DE102011051295A1 - Device for determining coefficient of friction of road surface, has longitudinally extended frame with three feet for placing on road surface, where horizontal longitudinally extended guide is provided within frame - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung des Reibungskoeffizienten einer Fahrbahnoberfläche, wobei eine Gummiprobe mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt gebracht wird. The invention relates to a device for determining the coefficient of friction of a road surface, wherein a rubber sample is brought into contact with the road surface.
Derartige Vorrichtungen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Die Vorrichtungen werden im Bereich der Reibprozessbeschreibung zwischen Gummiprüfkörpern und Fahrbahnoberfläche eingesetzt. Insbesondere soll die „Griffigkeit“ der Fahrbahnoberfläche charakterisierbar sein, um Rückschlüsse auf die Vergleichbarkeit von Bremstests von Fahrzeugreifen ziehen zu können. Such devices are well known to those skilled in the art. The devices are used in the rubbing process description between rubber test specimens and road surface. In particular, the "grip" of the road surface should be characterized in order to draw conclusions about the comparability of brake tests of vehicle tires can.
Der Reibungskoeffizient, auch Reibungszahl oder Reibwert genannt, ist ein Maß für die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft zwischen zwei Festkörpern. The friction coefficient, also called friction coefficient or coefficient of friction, is a measure of the friction force in relation to the contact force between two solids.
Bestehende Systeme zur Griffigkeitsuntersuchung von Fahrbahnoberflächen lassen sich grob in drei Kategorien einteilen. Existing systems for grip testing of road surfaces can be roughly divided into three categories.
In der ersten Kategorie existieren fahrzeugbasierte Systeme, bei denen ein Prüfrad entweder unter Schräglauf oder Schlupf durch ein Fahrzeug über die zu vermessende Oberfläche bewegt wird und ein Reibwert gemessen wird. Nachteilig ist, dass nur ein Wert erhaltbar ist, der dem vermessenen Fahrbahnabschnitt eine einzige Kenngröße zuordnet. Zudem ist die Schlupfgeschwindigkeit meist konstant. In the first category exist vehicle-based systems in which a test wheel is moved either by skew or slip through a vehicle on the surface to be measured and a coefficient of friction is measured. The disadvantage is that only one value is obtainable, which assigns the measured roadway section a single parameter. In addition, the slip speed is usually constant.
In der zweiten Kategorie existieren portable Systeme, welche einen linearen Reibprozess zwischen Gummiprüfkörper und Oberfläche nachbilden. Ein Teil dieser Systeme werden in der Regel für Griffigkeitsuntersuchungen von Fußgängerwegen und Bodenbelägen verwendet und erreichen nicht die im Reifen-Fahrbahn-Kontakt vorherrschenden Parameterbereiche bezüglich Relativgeschwindigkeit und Kontaktdruck und können daher nicht für Rückschlüsse auf die Vergleichbarkeit von Bremstests von Fahrzeugreifen herangezogen werden. In the second category, there are portable systems that simulate a linear friction process between the rubber body and the surface. Some of these systems are typically used for pedestrian and pavement scuffing and do not meet the relative speed and contact pressure parameter ranges prevailing in tire-pavement contact, and thus can not be used to draw conclusions about the comparability of vehicle tire braking tests.
Zudem ist das sogenannte „British Pendulum“ bekannt, bei dem eine Gummiprobe in einer Pendelbewegung mit der Fahrbahnoberfläche in Kontakt gebracht wird. Das Pendel schwingt dabei durch den Kontaktbereich und tritt im unteren Scheitelpunkt der Bewegung in den Reibkontakt. Aufgrund der im Reibprozess dissipierten Energie schwingt das Pendel nicht mehr in die Ausgangshöhe auf. Auf einer Skala lässt sich die erreichte Höhe ablesen, so dass indirekt auf den Reibwert geschlossen werden muss. Eine Normalkrafterfassung ist nicht vorhanden. Die auftretende Normalkraft ist stark von der Justierung des Gerätes zur Fahrbahnoberfläche abhängig. Die indirekte Ermittlung des Reibwertes ist ungenau und nicht reproduzierbar. In addition, the so-called "British Pendulum" is known, in which a rubber sample in a pendulum motion is brought into contact with the road surface. The pendulum swings through the contact area and enters the frictional contact at the lower vertex of the movement. Due to the dissipated energy in the friction process, the pendulum no longer oscillates in the initial height. On a scale, the height reached can be read off, so that it is necessary to indirectly deduce the coefficient of friction. A normal force detection is not available. The occurring normal force is highly dependent on the adjustment of the device to the road surface. The indirect determination of the coefficient of friction is inaccurate and not reproducible.
In einer dritten Kategorie sind Laborprüfstände bekannt. Um die Griffigkeit einer Fahrbahnoberfläche messen zu können, muss ein Fahrbahnoberflächenbereich ausgeschnitten und präpariert werden. Das ist zeitaufwändig und teuer. In a third category laboratory test stands are known. In order to be able to measure the grip of a road surface, a road surface area has to be cut out and prepared. This is time consuming and expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine leistungsfähige Vorrichtung zur direkten Ermittlung des Reibkoeffizienten einer Fahrbahnoberfläche zu schaffen, wobei die Vorrichtung zudem portabel sein soll. The invention is based on the object to provide a powerful device for directly determining the coefficient of friction of a road surface, the device should also be portable.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Vorrichtung einen längserstreckten Rahmen mit wenigstens drei Füßen zum Aufsetzen auf die Fahrbahnoberfläche aufweist, dass innerhalb des Rahmens eine horizontale, fahrbahnoberflächenparallele, längserstreckte Führung vorgesehen ist, an der die Gummiprobe mit einer Normalkraft beaufschlagt horizontal, fahrbahnoberflächenparallel und linear über die Fahrbahnoberfläche bewegbar ist, dass die Normalkraft durch das Eigengewicht der Antriebseinheit erzeugt ist und dass ein Sensor angeordnet ist, der die zur direkten Ermittlung des Reibungskoeffizienten erforderlichen Daten misst. The object is achieved according to the invention in that the device has an elongated frame with at least three feet for placement on the road surface, that within the frame, a horizontal, road surface parallel, elongated guide is provided, applied to the rubber sample with a normal force horizontally, road surface parallel and is linearly movable over the road surface, that the normal force is generated by the weight of the drive unit and that a sensor is arranged, which measures the data required for the direct determination of the friction coefficient.
Es ist eine einfache, portable und leistungsfähige Vorrichtung zur direkten Ermittlung des Reibungskoeffizienten geschaffen, welche auch im Parameterbereich von ABS-Bremsversuchen von Fahrzeugreifen anwendbar ist. Die Geschwindigkeit, mit der die Gummiprobe über die Fahrbahnoberfläche bewegt werden kann, beträgt zwischen 0–5 m/s mit einem Druck von etwa 3 bar. Es ist bei gegebener Antriebskraft eine hohe Dynamik erreichbar. It is a simple, portable and powerful device for directly determining the coefficient of friction created, which is also applicable in the parameter range of ABS braking tests of vehicle tires. The speed with which the rubber sample can be moved over the road surface is between 0-5 m / s with a pressure of about 3 bar. It is possible with a given driving force high dynamics.
Mit der Vorrichtung ist eine Gummiprobe mit einer Normalkraft zu beaufschlagen und linear über eine Fahrbahnoberfläche bewegbar, wobei durch den Sensor die Reibkraft und die Normalkraft messbar sind. Aus diesen beiden Messgrößen ist der Reibungskoeffizient direkt und reproduzierbar zu errechnen. Die Normalkraft wird durch die Gewichtskraft der Antriebseinheit erzeugt und ist somit konstant und wegunabhängig. Die Antriebseinheit ist mit der Gummiprobe über die Prüfoberfläche verfahrbar. Es ist erforderlich, dass der Sensor gleichzeitig mit Antriebseinheit verfahrbar ist. With the device, a rubber sample is to be applied with a normal force and linearly movable over a road surface, whereby the friction force and the normal force can be measured by the sensor. From these two parameters, the coefficient of friction is calculated directly and reproducibly. The normal force is generated by the weight of the drive unit and is thus constant and path-independent. The drive unit can be moved with the rubber sample over the test surface. It is necessary that the sensor can be moved simultaneously with the drive unit.
Die Füße der Vorrichtung können aus Gummi sein, um die Vorrichtung reibschlüssig mit der Fahrbahnoberfläche zu verbinden. The feet of the device may be made of rubber to frictionally connect the device to the road surface.
Portabel bedeutet, dass die Vorrichtung vorteilhafterweise maximal 40 kg wiegt. Die Vorrichtung ist vorzugsweise modular aufgebaut sein, so dass diese in deren Einzelmodule zerlegt, leicht transportierbar ist. Portable means that the device advantageously weighs a maximum of 40 kg. The device is preferably modular in structure, so that these are disassembled into their individual modules, easily transportable.
Vorteilhaft ist es, wenn die Antriebseinheit ein servogeregelter, elektrischer Lineardirektantrieb und somit stufenlos verstellbar ist. It is advantageous if the drive unit is a servo-controlled, electric linear direct drive and thus infinitely adjustable.
Zweckmäßig ist es, wenn die Gummiprobe in einem Probenhalter angeordnet ist. It is expedient if the rubber sample is arranged in a sample holder.
Vorteilhaft ist es, wenn der Sensor ein Mehrkomponenten-Kraftsensor ist. Hierdurch ist es ermöglicht, die wesentlichen Parameter zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten direkt zu messen. It is advantageous if the sensor is a multi-component force sensor. This makes it possible to directly measure the essential parameters for determining the friction coefficient.
Vorteilhaft ist es, wenn vertikal unterhalb der Antriebseinheit der Probenhalter zur Aufnahme der Gummiprobe und zwischen dem Probenhalter und der Antriebseinheit der Sensor angeordnet ist. Die auf die Gummiprobe wirkende Normalkraft wird nicht durch den verfahrbaren Sensor erzeugt, sondern durch Ausnutzung der Gewichtskraft der Antriebseinheit. Somit ist die Masse des Sensors gering gehalten, um bei gegebener Antriebskraft eine hohe Dynamik zu erreichen. It is advantageous if vertically below the drive unit of the sample holder for receiving the rubber sample and between the sample holder and the drive unit of the sensor is arranged. The normal force acting on the rubber sample is not generated by the movable sensor, but by utilizing the weight of the drive unit. Thus, the mass of the sensor is kept low in order to achieve high dynamics for a given driving force.
Zweckmäßig ist es, wenn wenigstens je ein Trittbrett links und rechts in Bezug auf die Längserstreckung der Vorrichtung angeordnet ist, welches der Beschwerung der Vorrichtung durch Aufbringung weiteren Gewichtes dient. Um einen sicheren Reibschluß zwischen Rahmen und Fahrbahnoberfläche sicherzustellen, kann der Rahmen neben seinem Eigengewicht durch das Aufbringen von weiterem Gewicht beschwert werden. Beispielsweise kann dieses weitere Gewicht das Eigengewicht eines Menschen sein. Die Vorrichtung als solche weist neben den geringen Abmessungen ein nur vergleichsweise geringes Eigengewicht auf und ist daher portabel. It is expedient if at least one respective footboard is arranged left and right with respect to the longitudinal extent of the device, which serves to weight the device by applying additional weight. To ensure a secure frictional engagement between the frame and the road surface, the frame can be weighted next to its own weight by the application of additional weight. For example, this additional weight can be the weight of a person. The device as such, in addition to the small dimensions, only a relatively small weight and is therefore portable.
Zweckmäßig ist es, wenn der Sensor (samt Probe) um eine Achse schwenkbar ist, wobei die Achse parallel zur linearen Führung angeordnet ist. Somit ist kein Ausrichten des Prüfgerätes in Bezug auf die Neigung der Fahrbahnoberfläche erforderlich. It is useful if the sensor (including sample) is pivotable about an axis, wherein the axis is arranged parallel to the linear guide. Thus, no alignment of the tester with respect to the slope of the road surface is required.
Zweckmäßig ist es, wenn die Vorrichtung eine Länge von maximal etwa 1,20 m, eine Breite von etwa 0,5 m und eine Höhe von etwa 0,5 m aufweist. Dabei weist die Führung eine Länge von etwa 1,0 m oder weniger auf. It is expedient if the device has a maximum length of about 1.20 m, a width of about 0.5 m and a height of about 0.5 m. In this case, the guide has a length of about 1.0 m or less.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen, näher erläutert. Dabei zeigen die: Further features, advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings, which illustrate schematic embodiments. The show:
Die
Der Rahmen
Die praktische Anwendung sieht beispielsweise vor, dass die Vorrichtung am Einsatzort aufgestellt wird und die Gummiprobe entlang verschiedener Geschwindigkeitsprofile über die Fahrbahnoberfläche bewegt wird. Dabei werden Reib- und Normalkraft gemessen. The practical application provides, for example, that the device is set up on site and the rubber sample is moved across the road surface along different speed profiles. Frictional and normal forces are measured.
Eine weitere Anwendung sieht beispielsweise vor, die sich im Stillstand befindliche Gummiprobe mit einer ansteigenden Antriebskraft zu beaufschlagen, bis die Haftreibungsgrenze überschritten ist und die Probe in Bewegung versetzt wird. Auf diese Weise lässt sich ein Haftreibungskoeffizient an mehreren Punkten der Fahrbahnoberfläche ermitteln, so dass ein einziger Versuchsdurchgang ausreichen kann, um eine sogenannte „µ-Schlupf-Kurve“ zu ermitteln. Another application provides, for example, to apply an increasing driving force to the rubber sample at standstill until the static friction limit has been exceeded and the sample is set in motion. In this way, a static friction coefficient at several points of the road surface can be determined, so that a single test run can be sufficient to determine a so-called "μ-slip curve".
Die
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Vorrichtung contraption
- 2 2
- Fahrbahnoberfläche road surface
- 3 3
- Gummiprobe rubber sample
- 4 4
- Rahmen frame
- 5 5
- Fußfoot
- 6 6
- Führung guide
- 7 7
- Antriebseinheit drive unit
- 8 8th
- Sensor sensor
- 9 9
- Probenhalter sample holder
- 10 10
- Breite des Rahmens Width of the frame
- 11 11
- Höhe des Rahmens Height of the frame
- 12 12
- Länge des Rahmens Length of the frame
- 13 13
- Achse axis
- FN F N
- Normalkraft normal force
- FG F G
- Gewichtskraft weight force
- FR F R
- Reibkraft friction force
Claims (7)
Priority Applications (1)
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DE201110051295 DE102011051295A1 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Device for determining coefficient of friction of road surface, has longitudinally extended frame with three feet for placing on road surface, where horizontal longitudinally extended guide is provided within frame |
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DE201110051295 DE102011051295A1 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Device for determining coefficient of friction of road surface, has longitudinally extended frame with three feet for placing on road surface, where horizontal longitudinally extended guide is provided within frame |
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DE102011051295A1 true DE102011051295A1 (en) | 2012-12-27 |
Family
ID=47321116
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---|---|---|---|
DE201110051295 Pending DE102011051295A1 (en) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | Device for determining coefficient of friction of road surface, has longitudinally extended frame with three feet for placing on road surface, where horizontal longitudinally extended guide is provided within frame |
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DE (1) | DE102011051295A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2601246C1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Device for measurement of friction coefficient of road and aerodrome coatings |
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2011
- 2011-06-24 DE DE201110051295 patent/DE102011051295A1/en active Pending
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RU2601246C1 (en) * | 2015-07-07 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)" | Device for measurement of friction coefficient of road and aerodrome coatings |
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