JP4796317B2 - ブレーキ／速度テスト用試験機に使用するローラ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のブレーキ及び速度計の少なくとも一方をテストする試験機に使用するローラ及びその製造方法に関するものである。

自動車等の車両のブレーキ及び速度計をテストする試験機としては、例えば、ブレーキ・速度計複合試験機などが知られており、このような試験機においては、検査すべき車両の車輪に転動接触させて該車輪を回転可能に支持する一対のローラが使用される。

車輪を支持する一対のローラの内の一方のローラは、通常、駆動ローラであり、他方のローラは従動ローラである。駆動ローラは、回転駆動源へ連結可能であり、該回転駆動源からの駆動力が駆動ローラに付与され、該駆動ローラ上に支持されている車輪を回転させることが可能である。従動ローラは自由回転可能に支持されており、常に、車輪と転動接触して車輪の回転に従動して回転する。尚、駆動ローラと従動ローラとはチェーン等によって一体的に回転駆動されるべく連結させることが可能である。

特に、駆動ローラは駆動源により回転駆動されて、それと転動接触している車輪を回転させるものであるから、転動ローラの表面、即ち周面は、車輪と間で所定のレベル以上の摩擦係数を有するものであることが必要とされる。例えば、車検機器の国土交通省によって定められているこの様な試験機の型式認定用の基準においては、ブレーキテスタ用のローラの摩擦係数は乾燥状態で０．６５以上及び泥水状態で０．５以上であることが必要とされている。

この様に駆動ローラの表面、即ち周面、が車輪に対して所定のレベル以上の摩擦係数を満足させるものであるために、従来、駆動ローラの表面にはその中心軸と平行に延在させて多数の溝を刻設していた。例えば、図３（Ａ）に横断面図で例示した如く、駆動ローラ１’の表面、即ち周面には複数個の溝１’ａを刻設していた。この様な構成とすることにより、駆動ローラ１’と車輪との間の摩擦係数が増加し所定のレベルの摩擦係数を得ることが可能である。しかしながら、この様に、駆動ローラ１’等の車輪と転動接触されるローラの表面上にローラの中心軸と平行に多数の溝を刻設する場合には種々の問題を発生する場合がある。例えば、この様な溝付きローラと車輪とが転動接触した状態で回転されると、該ローラと車輪との間においてかなりの騒音を発生する場合がある。更に、溝１’ａの角部が使用と共に次第に削れて経時変化により摩擦係数が変動したり、又は溝１’ａの角部により車輪のタイヤが損傷を受ける場合がある。

この様な溝付きローラに関する問題点を解消すべく、従来技術においては、ローラの表面上に多数の溝を刻設する代わりに、ローラの表面上に高摩擦性の樹脂や骨材を接着剤や結合剤で接着させる技術が提案されている。しかしながら、この様にローラとは本来別体である樹脂や骨材をローラに接着させる技術では、接着不良等により樹脂や骨材が使用と共にローラから離脱する場合があり、使用における信頼性の点で問題があり、且つ長期使用には不向きであると考えられる。

特開平９−７２８２９号公報 特開平１１−４４５９３号公報

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、騒音発生レベルを低下させ且つ動作上の信頼性を増加させたブレーキ及び速度計の少なくとも一方をテストする試験機用のローラ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の別の目的とするところは、長期的に使用可能であり且つ経時変化の少ないローラ及びその製造方法を提供することである。

本発明の一つの側面によれば、車輪と転動接触させて車輪のブレーキ及び速度の少なくとも一つをテストする試験機に使用するローラであって、前記ローラの少なくとも表面層を選択した金属材料から構成し且つ前記表面層の表面を所定の寸法範囲のショット玉でショットブラスト処理したことを特徴とするローラが提供される。

好適には、該選択した金属材料がＳＴＫＭなどの引抜き鋼管用の物質である。更に好適には、該所定の寸法範囲が１．０〜３．０ｍｍである。更に好適には、該試験機が、対応する車輪を支持するために一対のローラを有しており、該一対のローラは駆動ローラと従動ローラとからなり、該駆動ローラは回転駆動源へ連結可能であり、該一対のローラの内で少なくとも駆動ローラの表面がショットブラスト処理されている。

本発明の別の側面によれば、車輪と転動接触させて車輪のブレーキ及び速度の少なくとも一つをテストする試験機に使用するローラの製造方法において、
選択した金属材料からなる所定の外径を有する素材ローラを用意し、
前記素材ローラの一端部を保持して前記ローラを懸架状態とし、
ショット玉噴射用の複数個の噴射ガンを前記素材ローラの中心軸と平行で且つ前記中心軸周りの少なくとも１箇所において配列させ、
前記複数個の噴射ガンから前記素材ローラの周面全体にショット玉を噴射させて前記素材ローラの周面をショットブラスト処理させる、
ことを特徴とする方法が提供される。

好適には、該ショットブラスト処理中に該素材ローラをその中心軸周りに回転させる。更に好適には、該素材ローラの一端部を保持する場合に前記素材ローラがその中心軸周りに自由回転可能であるように保持し、該噴射ガンの噴射方向の中心軸が懸架状態にある該素材ローラの中心軸と一致しないように該噴射ガンの噴射方向を設定し、噴射されたショット玉によって該素材ローラの周面全体がショットブラスト処理されると共に該素材ローラがその中心軸回りに回転される。

本発明のローラによれば、自動車等の車両の少なくともブレーキ又は速度計のテストを行う場合に、互いに転動接触する車輪と該車輪を支持するローラとの間において発生する騒音の発生を著しく減少させることが可能である。更に、本発明のローラによれば、経時的変化が少なく、従って動作上の信頼性が高く、且つ車輪のタイヤに損傷を与えることが殆どない。更に、本発明のローラは、少なくとも表面層において一体的な構成を有しているので接着剤を使用することは必要ではなく且つ表面状態が直ぐに劣化することは殆どない。

本発明の製造方法によれば、所定の摩擦係数を具備する表面を有するローラを迅速に且つ効率的に製造することが可能である。更に、本発明の製造方法によれば、複数本のローラを一度に処理することが可能であり、製造コストを低下させることに貢献する。

本発明の１実施例に基づいて構成されたブレーキ・速度計複合試験機の要部の構成を図１に示してある。即ち、該試験機は、左右各一対の駆動ローラ１及び従動ローラ２を有しており、例えば、図２に示されるように、検査すべき車両の左右の各車輪は夫々の左右の各対の駆動ローラ１及び従動ローラ２の上に転動接触状態に載置される。尚、図１に示した実施例においては、駆動ローラ１のみが本発明の１実施例に基づいて構成されたショットブラスト処理されたローラを使用しており、従動ローラ２はショットブラスト処理されていないローラを使用した場合である。しかしながら、従動ローラ２についても本発明に基づいて構成されたショットブラスト処理されたローラを使用することが可能であることは勿論である。

図１に示した試験機においては、左右夫々の一対の駆動ローラ１と従動ローラ２とが連結チェーン５を介して回転動作上連結されている。左右の駆動ローラ１の夫々にはギヤボックス３及び制動力検知ロードセル８が夫々結合されている。一方、左右の従動ローラ２，２の間には電磁クラッチ４が介在されており、この電磁クラッチ４はスピード測定時に左右のローラを同期させるべくオン状態とされる。ブレーキテストにおいて制動力を測定する時には、この電磁クラッチ４はオフ状態とされる。左右の従動ローラ２、２の少なくとも一方には速度検出エンコーダ６が結合されており、スピードテスト時において従動ローラ２の回転速度、従って従動ローラ２と転動接触している車輪Ｗの回転速度（究極的にはテスト中の車両の走行速度）を検出する。

図２を参照して説明すると、駆動ローラ１及び従動ローラ２は上下に移動自在に設けられており、検査すべき車両が矢印Ａで示した車両進行方向に自走して所定位置に停車すると、駆動ローラ１及び従動ローラ２の間に配置されている不図示のリフタをリモコンにて下方へ移動させて対応する車輪Ｗをこれらのローラ１及び２によって転動接触状態に支持する。この状態においてテストすべき車両のブレーキテスト及び速度計テストを、夫々、実施することが可能である。

ここで重要なことであるが、図示例の試験機においては、駆動ローラ１はその表面、即ち周面がショットブラスト処理されており、従って、図３（Ｂ）に横断面で概略的に示した如く、駆動ローラ１の表面（周面）にはショットブラスト処理によって形成された凹凸１ａが形成されている。駆動ローラ１の少なくとも表面層は選択した金属材料から形成されており、例えば、引抜き鋼管用の金属材料を使用することが可能であり、特にＳＴＫＭ材料を使用することが可能である。駆動ローラ１の外径は、典型的に、約１００ｍｍ〜約３５０ｍｍの範囲とすることが好適であり、例えば、約１６３ｍｍ又は約１８５ｍｍの外径とすると良い。そして、素材ローラの表面（周面）をショットブラスト処理して該表面に凹凸を形成させる場合に、ショットブラスト用のショット玉としては１．０〜３．０ｍｍの範囲の外径を有するスチール玉を使用することにより所望の凹凸を形成させることが可能である。ショット玉としてスチール玉を使用するために、処理後に得られる駆動ローラ１の表面上に形成される凹凸は通常のアスファルト路面の凹凸に近似したものが得られることとなる。

注意すべきことであるが、ショットブラストとは、通常、被加工物の表面から錆、汚れ、凹凸を除去するために使用されるものであって、多くの場合において、１ｍｍ以下の直径のショット玉を使用している。本発明においては、素材ローラの表面（周面）上に所望の摩擦係数を発生することが可能な凹凸を形成させるためにショットブラスト処理を該表面に施すものであって、ショットブラスト処理によって全表面にわたって比較的均一な分布及び形状の凹凸を形成させることが可能である。従って、通常のアスファルト路面における平均的な凹凸状態をローラの表面（周面）上に形成させることが可能である。そして、本発明においては、ショットブラスト処理を前処理加工として行うのではなく、素材ローラの表面（周面）上に積極的に所望の大きさの凹凸を形成させるために通常使用されるショット玉よりも大き目の１．０〜３．０ｍｍの範囲の外径を有するスチール玉を使用している。

図３（Ｂ）に示した構造を有する駆動ローラ１の表面上を該ローラの中心軸に沿って測定した或る範囲にわたっての表面粗さデータを図４に示してある。ここで、λ_Cはカットオフ値、Ｎは区関数、Ｒａは算術平均粗さ（粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し平均した値）、Ｒｙは最大高さ（粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から最も高い山頂までの高さＹ_Pと最も低い谷底までの深さＹ_vとの和）、Ｒｚは十点平均粗さ（粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高（Ｙ_p）の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高（Ｙ_v）の絶対値の和）であり、これらはＪＩＳに規定されている。

特に、図４に示される表面粗さ測定データにおいては、最大高さＲｙとして１８４．５μｍとなっており、このような最大高さを有する凹凸をショットブラスト処理により形成して得られるローラの場合には、後述する如く、車輪Ｗとの間において所望のレベルの摩擦係数が得られるものであることが判明した。更に、図４の測定データから明らかなように、図３（Ａ）の従来の溝付きローラの場合と異なり、ローラの長手方向に延在する直線的な角部は存在しておらず、更に、凹凸形状の山頂部及び谷部は比較的緩やかに変化しており部分的にひどく尖った形状の部分は存在していない。

次に、本試験機の動作について説明する。先ず、ブレーキテストモードにおいては、不図示のモータ等の駆動源からの駆動回転力がギヤボックス３を介して駆動ローラ１へ伝達され、従って、駆動ローラ１は、例えば、図２に矢印で示した如く反時計方向に駆動回転される。その場合に、従動ローラ５も連結チェーン５を介して駆動ローラ１の駆動回転力が伝達されて図２に矢印で示した如く同じく反時計方向に駆動回転される。車輪Ｗはこれらの駆動ローラ１及び従動ローラ２によって転動接触状態に支持されており、従って、車輪Ｗは図２に矢印で示した如く時計方向に所定の一定速度で回転されることとなる。この状態において、車両に装着されているブレーキを作動させる。すると、ブレーキを作動させたことによる駆動ローラ１からの反力を駆動源と駆動ローラ１との間に配置させたロードセル又はトルク計８によって制動力を測定する。尚、図２中の矢印Ｂは、車両のブレーキを作動させた場合の反力方向を示している。この様に、ブレーキテストモードにおいては、検査すべき車両の制動力を測定する。

一方、本試験機のスピードテストモードにおいては、駆動ローラ１及び従動ローラ２を自由回転状態とさせ、車両のエンジン等の駆動源によって車輪Ｗを所定の一定速度で回転させる。この場合に、車両に装着されている速度計が示す速度と、従動ローラ５に装着されているエンコーダ６から検出され且つ計測される速度とを比較することにより車両の速度計の誤差を確認することが可能である。この場合には、車輪Ｗと各ローラとの間に滑りがなく両者が確実に転動接触状態を維持して回転することが望ましい。従来の溝付きローラの場合には、車輪Ｗに周期的な振動を付与して測定誤差の原因となることがあり、更に別体の粉状材料を接着させたローラの場合には、摩擦接触により粉状材料が次第に剥離してローラの表面における摩擦係数が急激に又は偶発的に劣化する可能性があるが、本発明におけるショットブラスト処理したローラの場合にはこの様な問題が発生する可能性は極めて低い。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、上述したようなスピードテストを実施した場合の従来の溝付きローラと本発明ローラとの騒音測定データの比較を示している。この測定データの内で破線で示したデータは、４０ｋｍ／ｈの速度で走行中に１分間の期間にわたって測定したデータであり、実線で示したデータは、０から６０ｋｍ／ｈへ加速した場合に１分間の期間にわたって測定したデータである。本発明ローラの場合には、従来の溝付きローラと比較して、約８ｄＢの騒音レベルの低下が得られており、更に騒音レベルの変化も比較的滑らかなものとなっている。

図６は、駆動ローラ１と従動ローラ２の３つの組み合わせにおいて、ブレーキテストモードにおいて測定された制動力値を示している。図６において、Ａの測定値は、駆動ローラ１がショットブラスト処理したローラで従動ローラ２が平滑な表面を有するローラの場合であり、Ｂの測定値は、駆動ローラ１がショットブラスト処理したローラで従動ローラ２もショットブラスト処理したローラの場合であり、Ｃの測定値は、駆動ローラ１が溝付きローラで従動ローラ２が平滑な表面を有するローラの場合である。従来の溝付きローラと本発明ローラとの間には、制動力の測定値において殆ど差異がないことが示されている。

本発明に基づいて製造されたローラについて実車による乾燥及び泥水時の制動力についてのテストを行い以下の如き結果が得られた。テストにおいては、駆動ローラ及び従動ローラの両方にショットブラスト処理したローラを使用した。又、駆動ローラ及び従動ローラは、直径２．００ｍｍのスチール製ショット玉を使用してショットブラスト処理したものを使用し、テストした実車の前軸重は８７０Ｋｇ（固定値）＋５５Ｋｇ（人の重量）＝９２５Ｋｇとした。制動力の測定は、新品ローラ（即ち、未使用状態のローラ）と、１０万回使用後のローラと、１５万回使用後のローラとについて行い、各測定された制動力を前軸重で割り算することにより摩擦係数を算出した。尚、１０万回までの測定においては、ローラと実車の車輪のタイヤとが直接接触する状態で行い、１０万回から後の測定においては、タイヤ表面に砂を付着させた状態でローラと接触させた。以下の表１に示されるように、１５万回のテスト結果において、急激な摩擦係数の変化は認められず、使用と共に摩擦係数は漸減しているが、長期的に安定して使用可能であることが示されている。

次に、上記制動力のテストにおいて、未使用状態と、１０万回使用後と、１５万回使用後の夫々の時点において、ローラ表面の粗さを測定し、その結果を以下の表２に示してある。この表２から理解されるように、ショットブラスト処理した場合には、その表面粗さＲｙが少なくとも６８μｍ程度であれば、乾燥時の摩擦係数０．６５及び泥水時の摩擦係数０．５０が得られることが分かる。

次に、本発明のローラ製造方法の側面について説明する。先ず、本発明の１実施例に基づいてローラを製造する方法について図７を参照して説明する。図７に示した如く、素材ローラ１０の一端部に保持部１１を取り付け、この保持部をショットブラスト室内のクレーン等によって素材ローラ１０を懸架状態に保持する。複数個の噴射ガン１２を素材ローラ１０の中心軸と平行に少なくとも一列に配列させる。図７の図示例においては、複数個の噴射ガン１２を２列Ｇ１，Ｇ２に素材ローラ１０のほぼ両側に配置させている。この様に、噴射ガン１２の列は素材ローラ１０の周囲に所望の数だけ配置させることが可能である。この状態において各噴射ガンからショット玉を素材ローラ１０の表面に向けて噴射させてショットブラスト処理を施す。この場合に、素材ローラ１０をその中心軸周りに自由回転可能に保持し且つ各噴射ガン１２からの噴射方向の中心軸を懸架状態にある素材ローラ１０の中心軸から逸らせて配置させることにより、噴射されるショット玉により素材ローラ１０はその中心軸周りに回転することとなる。この場合には、噴射されるショット玉の衝突により素材ローラ１０がその中心軸周りに回転するので、複数個の噴射ガン１２からなる列の数は最小とすることが可能であり、１列とすることも可能である。

図８及び９は、本発明の別の実施例に基づいてローラを製造する方法を示している。この場合には、一対の素材ローラ１０を上下のホルダ１１ａ、１１ｂに支持させ且つ上部ホルダ１１ａに保持部１１を装着してある。この保持部１１をショットブラスト室内において垂直軸周りに回転可能に保持する。そして、素材ローラ１０の中心軸に平行に複数個の噴射ガン１２を所定の間隔で１列Ｇ１に配置させる。この場合に、保持部１１の回転軸１１ｃは噴射ガン１２の噴射方向中心軸１２ａとは逸れるように配置させる。この様な配置とさせることにより、噴射ガン１２から噴射されるショット玉が素材ローラ１０に衝突することにより、ショットブラスト処理が施されると共に、素材ローラ１０は回転軸１１ｃ周りに回転するので素材ローラ１０の全表面が均等にショットブラスト処理されることとなる。尚、図８及び９に示した場合は、２個の素材ローラ１０をホルダ１１ａ，１１ｂによって支持させているが、ホルダを３本又はそれ以上の素材ローラ１０を支持する構成に修正することが可能であることは勿論である。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明はこれら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱すること無しに種々の変形が可能であることは勿論である。

本発明の１実施例に基づいて構成されたブレーキテスト及びスピードテストを行う複合試験機の要部を示した概略平面図。 図１の複合試験機における要部を示した概略正面図。 （Ａ）は従来の溝付き駆動ローラの横断面図、（Ｂ）は本発明の１実施例に基づくショットブラスト処理した駆動ローラの横断面図。 本発明のショットブラスト処理したローラの表面において測定した表面粗さ測定値を示したグラフ図。 （Ａ）は従来の溝付きローラを使用した場合の騒音測定値を示したグラフ図、（Ｂ）は本発明のショットブラスト処理したローラを使用した場合の騒音測定値を示したグラフ図。 従来の溝付きローラと本発明のショットブラスト処理したローラとを使用した場合の制動力測定値を示したグラフ図。 本発明の１実施例に基づいてショットブラスト処理したローラを製造する状態を示した概略図。 本発明の別の実施例に基づいてショットブラスト処理したローラを製造する状態を示した概略正面図。 図８の場合における状態の概略平面図。

符号の説明

１：駆動ローラ
２：従動ローラ
３：ギヤボックス
４：電磁クラッチ
５：連結チェーン
６：検出エンコーダ
８：ロードセル
１０：素材ローラ
１１：保持部
１２：噴射ガン
Ｗ：車輪

Claims (8)

1. 車輪と転動接触させて車輪のブレーキ及び速度の少なくとも一つをテストする試験機に使用するローラであって、前記ローラの少なくとも表面層を選択した金属材料から構成し且つ前記表面層の表面を所定の寸法範囲のショット玉でショットブラスト処理したものであり、前記表面の粗さを表す最大高さＲｙの値が少なくとも６８μｍであることを特徴とするローラ。
2. 請求項１において、前記選択した金属材料がＳＴＫＭなどの引抜き鋼管用の材料であることを特徴とするローラ。
3. 請求項１又は２において、前記所定の寸法範囲が１．０〜３．０ｍｍであることを特徴とするローラ。
4. 請求項１乃至３の内のいずれか１項において、前記試験機が、対応する車輪を支持するために一対のローラを有しており、前記一対のローラは駆動ローラと従動ローラとからなり、前記駆動ローラは回転駆動源へ連結可能であり、前記一対のローラの内で少なくとも前記駆動ローラの表面がショットブラスト処理されていることを特徴とするローラ。
5. 車輪と転動接触させて車輪のブレーキ及び速度の少なくとも一つをテストする試験機に使用するローラの製造方法において、
   選択した金属材料からなる所定の外径を有する素材ローラを用意し、
   前記素材ローラの一端部を保持して前記素材ローラをその中心軸回りに自由回転可能であるようにその一端部を保持して懸架状態とし、
   ショット玉噴射用の複数個の噴射ガンを前記素材ローラの中心軸と平行で且つ前記中心軸周りの少なくとも１箇所において配列させると共に前記噴射ガンの噴射方向の中心軸が懸架状態にある前記素材ローラの中心軸と一致しないように前記噴射ガンの噴射方向を設定し、
   前記複数個の噴射ガンから前記素材ローラの周面全体にショット玉を噴射させて前記素材ローラの周面をショットブラスト処理させると共に前記ショット玉の衝突によって前記素材ローラをその中心軸回りに回転させる、
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項５において、前記素材ローラがＳＴＫＭなどの引抜き鋼管であることを特徴とする方法。
7. 請求項５又は６において、前記ショット玉が１．０〜３．０ｍｍの範囲内から選択した値の直径を有していることを特徴とする方法。
8. 請求項５乃至７の内のいずれか１項において、前記ショットブラスト処理する場合に、前記素材ローラの周面の粗さを表す最大高さＲｙの値が６８μｍ以上となるまで処理することを特徴とする方法。

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