(57)【要約】【課題】雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能な雪上硬度測定方法及び装置を提供する。【解決手段】上下に移動自在に支持した硬度測定用部材３を雪面７に押圧し、その押圧した硬度測定用部材３を連続的に雪面７上を移動させる。その連続的に移動した硬度測定用部材３が雪面７に沈下した沈下量を順次測定し、その測定した沈下量から雪上硬度を求める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に移動自在に支持した硬度測定用部材を雪面に押圧し、該押圧した硬度測定用部材を連続的に雪面上を移動させ、該連続的に移動した硬度測定用部材が雪面に沈下した沈下量を順次測定し、該測定した沈下量から雪上硬度を求める雪上硬度測定方法。
【請求項２】
前記硬度測定用部材が回転自在に支持された回転体であり、該回転体を雪面上を回転移動させる請求項１に記載の雪上硬度測定方法。
【請求項３】
前記回転体が円盤である請求項２に記載の雪上硬度測定方法。
【請求項４】
上下に移動自在に支持した硬度測定用部材と、該硬度測定用部材を雪面に押圧する押圧手段とを具備する雪上硬度測定装置。
【請求項５】
前記硬度測定用部材が回転自在に支持された回転体である請求項４に記載の雪上硬度測定装置。
【請求項６】
前記回転体が円盤である請求項５に記載の雪上硬度測定装置。
【請求項７】
前記円盤が横断面矩形状、６角形状、菱形状、長円形状、楕円形状の円盤から選択される請求項６に記載の雪上硬度測定装置。
【請求項８】
前記押圧手段が前記硬度測定用部材を押圧可能な重りを有する請求項４，５，６または７に記載の雪上硬度測定装置。
【請求項９】
前記押圧手段が前記硬度測定用部材を押圧可能な付勢手段を有する請求項４乃至８のいずれか１項に記載の雪上硬度測定装置。
【請求項１０】
前記硬度測定用部材を雪面に押圧した際に沈下した沈下量を検出するための非接触式センサを有する請求項４乃至９のいずれか１項に記載の雪上硬度測定装置。
【請求項１１】
前記非接触式センサの検出信号から硬度測定用部材が雪面に沈下した沈下量を算出する演算手段を有する請求項１０に記載の雪上硬度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積雪路面など雪面上での硬度を測定する方法と装置に関し、さらに詳しくは、雪上硬度の変化を連続的に調べることができる雪上硬度測定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、スノータイヤの性能は雪上硬度の影響を受けるため、性能の試験を行う際に、積雪路面の雪上硬度を測定するようにしている。従来、このような雪面上での硬度を測定する装置として、矢尻状に拡開した硬度測定用部材を用いた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。矢尻状に拡開した硬度測定用部材を上方から雪面上に突き差し、その硬度測定用部材が雪面に沈下した沈下量を測定して雪上の硬さを求めるものである。
【０００３】
上述した測定方法は、測定領域の各ポイントで雪上硬度を測定するには有用であるが、測定領域において雪上硬度が連続的にどのように変化しているかを調べたい場合には、利用することができない。
【特許文献１】米国特許第５，８３１，１６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能な雪上硬度測定方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明の雪上硬度測定方法は、上下に移動自在に支持した硬度測定用部材を雪面に押圧し、該押圧した硬度測定用部材を連続的に雪面上を移動させ、該連続的に移動した硬度測定用部材が雪面に沈下した沈下量を順次測定し、該測定した沈下量から雪上硬度を求めることを特徴とする。
【０００６】
本発明の雪上硬度測定装置は、上下に移動自在に支持した硬度測定用部材と、該硬度測定用部材を雪面に押圧する押圧手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上述した本発明によれば、上下に移動自在に支持した硬度測定用部材を雪面に押圧し、その押圧した硬度測定用部材を連続的に雪面上を移動させ、その連続的に移動した硬度測定用部材が雪面に沈下した沈下量を測定するようにしたので、雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１，２は、本発明の雪上硬度測定装置の一実施形態を示し、この雪上硬度測定装置１Ａは、雪上の硬さを測定するための硬度測定用部材３と、この硬度測定用部材３を支持する支持ロッド５と、硬度測定用部材３を雪面７に押圧する押圧手段９を備えている。
【００１０】
硬度測定用部材３は、横断面矩形状の円盤から構成され、その外周面３ａが雪面７に接して押圧する面になっている。このような円盤の一例として、例えば、外径１７０ｍｍ、厚さ（外周面３ａの幅）５．５ｍｍ、重量１．５ｋｇのものを挙げることができる。円盤は、横断面矩形状に限定されず、他の断面形状であってもよい。例えば、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、横断面形状が６角形状、菱形状、長円形状、楕円形状の円盤を好ましく挙げることができる。これらの円盤から雪質より適宜選択するのがよい。
【００１１】
支持ロッド５が上下に延在し、その下端に支持ブロック１１が固定されている。この支持ブロック１１に軸受け１３を介して硬度測定用部材３が回転中心軸ｘを水平方向にして回転自在に支持されている。
【００１２】
支持ロッド５の上端部に押圧手段９が設けられている。この押圧手段９は、重り９Ａから構成され、この重り９Ａが支持ロッド５の上端部に着脱自在に取り付けられている。重り９Ａの荷重により、硬度測定用部材３の外周面３ａが所定の圧力で雪面７を押圧できるようにしてあり、これにより硬度測定用部材３が図２に示すように雪面７に沈下する。
【００１３】
支持ロッド５の中間部には、支持ロッド５を上下に摺動自在に支持するリング体１５が設置され、このリング体１５に測定者が把持する把持部１７を備えた把持棒１９が固定されている。支持ロッド５をリング体１５に上下に摺動自在に取り付けることで、支持ロッド５の下端側に支持された硬度測定用部材３を上下に移動自在にしている。
【００１４】
以下、上述した雪上硬度測定装置１Ａを用いて、雪上硬度を測定する方法について説明する。
【００１５】
先ず、測定者が把持部１７を持って、硬度測定用部材３の外周面３ａを雪面７に当接するようにして、測定装置１Ａを雪面７上に配置する。この際に、重り９Ａの荷重を受けて、硬度測定用部材３の外周面３ａが雪面７を押圧し、硬度測定用部材３が雪面７内に沈下する。
【００１６】
この状態で、測定者が測定装置１Ａを引いて雪面７上を移動させる。これにより雪面７を押圧する硬度測定用部材３が回転しながら連続的に雪面７上を移動し、この硬度測定用部材３の回転移動により雪面７に硬度測定用部材３が沈下した量に相当する轍２１（図４参照）が連続的に形成される。この連続的に形成される轍２１の深さｄを順次測定する（例えば、測定者が測定機器を使って測定する）ことで、連続的に移動した硬度測定用部材３が雪面７に沈下した沈下量が測定される。これら得られた沈下量から予め用意した沈下量と雪上硬度との相関表を用いて、雪上硬度が求められる。
【００１７】
従って、雪面７における雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能になる。その結果、例えば、スノータイヤの試験の際に雪面を整備する路面整備車両へと雪上硬度情報をフィードバックして、雪面の硬さを安定化させることができるなどの利点がある。
【００１８】
図５は、本発明の雪上硬度測定装置の他の実施形態を示し、この雪上硬度測定装置１Ｂは、雪面７上を滑走可能な左右の橇板３１を有し、この左右の橇板３１上にフレーム３３が立設されている。左右の橇板３１がフレーム３３に対して着脱自在に取り付けられ、雪質に応じた寸法の橇板をフレーム３３に取り付けることができるようにしている。フレーム３３の前後に延在する左右の上部フレーム部３３ａから、硬度測定用部材３を回転自在に支持するための左右の支持部材３５が垂設されている。
【００１９】
各支持部材３５は、上部フレーム部３３ａに固定した上下に延在する円筒状の上側支持部３５ａと、この上側支持部３５ａ内に上下に摺動自在に上部側が挿入され、上下に延在する下側支持部３５ｂとから構成されている。左右の支持部材３５の下側支持部３５ｂの下端に支持ブロック３６がそれぞれ固定されている。この支持ブロック３６に固定した軸受け（不図示）間に回転軸（不図示）が回転自在に取り付けられ、この回転軸に上述した硬度測定用部材３が固定されている。
【００２０】
上側支持部３５ａの下端に突設したフランジ３７と下側支持部３５ｂの中間部に突設したフランジ３９との間にバネ（付勢手段）４１が設置されている。このバネ４１により硬度測定用部材３を下方側に付勢して雪面７に押圧できるようになっており、この実施形態ではバネ４１が押圧手段９を構成している。コストの点から押圧手段９としてバネ４１を好ましく用いることができるが、バネ４１に代えて、油圧や空気圧などの流体圧により硬度測定用部材３を下方側に付勢して雪面７に押圧可能にしたシリンダ式の構造を採用してもよい。
【００２１】
左右の上部フレーム部３３ａ間に配置され、硬度測定用部材３の上方に位置する中央の上部フレーム部３３ｂには、硬度測定用部材３が雪面７に沈下した沈下量を検出するための非接触式センサ４３Ａ，４３Ｂが前後に設けられている。
【００２２】
図６に示すように、中央の上部フレーム部３３ｂの前側に設置した非接触式センサ４３Ａが、硬度測定用部材３が通過する前の雪面７までの距離ｍを検出し、中央の上部フレーム部３３ｂの後側に設置した非接触式センサ４３Ｂが、沈下した硬度測定用部材３が移動（通過）した轍２１の底面２１ａまでの距離ｎを検出するようになっている。非接触式センサ４３Ａ，４３Ｂとしては、距離を検出することができれば、光学式、電波式、音波式など、いずれのタイプのものを用いてもよい。
【００２３】
上部フレーム部３３ａ，３３ｂ上には、非接触式センサ４３Ａ，４３Ｂが接続される演算手段４５が設けられている。演算手段４５は、非接触式センサ４３Ａ，４３Ｂの検出信号を用いて距離の差（ｎ−ｍ）を算出する。この差が轍２１の深さｄ、即ち雪面７に沈下した硬度測定用部材３の沈下量である。
【００２４】
演算手段４５には、予め沈下量と雪上硬度との相関データが入力されており、得られた沈下量の値を雪上硬度の値に変換して表示部４７に表示するようになっている。また、算出された沈下量の値及び雪上硬度の値は、逐次不図示の記憶手段に記憶される。
【００２５】
上記雪上硬度測定装置１Ｂは、測定者が橇板３１に固定したフレーム３３を押すことにより雪面７上を滑走して移動するが、エンジンを搭載して自走する構成にしてもよい。
【００２６】
上述した雪上硬度測定装置１Ｂでは、装置を雪面７上に配置すると、バネ４１により押圧された硬度測定用部材３の外周面３ａが雪面７を押圧し、硬度測定用部材３が雪面７内に沈下する。測定者が橇板３１に固定したフレーム３３を押すことにより、雪上硬度測定装置１Ｂが移動し、これにより雪面７を押圧した硬度測定用部材３が回転しながら連続的に雪面７上を移動する。この硬度測定用部材３の回転移動により雪面７に硬度測定用部材３が沈下した量に相当する轍２１が連続的に形成される。
【００２７】
非接触式センサ４３Ａから硬度測定用部材３が移動しない雪面７までの距離ｍの検出信号が、非接触式センサ４３Ｂから沈下した硬度測定用部材３が移動した轍２１の底面２１ａまでの距離ｎの検出信号が演算手段４５に逐次入力され、連続的に移動する硬度測定用部材３の沈下量及びその雪上硬度が順次算出される。従って、雪面７における雪上硬度の変化を連続的に調べることが可能になる。
【００２８】
また、図７に示すように、勾配のある雪面７上で硬度を測定する場合には、図１に示す雪上硬度測定装置１Ａでは、硬度測定用部材３に加わる重り９Ａの荷重が平地で測定する場合と異なるため、精度の良い雪上硬度を測定することができないが、図５に示す雪上硬度測定装置１Ａでは、バネ４１の力により押圧するため、硬度測定用部材３が雪面７を押圧する力が勾配のある雪面７でも殆ど変わらないため、勾配のある雪面７上においても精度の良い硬度測定が可能になる。
【００２９】
傾斜角度が大きくなり、硬度測定用部材３の重量が測定に影響する（雪面７に加わる硬度測定用部材３の重量が減少する）ようになる場合には、バネ４１の力を調整できるように構成するのがよい。好ましくは、雪面７の傾斜角度を測定する傾斜角度測定手段を設置する一方、バネ４１の力を自動調整（バネ４１の長さを自動調整）できる構成にし、傾斜角度測定手段で検出した角度信号に基づいて演算手段４５で補正値を演算し、その補正値を用いてバネ４１の力を自動調整するようにするのがよい。これにより平坦な雪面７であろうと勾配のある雪面７であろうと、常に一定の力Ｆで硬度測定用部材３が雪面７を押圧することができる。
【００３０】
本発明において、硬度測定用部材３は、上述したように円盤を好ましく用いることができるが、それに限定されず、測定する雪面７の雪質により、球状やローラ状の回転体を使用することも可能であり、更に橇や丸棒、角棒などの棒状体などを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の雪上硬度測定装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１の雪上硬度測定装置の側面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ硬度測定用部材に使用される円盤の他の例を示す断面図である。
【図４】円盤により形成された轍の断面図である。
【図５】本発明の雪上硬度測定装置の他の実施形態を示す側面図である。
【図６】非接触式センサの作用を示す説明図である。
【図７】図５の雪上硬度測定装置において、勾配のある雪面上で硬度を測定する状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１Ａ，１Ｂ  雪上硬度測定装置
３  硬度測定用部材
７  雪面
９  押圧手段
９Ａ  重り
２１  轍
４１  バネ（押圧手段）
４１Ａ，４３Ｂ  非接触式センサ
４５  演算手段
ｄ  深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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