Brevet FR2325924A1 — publié le 19770422

La présente invention a pour objet un appareil de mesure de l'effort de frottement tangentiel d'un patin sur un revêtement de sol. Bulle concerne plus précisément un appareil permettant d'interpréter par une quantité chiffrée les qualités antidéra- pantes d'un revêtement pour piétons. La mise sur le marché d'un grand nombre de revetements nouveaux rend leur choix plus difficile étant donné que les renseignements dont on dispose sur leurs qualités physiques et notamment sur leurs qualités antidérapantes ne sont pas as ses complets. Bien que le dérapage du piéton sur certains revatements soit un phénomène bien connu, l'interprétation de ce phénomène par une quantité chiffrée valable n'est pas satisfaisante. En effet, les appareils qui existent à l'heure actuelle pour mesurer les qualités antidérapantes d'un revêtement sont incomplets et parfois nême d'un principe discutable. Ainsi, par exemple, les suédois MAYR et CARLSOO ont conçu une sorte de jambe artificielle rigide, de longueur ré glable, munie d'un frotteur qui permet en faisant varier l'angle d'inclinaison de cette jambe de déterminer à partir de quelle valeur de l'angle se produira le dérapage du frotteur sur un type de revêtement donné Ces appareils antérieurs ont également pour inconvénient de ne pouvoir tenir compte d'un certain nombre de facteurs tenant au piéton lui-mOrne, comme par exemple l'angle d'attaque du talon avec le sol. On a pu en effet déterminer que pendant la marche normale d'un homme 11 angle d'attaque du talon avec le sol se situe entre 11 et 320 et que certaines marches particulières se font le pied reposant à plat sur le sol et cela à des vitesses variables pouvant aller Jusqu'à 7 ko/h environ. On sait par ailleurs que l'interposition de cire, d'un film liquide tel que d'eau ou d'huile, de poussières rend les revêtexents plus glissants et que l'état et la nature des semelles de chaussures réagissent de façon différente du glissement. La présente invention a donc pour objet un appareil de laboratoire ou de mesures in situ, permettant d'éviter les inconvénients précités, qui simule le glissement d'un piéton sur un revêtement, le pied reposant à plat ou faisant un certain angle suivant la direction du déplacement. Selon la caractéristique essentielle de l'appareil de l'invention, ce dernier comprend en combinaison un dispositif de guidage susceptible d'ôte maintenu parallèle ment au rovêtement, . un chariot déplaçable en translation le long du dispositif de guidage, ledit chariot étant muni d'un patin soumis à une charge verticale et d'un capteur dynamométrique apte à mesurer le frottement tangentiel du patin sur le revêtement au cours du déplacement du chariot, un ensemble moteur apte à entrainer le chariot en translation à vitesse constante le long du dispositif de guidage, et un enregistreur relié au capteur dynamométrique pour enregis trer les variations du frottement tangentiel du patin sur le revêtement au cours du déplacement du chariot. L'invention sera expliquée plus en détail dans le complément de la description qui va suivre à propos d'un mode de réalisation préférentiel donné uniquement à titre illustratif et en référence aux dessins annexé sur lesquels - la figure 1 représente une vue en élévation avec arrachement partiel d'un appareil selon l'invention - la figure 2 représente une vue de dessus de l'appareil représenté sur la figure t - la figure 3 représente une coupe longitudinale d'un patin à plat apte à équiper l'appareil de l'invention - la figure 4 représente une coupe longitudinale d'un patin incliné apte à équiper l'appareil de l'invention - la figure 5 est une coupe pratiquée suivant la ligne V-V de la figure 4 ; et - la figure 6 est une vue partielle agrandie de la figure 1 destinée à mieux montrer le chariot de l'appareil. Sur les figures les mêmes éléments sont désignés par les mOrnes références numériques. Appareil représenté sur les figures 1 et 2 comprend un châssis 10 sur lequel sont fixées deux barres de guidage parallèles 12 et 14 sur lesquelles est monté à coulissement un chariot 16 par l'intermédiaire de quatre cages à billes 18, 20, 22 et 24 qui coopèrent deux à deux avec chacune desdites barres de guidage.Le chariot 16 peut être entrainé en translation le long du dispositif de guidage constitué par les barres 12 et 14 par l'intermédiaire d'un moto-rEducteur 26, monté sur le châssis 10 par l'intermédiaire de quatre pattes de fixation 28, 30, 32 et 34, engainant une poulie 36 sur laquelle est enroulé un feuillard 38 relié au chariot 16 par une fixation 40. La poulie 36 est munie d'un système de débrayage manuel de manière à permettre de ramener le chariot dans la position la plus éloiguée par rapport au moto-réducteur, lorsquton désire effectuer une nouvelle mesure.Ce systbme de débrayage manuel se compose d'une poignée 42 pourede deux ergots 44 et 46, entralnée en rotation par l'arbre 48 du moto-réducteur et soumise à l'action d'un ressort 50 de telle manière que les ergots 44 et 46 viennent coopérer avec deux orifices diamétralement ménagés dans le flasque de la poulie 36 qui est montée à rotation libre sur l'arbre 48. A cet effet le flasque de la poulie est munie d'une pluralité d'orifices tels 52 (fig. i) qui permettent ainsi d'assurer ltembrayage de la poulie sur l'arbre du moto-réducteur pour une pluralité de positions déterminées Les barres de guidage 12 et 14 sont reliées entre elles, à leur extrémité la plus éloignée du moto-rEducteur, par une barrette de fixation 54 et sont munies chacune respectivement d'un ressort d'amortissement 56 et 58 de manière à freiner le chariot 16 en fin de course sur le dispositif de guidage. Le chariot 16 est muni d'un patin 60 monté directement sur un capteur à jauges 62 fixé à la partie inférieure 64 d'un axe 66 chargé verticalement (figure t). Le patin 60 est destiné à venir-frotter contre la surface du revêtement sur lequel on dispose l'appareil de l'invention. La partie inférieure 64 est articulée sur la partie supérieure de l'axe 66 autour d'un pivot 68 parallèle à la direction de déplacement du chariot de telle manière que le patin puisse suivre les irrégularités du revêtement sur lequel il est en contact pendant tout le déplacement du chariot. Le montage de l'axe 66 sur le chariot 16 sera expliqué plus particulièrement en référence à la figure 6. Le chariot 16 comprend un bloc 70 pesant 40 kg et comportant un logement cylindrique destiné à recevoir un piton 72 muni de trois poignées telles 74. Le piton 72 peut être rendu solidaire du chariot au moyen de trois ensembles vis-écrou tels 76. Le piton 72 est fileté intérieurement pour recevoir un fat 78 fileté extérieurement et évidé intérieurement de manière à fournir un logement à l'axe 66 qui supporte le patin. Le fat 78 est pourvu à sa partie supérieure d'un embout 80 muni de trois poignées telles 82. L'embout 80 est rendu solidaire du fût 78 au moyen de trois vis telles que 84. Le fdt 78 comporte également un bourrelet annulaire intérieur 86 qui sert de butée à un rebord annulaire extérieur 88 de l'axe 66. A l'intérieur de l'espace annulaire ménagé entre la partie inférieure de l'embout 80 et le rebord annulaire 88 de l'axe 66 se trouve un ressort 90 maintenu entre une entretoise 92 et une base 94 par l'intermédiaire de deux rondelles de glissement 96 et 98. Le ressort 90 peut être taré au moyen d'un tirant 100, logé dans un évidement cylindrique de l'axe 66, qui coopère avec la base 94 par l'intermédiaire d'une goupille 102 passant au travers d'un évidement cylindrique ménagé dans le tirant et d'un évidement oblong 104 ménagé dans l'axe 66. La position du tirant peut être réglée par deux écrous 106 et 108 montés en contre-écrou à l'extrémité supérieure filetée du tirant. L'axe 66 est guidé à la base du fût 78 par l'intermédiaire d'un système de guidage à rouleaux 110 maintenu par une bague 112. Le fat 78 est susceptible d'être immobilisé dans le bloc 70 par un contre-écrou 114 muni de deux poignées 116 et 118. Par ailleurs, l'axe 66 est pourvu d'un filetage extérieur, au voisinage de son extrémité supérieure, qui coopère avec une bague de commande 120 muni de trois doigts tels que 122. Une fois que le ressort a été taré au moyen du tirant, on peut faire varier la charge exercée sur le patin en agissant sur la bague de commande 120. La charge appliquée sur l'axe 66 peut store déterminée en mesurent le d4placemcnt du ressort à ltaide d'un mesureur 124 relié d'une part au sommet du tirant et d'autre part à la bague 120. Le réglage de la charge appliquée au patin s'effectue de la façon suivante s On règle d'abord le tarage du ressort au moyen du tirant ; on règle ensuite la position du fut sur le~bloc du chariot de manière que le patin vienne en contact avec le surface du revêtement le patin étant correctsment orienté ; on bloque le fQt sur le chariot au moyen du contre-écrou et on agit ensuite sur la bague de commande pour modifier éventuellement la charge appliquée On a également représenté de façon schématique sur la figure 1 le bottier de commande 126 de l'appareil, ainsi que l'enregistreur 128 destiné à fournir un relevé des mesures effectuées par le capteur à jauges 62.Le bottier de commande est relié par une liaison électrique 130 au moto-réducteur 26 et par une liaison électrique souple 132 au capteur à jauges 62. Ce bottier de commande est également relié à l'enregistreur 128 par une liaison électrique 134. Le bottier de commande permet de déclencher un cycle de mesure en mettant simultanément en marche le moto-réducteur et l'enregistreur et d'arr8ter le cycle de mesure au bout d'un temps prédéterminé en arrêtant simultanément le moto-réducteur et l'enregistreur. La vitesse d'entratnement du moto-réducteur est prévue pour permettre au chariot d'atteindre une vitesse linéaire constante, par exemple de 5 km/h L'enregistreur est d'un type classique permettant de convertir les donnes fournies par le capteur à jauges en une courbe représentative de l'effort de frottement tangentiel du patin sur le revêtement en fonction du temps. il peut s'agir par exemple d'un appareil compact compre- nant une alimentation, un pont de Wheastone (relié à la résistance du capteur à jauges), un galvanomètre à style chauffant et un dispositif de déroulement du papier. L'appareil de l'invention peut être utilisé aussi bien pour des essais en laboratoire que pour des essais in site. Au laboratoire, on fixe l'appareil sur une paillasse sur laquelle on place un échantillon de revêtement ayant par exemple 1,5 m de longueur sur 20 cm de largeur. En déplacement, l'appareil peut Outre démonté en trois parties : ensemble moteur, dispositif de guidage et chariot. Une fois monté sur le chantier, l'appareil peut titre déplacé au moyen de trois roulettes escamotables (non représentées sur les figures) : deux roulettes fixées sous le châssis et une roulette fixée sous la barrette de liaison des barres de guidague Pour faciliter le transport de l'appareil, celui-ci est muni de deux poignées 136 et 138 fixées sur le châssis 10 (fig 2). La valeur mesurée pour l'appréciation des qualités anti-dérapantes d'un revêtement destiné aux piétons sera le coefficient de frottement. il s'obtiendra en faisant le rapport de l'effort tangentiel mesuré FL sur la charge verticale P La comparaison de 2 coefficients de frottement (tg ) devra toujours se faire en gardant pour les essais la meme charge verticale. Les essais pourront être réalisés sur des surfaces sèches et mouillées à l'eau. Cependant, dans des cas bien particuliers, sols industriels par exemple, les produits pourront outre des hydrocarbures, des huiles etc. Deux coefficients de frottement distincts sont donnés par les mesures, le coefficient de frottement obtenu avec le patin à plat sur le revêtement (tg e ou . où incliné (tgei) En général, un revêtement devra être caractérisé par ces deux valeurs et les mesures réalisées avec un patin frotteur en caoutchouc. Cependant, suivant la demande, le frotteur pourra être remplacé par du néoprène, du cuir ou toute autre matière similaire. On se réfèrera maintenant aux figures 3 à 6 pour décrire le mode de fixation du patin sur le capteur à jauges. On a représenté sur la figure 3 un patin 60 collé sur une plaque 140 qui est fixée par l'intermédiaire de vis telles que 142 sur la partie inférieure 144 d'un capteur à jauges 62. La partie supérieure 146 de ce capteur à jauges est fixée sur la partie inférieure 64 articulée sur l'axe 66 par l'intermédiaire du pivot 68. Les parties 144 et 146 peuvent coulisser l'une parrapport à l'autre selon une direction parallèle à celle du déplacement du chariot, de telle manière que, lorsque le patin 60 frotte sur un revêtement, ces deux parties ont tendance à se décaler l'une par rapport à l'autre Ce mouvement relatif des parties 144 et 146 tend à déformer la résistance électrique reliée à chacun de ces deux parties et par suite à faire varier les caractéristiques de cette résistance Les variations de cette résistance qui est reliée au pont de Wheastone de l'enregistreur sont transmises au galvanomètre de l'enregistreur et inscrites de façon continue sur le papier qui se déroule de l'enregistreur La figure 4 est identique à la figure 3, à cette exception près que le patin 148 a été monté incliné sur la plaque 140. La figure 5 représente une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 Cette figure montre le coulissement des deux parties 144 et 146 du capteur à jauges 62 au moyen de deux glissières à billes 150 et 152 disposées parallèlement à la direction de déplacement du chariot. Les patins utilisés pour les essais de patin à plat seront par exemple des patins carrés d'environ 4 cm de côté, ce qui correspond à la surface moyenne des talons de chaussure. En disposant d'une pluralité de plaques interchangeables 140 munies de patins soit à plat, soit incliné, et réalisés dans des matières différentes, on peut ainsi pour un revêtement donné faire toute une série de mesures en faisant varier uniquement les facteurs dus au patin. Bien que l'invention ait été décrite en référence à un mode de réalisation particulier de l'appareil de l'invention, elle s'étend également aux variantes de réalisation qui apparaitront de manière évidente à l'homme du métier REVENDICATIONS 1. Appareil de mesure de l'effort de frottement tangentiel d'un patin sur un revêtement de sol, caractérisé par le fait qu'il comprend . un dispositif de guidage susceptible d'être maintenu parallèle ment au revêtement, un chariot déplaçable en translation le long du dispositif de guidage, ledit chariot étant muni d'un patin soumis à une charge verticale et d'un capteur dynamométrique apte à mesurer le frottement tangentiel du patin sur le revêtement au cours du déplacement du chariot, un ensemble moteur apté à entrainer le chariot en translation à vitesse constante le long du dispositif de guidage, et . un enregistreur relié au capteur dynamométrique pour enregis trer les variations du frottement tangentiel du patin sur le revêtement au cours du déplacement du chariot. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de guidage comprend deux barres parallèles et par le fait que le chariot est muni de quatre cages à billes qui coopèrent deux à deux avec lesdites barres parallèles. 3 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le patin est fixé directement sur le capteur dynamométrique, ce dernier étant monté à l'extrémité inférieur d'un axe vertical chargé monté à coulissement sur le chariot 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'axe est chargé par un ressort taré dont on mesure le déplacement pour déterminer la charge. 5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la partie inférieure de l'axe est articulée sur la partie supérieure de l'axe autour d'un pivot parallèle à la direction de déplacement du chariot. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé-par le fait que le capteur dynamométrique est un capteur à jauges. 7. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le patin est un patin à plat. 8. Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le patin est un patin incliné 9. Appareil selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'ensemble moteur comprend un motoréducteur entraînant une poulie sur laquelle est enroulé un feuillard relié au chariot. 100 Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite poulie est débrayable manuellement