用于材料的非破坏性表征的按扣装置的制作方法

本发明涉及包括用于材料特别是车辆轮胎的粘弹性表征的测量装置的技术领域。

本发明旨在开发一种测量装置，该测量装置能提供轮胎的被称为储能模量、损耗模量和损耗因子的参数值，所述参数值限定了它们的粘弹性特征。

储能模量衡量储存的能量并与弹性行为有关。

损耗模量衡量消散的能量并与粘弹性行为有关。损耗模量和储能模量之间的比率提供了两个模量之间的相位角切线。

借助于包括在独立权利要求中描述的特征的装置来达到这样的目的。在从属权利要求中描述了本发明的有利实施例。

背景技术：

在现有技术中，已知和常用的测量装置提供一种指数，该指数允许提供与各种类型的轮胎之间的相似性有关的信息。在专利fr2846q94a1中描述了一个示例，其中，通过在测试温度t下使用提供冲击的载荷和弹簧来限定轮胎特征。在冲击之后，轮胎变形，因此获得了制作轮胎所使用的材料的弹性模量。结果，能量损耗是已知的，并且通过使用计算机可以提供轮胎材料的特征曲线。通过分光仪获得土壤粗糙度曲线并将该土壤粗糙度曲线与轮胎曲线相匹配。

然而，不利的是，操作者手动释放载荷。这样，不确定势能是否始终相同，实际上，操作者可以使用手指来减缓载荷下降。结果，材料指数的计算是不准确的，因为冲击速度并不总是相同，而是容易受到操作者可能造成的失误的影响，因此可以说，这样的系统取决于操作者。还存在其他测量系统，其架构更加复杂并且需要测试台，这使得这些系统繁琐且非常昂贵。

技术问题

因此，仍然存在一个尚未解决的问题，即提供一种用于材料特别是轮胎的粘弹性表征的装置，该装置克服了现有技术中已知的装置的局限性，并且该装置特别便宜、便于携带并且允许获得不依赖于操作者手工技能的测试结果。

技术实现要素：

发明目的

根据第一个目的，本发明提供了一种便携式装置，其通过提供储能模量、损耗模量和损耗因子值来实现材料的粘弹性表征。

根据另一个目的，本发明提供了一种用于材料的粘弹性表征的装置，该装置允许在各种重复测量期间向该材料施加恒定的势能，而这样的值不受使用该装置的操作者的影响。

根据另一个目的，本发明提供了一种用于材料的粘弹性表征的装置，该装置允许简单地通过将弹簧替换成具有不同刚度的另一种弹簧来改变被施加到测试材料上的势能。

根据另一个目的，本发明还提供了一种用于材料的粘弹性表征的装置，该装置允许改变自由运动频率而不是强制运动频率，以便为装置提供尽可能少的元件，并且因此便宜、实用和便携。

根据另一个目的，本发明还提供了一种用于材料的粘弹性表征的装置，该装置允许在表征下改变材料的温度，以便增加限定材料的粘弹性特征曲线的离散点。

根据另一个目的，本发明还提供了一种用于材料的粘弹性表征的便携式装置，该装置允许控制该装置被定位成与轮胎完全正交，或者允许在处理检测到的数据时考虑撞击在轮胎上的质量行程的轨迹与载荷力的方向之间的角度，以便具有限定的下降力。

发明简述

本发明由于提供了一种用于材料的非破坏性粘弹性表征的装置而达到了预定目的，所述装置包括：管状壳体(1)，所述管状壳体大致为圆柱形，并且所述管状壳体的尺寸使得能够用手握持所述管状壳体，所述管状壳体的内部具有贯穿凹部，所述贯穿凹部设置有至少第一收缩部(19)和第二收缩部(5)，所述第一收缩部设置在所述内凹部的轴向延展部内，所述第二收缩部设置在所述壳体(1)的上基部处；第一杆(2)，所述第一杆的一端设置有盖(18)和突出所述盖的套管(11)，并且所述第一杆的另一端设置有铁磁材料的基部(8)，所述铁磁材料的基部被紧固使得所述第一杆能够在所述壳体(1)内在第一位置与第二位置之间滑动，在所述第一位置，所述套管(11)未突出至所述壳体(1)的下基部(12)，在所述第二位置，所述套管(11)突出至所述下基部(12)；-第一弹簧(20)，所述第一弹簧被配置成将所述杆(2)的所述套管(11)从所述下基部(12)的一侧向外推；-位移传感器(10)，所述位移传感器被配置成在沿所述管状壳体(1)滑动时读取所述第一杆(2)的位移；按钮(3)，所述按钮在所述壳体(1)内在第一位置与第二位置之间滑动，其中，所述按钮的行程大于所述第一杆(2)的行程，并且所述按钮与第二杆(21)成一体，所述第二杆与所述第一杆(2)共轴，所述第二杆(21)的面向所述第一杆(2)的一端设置有磁体(7)；第二推动弹簧(6)，所述第二推动弹簧的弹性刚度大于所述第一弹簧(20)，所述第二推动弹簧被配置成将所述按钮(3)推动至所述管状壳体(1)的上部，所述装置被配置成使得在按压所述按钮(3)之后，所述磁体(7)与所述铁磁材料的基部(8)接触，从而通过磁引力紧固所述按钮，并且使得在释放所述按钮之后，当所述止挡部(9)阻止所述第一杆(2)继续移动时，所述铁磁材料的基部与所述磁体(7)分开，从而使所述第一杆(2)能够始终自由地下落至相同的高度。

具体实施方式

下面将参考附图1至3描述本发明。在图1中，示出了本发明的优选实施例的具有其所有基本元件的截面图，其中，按钮(3)被定位在磁体(7)与铁磁材料的基部(8)分离时的位置；在图2中，示出了本发明的使用的视图，其示出了通过将管状壳体(1)放在轮胎(14)上进行测量；在图3中，示出了本发明的另一使用的视图，其示出了如何借助于由计算机(22)处理的位置和温度数据来获得轮胎(14)的粘弹性特征。在该图中，表现了磁体(7)与铁磁材料的基部(8)分离以及计算机(22)如何处理数据的方案。

如附图1所示，根据本发明的用于材料的非破坏性粘弹性表征的装置包括：-管状壳体(1)，所述管状壳体大致为圆柱形，并且所述管状壳体的尺寸使得能够用手握持所述管状壳体，所述管状壳体的内部具有贯穿凹部，所述贯穿凹部设置有至少第一收缩部(19)和第二收缩部(5)，所述第一收缩部也被称为台阶，所述第一收缩部设置在所述内凹部的轴向延展部内，所述第二收缩部设置在所述壳体(1)的上基部处；

-第一杆(2)，所述第一杆的一端设置有盖(18)和突出所述盖的套管(11)，并且所述第一杆的另一端设置有铁磁材料的基部(8)。杆(2)被紧固使得所述第一杆能够在所述壳体(1)内在第一位置与第二位置之间滑动，在所述第一位置，所述套管(11)未突出至所述壳体(1)的下基部(12)，在所述第二位置，所述套管(11)突出至所述下基部(12)。为此，杆(2)设有止挡部(9)，所述止挡部被配置成抵接所述收缩部(19)，这朝向所述壳体的上部限制所述杆的行程；

-第一弹簧(20)，所述第一弹簧被压缩在所述盖(18)与所述收缩部(19)之间，并且所述第一弹簧被配置成将所述杆(2)的所述套管(11)从所述下基部(12)的一侧向外推；所述第一弹簧(20)与所述盖(18)成一整体，从而限制了所述套管朝向所述壳体的下部的行程；

-位移传感器(10)，所述位移传感器被配置成在沿所述管状壳体(1)滑动时读取所述第一杆(2)的位移。便利的是，所述传感器(10)被定位在所述管状壳体(1)内；

-按钮(3)，所述按钮可以从所述壳体(1)的上端之外被致动并在所述壳体(1)内滑动，其中，所述按钮的行程大于所述第一杆(2)的行程。按钮(3)与第二杆(21)成一体，所述第二杆与所述第一杆(2)共轴，并且所述第二杆的面向所述第一杆(2)的一端设置有磁体(7)。便利的是，所述按钮(3)与第二盖(4)成一整体，所述第二盖被配置成邻接所述第二收缩部(5)以限制所述按钮的行程，从而防止所述按钮从所述壳体(1)中完全脱出；

-第二推动弹簧(6)，所述第二推动弹簧的弹性刚度大于所述第一弹簧(20)，所述第二推动弹簧被布置在所述管状壳体(1)内并被压缩在所述收缩部(19)与所述第二盖(4)之间，以将所述按钮(3)推向所述管状壳体(1)的上部，从而将上部保持在外面。

在描述了各种元件之后，现在可以描述装置的功能。

根据描述，所述装置被配置成使得在按压按钮(3)时，磁体(7)与铁磁材料的基部(8)接触，从而通过磁引力保持所述按钮被紧固至磁体(7)。磁体(7)的力和第一弹簧(20)的刚度被配置成使得所述磁体(7)的磁力大于弹簧(20)施加的压缩力。因此，在释放按钮(3)时，所述第二弹簧(21)将整个系统推向上部，直到所述止挡部(9)阻止所述第一杆(2)继续移动。由于按钮(3)所允许的行程大于第一杆(2)所允许的行程，所以在第二弹簧(21)的推动下，所述按钮向上继续其行程，从而引起磁体(7)与铁磁材料的基部(8)总是在同一点处发生机械分离。

因此，第一杆(2)可以始终以相同的高度自由下落。这样的事件保证了在所有测量中，第一杆(2)的势能始终是相同的，因为分离是机械的并且不取决于操作者。

便利的是，该装置还包括借助于合适的连接器(17)被连接至所述位移传感器(10)的计算机(22)。在获取套管(11)的位置的时间变化之后，计算机(22)处理数据作为输入信号。借助于现有技术中已知的分析算法，所述计算机可以计算出消散的能量并提供轮胎的储能模量、损耗模量和损耗因子参数值，这些参数值限定了轮胎的粘弹性特征。

优选地但非限制性地，该装置还包括温度传感器(13)，所述温度传感器与管状壳体(1)成一体，所述温度传感器被配置成检测轮胎区域(即发生套管(11)的冲击的轮胎区域)的温度，并在测试步骤中将该温度传送给所述计算机。优选地，所述温度传感器是红外类型，并且被配置成在无需接触所述轮胎的情况下检测所述温度。

此外，根据另一实施例，该装置包括与管状壳体(1)一体的通道(16)，该通道被布置在套管(11)与轮胎(14)之间的接触区域处，用于输入热空气或冷空气，从而允许改变测试温度以便增加限定材料粘弹性特性曲线的具体点。

此外，优选地，为了保证第一杆(2)的下降力总是恒定的，该装置可以包括与所述管状壳体(1)成一体的倾斜器(15)，该倾斜器被配置成读取竖直方向(载荷力的方向)与第一杆(2)的轴线之间的角度，使得可以通过始终维持相同的角度或通过在计算时考虑该角度来进行测试。

通过改变质量弹簧系统的频率以及测试温度，可以获得更多的点，这些点限定了制作轮胎所使用的材料的粘弹性曲线。为了改变质量/弹簧系统的频率，可以便利地替换所述第一弹簧(20)。