JPH0750002B2

JPH0750002B2 - すべり摩擦力測定装置

Info

Publication number: JPH0750002B2
Application number: JP3356450A
Authority: JP
Inventors: 成利曽我
Original assignee: 株式会社八千代製作所
Priority date: 1991-12-25
Filing date: 1991-12-25
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: JPH05172664A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主に自動車タイヤと路面
との間に発生するすべり摩擦力を測定する装置に関し、
特に、簡潔に測定が可能であるとともに、測定車輪に自
動車取付時と同一条件のホイールアライメント（タイヤ
姿勢角）を付与して測定を行なうことのできるすべり摩
擦力測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車の高性能化、スパイクタイ
ヤの使用禁止等により、高性能タイヤ特にすべり止め効
果の高いタイヤが求められており、こうした背景から、
タイヤの性能評価についても厳密かつ迅速に行なう必要
性が高まっている。

【０００３】ところで、タイヤのすべり摩擦力測定装置
としては、従来、図８に模式的に示す原理のものが知ら
れている。この装置では、測定車輪１が支持部材３５の
下端に取り付けられるとともに、この支持部材３５の上
端は支点３６に回動自在に支持されており、支持部材３
５は路面Ｇの凹凸による測定車輪１の上下変位に追従す
ることができるように伸縮部３５ａを備えている。そし
て、測定車輪１には駆動制動装置（図示せず）により駆
動力もしくは制動力が付与されるようになっている。ま
た、支持部材３５の長さ方向の中央部付近には水平荷重
検出器３４が設けられている。この装置の使用に際して
は、台車等の車輛（図示せず）の前後輪間の床面を貫い
て、台車床面上に本装置の上部が露出するようにして取
り付ける。そして、路面Ｇに測定車輪１が接地した状態
で台車を走行させつつ駆動制動装置に駆動力もしくは制
動力を付与して測定車輪１の路面Ｇとの間に摩擦力Ｆを
発生させて、水平荷重検出器３４により検出される反力
ＦａとＫ及びＬの長さの比とから間接的にすべり摩擦力
Ｆの大きさを求めている。具体的には、支点３６を中心
とするモーメントの釣合式、Ｆ＝−（Ｋ／Ｌ）・Ｆａ
により、摩擦力Ｆを求めることができる。なお、Ｗは
測定車輪１が路面Ｇより受ける接地反力である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のすべ
り摩擦測定装置では、Ｋ及びＬの長さの比を用いてすべ
り摩擦力Ｆを求めているので、路面の凹凸に応じて測定
車輪１が上下に変位して伸縮部３５ａが伸縮してＬの長
さが変化すると、すべり摩擦力Ｆが一定であっても水平
荷重検出器３４で検出される反力Ｆａの大きさは変化す
る。従って、ＦａからＦを求めるためにはＬの長さを常
時測定しつつその変化に応じた補正を行なうことが必要
となり、煩雑な補正演算を必要としているという問題点
があった。さらに、上述の装置には測定車輪のホイール
アライメントを調整する手段は設けられていないため、
この装置でタイヤのすべり摩擦力を測定しても、同一タ
イヤを自動車に取り付けたときの値と比較して大きな誤
差を生ずるという問題点があった。そして、これら問題
点を回避すべく、実際に自動車にタイヤを装着してすべ
り摩擦力の評価を行なう場合には、テストドライバーの
主観的判断による以外に方法がないという問題点があっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に係る本発明のすべり摩擦力測定装置で
は、測定車輪と、この測定車輪を支持する支持部材と、
前記測定車輪に駆動力もしくは制動力を付与する駆動制
動手段と、この駆動制動手段により前記測定車輪に駆動
力もしくは制動力を付与した際に前記支持部材に加わる
水平荷重を測定する水平荷重検出器とを備えた測定車輪
のすべり摩擦力測定装置において、前記水平荷重検出器
を前記支持部材の上下２箇所に設けたことを特徴として
いる。また、請求項２に係る本発明のすべり摩擦力測定
装置では、請求項１に記載のすべり摩擦力測定装置にお
いて、測定車輪のキングピン角度を調整する手段と、キ
ングピンオフセット量を調整する手段と、キャスター角
度を調整する手段と、キャンバー角を調整する手段と、
舵角を調整する手段とが設けられていることを特徴とし
ている。

【０００６】

【作用】上記構成からなる本発明のすべり摩擦力測定装
置では、測定車輪を路面に接地した状態で走行させつつ
駆動制動手段により駆動力もしくは制動力を徐々に作用
させると、測定車輪と路面との接触面に摩擦力が発生す
る。そして、この摩擦力は駆動力もしくは制動力の大き
さに比例的に増大するが、所定の限界値すなわち路面と
測定車輪との摩擦係数により定まる最大摩擦力の値を越
えると、測定車輪はスリップ状態で接地するようになっ
て、最大摩擦力よりも小さな大きさのすべり摩擦力が働
く状態になる。そして、これらの摩擦力は支持部材に作
用する力として上下２箇所に設けた水平荷重検出器によ
って検出される。より詳細に説明すれば、装置各所に働
く力に着目して、その水平方向の力の成分を総計すると
それらの合力はゼロになること、具体的には、２箇所の
荷重検出器に働く力と車輪に働く力との合力がゼロにな
ることから、逆に、２箇所の荷重検出器の検出荷重の差
を求めれば車輪に働く摩擦力の大きさを知ることができ
る。なお、請求項２に係る発明では、各調整手段を設け
たことにより測定車輪のホイールアライメントを調整し
て自動車取付時と同一測定条件での測定を可能としてい
る。

【０００７】

【実施例】以下、添付図面により本発明に係るすべり摩
擦力測定装置の実施例を説明する。図１は実施例の正面
図、図２は側面図、図３は図１のＡ−Ａ線による断面
図、図４は図１のＢ−Ｂ線による断面図である。図に示
すように、この装置では、測定車輪１は車軸２に取り付
けられており、この車軸２は軸受箱３により回動自在に
支持されている。そして、車軸２から延伸する伝動軸４
の先端には駆動制動手段としての駆動制動装置５が設け
られている。軸受箱３はピン６を介して支持具７に枢着
されており、この支持具７と軸受箱３間には油圧シリン
ダ８が設けられるとともに、油圧シリンダ８を伸縮操作
すると測定車輪１及び車軸２がピン６を中心として一体
的に傾動するようになっている。そして、支持具７は２
本の平行なネジ９，９を介して支持具１０に取り付けら
れており、このネジ９，９を回転させると両者の結合位
置を変更できるようになっている。また、支持具１０は
空気シリンダ１２のピストンロッド１１の下端に固着さ
れており、空気シリンダ１２内部の空気圧を調整して測
定車輪１に接地力を付与するようになっている。

【０００８】次に、ピストンロッド１１の上端部につい
て説明する。ピストンロッド１１は空気シリンダ１２の
上部に突出しており、その上端部にはキー１４を介して
ピニオン１５が摺動自在に嵌合されている。しかも、ピ
ニオン１５は移動防止具１６により常に空気シリンダ１
２の上端面の所定位置に保持されている。従って、ピス
トンロッド１１が上下に移動してもピニオン１５は常に
一定位置でラック１７と噛合するようになっている。ま
た、このラック１７は油圧シリンダ２０のピストンロッ
ド１９によって往復駆動されるようになっているから、
油圧シリンダ２０を駆動操作することによりラック１７
及びピニオン１５ならびにキー１４を介してピストンロ
ッド１１を回転させることができる。このようにして、
測定車輪１の方向すなわち舵角を変更することができ
る。なお、ラック１７とピストンロッド１９の間には操
舵荷重検出器１８が介在されており、操舵力を測定する
こともできる。

【０００９】次に、空気シリンダ１２の支持構造につい
て説明する。空気シリンダ１２は上部支持構造Ｕと下部
支持構造Ｄとによって台車（図示せず）に支持されてい
る。まず、上部支持構造Ｕについて説明すると、空気シ
リンダ１２の上部外側面にはピン２１，２１ａにより支
持環２２が傾動自在に取り付けられ、さらに、この支持
環２２の側面のピン２１，２１ａの取付位置と直交する
位置にはピン２３，２３ａが固着されている。そして、
これらのピン２３，２３ａは取付具２５，２５ａに枢支
されており、取付具２５は荷重検出器２４を介在して台
車上の架台（図示せず）に固定されている。従って、空
気シリンダ１２は全方向に転傾自在に支持されるととも
に、これに作用する力は水平荷重検出器２４によって測
定することができる。なお、水平荷重検出器２４には水
平荷重の他に垂直荷重（測定車輪１の接地反力等）も作
用するが、この水平荷重検出器２４はいわゆる３分力セ
ンサーになっており水平方向の力（前後・左右方向）と
垂直方向の力（上下方向）とを各々独立に検出すること
ができる。

【００１０】次に、下部支持構造Ｄについて説明する
と、空気シリンダ１２の下部には環２６が摺動自在に嵌
挿されるとともに、この環２６は支持内環２８、支持外
環３０、及び油圧シリンダ３１，３１ａ等を介して台車
上に支持されている。すなわち、環２６には支持内環２
８がピン２７，２７ａを介して傾動自在に取り付けられ
るとともに、この支持内環２８のピン２７，２７ａの取
付位置と直交する位置にはピン２９，２９ａが固着され
て、このピン２９，２９ａは支持外環３０に枢着されて
いる。支持外環３０には油圧シリンダ３１，３１ａのシ
リンダロッドが互いに直交する方向に固定されており、
この油圧シリンダ３１，３１ａは水平荷重検出器３２，
３２ａ及びスライダ３３，３３ａを介して台車に取り付
けられている。

【００１１】本実施例を用いてタイヤのすべり摩擦力を
測定する場合には、測定に先立って装置各部を調整し、
測定車輪１のホイールアライメントを自動車取付時と同
等に設定する。その設定方法を図５乃至図７を参照して
説明する。図５は実施例にホイールアライメントを設定
した状態の正面図、図６は同じく側面図、図７は舵角を
示す図である。まず、キングピン傾斜角（α）の調整
は、油圧シリンダ３１を伸縮させて行なう。次に、キャ
ンバー角（β）の調整は、油圧シリンダ８を伸縮させて
行なう。次に、キングピンオフセット量（ε）の調整
は、ネジ９を回転させて支持具７と支持具１０との結合
位置を変更して行なう。さらに、キャスター角（δ）の
調整は、油圧シリンダ３１ａを伸縮させて行なう。ま
た、舵角（θ）を調整する場合には、油圧シリンダ２０
の伸縮によりラック１７を移動させてピニオン１５及び
ピストンロッド１１を回転させて行なう。

【００１２】次に、本実施例の作用について図６を参照
して説明する。図において、Ｌは、上部支持構造Ｕの支
点位置から路面Ｇまでの距離、Ｋは、上部支持構造Ｕと
下部支持構造Ｄとの支点間距離、Ｆは、測定車輪１が路
面Ｇから受ける摩擦力、Ｆｔａは、水平荷重検出器３２
ａにより検出される水平荷重、Ｆｔｂは、水平荷重検出
器２４，２４ａにより検出される水平荷重のうち前後方
向の分力、Ｗは、測定車輪１が路面Ｇから受ける接地反
力である。なお、装置全体は図示しない台車に搭載され
て図中の右方向に移動しているものとする。図のよう
に、測定車輪１を路面Ｇに接地した状態で右方向に走行
させつつ駆動制動手段により駆動力もしくは制動力を徐
々に作用させると、測定車輪１の路面Ｇとの接触面に摩
擦力Ｆが発生する。そして、この摩擦力Ｆは駆動力もし
くは制動力の大きさに比例的に増大するが、所定の最大
値すなわち路面Ｇと測定車輪１との摩擦係数により定ま
る最大摩擦力の値を越えると、測定車輪１はスリップ状
態で接地するようになって、最大摩擦力よりも小さな大
きさのすべり摩擦力が働く状態になる。これらの摩擦力
は、支持具７、支持具１０、ピストンロッド１１等を介
して空気シリンダ１２に作用する力として上下２箇所に
設けた水平荷重検出器２４，２４ａ、及び３２ａによっ
て検出される。

【００１３】ここで、水平荷重検出器により検出される
荷重Ｆｔａ、Ｆｔｂと摩擦力Ｆとの間の関係式は以下の
ようになる。（力の正負の符号は、図の左向きを正とす
る。）上部支持構造Ｕを中心とするモーメントの釣合条
件から、Ｌ・Ｆ＝ −Ｋ・Ｆｔａ・・・・・・（１）下部支持構造Ｄを中心とするモーメントの釣合条件か
ら、（Ｌ−Ｋ）・Ｆ＝Ｋ・Ｆｔｂ・・・・・・（２）（１）式より、これを、（２）式に代入すると、ゆえに、Ｆ＝ −（Ｆｔａ＋Ｆｔｂ）以上のように、Ｌの変化の如何にかかわりなく、Ｆｔａ
とＦｔｂとの合力からＦを求めることができる。具体的
には、Ｆｔａは、水平荷重検出器３２ａにより検出され
る水平荷重であり、Ｆｔｂは、水平荷重検出器２４，２
４ａにより検出される水平荷重であり、これらは互いに
逆方向に作用するから、これらＦｔａとＦｔｂとの大き
さの差を求めることでＦを知ることができる。なお、上
記説明は測定車輪に働く摩擦力のうち、台車の進行方向
の成分を求める場合についてのものであるが、これと同
様にして台車の横方向の摩擦力の大きさを求めることが
できる。

【００１４】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、例えば、空気シリンダの代わりにコイル
スプリングを用いて接地力を与えるような、ストラット
式サスペンションと同様の構造としても良い。また、ホ
イールアライメントの各角度を調整するために用いた油
圧シリンダはボールネジ等で伸縮する機構に置き換えて
も良く、さらに簡便には所定の角度でネジ締め固定する
ような構造にしても良い。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば上
下２つの水平荷重検出器を設けたので、路面の凹凸によ
って測定車輪が上下変位しても測定値に対する補正を行
なう必要がなく、常に２つの水平荷重検出器の検出荷重
の大きさの差によってすべり摩擦力を測定することが可
能であり、簡潔かつ迅速にすべり摩擦力を測定すること
ができる効果がある。さらに、測定車輪に車輛取付時と
同一のアライメント角度を付与することができるので、
実車測定と同一条件の正確なすべり摩擦力の測定が可能
となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るすべり摩擦力測定装置の実施例の
正面図である。

【図２】本発明に係るすべり摩擦力測定装置の実施例の
側面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線において断面とした上部支持構
造部分の平面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線において断面とした下部支持構
造部分の平面図である。

【図５】実施例にホイールアライメントを設定した状態
における正面図である。

【図６】実施例にホイールアライメントを設定した状態
における側面図である。

【図７】操舵角度を説明するための平面図である。

【図８】従来のすべり摩擦力測定装置を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・測定車輪５・・・・駆動制動装置（駆動制動手段）７・・・・支持具（支持部材）８・・・・油圧シリンダ（キャンバー角調整手段）９・・・・ネジ（キングピンオフセット量調整手段）１１・・・・ピストンロッド（支持部材）１２・・・・空気シリンダ（支持部材）１５・・・・ピニオン（舵角調整手段）１７・・・・ラック（舵角調整手段）２０・・・・油圧シリンダ（舵角調整手段）２４，３２・・・水平荷重検出器３１・・・・油圧シリンダ（キングピン角度調整手段）３１ａ・・・油圧シリンダ（キャスター角調整手段） α・・・・キングピン傾斜角 β・・・・キャンバー角 δ・・・・キャスター角 ε・・・・キングピンオフセット量 θ・・・・舵角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定車輪と、この測定車輪を支持する支持
部材と、前記測定車輪に駆動力もしくは制動力を付与す
る駆動制動手段と、この駆動制動手段により前記測定車
輪に駆動力もしくは制動力を付与した際に前記支持部材
に加わる水平荷重を測定する水平荷重検出器とを備えた
測定車輪のすべり摩擦力測定装置において、前記水平荷
重検出器を前記支持部材の上下２箇所に設けたことを特
徴とする、すべり摩擦力測定装置。
【請求項２】請求項１に記載のすべり摩擦力測定装置に
おいて、測定車輪のキングピン角度を調整する手段と、
キングピンオフセット量を調整する手段と、キャスター
角度を調整する手段と、キャンバー角を調整する手段
と、舵角を調整する手段とが設けられていることを特徴
とする、すべり摩擦力測定装置。