(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
路面上に設置する脚（３１）を有する枠体（３２）を備え、その枠体（３２）に複数の支柱（３３）により支持板（３４）が支持され、該支持板（３４）の上に減速機（３８）付きの直流モータ（３９）が設けられ、該減速機（３８）の出力軸（４０）に第１歯車（４１）が取付けられ、前記直流モータ（３９）に隣接してエンコーダ（４４）が設けられ、該エンコーダ（４４）の回転軸（４５）に前記第１歯車（４１）に噛合う第２歯車（４１ａ）が設けられ、該回転軸（４５）はベアリングブラケット（４６）にベアリング（４７，４８）により回転自在に支持されてその下端に回転板（５０）が取付けられ、該回転板（５０）にはレーザー変位計のレーザーヘッド（５１）が設けられており、該レーザーヘッド（５１）からの出力を前記エンコーダ（４４）からのパルス信号でサンプリングし、そのサンプリングされた信号で円弧状の軌跡の粗さを求めることを特徴とする路面の粗さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、路面の動摩擦係数を測定した位置と同じ位置の粗さを測定するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、路面の粗さや動摩擦係数（μ）を測定する技術は種々知られており、それらの測定装置をトレーラ等で牽引して粗さと動摩擦係数とを別々に測定していた。しかしながら、一般に動摩擦係数の値は測定装置によって偏差が大きく、これを統一するために路面の粗さとの関係を求め、それによりＩＦＩ（インターナショナル  フリクション  インデックス）値を求めることが要望された。
【０００３】
そのために、路面の同一箇所の粗さと動摩擦係数とを測定しなければならず、この同一個所における２つの値の測定はかなり困難である。
【０００４】
動摩擦係数の測定に関し、本出願人は特公平３−１００６２号公報において、取扱いが容易な動摩擦係数の測定装置を開発した。本発明をよく理解するために、その公知の動摩擦係数測定装置の概要を図５および図６を参照して説明する。
全体を符号Ｂで示す動摩擦係数測定装置は、摩擦測定部１が駆動部２によって回転させられるようになっている。そして、駆動部２は台枠４上に固定されたホルダー３によって支持され、レバー５を上下動させることにより摩擦測定部１と共に上下に移動できるようになっている。台枠４の底面４隅には装置全体を被測定面例えば路面に安定にセットするためのゴム座６が付いている。摩擦測定部１は駆動軸７に固着された慣性の大きな駆動円盤８を有し、この駆動円盤８の上面にはスリップリング９が固着されている。また、駆動軸７には駆動円盤８の下方に慣性の小さい円板１０が回転自在に装着されている。この円板１０の下面には駆動軸７と同心円上に３ケの摩擦係数測定用ゴム体１１が固着されている。駆動円盤８と円板１０とはバネバランス１２によって連結されており、したがって円板１０はバネバランス１２を介して駆動円盤８と共に回転するようになっている。また駆動円盤８と円板１０との間には、円板１０に負荷がかかった際、バネバランス１２の変位量を測定して電気量に変換する変位計１３が取付けられている。さらに、駆動円盤８の下面には垂直荷重を円板１０のゴム体１１に加えるためコロ１４が取付けられている。駆動部２は、マグネットモータ１５を有し、このマグネットモータ１５によりカップラー１６を介して駆動軸７が回転するようになっている。マグネットモータ１５はモータ支柱１７によって駆動部２のケース内に支持されている。また駆動軸７は駆動部２のケース下面に取付けられたベアリングブラケット１８によって支持されており、駆動軸７を介して駆動部２と摩擦測定部１とは一体に上下動するようになっている。なお、摩擦測定部１の回転中、変位計１３が発生する電気出力はスリップリング９からブラシ１９を介して取り出される。ブラシ１９はブラシホルダ２０に取付けられ、支柱２１を介して駆動部２のケース下面に固定されている。
【０００５】
作動に際し、まず、装置を被測定面例えば路面上に設置し、その状態でレバー５を下げ、摩擦測定部１および駆動部２を路面から浮かせる。そして、マグネットモータ１５を回転すれば駆動軸７が回転し、摩擦測定部１が回転する。回転速度が測定速度以上になったところでマグネットモータ１５をオフとし、同時にレバー５を静かに放す。ゴム体１１が路面に接すると摩擦力が作用して円板１０を止めようとするが、駆動円盤８は慣性によって回り続けようとする。したがって、駆動円盤８と円板１０との間にねじれが生じ、この力はバネバランス１２を変位させ、その変位量は変位計１３によって測定される。そしてその出力をＸ−ＹレコーダのＹ成分として記録し、他方、ゴム体１１にかかる摩擦力はバネバランス１２を介して駆動円盤８に伝えられるので、駆動円盤８は徐々に減速され停止するに至る。その間モータ１５は駆動軸７を介して共に回転するので、起電力を生じ、この起電力をＸ−Ｙレコーダ２９のＸ成分として記録すればよい。
【０００６】
他方、レーザ光を発光する発光素子と受光素子とを用いて三角測量により測定する小型のレーザー変位形が知られている。
【０００７】
そこで、本発明者は種々研究の結果、前述した回転する動摩擦係数測定装置のゴム体すなわち動摩擦係数の測定位置（測定半径）と同じ位置（半径）で回転するレーザー変位計を使用した粗さ測定装置を用いれば同一位置で動摩擦係数と粗さとを測定し得ることが解った。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、同一位置において動摩擦係数と表面粗さとを容易に測定できる路面の粗さの測定装置を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の装置によれば、路面上に設置する脚（３１）を有する枠体（３２）を備え、その枠体（３２）に複数の支柱（３３）により支持板（３４）が支持され、該支持板（３４）の上に減速機（３８）付きの直流モータ（３９）が設けられ、該減速機（３８）の出力軸（４０）に第１歯車（４１）が取付けられ、前記直流モータ（３９）に隣接してエンコーダ（４４）が設けられ、該エンコーダ（４４）の回転軸（４５）に前記第１歯車（４１）に噛合う第２歯車（４１ａ）が設けられ、該回転軸（４５）はベアリングブラケット（４６）にベアリング（４７，４８）により回転自在に支持されてその下端に回転板（５０）が取付けられ、該回転板（５０）にはレーザー変位計のレーザーヘッド（５１）が設けられており、該レーザーヘッド（５１）からの出力を前記エンコーダ（４４）からのパルス信号でサンプリングし、そのサンプリングされた信号で円弧状の軌跡の粗さを求めるようになっている。
【００１３】
このように本発明によれば、先ず粗さ測定装置を設置して路面の粗さを測定し、次いで動摩擦係数測定装置を、同一位置に設置すれば、両者は同じ軌跡で回転するので、同一位置の動摩擦係数を測定することができる。したがって、路面の粗さと動摩擦係数との関係を求めることができる。
【００１４】
本発明に係る粗さ測定装置は、それ自体可搬性に富み、設置や測定が容易である。路面を円形の軌跡で測定するので、例えば円軌跡を８等分し、その各サンプリング長さ毎の粗さの平均を求めれば、一回の測定で各方向（走行方向、走行方向に直角な方向および走行方向に４５度の角度の方向）の粗さを求めることができる。
【００１５】
なお、本発明の実施に際して動摩擦係数の測定を先に行うと、路面にゴムが付着したり、水にぬれることがあるので、粗さの測定を先に行うのが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず、図１、図２を参照して本発明を実施した粗さ測定装置の一例を説明する。
【００１７】
図１、図２において、全体を符号Ａで示す本発明を実施した粗さ測定装置は、路面Ｇに設置するための脚３１を有する四角形状の枠体３２を備え、その脚３１は弾性材料例えばゴムで構成されている。その枠体３２の中央部には支柱３３に支持されて両側に掛け渡された支持板３４がねじ３５で固定されている。この支持板３４の両縁部にはリブＲが立設されている。
【００１８】
この支持板３４上には第１支脚３６を介して第１基板３７が取付けられ、その第１基板３７上には歯車減速機３８付の直流モータ３９が取付けられている。その歯車減速機３８は例えば１／２００程度の減速機であって、その出力軸４０には第１歯車４１が一体に回転するように取付けられている。
【００１９】
他方、第２支脚４２には第２基板４３が取付けられ、その基板４３上にはエンコーダ４４が取付けられている。そのエンコーダ４４の回転軸４５には前記第１歯車４１と噛合う第２歯車４１ａが固定されている。そしてその回転軸４５は支持板３４の下方に固定されたベアリングブラケット４６で支持されたベアリング４７、４８により回転自在に支持されており、その下端はブラケット４９を介して回転板５０が取付けられている。
【００２０】
この回転板５０にはレーザー変位計のレーザヘッド５１が設けられている。このレーザヘッド５１はそれ自体公知のもので、発光素子から照射されるレーザ光Ｌ１が路面Ｇ上で拡散反射され、その反射光の一部Ｌ２を受光素子で受光し、その受光位置によって路面Ｇまでの距離を求めるものである。
【００２１】
したがって、直流モータ３９を回転させると、この回転速度は歯車減速機３８で減速され、その回転力は出力軸４０と第１歯車４１と第２歯車４１ａとを介して回転軸４５に伝達される。この回転軸４５の回転によってエンコーダ４４および回転板５０が回転する。その結果、レーザヘッド５１は図２の円軌跡Ｐに沿って粗さを検知することになる。
【００２２】
この円軌跡Ｐと図Ｂに示すゴム板１１の円軌跡とを同位置に設計することにより同じ位置の同摩擦係数と表面粗さとを知ることができる。
【００２３】
図３は本発明に従って表面粗さを測定するためのブロック図を示し、レーザヘッド５１の受光素子の信号はアンプユニット６０に入力され、路面との距離に比例した電圧に変換される。そしてＡ／Ｄ変換器６１に入力される。他方、エンコーダ４４からのサンプリング信号もＡ／Ｄ変換器６１に入力され、このサンプリング信号によってサンプリングされたデジタル信号はパソコン６２のメモリーにメモリーされる。このメモリーされたデーターから表面粗さを表すＭ．Ｐ．Ｄ．（Ｍｅａｎ  Ｐｒｏｆｉｌｅ  Ｄｅｐｔｈ）が算出される。図４はこの測定結果の一例を示している。図４において、横軸は長さ（軌跡Ｐの円弧長さ）を示し、符号Ｌはサンプリング長さを示している。縦軸はレーザーヘッド５１からの距離を示している。符号Ｅはレーザーヘッドの発光位置を表示し、符号Ｈは路面Ｇのレベルを表示している。
【００２４】
このようにして、パソコン６２は例えば１００ｍｍのサンプリング長さＬに対して路面の凹凸状態Ｆを１ｍｍ毎にレーザー変位計で計測した値からその回帰直線Ｈ１を算出し、そのＨ１から最高山のレベルＨ２を差し引いてＭＰＤを算出するようになっている。なお、脚の位置Ｈはレーザーヘッド５１のレーザ変位計の測定範囲Ｍ（例えば３０ｍｍ）の範囲内のすべての凹凸がはいるようになっている。
【００２５】
以上の通り本発明によれば、路面の粗さを簡単に求めることができ、しかも１回の作業で各方向の粗さを求めることができる。そして回転板式の動摩擦係数測定装置と組合せることで、同一位置、同一方向の路面の粗さと動摩擦係数とを求めることができるので、自動車や航空機のタイヤのスリップを研究する上で有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した路面の粗さ測定装置の側面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明を実施した粗さ測定装置のブロック図。
【図４】本発明により測定した粗さの一例を示す説明図。
【図５】公知の動摩擦係数測定装置の平面図。
【図６】図５の側面図。
【符号の説明】
１・・・摩擦測定部
２・・・駆動部
３・・・ホルダー
４・・・台枠
５・・・レバー
６・・・ゴム座
７・・・駆動軸
８・・・駆動円盤
９・・・スリップリング
１０・・・円板
１１・・・摩擦係数測定用ゴム体
１２・・・バネバランス
１３・・・変位計
１４・・・コロ
１５・・・マグネットモータ
１６・・・カップラー
１７・・・モータ支柱
１８・・・ベアリングブラケット
１９・・・ブラシ
２０・・・ブラシホルダ
２１・・・支柱
３１・・・脚
３２・・・枠体
３３・・・支柱
３４・・・支持板
３５・・・ねじ
３６・・・第１支脚
３７・・・第１基板
３８・・・歯車減速機
３９・・・直流モータ
４０・・・出力軸
４１・・・第１歯車
４１ａ・・・第２歯車
４２・・・第２支柱
４３・・・第２基板
４４・・・エンコーダ
４５・・・回転軸
４６・・・ブラケット
４７、４８・・・ベアリング
４９・・・ブラケット
５０・・・回転板
５１・・・レーザヘッド
６０・・・アンプユニット
６１・・・Ａ／Ｄ変換器
６２・・・パソコン
Ａ・・・粗さ測定装置
Ｂ・・・動摩擦計数測定装置
【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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