DE9000632U1

DE9000632U1 - Device for measuring the friction force and abrasion of a rubber specimen

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Publication number: DE9000632U1
Application number: DE9000632U
Authority: DE
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Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1990-04-19
Anticipated expiration: 2000-01-23

Description

K.A.Grosch ·· ··K.A.Grosch ·· ··

Vorrichtung zum Messen der Reibkraft und des Abriebs eines Gummiprobenkörpers .Device for measuring the friction force and abrasion of a rubber specimen.

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Reibkraft und des Abriebs eines Gummiprobenkörpers, der einer festen Oberfläche eines bewegt Prüfkörpers zugeordnet 1st. Der ßummiprobenkörper wird an die feste Oberfläche des Prüfkörpers angedrUckt und bewege sich unter Schlupfbedingungen auf der Prüfkörperfluchs,,The innovation relates to a device for measuring the friction force and abrasion of a rubber specimen that is assigned to a fixed surface of a moving test specimen. The rubber specimen is pressed against the fixed surface of the test specimen and moves under slip conditions on the surface of the test specimen.

Ziel der Neuerung ist es, Reibbeiwerte und Abriebwiderstandswerte vcr Gummiproberc so bs*-"·rten zu kennen, wie sie in der Praxis, z.B. an Reifen-1auffischen, auftreten. Kiel::* Proben sohlen unter Laborbedi.,gungen getestet werden, um die für d> Praxis ve?genannten Eigenschaften in alerten ke?v .zulernen und infolgedessen aiit e-.nem geringen Aufwand verhältnismäßig rasch Vorauswahlen tref fer i- könr: n.The aim of the innovation is to know the friction coefficients and abrasion resistance values of rubber samples as best as they occur in practice, e.g. on tire surfaces. Samples are to be tested under laboratory conditions in order to learn the properties required for practice in real time and, as a result, to be able to make pre-selections relatively quickly and with little effort.

Die technische Aufgabe der Neuerung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, deren ' lemente den Gummiprobenkörper unter Last auf den Prüfkörper andrücken und dabei verschiedene Schräglaufwinkelverhältnisse simulieren, um alle insoweit wirksam ermittelten Seltenkräfte zu messen.The technical task of the innovation is to create a device whose elements press the rubber sample body onto the test body under load and thereby simulate various slip angle conditions in order to measure all the effective forces determined in this respect.

Neuerungsgemäß wird die Vorrichtung aus einem antreibbaren, runden, flachen, scheibenförmigen PrUfkörper mit Reibflächen, der mit hoher Geschwindigkeit antreibbar 1st, und aus einer Haltevorrichtung fUr den Gummiprobenkörper gebildet. Die Haltevorrichtung besteht aus einem Lasthebel in Dreieckbauart, an dem der Gummiprobenkörper gehalten 1st und auf die Reibfläche des Prüfkörpers ündrückbar 1st. Die Lasthebel drehachse befindet sich 1n der Ebene der Reibfläche des PrUfkörpers. An dem Lasthebel 1st eine Vorrichtung angeordnet, die die Veränderung des Schräglaufwinkels des Gummiprobenkörpers gestattet und außerdem weist diese Vorrichtung eine Kraftmeßeinrichtung auf.According to the innovation, the device is made up of a drivable, round, flat, disk-shaped test body with friction surfaces, which can be driven at high speed, and a holding device for the rubber test body. The holding device consists of a load lever in triangular design, on which the rubber test body is held and can be pressed onto the friction surface of the test body. The load lever's axis of rotation is located in the plane of the friction surface of the test body. A device is arranged on the load lever which allows the slip angle of the rubber test body to be changed and this device also has a force measuring device.

Der Antrieb fUr die mit hoher Geschwindigkeit zu bewegende PrUfkörperscheibe besteht bevorzugt aus einem Elektromotor, dem ein Regelgetriebe vorgeschaltet 1st. Das Regelgetriebe besteht aus 1n Reihe geschaltetem linearem Getriebe und geometrischem Getriebe und der Antrieb der Prüfkörperwelle erfolgt über einen Zahnriementrieb.The drive for the test specimen disk, which is to be moved at high speed, preferably consists of an electric motor, which is preceded by a control gear. The control gear consists of a linear gear and a geometric gear connected in series, and the test specimen shaft is driven by a toothed belt drive.

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The holding device for the profile body is preferably formed

aus einer in Lagern gestützten Welle, die am freien Ende den scheibenförmigen Gummiprobenkörper trägt und an deren entgegengesetztem Ende die über Scheibennadellagern abgestützte Meßvorrichtung vorgesehen ist. Die Lager sind auf einer Platte befestigt, die einer Platte des Lasthebeis zugeordnet ist, der einen Zapfen aufweist, um dessen Achse die Platte dsr ue.n Gummiprobenfcrrper tagenden Vorrichtung schwenkbar angeordnet ist.from a shaft supported by bearings, which carries the disc-shaped rubber sample body at the free end and at the opposite end of which the measuring device is supported by disc needle bearings. The bearings are fastened to a plate which is associated with a plate of the load lifting device, which has a pin around whose axis the plate of the device carrying the rubber sample body is arranged so as to be pivotable.

• Diese winkel verstell bare Platte der Haltevorrichtung ist als Justiermittel• This angle-adjustable plate of the holding device is used as an adjustment device

■p IO in beliebigen Lagen zwischen 0° und + 45° arretierbar. ■p IO can be locked in any position between 0° and + 45°.

An dem Lasthebel ist in einem ersten Eckpunkt des HebeIteils ein Gewicht angeordnet, das insbesondere über eine Dämpfungsfeder die not- -rf ~ wendige Andrückkraft aufbringt. In einem zweiten Eckpunkt des Lasthebels ist die Anlenkstelle vorgesehen, wobei dieser Teil schlittenartig vorgesehen ist, um eine Feineinstellung zu ermöglichen. In einem dritten Eckpunkt des Lasthebels ist die Vorrichtung mit der Halterung für den Gummiprobenkörper sowie der Meßvorrichtung angeordnet.A weight is arranged on the load lever at a first corner point of the lifting part, which applies the necessary pressing force in particular via a damping spring. The articulation point is provided at a second corner point of the load lever, whereby this part is designed like a slide in order to enable fine adjustment. The device with the holder for the rubber sample body and the measuring device is arranged at a third corner point of the load lever.

This device reduces the frictional forces and abrasion of rubber -

proben, die unter Schlupf auf der festen Oberflächen des Prüfkörpers laufen, verhältnismäßig genau zu ermitteln und zu messen. Dadurch können Reibbeiwerte und Abriebwiderstände von Gummiproben so bewertet werden, wie sie in der Praxis, hauptsächlich oei Reifenlaufflächenmischungen, tatsächlich auftreten. Dies erspart einen beträchtlichen Entwiciciungsauf-samples that run with slip on the solid surface of the test specimen, relatively accurately. This allows the coefficients of friction and abrasion resistance of rubber samples to be evaluated as they actually occur in practice, mainly in tire tread compounds. This saves a considerable amount of development work.

wand, da mit den verhältnismäßig kleinen Probenkörpern die für die Praxis j wichtigen Eigenschaften im Labor getestet werden können. Die Vorrichtung kann sowohl als Routinetestinstrument nach vorgegebenen Testvorschriften eingesetzt werden, als auch als Forschungsinstrument, das es ermöglicht, ein breites Spektrum von Einflüssen zu untersuchen und so der Vielfalt der praktischen Einsatzbedinguncen gerecht zu werden.wall, since the relatively small test specimens can be used to test the properties that are important for practical use in the laboratory. The device can be used both as a routine test instrument in accordance with specified test specifications and as a research instrument that makes it possible to investigate a wide range of influences and thus do justice to the variety of practical application conditions.

Die PrUfkörperscheibe 1st des weiteren von einem Gehäuse umfaßt, das bis auf einen Ausschnitt für die Anordnung des Gummiprobenkörpers geschlossen ausgebildet 1st. Zur Bestimmung der Seitenkräfte und des Reibbeiwertes auf nassen Oberflächen 1st es daher möglich, die Reibfläche des Prüfkörpers zu benetzen. Zu diesem Zweck wird das Gehäuse entweder zum Teil mit Wasser gefüllt oder Wasser durch einen Purtipenkreislauf auf die Reib~ fläche aufgebracht.The test specimen disk is also enclosed in a housing which is closed except for a cutout for the arrangement of the rubber specimen. To determine the lateral forces and the coefficient of friction on wet surfaces, it is therefore possible to wet the friction surface of the test specimen. For this purpose, the housing is either partially filled with water or water is applied to the friction surface through a purge circuit.

Des weiteren ist es möglich * 'ReiBbe'iwervte. bei JJJÖiJ ,Schlupf mit dieser Vorrichtung zu messen. Zu diesem Zweck wird eine beliebige stationäre Gummiprobe, die auf einen SchermeßbUgel montiert ist, mit dem Prüfkörper 1n BerUhrungskontakt gebracht.Furthermore, it is possible to measure friction coefficients and slippage with this device. For this purpose, any stationary rubber sample, which is mounted on a shear measuring bracket, is brought into contact with the test specimen.

Außerdem ist die Vorrichtung dazu geeignet, Temperaturwerte in der Kontaktfläche zwischen Gummi und einem Gleiter zu messen. Hierzu wird die Reibscheibe durch eine Gummischeibe ersetzt und anstelle des Probehalters für den Gummiprobenkörper wird ein stationärer Gleiter, der mit Thermoelementen ausgestattet ist, an dem Lasthebel angebracht.The device is also suitable for measuring temperature values in the contact area between rubber and a slider. To do this, the friction disk is replaced by a rubber disk and instead of the sample holder for the rubber sample body, a stationary slider equipped with thermocouples is attached to the load lever.

Die Neuerung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigtThe innovation is explained below using the drawing in an example embodiment.
It shows

Fig. 1 die Anordnung einer Prüfreibscheibe mit Getriebe und Antriebsmotor sowie die Anordnung eines Gummiprobenkörpers mit winkelverstellbarer Halterung,
Fig. 2 die Einzelheit eines Lasthebels mit Gummiprobenkörper und Prüfreibscheibe,
Fig. 3 die Anordnung des Gummiprobenkörpers und der Meßvorrichtung.Fig. 1 the arrangement of a test friction disc with gear and drive motor as well as the arrangement of a rubber specimen with angle-adjustable holder,
Fig. 2 the detail of a load lever with rubber specimen and test friction disk,
Fig. 3 the arrangement of the rubber sample body and the measuring device.

Die Vorrichtung zum Messen der Reibkraft und des Abriebs an Gummiprobenkörpern nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus der Reibfläche der Prüf- «&Agr;-· k«*/tU^4kA 1 «Jami An4>wi_Ak ^I !m Ai &lgr; D^ltftoAi KcrKai Kn 11 &eegr; A Aav* \/&eegr;&ngr;*&ngr;*7 r* hf-1 innThe device for measuring the friction force and abrasion on rubber specimens according to Fig. 1 consists essentially of the friction surface of the test «�Agr;-· k«*/tU^4kA 1 «Jami An4>wi _A k ^I !m Ai &lgr; D^ltftoAi KcrKai Kn 11 &eegr; A Aav* \/&eegr;&ngr;*&ngr;*7 r* hf-1 inn

ICl VS b I IC I LTC X 9 UCIII Γ�L�I�Iα 1,1 ICL/ IUI UIC I IUIICI WJbIIb I Wb UIiVi uwi wwif ivnvwiig

zum Andrücken bzw. Anpressen des Gummiprobenkörpers 11 an die Reibfläche der Prüfreibscheibe und die notwendige Meßvorrichtung 30, die die Kräfte mißt.for pressing or pressing the rubber sample body 11 onto the friction surface of the test friction disk and the necessary measuring device 30 which measures the forces.

Die Reibfläche ist eine runde, flache Scheibe mit einem im Beispiel gewählten Durchmesser von 350 mm und einer Dicke von 25 mm. Sie besteht aus Aluminiumoxid, wobei die Abmessungen so gewählt wurden, daß eine hohe Geschwindigkeit am Rande der Scheibe bei üblichen Antriebsdrehzahlen zu erreichen ist. Ziel ist es, eine maximale Geschwindigkeit am äußeren Rande der Scheibe von 100 km/h zu erreichen. Es können Scheiben mit verschiedener Körnung von 40 bis 400 eingesetzt werden. Als praxisnah hat sich eine Körnung von 180 Siebteilung pro Zoll erwiesen . Es ist ein wesentliches Merkmal der Neuerung, Gummi prüfkörper bei sehr hoher Geschwindigkeit zu testen. Der Abrieb erfolgt in der Praxis sehr häufig bei hohen Gleitgeschwindigkeiten, die sehr hohe Temperaturen in der Kontaktfläche erzeugen.The friction surface is a round, flat disc with a diameter of 350 mm and a thickness of 25 mm, as chosen in the example. It is made of aluminum oxide, and the dimensions were chosen so that a high speed can be achieved at the edge of the disc at normal drive speeds. The aim is to achieve a maximum speed of 100 km/h at the outer edge of the disc. Discs with different grain sizes from 40 to 400 can be used. A grain size of 180 sieve pitches per inch has proven to be practical. A key feature of the innovation is that rubber test specimens are tested at very high speeds. In practice, abrasion very often occurs at high sliding speeds, which generate very high temperatures in the contact surface.

Sie tragen hauptsächlich mU-dazu· be'iv'darß'KautschOkmischungen unter unterschiedlichen Einsatzbedingungen unterschiedlich bewertet werden. Dies kann so gravierend sein, daß es zu Umkehrbewertungen in der Einstufung kommen kann. Das heißt, unter der einen Bedingung 1st die Mischung A besser als die Mischung B und unter einer anderen Bedingung ist es umgekehrt. Die bisher eingesetzten Testvorrichtungen für Abriebmessungen konnten Gummi prüfkörper nicht bei hohen Geschwindigkeiten und deshalb bei hohen Gleittemperaturen testen.They mainly contribute to the fact that rubber mixtures are evaluated differently under different operating conditions. This can be so serious that it can lead to reversed evaluations in the classification. This means that under one condition mixture A is better than mixture B and under another condition it is the other way round. The test devices used to date for abrasion measurements could not test rubber test specimens at high speeds and therefore at high sliding temperatures.

Um die Last des Gummiprobenkörpers 11 aufnehmen zu können, 1st die Reibscheibe 1 zwischen zwei Metallscheiben 2, 3 auf der Antriebswelle 4 angebracht. In order to be able to absorb the load of the rubber specimen 11, the friction disk 1 is mounted between two metal disks 2, 3 on the drive shaft 4.

Prinzipiell kann der Gummiprobenkörper sowohl auf der Stirnseite der Reibscheibe als auch auf einer der Seitenflächen der Reibscheibe 1 laufen.In principle, the rubber specimen can run on the front side of the friction disc as well as on one of the side surfaces of the friction disc 1.

There are positive and negative arguments for both positions.

Läuft der Gummiprobenkörper auf der Stirnseite der Prüfscheibe, ist der Geschwind!gkeitsvektor über die gesamte Kontaktlänge der Probe eine Gerade und bei 0° Schräglaufwinkel ergibt sich keine Seitenkraft. Daflir ist jedoch die Kontaktfläche der Probe nicht eben.If the rubber specimen runs on the front side of the test disc, the velocity vector is a straight line over the entire contact length of the specimen and at a slip angle of 0° there is no lateral force. However, the contact surface of the specimen is not flat.

Läuft der Gummiprobenkörper auf einer der Seitenflächen, ändert sich der Geschwindigkeitsvektor in der Kontaktfläche des Probenkörpers. Dadurch entsteht bei 0° Schräglaufwinkel bereits eine Seitenkraft, die im Gegensatz zur Seitenkraft auf grund eines eingestellten Schräglaufwinkels unabhängig von der Drehrichtung der Reibscheibe ist. Im Ausführungsbeispiel ist die letztgenannte Einstellung gewählt worden. Bei Messungen mit nasser Oberfläche kann Wasser auch bei hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten noch verhältnismäßig leicht in den Bereich der Kontaktstelle zum Prüfen und Testen aufgebracht und abgeleitet werden.If the rubber specimen runs on one of the side surfaces, the speed vector in the contact surface of the specimen changes. This creates a lateral force at a slip angle of 0°, which, in contrast to the lateral force due to a set slip angle, is independent of the direction of rotation of the friction disk. In the example, the latter setting was selected. When measuring with a wet surface, water can still be relatively easily applied to the area of the contact point for checking and testing, even at high rotational speeds.

Der Antrieb für die PrUfscheibe 1 besteht aus einem Elektromotor 9 und einem Getriebe 6. Die Welle 4 der Reibfläche ist auf zwei (nicht dargestellten) Rollenlagern gestützt und über einen Zahnriemen mit dem Antrieb verbunden. Dieser besteht bevorzugt aus einem Elektromotor 9 von etwa 0,5 bis 1 kw und aus hintereinandergeschaiteten Getrieben, einem linearen und einem geometrischen Getriebe. Diese ermöglichen es, einen Geschwindigkeitsbereich von 5 Dekaden in enger Stufung abzudecken; das heißt, es ist ein Bereich, der von 100km/h bis 0,01km/h reicht. Dieser breite Bereich 1st notwendig, um den unterschiedlichen viskoelastischen Einflüssen der Gummimischungen auf die Reib- und Abriebseigenschaften gerecht zu werden.The drive for the test disk 1 consists of an electric motor 9 and a gear 6. The shaft 4 of the friction surface is supported on two roller bearings (not shown) and connected to the drive via a toothed belt. This preferably consists of an electric motor 9 of about 0.5 to 1 kW and of gears connected in series, a linear and a geometric gear. These make it possible to cover a speed range of 5 decades in narrow gradations; that is, it is a range that extends from 100 km/h to 0.01 km/h. This wide range is necessary in order to do justice to the different viscoelastic influences of the rubber mixtures on the friction and abrasion properties.

Bekanntlich spielen sich did.phye-ikan-sclTen Eigenschaften solcher Materialien auf einer logarithmischen Zeitachse ab. Da sich die Temperaturen 1n der Kontaktzone zwischen Reibfläche und Guiwiiprobenkörper nur mit der Quadratwurzel der Geschwindigkeit ändern, ist ein breiter Geschwindigkeitsbereich auch deshalb notwendig, um ein genügend breites Spektrum von Reibtemperaturen zu erhalten.As is well known, the properties of such materials occur on a logarithmic time axis. Since the temperatures in the contact zone between the friction surface and the specimen only change with the square root of the speed, a wide speed range is also necessary in order to obtain a sufficiently wide spectrum of friction temperatures.

j In der Fig. 2 ist die Aufhängung des Gummiprobenkörpers 11 und diej In Fig. 2 the suspension of the rubber specimen 11 and the

; Anordnung der Last 45 dargestellt. Der Halter, dem der Gummiprobenkörper; Arrangement of the load 45 is shown. The holder to which the rubber specimen

j 10 und die Last zugeordnet sind, besteht aus einer Dreieckskonstruktionj 10 and the load are assigned, consists of a triangular construction

eines Lastarmhebels 40. An einer ersten Ecke des Dreiecks befindet sich ^! der Gummiprobenkörper 11. An einer zweiten Ecke des Dreiecks befindet sicha load arm lever 40. At a first corner of the triangle ^is the rubber specimen 11. At a second corner of the triangle is

die aufzubringende Last 45 und an der dritten Ecke des Dreiecks befindet sich der Aufhängegelenkpunkt 43. Dieser Gelenkpunkt muß sich genau in der Ebene der Reibfläche befinden, damit die aufgebrachte Last und diethe load to be applied 45 and at the third corner of the triangle is the suspension hinge point 43. This hinge point must be located exactly in the plane of the friction surface so that the applied load and the

entstehende Reibkraft sich nicht gegenseitig beeinflussen. Die Last ! wird als ein Gewicht angehängt und bewirkt eine sich aus dem Gewicht undThe resulting friction force does not affect each other. The load ! is attached as a weight and causes a force resulting from the weight and

der Geometrie zu errechnende Anpreßlast auf den Gummiprobenkörper, wobei das Eigengewicht der Hebel konstruktion mitberUcksichtigt wird. Um bei insbesondere hohen Geschwindigkeiten Vibrationen zu reduzieren, ist die j Last über eine gedämpfte Feder 46 mit der Aufnahmevorrichtung verbunden.The contact load on the rubber specimen is calculated based on the geometry, whereby the weight of the lever construction is also taken into account. In order to reduce vibrations, especially at high speeds, the load is connected to the support device via a dampened spring 46.

Der Gummiprobenkörper 11 1st 1m Ausführungsbeispiel ein aus einer zu \ testenden Gummimischung bestehendes Scheibenrädchen. Seine AbmessungenThe rubber specimen 11 is in the embodiment a made of a disc wheel made of rubber compound to be tested. Its dimensions

sind von praktischen Erwägungen bestimmt. Das Gesamtgewicht des Gummiprobenkörpers soll so bemessen sein, daß es von einer hoch empfindlichen &ngr;_) Chemiewaage gemessen werden kann. Es soll außerdem so stabil sein, daß es einen Kontaktdruck von 100 Newton ohne zu große Verformung erleiden kann.are determined by practical considerations. The total weight of the rubber specimen should be such that it can be measured by a highly sensitive chemical balance. It should also be stable enough that it can withstand a contact pressure of 100 Newtons without excessive deformation.

The dimensions chosen in the example are: diameter 80 mm, width

18 mm, Lochdurchmesser zur Aufnahme auf die Welle 13 mm. Der Gummiprobenk£ per 11 ist an dem einen freien Ende einer in zwei Nadellagern 15 gestützten Welle 13 angebracht. Diese beiden Lager sind auf einer Metallplatte 16 befestigt.18 mm, hole diameter for mounting on the shaft 13 mm. The rubber sample body 11 is attached to one free end of a shaft 13 supported in two needle bearings 15. These two bearings are attached to a metal plate 16.

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Wenn in der Praxis des Reifenlaufbetriebs ein Rad mit seiner Ebene einen Winkel zur Vorwärtsgeschwindigkeit bildet, entsteht eine Kraft an der Nabe des Rades; das 1st die sogenannte Seitenkraft. Sie wirkt entlang der Achse des Rades. Es ist ein wesentliches Merkmal der Vorrichtung nach der Neuerung, diese Kraft zu messen.In the practice of tire running, when a wheel forms an angle with its plane to the forward speed, a force is generated at the hub of the wheel; this is the so-called lateral force. It acts along the axis of the wheel. It is an essential feature of the device according to the innovation to measure this force.

Dazu befindet sich am anderen·Ende deir ielle '13^'die'den Gummiprobenkörper 11 trägt, eine Meßvorrichtung 30. Diese besteht aus einem Meßbügel 31, der die Kraft abstützt und sie bevorzugt elektronisch erfaßt.For this purpose, a measuring device 30 is located at the other end of the tube 13 which carries the rubber sample body 11. This consists of a measuring bracket 31 which supports the force and preferably records it electronically.

Es ist hierbei wichtig, daß die Kraft in beiden Richtungen abgestützt und gemessen wird. Dies ist erreichbar, indem die Welle 13 mit dem Meßbügel 31 durch zwei Scheibennadellager 17 verbunden 1st. Dies 1st aus Fig. 3 ersichtlich. Da die Wells 13 rotiert, werden die Reibkräfte in de.i Wellenlagern in axialer Richtung vernachlässigbar klein und es ergib*.It is important here that the force is supported and measured in both directions. This can be achieved by connecting the shaft 13 to the measuring bracket 31 by two disc needle bearings 17. This can be seen in Fig. 3. Since the shaft 13 rotates, the friction forces in the shaft bearings in the axial direction become negligible and the result is*.

sich eine Seltenkraftmessung von hoher Genauigkeit.A rare force measurement of high accuracy is possible.

Um den Gummiprobenkörper ii leicht auf die Welle zu schieben und sie leicht wechseln zu können, befindet sich zwischen Probebohrung und Welle eine Metallhülse 14. Der Gummiprobenkörper 11 wird außerdem von zwäi Seitenschalen 12 stabilisiert. Dabei beträgt die freie Höhe des Proberädchens über den Schalen 12 mm. Die freie Höhe kann durch auswechselbare Schalen mit anderen Durchmessern geändert werden. Dadurch können auch Einflüsse der Seitensteifigkeit untersucht werden.In order to easily slide the rubber specimen ii onto the shaft and to be able to change it easily, a metal sleeve 14 is located between the test hole and the shaft. The rubber specimen 11 is also stabilized by two side shells 12. The free height of the test wheel above the shells is 12 mm. The free height can be changed by replacing shells with different diameters. This also makes it possible to investigate the influence of lateral stiffness.

In der Praxis läuft ein Rad auf der Kontaktfläche unter einem Schräglaufwinkel und dieser Schräglaufwinkel wird mit Hilfe der Vorrichtung nach der Neuerung simuliert. Die Seitenkraft steigt mit dem Schräglaufwinkel und strebt bei einem großen Schräglaufwinkel einem konstanten Wert zu, der von dem Reibbeiwert und der auf die PiObe wirkenden LastIn practice, a wheel runs on the contact surface at a slip angle and this slip angle is simulated using the device according to the innovation. The lateral force increases with the slip angle and at a large slip angle tends towards a constant value that depends on the coefficient of friction and the load acting on the PiObe

&ugr;» &igr; &igr;&igr;&igr;&pgr;&igr;&igr;&ugr; tviru. ca iai uanci cm nc &igr; ici es wn-iiLiyco nci Miia &igr; uci ncuci uny , daß der Schräglaufwinkel frei einstellbar ist. Anstatt bei einem vorgegebenen Schräglaufwinkel und damit bei einer willkürlich festgelegten Bedingung zu testen, sind hier die Bedingungen, insbesondere Geschwindigkeit, Last und Schräglaufwinkel, frei wählbar. Um den Schräglaufwinkel problemlos und genau einr^?fe' =n zu können, ist ti notwendig, daß sich der Halter für den Gummiprobenkörper parallel zur Reiboberfläche drehen läßt. Die Drehachse muß durch die Mitte der Kontaktfläche zwischen Gummiprobenkörper und Reibfläche und normal zu ihr verlaufen. Dies wird bei der Vorrichtung dadurch erreicht, daß die Lager der Welle 13, die den Gummiprobenkörper 11 und die Meßvorrichtung 30 tragen, auf einer Platte 16 montiert sind. Dies= Platte 16 ist über einen Zapfen 21 an einer weiteren Platte 20 mit der Lasthebel konstruktion verbirg. Der Schräglaufwinkel ist wie folgt einzustellen: In der Platte 20 der Lasthebel konstruktion 40 ist eine Nut 22 ausgeschnitten, die einen Teil eines Kreisbogens darstellt, der seinen Mittelpunkt in der Achse des Zapjens 21 hat.&ugr;» &igr;&igr;&igr;&igr;&pgr;&igr;&igr;&ugr; tviru. ca iai uanci cm nc &igr; ici es wn-iiLiyco nci Miia &igr; uci ncuci uny , that the slip angle is freely adjustable. Instead of testing at a predetermined slip angle and thus under arbitrarily determined conditions, here the conditions, in particular speed, load and slip angle, are freely selectable. In order to be able to ^set the slip angle easily and precisely, it is necessary that the holder for the rubber sample body can be rotated parallel to the friction surface. The axis of rotation must run through the center of the contact surface between the rubber sample body and the friction surface and perpendicular to it. This is achieved in the device by the bearings of the shaft 13, which carry the rubber sample body 11 and the measuring device 30, being mounted on a plate 16. This plate 16 is connected to the load lever construction via a pin 21 on another plate 20. The slip angle is to be set as follows: A groove 22 is cut out in the plate 20 of the load lever construction 40, which represents part of a circular arc that has its center in the axis of the pin 21.

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IJm diesen Zapfen ist die Platta:i6, 34e'den HaHer'für den Probenkörper und die Meßvorrichtung trägt, drehbar angeordnet.The plate i6, 34e'which carries the holder for the sample body and the measuring device, is rotatably arranged in this pin.

Die Hatte weist bevorzugt zwei Bohrungen auf, die sich mit der Nut 22 decken. Dadurch ist die Platte und damit der Halter fllr den Probenkörper in jeder Stellung innerhalb des Kreisbogens mit der Lasthebalplatte 20 durch diese Schrauben arretierbar und fest verbindbar.The hat preferably has two holes that coincide with the groove 22. This means that the plate and thus the holder for the sample body can be locked and firmly connected to the load lifting plate 20 in any position within the circular arc using these screws.

In dem Beispiel weisen die Platte 16 und die Lasthebel platte 20 je eine Breite von 100 mm auf. Der Radius zwischen dem Zapfen 21 und dem Kreisbogen der Nut 22 beträgt 110 mm. Dadurch ergibt sich ein maximaler Schräglaufwinkel von etwa 45°. Dies reicht aus, um Reibbeiwerte genau zu messen. Der Schräglaufwinkel kann über einen kleinen (nicht dargestellten) Motor geändert werden, der auf der Lasthebel konstruktion 40 angebracht ist. &kgr;- Dabei ist der Motor so zu montieren, daß er mit seinem Schwerpunkt im oder nahe am Drehpunkt 43 der Lasthebel konstruktion 40 vorliegt. So wird vermieden, daß er zur Last mit beiträgt.In the example, the plate 16 and the load lever plate 20 each have a width of 100 mm. The radius between the pin 21 and the circular arc of the groove 22 is 110 mm. This results in a maximum slip angle of about 45°. This is sufficient to measure friction coefficients precisely. The slip angle can be changed using a small motor (not shown) that is attached to the load lever structure 40. The motor should be mounted so that its center of gravity is at or near the pivot point 43 of the load lever structure 40. This prevents it from contributing to the load.

Ein variabler Schräglaufwinkel mit vorgegebener Amplitude kann mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Exzenterantriebs eingestellt werden. Die Frequenz wird über die variable Dv«hzahl eines Motors eingestellt. Praxisnahe Frequenzen liegen hierbei zwischen 3 und 0,1 Hz.A variable slip angle with a specified amplitude can be set using an eccentric drive (not shown). The frequency is set using the variable speed of a motor. Practical frequencies are between 3 and 0.1 Hz.

Die Amplituden der dynamischen Schräglaufwinkel sind naturgemäß begrenzter als die statischen. Die Schräglaufwinkel können bis zu 15° betragen.The amplitudes of the dynamic slip angles are naturally more limited than the static ones. The slip angles can be up to 15°.

Der Schräglaufwinkel wird definiert durch die Richtung des Geschwindigkeitsvektors der Reibfläche in der Mitte der Kontaktzone und der RichtungThe slip angle is defined by the direction of the velocity vector of the friction surface in the center of the contact zone and the direction

der Radebene des Gummiprobenkörpers. Das heißt, daß bei 0° Schräg!auf-( winkel die Verlängerung der Achse der Probekörperwelle 13 genau die Achse der Antriebswelle 4 der Reibscheibe 1 schneiden muß. In dieser Stellung wirkt eine Seltenkraft auf die Achse des Gummiprobenkörpers durch die Krümmung der Laufbahn auf der Reibscheibe 1.the wheel plane of the rubber specimen. This means that at a 0° inclination angle, the extension of the axis of the specimen shaft 13 must exactly intersect the axis of the drive shaft 4 of the friction disk 1. In this position, a radial force acts on the axis of the rubber specimen due to the curvature of the track on the friction disk 1.

Um genau eine Seltenkraft Null vorliegen zu haben, muß diese Position variabel gestaltet werden. Dazu 1st die Drehpunktstelle 43 des Lasthebels 40 1n der Höhe über z.B. eine Mikrometerschraube um etwa + 10 mm nach oben und nach unten zu verschieben. Der Hebelarm 40 besteht Insoweit aus einem Teil 41 und einem Teil 42. An dem letzteren wird die Drehpunktstelle 43 1n Form eines verstellbaren Schlittens 44 angebracht; dies ist aus Fig. 2 erkennbar.In order to have a zero force, this position must be made variable. To do this, the pivot point 43 of the load lever 40 must be moved up and down by about + 10 mm using a micrometer screw, for example. The lever arm 40 consists of a part 41 and a part 42. The pivot point 43 is attached to the latter in the form of an adjustable slide 44; this can be seen in Fig. 2.

Die Meßeinrichtung 30 bestehji.imj wesentlichen aus'feinem bei 33 abgestützten MeßbUgei 31 und Meßaufnahmemitteln. Die Last wird durch geeichte Gewichte 45 aufgebracht. Der Schräg?auf winkel wird an äßr Vorrichtung 10 durch eine Skala 33 an der Platte 16 des Probehalters eingestellt und justiert.The measuring device 30 consists essentially of a measuring bracket 31 supported at 33 and measuring holding means. The load is applied by calibrated weights 45. The oblique angle is set and adjusted on the device 10 by means of a scale 33 on the plate 16 of the sample holder.

Die Umlaufgeschwindigkeiten werden über einen (nicht dargestellten) Pulszähler elektronisch registriert- Der Abriet wird durch Wiep~* des Gummiprobenkörpers vor und nach einer bestimmten Laufstrecks, die ■:.;. einem Puiszähler angezeigt wird, ermittelt.The rotational speeds are recorded electronically by a pulse counter (not shown). The speed is determined by the movement of the rubber sample body before and after a certain running distance, which is displayed on a pulse counter.

DIv Seitenkraft wir^ durch den Meßbügel 31 mit darauf angeordneten Dehnmeßstreifen 32 erfaSt und bevorzugt über einen (nicht dargestellten) Meßverstärker und (nicht dargestellten) Rekorder aufgezeigt. Ein (nicht dargestilHer) Analogdigitalwandler, der einen Mittelwert über eine vorgegebene Meßstrecke bildet, 1st eine sinnvolle Ergänzung zur bequemen und genauen Auswertung der Ergebnisse.The lateral force is recorded by the measuring bracket 31 with strain gauges 32 arranged on it and preferably displayed via a measuring amplifier (not shown) and recorder (not shown). An analog-digital converter (not shown) which forms an average value over a given measuring distance is a useful addition for convenient and precise evaluation of the results.

Zusätzlich 1st die Reibscheibe 1 von einem Gehäuse 50 umgeben, das einen Ausschnitt aufweist, um den Kontakt zwischen dem Gummiprobenkörper 11 und der Prüfscheibe 1 zu erlauben. Das Gehäuse hat eine dreifache Funktion. Es dient zum einen der Sicherheit, da insbesondere bei hohen Drehzahlen Unfälle vermieden werden müssen. Durch die Reibtemperaturen, die sehr hoch sein können, oxidiert und depolymer1s1ert Gummi an der Probenoberfläche. Dies führt zu einer Verschmierung der Reiboberfläche und zu einer entsprechenden Verfälschung der Ergebnisse. Um diesen Umstand zu begegnen, werden zwischen Gummiprobenkörper und Reibfläche kontinuierlich kleine, dosierte Mengen von Magnesiumoxid eingebracht. Dazu 1st am Gehäuse 50 ein (nicht dargestellter) Sauger angebracht, der die Luft kontinuierlich absaugt und gleichzeitig überflüssigen Staub und abgeriebene Partikel entfernt. Der Staub wird mit Hilfe einer Doslervorrichtung eingebracht.In addition, the friction disk 1 is surrounded by a housing 50 which has a cutout to allow contact between the rubber sample body 11 and the test disk 1. The housing has a threefold function. Firstly, it serves for safety, since accidents must be avoided, especially at high speeds. Due to the friction temperatures, which can be very high, rubber on the sample surface oxidizes and depolymerizes. This leads to smearing of the friction surface and a corresponding falsification of the results. To counteract this situation, small, metered amounts of magnesium oxide are continuously introduced between the rubber sample body and the friction surface. For this purpose, a suction device (not shown) is attached to the housing 50, which continuously sucks out the air and at the same time removes excess dust and abraded particles. The dust is introduced using a dosing device.

Zur Bestimmung der Seltenkräfte und des Re1bbe1wertes auf nassen Oberflächen 1st es notwendig, die Reibscheibe 1 zu benetzen. Es gibt die Möglichkeiten, daß das Gehäuse zum Teil mit Wasser gefüllt 1st und die Scheibe 1 dabei das Wasser mitnimmt. Dies 1st bei kleinen PrUfgeschwindigkeiten möglich. Bei großen Prüfgeschwindigkeiten muß das Wasser gezielt 1n die Nähe der Kontaktfläche des Gummiprobenkörpers auf die Reibfläche aufgebracht werden.To determine the friction forces and the friction value on wet surfaces, it is necessary to wet the friction disk 1. It is possible that the housing is partially filled with water and that the disk 1 takes the water with it. This is possible at low test speeds. At high test speeds, the water must be applied to the friction surface in a targeted manner near the contact surface of the rubber test piece.

Dies ist mit Hilfe eines (ni fahrgestell ten) &Rgr;&Lgr;&Lgr;&phgr;&bgr;&eeacgr;" kreis lauf es zu erreichen. This can be achieved with the help of a (ni chassis) &Rgr;&Lgr;&Lgr;&phgr;&bgr;&eeacgr;" circuit.

Um Reibbeiwerte bei 100% Schlupf zu messen, wird die Vorrichtung 10 für das Gummirädchen entfernt und durch eine flache, stationäre Gummiprobe ersetzt, die auf einem Schermeßbügel befestigt 1st.To measure friction coefficients at 100% slip, the device 10 for the rubber wheel is removed and replaced by a flat, stationary rubber sample that is attached to a shear measuring bracket.

Die Vorrichtung ist ebenfalls dazu zu benutzen, um fssiperaturen in der Kontaktflache zwischen Gummi und einem Thermogleitmesser zu messen. Dazu wird die Reibscheibe i durch eine (nicht dargestellte^ Gummischeibe ersetzt und die Vorrichtung 10 für den Gummiprobenkörper wird ersetzt durch einen (nicht dargestellten) stationären Gleiter. Der Gleiter ist v.:.';t
Thermoelements« ¥* seiisn. Er 1st an dem Lasthebel 40 befestigt.The device can also be used to measure fluid temperatures in the contact area between rubber and a thermal slider. For this purpose, the friction disk i is replaced by a rubber disk (not shown) and the device 10 for the rubber sample body is replaced by a stationary slider (not shown). The slider is v.:.';t
Thermocouples« ¥* seiisn. It is attached to the load lever 40.

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Claims

&igr; ■*-. '"■; &igr;&igr; · Protection claims:

1. Device for measuring the friction force and the abrasion of a rubber specimen, which is assigned to a fixed surface of a moving test specimen, characterized by the arrangement of a flat, disk-shaped test specimen (1) which can be driven at high speed and has at least one friction surface and a rubber specimen (11) which is attached to a load lever (40) in a triangular design and can be pressed onto the friction surface of the test specimen (1), in which the lever's axis of rotation (43) lies in the plane of the friction surface, and a device (10) arranged on the load lever (40) for changing the slip angle of the rubber specimen (11), in which a carrier (13) for the rubber specimen (11) also serves as a carrier for a force

measuring device (30).

2. Device according to claim 1, characterized in that the drive

is formed from a motor, in particular an electric motor, and a control gear (6), wherein the control gear consists of a linear gear (8) and a geometric gear (7) connected in series, and a toothed belt drive (5) to the test body parts (4) is present.

3. Device according to claim 1 ut d 2, characterized in that a

Holding device (10) is formed from a shaft (13) supported in bearings (15) which has at one free end the disc-shaped rubber \ specimen (11) and at the opposite end the discs

needle bearing (17) supported measuring device (30) and that the bearings (15) are fastened to a plate (16) and the plate (16) is assigned to a pin (21) arranged in a plate (20) of the load lever (40) and around whose axis the plate (16) with the holding device (10) is arranged so as to be angle-adjustable.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the plate (20) has a partial circular groove (22) with a radius to the axis of the pin (21) and that the angle-adjustable plate (16) can be locked by adjusting means in any position between 0 and + 45°.

.../11

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that a weight (45), in particular via a damping spring (46), is arranged on the load lever (40) in a first corner point of the lever part (41), that the articulation point (43) is present in a second corner point of the lever part (42), which is connected to the lever part (41) in the manner of a slide, and that the holding device (10) with the rubber sample body (11) and the measuring device (30) are arranged in a third corner point of the load lever (40).

6. Device according to claim 5, characterized in that a slide (44) of the lever part (42) is provided with a micrometer adjustment device and thereby the rubber sample body (11) held by the holding device (10) is arranged in a finely adjustable manner relative to the friction surface of the test body (1).

7. Device according to claims 1 to 6, characterized in that the test body (1) is enclosed by a housing (50) which is closed except for a cutout for the arrangement of the rubber sample body.