DE3423116A1

DE3423116A1 - Vorrichtung zum messen des dynamischen reibungskoeffizienten

Info

Publication number: DE3423116A1
Application number: DE19843423116
Authority: DE
Inventors: Yuya Kokubunji Tokio/Tokyo Abe; Toshio Sayama Saitama Sawa
Original assignee: Nippo Ltd; Nippo Sangyo Co Ltd
Current assignee: Nippo Ltd; Nippo Sangyo Co Ltd
Priority date: 1983-06-24
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1985-01-03
Also published as: DE3423116C2; US4594878A

Description

Dipt -Ins· Otto 1 IUjR-I. Dipl.-hiji. Μ:ιιιΙιαΙ Siijicr. I'iitcnlanw.'illo, Cosinuistr. 81, D-8 München 81

Für die vorliegende Erfindung wird die Priorität der japanischen Patentanmeldung 58-112658 vom 24.06.1983 und der japanischen Patentanmeldung 59-5652 vom 18.01. 1984 in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten, insbesonder eine solche Vorrichtung, die kontinuierliches Messen und automatische Aufzeichnung dynamischer Reibungskräfte zwischen zwei verschiedenen Objekten nach Geschwindigkeiten erlaubt.

Bisher wurde für die Messung dynamischer Reibungskräfte zwischen Straßenoberfläche und Autoreifen zum Beispiel eine Pendel-Meßvorrichtung verwendet. Diese Pendel-Meßvorrichtung eignet sich zur Reibungsmessung jedoch nur dann, wenn die Geschwindigkeit relativ zur Straßenoberfläche in einem verhältnismäßig geringen Geschwindigkeitsbereich liegt. Der Reibungskoeffizient >f der Straßenoberfläche ändert sich jedoch entsprechend den Fahrgeschwindigkeiten eines Fahrzeuges erheblich. Im allgemeinen gilt: je höher die Geschwindigkeit, desto kleiner der Reibungskoeffizient. Außerdem wird dieser Reibungskoeffizient erst dann fraglich, wenn es sich um eine hohe Geschwindigkeit von beispielsweise 40 km/h oder mehr handelt. Für die korrekte Messung des Reibungskoeffizienten ist es daher erforderlich, daß die Geschwindigkeit unter den gleichen Bedingungen gemessen wird wie die tatsächliche Geschwindigkeit und daß der Druck unter den gleichen Bedingungen gemessen wird wie der tatsächliche Druck des Bodenkontakts eines Reifens.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wurde bereits eine Vorrichtung zum Messen des Reibungskoeffizienten vorgeschlagen (japanische Patentveröffentli-

Dipl. liii! Olio I Ιιΐ!··.-Ι. Dipl. lim Miiulivd S.i.uoi. PüEcntiuiw.'iltu, C'osim;istr. Sl, D-8 München 81

chung 57-23212), die einen Reibungsmeßteil aufweist. Dieser Reibungsmeßteil weist einen scheibenartigen Körper mit einem daran befestigten Gummielement für die Messung der Straßenoberflächenreibung, eine als Rotationskörper ausgebildete, um die Achse des scheibenartigen Körpers drehbare Scheibe, wobei der scheibenartige Körper und die Scheibe durch ein erstes Federelement miteinander verbunden sind, und einen in radialer Richtung der Scheibe bewegbaren Schreibhalter auf, der durch ein zweites Federelement mit der Scheibe verbunden ist, wobei die Relation zwischen der Geschwindigkeit des Gummielements für die Messung des Reibungskoeffizienten und der Größe der Verschiebung des Schreibhalters in radialer Richtung während der Drehung des Reibungsmeßteils und die Relation zwischen dem Verdrehwinkel der Scheibe relativ zu dem scheibenartigen Körper und dem Reibungskoeffizienten im voraus kalibriert wird, so daß dadurch eine automatische Aufzeichnung der Relation zwischen dem Reibungskoeffizienten und der Geschwindigkeit erfolgt.

Jedoch ist die Meßgenauigkeit dieser Vorrichtung zum Messen des Reibungskoeffizienten aufgrund einer Gleitreibung des Schreibhalters in radialer Richtung und einer Gleitreibung zwischen dem Schreibhalter und dem Aufzeichnungspapier begrenzt. Außerdem bewegt sich der Schreibhalter auch während einer vorläufigen Drehung des scheibenartigen Körpers und der Scheibe, so daß also überflüssige Aufzeichnungen erfolgen, die das Ablesen der Daten entsprechend schwierig machen.

I)i|il -Ing Otto Hügel. Dipl.-Ing. ManlVal S.'iju-r. i'alcntanwitllc. Cosimastr. 81, D-8 München 81

Hinzukommt, daß das Befestigen und Abnehmen des

Schreibhalters relativ schwierig ist, was ebenfalls

für das Aufzeichnungspapier gilt, so daß die Arbeitsleistung beeinträchtigt wird.

Damit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorerwähnten Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten zur Verfügung zu stellen, welche eine automatische Aufzeichnung der Relation zwischen Geschwindigkeit und Reibungskoeffizient bei hoher Meßgenauigkeit, leichter Ablesbarkeit der Daten und einfacher Handhabung ermöglicht.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Dazu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten einen Reibungsmeßteil auf. Dieser Reibungsmeß.teil ist mit einer Scheibe ausgestattet, an welcher ein Gummielement für die Reibungsmessung befestigt ist, mit einer für die koaxiale Drehung mit der Scheibe ausgelegte Antriebsscheibe und einem die Scheibe und Antriebsscheibe miteinander verbindenden Dynamometer, mit einem Tachometer für die Messung der Geschwindigkeit des Gummielements während der Drehung des Reibungsmeßteils und einem X-Y-Meßschreiber für die Aufzeichnung von zwei elektrischen Ausgabe des Reibungsmeßteils und Tachometers an einem rechteckigen Koordinatensystem. Wenn bei dieser Konstruktion die Scheibe und Antriebsscheibe mit Hilfe einer Antriebsvorrich-

Olid

iIIk¹I. Dipl-hii! M.nilivil S,iik-i.

SI. I)-S München 81

tung zum Beispiel in der Art eines Motors oder dergleichen gedreht werden und das an der Scheibe befestigte Gummmielement auf die Oberfläche eines Meßobjekts gelegt wird, so verringert sich aufgrund der Wirkung einer Reibungskraft die Drehgeschwindigkeit der Scheibe, und die dabei entstehende Torsion bzw. Verdrehung zwischen Scheibe und Antriebsscheibe wird zur Bestimmung der Reibungskraft durch den Dynamometer nachgewiesen, während die Geschwindigkeit des Gummielements gleichzeitig durch den Tachometer gemessen wird. Diese Meßdaten werden dann als elektrische Ausgaben dem X-Y-Meßschreiber zugeleitet, der die Geschwindigkeit und den Reibungskoeffizienten in das Koordinatensystem einträgt. Da die Meßwerte der Reibungskraft und Geschwindigkeit als elektrische Ausgaben entnommen werden, wird die Meßgenauigkeit verbessert. Da die Aufzeichnung (durch den X-Y-M.eßschreiber) ferner an einem rechteckigen Koordinatensystem erfolgt und überflüssige Aufzeichnungen nicht gemacht werden, lassen sich die Daten leichter ablesen, und das System ist insgesamt einfacher zu handhaben. Bei den bisher üblichen Pendel-Meßvorrichtungen ist die Reibungsmessung auf den Fall beschränkt, daß sowohl die Geschwindigkeit relativ zur Straßenoberfläche als auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs konstant ist. Der Reibungskoeffizient einer Straßenoberfläche weicht jedoch entsprechend den Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs erheblich ab, und im allgemeinen gilt: je höher die Geschwindigkeit, desto kleiner der Reibungskoeffizient. Zum Messen des Reibungskoeffizienten bei hohen Geschwindigkeiten sind Meßfahrzeuge zum Messen der Straßenoberflächenreibung gebräuchlich geworden. Hier

Djpl.-Inu. Otto Hügel. Dipl.-Ing. ManlVcil S.iuer. I'ak-ntaiiw.'ille. Cosimastr. Rl, D-8 München 81

erfolgt die Messung des Reibungskoeffizienten jedoch mittels eines echten Meßreifens im Verlaufe der Fahrt bei einer vorher bestimmten Meßgeschwindigkeit, so daß das Fahrzeug für die Messung des Reibungskoeffizienten einer bestimmten Straßenoberfläche bei verschiedenen Geschwindigkeiten wiederholt über diese Straßenoberfläche fahren muß. Die Messung auf einer stark befahrenen Straße ist deshalb entsprechend schwierig.

Nach einem Vorteil der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten zur Verfügung gestellt, die, wenn sie einmal auf der Straßenoberfläche installiert ist, kontinuierliches Messen und automatische Aufzeichnung der Relation zwischen Reibungskoeffizient und Geschwindigkeit bei hoher Meßgenauigkeit, leichter Ablesbarkeit der Daten und einfacher Handhabung ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen Reibungsmeßteil auf. Dieser Reibungsmeßteil ist mit einer Scheibe für den Antrieb eines Testreifens für die Reibungsmessung über einen Übertragungsriemen oder dergleichen ausgestattet, mit einem koaxial zu der Scheibe drehbaren Antriebsrad und einem die Scheibe und das Antriebsrad miteinander verbindenden Dynamometer, mit einem Tachometer für die Messung der Umfangsgeschwindigkeit des Testreifens und mit einem X-Y-Meßschreiber für die Aufzeichnung zweier elektrischer Ausgaben des ' Reibungsmeßteils und Tachometers an einem rechteckigen Koordinatensystem.

Wenn das Antriebsrad bei dieser Konstruktion durch eine Antriebsvorrichtung zum Beispiel in der Art eines Motors oder dergleichen gedreht wird, so wird die

Dipl -In« Olli» I iihvl. I>ipl.-In« M.min-d Savi. r;itiMil,m\v.ilU\ Cosimastr. SI, D-8 München 81

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durch den Dynamometer mit dem Antriebsrad verbundene Scheibe gedreht, so daß der mit der Scheibe verbundene Reifen über einen Übertragungsriemen oder dergleichen ebenfalls gedreht wird. Wenn der Reifen mit der Oberfläche eines Meßobjekts in Berührung gebracht wird, so verringert sich aufgrund der Wirkung einer Reibungskraft die Drehgeschwindigkeit des Reifens, und die Drehgeschwindigkeit der mit dem Reifen verbundenen Scheibe wird ebenfalls kleiner. Zu diesem Zeitpunkt wird die Reibungskraft durch den die Scheibe und das Antriebsrad miteinander verbindenden Dynamometer und die Umfangsgeschwindigkeit des Reifens (relative Geschwindigkeit zur Oberfläche des Meßobjekts) durch den Tachometer gemessen. Die Meßdaten werden als elektrische Ausgaben dem X-Y-Meßschreiber zugeführt, wodurch Geschwindigkeit und Reibungskoeffizient in das Koordinatensystem eingetragen werden. Da die Meßwerte der Reibungskraft und Geschwindigkeit als elektrische Ausgaben entnommen werden, wird eine hohe Meßgenauigkeit erreicht, und da die Aufzeichnung durch den X-Y-Meßschreiber an dem Koordinatensystem erfolgt, sind die Daten einfach abzulesen. Da die Reibungskoeffizienten außerdem bei jeder Geschwindigkeit, nämlich von hoher Geschwindigkeit bis zum Halt, in einem einzigen Meßvorgang aufgezeichnet werden können, ist es wesentlich leichter, die Messung am eigentlichen Ort durchzuführen .

In der praktischen Ausführung der Erfindung besteht der Dynamometer vorzugsweise aus einer Federwaage, die die Scheibe und das Antriebsrad miteinander verbindet, und einem Verschiebungsmesser, der die durch die Torsion bzw. Verdrehung zwischen Scheibe und Antriebsrad

Dipl.-Ing. Otto Hiiuel. Pipl.-lne. Nhinlroil Wi. I'atcnUinwjllc. Cosiinnslr. 81, D-8 München 81

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bewirkte Verschiebung der Federwaage in eine elektrische Größe umwandelt. Der Tachometer weist vorzugsweise eine elektrische Schaltung auf, in welcher der Motor, wenn das Antriebsrad und der Reifen mittels eines Magnetmotors vorläufig gedreht werden und der Motor zwecks Durchführung der Messung abgestellt wird, durch die Drehkraft des Antriebsrades verriegelt gedreht wird, wobei gleichzeitig die durch die Drehung des Magnetmotors induzierte elektromotorische Kraft gemessen wird.

In der praktischen Ausführung der Erfindung ist der Dynamometer vorzugsweise aus einer die Scheibe und Antriebsscheibe miteinander verbindenden Federwaage und einem Verschiebungsmesser gebildet, der die durch die Torsion bzw. Verdrehung zwischen Scheibe und Antriebsscheibe bewirkte Verschiebung der Federwaage in eine elektrische Größe umwandelt.

Der Tachometer weist vorzugsweise eine elektrische Schaltung auf, in welcher der Motor, wenn die Scheibe und Antriebsscheibe mittels eines Magnetmotors vorläufig gedreht werden und der Motor zwecks Durchführung der Messung dann abgestellt wird, durch die Drehkraft der Scheibe verriegelt gedreht und zu diesem Zeitpunkt die durch die Drehung des Motors induzierte elektromotorische Kraft gemessen wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Es folgt die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Dipl.-lini Olio I ΙιιικΊ. ΠιρΙ -Int:. Μ.ιηΙιαΙ S.iyci. !'.iii'nUinujUc, Cosjmastr. Xl. I)-S München 81

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3A23116

Es zeigt:

Figur 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform;

Figur 2 eine vordere Schnittansicht der Vorrichtung gemäß Figur 1;

Figur 3 eine teilweise Draufsicht auf eine Federwaage und einen Verschiebungsmesser in montiertem Zustand;

Figur 4 eine Schnittansicht nach der Linie IV-IV in Figur 3;

Figur 5 eine Schnittansicht nach der Linie V-V in Figur 3;

Figur 6 ein elektrisches Schaltungsdiagramm der Vorrichtung gemäß Figur 1;

Figur 7 eine Ansicht eines im Zusammenhang mit der Vorrichtung gemäß Figur 1 verwendeten X-Y-Meßschreibers;

Figur 8 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform;

Figur 9 eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Figur 9;

Dipl.-lni!. Otto I luucl. Dipl.-lni:. M.inliv.l S.iuer. I'alcnlanwjlte, Cosimasir. 81, D-8 München 8!

Figur 10 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Figur 8;

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

Figur 12 eine Vorderansicht des Reibungsmeßbereiches gemäß Figur 11;

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

Wie in den Figuren 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 kon-

l)i|i| -Iiu: OtUi 1 ΙιΐιηΊ. Dipl lin; M.mlivil S.iiut. I'.ik'iil.inw.'lle, C'oMin.isti SI. I)-S Muiichen Sl

zentrisch zur Antriebswelle 7 befestigt. Bezugnehmend auch auf die Figuren 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 Reibungsmeß.teil 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 Figur 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

l)ipl.-Ing. Olio Ι·ΊϋμοΙ. Di|)l.-Iiig. Miiiil'ivil S.mcr. I'atcnlniuv.'illc. Cosinwslr. 81, D-8 München 81

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 Reibungsmeßteils 1 sind über ein Dämpfungsglied bzw. einen Dämpfungswiderstand 26 an eine Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten angeschlossen. Der Verschiebungsmesser 13 wird von dem Spannungsgleichhalter 2 7 über die Eingangsklemmen C und 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 W und eine Reibungskraft F gleich sind. Folglich drückt die an die Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten angelegte Ausgabe den Reibungskoeffizienten μ in einer Formel für den Reibungskoeffizienten μ = F/W aus (wobei μ der Reibungskoeffizient ist) . Da die vertikale Last W in diesem Falle das Gewicht des Reibungsmeßteils 1 plus dem Gewicht des Antriebsteils 2 und deshalb konstant ist, genügt eine einmalige Einstellung des Dämpfungswiderstands 26. Wie in Figur 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.

l)i|il Ιιιμ. Old) I luj't-l. |)i|<l Im.· M.inlu.il Ν.ιμι-ι, I'iiu-iiliiiiu.illi.-, CoMninsir. Xl, D-H München 81

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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 Figur 6 gezeigten Schaltzustand gebracht und der Hauptschalter 23 betätigt, so daß elektrischer Strom von dem Hauptanschluß 24 zu dem Magnetmotor 15 fließt, 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 Figur 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 Reibungskraft, 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

Dipl.-Ing. (Jtto Ηύμι!. i)ip!.-!nu. Miinl'rcil Säper. Piitcnlanwiillc. Cosimasli. 81. D-8 München 81

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 2 5 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 des 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 Figuren 8 bis 12 zeigen eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren 8 bis 10 weist die Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten einen insgesamt mit Bezugsziffer 31 bezeichneten Reibungsmeß- · teil auf, der durch einen insgesamt mit Bezugsziffer 32 bezeichneten Antriebsteil gedreht wird. Die Drehung des Reibungsmeßteils 31 über einen Steuerbzw. 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.

Dipl.-Ιημ. OUo ΠιίροΙ, Dipl.-Ιημ. Μ:ιιιΓα·ιΙ S.igcr, Ι';ιΐοιΗ;ιη\ν.ίΙΐο, (osimasir. Sl. D-8

Ein Ende des Rahmens 38 ist an einem Rahmenhalter 39 derart befestigt, daß ersterer 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, und die Scheibe 33 kleiner Trägheit ist koaxial und parallel zu dem Antriebsrad 43 an der Antriebswelle 42 befestigt. Bezugnehmend auch auf die Figuren 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 Reibungsmeßtexls

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 Kleinlastwagens 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.

Dipl.-Ing. Otto ΙΙίϊμοΙ. Dipl.-Ιημ. Manlivcl Sjgcr, !'jitcntanw.'illc, C'osimastr. Xl, I)-8 München 81

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird eine elektrische Schaltung der in Figur 6 gezeigten Art verwendet.

Der Meßvorgang bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend erläutert. Zunächst wird die Vorrichtung auf die Oberfläche des Meßobjekts, zum Beispiel auf die Oberfläche einer Straße gesetzt und der Rahmenhalter 3 9 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 Figur 6 gezeigte Schaltstellung gebracht und der Hauptschalter 23 betätigt, so daß elektrischer 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 Figur 6 entgegengesetzte Schaltstellung ein, und die Winde 52 wird gleichzeitig langsam nachgelassen. Sobald der Reifen einmal die Straßenoberfläche berührt, versucht die Wirkung der Reibungskraft, den Reifen 3 5 anzuhalten, das Antriebsrad 43, daß 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 Spannungs-

l)i|il -\ημ. Otto Πα,ϋιΊ. Dipl -Ιπμ. M:mlral S.igcr, i'atcntanwälte, C'osiniaslr. 81, I)-8 München 81

gleichhalter 27 dem Verschiebungsmesser 43 zugeführt und eine zur Federwaage 45 proportionale Ausgangsspannung des Verschiebungsmessers 46 über den Dämpfungswiderstand 2 6 an die Entnahmeklemme 28 für den Reibungskoeffizienten angelegt wird. Folglich wird die Ausgabe als Y-Komponente des X-Y-Meßschreibers 29 aufgezeichnet (Figur 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 zwischen 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.

Dipl.-Ing. OUo Hiigel, Dipi.-Ing. Manl'retl S.mer, I'atentanwiille. Cosiniaslr. 81, D-8 München 81

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 rechteckigen 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 dem 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.

— xc-

	pl.-lnp. Olio I Ιιι.ϋοΙ, \|)i\|>l. lin: M;iiiIuhI N.mi-i. l\iionl:tn\v."ilie. Cosinwstr. SI, D-8 München 81
1	Reibungsmeßteil 3423116
2	Antriebsteil
3	Halter
4	Rahmen
5	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	Dämpfungswiderstand
27	Spannungsgleichhalter
28	Entnahmeklemme für den Reibungskoeffizienten
29	X-Y-Meßschreiber
A,B	Kontakte
CD	Eingangsklemmen
E,D	Ausgangsklemmen
31	Reibungsmeßteil
32	Antriebsteil
33	Scheibe
34	Riemenscheibe
35	Reifen

Pipl.-Ing. Olio Hiiiu'l. Dipl.-Inu. Miinlral S.iuor. I'ütentanw.ilu·. C'osim;istr. Xl, D-8 München 81

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
50	Befestigungsstange
51	Hebevorrichtung
52	Winde

■Μ-

L ο ο r s e 11 e

Claims

Patentansprüche

l.j Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten, gekennzeichnet durch einen Reibungsmeßteil (1), der eine Scheibe (10) mit einem daran befestigten Gummielement (11) für die Reibungsmessung, eine koaxial mit der Scheibe (10) drehbare Triebscheibe (8) und einen die Scheibe (10) und die Triebscheibe (8) miteinander verbindenden Dynamometer (12,13) aufweist, durch einen Tachometer für die Messung der Geschwindigkeit des Gummielements (11) während der Drehung des Reibungsmeßteils (1) und durch einen X-Y-Meßschreiber (29) für die Aufzeichnung zweier elektrischer Ausgaben des Reibungsmeßteils (1) und Tachometers in einem rechteckigen Koordinatensystem.
2. Vorrichtung zum Messen des dynamischen Reibungskoeffizienten, gekennzeichnet durch einen Reibungsmeßteil (31), der eine Scheibe (33) für den Antrieb eines Reibungsmessungs-Testreifens (35) über einen Übertragungsriemen (37) oder dergleichen, ein koaxial mit der Scheibe (33) drehbares Antriebsrad (43) und einen die Scheibe (33) und das Antriebsrad

Dipl.-liig. (JUo I liigcl. Ι)ί|ΐΙ.-Ιιιμ. ΜίΐηΓιαΙ S.iia-i. I'iitLMHanwiille. Cosiinaslr. 81, D-H München 81

(43) miteinander verbindenden Dynamometer (45,46) aufweist, durch einen Tachometer für die Messung der Umfangsgeschwindigkeit des Testreifens (35) und durch einen X-Y-Meßschreiber (29) für die Aufzeichnung zweier elektrischer Ausgaben des Reibungsmeßteils (31) und Tachometers in einem rechteckigen Koordinatensystem.