DE60024044T2

DE60024044T2 - Reibungstestgerät

Info

Publication number: DE60024044T2
Application number: DE60024044T
Authority: DE
Inventors: Chikahiro Kunitachi-shi Sato; Kiyoshige Kobe-shi Muraoka; Jun Kobe-shi Nishibayashi
Original assignee: JAPAN APPLIED TECHNOLOGY Inc KUNITACHI; Sumitomo Rubber Industries Ltd; Japan Applied Tech Inc
Current assignee: JAPAN APPLIED TECHNOLOGY Inc KUNITACHI; Sumitomo Rubber Industries Ltd; Japan Applied Tech Inc
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: EP1109006A3; KR100430470B1; DE60024044D1; EP1109006A2; US6334358B2; EP1109006B1; US20010003914A1; KR20010062364A; JP2001174400A; JP3739029B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Reibungstestvorrichtung für viskoelastische Materialien wie etwa Gummi usw. Ausführlicher beschrieben bezieht sich diese Erfindung auf eine Reibungstestvorrichtung, mit der ähnliche Wirkungen wie mit einem Reibungstest von Prototypreifen erhalten werden, indem ein Reibungstest mit einer Probe aus Reifenzusammensetzungsmaterial durchgeführt wird, ohne verschiedene Prototypreifen herzustellen.
Herkömmlich sind als eine Reibungstestvorrichtung für viskoelastische Materialien für Reifen eine Reibungstestvorrichtung des Schubwiderstandstyps, in der ein Reibungstest dadurch durchgeführt wird, dass eine Probe, die aus einem viskoelastischen Material zusammengesetzt ist, auf einer Reibungsfläche geschoben wird, und eine Reibungstestvorrichtung vom Typ mit rotierende Scheibe, wie sie durch die japanische Patentveröffentlichung Nr. 3-10062 offenbart ist, in der Hauptrichtung. Außerdem ist eine Reibungstestvorrichtung vom Rotationstyp auf der Straße, die durch die japanische Patentveröffentlichung Nr. 3-63012 offenbart ist, bekannt.
Ferner werden als Reibungstestvorrichtungen jüngerer Typen eine Vorrichtung, in der eine Probe mit einer Innenfläche einer zylindrischen rotierenden Trommel in Kontakt ist, um einen Reibungstest durchzuführen, eine Vorrichtung vom Schubwiderstandstyp, in der die Reibungseigenschaften auf einer tatsächlichen Straße gemessen werden, wie sie durch die japanische vorläufige Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 5-66545 offenbart ist, und ein verbesserter Typ der zylindrischen rotierenden Trommel, wie er durch die japanische vorläufige Patentveröffentlichung Nr. 6-221990 offenbart ist, vorgeschlagen.
Allerdings treten in diesen herkömmlichen Vorrichtungen, wie sie oben beschrieben sind, die folgenden Probleme auf:

➀ In den Reibungstestvorrichtungen vom Schubwiderstandstyp wird hauptsächlich der Schubwiderstand gemessen, da der Widerstand mit der auf der Schubfläche gleitenden Probe gemessen wird. Obgleich im Reibungstest eines Reifens der Rollwiderstand gemessen werden sollte, werden Reibungsdaten des Reibungstest-Schubwiderstands verwendet, wobei die Testbedingung von der tatsächlichen Betriebsbedingung verschieden ist.
➁ In den Vorrichtungen, in denen die Probe mit der Innenfläche oder mit der Außenfläche der rotierenden Trommel in Kontakt ist und an ihr gedreht wird, berühren sich die gekrümmten Flächen der rotierenden Trommel und der Probe, wobei die Lastverteilung auf die Probe verschieden von der in tatsächlichen Betriebsbedingungen eines Reifens ist, wenn die Last erhöht wird, wodurch die Zuverlässigkeit des Tests niedrig wird.
➂ In der Vorrichtung, in der die Probe an einer rotierenden flachen Platte in Kontakt gehalten und gedreht wird, um einen Reibungstest durchzuführen, wirkt auf die Probe immer die Zentrifugalkraft nach außen, wobei die Differenz der Rotationsgeschwindigkeiten an einer Innenseite und an einer Außenseite der flachen Platte an einem Innenteil und an einem Außenteil der Probe eine Differenz der Rotationsgeschwindigkeiten gegen die flache Platte erzeugt. Je nach Interpretation der Differenz der Rotationsgeschwindigkeiten ändert sich der Messwert der Reibung beträchtlich.
➃ Um die Probleme aus ➁ und ➂ zu lösen, ist es möglich, den Rotationskörper (die rotierende Trommel oder die flache Platte) größer als die Probe zu machen. Obgleich die Messung mit dieser Änderung in gewissem Grad verbessert wird, ist sie unzureichend, um genaue Testergebnisse zu erhalten, wobei diese Änderung ein Problem verursacht, dass die Vorrichtung selbst groß wird.

Das Dokument US-A-3 360 978 offenbart eine Reibungstestvorrichtung mit einem rotierenden Reibungsmittel, das einen endlosen Riemen aufweist, der um ein Paar rotierender Trommeln gelegt ist, einem Riemenabstützmittel, einem Probenhalter, an dem eine Probe abnehmbar angebracht ist, und einem Probenhalter-Antriebsmittel, das den Probenhalter derart hält, dass er rotiert, und durch das die an dem Probenhalter angebrachte Probe auf eine Außenfläche des Riemens gepresst und von dieser getrennt wird, Das Dokument US-A-5 049 057 offenbart eine Vorrichtung zum ununterbrochenen Messen und Korrigieren eines Haftvermögens eines Bogens aus Gummimaterial.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obigen Probleme zu lösen, um eine Reibungstestvorrichtung zu schaffen, in der Reibungstests eines viskoelastischen Materials durch einen Reibungstest mit einer Probe des Produkts und ohne Prototypen des tatsächlichen Produkts herzustellen, leicht und genau durchgeführt werden.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch die Reibungstextvorrichtung, die die Merkmale von Anspruch 1 enthält. Dar über hinaus sind in den abhängigen Ansprüchen 2, 3 und 4 genaue Ausführungsformen beschrieben.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine Vorderansicht mit einem Teilquerschnitt ist, die eine Ausführungsform der Reibungstestvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Vorderansicht eines Hauptabschnitts ist, die ein Probenhalter-Antriebsmittel zeigt;
3 eine Draufsicht eines Hauptabschnitts ist, die ein Probenhalter-Antriebsmittel zeigt;
4 eine Querschnittsseitenansicht eines Hauptabschnitts ist, die einen Probenhalter und eine durch einen Probenmessabschnitt des Probenhalter-Antriebsmittels gehaltene Probe zeigt;
5 eine Querschnittsdraufsicht eines Hauptabschnitts ist, die ein rotierendes Reibungsmittel zeigt;
6 eine erläuternde Ansicht ist, die einen Sensor und einen Steuerabschnitt eines Mäanderschutzmechanismus zeigt;
7 eine Querschnittsvorderansicht eines Hauptabschnitts ist, die ein Abstützmittel zeigt;
8 eine Draufsicht eines Hauptabschnitts ist, die eine flache Stufe des Abstützmittels zeigt; und
9 eine erläuternde Ansicht ist, die einen Zustand zeigt, in dem zwischen einem Riemen und dem flachen Stein eine Wasserschicht gebildet ist.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Reibungstestvorrichtung, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht. Diese Reibungstestvorrichtung ist mit einem rotierenden Reibungsmittel 3, das einen endlosen Riemen 2 aufweist, der um ein Paar rotierender Trommeln 1 gelegt ist, mit einem Riemenabstützmittel 5, das in der Nähe einer Innenfläche 4 des Riemens 2 angeordnet ist, mit einem Probenhalter 6, an dem eine Probe W abnehmbar angebracht ist, und mit einem Probenhalter-Antriebsmittel 8, durch das die an dem Probenhalter 6 angebrachte Probe W auf eine Außenfläche 7 des Riemens 2 gepresst und von dieser getrennt wird, versehen. Das Paar rotierender Trommeln 1, der endlose Riemen 2 und der Probenhalter 6 des rotierenden Reibungsmittels 3 sind in einer Kammer 9 mit konstanter Temperatur eingeschlossen, deren Temperatur eingestellt werden kann. C repräsentiert ein Gehäuse und 71 repräsentiert eine Steuer- oder Bedienungseinheit.
Zur konkreten Beschreibung ist, wie in 1 bis 4 gezeigt ist, das Probenhalter-Antriebsmittel 8 mit einem Probenmessabschnitt 10, der den Probenhalter 6 derart hält, dass er sich um eine horizontale Achse P₁ dreht und um eine vertikale Achse P₂ oszilliert, mit einem Schlupfwinkel-Reguliermechanismus 11, der den Probenmessabschnitt 10 in Oszillationen um die vertikale Achse P₂ versetzt, und mit einem Hin- und Her-Übertragungsmechanismus 12, der den Schlupfwinkel- Reguliermechanismus 11 und den Probenmessabschnitt 10 in einer Hin- und Her-Richtung, d. h. in einer Richtung rechtwinklig zum Riemen 2, bewegt, versehen.
Der Hin- und Her-Übertragungsmechanismus 12 ist mit einem Stufenabschnitt 13, der an einer Gestellplatte 42 in dem Gehäuse C an einer Rückseite der Kammer 9 mit konstanter Temperatur befestigt ist, mit einer Hin- und Her-Bewegungsplatte 14, die an einer oberen Flächenseite des Stufenabschnitts 13 angeordnet ist, mit einem Paar linearer Führungen 15, die in der Hin- und Her-Richtung zwischen dem Stufenabschnitt 13 und der sich hin und her bewegenden Platte 14 angeordnet ist, mit einer Schraubenwelle 16 in der Hin- und Her-Richtung, die an der oberen Fläche des Stufenabschnitts 13 angeordnet ist, so dass sie sich frei dreht, einem Motor 17, der an der oberen Fläche des Stufenabschnitts 13 befestigt ist, um die Schraubenwelle 16 anzutreiben, so dass sie sich dreht, und mit einem Schraubenmutterabschnitt 18, der an der sich hin und her bewegenden Platte 14 befestigt ist und mit der Schraubenwelle 16 verschraubt ist, versehen. Das heißt, der Hin- und Her-Übertragungsmechanismus 12 ist so konstruiert, dass er die einteilig mit dem Schraubenmutterabschnitt 18 gebildete sich hin und her bewegende Platte 14 durch Drehen der Schraubenwelle 16 in der Hin- und Her-Richtung in der einen und in der anderen Richtung bewegt.
Der Schlupfwinkel-Reguliermechanismus 11 ist mit einem Paar gekrümmter Führungen 19, von denen eine auf einer Vorderseite und die andere auf einer Rückseite angeordnet ist und die mit einem vorgegebenen Krümmungsradius gebildet sind, dessen Mitte die vertikale Achse P₂ ist, und die an der sich hin und her bewegenden Platte 14 des Hin- und Her-Übertragungsmechanismus 12 angeordnet sind, mit einem Oszillationsplattenabschnitt 20, der an dem Paar gekrümmter Führungen 19 an geordnet ist, so dass er frei gleitet, mit einer Schraubenwelle 21, die in Längsrichtung rechtwinklig zu der Hin- und Her-Richtung angeordnet ist, wobei sie derart an der sich hin und her bewegenden Platte 14 angeordnet ist, dass sie sich frei dreht, einem Motor 22, der an der sich hin und her bewegenden Platte 14 befestigt ist, um die Schraubenwelle 21 anzutreiben, so dass sie sich dreht, einem Führungsabschnitt 23, der an der sich hin und her bewegenden Platte 14 angeordnet ist, so dass er parallel zu der Schraubenwelle 21 ist, einem Schraubenmutterabschnitt 24, der auf die Schraubenwelle 21 geschraubt ist und entlang des Führungsabschnitts 23 frei gleitet, und einer Verbindung 25, die den Oszillationsplattenabschnitt 20 mit dem Schraubenmutterabschnitt 24 verbindet, so dass er um die vertikale Achse P₂ oszilliert, versehen. Das heißt, der Schlupfwinkel-Reguliermechanismus 11 ist so konstruiert, dass er den Oszillatonsplattenabschnitt 20 durch Drehen der Schraubenwelle 21 in der einen und anderen Richtung in Oszillationen nach links und rechts versetzen kann. In diesem Fall ist die vertikale Achse P₂ rechtwinklig zu der Rotationsachse P₁ des Probenhalters 6 und geht durch einen Kontaktpunkt der an dem Probenhalter 6 und an dem endlosen Riemen 2 angebrachten Probe W (siehe 6 und 9).
Der Probenmessabschnitt 10 ist mit einem Befestigungsabschnitt 26, der an dem Oszillationsplattenabschnitt 20 des Schlupfwinkel-Reguliermechanismus 11 angeordnet ist, mit einem Gleitabschnitt 27, der derart über ein Paar linearer Führungen 28 in vertikaler Richtung an einer rechten Seitenfläche des Befestigungsabschnitts 26 angebracht ist, dass er in der vertikalen Richtung frei gleiten kann, mit einer Befestigungsplatte 29, die an einem vorderen Ende des Gleitabschnitts 27 befestigt ist, und mit einem Probenhalter-Befestigungsabschnitt 30, der an einer Vorderflächenseite der Befestigungsplatte 29 angeordnet ist und den Probenhalter 6 derart hält, dass er sich um die horizontale Achse P₁ dreht und um die vertikale Achse P₂ oszilliert, versehen.
Der durch einen Bohrungsabschnitt 9a an einer Rückwand der Kammer 9 mit konstanter Temperatur in die Kammer 9 mit konstanter Temperatur eingeführte Probenhalter-Befestigungsabschnitt 30 ist mit einem Probenübertragungszylinder 31, der an einer Vorderfläche der Befestigungsplatte 29 angebracht ist, mit einer oberen Befestigungsplatte 32, die an einem unteren Ende des Probenübertragungszylinders 31 angeordnet ist, mit einer unteren Befestigungsplatte 33, die über mehrere zylindrische Ständer unter der oberen Befestigungsplatte 32 angeordnet ist, mit einem Dreikomponenten-Detektionsabschnitt 34, der an der unteren Befestigungsplatte 33 und an der vertikalen Achse P₂ angebracht ist, mit einem Probenbelastungszylinder 35, der einen Hauptkörper, der an der oberen Befestigungsplatte 32 befestigt ist, während ein Ende eines Stabs an einem oberen Ende des Dreikomponenten-Detektionsabschnitts 34 befestigt ist, besitzt, versehen, wobei an einem unteren Ende des Dreikomponenten-Detektionsabschnitts 34 ein Haltekörper 36 angeordnet ist, um den Probenhalter 6 derart zu halten, dass er sich frei um die horizontale Achse P₁ dreht.
Somit ist das Probenhalter-Antriebsmittel 8 so konstruiert, dass es das Drehmoment von einem (in den Figuren nicht gezeigten) Motor, der in dem Gleitabschnitt 27 eingeschlossen ist, über einen Drehkraft-Übertragungsmechanismus auf den Probenhalter 6 überträgt. Weiter ist die Drehzahl des Probenhalters 6 einstellbar, um das Schlupfverhältnis der an dem Probenhalter 6 an dem endlosen Riemen 2 angebrachten Probe W einzustellen. Der Gleitabschnitt 27 umschließt einen (später beschriebenen) Drehmoment-Detektionsabschnitt, einen Laststeuerabschnitt, eine Luftdruckquelleneinheit usw.
Wie danach in 1 und 5 gezeigt ist, ist in dem rotierenden Reibungsmittel 3 eine rotierende Trommel des Paars rotierender Trommeln eine antreibende Trommel, während die andere eine getriebene Trommel ist. Eine Rotationsantriebswelle 37 der antreibenden rotierenden Trommel 1 (1a) ist derart durch einen Lagerhalter 38 an einer Gestellplatte 43 befestigt gehalten, dass sie sich frei dreht, wobei sie durch den Bohrungsabschnitt 9a der Kammer 9 mit konstanter Temperatur zu einer Rückflächenseite vorsteht und über einen Rotationskraft-Übertragungsmechanismus 39, der aus Riemenscheiben und Riemen zusammengesetzt ist, mit einem Motor 40 verbunden ist.
Auf der Seite der getriebenen rotierenden Trommel 1 (1b) sind ein Trommelübertragungsmechanismus 41, der durch Schließen der getriebenen rotierenden Trommel 1b zu der antreibenden rotierenden Trommel 1a und Trennen von ihr den Riemen 2 anbringt und abnimmt und die Spannung einstellt, und ein Mäanderschutzmechanismus 45, um zu verhindern, dass der Riemen 2 mäandert, angeordnet. Außerdem bezeichnet 77 einen Luftblasabschnitt.
Der Trommelübertragungsmechanismus 41 ist mit einem Paar Führungsschienen 44, die in horizontaler Richtung an der Gestellplatte 43 angeordnet sind, mit einer Gleitplatte 46, die derart an dem Paar Führungsschienen 44 angeordnet ist, dass sie in horizontaler Richtung frei gleitet, mit einem Motor 47, der an einer unteren Fläche der Gleitplatte 46 befestigt ist, mit einer Schraubenwelle 48, die mit einer Welle des Motors 47 einteilig gebildet ist, mit einem Schraubenmutterabschnitt 49, der an der Gestellplatte 43 befestigt ist und auf die Schraubenwelle 48 geschraubt ist, mit einem Haltestab 50, dessen hinteres Ende an der oberen Fläche der Gleitplatte 46 befestigt ist und dessen vorderes Ende durch den Boh rungsabschnitt 9a der Kammer 9 mit konstanter Temperatur in die Kammer 9 mit konstanter Temperatur eingeführt ist, mit einem Oszillationskörper 52, der mit einer vertikalen Welle 51 derart an dem vorderen Ende des Haltestabs 50 befestigt ist, dass er oszilliert, und mit einer kurzen Welle 53, deren Seite des hinteren Endes derart an dem Oszillationskörper 52 angebracht ist, dass sie sich frei dreht, und deren vorderes Ende an der rotierenden Trommel 1 (1b) befestigt ist, versehen. Das heißt, der Trommelübertragungsmechanismus 41 ist so konstruiert, dass er über die Gleitplatte 46 und den Haltestab 50 durch Drehen der Schraubenwelle 48 in der einen und in der anderen Richtung mit dem Motor 47 die antreibende rotierende Trommel 1b zu der antreibenden rotierenden Trommel 1a schließt und von ihr trennt.
Andererseits ist der Mäanderschutzmechanismus 45, wie in 5 bis 7 gezeigt ist, mit einem Motor 54, der an der Gleitplatte 46 befestigt ist, mit einer Schraubenwelle 55, die in der Hin- und Her-Richtung einteilig mit einer Welle des Motors 54 gebildet ist, mit einem Schraubenmutterabschnitt 56, der auf die Schraubenwelle 55 geschraubt ist und entlang eines Führungsabschnitts in der Hin- und Her-Richtung gleitfähig ist, mit einem Oszillationsstück 57, das an dem Oszillationskörper 52 angebracht ist, mit einer Verbindungsstange 58 in der Hin- und Her-Richtung, deren hinteres Ende an dem Schraubenabschnitt 56 angebracht ist und deren vorderes Ende an dem Oszillationsstück 57 angebracht ist, mit mehreren Sensoren 60, die sowohl die vordere als auch die hintere Kante 59 des Riemens 2 detektieren, der um das Paar rotierender Trommeln 1a und 1b gelegt ist, und mit einem Steuerabschnitt 61, der elektrisch mit jedem der Sensoren 60 verbunden ist und den Motor 54 gemäß Detektionssignalen von den Sensoren 60 in der einen oder in der anderen Richtung dreht, versehen. Ferner werden der Oszillationskörper 52 und die kurze Welle 53 als Zusammensetzungselemente des Trommelübertragungsmechanismus 41 mit dem Mäanderschutzmechanismus 45 gemeinsam genutzt.
Als der Sensor 60 wird z. B. ein Infrarotsensor verwendet. Außerdem sind an jeder Seitenkante 59 des Riemens 2 z. B. jeweils zwei Sensoren 60 angeordnet, wobei an den beiden Seitenkanten 59 des Riemens 2 jeweils zwei Emissionsabschnitte 62 angeordnet sind, die Infrarot 63 zu jedem der Sensoren 60 emittieren.
Das heißt, die Vorderkante 59 oder die Hinterkante 59 des Riemens 2, der um die rotierenden Trommeln 1 gedreht wird, sperrt das Infrarot 63 von dem Emissionsabschnitt 62 an der Seite der Vorderkante 59 oder an der Seite der Hinterkante 59, wobei von dem Sensor 60, dessen Infrarot 63 zu dem Steuerabschnitt 61 gesperrt wird, ein Detektionssignal ausgegeben wird, wobei der Steuerabschnitt 61 die an dem Motor 54 angebrachte Schraubenwelle 55 gemäß dem Detektionssignal in der einen oder in der anderen Richtung dreht. Somit werden das Oszillationsstück 57 und der Oszillationskörper 52 um die vertikale Welle 51 gedreht, wodurch die kurze Welle 53 und die getriebene rotierende Trommel 1b in Oszillationen versetzt werden. Das heißt, die getriebene rotierende Trommel 1b wird leicht angewinkelt. In diesem Fall wird die rotierende Trommel 1b derart gedreht, dass sie die Entfernung L zwischen den Trommeln an der Seite des Ausgangssensors 60 lang macht. Daraufhin wird der Riemen 2 zu der Seite der kürzeren Entfernung L zwischen den Trommeln bewegt, wobei der Motor 54 anhält, wenn die Kante 59 des Riemens 2 empfängt, dass das Infrarot 63 von dem Infrarot 63 abweicht.
Wie danach in 1 und in den 7 bis 9 gezeigt ist, hat das Riemenabstützmittel 5 eine flache Stufe 64, die der Innenfläche 4 des endlosen Riemens 2 zugewandt ist, und eine Funktion, die zwischen der flachen Stufe 64 und dem Riemen 2 von einer oberstromigen Seite der Riemendrehrichtung (einer mit einem Pfeil A gezeigten Richtung) Wasser zu der flachen Stufe 64 einleitet.
Zur konkreten Beschreibung ist das Riemenabstützmittel 5 mit einem nach oben öffnenden Beckenkörper 65, der zwischen dem Paar rotierender Trommeln 1 angeordnet ist, wobei mehrere Abstützständer 66 eine Bodenwand des Beckenkörpers 65 durchdringen, um den Beckenkörper 65 dicht zu schließen und abzustützen, wobei die oben erwähnte rechteckige flache Stufe 64 durch ein Befestigungselement 67 an den oberen Enden der Abstützständer 66 angebracht ist, und mit einem Wassereinleitungsmechanismus 68, der zwischen der flachen Stufe 64 und der Innenfläche 4 an der Oberseite des Riemens 2 Wasser einleitet, versehen. Die flache Stufe 64 ist vorzugsweise mit einem Element mit niedriger Reibung gebildet. Die unteren Enden der Abstützständer 66 durchdringen die Rückwand der Kammer 9 mit konstanter Temperatur und sind derart an der Gestellplatte 43 befestigt, dass sie die Innenfläche 4 an der Unterseite des Riemens 2 nicht berühren.
Der Wassereinleitungsmechanismus 68 ist mit einer Kammer 72 mit konstanter niedriger Temperatur, die in einem Grundgestell 69 angeordnet ist, mit einer Wassereinleitungspumpe 73, die mit der Kammer 72 mit konstanter niedriger Temperatur verbunden ist, mit einer Reihe von Wasserstrahlkanälen 70, die an der oberen Fläche 64a der flachen Stufe 64 an der oberstromigen Seite der Riemendrehrichtung (der Richtung des Pfeils A) in einer Richtung rechtwinklig zur Riemendrehrichtung gebildet sind, und mit einem Wassereinleitungsrohr 74, das den Beckenkörper 65 derart durchdringt, dass er dicht geschlossen ist, um die Wassereinleitungspumpe 63 und den Wasserstrahlkanal 70 zu verbinden, versehen. In der unteren Wand des Beckenkörpers 65 ist eine Sickerbohrung 75 gebildet, mit der ein Abflussrohr 76 verbunden ist, um das in den Beckenkörper 65 getropfte Wasser zu entleeren oder durch Rückgabe an die Kammer 72 mit konstanter niedriger Temperatur umzuwälzen. An der Innenfläche 4 des Riemens 2 ist an einem oberen Rand an der unterstromigen Seite des Beckenkörpers 65 ein Wischer 78 zum Abwischen von Wassertropfen angebracht.
Als nächstes werden anhand von 1 bis 9 ein Beispiel eines Reibungstests und die Wirkung der Reibungstestvorrichtung beschrieben. Zum Beispiel wird eine Probe W eines Zusammensetzungsmaterials für einen Reifen in Form eines Rings auf den Probenhalter 6 gelegt. Durch Bewegen der getriebenen rotierenden Trommel 1b links und rechts in
1 mit dem Trommelübertragungsmechanismus 41 wird das rotierende Reibungsmittel 3 derart eingestellt, dass der Zug des Riemens 2 auf einen Sollwert (z. B. 100 kgf) eingestellt wird.
Daraufhin wird das Wasser in der Kammer 72 mit konstanter niedriger Temperatur in den Wasserstrahlkanal 70 an der flachen Stufe 64 eingeleitet, indem die Wassereinleitungspumpe 73 des Riemenabstützmittels 5 angetrieben wird, wobei das rotierende Reibungsmittel 3 die antreibende rotierende Trommel 1a dreht, um den Riemen 2 mit einer Solldrehzahl zu drehen. In diesem Fall wird das aus dem Wasserstrahlkanal 70 herausgeblasene Wasser durch die Rotation des Riemens 2 in der Drehrichtung (der Richtung des Pfeils A) aufgefächert und dadurch zwischen der flachen Stufe 64 und dem Riemen 2 eine Wasserschicht gebildet.
Das Probenhalter-Antriebsmittel 8 dreht den Probenhalter 6 mit einer Solldrehzahl und senkt die an dem Probenhalter 6 angebrachte Probe W auf die Außenfläche (obere Fläche) des Riemens 2 oder in die Nähe der Außenfläche 7 ab, indem es den Probenübertragungszylinder 31 des Pro benmessabschnitts 10 antreibt. Die an dem Probenhalter 6 angebrachte Probe W wird durch Antreiben des Probenbelastungszylinders 35 mit einer Solllast auf die Außenfläche 7 des Riemens 2 gepresst. In diesem Fall wird die Last auf die Probe W durch den Dreikomponenten-Detektionsabschnitt 34 detektiert, die detektierte Last an den Laststeuermechanismus rückgekoppelt und der Luftdruck durch die Luftdruckquelleinheit des Zylinders 35 automatisch derart gesteuert, dass der Wert der Rückkopplungslast auf einem vorgegebenen Druck aufrechterhalten wird.
Danach wird durch den Drehmoment-Detektionsabschnitt das Drehmoment detektiert, das auf die Rotationswelle 6a des Probenhalters 6 wirkt, und die Drehzahl der Probe W (die Drehzahl des Probenhalters 6) erhöht oder verringert, um das Drehmoment zu 0 zu machen, wenn das Drehmoment in der Drehrichtung wirkt. Nachdem das Drehmoment auf 0 eingestellt worden ist, wird die Probe W verzögert, bis das Schlupfverhältnis zu einem vorgegebenen Wert wird, wobei das auf die Rotationswelle 6a des Probenhalters wirkende Drehmoment durch den Drehmoment-Detektionsabschnitt gemessen wird, wenn das Schlupfverhältnis zu dem vorgegebenen Wert wird. Die auf die Probe in Vor/Zurück-Richtung, in Links/Rechts-Richtung und in Aufwärts/Abwärts-Richtung wirkenden Lasten werden durch den oben erwähnten Dreikomponenten-Detektionsabschnitt 34 gemessen. Das heißt, durch den Dreikomponenten-Detektionsabschnitt 34 werden die Längslast auf den vorderen und auf den hinteren Teil der Probe, die Last in der Riemendrehrichtung auf den linken und auf den rechten Teil der Probe und die Presslast auf den oberen und auf den unteren Teile der Probe detektiert.
Falls ein Schlupfwinkeltest durchgeführt wird, wird der Riemen 2 (wie oben beschrieben) mit der Solldrehzahl gedreht und die Probe W mit der Solllast beaufschlagt. In diesem Fall kann der Test bei der Rotation der Probe W durchgeführt werden. Außerdem wird durch den Dreikomponenten-Detektionsabschnitt 34 die Last auf die Probe W detektiert, die detektierte Last an den Laststeuerabschnitt rückgekoppelt und der Luftdruck durch die Luftdruckquelleinheit automatisch derart gesteuert, dass der Wert der Rückkopplungslast auf einen vorgegebenen Druck eingestellt wird. Nachdem der Druck auf die Probe W derart eingestellt worden ist, dass er der vorgegebene Druck ist, wird die Probe W derart angewinkelt, dass sie einen vorgegebenen Schlupfwinkel θ (wie in 3 und 6 gezeigt) hat. Das heißt, die Probe W wird dadurch, dass die Drehachse P₁ des Probenhalters 6 mit dem Schlupfwinkel-Reguliermechanismus 11 in Oszillationen versetzt wird, mit einem vorgegebenen Schlupfwinkel θ zu dem Riemen 2 angewinkelt. Daraufhin wird durch den Drehmoment-Detektionsabschnitt das Drehmoment auf die Rotationswelle 6a des Probenhalters 6 gemessen, während durch den Dreikomponenten-Detektionsabschnitt 34 die in Vor/Zurück-Richtung, in Links/Rechts-Richtung und in Aufwärts/Abwärts-Richtung auf die Probe W wirkenden Lasten gemessen werden.
Obgleich allein mit der Schublast und mit der Presslast keine genaue Analyse durchgeführt werden kann, da auf die Rotationswelle 6a des Probenhalters 6 in dem Schlupfwinkeltest die "Verdrehungs"-Kraft durch den Schlupfwinkel wirkt, kann durch die vorliegende Erfindung eine ausreichend genaue Analyse durchgeführt werden, da durch den Dreikomponenten-Detektionsabschnitt 34 außerdem die Last in der Laufrichtung des Riemens gemessen wird.
Obgleich in dem Schlupfverhältnistest und in dem Schlupfwinkeltest wie oben beschrieben ferner der Riemen 2 durch die Probe W zu der Seite der flachen Stufe 64 gedrängt wird, kann die Reibungskraft auf die Probe W genau gemessen werden, da die Drehzahl des Riemens nicht durch den Kontakt des Riemens 2 und der flachen Stufe 64, die einander wegen der zwischen dem Riemen 2 und der flachen Stufe 64 gebildeten Wasserschicht nicht berühren, geändert wird, wobei ein Mäandern des Riemens 2 bei der Rotation durch den Mäanderschutzmechanismus 45 in Kombination mit dem rotierenden Reibungsmittel 3 verhindert wird. Obgleich in der Reibungstestvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die die Reibungseigenschaften der Probe W misst, kaum Abrieb erzeugt wird, wird ferner der Abriebstaub der kleinen auf dem Riemen 2 verbleibenden Menge durch Luft entfernt, die aus dem in der Nähe der getriebenen rotierenden Trommel 1b angeordneten Luftblasabschnitt 77 geblasen wird.
Gemäß der Reibungstestvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Reibungstest mit der Probe W unter den gleichen Bedingungen wie in Reibungstests mit einem Reifen durchgeführt, wobei stark Arbeit und Zeit zur Herstellung eines Prototyps der Reifen gespart werden und die Produktionskosten vermieden werden. Außerdem können die Reibungseigenschaften der Probe W genau gemessen werden, da der endlose Riemen 2 durch den Mäanderschutzmechanismus 45 ohne Mäandern gedreht wird.
Außerdem berühren sich der Riemen 2 und die flache Stufe 64 nicht, wenn die Probe W in dem Reibungstest auf den Riemen 2 gepresst wird, da zwischen dem rotierenden endlosen Riemen 2 und der flachen Stufe 64 eine Wasserschicht gebildet wird. Dadurch wird keine Änderung der Drehzahl des Riemens durch den Kontakt des Riemens und der Stufe verursacht, wobei die Reibungskraft auf die Probe W genau gemessen wird. Da das Wasser durch den rotierenden Riemen 2 aufgefächert wird, um die Wasserschicht zu erzeugen, kann die Konstruktion des Wassereinleitungsmechanismus 68 vereinfacht werden.
Durch den Dreikomponenten-Detektionsabschnitt 34 können die auf das vordere und auf das hintere Teil der Probe W wirkende Schublast, die Last in der Riemendrehrichtung auf das linke und rechte Teil der Probe und die Presslast auf den oberen und auf den unteren Teil der Probe gemessen werden. Somit kann selbst dann eine genaue Datenanalyse durchgeführt werden, wenn die Probe W unter einem Schlupfwinkel ist.
Da der Schlupfwinkeltest und der Schlupfverhältnistest durchgeführt werden können, ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ferner vorzugsweise eine Reibungstestvorrichtung zum Simulieren der tatsächlichen Laufbedingungen mit Produktreifen.
Obgleich in dieser Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, ist die Erfindung selbstverständlich veranschaulichend und nicht einschränkend, da verschiedene Änderungen innerhalb der notwendigen Merkmale möglich sind.

Claims

Reibungstestvorrichtung mit einem rotierenden Reibungsmittel (3), das einen endlosen Riemen (2) aufweist, der um ein Paar rotierende Trommeln (1) gelegt ist, einem Riemenabstützmittel (5), einem Probenhalter (6), an dem eine Probe (W) abnehmbar angebracht ist, und einem Probenhalter-Antriebsmittel (8), das den Probenhalter (6) derart hält, dass er rotiert, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemenabstützmittel (5) zwischen den rotierenden Trommeln (1) angeordnet ist und eine flache Stufe (64) aufweist, die eine Innenfläche (4) des Riemens (2) aufnimmt, dass die Probe (W), die an dem Probenhalter (6) angebracht ist, durch das Probenhalter-Antriebsmittel (8) auf eine Außenfläche (7) des Riemens (2) gegenüber von dem Riemenabstützmittel gepresst und von dieser getrennt wird, und gekennzeichnet durch einen Mäanderschutzmechanismus (45), um zu verhindern, dass der Riemen (2), der zwischen dem Paar rotierender Trommeln (1) gedreht wird, mäandert.
Reibungstestvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Riemenabstützmittel (5) eine flache Stufe (64) aufweist, die der Innenfläche (4) des Riemens (2) zugewandt ist, und einen Wassereinleitungsmechanismus (68), der Wasser zwischen die flache Stufe (64) und den Riemen (2) von der oberstromigen Seite der Riemendrehrichtung zu der flachen Stufe (64) einleitet.
Reibungstestvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenhalter-Antriebsmittel (8) einen Dreikomponenten-Detektionsabschnitt (34) aufweist, der Lasten auf die Probe in einer Vor/Zurück-Richtung, Links/Rechts-Richtung und Aufwärts/Abwärts-Richtung detektiert.
Reibungstestvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Probenhalter-Antriebsmittel (8) einen Schlupfwinkel-Reguliermechanismus (11) zum Regulieren eines Schlupfwinkels (θ) der an dem Probenhalter (6) angebrachten Probe (W) zu dem Riemen (2) aufweist und aufgebaut ist, um ein Schlupfverhältnis der an dem Probenhalter (6) angebrachten Probe (W) zu dem Riemen (2) einzustellen.