DE102017220010A1

DE102017220010A1 - Vorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements, welche eine verschiebbare Haltekomponente, eine bewegbare Komponente und einen, zwei oder mehr als zwei Sensoren umfasst, und Verwendung dieser Vorrichtung zur entsprechenden Messung

Info

Publication number: DE102017220010A1
Application number: DE102017220010.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Bederna
Original assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Current assignee: Continental Reifen Deutschland GmbH
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2019-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements, umfassend eine verschiebbare Haltekomponente, eine bewegbare Komponente und einen, zwei oder mehr als zwei Sensoren, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Haltekomponente dazu ausgelegt ist, dass ein Profilblockelement an der verschiebbaren Haltekomponente angebracht werden kann, mittels Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente ein an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachtes Profilblockelement mit der bewegbaren Komponente in Kontakt gebracht werden kann und der eine oder mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Kontaktkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente oder die Reibkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente während der Bewegung der bewegbaren Komponente zu messen. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Vorrichtung zur Messung des Abriebs oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements, umfassend eine verschiebbare Haltekomponente, eine bewegbare Komponente und einen, zwei oder mehr als zwei Sensoren. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der Vorrichtung zur Messung des Abriebs oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements.
Reifen gehören mit zu den wichtigsten Komponenten in der Automobilindustrie sowie in dem täglichen Straßenverkehr. Das Fahrverhalten eines Fahrzeuges wird dabei hauptsächlich durch die Reifen bestimmt und ist sowohl für den Fahrer als auch für Mitfahrer von übergeordneter Wichtigkeit.
In der Reifenindustrie versucht man das Fahrverhalten eines neu entwickelten Reifens durch Messung verschiedener physikalischer und dynamischer Reifeneigenschaften vorherzugsagen und auf Basis dieser Eigenschaften ständig weiterzuentwickeln. Ein beträchtlicher Zeitaufwand geht daher auf den Zeitabschnitt nach der Herstellung des Reifens zurück, in welchem die hergestellten Reifen auf ihre physikalischen und dynamischen Eigenschaften getestet werden. Von hohem Interesse sind für die Vorhersage von Reifeneigenschaften im realen Betriebszustand insbesondere der Abrieb, die Reibung und die Steifigkeit der vulkanisierten Reifenmischungen im Reifen. Diese und weitere Eigenschaften können mit einer Vielzahl von Laborversuchen und entsprechenden Testmaschinen bestimmt werden. So kann z.B. der Abrieb eines Reifens mit Hilfe des Grosch-Abriebtestes, vgl. Grosch, K.A. et al., Kautschuk Gummi Kunststoffe, 50, 841 (1997), oder die Reibung mit Hilfe des „linear friction tester“, vgl. EN 14 837, bestimmt werden.
Bekannte Testverfahren messen die Reifeneigenschaften häufig in Betriebsbereichen, die sich entweder stark vom realen Betriebszustand eines Reifens unterscheiden oder aber auf die realen Bedingungen schlecht zu übertragen sind. Zudem benötigt man zumeist eine Vielzahl von zeitaufwendigen Testmethoden und Testmaschinen zur Bestimmung der verschiedenen Eigenschaften eines neu entwickelten Reifens.
Es war daher eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, eine Messvorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements bereitzustellen, wobei die Messvorrichtung es ermöglicht, das Reibverhalten und/oder den Abrieb eines das Profilblockelement enthaltenden Reifens mit möglichst geringem Aufwand und in möglichst kurzer Zeit zu simulieren und zu bestimmen. Insbesondere sollen die Testbedingungen des Tests mit dieser Messvorrichtung den Bedingungen unter realen Einsatzbedingungen im Straßenverkehr dienen, so dass möglichst geringe Abweichungen zwischen den Testergebnissen und den im Straßenverkehr auftretenden Ergebnissen der Eigenschaften eines Reifens auftreten.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements, umfassend eine verschiebbare Haltekomponente, eine bewegbare Komponente und einen, zwei oder mehr als zwei Sensoren,
dadurch gekennzeichnet, dass

- die bewegbare Komponente senkrecht zu der einen Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente bewegt werden kann,
- die verschiebbare Haltekomponente dazu ausgelegt ist, dass
- - ein Profilblockelement an der verschiebbaren Haltekomponente angebracht werden kann,
- - die verschiebbare Haltekomponente mit einem angebrachten Profilblockelement senkrecht zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente verschoben werden kann und
- - mittels Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente ein an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachtes Profilblockelement mit der bewegbaren Komponente in Kontakt gebracht werden kann,
und
- der eine oder mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Kontaktkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente und/oder die Reibkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente während der Bewegung der bewegbaren Komponente zu messen.

Ein grundlegender Vorteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass das Profilblockelement senkrecht zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente, welche die Fahrbahnoberfläche simuliert, verschoben werden kann. Beim Verschieben in Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Komponente handelt es sich dabei um eine periodische Auf- und Ab-Bewegung, wobei während einer Periode, d.h. einer Auf- und Ab-Bewegung, das Profilblockelement in einem festgelegten zeitlichen Abstand mit der bewegbaren Komponente in Kontakt gebracht wird und der Kontakt wieder gelöst wird. Diese periodische Auf- und Ab-Bewegung simuliert den Kontakt der Kontaktfläche des Profilblockelements mit dem Fahrbahnuntergrund unter möglichst realen Bedingungen. Bevorzugt ist es dabei, dass das an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachte Profilblockelement nur in eine Verschiebungsrichtung verschoben werden kann, wobei die eine Verschiebungsrichtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist.
Die Periodizität der Auf- und Ab-Bewegung des Profilblockelements an der verschiebbaren Haltevorrichtung sollte bei einer erfindungsgemäßen Verwendung der Vorrichtung der Umlaufdauer eines Profilblockelementes in einem Reifen im realen Fahrbetrieb entsprechen. Zusätzlich sollte diese Auf- und Ab-Bewegung der Haltekomponente so eingestellt sein,

- dass das Profilblockelement mit der Oberfläche der bewegbaren Komponente eine Kontaktzeit von 1 bis 10 ms, bevorzugt 2 bis 7 ms, besonders bevorzugt 3 bis 5,5 ms, pro Periode der Auf- und Ab-Bewegung des Profilblockelements erreicht und/oder
- dass Reibung zwischen der Kontaktfläche des an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelements und der sich in Bewegung befindenden bewegbaren Komponente entsteht.

Durch graduelle oder plötzliche Richtungsänderungen der Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente können zudem unterschiedliche Gleitgeschwindigkeiten und Fahrtrichtungen des Profilblockelements simuliert werden. Der Ausdruck „graduelle Veränderung“ und „plötzliche Veränderung“ richtet sich dabei nach der Länge der Periode der Auf- und Ab-Bewegung. Plötzliche Veränderungen sind dabei insbesondere solche Veränderungen, welche eine Erhöhung oder eine Verringerung von mehr als 5 km/h während einer Periode der Auf- und Ab-Bewegung des Profilblockelements hervorrufen. Graduelle Richtungsänderungen sind insbesondere solche Veränderungen, welche eine Erhöhung oder eine Verringerung von 5 km/h oder weniger während einer Periode der Auf- und Ab-Bewegung des Profilblockelements hervorrufen.
Durch die Wahl eines geeigneten Sensors können mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung somit der Kontakt, die Reibung und die Reibenergie des Profilblockelements an der verschiebbaren Haltekomponente mit der Oberfläche der bewegbaren Komponente gemessen werden. Durch Gewichtsmessung des Profilblocks vor und nach der Messung kann der Abrieb bestimmt werden. Im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Messmethoden entspricht daher eine Messung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einer Messung unter realeren Fahrbedingungen. Insbesondere können folgende Eigenschaften des an der verschiebbaren Haltekomponente befestigten Profilblockelements gemessen werden:

- Steifigkeit, insbesondere Drucksteifigkeit und Schubsteifigkeit,
- Dissipation und Reibenergie,
- Schlupfgeschwindigkeit und Reibkraft und daraus das Reibverhalten des Profilblockelements mit der Oberfläche der bewegbaren Komponente und
- der Abrieb des Profilblockelements.

Mit dem Ausdruck „Reibverhalten“ ist insbesondere das Verhältnis von Reibkraft zu Kontaktkraft zwischen einem Profilblockelement und einer Oberfläche gemeint, insbesondere einer Oberfläche wie nachstehend beschrieben.
Die Möglichkeit, sämtliche der vorstehend beschriebenen Eigenschaften des Profilblockelements mit einem Versuchsaufbau zu messen, ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Zudem kann durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung die Messung des Abriebs unter beliebigen Bedingungen oder die exakte Nachstellung der Lastfunktion eines Straßen-Abriebtestes ermöglicht werden. Letzteres meint damit insbesondere, dass der Abrieb auf während der Messungen plötzlich oder graduell wechselnden Lastbedingungen und graduell wechselnden Fahrbahnoberflächen ermittelt werden kann.
Dies wiederum hilft schneller Rückschlüsse auf die Eigenschaften der im getesteten Profilblockelement eingesetzten Gummimischung zu schließen und somit die Entwicklung von geeigneten Gummimischungen zu beschleunigen oder kostengünstiger zu machen.
Bevorzugt umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Reifenprofilblockelement als Profilblockelements einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Insbesondere bevorzugt ist ein Profilblockelement eines Fahrzeugluftreifens, insbesondere eines Pkw-F ahrzeugl uftreifens.
Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass durch das Testen nur eines Reifenprofilblockelements anstatt des gesamten Reifens weniger Kautschukmischung zur Messung verwendet werden muss und somit die Oberflächen, mit welcher das Profilblockelement in Kontakt gebracht wird, kleiner ausgeführt werden können und selbst weniger verschleißen bzw. verschmutzen. Dabei kann meist ohne große Abweichungen von einem einzelnen Reifenprofilblockelement auf das Fahrverhalten eines Reifen geschlossen werden.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung wie vorstehend beschrieben, wobei die eine bewegbare Komponente ausschließlich senkrecht zu der einen Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente bewegt werden kann. Die der bewegbaren Komponente zugewandten Fläche des an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelements ist dabei bevorzugt die Kontaktfläche des Profilblockelements. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Kontaktfläche des Profilblockelements bevorzugt die Fläche des Profilblockelements, welche unter realen Fahrbedingungen eines das Profilblockelement aufweisenden Reifens in Kontakt mit der Fahrbahn kommt und somit Rollwiderstand, Reibung und Abrieb erzeugt.
Im Rahmen der vorgehenden Erfindung ist die Kontaktkraft des Profilblockelements bevorzugt die momentane Kraft zwischen dem Profilblockelement und der Oberfläche der bewegbaren Komponente, welche in einer Periode der Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente als Funktion der Zeit gemessen wird.
Im Rahmen der vorgehenden Erfindung ist die Reibkraft des Profilblockelements bevorzugt die momentane Kraft zwischen dem Profilblockelement und der Oberfläche der bewegbaren Komponente in Richtung der Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente, welche in einer Periode der Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente gemessen wird.
Der Abrieb des Profilblockelements wird bevorzugt durch die Ermittlung der Massendifferenz des Profilblockelements vor und nach der Messung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt. Die Gewichtsmessung wird bevorzugt ebenfalls durch den Sensor durchgeführt, welcher die Kontaktkraft zwischen dem an der verschiebbaren Haltekomponenten angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente misst. In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung wird die Gewichtsmessung nach Demontage des Profilblockelements mit einer externen Waage durchgeführt.
Bevorzugt wird das Profilblockelement in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung so oberhalb der bewegbaren Komponente angebracht, dass

- die der bewegbare Komponente zugewandte Seite des Profilblockelements der Kontaktfläche des Profilblockelements entspricht und
- bei Bewegung der bewegbaren Komponente entlang ihrer Bewegungsrichtung die Kontaktfläche des Profilblockelements mit der bewegbaren Komponente in Kontakt gebracht werden kann,

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Umlaufrichtung des Profilblockelements bevorzugt die Richtung, welche der Umlaufrichtung eines das Profilblockelement umfassenden Reifens im Fahrbetrieb entspräche.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Bewegungsrichtung einer rotierbaren Komponente die Richtung der Tangentialkraft an dem Punkt der rotierbaren Komponente, an der die rotierbare Komponente mit der Kontaktfläche des Profilblockelementes in Kontakt kommt.
Bevorzugt ist ein Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, umfassend eine verschiebbare Haltekomponente, eine bewegbare Komponente und zwei oder mehr als zwei Sensoren, wobei

- mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Kontaktkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente während der Bewegung der bewegbaren Komponente zu messen und
- mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Reibkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente während der Bewegung der bewegbaren Komponente zu messen.

Besonders bevorzugt umfasst einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren, welche vorstehend beschrieben wurden, ein Piezoelement. Besonders bevorzugt ist bei der Messung der Kontaktkraft die Verwendung eines Piezoelements, da mit Hilfe dessen Kräfte unter sehr geringer Verformung des Sensors gemessen werden können und daher störende Resonanzen bei der Messung vermieden werden können.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass gleichzeitig die Reibkraft und die Kontaktkraft des Profilblockelements gemessen werden können. Dies ermöglicht es, diese beiden Parameter zur Beurteilung eines Profilblockelements zusammenhängend und in möglichst kurzer Zeit in einer Messung zu ermitteln und somit das Antriebsmoment, das Bremsmoment und/oder ein ABS-Bremsen zu simulieren.
Dies bildet auch die Grundlage für die numerische Simulation von Reifeneigenschaften wie Trockenbremsen, Handling, Reifenabrieb sowie akustische und dynamische Eigenschaften.
Die Messung des Nass-Handling und Nassbremsen wird nachstehend im Rahmen einer insbesondere besonders bevorzugten erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Komponenten zum Bewässern der Längsflächenabschnitte der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert.
Besonders bevorzugt ist ein Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, umfassend eine rotierbare Komponente als bewegbare Komponente, wobei

- die rotierbare Komponente senkrecht zu der einen Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente rotiert werden kann und
- die verschiebbare Haltekomponente dazu ausgelegt ist, dass ein Profilblockelement an der verschiebbaren Haltekomponente angebracht werden kann und die verschiebbare Haltekomponente mit dem angebrachten Profilblockelement parallel zur Rotationsachse der rotierbaren Komponente verschoben werden kann und/oder die verschiebbare Haltekomponente zusätzlich gedreht werden kann, wobei die Drehachse der Drehung der verschiebbaren Haltekomponente parallel zur Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente ist.

Die Umlaufrichtung des Profilblockelements ist hierbei besonders bevorzugt parallel zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente oder parallel zur Tangentialkraft an dem Punkt der rotierbaren Komponente, an der die rotierbare Komponente mit der Kontaktfläche des Profilblockelementes in Kontakt kommt.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass durch die Rotation der verschiebbaren Haltekomponente Seitenkräfte, welche beim Fahren einer Kurve entstehen und auf jedes die Fahrbahn berührende Profilblockelement wirken, simuliert und gemessen werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass Abriebeffekte, welche durch den Wechsel der Reibrichtung entstehen, nachgestellt werden können.
Die rotierbare Komponente ist als rotierende Scheibe ausgebildet, welche am Ort des Kontaktes des Profilblockelements mit der jeweils benötigten Schlupfgeschwindigkeit rotiert. Die Schlupfgeschwindigkeit richtet sich dabei nach der Schlupfgeschwindigkeit, die ein entsprechender Reifen unter realen Bedingungen hätte. Die rotierbare Komponente kann zusätzlich translatorisch bewegt werden. Dadurch findet der Kontakt nicht nur auf einer Kreisspur, sondern auf der ganzen Längsfläche, eventuell mit verschiedenen Längsflächenabschnitt wie nachstehend beschrieben, statt.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, insbesondere wie vorstehend als besonders bevorzugt beschrieben, wobei die rotierbare Komponente eine zur Rotationsachse parallele Quererstreckung und zwei zur Rotationsachse senkrecht verlaufende Längsflächen aufweist, wobei die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche der rotierbaren Komponente eine, zwei, drei, vier oder mehr als vier Längsflächenabschnitte zur Reibung mit dem Profilblockelement aufweist, wobei die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche eine, zwei, drei, vier oder mehr als vier Längsflächenabschnitte mit unterschiedlichen Oberflächenmaterialien aufweisen, bevorzugt weist mindestens ein erster Längsflächenabschnitt Asphalt als Oberflächenmaterial auf und ein weiterer Längsflächenabschnitt Beton als Oberflächenmaterial auf oder ein weiterer Längsflächenabschnitt Korund als Oberflächenmaterial auf oder ein weiterer Längsflächenabschnitt ein gepflastertes Oberflächenmaterial auf.
Insbesonders ganz besonders bevorzugt weist die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche der rotierbaren Komponente zwei oder drei Längsflächenabschnitte mit unterschiedlichen Oberflächenmaterialien auf. Möglich wäre auch Bitumen als Oberflächenmaterial eines Längsflächenabschnittes.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass schnell und unkompliziert zwischen verschiedenen Oberflächenmaterialien gewechselt werden kann und somit verschiedene Fahrbahnbeläge simuliert werden können. Auch ermöglicht die translatorische Bewegung der rotierbaren Komponente die Ausnutzung einer großen Fläche als potentielle Kontaktfläche, welches den Verschleiß und die Verschmutzung der Längsfläche reduziert.
Insbesondere besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, insbesondere wie vorstehend als ganz besonders bevorzugt beschrieben, wobei

- der eine oder mindestens einer der zwei, drei, vier oder mehr als vier Längsflächenabschnitte der dem Profilblockelement zugewandten Längsfläche bewässert ist und/oder
- die Vorrichtung zusätzlich Mittel zur Bewässerung der eine oder mindestens einer der zwei, drei, vier oder mehr als vier Längsflächenabschnitte der dem Profilblockelement zugewandten Längsfläche aufweist.

Die Zufuhr von Kühlmedia zum Bewässern der Längsflächenabschnitte bzw. Kühlen des Profilblockelements kann kontinuierlich oder nicht kontinuierlich, also temporär, erfolgen.
Die besagten Längsflächenabschnitte der dem Profilblockelement zugewandten Längsfläche können mittels einer herkömmlichen Bewässerungspumpe als Beispiel eines Bewässerungsmittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Rotation der rotierbaren Komponente oder vor dem Start der Messung bewässert werden.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass somit auch nasse Fahrbahnbeläge simuliert werden können, insbesondere die Messung des Nass-Handling und Nassbremsen sowie der spezifischen Abriebeffekte bei nasser Fahrbahn. Dies bildet die Grundlage für die numerische Simulation von Reifeneigenschaften beim Nass-Handling oder Nassbremsen.
Bevorzugt ist ein Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, insbesondere wie vorstehend als ganz besonders bevorzugt beschrieben, wobei die rotierbare Komponente eine rotierbare Scheibe ist und die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche der rotierbaren Scheibe einen Außendurchmesser im Bereich von 10 cm bis 100 cm aufweist, bevorzugt einen Außendurchmesser im Bereich von 50 cm bis 100 cm, besonders bevorzugt einen Außendurchmesser im Bereich von 80 cm bis 100 cm.
Bevorzugt ist ein Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, insbesondere wie vorstehend als ganz besonders bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich eine Positionierkomponente zum Positionieren der bewegbaren Komponente, insbesondere zum Positionieren der rotierbaren Komponente, aufweist, wobei
die bewegbare Komponente mittels der Positionierkomponente parallel und/oder senkrecht zur Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente verschoben werden kann
oder
die rotierbare Komponente mittels der Positionierkomponente parallel und/oder senkrecht zur Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente verschoben werden kann.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass durch eine Neupositionierung der bewegbaren oder rotierbaren Komponente deren mit dem Profilblockelement in Kontakt kommenden Laufflächenabschnitt während der Messung gewechselt werden kann. Somit ist es möglich einen Fahrbahnwechsel unter realen Bedingungen zu simulieren und dessen Auswirkungen auf den Reifen zu untersuchen. Die Messungen solcher Auswirkungen waren im Stand der Technik bisher gar nicht oder nur unter komplizierten Versuchsaufbauten möglich. Auch ermöglicht die translatorische Bewegung der bewegbaren oder rotierbaren Komponente die Ausnutzung einer großen Fläche als potentielle Kontaktfläche, welches den Verschleiß und die Verschmutzung der Längsfläche reduziert.
Bevorzugt ist bei dem vorstehenden Aspekt der Erfindung insbesondere, wenn die bewegbare oder rotierbare Komponente so positioniert werden kann, dass sich die bewegbare Komponente nicht mehr senkrecht unterhalb der verschiebbaren Haltekomponente befindet. Somit kann ein schneller und problemloser Wechsel des Profilblockelements gewährleistet werden.
Bevorzugt ist ein Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung einen elektromagnetischen Shaker zur Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente aufweist.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass mittels eines elektromagnetischen Shakers sehr kurze Kontaktzeiten der Kontaktfläche des Profilblockelements auf einem Längsflächenabschnitt von ca. 5ms und besonders viele Zyklen (ein Zyklus entspricht einer Auf-und-Ab-Bewegung der verschiebbaren Komponente) simuliert werden können. Somit können auch die Kräfte simuliert und gemessen werden, welche unter realen Bedingungen bei besonders hohen Geschwindigkeiten auf die Profilblockelemente einwirken. Die Verwendung eines elektromagnetischen Shakers als Antrieb zur Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente hat den Vorteil, nahezu beliebige Weg/Zeit- bzw. Geschwindigkeits/Zeit-Funktionen abfahren zu können und ist somit ideal für eine Regelung bzw. Steuerung der Kontaktzeiten geeignet. Somit ist es mit der erfindungsmäßen Vorrichtung möglich, jeden Kontaktzyklus individuell einzustellen.
Bevorzugt ist auch eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, mit einem, zwei oder mehr als zwei Sensoren, wobei

- mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Kontaktkraft zwischen dem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der rotierbaren Komponente während der Rotation der rotierbaren Komponente zu messen, dem sogenannten Sensor zur Messung der Kontaktkraft, und
- mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Reibkraft zwischen dem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der rotierbaren Komponente während der Rotation der rotierbaren Komponente zu messen, dem sogenannten Sensor zur Messung der Reibkraft, wobei
- die Vorrichtung zusätzlich einen elektromagnetischen Shaker zur Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente aufweist, und
- die verschiebbare Haltekomponente zusätzlich eine Lagerkomponente, bevorzugt umfassend ein Linearlager, besonders bevorzugt ein Luftlager, aufweist, wobei das obere Ende der Lagerkomponente am Sensor zur Messung der Kontaktkraft angebracht ist und am unteren Ende der Lagerkomponente ein Profilblockelement angebracht werden kann.

Die Verwendung eines Luftlagers als eine Ausführungsform des Linearlagers zur Führung der verschiebbaren Haltekomponente bietet neben den vorteilhaften Reibungs- und Wartungsfreiheiten den besonderen Vorteil, bei den im Messbetrieb auftretenden hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen störungsfrei zu arbeiten.
Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich einen, zwei oder mehr als zwei weitere Sensoren aufweist, wobei der eine weitere oder mindestens einer der zwei weiteren oder mindestens einer der mehr als zwei weiteren Sensoren dazu ausgelegt ist, die Beschleunigung der verschiebbaren Haltekomponente und somit die Beschleunigung des Profilblockelements zu messen oder die Position der verschiebbaren Haltekomponente und somit die Position des Profilblockelements zu messen.
Bevorzugt umfasst der eine weitere oder mindestens einer der zwei weiteren oder mindestens einer der mehr als zwei weiteren Sensoren einen Beschleunigungssensor oder einen Wegsensor. Beschleunigungssensoren und Wegsensoren sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Sensoren, mittels derer Ort, Beschleunigung und Geschwindigkeit der verschiebbaren Haltekomponente zum Zwecke der Regelung bzw. der Steuerung als Funktion der Zeit aufgenommen werden können. Bevorzugt können zum Zwecke der Regelung bzw. der Steuerung mithilfe der weiteren Sensoren Ort, Beschleunigung und Geschwindigkeit der verschiebbaren Haltekomponente als Funktion der Zeit aufgenommen werden.
Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich Mittel zur Kühlung des Profilblockelements umfasst, wobei die Mittel bevorzugt eine Luftströmung zur Verringerung oder Erhöhung der Temperatur des Profilblockelements umfassen.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass eine unerwünschte Überhitzung des Profilblockelements und insbesondere der Kontaktfläche des Profilblockelements verhindert werden kann und das Profilblockelement ständig eine Umgebungslufttemperatur wie unter realen Bedingungen erfährt. Die Umgebungslufttemperatur unter realen Bedingungen beträgt -10 bis 30°C.
Bevorzugt sind die Mittel zur Kühlung des Profilblockelements so in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung angebracht, dass sie sich nicht mit der verschiebbaren Haltekomponente oder dem elektromagnetischen Shaker mitbewegen. Durch die Luftströmung wird gleichzeitig ein Reinigungseffekt der Oberflächen von Abriebrückständen erzielt.
Besonders bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend als bevorzugt beschrieben oder wie vorstehend als besonders bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich

- Mittel zur Kühlung des Profilblockelements und/oder
- Mittel zur Bewässerung der einen oder mindestens einer der zwei, drei, vier oder mehr als vier Längsflächenabschnitte der dem Profilblockelement zugewandten Längsfläche

Bevorzugt ist eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die Vorrichtung zusätzlich ein Profilblockelement eines Reifens umfasst,

- die bewegbare Komponente senkrecht zu der einen Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente bewegt werden kann,
- die verschiebbare Haltekomponente dazu ausgelegt ist, dass
- - das Profilblockelement an der verschiebbaren Haltekomponente angebracht werden kann,
- - die verschiebbare Haltekomponente mit dem angebrachten Profilblockelement senkrecht zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente verschoben werden kann und
- - mittels Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente das an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachtes Profilblockelement mit der bewegbaren Komponente in Kontakt gebracht werden kann
und
- der eine oder mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Kontaktkraft zwischen dem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente oder die Reibkraft zwischen dem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente während der Bewegung der bewegbaren Komponente zu messen.

Bevorzugt ist ein Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben, wobei die verschiebbare Haltekomponente zusätzlich gedreht werden kann, wobei die Drehachse der Drehung der verschiebbaren Haltekomponente parallel zur Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente ist. Bevorzugt kann die verschiebbare Haltekomponente dabei nur um kleine Winkel im Bereich von +/-90° gedreht werden.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, dass durch das Drehen der verschiebbaren Haltekomponente die Umlaufrichtung des Profilblockelements nicht mehr parallel

- zur Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente ist oder
- zur Richtung der Tangentialkraft der rotierbaren Komponente ist.

Die Tangentialkraft der rotierbaren Komponente wird dabei bevorzugt an dem Berührungspunkt gemessen, an der die rotierbare Komponente mit der Kontaktfläche des Profilblockelementes in Kontakt kommt.
In besonders großem Maße bevorzugt ist eine Vorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements, umfassend ein Profilblockelement eines Reifens, eine verschiebbare Haltekomponente, eine rotierbare Komponente und zwei oder mehr als zwei Sensoren, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Profilblockelement an der verschiebbaren Haltekomponente angebracht ist,
- die verschiebbare Haltekomponente dazu ausgelegt ist, dass
- - die verschiebbare Haltekomponente mit dem angebrachten Profilblockelement parallel zur Rotationsachse der rotierbaren Komponente verschoben werden kann und
- - mittels Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente das an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachte Profilblockelement mit der rotierbaren Komponente in Kontakt gebracht werden kann,
- die rotierbare Komponente senkrecht zur Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente rotiert werden kann,
- mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Kontaktkraft zwischen dem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der rotierbaren Komponente während der Rotation der rotierbaren Komponente zu messen und
- mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren dazu ausgelegt ist, die Reibkraft zwischen dem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der rotierbaren Komponente während der Rotation der rotierbaren Komponente zu messen, wobei
- die rotierbare Komponente eine zur Rotationsachse parallele Quererstreckung und zwei zur Rotationsachse senkrecht verlaufende Längsflächen aufweist, wobei die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche der rotierbaren Komponente eine oder zwei Längsflächenabschnitte zur Reibung mit dem Profilblockelement aufweist, wobei die besagte Längsfläche eine oder zwei Längsflächenabschnitte unterschiedliche Oberflächenmaterialien aufweisen, wobei mindestens ein erster Längsflächenabschnitt Asphalt als Oberflächenmaterial auf und ein weiterer Längsflächenabschnitt Beton aufweist,
- die rotierbare Komponente eine rotierbare Scheibe ist und die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche der rotierbaren Scheibe einen Außendurchmesser im Bereich von 10 cm bis 100 cm aufweist,
- die Vorrichtung zusätzlich eine Positionierkomponente zum Positionieren der rotierbaren Komponente aufweist, wobei die rotierbaren Scheibe mittels der Positionierkomponente parallel und senkrecht zur Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente positionieren kann,
- die Vorrichtung zusätzlich einen elektromagnetischen Shaker zur Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente aufweist,
- die Vorrichtung zusätzlich zwei oder mehr als zwei weitere Sensoren aufweist, wobei
- - der erste weitere oder mindestens einer der zwei weiteren oder mindestens einer der mehr als zwei weiteren Sensoren dazu ausgelegt ist, die Beschleunigung der verschiebbaren Haltekomponente oder des Profilblockelements zu messen, und
- - der zweite weitere oder mindestens ein zweiter der zwei weiteren oder mindestens ein zweiter der mehr als zwei weiteren Sensoren dazu ausgelegt ist, die Position der verschiebbaren Haltekomponente oder des Profilblockelements zu messen,
- die Vorrichtung zusätzlich Mittel zur Kühlung des Profilblockelements aufweist, wobei die Mittel bevorzugt eine Luftströmung zur Verringerung der Temperatur des Profilblockelements umfassen,
- die Vorrichtung zusätzlich Mittel zur Bewässerung der zwei Längsflächenabschnitte der dem Profilblockelement zugewandten Längsfläche aufweist und
- die verschiebbare Haltekomponente zusätzlich gedreht werden kann, wobei die Drehachse der Drehung der verschiebbaren Haltekomponente parallel zur Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Haltekomponente ist.

Die vorstehend beschriebenen vorteilhaften Aspekte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements gelten auch für sämtliche Aspekte einer nachstehend beschriebenen Verwendung und die nachstehend diskutierten vorteilhaften Aspekte erfindungsgemäßer Verwendungen gelten entsprechend für sämtliche Aspekte einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer Vorrichtung wie vorstehend beschrieben oder wie vorstehend als bevorzugt beschrieben zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements.
F igurenbeschrei bung:
Es zeigt:

1: Perspektivische Ansicht auf eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform
2: Querschnittsansicht eines Ausschnitts einer schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform, wobei der Ausschnitt einen elektromagnetischer Shaker, eine verschiebbare Haltekomponente, einen Sensor zur Messung der Kontaktkraft und einen Sensor zur Messung der Reibkraft, ein Linearlager und ein Profilblockelement umfasst 3: Perspektivische Ansicht auf eine schematisch dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 umfassend eine verschiebbare Haltekomponente 2, eine rotierbare Scheibe 3, eine Positionierkomponente 10 und einen elektromagnetischen Shaker 11 sowie Mittel 12 zur Kühlung des Profilblockelements 4 und zur Bewässerung der ersten und der zweiten Längsflächenabschnitte 8, 9 der dem Profilblockelement 4 zugewandten Längsfläche 7. Die verschiebbare Komponente 2 weist zudem eine Lagerkomponente 13 auf, welche zwischen dem Sensor 5 zur Messung der Kontaktkraft und dem Profilblockelement 4 angebracht ist. Zusätzlich weist die verschiebbare Haltekomponente 2 einen Sensor 14 zur Messung der axialen Position der verschiebbaren Haltekomponente 2 und einen Sensor 6 zur Messung der Reibkraft zwischen dem Profilblockelement 4 und die dem Profilblockelement 4 zugewandten Längsfläche 7 der rotierbaren Scheibe 3 auf. Sowohl die Positionierungskomponente 10 als auch die Sensoren 6, 14 sowie der elektromechanischen Shaker 11 sind mittels Halterungskomponenten 18 an einem ortsfesten Maschinenfundament angebracht.
Der elektromagnetische Shaker 11 ist mittels einer nicht dargestellten Halterungskomponente oberhalb der verschiebbaren Haltekomponente 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 an einem Maschinenfundament angebracht und so mit der verschiebbaren Haltekomponente 2 verbunden, dass der elektromagnetische Shaker 11 die verschiebbare Haltekomponente 2 in Verschiebungsrichtung 17 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungen verschieben kann. Zusätzlich weist der elektromagnetische Shaker 11 einen Motor 20 zur Drehung der verschiebbaren Komponente 2 in Drehrichtung 16 auf.
Die rotierbare Scheibe 3 umfasst eine rotierbare Basisscheibe 22 sowie einen ersten Längsflächenabschnitt 8 zur Reibung mit Asphalt als Oberflächenmaterial und einen zweiten Längsflächenabschnitt 9 zur Reibung mit Beton als Oberflächenmaterial. Diese Materialien der Längsflächenabschnitte 8, 9 weisen zudem die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche 7 der rotierbaren Scheibe 3 auf, wobei die Längsfläche 7 unter dem Profilblockelemente 4 in Rotationsrichtung 15 zur Reibung mit der Kontaktfläche des Profilblockelements 4 rotiert wird. Angetrieben wird die rotierbare Scheibe 3 durch den Motor 19 zur Rotation der rotierbaren Scheibe 3.
1. zeigt zudem schematisch eine Positionierkomponente 10, welche dazu geeignet ist die rotierbare Scheibe 3 sowie den Motor 19 in Verschiebungsrichtung 17 der verschiebbaren Komponente 2 oder in einer zur Verschiebungsrichtung 17 senkrechten Richtung zu bewegen.
Während des Betriebszustandes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird die verschiebbare Haltekomponente 2 periodisch in Verschiebungsrichtung 17 wie vorstehend beschrieben auf und ab bewegt und befindet sich somit alternierend mal in Kontakt mit der Längsfläche 7 der rotierbaren Scheibe 3 und mal kontaktlos darüber. Diese periodische (Auf- und Ab-)Bewegung der verschiebbaren Haltekomponente 2 in Verschiebungsrichtung 17 simuliert dabei die Belastung eines Profilblockelementes in einem Fahrzeugreifen während des Fahrens des Fahrzeuges. Dabei können verschiedene Fahrgeschwindigkeiten simuliert werden. Je nach simulierter Fahrgeschwindigkeit muss die periodische Bewegung in Verschiebungsrichtung 17 der verschiebbaren Komponente 2 und die Rotationsgeschwindigkeit in Rotationsrichtung 15 der rotierbaren Scheibe 3 angepasst werden. Während der besagten periodischen Bewegung in Verschiebungsrichtung 17 der verschiebbaren Komponente 2 muss auch die Kontaktzeit der Kontaktfläche des Profilblockelements 4 und die Periodenlänge der periodischen Bewegung der verschiebbaren Komponente 2 angepasst werden.
Zudem wird während der periodischen Bewegung der verschiebbaren Komponente 2 die axiale Position mittels des Sensors 14, die Reibkraft mittels des Sensors 6 und die Kontaktkraft mittels des Sensors 5 ermittelt. Der Sensor 14 ist wie in 1 dargestellt bevorzugt berührungslos, d.h. er berührt die verschiebbare Haltekomponente 2 nicht, um so eine höhere Genauigkeit der ermittelten Daten zu gewährleisten. Berührungslose Sensoren sind meist optische oder magnetische Sensoren.
Mit Hilfe der Positionierkomponente 10 kann die Position der Kontaktfläche des Profilblockelements 4 auf dem jeweiligen Oberflächenmaterial eines der Längsflächenabschnitte 8, 9 der rotierbaren Scheibe 3 kontrolliert werden. Zudem ist es auch möglich mit Hilfe der Positionierkomponente 10 die rotierbare Scheibe 3 gänzlich aus der Position unterhalb der verschiebbaren Halbkomponente 2 zu entfernen, so dass ein problemloser Wechsel des benutzten Profilblockelements 4 gewährleistet werden kann.
Des Weiteren sind in 1 schematisch Mittel 12 zur Kühlung des Profilblockelements 4 und zur Bewässerung der ersten und der zweiten Längsflächenabschnitte 8, 9 der dem Profilblockelement 4 zugewandten Längsfläche 7 gezeigt, welche wie vorstehend beschrieben mittels einer Kühlmediums Luft und/oder Wasser verwenden kann, um eine Überhitzung eines Profilblockelements 4, insbesondere der Kontaktfläche 23 des Profilblockelements 4 zu vermeiden.
Die verschiebbare Haltekomponente 2 und der elektromagnetische Shaker 11 können mittels des Motors 20 zudem in Drehrichtung 16 gedreht werden, sodass die Ausrichtung der Kontaktfläche des Profilblockelements 4 relativ zur Tangentialkraft 26 der rotierbaren Scheibe 3 verändert werden kann. Der die Tangentialkraft 26 darstellende Pfeil in 1 beginnt an dem Punkt, an dem die Kontaktfläche 23 des Profilblockelements 4 die Längsfläche der rotierbaren Scheibe berühren und die Reibkraft zwischen diesen beiden Flächen gemessen würde.
Die 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Querschnittsansicht eines Ausschnittes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer weiteren Ausführungsform, wobei die Querschnittsebene der Querschnittsansicht in 2 parallel zur Verschiebungsrichtung 17 der verschiebbaren Komponente 2 verläuft. In dem in 2 schematisch dargestellten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist ein elektromechanischer Shaker 11, eine verschiebbare Haltekomponente 2, ein Sensor 5 zur Messung der Kontaktkraft und ein Sensor 6 zur Messung der Reibkraft sowie ein Profilblockelement 4 gezeigt. Zudem umfasst die in 2 dargestellte verschiebbare Haltekomponente 2 eine Lagerkomponente 13. Außerdem sind zudem schematisch verschiedene Halterungskomponenten 18 gezeigt, welche den elektromechanischen Shaker 11, den Sensor 14 zur Messung der axialen Position der verschiebbaren Haltekomponente 2 und den Sensor 6 der Reibkraft in Position halten.
Durch das Anbringen einer Lagerkomponente 13 zwischen dem Sensor 5 zum Messen der Kontaktkraft und dem Profilblockelement 3 können Reibungseffekte, welche die Ungenauigkeit der Messung erhöhen können, minimiert werden. Zudem ist in 2 schematisch die Kontaktfläche 23 des Profilblockelementes 4 dargestellt, welche mit der dem Profilblockelement zugewandten Längsfläche der rotierbaren Scheibe (in 2 nicht dargestellt) in Kontakt kommt. Zudem ist in 2 die Tangentialkraft 26 der rotierbaren Scheibe (in 2 nicht dargestellt) dargestellt, wobei der die Tangentialkraft 26 darstellende Pfeil in 2 an dem Punkt beginnt, an dem die Kontaktfläche 23 des Profilblockelements 4 die Längsfläche der rotierbaren Scheibe (in 2 nicht dargestellt) berühren würde. Die Tangentialkraft 26 der rotierbaren Scheibe ist parallel zu der in 2 dargestellten Umlaufrichtung 27 des Profilblockelements 4.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, umfassend, wie in der Ausführungsform aus 1, eine verschiebbare Haltekomponente 2, eine rotierbare Scheibe 3, eine Positionierkomponente 10 und einen elektromagnetischen Shaker 11. Im Gegensatz zu 1 ist der Sensor zur Messung der Reibkraft zwischen der Kontaktfläche 23 des Profilblockelements 4 und der Längsfläche 7 der rotierbaren Scheibe 3 nicht über ein Linearlager, sondern über Biegebalken an der verschiebbare Komponente 5 gekoppelt. Die in 3 schematisch dargestellten Sensoren 6 ermitteln die Reibkraft mit Hilfe zweier Kraftmessdosen 6, welche jeweils an einem Ende an einem Halbzylinder, als ein Beispiel einer Halterungskomponente 18, und am anderen Ende über Biegebalken an der verschiebbaren Haltekomponenten 2 angebracht sind.
Die zwei Kraftmessdosen 6 sind dabei in der in 3 dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einem Winkel von 90° zu einander angebracht. Dies ist nötig, da bei einer Drehung der verschiebbaren der Haltekomponente 2 in Drehrichtung 16 eine der Kraftmessdosen 6 oder jede der zwei Kraftmessdosen 6 nicht mehr parallel zur Tangentialkraft 26 der rotierbaren Scheibe 3 verläuft. Durch das Anbringen zweier Kraftmessdosen 6 in einem Winkel von 90° zueinander kann daher die Reibkraft in Richtung der Tangentialkraft 26 auch dann ermittelt werden, wenn der Motor 20 die verschiebbare Komponente 2 in Drehrichtung 16 gedreht hat, sodass die Umlaufrichtung des Profilblockelements 4 nicht mehr parallel zur Tangentialkraft 26 ist. Hierbei ist stets die Reibkraft zwischen dem Profilblockelement 4 und der Längsfläche 7 der rotierbaren Scheibe 3 gemeint.
Der die Tangentialkraft 26 darstellende Pfeil in 3 beginnt an dem Punkt, an dem die Kontaktfläche 23 des Profilblockelements 4 die Längsfläche der rotierbaren Scheibe berühren und die Reibkraft zwischen diesen Flächen gemessen würde.
Bezugszeichenliste

1: erfindungsgemäße Vorrichtung
2: verschiebbare Haltekomponente
3: bewegbare Komponente; rotierbare Komponente; rotierbare Scheibe
4: Profilblockelement
5: Sensor zur Messung der Kontaktkraft
6: Sensor zur Messung des Reibungswiderstandes; Kraftmessdose als Beispiel eines zur Sensor Messung der Reibkraft
7: die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche der rotierbaren Komponente
8: erster Längsflächenabschnitt zur Reibung mit Asphalt als Oberflächenmaterial
9: zweiter Längsflächenabschnitt zur Reibung mit Beton als Oberflächenmaterial
10: Positionierkomponente
11: elektromagnetischer Shaker
12: Mittel zur Kühlung des Profilblockelements und Bewässerung der Längsfläche 7
13: Lagerkomponente
14: Sensor zur Messung der axialen Position der verschiebbaren Haltekomponente
15: Bewegungsrichtung der bewegbaren Komponente; Rotationsrichtung der rotierbaren Komponente oder Scheibe
16: Drehrichtung der verschiebbaren Komponente
17: Verschiebungsrichtung der verschiebbaren Komponente
18: Halterungskomponente
19: Motor zur Rotation der rotierbaren Komponente
20: Motor zur Drehung der verschiebbaren Komponente
21: Befestigungskomponente zur Positionierung der Sensoren zur Messung der Reibkraft
22: Basisscheibe
23: Kontaktfläche des Profilblockelements
24: Quererstreckung der rotierbaren Scheibe
25: Außendurchmesser der rotierbaren Scheibe
26: Tangentialkraft der rotierbaren Scheibe
27: Umlaufrichtung des Profilblockelements

Claims

Vorrichtung zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements (4), umfassend eine verschiebbare Haltekomponente (2), eine bewegbare Komponente (3) und einen, zwei oder mehr als zwei Sensoren (5, 6, 14), dadurch gekennzeichnet, dass - die bewegbare Komponente (3) senkrecht zu der einen Verschiebungsrichtung (17) der verschiebbaren Haltekomponente (2) bewegt werden kann, - die verschiebbare Haltekomponente (2) dazu ausgelegt ist, dass - ein Profilblockelement (4) an der verschiebbaren Haltekomponente (2) angebracht werden kann, - die verschiebbare Haltekomponente (2) mit einem angebrachten Profilblockelement (4) senkrecht zur Bewegungsrichtung (15) der bewegbaren Komponente (3) verschoben werden kann und - mittels Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente (2) ein an der verschiebbaren Haltekomponente (2) angebrachtes Profilblockelement (4) mit der bewegbaren Komponente (3) in Kontakt gebracht werden kann und - der eine oder mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren (5, 6) dazu ausgelegt ist, die Kontaktkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente (2) angebrachten Profilblockelement (4) und der bewegbaren Komponente (3) oder die Reibkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente (2) angebrachten Profilblockelement (4) und der bewegbaren Komponente (3) während der Bewegung der bewegbaren Komponente (3) zu messen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine verschiebbare Haltekomponente (2), eine bewegbare Komponente (3) und zwei oder mehr als zwei Sensoren (5, 6, 14), dadurch gekennzeichnet, dass - mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren (5) dazu ausgelegt ist, die Kontaktkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente während der Bewegung der bewegbaren Komponente zu messen und - mindestens einer der zwei oder mindestens einer der mehr als zwei Sensoren (6, 6a) dazu ausgelegt ist, die Reibkraft zwischen einem an der verschiebbaren Haltekomponente angebrachten Profilblockelement und der bewegbaren Komponente während der Bewegung der bewegbaren Komponente zu messen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine rotierbare Komponente (3) als bewegbare Komponente, dadurch gekennzeichnet, dass - die rotierbare Komponente (3) senkrecht zu der einen Verschiebungsrichtung (17) der verschiebbaren Haltekomponente (2) rotiert werden kann und - die verschiebbare Haltekomponente (2) dazu ausgelegt ist, dass ein Profilblockelement (4) an der verschiebbaren Haltekomponente (2) angebracht werden kann und die verschiebbare Haltekomponente (2) mit dem angebrachten Profilblockelement (4) parallel zur Rotationsachse der rotierbaren Komponente (3) verschoben werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbare Komponente (3) eine zur Rotationsachse parallele Quererstreckung (24) und zwei zur Rotationsachse senkrecht verlaufende Längsflächen aufweist, wobei die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche (7) der rotierbaren Komponente (2) eine, zwei, drei, vier oder mehr als vier Längsflächenabschnitte zur Reibung mit dem Profilblockelement aufweist, wobei die dem Profilblockelement zugewandte Längsfläche eine, zwei, drei, vier oder mehr als vier Längsflächenabschnitte (8, 9) mit unterschiedlichen Oberflächenmaterialien aufweisen, bevorzugt weist mindestens ein erster Längsflächenabschnitt (8) Asphalt als Oberflächenmaterial auf und ein weiterer Längsflächenabschnitt (9) Beton als Oberflächenmaterial auf oder ein weiterer Längsflächenabschnitt Korund als Oberflächenmaterial auf oder ein weiterer Längsflächenabschnitt ein gepflastertes Oberflächenmaterial auf.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierbare Komponente eine rotierbare Scheibe (3) ist und die dem Profilblockelement (4) zugewandte Längsfläche (7) der rotierbaren Scheibe (3) einen Außendurchmesser (25) im Bereich von 10 cm bis 100 cm aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich eine Positionierkomponente (10) zum Positionieren der bewegbaren Komponente (3) aufweist, wobei die bewegbare Komponente (3) mittels der Positionierkomponente (10) parallel und/oder senkrecht zur Verschiebungsrichtung (17) der verschiebbaren Haltekomponente (2) verschoben werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen elektromagnetischen Shaker (11) zur Verschiebung der verschiebbaren Haltekomponente (2) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich einen, zwei oder mehr als zwei weitere Sensoren (14) aufweist, wobei der eine weitere oder mindestens einer der zwei weiteren oder mindestens einer der mehr als zwei weiteren Sensoren (14) dazu ausgelegt ist, die Beschleunigung der verschiebbaren Haltekomponente (2) oder des Profilblockelements (4) zu messen oder die Position der verschiebbaren Haltekomponente (2) oder des Profilblockelements (4) zu messen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich - Mittel (12) zur Kühlung des Profilblockelements (4) und/oder - Mittel (12) zur Bewässerung der einen oder mindestens einer der zwei, drei, vier oder mehr als vier Längsflächenabschnitte der dem Profilblockelement zugewandten Längsfläche aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich ein Profilblockelement (4) eines Reifens aufweist, wobei das Profilblockelement (4) eines Reifens einen Kautschuk umfasst und an der verschiebbaren Haltekomponente (2) angebracht werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Haltekomponente (2) zusätzlich gedreht werden kann, wobei die Drehachse der Drehung der verschiebbaren Haltekomponente (2) parallel zur Verschiebungsrichtung (17) der verschiebbaren Haltekomponente (2) ist.
Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Messung des Abriebs und/oder des Reibverhaltens eines Profilblockelements (4).