(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定水面Ｓの水深測定をする超音波センサ１と、上記被測定水面Ｓを包囲するとともにエア抜き孔部10を有する下方裾開状の略円錐台形の風除けフード３と、を備え、該風除けフード３の下方開口端縁部４に、少なくとも２つの水進入用切欠部６を設けると共に、上記風除けフード３の天井部５側に、上記超音波センサ１を取り付けたことを特徴とする車のウエット制動試験用の水深測定装置。
【請求項２】
被測定水面Ｓの水深測定をする超音波センサ１と、上記被測定水面Ｓを包囲するとともにエア抜き孔部10を有する下方裾開状の略円錐台形の風除けフード３と、上記超音波センサ１の測定値を元に水深を制御する制御手段８と、を備え、上記風除けフード３の下方開口端縁部４に、少なくとも２つの水進入用切欠部６を設けると共に、上記風除けフード３の天井部５側に、上記超音波センサ１を取り付け、上記制御手段８が、水深の設定を行う入力部15と、電磁弁14の開状態で放水を行う吐水部13と、超音波センサ１の測定値と上記入力部15の設定値とを比較して上記電磁弁14の開閉を行う制御部16と、を備えていることを特徴とする車のウエット制動試験用の水深制御装置。
【請求項３】
制動測定地点Ｐにおける被測定水面Ｓの水深測定をする超音波センサ１と、上記被測定水面Ｓを包囲するとともにエア抜き孔部10を有する下方裾開状の略円錐台形の風除けフード３と、上記制動測定地点Ｐを通過する車20を検知する回帰反射センサ17と、上記超音波センサ１の測定値を時系列で取り込むと共に上記回帰反射センサ17の検知時点を取り込んで上記車20が上記制動測定地点Ｐに達したときの水深を求める電算機18と、を備え、上記風除けフード３の下方開口端縁部４に、少なくとも２つの水進入用切欠部６を設けると共に、上記風除けフード３の天井部５側に、上記超音波センサ１を取り付けたことを特徴とする車のウエット制動試験用の車制動試験装置。
【請求項４】
回帰反射センサ17が筒状カバー19に内装されている請求項３記載の車のウエット制動試験用の車制動試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水深測定装置及び水深制御装置及び車制動試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車のウエット制動試験に用いられる従来の水深測定装置は、図６に例示するように、接地面42に立設された支持棒43と、支持棒43に載置された円環部40と、円環部40に垂設された長さの相違する複数本の水位棒41…と、を備えた、いわゆるＮＡＳＡ式と称されるものがあった。
【０００３】
そして、透明な水位棒41…の先端位置は、夫々、接地面42から相違する高さｈ1 , ｈ2 , ｈ3 , ｈ4 を有しており、水位棒41が水面と接触すると、上からみて光の色が変わるので、水深を測定できるようになっている。
【０００４】
また、車のウエット制動試験を行う時、一般的には、試験路（接地面42）を散水車で散水したり、スプリンクラーで散水している。ウエット制動試験時の水深は、１mmという規定が一般的である。散水車方式では、試験路の横に平行に散水していき、路面についているカント（例えば0.5 ％）に従って水が試験路の方向に流れていく。制動試験は、散水終了後、予め、制動試験実施場所の水深変化をモニターしておき、散水終了直後からの時間を調べておき、その時間に制動開始をするようにしている。例えば、図７（イ）に示すように、散水終了後100 秒後で１mmとなる。他方、スプリンクラー方式の場合は、ポンプ圧力を調整することにより、水深を調整している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の水深測定装置では、測定者は水位棒41…の光の屈折の変化による微妙な色の違いを識別する必要があり、測定に手間取る。また、水位棒41を何種類も用意することができず、従って、測定単位（高さｈ1 , ｈ2 , ｈ3 , ｈ4 の公差）も１mm単位が限度となり、それ以上の細かな測定（例えば、0.1 mm単位の測定）ができない。また、水深が増減する動的な測定には不向きとなり、瞬間的な水深を測定することができなかった。
【０００６】
また、制動試験は屋外で行うため、散水車方式でもスプリンクラー方式でも、風が吹いて、水深測定装置側に水が吹き寄せられれば水深が深くなり、反対に、水深測定装置側から水が吹き流されれば水深が浅くなる。さらに、散水車方式の場合、図７（イ）に示すように、水は時間と共に流れて水深が浅くなり、他方、スプリンクラー方式の場合、図７（ロ）に示すように、間欠的に水深が浅くなったり深くなったりする（スプリンクラーの水がとんでくると深くなる）。このように、時間的に時々刻々と水深が変化しているので、予め算出された水深値と実際の水深値とは相違し、制動を実際にかけた時の水深はわからない。
【０００７】
そこで、本発明は、風等の影響を受けずに正確な水深を求めることができる精度の高い水深測定装置を提供することを目的とする。また、本発明は、正確な水深に制御できる精度の高い水深制御装置を提供することを他の目的とする。さらに、本発明は、車のウエット制動試験時の水深を正確に求めることができる精度の高い車制動試験装置を提供することを別の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る水深測定装置は、被測定水面の水深測定をする超音波センサと、上記被測定水面を包囲するとともにエア抜き孔部を有する下方裾開状の略円錐台形の風除けフードと、を備え、該風除けフードの下方開口端縁部に、少なくとも２つの水進入用切欠部を設けると共に、上記風除けフードの天井部側に、上記超音波センサを取り付けたものである。
【０００９】
また、本発明に係る水深制御装置は、被測定水面の水深測定をする超音波センサと、上記被測定水面を包囲するとともにエア抜き孔部を有する下方裾開状の略円錐台形の風除けフードと、上記超音波センサの測定値を元に水深を制御する制御手段と、を備え、上記風除けフードの下方開口端縁部に、少なくとも２つの水進入用切欠部を設けると共に、上記風除けフードの天井部側に、上記超音波センサを取り付け、上記制御手段が、水深の設定を行う入力部と、電磁弁の開状態で放水を行う吐水部と、超音波センサの測定値と上記入力部の設定値とを比較して上記電磁弁の開閉を行う制御部と、を備えている。
【００１０】
また、本発明に係る車制動試験装置は、制動測定地点における被測定水面の水深測定をする超音波センサと、上記被測定水面を包囲するとともにエア抜き孔部を有する下方裾開状の略円錐台形の風除けフードと、上記制動測定地点を通過する車を検知する回帰反射センサと、上記超音波センサの測定値を時系列で取り込むと共に上記回帰反射センサの検知時点を取り込んで上記車が上記制動測定地点に達したときの水深を求める電算機と、を備え、上記風除けフードの下方開口端縁部に、少なくとも２つの水進入用切欠部を設けると共に、上記風除けフードの天井部側に、上記超音波センサを取り付けたものである。また、回帰反射センサが筒状カバーに内装されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳説する。
【００１２】
図１は、本発明に係る水深制御装置の実施の一形態を示したものであり、水深測定をする超音波センサ１と風除けフード３とを備えている。
【００１３】
超音波センサ１は、水面に超音波を送り出して水面で反射した超音波を受け取るセンサヘッド１ａと、該センサヘッド１ａからの信号を受けて水深値を求める算出部７と、を備えている。算出部７には、その超音波の速度を温度補正するための気温を計測する温度センサ２が電気的に接続されている。
【００１４】
風除けフード３は、超音波センサ１（センサヘッド１ａ）・温度センサ２が近接して取り付けられる天井部５を有する下方開口の筒状に形成され、例えば、厚さ１mm程度のステンレススチール製である。
【００１５】
具体的に述べると、風除けフード３は、下方裾開状の略円錐台形の周壁部９と、周壁部９の上方（小円）開口部に施蓋状に離脱自在に取着される天井部５と、周壁部９の上部に取着される持ち運び用取手部11と、を有している。
【００１６】
天井部５は、合せ面で合体分離自在な一対の半体からなり、一対の半体の合せ面で、センサヘッド１ａ及び温度センサ２を挿通状に保持すると共に、エア抜き孔部10を形成する。
【００１７】
周壁部９は、下方（大円）開口側の下方開口端縁部４に、周方向所定ピッチの３つの水進入用切欠部６…を設けている。
【００１８】
次に、本測定装置の作用を説明すると、予め、図示省略の平坦な（水の無い）接地面に風除けフード３の下方開口端縁部４を載置して算出部７にて初期設定（水深ゼロ設定）を行ってから、図２に示すように（図中の仮想線にて示す制御手段８を除く）、水のある平坦な（観測用ガラスプレート面・路面などの）接地面12に風除けフード３の下方開口端縁部４を載置して水深の測定を行う。即ち、初期設定値との測定差で水深を求める。なお、図２は、本測定装置がタイヤ接地面の水膜上の接地形状を試験的に観察する装置に適用される場合を示し、本測定装置は0.1 mm単位の微量な変位量の水深測定が要求される。
【００１９】
即ち、風除けフード３の下方開口端縁部４を水面に浸入させて被測定水面Ｓを風除けフード３にて包囲するようにして、センサヘッド１ａにて被測定水面Ｓとの間で超音波Ｗの送受を行い、温度センサ２にて気温を計測する。
【００２０】
なお、センサヘッド１ａから送出された超音波Ｗは、風除けフード３の形状に沿って広がりながら被測定水面Ｓに到達するので、その結果、センサヘッド１ａは、所定範囲Ｚで反射した超音波Ｗを検出することになる。即ち、超音波センサ１にて測定される被測定水面Ｓは所定範囲Ｚを形成する。この所定範囲Ｚは、センサヘッド１ａの径と略等しいゾーンとなる。このように、レーザーを用いた時のようなピンポイントではなく、広がりのある範囲の水深測定が可能となる。
【００２１】
このとき、風除けフード３にて、図２中の矢印Ａにて示すように風除けフード３内への風の進入を阻止し、風（や雨等）による被測定水面Ｓの揺らぎを防止し、被測定水面Ｓを平坦状に保持できるため、水深の変化を防止すると共に、発射された超音波Ｗは、水面で乱反射することなく、ほぼそのまま、センサヘッド１ａに戻ってくることができ、超音波センサ１にて安定した正確な計測値を得ることができる。即ち、被測定水面Ｓに波状の揺らぎが発生すると、被測定水面Ｓの形状が変化するため、水深が変化すると共に、発射された超音波Ｗは、水面で乱反射し、さらに、風除けフード３に反射して、センサヘッド１ａに戻ってくるため、超音波センサ１の計測値はばらばらで不正確な値になる。
【００２２】
そして、算出部７にて、センサヘッド１ａ・温度センサ２の計測値から被測定水面Ｓの水深を求める。なお、電気的又は電子的に算出部７にて求められる水深値は、所定範囲Ｚの水深の平均値としている。
【００２３】
次に、上述の水深測定装置を利用した水深制御装置について説明する。即ち、本制御装置は、図２に示すように、上述の測定装置の構成に、水深を制御する制御手段８の構成を付加したものである。
【００２４】
具体的に述べると、本制御装置は、水深の設定を行うキーボード等の入力部15と、（２ポート２位置の）電磁弁14の開状態にて接地面12へ放水を行う吐水部13と、超音波センサ１の測定値と入力部15の設定値とを比較して吐水部13の電磁弁14の開閉を行う制御部16と、を備えている。即ち、制御手段８は、入力部15、吐水部13、及び、制御部16等から構成され、算出部７にて求められる水深値を元に水深を制御している。なお、入力部15の設定値は、上限値と下限値とから成る一定の範囲とする。
【００２５】
次に、本制御装置の作用を説明すると、（上述したように）測定装置にて測定された水深が、入力部15の設定値より小さい場合は、制御部16にて電磁弁14を開いて吐水部13より放水する。このとき、放出された水の一部は、水進入用切欠部６…より風除けフード３内に流入して、外部と同一水位でかつ波立たない平坦面を成す。そして、測定装置にて測定される水深が、入力部15の設定値内となれば、制御部16にて電磁弁14を閉めて水を止める。
【００２６】
なお、水進入用切欠部６の高さ寸法は、入力部15の最大設定値（最大水深値）の２倍〜４倍程度とするのが好ましく、放出された水がスムーズに風除けフード３内に進入することができる。
【００２７】
なお、水かさが増えて水進入用切欠部６…が浸水しても、天井部５のエア抜き孔部10より風除けフード３内の空気が外部へ漏れだすため、風除けフード３の内部と外部の水位を同一とできる。
【００２８】
次に、上述の水深測定装置を利用した車制動試験装置について説明する。即ち、本車制動試験装置は、図３に示すように、上述の測定装置の構成に、反射センサ17と電算機（パソコン等の）18との構成を付加したものであり、車20の水面上でのウエット制動試験時の水深を測定するものである。
【００２９】
具体的に述べると、本車制動試験装置は、制動測定地点Ｐにおける被測定水面Ｓの水深測定をする超音波センサ１と、被測定水面Ｓを包囲する筒状の風除けフード３と、制動測定地点Ｐを通過する車20を検知する回帰反射センサ17と、超音波センサ１の測定値を時系列で取り込むと共に回帰反射センサ17の検知時点を取り込んで車20が制動測定地点Ｐに達したときの水深を求める（パソコン等の）電算機18と、を備えている。なお、制動測定地点Ｐとは、例えば、車20の制動試験を開始する地点をいう。
【００３０】
回帰反射センサ17は、図３と図４に示すように、円筒状のカバー19に内装されると共に、該カバー19に連設された（三脚等の）支持台21にて、車20のボンネットの高さに合わせてセットされている。
【００３１】
次に、本車制動試験装置の作用を説明する。ここでは、制動試験は散水車方式によるものとする。即ち、図３と図５に示すように、（図示省略の）接地面12としての道路（走路）に沿って走行中の散水車にて接地面12に散水された水は、接地面12の傾斜により時間とともに流れて水深が浅くなるため、制動測定地点Ｐにおける超音波センサ１にて測定された散水終了後からの時間と水深との関係は、図５に示す電算機18の画面中の実線Ｒのようになる。このとき、電算機18にて、超音波センサ１の測定値を、例えば、0.1 秒毎に取り込むようにする。また、回帰反射センサ17にて検知された車20が制動測定地点Ｐを通過した時刻（即ち、制動開始時刻）は、図５に示す電算機18の画面中の破線Ｂのようになる。その結果、図５中の実線Ｒと破線Ｂとの交点が、車20が制動測定地点Ｐに達したときの、水深（図５では0.8 mm）、及び、制動開始時刻（図５ではスタートから90秒）を示す。
【００３２】
なお、上述した何れの実施の形態に於て、風除けフード３の下方開口端縁部４を接地面12に接触させる必要はなく、例えば、図示省略するが、風除けフード３の高さ寸法よりも深い水深を測定するときには、風除けフード３の下方開口端縁部４を水面に浸入させて被測定水面Ｓを風除けフード３にて囲むようにすればよい。
【００３３】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、例えば、水進入用切欠部６は少なくとも２つであればよく、増減自由である。また、図２に示したような制御手段８を付加した水深制御装置を、図３の測定地点Ｐに設置し、水深を制御しつつ、制動テストを行うも望ましい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成により以下に記載するような著大な効果を奏する。
【００３５】
（請求項１によれば、）被測定水面Ｓを風除けフード３にて囲んで水深を測定するため、測定時に、風や雨等の影響による被測定水面Ｓの波状の揺らぎ（即ち、水深の変化）を阻止し、被測定水面Ｓを平坦状とでき、正確な水深を求めることができる。また、水進入用切欠部６により風除けフード３内への水の出入りをスムーズとし、水深の増減に追従して正確な水深を測定できる。特に、0.1 mm単位の微量な変位量の精確な測定に好適となる。さらに、簡素な構成で精度の高いものとなる。
【００３６】
（請求項２によれば、）被測定水面Ｓを風除けフード３にて囲んで水深を測定するため、測定時に、風や雨等の影響による被測定水面Ｓの波状の揺らぎ（即ち、水深の変化）を阻止し、被測定水面Ｓを平坦状とでき、正確な水深を求めることができ、その水深値を元に、正確な水深に制御できる。
また、所望の水深に時々刻々変化する水深の測定値に応じて、迅速に放水して対応できる。しかも、簡素な構成で精度が高い。
【００３７】
（請求項３によれば、）被測定水面Ｓを風除けフード３にて囲んで水深を測定するため、測定時に、風や雨等の影響による被測定水面Ｓの波状の揺らぎ（即ち、水深の変化）を阻止し、被測定水面Ｓを平坦状とでき、かつ、時系列で水深を測定しながら制動試験時点を測定するため、車の制動試験（開始）時における正確な水深を求めることができる。これにより、制動試験条件のうちの水深制御を精度よく行えるので、試験結果（即ち、停止距離）のバラツキを小さくできる。そして、停止距離に異常値が発生した（例えば、停止距離が３ｍも伸びた）場合、水深データをチェックすることで、例えば、風の影響で水深が深くなっていたということがわかってデータ解析を行える。
（請求項４によれば、）車20の制動時に、はねあげられた水から、回帰反射センサ17を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水深測定装置の実施の一形態を示す斜視図である。
【図２】本発明の水深制御装置の実施の一形態を示す構成説明図である。
【図３】本発明の車制動試験装置の実施の一形態を示す構成説明図である。
【図４】回帰反射センサを示す斜視図である。
【図５】電算機の画面を示す正面図である。
【図６】従来例を示す構成説明図である。
【図７】散水方式に対応した時間と水深の関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１  超音波センサ
３  風除けフード
４  下方開口端縁部
５  天井部
６  水進入用切欠部
８  制御手段
13  吐水部
14  電磁弁
15  入力部
16  制御部
17  回帰反射センサ
18  電算機
19  カバー
20  車
Ｐ  制動測定地点
Ｓ  被測定水面
Ｚ  所定範囲
【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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