DE3423116C2

DE3423116C2 - Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten

Info

Publication number: DE3423116C2
Application number: DE3423116A
Authority: DE
Inventors: Yuya Kokubunji Tokio/Tokyo Abe; Toshio Sayama Saitama Sawa
Original assignee: Nippo Sangyo Co Ltd
Current assignee: Nippo Sangyo Co Ltd
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1986-07-17
Also published as: DE3423116A1; US4594878A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten, mit einem Reibungsmeßteil, der eine Scheibe mit einem daran befestigten Gummielement für die Reibungsmessung, eine koaxial mit der Scheibe drehbare Triebscheibe und einen die Scheibe und die Triebscheibe miteinander verbindenden Dynamometer aufweist, mit einem Tachometer für die Messung der Geschwindigkeit des Gummielements während der Drehung des Reibungsmeßteils und mit einem X-Y-Meßschreiber für die Aufzeichnung zweier elektrischer Ausgaben des Reibungsmeßteils und Tachometers in einem rechteckigen Koordinatensystem.

Description

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keit des Gummielements gleichzeitig durch den Tacho- jekts) durch den Tachometer gemessen. Die Meßdaten meter gemessen wird. Diese Meßdaten werden dann als werden als elektrische Ausgaben dem X-Y-Meßschreielektrische Ausgaben dem X-Y-Meßschreiber zugelei- ber zugeführt, wodurch Geschwindigkeit und Reibungstet, der die Geschwindigkeit und den Reibungskoeffi- koeffizient in das Koordinatensystem eingetragen werzienten in das Koordinatensystem einträgt Da die Meß- 5 den. Da die Meßwerte der Reibungskraft und Gewerte der Reibungskraft und Geschwindigkeit als elek- schwindigkeit als elektrische Ausgaben entnommen irische Ausgaben entnommen werden, wird die Meßge- werden, wird eine hohe Meßgenauigkeit erreicht und nauigkeit verbessert Da die Aufzeichnung (durch den da die Aufzeichnung durch den X-Y-Meßschreiber an X-Y-Meßschreiber) ferner an einem rechteckigen Ko- dem Koordinatensystem erfolgt, sind die Daten einfach ordinatensystt-nv erfolgt und überflüssige Aufzeichnun- io abzulesen. Da die Reibungskoeffizienten außerdem bei gen nicht gemacht werden, lassen sich die Daten leichter jeder Geschwindigkeit, nämlich von hoher Geschwinablesen, und das System ist insgesamt einfacher zu digkek bis zum Halt, in einem einzigen Meßvorgang handhaben. Bei den bisher üblichen Pendel-Meßvor- aufgezeichnet werden können, ist es wesentlich leichter, richtungen ist die Reibungsmessung auf den Fall be- die Messung am eigentlichen Ort durchzuführen,
schränkt daß sowohl die Geschwindigkeit relativ zur 15 In der praktischen Ausführung der Erfindung besteht Straßenoberfläche als auch die Geschwindigkeit des der Dynamometer vorzugsweise aus einer Federwaage, Fahrzeugs konstant ist Der Reibungskoeffizient einer die die Scheibe und das Antriebsrad miteinander verbin-Straßenoberfläche weicht jedoch entsprechend den det, und einem Verschiebungsmesse/, der die durch die Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs erheblich ab, und Torsion bzw. Verdrehung zwischen Scheibe und Anim allgemeinen gilt: je höher die Geschwindigkeit, desto 20 triebsrad bewirkte Verschiebung der Federwaage in eikleiner der Reibungskoeffizient Zum Messen des Rei- ne elektrische Größe umwandelt D'„-Tachometer weist bungskoeffizienten bei hohen Geschwindigkeiten sind vorzugsweise eine elektrische Schaltuflg auf, in welcher Meßfahrzeuge zum Messen der StraßenoberMchenrei- der Motor, wenn das Antriebsrad und der Reifen mittels bung gebräuchlich geworden. Hier erfolgt die Messung eines Magnetmotors vorläufig gedreht werden und der des Reibungskoeffizienten jedoch mittels eines echten 25 Motor zwecks Durchführung der Messung abgestellt Meßreifens im Verlaufe der Fahrt bei einer vorher be- wird, durch die Drehkraft des Antriebsrades verriegelt stimmten Meßgeschwindigkeit so daß das Fahrzeug für gedreht wird, wobei gleichzeitig die durch die Drehung die Messung des Reibungskoeffizienten einer bestimm- des Magnetmotors induzierte elektromotorische Kraft ten Straßenoberfläche bei verschiedenen Geschwindig- gemessen wird.

keiten wiederholt über diese Straßenoberfläche fahren 30 In der praktischen Ausführung der Erfindung ist der muß. Die Messung auf einer stark befahrenen Straße ist Dynamometer vorzugsweise aus einer die Scheibe und deshalb entsprechend schwierig. Antriebsscheibe miteinander verbindenden Federwaa-

Nach einem Vorteil der Erfindung wird eine Vorrich- ge und einem Verschiebungsmesser gebildet der die tung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizien- durch die Torsion bzw. Verdrehung zwischen Scheibe ten zur Verfügung gestellt die, wenn sie einmal auf der 35 und Antriebsscheibe bewirkte Verschiebung der Feder-Straßenoberfläche installiert ist kontinuierliches Mes- waage in eine elektrische Größe umwandelt
sen und automatische Aufzeichnung der Relation zwi- Der Tachometer weist vorzugsweise eine elektrische

sehen Reibungskoeffizient und Geschwindigkeit bei ho- Schaltung auf, in welcher der Motor, wenn die Scheibe her Meßgenauigkeit, leichter Ablesbarkeit der Daten und Antriebsscheibe mittels eines Magneimoto/5 vor- und einfacher Handhabung ermöglicht 40 läufig gedreht werden und der Motor zwecks Durchfüh-Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Rei- rung der Messung dann abgestellt wird, durch die Drehbungsmeßteil auf. Dieser Reibungsmeßteil ist mit einer kraft der Scheibe verriegelt gedreht und zu diesem Zeit-Scheibe für den Antrieb eines Testreifens für die Rei- punkt die durch die Drehung des Motors induzierte bungsmessung über einen Übertragungsriemen oder elektromotorische Kraft gemessen wird,
dergleichen ausgestattet, mit einem koaxial zu der 45 Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen Scheibe drehbaren Antriebsrad und einem die Scheibe der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn- und das Antriebsrad miteinander verbindenden Dyna- zeichnet

mometer, mit einem Tachometer für die Messung der Es folgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungs-

Umfangsgeschwindigkeit des Testreifens und mit einem formen der Erfindung im Zusammenhang mit den X-Y-Meßschreiber für die Aufzeichnung zweier elektri- 50 Zeichnungen. Es zeigt

scher Ausgaben des Reibungsmeßteils und Tachome- Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vor-

ters an einem rechteckigen Koordinatensystem. richtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungs-

Wenn das Antriebsrad bei dieser Konstruktion durch form;

eine Antriebsvorrichtung zum Beispiel in der Art eines F i £. 2 eine vordere Schnittansicht der Vorrichtung

Motors oder dergleichen gedreht wird, so wird die 55 gemäß F i g. 1;

durch den Dynamometer mit dem Antriebsrad verbun- F i g. 3 eine teilweise Draufsicht auf eine Federwaage

dene Scheibe gedreht, so daß der mit der Scheibe ver- und einen Verschiebungsmesser in montiertem Zustand; bundene Reifen über einen Übertragungsriemen oder Fig.4 eine Schnittansicht nach der Linie IV-IV in

dergleichen ebenfalls gedreht wird. Wenn der Reifen Fig.3;

mit der Oberfläche eines Meßobjekts in Berührung ge- 60 F i g. 5 eine Scnnittansicht nach der Linie V-V in bracht wird, so verringert sich aufgrund der Wirkung Fig,3;

einer Reibungskraft die Drehgeschwindigkeit des Rei- F i g. 6 ein elektrisches Schaltungsdiagramm der Vor-

fens.und die Drehgeschwindigkeit der mit dem Reifen richtung gemäß F i g. 1;

verbundenen Scheibe wird ebenfalls kleiner. Zu diesem Fi g. 7 eine Ansicht eines im Zusammenhang mit der

Zeitpunkt wird die Reibungskraft durch den die Scheibe 65 Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten X-Y-Meß- und das Antriebsrad miteinander verbindenden Dyna- Schreibers;

mometer und die Umfangsgeschwindigkeit des Reifens F i g. 8 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vor-

(relative Geschwindigkeit zur Oberfläche des Meßob- richtung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungs-

Fig.9 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 9;

Fig. IO eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig.8:

Fig. 11 eine Draufsicht auf die Details eines Reibungsmeßteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach der zweiten bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 12 eine Vorderansicht des Reibungsmeßbereiches gemäß F i g. 11;

Fig. 13 eine Schnittansicht nach der Linie X-X in Fig. 11.

Wie in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist, weist die Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten gemäß vorliegender Erfindung einen Reibungsmeßteil 1 auf, der durch einen Antriebsteil 2 gedreht wird. Der Antriebsteil 2, der durch einen Halter 3 getragen wird, der an einem Rahmen 4 befestigt ist, ist durch die Auf- und Abbewegung eines Hebels 5 in vertikaler Richtung zusammen mit dem Reibungsmeßteil 1 bewegbar. Ein Gummisitz bzw. Gummiauflager 6 ist an jeder der vier Ecken der Unterseite des Rahmens 4 befestigt und dient zur stabilen Anordnung der gesamten Vorrichtung auf der Oberfläche des Meßobjekts, zum Beispiel auf der Oberfläche einer Straße. Der Reibungsmeßteil 1 weist ein an einer Antriebswelle 7 befestigte Triebscheibe 8 großer Trägheit auf, wobei auf der Oberfläche der Triebscheibe 8 Gleitringe 9 befestigt sind. Unterhalb der Triebscheibe 8 ist eine Scheibe 10 kleiner Trägheit drehbar an der Welle 7 befestigt. An der Unterseite der Scheibe 10 sind drei Reibungsmessungs-Gummielemente 11 konzentrisch zur Antriebswelle 7 befestigt. Bezugnehmend auch auf die F i g. 3 bis 5, sind die Triebscheibe 8 und die Scheibe 10 über eine Federwaage 12 miteinander verbunden, wodurch die Scheibe 10 über die Federwaage 12 zusammen mit der Triebscheibe 8 drehbar ist. Zwischen der Triebscheibe 8 und der Scheibe 10 ist ein Verschiebungsmesser 13 für die Messung der Größe der Verschiebung der Federwaage 12 und Umwandlung in eine elektrische Größe bei Einwirkung einer Last auf die Scheibe 10 vorgesehen. An der Unterseite der Triebscheibe ist ein Rollkörper 14 befestigt, der eine vertikale Last auf die an der Scheibe 10 befestigten Gummielemente 11 ausübt. Der Antriebsteil 2 weist einen Magnetmotor 15 auf, durch welchen die Antriebswelle 7 über einen Koppler 16 gedreht wird. Der Magnetmotor 15 ist innerhalb eines Gehäuses des Antriebsteils 2 durch Motorstützstreben

17 getragen, und die Antriebswelle 7 ist in einem Lager

18 gehalten, das an der Unterseite des Gehäuses des Antriebsteils 2 befestigt ist. Der Antriebsteil 2 und der Reibungsmeßteil 1 sind durch die Antriebswelle 7 als eine Einheit in vertikaler Richtung bewegbar. Während der Drehung des Reibungsmeßteils 1 werden elektrische Ausgaben des Verschiebungsmessers 13 über die Bürsten 19 an den Gleitringen 9 entnommen. Die Bürsten 19 sind an einem Bürstenhalter 20 und über Stützpfosten 21 an der Unterseite des Gehäuses des Antriebsteils 2 befestigt

In F i g. 6 ist eine elektrische Schaltung der Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten gezeigt Der Magnetmotor 15 ist über einen Umschalter 22 und einen Hauptschalter 23 an einen Hauptanschluß 24 angeschlossen, der für eine Gleichspannung von beispielsweise 12 Volt sorgt Eine Entnahmeklemme 25 für Geschwindigkeit ist an den Umschalter 22 angeschlossen und für den Anschluß an den Magnetmotor 15 ausgelegt, wenn der Umschalter 22 aus dem gezeigten Schaltzustand umgeschaltet wird. An die Stromversorgungsleitung des Hauptanschlusses 24 ist über Kontakte A und B ein Spannungsgleichhalter 27 angeschlossen, der ebenfalls an Eingangsklemmen C und D des Reibungsmeßbereiches 1 angeschlossen ist. Ausgangsklemmen E und D des Reibungsmeßteiis 1 sind über ein Dämpfungsglied bzw. einen Dämpfungswiderstand 26 an eine Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten angeschlossen. Der Verschiebungsmesser 13 wird von dem Spannungsgleichhalter 27 über die Eingangsklemmen Cund D, die Bürsten 19 und Gleitringe 9 mit Gleichspannung versorgt und überträgt über die Gleitringe 9, die Bürsten 19, Ausgangsklemmen E und D und den Dämpfungswiderstand 26 eine zu der Verschiebungsgröße der Federwaage 12 proportionale Ausgangsspannung zu der Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten. Der Dämpfungswiderstand 26 ist voreingestellt, so daß dieser für eine Ausgabe »1« sorgt, wenn eine auf das Gummielement 11 wirkende vertikale Last Wund eine Reibungskraft Fgleich sind. Folglich drückt die an die Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten angelegte Ausgabe den Reibungskoeffizienten,« in einer Formel für den Reibungskoeffizienten,« = F/Waus (wobei μ der Reibungskoeffizient ist). Da die vertikale Last W in diesem Falle das Gewicht des Reibungsmeßteiis 1 plus dem Gewicht des Antriebsteils 2 und deshalb konstant ist, genügt eine einmalig"! Einstellung des Dämpfungswiderstands 26. Wie in F i g. 7 gezeigt ist, ist die Entnahmeklemme 25 für die Geschwindigkeit zum Beispiel an den X-Anschluß und die Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten an den Y-Anschluß eines X-Y-Meßschreibers 29 angeschlossen.

Bei der vorbeschriebenen Konstruktion wird der Meßvorgang folgendermaßen ausgeführt Zunächst wird die Vorrichtung auf die Oberfläche des Meßobjekts, zum Beispiel auf die Straßenoberfläche gesetzt. In diesem Zustand wird der Hebel 5 nach unten geführt, so daß der Reibungsmeßteil 1 und der Antriebsteil 2 von der Straßenoberfläche abgehoben werden. Dann wird der Umschalter 22 in den in F i g. 6 gezeigten Schaltzustand gebracht und der Hauptschalter 23 betätigt, so daß elektrischer Strom von dem Hauptanschluß 24 zu dem Magnetmotor 15 fließ'., so daß sich die Welle 7 und damit auch der Antriebsteil 1 dreht Wird die Drehgeschwindigkeit höher als die Meßgeschwindigkeit, so wechselt der Umschalter 22 in die der in F i g. 6 gezeigten Schaltstellung entgegengesetzte Schaltstellung. Gleichzeitig wird der Hebel 5 langsam freigegeben. Sobald die Gummielemente 11 einmal die Straßenoberfläche berührt haben, versucht die Wirkung der ReiLvingskraft, die Scheibe 10 anzuhalten, jedoch versucht die Scheibe 10, die Drehung aufgrund der Trägheit fortzusetzen, so daß zwischen der Triebscheibe 8 und der Scheibe 10 eine Torsion entsteht Diese Torsionskraft bewirkt eine Verschiebung der Federwaage 12, und die Größe der Verschiebung wird durch den Verschiebungsmesser 13 gemessen. Das bedeutet, daß eine Spannung des Hauptanschlusses 24 über den Gleichspannungshalter 27 dem Verschiebungsmesser 13 zugeführt und eine zur Federwaage 12 proportionale Spannung des Verschiebungsmessers 13 über den Dämpfungswiderstand 26 an der Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten angelegt wird. Folglich wird diese Ausgabe als Y-Komponente des X-Y-Meßschreibers aufgezeichnet Zum anderen wird die auf die Gummielemente 11 wirkende Reibungskraft über die Federwaage 12 auf die Triebscheibe 8 übertragen, so daß letztere

graduell langsamer wird und schließlich anhält. Während dieser Phase wird der Motor 15 durch und zusammen mit der Welle 7 gedreht, so daß dieser eine elektromotorische Kraft erzeugt, die an die Entnahmeklemme 25 für die Geschwindigkeit angelegt und als X-Komponente des X-Y-Meßschreibers 29 aufgezeichnet wird. In diesem Falle gilt: je höher die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 7, desto größer die elektromotorische Kraft r«s Motors 25, weshalb die X-Komponente die Geschwindigkeit darstellt. Auf diese Weise wird die Relation zwischen Geschwindigkeit und Reibungskoeffizient in das rechteckige Koordinatensystem des X-Y-Meßschreibers eingetragen, und es ist möglich, die Reibungskoeffizienten bei verschiedenen Geschwindigkeiten in einem einzigen Meßvorgang in Erfahrung zu bringen.

Die F i g. 8 bis 12 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

In den Fig.8 bis 10 weist die Vorrichtung zum MesZunächst wird die Vorrichtung auf die Oberfläche des Meßobjekts, zum Beispiel auf die Oberfläche einer Straße gesetzt und der Rahmenhalter 39 unter Druck durch die Hebeeinrichtung 51 auf der Straßenoberfläche festgelegt. Dann wird der Reifen 35 mit Hilfe der Winde 52 etwa zweiunddreißig Zentimeter von der Straßenoberfläche abgehoben. In diesem Zustand wird der Umschalter 22 in die in F i g. 6 gezeigte Schaltstellung gebracht und der Hauptschalter 23 betätigt, so daß elektrischer

ίο Strom von dem Hauptanschluß 24 zu dem Magnetmotor 15 fließt und die Drehung der Welle 32 ermöglicht. Folglich werden auch der Reibungsmeßteil 31 und der über den Schaltriemen 37 damit verbundene Reifen 35 gedreht. Wenn die Drehgeschwindigkeit höher wird als die Meßgeschwindigkeit, nimmt der Schalter 22 die der Schaltstellung in Fig.6 entgegengesetzte Schaltstellung ein, und die Winde 52 wird gleichzeitig langsam nachgelassen. Sobald der Reifen einmal die Straßenoberfläche berührt, versuch! die Wirkung der Reibungsilif h d ib

SCM lieb dynamischen Reibungskoeffizienten einen inS- ixi kraft, deii Reifen 35 anzuhalten, uä3 Antriebsrad 43, daß

gesamt mit Bezugsziffer 31 bezeichneten Reibungsmeßteil auf, der durch einen insgesamt mit Bezugsziffer 32 bezeichneten Antriebsteil gedreht wird. Die Drehung des Reibungsmeßteils 31 über einen Steuer- bzw. Schaltriemen 37, der eine an einer Scheibe 33 befestigte Riemenscheibe 34 und eine an einem Reifen 35 befestigte Riemenscheibe 36 miteinander verbindet, auf den echten, kleinen Reifen 35 übertragen. Der Reibungsmeßteil 31, der Antriebsteil 32 und der Reifen 35 sind an einem einzigen Rahmen 38 befestigt. Ein Ende des Rahmens 38 ist an einem Rahmenhalter 39 derart befestigt, daß ji-sterer um die Achse des letzteren drehbar ist. Die Drehung eines Magnetmotors 40 des Antriebsteils 32 wird auf eine Antriebswelle 42 übertragen, die durch ein an beiden Seiten des Rahmens 38 befestigten Lager 41 gehalten ist. Der Reibungsmeßteil 31 weist ein an der Antriebswelle 42 befestigtes Antriebsrad 43 großer Trägheit auf πηΗ Hie Scheibe 33 kleiner Trä^tTheit ist koaxial und parallel zu dem Antriebsrad 43 an der Antriebswelle 42 befestigt. Bezugnehmend auch auf die Fig. 11 bis 13, sind Gleitringe 44 an der Nabe des Antriebsrads 43 befestigt. Das Antriebsrad 43 und die Scheibe 33 sind über eine Federwaage 45 miteinander verbunden, so daß sich die Scheibe 33 über die Federwaage 45 zusammen mit dem Antriebsrad 43 dreht. Zwischen dem Antriebsrad 43 und der Scheibe 33 ist ein Verschiebungsmesser 46 installiert, der die Größe der Verschiebung der Federwaage 45 mißt und in eine elektrische Größe umwandelt Während der Drehung Reibungsmeßteils 31 werden elektrische Ausgaben des Verschiebungsmessers 46 über die Bürsten 47 an den Gleitringen 44 entnommen. Die Bürsten 47 sind an einem Bürstenhalter 48 befestigt, der dem Rahmen 38 festgelegt ist Der Rahmenhalter 39, der zur Befestigung eines Endes des Rahmens 38 dient, wird unter Druck auf der Straßenoberfläche festgelegt, und zwar mittels einer Befestigungsstange 50 und einer Hebeeinrichtung 51, die an einem Rahmen befestigt sind, der auf der hinteren Ladefläche eines KJeinlastwagens oder dergleichen angeordnet ist An dem Rahmen 49 ist eine Winde 52 installiert, mit deren Hilfe der Reifen während einer vorläufigen Drehung des Antriebsrades 43 und des Reifens 35 von der Straßenoberfläche abgehoben wird.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine elektrische Schaltung der in F i g. 6 gezeigten Art verwendet

Der Meßvorgang bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend erläutert sich mit dem Reifen 35 verriegelt dreht, versucht jedoch, die Drehung aufgrund der Trägheit fortzusetzen, so daß eine Torsion zwischen dem Antriebsrad 43 und der Scheibe 33 entsteht. Diese Torsionskraft bewirkt eine Verschiebung der Federwaage 45, und die Größe der Verschiebung wird durch den Verschiebungsmesser 46 gemessen. Das bedeutet, daß eine Spannung des Hauptanschlusses 24 über den Spannungsgleichhalter 27 dem Verschiebungsmesser 43 zugeführt und eine zur Federwaage 45 proportionale Ausgangsspannung des Verschiebungsmessers 46 über den Dämpfungswiderstand 26 an die Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten angelegt wird. Folglich wird die Ausgabe als Y-Komponente des X-Y-Meßschreibers 29 aufgezeichnet (Fig. 7). Zum anderen wird die auf den Reifen 35 wirkenden Reibungskraft über die Federwaage 45 auf das Antriebsrad 43 übertragen, so daß das Antriebsrad 43 graduell langsamer wird und schließlich anhält. Während dieser Phase dreht sich der Magnetmotor 15 durch und zusammen mit der Welle 42, wirkt als Generator und erzeugt eine elektromotorische Kraft, die proportional zur Drehgeschwindigkeit ist Diese elektromotorische Kraft wird an der Entnahmeklemme 25 für die Geschwindigkeit angelegt und als X-Komponente des X-Y-Meßschreibers aufgezeichnet Auf diese Weise wird die Relation zwischen Geschwindigkeit und Reibungskoeffizient in das rechteckige Koordinatensystem des X-Y-Meßschreibers eingetragen, und es ist möglich, die Reibungskoeffizienten bei verschiedenen Geschwindigkeiten in einem einzigen Meßvorgang in Erfahrung zu bringen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten eignet sich nicht nur für die Messung des Reibungskoeffizienten zwisehen der Oberfläche einer Straße und einem Reifen, sondern zum Beispiel auch für die Messung des Reibungskoeffizienten zwischen Schuhen und Fußboden. In diesem Falle sind die Gummielemente 11 selbstverständlich entsprechend dem Material des Meßobjekts auszutauschen.

Dadurch, daß erfindungsgemäß der Reibungskoeffizient und die Geschwindigkeit — wie vorstehend erläutert — in elektrische Größen umgewandelt und durch den X-Y-Meßschreiber automatisch aufgezeichnet werden, läßt sich die Meßgenauigkeit verbessern, der Meßvorgang ist leichter durchzuführen und von dem Meßpersonal nicht beeinflußbar. Da die Geschwindigkeit und der Reibungskoeffizient außerdem an dem rechtek-

kigen Koordinatensystem angegeben sind, sind sie entsprechend einfach abzulesen. Durch die kompakte Ausgestaltung der Vorrichtung insgesamt ist diese leicht mitzuführen und ist praktisch.

Da gemäß vorliegender Erfindung ein echter Reifen verwendet wird, lassen sich die Reibungskoeffizienten bei verschiedenen Geschwindigkeiten, nämlich von hoher Geschwindigkeit bis zum Halt, in dem Straßenabschnitt, in dein gemessen wird, stationär messen. Da der Reibungskoeffizient und die Geschwindigkeit außerdem in elektrische Größen umgewandelt und durch den X-Y-Meßschreiber automatisch aufgezeichnet werden, läßt sich eine hohe Meßgenauigkeit erreichen, der Meßvorgang ist einfach durchzuführen, und die Vorrichtung ist leicht mitführbar, so daß die praktischen Anforderungen erfüllt werden.

50 Befestigungsstange

51 Hebevorrichtung

52 Winde

Reibungsmeßteil Antriebsteil Häher

Rahmen Hebel

6 Gummisitz bzw. Gummiauflager

7 Antriebswelle

8 Triebscheibe

9 Gleitringe

10 Scheibe

11 Reibungsmessungs-Gummielemente

12 Federwaage

13 Verschiebungsmesser

14 Rollkörper

15 Magnetmotor

16 Koppler

17 Stützstreben

18 Lager

19 Bürsten

20 Bürstenhalten

21 Stützpfosten

22 Umschalter

23 Hauptschalter

24 Hauptanschluß

25 Entnahmeklemme für die Geschwindigkeit

26 Dämpfungswidersiand

27 Spannungsgleichrichter

28 Entnahmeklemme für den Reibungskoeffizienten

29 X-Y-Meßschreiber A₁ B Kontakte C, DEingangsklemmen E, D Ausgangsklemmen

31 Reibungsmeßteil

32 Antriebsteil

33 Scheibe

34 Riemenscheibe

35 Reifen

36 Riemenscheibe

37 Steuer- bzw. Schaltriemen

38 Rahmen

39 Rahmenhalter

40 Magnetmotor

41 Lager

42 Antriebswelle

43 Antriebsrad

44 Gleitringe

45 Federwaage

46 Verschiebungsmesser

47 Bürsten

48 Bürstenhalter

49 Rahmen

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Dieser Reibungsmeßteil weist einen scheibenartigen Patentansprüche: Körper mit einem daran befestigten Gummielement für die Messung der Straßenoberflächenreibung, eine als

1. Vorrichtung zum Messen des dynamischen Rei- Rotationskörper ausgebildete, um die Achse des scheibungskoeffizienten, dadurch gekennzeich- 5 benartigen Körpers drehbare Scheibe, wobei der scheinet, einen Reibungsmeßteil (1), der eine Scheibe benartige Körper und die Scheibe durch ein erstes Fe-(10) mit einem daran befestigten Gummielement (11) derelement miteinander verbunden sind, und einen in für die Reibungsmessung, eine koaxial mit der Schei- radialer Richtung der Scheibe bewegbaren Schreibhalbe (10) drehbare Triebscheibe (8) und einen die ter auf, der durch ein zweites Federelement mit der Scheibe (10) und die Triebscheibe (S) miteinander 10 Scheibe verbunden ist, wobei die Relation zwischen der verbindenden Dynamometer (12,13) aufweist, durch Geschwindigkeit des Gummielements für die Messung einen Tachometer für die Messung der Geschwin- des Reibungskoeffizienten und der Größe der Verschiedigkeit des Gummielements (11) während der Dre- bung des Schreibhalters in radialer Richtung während hung des Reibungsmeßteils (1) und durch einen X-Y- der Drehung des Reibungsmeßteils und die Relation Meßschreiber (29) für die Aufzeichnung zweier elek- is zwischen dem Verdrehwinkel der Scheibe relativ zu trischer Ausgaben des Reibungsmeßteils (1) und Ta- dem scheibenartigen Körper und dem Reibungskoeffichometers in einem rechteckigen Koordinatensy- zienten im voraus kalibriert wird, so daß dadurch eine stern. automatische Aufzeichnung der Relation zwischen dem

2. Vorrichtung zum Messen des dynamischen Rei- Reibungskoeffizienten und der Geschwindigkeit erfolgt bungskoeffizienten, gekennzeichnet durch einen 20 Jedoch ist die Meßgenauigkeit dieser Vorrichtung Reibungsraeötefl (31), der eine Scheibe (33) für den zum Messen des Reibungskoeffizienten aufgrund einer Antrieb eines Reibungsmessungs-Testreifens (35) Gleitreibung des Schreibhalters in radialer Richtung über einen Übertragungsriemen (37) oder derglei- und einer Gleitreibung zwischen dem Schreibhalter und chen, ein koaxial mit der Scheibe (33) drehbares An- dem Aufzeichnungspapier begrenzt Außerdem bewegt triebsrad (43) und einen die Scheibe (33) und das 25 sich der Schreibhalter auch während einer vorläufigen Antriebsrad (43) miteinander verbindenden Dyna- Drehung des scheibenartigen Körpers und der Scheibe, mometer (45,46) aufweist, dun:h einen Tachometer so daß also überflüssige Aufzeichnungen erfolgen, die für die Messung der Umfangsgeschwindigkeit des das Ablesen der Daten entsprechend schwierig machen. Testreifens (35) und durch einen X-Y-Meßschreiber Hinzukommt, daß das Befestigen und Abnehmen des (29) für die Aufzeichnung zweier elektrischer Ausga- 30 Schreibhalters relativ schwierig ist, was ebenfalls für das ben des Reibungsmeßteils (31) und Tachometers in Aufzeichnungspapier gilt, so daß die Arbeitsleistung beeinem rechteckigen Koordinatensystem. einträchtigt wird.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und eine Vorrich-

35 tung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten zur Verfügung zu stellen, weiche eine automatische Aufzeichnung der Relation zwischen Geschwindigkeit und Reibungskoeffizient bei hoher Meßgenauigkeit,

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen leichter Ablesbarkeit der Daten and einfacher Handhades dynamischen Reibungskoeffizienten, insbesondere 40 bung ermöglicht.

eine solche Vorrichtung, die kontinuierliches Messen Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird

und automatische Aufzeichnung dynamischer Rei- bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des An-

bungskräfte zwischen zwei verschiedenen Objekten Spruches 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeich-

nach Geschwindigkeiten erlaubt. nende Merkmale gelöst.

Bisher wurde für die Messung dynamischer Reibungs- 45 Dazu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum kräfte zwischen Straßenoberfläche und Autoreifen zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten einen Beispiel eine Pendel-Meßvorrichtung verwendet. Diese Reibungsmeßteil auf. Dieser Reibungsmeßteil ist mit ei-Pendel-Meßvorrichtung eignet sich zur Reibungsmes- ner Scheibe ausgestattet, an welcher ein Gummielement sung jedoch nur dann, wenn die Geschwindigkeit relativ für die Reibungsmessung befestigt ist, mit einer für die zur Straßenoberfläche in einem verhältnismäßig gerin- 50 koaxiale Drehung mit der Scheibe ausgelegte Antriebsgen Geschwindigkeitsbereich liegt Der Reibungskoeffi- scheibe und einem die Scheibe und Antriebsscheibe mitzient der Straßenoberfläche ändert sich jedoch entspre- einander verbindenden Dynamometer, mit einem Tachend den Fahrgeschwindigkeiten eines Fahrzeuges er- chometer für die Messung der Geschwindigkeit des heblich. Im allgemeinen gilt: je höher die Geschwindig- Gummielements während der Drehung des Reibungskeit, desto kleiner der Reibungskoeffizient. Außerdem 55 meßteils und einem X-Y-Meßschreiber für die Aufwird dieser Reibungskoeffizient erst dann fraglich, wenn zeichnung von zwei elektrischen Ausgaben des Reies sich um eine hohe Geschwindigkeit von beispielswei- bungsmeßteils und Tachometers an einem rechteckigen se 40 km/h oder mehr handelt Für die korrekte Mes- Koordinatensystem. Wenn bei dieser Konstruktion die sung des Reibungskoeffizienten ist es daher erforder- Scheibe und Antriebsscheibe mit Hilfe einer Antriebs-Iich, daß die Geschwindigkeit unter den gleichen Bedin- 60 vorrichtung zum Beispiel in der Art eines Motors oder gungen gemessen wird wie die tatsächliche Geschwin- dergleichen gedreht werden und das an der Scheibe digkeit und daß der Druck unter den gleichen Bedingun- befestigte Gummielement auf die Oberfläche eines ijjf gen gemessen wird wie der tatsächliche Druck des Bo- Meßobjekts gelegt wird, so verringert sich aufgrund der φ denkontakts eines Reifens. Wirkung einer Reibungskraft die Drehgeschwindigkeit ä Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde 65 der Scheibe, und die dabei entstehende Torsion bzw. !'|| bereits eine Vorrichtung zum Messen des Reibungsko- Verdrehung zwischen Scheibe und Antriebsscheibe ;·& effizienten vorgeschlagen (japanische Patentveröffentli- wird zur Bestimmung der Reibungskraft durch den Dy- M chung 57-23 212), die einen Reibungsmeßteil aufweist. namometer nachgewiesen, während die Geschwindig-