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Die hier beschriebene Erfindung betrifft
allgemein ein Reibungstestsystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 sowie ein Verfahren zum Messen des Reibkoeffizienten zwischen
einer Probe und einer Reiboberfläche
mit einem solchen System.
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Ein solches System und ein solches
Verfahren sind aus der Lehre der EP-A-0 874 230 bekannt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Wenn neue Mischungen für Reifen
entwickelt wurden, war es eine bekannte Praxis, einen Reifen zu
fertigen und den Reifen verschiedenen Traktionstests zu unterziehen.
Wegen der zum Fertigen von Testreifen zum Zwecke der Optimierung
der Traktionseigenschaften erforderlichen Kosten und Zeit werden
statt dessen kleine Proben von Laufflächenmaterialien verwendet,
um die Traktionseigenschaften der Mischungen zu bestimmen. Indem
kleine Proben zum Testen verwendet werden, kann eine große Zahl
von verschiedenen Laufflächenmischungen
in kleinen Fertigungsmengen hergestellt werden, um diese zu sichten
und zu bestimmen, welche Mischung die besten Eigenschaften hat.
Die kleinen Proben könnten
auch mit verschiedenen Reibungstestoberflächen getestet werden, die verschiedene Straßenbeläge und unterschiedliche
Bedingungen widerspiegeln, wobei die Traktionseigenschaften der Mischungen
beobachtet werden können,
um festzustellen, welche Mischung die besten Traktionseigenschaften
auf einem bestimmten Straßenbelag
unter bestimmten Bedingungen aufweist.
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In der US-Patentschrift 5,113,688
sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Voraussagen der Reifentraktionseigenschaften
von Laufprofilmischungen unter Verwendung von kleinen Proben offenbart. Die
Vorrichtung bewirkt ein rotierendes Zusammenwirken zwischen der
Probe und einer Reiboberfläche.
Das Drehmoment zwischen der Probe und der Reiboberfläche wird
gemessen, und es wird für
die Probe ein Graph des Drehmoments in Abhängigkeit von der Zeit erzeugt.
Eine solche Vorrichtung scheint jedoch nicht einfach zu bewegen
zu sein, wie es zum Testen an verschiedenen Orten erwünscht sein
kann, auch ist eine solche Vorrichtung nicht zum Ergründen des
Verhaltens un terschiedlicher Laufflächenformen geeignet. Es ware
von Vorteil, eine tragbare Reibungstestvorrichtung zu haben, die
nicht nur den Reibkoeffizienten von glatten Laufflächenelementen messen
kann, sondern auch den Reibkoeffizienten von Laufflächenblöcken, Schultern
usw. von existierenden Reifen messen kann. Ein weiterer wünschenswerter
Vorteil wäre
eine Vorrichtung, die es einem ermöglicht, das Zusammenwirken
zwischen der Reiboberfläche
und der Probe in derselben Weise zu betrachten, wie bei der vorliegenden
Erfindung.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung schafft
ein Reibungstestsystem und ein Verfahren zum Messen des Reibkoeffizienten
zwischen einer Probe und einer Reiboberfläche, wie sie in den Ansprüchen 1 bzw.
15 gekennzeichnet sind.
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Im allgemeinen enthält eine
Reibungstestmaschine gemäß der Erfindung
einen Probenhalter, der zum Halten einer Probe in reibendem Eingriff
mit einer Reiboberfläche
ausgebildet ist, und eine Bewegungsvorrichtung zum Bewirken einer
Relativbewegung zwischen der Reiboberfläche und dem Probenhalter in
einer ersten Richtung. Weiter sind eine variable Gewichtaufbringungsvorrichtung
auf dem Probenhalter, um den Probenhalter so mit einer Last zu beaufschlagen,
daß eine
ausgewählte
Last senkrecht zu der Reiboberfläche
auf die Probe aufgebracht werden kann, sowie eine Kraftmeßvorrichtung zum
Erhalten einer Messung, die die einer solchen von der Bewegungsvorrichtung
verursachten Relativbewegung zwischen dem Probenhalter und der Reibungsoberfläche widerstehende
Reibkraft anzeigt, angeordnet.
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Des weiteren ist eine zweite Bewegungsvorrichtung
vorgesehen zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen dem Probenhalter
und der Reiboberfläche
in einer zu der ersten Richtung verschiedenen, anderen Richtung,
wie z. B. einer Rotation um eine zu der Reiboberfläche senkrechte
Achse und/oder einer Translation in einer Richtung quer zu der ersten
Bewegungsrichtung.
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In einer Ausführungsform einer Reibungstestmaschine
gemaß der
Erfindung ist eine Basis vorgesehen, auf der die Reiboberfläche getragen
ist, und ein auf der Basis angeordneter und für eine Bewegung in einer ersten
Richtung, parallel zu der Reiboberfläche geführter Schlitten. Die Bewegungsvorrichtung
ist zum Bewegen des Schlittens in einer ersten Richtung zwischen
dem Schlitten und der Basis angeschlossen, und der Probenhalter
ist für
eine Bewegung mit diesem an dem Schlitten angeordnet und dazu eingerichtet,
die Probe während
der Bewegung des Schlittens in die erste Richtung in Reibeingriff
mit der Reiboberfläche
zu halten. Die Bewegungsvorrichtung bewirkt eine Relativbewegung
zwischen dem Schlitten und der Reiboberfläche in einer zweiten, der ersten
Richtung entgegengesetzten Richtung, so daß die Kraftmeßvorrichtung
die Reibkraft in Vor- und Rückwärtsrichtung
anzeigende Messungen erhalten kann.
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Vorzugsweise ist die Reiboberfläche auf
einem Reibelement angeordnet, und das Reibelement ist lösbar von
der Basis getragen, wobei das Reibelement gegen andere Reibelemente
ausgetauscht werden kann, um jeweils unterschiedliche Reiboberflächen zu
schaffen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Basis
eine Vertiefung zum lösbaren Halten
des Reibelementes auf, und die Basis ist auf einem Wagen zum einfachen
Transport der Maschine von einem Ort zum anderen angeordnet.
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Bei einer anderen Ausführungsform
einer Reibungstestmaschine gemäß der Erfindung
ist ein an der Basis befestigter Schlitten vorgesehen, und der Probenhalter
ist für
eine senkrecht zu der Reiboberfläche
gerichtete, vertikale Bewegung in dem Schlitten angeordnet. Ein
Tisch ist zur Rotation um eine vertikale Achse an der Basis angeordnet,
und die Reiboberfläche
erstreckt sich ringförmig
um einen radial äußeren Bereich
des Tisches, wobei die Reiboberfläche bewegt wird, während die
Probe in Ruhe bleibt.
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In noch einer anderen Ausführungsform
einer Reibungstestmaschine gemäß der Erfindung
ist eine Basis vorgesehen, die dazu ausgelegt ist, auf einer Oberfläche zu ruhen,
gegen die eine Probe zu testen ist, wie z. B. eine Straßenoberfläche. Ein Schlitten
ist auf der Basis angeordnet und für eine Bewegung in einer ersten,
zu der Reiboberfläche
parallelen Richtung geführt.
Eine Bewegungsvorrichtung ist zwischen dem Schlitten und der Basis
zum Bewegen des Schlittens in einer ersten Richtung angeschlossen,
und ein Probenhalter ist an dem Schlitten für eine Bewegung mit demselben
angeordnet und dazu eingerichtet, eine Probe während der Bewegung des Schlittens
in der ersten Richtung in Reibeingriff mit der Reiboberfläche zu halten.
Vorzugsweise weist die Basis eine Öffnung auf, durch die sich
der Probenhalter zum Positionieren der Probe gegen die unterhalb
der Basis angeordnete Reiboberfläche
hindurch erstreckt.
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In einem für das Verständnis der Erfindung nützlichen
Beispiel enthält
die variable Gewichtaufbringungsvorrichtung eine Gewichtsplattform,
auf welcher entfernbare Gewichte aufgestapelt und von dieser entfernt
werden können,
um die auf die Probe aufgebrachte Last wahlweise zu variieren. Alternativ enthält die variable
Gewichtaufbringungsvorrichtung einen Fluidzylinder, der von dem
Prozessor gesteuert wird, um die auf die Probe aufgebrachte Last
zu variieren. Es wird auch bevorzugt, die Reiboberfläche auf einem
Reibelement vorzusehen, welches einfach und schnell gegen andere
Reibelemente auswechselbar ist, um jeweils verschiedene Reiboberflächen zu
erhalten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umschließt
eine Temperaturkammer die Reiboberfläche und die Probe, wobei die
Temperatur geregelt werden kann, um verschiedene Temperaturbedingungen
zu simulieren. Zusätzlich
oder alternativ enthält
die Maschine eine Wasserquelle sowie eine Pumpe, welche Wasser von
der Quelle auf die Reiboberfläche
fördert,
wobei die Meßvorrichtung
die Reibkräfte
unter nassen Bedingungen anzeigende Messungen erhalten kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung steuert ein Prozessor die Bewegungsvorrichtung, steuert
die variable Gewichtbelastungsvorrichtung, steuert die Temperaturkammer
und/oder zeichnet die von der Kraftmeßvorrichtung erhaltenen Messungen
auf. Der Prozessor analysiert ferner die Messungen und kompiliert
die Ergebnisse in die Form von Tabellen und/oder Kurven, und eine
Ausgabevorrichtung ist vorgesehen, um ein Auslesen der kompilierten
Ergebnisse zu ermöglichen.
Vorzugsweise bietet der Prozessor eine Bibliothek vordefinierter
Tests und eine Auswahleinrichtung zum Auswählen eines bestimmten Tests.
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Die vorhergehenden und andere Merkmale der
Erfindung werden nachfolgend in den Ansprüchen, der folgenden Beschreibung
und den beigefügten
Zeichnungen, die im Detail eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung, die als solche jedoch nur einen bzw. einige wenige
Wege, auf denen die Erfindung verwirklicht werden kann, aufzeigen,
beschrieben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine für
das Verständnis
der Erfindung nützliche,
schematische Seitenansicht einer tragbaren Reibungstestmaschine.
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2 ist
eine schematische Aufsicht auf die tragbare Reibungstestmaschine
aus 1.
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3 ist
eine entlang der Linie 3-3 in 1 geschnittene
Teilansicht, die Einzelheiten eines repräsentativen, in der Maschine
verwendeten Reibblocks zeigt.
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4 ist
eine schematische Aufsicht auf ein anderes für das Verständnis der Erfindung nützliches Beispiel
einer tragbaren Reibungstestmaschine.
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5 ist
eine schematische Seitenansicht der tragbaren Reibungstestmaschine
aus 3.
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6 ist
eine schematische Seitenansicht eines weiteren für das Verständnis der Erfindung nützliches
Beispiel einer tragbaren Reibungstestmaschine.
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7 ist
eine schematische Aufsicht auf die tragbare Reibungstestmaschine
aus 6.
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8 ist
eine schematische Seitenansicht eines weiteren für das Verständnis der Erfindung nützlichen
Beispiels einer tragbaren Reibungstestmaschine.
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9 ist
eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer tragbaren
Reibungstestmaschine gemäß der Erfindung.
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10 ist
eine schematische Ansicht von oben auf die tragbare Reibungstestmaschine
aus 9.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Es wird nun im einzelnen auf die
Zeichnungen und zunächst
auf das in 1–3 gezeigte Beispiel Bezug
genommen. Eine tragbare Reibungstestmaschine gemäß der Erfindung ist schematisch
gezeigt und mit 20 bezeichnet. Die Maschine 20 enthält eine
Basis 22 in Form einer Platte. In der in 1–3 gezeigten Ausführungsform
hat die Basis eine um einige Male längere Länge als deren Breite und ist
für einen
einfachen Transport von einem Ort zum anderen oben auf einem Wagen 24 getragen,
der mit Rädern,
wie bspw. Gleitrollen 25, ausgestattet sein kann. Wie diagrammartig
gezeigt trägt
der Wagen 24 für
einen Transport mit den anderen Komponenten der Maschine 22 auch
elektronische Komponenten 26, die einen Prozessor 28 enthalten.
Der Prozessor 28 kann ein herkömmlicher Mikrocomputer sein,
der auf geeignete Weise programmiert ist, um die verschiedenen Steuer-
und Verarbeitungsfunktionen der Maschine auszuführen. Wie verstanden werden
wird, kann die Maschine auf andere Weise getragen und konfiguriert
sein, vorzugsweise für
eine einfache Tragbarkeit. Z. B. kann die Maschine alternativ auf
einer Tischplatte abgestellt sein, und die Basis kann mit Handgriffen
für ein
bequemes Anheben der Maschine zum Transport von einem Tisch zu einem
anderen versehen sein.
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Wie am besten in 3 gesehen werden kann, enthält die Basis 22 eine
Vertiefung 36 zur Aufnahme eines Reibelementes in Form
eines Blocks 38. Der Reibblock 38 enthält einen
Halter 40 zum Aufnehmen eines Reibmaterials 42,
welches eine freie obere bzw. Reiboberfläche 44 aufweist. Der
Halter 40 und die Vertiefung 36 sind von aufeinander
abgestimmter Größe und eingerichtet,
um jedwede signifikante Horizontalverschiebung des Halters relativ zu
der Plattform zu verhindern, während
sie ein einfaches Entfernen des Reibblocks von der Basis durch Anheben
des Reibblocks aus der Vertiefung in der Basis ermöglichen.
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Dies ermöglicht ein einfaches und schnelles Austauschen
verschiedener Reibblöcke
mit unterschiedlichen Reiboberflächen,
wie dies zum Testen einer bestimmten Probe auf unterschiedlichen
Reiboberflächen
erwünscht
sein kann. Die Reiboberflächen
können
aus verschiedenen Materialien und/oder Strukturen bestehen. Wie
verstanden werden wird, kann der Reibblock insgesamt aus einem einzigen
Material geformt sein, in welchem Fall der Halter und das Reibmaterial
einstückig
miteinander sind. Vorzugsweise ist die Reiboberfläche 44 eben und
zu der oberen Fläche 46 der
Basis 22 bündig
und erstreckt sich parallel zu der Längsachse der Basis 22 über etwa
die halbe Länge
der Basis. Wie die Basis hat die Reiboberfläche eine Länge, die mehrere Male länger ist
als ihre Breite.
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Die Reiboberfläche 44 kann eine beliebige aus
einer Vielzahl verschiedener Oberflächen sein. Die Oberfläche kann
aus Asphalt, Beton, Schnee usw. gebildet sein, und die Oberfläche kann
verschiedene Strukturen aufweisen, z. B. rau, glatt, gekerbt usw.
Falls erwünscht,
kann die Reiboberfläche
entlang ihrer Länge
unterschiedliche Eigenschaften habe, wie dies zum Messen von Reibeigenschaften
der Probe, wenn diese von einer Oberfläche auf eine andere überwechselt,
erwünscht
ist. Z. B. kann die erste Hälfte
der Reiboberfläche
aus Asphalt bestehen, und die zweite Hälfte der Reiboberfläche kann
aus Beton bestehen. Der Reibblock kann auch transparent sein, um
ein Betrachten der Probe zu ermöglichen,
wenn diese sich über
die Reiboberfläche
bewegt. Z. B. kann der Reibblock aus Glas oder Plexiglas gemacht sein
und eine Reiboberfläche
aufweisen, die durch Strukturierung, durch ein Drahtgeflecht auf
dem Glas- bzw. Plexiglasträger usw.
gebildet ist. Eine Kamera, insbesondere eine Hochgeschwindigkeitskamera
kann unterhalb des Reibblockes angeordnet sein, um die dynamische
Aktion der Probe, wenn sie sich über
die Reiboberfläche
bewegt, anzusehen und aufzunehmen.
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Auf der Basis 22 ist eine
vertikale Stützplatte 50 angeordnet,
welche in der gezeigten Ausführungsform
sich etwa über
die halbe Länge
der Basis 22 erstreckt. Die vertikale Stützplatte 50 weist
an einander gegenüberliegenden
Enden nach innen gebogene Befestigungsarme 52 und 54 auf.
Mit den Befestigungsarmen verbunden ist ein sich zwischen diesen
erstreckendes Paar von Führungen 56 in Form
von Stangen, auf denen ein Schlitten 58 angeordnet und
zur Bewegung entlang der Länge
der Reiboberfläche
geführt
ist. Der Schlitten ist vorzugsweise mit geeigneten Lagern für ein vergleichsweise
reibungfreies Gleiten auf den Führungsstangen
versehen.
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Der Schlitten 58 trägt einen
Probenhalter 62. Der Probenhalter 62 enthält eine
Stütze 64,
die von geeigneten Lagern in dem Schlitten 58 für eine vertikale
Bewegung senkrecht zu der Reiboberfläche geführt ist. An dem unteren Ende
der Stütze 64 ist
eine Probenbefestigung 66 festgelegt, an der eine Probe S
mittels geeigneter Mittel lösbar
festgelegt werden kann.
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An dem oberen Ende der Stütze 64 ist
eine Gewichtsplattform 68 befestigt, auf der Gewichte W entfernbar
gestapelt werden können,
um die auf die Probe aufgebrachte Last wahlweise zu variieren. Vorzugsweise
sind die Gewichte torusförmig
oder haben auf andere Weise eine Mittelöffnung zum Schieben über das
obere Ende der Stütze
oder über
einen sich von der Gewichtsplattform 68 nach oben erstreckenden
Vorsprung, um die Gewichte W auf der Plattform zu halten, wenn der
Schlitten bewegt wird. Andere Mittel können jedoch verwendet werden,
um die Gewichte in Position zu halten, während nach wie vor ein einfaches
Aufbauen bzw. Entfernen von Gewichten auf die bzw. von der Plattform
möglich
ist. Die Größe des auf
die Plattform 68 aufgebrachten Gewichts bestimmt die Größe der die
Probe, wenn die Probe über
die Reiboberfläche 44 bewegt
wird, gegen die Reiboberfläche 44 haltenden
Normalkraft. Vorzugsweise ist eine Hubvorrichtung 70 angeordnet,
um die Probe S zum Wechseln der Probe S und/oder der Reiboberfläche 44 während Testvorgängen von
der Reiboberfläche
abzuheben.
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Die Bewegung der Probe S über die
Reiboberfläche 44 wird
durch eine Bewegungsvorrichtung 76 bewirkt. In der gezeigten
Ausführungsform
enthält die
Bewegungsvorrichtung einen Motor 78, welcher eine Antriebsspindel 80 zum
linearen Bewegen eines Antriebsschlittens 82 entlang der
Längsachse
der Basis 22 dreht. Der Antriebsschlitten 82 ist
mit dem Probenhalter 66 oder dem Schlitten 58 über ein
Verbindungsglied 84 zum Bewegen des Pro benhalters zusammen
mit dem Antriebsschlitten verbunden. In der gezeigten Ausführungsform
ist das Verbindungsglied 84 eine Stange, die an einem Ende über ein
Kugelgelenk 86 mit dem Antriebsschlitten und an dem gegenüberliegenden
Ende über
ein Kugelgelenk 88 mit dem Probenhalter 66 verbunden
ist. Die Kugelgelenke 86 und 88 gleichen kleine
Fehlausrichtungen zwischen dem Bewegungsweg des Probenhalters/Schlittens
und dem Bewegungsweg des Antriebsschlittens aus. Der Antriebsmotor 78 kann
in beiden Richtungen betrieben werden, um den Probenhalter in entgegengesetzten
Richtungen über
die Reiboberfläche
zu bewegen. Des weiteren kann der Antriebsmotor mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten betrieben werden, um eine große Spanne an Gleitgeschwindigkeiten
einstellen zu können.
Z. B. kann der Motor, wenn der Reibkoeffizient einer Laufflächenmischung
gemessen wird, mit Gleitgeschwindigkeiten betrieben werden, die
denen vergleichbar sind, die ein Reifen während des Betriebes erfährt. Z. B.
können
Translationsgeschwindigkeiten im Bereich von null bis etwa 4,0 Zoll/Sekunde
erreicht werden. Wie verstanden werden wird, können andere Verbindungsglieder
verwendet werden, um den Probenhalter/Schlitten in einer Richtung über die
Reiboberfläche
zu ziehen, wie z. B. ein Draht.
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An dem Antriebsschlitten 82 ist
eine Kraftmeßvorrichtung 92,
wie z. B. eine Kraftmeßzelle,
befestigt, welche die horizontale Kraft an der Anschlußfläche der
Probe mißt.
Dabei ist die Verbindungsstange 88 über das Kugelgelenk 86 mit
der Kraftmeßzelle 92 verbunden.
Wenn der Antriebsschlitten den Probenhalter 66 über die
Reiboberfläche 44 bewegt,
gibt die Kraftmeßzelle
ein die der Bewegung der Probe über
die Reiboberfläche
widerstehende Kraft anzeigendes Signal aus. Die Ausgabe der Kraftmeßzelle ist
an ein Datensammelsystem 94 angeschlossen. Genauer ist
die Ausgabe der Kraftmeßzelle 92 über einen
Shunt-Kalibrator 96 an
einen Ladungsverstärker 98 angeschlossen,
welcher wiederum an den Prozessor 28 angeschlossen ist.
Wie der Fachmann verstehen wird, ist der Shunt-Kalibrator für ein einfaches
Kalibrieren des Systems vorgesehen. Der Prozessor 28 verarbeitet
die Ausgabe des Sensors, um eine Messung der Reibeigenschaften,
z. B. des Reibkoeffizienten, der getesteten Probe S für die ausgewählte Reiboberfläche auszugeben.
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Im Falle eines Laufflächenelementes
z. B. kann es erwünscht
sein, den Reibkoeffizienten in verschiedenen Richtungen zu messen.
Hierfür
kann der Probenhalter 66 um seine vertikale Achse (senkrecht zu
der Reiboberfläche)
in dem Schlitten 58 gedreht und dann mittels geeigneter
Mittel unter einem ausgewählten
Drehwinkel fixiert werden.
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Für
einige Tests ist es wünschenswert,
der Probe zwei unabhängige
Translationsbewegungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen,
eine Translationsbewegung und eine Rotation oder beides aufzugeben.
Die von dem Motor 78 hervorgerufene Linearbewegung der
Probe S über
die Reiboberfläche
bildet eine Translation in eine senkrechte Richtung. Um eine Translation
in eine zweite senkrechte Richtung zu erhalten, ist ein Querantriebsmechanismus 100 vorgesehen,
um den Probenhalter in Bezug auf die Richtung der Linearbewegung
des Schlittens quer vor und zurück
zu bewegen. Um die Drehung um eine zu der Reiboberfläche senkrechte Achse
zu erzielen, ist ein Drehmechanismus 102 zum Rotieren des
Probenhalters während
der linearen Bewegung der Probe über
die Reiboberfläche vorgesehen.
Vorzugsweise sind der Querantriebsmechanismus 100 und der
Drehmechanismus 102 in dem Schlitten 58 untergebracht,
wie dies diagrammartig in 1 dargestellt
ist, und sie betreiben die Stütze 64,
um eine Quer- und eine Drehbewegung des Probenhalters 66 zu
bewirken. Z. B. kann der Drehmechanismus 102 ein Motor
und geeignete Getriebe- und/oder andere Antriebskomponenten zum Drehen
des Probenhalters auf kontrollierte Weise sein. Für einige
Tests kann es wünschenswert
sein, die Probe abwechselnd hin und her zu drehen, während sie
entlang der Reiboberfläche
bewegt wird. Auf ähnliche
Weise kann der Querantriebsmechanismus 100 ein Motor und
geeignete Getriebe- und/oder
Antriebskomponenten zum Bewegen des Probenhalters quer zu der Bewegungsrichtung
des Schlittens entlang der Länge
der Reiboberfläche
sein. Wenn der Probenhalter 66 während des Testens eine Dreh- oder
Querbewegung erfährt,
dann wird das Verbindungsglied 84 vorzugsweise mit dem
Schlitten 58 verbunden sein, und somit indirekt mit dem
Probenhalter anstatt direkt mit dem Probenhalter 66.
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Tests können auch unter nassen Bedingungen
durchgeführt
werden. Dafür
kann Wasser mittels einer an ein Reservoir 110 öder eine
andere Wasserquelle angeschlossenen Leitung 108 auf die
Reiboberfläche 44 aufgebracht
werden. In der gezeigten Ausführungsform
wird eine Pumpe 112 verwendet, um das Wasser mit einer
gewünschten
Rate bzw., wenn es gebraucht wird, auf die Reiboberfläche 44 zu
pumpen. Ein geeigneter Abfluß 114 (3) ist vorzugsweise angeordnet,
z. B. am Boden der Vertiefung 36 in der Basis 22,
zum Ablassen von Wasser aus dem Testbereich und, falls gewünscht, zum
Zurückführen des
Wassers in das Reservoir 110, wie in 1 gezeigt. Für Naßtests weist der Reibblock
vorzugsweise geeignete Abflußläufe auf,
wie z. B. entlang seiner Kanten, um das Wasser zum dem Abfluß zu leiten,
wie dem über
die Oberfläche
der Basis laufenden Wasser entgegen. Es wird jedoch verstanden werden,
daß die
Basis alternativ oder zusätzlich
dazu eingerichtet sein kann, auf die Reiboberfläche aufgebrachtes Wasser zu
sammeln. Auch kann ein Verteilglied, wie z. B. ein Verteiler mit
mehreren entlang der Länge
der Reiboberfläche
verteilten Auslässen,
für eine
gleichmäßigere Verteilung
von Wasser über
die Reiboberfläche
verwendet werden.
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Es wird nun auf die 4 und 5 Bezug
genommen. Dort ist ein anderes Beispiel einer tragbaren Reibungstestmaschine
schematisch mit 120 gezeigt. Die Maschine 120 enthält eine
Basis 122, die auf einem Wagen 124, der für einen
einfachen Transport von einem Ort zum anderen mit Rädern, wie
z. B. Gleitrollen, versehen sein kann, getragen oder von der Form
eines solchen ist. Wie bei der oben erläuterten Testmaschine 20,
trägt der
Wagen 124 vorzugsweise zum Transport mit den anderen Komponenten
der Maschine 122 elektronische Komponenten 126,
inklusive einem Prozessor 128. Wie zuvor kann der Prozessor 128 ein
herkömmlicher
Mikrocomputer sein, der in geeigneter Weise programmiert ist, um
die verschiedenen Steuer- und Verarbeitungsfunktionen der Maschine
auszuführen.
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An der Basis 122 ist ein
Tisch 132 angeordnet, der sich um eine vertikale Achse
dreht. Der Tisch wird von einer Bewegungsvorrichtung 134 angetrieben,
die z. B. einen Motor 136 und geeignete Steuerungen zum
Steuern der Motordrehzahl aufweist.
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Der äußere, ringförmige Kantenbereich des Tisches
ist von ei ner Reiboberfläche
bedeckt, die vorzugsweise durch ein lösbares, ringförmiges Reibelement 138 gebildet
ist. Das lösbare
Reibelement 138 hat die Form eines ringförmigen,
scheibenförmigen
Halters zum Enthalten eines Reibmaterials, das eine freiliegende,
ringförmige
obere bzw. Reiboberfläche 144 aufweist.
Das ringförmige
Reibelement 138 ist zu der Drehachse des Drehtisches 132 konzentrisch
und ist mit geeigneten Mitteln auf geeignete Weise an dem Drehtisch
zur Rotation mit demselben befestigt. Vorzugsweise ist das Reibelement
lösbar befestigt,
um ein einfaches und schnelles Austauschen verschiedener Reibelemente
mit verschiedenen Reiboberflächen
zu ermöglichen,
wie es zum Testen einer bestimmten Probe auf verschiedenen Reiboberflächen gewünscht sein
kann. Wie zuvor können
die Oberflächen
aus unterschiedlichen Materialien und/oder Strukturen zusammengesetzt
sein, wie z. B. aus den oben erwähnten.
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An der Basis 122 angeordnet
ist ein Schlitten 158, der oberhalb der Reiboberfläche 144 auf
dem Drehtisch 132 positioniert ist. In dem Schlitten 158 ist ein
Probenhalter 162 angeordnet, welcher eine Stütze 164 enthält, die
von geeigneten Lagern in dem Schlitten 158 für eine vertikale
Bewegung senkrecht zu der Reiboberfläche 144 geführt ist.
An dem unteren Ende der Stütze 164 ist
eine Probenbefestigung 166 festgelegt, an der eine Probe
S mittels geeigneter Mittel lösbar
befestigt werden kann. An dem oberen Ende der Stütze ist eine Gewichtsplattform 168 befestigt,
auf der Gewichte W lösbar
aufgestapelt werden können,
um die auf die Probe aufgebrachte Last selektiv zu variieren, wie
in der oben im Zusammenhang mit der Testmaschine 20 beschriebenen Weise.
Die Größe des auf
die Plattform 168 aufgesetzten Gewichts bestimmt die Größe der die
Probe, wenn sich die Probe über
die Reiboberfläche
bewegt, gegen die Reiboberfläche
haltenden Normalkraft.
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Wie verstanden werden wird, wird
eine Bewegung der Probe S relativ zu der Reiboberfläche 144 durch
Drehen des Tisches 132 bewirkt. Der Antriebsmotor 136 kann
in beiden Richtungen betrieben werden, um die Reiboberfläche relativ
zu der Probe in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen. Des weiteren
kann der Antriebsmotor mit verschiedenen Geschwindigkeiten betriben
werden, um eine große Spanne
von Gleitgeschwindigkeiten zu erhalten, wie z. B. die oben genannte
Spanne. Der Drehtisch hat vorzugsweise einen so ausreichend großen Durchmesser,
daß die
Probe sich im wesentlichen linear relativ zu der Reiboberfläche bewegt,
wobei dies im wesentlichen gleichwertig der linearen Translationsbewegung
der Probe in der Testmaschine 20 ist.
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Die Probenbefestigung 166 enthält eine Kraftmeßvorrichtung 192,
wie z. B. eine Kraftmeßzelle,
welche die Horizontalkraft an der Anschlußfläche der Probe S parallel zu
der Bewegungsrichtung der Probe relativ zu der Reiboberfläche 144 mißt. Wenn der
Motor 136 die Reiboberfläche 144 unter dem
Probenhalter 158 bewegt, gibt die Kraftmeßzelle 192 ein Signal
aus, welches eine Anzeige für
die einer Bewegung der Probe über
die Reiboberfläche
widerstehende Reibkraft ist. Die Ausgabe der Kraftmeßzelle wird
wie oben beschrieben einem Datensammelsystem zugeführt.
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Wie oben erwähnt, kann es wünschenswert sein,
den Reibkoeffizienten in verschiedenen Richtungen zu messen. Dafür kann der
Probenhalter 166 um seine vertikale Achse (senkrecht zu
der Reiboberfläche)
in dem Schlitten 158 gedreht und dann mittels geeigneter
Mittel unter einem ausgesuchten Drehwinkel festgelegt werden.
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Für
einige Tests ist es wiederum wünschenswert,
der Probe zwei unabhängige
Translationsbewegungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen, eine
Translationsbewegung und eine Rotationsbewegung oder beides mitzugeben.
Die Bewegung der rotierenden Reiboberfläche 144 unter der
Probe S besteht im wesentlichen aus einer Translation in einer orthogonalen
Richtung. Um eine Translation in einer zweiten orthogonalen Richtung
zu erhalten, ist ein Querantriebsmechanismus 200 zum Vor-
und Zurückbewegen
des Probenhalters quer zu der Richtung der Linearbewegung des Schlittens
vorgesehen. Um eine Rotation um eine senkrecht auf der Reiboberfläche stehende
Achse zu erhalten, ist ein Drehmechanismus 202 angeordnet,
zum Drehen des Probenhalters relativ zu dem Schlitten, während die Reiboberfläche sich
unter der Probe bewegt. Vorzugsweise sind, wie dies dia grammartig
in 5 dargestellt ist,
der Querantribsmechanismus 200 und der Drehmechanismus 202 in
dem Schlitten 158 untergebracht.
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6 und 7 zeigen ein weiteres Beispiel
einer tragbaren Reibungstestmaschine. Die Maschine 320 ist
im wesentlichen dieselbe, wie die oben beschriebene Maschine 20,
mit der Ausnahme, daß sie wie
nachfolgend beschrieben verändert
ist, um ein in situ Testen einer Reiboberfläche, wie z. B. eines Bodenbelags
oder eines Straßenbelags,
zu ermöglichen.
So sind die elektronischen Komponenten der Maschine 320 dieselben
wie oben im Zusammenhang mit der Maschine 20 beschrieben,
obwohl der Prozessor in den 6 und 7 nicht gezeigt ist.
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Wie die Maschine 20 weist
die Maschine 320 eine Basis 322 in Form einer
Platte auf. Die Basis 322 ist dazu eingerichtet, oben auf
einer Reiboberfläche 344 zur
ruhen, gegen die eine Probe getestet werden soll. Falls erwünscht, kann
die Basis von einem Wagen (nicht gezeigt) getragen sein, der für einen
einfachen Transport von einem Ort zum andern mit Rädern, wie
z. B. Gleitrollen, versehen sein kann. Der Wagen kann mit einem
Mechanismus zum Absenken der Basis dann, wenn ein Testen durchgeführt werden
soll, in eine an die Reiboberfläche,
auf der der Wagen aufgesetzt ist, angrenzende Position, ausgerüstet sein.
Wie verstanden werden wird, kann die Maschine auf andere Weise getragen
und konfiguriert sein, vorzugsweise für eine einfache Tragbarkeit.
Z. B. kann die Maschine alternativ mit Handgriffen für ein bequemes
Anheben der Maschine zum Transport von einem Ort zum anderen versehen
sein.
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Die Basis 322 weist eine Öffnung auf
und genauer eine längliche
Durchgangsöffnung 336,
um einen Zugang zu der darunter liegenden Reiboberfläche für eine in
einem Probenhalter 362 befindliche Probe S zu ermöglichen.
Der Probenhalter 362 weist eine Stütze 364 auf, die von
geeigneten Lagern in einem Schlitten 358 für eine vertikale
Bewegung senkrecht zu der Reiboberfläche geführt ist. An dem unteren Ende
der Stütze 364 ist
eine Probenbefestigung 366 festgelegt, an welcher die Probe
S mittels geeigneter Mittel lösbar
befestigt werden kann. Wie in 6 zu
sehen ist, erstreckt sich der Probenhalter (der die Probe enthält) durch
die Öffnung 336 in
der Basis hindurch, um an der unter der Basis liegenden Reiboberfläche anzugreifen.
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Das obere Ende der Stütze 364 weist
eine Gewichtsplattform 368 auf, auf welcher Gewichte W entfernbar
aufgestapelt werden können,
um die auf die Probe aufgebrachte Last wahlweise zu verändern. Wie
in dem Fall der Ausführungsform
der Maschine aus 1 und 2 bestimmt die Größe des auf die
Plattform 368 aufgesetzten Gewichts die Größe der Normalkraft,
welche die Probe gegen die Reiboberfläche hält, während die Probe über die
Reiboberfläche
bewegt wird. Ebenfalls ist auf der Basis 322 eine vertikale
Stützplatte 350 angeordnet.
Mit Befestigungsarmen auf der Stützplatte
verbunden ist ein Paar Führungen 356 in
Form von Stangen, welches sich zwischen den Befestigungsarmen erstreckt
und auf welchem ein Schlitten 358 angeordnet und für eine Bewegung
entlang der Länge
der länglichen Öffnung 336 in
der Basis geführt
ist.
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Die Bewegung der Probe S über die
Reiboberfläche 344 wird
von einer Bewegungsvorrichtung 376 erzeugt, die z. B. einen
Motor 378 aufweist, welcher eine Antriebsspindel 380 antreibt,
um einen Antriebsschlitten 382 entlang der Längsachse
der Basis 322 zu bewegen. Der Antriebsschlitten 382 ist
mit dem Probenhalter 366 oder dem Schlitten 358 über ein
Verbindungsglied 384 zum Bewegen des Probenhalters zusammen mit
dem Antriebsschlitten verbunden. Der Antriebsmotor 378 kann
in beiden Richtungen betrieben werden, um den Probenhalter in entgegengesetzten
Richtungen über
die Reiboberfläche
zu bewegen. Des weiteren kann der Antriebsmotor bei unterschiedlichen
Geschwindigkeiten betrieben werden, um eine große Spanne an Gleitgeschwindigkeiten
zu ermöglichen.
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An dem Antriebsschlitten 382 ist
eine Kraftmeßvorrichtung 392 befestigt,
z. B. eine Kraftmeßzelle,
welche die Horizontalkraft an der Anschlußfläche der Probe mißt. Wenn
der Antriebsschlitten den Probenhalter 366 über die
Reiboberfläche 344 bewegt,
gibt die Kraftmeßzelle
ein Signal aus, welches eine Anzeige für die der Bewegung der Probe über die
Reiboberfläche
widerstehende Reibkraft ist. Die Ausgabe der Kraftmeßzelle wird
einem Datensammelsystem 394 zugeführt wie dies oben im Zusammenhang
mit der Ausführungsform
der Maschine 20 der 1 und 2 beschrieben worden ist.
Die Ausgabe des Sensors liefert eine Messung der Reibeigenschaften,
z. B. des Reibkoeffizienten, der gerade getesteten Probe S für die ausgesuchte
Reiboberfläche.
Wie zuvor beschrieben, kann der Probenhalter 366 um seine vertikale
Achse (senkrecht zu der Reiboberfläche) in dem Schlitten 358 gedreht
und dann mittels geeigneter Mittel unter einem ausgewählten Drehwinkel
fixiert werden. Zusätzlich
oder alternativ können
der Probe zwei unabhängige
Translationsbewegungen in zwei orthogonalen Richtungen, eine Translationsbewegung
und eine Drehbewegung oder beides aufgegeben werden. Die von dem
Motor 378 hervorgerufene Linearbewegung der Probe S über die
Reiboberfläche
bildet eine Translationsbewegung in einer orthogonalen Richtung.
Um eine Translationsbewegung in einer zweiten orthogonalen Richtung
zu erhalten, ist ein Querantriebsmechanismus 400 zum Vor-
und Zurückbewegen
des Probenhalters quer zu der Linearbewegung des Schlittens vorgesehen.
Um eine Rotation um eine senkrecht auf der Reiboberfläche stehende
Achse zu erhalten, ist ein Drehmechanismus 402 vorgesehen,
zum Drehen des Probenhalters während
der Bewegung der Probe linear über
die Reiboberfläche.
Vorzugsweise sind der Querantriebsmechanismus 400 und der
Drehmechanismus 402 in dem Schlitten 358 angeordnet,
wie dies diagrammartig in 6 gezeigt
ist, und betätigten
die Stütze 364,
um eine Quer- und Drehbewegung des Probenhalters 366 auszulösen.
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Z. B. können die vorstehend beschriebenen Testmaschinen
zum Vorhersagen von Reifentraktionseigenschaften einer Laufflächenmischung
verwendet werden. Zuerst wird eine Probe der Laufflächenmischung
bereitet und an dem Probenhalter in einer der oben beschriebenen
Reibungstestmaschinen befestigt. Dann können ein oder mehrere Gewichte
auf dem Probenhalter angeordnet werden, um den Probenhalter zu belasten,
so daß eine
ausgesuchte Last auf die Probe senkrecht zu der Reiboberfläche angelegt
wird. Die Testmaschine wird dann betrieben, um die Probe über die
Reiboberfläche
gleiten zu lassen, während
von dem Prozessor Daten gesammelt werden, um Messungen zu erhalten,
welche die der von der Bewegungsvorrichtung ausgelösten Relativbewegung
zwischen dem Probenhalter und der Reiboberfläche widerstehenden Reibkraft
anzeigen. Die Widerstandskraft kann verwendet werden, um den Reibkoeffizienten
der Probe gegenüber
der Reiboberfläche
zu berechnen. Wie oben erläutert,
ist die Reiboberfläche
in den beiden ersten oben beschriebenen Ausführungsformen gegen unterschiedliche
Reiboberflächen
austauschbar, um Reifentraktionseigenschaften in Bezug auf verschiedene
Straßenbeläge vorherzusagen.
In der dritten oben erläuterten
Ausführungsform
kann die Testmaschine auf verschiedenen Oberflächen angeordnet werden, wie z.
B. auf verschiedenen Straßenbelägen. Wie
verstanden werden wird, kann die Testmaschine verwendet werden,
um die Reibeigenschaften einer Probe, z. B. eines Ausschnittes einer
aktuellen Reifenlauffläche,
relativ zu einer Reiboberfläche
in situ, z. B. auf einem Straßenbelag,
zu bestimmen.
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Es wird nun auf 8 Bezug genommen. Dort ist eine schematische
Aufsicht auf eine weitere, zum Verstehen der vorliegenden Erfindung
nützliche Maschine 520 gezeigt.
Die Maschine 520 ist der Maschine 20 insoweit ähnlich,
als daß sie
eine oben auf einem Wagen 524 (mit Gleitrollen 525)
aufgesetzte Basis 522 aufweist. Die Maschine 520 kann
jedoch so verändert
werden, daß sie
ein Testen in situ ermöglicht,
z. B. indem sie eine Stützstruktur ähnlich der
der Maschine 320 annimmt. Die Maschine 520 enthält einen
Prozessor 528, der wie der Prozessor 28 der oben
beschriebenen Maschine 20 ein herkömmlicher Mikrocomputer sein
kann, der auf geeignete Weise programmiert ist, um die verschiedenen Steuerfunktionen
der Maschine auszuführen.
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Die Reibungstestmaschine 520 weist
zudem eine Reiboberfläche 544,
einen Schlitten 558 und eine Bewegungsvorrichtung 576 auf,
welche eine Relativbewegung zwischen dem Schlitten 558 und der
Reiboberfläche 544 erzeugt.
Eine Kraftmeßvorrichtung 582,
wie z. B. eine Kraftmeßzelle,
nimmt Messungen auf, die die relevante Reibkraft während des
Betriebes der Maschine 520 anzeigen. Ein Probenhalter 566 ist
an dem Schlitten 558 angeordnet, um eine Probe S während der
Bewegung des Schlittens 558 in reibendem Eingriff mit der
Reiboberfläche 544 zu
halten. Obwohl in der Zeichnung nicht gesondert gezeigt, ist die Reiboberfläche 544 vorzugsweise
auf dieselbe Art gebildet wie die Reiboberfläche 44 der Maschine 20.
Insbesondere ist ein aus einer Vielzahl von Reibelementen ausgesuchtes
Reibelement lösbar
in Bezug auf den Schlitten 558 gestützt, wobei Reibelemente gegeneinander
ausgetauscht werden können,
um unterschiedliche Reibtestoberflächen zu bieten.
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Die Bewegungsvorrichtung 576 ist
der Bewegungsvorrichtung 76 dahingehend ähnlich,
daß sie
einen Motor 578 aufweist, der zum linearen Bewegen des
Schlittens 558 und damit der von dem Probenhalter 562 gehaltenen
Probe S eine Antriebsspindel 580 dreht. Wie bei der Antriebsvorrichtung 78 kann
der Antriebsmotor 578 in beiden Richtungen betrieben werden,
um den Probenhalter in entgegengesetzten Richtungen über die
Reiboberfläche
zu bewegen, so daß die
Kraftmeßvorrichtung
die Reibkraft in Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
anzeigende Messungen erhalten kann. Die Maschine 520 kann zudem
einen Quermechanismus 100 und/oder einen Drehmechanismus 102 aufweisen,
um eine Relativbewegung zwischen dem Probenhalter und der Reiboberfläche in einer
von der Vorwärtsrichtung
und der Rückwärtsrichtung
abweichenden Richtung zu bewirken.
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Die Maschine 520 enthält eine
variable Gewichtaufbringungsvorrichtung 568 auf dem Schlitten 558,
die den Probenhalter 562 so mit einer Last beaufschlagt,
daß eine
ausgewählte
Last auf die Probe in einer zu der Reiboberfläche 544 senkrechten
Richtung aufgebracht werden kann. Die bevorzugte und dargestellte
variable Gewichtaufbringungsvorrichtung 568 ist ein Fluidzylinder,
der in verschiedene Positionen bewegt wird, um die auf die Probe
aufgebrachte Last ausgesucht zu variieren. Der Prozessor 528 steuert
vorzugsweise die variable Gewichtaufbringungsvorrichtung, wobei
im Gegensatz zu einer Gewichtsplattform ein Fluidzylinder bevorzugt
wird.
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Die Maschine 520 enthält vorzugsweise
eine Temperaturregelkammer 700, die zumindest die Reiboberfläche 544 und
die Probe S umschließt,
wobei die Temperatur geregelt werden kann, um unterschiedliche Temperaturbedingungen
zu simulieren. Z. B. kann die Kammer auf Temperaturen um den oder
unterhalb des Gefrierpunktes herabgekühlt werden, um Wintertemperaturbedingungen
zu simulieren und/oder erwärmt
werden, um Sommertemperaturbedingungen zu simulieren. Es kann angemerkt werden,
daß, obwohl
bei der gezeigten Ausführungsform
die Kammer 700 die Gewichtsplattform 568 mit einschließt, diese
statt dessen einen oberen Schlitz aufweisen kann, um eine Verlängerung
der Plattform und deren Stütze
oberhalb der Kammer aufzunehmen. Die Maschine 520 kann
zusätzlich
oder alternativ Komponenten (wie z. B. eine Leitung 508,
ein Reservoir 510 und eine Pumpe 512) zum Aufbringen von
Wasser auf die Reiboberfläche 544 aufweisen, um
nasse Fahrbedingungen zu simulieren.
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Der Prozessor 528 steuert
die Bewegungsvorrichtung 576 und die Gewichtaufbringungsvorrichtung 568 vorzugsweise,
um die gewünschten
Testbedingungen während
des Betriebes zu schaffen. Der Prozessor 528 kann auch
die Temperaturkammer 700 und/oder die Bewässerungsbedingungen
steuern. In jedem Fall analysiert der Prozessor 528 vorzugsweise
die Messungen und kompiliert die Ergebnisse in Form von Tabellen
und/oder Kurven und bietet eine Ausgabe dieser kompilierten Ergebnisse. Vorzugsweise
bietet der Prozessor 528 eine Bibliothek vordefinierter
Tests, wobei ein spezieller Test ausgewählt werden kann.
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Es wird nun auf 9 und 10 Bezug
genommen. Dort sind eine schematische An- und eine Aufsicht einer
Reibungstestmaschine 620 gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Die Maschine 620 kann eine Basis 622 aufweisen,
die auf einem mobilen Wagen aufgesetzt sein kann. Alternativ kann
die Maschine 620 modifiziert sein, um ein Testen in situ zu
ermögliche,
indem z. B. eine Stützstruktur ähnlich der
der Maschine 320 vorgesehen wird. Auch die Maschine 620 weist
einen Prozessor 628 auf, welcher wie die oben beschriebenen
Prozessoren 28 und 528 ein herkömmlicher
Mikrocomputer sein kann, der in geeigneter Weise programmiert ist,
um die verschiedenen Steuerfunktionen der Maschine auszuführen.
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Die Reibungstestmaschine 620 weist
eine Reiboberfläche 644 auf,
die, obwohl in der Zeichnung nicht gesondert gezeigt, vorzugsweise
in derselben Weise wie die Reiboberfläche 44 der Maschine 20 gebildet
ist. Insbesondere enthält
die Basis 622 eine Vertiefung zum lösbaren Aufnehmen eines Reibelementes
in Form eines Blocks. Auf diese Weise können verschidene Reibelemente
auf einfache und schnelle Weise gegeneinander ausgetauscht werden,
wie dies zum Testen einer bestimmten Probe auf unterschiedlichen
Reibtestflächen
wünschenswert sein
kann.
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Die Basis 622 enthält ein Paar
von Führungen 656 in
Form von horizontalen Stangen, auf denen ein Antriebsschlitten 658 für eine Bewegung
angeordnet und geführt
ist. Ein Probenschlitten 660 ist an dem Antriebsschlitten 658 über Linearlager
befestigt, und der Probenschlitten 660 trägt einen
Probenhalter 662. Der Probenhalter 662 weist eine
Stütze 664 auf,
die von geeigneten Lagern in dem Schlitten 660 für eine vertikale
Bewegung senkrecht zu der Reiboberfläche 644 geführt ist.
An dem unteren Ende der Stütze 664 ist
eine Probenbefestigung 666 festgelegt, an welcher eine
Probe S mittels geeigneter Mittel lösbar befestigt ist. An dem
oberen Ende der Stütze 664 ist
eine Gewichtsplattform 668, ähnlich der Gewichtsplattform 68,
befestigt. Obwohl nicht gesondert in den Zeichnungen gezeigt, kann
die Maschine 620 auch eine Hubvorrichtung aufweisen, wie z.
B. die Hubvorrichtung 70 der Maschine 20, um ein Austauschen
der Probe und/oder der Reiboberfläche während der Testabläufe zu erleichtern.
Alternativ kann ein Fluidzylinder, wie z. B. der Fluidzylinder 568 der
Maschine 520, verwendet und von dem Prozessor 628 gesteuert
werden.
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Eine Bewegung der Probe S über die
Reiboberfläche 644 wird
von einer Bewegungsvorrichtung 676 bewirkt. Die Bewegungsvorrichtung 676 ist
speziell konstruiert, um den Antriebsschlitten 658 während des
Sammelns von Reibdaten wiederholt hin und her zu bewegen. Diese
Ausführung
mit einer Hin- und Herbewegung verringert die für die Messungen erforderliche
Länge der
Reiboberfläche 644, und/oder
Daten von diesen wiederholten Messungen können für eine erhöhte Genauigkeit gemittelt werden.
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Die Bewegungsvorrichtung 676 enthält eine Motor 678,
der eine Antriebsspindel 680 zum linearen Bewegen des Antriebsschlittens 658 entlang
der Führungsstangen 656 dreht.
Der Antriebsmotor 678 kann in beiden Richtungen betrieben
werden, und er kann mit verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben
werden, um eine große
Spanne von Gleitgeschwindigkeiten zu bieten. Z. B. kann, wenn der Reibkoeffizient
einer Laufflächenmischung
gemessen wird, der Motor bei Gleitgeschwindigkeiten betrieben werden,
die denen vergleichbar sind, die ein Reifen im Betrieb erfährt. Z.
B. können
Translationsgeschwindigkeiten in Bereich zwischen 0 bis etwa 4,0 Zoll/Sekunde
erreicht werden. Der Motor 678 ist vorzugsweise von dem
Prozessor 628 über
eine Motorsteuerung 690 gesteuert.
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Der Motor 678 ist so angeordnet,
daß die
Antriebsspindel 680 parallel zu und zwischen den Führungsstangen 656 liegt.
An dem Probenschlitten 660 ist eine Kraftmeßvorrichtung 692,
wie z. B. eine Kraftmeßzelle,
befestigt, um die Horizontalkraft an der Anschlußfläche der Probe zu messen. Insbesondere wird,
wenn der Antriebsschlitten 658 von der Bewegungsvorrichtung 676 in
einer ersten Richtung bewegt wird, die Probe S über die Reiboberfläche 644 bewegt.
Die von der Probe S erfahrenen Widerstands-Reibkräfte wirken
der Bewegung des Probenschlittens 660 in der ersten Richtung
entgegen, wobei die Kraftmeßvorrichtung 692 den
Schlitten 660 „ziehen" bzw. „schieben" muß, um diesem
Widerstand zu kompensieren. Auf diese Weise gibt die Vorrichtung,
bzw. insbesondere die Kraftmeßzelle 692, ein
Signal aus, welches die der Bewegung der Probe über die Reiboberfläche 644 widerstehende
Reibkraft anzeigt. Die Ausgabe der Kraftmeßzelle 692 wird an
den Prozessor 628 gegeben, der die Ausgabe des Sensors
verarbeitet, um eine Messung der Reibeigenschaften, z. B. des Reibkoeffizienten,
der getesteten S für
die ausgewählte
Reiboberfläche
zu ergeben.
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Der Prozessor 628 steuert
vorzugsweise die Bewegungsvorrichtung 676 während des
Betriebes der Maschine 520. Auf diese Weise kann der Schrittmotor 678 programmiert
werden, um die Probe S als Funktion der Zeit mit jeder beliebigen
erwünschten Geschwindigkeit über die
Reiboberfläche 644 zu
ziehen. Z. B. kann die Probe S in einer solchen Weise gezogen werden,
daß ihre
Geschwindigkeit zunächst mit
der Zeit ansteigt und dann mit der Zeit abnimmt. Zusätzlich oder
alternativ kann der Schrittmotor 678 programmiert werden,
die Probe wiederholt hin und her zu bewegen (in einigen Anwendungsfällen bis
zu mehreren tausend Mal) und Reibungsdaten zu sammeln. Der Prozessor 628 analysiert
vorzugsweise die Messungen und kompiliert die Ergebnisse in Form von
Tabellen und/oder Kurven und stellt eine Ausgabe dieser kompilierten
Ergebnisse bereit. Vorzugsweise enthält der Prozessor 628 eine
Bibliothek vordefinierter Tests, wobei ein bestimmter Test ausgewählt werden
kann. Positionssensoren 696 können vorgesehen sein, um dem
Prozessor 628 eine Eingabe betreffend die aktuelle Position
des Antriebsschlittens 658 während der Testabläufe zu geben.
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Die Maschine 620 kann zusätzlich einen Quermechanismus 100 und/oder
einen Drehmechanismus 102 zum Bewirken einer Relativbewegung zwischen
dem Probenhalter und der Reiboberfläche in einer von der Vorwärts- und
der Rückwärtsrichtung abweichenden
Richtung aufweisen. Zusätzlich
oder alternativ kann die Maschine 620 eine Temperaturregelkammer
(wie z. B. die oben beschriebene Kammer 700) aufweisen,
die zumindest die Reiboberfläche 644 und
die Probe S umschließt,
wobei die Temperatur so geregelt werden kann, daß verschiedene Temperaturbedingungen
simuliert werden. Eine weitere Option besteht darin, Komponenten
(wie z. B. die Leitung 108, das Reservoir 110,
die Pumpe 112 und den Abfluß 114 der Maschine 20)
mit vorzusehen, um Wasser auf die Reiboberfläche 644 aufzubringen,
um nasse Fahrbedingungen zu simulieren. Der Prozessor 628 kann
auch die Quer-/Drehmechanismen, die Temperaturkammer und/oder die
Bewässerungskomponenten
steuern.
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Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme
auf eine bzw. einige bevorzugte Ausgestaltung(en) gezeigt und beschrieben
worden ist, ist klar, daß anderen
Fachleuten beim Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der
beigefügten
Zeichnungen äquivalente
Abwandlungen und Modifikationen in den Sinn kommen werden. Insbesondere
hinsichtlich der verschiedenen von den oben beschriebenen Einheiten
(Komponenten, Anordnungen, Vorrichtungen, Zusammensetzungen usw.)
ausgeführten
Funktionen, sollen die zum Beschreiben derartiger Einheiten verwendeten
Ausdrücke
(inklusive einer Bezugnahme auf ein „Mittel"), sofern nicht anders ausgeführt, jede
Einheit meinen, welche die genannten Funktionen der beschriebenen
Einheit (d. h., daß diese Funktion äquivalent
ist) erfüllt,
auch wenn sie zu der offenbart Struktur, die die Funktion in der
hier gezeigten Ausführungsform
bzw. den Ausführungsformen der
Erfindung erfüllt,
nicht strukturell äquivalent
ist. Zudem können,
wahrend einbesonders Merkmal der Erfindung oben in Bezug auf nur
eine von mehreren dargestellten Ausführungsformen beschrieben worden
ist, solche Merkmale mit einem oder mehreren anderen Merkmal(en)
der anderen Ausführungsformen
kombiniert werden, wie dies für
irgendeine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und von Vorteil sein
kann.