(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転動自在に保持されたタイヤと路面との間のすべり摩擦力を測定する装置において、予め記録されたタイヤの制動性能を参照してロック制動に必要なブレーキトルクを予測するブレーキトルク予測手段と、該タイヤに付与するブレーキトルクを目標の制動時間で予測値まで増大させる制動手段とを設けたすべり摩擦力測定装置。
【請求項２】
予め記録されたタイヤの制動性能が、荷重とタイヤ半径と摩擦係数との積で表される制動トルク、又は、荷重に対する制動力の比で表される摩擦係数である請求項１に記載のすべり摩擦力測定装置。
【請求項３】
前記ブレーキトルク予測手段が、タイヤ半径を自由転動時のタイヤ回転速度とタイヤ移動速度から算出する請求項２に記載のすべり摩擦力測定装置。
【請求項４】
前記ブレーキトルク予測手段が、路面の状態及びタイヤのカテゴリーに応じて予め作成された摩擦係数のデータベースを備えた請求項１〜３のいずれかに記載のすべり摩擦力測定装置。
【請求項５】
前記ブレーキトルク予測手段が、前記タイヤの制動性能をすべり摩擦力試験の実施直前の自由転動時において定める請求項１〜４のいずれかに記載のすべり摩擦力測定装置。
【請求項６】
前記制動手段が、圧力伝達回路を介してブレーキトルクをタイヤに付与する請求項１〜５のいずれかに記載のすべり摩擦力測定装置。
【請求項７】
１回目のすべり摩擦力試験における実際の制動時間と目標の制動時間とを比較し、その比較結果に基づいて２回目以降のすべり摩擦力試験におけるブレーキトルクを補正するブレーキトルク補正手段を設けた請求項１〜６のいずれかに記載のすべり摩擦力測定装置。
【請求項８】
前記摩擦係数のデータベースをすべり摩擦力試験の結果に基づいて修正するデータベース修正手段を設けた請求項４〜７のいずれかに記載のすべり摩擦力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤのすべり摩擦力を測定する装置に関し、さらに詳しくは、タイヤがフリー状態からロック状態に至るまでの制動時間の設定を簡単に行うようにしたすべり摩擦力測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
すべり摩擦力測定装置は、タイヤと路面との間のすべり摩擦力を測定する装置であり、例えばタイヤがフリー状態からロック状態に至るまでの摩擦係数μとスリップ率Ｓを測定し、その結果からμ−Ｓ曲線等のすべり摩擦特性を得るものである。上記すべり摩擦特性を精度良く測定するには、タイヤがフリー状態からロック状態に至るまでの制動時間を一定にすることが望まれる。そのため、例えばＡＳＴＭ(American Society for Testing and Materials)に規定される試験法では、制動時間を約０．５秒に制御することが定められている。
【０００３】
しかしながら、タイヤがフリー状態からロック状態に至るまでの制動時間は、タイヤと路面との間の摩擦係数に左右され、同じ制動力を与えても高摩擦係数ならば長くなり、低摩擦係数ならば短くなる。しかも、すべり摩擦力の測定は、種々の路面条件下（乾燥路、湿潤路、雪上、氷上）で実施され、路面条件により制動時間が変化する。また、すべり摩擦力測定装置の多くは、制動力を直接制御する訳ではなく、制動力に比例したブレーキ元圧（油圧又は空気圧）を調整するものである。そのため、すべり摩擦力の測定は、ロックまでの時間を見ながらタイヤに負荷する制動力を調整し、試行錯誤を繰り返しながら実施しているのが現状である。なお、乾燥路の場合は制動力を負荷する度にタイヤが損傷するため、制動時間の調整に手間取ると本試験ができなくなるという不都合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、タイヤがフリー状態からロック状態に至るまでの制動時間の制御を可能にしたすべり摩擦力測定装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のすべり摩擦力測定装置は、転動自在に保持されたタイヤと路面との間のすべり摩擦力を測定する装置において、予め記録されたタイヤの制動性能を参照してロック制動に必要なブレーキトルクを予測するブレーキトルク予測手段と、該タイヤに付与するブレーキトルクを目標の制動時間で予測値まで増大させる制動手段とを設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明では、予め記録されたタイヤの制動性能を参照してロック制動に必要なブレーキトルクを予測し、タイヤに付与するブレーキトルクを目標の制動時間で予測値まで増大させるから、タイヤがフリー状態からロック状態に至るまでの制動時間を制御することができる。
【０００７】
予測されるタイヤの制動性能としては、荷重とタイヤ半径と摩擦係数との積で表される制動トルク、又は、荷重に対する制動力の比で表される摩擦係数を利用することができ、特に制動トルクを利用することが好ましい。
【０００８】
ブレーキトルク予測手段は、タイヤ半径を自由転動時のタイヤ回転速度とタイヤ移動速度から算出するものであると良い。また、ブレーキトルク予測手段は、路面の状態及びタイヤのカテゴリーに応じて予め作成された摩擦係数のデータベースを備えるものであると良い。このように構成されるブレーキトルク予測手段によれば、予め設定されたタイヤへの荷重と、上記の如く算出されたタイヤ半径と、データベースから適宜選択された摩擦係数とに基づいて制動トルクを簡単に求めることができる。ロック制動に必要なブレーキトルクは制動トルクを少し上回るものであれば良い。また、ブレーキトルク予測手段は、タイヤの制動性能をすべり摩擦力試験の実施直前の自由転動時において定めることが好ましい。
【０００９】
制動手段は、圧力伝達回路を介してブレーキトルクをタイヤに付与するものを使用することができる。圧力伝達回路には空気圧や油圧のいずれか一方を用いても良く、或いは両方を組み合わせて用いても良い。このような圧力伝達回路において圧力媒体の流量を制御することでブレーキトルクを調整すれば良い。
【００１０】
本発明では、１回目のすべり摩擦力試験における実際の制動時間と目標の制動時間とを比較し、その比較結果に基づいて２回目以降のすべり摩擦力試験におけるブレーキトルクを補正するブレーキトルク補正手段を設けるようにすれば、２回目以降のすべり摩擦力試験における制動時間を目標の制動時間に更に近付けることができる。
【００１１】
また、摩擦係数のデータベースをすべり摩擦力試験の結果に基づいて修正するデータベース修正手段を設けるようにすれば、データベースの精度を随時向上することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
本発明に係るすべり摩擦力測定装置は、試験車両に転動自在に保持されたタイヤと路面との間のすべり摩擦力を測定する装置であって、図１に示すように摩擦係数μやスリップ率Ｓを同時に測定するものである。このように摩擦係数μやスリップ率Ｓを同時に測定する装置は従来から良く知られている。
【００１４】
図２に示すように、進行方向Ｘに移動するタイヤ半径ＲのタイヤＴに荷重Ｆｚ、制動力Ｆｘが作用するとき、制動トルクＴｘと摩擦係数μはそれぞれ下記（１），（２）式のように表される。
【００１５】
Ｔｘ＝Ｆｘ×Ｒ＝Ｆｚ×Ｒ×μ    ・・・（１）
μ＝Ｆｘ／Ｆｚ                  ・・・（２）
図１のすべり摩擦特性は、タイヤが発生する制動力Ｆｘとタイヤ半径Ｒとの積からなる制動トルクＴｘより大きなブレーキトルクＴｂを付与することにより測定される。摩擦係数μは荷重Ｆｚに対する制動力Ｆｘの比であるから、制動トルクＴｘは上記（１）式より求まる。この制動トルクＴｘより少し大きなブレーキトルクＴｂを設定し、これを目標とする制動時間で付与すれば、上記すべり摩擦特性を目標の制動時間で測定することができる。
【００１６】
ここで、荷重Ｆｚについては、試験条件として予め設定されるが、タイヤ半径Ｒについては、荷重の他に、空気圧、速度により変化するため、測定対象のタイヤが決まっても一義的に設定することができない。また、摩擦係数μについては、路面状態やタイヤのカテゴリーにより異なるため正確に予測することはできないが、概ねの最大摩擦係数は予測することができる。
【００１７】
そこで、ブレーキトルクを付与する直前に、自由転動時の単位時間当たりのタイヤ回転速度Ｎ（回転数／秒）を検出すると共に、車速測定用の補助輪又は速度検出装置によりタイヤ移動速度Ｖ（ｍ／秒）を検出し、下記（３）式からタイヤ半径Ｒを求めるのである。
【００１８】
Ｒ＝Ｖ／Ｎ／２π      ・・・（３）
一方、摩擦係数μについては、表１に示すように、路面の状態及びタイヤのカテゴリーに応じて予め作成された摩擦係数のデータベースを参照すれば良い。このようなデータベースは過去の経験値に基づいて作成することができる。
【００１９】
【表１】
0004360457.tif 000002
【００２０】
従って、試験実施直前において荷重Ｆｚ、タイヤ半径Ｒ、摩擦係数μの全てが得られるので、上記（１）式よりタイヤ制動性能として制動トルクＴｘを定めることができる。そして、制動トルクＴｘより少し大きなブレーキトルクＴｂ（例えば、制動トルクＴｘの１０５％〜１２０％）を目標の制動時間で到達するように変化させながら付与すれば良い。
【００２１】
次に、一連のすべり摩擦力測定方法について図面を用いて説明する。図３はすべり摩擦力測定方法のフローチャートである。
【００２２】
図３に示すように、ブレーキ指令を出すと、ブレーキ直前のフリー区間でタイヤ半径の演算を実行し、このタイヤ半径とデータベースの摩擦係数と荷重との積から制動トルクを求め、この制動トルクより少し大きめのブレーキトルクを予測する（ステップＳ１〜Ｓ３）。ステップＳ４では所定のブレーキトルクを目標の制動時間でタイヤに付与する。つまり、ブレーキトルクを目標の制動時間で予測値まで徐々に増大させることで、タイヤをフリー状態からロック状態に至らせる。このような状態変化において所定のすべり摩擦特性を測定するのである。
【００２３】
ステップＳ５では実際の制動時間と目標の制動時間との差を演算する。ステップＳ６では試験回数について設定された繰返し数と現在の回数とを比較し、繰返し数に到達している場合は、必要に応じて、上記測定結果に基づいて摩擦係数のデータベースを修正する（ステップＳ７）。一方、繰返し数未満の場合、ステップＳ８において実際の制動時間と目標の制動時間との差と予め設定された判定時間（例えば、０．１秒）とを比較する。ステップＳ８の比較結果が合格である場合、ステップＳ４に戻って再びブレーキトルクを与える。一方、ステップＳ８の比較結果が不合格である場合、予測したブレーキトルクと目標の制動時間における実際のブレーキトルクとの差を演算し、その差がなくなるようにブレーキトルクを補正し、これをステップＳ４に帰還する（ステップＳ９）。
【００２４】
図４はブレーキトルクの経時的な変化を示すものである。図４に示すように、ブレーキ指令Ｃを出すと、タイヤ半径演算区間ｔ1 を経て１回目のすべり摩擦力試験が行われる。１回目のすべり摩擦力試験において、ブレーキトルクＴｂは徐々に増大して予測値Ｔｂ1 に至る。ここで、ｔ2 は目標の制動時間であり、ｔ3 はロック時間である。また、破線は試験機最大トルクを示す。１回目のすべり摩擦力試験における目標の制動時間ｔ2 と実際の制動時間との差が大きい場合、ブレーキ間隔ｔ4 を挟んで行われる２回目のすべり摩擦力試験ではブレーキトルクＴｂを補正し、その補正された予測値Ｔｂ2 に基づいて実際の制動時間を目標の制動時間ｔ5 に近付けるのである。これにより、すべり摩擦特性の測定精度を更に向上することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、転動自在に保持されたタイヤと路面との間のすべり摩擦力を測定する装置において、予め記録されたタイヤの制動性能を参照してロック制動に必要なブレーキトルクを予測し、該タイヤに付与するブレーキトルクを目標の制動時間で予測値まで増大させるから、タイヤがフリー状態からロック状態に至るまでの制動時間を制御することができる。その結果、すべり摩擦特性の測定精度を向上することができ、従来では試行錯誤で行っていた制動時間の調整を容易にして測定効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において測定されるすべり摩擦特性を示すグラフである。
【図２】タイヤに作用する力を示す図である。
【図３】本発明におけるすべり摩擦力測定方法のフローチャートである。
【図４】ブレーキトルクの経時的な変化を示す図である。
【符号の説明】
Ｆｘ  制動力
Ｆｚ  荷重
Ｔｂ  ブレーキトルク
Ｒ  タイヤ半径
【図１】
0004360457.tif 000003
【図２】
0004360457.tif 000004
【図３】
0004360457.tif 000005
【図４】
0004360457.tif 000006