における、異常検出の対象となるホイール系の或る部位の振動モードの共振周波数（＝共振周波数基準値ｆ１）が予め取得され、この共振周波数基準値ｆ１と、周波数スペクトルに現れる、その部位の振動モードの周波数範囲（典型的には、共振周波数基準値ｆ１を含む周波数範囲ｆｍｉｎ～ｆｍａｘ）における加速度レベルのピーク値（最大値）に対応する周波数（＝共振周波数検出値ｆ０）と、の相違の程度に基づいて、車両のホイール系のその部位の異常が検出される。この結果、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度に影響されることなく安定して、車両のホイール系の異常を精度良く検出することができる。 The abnormality detection unit detects abnormality of the wheel system based on the above knowledge. That is, the abnormality detection unit obtains in advance the resonance frequency (=resonance frequency reference value f1) of the vibration mode of a certain part of the wheel system to be detected as an abnormality when the wheel system (shape) is normal. , this resonance frequency reference value f1 and the peak value (maximum value ) (=resonance frequency detection value f0) and the degree of difference between them, an abnormality in that portion of the wheel system of the vehicle is detected. As a result, an abnormality in the wheel system of the vehicle can be stably and accurately detected without being affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels or the speed of the vehicle.
以上のことから、加速度センサが装着されるホイールの所定箇所は、ホイール系の或る部位に亀裂や摩耗等の異常が発生した場合におけるその部位の振動モードの共振周波数の変化を加速度センサの出力信号から容易に検知できる箇所であることが好適である。具体的には、図１に示す、ホイールディスク１１とホイールリム１２とからなるホイール１０では、点ａ，ｂ，ｃ，ｄのような、ホイールの回転軸ＣＬから離れた箇所であり且つホイール回転時の振動の振幅が大きくなり易い箇所（ホイールディスク１１の外周縁部やホイールリム１２）に、加速度センサを装着することが好適である。
From the above, when an abnormality such as a crack or wear occurs in a certain part of the wheel system, the change in the resonance frequency of the vibration mode of that part is detected by the acceleration sensor output. A location that can be easily detected from a signal is preferable. Specifically, in a
以下、図２に示すフローチャートを参照しながら、異常検出部の具体的な処理の流れについて説明する。図２に示す処理は、常時行う必要はなく、所定のタイミングの到来毎に行うことが好ましい。具体的には、図２に示す処理は、例えば、車両の走行中であり、且つ、車両が発進した（停車状態から走行状態に移行した）と判定された後から所定時間が経過するタイミングが到来する毎などに行うことができる。 A specific processing flow of the abnormality detection unit will be described below with reference to the flowchart shown in FIG. The processing shown in FIG. 2 need not always be performed, and is preferably performed each time a predetermined timing arrives. Specifically, in the process shown in FIG. 2, for example, it is determined that the vehicle is running and that the vehicle has started (transitioned from a stopped state to a running state) at a timing when a predetermined time elapses. It can be done each time it arrives, and so on.
所定のタイミングが到来すると、図２に示す処理が開始され、先ず、所定の時間範囲に亘って加速度センサからの出力信号が入力され、加えて、共振周波数基準値ｆ１、周波数範囲ｆｍｉｎ～ｆｍａｘ、及び、閾値ｆｔが取得される（ステップ５）。 When a predetermined timing arrives, the process shown in FIG. 2 is started. First, the output signal from the acceleration sensor is input over a predetermined time range, and in addition, the resonance frequency reference value f1, the frequency range fmin to fmax, And the threshold ft is obtained (step 5).
ここで、共振周波数基準値ｆ１は、ホイール系（の形状）が正常である場合における、異常検出の対象となるホイール系の或る部位の振動モードの（１次の）共振周波数である。共振周波数基準値ｆ１は、実験やシミュレーション等によって事前に取得することができる。共振周波数基準値ｆ１は、一定値であってもよいし、後述するように、所定のタイミングの到来毎に更新される値であってもよい。周波数範囲ｆｍｉｎ～ｆｍａｘは、共振周波数基準値ｆ１を含む範囲に設定される。 Here, the resonance frequency reference value f1 is the (primary) resonance frequency of the vibration mode of a part of the wheel system that is the object of abnormality detection when the wheel system (shape) is normal. The resonance frequency reference value f1 can be obtained in advance through experiments, simulations, or the like. The resonance frequency reference value f1 may be a constant value, or may be a value updated each time a predetermined timing arrives, as will be described later. The frequency range fmin to fmax is set to a range including the resonance frequency reference value f1.
次いで、加速度センサの出力信号から得られた所定の時間範囲に亘る「時間に対する加速度レベルの推移（波形）」から、周波数範囲ｆｍｉｎ～ｆｍａｘにおける「周波数に対する加速度レベルの周波数スペクトル」が取得され（ステップ１０）、取得した周波数スペクトルにおける加速度レベルのピーク値（最大値）に対応する周波数が、周波数範囲ｆｍｉｎ～ｆｍａｘにおける共振周波数検出値ｆ０として取得される（ステップ１５）。ステップ１０及びステップ１５の処理は、上述したように汎用のソフトウエア等を用いて実行可能である。
Next, the "frequency spectrum of the acceleration level with respect to the frequency" in the frequency range fmin to fmax is obtained from the "transition (waveform) of the acceleration level with respect to time" over a predetermined time range obtained from the output signal of the acceleration sensor (step 10) The frequency corresponding to the peak value (maximum value) of the acceleration level in the obtained frequency spectrum is obtained as the resonance frequency detection value f0 in the frequency range fmin to fmax (step 15). The processing of
次いで、共振周波数検出値ｆ０と共振周波数基準値ｆ１との差分の絶対値が閾値ｆｔより大きいか否かが判定され（ステップ２０）、当該絶対値が閾値ｆｔ以下の場合には、「正常」と判定され（ステップ２５）、当該絶対値が閾値ｆｔより大きい場合には、「異常」と判定される（ステップ３０）。 Next, it is determined whether or not the absolute value of the difference between the resonance frequency detection value f0 and the resonance frequency reference value f1 is greater than the threshold value ft (step 20). (step 25), and if the absolute value is greater than the threshold ft, it is determined to be "abnormal" (step 30).
「正常」と判定された場合（ステップ２５）には、共振周波数基準値ｆ１が、「正常」と判定した際に使用した共振周波数検出値ｆ０（ステップ１５で取得された値）に更新されてもよい（ステップ３５）。ホイール系の或る部位の形状は、経年変化等に起因して、異常とは判定すべきではない正常範囲内において僅かに変動し得る。従って、「正常」と判定した際に使用した共振周波数検出値ｆ０も、経年変化等に起因して、僅かに変動し得る。ステップ３５を実行することで、ホイール系の異常判定を行う毎に、ホイール系の形状の経年変化等を考慮して、異常判定に使用する共振周波数基準値ｆ１を更新していくことができる。この結果、ホイール系の異常判定を行う毎に毎回同じ共振周波数基準値ｆ１が使用される場合と比べて、車両のホイール系の異常をより一層精度良く検出することが可能となる。
When it is determined to be "normal" (step 25), the resonance frequency reference value f1 is updated to the resonance frequency detection value f0 (value obtained in step 15) used when the determination was "normal". (step 35). The shape of certain parts of the wheel system may vary slightly due to aging or the like within a normal range that should not be determined as abnormal. Therefore, the resonance frequency detection value f0 used when determining "normal" may also slightly fluctuate due to aging or the like. By executing
「異常」と判定された場合（ステップ３０）には、車両の車体に搭載された警報装置等を利用して警報を出力することが好ましい。これにより、車両の走行中において車両のホイール系の異常が検出された場合、警報が直ちに出力される。この結果、車両の運転者等は、車両の走行中において車両のホイール系の異常が検出されたことを直ちに認知できるので、車両を早期かつ安全に停車させることができる。 If it is determined as "abnormal" (step 30), it is preferable to output an alarm using an alarm device or the like mounted on the vehicle body. As a result, when an abnormality in the wheel system of the vehicle is detected while the vehicle is running, an alarm is immediately output. As a result, the driver of the vehicle or the like can immediately recognize that an abnormality in the wheel system of the vehicle has been detected while the vehicle is running, so that the vehicle can be stopped early and safely.
ここで、共振周波数検出値ｆ０と共振周波数基準値ｆ１との差分の絶対値の大きさに応じて警報の態様を異ならせることが好ましい。一般に、車両のホイール系に含まれるタイヤ及び車両の異常の進行の程度（従って、その部位の形状の変化の程度）が大きいほど、その部位についての共振周波数検出値ｆ０の共振周波数基準値ｆ１からの相違の程度が大きくなる。従って、上記絶対値の大きさに応じて警報の態様を異ならせることで、車両の運転者等は、警報の態様に基づいて、タイヤ及び車両の異常の進行の程度を認知することができる。この結果、車両の運転者等は、タイヤ及び車両の異常の進行の程度（従って、緊急の度合）に応じて適切な対応をとることができる。 Here, it is preferable to vary the manner of warning according to the magnitude of the absolute value of the difference between the resonance frequency detection value f0 and the resonance frequency reference value f1. In general, the greater the degree of progress of abnormality in the tire and vehicle included in the wheel system of the vehicle (the degree of change in the shape of the portion), the greater the degree of change in the shape of the portion. the degree of difference in Therefore, by varying the mode of warning according to the magnitude of the absolute value, the driver of the vehicle or the like can recognize the degree of progress of the tire and vehicle abnormality based on the mode of warning. As a result, the driver of the vehicle or the like can take appropriate measures according to the degree of progress of the abnormality of the tire and the vehicle (therefore, the degree of urgency).
なお、車両のホイール系に含まれるタイヤの摩耗は、比較的長時間に亘って徐々に進行する。このため、タイヤについての共振周波数検出値ｆ０も、比較的長時間に亘って徐々に共振周波数基準値ｆ１から乖離していく。係る観点に基づき、タイヤの異常摩耗を検出する場合、例えば、数カ月或いは数年単位で、共振周波数検出値ｆ０と共振周波数基準値ｆ１との比較を継続することが好適である。 The wear of tires included in the wheel system of a vehicle progresses gradually over a relatively long period of time. Therefore, the detected resonance frequency value f0 for the tire also gradually deviates from the reference resonance frequency value f1 over a relatively long period of time. Based on this point of view, when detecting abnormal tire wear, it is preferable to continue comparing the resonance frequency detection value f0 and the resonance frequency reference value f1, for example, in units of several months or several years.
（作用・効果）
以上、本実施形態によれば、ホイール系（の形状）が正常である場合における、異常検出の対象となるホイール系の或る部位の振動モードの（１次の）共振周波数（＝共振周波数基準値ｆ１）を予め取得しておき、この共振周波数基準値ｆ１と、周波数スペクトルに現れる、その部位の振動モードの周波数範囲（典型的には、共振周波数基準値ｆ１を含む周波数範囲ｆｍｉｎ～ｆｍａｘ）における加速度レベルのピーク値（最大値）に対応する周波数（＝共振周波数検出値ｆ０）と、の相違の程度に基づいて、車両のホイール系のその部位の異常が検出される。この結果、車両が走行する路面の凹凸や車両の速度に影響されることなく安定して、車両のホイール系の異常を精度良く検出することができる。
(action/effect)
As described above, according to the present embodiment, when the (shape of) the wheel system is normal, the (primary) resonance frequency (=resonance frequency reference) of the vibration mode of a part of the wheel system that is the object of abnormality detection value f1) is obtained in advance, and this resonance frequency reference value f1 and the frequency range of the vibration mode of the part appearing in the frequency spectrum (typically, the frequency range fmin to fmax including the resonance frequency reference value f1). Based on the degree of difference between the frequency (=resonance frequency detection value f0) corresponding to the peak value (maximum value) of the acceleration level at , an abnormality in that part of the wheel system of the vehicle is detected. As a result, an abnormality in the wheel system of the vehicle can be stably and accurately detected without being affected by the unevenness of the road surface on which the vehicle travels or the speed of the vehicle.
本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。 The present invention is not limited to the exemplary embodiments described above, and various applications and modifications are conceivable without departing from the scope of the present invention. For example, it is also possible to implement each of the following forms to which the above embodiments are applied.
本実施形態では、ホイール系の異常検出のための専用の加速度センサをホイールの所定箇所に装着することを想定している。これに対し、加速度センサと空気圧センサとを備えるセンサ装置（例えば、特開２０１６－１４４９６２号公報に記載のタイヤ空気圧センサユニット）が予め装着されるホイールに本発明に係る車両のホイール系の異常検出装置を適用する場合、センサ装置に含まれる加速度センサを、ホイール系の異常検出のために活用することができる。これにより、ホイール系の異常検出のための専用の加速度センサを別途設ける必要がなくなるので、異常検出装置全体としての製造コストを低減することができる。 In this embodiment, it is assumed that a dedicated acceleration sensor for detecting an abnormality in the wheel system is attached to a predetermined portion of the wheel. On the other hand, a sensor device including an acceleration sensor and an air pressure sensor (for example, a tire air pressure sensor unit described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-144962) is mounted in advance on a wheel according to the present invention. When applying the device, the acceleration sensor included in the sensor device can be utilized for detecting anomalies in the wheel system. This eliminates the need to separately provide a dedicated acceleration sensor for detecting an abnormality in the wheel system, so that the manufacturing cost of the abnormality detection device as a whole can be reduced.
１０・・・ホイール、１１・・・ホイールディスク、１２・・・ホイールリム 10...Wheel, 11...Wheel disc, 12...Wheel rim
Claims (4)
前記車両に搭載されて、前記加速度センサから出力される前記信号に基づいて、前記車両のホイール系の異常を検出する異常検出部と、
を備える、車両のホイール系の異常検出装置において、
前記異常検出部は、
前記信号から得られる、時間に対する加速度レベルの推移から、所定の周波数範囲における周波数に対する加速度レベルの周波数スペクトルを取得し、前記取得した周波数スペクトルにおける前記加速度レベルのピーク値に対応する周波数を共振周波数検出値として取得し、前記取得した共振周波数検出値と所定の共振周波数基準値との比較結果に基づいて、前記車両のホイール系の異常を検出するように構成された、
車両のホイール系の異常検出装置。 an acceleration sensor attached to a predetermined portion of a wheel of a vehicle and outputting a signal corresponding to the acceleration of the predetermined portion;
an abnormality detection unit that is mounted on the vehicle and detects an abnormality in a wheel system of the vehicle based on the signal output from the acceleration sensor;
In a vehicle wheel system abnormality detection device comprising:
The abnormality detection unit is
Obtaining the frequency spectrum of the acceleration level with respect to the frequency in a predetermined frequency range from the transition of the acceleration level with respect to time obtained from the signal, and detecting the resonance frequency of the frequency corresponding to the peak value of the acceleration level in the obtained frequency spectrum. value, and detects an abnormality in the wheel system of the vehicle based on a comparison result between the obtained resonance frequency detection value and a predetermined resonance frequency reference value,
Vehicle wheel system abnormality detection device.
前記異常検出部は、
前記共振周波数基準値として、過去に正常と判定した際に使用した前記共振周波数検出値を使用するように構成された、
車両のホイール系の異常検出装置。 In the vehicle wheel system abnormality detection device according to claim 1,
The abnormality detection unit is
configured to use the resonance frequency detection value used when it was determined to be normal in the past as the resonance frequency reference value,
Vehicle wheel system abnormality detection device.
前記異常検出部は、
前記車両のホイール系の異常を検出した場合に、警報を出力するように構成された、
車両のホイール系の異常検出装置。 In the vehicle wheel system abnormality detection device according to claim 1 or claim 2,
The abnormality detection unit is
configured to output an alarm when an abnormality in the wheel system of the vehicle is detected,
Vehicle wheel system abnormality detection device.
前記異常検出部は、
前記共振周波数検出値と前記共振周波数基準値との相違の程度に応じて前記警報の態様が異なるように、前記警報を出力するよう構成された、
車両のホイール系の異常検出装置。 In the vehicle wheel system abnormality detection device according to claim 3,
The abnormality detection unit is
configured to output the alarm so that the mode of the alarm differs depending on the degree of difference between the resonance frequency detection value and the resonance frequency reference value,
Vehicle wheel system abnormality detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2021073779A JP2022168383A (en) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Abnormality detection device of vehicle wheel system |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7414170B1 (en) | 2023-03-09 | 2024-01-16 | いすゞ自動車株式会社 | Support device and method |
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2021
- 2021-04-26 JP JP2021073779A patent/JP2022168383A/en active Pending
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