DE202020100572U1

DE202020100572U1 - Tribometer

Info

Publication number: DE202020100572U1
Application number: DE202020100572.3U
Authority: DE
Original assignee: Federal Mogul Friction Products GmbH
Current assignee: Federal Mogul Friction Products GmbH
Priority date: 2019-02-12
Filing date: 2020-02-03
Publication date: 2020-02-19
Anticipated expiration: 2030-02-04

Abstract

Tribometer umfassend eine Basis, einen Stiftelementhalter (5) und einen Reibflächenelementhalter (3),
wobei der Reibflächenelementhalter (3) eingerichtet ist ein Reibflächenelement zu halten, das eine ebene Oberfläche aufweist,
wobei der Reibflächenelementhalter (3) über einen mit der Basis verbundenen Antrieb mit dieser verbunden ist, wobei der Antrieb eingerichtet ist den Reibflächenelementhalter (3) parallel zu der ebenen Oberfläche zu bewegen,
wobei der Stiftelementhalter (5) mit einem an der Basis befestigten Aktuator (7) verbunden ist, der dazu eingerichtet ist den Stiftelementhalter (5) senkrecht gegen die Oberfläche zu drücken,
weiter umfassend eine Messeinrichtung die eingerichtet ist, eine Kraft zu bestimmen, die zwischen dem Flächenelement bzw. dem Reibflächenelementhalter (3) und dem Stiftelement bzw. Stiftelementhalter (5) parallel zu der Oberfläche wirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aktuator (8) und dem Stiftelementhalter (5) ein Druck/Kraftsensor (6) angebracht ist der eingerichtet ist eine Kraft zu messen, mit der der Aktuator (7) den Stiftelementhalter (5) in Richtung der Oberfläche drückt.

Tribometer comprising a base, a pin element holder (5) and a friction surface element holder (3),
wherein the friction surface element holder (3) is configured to hold a friction surface element that has a flat surface,
the friction surface element holder (3) being connected to the base via a drive connected to the base, the drive being set up to move the friction surface element holder (3) parallel to the flat surface,
wherein the pin element holder (5) is connected to an actuator (7) fastened to the base, which is configured to press the pin element holder (5) perpendicularly against the surface,
further comprising a measuring device which is set up to determine a force which acts between the surface element or the friction surface element holder (3) and the pin element or pin element holder (5) parallel to the surface,
characterized in that a pressure / force sensor (6) is arranged between the actuator (8) and the pin element holder (5) and is designed to measure a force with which the actuator (7) presses the pin element holder (5) in the direction of the surface .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Tribometer und spezieller ein Tribometer des Typs Stift-Fläche bzw. ein Stift-Scheibe-Tribometer.The present invention relates to tribometers and, more particularly, to a pin-area type tribometer and a pin-disc type tribometer.

Bisher gibt es noch keine festgelegte Form von Tribometern, es haben sich jedoch „pin on plane“ - Tribometer relativ weit verbreitet, bei dem ein Stift parallel zu einer Fläche bewegt wird, während er gegen die Fläche gedrückt wird. Dabei sollte bedacht werden, dass der Stift auch eine eher flächige Konfiguration wie beispielsweise einen Bremsbelag aufweisen kann.So far, there is no fixed form of tribometer, but “pin on plane” tribometers have become relatively widespread, in which a pin is moved parallel to a surface while it is pressed against the surface. It should be noted that the pin can also have a rather flat configuration, such as a brake pad.

Es ist dabei wünschenswert, die Kraft mit der der Stift gegen das Flächenelement gedrückt wird, möglichst genau zu messen.It is desirable to measure the force with which the pin is pressed against the surface element as accurately as possible.

Die vorliegende Erfindung stellt daher ein Reibpaarungs-Testgerät oder auch Tribometer bereit, das eine Basis und einen Stift- bzw. Stiftelementhalter und einen Flächenelementhalter umfasst. Der Flächenelementhalter ist eingerichtet, ein Flächenelement zu halten, das eine ebene Oberfläche aufweist. Das Flächenelement stellt dabei eine Reibfläche aus einem Material oder einer Materialmischung bereit. Der Flächenelementhalter ist über einen auf der Basis angeordneten Antrieb mit der Basis verbunden. Der Antrieb ist dazu eingerichtet den Flächenelementhalter parallel zu der ebenen Oberfläche bzw. Reibfläche eines Flächenelements zu bewegen, das an ihm befestigt ist. Der Stifthalter ist über einen an der Basis befestigten Aktuator mit dieser verbunden. Der Aktuator ist dazu eingerichtet den Stifthalter bzw. einen an dem Stifthalter befestigen Stift senkrecht gegen die Oberfläche des Flächenelements zu drücken. Der Stift kann dabei ebenfalls beispielsweise die Form eines Bremsbelags aufweisen. Der Stift und das Flächenelement bezeichnen hier nur ein Tribometer bei dem das Reibmaterialelement auf ein sich parallel zu seiner Oberfläche bewegendes Reibflächenelement gedrückt wird. Weiter umfasst das Tribometer eine Messeinrichtung, die eingerichtet ist, eine Kraft zu bestimmen, die zwischen dem Flächenelement und dem Stift parallel zu der Oberfläche des Flächenelements wirkt. Die Messeinrichtung dient also dazu, die Reibung zwischen dem Reibmaterial (-Stift) und dem Reibflächenelement zu bestimmen. Dabei ist zwischen dem Aktuator und dem Stifthalter ein Druck/Kraftsensor angebracht, der eine Kraft misst, mit der der Aktuator den Stifthalter und damit auch einen darin eingespannten Stift gegen die Oberfläche des Flächenelements drückt.The present invention therefore provides a friction pairing test device or tribometer, which comprises a base and a pin or pin element holder and a surface element holder. The surface element holder is set up to hold a surface element that has a flat surface. The surface element provides a friction surface made of a material or a material mixture. The surface element holder is connected to the base via a drive arranged on the base. The drive is set up to move the surface element holder parallel to the flat surface or friction surface of a surface element that is attached to it. The pen holder is connected to the base via an actuator. The actuator is set up to press the pen holder or a pen fastened to the pen holder vertically against the surface of the surface element. The pin can also have the shape of a brake pad, for example. The pin and the surface element designate here only a tribometer in which the friction material element is pressed onto a friction surface element moving parallel to its surface. Furthermore, the tribometer comprises a measuring device which is set up to determine a force which acts between the surface element and the pin parallel to the surface of the surface element. The measuring device thus serves to determine the friction between the friction material (pin) and the friction surface element. A pressure / force sensor is attached between the actuator and the pen holder, which measures a force with which the actuator presses the pen holder and thus also a pin clamped therein against the surface of the surface element.

Hier ist die Anordnung des Drucksensors, direkt zwischen dem Aktuator und dem Stift bevorzugt, da hier direkt die Kraft gemessen werden kann, die auf den Stift und damit auf die Fläche zwischen dem Reibmaterialelement und dem Reibflächenelement wirkt. Hier wird nicht eine Betriebsgröße des Aktuators gemessen, sondern eine gesonderte Messgröße, die direkt zwischen Stift und Aktuator angeordnet ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Effekte, die auf einer inneren Reibung des Aktuators basieren, vermieden werden können.Here, the arrangement of the pressure sensor directly between the actuator and the pin is preferred, since here the force can be measured directly, which acts on the pin and thus on the surface between the friction material element and the friction surface element. It is not an operating quantity of the actuator that is measured here, but a separate measurement quantity that is arranged directly between the pin and the actuator. This can ensure that effects based on internal friction of the actuator can be avoided.

In einer Ausführung ist der Druck/Kraftsensor als eine Druckmessdose oder Zug-Druckmessdose mit Dehnmessstreifen oder als Piezo-Druck/Kraftsensor ausgeführt. Derartige Druckmesskörper weisen den Vorteil auf, dass sie eine geringe Verformung aufweisen, um eine bestimmte Kraft zu messen. In dieser Ausführung kann ein nachgeschalteter Aktuator eher als Kraft- denn als Wegaktuator betrieben werden, wodurch Bewegungen und Schwingungen im System verringert werden können.In one version, the pressure / force sensor is designed as a pressure cell or tension / pressure cell with strain gauges or as a piezo pressure / force sensor. Such pressure measuring bodies have the advantage that they have little deformation in order to measure a certain force. In this version, a downstream actuator can be operated as a force actuator rather than a displacement actuator, which means that movements and vibrations in the system can be reduced.

Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Tribometers ist der Druck/Kraftsensor frei bzw. gelenkig zwischen dem Aktuator und dem Stifthalter angeordnet. Bevorzugt ist die Druckmessdose frei zwischen dem Aktuator und dem Stifthalter angeordnet. Durch diese Ausführung kann sichergestellt werden, dass die Kraftmessdose keine verfälschten Werte liefert, wenn sie anstatt auf Druck oder Zug auf Biegung belastet wird. Diese Ausführung verhindert jegliche Querkräfte an der Druckmessdose zur Ermittlung der Anpresskraft des Stiftelements auf die Reibfläche bzw. das Flächenelement. Jedoch erfordert diese Ausführung eine gesonderte Führung des Stifthalters bzw. des Stifts, da die Druckmessdose die auftretenden Querkräfte nicht aufnehmen kann. Die Druckmessdose kann durch Kardangelenke oder durch Kugelgelenke so aufgehängt werden, dass keine Querkräfte an der Druckmessdose auftreten können. Die Druckmessdose kann ebenfalls durch „Körnerlager“ zwischen dem Aktuator und dem Stiftelementhalter frei aufgehängt werden, ohne dass die Druckmessdose mit Querkräften beaufschlagt werden kann. Bei einem Körnerlager liegt eine kegelförmige Spitze, der „Körner“, in einer kegelförmigen Vertiefung, und kann seitlich verkippen und gedreht werden, wobei Körnerlager bei günstigen Uhren als Unruhlager und bei Modelleisenbahnwagen als Achslager verwendet werden. Die Verwendung von Körnerlagern bietet zudem den Vorteil, dass sich die Kraftmessdose selber zentriert. Dieser Aufbau weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass die Masse der mit Druck zu beaufschlagenden Teile weiter verringert werden kann. Wenn der Aktuator beispielsweise als Pneumatik-Zylinder ausgeführt ist, verbleiben nur noch die Massen des Kolben, der Verbindungen und des Stifthalters und des Stifts (sowie gegebenenfalls Teile der Aufhängung bzw. Führung des Stifts). Da die Druckmessdose keine Scherkräfte aufnehmen muss kann auch sie kleiner und leichter ausgeführt werden.In a further exemplary embodiment of the tribometer, the pressure / force sensor is arranged freely or articulated between the actuator and the pen holder. The pressure measuring cell is preferably arranged freely between the actuator and the pen holder. This design ensures that the load cell does not deliver any incorrect values if it is subjected to bending instead of pressure or tension. This design prevents any lateral forces on the pressure cell to determine the contact pressure of the pin element on the friction surface or the surface element. However, this version requires separate guidance of the pin holder or the pin, since the load cell cannot absorb the transverse forces that occur. The pressure cell can be suspended by universal joints or by ball joints in such a way that no lateral forces can occur on the pressure cell. The pressure load cell can also be freely suspended by means of “grain bearings” between the actuator and the pin element holder without the pressure load cell being able to be subjected to transverse forces. In the case of a grain bearing, a conical tip, the “grain”, lies in a conical depression and can be tilted and turned sideways, whereby grain bearings are used as balance bearings in cheap watches and as axle bearings in model railroad cars. The use of grain bearings also offers the advantage that the load cell centers itself. This structure has the additional advantage that the mass of the parts to be pressurized can be further reduced. If the actuator is designed, for example, as a pneumatic cylinder, only the masses of the piston, the connections and the pin holder and the pin (as well as parts of the suspension or guide of the pin, if any) remain. Since the pressure cell does not have to absorb shear forces, it can also be made smaller and lighter.

Bei einer Ausführung des Tribometers umfasst die Messeinrichtung einen Kraft/Drehmoment-Sensor im Antrieb und/oder einen Kraft/Drehmoment-Sensor zwischen dem Antrieb und dem Flächenelementhalter. Dies sind die üblichen Aufbauten um die Reibkraft durch einen Energieverbrauch eines Antriebs zu ermitteln, wobei die Betriebsparameter des Antriebs wie Betriebsspannung und -strom nach Abzug von Reibungsparameters des Antriebs auf die Reibungskraft bzw. Energie zurückgerechnet werden können. Es ist ebenfalls möglich beispielsweise bei einem Drehfeldmotor einen Nachlaufwinkel zwischen Rotor und Drehfeld zur Drehmomentbestimmung heranzuziehen. In one embodiment of the tribometer, the measuring device comprises a force / torque sensor in the drive and / or a force / torque sensor between the drive and the surface element holder. These are the usual structures for determining the frictional force through the energy consumption of a drive, whereby the operating parameters of the drive, such as operating voltage and current, can be calculated back to the frictional force or energy after deduction of friction parameters of the drive. It is also possible, for example in the case of a rotating field motor, to use a caster angle between the rotor and the rotating field for determining the torque.

Bei einer Ausführung des Tribometers umfasst die Messeinrichtung einen Kraft/Drehmoment-Sensor zwischen der Basis und dem Stiftelementhalter. Bei dieser Ausführung wird sowohl die Anpresskraft als auch die Reibkraft auf der Seite des Stifts bzw, des Stiftelementhalters gemessen. Hier kann beispielsweise die Blattfeder an zwei oder mehr Kraftmessdosen aufgehängt werden. Hier kann von einer freien Aufhängung der Kraftmessdosen abgesehen werden, da bei dem vorgesehenen Einsatz nur verschwindend geringe Scher- und Biegekräfte an der Blattfeder auftreten, weshalb man auf eine Lagerung mittels Körnerlager verzichten kann. Es ist jedoch ebenfalls möglich hier Körnerlager einzusetzen, wenn beispielsweise nur eine einzelne Kraftmessdose verwendet werden soll. Bei einer reinen Zugbeanspruchung müsste der Körner bzw. die kegelförmige Vertiefung so ausgeführt sein, dass sie auf Zug gegeneinander wirken, was sich durch Haken-Fragezeichen-förmige Koppelelemente erreichen lässt.In one embodiment of the tribometer, the measuring device comprises a force / torque sensor between the base and the pin element holder. In this embodiment, both the contact pressure and the frictional force on the side of the pin or the pin element holder are measured. Here, for example, the leaf spring can be hung on two or more load cells. A free suspension of the load cells can be waived here, since with the intended use there are only negligibly low shear and bending forces on the leaf spring, which is why one can do without storage by means of grain bearings. However, it is also possible to use grain bearings here if, for example, only a single load cell is to be used. In the case of a pure tensile load, the grains or the conical depression would have to be designed in such a way that they act against one another in tension, which can be achieved by means of hook-question mark shaped coupling elements.

Bei einer zusätzlichen Ausführung sind der Aktuator, der Stiftelementhalter und der Druck/Kraftsensor zusammen auf einer Grundplatte angebracht, die Messeinrichtung, die den Kraft/Drehmoment-Sensor umfasst, ist in der Basis oder zwischen der Basis und der Grundplatte angeordnet. Hierbei kann eine eventuell in einem Schwungmassenprüfstand vorhandene Drehmomentmesseinrichtung genutzt werden. Es ist ebenfalls möglich eine entsprechend stabil ausgelegte Messeinrichtung selber auszulegen und zwischen der Grundplatte und der Basis einzusetzen.In an additional embodiment, the actuator, the pin element holder and the pressure / force sensor are mounted together on a base plate, the measuring device, which comprises the force / torque sensor, is arranged in the base or between the base and the base plate. A torque measuring device that may be present in a flywheel test bench can be used here. It is also possible to design an appropriately stable measuring device yourself and insert it between the base plate and the base.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Tribometers ist der Stifthalter an einer Blattfeder oder einer langen Blattfeder befestigt, wobei der Aktuator den Stifthalter bewegen kann, in dem die Blattfeder verbogen wird. Diese Ausführung umfasst keine Gelenke und eignet sich besonders für feste Reibmaterialien und feste Reibflächenmaterialien. Die Begriff lange Blattfeder bedeutet hier mindestens ein Verhältnis von 1:10:100, also eine Blattfeder von einem Millimeter Dicke weist mindestens eine Breite von 10 Millimetern und eine Länge von 100 Millimetern auf. Bevorzugte Ausführungen können bei einer Dicke von einem bis 2 Millimeter eine Breite von 50 bis 100 mm und eine Länge von 500 bis 1000 mm aufweisen. Die Blattfeder wird dabei bevorzugt in Längsrichtung mit der Reibkraft belastet. Die Blattfeder ist bevorzugt als Einzelblattfeder ausgeführt, bei der eine einfache Verbiegung auftritt. Es ist ebenfalls möglich ein Blattfederparallelogramm mit zwei Blattfedern zu verwenden, bei dem beide Enden parallel eingespannt sind und bei denen sich die Blattfedern s-förmig verbiegen, wodurch sichergestellt ist, dass das Stiftelement bei fortschreitendem Verschleiß senkrecht zu dem Flächenelement ausgerichtet bleibt.According to a further embodiment of the tribometer, the pen holder is fastened to a leaf spring or a long leaf spring, wherein the actuator can move the pen holder by bending the leaf spring. This version does not include any joints and is particularly suitable for solid friction materials and solid friction surface materials. The term long leaf spring here means at least a ratio of 1:10: 100, that is to say a leaf spring one millimeter thick has at least a width of 10 millimeters and a length of 100 millimeters. Preferred designs can have a width of 50 to 100 mm and a length of 500 to 1000 mm with a thickness of one to two millimeters. The leaf spring is preferably loaded in the longitudinal direction with the frictional force. The leaf spring is preferably designed as a single leaf spring, in which a simple bending occurs. It is also possible to use a leaf spring parallelogram with two leaf springs, in which both ends are clamped in parallel and in which the leaf springs bend in an S-shape, which ensures that the pin element remains perpendicular to the surface element as wear progresses.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Tribometers ist der Stifthalter an einem Hebel oder einem Koppelgetriebe befestigt. In dieser Ausführung kann der Aktuator den Stifthalter bewegen, in dem der Hebel geschwenkt oder das Koppelgetriebe bewegt wird. Da der Aktuator bevorzugt ein Aktuator ist, der ein Kraft-Stellglied ist, sollte besser gesagt werden, dass der Aktuator eine Kraft auf den Stifthalter ausüben kann, in dem der Hebel geschwenkt oder eine Kraft auf eine Koppel des Koppelgetriebe ausgeübt wird. Hier wird die Koppel bevorzugt durch eine an zwei Enden gelenkig gelagerte Kraftmessdose umgesetzt, wärend der Hebel, Stabelemente oder auch die Blattfeder als am Gestell angeschlossene Getriebeglieder angesehen werden können. Die Blattfeder dient hier als eine Art Schwinge.In a preferred embodiment of the tribometer, the pen holder is attached to a lever or a coupling gear. In this embodiment, the actuator can move the pen holder by pivoting the lever or moving the coupling gear. Since the actuator is preferably an actuator that is a force actuator, it should be better said that the actuator can exert a force on the pen holder by pivoting the lever or exerting a force on a coupling of the coupling gear. Here, the coupling is preferably implemented by a load cell articulated at two ends, while the lever, rod elements or also the leaf spring can be viewed as gear members connected to the frame. The leaf spring serves as a kind of swing arm.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Tribometers umfasst dieses weiter eine Stell- und Regeleinheit, die eingerichtet ist, eine Biegung der Blattfeder und/oder eine Position des Stifthalters bezüglich des Aktuators zu erfassen, wobei eine Position des Aktuators und/oder ein festes Ende der Blattfeder durch das Stellelement in einer Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Flächenelements bewegt werden kann, und wobei die Stell- und Regeleinheit eingerichtet ist, die Durchbiegung der Blattfeder auf einem vorgegeben Wert zu halten.In a further embodiment of the tribometer, this further comprises an adjusting and regulating unit which is set up to detect a bend in the leaf spring and / or a position of the pin holder with respect to the actuator, with a position of the actuator and / or a fixed end of the leaf spring the adjusting element can be moved in a direction perpendicular to the surface of the surface element, and the adjusting and regulating unit is set up to keep the deflection of the leaf spring at a predetermined value.

Hier wird die Steuerung der Position bzw. der Durchbiegung der Blattfeder überwacht und das System so verändert, dass der Ankerpunkt der Blattfeder oder der Ankerpunkt der Blattfeder und der Aktuator so senkrecht zu der Reibfläche des Flächenelements verschoben werden kann, dass die Blattfeder eine vorbestimmte Biegung aufweist. Der Stifthalter und damit das Stiftelement sind direkt auf der Blattfeder montiert. Das Stiftelement ist dabei lediglich auf einen geringen Verschleiß senkrecht zu der Reiboberfläche ausgelegt. Für geringe Abstandsänderungen durch Verschleiß tritt quasi keine relevante Durchbiegung der Blattfeder und damit keine relevante Winkeländerung des Stiftelements bezüglich der Oberfläche des Reibflächenelements auf. Für harte und dünne Beschichtungen bzw. Reibpaarungen ist dies vertretbar. Bei Stiftelementen mit einer größeren Kontaktfläche wie im Falle von Bremsbelägen, können sich auch schon geringe Winkeländerungen durch die Durchbiegung der Blattfeder auf die Reibpaarung auswirken.Here, the control of the position or the deflection of the leaf spring is monitored and the system is changed such that the anchor point of the leaf spring or the anchor point of the leaf spring and the actuator can be displaced perpendicular to the friction surface of the surface element in such a way that the leaf spring has a predetermined bend . The pen holder and thus the pen element are mounted directly on the leaf spring. The pin element is designed only for minimal wear perpendicular to the friction surface. For small changes in distance due to wear, there is virtually no relevant deflection of the leaf spring and therefore no relevant change in angle of the pin element with respect to the surface of the friction surface element. This is justifiable for hard and thin coatings or friction pairings. For pin elements with a Larger contact area as in the case of brake pads, even small changes in angle due to the deflection of the leaf spring can affect the friction pairing.

Die vorgeschlagene Ausführung entspricht nun einer Aufteilung von Kraft- und Wegsteuerung. Der Aktuator soll dabei einen bestimmten Druck bzw. eine bestimmte Kraft auf den Stift bzw. den Stifthalter ausüben, wobei möglichst eine Verbiegung der Blattfeder vermieden werden soll. Die Position des Stifthalters und/oder die Durchbiegung der Blattfeder wird gemessen, und der Fuß- bzw. Fixpunkt der Blattfeder wird solange gemessen und durch die Stell- und Regeleinheit nachgeführt, bis sie einen gewünschten Wert erreicht. Die Kräfte, die die Stell- und Regeleinheit ausübt sind dabei deutlich höher als die Kräfte die der Aktuator ausüben kann, da hier größere Massen bewegt werden. Der Verstell- bzw-Verfahrweg der Stell- und Regeleinheit soll dabei größer sein als der maximal zu erwartende Verschleiß. Die Regel- bzw. Stellgeschwindigkeit der Stell- und Regeleinheit soll dabei deutlich unter der entsprechenden Stellgeschwindigkeit des Aktuators liegen. Ein wictiger Aspekt besteht dabei darin, das der Aktuator immer für eine richtige Anpresskraft sorgen kann, während vermieden wird, dass sich die Blattfeder soweit verbiegen kann, dass die Verbiegung die Messung beeinflussen kann. So kann verhindert werden, dass die Spitze oder Reibfläche des Stifts bzw. der stiftförmigen Reibmaterialprobe schräg auf einer Reibfläche des Flächenelement aufliegt und so das Messergebnis verfälschen kann. Die Stell- und Regeleinheit führt dabei den Weg nach, während der Aktuator nur den Anpressdruck so steuert dass immer ein gewünschter Anpressdurck gemessen werden kann ohne dass die Durchbiegung der Feder das Ergebnis der Druckmessung verfälscht.The proposed design now corresponds to a division of force and displacement control. The actuator should exert a certain pressure or a certain force on the pin or the pen holder, whereby bending of the leaf spring should be avoided as far as possible. The position of the pin holder and / or the deflection of the leaf spring is measured, and the base or fixed point of the leaf spring is measured and adjusted by the adjusting and control unit until it reaches a desired value. The forces exerted by the control and regulating unit are significantly higher than the forces that the actuator can exert, since larger masses are moved here. The adjustment or travel path of the control and regulating unit should be greater than the maximum wear to be expected. The regulating or actuating speed of the actuating and regulating unit should be significantly lower than the corresponding actuating speed of the actuator. An important aspect is that the actuator can always provide the correct contact pressure, while avoiding that the leaf spring can bend so far that the bend can influence the measurement. This can prevent the tip or friction surface of the pin or the pin-shaped friction material sample from lying obliquely on a friction surface of the surface element and thus falsifying the measurement result. The control and regulation unit guides the way, while the actuator only controls the contact pressure so that a desired contact pressure can always be measured without the spring deflection falsifying the result of the pressure measurement.

Hier kann beispielsweise eine Stell- und Regeleinheit verwendet werden, bei der ein Motor über ein ein- bis mehrstufiges „Harmonic-Drive“-Getriebe die Position des Fußpunktes der Blattfeder oder die Position der Blattfeder und des Aktuators verändert. Für die Stell- und Regeleinheit kann hier ein I- oder PI-Regler verwendet werden, während für den Aktuator ein P- oder PD-Regler vorgesehen wird.Here, for example, an adjustment and control unit can be used, in which a motor changes the position of the base point of the leaf spring or the position of the leaf spring and the actuator via a single to multi-stage "harmonic drive" gear. An I or PI controller can be used for the control and regulation unit, while a P or PD controller is provided for the actuator.

Bei einer weiteren Ausführung des Tribometers umfasst dieses weiter ein Flächenelement aus Reibflächenmaterial, das von dem Flächenelementhalter gehalten wird, und/oder ein Stift aus Reibmaterial, das von dem Stifthalter gehalten wird. Erst durch diese Teile wird das Tribometer zu einem solchen, da es ohne die entsprechenden Proben keine tribologischen Parameter bestimmen kann.In a further embodiment of the tribometer, it further comprises a surface element made of friction surface material, which is held by the surface element holder, and / or a pin made of friction material, which is held by the pin holder. Only through these parts does the tribometer become one, since it cannot determine any tribological parameters without the appropriate samples.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Tribometers umfasst es weiter mindestens einen Dehnmessstreifen an der Blattfeder, um eine Durchbiegung und/oder eine Verformung der Blattfeder parallel zu einer Ebene des Flächenelements zu bestimmen. Eine Messung einer Durchbiegung kann als Eingabe für die Stell- und Regeleinheit verwendet werden. Eine Messung einer Streckung oder Stauchung entlang einer Längsrichtung der Blattfeder kann dazu verwendet werden, eine Kraftkomponente parallel zu der Oberfläche des Flächenelements zu bestimmen, und so die Reibkraft zu bestimmen die parallel zu der Oberfläche des Flächenelements zwischen dem Flächenelement und dem Stiftelement wirkt. Hier sollte die Blattfeder so eingebaut sein, dass die Kraftwirkung in Längsrichtung der Blattfeder gemessen wird.In a further embodiment of the tribometer, it further comprises at least one strain gauge on the leaf spring in order to determine a deflection and / or a deformation of the leaf spring parallel to a plane of the surface element. A deflection measurement can be used as input for the control and regulation unit. A measurement of an elongation or compression along a longitudinal direction of the leaf spring can be used to determine a force component parallel to the surface of the surface element, and thus to determine the frictional force acting parallel to the surface of the surface element between the surface element and the pin element. The leaf spring should be installed in such a way that the force is measured in the longitudinal direction of the leaf spring.

In dieser Ausführungsform dient der Dehnmessstreifen an der Blattfeder als die Messeinrichtung. Durch die große Länge der Blattfeder und die große Genauigkeit mit der auch geringe Verformungen mittels Dehnmessstreifen ermittelt werden können, ermöglicht es diese Anwendung eine sehr einfache und effiziente Reibkraftmessung. Dieses Verfahren bietet sich ebenfalls an, wenn auch schon die Druckmessdose, die den Anpressdruck bzw. die Anpresskraft des Stabelements auf dem Flächenelement misst, auf Dehnmesstreifen basiert.In this embodiment, the strain gauge on the leaf spring serves as the measuring device. Due to the large length of the leaf spring and the great accuracy with which even small deformations can be determined using strain gauges, this application enables very simple and efficient friction force measurement. This method also lends itself, even if the load cell, which measures the contact pressure or the contact force of the rod element on the surface element, is based on strain gauges.

Bei einer beispielhaften Ausführung des Tribometers ist das Flächenelement scheibenförmig oder ringförmig und der Antrieb versetzt das Flächenelement in eine Drehung. Diese Ausführung ist insbesondere auf tribologische Untersuchungen von Bremsscheiben und Bremsscheiben-Bremsbelag-Kombinationen ausgelegt. Diese Ausführung kann auch bei Kupplungsscheiben/Kupplungsbelag-Paarungen verwendet werden.In an exemplary embodiment of the tribometer, the surface element is disk-shaped or ring-shaped and the drive sets the surface element in rotation. This version is especially designed for tribological examinations of brake discs and brake disc / brake pad combinations. This version can also be used for clutch disc / clutch lining pairings.

Diese Ausführung dient als Pin-on-Disc oder Stift-auf-Scheibe Bauform eines Tribometers. Die Ausführung kann aber auch für Disc-on-Disc-Untersuchungen wie im Falle von Mehrscheibenkupplungen verwendet werden.This version serves as a pin-on-disc or pin-on-disk design of a tribometer. The version can also be used for disc-on-disc examinations such as in the case of multi-disc clutches.

Eine weitere, andere Ausführungsform des Tribometers setzt ein rechteckiges Flächenelement ein, wobei der Antrieb das Flächenelement in eine oszillierende Bewegung parallel zu einer Ebene des Flächenelements versetzt. Diese Ausführung dient als Wackelplatten-Tribometer oder Stift auf Platte-Tribometer, in dieser Form kann das Tribometer verwendet werden, um nahezu alle Arten von Reibpaarungen zu untersuchen.Another, different embodiment of the tribometer uses a rectangular surface element, wherein the drive sets the surface element in an oscillating movement parallel to a plane of the surface element. This version serves as a wobble plate tribometer or pin on plate tribometer, in this form the tribometer can be used to examine almost all types of friction pairings.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Nachrüstsatz für einen Schwungmassenprüfstand bereitgestellt. Der Tribometer-Nachrüstsatz für einen Schwungmassen-Prüfstand umfasst eine Grundplatte, mit der der Nachrüstsatz an einem festen Teil eines Schwungmassen-Prüfstands gegenüber einem Schwungmassenantrieb befestigt werden kann. An der Grundplatte ist ein Trägergestell angeordnet. Das Trägergestell trägt eine Blattfeder an einem festen Ende der Blattfeder. Weiter trägt das Trägergestell einen Aktuator. Der Aktuator bzw. ein bewegliches Teil des Aktuators ist über eine zwischen zwei Koppelelementen angeordnete Druckmessdose mit einem freien Ende der Blattfeder verbunden. Die Koppelelemente verhindern dabei, dass Scher- oder Biegekräfte an der Druckmessdose auftreten können. An dem freien Ende der Blattfeder ist weiter ein Probenhalter angeordnet, der eingerichtet ist eine Bremsbelagprobe aufzunehmen. Der Nachrüstsatz ermöglicht es auf eine einfache Weise einen Schwungmassenprüfstand in ein Tribometer umzurüsten. Dabei ist es besonders wichtig, dass es dieses Tribometer gestattet auf einfache Weise genau die Materialien auch in der Form zu testen, in der sie später eingesetzt werden sollen. Durch die Aufhängung der Probe und die Anordnung der Kraftmessdose zwischen dem Aktuator und dem Probenhalter können Effekte, die auf eine innere Reibung in dem Aktuator zurückgehen, vermieden werden.According to another aspect of the present invention, a retrofit kit for a flywheel dynamometer is provided. The tribometer retrofit kit for a flywheel test bench includes a base plate with which the retrofit kit can be attached to a fixed part of a flywheel test bench Flywheel drive can be attached. A support frame is arranged on the base plate. The support frame carries a leaf spring on a fixed end of the leaf spring. The carrier frame also carries an actuator. The actuator or a movable part of the actuator is connected to a free end of the leaf spring via a pressure cell arranged between two coupling elements. The coupling elements prevent shear or bending forces from occurring on the pressure cell. At the free end of the leaf spring, a sample holder is also arranged, which is set up to receive a brake pad sample. The retrofit kit makes it easy to convert a flywheel dynamometer into a tribometer. It is particularly important that this tribometer allows the materials to be tested precisely in the form in which they will be used later. The suspension of the sample and the arrangement of the load cell between the actuator and the sample holder can avoid effects that are due to internal friction in the actuator.

Es ist hier ausdrücklich hervorzuheben, dass alle Abwandlungen des Nachrüstsatzes bezüglich einer Nachführung oder eines Gestänges anstelle der Blattfeder auch in Bezug auf den Nachrüstsatz als offenbart angesehen werden sollen, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.It should be emphasized here expressly that all modifications of the retrofit kit with regard to a tracking or a linkage instead of the leaf spring should also be regarded as disclosed with respect to the retrofit kit, in order to avoid unnecessary repetitions.

Das Tribometer kann in einer Ausführung einen Hydraulik- oder Pneumatik-Zylinder als Aktuator einsetzen.In one version, the tribometer can use a hydraulic or pneumatic cylinder as an actuator.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von nicht-maßstabgetreuen Figuren dargestellt.

1 und 2 stellen perspektivische Ansichten auf wesentliche Teile eines erfindungsgemäßen Tribometers bereit.
3 zeigt eine Ausschnittansicht auf die Frei aufgehängte Druckdose des Tribometers.
4 Stellt das gesamte Tribometer in einer schematischen Ansicht dar.

The invention is illustrated below with reference to figures that are not to scale.

1 and 2nd provide perspective views of essential parts of a tribometer according to the invention.
3rd shows a detail view of the freely suspended pressure can of the tribometer.
4th Shows the entire tribometer in a schematic view.

Im Folgenden werden sowohl in der Beschreibung als auch in der Zeichnung gleiche oder ähnliche Elemente und Komponenten mit ähnlichen oder gleichen Bezugszeichen bezeichnet.In the following, both the description and the drawing refer to the same or similar elements and components with similar or the same reference symbols.

1 stellt eine perspektivische Ansicht auf wesentliche Teile eines erfindungsgemäßen Tribometers bereit. Das Gehäuse und der Antrieb wurden hier weggelassen. In der 1 ist ein scheiben- bzw. ringförmiges Reibflächenelement 9 dargestellt. Das ringförmige Reibflächenelement 9 kann beispielsweise als eine Brems- oder Kupplungsscheibe betrachtet werden. Das Reibflächenelement 9 ist hier auf einem Reibflächenelementhalter oder auch Scheibenadapter 3 befestigt. In dem Reibflächenelementhalter kann ebenfalls ein Antrieb angeordnet sein, der das Reibflächenelement 9 in Rotation versetzt, wie durch die gebogenen Pfeile angedeutet. In dem Reibflächenelementhalter oder auch Scheibenadapter 3 kann ebenfalls der Antrieb des Reibflächenelements 9 sowie ein Drehmomentsensor angeordnet sein, durch den eine Reibkraft zwischen dem Stiftelement und dem Reibflächenelement 9 parallel zu der Oberfläche des Reibflächenelements 9 gemessen werden kann. 1 provides a perspective view of essential parts of a tribometer according to the invention. The housing and the drive have been omitted here. In the 1 is a disc or ring-shaped friction surface element 9 shown. The annular friction surface element 9 can be viewed as a brake or clutch disc, for example. The friction surface element 9 is here on a friction surface element holder or disc adapter 3rd attached. A drive can also be arranged in the friction surface element holder, which drives the friction surface element 9 set in rotation as indicated by the curved arrows. In the friction surface element holder or disc adapter 3rd can also drive the friction surface element 9 and a torque sensor can be arranged through which a frictional force between the pin element and the friction surface element 9 parallel to the surface of the friction surface element 9 can be measured.

In der 1 ist gut zu erkennen, dass die Blattfeder 4 eine große Länge und eine mittlere Breite jedoch nur eine sehr geringe Dicke aufweist, wobei die Dicke hier durch die Strichstärke der Zeichnung der Blattfeder 4 gegeben ist. Die Blattfeder wird durch einen langen und verwindungs- und biegesteifen Balken getragen, der als Trägergestell bezeichnet wird. Durch die geringe Dicke und große Länge der Blattfeder ist sie nicht biegesteif und ebenfalls nicht verwindungssteif senkrecht bezügliche ihrer Längenabmessung. Die Blattfeder 4 weist jedoch bezüglich einer Verschiebung in Radialrichtung des Reibflächenelement 9 und in Umfangsrichtung (nach unten) eine große Steifheit auf. Das Stiftelement bezieht sich hier auf den Pin eines „Pin on disc tribometers“. Da der Pin bzw. Stift eine beliebige Form aufweisen kann, wurde hier auch das Wort Stiftelement und nicht Probe oder Probenhalter verwendet, da sonst der Charakter der zu testenden Reibpaarung nicht mehr gegeben wäre. Tribologische Untersuchungen betreffen immer beide Teile eines Reibpaares, und nicht nur eine Probe auf einem Standard-Reibflächenelement.In the 1 it is easy to see that the leaf spring 4th a large length and a medium width, however, has only a very small thickness, the thickness here due to the line width of the drawing of the leaf spring 4th given is. The leaf spring is supported by a long, torsionally and flexurally rigid beam, which is called the support frame. Due to the small thickness and long length of the leaf spring, it is not rigid and also not torsionally rigid with respect to its length dimension. The leaf spring 4th points however with respect to a displacement in the radial direction of the friction surface element 9 and a great rigidity in the circumferential direction (downward). The pin element here refers to the pin of a "pin on disc tribometer". Since the pin or pin can have any shape, the word pin element and not sample or sample holder was also used here, since otherwise the character of the friction pairing to be tested would no longer exist. Tribological investigations always concern both parts of a friction pair, and not just a sample on a standard friction surface element.

Da wie gezeigt sich die Blattfeder in Bezug auf ihre Länge nur gering durchbiegen kann und in der Richtung senkrecht zu der Oberfläche des Reibflächenelements 9 nur eine geringe Bewegungsmöglichkeit hat, wird sich die Durchbiegung der Feder nicht besonders stark auf eine tribologische Untersuchung auswirken. Das Trägergestell der Blattfeder ist direkt an einer Grundplatte befestigt. Die Grundplatte 1 kann in der Richtung des Doppelpfeils bewegt werden, um ein einfaches Wechseln des Stiftelements am Stiftelementhalter 5 am Ende der Blattfeder 4 zu ermöglichen. Die Grundplatte kann beispielsweise an einem Reitstock einer CNC-Drehmaschine und der Flächenelementhalter an der Arbeitsspindel der CNC-Drehmaschine angebracht werden.Since, as shown, the leaf spring can only bend slightly with respect to its length and in the direction perpendicular to the surface of the friction surface element 9 has little possibility of movement, the deflection of the spring will not have a particularly strong effect on a tribological examination. The support frame of the leaf spring is attached directly to a base plate. The base plate 1 can be moved in the direction of the double arrow to easily change the pin element on the pin element holder 5 at the end of the leaf spring 4th to enable. The base plate can, for example, be attached to a tailstock of a CNC lathe and the surface element holder to the work spindle of the CNC lathe.

Im Betrieb wird durch den Spindelstock das Reibflächenelement 9 in Drehung versetzt, die den gekrümmten Pfeilen entspricht. Durch den Aktuator 7 wird eine Kraft auf den als Kraftmessdose ausgeführten Druck/Kraftsensors 6 ausgeübt. Die Kraft wird weiter auf den Stiftelementträger 5 übertragen und drückt ein an dem Stiftelementträger 5 angebrachtes Stiftelement gegen die Reibfläche des sich drehenden Reibflächenelements 9. Hierbei bewegen sich nur das Reibflächenelement 9 in einer Drehung, der Kolben des Aktuators 7 der Druck/Kraftsensors 6 und der Stiftelementhalter 5 unter Verbiegung der Blattfeder 4. Die geringe Verformung der Blattfeder und die geringe Steifigkeit der Blattfeder 4 zusammen mit den Abmessungen des Stiftelements bewirken, dass hier einfach relativ große Kräfte gemessen werden können, ohne dass dafür entsprechend hochwertige Lager oder Gelenke eingesetzt werden müssen.In operation, the friction surface element is created by the headstock 9 rotated, which corresponds to the curved arrows. Through the actuator 7 becomes a force on the pressure / force sensor designed as a load cell 6 exercised. The force continues on the pin element carrier 5 transferred and presses on the pin member carrier 5 attached pin element against the friction surface of the rotating friction surface element 9 . Only the friction surface element moves here 9 in one turn, the Piston of the actuator 7 the pressure / force sensor 6 and the pen element holder 5 while bending the leaf spring 4th . The low deformation of the leaf spring and the low rigidity of the leaf spring 4th together with the dimensions of the pin element mean that relatively large forces can easily be measured here without the need for high-quality bearings or joints.

In einer speziellen Ausführung kann der Reitstockträger einer CNC-Drehmaschine in Axialrichtung entsprechend des Doppelpfeils verstellt werden. Wenn nun eine Position des Aktuators bzw. eine Durchbiegung der Blattfeder gemessen wird, kann die Position der Grundplatte am Reitstock so nachgeführt werden, dass die Blattfeder keine wesentliche Durchbiegung zeigt. So kann sichergestellt werden, dass während der gesamten tribologischen Messung die Blattfeder innerhalb der Kleinwinkelnäherung betrieben werden kann. Dabei dient die Reitstock-verstellung als Wegverstellung und der Aktuator 7 als Kraftaktuator, der sicherstellt dass das Stiftelement mit der richtigen Kraft gegen die Oberfläche gedrückt wird.In a special version, the tailstock carrier of a CNC lathe can be adjusted in the axial direction according to the double arrow. If a position of the actuator or a deflection of the leaf spring is now measured, the position of the base plate on the tailstock can be adjusted so that the leaf spring shows no significant deflection. This ensures that the leaf spring can be operated within the small angle approximation during the entire tribological measurement. The tailstock adjustment serves as the travel adjustment and the actuator 7 as a force actuator, which ensures that the pin element is pressed against the surface with the right force.

In der Figur ist der Druck/Kraftsensor 6 zwischen dem Aktuator und dem Stiftelementhalter 5 durch Koppelelemente gehalten, die als Kugelgelenke ausgeführt sind. Der Kolben des als Pneumatikzylinder ausgeführten Aktuators 7 kann sich nur in Axialrichtung bewegen. Der Stiftelementhalter 5 wird durch die Blattfeder auf einer gekrümmten Bahn bewegt, die aufgrund der Kleinwinkelnäherung nahezu vernachlässigt werden kann. Da „nahezu“ nicht verschwindend bedeutet, wird hier ein Ausgleich durch zwei Kugelgelenke geschaffen, zwischen denen der Druck/Kraftsensor 6 angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Kraft die vom Aktuator ausgeübt wird direkt an dem Stiftelementhalter gemessen wird, wobei durch die Kugelgelenke sichergestellt ist, dass an dem Druck/Kraftsensor 6 keine Scher- oder Biegekräfte auftreten, die die Messung beeinflussen könnten.In the figure is the pressure / force sensor 6 between the actuator and the pin element holder 5 held by coupling elements that are designed as ball joints. The piston of the actuator designed as a pneumatic cylinder 7 can only move in the axial direction. The pen element holder 5 is moved by the leaf spring on a curved path, which can be neglected due to the small angle approximation. Since "almost" does not mean vanishing, a balance is created here by two ball joints, between which the pressure / force sensor 6 is arranged. This has the advantage that the force exerted by the actuator is measured directly on the pin element holder, the ball joints ensuring that the pressure / force sensor 6 there are no shear or bending forces that could influence the measurement.

2 zeigt den Aufbau von 1 aus einer anderen Blickrichtung. Hier ist das Stiftelement 8 bzw. die Probe an dem Stiftelementhalter 5 zu erkennen. Der Aktuator 7 drückt über die Koppelelemente 10 und die Druck/Kraftsensor 6 das Stiftelement 8 unter Verbiegung der Blattfeder 4 gegen das Reibflächenelement. In dieser Perspektive liegt die Blattfeder vor dem Trägergestell. Die Dicke der Blattfeder ist hier nur durch die Strichstärke gegeben, das dahinterliegende Trägergestell 2 mit dem oberen Fixpunkt der Blattfeder 4 ist teilweise durch diese verdeckt. 2nd shows the structure of 1 from a different perspective. Here is the pin element 8th or the sample on the pin element holder 5 to recognize. The actuator 7 presses over the coupling elements 10th and the pressure / force sensor 6 the pin element 8th while bending the leaf spring 4th against the friction surface element. In this perspective, the leaf spring lies in front of the support frame. The thickness of the leaf spring is only given by the stroke width, the support frame behind it 2nd with the upper fixed point of the leaf spring 4th is partially covered by this.

Die Grundplatte 1 trägt das Trägergestell 2, den Aktuator die Koppelelemente mit dem Druck/Kraftsensor 6, die Blattfeder und den Stiftelementhalter 5 sowie das Stiftelement 8. Das Reibflächenelement 9 und der Flächenelementhalter 3 werden von der Arbeitsspindel einer CNC-Drehmaschine gehalten. Die Arbeitsspindel gestattet auch eine Drehmomentauswertung der Drehung des Reibflächenelements 9. Durch eine Reitstockverstellung kann die Grundplatte 1 in Richtung des Doppelpfeils verfahren werden, so dass ein einfacher und schneller Tausch sowohl des Stiftelements als auch des Reibflächenelements möglich ist.The base plate 1 carries the support frame 2nd , the actuator, the coupling elements with the pressure / force sensor 6 , the leaf spring and the pin element holder 5 as well as the pin element 8th . The friction surface element 9 and the surface element holder 3rd are held by the work spindle of a CNC lathe. The work spindle also allows a torque evaluation of the rotation of the friction surface element 9 . The base plate can be adjusted by a tailstock 1 be moved in the direction of the double arrow, so that a simple and quick exchange of both the pin element and the friction surface element is possible.

3 stellt einen vergrößerten Ausschnitt des Trägergestells 2 dar. Der Druck/Kraftsensor 6 ist jeweils auf der linken und der rechten Seite mit Koppelelementen versehen, die als Kugelgelenke oder Kardangelenke ausgeführt sind, und eine Abweichung der Bewegungsrichtung zwischen dem Aktuator auf der linken Seite und dem auf der rechten Seite durch die Blattfeder geführten Stiftelementhalter 5 ermöglichen. 3rd provides an enlarged section of the support frame 2nd The pressure / force sensor 6 is provided on the left and the right side with coupling elements, which are designed as ball joints or universal joints, and a deviation in the direction of movement between the actuator on the left side and the pin element holder guided by the leaf spring on the right side 5 enable.

Hier wird eine Blattfeder zur einfachen und robusten Positionierung des Stiftelements eines Tribometers genutzt. Weiter wird eine Kraftmessdose zwischen einem Aktuator und einem Stiftelement verwendet die Querkräfte an dem Druck/Kraftsensor ausschließt. Durch die Anordnung des Druck/Kraftsensor können messungsverfälschende Effekte, die durch eine innere Reibung des Aktuators hervorgerufen werden, vermieden werden.Here a leaf spring is used for simple and robust positioning of the pin element of a tribometer. Furthermore, a load cell is used between an actuator and a pin element, which excludes lateral forces on the pressure / force sensor. The arrangement of the pressure / force sensor can avoid measurement-distorting effects caused by internal friction of the actuator.

Mit der vorliegenden Vorrichtung ist es mit geringem technischen Aufwand möglich einen statischen und dynamischen Reibwert auch bei sehr geringen Geschwindigkeiten an einer Belagprobe die hier „Stiftelement“ genannt wird, auf einem Schwungmassenprüfstand durchzuführen. Alternativ zu einem Schwungmassenprüfstand kann ebenfalls eine CNC-Drehmaschine eingesetzt werden. Hier wird eine lotrecht wirkende Anpresskraft auf eine Reibfläche erzeugt. Die Anpresskraft kann dabei querkraftfrei gemessen werden.With the present device, it is possible with little technical effort to carry out a static and dynamic coefficient of friction even at very low speeds on a coating sample, which is called “pin element” here, on a flywheel dynamometer. As an alternative to a flywheel test bench, a CNC lathe can also be used. Here a vertically acting contact pressure is generated on a friction surface. The contact pressure can be measured without lateral force.

4 stellt eine schematische Ansicht einer Ausführung des Tribometers dar. Der durchgezogene Teil der Figur entspricht der Ausführung der 1 bis 3. Die Grundplatte 1 ist an der linken Seite der Basis befestigt, die durch einen Schwungmassenprüfstand 14 oder eine Drehmaschine gebildet wird. Der Schwungmassenprüfstand 14 bzw. die Drehmaschine umfasst dabei den Antrieb 12. Der Flächenelementhalter bzw. Scheibenadapter 3 ist an der rechten Seite mit dem Antrieb des Schwungmassenprüfstands verbunden. In der Zeichnung werden Dehnmessstreifen an der Blattfeder eingesetzt, um die Reibkraft der Reibpaarung zu messen. Es ist hier insbesondere möglich, dass der Messaufbau also der Aktuator und Druckmessdose und die Messtreifen direkt oder indirekt mit dem Schwungmassenprüfstand verbunden sind, eine oder alle dieser Komponenten anzusteuern bzw, auszulesen. Sofern eine Abstandsmessung des freien Endes der Blattfeder zu der Grundplatte vorgenommen wird, kann eine Axialverstellung des Schwungmassenprüfstands verwendet werden, um die Grundplatten entsprechend dem Verschleiß des Stiftelements nachzuführen. 4th represents a schematic view of an embodiment of the tribometer. The solid part of the figure corresponds to the embodiment of 1 to 3rd . The base plate 1 is attached to the left side of the base by a flywheel dynamometer 14 or a lathe is formed. The flywheel dynamometer 14 or the lathe includes the drive 12th . The surface element holder or disc adapter 3rd is connected on the right side to the drive of the flywheel dynamometer. In the drawing, strain gauges are used on the leaf spring to measure the frictional force of the friction pair. It is in particular possible here that the measurement set-up, that is to say the actuator and pressure cell and the measurement strips, are connected directly or indirectly to the flywheel dynamometer to control or read out one or all of these components. If a measurement of the distance between the free end of the leaf spring and the base plate is carried out, an axial adjustment of the flywheel dynamometer can be used to track the base plates according to the wear of the pin element.

Die 4 zeigt deutlich die beiden Aspekte der vorliegenden Erfindung, einerseits den Tribometer-Nachrüstsatz, der durch die durchgezogenen Linien dargestellt ist und andererseits das gesamte Tribometer, mitsamt dem Antrieb des Flächenelements bzw. des Flächenelementhalters.The 4th shows clearly the two aspects of the present invention, on the one hand the tribometer retrofit kit, which is represented by the solid lines and on the other hand the entire tribometer, together with the drive of the surface element or the surface element holder.

BezugszeichenlisteReference list

11: GrundplatteBase plate
22nd: Blattfeder-TrägerLeaf spring carrier
33rd: Flächenelementhalter / ScheibenadapterSurface element holder / disc adapter
44th: BlattfederLeaf spring
55: Stiftelement- / ProbenhalterPin element / sample holder
66: Druck/Kraftsensor KraftmessdosePressure / force sensor load cell
77: Aktuator / PneumatikzylinderActuator / pneumatic cylinder
88th: Stiftelement / BremsbelagprobePin element / brake pad sample
99: Reibflächenelement / BremssscheibeFriction surface element / brake disc
1010th: Gelenke / KoppelelementeJoints / coupling elements
1212th: Antriebdrive
1414: Schwungmassenprüfstand / DrehmaschineFlywheel dynamometer / lathe

Claims

Tribometer comprising a base, a pin element holder (5) and a friction surface element holder (3), the friction surface element holder (3) being set up to hold a friction surface element which has a flat surface, the friction surface element holder (3) being connected via a drive connected to the base this is connected, the drive being set up to move the friction surface element holder (3) parallel to the flat surface, the pin element holder (5) being connected to an actuator (7) fastened to the base, which is set up to set up the pin element holder (5) to press perpendicularly against the surface, further comprising a measuring device which is set up to determine a force which acts between the surface element or the friction surface element holder (3) and the pin element or pin element holder (5) parallel to the surface, characterized in that a pressure / forces between the actuator (8) and the pin element holder (5) Sor (6) is attached which is set up to measure a force with which the actuator (7) presses the pin element holder (5) in the direction of the surface.

Tribometer after Claim 1 , characterized in that the pressure / force sensor (6) is designed as a pressure cell or tension / pressure cell with strain gauges or as a piezo pressure / force sensor

Tribometer after Claim 1 or 2nd , characterized in that the pressure / force sensor (6) is freely or articulated between the actuator and the pen holder.

Tribometer according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device comprises a force / torque sensor in the drive and / or a force / torque sensor between the drive and the surface element holder.

Tribometer according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device comprises a force / torque sensor which is arranged between the base and the pin element holder (5).

Tribometer according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (8), the pin element holder (5) and the pressure / force sensor (6) are mounted together on a base plate and in that the measuring device comprises the force / torque sensor which in the base or between the base and the base plate is arranged.

Tribometer according to one of the preceding claims, characterized in that the pin element holder (5) is attached to a leaf spring (5), preferably a long leaf spring, and the actuator (7) is set up to prevent the pin element holder (5) from bending the leaf spring (7). to move.

Tribometer according to one of the preceding claims, characterized in that the pin element holder (5) is attached to a lever or a coupling gear, and the actuator (7) is set up to move the pin element holder (5) while moving or pivoting the lever or the coupling gear.

Tribometer according to one of the preceding claims, further comprising an adjusting and regulating unit which comprises a bend of the leaf spring (4) and / or a position of the pin element holder (5) with respect to the actuator (7), the adjusting and regulating unit of the actuator being set up is to move a fixed end of the leaf spring in a direction perpendicular to the surface element or wherein the adjusting and regulating unit is set up to move the actuator (7) and a fixed end of the leaf spring (4) perpendicular to the surface in order to deflect the leaf spring (4) keep at a predetermined value.

Tribometer according to one of the preceding claims, further comprising a friction surface element (9) made of friction surface material which is held by the surface element holder (3) and / or a pin element (9) made of friction material which is held by the pin element holder (5).

Tribometer according to one of the preceding claims, further comprising at least one strain gauge on the leaf spring (4), which is set up to determine a deflection and / or a deformation of the leaf spring parallel to a plane of the friction surface element (9).

Tribometer according to one of the preceding claims, wherein the friction surface element (9) is disc-shaped or ring-shaped and the drive sets the friction surface element in rotation.

Tribometer according to one of the preceding claims, wherein the friction surface element is rectangular and the drive sets the friction surface element in an oscillating movement parallel to a plane of the friction surface element.

Tribometer according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (7) is designed as a hydraulic or pneumatic cylinder.

Tribometer retrofit kit for a flywheel test bench, comprising a pin element holder (5), the retrofit kit comprising a base plate (1) with which the retrofit kit can be attached to a fixed part of a flywheel test bench, A support frame (2) is arranged on the base plate (1), on which a leaf spring (4) with a fixed end and an actuator (7) are arranged, the actuator being connected to a pressure transducer via a pressure transducer arranged between two coupling elements (10) free end of the leaf spring is connected wherein a sample holder is arranged at the free end of the leaf spring (4) and is set up to receive a brake lining sample (9).