WO2023026454A1

WO2023026454A1 - ブラケット、及び緩み判定装置

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Publication number: WO2023026454A1
Application number: PCT/JP2021/031439
Authority: WO
Inventors: 博久山田
Original assignee: 太平洋工業株式会社
Priority date: 2021-08-27
Filing date: 2021-08-27
Publication date: 2023-03-02

Abstract

ホイール（１４）は、車軸（１１）の軸線（ｍ１）回りの複数の締結箇所の各々において雄ねじと雌ねじとの螺合により車軸（１１）に固定される。ホイール（１４）を車軸（１１）に固定するための軸力を発生させるホイールナット（２０）又はボルト（８０）が固定部材である。ホイール（１４）に設けられるように構成されたブラケット（４０）は、車軸（１１）の延長上に位置する基部（５１）と、基部（５１）から複数の締結箇所に位置する固定部材の各々に向けて放射状に延びる腕部（５２）と、を有する本体部（５０）を備えている。ブラケット（４０）は、本体部（５０）の挙動の変化を検出するセンサ（６１，６６）を備えている。

Description

ブラケット、及び緩み判定装置

　本開示は、ブラケット、及び緩み判定装置に関する。

　車両は、複数の車軸と、複数のハブと、複数のホイールと、当該ホイールを車軸に固定するための軸力を発生させる固定部材と、を備えている。ハブは、車軸の両端に１つずつ設けられている。ホイールは、ハブに固定部材が締結されることで車軸と一体回転可能に設けられている。

　ホイールが車軸から脱落することを抑制するため、固定部材の締結状態を検出する技術が知られている。例えば、特許文献１には、固定部材としてのホイールナットの締結状態の異常を検出するセンサユニットが開示されている。センサユニットは、リング状のスペーサ状部材と、スペーサ状部材に取り付けられたセンサとしてのひずみセンサと、を備えている。スペーサ状部材は、例えばホイールとハブとの間に介在される。スペーサ状部材は、複数のハブボルトと複数のホイールナットとの螺合によりホイールとハブとの間で圧縮変形している。ホイールナットに緩みが生じた場合、ひずみセンサがスペーサ状部材の挙動の変化をひずみの変化として検出することによりホイールナットの締結状態の異常を検出できる。

特許第６５４５５２８号公報

　ところが、全ての固定部材のうち１つに緩みが生じる、もしくは固定部材が緩みかけていると、スペーサ状部材の挙動が変化しにくい。このため、複数の固定部材に緩みが生じていなければ、固定部材の緩みをセンサにより検出できない虞がある。

　本開示の第一の態様によれば、ホイールに設けられるように構成されたブラケットであって、前記ホイールは車軸の軸線回りの複数の締結箇所の各々において雄ねじと雌ねじとの螺合により前記車軸に固定され、前記雄ねじ又は前記雌ねじを有するとともに前記ホイールを前記車軸に固定するための軸力を発生させる部材が固定部材であり、前記ブラケットは、本体部であって、前記車軸の延長上に位置する基部と、前記基部から複数の前記締結箇所に位置する前記固定部材の各々に向けて放射状に延びるとともに、前記固定部材に接触しつつ前記固定部材に対して位置決めされた腕部と、を有する本体部と、前記本体部の挙動の変化を検出するように構成されたセンサと、を備える。

　これによれば、全ての固定部材のうち１つに緩みが生じていても、当該固定部材に対して位置決めされていた腕部の挙動が変化する。当該腕部の挙動の変化により、本体部の挙動が変化する。このため、センサは、本体部の挙動の変化を検出することにより固定部材に緩みが生じていることを検出できる。したがって、複数の固定部材に緩みが生じていなくても、固定部材に緩みが生じていることを検出できる。

　上記ブラケットについて、前記センサは、加速度センサであり、前記加速度センサは、全ての前記固定部材からの距離が同じとなる位置に設けられているとよい。

　上記ブラケットについて、前記センサは、前記腕部の少なくとも１つに設けられているひずみセンサであり、前記ひずみセンサは、前記基部及び前記腕部のうち、少なくとも前記腕部に取り付けられているとよい。

　上記ブラケットについて、前記センサの検出信号を送信するように構成された送信機を備えるとよい。

　本開示の第二の態様によれば、ホイールを車軸に固定するための軸力を発生させる固定部材の緩みを判定する緩み判定装置であって、前記ホイールは車軸の軸線回りの複数の締結箇所の各々において雄ねじと雌ねじとの螺合により前記車軸に固定され、前記固定部材は前記雄ねじ又は前記雌ねじを有し、前記緩み判定装置は、前記ホイールに設けられるように構成されたブラケットであって、前記車軸の延長上に位置する基部と、前記基部から複数の前記締結箇所に位置する前記固定部材の各々に向けて放射状に延びるとともに、前記固定部材に接触しつつ前記固定部材に対して位置決めされた腕部と、を有する本体部と、前記本体部の挙動の変化を検出するように構成されたセンサと、送信機と、を備えるブラケットと、前記送信機から送信された信号を受信するように構成された受信機と、前記センサの検出信号に基づき前記固定部材の緩みを判定するように構成される判定部と、を備える。

　上記緩み判定装置について、前記センサは、加速度センサであり、前記加速度センサは、全ての前記固定部材からの距離が同じとなる位置に設けられているとよい。

　上記緩み判定装置について、前記判定部は、前記受信機に設けられ、前記送信機から送信される前記加速度センサの検出信号に基づき前記固定部材の緩みを判定するように構成されるとよい。

　上記緩み判定装置について、前記センサは、前記腕部の少なくとも１つに設けられるひずみセンサであり、前記ひずみセンサは、前記基部及び前記腕部のうち、少なくとも前記腕部に取り付けられており、前記判定部は前記受信機に設けられ、前記送信機から送信される前記ひずみセンサの検出信号に基づき前記固定部材の緩みを判定するように構成されるとよい。

車両の概略構成図である。図１の車両が備えるハブ、図１の車両が備えるホイール、図１の車両が備えるホイールナット、及び図１の車両が備えるブラケットの分解斜視図である。ブラケットの第１実施形態を切断したときの断面図である。図１の車両が備える送信機及び受信機の概略構成図である。図１の車両が備える受信機が実行するホイールナットの緩み判定で使用される加速度の値の振幅を示したグラフである。ブラケットの第２実施形態を示す斜視図。ブラケットの第２実施形態を切断したときの断面図である。図１の車両が備える受信機が実行するホイールナットの緩み判定で使用されるひずみセンサの値の変化を示したグラフである。ブラケットの腕部の変更例を示した概略図である。ブラケットの本体部をホイールへ固定する手段の変更例を示した断面図である。

　［第１実施形態］
　緩み判定装置、及びブラケットの第１実施形態について説明する。なお、説明の便宜上、緩み判定装置の構成、及びブラケットの構成の説明の前に車両の構成について説明する。

　＜車両の構成＞
　図１に示すように、車両１０は、複数の車軸１１と、複数のハブ１２と、複数のホイール１４と、複数のホイールナット２０と、緩み判定装置３０と、を備えている。車両１０は、トラック、バス、乗用車、商用車など、どのような種類のものであってもよい。

　図２に示すように、ハブ１２は、車軸１１の両端に１つずつ設けられている。ハブ１２は、車軸１１と一体回転可能である。ハブ１２は、複数のハブボルト１３を有している。本実施形態では、ハブボルト１３は、１つのハブ１２に対して６つ採用されている。全てのハブボルト１３は、車軸１１の軸線ｍ１回りの複数箇所に互いに間隔を空けて配置されている。車軸１１の軸線ｍ１回りとは、車軸１１の回転方向である。全てのハブボルト１３は、車軸１１の軸線ｍ１回りに等間隔に配置されている。全てのハブボルト１３は、車軸１１の軸線ｍ１回りの複数箇所でホイール１４を貫通する。なお、ハブボルト１３は、１つのハブ１２に対して２つ以上設けられていれば数は適宜変更してもよい。

　図３に示すように、ホイールナット２０は、六角袋ナットである。ホイールナット２０は、車軸１１の軸方向においてホイール１４の車軸１１とは反対側に位置している。ホイールナット２０は、ハブボルト１３が締結される締結部２１を備える。締結部２１は、ねじ穴２３を区画する内周面２２を有している。ねじ穴２３には、ハブボルト１３が挿入される。ねじ穴２３は、ハブボルト１３の雄ねじが螺合される雌ねじを有している。ホイールナット２０は、ホイール１４を車軸１１に固定するための軸力を発生させる部材である固定部材の一例である。ホイールナット２０は、車軸１１の軸方向に相対移動することによりホイール１４を車軸１１に固定するための軸力を強めたり弱めたりする部材である。ホイールナット２０は、第１面２４と、締結部２１の軸方向において第１面２４とは反対側に位置する第２面２５と、を有している。

　図２に示すように、車軸１１の軸線ｍ１回りの複数箇所において、ホイール１４を貫通したハブボルト１３には、ホイールナット２０が締結される。ホイール１４は、車軸１１の軸線ｍ１回りの複数の締結箇所の各々においてハブボルト１３の雄ねじとホイールナット２０の雌ねじとの螺合により車軸１１に固定される。ホイール１４は、ハブ１２を介して車軸１１に固定される。なお、各車軸１１の両端に１つずつホイール１４を設けている場合について説明したが、これに限らない。例えば、複数の車軸１１のうち少なくとも１つの車軸１１の両端の各々に複数のホイール１４が設けられていてもよい。すなわち、車軸１１の両端の各々に、シングルタイヤ用の１つのホイールが設けられてもよいし、ダブルタイヤ用２つのホイールが設けられてもよい。

　＜緩み判定装置の構成、及びブラケットの構成＞
　図１に示すように、緩み判定装置３０は、ブラケット４０と、受信機７０と、を備えている。ブラケット４０は、ホイール１４に設けられるように構成されている。本実施形態では、ブラケット４０は、車両１０の４つのホイール１４の全てに設けられている。受信機７０は、車両１０の内部に搭載されている。ブラケット４０は、本体部５０と、錘６０と、を備えている。

　＜本体部について＞
　図２に示すように、本体部５０は、板状の部材である。本体部５０は、車軸１１の軸方向においてホイール１４の車軸１１とは反対側に位置している。本体部５０は、円板状の基部５１と、基部５１から延びる複数の腕部５２と、を有している。基部５１は、車軸１１の延長上に位置している。基部５１は、第１面５１ａと、基部５１の厚さ方向において第１面５１ａとは反対側に位置する第２面５１ｂとを備える。

　全ての腕部５２の各々は、板状をなしている。全ての腕部５２は、基部５１から放射状に延びている。本実施形態では、１つの基部５１に対して腕部５２が６つ採用されている。全ての腕部５２は、車軸１１の軸線ｍ１回りに等間隔に配置されている。なお、腕部５２の数は、ハブボルト１３の数と同じであれば適宜変更してもよい。

　次に、腕部５２の構成を図３にしたがって説明する。なお、説明の便宜上、２つの腕部５２だけを図３に図示し、残りの腕部５２の図示を図３から割愛している。

　図３に示すように、腕部５２は、板状の第１部位５２１と、板状の第２部位５２２と、を有している。第１部位５２１は、第１面５２１ａと、第１部位５２１の厚さ方向において第１面５２１ａとは反対側に位置する第２面５２１ｂとを有している。第１部位５２１の第１面５２１ａと基部５１の第１面５１ａとは連続している。第１部位５２１の第２面５２１ｂと基部５１の第２面５１ｂとは連続している。第１部位５２１は、基部５１に対して傾斜している。第１部位５２１の第１面５２１ａは、基部５１の第１面５１ａに対して傾斜している。第１部位５２１の第２面５２１ｂは、基部５１の第２面５１ｂに対し傾斜している。全ての第１部位５２１の基部５１に対する傾斜角度は、同じである。

　第２部位５２２は、第１部位５２１の基部５１とは反対側に位置する部位から延びている。第２部位５２２は、第１面５２２ｂと、第２部位５２２の厚さ方向において第１面５２２ｂとは反対側に位置する第２面５２２ｃと、を有している。第２部位５２２の第１面５２２ｂと第１部位５２１の第１面５２１ａとは連続している。第２部位５２２の第２面５２２ｃと第１部位５２１の第２面５２１ｂとは連続している。第２部位５２２の第１面５２２ｂと基部５１の第１面５１ａとは平行である。第２部位５２２は、挿通孔５２２ａを有している。挿通孔５２２ａは、ホイール１４を貫通したハブボルト１３が挿通される孔である。第２部位５２２は、挿通孔５２２ａにハブボルト１３が挿通されつつ第２面５２２ｃがホイール１４に接触している。

　第２部位５２２の挿通孔５２２ａを通過したハブボルト１３には、ホイールナット２０が締結されている。ホイールナット２０をホイール１４に向けて近づけると、ホイールナット２０の第２面２５が第２部位５２２の第１面５２２ｂに接触する。ホイールナット２０をホイール１４にさらに近づけると、ホイールナット２０が第２部位５２２をホイール１４に押し付ける。ホイールナット２０が第２部位５２２をホイール１４に向けて押し付ける力が、ホイール１４を車軸１１に固定するための軸力となる。全ての腕部５２は、基部５１から複数の締結箇所に位置するホイールナット２０の各々に向けて放射状に延びている。全ての腕部５２は、ホイールナット２０によりホイール１４に共締めされている。ホイールナット２０とホイール１４との間に腕部５２が挟まれた状態において、腕部５２は、ホイールナット２０に対して相対移動しない。このため、全ての腕部５２は、ホイールナット２０に接触しつつホイールナット２０に対して位置決めされている。なお、本体部５０は、金属製である。

　＜錘の構成＞
　図３に示すように、錘６０は、加速度センサ６１と、送信機６２と、を有している。錘６０は、加速度センサ６１と送信機６２とを、例えば樹脂等で一体的にまとめた部材である。加速度センサ６１と送信機６２とは電気的に接続されている。なお、錘６０において、加速度センサ６１と送信機６２とを一体的にまとめる手段として種々の構成が考えられる。このため、図３には、錘６０の詳細な構成は記載せず、概略の構成を二点鎖線で示している。

　錘６０は、車軸１１の軸方向において基部５１のホイール１４とは反対側に設けられている。錘６０は、車軸１１の軸線ｍ１上に設けられている。加速度センサ６１も、車軸１１の軸線ｍ１上に設けられている。加速度センサ６１は、１つのホイール１４を車軸１１に固定する６つのホイールナット２０からの距離Ｄ１が同じとなる位置に設けられている。距離Ｄ１とは、ホイールナット２０の軸線ｍ２と車軸１１の軸線ｍ１との間の距離である。

　＜送信機の構成、及び受信機の構成＞
　図４に示すように、送信機６２は、送信機用制御装置６３と、送信回路６４と、送信アンテナ６５と、を有している。

　送信機用制御装置６３は、プロセッサ６３ａと、記憶部６３ｂと、を有している。プロセッサ６３ａとしては、例えば、MPU(Micro Processing Unit)、CPU(Central Processing Unit)、及びDSP(Digital Signal Processor)を挙げることができる。

　記憶部６３ｂは、RAM（Random Access Memory）及びROM（Read Only Memory）を含む。記憶部６３ｂは、処理をプロセッサ６３ａに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。

　送信機用制御装置６３は、ASICやFPGA等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である送信機用制御装置６３は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。ROM及びRAMすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

　送信機用制御装置６３は、加速度センサ６１が検出した検出信号を送信回路６４に入力する。送信回路６４は、送信機用制御装置６３から入力された加速度センサ６１の検出信号に応じた変調を行った無線信号を送信アンテナ６５から送信する。すなわち、送信機６２は、加速度センサ６１の検出信号を送信するように構成されている。送信機６２は、加速度センサ６１の検出信号を受信機７０に送信する。無線信号は、所定の周波数帯の信号である。周波数帯としては、例えば、ＬＦ帯、ＭＦ帯、ＨＦ帯、ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、及び２．４ＧＨｚ帯を挙げることができる。送信機用制御装置６３は、所定の送信間隔で送信回路６４から無線信号を送信させるように構成されている。所定の送信間隔は、予め定められた一定の間隔であってもよいし、予め定められた上限と下限との間でランダムに変動する間隔であってもよい。

　受信機７０は、送信機６２から送信された信号を受信するように構成されている。受信機７０は、受信機用制御装置７１と、受信アンテナ７２と、受信回路７３と、を有している。

　受信機用制御装置７１は、プロセッサ７１ａと、記憶部７１ｂと、を有している。プロセッサ７１ａとしては、例えば、MPU、CPU、及びDSPを挙げることができる。記憶部７１ｂは、ROM及びRAMを含む。記憶部７１ｂは、処理をプロセッサ７１ａに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。受信機用制御装置７１は、ASICやFPGA等のハードウェア回路によって構成されていてもよい。処理回路である受信機用制御装置７１は、コンピュータプログラムに従って動作する１つ以上のプロセッサ、ASICやFPGA等の１つ以上のハードウェア回路、或いは、それらの組み合わせを含み得る。ROM及びRAMすなわちコンピュータ可読媒体は、汎用または専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。

　受信アンテナ７２は、送信機６２から送信された無線信号を受信する。受信回路７３は、受信アンテナ７２を介して受信された無線信号を復調して、加速度センサ６１の検出信号を得る。受信回路７３は、復調された加速度センサ６１の検出信号を受信機用制御装置７１に出力する。これにより、受信機用制御装置７１は、加速度センサ６１の検出信号を取得する。すなわち、受信機７０は、送信機６２から送信される加速度センサ６１の検出信号を受信する。受信機用制御装置７１は、加速度センサ６１の検出信号から本体部５０の振動により生じる加速度Ｇの値を演算する。

　＜ホイールナットの緩みについて＞
　ホイールナット２０の緩みについて図３にしたがって説明する。ホイールナット２０が緩むとは、ホイールナット２０とホイール１４との間に腕部５２が挟まれていない状態となるようにホイールナット２０をホイール１４から離すことである。また、ホイールナット２０が緩むとは、ホイールナット２０に対する腕部５２の位置決めが解除され、且つ当該ホイールナット２０の発生させる軸力が無くなることである。ホイールナット２０が緩むとは、ホイールナット２０の第２面２５が第２部位５２２の第１面５２２ｂから離れることである。

　例えば、図３の二点鎖線で示すように、１つのホイール１４を車軸１１に固定する６つのホイールナット２０のうち１つが緩む場合を想定する。６つのホイールナット２０のうち１つが緩むと、当該ホイールナット２０に対して位置決めされていた腕部５２がホイール１４と当該ホイールナット２０との間で移動しやすくなる。本体部５０において、緩みが生じていない５つのホイールナット２０に対して位置決めされた腕部５２が固定端となり、且つ緩みが生じたホイールナット２０に対して位置決めされていた腕部５２が自由端となる。ホイールナット２０によって腕部５２が位置決めされていても腕部５２には振動が発生しているが、ホイールナット２０が緩んで腕部５２が自由端となることで、腕部５２はホイールナット２０とホイール１４との間で振動しやすくなる。

　１つのホイールナット２０に緩みが生じる前後で比較すると、当該ホイールナット２０に対して位置決めされた腕部５２の振動は、当該ホイールナット２０に緩みが生じた後の方が大きくなる。当該腕部５２の振動が基部５１に伝わることにより、本体部５０の振動は、当該ホイールナット２０に緩みが生じた後の方が大きくなる。よって、当該ホイールナット２０に位置決めされていた腕部５２の振動の変化により、本体部５０の振動が変化する。本体部５０の振動が変化すると、本体部５０の加速度Ｇが変化する。

　加速度センサ６１は、本体部５０の振動の変化に応じた検出信号を検出する。加速度センサ６１は、本体部５０の挙動の変化を検出するように構成されたセンサの一例である。加速度センサ６１は、本体部５０の挙動の変化を本体部５０の振動の変化として検出することによりホイールナット２０の緩みを検出する。なお、６つのホイールナット２０のうち１つが緩む場合に限らず、複数のホイールナット２０が緩む場合であっても、加速度センサ６１は、本体部５０の挙動の変化を検出することによりホイールナット２０の緩みを検出する。

　＜ホイールナットの緩み判定＞
　図５に示すように、受信機７０は、時間に対する加速度Ｇの値の振幅を監視している。受信機７０は、送信機６２から送信される加速度センサ６１の検出信号に基づく加速度Ｇの値を用いてホイールナット２０の緩みを判定する。受信機用制御装置７１は、加速度Ｇの値の大きさが記憶部７１ｂに記憶された閾値ｇ１以上となるか否かを監視している。受信機用制御装置７１は、加速度Ｇの値の大きさが閾値ｇ１に満たない場合、６つのホイールナット２０の全てに緩みが生じていないと判定する。受信機用制御装置７１は、加速度Ｇの値の大きさが閾値ｇ１以上となった場合、６つのホイールナット２０のうち少なくとも１つに緩みが生じていると判定する。受信機用制御装置７１は、受信機７０に設けられ、且つ送信機６２から送信される加速度センサ６１の検出信号に基づきホイールナット２０の緩みを判定する判定部の一例である。閾値ｇ１は、６つのホイールナット２０に緩みが生じていない状態で車両１０を走行させたときの加速度Ｇの値の振幅を上回らないように設定されている。

　＜本実施形態の作用＞
　本実施形態の作用について説明する。

　６つのホイールナット２０のうち１つに緩みが生じていても、当該ホイールナット２０に対して位置決めされていた腕部５２の振動が変化する。当該腕部５２の振動の変化により、本体部５０の振動が変化する。加速度センサ６１は、本体部５０の挙動の変化を本体部５０の振動の変化として検出することによりホイールナット２０の緩みを検出する。

　＜本実施形態の効果＞
　本実施形態の効果について説明する。

　（１－１）緩みが生じたホイールナット２０に対して位置決めされていた腕部５２の振動の変化が本体部５０の振動の変化となるため、加速度センサ６１により本体部５０の挙動の変化を本体部５０の振動の変化として検出できる。したがって、複数のホイールナット２０に緩みが生じていなくても、ホイールナット２０に緩みが生じていることを検出できる。

　（１－２）全てのホイールナット２０からの距離Ｄ１が同じとなる位置に加速度センサ６１が設けられている。このため、ホイール１４の回転による加速度Ｇの値のぶれが抑制される。よって、加速度センサ６１は、ホイールナット２０の緩みを本体部５０の振動の変化として正確に検出できる。

　（１－３）ホイールナット２０に緩みが生じると、当該ホイールナット２０に対して位置決めされていた腕部５２が自由端となる。当該自由端となる腕部５２がホイールナット２０とホイール１４との間で振動すると、錘６０により基部５１に伝わる当該振動が増幅される。このため、複数のホイールナット２０のうち１つが緩む場合であっても、錘６０により本体部５０の振動が顕著になる。したがって、複数のホイールナット２０のうち１つが緩む場合であっても、加速度センサ６１によりホイールナット２０の緩みを検出しやすくなる。

　［第２実施形態］
　緩み判定装置、及びブラケットの第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の第１実施形態との主な違いは、ブラケットの構成、及び受信機用制御装置によるホイールナットの緩み判定手法である。以下、その点について説明し、第１実施形態と同じ構成については詳細な説明を割愛する。

　＜ブラケットの構成＞
　図６に本体部５０をホイール１４に固定する前のブラケット４０を示す。全ての腕部５２の各々は、曲がった箇所がない１枚の板部材である。全ての腕部５２は挿通孔５２２ａを有している。腕部５２は、第１面５２ａと、腕部５２の厚さ方向において第１面５２ａとは反対側に位置する第２面５２ｂと、を有している。腕部５２の第１面５２ａと基部５１の第１面５１ａとは面一である。腕部５２の第２面５２ｂと基部５１の第２面５１ｂとは面一である。

　ブラケット４０は、加速度センサ６１に代替して６つのひずみセンサ６６を備えている。６つのひずみセンサ６６の各々は、各腕部５２と基部５１との境界Ｂを跨ぐように基部５１及び腕部５２に取り付けられている。

　図７に本体部５０をホイール１４に固定した後のブラケット４０を示す。６つのひずみセンサ６６は、送信機６２に電気的に接続されている。送信機６２には、６つのひずみセンサ６６の検出信号が入力される。送信機用制御装置６３は、６つのひずみセンサ６６が検出した検出信号を送信回路６４に入力する。送信回路６４は、送信機用制御装置６３から入力された６つのひずみセンサ６６の検出信号に応じた変調を行った無線信号を送信アンテナ６５から送信する。すなわち、送信機６２は、ひずみセンサ６６の検出信号を受信機７０に送信する。なお、６つのひずみセンサ６６の検出信号は、アンプにより増幅した後に送信機６２に入力されてもよい。

　全ての腕部５２は基部５１に対してホイール１４に向けて折り曲げられている。全ての腕部５２及び基部５１は、境界Ｂを基準として互いに傾斜するように弾性変形させられている。全ての腕部５２は、ホイール１４に接触する先端部５２ｃを有するように弾性変形させられている。本体部５０において、境界Ｂで弾性変形している箇所を変形箇所Ｐとする。６つのひずみセンサ６６の各々は、変形箇所Ｐを跨ぐように設けられている。

　全ての腕部５２の挿通孔５２２ａにハブボルト１３が挿通されている。挿通孔５２２ａを通過したハブボルト１３には、ホイールナット２０が締結されている。これにより、全ての腕部５２がホイールナット２０によりホイール１４に共締めされている。変形箇所Ｐのひずみεは、境界Ｂで本体部５０が弾性変形する前と比較して大きくなっている。全ての腕部５２がホイール１４に共締めされた状態で、全ての腕部５２には、変形箇所Ｐのひずみεを解消しようとする復元力が常に作用している。

　＜ホイールナットの緩み、及びホイールナットの緩みかけについて＞
　ホイールナット２０の緩みについて説明する。

　例えば、図７の二点鎖線で示すように、１つのホイール１４を車軸１１に固定する６つのホイールナット２０のうち１つが緩む場合を想定する。６つのホイールナット２０のうち１つに緩みが生じていると、当該ホイールナット２０に対して位置決めされていた腕部５２が、復元力により当該ホイールナット２０に追従して移動する。６つのホイールナット２０のうち１つに緩みが生じていると、当該ホイールナット２０に対して位置決めされた腕部５２と基部５１との間の変形箇所Ｐに作用する応力が小さくなる。

　１つのホイールナット２０に緩みが生じる前後で比較すると、当該ホイールナット２０に対して位置決めされた腕部５２と基部５１との間の変形箇所Ｐのひずみεは、当該ホイールナット２０に緩みが生じた後の方が小さくなる。緩みが生じたホイールナット２０に追従して移動した腕部５２、及び基部５１に設けられたひずみセンサ６６は、当該変形箇所Ｐのひずみεの変化に応じた検出信号を検出する。なお、６つのホイールナット２０のうち１つが緩む場合に限らず、複数のホイールナット２０が緩む場合であっても、ひずみセンサ６６は、本体部５０のひずみεの変化を検出する。

　次に、６つのホイールナット２０のうち少なくとも１つが緩みかけている場合を想定する。ホイールナット２０が緩みかけているとは、ホイールナット２０とホイール１４との間に腕部５２を挟み込みつつ、ホイールナット２０の第２面２５がホイール１４から離れることである。また、ホイールナット２０が緩みかけているとは、ホイール１４を車軸１１に固定するための軸力を発生させつつ、ホイールナット２０に緩みが生じていない場合と比較して当該軸力が弱まることである。

　６つのホイールナット２０の少なくとも１つが緩みかけていると、当該ホイールナット２０に対して位置決めされた腕部５２と基部５１との間の変形箇所Ｐに作用する応力が小さくなる。

　ホイールナット２０が緩みかける前後を比較すると、当該ホイールナット２０に対して位置決めされた腕部５２と基部５１との間の変形箇所Ｐのひずみεは、当該ホイールナット２０が緩みかけている方が小さくなる。緩みかけたホイールナット２０に対して位置決めされた腕部５２、及び基部５１に設けられたひずみセンサ６６は、当該変形箇所Ｐのひずみεの変化に応じた検出信号を検出する。

　よって、当該ホイールナット２０に位置決めされていた腕部５２の挙動の変化により、本体部５０の弾性変形が変化する。本体部５０の弾性変形が変化すると、本体部５０のひずみεが変化する。ひずみセンサ６６は、本体部５０の挙動の変化を検出するように構成されたセンサの一例である。ひずみセンサ６６は、本体部５０の挙動の変化を本体部５０のひずみεの変化として検出することによりホイールナット２０に緩みが生じること、又はホイールナット２０が緩みかけていることを検出する。

　＜ホイールナットの緩み、及びホイールナットの緩みかけの判定＞
　受信機７０は、送信機６２から送信された無線信号を受信した後、当該無線信号を復調して、６つのひずみセンサ６６の検出信号を得る。すなわち、受信機７０は、送信機６２から送信されるひずみセンサ６６の検出信号を受信する。受信機７０は、復調された６つのひずみセンサ６６の検出信号から本体部５０の弾性変形により生じるひずみεの値を演算する。

　図８に示すように、受信機７０は、時間に対するひずみεの変化を監視している。受信機７０は、送信機６２から送信されるひずみセンサ６６に基づくひずみεの値を用いてホイールナット２０の緩み、又はホイールナット２０の緩みかけを判定する。受信機用制御装置７１は、６つのひずみセンサ６６の各々のひずみεの値と記憶部７１ｂに記憶された第１閾値ε１とを比較している。受信機用制御装置７１は、ひずみεの値が第１閾値ε１である場合、６つのホイールナット２０の全てに緩みが生じていないと判定する。受信機用制御装置７１は、ひずみεの値が第１閾値ε１よりも小さい場合、６つのホイールナット２０の少なくとも１つに緩みが生じている、又は６つのホイールナット２０の少なくとも１つが緩みかけていると判定する。第１閾値ε１は、６つのホイールナット２０に緩みが生じていない状態で変形箇所Ｐに作用するひずみεの値である。

　受信機用制御装置７１は、ひずみεの値が第１閾値ε１よりも小さい場合、ひずみεの値が第２閾値ε２を上回るか否かを判定する。第２閾値ε２は、第１閾値ε１よりも小さい。受信機用制御装置７１は、ひずみεの値が第２閾値ε２を上回っている場合、６つのホイールナット２０の少なくとも１つが緩みかけていると判定する。受信機用制御装置７１は、ひずみεの値が第２閾値ε２以下である場合、６つのホイールナット２０の少なくとも１つに緩みが生じていると判定する。第２閾値ε２は、緩みかけたホイールナット２０が発生させる軸力が無くなるときのひずみεの値である。受信機用制御装置７１は、受信機７０に設けられ、且つ送信機６２から送信されるひずみセンサ６６の検出信号に基づきホイールナット２０の緩みを判定する判定部の一例である。

　＜本実施形態の作用＞
　本実施形態の作用を説明する。

　６つのホイールナット２０のうち１つに緩みが生じていても、当該ホイールナット２０に対して位置決めされていた腕部５２の挙動が変化する。当該腕部５２の挙動の変化により、本体部５０のひずみεが変化する。また、ホイールナット２０が緩みかけていても、本体部５０のひずみεが変化する。このため、ひずみセンサ６６は、本体部５０の挙動の変化を本体部５０のひずみεの変化として検出することによりホイールナット２０の緩みを検出する。また、ひずみセンサ６６は、本体部５０の挙動の変化を本体部５０のひずみεの変化として検出することによりホイールナット２０の緩みかけを検出する。

　＜本実施形態の効果＞
　本実施形態の効果を説明する。

　（２－１）ホイールナット２０に緩みが生じている、又は緩みかけているとき、本体部５０のひずみεが変化する。このため、ひずみセンサ６６により本体部５０の挙動の変化を本体部５０のひずみεの変化を検出できる。したがって、複数のホイールナット２０に緩みが生じていなくても、ホイールナット２０に緩みが生じていること、又はホイールナット２０が緩みかけていることを検出できる。

　（２－２）ひずみセンサ６６の検出信号に基づくひずみεの値を用いてホイールナット２０の緩みを検出している。このため、本体部５０の変形箇所Ｐに作用する応力の変化をひずみεの変化を通じて検出できる。よって、ホイールナット２０に緩みが生じている状態だけでなく、ホイールナット２０が緩みかけている状態も検出できる。

　［変更例］
　上記の各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記の各実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

　・腕部５２は、ホイールナット２０によりホイール１４に共締めされることによりホイールナット２０に対して位置決めされていたが、例えば、図９に示すように変更してもよい。

　図９に示すように、腕部５２は、挿通孔５２２ａに代替してホイールナット２０を内部に収容可能な大きさの貫通孔５３を有している。貫通孔５３を画成する内周面は、複数の突起５４により形成されている。全ての突起５４は、貫通孔５３の全周に設けられている。全ての突起５４は、貫通孔５３の中心に向かうにつれて先細りの形状となる。全ての突起５４の先端は、同一の仮想円上に位置している。すなわち、全ての突起５４の先端から貫通孔５３の中心までの距離は同じである。

　ホイールナット２０は、腕部５２と重なるように貫通孔５３に収容される。ホイールナット２０の６つの角部２０ａの各々は、複数の突起５４のうちの２つの突起５４により挟み込まれている。６つの角部２０ａの各々には、複数の突起５４のうちの２つの突起５４が押し付けられる。なお、複数の突起５４のうちの角部２０ａに接触していない突起５４は、ホイールナット２０に接触していない。

　これにより、ホイールナット２０は、貫通孔５３の内部に位置決めされている。よって、腕部５２は、複数の突起５４によりホイールナット２０に接触しつつホイールナット２０に対して位置決めされる。

　・固定部材として、ホイールナット２０が採用されていたが、例えば、図１０に示すように変更してもよい。なお、図１０は、第１実施形態をもとに記載している。

　図１０に示すように、ホイールナット２０に代替してボルト８０を採用する。ボルト８０は、腕部５２の挿通孔５２２ａに挿通されつつホイール１４及びハブ１２を貫通している。ハブ１２には、ボルト８０が挿通される複数のねじ穴１２ａが設けられている。全てのねじ穴１２ａは、ボルト８０の雄ねじが螺合される雌ねじを有している。全てのねじ穴１２ａは、車軸１１の軸線ｍ１回りに互いに間隔を空けて配置されるとよい。このように変更しても、ホイール１４は、車軸１１の軸線ｍ１回りの複数箇所でねじ穴１２ａに対してボルト８０が螺合されることにより車軸１１に固定される。ボルト８０は、雄ねじを有するとともに、ホイール１４を車軸１１に固定するための軸力を発生させる部材である固定部材の一例である。なお、第２実施形態も同様に変更してもよい。また、腕部５２は、上述した変更例と同様に、複数の突起５４によりボルト８０の頭部に接触しつつボルト８０に対して位置決めされていてもよい。

　・第１実施形態において、加速度センサ６１は、車軸１１の軸線ｍ１上に設けられていたが、これに限らない。例えば、加速度センサ６１は、全ての腕部５２の各々に設けられていてもよい。

　このように変更する場合、各ホイールナット２０の緩みを、各加速度センサ６１の検出信号に基づく加速度Ｇの振幅が閾値ｇ１の大きさ以上となるか否かによって判定してもよい。

　また、各加速度センサ６１の検出信号に基づく加速度Ｇの値の各々を比較することによりホイールナット２０の緩みを判定してもよい。具体的には、加速度Ｇの値が比較的大きくなっている腕部５２を位置決めしていたホイールナット２０に緩みが生じていると判定するように変更してもよい。よって、受信機用制御装置７１は、送信機６２から送信される加速度センサ６１の検出信号に基づきホイールナット２０又はボルト８０の緩みを判定できればよい。

　・第１実施形態において、受信機用制御装置７１によりホイールナット２０の緩みを判定していたが、これに限らない。例えば、送信機用制御装置６３によりホイールナット２０の緩みを判定してもよい。この場合、送信機用制御装置６３による判定結果を、受信機７０に送信するように変更してもよい。このように変更する場合、送信機６２に加速度センサ６１が含まれるように変更する。送信機用制御装置６３は、加速度センサ６１の検出信号から本体部５０の加速度Ｇの値を演算し、且つ当該加速度Ｇの値を用いてホイールナット２０の緩みを判定する。すなわち、送信機用制御装置６３は、加速度センサ６１の検出信号に基づきホイールナット２０の緩みを判定する判定部としてもよい。

　送信機用制御装置６３は、判定結果のデータを送信回路６４に入力する。送信回路６４は、当該データに応じて変調した無線信号を送信アンテナ６５から受信機７０に送信する。すなわち、送信機６２を、ＴＰＭＳ（タイヤ空気圧監視システム）の送信機の仕様となるように変更するとよい。なお、固定部材がホイールナット２０からボルト８０に変更されたとしても、送信機用制御装置６３によりボルト８０の緩みを判定してもよい。

　・第２実施形態において、各ひずみセンサ６６の検出信号に基づくひずみεの値の各々を比較することによりホイールナット２０の緩みを判定してもよい。具体的には、ひずみεの値が比較的小さくなっている変形箇所Ｐがある場合、その変形箇所Ｐを含む腕部５２を位置決めしていたホイールナット２０について、緩みが生じていると判定するように変更してもよい。よって、受信機用制御装置７１は、送信機６２から送信されるひずみセンサ６６の検出信号に基づきホイールナット２０又はボルト８０の緩みを判定できればよい。

　・第２実施形態において、受信機用制御装置７１によりホイールナット２０の緩みを判定していたが、これに限らない。例えば、送信機用制御装置６３によりホイールナット２０の緩みを判定してもよい。すなわち、送信機用制御装置６３は、ひずみセンサ６６の検出信号に基づきホイールナット２０の緩みを判定する判定部としてもよい。この場合、送信機用制御装置６３による判定結果を受信機７０に送信するように変更してもよい。なお、固定部材がホイールナット２０からボルト８０に変更されたとしても、送信機用制御装置６３によりボルト８０の緩みを判定してもよい。

　・ひずみセンサ６６は、境界Ｂを跨ぐように腕部５２と基部５１とに設けられていたが、これに限らない。例えば、先端部５２ｃをホイール１４に接触させるために腕部５２を弾性変形させた箇所にひずみセンサ６６を設けてもよい。すなわち、ひずみセンサ６６は、腕部５２のみに設けられていてもよい。よって、ひずみセンサ６６は、基部５１及び腕部５２のうち、少なくとも腕部５２に取り付けられていればよい。

　・第２実施形態において、本体部５０をホイール１４に固定する前の状態において、全ての腕部５２は、ホイール１４に接触する先端部５２ｃが予め設けられるように曲げられていてもよい。同様に、本体部５０をホイール１４に固定する前の状態において、全ての腕部５２及び基部５１は、境界Ｂを基準として互いに傾斜するように予め曲げられていてもよい。本体部５０を予め変形させる場合、本体部５０の変形具合は、本体部５０をホイール１４に固定したとき、変形箇所Ｐ、及び先端部５２ｃをホイール１４に接触させるために腕部５２を弾性変形させた箇所に復元力が作用する程度とする。

　・第２実施形態において、腕部５２が弾性変形したときの形状は適宜変更してもよい。例えば、本体部５０をホイール１４に固定するときに腕部５２を弓なりに弾性変形させてもよい。ひずみセンサ６６は、腕部５２の弓なりに弾性変形した箇所に取り付けるとよい。なお、上述した変更例と同様に、本体部５０をホイール１４に固定する前の状態において、腕部５２は、弓なりをなすように予め変形させられていてもよい。腕部５２を予め変形させる場合、腕部５０の変形具合は、本体部５０をホイール１４に固定したとき、弓なりに弾性変形した箇所に復元力が作用する程度とする。

　・ひずみセンサ６６は、全ての腕部５２に設けられていなくてもよく、複数の腕部５２の少なくとも１つに設けられていればよい。

　・緩み判定装置３０は、送信機６２及び受信機７０とは別にホイールナット２０又はボルト８０の緩み又は緩みかけを判定する判定部としての判定装置を備えていてもよい。判定装置は、本体部５０の挙動の変化を検出するように構成されたセンサの検出信号に基づきホイールナット２０またはボルト８０の緩みを判定する。

　・ブラケット４０は、本体部５０と、加速度センサ６１又はひずみセンサ６６のような本体部５０の挙動の変化を検出するように構成されたセンサとを備え、送信機６２を備えていなくてもよい。このように変更する場合、車両は受信機７０も備えない。このため、ホイールナット２０又はボルト８０の緩みを判定するための判定装置をブラケット４０が有していてもよい。なお、ブラケット４０は、上記の判定装置を割愛してもよく、少なくとも本体部５０と、加速度センサ６１又はひずみセンサ６６のようなセンサとを備えていればよい。

　・ホイールナット２０は、袋ナットに限らず、その軸方向に貫通したねじ穴を有するナットであってもよい。

　１１…車軸、１４…ホイール、２０…ホイールナット、３０…緩み判定装置、４０…ブラケット、５０…本体部、５１…基部、５２…腕部、６１…加速度センサ、６２…送信機、６６…ひずみセンサ、７０…受信機、８０…ボルト、Ｄ１…距離、ｍ１…車軸の軸線、Ｇ…加速度、ε…ひずみ。

Claims

　ホイールに設けられるように構成されたブラケットであって、
　前記ホイールは車軸の軸線回りの複数の締結箇所の各々において雄ねじと雌ねじとの螺合により前記車軸に固定され、
　前記雄ねじ又は前記雌ねじを有するとともに前記ホイールを前記車軸に固定するための軸力を発生させる部材が固定部材であり、
　前記ブラケットは、
　本体部であって、
　　前記車軸の延長上に位置する基部と、
　　前記基部から複数の前記締結箇所に位置する前記固定部材の各々に向けて放射状に延びるとともに、前記固定部材に接触しつつ前記固定部材に対して位置決めされた腕部と、を有する本体部と、
　前記本体部の挙動の変化を検出するように構成されたセンサと、を備えるブラケット。
　前記センサは、加速度センサであり、
　前記加速度センサは、全ての前記固定部材からの距離が同じとなる位置に設けられている、請求項１に記載のブラケット。
　前記センサは、前記腕部の少なくとも１つに設けられているひずみセンサであり、
　前記ひずみセンサは、前記基部及び前記腕部のうち、少なくとも前記腕部に取り付けられている、請求項１に記載のブラケット。
　前記センサの検出信号を送信するように構成された送信機を備える、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のブラケット。
　ホイールを車軸に固定するための軸力を発生させる固定部材の緩みを判定する緩み判定装置であって、
　前記ホイールは車軸の軸線回りの複数の締結箇所の各々において雄ねじと雌ねじとの螺合により前記車軸に固定され、
　前記固定部材は前記雄ねじ又は前記雌ねじを有し、
　前記緩み判定装置は、
　前記ホイールに設けられるように構成されたブラケットであって、
　　前記車軸の延長上に位置する基部と、前記基部から複数の前記締結箇所に位置する前記固定部材の各々に向けて放射状に延びるとともに、前記固定部材に接触しつつ前記固定部材に対して位置決めされた腕部と、を有する本体部と、
　　前記本体部の挙動の変化を検出するように構成されたセンサと、
　　送信機と、を備えるブラケットと、
　前記送信機から送信された信号を受信するように構成された受信機と、
　前記センサの検出信号に基づき前記固定部材の緩みを判定するように構成される判定部と、を備える緩み判定装置。
　前記センサは、加速度センサであり、
　前記加速度センサは、全ての前記固定部材からの距離が同じとなる位置に設けられている、請求項５に記載の緩み判定装置。
　前記判定部は、前記受信機に設けられ、前記送信機から送信される前記加速度センサの検出信号に基づき前記固定部材の緩みを判定するように構成される、請求項６に記載の緩み判定装置。
　前記センサは、前記腕部の少なくとも１つに設けられるひずみセンサであり、
　前記ひずみセンサは、前記基部及び前記腕部のうち、少なくとも前記腕部に取り付けられており、
　前記判定部は、前記受信機に設けられ、前記送信機から送信される前記ひずみセンサの検出信号に基づき前記固定部材の緩みを判定するように構成される、請求項５に記載の緩み判定装置。