JP4771175B2 - タイヤの滑り摩擦力測定方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車用タイヤの制動性能を評価するために用いられるタイヤの滑り摩擦力測定方法及びその装置に関するものである。

一般に、乗用車に装着されるタイヤの性能には、ブレーキング時の制動性能が要求されるが、タイヤの制動性能は主に路面との摩擦力によるため、タイヤと路面との摩擦力を測定することはタイヤの制動性能を評価する上で有効である。そこで、従来では、タイヤ制動時の摩擦係数μとスリップ率Ｓを測定し、μ−Ｓ特性によりタイヤの制動性能を評価する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１４６１７号公報

ところで、近年ではＡＢＳ（アンチロック・ブレーキング・システム）を搭載した車両が普及しているため、実際に車両をＡＢＳ制動させて制動停止距離を測定することにより、制動性能を評価する方法も行われている。このため、タイヤ単体をμ−Ｓ特性で評価した場合と、ＡＢＳ搭載車両で制動性能を測定した場合とでは、制動性能の優劣が異なる場合があり、特にＡＢＳ搭載車両の測定では、車両のＡＢＳの性能を含めた制動性能が測定されるため、タイヤのみの制動性能を抽出して評価することができないという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＡＢＳ制動と同様の条件でタイヤ単体の制動性能を評価することのできるタイヤの滑り摩擦力測定方法及びその装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、路面上を転動するタイヤを制動手段によって制動し、タイヤと路面との間の滑り摩擦力を測定するタイヤの滑り摩擦力測定方法において、前記タイヤを所定の荷重で所定の速度から制動した際のスリップ率及び制動トルクを測定した後、前記測定結果に基づいてスリップ率の所定範囲における下限値及び上限値にそれぞれ対応する制動トルクの第１のトルクと第２のトルクを設定し、タイヤを前記所定の荷重で前記所定の速度から制動しながらスリップ率が前記所定範囲の下限値と上限値との間を所定の周期で変化するように制動トルクを制御し、スリップ率が二周期以上変化する範囲の摩擦係数を測定するようにしている。

また、本発明は前記目的を達成するために、路面上を転動するタイヤに制動手段によって制動力を付与し、タイヤと路面との間の滑り摩擦力を測定するタイヤの滑り摩擦力測定装置において、前記タイヤを所定の荷重で所定の速度から制動した際のスリップ率及び制動トルクを測定する測定手段と、前記測定結果に基づいてスリップ率の所定範囲における下限値及び上限値にそれぞれ対応する制動トルクの第１のトルクと第２のトルクが設定され、タイヤを前記所定の荷重で前記所定の速度から制動しながらスリップ率が前記所定範囲の下限値と上限値との間を所定の周期で変化するように制動トルクを制御する制御手段とを備えている。

これにより、スリップ率が周期的に変化するように制動トルクを制御することにより、ＡＢＳ制動と同様のトルク変化を与えながら摩擦係数を測定することができる。その際、予め測定したスリップ率と制動トルクとの関係から、スリップ率の所定範囲における下限値及び上限値にそれぞれ対応する制動トルクの第１のトルクと第２のトルクを設定し、制動トルクが第１のトルクと第２のトルクの間を所定の周期で変化するように制御することにより、第１及び第２のトルクを目標値にして制動トルクを制御することができ、スリップ率を所望の範囲で周期的に変化させることができる。

本発明によれば、ＡＢＳ制動と同様のトルク変化を与えながら摩擦係数を測定することができるので、ＡＢＳ制動と同様の条件でタイヤ単体の制動性能を測定することができ、ＡＢＳ搭載車両での使用を想定したタイヤ単体の制動性能を適正に評価することができる。この場合、予め設定した第１及び第２のトルクを目標値にして制動トルクを制御することができるので、スリップ率を所望の範囲で周期的に変化させることができ、制動トルクの制御を容易且つ的確に行うことができる。

図１乃至図６は本発明の一実施形態を示すもので、図１は滑り摩擦力測定装置の概略構成図、図２はタイヤに作用する力を示す図、図３はキャンバー角を示すタイヤの正面図、図４はスリップ角を示すタイヤの平面図、図５は制動トルクとスリップ率との関係を示す図、図６はスリップ率と時間との関係を示す図である。

この測定装置は、一端にタイヤＴが装着されたタイヤ軸１と、タイヤＴを制動する制動手段としてのブレーキ装置２と、路面Ａに対するタイヤＴの速度（車速）を検出する車速度センサ３と、タイヤ軸１の回転速度を検出する回転速度センサ４と、タイヤ軸１に作用するトルクを検出するトルクセンサ５と、タイヤＴにキャンバー角及びスリップ角を付与可能な角度調整機構６と、ブレーキ装置２を制御する制御部７とを備えている。

タイヤ軸１は図示しない装置本体に回転自在に支持され、タイヤＴと一体に回転するようになっている。

ブレーキ装置２は、タイヤ軸１に取付けられたブレーキディスク２ａと、ブレーキディスク２ａを一対のブレーキパッドで挟み込んで制動力を発生させるブレーキ本体２ｂと、ブレーキ本体２ｂを駆動するブレーキ駆動部２ｃとからなり、ブレーキ駆動部２ｃは油圧によってブレーキ本体２ｂのブレーキパッドをブレーキディスク２ａ側に加圧するようになっている。

車速度センサ３は図示しない補助輪に取付けられた周知の機器からなり、装置本体が試験車両に搭載されている場合は試験車両の速度を検出し、或いはドラム試験機のように路面ＡがタイヤＴに対して動く試験装置に設置されている場合には路面Ｒの速度をタイヤ移動速度Ｖとして検出するようになっている。

回転速度センサ４はロータリーエンコーダ等の周知の機器からなり、タイヤ軸１の回転速度をタイヤ回転速度Ｎとして検出するようになっている。

トルクセンサ５は三分力計等の周知の機器からなり、タイヤ軸１に作用するトルクを制動トルクＴｂとして検出するようになっている。

角度調整機構６はタイヤ軸１を所定方向に傾動可能に支持する機構からなり、タイヤ軸１を傾動することにより、タイヤＴに任意の大きさのキャンバー角θ1 及びスリップ角θ2 を付与するようになっている。

制御部７はマイクロコンピュータによって構成され、ブレーキ駆動部２ｃ、車速度センサ３、回転速度センサ４及びトルクセンサ５に接続されている。制御部７では、車速度センサ３及び回転速度センサ４の検出速度に基づいてスリップ率を演算するとともに、トルクセンサ５によって検出される制動トルクが任意のトルクになるようにブレーキ装置２を制御可能に構成されている。

ここで、前記測定装置を用いた滑り摩擦力測定方法について説明する。まず、タイヤＴに鉛直方向の所定の荷重Ｆｚを付与するとともに、所定のタイヤ移動速度ＶからタイヤＴがロックするまで制動を行い、図５に示すようにスリップ率Ｓと制動トルクＴｂとの関係を測定する。その際、図３及び図４に示すように角度調整機構６によってタイヤ軸１を傾動し、実際の車両のアライメントの設定により生ずるキャンバー角及びスリップ角になるように、タイヤＴに所定のキャンバー角θ1 及びスリップ角θ2 を付与しておく。尚、スリップ率Ｓは以下の式(1) により求められる。

Ｓ＝（Ｖ−Ｎ）／Ｖ …(1)
また、タイヤＴの半径をＲとすると、制動力Ｆｘと摩擦係数μは以下の式(2)(3)により求められる。

Ｆｘ＝Ｔｂ／Ｒ …(2)
μ＝Ｆｘ／Ｆｚ …(3)
次に、図５のスリップ率Ｓと制動トルクＴｂとの関係から、スリップ率Ｓの所定範囲における下限値Ｓ1 及び上限値Ｓ2 にそれぞれ対応する制動トルクの第１のトルクＴ1 と第２のトルクＴ2 を設定し、タイヤＴを前記荷重Ｆｚで前記速度Ｖから制動しながら、図６に示すようにスリップ率Ｓが下限値Ｓ1 と上限値Ｓ2 の間を所定の周期で変化するように制動トルクＴｂを制御する。この場合、制御部７により、制動トルクが第１のトルクＴ1 と第２のトルクＴ2 の間を所定の周期で変化するようにブレーキ装置２を制御することにより、スリップ率Ｓが下限値Ｓ1 と上限値Ｓ2 の範囲で変化することになるが、この範囲で変化しない場合は第１及び第２のトルクＴ1 ，Ｔ2 の目標値を変えて前記範囲で変化するように調整する。そして、前記制動中に所定の第１の時間ｔ1 から所定の第２の時間ｔ2 までの間の摩擦係数μを測定し、例えばその平均値を求めてタイヤＴの制動性能の評価の指標とする。その際、前記測定時間の範囲はスリップ率Ｓが二周期以上変化する範囲に設定する。

本実施形態によれば、スリップ率が周期的に変化するように制動トルクを制御することにより、ＡＢＳ制動と同様のトルク変化を与えながら摩擦係数μを測定し、所定の測定範囲における摩擦係数μを求めてタイヤＴの制動性能の評価の指標とするようにしたので、ＡＢＳ制動と同様の条件でタイヤ単体の制動性能を測定することができ、ＡＢＳ搭載車両での使用を想定したタイヤ単体の制動性能を適正に評価することができる。

この場合、予め測定したスリップ率Ｓと制動トルクＴｂとの関係から、スリップ率Ｓの所定範囲における下限値Ｓ1 及び上限値Ｓ2 にそれぞれ対応する制動トルクの第１のトルクＴ1 と第２のトルクＴ2 を設定し、制動トルクＴｂが第１のトルクＴ1 と第２のトルクＴ2 の間を所定の周期で変化するように制御することにより、スリップ率Ｓが下限値Ｓ1 と上限値Ｓ2 の範囲で変化するようにしたので、第１及び第２のトルクＴ1 ，Ｔ2 を目標値にして制動トルクを制御することにより、スリップ率Ｓを所望の範囲で周期的に変化させることができ、制動トルクの制御を容易且つ的確に行うことができる。

また、角度調整機構６によってタイヤＴに所定のキャンバー角θ1 及びスリップ角θ2 を付与するようにしたので、実際の制動時にキャンバー角及びスリップ角が生ずる状況を想定した測定が可能になり、タイヤの制動性能をより的確に測定することができる。

本発明の一実施形態を示す滑り摩擦力測定装置の概略構成図 タイヤに作用する力を示す図 キャンバー角を示すタイヤの正面図 スリップ角を示すタイヤの平面図 制動トルクとスリップ率との関係を示す図 スリップ率と時間との関係を示す図

符号の説明

２…ブレーキ装置、３…車速度センサ、４…回転速度センサ、５…トルクセンサ、６…角度調整機構、７…制御部、Ａ…路面、Ｔ…タイヤ、θ1 …キャンバー角、θ2 …スリップ角。

Claims (3)

1. 路面上を転動するタイヤを制動手段によって制動し、タイヤと路面との間の滑り摩擦力を測定するタイヤの滑り摩擦力測定方法において、
   前記タイヤを所定の荷重で所定の速度から制動した際のスリップ率及び制動トルクを測定した後、
   前記測定結果に基づいてスリップ率の所定範囲における下限値及び上限値にそれぞれ対応する制動トルクの第１のトルクと第２のトルクを設定し、
   タイヤを前記所定の荷重で前記所定の速度から制動しながらスリップ率が前記所定範囲の下限値と上限値との間を所定の周期で変化するように制動トルクを制御し、
   スリップ率が二周期以上変化する範囲の摩擦係数を測定する
   ことを特徴とするタイヤの滑り摩擦力測定方法。
2. 路面上を転動するタイヤに制動手段によって制動力を付与し、タイヤと路面との間の滑り摩擦力を測定するタイヤの滑り摩擦力測定装置において、
   前記タイヤを所定の荷重で所定の速度から制動した際のスリップ率及び制動トルクを測定する測定手段と、
   前記測定結果に基づいてスリップ率の所定範囲における下限値及び上限値にそれぞれ対応する制動トルクの第１のトルクと第２のトルクが設定され、タイヤを前記所定の荷重で前記所定の速度から制動しながらスリップ率が前記所定範囲の下限値と上限値との間を所定の周期で変化するように制動トルクを制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とするタイヤの滑り摩擦力測定装置。
3. 前記タイヤに任意のスリップ角及びキャンバ角を付与可能な角度調整手段を備えた
   ことを特徴とする請求項２記載のタイヤの滑り摩擦力測定装置。

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