JP2021504719A - アセンブリならびに車両のための方法 - Google Patents

Abstract

アセンブリであって、それぞれ基礎となる面（５）に対して車両（１３）の重量を支持するように配置された複数の車輪（２）を備えた車両（１３，１３ａ〜１３ｃ）、車輪（２）の１つと車両（１３，１３ａ〜１３ｃ）のボディとの間の力を測定するように動作可能なセンサ（１０）、およびセンサ（１０）からの測定データを受信するように構成されたプロセッサ（１５）を含むアセンブリを提供する。また、運転面（５）の条件を測定する方法、ならびに道路（５）上で車両（１３，１３ａ〜１３ｄ）を動作させる方法を提供する。

Description

本発明は、アセンブリ、ならびに車両または複数の車両を動作させる方法に関する。

道路交通ならびに例えば空港での種々の他の用途においては、安全性および運営効率の双方にとって、道路、滑走路、舗道などに関する種々の環境相の知識を得ることが有効である。例えば、エネルギ消費量、騒音、空気汚染、実際の転がり抵抗および他の特性が重要となりうる。これらのおよび他の要因が、道路上を移動する車両の全てのタイプの車輪に該当しうる。

背景の理解に有効となりうる刊行物として、米国特許第４９５８５１２号明細書、米国特許第４０９８１１１号明細書および米国特許第６９２３０３８号明細書が挙げられる。

例えば、運転中および制動中に発生する転がり抵抗は、きわめて複雑な機構の結果であり、多数の要因、例えば地面、車両速度、気温、タイヤの設計、タイヤの品質、またこれらに劣らず重要な、地面上に水、泥、雪もしくは氷が存在するかどうかということの影響を受けている。外見的に条件が類似していても転がり抵抗は大きく変動することがあり、例えば空気の混入した水は空気の混入していない水に比べてきわめて異なる特性を有するということができる。当該最後の条件は、従来認識されず、考慮されてこなかった条件である。

したがって、転がり抵抗、または車両および／または運転面に関連する他のパラメータをより高い精度で測定するための新たなシステムおよび技術を提供することが所望されている。

米国特許第４９５８５１２号明細書 米国特許第４０９８１１１号明細書 米国特許第６９２３０３８号明細書

一実施形態では、アセンブリであって、それぞれ基礎となる面に対して車両の重量を支持するように配置された複数の車輪を備えた車両、車輪の１つと車両のボディとの間の力を測定するように動作可能なセンサ、およびセンサからの測定データを受信するように構成されたプロセッサを含む、アセンブリを提供する。

一実施形態では、運転面の条件を測定する方法であって、当該方法は、請求項１から８までのいずれか１項記載のアセンブリを備えた車両を面上で運転すること、およびセンサからの一連の力測定を記録することを含む、方法を提供する。

一実施形態では、道路上の車両を動作させる方法であって、当該方法は、第１の車両のセンサから道路条件パラメータを取得すること、および道路条件パラメータと道路条件パラメータが取得された位置を表す地理的位置パラメータとを中央計算システムへ送信することを含む、方法に関する。

添付の各従属請求項および以下の詳細な説明により、さらなる実施形態を概述する。

上述した特徴および他の特徴は、添付の図面を参照して行う、非限定の例として与えられた図示の実施形態についての以下の説明から明らかとなるであろう。

車輪を担持するリグ上に配置された本発明による装置を示す側面図である。 図１の装置を示す前面図である。 図１の装置を示す上面図である。 車両前部に取り付けられた図１の装置を示す図である。 転がり抵抗を示す図である。 一実施形態による要素を示す図である。 一実施形態による要素を示す図である。 一実施形態による方法を示す図である。

車両または運転面、例えば道路に関する種々のパラメータは、本明細書において説明するシステムおよび方法を用いた収集、分析および使用にとって重要となりうる。

転がり抵抗の測定に関連して、測定装置への水分の作用の仕方に大きな相違が生じることがある。例えば、サンプリング中に雨として降ってくる水は、道路上に静穏に存在している水とは全く異なる。同様に、水分量（深さ）も、転がり抵抗を考慮する際にきわめて重要である。本発明を使用すれば、通常発生する複数の不確定要因を消去することができ、道路、タイヤ、水分密度などの条件を考慮した外部データを変換することなく、値を直接にモニタ上で読み取ることができる。

図１には、車輪を担持するリグ内に取り付けられた、一実施形態による装置が側面図で示されている。リグは車両前部に取り付け可能である。図２には同じ装置の前面図が示されており、図３には上面図が示されている。図４には車両１３に配置された装置が示されている。装置は、ブラケットまたは締結プレート１を含み、その一方側に装置が固定されており、他方側でプレート１が車両１３に固定されている。図４に示すように、装置は車両１３の前部に配置されている。

装置は、好ましくは自身の重量によって地面５に当接する少なくとも１つの車輪２を含む。車輪２にはボス部４が存在している。車輪２は、制動されないかぎり、ボス部４を中心として自由に回転可能である。

車輪２のサスペンションは、上縁で支持されておりかつ当該上縁の点７を中心として振り子と同様に旋回可能な鉛直ホルダ３を含む。また、アーム８は、車両１３に固定されたプレート１内に取付部材を有する支持箇所９を中心として可動である。

鉛直ホルダが運転中に正しい位置から外れてしまうことを回避するため、懸架アーム１１に配置された調整ねじ６が設けられており、これにより鉛直ホルダが緩まないようにされている。鉛直ホルダは、車輪２がつねに下方への圧力によって道路に接触するよう、所定の角度まで上下に運動可能である。下方への圧力は、車輪２およびホルダ３の重量によって形成可能である。また、車輪２には、一定の圧力で車輪を道路に面した状態に維持するばねも設けることができる。

車両１３が前方へ移動すると、車輪２から車両１３へ向かう力が、矢印１４で示されているように発生する。ブラケット１からの永久懸架ガーダ１２に組み込まれた測定セル１０が、当該力を受けてこれを測定する。

図５には、面５上で運動する車輪２の転がり抵抗が示されている。車輪２は、矢印２’で示されているように回転する。転がり抵抗の一部は、面および車輪を変形させる。加えて、車輪２が面５上で運動すると、所定量の液体２１、例えば水または泥が車輪２によって押しのけられるので、ボス部４の方向に液圧力２３が発生する。前方への運動の抵抗により、水平力成分Ｆｘ２０、鉛直力成分Ｆｙ２２、および図示していない直角力成分Ｆｚを有する力が、ボス部４に発生する。水平力成分Ｆｘは、矢印２０によって示されているように、後方へ作用する。ボス部４に作用する力はロードセル１０によって測定可能である（図１を参照）。

センサ１０から、運転室内のプロセッサ１５への接続線路またはワイヤレス接続部が存在しており、これによりモニタディスプレイに力が表示される。

一実施形態では、測定された力は、コンピュータシステム上に記憶可能であり、かつ／または遠隔位置に送信可能である。測定された力はリアルタイムで送信可能である。力は、車両１３の測定された速度に関連して較正可能である。車両１３の速度は、車輪２に関連づけられた回転速度計により、かつ／または車両１３内の回転速度計により、測定可能である。

測定は、車両１３の、固定された実質的に一定の速度を設定することによって、または車両１３の種々の速度での測定を取得することによって、実行可能である。種々の速度での測定により、道路条件の改善された知識が得られる。なぜなら、測定されたパラメータに関連する所定の相は、その本質において高度に非線形でありうるからである。したがって、種々の測定での示度を取得することにより、改善された精度が得られる。

データを取得するために、車両１３が道路上を運転されることで、転がり抵抗をディスプレイ上で読み取ることができ、または転がり抵抗の測定値をローカルでもしくはリモートで記録することができる。任意の手段として、他のパラメータ、例えば加速度も測定可能である。この場合、転がり抵抗、騒音放出、スキッド抵抗、面の構造、他の安全性の問題点、エネルギ消費量または他の相に関するデータを表示し、かつ／または記憶することができる。

装置は、車両１３の前部に配置可能である。これにより、装置に、車両１３による外乱を受けていない面の条件を測定させることができ、測定における車両１３の他の影響が回避される。

取得されたデータは、調整可能であり、時間ごとにもしくは連続して比較可能な単位へ変換可能である。この場合、種々の時点での測定を比較して、例えば面５の劣化を識別することができる。

車輪２および関連する要素は、装置の使用を容易にするため、クイックリリースカップリングによってブラケット１に固定可能である。代替的に、ブラケット１は、同様に車両１３から解離可能である。

上述したように、車輪２は、道路上の小さな非平坦性を吸収するため、鉛直平面における所定の角度まで旋回可能な連結部内に懸架されている。

一実施形態では、センサ１０は、少なくとも車両１３の正規の車輪上に配置可能であり、車輪２のそれぞれは基礎となる面５に対して車両１３の重量を支持するように配置されている。センサ１０を車両１３の前輪のいずれかに設けることにより、装置に、車両１３による外乱を受けていない面の条件を測定させることができる。この場合、センサ１０は、車輪２と車両１３のボディとの間に作用する水平力成分Ｆｘ、例えば車両１３が運転されるときの、道路または基礎となる面５の転がり抵抗を表す力、車輪２と車両１３のボディとの間に作用する鉛直力成分Ｆｙ、車輪２と車両１３のボディとの間に作用する直角力成分Ｆｚ、これらの組み合わせ、および／または種々の方向に作用する力を測定することができる。

プロセッサ１５は、測定の受信、記憶、処理、さらなる送信などを行うことができる。

センサ１０は、車両走行方向においてすなわち水平に、または鉛直方向において、または他の方向において、車輪２から車両１３に作用する力を測定するように構成されたロードセルであってよい。図６には、本明細書において説明する実施形態での使用に適したセンサ１０の一例が示されている。当該実施形態におけるセンサ１０は、車両１３の車輪２の１つを支持する軸受４０の周に配置されている。センサ１０は、車輪２と車両１３のボディとの間に作用する水平方向の力Ｆｘと鉛直方向の力Ｆｙとを測定する。センサ１０は、代替的にもしくは付加的に、他の力、すなわち水平もしくは鉛直とは異なる方向に作用する力を測定することもできる。

センサ１０は、ボス部４に作用する複数の力、方向および大きさを測定する単一のセンサであってよい。センサ１０は、それぞれ特定の一方向の力を測定する複数の個別のセンサユニットから成っていてもよい。

センサ１０からの示度は、車両１３の運転者もしくは他のオペレータへの表示のためにプロセッサ１５のディスプレイに送信可能であり、かつ／またはデータ送信器４１を介して車両１３外の位置へ送信可能である。データ送信器４１は、例えば、ＧＳＭ装置、ＷＬＡＮ装置または専用狭域通信（ＤＳＲＣ）装置であってよい。ワイヤレス通信装置は、例えば高度道路交通システム（ＩＴＳ）装置であってもよい。

一実施形態では、プロセッサ１５は、車両が牽引力損失を受けようとしている条件を判別し、車両の運転者もしくは他のオペレータに警告を表示するように動作可能である。一例では、プロセッサは、鉛直力成分Ｆｙが面５上の液体に起因して車輪２の重量を超過しようとしていること、すなわちハイドロプレーニングまたはアクアプレーニングとして知られている条件を判別することができる。

一実施形態では、プロセッサ１５は、測定データをセンサ１０から車両１３外の受信器３０へ送信するように動作可能である。受信器は、例えば遠隔位置に配置された中央計算システム３０、例えばデータセンタであってよく、プロセッサ１５は当該中央計算システム３０にワイヤレスデータ転送によって接続されている。このようにすれば、測定データを、さらなる処理または他による使用のため、例えば「クラウドへ」転送することができる。測定データの転送はリアルタイムで行うことができる。このことは、図７および図８において、道路５上で運転されている複数台の車両１３ａ〜１３ｄへのデータ転送および／または当該複数台の車両１３ａ〜１３ｄからのデータ転送を表す矢印により、概略的に示されている。

任意の手段として、一連の地理的座標、例えばＧＰＳ示度を、測定データと共に送信することができ、これにより、各地理的座標がそれぞれの力測定に対応づけられる。このようにすれば、道路または面５の長さにわたる道路条件（例えば転がり抵抗または摩擦）のマップを取得することができる。当該マップは、運営計画（例えば道路保守）のための道路条件の分析に、または車両１３および／または他の車両１３ａ〜１３ｄへの安全性関連データの提供に、他によって使用可能である。

一実施形態では、複数台の車両１３ａ〜１３ｄからの測定データを中央計算システム３０へ送信することができる。これにより、より高い細分性を有する、道路条件に関するより完全な情報およびより正確な情報が提供可能となり、直接使用のためまたは例えば傾向分析もしくは予測のために独立した測定を利用することができる。

一実施形態では、本発明による方法が中央処理システム３０から１台もしくは複数台の車両１３ａ〜１３ｄへのデータの戻し送信に使用可能である。例えば、複数の力測定に基づいて求められかつ種々の位置での道路もしくは面５の転がり抵抗を表す面条件パラメータを計算することができる。当該面条件パラメータは、対応する地理的位置データを含むことができ、または対応する地理的位置データによって補完することができる。このようにすれば、車両１３ａ〜１３ｄは、安全性またはエネルギ消費量にとって重要となりうる前方の道路条件についての情報を受信することができる。例えば、電気車両は、こうしたケースにおいて、実際の道路条件を考慮することにより、可能運転距離についてのいっそう正確な予測を提供することができる。あるいは安全性リスクが増大している特定の道路位置を識別して、これに関する情報を接近する車両１３ａ〜１３ｄに提供することができる。その一例として、アクアプレーニングのリスクが増大した濡れた道路の位置が挙げられる。当該道路の位置についての情報を車両１３ａ〜１３ｄにかつ／または運転者に提供することにより、事故のリスクを低減することができる。

本発明の実施形態は、冷涼な気候、例えば雪、氷および泥に覆われた道路を有する地域において特に有効でありうる。こうしたケースでは、車両のエネルギ使用が道路条件に応じて大きく変動することがあり、また道路保守（例えば除雪）に対する要求も増大する。しかし、本明細書において説明する実施形態は、いずれの位置においても有効でありうる。

道路摩擦は、例えば、米国特許第６９２３０３８号明細書に記載されているのと同様に運転中に取得される最大水平力Ｆｘを測定することにより、測定可能である。

一実施形態では、道路５上の車両１３ａ〜１３ｄを動作させる方法が提供され、当該方法は、１台の車両１３ａ〜１３ｄのセンサ１０から道路条件パラメータを取得すること、および道路条件パラメータと地理的位置パラメータとを中央計算システム３０に送信することを含む。地理的位置パラメータは、道路条件パラメータが取得された位置を表している。よって、中央計算システム３０には、当該位置での道路条件についての実際かつ現在の情報が提供される。

道路条件は、車輪２と道路５との間の測定された摩擦、道路５上での車輪２の測定された転がり抵抗、識別された道路５へのダメージ、例えばアスファルトへのダメージ、または道路保守要求の指標であってよい。最後のものは、例えば、道路５の除雪または道路５への砂撒きが要求される、雪もしくは氷のレベルであってよい。当該情報は、道路保守要員が道路５の状態を監視している中央位置へ提供可能であり、必要に応じて行動することができる。当該方法により、より正確な道路５の保守が達成され、要員が必要に応じて行動するための応答時間が短くなり、かつ／または例えば不要な砂撒きが回避可能となる。

有利には、種々の車両１３ａ〜１３ｄに配置された複数のセンサ１０から道路条件パラメータを取得する方法を使用することができる。これにより、精度と細分性とが改善される。理想的なシナリオでは、多数の車両、または特定の道路５上を走行している実質的に全ての車両が道路条件パラメータを取得し、これを中央計算システム３０へ送信すると考えることができる。

与えられた位置での道路条件についての情報が存在する場合、方法はさらに、当該位置で道路保守行動を実行することも含みうる。

一実施形態では、方法は、道路５の少なくとも１つの位置での道路条件についての情報を含む道路条件データを、中央計算システム３０から第２の車両１３ａ〜１３ｄへ送信することを含む。これは、例えば、安全性リスクのある凍結路面を有する位置でありうる。この場合、中央計算システム３０からのこうした位置に関する情報は、運転者または車両運転システムに対する警告として、当該位置に接近する車両１３ａ〜１３ｄに送信可能である。

車両１３ａ〜１３ｄ（またはそのそれぞれ）のセンサ装置は、図１〜図６に示した上述のセンサ装置のいずれかであってよい。例えば、センサ１０は、図１に示したものと同様に、車両１３ａ〜１３ｄの車輪２とホイールサスペンション３，１２との間に配置されてもよいし、または図６に示したように、軸受４０と車両１３ａ〜１３ｄのボディとの間に配置されてもよい。別の例では、センサ１０は、車両１３ａ〜１３ｄの正規要素の１つとして組み込まれる。代替的に、異なるタイプのセンサ、例えば視覚センサ、カメラ、車両の動特性を記録する加速度センサ、車両１３ａ〜１３ｄの種々の車輪間の牽引力損失または不一致を記録するホイールスピンセンサ、または他のタイプのセンサを使用することもできる。

本明細書において説明する実施形態によれば、転がり抵抗データまたは他のデータを、信頼性の高い、簡単で安全な方式で記録することが可能となる。他の重要なデータとして、例えば、所定の要求に応じた、騒音放出、スキッド抵抗、面の構造、他の安全性の問題点、エネルギ消費量などが挙げられる。データは変換可能であり、例えば車両の運転室内のモニタに表示可能であり、または遠隔位置へ送信可能である。このようにすれば正確な値を読み取ることができ、自動車道の実際のパラメータが得られる。当該パラメータは、この場合、例えば道路保守計画のために使用可能である。幾つかの実施形態では、当該装置および当該方法を、改善された安全性を達成するために使用することができる。

本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲が参照されなければならない。

Claims (24)

1. アセンブリであって、前記アセンブリは、
   それぞれ基礎となる面（５）に対して車両（１３）の重量を支持するように配置された複数の車輪（２）を備えた車両（１３，１３ａ〜１３ｃ）と、
   前記車輪（２）の１つと前記車両（１３，１３ａ〜１３ｃ）のボディとの間の力を測定するように動作可能なセンサ（１０）と、
   前記センサ（１０）からの測定データを受信するように構成されたプロセッサ（１５）と、
   を含むアセンブリ。
2. 前記プロセッサ（１５）は、前記車両（１３）の運転者に前記測定データを表示するように構成されている、
   請求項１記載のアセンブリ。
3. 前記センサは、実質的に水平な方向において前記車輪（２）から前記車両（１３）に作用する力（Ｆｘ）を測定するように動作可能である、
   請求項１または２記載のアセンブリ。
4. 前記センサは、実質的に鉛直な方向において前記車輪（２）から前記車両（１３）に作用する力（Ｆｙ）を測定するように動作可能である、
   請求項１から３までのいずれか１項記載のアセンブリ。
5. 前記センサは、水平および鉛直とは異なる方向において前記車輪（２）から前記車両（１３）に作用する力を測定するように動作可能である、
   請求項１から４までのいずれか１項記載のアセンブリ。
6. 前記センサ（１０）は、前記車輪（２）を支持する軸受（４０）と前記車両（１３）のボディとの間に配置されている、
   請求項１から５までのいずれか１項記載のアセンブリ。
7. 前記センサ（１０）は、ロードセル（１０）である、
   請求項１から６までのいずれか１項記載のアセンブリ。
8. 前記プロセッサ（１５）は、前記センサ（１０）から前記車両（１３）外の受信器（３０）へ前記測定データを送信するように動作可能なデータ送信器（４１）を含む、
   請求項１から７までのいずれか１項記載のアセンブリ。
9. 運転面（５）の条件を測定する方法であって、前記方法は、
   請求項１から８までのいずれか１項記載のアセンブリを備えた車両（１３）を前記面（５）上で運転するステップと、
   センサ（１０）からの一連の力測定を記録するステップと、
   を含む方法。
10. 前記方法はさらに、複数の異なる車両速度での力測定を記録するステップを含む、
    請求項９記載の方法。
11. 前記方法はさらに、前記車両速度を記録するステップを含む、
    請求項１０記載の方法。
12. 前記方法はさらに、少なくとも前記力測定と前記車両速度との関数である道路条件パラメータを計算するステップを含む、
    請求項１０または１１記載の方法。
13. 前記方法は、前記車両（１３）外の受信器（３０）へ前記一連の力測定を送信するステップを含む、
    請求項９から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 前記方法はさらに、一連の地理的座標を送信するステップを含み、前記一連の地理的座標内の各地理的座標は、前記一連の力測定における各力測定に対応する、
    請求項１３記載の方法。
15. 前記方法は、複数の車両（１３，１３ａ〜１３ｄ）から前記受信器（３０）へ力測定を送信するステップを含む、
    請求項１３または１４記載の方法。
16. 前記方法は、
    前記力測定の関数であって前記面（５）の条件を表す面条件パラメータを求めるステップと、
    前記受信器（３０）から複数の車両（１３，１３ａ〜１３ｄ）へ前記面条件パラメータを送信するステップと、
    を含む、
    請求項１５記載の方法。
17. 道路（５）上の車両（１３，１３ａ〜１３ｄ）を動作させる方法であって、前記方法は、
    第１の車両（１３，１３ａ〜１３ｄ）のセンサ（１０）から道路条件パラメータを取得するステップと、
    前記道路条件パラメータと、前記道路条件パラメータが取得された位置を表す地理的位置パラメータと、を中央計算システム（３０）へ送信するステップと、
    を含む方法。
18. 前記道路条件パラメータは、
    車輪（２）と前記道路（５）との間の測定された摩擦、
    前記道路（５）上での前記車輪（２）の測定された転がり抵抗、
    前記道路（５）へのダメージ、または、
    道路保守要求の指標
    を表す、
    請求項１７記載の方法。
19. 前記方法は、種々の車両（１３，１３ａ〜１３ｄ）に配置された複数のセンサ（１０）から道路条件パラメータを取得するステップを含む、
    請求項１７または１８記載の方法。
20. 前記方法は、前記位置で道路保守行動を実行するステップを含む、
    請求項１７から１９までのいずれか１項記載の方法。
21. 前記方法は、前記中央計算システム（３０）から第２の車両（１３，１３ａ〜１３ｄ）へ、少なくとも１つの位置での道路条件についての情報を含む道路条件データを送信するステップを含む、
    請求項１７から２０までのいずれか１項記載の方法。
22. 前記センサ（１０）は、前記車両（１３，１３ａ〜１３ｄ）の車輪（２）とホイールサスペンション（３，１２）との間に配置されており、
    前記方法は、前記センサ（１０）が、
    前記道路（５）上での前記車輪（２）の転がり抵抗、および／または、
    前記車輪（２）と前記道路（５）との間の摩擦
    を測定するように動作させるステップを含む、
    請求項１７から２１までのいずれか１項記載の方法。
23. 請求項１から８までのいずれか１項記載のアセンブリを使用する、請求項１７から２２までのいずれか１項記載の方法。
24. 請求項１から８までのいずれか１項記載のアセンブリを面（５）の条件の測定に用いる使用方法。

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