JPS62167404A - 地面の粗さの監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、地面の粗さの監視に関し、鉱山用地での運搬
路の様な道路の粗さの測定に特別な適用を有している。

従来の技術 幾つかの技法は、道路の粗さの測定のために提案された
。一般的な第１クラスは、路面に接触しても接触しなく
てもよい１つまたはそれ以上の点に沿って艮手力向の輪
郭を測定する一般的な原理を利用するものを含む。１つ
の場合では、特別な検査車輌に装着される粗さ計は、車
体に対する後車軸の垂直変位の合計を出力する。開発中
の代りの数値輪郭測定装置は、表面高さを０．２ｔｔｍ
の分解能で測定する様に車輌の後部に装着されるレーザ
ー装置を使用する非接触装置である。上述の一般的な原
理に依存する別の解決方法は、接触線に沿って粗さを測
定するために軽く牽引可能なフレームに装着される加速
度計を使用する。この装置の変形は、慣性基準を与える
様に牽引用車輌に装着される４つの加速度計を備える第
５車輪装着加速度計を使用する。更に別の解決方法は、
接触の中心点において垂直輪郭を測定するために横揺れ
直定規に依存し、直定規のホイールベースは、調節可能
である。

一般的な第２クラスの技法は、±５０ｆｆｉＩｌ１以内
の輪郭を与えるために、または表面輪郭の測量のために
、地形の測光器測定を課す。

フィリップス等の米国特許第３．９８３，７４６号は、
ジャイロスコープによって与えられる慣性基準に対する
車輌の横揺れおよび縦揺れが角度検知装置によって記録
される検査車輌の道路粗さ計を提案する。図表記録の出
力は、Ｉｌｌ揺れまたは横揺れまたは両者を生じさせる
道路の部分と、偏差の振巾および周波数と、道路の勾配
および横領斜との測定値を与える。横揺れおよび縦揺れ
は、表面の凹凸によって課される捻り力が車台の疲労寿
命に影響を与える重要な要素の１つであることを認める
近藤によって述べられる（１９８４年ＳＡＥ論文第８４
０７７８号の［構内ダンプトラックの損（捻と運搬道路
との間の関係」）粗さ計によっても測定される。この粗
さ計は、レーザー受信機と、第５車輪トレーラにおける
距離測定のためのパルス取り出しおよび角度測定を行う
ジャイロスコープと、別個の三脚台装着のレーザー送信
態とを備えている。レーザー送信機は、受信機が第５車
輪の垂直変位を測定するのに使用する基準レーザー面を
投射する。ジャイロスコープは、縦揺れおよび横揺れの
角度を測定する。トレーラの各位置での３つの測定値（
縦揺れ、横揺れおよび垂直変位）は、左右の車輪通路の
表面高さを計算するのに使用される。次に、急速なフー
リエ変換は、表面粗さのパワースペクトルを与え、ホイ
ールベースは、路面がトラックに捻り力を加える周波数
を計算するのに使用される。

最初に述べたクラスの前述の技法は、比較的平滑な面に
対して意図され、１本の接触線に沿って長手方向輪郭を
測定するため、鉱山への適用に好適ではない。航空測光
法は、不充分な精度を有し、フレーム捻れへのデータの
換算は、これが有用なパラメータであると認められれば
、穫めて時間の掛かる仕事である。通常の測量技法は、
橿めて正確であるが、非常に時間が掛かり、道路ないし
運搬路が測定中に閉鎖されることを必要とする。その上
、フレームの捻れへのデータの換算は、これも非常に時
間が掛かる。米国特許第３．９８３゜７４６号の方法は
、ジャイロスコープを装着し構造疲労にあまり重要でな
い道路パラメータ、例えば縦拙れ、横領斜および勾配を
検知し両側の車輪が同一方向へ偏向する場合にフレーム
の捻れを全く検出し得ない特別な車輌を必要とする。

近藤の方法は、トラックのホイールベース上のフレーム
捻れの有用なパラメータの測定を正に許容するが、著し
く複雑である。トレーラ上のジャイロスコープが必要で
あり、別個のレーザー源は、２５０ｍ以内に必要である
。レーザービームによる視線の考察は、該方法を比較的
真直な道路ないし運搬路に制限し、該道路ないし運搬路
は、レーザー送信機の操作者の安全を保証するために閉
鎖されねばならない。電棹機処理が必要であり、従って
、結果は、測定時に利用可能ではない。

発明の要約 本発明の目的は、前述の技法を改善し特に、簡単で、迅
速に有意義な結果を提供可能である地面の粗さ監視装置
を提供することである。

本発明は、ホイールベースの長手方向のフレームないし
車台の捻れが近藤によって開示される様に他のパラメー
タおよび急速なフーリエ変換スペクトルの関係の車台構
造疲労損傷の生に重要な指標であるだけではなく、それ
自体が生じ得る車輌構造損傷の程度を予見して道路およ
び運搬路の保守計画を定めるのに使用可能である地面粗
さの有用で有意義な指標であることの実現に依存する。

これは、鉱山で使用される非常に大きい車輌について特
に然りであると考えられ、即ち、所与の路面は、平坦で
ない輪郭をたどる小さいトラックに僅かな捻れのみを生
じ得るが、該輪郭をたどり得ない大きなトラックにかな
りな車台捻れを生じ１ｑる。

従って、本発明は、−側面において、一対の車輪と、地
面に沿って走行する様に該車輪を回転可能に支持し、該
走行の方向へ延びる少なくとも１つのセグメントを有す
る構造と、該地面の粗さの尺度として該セグメントの捻
れを表示可能な信号を送出する様に該捻れに応答可能な
該構造上の装置とを備える地面の粗さ監視装置を提供す
る。

該装置は、前述の対の車輪と、別の対の車輪との両者を
有する車輌でもよい。代りに、該装置は、前記１つのセ
グメントが牽引車輌の背後にトレーラを結合する装置を
有するトレーラでもよい。該セグメントは、固定装置に
おける＠装置の回転をほぼ阻止する夫々の固定装置によ
って車輪の車軸と、前記継手装置とへ強固に固定される
長手方向軸装置を備えてもよい。

好ましくは、トレーラは、牽引車輌の後輪と、該トレー
ラの前記対の車輪とを含むホイールベースの長さが牽引
車輌のホイールベースの長さにほぼ等しい様に、配置さ
れる。最も好ましくは、トレーラの車輪の間隔は、牽引
車輌の前輪の対の間隔に等しくなければならない。更に
、牽引車輌へのトレーラの結合は、車輌およびトレーラ
が回転を行うとき、トレーラの車輪の軌道が牽引車輌の
少なくとも１つの車輪の対の軌道に一致する様に定めら
れることが好ましい。トレーラは、好ましくは、走行距
離計装置を更に有し、車輪を有する横部材は、牽引車輌
に対する追跡を向上する様に長手方向部材に対してかじ
取り可能でもよい。

本発明は、添付図面を参照して例としてのみ更に説明さ
れる。

実施例 図示される粗さ盟視装置１ｏは、牽引車輌として役立つ
鉱石運搬トラック１２の背後に結合される二輪トレーラ
１４を備えている。車輪の２本の車軸を有するトラック
１２は、関節結合されず、ダンプトレイ１３と、直立懸
架ユニット５０および一対の二重タイヤ車輪１８．１９
を装着する後側車軸ケーシング１６とを備えている。

トレーラ１４は、夫々の車輪２２．２３を回転可能に支
持する横車軸部材２０を有する構造１５を備えている。

構造１５は、トレーラの走行方向に長手方向に延び継手
２５の相補状固定フラ°ンジによって車軸部材２０の中
心に強固に固定される管状軸組立体２４を更に備えてい
る。軸組立体２４は、車軸ケーシング１６に固定される
後側牽引クレビス２６に肴Ｉｌｌ可能に結合される。

軸組立体２４は、相対的な同軸回転を行う様に結合され
る２つの部分２４ａ、２４ｂに分割される。後側部分２
４ａは、その後端で継手２５に固定される細長いチュー
ブ３０と、該チューブおよびそれの相補状フランジ３１
．３３を一体に締付けることによってチューブ３０の前
端に固定されチューブ３０よりも僅かに小さい直径の同
軸スリーブ３２とを有している。スリーブ３２は、軸部
分２４ｂの外側中実端部セグメント３６に対する玉軌道
輪３４（第２図）を有するジャーナル軸受を備え、従っ
て、部分２４ｂは、軸部分２４ａ内に同軸状に延びる。

スリーブ３２は、軸セグメント３６を同様に収容する夫
々の環状端部板３８ａ。

３８ｂを有している。デユープ３２は、トレーラの取扱
いを容易にするために前方ドリーホイール組立体く図示
せず）を備えてもよい。

軸部分２４ｂは、横方向ボルト４３によって軸セグメン
ト３６に回転不能に固定されるスパイダボス４２によっ
て該軸セグメントに固定される捻りに剛性の自在継手４
０を更に備えている。自在継手４０の他の側部は、４７
ａにおいてガセット付けされる一対の間隔を設けられた
一体の平坦なタブ４７を有するフランジ４４にボルト止
めされるスパイダフランジ４６を装着する。タブ４７は
、使用の際、牽引クレビス２６の中心舌片４９を収容し
て２本のボルト４８によって舌片４９に固定される。安
全ヂエーン５１は、タレビス２６およびスリーブ３２の
アイ５２．５３の間に通常の態様で設けられる。

自在継手４０は、２つの自由度のみを許容し、即ち、軸
２４は、垂直面または水平面において継手のまわりに旋
回可能ないし回転可能であり、従って、関節結合される
組立体が曲がり角を旋回するか、または勾配を通り抜け
るのを可能にするが、軸部分２４ｂが継手においてその
軸線のまわりに捻れるのを許容しない。

チューブ３０内の軸セグメント３６の端部は、縮小した
直径の一体のカラー５４として形成され、カラー５４は
、角度を検知可能な検出器５８の制御軸を収容する。該
軸は、止めねじ５９によってカラー内に回転不能に保持
される。検出器５８のケーシングは、隣接する端部板３
８ａに両者が固定されるストップ６２とばね負荷される
リテーナ６４との間に横たわる直立の平坦なバー６０に
よって軸部分２４ａとの一緒の回転に対して強制される
。これにより、検出器５８は、内側軸２４ｂに対するチ
ューブ３ｏおよびスリーブ３２の角度変位を表示可能で
あり従って軸組立体２４の捻れを表示可能である信号を
送る。この表示される捻れは、下に横たわる地面の粗さ
の尺度である。

車輪１８，１９，２２．２３の組み合わせがトラック１
２の様な現場で使用される運搬トラックを真似る様にト
レーラを配置することにより、結果は、これ等のトラッ
クでの効果に換算して直接に判断可能である。この目的
のため、車輪２２゜２３の間隔は、例えばトラック１２
のかじ取り可能な前輪（図示せず）においてトラック１
２の間隔にほぼ等しく作られる。更に、車輪１８，１９
゜２２．２３のホイールベースの長さは、トラック１２
のホイールベースの長さにほぼ等しくなる様に構成され
る。トレーラの車輪間隔およびホイールベースは、戦略
的な個所、例えば継手２５にＪ３いてフランジ付きイン
リート（図示せず）を間挿することによって異なる牽引
車輌に適合する様に調節されてもよい。

検出器５８によってなされる測定値を鉱石運搬路上の距
離に関連付けるため、車輪２３は、トレーラによって走
行された距離を記録する様に距離変換器ないし走行距離
計７０を装着する。

また、トレーラの車輪２２．２３がトラック１２の車輪
の対の少なくとも１つに対して完全に追跡することは、
結果の最適の判断のために望ましい。第１図に示される
構成は、関節結合される組合わせが運搬路の曲りを通り
抜ける際にこの目的を達成しない。これは、屡々受入れ
可能であるが、一層高い精度が必要な際、トラックのか
じ取り可能な前輪に対する関節結合のトレーラのほぼ完
全な追跡を達成する一技法は、次の３４準が満足される
ことを保証することである。

ｊ！ｔ　　＝ｊ！Ｗ２＋１ｄ２ ここに、Ａｔは、車輌の牽引棒の長さであり、ＩＷは、
車輌のホイールベースであり、ｆ（Ｈよ、連結棒の長さ
である。

この基準が満足される好適な構成は、１８ｍの半径の曲
りに対して第５図に示される。第５図では、同様な符号
は、同様な部分を示す。車輌のかじ取り可能な前輪は、
１１で示される。この構成は、第１図に示すクレビス２
６よりも牽引車輌の比較的かなり長い牽引棒２６′を必
要とする。適度な長さの牽引棒２６′を使用する２つの
構成の間の妥協は、満足すべきものであるのが可能で、
検出器５８の出力がトラックの走行線の正確な追跡であ
る望ましい結論の達成に近づく。この解決方法では、−
ｉ長い牽引棒２６′は、トラックの後側車軸ケーシング
１６′に強固に結合されねばならないことが認められる
。

代りの提案は、かじ取り可能な車輪を有するトレーラを
使用することである。トラックの前輪に対するトレーラ
の車輪の完全な追跡は、トレーラおよび車輌の車輪が反
対方向へ等しい句だけかじ取りされれば、可能である。

この代りに、自動付勢のキャスタ作用は、トレーラの車
輪をかじ取りするのに利用されてもよい。

実際上、トラック１２またはトレーラ１４に装架される
アナログチャートレコーダは、（検出器５８の出力によ
って示される様に）変換３７０によって記録される距離
の関数として軸組立体２４の捻れを記録するのに使用さ
れる。該記録は、好ましくは、障害になる表面凹凸の物
理的な位置が位置決め可能で、修理がなされる様に、着
手の基準になされる。トレーラは、検出される捻れが所
定の閾値を越える場所でチョークまたは噴霧ガンによる
記録の様な同定用マークを残す様に構成されてもよい。

前後のタイヤ接触点の間の表面捻れのみが記録され、関
係のないその他の回転運動が自在継手４０において許容
されて記録されないことは、注目するに足る。装置がト
ラックのフレームの捻れを生じさせる表面凹凸を認識し
て、これ等が僅かな位相偏位を伴うのみで正にフレーム
による経験として記録されることは、更に注目するに足
る。この結果は、特定の表面様相の作用の次の適例の予
期によって判断されてもよい。

（ｉｌ　　道路を横着る平行な溝。フレームの捻れなく
、トレーラによって記録される捻れなし。

ｆｉｉ）　　１つの車輪通路のみにおける単一の隆起。

フレームは、一方向へ捻れた後、隆起を越えた際に他の
方向へ捻れる。

遭遇するときに一方向へ捻れ、同一側に一緒に２つの隆
起が見られるときに捻れが生ぜず、次に、後輪が最後の
隆起を横切るときに他の方向へ捻れ、トレーラは、同一
の態様で捻れを記録する。

（Ｍ　道路の勾配。フレームは、捻れず、捻れは、トレ
ーラによって記録されない。

（■）　　横の傾き。フレームは、傾きに最初に遭遇し
たときに捻れた後、横の傾きが除されたときに他の方向
へ捻れ、トレーラは、同一の態様で捻れを記録する。

実際上、観察された捻れの測定値は、通路ないし運搬路
で使用される車輌の構造的疲労損傷に関係付けられるこ
とが期待される。捻れ測定値によって示される様な構造
的疲労損傷の受入れ可能な基Ｑｊおよび受入れ不能なレ
ベルは、確立される。

簡単なピーク高さ法に基づく表面捻れの受容性基準は、
満足すべきものであり得るか、またはパワースペクトル
密度に基づく一層複雑な技法は、必要なことを実証し得
る。この後者の方法は、データの全体の周波数成分を考
察し、パワースペクトル密度の計算は、急速なフーリエ
変換を定めるために電算機を必要とするが、この詳細に
通じることは、例えば鉱山の現場要員に不可欠ではない
。

本発明の広範囲な方法は、車台に対して後側車軸で認め
られる捻れを測定することにより、単一の車輌に実施可
能である。例えば、角度測定は、後側車軸のＡフレーム
の球形継手においてなされてもよく、または車台に対す
る各懸架ユニット（第１図の５０）におりる車輌の変位
は、捻れの他の尺度を与える。

別の代りの実施例は、フレームの捻れに敏感なことが判
明した歪ゲージを車台の四所に装着するものである。

更に別の代りの実施例は、主要な車輌にほぼ等しい中輪
間隔およびホイールベースの前輪および後輪の対を有す
るフレームを提供するものである。

従って、他の車輪対に対する１つの車輪対の角度変位の
測定値は、主要な車輌によって認められる捻れの直接の
尺度を与える。該フレームは、同一かまたは異なるホイ
ールベースおよび車輌間隔のいずれかで、自己推進され
てもよく、牽引車輌によって牽引されてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は鉱石運搬路の粗さを監視するために鉱石運搬ト
ラックに結合されるトレーラを有する本発明の装置の図
式的な斜視図、第２図はトレーラのセグメントへ（第１
図）の一部縦断面の立面図、第３図、第４図は第２図の
線３−３および線４−４に沿う断面図、第５図は鉱石運
搬トラックの前輪に対するトレーラ車輪のほぼ完全な追
跡を達成する構成の図式的な略図を示す。 １０・・・粗さ監視装置、１１・・・かじ取り可能な前
輪、１２・・・鉱石運搬トラック、１４・・・二輪トレ
ーラ、１５・・・構造、　　　１８．１９・・・２重タ
イヤ車輪、２０・・・横車軸部材、２２．２３・・・ト
レーラの車輪、２４・・・・・・管状軸組立体、２４ａ
、２４ｂ・・・軸部分、２５・・・継手、　　３６・・
・外側中実端部セグメント、４ｏ・・・自在継手、　　
４２・・・スパイダボス、５８・・・検出器、　　　６
２・・・ストップ、７０・・・走行距離計、　１ｔ・・
・牽引棒の長さ、１ｄ・・・連結棒の長さ、ＩＷ・・・
ホイールベース。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の車輪と、地面に沿つて走行する様に該車輪
   を回転可能に支持し、該走行の方向へ延びる少なくとも
   １つのセグメントを有する構造と、該地面の粗さの尺度
   として該セグメントの捻れを表示可能な信号を送る様に
   該捻れに応答可能な該構造上の装置とを備える地面の粗
   さの監視装置。
2. （２）前記対の車輪と、別の対の地上車輪との両者を有
   する車輌を備える特許請求の範囲第１項に記載の監視装
   置。
3. （３）トレーラを備え、前記１つのセグメントが、該ト
   レーラを牽引車輌の背後に結合する継手装置を有する特
   許請求の範囲第１項に記載の監視装置。
4. （４）前記セグメントが、固定装置における軸装置の回
   転をほぼ阻止する様に、夫々の固定装置によつて前記地
   上車輪の車軸および前記継手装置に強固に固定される長
   手方向の軸装置を有する特許請求の範囲第３項に記載の
   監視装置。
5. （５）前記軸装置が、それの前記捻れに応答して相対的
   な同軸回転を行う様に結合される夫々の部分を有し、前
   記捻れ応答装置が、該相対的な同軸回転を表示可能な前
   記信号を送る様に配置される特許請求の範囲第４項に記
   載の監視装置。
6. （６）前記軸部分の１つが、他の軸部分内に同軸状に延
   び、前記捻れ応答装置が、該１つの軸部分の内側端部に
   回転可能に装着されるが、該他の軸部分に対するその回
   転を防止する様に該他の軸部分の内部構造に当接する特
   許請求の範囲第５項に記載の監視装置。
7. （７）前記軸装置の一部を形成する捻りに剛性の継手を
   更に備える特許請求の範囲第４項から第６項のいずれか
   １つの項に記載の監視装置。
8. （８）前記牽引車輌の後輪と、該牽引車輌の背後に結合
   される前記トレーラの対の車輪とを含むホイールベース
   の長さが、該牽引車輌のホイールベースの長さにほぼ等
   しい特許請求の範囲第３項から第７項のいずれか１つの
   項に記載の監視装置。
9. （９）前記トレーラの車輪の間隔が、前記牽引車輌の前
   輪の対の間隔にほぼ等しい特許請求の範囲第８項に記載
   の監視装置。
10. （１０）曲りの際、前記トレーラの車輪の軌道が、前記
    牽引車輌の少なくとも１つの車輪対の軌道に一致する特
    許請求の範囲第９項に記載の監視装置。
11. （１１）前記トレーラにおける走行距離計を更に備える
    特許請求の範囲第３項から第１０項のいずれか１つの項
    に記載の監視装置。