WO2012056849A1

WO2012056849A1 - 摩擦調整具及び摩擦調整方法

Info

Publication number: WO2012056849A1
Application number: PCT/JP2011/072374
Authority: WO
Inventors: 真吾三上
Original assignee: ボッシュ株式会社
Priority date: 2010-10-26
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2012-05-03
Also published as: JP5683050B2; JPWO2012056849A1

Abstract

　本発明は、車両にて低μ路面を想定した走行をアスクァルト等の一般的な走行面上で行なうことができる摩擦調整具及びその方法を提供することを目的とする。本発明の摩擦調整具１は、車両の走行面に接触する非弾性の接触部材３と、車両のホイール７に固定される弾性の固定部材５と、接触部材３に設けられる環状凹部３１と、環状凹部３１に係合するために、固定部材５に設けられる環状凸部５１とを備える。固定部材５の膨張によって、環状凹部３１及び環状凸部５１が係合して、接触部材３が固定部材５に固定される。

Description

摩擦調整具及び摩擦調整方法

　本発明は、低摩擦係数（低μ）の路面を再現する摩擦調整具及び摩擦調整方法に関し、より詳細には、氷、雪、水等によって低μとなった走行面を再現する摩擦調整具及び摩擦調整方法に関するものである。

　自動車のサスペンション、横滑り防止装置、ＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）などの開発において、氷、雪、水等等の気象条件の下に発生する低μ路面での実験が必要とされている。しかし、必要な実験が可能となる地域、時期、気象条件は限られている。従来は、低μの路面を用意するためにはタイルを敷き詰めた専用の人工低μ路面を設け、その上に散水装置で水をまく必要があり、大掛かりな設備となっていた。

　たとえば、北半球の日本の夏に氷上や雪上試験を行うためには、南半球に機器を送って試験を行う必要があった。

　特開平１１－３２１５９７号公報は、車両走行制御装置及びその制動特性をテストするためのテスト走行路が記載されている。テスト走行路としては、乾路、水路、雪路、凍結路を設けて、これらの上でテスト走行が行われる。

特開平１１－３２１５９７号公報

　各気象条件に合った路面を準備するために、遠隔地に移動するとコストが増大する。また、各気象条件を再現した路面を設けるためには、走行試験の場所が限定され且つ路面を再現する準備に特別な装置が必要になるといった問題が生じていた。また、通常の走行面であるアスファルト上で、悪天候の路面状態を再現したいという要求もあった。

　そこで、本発明は、車両にて低μ路面を想定した走行をアスクァルト等の一般的な走行面上で行なうことができる摩擦調整具及びその方法を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するために、本発明の摩擦調整具は、車両の走行時に走行面の所定状態を再現して、車両用機器のパラメータを調整するために、前記車両及び前記走行面の間の摩擦を調整する摩擦調整具であって、前記走行面に接触する非弾性の接触部材と、前記車両のホイールに固定される弾性の固定部材と、前記接触部材に設けられる接触部材係合部と、前記接触部材係合部に係合するために、前記固定部材に設けられる固定部材係合部とを備え、前記固定部材の変形によって、前記接触部材係合部及び前記固定部材係合部が係合して、前記接触部材が前記固定部材に固定される。前記車両用機器は、ＡＢＳ、ＥＳＰ、ＶＤＣ、サスペンションの少なくとも一つを含む。

　さらに本発明の摩擦調整具は、車両の走行時に走行面の所定状態を再現するために、前記車両及び前記走行面の間の摩擦を調整する摩擦調整具であって、前記走行面に接触する非弾性の接触部材と、前記車両のホイールに固定される弾性の固定部材と、前記接触部材に設けられる接触部材係合部と、前記接触部材係合部に係合するために、前記固定部材に設けられる固定部材係合部とを備え、前記固定部材の変形によって、前記接触部材係合部及び前記固定部材係合部が係合して、前記接触部材が前記固定部材に固定される。

　前記所定状態は、雪、雨、みぞれ、乾燥の何れか一つの状態である。前記摩擦調整具において、前記接触部材は、ゴムに比べて低摩擦係数の材料から形成される。前記材料は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、超高分子量ポリエチレン、又は金属の何れか一つ又はこれらの複数の組み合わせである。

　前記接触部材係合部又は前記固定部材係合部の一方が凸部であり、前記接触部材係合部又は前記固定部材係合部の他方が凹部である。前記接触部材及び前記固定部材が環状であり、前記凹部及び前記凸部がそれぞれ環状凹部及び環状凸部である。前記接触部材又は前記固定部材の一方に、前記環状凹部又は前記環状凸部の一方に対して交差する交差凹部を備え、前記接触部材又は前記固定部材の他方に、前記環状凹部又は前記環状凸部の他方に対して交差する交差凸部を備え、前記交差凹部及び前記交差凸部は互いに係合する。

　前記接触部材は、一対の半接触部材から構成され、前記一対の半接触部材は締結部材により、前記固定部材を挟んで固定される。前記接触部材の外側表面は、複数の溝、複数の凹凸条、複数の円形凹部の少なくとも一つ含む。前記接触部材の外側表面の輪郭は、対称な円弧状又は非対称な円弧状である。さらに、本発明の方法は、前記摩擦調整具を用いて、前記車両及び前記走行面の間の摩擦を調整する方法である。

　本発明の摩擦調整具又は摩擦調整方法により、乾いた走行面上においても、天候や設備によらずに、雪や氷と同等の走行面の摩擦を再現することが可能となる。

　本発明のように摩擦調整具自体が滑りやすいものであれば、通常の乾いたアスファルト等の走行面を使用できるため、コースや走行パターンの制約を減らすことができる。即ち、本発明の摩擦調整具を用いることにより、非力な車、狭い場所、低い速度、一般的な走行面といった任意の条件で、低μを模擬した運転訓練、例えばドリフト走行を行うこともできる。

本発明の第１の実施形態に係る、（ａ）タイヤ及びホイールの断面図、（ｂ）固定部材の変形を示す断面図、（ｃ）接触部材及び固定部材の着脱を説明する断面図である。図１の接触部材を環状方向からみた側面図である。（ａ）固定部材を環状方向からみた側面図、（ｂ）固定部材の膨張状態でのＡ－Ａ方向の断面図、（ｃ）固定部材の収縮状態でのＡ－Ａ方向の断面図である。本発明の第２の実施形態に係る、（ａ）ホイール及び固定部材の断面図、（ｂ）ホイール及び固定部材への接触部材を固定するための配置を示す断面図、（ｃ）ホイールへのタイヤの固定状態を示す断面図、（ｄ）半接触部材の正面図である。第１実施形態の接触部材の接触表面形状を示す断面図である。第１実施形態の接触部材のトレッド面の変形例を示す、（ａ）接触部材の断面図、（ｂ）及び（ｃ）接触部材の外面図である。

　以下、本発明の低摩擦係数の走行面を再現する摩擦調整具及び摩擦調整方法に係る各実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施形態に係る摩擦調整具はタイヤであり、自動車や自動二輪車等の任意の車両に用いることができる。また、本発明では、従来の技術と異なり、路面を低摩擦にするのではなく、タイヤ側の摩擦を下げて路面とタイヤとの間の低μ路面を再現する。

　第１の実施形態のタイヤ１は、図１（ａ）に示すように、アスファルト等の路面に接触する接触部材３と、接触部材３の内側に位置し接触部材３をホイール７に固定する固定部材５とから構成される。接触部材３及び固定部材５は、全体として環状である。

　接触部材３の環状内側表面には、その環に沿って環状凹部３１が形成される。接触部材３の外側表面は、路面等に接触する接触面３２を構成する。接触部材３の素材は、非弾性の材料を用いる。具体的には、接触部材３の素材として、通常の自動車用ゴムタイヤに比較し、著しく摩擦の低い硬質な材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、超高分子量ポリエチレン等の非フッ素樹脂、金属を使用することができる。

　固定部材５の環状外側表面には、環状凸部（リブ）５１が形成される。固定部材５の素材は、ゴム等の弾性材を用いることができる。固定部材５は、その内側に中空部５２を備えており、中空部５２にはゴム等の弾性材から形成されるチューブ（不図示）が配置され、チューブにバルブ（不図示）から空気を入れて規定値に加圧して膨らませることにより、接触材固定部５は、図１（ｂ）に示される収縮状態５Ａから膨張状態５Ｂに可逆的に変形する。

　接触部材３を固定部材５に取り付ける際、始めに、固定部材５のチューブの内圧が低い状態で、固定部材５をタイヤチェンジャーによりホイール７に装着し、その外周に硬質の接触部材３を嵌め込む。次に、固定部材５のチューブの内圧を規定値に加圧することにより、接触部材が膨張して、接触部材が固定部材に固定される。なお、固定部材５は、内圧が低い状態では図１（ｂ）の収縮状態５Ａにあり、内圧が高い状態では図１（ｂ）の膨張状態５Ｂにある。

　固定部材５の膨張により、環状凸部５１が環状凹部３１に係合して、図１（ａ）の状態となる。固定部材５から接触部材３を取り外す際、固定部材５を収縮させると、環状凸部５１が環状凹部３１から外れ、ホイール７及び固定部材５の側方から接触部材３を引き抜くことができる。

　図２の正面図に示すように、接触部材３の環状の内表面側には、その環に沿って波線で示す環状凹部３１が形成される。さらに、接触部材３の内表面側には、環状凹部３１と交差する方向に（好ましくは直交する方向に）、８つの直線状凹部３３が円周方向に４５°間隔で形成される。なお、直線状凹部３３は８つに限定されず、任意の複数を円周方向に等間隔に設けることができる。

　図３（ａ）の正面図に示すように、固定部材５の外側表面には環状凸部５１が形成される。さらに、固定部材５の外側表面には、環状凸部５１と交差する方向に（好ましくは直交する方向に）、８つの直線状凸部５３が円周方向に４５°間隔で形成される。なお、直線状凸部５３は８つに限定されず、任意の複数を円周方向に等間隔に設けることができる。

　図２に示す環状凹部３１と、図３に示す環状凸部５１とは接触部材３を固定部材５に装着した状態で互いに係合して、タイヤ１の使用時に接触部材３と固定部材５とが互いに環状中心方向に横ずれすることを防止する。図２に示す直線状凹部３３と、図３に示す直線状凸部５３とは接触部材３を固定部材５に装着した状態で互いに係合して、タイヤ１の使用時に接触部材３と固定部材５とが互いに空回りすることを防止する。

　本発明のタイヤの第２の実施形態を図４を用いて説明する。第２に実施形態のタイヤ１’において、第１の実施形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。第２の実施形態に係るタイヤ１’は、主に接触部材９と固定部材５とから構成される。

　第２の実施形態のタイヤ１’のホイール７への取り付けを図４（ａ）～（ｄ）を用いて説明する。始めに、図４（ａ）に示すように、ホイール７にはタイヤチェンジャーにより固定部材５が装着される。図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一対の半接触部材９１、９１は、固定部材５が装着されたホイール７を挟んで固定される。接触部材９は一対の半接触部材９１、９１から構成される。それぞれの半接触部材９１は、環状であり互いに当接する平坦な当接面９３を備え、ボルト８ａ及びナット８ｂを取り付けるために開口部９５を備える。一対の半接触部材９１、９１は、図４（ｃ）に示すように、ボルト８ａ及びナット８ｂにより締結され固定部材５に当接して固定される。図４（ｄ）に示すように、半接触部材９１、９１は、それぞれ複数の開口部９５を備える。開口部９５は、円周方向に４５°間隔で８つ形成される。なお、開口部３３は８つに限定されず、任意の複数を円周方向に等間隔に設けることができる。

　第２の実施形態では、接触部材９及び固定部材５は、ボルト８ａ及びナット８ｂ等からなる締結部材により固定され、空回りやずれが発生することが防止される。また、図４では、環状凹部、直線状凹部、環状凸部、直線状凹部を図示していないが、これらを設けることもできる。

　第１の実施形態のタイヤの外側表面形状の一例について、図５を用いて説明する。図５（ａ）に示すように、接触部材３の外側表面３２を対称な円弧状に形成してもよく、図５（ｂ）に示すように、接触部材３の外側表面３２’を傾斜した円弧状（非対称な円弧状）に形成してもよい。図５に示すように、接触部材３のラウンド形状を複数種類用意することで、使用目的や車両の特性に合わせることが可能となる。なお、従来のタイヤと同じトレッド形状を有する硬質タイヤとした場合、タイヤのキャンパー（タイヤと走行面の接地角度）変化に対して、路面と接触する面積や面圧の変化が大きくなるため、低μ路面の代用とはならないことがある。そこで、図５に示すように、トレッド面をラウンドさせることにより、この影響を調節および緩和することが可能となる。

　第１及び第２の実施形態に係るタイヤが発生する縦横の摩擦特性を調節する目的として、必要に応じて摩擦部材３の外側表面に所定形状のトレッドパターンを形成することができる。例えば、雪や氷上で走行した特性を、アスファルト上で本実施形態に係るタイヤだけで再現するために、接触部材３の外側表面に縦横の溝を形成することもできる。また、接触部材３外側表面３２の一部、または全部に、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように複数の溝、即ち、凹凸条３５を設けることにより、タイヤの縦横のグリップ特性を変更することも可能となる。また、接触部材３の外側表面３２の一部、または全部に、図６（ｃ）に示すように、複数の円形凹部３７を設けてもよい。

　なお、図５及び図６は、第１の実施形態の変形例として図示したが、第２の実施形態に対してもこれらは適用可能である。

　従来のゴムタイヤによる低μ路面での摩擦特性を再現するために、接触部材の形状を図５や図６に示すように、従来のゴムタイヤとは異なる形状を採用することが好ましい。その理由は自動車のサスペンションのジオメトリー変化に対し、非弾性で硬質（高剛性）の素材からなる接触部材に過剰な負荷が加わることを防ぐためである。

　第１又は第２の実施形態によれば、使用後の磨耗の進んだ接触部材３又は９は交換が可能であり、固定部材５とホイール７との係合部分は、従来のゴムタイヤと同等の形状、構造を有するため、特殊なホイールを必要としない。

　第１及び第２の実施形態に係るタイヤによれば、車両への装着にあたり、ホイール自体は従来の物が使用でき特別なホイールを必要としないため、導入コストを低く抑えられる。また、走行面との接触により摩耗する接触部材と、接触部材をホイールに接合する固定部材とを分割しているため、接触部材が磨耗した場合には、接触部材だけを交換すればよいので、ランニングコストを低く抑えられる。

　第１及び第２の実施形態のタイヤによれば、接触部材の交換にはタイヤチェンジャーが不要であり、接触部材のみを交換することでタイヤの摩擦特性を変更することが可能である。

　第１及び第２の実施形態のタイヤは、ホイールに固定部材を介して接触部材を固定しているため、直接硬質の接触部材をホイールに取り付けた場合に比較して、空気が入った固定部材があることにより、第１及び第２の実施形態のタイヤが弾性を有するため、その特性をゴムタイヤに近づけることができる。

　本発明の摩擦調整具（タイヤ）は、「自動車の開発テストにおける車両適合開発を行うための装置」、即ち、「アスファルト等の走行面上にて雪や氷などの低摩擦路面に合わせた車輌開発を行なうための装置」として用いることができる。例えば、本発明は、サスペンション開発、ＡＢＳ開発、ＥＳＰ（エレクトロニック・スタビリティ・プログラム）開発、ＶＤＣ（ビークル・ダイナミクス・コントロール）開発に使用することができる。さらに、本発明に係るタイヤは主に自動車の開発テスト用に用いるが、開発テスト目的だけではなく運転訓練やスタント撮影などにも応用ができる。例えば、ドリフト走行練習用、映画やテレビでのカーチェイス映像撮影用としても使用することができる。より具体的な使用形態としては、「自動車の操縦訓練」、「車両の限界を下げることで低速かつ低加速度でのドリフト走行」が上げられる。

　１　　タイヤ
　１’　タイヤ
　３　　接触部材
　５　　固定部材
　７　　ホイール
　３１　環状凹部
　３２　接触表面
　３３　直線状凹部（交差凹部）
　３５　凹凸条
　３７　円形凹部
　５１　環状凸部
　５２　中空部
　５３　直線状凸部（交差凹部）

Claims

　車両の走行時に走行面の所定状態を再現して、前記車両及び前記走行面の間の摩擦を調整する摩擦調整具であって、
　前記走行面に接触する非弾性の接触部材と、
　前記車両のホイールに固定される弾性の固定部材と、
　前記接触部材に設けられる接触部材係合部と、
　前記接触部材係合部に係合するために、前記固定部材に設けられる固定部材係合部とを備え、
　前記固定部材の変形によって、前記接触部材係合部及び前記固定部材係合部が係合して、前記接触部材が前記固定部材に固定されることを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、前記摩擦調整具を用いて車両用機器のパラメータを調整することを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、
　前記車両用機器は、ＡＢＳ、ＥＳＰ、ＶＤＣ、サスペンションの少なくとも一つを含むことを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、
　前記所定状態は、雪、雨、みぞれ、乾燥の何れか一つの状態であることを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、
　前記接触部材は、ゴムに比べて低摩擦係数の材料から形成されることを特徴とする摩擦調整具。
　請求項４に記載の摩擦調整具において、
　前記材料は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ＡＢＳ、超高分子量ポリエチレン、又は金属の何れか一つ又はこれらの複数の組み合わせであることを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、
前記接触部材係合部又は前記固定部材係合部の一方が凸部であり、前記接触部材係合部又は前記固定部材係合部の他方が凹部であることを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、
　前記接触部材及び前記固定部材が環状であり、前記凹部及び前記凸部がそれぞれ環状凹部及び環状凸部であることを特徴とする摩擦調整具。
　請求項８に記載の摩擦調整具において、
　前記接触部材又は前記固定部材の一方に、前記環状凹部又は前記環状凸部の一方に対して交差する交差凹部を備え、
　前記接触部材又は前記固定部材の他方に、前記環状凹部又は前記環状凸部の他方に対して交差する交差凸部を備え、
　前記交差凹部及び前記交差凸部は互いに係合することを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、
　前記接触部材は、一対の半接触部材から構成され、前記一対の半接触部材は締結部材により、前記固定部材を挟んで固定されることを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、
　前記接触部材の外側表面は、複数の溝、複数の凹凸条、複数の円形凹部の少なくとも一つ含むことを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具において、
　前記接触部材の外側表面の輪郭は、対称な円弧状又は非対称な円弧状であることを特徴とする摩擦調整具。
　請求項１に記載の摩擦調整具を用いて、前記車両及び前記走行面の間の摩擦を調整する方法。