JP3797760B2 - 路面の粗さ測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、路面の動摩擦係数を測定した位置と同じ位置の粗さを測定するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、路面の粗さや動摩擦係数(μ)を測定する技術は種々知られており、それらの測定装置をトレーラ等で牽引して粗さと動摩擦係数とを別々に測定していた。しかしながら、一般に動摩擦係数の値は測定装置によって偏差が大きく、これを統一するために路面の粗さとの関係を求め、それによりIFI(インターナショナル フリクション インデックス)値を求めることが要望された。
【0003】
そのために、路面の同一箇所の粗さと動摩擦係数とを測定しなければならず、この同一個所における2つの値の測定はかなり困難である。
【0004】
動摩擦係数の測定に関し、本出願人は特公平3−10062号公報において、取扱いが容易な動摩擦係数の測定装置を開発した。本発明をよく理解するために、その公知の動摩擦係数測定装置の概要を図5および図6を参照して説明する。
全体を符号Bで示す動摩擦係数測定装置は、摩擦測定部1が駆動部2によって回転させられるようになっている。そして、駆動部2は台枠4上に固定されたホルダー3によって支持され、レバー5を上下動させることにより摩擦測定部1と共に上下に移動できるようになっている。台枠4の底面4隅には装置全体を被測定面例えば路面に安定にセットするためのゴム座6が付いている。摩擦測定部1は駆動軸7に固着された慣性の大きな駆動円盤8を有し、この駆動円盤8の上面にはスリップリング9が固着されている。また、駆動軸7には駆動円盤8の下方に慣性の小さい円板10が回転自在に装着されている。この円板10の下面には駆動軸7と同心円上に3ケの摩擦係数測定用ゴム体11が固着されている。駆動円盤8と円板10とはバネバランス12によって連結されており、したがって円板10はバネバランス12を介して駆動円盤8と共に回転するようになっている。また駆動円盤8と円板10との間には、円板10に負荷がかかった際、バネバランス12の変位量を測定して電気量に変換する変位計13が取付けられている。さらに、駆動円盤8の下面には垂直荷重を円板10のゴム体11に加えるためコロ14が取付けられている。駆動部2は、マグネットモータ15を有し、このマグネットモータ15によりカップラー16を介して駆動軸7が回転するようになっている。マグネットモータ15はモータ支柱17によって駆動部2のケース内に支持されている。また駆動軸7は駆動部2のケース下面に取付けられたベアリングブラケット18によって支持されており、駆動軸7を介して駆動部2と摩擦測定部1とは一体に上下動するようになっている。なお、摩擦測定部1の回転中、変位計13が発生する電気出力はスリップリング9からブラシ19を介して取り出される。ブラシ19はブラシホルダ20に取付けられ、支柱21を介して駆動部2のケース下面に固定されている。
【0005】
作動に際し、まず、装置を被測定面例えば路面上に設置し、その状態でレバー5を下げ、摩擦測定部1および駆動部2を路面から浮かせる。そして、マグネットモータ15を回転すれば駆動軸7が回転し、摩擦測定部1が回転する。回転速度が測定速度以上になったところでマグネットモータ15をオフとし、同時にレバー5を静かに放す。ゴム体11が路面に接すると摩擦力が作用して円板10を止めようとするが、駆動円盤8は慣性によって回り続けようとする。したがって、駆動円盤8と円板10との間にねじれが生じ、この力はバネバランス12を変位させ、その変位量は変位計13によって測定される。そしてその出力をX−YレコーダのY成分として記録し、他方、ゴム体11にかかる摩擦力はバネバランス12を介して駆動円盤8に伝えられるので、駆動円盤8は徐々に減速され停止するに至る。その間モータ15は駆動軸7を介して共に回転するので、起電力を生じ、この起電力をX−Yレコーダ29のX成分として記録すればよい。
【0006】
他方、レーザ光を発光する発光素子と受光素子とを用いて三角測量により測定する小型のレーザー変位形が知られている。
【0007】
そこで、本発明者は種々研究の結果、前述した回転する動摩擦係数測定装置のゴム体すなわち動摩擦係数の測定位置(測定半径)と同じ位置(半径)で回転するレーザー変位計を使用した粗さ測定装置を用いれば同一位置で動摩擦係数と粗さとを測定し得ることが解った。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、同一位置において動摩擦係数と表面粗さとを容易に測定できる路面の粗さの測定装置を提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の装置によれば、路面上に設置する脚(31)を有する枠体(32)を備え、その枠体(32)に複数の支柱(33)により支持板(34)が支持され、該支持板(34)の上に減速機(38)付きの直流モータ(39)が設けられ、該減速機(38)の出力軸(40)に第1歯車(41)が取付けられ、前記直流モータ(39)に隣接してエンコーダ(44)が設けられ、該エンコーダ(44)の回転軸(45)に前記第1歯車(41)に噛合う第2歯車(41a)が設けられ、該回転軸(45)はベアリングブラケット(46)にベアリング(47,48)により回転自在に支持されてその下端に回転板(50)が取付けられ、該回転板(50)にはレーザー変位計のレーザーヘッド(51)が設けられており、該レーザーヘッド(51)からの出力を前記エンコーダ(44)からのパルス信号でサンプリングし、そのサンプリングされた信号で円弧状の軌跡の粗さを求めるようになっている。
【0013】
このように本発明によれば、先ず粗さ測定装置を設置して路面の粗さを測定し、次いで動摩擦係数測定装置を、同一位置に設置すれば、両者は同じ軌跡で回転するので、同一位置の動摩擦係数を測定することができる。したがって、路面の粗さと動摩擦係数との関係を求めることができる。
【0014】
本発明に係る粗さ測定装置は、それ自体可搬性に富み、設置や測定が容易である。路面を円形の軌跡で測定するので、例えば円軌跡を8等分し、その各サンプリング長さ毎の粗さの平均を求めれば、一回の測定で各方向(走行方向、走行方向に直角な方向および走行方向に45度の角度の方向)の粗さを求めることができる。
【0015】
なお、本発明の実施に際して動摩擦係数の測定を先に行うと、路面にゴムが付着したり、水にぬれることがあるので、粗さの測定を先に行うのが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず、図1、図2を参照して本発明を実施した粗さ測定装置の一例を説明する。
【0017】
図1、図2において、全体を符号Aで示す本発明を実施した粗さ測定装置は、路面Gに設置するための脚31を有する四角形状の枠体32を備え、その脚31は弾性材料例えばゴムで構成されている。その枠体32の中央部には支柱33に支持されて両側に掛け渡された支持板34がねじ35で固定されている。この支持板34の両縁部にはリブRが立設されている。
【0018】
この支持板34上には第1支脚36を介して第1基板37が取付けられ、その第1基板37上には歯車減速機38付の直流モータ39が取付けられている。その歯車減速機38は例えば1/200程度の減速機であって、その出力軸40には第1歯車41が一体に回転するように取付けられている。
【0019】
他方、第2支脚42には第2基板43が取付けられ、その基板43上にはエンコーダ44が取付けられている。そのエンコーダ44の回転軸45には前記第1歯車41と噛合う第2歯車41aが固定されている。そしてその回転軸45は支持板34の下方に固定されたベアリングブラケット46で支持されたベアリング47、48により回転自在に支持されており、その下端はブラケット49を介して回転板50が取付けられている。
【0020】
この回転板50にはレーザー変位計のレーザヘッド51が設けられている。このレーザヘッド51はそれ自体公知のもので、発光素子から照射されるレーザ光L1が路面G上で拡散反射され、その反射光の一部L2を受光素子で受光し、その受光位置によって路面Gまでの距離を求めるものである。
【0021】
したがって、直流モータ39を回転させると、この回転速度は歯車減速機38で減速され、その回転力は出力軸40と第1歯車41と第2歯車41aとを介して回転軸45に伝達される。この回転軸45の回転によってエンコーダ44および回転板50が回転する。その結果、レーザヘッド51は図2の円軌跡Pに沿って粗さを検知することになる。
【0022】
この円軌跡Pと図Bに示すゴム板11の円軌跡とを同位置に設計することにより同じ位置の同摩擦係数と表面粗さとを知ることができる。
【0023】
図3は本発明に従って表面粗さを測定するためのブロック図を示し、レーザヘッド51の受光素子の信号はアンプユニット60に入力され、路面との距離に比例した電圧に変換される。そしてA/D変換器61に入力される。他方、エンコーダ44からのサンプリング信号もA/D変換器61に入力され、このサンプリング信号によってサンプリングされたデジタル信号はパソコン62のメモリーにメモリーされる。このメモリーされたデーターから表面粗さを表すM.P.D.(Mean Profile Depth)が算出される。図4はこの測定結果の一例を示している。図4において、横軸は長さ(軌跡Pの円弧長さ)を示し、符号Lはサンプリング長さを示している。縦軸はレーザーヘッド51からの距離を示している。符号Eはレーザーヘッドの発光位置を表示し、符号Hは路面Gのレベルを表示している。
【0024】
このようにして、パソコン62は例えば100mmのサンプリング長さLに対して路面の凹凸状態Fを1mm毎にレーザー変位計で計測した値からその回帰直線H1を算出し、そのH1から最高山のレベルH2を差し引いてMPDを算出するようになっている。なお、脚の位置Hはレーザーヘッド51のレーザ変位計の測定範囲M(例えば30mm)の範囲内のすべての凹凸がはいるようになっている。
【0025】
以上の通り本発明によれば、路面の粗さを簡単に求めることができ、しかも1回の作業で各方向の粗さを求めることができる。そして回転板式の動摩擦係数測定装置と組合せることで、同一位置、同一方向の路面の粗さと動摩擦係数とを求めることができるので、自動車や航空機のタイヤのスリップを研究する上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した路面の粗さ測定装置の側面図。
【図2】図1の平面図。
【図3】本発明を実施した粗さ測定装置のブロック図。
【図4】本発明により測定した粗さの一例を示す説明図。
【図5】公知の動摩擦係数測定装置の平面図。
【図6】図5の側面図。
【符号の説明】
1・・・摩擦測定部
2・・・駆動部
3・・・ホルダー
4・・・台枠
5・・・レバー
6・・・ゴム座
7・・・駆動軸
8・・・駆動円盤
9・・・スリップリング
10・・・円板
11・・・摩擦係数測定用ゴム体
12・・・バネバランス
13・・・変位計
14・・・コロ
15・・・マグネットモータ
16・・・カップラー
17・・・モータ支柱
18・・・ベアリングブラケット
19・・・ブラシ
20・・・ブラシホルダ
21・・・支柱
31・・・脚
32・・・枠体
33・・・支柱
34・・・支持板
35・・・ねじ
36・・・第1支脚
37・・・第1基板
38・・・歯車減速機
39・・・直流モータ
40・・・出力軸
41・・・第1歯車
41a・・・第2歯車
42・・・第2支柱
43・・・第2基板
44・・・エンコーダ
45・・・回転軸
46・・・ブラケット
47、48・・・ベアリング
49・・・ブラケット
50・・・回転板
51・・・レーザヘッド
60・・・アンプユニット
61・・・A/D変換器
62・・・パソコン
A・・・粗さ測定装置
B・・・動摩擦計数測定装置
Claims (1)
- 路面上に設置する脚(31)を有する枠体(32)を備え、その枠体(32)に複数の支柱(33)により支持板(34)が支持され、該支持板(34)の上に減速機(38)付きの直流モータ(39)が設けられ、該減速機(38)の出力軸(40)に第1歯車(41)が取付けられ、前記直流モータ(39)に隣接してエンコーダ(44)が設けられ、該エンコーダ(44)の回転軸(45)に前記第1歯車(41)に噛合う第2歯車(41a)が設けられ、該回転軸(45)はベアリングブラケット(46)にベアリング(47,48)により回転自在に支持されてその下端に回転板(50)が取付けられ、該回転板(50)にはレーザー変位計のレーザーヘッド(51)が設けられており、該レーザーヘッド(51)からの出力を前記エンコーダ(44)からのパルス信号でサンプリングし、そのサンプリングされた信号で円弧状の軌跡の粗さを求めることを特徴とする路面の粗さ測定装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP24062397A JP3797760B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 路面の粗さ測定装置 |
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JP24062397A Expired - Lifetime JP3797760B2 (ja) | 1997-09-05 | 1997-09-05 | 路面の粗さ測定装置 |
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