(57)【要約】【課題】車両の動きの方向によらず路面の摩擦係数を連続的に測定することができる路面の摩擦係数測定装置を提供すること。【解決手段】車両の走行路面の摩擦係数を測定する摩擦係数測定装置１を、車体の床下に配置された中間板２と、路面に当接して該路面との間に摩擦力を発生させる試験片７と、中間板２に取り付けられて試験片７を路面に押圧することによって垂直抗力を発生させる第１スプリング（第１の押圧部材）６と、試験片７に加わる前記垂直抗力の大きさと摩擦力の作用方向と大きさを測定するロードセル５と、を含んで構成する。又、中間板２と車体とを、中間板２の動きを車体の上下方向に制限するガイド部材４によって連結するとともに、中間板２と車体との間に、中間板２を路面方向に押圧する第２スプリング(第２の押圧部材)３を配置し、該第２スプリング３の押圧力を第１スプリング６の押圧力よりも小さく設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の路面の摩擦係数を測定する装置であって、
車体の床下に配置された中間板と、
路面に当接して該路面との間に摩擦力を発生させる試験片と、
前記中間板に取り付けられて前記試験片を路面に押圧することによって垂直抗力を発生させる第１の押圧部材と、
前記試験片に加わる前記垂直抗力の大きさと前記摩擦力の作用方向と大きさを測定するロードセルと、
を備えることを特徴とする路面の摩擦係数測定装置。
【請求項２】
前記中間板と車体とを、中間板の動きを車体の上下方向に制限するガイド部材によって連結するとともに、中間板と車体との間に、中間板を路面方向に押圧する第２の押圧部材を配置し、該第２の押圧部材の押圧力を前記第１の押圧部材の押圧力よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１記載の路面の摩擦係数測定装置。
【請求項３】
車両前後方向において前記中間板の一端に前記試験片と前記第１の押圧部材及び前記ロードセルを配置し、同中間板の他端に、車両前後方向に回転可能な車輪を取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の路面の摩擦係数測定装置。
【請求項４】
前記中間板の車幅方向両端部に前記試験片と前記第１の押圧部材及び前記ロードセルを配置したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の路面の摩擦係数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路面の摩擦係数をロードセルを用いて測定するための摩擦係数測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、路面を走行する車両の挙動から路面の摩擦係数を推定し、この推定した摩擦係数に基づいて車両の挙動を制御することが行われていた。具体的には、車両がコーナリングの限界に到達したときの計算ヨーレート（計算横加速度）と実ヨーレート（実横加速度）との差分から路面の摩擦係数を推定したり、ブレーキの限界に到達したときの車両の計算前後加速度と実前後加速度との差分から路面の摩擦係数を推定することが行われていた。
【０００３】
ところが、上記方法によって路面の摩擦係数を推定しても、路面の摩擦係数の変化と車両の挙動との関係を正確には把握することができず、車両の挙動の制御に支障を来たすという問題があった。例えば、車両のコーナリング時にタイヤに滑りが生じた後に路面の摩擦係数を推定しても、既に車両がアンダーステア状態（車線から外へ逸脱している状態）やオーバーステア状態（スピン挙動の状態）の挙動となった場合には、制御の介入が間に合わないか、間に合っても制御による挙動修正の効果が非常に小さいものとなってしまう。
【０００４】
そこで、路面の摩擦係数を実際に測定する摩擦係数測定装置が今までに種々提案されている。例えば、特許文献１には、車両に着脱可能であって、測定輪に負荷される積載荷重をロードセルによって測定することによって路面の摩擦係数を測定する装置が提案されている。
【０００５】
又、特許文献２には、摩擦測定部が回転しているときの摩擦係数測定用ゴム体の速度とペンホルダーの半径方向の変位量との関係及び円盤状本体と円板との相対捩れ角と摩擦係数との関係を予め較正することによって、摩擦係数と速度との関係を自動的に記録するようにした摩擦係数測定装置が提案されている。
【０００６】
更に、特許文献３には、特許文献２において提案された摩擦係数測定装置を改良して測定現場に簡単に設置することができるようにした測定装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３５０５５０１号公報
【特許文献２】特公昭５７−０２３２１２号公報
【特許文献３】特公平３−０１００６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の摩擦係数測定装置によって路面の摩擦係数を測定することができるのは車両が前方に直進しているときに限定され、例えば車両が横滑りしたときには路面の摩擦係数を測定することができず、測定した摩擦係数に基づいて車両の挙動を制御することができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、車両の動きの方向によらず路面の摩擦係数を連続的に測定することができる路面の摩擦係数測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、車両の路面の摩擦係数を測定する装置であって、
車体の床下に配置された中間板と、
路面に当接して該路面との間に摩擦力を発生させる試験片と、
前記中間板に取り付けられて前記試験片を路面に押圧することによって垂直抗力を発生させる第１の押圧部材と、
前記試験片に加わる前記垂直抗力の大きさと前記摩擦力の作用方向と大きさを測定するロードセルと、
を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記中間板と車体とを、中間板の動きを車体の上下方向に制限するガイド部材によって連結するとともに、中間板と車体との間に、中間板を路面方向に押圧する第２の押圧部材を配置し、該第２の押圧部材の押圧力を前記第１の押圧部材の押圧力よりも小さく設定したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、車両前後方向において前記中間板の一端に前記試験片と前記第１の押圧部材及び前記ロードセルを配置し、同中間板の他端に、車両前後方向に回転可能な車輪を取り付けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記中間板の車幅方向両端部に前記試験片と前記第１の押圧部材及び前記ロードセルを配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、中間板に取り付けられた第１の押圧部材によって路面に押圧し、該試験片が路面から受ける垂直抗力の大きさ及び試験片と路面との間に発生する摩擦力の作用方向と大きさをロードセルによって測定し、その測定結果に基づいて路面の摩擦係数を求めるようにしたため、簡単な構成で路面の摩擦係数を直接測定することができるとともに、車両の動きの方向によらず路面の摩擦係数を連続的に測定することができる。このため、例えば車両が横滑りした場合であっても、路面の摩擦係数を連続的に測定することができ、その測定結果に基づいて車両の挙動を正確に制御することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、中間板と車体との間に配置された第２の押圧部材の押圧力を、中間板と試験片との間に配置された第１の押圧部材の押圧力よりも小さく設定したため、車体のローリングやピッチング等に伴う車体と路面との距離の変化が第２の押圧部材によって吸収され、試験片が路面の起伏に追従して該路面に常に一定の力で押圧される。このため、路面の摩擦係数を常に正確且つ連続的に測定することができる。
【００１６】
又、中間板を重量物で構成することによって、該中間板の重量が第１の押圧部材を介して試験片の路面への押圧力として有効に作用するとともに、中間板に作用する慣性力によって路面の摩擦係数が安定して測定される。
【００１７】
請求項３記載の発明によれば、中間板に取り付けられた車輪によって中間板の路面に対する姿勢が安定化するため、路面の摩擦係数を安定的に測定することができる。
【００１８】
又、試験片と車輪とを車両前後方向において離れた位置に配置することができるため、試験片への第１の押圧部材の路面への押圧力に対する影響を最小限に抑えて路面の摩擦係数を正確に測定することができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、中間板の車幅方向両端部に試験片と第１の押圧部材及びロードセルを配置したため、車幅方向両端（例えば、左右の前輪後方）における路面の摩擦係数を個別に測定することができ、これらの摩擦係数に基づいて車体の姿勢制御を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る路面の摩擦係数測定装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】車両のロール方向、ピッチング方向及びヨーイング方向を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る路面の摩擦係数測定装置の基本構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る路面の摩擦係数測定装置の基本構成を示す斜視図、図２は車両のロール方向、ピッチング方向及びヨーイング方向を示す斜視図である。
【００２３】
図１に示す摩擦係数測定装置１は、図２に示す車両２０が走行する路面の摩擦係数を測定する装置であって、車体２１の床下の車両前後方向において左右一対の前輪２２と後輪２３との間に略水平に配置された矩形平板状の中間板２を備えている。この中間板２は、その前端部と後端部の各左右両端の計４箇所が第２の押圧部材である第２スプリング３によって車体２１の床下に上下動可能に支持されており、該中間板２と車体２１とは、中間板２の動きを車体２１の上下方向に制限する円筒状のガイド部材４によって連結されている。ここで、前記各第２スプリング３は、各ガイド部材４の内部にそれぞれ縮装されている。
【００２４】
又、上記中間板２の下面前端部の左右であって、車両２０の左右の前輪２２の後方位置には、ロードセル５がそれぞれ取り付けられており、各ロードセル５の下部には第１の押圧部材である第１スプリング６を介して試験片７がそれぞれ上下動可能に支持されている。他方、中間板２の下面後端部の左右であって、車両２０の左右の後輪２３の前方位置には、車両前後方向に回転可能な車輪８がそれぞれ取り付けられている。従って、路面に対して中間板２は、その前端部の左右が試験片７によって支持され、後端部の左右が車輪８によって支持されている。
【００２５】
ところで、中間板２は計４つの第２スプリング３によって車体２１に弾性支持され、この中間板２には左右の試験片７が第１スプリング６とロードセル５を介して支持されているため、各試験片７は、第２スプリング３の付勢力と中間板２の重量及び第１スプリング６の付勢力によって路面に押圧されている。尚、各ロードセル５は、各試験片７に加わる垂直抗力Ｎの大きさと各試験片７と路面との間に発生する摩擦力Ｆの大きさと方向を測定するものであって、その測定信号は不図示のＣＰＵに送信される。又、本実施の形態では、第２スプリング３の押圧力（バネ定数Ｋ２）は第１スプリング６の押圧力（バネ定数Ｋ１）よりも十分小さく設定されている（Ｋ２＜＜Ｋ１）。
【００２６】
而して、以上のように構成された摩擦係数測定装置１が装備された図２に示す車両２０が路面上を走行すると、中間板２の左右の前輪２２の後方にロードセル５と第１スプリング６を介して取り付けられた左右の試験片７は、第２スプリング３の付勢力と中間板２の重量及び第１スプリング６の付勢力によって路面に押圧されながら路面上を摺擦され、これらの試験片７には路面からの垂直抗力Ｎが作用するとともに、各試験片７と路面との間には車両２０の走行方向(図１の左方)とは逆方向の摩擦力Ｆが発生する。
【００２７】
そして、各試験片７が路面から受ける垂直抗力Ｎの大きさ及び試験片７と路面との間に発生する摩擦力Ｆの作用方向と大きさは左右の各ロードセル５によって個別に測定され、その測定信号は不図示のＣＰＵに送信される。すると、ＣＰＵは、次式にて左右の前輪２２が走行する路面の摩擦係数μを算出する。
【００２８】
μ＝Ｆ／Ｎ      …  （１）
以上のように、本発明に係る摩擦係数測定装置１によれば、左右の試験片７が路面から受ける垂直抗力Ｎの大きさ及び試験片７と路面との間に発生する摩擦力Ｆの作用方向と大きさをロードセル５によって測定し、前記（１）式によって路面の摩擦係数μを求めるようにしたため、簡単な構成で路面の摩擦係数μを直接測定することができるとともに、車両２０の動きの方向によらず路面の摩擦係数μを連続的に測定することができる。このため、例えば車両２０が横滑りした場合であっても、路面の摩擦係数μを連続的に測定することができ、その測定結果に基づいて車両２０の挙動を正確に制御することができる。
【００２９】
特に、本実施の形態では、中間板２の左右の前輪２２の後方における車幅方向両端部に試験片７と第１スプリング６及びロードセル５を配置したため、左右の前輪２２の後方にて左右の前輪２２が実際に走行した路面の摩擦係数μを個別に測定することができ、これらの摩擦係数μに基づいて車体２１の姿勢制御を高精度に行うことができる。
【００３０】
又、本実施の形態では、中間板２と車体２１との間に配置された第２スプリング３の押圧力（バネ定数Ｋ２）を中間板２と試験片７との間に配置された第１スプリング６の押圧力（バネ定数Ｋ１）よりも十分小さく設定したため（Ｋ２＜＜Ｋ１）、車体２１のローリングやピッチング等に伴う車体２１と路面との距離の変化が第２スプリング３によって吸収され、試験片７が路面の起伏に追従して該路面に常に一定の力で押圧される。このため、路面の摩擦係数μを常に正確且つ連続的に測定することができる。尚、中間板２を重量物で構成すれば、該中間板２の重量が第１スプリング６を介して試験片７の走路面への押圧力として有効に作用するとともに、中間板２に作用する慣性力によって路面の摩擦係数μが安定して測定される。
【００３１】
更に、本実施の形態では、中間板２の後端部の左右に車輪８を取り付けたため、これらの車輪８によって中間板２の路面に対する姿勢が安定化し、この結果、路面の摩擦係数μを安定的に測定することができる。
【００３２】
そして、本実施の形態では、試験片７と車輪８とを車両前後方向において離れた位置に配置することができるため、試験片７への第１スプリング６の路面への押圧力に対する影響を最小限に抑えて路面の摩擦係数μを正確に測定することができる。
【００３３】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態を図３に基づいて以下に説明する。
【００３４】
図３は本発明の実施の形態２に係る路面の摩擦係数測定装置の基本構成を示す斜視図であり、本図においては図１に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
【００３５】
本実施の形態では、中間板２の後端部の左右であって、左右の後輪２３の前方位置に、前記実施の形態１における車輪８に代えてロードセル５と第１スプリング６及び試験片７を取り付けるとともに、中間板２の中央部上面にウェイト９を設置したことを特徴としており、他の構成は実施の形態１のそれと同じである。
【００３６】
而して、本実施の形態によれば、左右の前輪２２の後方と左右の後輪２３の前方における路面の摩擦係数μをそれぞれ個別に測定することができ、これらの摩擦係数μに基づいて車体２１の姿勢制御をより高精度に行うことができる。
【００３７】
又、中間板２の上にウェイト９を設置したため、中間板２とウェイト９の重量が第１スプリング６を介して試験片７の路面への押圧力として有効に作用するとともに、中間板２に作用する慣性力によって路面の摩擦係数μが安定して測定されるという効果が得られる。その他、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００３８】
１      摩擦係数測定装置
２      中間板
３      第２スプリング（第２の押圧部材）
４      ガイド部材
５      ロードセル
６      第１スプリング(第１の押圧部材)
７      試験片
８      車輪
２０    車両
２１    車体
２２    前輪
２３    後輪
【図１】
2013190326.tif 000003
【図２】
2013190326.tif 000004
【図３】
2013190326.tif 000005