JP3940613B2 - 動摩擦係数測定装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路面等の被測定面と自動車用タイヤ等のゴム体との間の動摩擦係数を正確に測定することのできる動摩擦係数測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から道路面と自勧車のタイヤ等との動摩擦係数を測定するための種々の装置が開発されており、この例としては、たとえば特公平３−１００６２号公報に記載されたものがある。この動摩擦係数測定装置は、測定を行なう現場に簡単に設置でき、速度と動摩擦係数との関係を自動的にＸ−Ｙレコーダに記録できるものであり、その構成は，台枠と、この台枠上に固定されたホルダーによって支持されレバーで上下動できる駆動部および摩擦測定部を備え、この摩擦測定部は、駆動部から延びる駆動軸に固着された駆動円盤、この駆動円盤の下方で駆動軸に回転自在に取付けられる円板、この円板の下面に固着された摩擦係数測定用ゴム体からなり、駆動円盤と円板とはバネバランスによって互いに連結されている。
【０００３】
このような構成を有する当該装置においては、あらかじめレバーを用いて駆動部および摩擦測定部を持ち上げておき、モーターを起動させて駆動円盤および円板を回転させ、回転速度が測定速度に達したところでモーターの電源を遮断し、駆動部および摩擦測定部を自重により下降させ、円板の下面の摩擦係数測定用ゴム体を被測定面に接触させることにより動摩擦係数を測定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の動摩擦係数測定装置によれば、図１１に示すように駆動部および摩擦測定部を自重により下降させ、円板２の下面に固着された摩擦係数測定用ゴム体３を被測定面Ｓに接触させる構成となっているために、凹凸の激しい被測定面Ｓの動摩擦係数を測定する場合、摩擦係数測定用ゴム体３を接触させた際に被測定面Ｓ上をバウンドしてしまい、正確な動摩擦係数を測定することができなかった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、凹凸の激しい被測定面であっても正確に動摩擦係数を測定することのできる動摩擦係数測定装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、台枠と、前記台枠に昇降機構を介して上下動可能に取付けられた駆動部および測定部とからなり、前記駆動部は、駆動軸と、前記駆動軸を回転させる駆動モータとを備え、前記測定部は、前記駆動軸に固定された駆動円盤と、前記駆動円盤の下方で前記駆動軸に対して回転自在に取付けられた円板と、前記円板の下面に取付けられた測定子と、前記駆動円盤と前記円板とを連結するバネバランスと、前記バネバランスの変位量を電気量に変換する変位計と、前記駆動円盤の回転速度を測定する検出手段とを備え、前記昇降機構には、前記測定部の上下振動を減衰させる減衰装置を備え、前記測定子は、前記円板の下面に一端を固定された複数枚の板バネと、前記複数枚の板バネのうち最下段の板バネの自由端に固定されたゴム体とによって構成している。
このような構成とすることにより、昇降機構を介して測定部および駆動部を下降させて、測定子を被測定面に接触させた際に、減衰装置によって測定子の上下振動が吸収される。このため、測定子が被測定面上をバウンドするのを防止でき、測定子と被測定面と間の動摩擦係数を正確に測定することができる。また、測定子を被測定面に接触させる際、減衰装置によって一定速度で下降させることができるために、誰が測定しても同一条件で測定を行うことができ、測定精度を向上できる。更に、ゴム体が被測定面上を移動する際に、ゴム体に生じた振動を複数枚の板バネが吸収し、ゴム体が被測定面上をバウンドするのを防上することができる。このため測定子と被測定面との間の正確な動摩擦係数を測定することができる。
また、本発明は、台枠と、前記台枠に昇降機構を介して上下動可能に取付けられた駆動部および測定部とからなり、前記駆動部は、駆動軸と、前記駆動軸を回転させる駆動モータとを備え、前記測定部は、前記駆動軸に固定された駆動円盤と、前記駆動円盤の下方で前記駆動軸に対して回転自在に取付けられた円板と、前記円板の下面に取付けられた測定子と、前記駆動円盤と前記円板とを連結するバネバランスと、前記バネバランスの変位量を電気量に変換する変位計と、前記駆動円盤の回転速度を測定する検出手段とを備え、前記昇降機構には、前記測定部の上下振動を減衰させる減衰装置を備え、前記測定子は、前記円板の下面に固定された板バネと粘弾性体とからなる減衰部と、前記減衰部に固定されたゴム体とによって構成している。
このような構成とすることにより、ゴム体が被測定面上を移動する際に、ゴム体に生じた振動を板バネと粘弾性体との組み合わせにより吸収し、ゴム体が被測定面上をバウンドするのを防止することができる。このためゴム体と被測定面との間の正確な動摩擦係数を測定することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
また、本発明においては、前記減衰装置を、オイルダンパーとすることもできる。このような構成とすることにより、測定子を被測定面に接触させる際に測定部および駆動部を一定速度で緩やかに下降させることができ、測定子が被測定面上でバウンドするのを防止することができる。このため測定子と被測定面との間の正確な動摩擦係数を測定することができる。
【０００８】
また、本発明においては、前記測定子を前記円板の下面に固定された減衰部と、前記減衰部に固定されたゴム体とから構成することができる。このような構成とすることにより、ゴム体が被測定面上を移動する際に、ゴム体に生じた振動を減衰部が吸収し、ゴム体が被測定面上をバウンドするのを防止することができる。このためゴム体と被測定面との間の正確な動摩擦係数を測定することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る動摩擦係数測定装置を示す全体斜視図、図２は図１に示す動摩擦係数測定装置を底部から見た斜視図、図３は同動摩擦係数測定装置の縦断面図、図４は同動摩擦係数測定装置の要部拡大断面図である。
【００１２】
図１〜図３に示すとおり本発明に係る動摩擦係数測定装置１０は、被測定面上に設置される台枠１１、この台枠１１に昇降機構１４を介して上下動可能に取付けられる駆動部１３および測定部１２、この測定部１２の上下振動を減衰させるために昇降機構１４に設けた減衰装置１５等を備えている。
【００１３】
台枠１１は、箱型をしており裏面の４隅に脚１１ａが固定されている。脚１１ａは、合成ゴム等から構成されており、動摩擦係数測定装置１０を被測定面上に置く際の安定性を良好としている。また、台枠１１の裏面には、開口部１６が形成されており、この開口部１６には、測定部１２としての円板１９が位置している。
【００１４】
図３に示すとおり駆動部１３は、駆動軸１７、駆動モーター２４等から構成され、駆動軸１７は、駆動軸１７の上端に固着された歯車２５ａと、駆動モーター２４の下端に固着された歯車２５ｂを介して、駆動モーター２４により回転駆動される。駆動モーター２４は、モーター支柱３２によって筐体２６内に支持されており、駆動軸１７は、筐体２６の下面に取付けられたベアリング３３によって支持されている。
測定部１２は、駆動円盤１８、円板１９、測定子２０、バネバランス２１、変位計２２、検出手段としての速度計２３等から構成されている。駆動円盤１８は、駆動軸１７に固定されており、この駆動円盤１８の下方には円板１９が駆動軸１７に対して回転自在に取付けられている。駆動円盤１８と円板１９とはバネバランス２１により連結されており、円板１９はバネバランス２１を介して駆動円盤１８とともに回転するようになっている。駆動円盤１８の下面で円板１９と対向した位置には、円板１９に負荷が加わった際にバネバランス２１の変位量を測定して電気量に変換する変位計２２が取付けられている。駆動円盤１８の中心部上面にはスリップリング支柱３４が固定され、スリップリング支柱３４には、スリップリング３５が固着されている。なお、駆動円盤１８の回転中、変位計２２が発生する電気出力は、スリップリング３５からブラシ３６を介して取り出される。ブラシ３６はブラシホルダ３７に取り付けられ、このプラシホルダ３７はべアリング３３の下部に固定されている。速度計２３は、速度計支柱５０によって筐体２６内に支持されており、歯車機構２５を介して駆動軸１７に固定された駆動円盤１８の回転速度を検出するようになっている。
【００１５】
図２に示すように測定子２０は、円板１９の下面に駆動軸１７と同心円状に３箇所等間隔に装着されている。この測定子２０は、図７に示すように減衰部２０ａと、減衰部２０ａの先端に固定されたゴム体２０ｂとから構成され、ビス２０ｃ等で円板１９の下面に固定されて、円板１９に対して斜め下方に突出している。本実施例において、減衰部２０ａは２枚の板バネを重ね合わせて構成されている。この２枚の板バネは、基端のみがビス２０ｃによって固定されており先端部は自由端となっている。
なお、板バネは、２枚に限ることなく３枚、またはそれ以上であってもよい。複数枚とすることにより、異なるバネ特性を得ることができる。
【００１６】
ゴム体２０ｂは、合成ゴム等から構成されており、下面が被測定面に対して略平行となるように減衰部２０ａとしての２枚の板バネのうち下側の板バネの先端に配設されている。
【００１７】
図３に示すように、昇降機構１４は、台枠１１の上面に形成された支持台２７と、この支持台２７に一端が軸支され他端が筐体２６に軸支された第１の腕体２８と、同様に支持台２７と筐体２６に軸支された第２の腕体２９を有している。また、第１の腕体２８と第２の腕体２９は、平行に配設されている。さらに、第２の腕体２９の一端は、延設されており減衰装置１５のピストンロッド１５ａの先端に軸支されている。
【００１８】
減衰装置１５は、台枠１１の側壁に固着されたシリンダ１５ｂとシリンダ１５ｂ内に挿通されたピストン１５ｃと、シリンダ１５ｂ内に充填された作動流体１５ｄとから構成されている。ピストン１５ｃは、ピストンロッド１５ａと連結されており、ピストンロッド１５ａを介してシリンダ１５ｂ内を上下に移動する。また、ピストン１５ｃは、オリフィス部を有しており、このオリフィス部を通じて作動流体が移動する、いわゆるオイルダンパーを構成する。
【００１９】
以上のような構成としたことにより、駆動部１３、測定部１２は、昇降機構１４を介して、台枠１１に対して、一体的に上昇または下降させることができる。なお、図１に示すようにバネ取付けフレーム３８は、筐体２６の上面を覆うようにコ字状に形成されており、台枠１１の上面に固定されている。このバネ取付けフレーム３８には２本の設置圧調整バネ３９の一端が取付けられている。設置圧講整バネ３９の他端は、筐体２６の下部側面に取付けられ筐体２６を介して駆動部１３、測定部１２を一体的に吊している。この設置圧調整バネ３９によりゴム体２０ｂが被測定面に接触した際に、ゴム体２０ｂの被測定面への設置圧を調整することができるようになっている。
【００２０】
図５は、本発明の動摩擦係数測定装置１０の電気回路図である。駆動モータ２４は、電源スイッチ４０を介して、例えば直流１２Ｖを供給する電源端子４１に接続されている。また、速度出力端子４２は、速度計２３に接続されている。したがって、速度出力端子４２には常に駆動軸１７の回転数に比例した出力が得られる。電源端子４１の電源供給ラインには、接点Ａ，Ｂを介して定電圧装置４３が接続され、この定電圧装置４３は測定部１２の入力端子Ｃ，Ｄに接続されている。また、測定部１２の出力端子Ｅ、Ｄは、アッテネータ４５を介して摩擦係数出力端子４６に接続されている。
【００２１】
なお、変位計２２は、定電圧装置４３より入力端子Ｃ，Ｄおよびブラシ３６，スリップリング３５を介して定電圧が印加され、バネバランス２１の変位量に応じた出力電圧をスリップリング３５、ブラシ３６、出力端子Ｅ、Ｄおよびアッテネータ４５を介して摩擦係数出力端子４６に出力する。また、アッテネータ４５は、ゴム体２０ｂに掛かる垂直荷重Ｗと摩擦力Ｆとが等しいときに出力が１となるように予め調整しておく。これにより、摩擦係数出力端子４６からの出力は、摩擦係数の式μ＝Ｆ／Ｗにおける摩擦係数μを表すこととなる。この際、垂直荷重Ｗは、測定部１２および駆動部１３の自重であり、一定であるために、アッテネータ４５は、一度調整すればよい。
【００２２】
次に、以上のように構成された本発明に係る動摩擦係数測定装置１０の測定操作について図３〜図９に従って説明する。昇降機構１４によって測定部１２および駆動部１３を上昇させた状態で動摩擦係数測定装置１０を被測定面（道路面等）に設置する。このとき測定子２０のゴム体２０ｂは、図４に示すように被測定面Ｓに対して離れた位置にある。次に、この状態で、駆動モータ２４の電源をＯＮにし、駆動モータ２４を駆動させることにより、歯車２５ａ、２５ｂを介して駆動軸１７を回転させ、これに伴い駆動軸１７に固定された駆動円盤１８およびこの駆動円盤１８とバネバランス２１を介して連結された円板１９が回転する。このとき駆動軸１７の回転速度、すなわち円板１９の回転速度は、歯車機構２５を介して接続された速度計２３によって検出される。
【００２３】
円板１９の回転速度が測定測定（例えば７０Ｋｍ／Ｈ）に達したところで、駆動モータ２４の電源をＯＦＦにすると同時に、昇降機構１４を介して測定部１２および駆動部１３が下降する。このとき昇降機構１４としての第２の腕体２９は、減衰装置１５と接続されているので、測定部１２が静かにゆっくりと下降する。このため測定部１２が下降して、測定子２０のゴム体２０ｂが被測定面（道路面）に接触した際に上下振動が吸収され、測定子２０が被測定面上をバウンドすることを防止できる。また、測定子２０は、減衰装置１５により一定の速度で下降し、被測定面に接触するため、誰が測定しても同一の条件での測定が可能となる。
【００２４】
図６に示すように測定部１２が下降して、測定子２０のゴム体２０ｂが被測定面Ｓ（道路面）に接触すると、円板１９には、ゴム体２０ｂと被測定面Ｓとの間にはたらく摩擦力により、円板１９を停止させようとする力がはたらくが、駆動円盤１８は駆動軸１７に固定されているため、駆動モータ２４の電源をＯＦＦにした後も、慣性によって回り続けようとする。このため、駆動円盤１８と円板１９とを連結しているバネバランス２１には、回転を続行しようとする駆動円盤１８と被測定面Ｓからの摩擦力を受けて停止しようとする円板１９との間にはたらくねじれ力が生じ、このねじれ力がバネバランス２１を変位させ、その変位量は変位計２２によって測定される。
【００２５】
すなわち電源端子４１からの電圧は定電圧装置４３を介して変位計２２に入力され、バネバランス２１の変位量に応じた出力電圧が、変位計２２よりアッテネーター４５を介して摩擦係数出力端子４６に印加される。この摩擦係数出力端子４６からの出力は、動摩擦係数測定装置１０とは別体として設けたＸ−ＹレコーダーのＹ成分として記録される。一方、ゴム体２０ｂにかかる摩擦力は円板１９、バネバランス２１を介して駆動円盤１８に伝達されるので駆動円盤１８は徐々に減速され停止するに至る。この間、駆動円盤１８の回転速度は、歯車機構２５を介して接続された速度計２３によって検出され、速度出力端子４２から出力される。この速度出力端子４２からの出力は、Ｘ−ＹレコーダーのＸ成分として記録される。
【００２６】
以上のように本発明に係る動摩擦係数測定装置１０によれば、速度と動摩擦係数との関係をＸ−Ｙレコーダの座標に自動的に記録させることができるので、種々の速度におけるゴム体２０ｂと被測定面（道路面）との間の動摩擦係数を一度の測定操作で得ることができる。
【００２７】
また、測定子２０は、図７、８に示すように２枚の板バネを重ね合わせることにより構成された減衰部２０ａを有しているので、図９に示すように被測定面Ｓの凹凸が激しくても、減衰部２０ａによる減衰効果によりゴム体２０ｂに生じる振動を減衰させて、ゴム体２０ｂと被測定面Ｓとの間の動摩擦係数を正確に測定することができる。つまり、測定中にゴム体２０ｂが被測定面上を移動する際にゴム体２０ｂをバウンドさせることなく、被測定面に接触させることができる。
【００２８】
図１０は、本発明の他の実施例における測定子３０を示す要部拡大側面図である。本実施例においては、減衰部３０ａが板バネ３１ａと粘弾性体３１ｂとにより構成されており、円板１９の下面と板バネ３１ａとの間に粘弾性体３１ｂが配置されている。なおゴム体３０ｂは、第１実施例と同様に板バネ３１ａの先端に取付けられている。
【００２９】
減衰部３０ａを以上のように構成した場合、板バネ３１ａと粘弾性体３１ｂとの組み合わせによる減衰効果を得ることができ、効果的にゴム体３０ｂに生じる振動を抑制することができる。つまり、粘性減衰効果により、ゴム体３０ｂのバウンドを抑制することができる。
【００３０】
なお、以上の実施例では、道路面とゴム体との間の動摩擦係数を測定する例について説明したが、これに限ることなく他の凹凸に富んだ被測定面の動摩擦係数を正確に測定することができる。例えば、表面に凹凸模様が形成されたマンホール蓋の表面を被測定面とした場合には、マンホール蓋の表面とゴム体との間の動摩擦係数を正確に測定することができ、マンホール蓋の表面の摩耗状況を検証することができる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の動摩擦係数測定装置（請求項１）は、昇降機構を介して測定部および駆動部を下降させて、測定子を被測定面に接触させた際に、減衰装置によって測定子の上下振動が吸収される。したがって、測定子が被測定面上をバウンドするのを防止でき、測定子と被測定面と間の動摩擦係数を正確に測定することができる。また、測定子を被測定面に接触させる際、減衰装置によって一定速度で下降させることができるために、誰が測定しても同一条件で測定を行うことができ、測定精度を向上できる。また、ゴム体が被測定面上を移動する際に、ゴム体に生じた振動を複数枚の板バネが吸収し、ゴム体が被測定面上をバウンドするのを防上することができる。このためゴム体と被測定面との間の正確な動摩擦係数を測定することができる。
【００３２】
また本発明の動摩擦係数測定装置（請求項２）は、減衰部は、板バネと粘弾性体とを組み合わせて構成したため、ゴム体が被測定面上を移勤する際に、ゴム体に生じた振動を板バネと粘弾性体との組み合わせにより吸収し、ゴム体が被測定面上をバウンドするのを防止することができる。このためゴム体と被測定面との間の正確な動摩擦係数を測定することができる。
【００３５】
また、本発明の動摩擦係数測定装置（請求項３）は、減衰装置をオイルダンパーとしたことにより、測定子を被測定面に接触させる際に測定部および駆動部を一定速度で緩やかに下降させることができ、測定子が被測定面上でバウンドするのを防止することができる。このため測定子と被測定面との間の正確な動摩擦係数を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る動摩擦係数測定装置を示す全体斜視図である。
【図２】図２は、同動摩擦係数測定装置の底部から見た斜視図である。
【図３】図３は、同動摩擦係数測定装置の縦断面図である。
【図４】図４は、同動摩擦係数測定装置の要部拡大断面図である。
【図５】図５は、同動摩擦係数測定装置の電気回路図である。
【図６】図６は、要部拡大断面図である。
【図７】図７は、本発明の動摩擦係数測定装置に使用される測定子を示す拡大斜視図である。
【図８】図８は、同測定子の要部拡大断面図である。
【図９】図９は、同測定子の作動状態を示す説明図である。
【図１０】図１０は、測定子の他の実施例を示す要部拡大断面図である。
【図１１】図１１は、従来の測定子の作動状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｓ 被測定面
１０ 動摩擦係数測定装置
１１ 台枠
１１ａ 脚
１２ 測定部
１３ 駆動部
１４ 昇降機構
１５ 減衰装置
１６ 開口部
１７ 駆動軸
１８ 駆動円盤
１９ 円板
２０、３０ 測定子
２１ バネバランス
２２ 変位計
２３ 速度計（検出手段）
２４ 駆動モータ
２５ 歯車機構
２５ａ、ｂ 歯車
２６ 筐体
２７ 支持台
２８ 第１の腕体
２９ 第２の腕体
３１ 粘弾性体
３２ モータ支柱
３３ ベアリング
３４ スリップリング支柱
３５ スリップリング
３６ ブラシ
３７ ブラシホルダ
３８ バネ取付けフレーム
３９ 設置圧調整バネ
４０ 電源スイッチ
４１ 電源端子
４２ 速度出力端子
４３ 定電圧装置
４５ アッテネータ
４６ 摩擦係数出力端子

Claims (3)

1. 台枠と、前記台枠に昇降機構を介して上下動可能に取付けられた駆動部および測定部とからなり、
   前記駆動部は、駆動軸と、前記駆動軸を回転させる駆動モータとを備え、
   前記測定部は、前記駆動軸に固定された駆動円盤と、前記駆動円盤の下方で前記駆動軸に対して回転自在に取付けられた円板と、前記円板の下面に取付けられた測定子と、前記駆動円盤と前記円板とを連結するバネバランスと、前記バネバランスの変位量を電気量に変換する変位計と、前記駆動円盤の回転速度を測定する検出手段とを備え、
   前記昇降機構には、前記測定部の上下振動を減衰させる減衰装置を備え、
   前記測定子は、前記円板の下面に一端を固定された複数枚の板バネと、前記複数枚の板バネのうち最下段の板バネの自由端に固定されたゴム体とによって構成されることを特徴とする動摩擦係数測定装置。
2. 台枠と、前記台枠に昇降機構を介して上下動可能に取付けられた駆動部および測定部とからなり、
   前記駆動部は、駆動軸と、前記駆動軸を回転させる駆動モータとを備え、
   前記測定部は、前記駆動軸に固定された駆動円盤と、前記駆動円盤の下方で前記駆動軸に対して回転自在に取付けられた円板と、前記円板の下面に取付けられた測定子と、前記駆動円盤と前記円板とを連結するバネバランスと、前記バネバランスの変位量を電気量に変換する変位計と、前記駆動円盤の回転速度を測定する検出手段とを備え、
   前記昇降機構には、前記測定部の上下振動を減衰させる減衰装置を備え、
   前記測定子は、前記円板の下面に固定された板バネと粘弾性体とからなる減衰部と、前記減衰部に固定されたゴム体とによって構成されることを特徴とする動摩擦係数測定装置。
3. 前記減衰装置は、オイルダンパーである請求項１または２に記載の動摩擦係数測定装置。

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