JP3852893B2 - 路面粗さ測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転式動摩擦係数測定器による路面の動摩擦係数測定位置と同一位置の粗さを測定する路面粗さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、路面の動摩擦係数を測定する技術は種々知られており、それらの技術では測定装置をトラクタ（牽引車）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、動摩擦係数の測定値は一般に測定装置によって偏差を生じ易く、これを統一するために路面の粗さとの関係を求め、それによってインターナショナル・フリクション・インデックス（ＩＦＩ）値を求めることが行われている。
【０００３】
このためには、路面の同一箇所の粗さと動摩擦係数とを測定する必要があり、この２値の同一箇所での測定技術はかなり難しいものであった。
【０００４】
動摩擦係数の測定に関して、本出願人は特公平３−１００６２号公報に回転式の動摩擦係数測定装置に関する技術を開示している。しかし、この技術は円形状に路面の動摩擦係数を測定するものであって粗さを測定するものではなく、ＩＦＩ値を求めるには、さらに同一位置の粗さを測定する装置を必要とする。したがって、かかる回転式動摩擦係数測定装置の測定円と同一軌跡でさらに複数箇所に区分して路面粗さを詳細に測定できる装置が求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に対処し、回転式動摩擦係数測定装置で動摩擦係数を測定する路面上の測定円を複数箇所に区分し、動摩擦係数の測定位置と同一箇所の各方向の粗さを測定する路面粗さ測定装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回転式動摩擦係数測定器と組合わせて使用する路面粗さ測定装置であって、路面上に設置するための複数の脚を有する枠体３２を設け、その枠体３２は鉛直方向に延びる回転軸４５を回転自在に支持しており、その回転軸４５の上端にはロータリエンコーダ４４を下端には回転板５０をそれぞれ取り付け、その回転軸４５を歯車４１、４１ａを介して駆動する減速機３８付きモータ３９を設け、前記回転板５０にレーザ光を路面に照射・受光するレーザヘッド５１を取り付け、そのレーザヘッド５１を前記回転板５０の回転によって前記回転式動摩擦係数測定器が動摩擦係数を測定した測定円Ｐに沿って計測するように設置し、その測定円Ｐは第１ないし第８の８区間ａ〜ｈに分割区分され、第１の区間ａおよびその第１の区間ａの対向側の第５の区間ｅの平均から走行方向の路面粗さを、そして第３の区間ｃおよびそれに対向する第７の区間ｇからの平均から走行方向に直角方向の路面粗さを、そして第２の区間ｂおよびそれに対向する第６の区間ｆと第４の区間ｄおよびそれに対向する第８の区間ｈの平均から走行方向に４５度方向の路面粗さをそれぞれレーザ変位計及びロータリエンコーダの信号を基に算出する機能を有している。
【０００７】
本発明の路面粗さ測定装置によれば、本装置を路面上の回転式動摩擦係数測定器による動摩擦係数測定位置と同一位置に設置し、同じ軌跡で回転して路面粗さを測定する。その測定は減速機付きモータで回転される回転板に取り付けたレーザ変位計によって測定円との距離をロータリエンコーダのサンプル信号にしたがって計測し、粗さを求める。そして、その測定円を複数個に分割して各分割区分毎に、例えばＭＰＤ値として出力する。
【０００８】
したがって、複数方向の粗さデータとそれと同一箇所の動摩擦係数とが測定でき、このより詳しい路面データによって従来以上の解析研究を行うことができる。
【０００９】
なお、本発明の実施に際し、動摩擦係数の測定を先に行うと、路面にゴム等が付着したり、あるいは水にぬれることがあるので、粗さ測定を先行するのが好ましい。
【００１０】
本発明の実施に際して、路面粗さを全周に渡って測定することもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１及び図２において、全体を符号Ａで示す粗さ測定装置は、下部に路面Ｇ上に設置するため弾性体で構成された複数（図示例では４個）の脚３１を有する四角形状の枠体３２を備え、その枠体３２の上方には支持板３４が両端部を支柱３３に支持されて掛け渡され、ねじ３５で固着されている。なお、符号Ｒは支持板３４両縁部に立設されたリブを示している。
【００１２】
この支持板３４上には第１支脚３６を介して第１基板３７が取り付けられ、その第１基板３７上には減速機３８付きのモータ３９が取り付けられている。その減速機３８は、例えば１／２００程度の減速比であって、出力軸４０には第１歯車４１が取り付けられている。
【００１３】
これらに並設されて第２支脚４２を介して第２基板４３が取り付けられ、その基板４３上にはロータリエンコーダ４４が取り付けられている。そのロータリエンコーダ４４の回転軸４５には前記第１歯車４１と噛み合う第２歯車４１ａが取り付けられ、その下方はベアリングブラケット４６で保持されたベアリング４７、４８によって支持されており、さらにその下端にはブラケット４９を介して回転板５０が固着されている。
【００１４】
そして、その回転板５０にはレーザ変位計のレーザヘッド５１が取り付けられている。このレーザヘッド５１はそれ自体は公知のもので、発光素子から照射されるレーザ光Ｌ１が路面Ｇで反射され、その反射光の一部Ｌ２を受光素子で受け、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。
【００１５】
また、回転板５０が回転軸４５まわりに回転されてレーザヘッド５１が路面上をレーザ光Ｌ１で照射する測定円Ｐは、回転式の動摩擦係数測定装置の動摩擦係数測定位置に一致するように設定されている。
【００１６】
一方、電気回路は図３に示すように、レーザヘッド５１の出力がアンプユニット６０を介してＡ／Ｄ変換器６１に接続され、また、ロータリエンコーダ４４からもＡ／Ｄ変換器６１に接続され、さらにＡ／Ｄ変換器６１からパソコン６２に接続されている。なお、これらの電源としては自動車用のバッテリ（１２Ｖ）が用いられている。
【００１７】
そして、図５に示すように測定円Ｐの円周はａ〜ｈの８区間に分割区分され、それぞれの区間毎にＭＰＤ（Ｍｅａｎ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｄｅｐｔｈ）が算出され、例えば、ａ及びｅ点の平均から走行方向ＸのＭＰＤを、ｃ及びｇ点の平均から走行方向に直角方向のＭＰＤを、あるいはｂ及びｆ点の平均とｄ及びｈ点の平均とから走行方向に４５度方向のＭＰＤをそれぞれ算出する機能を有している。勿論、ａ〜ｈの区間の平均を取って全体のＭＰＤを算出することもできる。
【００１８】
本発明の路面粗さ測定装置による粗さ測定は、動摩擦係数の測定に先行して行う。すなわち、まず路面粗さ測定装置Ａを路面に設置して路面の粗さを測定し、次いで回転式動摩擦係数測定装置を同一位置に設置し、両者を同じ軌跡で回転させ、同位置での表面粗さと動摩擦係数とを測定し、路面の粗さと動摩擦係数との関係からＩＦＩ値を算出する。
【００１９】
各走行方向のＭＰＤの計測は、図６に示すように、ステップＳ１にて回転するレーザヘッド５１の受光素子の信号がアンプユニット６０に入力され、路面との距離に比例した電圧に変換され、そしてＡ／Ｄ変換器６１に入力される。一方、ロータリエンコーダ４４からのサンプリング信号もＡ／Ｄ変換器６１に入力され（ステップＳ２）、レーザヘッド５１の信号はこのサンプリング信号によってサンプリングされ、デジタル信号となって出力されてパソコン６２に記憶される（ステップＳ３）。そして、分割した計測区間毎に集録し（ステップＳ４）、パソコン６２は記憶されたデータから各区間毎の表面粗さを表すＭＰＤを算出し（ステップＳ５）、その結果が出力される。
【００２０】
図４にこの結果の一例が示されている。図において、横軸は長さ（軌跡円Ｐの円弧長さ）を示し、符号Ｌはサンプリング長さである。縦軸はレーザヘッド５１からの距離を示し、符号Ｅはレーザヘッドの測定範囲Ｍの上限を示し、Ｈは路面のレベルを示している。
【００２１】
このようにして、パソコン６２はサンプリング長さＬに対して路面の凹凸状態Ｆをレーザ変位計で計測した値から回帰直線Ｈ１を算出し、そのＨ１から最高山のレベルＨ２を引いてＭＰＤを算出している。なお、脚３１の位置Ｈはレーザ変位計のレーザヘッド５１の測定範囲Ｍの範囲内の全ての凹凸が入るようになっている。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転式動摩擦係数測定器と組み合わせ、その測定円と同一位置の路面粗さを走行方向に対する複数方向について１回の作業で測定でき、その結果が例えばパソコンで出力される。したがって、同一位置の動摩擦係数と粗さの測定値から路面のＩＦＩ値が詳細に求められ、自動車や航空機等のタイヤのスリップの研究等に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の路面粗さ測定装置の一実施形態を示す側面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明の路面粗さ測定装置のブロック図。
【図４】本発明で測定した粗さの一例を示す図。
【図５】測定円の区分を説明する図。
【図６】各走行方向のＭＰＤを算出するフローチャート図。
【符号の説明】
３１・・・脚
３２・・・枠体
３３・・・支柱
３４・・・支持板
３６・・・第１支脚
３７・・・第１基板
３８・・・減速機
３９・・・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・・・ロータリエンコーダ
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
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転式動摩擦係数測定器による路面の動摩擦係数測定位置と同一位置の粗さを測定する路面粗さ測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、路面の動摩擦係数を測定する技術は種々知られており、それらの技術では測定装置をトラクタ（牽引車）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、動摩擦係数の測定値は一般に測定装置によって偏差を生じ易く、これを統一するために路面の粗さとの関係を求め、それによってインターナショナル・フリクション・インデックス（ＩＦＩ）値を求めることが行われている。
【０００３】
このためには、路面の同一箇所の粗さと動摩擦係数とを測定する必要があり、この２値の同一箇所での測定技術はかなり難しいものであった。
【０００４】
動摩擦係数の測定に関して、本出願人は特公平３−１００６２号公報に回転式の動摩擦係数測定装置に関する技術を開示している。しかし、この技術は円形状に路面の動摩擦係数を測定するものであって粗さを測定するものではなく、ＩＦＩ値を求めるには、さらに同一位置の粗さを測定する装置を必要とする。したがって、かかる回転式動摩擦係数測定装置の測定円と同一軌跡でさらに複数箇所に区分して路面粗さを詳細に測定できる装置が求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に対処し、回転式動摩擦係数測定装置で動摩擦係数を測定する路面上の測定円を複数箇所に区分し、動摩擦係数の測定位置と同一箇所の各方向の粗さを測定する路面粗さ測定装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、回転式動摩擦係数測定器と組合わせて使用する路面粗さ測定装置であって、路面上に設置するための複数の脚を有する枠体３２を設け、その枠体３２は鉛直方向に延びる回転軸４５を回転自在に支持しており、その回転軸４５の上端にはロータリエンコーダ４４を下端には回転板５０をそれぞれ取り付け、その回転軸４５を歯車４１、４１ａを介して駆動する減速機３８付きモータ３９を設け、前記回転板５０にレーザ光を路面に照射・受光するレーザヘッド５１を取り付け、そのレーザヘッド５１を前記回転板５０の回転によって前記回転式動摩擦係数測定器が動摩擦係数を測定した測定円Ｐに沿って計測するように設置し、その測定円Ｐは第１ないし第８の８区間ａ〜ｈに分割区分され、第１の区間ａおよびその第１の区間ａの対向側の第５の区間ｅの平均から走行方向の路面粗さを、そして第３の区間ｃおよびそれに対向する第７の区間ｇからの平均から走行方向に直角方向の路面粗さを、そして第２の区間ｂおよびそれに対向する第６の区間ｆと第４の区間ｄおよびそれに対向する第８の区間ｈの平均から走行方向に４５度方向の路面粗さをそれぞれレーザ変位計及びロータリエンコーダの信号を基に算出する機能を有している。
【０００７】
本発明の路面粗さ測定装置によれば、本装置を路面上の回転式動摩擦係数測定器による動摩擦係数測定位置と同一位置に設置し、同じ軌跡で回転して路面粗さを測定する。その測定は減速機付きモータで回転される回転板に取り付けたレーザ変位計によって測定円との距離をロータリエンコーダのサンプル信号にしたがって計測し、粗さを求める。そして、その測定円を複数個に分割して各分割区分毎に、例えばＭＰＤ値として出力する。
【０００８】
したがって、複数方向の粗さデータとそれと同一箇所の動摩擦係数とが測定でき、このより詳しい路面データによって従来以上の解析研究を行うことができる。
【０００９】
なお、本発明の実施に際し、動摩擦係数の測定を先に行うと、路面にゴム等が付着したり、あるいは水にぬれることがあるので、粗さ測定を先行するのが好ましい。
【００１０】
本発明の実施に際して、路面粗さを全周に渡って測定することもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１及び図２において、全体を符号Ａで示す粗さ測定装置は、下部に路面Ｇ上に設置するため弾性体で構成された複数（図示例では４個）の脚３１を有する四角形状の枠体３２を備え、その枠体３２の上方には支持板３４が両端部を支柱３３に支持されて掛け渡され、ねじ３５で固着されている。なお、符号Ｒは支持板３４両縁部に立設されたリブを示している。
【００１２】
この支持板３４上には第１支脚３６を介して第１基板３７が取り付けられ、その第１基板３７上には減速機３８付きのモータ３９が取り付けられている。その減速機３８は、例えば１／２００程度の減速比であって、出力軸４０には第１歯車４１が取り付けられている。
【００１３】
これらに並設されて第２支脚４２を介して第２基板４３が取り付けられ、その基板４３上にはロータリエンコーダ４４が取り付けられている。そのロータリエンコーダ４４の回転軸４５には前記第１歯車４１と噛み合う第２歯車４１ａが取り付けられ、その下方はベアリングブラケット４６で保持されたベアリング４７、４８によって支持されており、さらにその下端にはブラケット４９を介して回転板５０が固着されている。
【００１４】
そして、その回転板５０にはレーザ変位計のレーザヘッド５１が取り付けられている。このレーザヘッド５１はそれ自体は公知のもので、発光素子から照射されるレーザ光Ｌ１が路面Ｇで反射され、その反射光の一部Ｌ２を受光素子で受け、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。
【００１５】
また、回転板５０が回転軸４５まわりに回転されてレーザヘッド５１が路面上をレーザ光Ｌ１で照射する測定円Ｐは、回転式の動摩擦係数測定装置の動摩擦係数測定位置に一致するように設定されている。
【００１６】
一方、電気回路は図３に示すように、レーザヘッド５１の出力がアンプユニット６０を介してＡ／Ｄ変換器６１に接続され、また、ロータリエンコーダ４４からもＡ／Ｄ変換器６１に接続され、さらにＡ／Ｄ変換器６１からパソコン６２に接続されている。なお、これらの電源としては自動車用のバッテリ（１２Ｖ）が用いられている。
【００１７】
そして、図５に示すように測定円Ｐの円周はａ〜ｈの８区間に分割区分され、それぞれの区間毎にＭＰＤ（Ｍｅａｎ Ｐｒｏｆｉｌｅ Ｄｅｐｔｈ）が算出され、例えば、ａ及びｅ点の平均から走行方向ＸのＭＰＤを、ｃ及びｇ点の平均から走行方向に直角方向のＭＰＤを、あるいはｂ及びｆ点の平均とｄ及びｈ点の平均とから走行方向に４５度方向のＭＰＤをそれぞれ算出する機能を有している。勿論、ａ〜ｈの区間の平均を取って全体のＭＰＤを算出することもできる。
【００１８】
本発明の路面粗さ測定装置による粗さ測定は、動摩擦係数の測定に先行して行う。すなわち、まず路面粗さ測定装置Ａを路面に設置して路面の粗さを測定し、次いで回転式動摩擦係数測定装置を同一位置に設置し、両者を同じ軌跡で回転させ、同位置での表面粗さと動摩擦係数とを測定し、路面の粗さと動摩擦係数との関係からＩＦＩ値を算出する。
【００１９】
各走行方向のＭＰＤの計測は、図６に示すように、ステップＳ１にて回転するレーザヘッド５１の受光素子の信号がアンプユニット６０に入力され、路面との距離に比例した電圧に変換され、そしてＡ／Ｄ変換器６１に入力される。一方、ロータリエンコーダ４４からのサンプリング信号もＡ／Ｄ変換器６１に入力され（ステップＳ２）、レーザヘッド５１の信号はこのサンプリング信号によってサンプリングされ、デジタル信号となって出力されてパソコン６２に記憶される（ステップＳ３）。そして、分割した計測区間毎に集録し（ステップＳ４）、パソコン６２は記憶されたデータから各区間毎の表面粗さを表すＭＰＤを算出し（ステップＳ５）、その結果が出力される。
【００２０】
図４にこの結果の一例が示されている。図において、横軸は長さ（軌跡円Ｐの円弧長さ）を示し、符号Ｌはサンプリング長さである。縦軸はレーザヘッド５１からの距離を示し、符号Ｅはレーザヘッドの測定範囲Ｍの上限を示し、Ｈは路面のレベルを示している。
【００２１】
このようにして、パソコン６２はサンプリング長さＬに対して路面の凹凸状態Ｆをレーザ変位計で計測した値から回帰直線Ｈ１を算出し、そのＨ１から最高山のレベルＨ２を引いてＭＰＤを算出している。なお、脚３１の位置Ｈはレーザ変位計のレーザヘッド５１の測定範囲Ｍの範囲内の全ての凹凸が入るようになっている。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転式動摩擦係数測定器と組み合わせ、その測定円と同一位置の路面粗さを走行方向に対する複数方向について１回の作業で測定でき、その結果が例えばパソコンで出力される。したがって、同一位置の動摩擦係数と粗さの測定値から路面のＩＦＩ値が詳細に求められ、自動車や航空機等のタイヤのスリップの研究等に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の路面粗さ測定装置の一実施形態を示す側面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明の路面粗さ測定装置のブロック図。
【図４】本発明で測定した粗さの一例を示す図。
【図５】測定円の区分を説明する図。
【図６】各走行方向のＭＰＤを算出するフローチャート図。
【符号の説明】
３１・・・脚
３２・・・枠体
３３・・・支柱
３４・・・支持板
３６・・・第１支脚
３７・・・第１基板
３８・・・減速機
３９・・・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・・・ロータリエンコーダ
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
Claims (1)
- 回転式動摩擦係数測定器と組合わせて使用する路面粗さ測定装置であって、路面上に設置するための複数の脚を有する枠体（３２）を設け、その枠体（３２）は鉛直方向に延びる回転軸（４５）を回転自在に支持しており、その回転軸（４５）の上端にはロータリエンコーダ（４４）を下端には回転板（５０）をそれぞれ取り付け、その回転軸（４５）を歯車（４１，４１ａ）を介して駆動する減速機（３８）付きモータ（３９）を設け、前記回転板（５０）にレーザ光を路面に照射・受光するレーザヘッド（５１）を取り付け、そのレーザヘッド（５１）を前記回転板（５０）の回転によって前記回転式動摩擦係数測定器が動摩擦係数を測定した測定円（Ｐ）に沿って計測するように設置し、その測定円（Ｐ）は第１ないし第８の８区間（ａ〜ｈ）に分割区分され、第１の区間（ａ）およびその第１の区間（ａ）の対向側の第５の区間（ｅ）の平均から走行方向の路面粗さを、そして第３の区間（ｃ）およびそれに対向する第７の区間（ｇ）からの平均から走行方向に直角方向の路面粗さを、そして第２の区間（ｂ）およびそれに対向する第６の区間（ｆ）と第４の区間（ｄ）およびそれに対向する第８の区間（ｈ）の平均から走行方向に４５度方向の路面粗さをそれぞれレーザ変位計及びロータリエンコーダの信号を基に算出する機能を有していることを特徴とする路面粗さ測定装置。
Priority Applications (4)
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| JP30207798A JP3852893B2 (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 路面粗さ測定装置 |
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| PCT/JP2000/002586 WO2001081861A1 (fr) | 1998-10-23 | 2000-04-20 | Dispositif de mesure de la rugosite de la surface d'une route |
| EP00917384A EP1203928B1 (en) | 1998-10-23 | 2000-04-20 | Road surface roughness measuring device |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP30207798A JP3852893B2 (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 路面粗さ測定装置 |
| PCT/JP2000/002586 WO2001081861A1 (fr) | 1998-10-23 | 2000-04-20 | Dispositif de mesure de la rugosite de la surface d'une route |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3852893B2 true JP3852893B2 (ja) | 2006-12-06 |
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ID=17904652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP30207798A Expired - Fee Related JP3852893B2 (ja) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | 路面粗さ測定装置 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3852893B2 (ja) |
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| JP6145970B2 (ja) * | 2012-06-28 | 2017-06-14 | 株式会社大林組 | 表面粗さ計測装置及び計測方法 |
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