(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面を走行する車輌を使用して路面摩擦を測定する方法であって、
（ａ）補助輪を前記車輌と路面との間に配置するステップであって、該補助輪は、前記車輌の走行にしたがって回転自在で、分離された軸方向力を生じさせるために前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされ、軸方向へ直線的に移動可能な自由度を持つようにリニア軸受を有する一本の回転しない車軸に装着され、該リニア軸受は、該車軸の周りに、かつ該補助輪を支持する回転しないハウジングの内側に配置され、該回転しないハウジングの軸方向端部にロードセルが配置される、該ステップと、
（ｂ）前記車輌が前記路面を走行する間、前記ロードセルによって前記補助輪に働く軸方向力を測定するステップと、
（ｃ）前記測定した軸方向力から路面摩擦を導くステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記配置するステップが、
（ａ１）前記一本の回転しない車軸の両端をアームに固定し、該アームにより前記補助輪を前記車輌へ装着するステップと、
（ａ２）軸方向移動させるために前記補助輪を前記ハウジング内に配設するステップと、
（ａ３）前記回転しないハウジングに隣接する車輪軸受を準備するステップと、
（ａ４）前記補助輪を、前記車輪軸受の外側にある部分の前記ハウジングで支持するステップと、
（ａ５）前記回転しないハウジングと前記アームの間に前記ロードセルを配置するステップと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記路面が、手動および自動の一方または両方によって、前記測定された軸方向力に基づき路面処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記路面処理が、塩、塩水、砂および灰の１または２以上の前記路面への散布を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定された軸方向力が、リモート送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ２．７５度未満であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ２度未満であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ０．５度ないし２．７５度であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記車輌の速度を測定し、該速度と前記測定された軸方向力、および当該速度と軸方向力に基づく安全速度の一方または両方をリモート送信することによって、前記車輌および他の車輌の一方または両方のための前記路面に対する安全運転速度を導き出すことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
路面を走行する車輌を使って路面摩擦を測定する装置であって、
（ａ）前記車輌と路面との間に配置された独立した補助輪であって、該補助輪は、前記車輌の走行にしたがって回転自在で、軸方向力を生じさせるために前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされ、該補助輪は軸方向へ直線的に移動可能な自由度を持つようにリニア軸受を有する一本の回転しない車軸に装着され、該リニア軸受は、該車軸の周りに、かつ該補助輪を支持する回転しないハウジングの内側に配置されている、該補助輪と、
（ｂ）前記車輌が前記路面を走行する間、前記補助輪に働く軸方向力を測定するために前記回転しないハウジングの軸方向端部に装着された軸力センサと、
（ｃ）前記測定された軸方向力から前記路面摩擦を導くコンバータと
を有する装置。
【請求項１１】
（ａ１）前記一本の回転しない車軸の両端がアームに固定されることによって前記補助輪が前記車輌に装着され、
（ａ２）軸方向移動させるために前記補助輪が前記ハウジング内に配設され、
（ａ３）車輪軸受が前記ハウジングに隣接して備えられ、
（ａ４）前記補助輪が、前記車輪軸受の外側にある部分の前記ハウジングで支持され、
（ｂ１）前記ハウジングと前記アームの間にロードセルが配置される
ことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置が、前記測定された軸方向力をリモート送信するトランスミッタと連結されたことを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ２．７５度未満であることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ２度未満であることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ０．５度ないし２．７５度であることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１６】
路面摩擦を測定する方法であって、
（ａ）車輌を準備するステップと、
（ｂ）前記車輌に補助輪を装着するステップであって、該補助輪は、トーインおよびトーアウトの一方または両方とされ、荷重をかけられ、軸方向へ直線的に移動可能な自由度を有するようにリニア軸受を備えた一本の回転しない車軸に回転自在に装着され、該リニア軸受は、該補助輪の周りに設置され、かつ該補助輪を支持する回転しないハウジングの内部に設置されている、該ステップと、
（ｃ）前記補助輪の軸方向力を測定するため、速度装置を前記補助輪に連結し、かつ較正された力センサを前記回転しないハウジングの軸方向端部に配置するステップと、
（ｄ）前記車輌を路面に沿って走行させるステップと、
（ｅ）前記補助輪の速度および前記補助輪に働く横力に基づき、前記路面摩擦を導き出すステップと
を有することを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記車輌が、塩、塩水、砂および灰の１または２以上を散布する設備を装備したことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
（ａ１）前記回転しない一本の車軸の両端をアームに固定することによって前記補助輪を前記車輌へ装着するステップと、
（ａ２）軸方向移動させるために前記補助輪を前記ハウジング内に配設するステップと、
（ａ３）前記ハウジングに隣接する車輪軸受を準備するステップと、
（ａ４）前記補助輪を、前記車輪軸受の外側にある部分の前記ハウジングで支持するステップと、
（ａ５）前記ハウジングと前記アームの間にロードセルを配置するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記路面が、前記導き出された路面摩擦に基づいて処理されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記路面処理が、塩、塩水、砂および灰の１または２以上の前記路面への散布を含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記導き出された路面摩擦が、リモート送信されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ２．７５度未満であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ２度未満であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ０．５度ないし２．７５度であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
車輌と、該車輌に取り付けられる装置との組み合わせであって、
路面摩擦を測定する前記装置は、（ａ）前記車輌に装着された補助輪であって、該補助輪は、トーインおよびトーアウトの一方または両方とされ、荷重をかけられ、軸方向へ直線的に移動可能な自由度を有するようにリニア軸受を有する一本の回転しない車軸に回転自在に装着され、該リニア軸受は、該車軸の周りに、かつ該補助輪を支持する回転しないハウジングの内側に配置されている、該補助輪と（ｂ）前記軸方向力を測定するために前記回転しないハウジングの軸方向端部に配置された較正された力センサと（ｃ）前記力センサで前記路面摩擦を測定するコンバータとを含むことを特徴とする組み合わせ。
【請求項２６】
（ａ１）前記一本の回転しない車軸の両端がアームに固定されることによって前記補助輪が前記車輌に装着され、
（ａ２）軸方向移動させるために前記補助輪が前記ハウジング内に配設され、
（ａ３）前記ハウジングに隣接して車輪軸受が準備され、
（ａ４）前記補助輪が、前記車輪軸受の外側にある部分の前記ハウジングで支持され、
（ｂ１）前記力センサが前記ハウジングと前記アームの間に配置されることを特徴とする請求項２５に記載の組み合わせ。
【請求項２７】
前記路面が、前記測定された軸方向力に基づいて処理されることを特徴とする請求項２５に記載の組み合わせ。
【請求項２８】
前記路面処理が、塩、塩水、砂および灰の１または２以上の前記路面への散布を含むことを特徴とする請求項２７に記載の組み合わせ。
【請求項２９】
前記測定された軸方向力が、リモート送信されることを特徴とする請求項２５に記載の組み合わせ。
【請求項３０】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ２．７５度未満であることを特徴とする請求項２５に記載の組み合わせ。
【請求項３１】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ２度未満であることを特徴とする請求項３０に記載の組み合わせ。
【請求項３２】
前記車輌の走行方向に対してトーインおよびトーアウトの一方または両方とされた前記補助輪の角度が、およそ０．５度ないし２．７５度であることを特徴とする請求項３０に記載の組み合わせ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は補助輪を使って路面摩擦を測定する実用的システムに関し、特に、運転室のスイッチで測定用車輪を展開し、車輪が回転すると運転室内のディスプレイに路面摩擦の継続的な読み込みを表示するシステムに関する。路面摩擦試験機（road friction tester：ＲＦＴ）はトラック運送業用に設計され、危険な運転状態にある路面ブリップを導き出す。
【背景技術】
【０００２】
路面摩擦を測定する最新の実用的な装置は、作業用の専用車輌もしくは車輌の後方に牽引される専用車輌を必要とする。例えば、氷が張っているような冬には、雪と氷が道から除去されている間に、路面の静止摩擦を測定することが望ましい。路面が処理されている間の路面状態についての知識は、路面の適切な処理方法を決定するのに役立つ。コストの削減も実現できるが、全ての運転手に役立つ交通の安全性も高まるであろう。DE 34 09 040.1は、直線上を回転する車輪に対して働く横力を測定する必要性を認めている。しかしながら、この認識の実用的な実現はなされていない。
【０００３】
ほとんどの路面摩擦測定装置では、路面に対して車輌と同じ方向へ滑り率を持たせた車輪が必要である。前進移動に対する抵抗力が測定される。この設計では、路面速度より遅い、もしくは速い速度で走行するタイヤが必要となる。これはタイヤに高い摩耗を生じさせ、コンタクトパッチを水で濡らさなければならなく、非常に大きな力が生成される。車輌の運動ベクトルに対しタイヤまたは車輪を斜めに使用して摩擦を測定する他の方法もあるが、その複雑さもしくは信頼性の問題によりその多くが使用されなくなっている。
【０００４】
米国特許Ｎｏ．５，８２１，４３４は、車輌のグリップ性能を測定する方法である。車輌のグリップ性能を測定するために、タイヤにより生成される横力を測定する実用的方法が必要である。この方法の詳細は、米国特許Ｎｏ．５，８２１，４３４に記載されている。概要としては、回転部材とそのベアリングサポートが、リニア軸受によりハンガから分離される。リニア軸受は、車輪サポートベアリングとハンガの間に生成される力を測定するのに必要な移動を自在とし、適切に設計されたロードセルがこの力を測定する。この特許は、類似する力測定方法を用いているこの先の出願に係る特許を進歩させたものであるが、特許の目的は車輌のグリップ性能ではなく、路面の摩擦限度を導き出すことである。ＧＥＭ装置は、車輌のグリップ性能を測定する商業的実施態様である。
【０００５】
本発明は、リアルタイムで悪天候下の路面の状況を判断するために路面状況測定を行うＧＥＭ装置の概念を拡張するという点で独特である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ＧＥＭ装置の特許は、車輌に装着されたタイヤによって生成された横力を得る的確な方法を明らかにしている。路面摩擦を測定する問題にとってＧＥＭ概念のさらなる単純化および適合化は、多くの実施上の問題を解決するであろう。そして、本発明は、車輌の走行方向に対して斜めに保持される別の車輪を車輌に追加する（あるいは既存の車輪を使用する）。この補助輪は、速度センサだけでなく、先願の特許で概説されたようなＧＥＭ装置も含んでいる。ＧＥＭ装置は、自動車レース環境および乗用車環境において頑強であることが証明されている。頑丈なバージョンは、路面摩擦を測定する作業にふさわしく、車輌の下に配置される。その後、横荷重は、舗装上のアイス、雪、水および乾燥した舗装に対応する異なったグリップレベルに分割される。その後、この関係は、例えばこの関連情報に基づき路面処理の量または種類を調整するトラックドライバに伝えられる。本発明のＲＦＴ装置は、トラックまたは道路メンテナンス車輌の通常操作を妨げずに作業を行うように設計されている。
【０００７】
本発明の路面摩擦を測定する方法は、路面を走行する車輌を用いる。独立した補助輪は車輌と路面の間に配置される。補助輪は、車輌の走行にしたがって回転自在で、補助輪に軸方向力を生じさせるために車輌の走行方向に対してトーインまたはトーアウト（斜め）になっている。車輌が路面を走行する間、補助輪の軸方向力が分離され測定される。測定した軸方向力は路面摩擦と相関がある。
【０００８】
本発明は、車輌と該車輌に取り付けられる装置とを組み合わせて使用する。路面摩擦を測定する装置は、車輌に、そして車輌と路面の間に装着される補助輪を含む。補助輪はトーインまたはトーアウトで、荷重をかけられ、自在に回転できるように車軸に装着される。較正された力センサは、分離された軸方向力を測定するため補助輪に連結される。コンバータは路面摩擦を表示し、これを車輌の操縦者または遠隔地に表示する。
【０００９】
本発明の効果は、簡単で、しかし信頼でき、頑丈である路面摩擦測定装置を含む。他の効果は、路面摩擦がリアルタイムに直接車輌操縦者に表示されることである。さらなる効果は、装置は車輌の操縦を妨げず、使用しないときは装置を引っ込めることができることである。その上さらなる効果は、装置は路面上のくずを拾い上げないことである。他の効果は、装着されたタイヤが、路面との滑り率を持たないことである。その上さらなる効果は、装置は通常の角度、荷重、タイヤを利用できることである。その上他の効果は、装置はリアルタイムに読み出しを行い、遠隔読み出しをするリモート測定をし易いことである。これらおよび他の効果はここに開示した内容に基づき当業者に容易に明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のＲＦＴは、トラック運転手、特に冬期の除雪／塩トラックの運転手にとって非常に有用となる操作パラメータを示す。本発明のＲＦＴの設計パラメータは以下を含む。
・車輌の安全運転を促進するため、プロウ運転手に路面摩擦値を提供すること、
・この路面摩擦情報を実用的に、また信頼性のある形で提供し、プロウのドライバビリティまたは操縦性に悪影響を与えないＲＦＴを提供すること、
・下方に装着されたプロウの後方に取り付けられること、
・この環境下で使用するには頑強さが十分でない別の実験装置の例とは違い、頑丈に作製された１片のトラック設備であること、
・プロウ運転手が簡単に使用でき、路面処理プロセスを促進し、妨げないこと、
・表面処理製品の効果的な使用を促進すること。
【００１１】
本発明のＲＦＴは、プロウ運転手が気付く前に危険な路面状態を感知し、したがって、プロウ車輌の安全運転を強力に促進し得る。ＲＦＴがない場合、プロウ運転手が持つ危険状態に対し持つただ一つの感覚は視覚である。高速プロウイングは今、安全な方法で成すことができる。
【００１２】
本発明のＲＦＴは、補助輪が展開されているいかなる時も、いかなる速度でも、いかなる状況でも効果的である。実施例に記載されたプロトタイプのＲＦＴは、一般道路上および自動車冬期試験施設での試験において問題なく作動した。ＲＦＴ車輪を使用しているとき、車輌の操縦性に全く悪影響はなかった。ＲＦＴは、運転室から簡単に操作できる。ユニットは、表面処理製品の効果的使用を促進するために、路面状態に関する信頼性のある情報を提供した。ＲＦＴの検出感度は、いかなる表面処理についての評価でもいつでも即座に行い得る。ユニットの保護については、ステンレス鋼の密封した測定ハブの内部、およびトラックの運転室中に電子機器を配置することができる。さらに、これら２つの間のケーブルは、ステンレス鋼を編み上げたテフロン（登録商標）・ラインで囲む。
【００１３】
本発明のＲＦＴが除雪オペレータにとってユーザ・フレンドリで、かつ分かりやすくあるために、１０の緑色ライト、１０の黄色ライトおよび１０の赤色ライトを表示するＬＥＤ（発光ダイオード）棒グラフを開発した。路面摩擦の値が低いほど、点灯するＬＥＤライトの数は多い。赤が点灯すると、状態は路面摩擦が非常に低く、アイスバーンを示している。最後に、本発明のＲＦＴは、プロウトラックのＲＦＴから既存データ収集ユニットまでのデータリンクを提供する。データ収集システムのリンクはＲＳ２３２ポートによる。
【００１４】
本発明のＲＦＴは、アイスバーン、圧雪、濡れたコンクリートおよび濡れたアスファルトのしきい値表を導き出す。ここに記載された本発明のＲＦＴはこれらの導出を含む。本発明のＲＦＴは車輌に装着でき、車輌の後方に牽引されず、もしくは専用車輌に組み込まれていないので、市場にある他の装置とも異なる。それは単純である。一旦予定されるしきい値を明確にすれば、システムは稼動し、横方向のグリップ値を示すであろう。
【００１５】
本発明のＲＦＴは、速度とグリップとの組み合わせ表を開発し、その後、安全運転速度のレベルの適切な表示を決定するためのアルゴリズムを開発した。グリップと速度を測定するＲＦＴでは、特定の車輌の“安全”運転術のために適切な速度を導き出し表示するためのアルゴリズムを開発することができる。もし必要であれば、この“安全”速度もエンジン制御で自動的に制御できるであろう。市場にある他の製品と本装置とにおける別の改良点は、ＲＦＴが複雑な付随的操縦システムを必要としないということである。プロトタイプの実施においては、補助輪と地面との接触を維持するために油圧力を使用する。静止重量あるいはダンパーと共に用いるスプリングでこの力を維持してもよい。他のグリップ測定システムでは、タイヤが接触する前に、タイヤ−路面接触面を濡らすために水に必要とする。
【００１６】
要約すると、車輌と路面の間に独立した補助輪を配置することにより、路面のグリップ性能を測定するシステムと方法を開示する。この車輪は、路面による反力によって自在に回転することができる。車輪にブレーキをかけ、または車輌速度より速い速度で車輪を回転させる他のシステムまたは方法は必要ない。この補助輪はほぼ垂直に装着され、路面が車輌に対する横力をこの車輪に生じさせる目的で、走行方向に対し傾いている。軸方向を向いたこの横力は、その後、車輪と、車輪を支持する車輌の間で測定される。路面のグリップ値を表わす力は、車輪に軸方向への自由度を持たせて移動可能とすることにより、車輪サポートシステムと車輪の間で測定される。簡単に説明すれば、車輌に車輪を保持する「Ａ」アームに固定される一本の回転しない車軸に、一式の車輪アセンブリを装着する。この車軸のまわりには、この車輪アセンブリを車軸に対して軸方向に移動させるリニア軸受がある。リニア軸受は、車輪を支持する車輪軸受を周りに備えた回転しないハウジングの内側にある。この回転しないハウジングに車輪軸受を配置することにより、車輪は軸方向についてハウジングと固定される。車輪は、車輪軸受の外側にある部分のハウジングの内側で支持され、そして、回転しないハウジングとＡアームの間に置かれたロードセルによって軸方向荷重が測定される。
【００１７】
路面摩擦のキャパシティーを決定する能力は、安全と非常に密接な関係を持っている。路面のグリップ値についての情報を多く有するこの能力は、運送トラックおよび表面に氷除去剤を撒く除雪器の双方に極めて重要であろう。
【００１８】
まず図１を参照すると、除雪トラック１０が示されており、除雪トラック１０には、前方に装着されたプロウ１２と、塩、塩水、または雪／氷を溶かすその他の化合物、および／または、静止摩擦を生み出す合成物（例えば灰）を分配する後方に装着されたソルトベッド１４と、オペレータが入る運転室１６とが取り付けられている。トラック１０は、他の全ての点において構造が一般的なものであっても、そうでないものであってもよい。効果として、本発明のＲＦＴはトラックまたは他の一般的な構造をした車輌と共に作動する。トラック１０のタイヤは路面１８上にあり、タイヤと路面との摩擦状態が導き出される。本発明のＲＦＴ２０は、プロウ１２の後方および塩／塩水の分配システム２２の前方であってトラック１０の真下に装着されている。
【００１９】
図１および図2の双方を参照すると、ＲＦＴ２０は、補助の車輪／タイヤアセンブリ２４を含んでいる。車輪という用語は、車輪と同様のタイヤ、およびタイヤアセンブリの双方の意味で使用する。車軸２６は車輪アセンブリ２４を支える。車軸２６の端部は１対のバー２８，３０によって支えられ、バー２８，３０は横向き支持バー３２に順に接続され、横向き支持バー３２はトラックの荷台の下部フレーム３４，３６に順に取り付けられている。トラバースバー３８は、アセンブリ２０に安定性を加えるためバー２８，３２をブレースとして強化する。バー３８，２８，３０，３２はスウィングアームであり、スウィングアームは軸受３３によってトラックの荷台フレーム３４、３６に対して回転可能とされている。上部バー４０（図１）がトラック１０に付けられている。バー４０とバー３０との間には、油圧シリンダ４２があり、アセンブリ２０に荷重を与える。上述するように、アセンブリ２０の補助輪２４にあらかじめ荷重を加えるために、適切ないかなる荷重供給手段を用いてもよい。トラック１０はもともと油圧ラインで作動するので、油圧シリンダ４２を使用するのが便利であって、トラック・オペレータは運転室１６の内部から遠隔的にアセンブリ２０を上下動させることができる。
【００２０】
図３は、タイヤ２４、およびこれに対応する車輪であって、回転するハブ５７によって支えられ、車軸２６に支持される車輪４４に加わった軸方向力を分離する一実施態様を示す。アセンブリ２０は、車輪軸受４６、回転防止リニア軸受４８、回転しないハウジング５５およびシール５０を含んでいる。リニア軸受５２は、荷重下で軸方向へ移動するようにハウジング５５を分離する。ロードセル５４は、ハウジング５６に対するハウジング５５の非常に小さな動きによってタイヤ２４の軸方向力を測定し、測定したすべての要素を保持する。最後に、１対のアセンブリ５８，６０は、バー２８，３０へのアタッチメントをそれぞれ提供する。例えば、５８，６０の取付けをそれぞれ適切に調整することにより、タイヤ２４をトーインにセットすることができる。
【００２１】
図4は運転室１６の内部に装着されるコンバータ／読み出しボックス６２を示す。ＬＥＤディスプレイ６４は、路面摩擦／滑り易さを表示する、１０の緑色、１０の黄色および１０の赤色ＬＥＤライトをプロウオペレータへ提供する。ロードセル５４からの読み出しから路面状態を導くボックス６２の内部に構築されたアルゴリズムにより、そのような表示を行う。このようなアルゴリズムは実施例に報告するデータに基づいており、経験的なものである。適切なマイクロプロセッサーにより、オペレータはアルゴリズムを利用することができる。ボックス６２は、さらに、入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートを備えており、例として、地上局にデータを送信する遠隔測定システム（例えば発信機および／または受信機）、運転手用のディスプレイなどにそのデータを出力するＲＳ２３２ポートがある。読み出しは、例えば、安全性に対する速度および路面状態を含むことができる。
【００２２】
図５は、補助輪に働く軸方向力（ポンド）に対し、乾燥した舗装上で実験されたプロトタイプ・ユニットで得られたデータに基づき、車輌オペレータへ提供される読み出しディスプレイ上で点灯するＬＥＤライトまたはバーの数をプロットするグラフを示す。軸方向力が減少するほど、点灯するＬＥＤライトの数は増加し、これは路面摩擦の損失を示す。トラック・オペレータ用のディスプレイのために、このグラフをアイス、雪またはスラッシュの実際の路面状態と相関させることが重要な開発点であった。そのような路面の運転安全性を導くとき、そのような相関性は、「アイス」、「スラッシュ」、「雪」の定義に多少はっきりしないところがある。しかしながら、プロトタイプ・ユニットで得られた実験データにより、この相関性をうまく使用するアルゴリズムを開発することができた。この関連で、ドライバおよび／または遠隔地のスーパーバイザは、読み出しによって路面への塩、砂、灰または他の材料の散布を行うことができるであろう。
【００２３】
ここまで、発明の説明は、道を真直ぐに走行するトラック１０を対象に行ってきた。しかしながら、実際の道には、路面状態と無関係に車輪に力を及ぼす多くのカーブ、くぼみ、段差およびよじれがあるだろう。すなわち、上述したＧＥＭ装置は、レーシングカーのような車輌の旋回中にタイヤのグリップ力を測定するように設計されている。トラック１０は、たとえ旋回それ自体が付帯的な軸方向力を装置に加えていても、適切に路面状態を測定するＲＦＴを必要としてカーブ道を走行するかもしれない。
【００２４】
図６〜９は、車輌の旋回中に路面摩擦を測定するのに使用可能である２本車輪の実施態様を示す。特に、１対の車輪６６，６８は、車軸７０に支えられ、車軸７０の端部はＵ字型ブラケット７６のフィンガー部７２，７４に取り付けられている。１対の三角形ブラケット７８，８０は、それぞれブラケット７６の一端を装着している。ブラケット７８および８０は、アセンブリをトラックへ装着する。油圧シリンダ８２は、ブラケット７８とアーム７２の間を装着し、タイヤ６６，６８にあらかじめ荷重を加える。１対のクロスバー８４、８６は、ブラケット７８，８０の上方および下方の端部同士をつなぎ、頑丈な構造を形成する。
【００２５】
図８および図９に示されるように、取付けアセンブリ８８は、取付け具と組となって、タイヤ６６，６８を適所に保持する。さらに、タイヤ６６，６８を適切にトーインまたはトーアウト（例えば、およそ０．５度から２．７５度）にしてもよい。設計では、タイヤ６６，６８は、互いにトーインである。これは、トラックが直線を縦走するときに、タイヤが互いの方へ押し合うだろうが、旋回中には反対方向へ押すことを意味する。このような違いは、路面状態を導き出し、旋回中にトラックにより与えられた軸方向に掛かる力を控除するのに用いることができる。
【００２６】
本ＲＦＴにおいて軸方向荷重を分離する多種多様の他のスキームを用いてもよいことは認識されよう。例えば、２００１年５月１１日出願の本出願人の同時係属出願、出願番号０９／８５４，０５７、タイトル「軸方向の軸重を直接測定する方法および装置」に開示される荷重分離スキームを本発明に適用できる。そのためには、車輪アセンブリ２４は垂直材（upright）に装着され、車軸２６により支えられればよい。車軸２６は、ローラーベアリングにより垂直材に半径方向に支持される。横荷重はスラスト軸受の使用により支持される。車軸の横方向スラスト軸受体と垂直材との間に力センサを配置する。力センサは、車輌のシャーシ、例えばフレームバー３４，３６に取り付けられた垂直材に対して車軸２６に働く軸方向力を直接測定する。力センサからの軸方向（または横方向）出力信号は、ボックス６２に直接送られてもよい。このような設計は、車輪およびタイヤアセンブリ２４を支える車軸２６に働く横方向または軸方向の力ベクトルを分離し、そして路面状態を直接測定する結果となる。
【００２７】
好適実施態様について発明を説明してきたが、様々な変更を行ってもよく、発明の範囲を超えることなく発明構成要素に同等のものを代用し得ることは当業者に理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲を超えることなく、特定の状況または材料を発明の思想に適合する改良がなされてもよい。したがって、本発明は、実施の最良の形態として考えられ開示された実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲内にある全ての実施態様を含むことを意図する。本出願では、単位はすべてＵＳ単位系であり、すべての量およびパーセンテージは明示されない限り重量による。また、参照された全ての引用文献は、明細書に含まれるものとする。
【実施例】
【００２８】
システムで使用されるタイヤは、市場で入手可能で、標準的な自動車のリムに装着される標準規格製品ブリヂストンＳＬ  １８５  ６５Ｒ１４タイヤである。相対的な荷重の読み取りおよび車輌操縦の相互作用を評価するために、車輪の較正および最初の取付けは、乾燥した舗装上で行った。調査した設定は４５０，６５０および８５０ｐｓｉで、１．２５，２．０，２．７５度の向き設定、そして、フルトレッド深さ、半トレッド深さおよび最小トレッド深さのタイヤである。収集したデータから、タイヤにかかる垂直力が大きい方が、生成される横力の変化が小さいことは明白であった。向き設定が大きい方が、相対的な横荷重は高かった。２．７５度以上の向き角度設定は、車輌操縦に影響があるとドライバが感じたことも明らかになった。乾燥した状態のこの設定では、レーン位置を維持するのに必要なわずかなハンドル修正程度でトラックがその方向を変更させたので、ドライバは装置の操作を感知した。この理由とタイヤの摩耗のような他の理由のために、垂直力とタイヤの向き設定を低い値に制限することを決定した。
【００２９】
タイヤの物理的特性は極めて非線形的である。生成された横力は、垂直力およびスリップ角によって直接影響される。後者はより非線形性に関係する。タイヤの向きと反りが一定であることが反復可能なデータに不可欠である。力の測定は、スラスト軸受内輪からほとんど直接得られる。したがって、全く動的で、非常に敏感である。車輌が道を真直ぐに走行する時、タイヤの方向は、推進力が単一方向で測定されることを確保する。車輌が右に曲がる（トーイン方向を使用しているとき）と、値は増加し、車輌が左に曲がると、０へ向かって減少し、０を超えるであろう。固定的な構成は、システム（タイヤを含まない）がスラスト荷重に対して非常に高い検出感度を有し、タイヤにかかる垂直力への測定可能な交差効果はないことを明らかにする。
【００３０】
一旦ユニットが乾燥した路面で検証されたならば、次のステップは準備した摩擦係数の低い表面におけるデータを集めることであった。この試験は自動車冬期試験施設で行なわれた。施設員は試験目的のため、乾燥したコンクリート、乾燥したアイスバーンおよび整備した新雪面を準備した。この日は、雲が増えつつあり、朝は晴れだった。温度は１０℃代そして２０℃代前半であった。
【００３１】
試験用車両は２軸の除雪車輌であった。堅固な除氷ホッパーおよびスプレッダを装備していた。さらに、Force Americaの油圧システムおよびThomTechのデータ収集機能を備えたＧＰＳシステムを装備していた。トラックはテストグラウンドの塩および汚れを最小限にするために完全に洗われた。荷重条件をシミュレートするために、塩ホッパーは雪を積み込んだ。施設員は、アイスバーン表面および舗装されたエリアから新雪を取り除くことによりグラウンドを準備し、新雪面を整備した。一旦グラウンドが準備されると、トラック・オペレータは、乾燥したコンクリートの規定コース上を走行し、そして準備したアイスパッド上に直接乗り込むことができた。整備された新雪面を運転して雪の摩擦データを収集した。
【００３２】
アイスパッドおよびコンクリートパッドの双方とも全く滑らかであり、圧力トランスデューサのトレースにおける明白な圧力変化はシャーシの動作によるものであった。新雪面では、圧力変化および生成された荷重は滑らかとは程遠く、車輌シャーシおよび地形のはるかに複雑な動作によるものであった。異なる表面における摩擦値を導き出すために、データを分析し、横方向の荷重点は、圧力トレースが圧力設定値と交差したのと同じ時を選定した。多くの点を採用し平均した。このデータは運転室ディスプレイの基準を決定するために使用した。
【００３３】
データトレースの多くから、すべてのデータトレースにおよそ３．５Ｈｚの発振周波数があるようである。これは荷重をかけたときのトラックの固有周波数であると仮定される。
【００３４】
新雪面データは、実際の摩擦値の測定の中で最も困難であった。タイヤを１．２５度の向きで設定し、圧力は４５０ｐｓｉで設定した。タイヤ状態は新しかった。類別した雪、スラッシュ、固い圧雪および乾燥した舗装道路上でトラックを走行させた。近くで前夜に降雪があり、温度が約０℃であった時、自動車試験施設の結果が確認された。全ての道が一定の深さの圧雪へとプロウされた。興味深いことに、より低い温度は同様の条件の高い温度のものより著しく高い摩擦値を示した。
【００３５】
測定データは、ディスプレイの運転室内装備の開発を促進した。それはグラフィックディスプレイであった。プロトタイプ・トラック用に開発された最終ディスプレイは、右隅に３桁の力表示を備えた３０区分棒グラフである。棒グラフディスプレイは、１０の緑色ＬＥＤライト、１０の黄色ＬＥＤライトおよび１０の赤色ＬＥＤライトからなる。そのディスプレイはデータ収集装置として作動する。それは１００Ｈｚで力データを収集し、６０点以上を平均化するプロセスを行う。結果は、数的にそしてグラフ式に表示される。現在、棒グラフは、力が減少すると点灯するＬＥＤライトの数が増える摩擦情報に関係し、ＬＥＤライトの数の力との関係は検出力関数である。
【００３６】
収集したデータを以下にまとめる。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
システムは、試験期間にわたり機械的または電気的な問題なく作動した。向き角度を２度以下の角度で設定した時、ユニットがドライバビリティまたは操縦性に悪影響を及ぼしたことはない。これは長期間の「ブラインド」試験において確認された。ドライバが何かを気付いたり感じたことは１度もない。試験後の報告聴取でも、ユニットを展開することでどんな操縦性の変化も報告されなかった。
【００３９】
ユニットは非常に低い摩擦値を正確に解明することができた。完全に擦り切れたタイヤと比較して、新しいタイヤによる乾燥した舗装におけるピーク摩擦値の変化を記録した。乾燥した舗装での新しいタイヤは、４５０ｐｓｉおよび１．２５度において、完全に擦り切れたタイヤの４００ポンドと比較して、２８５ポンドの力を記録した。このため、全てのユニットは、トレッドが５０％に減少されたタイヤを使用するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、前方の除雪機、後方に配置された塩または塩水の散布システム、およびトラックの荷台の真下であってトラック荷台車輪の前方に搭載された別個の車輪として具体化された本発明のＲＦＴを備えたダンプカーの側面図である。
【図２】図２は、図１の２−２断面を示す図である。
【図３】図３は、図２の３−３断面を示す図である。
【図４】図４は、トラック・オペレータが見るために運転室の中に装着された出力ボックスの立面図である。
【図５】図５は、補助輪に働く軸方向力（ポンド）に対し、車輌オペレータへ提供される読み出しディスプレイ上で点灯するＬＥＤライトまたはバーの数をプロットしたグラフである。
【図６】図6は、図２および図３に代わって２本車輪のＲＦＴの実施態様を示す立面図である。
【図７】図７は、図6の２本車輪のＲＦＴの側面図である。
【図８】図８は、図6の２本車輪のＲＦＴの正面図である。
【図９】図９は、図6の２本車輪のＲＦＴの平面図である。
【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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