(57)【要約】【課題】動きながら静摩擦係数が測定可能なすべり抵抗測定装置を提供すること。【解決手段】路面上に載置される第１ローラー１１と、第１ローラー１１を支持する基部と、基部２０を押す移動手段１８と、基部に揺動自在に支持されるアーム部１３と、アーム部１３に回動自在に支持され路面上に載置される第２ローラー１４と、第２ローラー１４が回転すると締る巻きバネ２１と、第２ローラー１４の回動を一方向に制限するワンウェイクラッチ３０と、第２ローラー１４の回動の大きさを検出して回動信号を発生する回動センサ９０と、回動信号の極大値を検出する極大値検出手段２５と、極大値から算出される第２ローラー１４に加わる静摩擦力と、第２ローラー１４に加わる重さとから静摩擦係数を算出する静摩擦係数算出手段９０とを有する。【選択図】図１
2019120563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面上に載置される第１ローラーと、
前記第１ローラーを回動自在に支持する基部と、
前記基部に設けられ前記基部を押すか引っ張るかする移動手段と、
前記基部に揺動自在に支持されるアーム部と、
前記アーム部に回動自在に支持され、路面上に載置される第２ローラーと、
前記アーム部及び前記第２ローラーのうちの一方に一端部が接続された巻きバネと、
外輪及び内輪から構成され、前記アーム部及び前記第２ローラーのうちの他方と前記外輪及び前記内輪のうちの一方との間の回動が制限され且つ前記アーム部及び前記第２ローラーのうちの一方と前記外輪及び前記内輪のうちの他方との間が回動自在に配設され、前記外輪及び前記内輪のうちの他方が前記巻きバネの他端部に接続されており、前記外輪及び前記内輪の間の回動を一方向に制限するワンウェイクラッチと、
前記アーム部及び前記第２ローラーのうちの一方と、前記外輪及び前記内輪の何れかとの間の回動の大きさを検出して回動信号を発生する回動センサと、
前記回動センサからの前記回動信号の極大値を検出する極大値検出手段と、
前記極大値から算出される前記第２ローラーに加わる静摩擦力と、前記第２ローラーに加わる重さとから静摩擦係数を算出する静摩擦係数算出手段と、
を有するすべり抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、路面のすべり抵抗を測定するすべり抵抗測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
路面でのすべり抵抗測定については、例えば特許文献１に示すように、ＳＬ回転式すべり抵抗測定器による動摩擦係数の測定方法が知られている。この測定方法は、路面とタイヤゴムピースとが接する構造で回転する円盤、回転時にタイヤゴムピースに作用する摩擦力等を計測する装置、及び記録計で構成された例えばダイナミックフリクションテスターが用いられる。しかし、このすべり抵抗測定装置は動摩擦係数を測定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４０３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記状況を鑑みてなされたもので、動きながらすべり抵抗を測れるすべり抵抗測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明のすべり抵抗測定装置の構成上の特徴は、路面上に載置される第１ローラーと、
前記第１ローラーを回動自在に支持する基部と、
前記基部に設けられ前記基部を押すか引っ張るかする移動手段と、
前記基部に揺動自在に支持されるアーム部と、
前記アーム部に回動自在に支持され、路面上に載置される第２ローラーと、
前記アーム部及び前記第２ローラーのうちの一方に一端部が接続された巻きバネと、
外輪及び内輪から構成され、前記アーム部及び前記第２ローラーのうちの他方と前記外輪及び前記内輪のうちの一方との間の回動が制限され且つ前記アーム部及び前記第２ローラーのうちの一方と前記外輪及び前記内輪のうちの他方との間が回動自在に配設され、前記外輪及び前記内輪のうちの他方が前記巻きバネの他端部に接続されており、前記外輪及び前記内輪の間の回動を一方向に制限するワンウェイクラッチと、
前記アーム部及び前記第２ローラーのうちの一方と、前記外輪及び前記内輪の何れかとの間の回動の大きさを検出して回動信号を発生する回動センサと、
前記回動センサからの前記回動信号の極大値を検出する極大値検出手段と、
前記極大値から算出される前記第２ローラーに加わる静摩擦力と、前記第２ローラーに加わる重さとから静摩擦係数を算出する静摩擦係数算出手段と、
を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明においては、第２ローラーの回転に伴い巻きバネに付勢力が蓄積するが、その蓄積した付勢力が第２ローラーと路面との間の静摩擦力を超えるとすべりが生じることになる。本発明では、このすべりが生じたときに蓄積された付勢力の大きさと、第２ローラーに加わる重さとから静摩擦係数を算出する。特にワンウェイクラッチを採用していることにより第２ローラーの外周のうち、路面に接触する部分を変化させることが可能になり、第２ローラーの外周を満遍なく利用して静摩擦係数を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例である歩行者系道路のすべり抵抗を測定する路面のすべり抵抗測定装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】同路面のすべり抵抗測定装置を概略的に示す平面図である。
【図３】本実施形態のすべり抵抗測定装置のワンウェイクラッチと巻きバネの構成を拡大した模式図である。
【図４】実施形態における回動センサの測定値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。なお、説明に用いる図面は模式図で有り、単純な形状で記載しているが、実際の部材の大きさや形状は適正に決定することができる。
【０００９】
（構成）
本実施形態のすべり抵抗測定装置は、図１及び２に示すように、第１ローラー１１及び第２ローラー１４と、基部２０と、移動手段（１７〜１９）と、アーム部１３と、巻きバネ２１と、ワンウェイクラッチ３０と、回動センサ２５と、制御部（極大値検出手段及び静摩擦係数算出手段）９０とを有する。ワンウェイクラッチ３０、巻きバネ２１、及び回動センサ２５は、ケース４０内に収納される。
【００１０】
第１ローラー１１及び第２ローラー１４は路面Ｒ上に載置されている。第１ローラー１１は、左右方向に傾かないように左右方向に２輪平行に配置されている。第１ローラー１１は基部２０の左右両端に１つずつ回動自在に支持されている。
【００１１】
移動手段（１７〜１９）は、基部２０に２カ所の支持点１９ａにて固定されているΠ字型の固定部１９と固定部１９上方中央部に固定されている竿部１７と竿部１７の上端に固定されている取っ手部１８とをもつ。取っ手部１８を使用者が握り、押すことで静摩擦係数（すべり抵抗）が測定できる。
【００１２】
アーム部１３は、一端部が基部２０の左右方向中央部に第１ローラー１１の回転方向と同方向に揺動自在に支承されている。
第２ローラー１４は、路面Ｒ上に載置されている。第２ローラー１４と路面Ｒとの間の静摩擦係数を測定することによりすべり抵抗を測定する。第２ローラー１４は、アーム部１３の他端部に回動自在に支持されている。
【００１３】
ワンウェイクラッチ３０は、第２ローラー１４の回動が一方向のみになるように制限する。ワンウェイクラッチ３０は、図３に示すように、アーム部１３の他端部に設けられた支持軸１３１に回転自在に支持された内輪３２と、その内輪３２に対して一方向（図１及び３における時計回り）にのみ回転できるようになっている外輪３１とからなっている。そのため、外輪３１が一方向と反対方向（時計回り）に回動しようとするとワンウェイクラッチ３０の作用により外輪３１は内輪３２と共に回動することになる。なお、支持軸１３１はアーム部１３に固定されている。
外輪３１は、第２ローラー１４と一体的に回動するように第２ローラー１４に固定されている。
【００１４】
巻きバネ２１は、一端部２１ｂが支持軸１３１に固定され、他端部２１ａが内輪３２に固定される。そのため、内輪３２が回動すると、巻きバネ２１が締まることになる。
回動センサ２５は、内輪３２とアーム部１３（支持軸１３１）との間の相対回転を検出する手段である。相対回転を検出する方法は特に限定されず、ロータリーエンコーダやポテンショメータなどが挙げられる。回動センサ２５により得られる相対回転の値から巻きバネ２１に蓄積される力の大きさが算出できる。
【００１５】
制御部９０は、極大値検出手段と静摩擦係数算出手段とを備える。極大値検出手段は、回動センサ２５から入力される回動信号の極大値を検出する手段である。回動信号から算出した回転トルクについて極大値を検出しても良い。極大値を検出する手段としては特に限定しない。回動信号は、第２ローラー１４と路面Ｒとの間がすべるまでは単純増加することが期待できるため、回動センサ２５が逆回転することを検出した時点を極大値としたり、回動信号が増加から減少に変化した時点を極大値とすることができる。
【００１６】
静摩擦係数算出手段は、まず極大値検出手段により検出した回動信号の極大値から第２ローラー１４が路面Ｒとの間ですべる直前に加わっていた力を摩擦力として算出する。算出した摩擦力は、第２ローラー１４に加わる重量で除算することで静摩擦係数を算出することができる。第２ローラー１４に加わる重量は、予め測定しておいた定数を用いることができる。本実施形態では、アーム部１３が基部２０に対して自由に揺動できるように支持されているため、第２ローラー１４に加わる重量はほぼ一定であると仮定できる。
【００１７】
制御部９０は、その他にも動摩擦係数測定手段を備えることができる。極大値検出手段が極大値を検出した後、第２ローラー１４が巻き戻るが、動摩擦に由来する摩擦力以下にまで巻きバネ２１の力が低下すると、それ以上の巻き戻りが抑制されるため、巻き戻り時の極小値を検出し、そのときの巻きバネ２１の力を検出することで動摩擦係数を算出できる。
【００１８】
（作用効果）
本実施形態のすべり抵抗測定装置は、以上の構成を有することから以下の作用効果を奏する。使用者は、すべり抵抗（静摩擦係数、動摩擦係数）を測定したい路面Ｒ（道路に限られず、本実施形態のすべり抵抗測定装置が載置できる程度の面積がある平坦面であれば充分であるが、本実施形態では便宜的に路面と称する。）上にて本実施形態のすべり抵抗測定装置を置く。その後、取っ手部１８をもって前方向に押していくことで路面Ｒのすべり抵抗が測定できる。
【００１９】
本実施形態のすべり抵抗測定装置を前方向に押していくと、第２ローラー１４が回転する。そうすると、第２ローラー１４と一体回転するワンウェイクラッチ３０の外輪３１も回転し、内輪３２も連れ回りする。
【００２０】
内輪３２の回転により、支持軸１３１との間で相対回転が生じるため、両端２１ａ及び２１ｂが内輪３２及び支持軸１３１に固定されている巻きバネ２１が巻き締められる。
巻きバネ２１の巻き締め力は第２ローラー１４が回転するにつれて大きくなる（図４のＰ１〜Ｐ３。なお、図４では巻き締め力に相当するものとして「摩擦力」が記載されている。この「摩擦力」は「相対回転の大きさ」との読み替え可能である）。巻き締め力が第２ローラー１４と路面Ｒとの間の静摩擦力よりも大きくなると、第２ローラー１４は巻きバネ２１により巻き戻される（図４のＰ４、Ｐ５）。
【００２１】
このときに内輪３２と支持軸１３１との間の相対回動位置の極大値（Ｐ４）を回動センサ２５により検出した回動信号の極大値として極大値検出手段が検出する。検出された回動位置の極大値から巻きバネ２１が生じさせる巻き締め力の極大値が算出でき、この巻き締め力の極大値が静摩擦力の極大値であると推測できる。
【００２２】
推測された静摩擦力の極大値を予め測定しておいた第２ローラー１４に加わる重力で除算することですべり抵抗のうちの静摩擦係数を算出することができる。
第２ローラー１４が巻き戻った後も本実施形態のすべり抵抗測定装置を押し続けると、上述の事象が何度も繰り返される。その度に静摩擦係数が測定できるため、必要な精度が得られるように測定回数を設定し、その平均値を求めることができる。
【００２３】
一回の測定が終わった後に再度同じ場所を測定しようとする場合には、本実施形態のすべり抵抗測定装置を後退させる。そのときにワンウェイクラッチ３０の作用により、外輪３１と内輪３２とが空転して、巻きバネ２１に巻き締め力を蓄積することなく移動できる。また、第２ローラー１４がワンウェイクラッチ３０の作用で、巻きバネ２１から空転するため、第２ローラー１４が路面Ｒと当接する部分が変化することになるため、第２ローラー１４の周囲を満遍なく使ってすべり抵抗の測定を行うことができる。
【００２４】
また、摩擦力の極大値Ｐ４から巻き締め力により第２ローラー１４が逆転した後の極小値（Ｐ６）から動摩擦係数を算出できる。具体的には、極小値（Ｐ６）を第２ローラー１４に加わる重力により除算することで算出する。この算出も複数回行って平均を算出することが望ましい。
【００２５】
本実施形態のすべり抵抗測定装置によれば、簡易に路面のすべり抵抗が測定できると共に測定子となる第２ローラー１４の寿命も長くすることができる。
【００２６】
（その他）
なお、上記実施例におけるすべり抵抗測定装置の具体的構成については一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば、本実施形態では、内輪３２と支持軸１３１との間が相対回転可能な形態となっており、巻きバネ２１は、内輪３２と支持軸１３１とに両端２１ａ及び２１ｂが固定されていたが、その他の形態として、内輪３２と支持軸１３１との間が相対回転不能とし、そのかわりに外輪３１と第２ローラー１４との間が相対回転可能な形態とした上で、巻きバネの両端を外輪３１と第２ローラー１４とに固定することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１１…第１ローラー    １３…アーム部    １３１…支持軸      １４…第２ローラー    １７…竿部（移動手段）    １８…取っ手部（移動手段）    １９…固定部（移動手段）    １９ａ…支持点    ２０…基部    ２１…巻きバネ    ２１ａ…他端部    ２１ｂ…一端部    ２５…回動センサ    ３０…ワンウェイクラッチ    ３１…外輪    ３２…内輪    ４０…ケース    ９０…制御部（極大値検出手段及び静摩擦係数算出手段）
【図１】
2019120563.tif 000003
【図２】
2019120563.tif 000004
【図３】
2019120563.tif 000005
【図４】
2019120563.tif 000006