專利名稱：實現(xiàn)滾動阻力和最大附著力測量方法的裝置以及所述方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用來確定輪胎與它在其上滾動的路面之間的力的一種裝置，該裝置特別可利用該縱向力來測量輪胎的特性。這類特性，比方說，包括滾動阻力和縱向附著系數(shù)。本發(fā)明還涉及使用這一裝置加以實現(xiàn)的方法，特別涉及比較測量不同輪胎、不同路面的滾動阻力和最大附著力特性的方法。
由于對測量滾動阻力起影響的因素眾多，因此，這一測量極其困難，大家知道，主要有兩種方法。第一種方法涉及在機器上的測量，這里可提到的有在一飛輪上進(jìn)行測量，被測輪胎在更大或更小直徑的飛輪上行駛；以及在滾輪測試臺上的測量，所述滾輪為小直徑并在輪胎中產(chǎn)生與使用平直路面時截然不同的應(yīng)力，因此該機器呈現(xiàn)為作為平直路面的皮帶，而輪胎即在此皮帶上滾動。第二種方法涉及在真實跑道和路面上進(jìn)行測量，這一般是使用車輛，不管是分解的車輛還是通常的車輛。若用通常的車輛，經(jīng)常使用所謂的路面減速法，這一方法無疑沒有其它方法那樣精確，但能獲得有趣結(jié)果，因為它最大程度地涉及環(huán)境因素。
至于最大附著力的測量，若在機器上進(jìn)行測量，一般也使用飛輪來進(jìn)行，但更經(jīng)常地使車輛行駛在路面變動的路道上進(jìn)行測量。顯然，使用車輛和路道的方法與使用飛輪的方法相同，都需要相當(dāng)大的空間，因為飛輪的直徑必須很大。
本發(fā)明的目的是提供一種裝置，它不但簡單，而且它在有限空間中，或至少在與路道或車間相比較是非常小的空間中、在平直路面或曲率極小的路面上滾動時，比較測量滾動阻力和最大附著力。
本發(fā)明裝置的特征在于，它包括用連桿裝配的兩個尺寸相同的裝架組件，該連桿的中軸線與連接未加載荷的裝架組件的轉(zhuǎn)動中心的直線平行，所述連桿上裝有把載荷加到兩組件上所必需的鎮(zhèn)重裝置，從而使該裝置靜止時的重心位于所述直線與該裝置在其上滾動的路面之間；該裝置還包括可使本發(fā)明裝置的重心隨著裝架組件的轉(zhuǎn)動而作擺線運動的裝置，從而使該重心與通過連接裝架組件的兩轉(zhuǎn)動中心的直線且與路面垂直的平面形成一定角度。
裝架組件指由充氣到一定壓力的至少一個輪胎及其安裝輪輞構(gòu)成的組件，所述輪輞裝有可固定在輪轂上的輪盤。連接兩裝架組件的連桿可以是任何截面形狀、比方說圓形或方形的剛性連桿，它牢固連接在裝有輪盤的兩輪轂上。該桿最好可在一殼體中自由轉(zhuǎn)動，而該殼體專為此而設(shè)在裝架組件的輪轂和輪盤中。應(yīng)該指出，“平行”一詞也包括“重合”，該桿最好為轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸的中心線也即對稱軸線為連接裝架組件的兩轉(zhuǎn)動中心的直線。
至于能使本裝置的沿徑向位于裝架組件兩轉(zhuǎn)動中心連線下方的重心作擺線運動的裝置，它們可以有不同的類型。把一牽引力加到可在輪轂中自由轉(zhuǎn)動、連接裝架組件兩轉(zhuǎn)動中心的軸上，即可轉(zhuǎn)動裝架組件。也可用手動或機動方式把一轉(zhuǎn)矩加于兩組件上而使其轉(zhuǎn)動。也可使本裝置在其上滾動的路面傾斜而使組件轉(zhuǎn)動。
為了比較測量滾動阻力，本發(fā)明裝置最好裝有用作轉(zhuǎn)動桿的操縱桿，它用能把重心保持在所要求的角度位置上的裝置牢固連接在裝架組件的輪轂或輪盤上。
本裝置靜止時，該操作桿最好位于通過組件兩轉(zhuǎn)動中心的連線并與本裝置在其上滾動的路面垂直的平面中，并牢固連接在裝架組件的連接軸上，從而該軸可與輪轂一起轉(zhuǎn)動，而鎮(zhèn)重裝置牢固連接在該軸上。
在測量給定輪胎的最大附著力時，本發(fā)明的裝置包括一軸，它把組件的兩轉(zhuǎn)動中心相連，并至少裝有一個用來卷繞牽引纜繩的皮帶輪，該皮帶輪牢固連接在所述軸上，從而可與該軸一起轉(zhuǎn)動。用普通的已知裝置在纜繩上施加牽引力就可使本裝置轉(zhuǎn)動并使本裝置的重心G運動。
按照本發(fā)明，用來比較測量兩組輪胎在同一路面上的滾動阻力的第一方法包括使用兩個上述裝置，第一個裝置裝有由兩個彼此相同的輪胎構(gòu)成的第一組輪胎，第二個裝置裝有由兩個彼此相同、但不同于裝在第一裝置上的輪胎的輪胎構(gòu)成的第二組輪胎；把這兩個裝置放在同一路面上；用鎮(zhèn)重裝置確保每一裝置所需的載荷；轉(zhuǎn)動兩裝置從而使兩裝置的重心擺動，直到兩重心的角度位置相同；使所述重心停止在該位置上同時又具有運動的自由。
兩裝置的重心由于所述裝置的滾動一旦上升到相同高度，就儲存了相同的勢能。一旦松開該兩個裝置，它們就會作阻尼滾擺運動，該阻尼由裝在裝置上的輪胎的滾動阻力造成，它與滾動阻力成正比。由于優(yōu)先使用的裝置裝有使裝置轉(zhuǎn)動的操縱桿，因此最好通過把所述操縱桿鉤住或固定在路面上而確保該裝置停止在預(yù)定位置上。
最好通過比較裝有待比較輪胎組的裝置的擺動數(shù)、比較給定時間中的擺動數(shù)或裝置停止前的擺動數(shù)來實現(xiàn)比較測量。
按照本發(fā)明，用來比較測量輪胎組在同一路面上的最大附著力的第二個方法包括使用至少兩個上述裝置，第一個裝置裝有由兩個相同輪胎構(gòu)成的第一組輪胎，第二個裝置裝有由兩個互相相同但不同于裝在第一裝置上的輪胎的輪胎構(gòu)成的第二輪胎組；把這些裝置放在同一路面上；用鎮(zhèn)重裝置確保每一裝置所必需的載荷；借助于繞在一固定連接到該裝置轉(zhuǎn)軸上的皮帶輪上的至少一根牽引纜繩，把牽引力加到每一裝置上，直到輪胎組與路面之間發(fā)生滑動。
若把兩裝置的操縱桿用作測量針，對其進(jìn)行觀察，即可比較最大附著力，但最好用裝在牽引纜繩上的測力計讀取所加的力來測量最大附著力。
若把上述比較測量稱為并行測量，也可只用一個裝置串行地進(jìn)行同樣的測量，此時，用第一組輪胎進(jìn)行第一次測量，然后用第二組輪胎進(jìn)行第二次測量。
通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的例示性、但非限制性的實施例的下述說明，本發(fā)明的特征和優(yōu)點會更易理解。附圖中

圖1簡示本發(fā)明裝置第一變型；圖2簡示本發(fā)明裝置第二變型；圖3簡示本發(fā)明裝置第三變型；圖4簡示使用圖1所示裝置測量滾動阻力；圖5簡示使用圖3裝置測量最大附著力；圖6簡示使用圖1所示裝置以另一種方式測量最大附著力。
圖1所示本發(fā)明裝置D包括兩個互相相同的裝架組件。每個組件E由一輪胎1組成，它安裝在其輪輞2上，并充氣到測試壓力，輪輞2用輪盤3安裝到輪轂4上，而該輪盤3用固緊螺絲5裝到該輪轂上。兩輪轂用圓形橫截面的軸6連接，在所述例子中，該軸6固定連接到輪轂4上，因此軸6無法相對輪轂4自由轉(zhuǎn)動。輪6上裝有載荷懸掛架7，它為一吊籃或載荷懸掛架，其中裝有鑄鐵塊或生鐵塊，從而把所需載荷對稱地加到兩裝架組件E上。這一載荷懸掛架7用支架8牢固連接在該軸上，從而在靜止?fàn)顟B(tài)下，本裝置的重心G必定沿徑向位于連接裝架組件E的兩轉(zhuǎn)動中心O的軸線ZZ’的下方。軸6還裝有操縱桿9，事實上該桿為一倒U形桿，所述桿固定連接在軸6上，用來轉(zhuǎn)動裝置D。
圖2示出本發(fā)明裝置的一種變型。該裝置D與圖1所示的不同處主要在于其上牢固連接有裝有載荷的載荷懸掛架7且連接兩輪轂4(兩附圖中的相同部件用相同標(biāo)記表示)的連接桿10的對稱軸線XX’與連接裝架組件E的兩轉(zhuǎn)動中心O的軸6的對稱軸線ZZ’不是同一條直線。該連接桿或聯(lián)接桿可在殼體11中自由轉(zhuǎn)動，而殼體11專為此設(shè)于輪轂4中，該殼體中裝有軸承12。軸6也是如圖1中的情況一樣，它能在殼體13中自由轉(zhuǎn)動，但也可用由摩擦襯片15構(gòu)成的裝置14使它停止轉(zhuǎn)動，板16在彈簧17的壓縮造成的夾緊力的作用下緊壓到摩擦襯片15上。在牽引件18上施加牽引力，就可確保圖2裝置發(fā)生轉(zhuǎn)動，牽引件18可以是桿、繩或金屬繩，它牢固連接到軸6上，但在要求放開本裝置時可方便及時地從軸6上脫開?？捎萌魏我阎獧C械裝置、比方說手動或機動絞盤或更簡單地用手施加牽引力。在測量滾動阻力時將被剎住的軸6上裝有測量針19，可用它觀察本裝置重心G的上下運動從而計算擺動數(shù)，直到擺動完全停止。
圖3所示本發(fā)明裝置的變型與圖1所示裝置大致相同。但兩者不同之處在于下述特征與裝置D的轉(zhuǎn)軸6相同的連接桿10上裝有兩皮帶輪20，皮帶輪20上設(shè)有凹槽21，凹槽21中繞有牽引纜繩。這些皮帶輪20用任何合適的連接方式、比方說用螺絲、螺栓等固定連接在軸6上。
皮帶輪20的直徑可變，它們最好由設(shè)有凹槽的圓筒形環(huán)20”緊緊套到圓筒形部件20’上構(gòu)成。皮帶輪20之一上裝有如上所述測量針19。
圖4示出圖1的裝置，一邊為靜止而不受約束，另一邊為裝置的重心G被置于起始位置上。為了比較測量或由于結(jié)構(gòu)特性或由于使用特性(壓力、載荷等等)而彼此不同的兩組輪胎的滾動阻力，得使用圖1所示那樣的兩個裝置D，它們一邊一個地放置在同一路面上。借助裝在每一裝置上的操縱桿9用手施加一轉(zhuǎn)矩而使兩裝置D轉(zhuǎn)動，直到每一裝置的操縱桿被鉤住在固定在路面上的鉤子22上，重心G(若兩裝置的載荷相同，則該重心離轉(zhuǎn)動軸線OO的距離相同)或G’和G”(若兩裝置的載荷不同，則重心G’和G”離轉(zhuǎn)動軸線OO的距離不同)沿多多少少縮短的擺線運動，以致每一重心與軸線和圖面的交點O形成一直線，當(dāng)操縱桿9用固定在路面上的鉤子22鉤住時，該直線與垂直于路面并穿過中心O的直線之間形成相同的角α，在同一時刻T，使兩操縱桿9脫鉤，從而使兩裝置發(fā)生有阻尼的擺動，阻尼的大小隨包括輪胎滾動阻力在內(nèi)的總滾動阻力而變。
為了獲得可靠的比較，建議對如下輪胎組的轉(zhuǎn)動進(jìn)行比較，第一次測量把兩輪胎A放在裝置D1上，而把兩輪胎B裝在裝置D2上，緊接著第一次測量進(jìn)行第二次測量，此時把輪胎A放在裝置D2上，而把輪胎B放在裝置D1上。所測量的兩組輪胎滾動阻力的差可從比方說兩裝置的操縱桿9在擺動完全停止前的擺動數(shù)看出，桿9沿徑向離轉(zhuǎn)動中心O最遠(yuǎn)處的端部所橫過的總距離與輪胎A和B的滾動阻力成反比。
顯然，上述比較兩組輪胎的方法同樣適用于比較特性不同的兩種和多種路面，特別是影響到滾動阻力的特性。使用四個參考輪胎并使兩個或多個裝置D同時在兩種或多種不同路面上滾動就足夠進(jìn)行測量，所使用的輪胎彼此相同，最好為硬橡膠矮輪胎。
圖5說明使用兩個或多個裝置比較兩組或多組輪胎所必需滿足的條件。所用裝置最好為圖3所示裝置。測量方法原則上不同于上述方法，在這里，通過對繞在圖3裝置的皮帶輪20凹槽中的牽引纜繩23施加牽引合力X而把一轉(zhuǎn)矩加到每一裝置上，兩皮帶輪對稱地放置在對稱平面YY’的兩側(cè)。首先，在所述例子中，在距平直路面h處用絞盤24施加該力X而使該裝置圍繞轉(zhuǎn)軸OO轉(zhuǎn)動，從而從該裝置的對稱平面YY’中的剖面來看，裝置的重心G位于直線G0上，該直線與垂直于路面且穿過O的直線形成角度α’，該角度在開始轉(zhuǎn)動時為0，隨著所施加的牽引力的增加而增大，當(dāng)裝架組件在所述路面上發(fā)生滑動時達(dá)到α’o此時所述輪胎組達(dá)到最大附著力，此時牽引力為Xo，角度α’o與一定的距離e對應(yīng)，該距離e為重心與和負(fù)載相等的路面反作用力的力作用線之間的距離。從這里可推導(dǎo)出達(dá)到最大附著力時的附著系數(shù)，它等于軸向距離e與徑向距離h之比。
從兩測量針19各自的位置即可看出比較測量結(jié)果，但最好使用裝在牽引纜繩22上的測力計25，它們分別給出兩組輪胎的力Xo的值。
圖6也是用本發(fā)明裝置、特別是圖1和圖2之類的裝置來比較測量最大附著力。但該方法與上述圖5所示方法的不同之處在于，裝置D的初始轉(zhuǎn)動以及裝架組件E在所研究路面上的滑動不是用適當(dāng)裝置在一根或多根牽引纜繩22上施加水平牽引力X來實現(xiàn)，而是由滾動斜面P的傾斜角β實現(xiàn)，可用比方說千斤頂26使斜面P圍繞路面上的軸27轉(zhuǎn)動，從而改變該傾斜角β。
裝置D起初放置在水平狀態(tài)下的滾動面P上。然后以緩慢、恒定的速度使平面傾斜而使每個裝置滾動，然后當(dāng)滾動平面的傾斜角為βo時裝置在該平面上滑動。用測量針19就可比較測量兩最大附著力，但最好以兩滾動平面P各自的角度βo比較測量這兩個最大附著力。知道了這些角度值，還可以分別算出兩組輪胎的摩擦力。
在最大附著力測量的范圍內(nèi)，顯然該比較不僅可用于輪胎組，而且可用于特性不同的路面，不管是平直路面還是傾斜路面，特別可用于潤滑不同的路面。
顯然，在所述裝置上轉(zhuǎn)動輪胎組并在所要比較的路面上轉(zhuǎn)動裝置，即可使測量方差減至最小。
權(quán)利要求
1.用來測量輪胎組(1)的滾動阻力和/或最大附著力的裝置D，其特征在于，它包括至少兩個用連接桿(10)裝配的相同的裝架組件E，該連接桿的中軸線XX’與連接未加載荷的裝架組件的轉(zhuǎn)動中心的直線ZZ’平行，所述連接桿(10)上裝有把載荷加到每一組件E上所必需的鎮(zhèn)重裝置(7)，使得靜止時裝置D的重心G位于所述直線ZZ’與該裝置將在其上滾動的路面之間；它還包括使其重心隨著裝架組件的轉(zhuǎn)動作擺線運動的裝置(9，18，20，P)，從而使該重心與通過裝架組件兩轉(zhuǎn)動中心的連線XX’且與路面垂直的平面之間形成一定角度。
2.按權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，連接桿(10)與連接兩組件E的轉(zhuǎn)動中心O的軸線ZZ’的軸(6)重合。
3.按權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，軸(6)上裝有使它能在組件的輪轂(4)中自由轉(zhuǎn)動的裝置以及使它與輪轂(4)一起轉(zhuǎn)動的裝置(14，15，16，17)。
4.按上述任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，可使其重心G作擺線運動的裝置為可把牽引力施加到裝置D的轉(zhuǎn)軸(6)上的裝置(18)。
5.按權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，可使其重心G作擺線運動的裝置為可把一轉(zhuǎn)矩加到兩組件E上的裝置(9，20)。
6.按權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，可施加牽引力的裝置(18)包括一連接到在輪轂(4)中自由轉(zhuǎn)動的軸(6)的中心軸線ZZ’上的牽引件(18)，而且它可從所述軸線上脫開，牽引力可由手動或機動裝置獲得。
7.按權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，用來施加轉(zhuǎn)矩的裝置為用作把手的操縱桿(9)，其上加有手動力或機動力，并且，它包括能把所述重心保持在所要求角度位置上的裝置(22)。
8.按權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，用來施加轉(zhuǎn)矩的裝置(20)是繞在一直徑不為零的皮帶輪(20)的凹槽(21)中的牽引件(22)，從而使所施加的牽引力的作用點位于一通過軸線XX’和ZZ’的平面中。
9.按權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，可使其重心G作擺線運動的裝置是相對于路面傾斜的滾動平面P，傾斜角β可隨時間而變。
10.一種比較測量至少兩組輪胎在同一路面上的滾動阻力的方法，其特征在于，使用至少兩個按權(quán)利要求1到7之一所述的裝置，第一個裝置D1裝有由兩個彼此相同的輪胎A構(gòu)成的第一組輪胎，第二個裝置D2裝有由兩個互相相同、但與裝在第一裝置D1上的輪胎A不同的輪胎B構(gòu)成的第二輪胎組；把兩裝置D放到同一路面上；每一裝置所需載荷放置在裝載荷的桶(7)中；轉(zhuǎn)動兩裝置而使兩裝置的重心G作擺線運動，直到兩重心G相對于垂直于路面并通過裝置D的轉(zhuǎn)動軸線00的平面達(dá)到相同的角度位置α；把所述重心停止在所述角度位置α上，然后同時使它們作自由運動，此時只靠觀察或靠測量即能分別對兩裝置的上下運動的阻尼進(jìn)行比較。
11.一種比較測量至少兩種滾動面的方法，其特征在于，使用至少兩種按權(quán)利要求1到9中任一權(quán)利要求所述的裝置，所述裝置在輪輞上都裝有互相相同的高度不高的硬橡膠輪胎；每一裝置都放置到要比較的滾動面上；轉(zhuǎn)動兩裝置D，使原先已加載荷的所述裝置的重心作擺線運動，直到兩重心G相對于垂直于路面并通過裝置D的轉(zhuǎn)動軸線OO的平面達(dá)到相同的角度位置α；使所述重心停止在所述位置上并同時使它們作自由運動，此時僅靠觀察或靠測量即能分別對兩裝置的擺動阻尼進(jìn)行比較。
12.一種比較測量至少兩組輪胎在同一路面上的最大附著力的方法，其特征在于，使用至少兩個按權(quán)利要求8所述的裝置，第一裝置D1裝有由兩個相同輪胎A構(gòu)成的第一輪胎組，第二裝置D2裝有由兩個互相相同、但與裝在第一裝置D1上的輪胎A不同的輪胎B構(gòu)成的第二輪胎組；把這兩個加有載荷的裝置放置到同一路面上；通過在繞在兩皮帶輪20的凹槽21中的牽引纜繩22施加牽引合力Xo而把一轉(zhuǎn)矩加到每一裝置上并使該裝置在路面上滑動，兩皮帶輪對稱地放置在裝置的對稱平面YY’兩側(cè)，牽引合力離開路面的距離為h。
13.一種比較測量至少兩組輪胎在相同路面上的最大附著力的方法，其特征在于，使用至少兩個按權(quán)利要求9所述的裝置，第一裝置D1裝有由兩個相同輪胎A構(gòu)成的第一對輪胎，第二裝置D2裝有由兩個互相相同、但與裝在第一裝置D1上的輪胎不同的輪胎B構(gòu)成的第二對輪胎；把每個裝置放置到水平的平直滾動面P上；傾斜每一平面P，直到該裝置在所述平面上滑動，最大附著力即可用兩傾斜平面的傾斜角測量并可對測量到的角度進(jìn)行比較。
全文摘要
裝置D，包括由連接桿(10)裝配的兩個相同的裝架組件E，該連接桿(2)裝有鎮(zhèn)重裝置(7)，從而使加有載荷的該裝置的重心G位于連接兩組件E的轉(zhuǎn)動中心O的直線ZZ’的下方。使該裝置轉(zhuǎn)動的裝置使其重心G作擺線運動，直到達(dá)到一定的角度位置，然后用適當(dāng)?shù)难b置把重心保持在該位置上。使用至少兩個裝置來實現(xiàn)比較測量至少兩組輪胎或至少兩種路面的滾動阻力和最大附著力的方法。
文檔編號G01N33/42GK1114510SQ94190676
公開日1996年1月3日 申請日期1994年8月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月10日
發(fā)明者讓-勒內(nèi)·西蒙 申請人:米什蘭集團總公司