JP2006506652A - 表面の静止及び／又は動摩擦係数の測定装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、表面、特に、天然又は人工芝表面の静止及び／又は動摩擦係数の測定装置に関し、支持部材（１１ａ−１１ｃ）上に置かれ、且つ、検査されるべき表面（１）に位置付けられるべきハウジング（１０）と、ハウジング内に垂直方向に配置された回転可能な軸（１４）と、表面方向に面する軸部の端部に接続され、且つ、検査されるべき表面と接触し得る接触面（１９）を含む本体（１８）と、動作中、検査されるべき表面と回転する本体の接触面（１９）との間の摩擦によって引き起こされるトルクを測定するための測定手段とを含む。本発明の目的は、より信頼性があり且つ再現可能な測定結果をもたらし、さらに、使用者に優しく且つ搬送が容易な、表面の静止及び／又は動摩擦係数を測定するための装置を提供することである。本発明によれば、そのための装置は、本体の接触面が軸の回転軸と整列していることを特徴とする。

Description

本発明は、表面、特に、天然又は人工芝表面の静止及び／又は動摩擦係数の測定装置に関する。この装置は、支持部材上に置かれ、且つ、検査されるべき表面に位置付けられるべきハウジングと、ハウジング内に垂直方向に配置された回転可能な軸と、表面方向に面する軸の端部に接続され、且つ、検査されるべき表面と接触され得る接触面を含む本体と、動作中、検査されるべき表面と回転する本体の接触面との間の摩擦によって引き起こされるトルクを測定するための測定手段とを含む。

アウトドアスポーツのために天然芝の代わりとして人工芝を用いることは既に数年に亘って多くの関心を集めてきた。人工芝は多様な種類の合成材料のファイバから構成されるのが通常であり、タフト法又はその他の手段によってキャリヤ材料のマットに固定される。

今やサッカーフィールドのような用途も検討されているので、この種の人工芝の特性及び挙動に関する知識を有することは益々重要になっている。特にこれらの用途にも適する人工芝のフィールドを作るために、その幾つかの関連する特性がさらに改良される必要がある。特に、そのようなフィールド上でのスポーツ靴の握り及び滑り特性がこの関連で検討されるべきである。安全な人工芝はプレーヤーの足を最適に保護しなければならない。怪我を防止するために、人工芝の摩擦は大き過ぎてはならないが、他方、プレーヤーの足／靴と人工芝との間の不十分な握り／摩擦は望ましくない。

人工芝フィールドの競技特性に影響を与えるパラメータを測定し、よって、これらの特性を天然芝との比較でより良く知覚するための、且つ、測定されたパラメータを人工芝の新たな開発に用いるための幾つかの器具及び方法が既に提案されている。冒頭部分において言及されているような測定器具は例えばフランス国公報ＦＲ２７５１７４８Ａにより既知である。接触面を含む本体がロッドに取り付けられ、ロッドは垂直の回転可能な軸に直交して配置されている。本体は検査されるべき表面を横断して「ドラグ」される。さらに、本体が表面を押圧する力は複雑なリンク手段によって調節可能である。

しかしながら、実際上、ＦＲ２７５１７４８に従ったそのような測定装置の結果及び使用の容易性は十分に満足できるものではない。複雑であることに加え、そこで用いられている測定構造は磨耗し易く、且つ、計測に悪影響を及ぼす機械的歪み及び負荷を惹起しがちである。

本発明の目的は、より信頼性及び再現可能性を有する測定結果をもたらし、且つ、使い勝手が良く移動の容易な表面の静止及び／又は動摩擦係数の測定装置を提供することである。

この目的を達成するために、本発明に従った発明は、本体の接触面が軸の回転軸と整列していることを特徴とする。

プレーヤーがゲーム中に足の周りでターンするとき、大きな力がプレーヤーの足首及び膝に加わる。それに加えて、プレーヤーが怪我する等の危険性を最小限化するために、競技フィールドはで粗過ぎては良くないし、脂っぽ過ぎても良くない。本発明に従った装置の本構造を用いれば、プレーヤーが足の周りでターン或いは回転する仕方がより正確に模倣され、その結果、ゲームでのフィールドの特性のより正確な知覚が得られる。

この特徴は、単純化された構造と同様に、検査されるべき表面に直接的負荷を置く回転軸を用いることで、既知の測定器具に比べより正確で再現可能な計測をもたらす。それに加えて、本構造は余り磨耗及び機械的歪みを起こさない傾向にあり、それは製品寿命に関してのみならず測定結果に関しても良い影響を有する。

本発明に従った装置の特定の特別な実施態様は、軸がハウジング内で垂直方向に自由に移動可能であり、より詳細には、負荷手段を表面から遠く離れた軸端に置き得ることを特徴とする。負荷手段は重りを含み得る。

これによって、ハウジング内で自由に移動可能な垂直軸を検査されるべき表面に対して変化する重さで押圧することが可能であることで、表面を異なる重量負荷の下で計測され得るようにする。これによって、装置の利用に多様性を与えられ、単純な構造のお陰で、検査されるべき表面は変化する環境（例えば、異なる重量を有するプレーヤーの模倣）の下での多様な計測に晒され得る。

よって、より現実的な模倣計測の結果として、プレーヤーと人工芝との間の相互作用のより正確な知覚が得られる。

異なる測定状況のために測定装置の特定の位置を調節する目的のために、本体は軸から取り外し可能である。

実際の状況により現実的に近似する測定状況を作り出すために、本体は検査されるべき表面に対して傾斜位置を取る。本発明の１つの実施態様によれば、本体の傾斜位置は調節可能である。

より具体的には、本体は足又は靴のような形状とされ、足の母指球が本体の接触面を形成する。この実施態様によって、実際の状況のより現実的模倣が達成される。何故ならば、本発明に従った装置によれば、プレーヤーの足の表面の影響（グリップ並びに静止及び／又は動摩擦係数）を模倣可能だからである。

１つの特定の実施態様では、測定手段は少なくとも１つの捩れ測定装置を含む。

本発明によれば、測定装置の迅速な組立及び分解を可能とし、且つ、その容易な運搬を可能とするために、支持部材は取り外し可能である。

本発明によれば、ハウジングと検査されるべき表面との間のスリップの如何なる危険性もなしに、最大静止計測を可能とするために、支持部材は摩擦を増大するための手段を備え、より具体的には、その手段はスポーツ靴で用いられるスタッドのようなスタッドとして実現される。

以下に、本発明を図面に基づいてより詳細に説明する。

２つの図面において、同一の部材は同一の参照番号によって示されている。

装置はハウジング１０から成り、ハウジングは支持部材１１ａ−１１ｃを介して検査されるべき表面１に載置され得る。検査されるべき表面１は天然芝スポーツフィールド又は人工芝スポーツフィールドであり得る。特に、そのような人工芝スポーツフィールドは、通常天然芝スポーツフィールドで競技されるスポーツを行うために益々用いられている。そのようなスポーツは、陸上ホッケー、サッカー及びその類似競技を含む。装置は所謂タータントラック（陸上トラック及びテニスコート）でも用い得る。

人工芝スポーツフィールドがそのような激しい身体的接触のあるスポーツのために用いられるとき、この種の人工芝の表面の特性及び挙動に関する知識を有することは必要不可欠である。そのような人工芝スポーツフィールドの特性を測定することが必要であるのは、これらのスポーツフィールドを天然芝スポーツフィールドと比較し得るためだけではなく、そのような測定されたパラメータは新世代の人工芝スポーツフィールドの開発との関係で重要だからである。大事なことを１つ言い残したが、人工芝スポーツフィールドの特別な特性に関する知識を有することは必要不可欠である。何故ならば、このようにして、天然芝の競技特性に可能な限り近づけることが可能であるだけでなく、プレーヤーが怪我をする危険性を最小限化することが可能だからである。

検査されるべき表面１、より具体的には、人工芝スポーツフィールドのみならず天然芝スポーツフィールドの特性を測定するための装置に関する図１及び２に示されているような実施態様を用いて計測されるべきものは、特に、回転運動が行われる状況におけるプレーヤーとスポーツフィールドとの間の摩擦トルク（摩擦及び握り）である。プレーヤーが１つの足の周りで素早いターン又は回転を行う例を考えてみると、足、より具体的には、足首及び膝は相当な力に晒される。

図１及び２に示されている装置は、支持部材１１ａ−１１ｃを介して、検査されるべき表面１に置かれている。ハウジング１０内に配置されているのは垂直軸１４であり、垂直軸１４はベルト伝動１６を介して、適当な駆動ユニット１５、例えば、電気モータによって任意の速度で回転され得る。垂直軸１４は一定の速度で回転してよいが、ゲーム中の特別の特定な状況を模倣するよう、垂直軸をより高速或いはより低速で駆動することも可能である。

そのために、装置は適当な制御及び規制手段、例えば、ハウジング１０内に配置可能な或いは装置の横で別個のユニットとして検査されるべき表面に置かれ得るコンピュータを備える。制御及び規制装置（例えば、コンピュータ）は、測定結果を処理し且つ測定結果を使用者に提示するための適当な処理手段（例えば、ソフトウェア）も備え得る。

垂直軸１４はハウジング１０内で垂直方向にある程度自由に移動可能であることで、ハウジングが重力の影響下で検査されるべき表面１に載るのが好ましい。より具体的には、本体１８は表面１方向に面する軸１４の自由端１４ａに位置し、本体は検査されるべき表面１に載る接触面１９を含む。本体１８は足形状を有してもよく、取付板２０によって軸１４の下部端１４ａに接続されている。

本発明によれば、本体１８の接触面１９はハウジング１０内に配置された軸１４の回転軸と整列している。この構造は、プレーヤーが足の周りでターン及び回転する方法をより現実的且つ正確に模倣することを可能とし、その結果、検査されるべき表面１の特別の特性のより正確な計測が得られる。これによって、入手された回転方向の表面摩擦係数に関する測定結果を、検査されるべき表面（例えば、人工芝スポーツフィールド）と他の表面（例えば、天然芝スポーツフィールド）とを比較するために用いることが可能となる。さらに、得られた測定結果のより大きな正確性及び再現可能性によって、前記結果を新世代の人工芝スポーツフィールドの開発に用いることが可能となる。

図１及び２に開示されているような本発明に従った構造の他の利点は、関連部材が１つの回転軸の周りに配置されていることの結果として、磨耗及び機械的歪みの発生する程度が低減されるという事実である。よって、前記部分の寿命が延びるのみならず、加えて、測定結果もそれによって悪影響を受けない。

駆動ユニット１５による駆動軸１４の回転及びその結果生じる検査されるべき表面１上での本体の接触面１９の回転の故に、逆トルク又は捩れが発生する。捩れは、適当な測定手段、例えば、軸上の異なる位置に配置された１つ又はそれ以上の捩れ測定装置によって検知され、さらなる処理及び提示のために制御及び測定装置（例えば、コンピュータ）に供給される。ハウジング１０内の移動部材が測定結果に悪影響を及ぼし得る逆トルクを発生するのを防止するために、駆動モータ１５は取付ロッド１７によってハウジング１０内に固定的に取り付けられている。よって、モータ１５の操作は垂直軸１４の回転及び最終的な測定結果に影響を与えない。軸の計測摩擦トルクは、本体１８の接触面１９と（人工）芝スポーツフィールドの表面１との間の回転中に発生される摩擦力の直接知覚をもたらす。

本体１８は図１及び２において足の形態で概略的に示されているが、他の形状を用いることも可能である。スポーツ靴（図示せず）が足１８に履かされてもよく、その場合、靴が検査されるべき表面１と接触する表面１９は、例えば、スタッド、スパイク又は「ブレード」（月形状又は長円形のスタッド）を備え得る。

本体１８が回転している間、装置が支持面１を横断して移動するのを防止するために、支持部材１１ａ−１１ｃは摩擦を増大するための手段１２ａ−１２ｃを備え得る。この手段は、普通のスポーツ靴で用いられるようなスタッド又はスパイクで特に構成され或いは備える。支持部材１１ａ−１１ｃによって描かれる円は、本体１８と検査されるべき表面１との間の摩擦モーメントが、支持部材１１ａ−１１ｃと表面１との間の最大摩擦モーメントよりも常に小さいように選択され得る。その結果、装置と表面１との間に発生するスリップ量は最小である。

装置の容易な運搬を可能にするために、支持部材１１ａ−１１ｃはスクリュ１３ａ−１３ｃによってハウジング１０に接続されている。

さらに、本体１８は軸１４の下部端１４ａから容易に取り外し可能であり、異なる形状（例えば、他の種類の靴）を有する異なる種類の本体１８のために、本発明に従って装置を搬送又は再設定する間、本体１８を保護する目的でなされる。これによって、異なる環境の表面上で計測を遂行することが可能となる。

装置は本体１８に対して軸方向に調節可能であってもよい。

本体１８は検査されるべき表面１に対して傾斜位置を取るのが好ましく、その場合、一定の傾斜角αが用いられる。結局のところ、ターン又は回転動作を行うとき、プレーヤーは足でボールに載るのが普通なので、表面１に対する本体１８の傾斜位置は実際の状況のより正確な模倣をもたらす。しかしながら、ゲーム中の他の状況を模倣し、よって、異なる環境下で計測を実施するよう、前記傾斜位置、よって、検査されるべき表面１に対する角度αを設定することも可能である。

前記の通り、軸１４と本体１８の回転速度は一定であり、模倣されるべきゲーム状況に依存して、毎分２〜１１回転である。しかしながら、同様に、模倣され且つ検査されるべきゲーム状況に依存して、回転速度は特定数の回転に増大或いは減少し得る。計測中に本体１８を好ましくは９０°まで回転することで、本体１８によって表面１に加えられるトルクの大きさは、適当な捩れ計測装置によって軸１４内で測定される。この大きさの回転動作は、ゲーム中の普通の状況でプレーヤーがスポーツフィールドで最も頻繁に行う回転動作である。しかしながら、検査されるべき測定状況に依存して、他の回転動作も可能である。

前記の通り、軸１４はハウジング１０内で自由に移動可能であり、本発明に従って、軸１４はその自由端１４ａ近傍に負荷手段２１を備え得る。負荷手段２１は１つ又はそれ以上の重り２１ａ−２１ｊから成る。よって、特定の重さ／負荷によって、軸１４と接触面１９を含む本体１８とを検査されるべき表面に押し付けることが可能である。これによって、異なる重量を有する各架空プレーヤーのための結果を得ることが可能となる。これは本発明に従った装置の多様な利用を可能とするのに加え、全ての種類の異なる状況をより正確に模倣可能とする。結局のところ、足の周りでターン或いは回転するとき、プレーヤーは体重の大部分を立ち足にかけるであろう。

図１及び２に示されているような本発明に従った装置は多様性のある測定器具を提供することが明らかであり、それによって、ゲーム中の数多くの異なる状況が可能な限り自然な方法で模倣され得る。その結果、そのようにして得られる測定結果は、プレーヤーの足と人工芝スポーツフィールドとの間の回転相互作用に関する現実的な指標を提供する。例えば、測定結果は天然芝スポーツフィールドとのより良い比較を可能にする。

さらに、本発明に従った装置を用いることによって、軸１４の回転中に本体１８に加速又は減速を加えることで、検査されるべき表面の動摩擦を測定することが可能である。

本発明に従った装置の実施態様を示す側面図である。 図１に従った装置の実施態様の斜視図である。

Claims (13)

1. 支持部材上に置かれ、且つ、検査されるべき表面に位置付けられるべきハウジングと、
   該ハウジング内に垂直方向に配置された回転可能な軸と、
   前記表面の方向に面する前記軸の端部に接続され、且つ、前記検査されるべき表面と接触され得る接触面を含む本体と、
   動作中、前記検査されるべき表面と回転する前記本体の前記接触面との間の摩擦によって引き起こされるトルクを測定するための測定手段と、を含む表面、特に、天然又は人工芝の表面の静止及び／又は動摩擦係数の測定装置であって、
   前記本体の前記接触面は、前記軸の回転軸と整列していることを特徴とする装置。
2. 前記軸は、前記ハウジング内で垂直方向に自由に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記表面から遠く離れた前記軸の端部に置かれ得る負荷手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記負荷手段は、重りを含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記本体は、前記軸から取り外し可能であることを特徴とする上記請求項のうちの何れか１項に記載の装置。
6. 前記本体は、前記検査されるべき表面に対して傾斜位置を取ることを特徴とする上記請求項のうちの何れか１項に記載の装置。
7. 前記本体の前記傾斜位置は調節可能であることを特徴とする上記請求項のうちの何れか１項に記載の装置。
8. 前記本体は、足の形状であることを特徴とする上記請求項のうちの何れか１項に記載の装置。
9. 前記足の母指球が前記本体の接触面を形成することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記測定手段は、少なくとも１つの捩れ測定装置を含むことを特徴とする上記請求項のうちの何れか１項に記載の装置。
11. 前記支持部材は取り外し可能であることを特徴とする上記請求項のうちの何れか１項に記載の装置。
12. 前記支持部材は、摩擦を増大するための手段を備えることを特徴とする上記請求項のうちの何れか１項に記載の装置。
13. 前記摩擦を増大するための手段は、スポーツ靴において用いられるスタッドのようなスタッドとして実現されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。

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