JP3852893B2 - 路面粗さ測定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、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。
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