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技術 空気抵抗測定方法および空気抵抗測定装置

出願人 日産自動車株式会社
発明者 小田切真純
出願日 2006年9月21日 (14年3ヶ月経過) 出願番号 2006-255687
公開日 2008年4月3日 (12年8ヶ月経過) 公開番号 2008-076225
状態 未査定
技術分野 車両の試験
主要キーワード 出力変化値 平均風 計測板 赤外線発信機 キャタピラ状 風速成分 外乱影響 回転慣性質量
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

一定速度で走行を行っている姿勢での空気抵抗を求め、従来よりも誤差の少ない空気抵抗を求めることができる空気抵抗測定装置を提供すること。

解決手段

走行路面RDに連続して配置され、被計測車両TMの全輪FW,RWが同時に接触可能な走行方向の長さおよびその直交方向の幅を有した計測板2と、この計測板2の上を車両が走行したときに、タイヤ外周表面が計測板2に伝達する力であるタイヤ表面力計測する計測手段と、を備えた空気抵抗測定装置とした。

概要

背景

従来、車両の空気抵抗を測定する方法として、風洞実験設備を用いて測定する方法が周知である。
また、この大がかりな風洞実験設備を用いない測定方法として、車両を、エンジン動力遮断した惰性直進状態コーストダウン走行)として、車両に作用する抵抗を測定する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

この抵抗測定方法は、以下のように行う。
すなわち、車両を実路において一定速度で走行させた状態から、トランスミッションギア位置ニュートラルなどにすることで、タイヤへ伝達されるエンジン駆動力を遮断し、車両を慣性で直進させるコーストダウン試験を実行する。そして、このときの時間変化(ΔT)に対する車両の走行速度変化(ΔV)を計測し、車両の質量および車両のタイヤなどの回転慣性質量(m)から、車両のトータル走行抵抗を求める。

この走行抵抗は、タイヤを主とした転がり抵抗駆動軸抵抗、空気抵抗が含まれる。そこで、駆動軸抵抗は、車両をジャッキアップなどによりタイヤを路面から浮かした状態でコーストダウン走行状態として求めることができる。

また、転がり抵抗は、低車速走行時には、空気抵抗をほとんど無視できることから、低車速でコーストダウン走行を行い、このときの走行抵抗から駆動軸抵抗分を差し引くことで、転がり抵抗およびその抵抗式の常数および係数を求める。

また、空気抵抗は、高速走行時の走行抵抗の大半を占めることから、高速でコーストダウン走行を行い、既に得られた空気抵抗以外の因子の抵抗式と、今回得られた走行抵抗データから、空気抵抗およびその常数や係数を求める。
特開平8−247903号公報

概要

一定速度で走行を行っている姿勢での空気抵抗を求め、従来よりも誤差の少ない空気抵抗を求めることができる空気抵抗測定装置を提供すること。走行路面RDに連続して配置され、被計測車両TMの全輪FW,RWが同時に接触可能な走行方向の長さおよびその直交方向の幅を有した計測板2と、この計測板2の上を車両が走行したときに、タイヤ外周表面が計測板2に伝達する力であるタイヤ表面力を計測する計測手段と、を備えた空気抵抗測定装置とした。

目的

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、一定速度で走行を行っている姿勢での空気抵抗を求め、実際の走行時の空気抵抗との誤差の少ない空気抵抗を求めることができる、空気抵抗測定方法および空気抵抗測定装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

一定速度で走行する被計測車両の、タイヤ外周表面が路面に伝達する力であるタイヤ表面力を測定し、この測定されたタイヤ表面力から、被計測車両の空気抵抗を求めることを特徴とする空気抵抗測定方法

請求項2

前記タイヤ表面力は、全輪のタイヤ表面力を合計した値から求めることを特徴とする請求項1に記載の空気抵抗測定方法。

請求項3

走行路面に連続して配置され、被計測車両の全輪が同時に接触可能な走行方向の長さおよびその直交方向の幅を有した計測板と、この計測板の上を車両が走行したときに、タイヤ外周表面が前記計測板に伝達する力であるタイヤ表面力を計測する計測手段と、を備えていることを特徴とする空気抵抗測定装置

請求項4

前記計測板が、前記走行方向の正逆方向に移動可能に支持手段に支持され、前記計測手段が、前記計測板に対して前記走行方向の正逆方向に作用する荷重を測定する荷重センサと、この荷重センサの出力に基づき前記タイヤ表面力を求める演算手段と、を備えていることを特徴とする請求項3に記載の空気抵抗測定装置。

請求項5

前記演算手段が、被測定車両が前記計測板上を走行したときに全輪が同時に計測板に乗っているときの荷重センサの出力に基づいて前記タイヤ表面力を求めることを特徴とする請求項4に記載の空気抵抗測定装置。

請求項6

前記計測板に対してその移動方向に初期荷重を与える付勢手段が設けられていることを特徴とする請求項3〜請求項5のいずれか1項に記載の空気抵抗測定装置。

請求項7

前記計測板に対して前記走行方向の正逆方向に作用する加速度を検出する加速度センサが設けられ、前記演算手段が、前記加速度センサの出力に基づいて、前記被計測車両の車輪の計測板接触状態を判定することを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれか1項に記載の空気抵抗測定装置。

請求項8

前記計測板に、被計測車両の乗り込みを検出する乗り込み検出手段が設けられ、前記演算手段は、前記乗り込み検出手段が検出した被計測車両の乗り込みのタイミングと、あらかじめ入力された被計測車両のホイールベース長と、から、全輪が計測板に接触している時間を求め、この時間内の前記荷重センサの出力に基づいて、タイヤ表面力を求めることを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載の空気抵抗測定装置。

請求項9

前記被計測車両が計測板上を走行しているときの、風速風向大気圧大気温度の少なくとも1つを計測する周辺環境計測手段を備え、前記演算手段が、前記周辺環境計測手段の計測値に基づいて、タイヤ表面力から得られた空気抵抗を補正することを特徴とする請求項3〜請求項8のいずれか1項に記載の空気抵抗測定装置。

技術分野

0001

本発明は、走行時に車両に作用する空気抵抗を測定する空気抵抗測定方法および空気抵抗測定装置に関する。

背景技術

0002

従来、車両の空気抵抗を測定する方法として、風洞実験設備を用いて測定する方法が周知である。
また、この大がかりな風洞実験設備を用いない測定方法として、車両を、エンジン動力遮断した惰性直進状態コーストダウン走行)として、車両に作用する抵抗を測定する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

この抵抗測定方法は、以下のように行う。
すなわち、車両を実路において一定速度で走行させた状態から、トランスミッションギア位置ニュートラルなどにすることで、タイヤへ伝達されるエンジン駆動力を遮断し、車両を慣性で直進させるコーストダウン試験を実行する。そして、このときの時間変化(ΔT)に対する車両の走行速度変化(ΔV)を計測し、車両の質量および車両のタイヤなどの回転慣性質量(m)から、車両のトータル走行抵抗を求める。

0004

この走行抵抗は、タイヤを主とした転がり抵抗駆動軸抵抗、空気抵抗が含まれる。そこで、駆動軸抵抗は、車両をジャッキアップなどによりタイヤを路面から浮かした状態でコーストダウン走行状態として求めることができる。

0005

また、転がり抵抗は、低車速走行時には、空気抵抗をほとんど無視できることから、低車速でコーストダウン走行を行い、このときの走行抵抗から駆動軸抵抗分を差し引くことで、転がり抵抗およびその抵抗式の常数および係数を求める。

0006

また、空気抵抗は、高速走行時の走行抵抗の大半を占めることから、高速でコーストダウン走行を行い、既に得られた空気抵抗以外の因子の抵抗式と、今回得られた走行抵抗データから、空気抵抗およびその常数や係数を求める。
特開平8−247903号公報

発明が解決しようとする課題

0007

上述のように、従来、走行抵抗を求める場合には、車両をコーストダウン走行させて求めるようにしている。
しかしながら、コーストダウン走行時には、減速状態となっているため、このときの車両姿勢は、定速走行状態の車両姿勢に対して前傾姿勢となっている。

0008

これに対し、車両の空気抵抗として計測したいのは、エンジン駆動力をタイヤで伝達して一定速度で走行を行っている状態での空気抵抗であって、このときの車両姿勢が上述のコーストダウン走行時の前傾姿勢と異なる。
このため、上述のコーストダウン走行時に求めた空気抵抗が、実際の走行時の空気抵抗と異なるという問題があり、かつ、このコーストダウン走行時に求めた空気抵抗に基づいて得られたデータにも誤差が生じるという問題を招く。

0009

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、一定速度で走行を行っている姿勢での空気抵抗を求め、実際の走行時の空気抵抗との誤差の少ない空気抵抗を求めることができる、空気抵抗測定方法および空気抵抗測定装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0010

上述の目的を達成するために、本発明は、一定速度で走行する被計測車両タイヤ表面力を測定し、このタイヤ表面力から、被計測車両の空気抵抗を求めることを特徴とする空気抵抗測定方法とした。

発明の効果

0011

本発明では、一定速走行時のタイヤ表面力を計測し、このタイヤ表面力から空気抵抗を求めるようにしたため、実際の走行状態で最も一般的なエンジン駆動力を路面に伝達している状態の走行姿勢での空気抵抗を得ることができる。
よって、従来のように、減速状態の走行姿勢で空気抵抗を求める場合と比較して、誤差を少なくすることができる。

0012

ここで、タイヤ外周面力から空気抵抗を算出する方法を簡単に説明する。
実路を一定速度で走行する車両の走行抵抗は、下記の式(a)に示すように、タイヤ転がり抵抗とメカニカル抵抗と空気抵抗との合算値である
車両定速走行時の走行抵抗=タイヤ転がり抵抗+メカニカル抵抗+空気抵抗 …(a)
なお、タイヤ転がり抵抗は、タイヤトレッド面が路面と接する際に生じるタイヤ変形損失される抵抗である。また、メカニカル抵抗は、車軸ベアリングフリクションによる抵抗や、ディスクブレーキパッドロータとがブレーキ液圧が作用していなくとも自然にすれて生じる抵抗などの集合である。また、空気抵抗は、車体に作用する空気流動による抵抗である。

0013

さらに、タイヤ外周面が路面に伝達する力は、ドライブシャフトがタイヤに伝達した力から、「タイヤ転がり抵抗」および「メカニカル抵抗」を差し引いた力である。

0014

したがって、タイヤ外周面力は、下記の式(b)で表すことができる。
タイヤ外周面力=ドライブシャフトの力−タイヤ転がり抵抗−メカニカル抵抗…(b)

0015

上記の式(a)および式(b)から、タイヤ外周面が路面に伝達する力(これを、タイヤ表面力とする)は、「空気抵抗」と等価である。

0016

このように、実路を一定速度で走る車両の進行方向のタイヤ表面力の合算値が、実路の空気抵抗と等価であるから、車両のタイヤ表面力を計測することで車両の空気抵抗を求めることができる。

0017

以上のように、本発明では、実路を一定速度で走行している状態の空気抵抗を求めることができるため、コーストダウン走行時の前傾姿勢で空気抵抗を求めるのと比較して、実際の走行時の空気抵抗との誤差を無くして、より精度の高い空気抵抗を求めることができる。

発明を実施するための最良の形態

0018

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この実施の形態の空気抵抗測定装置は、走行路面(RD)に連続して配置され、被計測車両(TM)の全輪(FW,RW)が同時に接触可能な走行方向の長さおよびその直交方向の幅を有した計測板(2)と、この計測板(2)の上を車両が走行したときに、タイヤ外周表面が前記計測板(2)に伝達する力であるタイヤ表面力を計測する計測手段と、を備えていることを特徴とする空気抵抗測定装置とした。

0019

図1図8に基づいて本発明の最良の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aおよびこの空気抵抗測定装置Aによる空気抵抗測定方法について説明する。

0020

まず、実施例1の空気抵抗測定装置Aの構成を説明する。
図1に示すように、実施例1の空気抵抗測定装置Aは、走行路面RDを切削して形成された設置凹部1に設置されており、計測板2を備えている。

0021

この計測板2は、計測板本体20と、キャタピラ部材21,22とを備えている。
計測板本体20は、金属などで板状に形成されており、設置凹部1において走行路面RDとの間に高さ方向の段差が生じない高さで支持台支持手段)4に支持されている。なお、計測板本体20は、矢印FRで示す被計測車両TMの走行方向に、被計測車両TMの前輪FWおよび後輪RWを同時に乗せることが可能な長さおよび幅に形成されており、本実施例1の場合、被計測車両TMを含む試験対象車両ホイールベースの2倍を目安に6m程度の長さに形成されている。

0022

キャタピラ部材21,22は、計測板本体20と略同幅の複数の板をいわゆるキャタピラ状に結合して形成されたもので、計測板本体20の前記走行方向の両端部に連結されており、設置凹部1に設置された大ローラ31,32に支持されている。

0023

計測板本体20と支持台4との間には、小ローラ4aが複数介在されている。これらの小ローラ4aは、低フリクション回動するもので、図2に示すように、支持台4の長手方向(走行方向)に所定の間隔を空けて複数並設されている。すなわち、計測板2の上を被計測車両TMが矢印FRで示す走行方向へ走行して計測板2にタイヤ表面力が作用したときに、計測板2が、タイヤ表面力の作用方向(走行方向の正逆方向)へ移動可能に支持台4に支持されている。

0024

また、計測板本体20が走行方向に移動するのに伴い、キャタピラ部材21,22は、大ローラ31,32を回動させながら大ローラ31,32の外周に沿って移動し、計測板2と設置凹部1の縁部との干渉が防止される。

0025

大ローラ31,32は、それぞれ回動軸31c,32cを中心に回動可能に支持されており、図2に示すように、各回動軸31c,32cのそれぞれに一対設けられている。
なお、回動軸31c,32cは、それぞれ、計測板2の幅方向に延在され、設置凹部1の底面1aに設置された架台31a,32aに立設されたブラケット31b,32bに回動可能に支持されている。

0026

また、大ローラ31,32の外周には、図1に示すように、キャタピラ部材21,22に噛み合う複数の係合歯31d,32dが形成されている。さらに、大ローラ31,32の図中下部には、架台31a,32aに設けられたストッパ31e,32eと係合可能な係合突起31f,32fが外径方向に突出して形成されている。したがって、大ローラ31,32は、係合突起31f,32fとストッパ31e,32eとの間に設けられた隙間の範囲内で、走行方向およびその逆方向に回動可能となっている。

0027

大ローラ31,32の一方の大ローラ31の回動軸31cには、図2に示すように、トルクメータ荷重センサ)51が設けられている。このトルクメータ51は、被計測車両TMのタイヤ外表面力により計測板2が変位して、キャタピラ部材21,22が大ローラ31を回動させるときのトルクを計測する。すなわち、この計測されたトルクと大ローラ31の回転半径とにより、後述するように計測板2に作用するタイヤ表面力を求める。

0028

なお、大ローラ31は、図1に示すウエイト付勢手段)31gにより矢印FRの走行方向とは逆方向に初期荷重が与えられている。これにより、計測板2に作用する、小ローラ4aや大ローラ31,32のベアリングフリクションなどのフリクションをキャンセルさせて、トルクメータ51の計測精度が悪化することが防止されている。

0029

また、トルクメータ51の検出値は、図3に示す処理装置演算手段)6に入力される。この処理装置6は、トルクメータ51に加えて、第1赤外線センサ52、第2赤外線センサ53、時間計測タイマ54、加速度計55、風向計56、風速計57、大気圧計58、大気温計59が接続されている。

0030

加速度計55および両赤外線センサ52,53は、図1に示すように、計測板本体20の中に設置されている。
加速度計55は、被計測車両TMが、計測板2に乗っている際に、タイヤ表面力が計測板2に作用した際に生じる加速度を計測するものである。

0031

両赤外線センサ52,53は、被計測車両TMの前部に設置されている赤外線発信機61から発信される信号を関知するもので、計測板本体20の走行方向の両端部に設置されている。これらの赤外線センサ52,53は、あらかじめ設定された間隔で配置されており、この間隔と赤外線発信機61からの入力のタイミングとに基づいて、被計測車両TMの速度および計測板2上の位置を算出することができる。

0032

風向計56、風速計57、大気圧計58、大気温計59は、1つの計測ユニット周辺環境計測手段))50にまとめて組み付けられており、計測板2の上の被計測車両TMの周囲の環境影響である、風向風速、大気圧、大気温度を計測する。

0033

次に、実施例1の空気抵抗測定装置Aを用いて空気抵抗を計測する方法の概略を説明する。
車両の走行抵抗値は、車速に依存した、下記の式(1)に示す3項2次式で表すことができる。
(W/g)(1+f)(dV/dt)=DT+DR+Da …(1)
なお、Wは車両の重量(単位:kg)、gは重力加速度(m/sec2)、Vは車両速度(m/sec)、DTは駆動軸損失、DRは転がり抵抗損失、Daは空気抵抗損失である。

0034

また、駆動軸損失DT、転がり抵抗損失DR、空気抵抗損失Daは、それぞれ、下記の式(2)(3)(4)で表すことができる。
DT=W(τ0+bV) …(2)
DR=W(f0+kV2) …(3)
Da=Cd(1/2g)×V2F …(4)

0035

なお、上記式において、τ0は駆動軸損失の常数項の係数、bは駆動損失速度比例項の係数、f0は転がり抵抗損失の定数項の係数、kは転がり抵抗損失の速度の二乗比例項の係数、Fは車両の前面面積(m2)である。

0036

そこで、実路を一定速度で走行する車両の走行抵抗は、下記の式(5)に示すように、タイヤトレッド面が路面と接する際に生じるタイヤ変形で損失される「タイヤ転がり抵抗」、車軸ベアリングフリクションによる抵抗や、ディスクブレーキパッドとロータとがブレーキ液圧が作用していなくとも自然にすれて生じる抵抗などの集合である「メカニカル抵抗」および車体に作用する空気流動による「空気抵抗」から構成されている。
車両定速走行時の走行抵抗=タイヤ転がり抵抗+メカニカル抵抗+空気抵抗 …(5)
なお、上記の式(5)のメカニカル抵抗は、下記の式(6)で表すことができる。
メカニカル抵抗=ハブベアリング抵抗+ブレーキ引きずり抵抗 …(6)

0037

さらに、動力の伝達を路面と接するタイヤ外周面について考えると、タイヤ外周面が路面に伝達する力(これを、タイヤ表面力とする)は、ドライブシャフトがタイヤに伝達した力から、「タイヤ転がり抵抗」および「メカニカル抵抗」を差し引いた力である。

0038

したがって、タイヤ表面力は、下記の式(7)で表すことができる。
タイヤ表面力=ドライブシャフトの力−タイヤ転がり抵抗−メカニカル抵抗…(7)

0039

上記の式(5)および式(7)から、タイヤ外周面が路面に伝達する力であるタイヤ表面力は、「空気抵抗」と等価である。

0040

そこで、実施例1の空気抵抗測定装置Aでは、実路を一定速で走る車両の進行方向のタイヤ表面力の合算値が、実路の空気抵抗と等価であることに着目して、空気抵抗測定装置Aの計測板2の走行時のタイヤ表面力を計測し、この計測値から空気抵抗を算出するようにしたものである。

0041

次に、実施例1の空気抵抗測定装置Aの処理装置6において、タイヤ表面力および空気抵抗を求める処理の流れを図4図5フローチャートにより説明する。

0042

テップS1〜S8は、データを蓄積する処理である。
まず、ステップS1では、被計測車両TMの情報を入力する。この入力情報は、少なくとも、被計測車両TMのホイールベースの長さと、前輪駆動後輪駆動四輪駆動種別である。これらの入力は、手作業で行ってもよいし、被計測車両TMに与えられたタグ情報などを読みとるようにしてもよい。

0043

次に、ステップS2では、第1赤外線センサ52に入力があるか否か判定し、第1赤外線センサ52へ入力があった場合、ステップS3に進み、この入力がない場合には、ステップS2を繰り返す。なお、この第1赤外線センサ52に入力があった場合、被計測車両TMが計測板2に乗り込む寸前の位置まで達したことを示している。

0044

ステップS3では、計測の基準となる開始基準時間Tsを設定し、この開始基準時間Tsを0(これを以下、タイムEROと称する)とする。
続くステップS4で、データ収集を開始するトリガ信号をONとするとともに、このトリガ信号ONの1秒前からのデータを蓄積する設定を行う。すなわち、被計測車両TMが、計測板2に乗り込む前の時点からのデータを蓄積する。

0045

ステップS5では、トルクメータ51、両赤外線センサ52,53、時間計測タイマ54、加速度計55、風向計56、風速計57、大気圧計58、大気温計59からの信号の取り込みを開始する。

0046

次のステップS6では、第2赤外線センサ53から入力があるか否か判定し、入力があった場合には、続くステップS7において、前輪離脱寸前時間Teを設定する。この前輪離脱寸前時間Teは、計測板本体20から前輪FWが降板する直前の時間である。

0047

さらにステップS8では、データ収集を終了するトリガ信号をONとするとともに、このトリガ信号がONとなってから、1秒後までデータの蓄積を行った後、データの蓄積を終了する。

0048

データの蓄積を終えると、ステップS9において、平均化処理を行う。すなわち、ステップS9では、蓄積データから、計測時間、平均車速Vm、平均大気温、平均大気圧、平均風速平均風向を求める。

0049

続く、ステップS10〜S13では、抽出するデータの仕分けを行う。
ステップS10では、単位時間当たりの加速度計55の出力変化を算出する。

0050

ステップS11では、加速度計55の出力変化値波形により、図6図8に示す各フェーズP1,P2,P3のいずれであるか、および各時間t1,t2,t3を求める。
なお、第1フェーズP1は、計測板2に、前輪FWのみが乗った状態、第2フェーズP2は、前輪FWおよび後輪RW、すなわち全輪が乗った状態、第3フェーズP3は、後輪RWのみが乗った状態をいう。
また、t1は、前輪FWが計測板本体20に乗り込んだ時点のタイムZEROからの経過時間であって前輪乗り込み時間と称し、t2は車両前後輪FW,RWが計測板本体20に乗り込んだ時点のタイムZEROからの経過時間であって全輪乗り込み時間と称し、t3は前輪FWが計測板本体20から降りた時点のタイムZEROからの経過時間であって前輪離脱時間と称する。

0051

ステップS12では、加速度計55により求めた全輪乗り込み時間t2とは別に、算出全輪乗り込み時間T2を計算により求める。この算出全輪乗り込み時間T2は、開始基準時間Ts(タイムZERO)から全輪が乗り込むのに要する時間を、平均車速Vmと被計測車両TMのホイールベース値とに基づいて算出するもので、下記式(8)により求める。
T2=ホイールベース/平均車速 …(8)

0052

ステップS13では、算出全輪乗り込み時間T2から前輪離脱寸前時間Teまでの加速度計55の出力およびトルクメータ51の出力を抽出する。なお、この算出全輪乗り込み時間T2から前輪離脱寸前時間Teまでの間の時間帯は、全輪FW,RWが確実に平坦な計測板本体20に乗っている時間帯である。

0053

次に、ステップS14では、全輪乗り込み時間T2から前輪離脱寸前時間Teまでのトルクメータ51の出力の、単位時間あたりの変化を算出する。

0054

さらに、ステップS15では、単位時間当たりのトルクメータ51の出力変化および加速度計55の出力変化が、ある条件以下であり、安定した状態と判定できる区間を決定する。

0055

次のステップS16では、その区間のトルクメータ51の出力を平均化し、さらに、大ローラ31の半径に基づいて、タイヤ表面力を下記式(9)により算出し、これを空気抵抗とする。
タイヤ表面力=Nm/m …(9)
なお、Nmは、トルクメータ出力平均値、mは、大ローラ31の腕の長さ(半径)である。

0056

次の、ステップS17〜S19は、気象補正を行う。
すなわち、ステップS17において、風向風速計測値から、走行方向の風速成分を算出する。この風速成分と、被計測車両TMの平均車速とにより、被計測車両TMに作用した風速を算出し、ステップS16で得られた空気抵抗損失Daに補正を加える。

0057

ステップS18では、基準条件、例えば、大気温度20℃、大気圧101kPa、と実験時の条件とを比較し、空気抵抗にさらに空気密度の補正を行う。

0058

ステップS19では、補正後の空気抵抗(=空気抵抗損失Da)および既知の車両前面面積Fから抵抗係数Cdを算出する。

0059

すなわち、前述の式(4)において、空気抵抗損失Daと車両前面面積Fおよび速度Vが分かれば、抵抗係数Cdを求めることができる。
以上で、処理を終了する。

0060

次に、被計測車両TMとして、後輪駆動車を用いた場合の計測例を説明する。
この計測時には、被計測車両TMを一定車速で走行させて、図1に示すように、計測板2の上を、矢印FRで示す方向に通過させる。

0061

このとき、図1に示すように、被計測車両TMが計測板2に接近して前輪FWが計測板2に乗り込む際に、第1赤外線センサ52において赤外線発信機61の赤外線が検出されると、フローチャートのステップS2以降の処理が開始され、その1秒前からのデータの蓄積が開始される(ステップS4)。また、被計測車両TMが第2赤外線センサ53の位置に達して、計測板2から前輪FWが降りる寸前になると、前輪離脱寸前時間Teが設定されて、その1秒後までのデータが蓄積される(ステップS7)。

0062

このようにして蓄積された、トルクメータ51の出力は、図6に示すようになる。 ここで、トルクメータ51の出力波形は、計測板2が走行方向(図1の矢印FR方向)に押される力をマイナスとし、走行方向と逆方向に押される力をプラスとしている。なお、作動説明上、計測板2を支える小ローラ4aのフリクションおよび計測板2の重量は無視している。

0063

この図に示すように、被計測車両TMの非駆動輪である前輪FWが計測板2に乗り込んだ第1フェーズP1では、トルクメータ51の計測値は、図示のように、非駆動輪の転がり抵抗分だけマイナス出力となる。

0064

その後、駆動輪である後輪RWが計測板2に乗り込んで、計測板2に全輪FW,RWが接触した第2フェーズP2では、トルクメータ51の出力は、タイヤ表面力の合計値が計測されて、プラスの出力となる。この状態のタイヤ外表面力が空気抵抗に相当する。

0065

そして、前輪FWが計測板2から降板して、駆動輪である後輪RWのみが計測板2に乗っている第3フェーズP3では、トルクメータ51の出力は、空気抵抗に前輪転がり抵抗を加えた値となる。

0066

その後、後輪RWも計測板2から降りると、トルクメータ51の出力値は、図示のように「0」となる。このとき、正確には、ウエイト31gによるプリロードから装置の機械的フリクションを差し引いた出力となる。

0067

なお、図6では、各フェーズP1,P2,P3は、トルクメータ51の出力値で示しているが、各フェーズP1,P2,P3の変化タイミングである各時間t1,t2,t3は、ステップS11の処理に基づいて、加速度計55の出力に基づいて求めている。
このように、加速度計55の出力に基づいて前輪乗り込み時間t1、全輪乗り込み時間t2、前輪離脱時間t3を求めることにより、計測板2に対するトルク入力状態の変化タイミングを高い精度で検出するようにしている。

0068

また、空気抵抗を求めるのに用いるタイヤ表面力は、後輪駆動車の場合、第2フェーズP2の出力であり、このときのトルクメータ51の出力に基づいて、ステップS16においてタイヤ表面力を求める。

0069

さらに、本実施例1では、この第2フェーズP2におけるトルクメータ51の出力として、算出全輪乗り込み時間T2から前輪離脱寸前時間Teとの間のデータを用いるようにしている(ステップS14〜S16)。これにより、全輪FW,RWが確実に平坦な計測板本体20に接触しているときのトルクメータ51の出力が用いられ、キャタピラ部材21,22に接触している出力を排除している。
なお、本実施例1では、トルクメータ51の出力には、プリロードからベアリングフリクションなどの機械的フリクションを差し引いた値が加算されているため、その加算分を差し引く補正を行って、タイヤ表面力を求めるようにしている。

0070

さらに、得られたタイヤ表面力および補正値に基づいて、空気抵抗損失Daを算出するとともに、抵抗係数Cdを算出する。

0071

次に、被計測車両TMとして、前輪駆動車を用いた場合について説明する。
図7は、被計測車両TMとして、前輪駆動車を用いた場合のトルクメータ51の出力波形を示している。

0072

前輪駆動車の場合、前輪FWのみが乗り込んだ第1フェーズP1では、前輪FWが駆動輪であることから、トルクメータ51の出力は、空気抵抗に非駆動輪(後輪RW)の転がり抵抗が加わった値となっている。

0073

一方、その後の全輪FW,RWが計測板2に乗り込んだ第2フェーズP2では、トルクメータ51の出力値は、非駆動輪である後輪RWの転がり抵抗であるマイナス値分が差し引かれた値となり、この値が、空気抵抗を示している。

0074

そして、駆動輪である前輪FWが計測板2から降板した第3フェーズP3では、計測板2が、非駆動輪である後輪RWの転がり抵抗分だけ走行方向に押され、トルクメータ51の出力はマイナスとなる。

0075

したがって、前輪駆動車の場合も、第2フェーズP2の出力に基づいて、空気抵抗が算出される。

0076

次に、被計測車両TMとして、四輪駆動車を用いた場合について説明する。
四輪駆動車の場合、前輪FWのみが計測板2に乗り込んだ第1フェーズP1では、トルクメータ51の出力は、図8に示すように、前輪FWが計測板2を押す力(F1)に相当するプラス出力となる。

0077

その後、全輪FW,RWのタイヤ表面力が計測板2に作用するフェーズP2では、トルクメータ51の出力は、さらに大きな値となり、これが、空気抵抗に相当する。

0078

その後、前輪FWが降板して後輪RWのみが計測板2に乗った第3フェーズP3となると、トルクメータ51の出力は、後輪RWが計測板2を押す力(F2)に相当するプラス出力となる。

0079

以上のように、実施例1では、実路を一定速度で走行している状態のタイヤ表面力を求め、これから空気抵抗を求めるため、コーストダウン走行時の前傾姿勢で空気抵抗を求めるのと比較して、実際の走行時の空気抵抗との誤差を無くして、より精度の高い空気抵抗を求めることができる。

0080

また、実施例1では、計測板2に対する各車輪FW,RWの接触状態の異なる各フェーズP1,P2,P3の変化タイミングである各時間t1,t2,t3を、加速度計55の出力に基づいて求めるようにしている。この加速度計55の出力は、各車輪FW,RWが計測板2を押す力の変化に即座に対応するため、各時間t1,t2,t3を、トルクメータ51の出力に基づいて求めるのと比較して、高応答性かつ高精度で求めることができる。

0081

さらに、実施例1では、タイヤ表面力を算出する第2フェーズP2のデータとして、算出全輪乗り込み時間T2から前輪離脱寸前時間Teまでの時間帯のデータを用いるようにしている。これは、全輪FW,RWが、平坦な計測板本体20に接触しているときのトルクメータ51のデータであり、後輪RWがキャタピラ部材21,22に接触しているときのデータを排除することで、より正確なタイヤ表面力を求めることができる。よって、キャタピラ部材21,22に接触したデータを含む場合と比較して、実際の空気抵抗との誤差をより排除することができる。

0082

加えて、実施例1では、ステップS15において、トルクメータ51および加速度計55の出力が安定した状態と判定できる区間のデータを用いるようにしている。よって、この判定を行わない場合に比べて、外乱影響(例えば、計測板2上のごみ小石や水などの影響)を排除して、より高精度に空気抵抗を求めることが可能となる。

0083

さらに、実施例1では、計測板2を、その周辺の走行路面RDと略同一高さに配置し、両者に段差が生じないように配置しているため、被計測車両TMを一定速度で実施例装置Aの計測板2上を走行させる際に、段差が存在する場合と比較して、安定して走行させて、安定したデータを得ることができる。これにより、誤差の発生を抑えることができる。

0084

また、実施例1では、計測板2を、平坦な計測板本体20と、その両端部のキャタピラ部材21,22と、で構成し、キャタピラ部材21,22を大ローラ31,32により巻き取り、計測板2が、設置凹部1の開口縁部と干渉しないようにした。したがって、トルクメータ51および加速度計55の出力が、このような干渉およびその反力の影響を受けるのを防止して、精度向上を図ることができるとともに、装置の耐久性の向上を図ることができる。

0085

加えて、大ローラ31にウエイト31gを設けて、走行方向とは逆方向に初期荷重を与え、小ローラ4aや大ローラ31,32のベアリングフリクションなどのフリクションをキャンセルさせている。このため、ウエイト31gによる初期加重を与えない場合に比べて、トルクメータ51によるタイヤ表面力の検出精度向上を図ることができる。

0086

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例1を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例1に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

0087

すなわち、実施例1では、計測板2を平坦な計測板本体20とキャタピラ部材21,22とで形成した例を示したが、これに限定されず、例えば、図9に示す平坦な計測板200のみで構成してもよい。この計測板200は、スライド支持手段204を介して走行路面RDにスライド可能に支持されている。また、スライド支持手段204には、計測板200が所定量スライドしたところで、それ以上のスライドを規制するストッパや、スライド方向に作用する荷重を検出するトルクセンサが設けられているものとする。

0088

また、実施例1では、各フェーズP1,P2,P3の変化タイミングを加速度計55の出力で求めるようにした例を示したが、これをトルクメータ51の出力で検出するようにしてもよい。あるいは、タイヤ表面力の算出には、第2フェーズP2におけるトルクメータ51の出力がわかればよいため、加速度計55を廃止して、ステップS14〜S16の計算のみにより第2フェーズP2を求めるようにしてもよい。

0089

また、本発明における計測板2に対してその移動方向に初期荷重を与える付勢手段は、実施例1で示したウエイト31gに限定されない。要するに付勢手段は、計測板に対して走行方向の正逆方向に作用するフリクションをキャンセルできるものであればよく、ウエイト31gの他にもスプリングなどの他の手段を用いることができ、また、設置位置も、計測板2に直接付勢力を入力するなど、他の位置としてもよい。

0090

また、実施例1では、乗り込み検出手段として、被計測車両TMに設けられた赤外線発信機61から発信される赤外線を検出する第1赤外線センサ52を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、タイヤに接触して乗り込みを検出する手段などの他の手段を用いてもよい。

図面の簡単な説明

0091

本発明の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aの構成を示す全体図である。
本発明の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aの要部を示す平面図である。
本発明の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aの演算手段に相当する処理装置6を示すブロック図である。
本発明の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aの処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aの処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aにおいて後輪駆動車の測定時のトルクメータ51の出力例を示すタイムチャートである。
本発明の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aにおいて前輪駆動車の測定時のトルクメータ51の出力例を示すタイムチャートである。
本発明の実施の形態の実施例1の空気抵抗測定装置Aにおいて四輪駆動車の測定時のトルクメータ51の出力例を示すタイムチャートである。
本発明の実施の形態の他の例の構成を示す概略図である。

符号の説明

0092

2計測板
4支持台(支持手段)
6処理装置(演算手段)
31gウエイト(付勢手段)
50計測ユニット(周辺環境計測手段))
51トルクメータ(荷重センサ)
52 第1赤外線センサ(乗り込み検出手段)
55加速度計(加速度センサ
FW前輪
RW後輪
RD走行路面
TM 被計測車両

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