Gummireibung auf selbst-affinen Straßenbelägen

In Erweiterung durch Fraktalkonzepte von Persson's These, dass die hysteretischen Energieverluste bei der Reibung von Gummi in erster Linie auf Verformungen durch die rauhen Unebenheiten der Belagsoberfläche zurückgehen, wurden Beziehungen abgeleitet, welche zur Voraussage der Reibung von Reifenlaufflächen auf der Basis von viskoelastischen Daten geeignet waren. Der frequenzabhängige Verlust- und Speichermodul erwiesen sich bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten als maßgeblich für die auftretenden Reibkräfte. Fraktalanalysen der Belagsoberflächen durch Stylus- oder Lasermessungen erlaubten die Definition der benötigten Deskriptoren. Das entwickelte Modell steht in qualitativer Übereinstimmung mit den Ergebnissen von Grosch im Hinblick auf ein breites Maximum des Reibungskoeffizienten bei zunehmender Gleitgeschwindigkeit - nach den neuen Erkenntnissen hängt es direkt mit der Breite der Rauhigkeitsskala der Belagsoberfläche zusammen. In Weiterführung der Ansätze von Greenwood/Williamson lässt sich die Kontaktfläche von Gummi auf selbst-affinen Oberflächen in einen externen Anteil von nanoskopischen Kontaktpunkten und einen internen Beitrag durch das Auffüllen von Kavitäten unterschiedlichen Ausmaßes aufteilen. Die Abhängigkeit der beiden Komponenten von Belastung, Geschwindigkeit, viskoelastischen Eigenschaften und freier Grenzflächenenergie stellt einen wertvollen Ansatz zur Voraussage der Reibung von Gummi auf rauhen Oberflächen, etwa unter ABS-Bremsbedingungen, dar.