JP2003014617A - すべり摩擦力測定装置 - Google Patents

すべり摩擦力測定装置

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JP2003014617A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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る。

Description

【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 fo
r 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】
【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1
05%〜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〜S
3)。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
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
2 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T
2 に基づいて実際の制動時間を目標の制動時間t5
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

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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。
  6. 【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。
  7. 【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。
  8. 【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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110567394A (zh) * 2019-09-04 2019-12-13 武汉科技大学 基于印痕法的胎路接触包络轮廓确定方法
KR102143592B1 (ko) * 2019-09-17 2020-08-11 넥센타이어 주식회사 공기입 타이어의 시험 장치

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110567394A (zh) * 2019-09-04 2019-12-13 武汉科技大学 基于印痕法的胎路接触包络轮廓确定方法
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