(57)【要約】【課題】濡れた路面において、車輪の接地面直前を高圧空気により吹飛ばすことにより、瞬間的に乾燥路面に近い状態にして，制動、加速、操舵などの運動性を確保する。圧雪路や氷結路では、高圧水蒸気を用い圧雪面上に凹凸を作り、路面と車輪との剪断力を発生させる。【解決手段】必要時に車輪接地面直前に高圧空気噴射ノズルが飛出しに、路面上の水分を吹き飛ばす。圧雪路面等では高圧空気や高圧水蒸気噴射を間欠的に行うことにより圧雪面上に凹凸を作る。さらに、タイヤのトレッド面にも高圧空気や高圧水蒸気を吹付け、トレッド溝内の水分や雪を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪接地面直前に高圧空気噴射ノズルが配置されるように車体あるいは車輪支持部に装備された接地面摩擦力向上装置。
【請求項２】
前記噴射ノズルは急ブレーキ操作検出時、急加速操作検出時あるいはスリップ検出時に車輪の接地面直前に展開する請求項の接地面摩擦力向上装置。
【請求項３】
噴射圧力またはセンサーによりノズルは路面からの一定の空隙を保つ請求項１，２の接地面摩擦力向上装置。
【請求項４】
タイヤのトレッド面にも圧縮空気を吹付けるノズルを有する請求項１〜３の接地面摩擦力向上装置。
【請求項５】
高圧空気の代わりに高圧水蒸気を噴射、あるいは高圧水蒸気と高圧空気とを併用して噴射し、また、噴射を連続的あるいは間欠的に行う請求項１〜４の接地面摩擦力向上装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の所属する技術分野】
本発明は濡れた路面での車輪の接地性能を向上し、制動、加速、操舵などの運動性を確保するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、濡れた路面で車輪と路面との摩擦係数が大幅に低下し、制動、加速、操舵性に大きな悪影響がでる。
タイヤのトレッドパターンの工夫により接地面からの排水性能を高める努力がなされている。また、急制動による車輪のロックを防ぐため、各車輪の制動力を調整する仕組み（ＡＢＳ：Ａｎｔｉ−Ｓｋｉｄ  Ｂｒａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）や、加速時のスリップを検出して車輪への過剰トルクを押さえる仕組み（トラクションコントロール）が考案・実用化されてきた。
しかし、それらの工夫をもってしても濡れた路面では制動距離は乾燥路面より大幅に伸びる。また、車輪のスリップに起因する車体の横流れ等、安全性、操縦性は濡れた路面では大幅に低下する。それは、路面が濡れているという、根本原因を放置しているからである。
また、圧雪面や凍結面上のスリップ防止には、スパイクタイヤが有効であるが、舗装面が露出した部分や、圧雪面や凍結面の層が薄い部分ではその層の下にある舗装面を傷つける。また削られたアスファルトが粉となって飛散し公害となるなどの問題がある。従って現状ではスパイクタイヤの一般使用は制限されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、路面上の接地面直前のみを瞬間的かつ局地的に排水し、乾燥路面に近い状態にして、路面が濡れているという原因そのものを除去する原理的解決により、接地力を確保する。
また、圧雪面や凍結面に対しても、高圧空気や高圧水蒸気を用いるので、舗装面に対して作用しても影響がない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
車輪接地面直前に配置された高圧空気噴射ノズルにより、接地直前にその部分の路面上の水分を吹き飛ばす。圧雪路面等では噴射を間欠的に行うことにより圧雪面上に凹凸を作り摩擦力を向上させる。さらに、タイヤのトレッド面にも圧縮空気を吹付け、トレッド面やトレッド溝内の水分や雪を除去する。
圧雪面や凍結面においては、高圧空気の代わりに高圧水蒸気を用いる、あるいは高圧水蒸気を高圧空気と併用する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、車輪１００２の接地面１００３の直前に配置された高圧空気噴射ノズル１００１により、接地直前にその部分の路面上の水分を吹き飛ばす。接地面直前は一瞬の間、乾燥状態あるいはそれに近い状態となり、その直後に車輪が通過する。
図２に示すように、噴射用の高圧空気はコンプレッサー２００３によりタンク２００４に蓄積されており、制動時などの必要時にノズルより噴射される。通常走行中も常時噴射する方式も考えられるが、コンプレッサーは大容量となる。
限定された時間のみ使用する競技用車両等の用途では、コンプレッサーを用いず、圧縮空気ボンベのみを用いても良い。
接地面を排水するには、接地面直前にブラシやブレードを用いることも考えられるが、細かな路面の凹凸に溜まった水に対して排水が効果的に行われないことが予想される。また、ブラシやブレードの磨耗、高速走行時に作動した場合路面との間に強烈な摩擦が起きブレーキバランスに影響する、部材が引きちぎられて飛散するなどかえって危険な副作用が予想されるので、非接触で排水が行われる圧縮空気による方法が最も理想的である。
【０００６】
図２のように、噴射ユニット２００５は車輪支持部（車輪裏側のブレーキ取付け部やサスペンションの車輪側支点など、いわゆるバネ下）を基部とすれば、車輪の上下動（サスペンションのストローク）や操舵時にも車輪と共に動くので、常に接地部直前に噴射を行うことが出来る。この場合、コンプレッサー２００３や圧縮空気のタンク２００４は車体側にあり、バネ下の側にある噴射ユニットとは可撓性のあるホース２００２でつながれ、圧縮空気を噴射ユニットに送る。２００１は５ポート弁であり、噴射ユニットの伸張時に圧縮空気流路を開く。また、制動後には、伸張した噴射ユニットの復帰のために、圧縮空気方向を切換える。サスペンションが非常に硬く、制動時にもほとんど車体が前のめりしない（サスペンションのストロークが小さい）場合や、操舵時にも向きを変えない後輪などの場合は、ノズルも車体側に取付けられていても良い。
乗用車の場合はノズルは前輪につけるのみで十分制動効果をあげることが出来るが、車体の長い重車両やトレーラには前輪以外の車輪にノズルを装着すると一層効果的である。
特に重車両は慣性が大きく、濡れた路面での接地力が低下すると制動距離が伸びる。また、慣性質量が大きいため事故での破壊エネルギーが大きい。反面、これら重車両には空気ブレーキを装着したものが多く見られ、そのためのコンプレッサーをすでに備えている。したがってそれを本発明の用途に兼用することが出来る。
【０００７】
圧縮空気の圧力を路面に有効に作用させるためにノズルは出来るだけ路面に近い方が良い。
限定されたほぼ平坦な路面を走る競技用車両では、雨天走行においてノズルは接地面直前に常時露出していてもよいが、通常の用途の車両では、路面すれすれにノズルがあると、路面の段差、傾斜、突起などに触れてノズルを破損する可能性が高い。そのため、普段はノズルは引込まれており（図３ｂ）、必要時のみ瞬時にノズルが路面すれすれの位置に展開する（図３ａ）ことが実用的である（請求項２）。
ノズルは路面近くまで降りてくるがあくまでも路面と非接触であるので、路面の細かな凹凸や起伏に影響されない。
【０００８】
図４にこのように展開を行う噴射ユニットの機構例を示す。
展開時には、シリンダー４００１のポート４００２から圧縮空気が流入し、ピストン４０１３を押し、ノズル管４００４が伸張する。ノズル管表面には案内溝４００６があるので、伸張の終点近くでノズルヘッド４００５は約９０度回転し、接地面に平行になる。この位置で、シリンダー４００１内の高圧空気が、バイパス流路４０１４を通じてノズル管ポート４００５からノズル管に流入し、ノズル１００１から噴出する。つまり、バイパス流路４０１４、ピストンスカート４００７、シリンダ内壁、ノズル管ポート４００８は、ノズル管へ圧縮空気を導くためのスライド弁を形成している。
これら一連の展開動作は一瞬の間に行われる。また、噴射持続時間は通常の停止にかかる数秒間である。
制動終了後は、ポート４００３から圧縮空気が流入し、ノズルヘッド部は元の回転位置に戻り、ピストンが収縮して、ノズル管が元に位置に引込まれる。
【０００９】
さらに、うねりのある路面とノズルの衝突を避け、クリアランスを制御にするには、ノズル先端部の押し付け圧と噴射空気圧のバランスにより路面からの空隙を一定に保つオープン制御、あるいは空気圧センサや超音波センサなどにより路面までの距離を検出しノズル位置を制御するフィードバック制御を行う（請求項３）。
特に、噴射ノズルを純流体センサの一部として構成する事が出来る。純流体センサによる近接距離検知には、背圧形と環状噴流形があるが、環状噴流形を用いた実施例を図５に示す。
センサ管５００１は、噴射対象面（路面）５００８が遠い場合は、噴流の巻込み現象のため、負圧であるが、噴射対象面が近接すると正圧に転じる。正圧はベローズ５００２を膨張させる。
噴射ユニットはピボット５００３を中心に揺動可能となってバネ下の支持部５００４に取付けられているので、ベローズが膨張すると噴射ユニットは上方に持上げられノズルが路面から離れる方向へ動く。
また、弱いバネ５００７はノズル先端部の押し付け圧と噴射の反力によりノズルが路面から離れる力とのバランスとり、ノズルの路面からの空隙を一定に保つ。５００５はソリ状のノズルプロテクタであり、突起物からノズルを保護すると共に、突起物に乗り上げた時は、強いバネ５００６の反発力に抗して噴射ユニットを上方に突上げてノズルを路面から離す（弱いバネ５００７は縮みきって強いバネ５００６が働ようになる）。
つまり、緩やかな路面のうねりについては噴射の反力と環状噴流の圧力により、これら力との弱いバネ５００７の反発力とのバランスでノズルの路面からの距離を適正に追従させる。路面上の突起物のように大きく急峻な変化に対しては、プロテクタ５００５が突上げる力と強いバネ５００６の反発力とのバランスで、ノズルの衝突を防ぐよう路面からの高さを制御する。
以上、機械的手段と空気圧手段だけにより、路面のうねりや突起物に対し、ノズルを保護し適正位置を保つ実施例にについて述べた。
さらに、環状噴流の圧力を電気信号に変えたり、超音波センサ、光学センサなどを用い、電気的なアクチュエータでノズル位置を制御する方法などがある。
【００１０】
図６に示すように、タイヤのトレッド面にも高圧空気を吹付けるノズル６００１を付加えることにより、トレッド面やトレッド溝内の水分や雪を除去すると、タイヤと路面との摩擦力が向上する。（請求項４）。とくにトレッド溝に圧雪が詰まると剪断力が発揮できなくなるので、これを吹飛ばすことは効果的である。圧雪の場合などは、圧縮空気の代わりに高圧水蒸気を用いると、より効果的である。また、トレッド面に付着した油分なども除去できる。
【００１１】
次に噴射を間欠的に行う場合について述べる（請求項５）
図７に示すように、圧雪路においては噴射を間欠的に行う。噴射が行われた時は圧雪面に断続的に窪み７００１が出来る。従って圧雪面に凹凸ができ、窪みの角部分がタイヤとの剪断力を発生し滑りにくくなる。また、噴射が間欠的なので圧縮空気の消費量を押さえることができる。
寒冷地においては、高圧空気の代わりに高圧水蒸気を用いると、圧雪だけでなく、氷結面にも有効である。
【００１２】
図８に高圧水蒸気と高圧空気とを併用する場合を示す。
１００１、６００１は、高圧水蒸気ノズルであり、８００１、８００２は高圧水蒸気ノズルである。
高圧水蒸気ノズル８００１は間欠的噴射により、圧雪または氷結路面を融かし断続的に溝７００１を形成する。高圧空気ノズル１００１は融けた水を吹飛ばす。２００５は高圧空気の噴射ユニット、８００３は高圧水蒸気の噴射ユニットである。
高圧水蒸気ノズル８００２はトレッド溝内に入り込んだ圧雪を融かして吹飛ばす。さらに断続的に溝７００１を形成する。高圧空気ノズル６００１は融けた水をトレッド面から吹飛ばし乾燥させる。このとき，乾燥度合によっては、トレッド面の残留水分が接地した際に再氷結し接地面との間に吸着力を生じて，接地力を増大させる効果が生じる。
【００１３】
本機能の第一義の必要時は、急制動時である。通常の穏やかなブレーキ操作時には作動せず、ある程度の急ブレーキ操作時にのみに作動するようにすれば、圧縮空気の平均使用量は少なく、コンプレレッサは小型のものですむ。また、噴射時間は数秒間であるし、すぐに再び急制動を行うことはまず無いので、圧縮空気の貯蔵タンクも噴射一回分に見合った容量でよい。
急ブレーキ操作の検出には、パニックブレーキ検出機能を流用することも考えられる。ＡＢＳにはパニックブレーキ操作の検出機能が付加されるようになった。これは、いざという時全力でブレーキを踏み続ける操作に慣れていない運転者の場合、肝心のＡＢＳの効果を十分発揮できないという事例に鑑み付加された機能であり、ブレーキがある程度急速に踏みこまれた場合、自動的にフルブレーキをかけてしまう（ブレーキ踏力最大としＡＢＳコントロールを効かせる）機能である。このパニックブレーキ検出信号に本発明を連動させると、ＡＢＳによるブレーキ制御とあいまって高い制動効果が得られ、かつ、緊急制動としての作動原因も自然である。
【００１４】
本発明はさらに急制動時以外でも必要とされる場合がある。すなわち急加速操作検出時あるいはスリップ検出時に本発明の機能を起動する。
急な加速操作や旋回操作をを検知したとき、または各方向の車体加速度が一定値を超えた時に起動する。
又は、トラクションコントロールと連動させる。トラクションコントロールは路面状態に対しての過剰なトルクによる車輪のスリップを予測または検出して、エンジン出力を適性値まで下げたり、駆動系の制御やブレーキを作動させたりするものであるが、この機能を起動させる信号を、本発明の起動信号に兼用させると、自然な状況でのスリップ防止制御が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は路面の濡れを除去するという根本的原因除去により、車輪のスリップを防止するものであり、また圧縮空気を用いるため路面に細かい凹凸があっても、排水が可能であり、非接触であるので路面との摩擦による操縦性への影響や部材の破損の恐れが無い。また、圧雪や氷結などの道路状況にも応用出来、路面に対する影響も無い。比較的簡単・軽量・安価で信頼性の高い装置として実現可能である。
また、本発明は乗用車、重車両のような自動車だけでなく、航空機の着陸用車輪、新交通システムや鉄道の車輪にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成。
【図２】本発明の全体構成。
【図３】必要時のみ本発明の機能を行う機構を展開する様子を示す。
【図４】必要時に展開する噴射ユニットの実施例。
【図５】空気圧および機械的手段によりノズル位置を制御する実施例。
【図６】タイヤトレッド面にも噴射を行う実施例。
【図７】間欠的噴射を行う実施例。
【図８】高圧空気と高圧水蒸気とを併用する実施例。
【符号の説明】
１００１  噴射ノズル
１００２  車輪
１００３  接地面
２００２  可撓性ホース
２００３  コンプレッサ
２００４  圧縮空気タンク
２００５  噴射ユニット
４００２  伸張ポート
４００３  収縮ポート
４００４  ノズル管
４００５  ノズルヘッド
４００６  案内溝
４００７  ピストンスカート
４００８  ノズル管ポート
４０１３  ピストン
４０１４  バイパス流路
５００１  センサ管
５００２  ベローズ
５００３  ピボット（噴射ユニットの揺動中心）
５００４  噴射ユニット支持部
５００５  ノズルプロテクタ
５００６  強いばね
５００７  弱いバネ
５００８  噴射対象面（路面）
６００１  噴射ノズル（トレッド面用）
７００１  窪み（圧雪面または氷結面に形成される）
８００１  高圧蒸気ノズル（路面用）
８００２  高圧蒸気ノズル（トレッド面用）（トレッド面用）
８００３  高圧蒸気噴射ユニット
【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】
2005008136.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005008136.tif 000009
【図８】
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