Brevet FR2408134A1 — publié le 19790601

L'invention, due à Alexandr Petrovich VINOGRADOV, Mikhail Alexandrovich PECHERSKY et Andrei Stepanovich TKACHENKO, concerne un dispositif de détermination du coefficient d' adhérence, à un revêtement routier ( sur toute piste de roulement ) de pneumatiques de roues de véhicules de transport; elle-peut servir,notamment, à déterminer les caractéristiques d'un revêtement routier en exploitation selon les conditions de freinage des véhicules de transport. Le meilleur résultat peut être obtenu en utilisant la présente invention, sur des pistes d'aérodromes, pour apprécier les conditions de freinage des aéronefs sur la piste de décollage et d'atterrissage. On sait que l'une des principales caractéristiques qui assurent aux véhicules de transport leur possibilité de propulsion et de freinage, réside dans la capacité, pour une roue à pneumatique ayant une charge normale, de recevoir et de transmettre des forces tangentielles pendant l'interaction de ladite roue avec la surface d'un revêtement routier. Une bonne adhérence du pneumatique de la roue à la surface du revêtement routier accroSt la sécurité de mouvement et de trajectoire. Dans le but d'apprécier l'adhérence du pneumatique de la roue à la surface du revêtement routier, on a habituellement recours au coefficient d'adhérence qui est égal au rapport de la réaction tangentielle, ou de l'effort longitudinal de traction dans la zone de contact de la roue avec le revêtement routier, i la réaction normale ou bien à la charge normale agissant sur la roue. Le coefficient d'adhérence dépend d'un grand nombre de facteurs différents dont les plus importants sont les suivants: nature et état du revêtement routier, structure et matériau constitutif du pneumatique, pression d'air dans le pneumatique, charge agissant sur le pneumatique, vitesse du véhicule de transport, conditions de température, taux de glissement ou de patinage de la roue.L'effet des facteurs précités, à l'exception du taux de glissement, est pris en considération pour l'élaboration de projet de routes et de pistes d'aérodromes, ainsi que pour la construction de roues d'automobiles et d'avions. Lé taux de glissement de la roue en mouvement dépend non seulement de la construction de la roue et de son système d'entraînement, mais aussi des qualités subjectives du conducteur ou du pilote, notamment de sa compétence en matière de pilotage. Les études de l'effet du taux de glissement de la roue sur la valeur du coefficient d'adhérence ont démontré que ce n'est pas pour un mouvement de la roue à 100% de glissement (dérapage) qu'on atteint la valeur maximale du coefficient d'adhérence, mais pour un glissement longitudinal de l'ordre de 10 à 20S. I1 est prouvé que le coefficient d'adhérence, pour un mouvement de la roue à 100% de glissement, est de 5 à 20% inférieur à la valeur maximale du coefficient d'adhérence en fonction de létat du revetement. Par conséquent, dans le but d'obtenir l'adhérence maximale de roues d'avion sur un revêtement de piste d'un aérodrome lors du freinage, on prévoit, dans les systèmes de freinage des roues d'avions modernes, d'obtenir, en situation de freinage, un mouvement des roues présentant un glissement longitudinal dont la valeur ne dépasse pas 17%. Un des principaux facteurs de la sécurité au décollage et à l'atterrissage des avions reside dans la connaissance, par l'é- quipage de l'avion, de la valeur précise du coefficient d'adhérence maximale qu'on mesure dans les conditions les plus proches de celles du freinage de roues d'avions, c'est-à-dire dans des conditions ou le taux de glissement longitudinal des roues est de 15 à 17%. On connaît déjà des dispositifs pour déterminer le coefficient d'adhérence des pneumatiques de roues de véhicules de transport vis-à-vis d'un revêtement routier. C'est ainsi que l'on connaît un dispositif réalisé pour une voiture automobile au châssis de laquelle sont fixées, à son centre longitudinal de gravité, des glissières longitudinales sur lesquelles est monté un chariot portant une roue de mesure. A l'intérieur de la voiture se trouve tout l'appareillage de mesure dont l'élément sensible est fixé sur les susdites glis sières. Pendant le mouvement de la voiture, la roue de mesure peut être freinée jusqu'à un mouvement correspondant de 15% à 100% de glissement. A cet effet, il est prévu un frein à disque ayant une commande autonome et comprenant un système hydraulique à servoclapet actionné par un dispositif électronique relativement complexe. La charge normale reçue par la roue de mesure peut être réglée de O à 300 kg au moyen d'un vérin oléopneumatique relié à un amortisseur à azote. Sous l'action de l'effort longitudinal de traction créé au cours du freinage et agissant sur la roue de mesure, le chariot portant ladite roue de mesure se déplace sur ses glissières et agit sur l'élément sensible qui reçoit de la sorte l'effort longitudinal de traction. Les indications de l'élément sensible sont enregistrées par l'appareillage de mesure qui est gradué en valeurs du coefficient d'adhérence compte tenu des variations de la charge normale. Ce dispositif est réalisé dans le but d'effectuer des recherches, car il fournit, sur les valeurs du coefficient d'adhérence, des indications plus précises que celles fournies par d'autres dispositifs connus, mais, toutefois, ledit dispositif na pas trouvé pratiquement une large application en raison de sa complexité et de son prix trop élevé, ainsi qu'en raison des difficultés de son entretien. On connaît également des dispositifs de détermination du coefficient d'adhérence dont la construction est beaucoup plus simple. De tels dispositifs comportent une remorque à deux essieux dont l'essieu avant est relié à la fourche de la remorque, tandis que, sur le châssis de ladite remorque et entre les roues de l'essieu arrière, est monté un chariot mobile dans la direction longitudinale, ledit chariot portant une roue de mesure dont le diamètre est inférieur au diamètre des roues latérales de l'essieu arrière. En outre7 la roue de mesure est reliée aux roues latérales de l'essieu arrière par l'intermédiaire d'arbres à cardan. Pendant le déplacement du dispositif, en raison de la différence des diamètres des roues latérales et de la roue de mesure reliée à celles-ci, le mouvement de ladite roue de mesure se fait avec un glissement longitudinal dont la valeur est déterminée par le rapport des diamètres des roues et est de l'ordre de 15X. Lors du déplacement du dispositif, il apparaît sur la roue de mesure un effort longitudinal de traction, ce qui engendre le déplacement du chariot portant la roue de mesure dans le sens longitudinal du véhicule et la compression de ressorts hélicoldaux étalonnés. Simultanément, le chariot de la roue de mesure, par l'intermédiaire d'un couple engrenages-crémaillère, fait tourner le curseur d'un potentiomètre électrique de tension, ce dernier constituant l'élément sensible du dispositif. Le changement de la valeur de tension correspond alors à l'amplitude du déplacement longitudinal du chariot, déplacement qui est proportionnel à l'effort longitudinal de traction apparaissant sur la roue de mesure. Ainsi, un tel dispositif permet de mesurer l'effort longitudinal de traction apparaissant lors du déplacement de la roue de mesure à 15 de glissement longitudinal. La présence, dans le circuit de mesure, des ressorts étalonnés, ainsi que d'un système hydraulique complexe et de leviers d'amortissement des roues de la remorque, fait apparaître des erreurs auplémentaires lors de la mesure du coefficient d'adhérence tout en exigeant un entretien complexe. En outre1 ce dispositif est d'un poids élevé (de l'ordre de 1200 kg) et son exploitation est relativement compli quée. Dans les deux dispositifs antérieurs précédemment décrits le déplacement longitudinal du chariot à roue de mesure, en raison du mouvement irrégulier du véhicule remorqueur, provoque l'apparition de forces d'inertie qui agissent sur l'élément sensible et engendrent une erreur de mesure importante du coefficient d'adhérence. A l'heure actuelle, le dispositif le plus répandu est un dispositif du type "Skiddomètre" créé en Suède. Ce dispositif comprend une remorque à un seul essieu dont le châssis est fixé au véhicule remorqueur par l'intermédiaire d'une fourche de remorque reliée par une articulation audit châssis, tandis qu'une roue spéciale est prévue pour un mouvement de glissement longitudinal. Ce dispositif comprend en outre un appareil d'enregistrement à élément sensible. Dans le dernier modèle de ce dispositif le châssis de la remorque est monté sur deux roues de support entre lesquelles est montée, sur le châssis même de la remorque, une troisième roue qui est une roue de mesure et qui a le même diamètre que les roues de support. La roue de mesure est reliée aux roues de support au moyen de transmissions par chaîne avec un rapport de transmission de 1,15, ce qui assure un mouvement de glissement longitudinal de 15% de la roue de mesure. La jante de la roue de mesure est montée à rotation dur un arbre intermédiaire. Sur le même arbre on monte la roue dentée à chaîne, tandis que l'élément sensible est monté entre la jante de la roue de mesure et ledit arbre intermédiaire au moyen d'un mécanisme élastique. Lors du mouvement d'un tel dispositif il apparaît, sur la roue de mesure, un effort longitudinal de traction qui crée un couple de freinage et ce dernier se transforme, par l'intermédiaire d'un mécanisme élastique, en un effort axial reçu par l'élément sensible. Au cours de cette transformation dans le mécanisme élastique peuvent apparaître des phénomènes qui altèrent la précision de détermination de la valeur du coefficient d'adhérence. En outre, la présence d'un mécanisme élastique rend en général la construction du dispositif plus complexe et d'un prix plus élevé, tout en exigeant un entretien permanent de haute technicité lors de son exploitation. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités des dispositifs antérieurs. L'invention a pour but principal de procurer un dispositif de détermination du coefficient d'adhérence,à un revêtement routier, de pneumatiques de roues de véhicules de transport, qui permette de mesurer avec une précision maximale le coefficient d'adhérence tout en simplifiant la construction générale du dispositif et en la rendant moins onéreuse et d'une exploitation plus commode. Le dispositif selon l'invention, pour la détermination du coefficient d'adhérence, par rapport à un revêtement routier, de pneumatiques de roues de véhicules de transport, comporte une remorque à un seul essieu, dont le châssis est fixé à un véhicule remorqueur par l'intermédiaire d'une fourche de remorque, les roues de cette remorque étant susceptibles, lors du déplacement de ladite remorque, d'effectuer un mouvement de glissement longitudinal dans des directions opposées afin de mesurer le coefficient d'adhérence grâce à un appareil d'enregistrement dudit coefficient comprenant un élément sensible monté dans le susdit dispositif, ce dernier étant caractérisé en ce que la susdite remorque ne comprend que deux roues, le susdit élément sensible étant disposé entre le châssis de la remorque et l'extrémité libre de la fourche, et relié cinématiquement audit châssis et à ladite fourche de telle façon que, pendant le déplacement de la remorque, l'élément sensible est soumis à l'action d'un effort dont la valeur est proportionnelle à la somme des valeurs absolues des forces longitudinales de traction agissant sur les roues, le susdit effort étant essentiellement orienté parallèlement auxdites forces longitudinales. Une telle solution permet d'effectuer les mesures du coefficient d'adhérence avec une précision maximale, parceque l'élé- ment sensible est soumis, pendant le déplacement de la remorque, à un effort longitudinal agissant directement à partir du châssis de la remorque, sans intervention de mécanismes intermédiaires. Lorsque la remorque ne comprend que deux roues tournant avec glissement dans des directions opposées, les efforts longitudinaux de traction engendrés par cette disposition sont également orientés dans des sens différents et ils sont transmis au châssis de la remorque en engendrant, dans un plan parallèle au revêtement routier, un couple de torsion par rapport au centre de gravité de la remorque, ledit couple de torsion tendant à faire tourner ladite remorque du côté d'une des roues. Etant donné la présence de le liaison cinématique reliant l'élément sensible au châssis de la remorque et à la fourche, cette dernière est soumise à un couple de torsion inverse du couple précédent et s'opposant à la rotation de la remorque. L'élément sensible est donc sournis à l'action d'un effort longitudinal dont la valeur est proportionnelle à l'effort longitudinal de traction qui agit sur les deux roues. La constante de proportionnalité est déterminée par le rapport des bras du métacentre de l'élément sensible et des centres de gravité des roues par rapport au centre de gravité longitudinal de la remorque. En outre, le montage de l'élément sensible dans une position écartée du centre de gravité longitudinal de la remorque empêche ledit élément sensible d'être influencé par les forces d'inertie appliquées au centre de gravité de la remorque en raison de son mouvement irrégulier. On évite ainsi l'influence de ces forces sur la valeur du coefficient d'adhérence et la précision des mesures s'en trouve donc accrue. Conformément à un mode de réalisation préféré de l'invention les roues peuvent être prévues de diamètres différents et leur disposition être symétrique par rapport au centre de gravité de la remorque. L'élément sensible est alors relié au châssis de la remorque au moyen d'une articulation aboutissant au point d'intersection avec le plan de roulement d'une des roues et sa liaison cinématique avec la fourche de remorque est réalisée par l'intermédiaire d'un tirant longitudinal et d'un tirant latéral reliés entre eux par une articulation, le tirant longitudinal étant articulé par son autre extrémité avec l'élément sensible et étant monté sur le châssis de la remorque de façon qu'il puisse subir un déplacement axial dans le plan de roulement de la roue concernée parallèlement au revêtement routier, tandis que l'extrémité libre du tirant latéral est reliée à l'extrémité libre de la fourche de remorque. Lors du déplacement du tirant longitudinal dans le plan de roulement d'une des roues parallèlement au revêtement routier, un effort longitudinal est transmis, à partir du châssis, à l'élément sensible parallèlement au vecteur de l'effort longitudinal de traction agissant sur la roue. Le tirant latéral interdit la rotation de la remorque autour de son centre de gravité et la fourche de remorque transmet l'effort de traction à partir du véhicule remorqueur vers le châssis de remorque. Il est avantageux.que l'extrémité libre du tirant longitudinal soit maintenue par les galets de guidage montés sur le châssis de la remorque. Ceci permet d'assurer un déplacement axial du tirant longitudinal essentiellement parallèle au revêtement du plan de roulement, ainsi que d'éviter des pertes substantielles par frottement qu'occasionneraient les glissières. La fourche peut être réalisée sous la forme d'un brabant relié par une articulation au châssis de la remorque au point d'intersection dudit châssis avec le plan vertical longitudinal passant par le centre de gravité de ladite remorque. Une telle solution permet d'assurer la transmission des efforts dynamiques d'inertie apparaissant au centre de gravité de la remorque lors des mouvements irréguliers de ladite remorque par rapport au châssis du véhicule remorqueur. On évite ainsi l'influence perturbatrice de ces efforts dynamiques sur l'élément sensible. On va donner maintenant une description détaillée d'un mode de réalisation de l1invention,préféré mais non limitatif, en se référant aux. dessins annexés sur lesquels: -la figure 1-représente, en vue de. côté schématique, un dispositif,conforme à l'invention, pour la détermination du coefficient d'adhérence de pneumatiques de roues d'un véhicule de transport, -la figure 2 est une vue de dessus, avec couvercle enlevé du dispositif de la figure 1; -la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; -la figure 4 représente, d échelle agrandie, la portion "A" de la figure 2; -la figure 5 est une coupe agrandie suivant la ligne V-V de la figure 4; -la figure 6, enfin, représente, à échelle agrandie, la portion "B" de la figure 2. La dispositif illustré par les dessins peut servir,notamment,à la détermination du coefficient d'adhérence de pneumatiques de roues d'avions par rapport au revêtement d'une piste d'aérodrome. Ce dispositif comprend, comme représenté figures et 2,une remorque à un seul essieu sur le châssis 1 de laquelle est articulée une fourche de remorque 2 destinée à être attelée à un véhicule remorqueur (non représenté sur les figures). Le châssis 1 est supporté, suivant l'invention, par deux roues seulement 3 et 4 qui sont de diamètres différents et ont une disposition symétrique par rapport au centre de gravité longitudinale O de la remorque comme visible fig.2. Les deux roues 3 et 4 sont des roues de support et elles remplissent en outre les fonctions de roues de mesure. A cet effet, les roues 3 et 4 sont accouplées de façon que, lors du déplacement de la remorque sur le revêtement 5 de laéro- drome, elles subissent respectivement des glissements longitudinaux dans des directions opposées. Il suffit, à cet effet1 de relier entre elles les roues 3 et 4 par un arbre à cardan 6 (fig. 2). C'est ainsi que, si l'on choisit les diamètres respectifs des roues 4 et 3 dans un rapport de 1,11 à 1,17, on obtient des mouvements de glissement longitudinal des dites roues de Il et 17%, de telles valeurs de glissement correspondant à des valeurs sensiblement optimales du coefficient d'adhérence. Le dispositif comprend un appareil d'enregistrement (non représenté) monté dans la cabine du véhicule remorqueur. L'élément sensible 7 (fig.2) de cet appareil d'enregistrement est décalé par rapport au centre de gravité O de la remorque, le décalage en question étant fait du côté de la roue 3 de diamètre inférieur. Le susdit élément sensible 7 est lié cinématiquement au châssis 1 de la remorque et à la fourche 2 de façon qu'au cours du déplacement de la remorque, lorsque celle-ci est entrat- née par un véhicule remorqueur, l'élément sensible 7 soit soumis à l'action d'un effort longitudinal dont la valeur est proportionnelle à la somme des valeurs absolues des efforts longitudinaux de traction agissant sur les roues 3 et 4. L'élément sensible 7 est relié par une articulation au châssis 1 de la remorque au point d'intersection dudit châssis avec le plan de roulement de la roue 3 de diamètre inférieur. La liaison cinématique de l'élément sensible 7 avec la fourche 2 est réalisée, conformément à l'invention, par l'intermédiaire d'un tirant longitudinal 8 et d'un tirant latéral 9 disposés bout à bout et reliés entre eux par une articulation prévue à leurs extrémités en regard. L'autre extrémité du tirant longitudinal 8 est reliée par une articulation à l'élément sensible 7, ledit tirant longitudinal 8 étant monté sur le châssis 1 de la remorque mobile avec possibilité de déplacements axiaux, lors du déplacement de la remorque, dans le plan de roulement de la roue 3 de diamètre inférieur et parallèlement au revêtement 5 de la piste de roulement (comme représenté sur la figure 3). L'extrémité libre du tirant latéral 9 est reliée par une articulation à l'extrémité libre de la fourche 2, cette extrémité comportant un oeillet 10 pour attacher la remorque au véhicule remorqueur. Afin de permettre les déplacements axiaux précités du tirant longitudinal 8, ses extrémités sont engagées dans les galets de guidage 11 montés sur le châssis 1 de la remorque et disposés régulièrement par trois à la périphérie circonférentielle du tirant 8 pour assurer le centrage dudit tirant (comme représenté aux figures 4 - 6). La fourche 2 est réalisée sous la forme d'un brabant dont une extrémité est articulée au châssis 1 de la remorque au point d'intersection dudit châssis avec le plan vertical longitudinal qui passe par le centre de gravité O de la remorque. On exclut ainsi l'influence des efforts d'inertie apparaissant pendant les mouvements irréguliers de la remorque et la précision des mesures effectuées est ainsi améliorée. L'élément sensible 7 put être constitué par un capteur extensométrique fonctionnant à l'extension. Le fonctionnement du dispositif de détermination du coefficient d'adhérence venant d'être décrit est le suivant: Lorsque la remorque est tractée par le véhicule remorqueur, les roues 3 et 4 de la remorque subissent un glissement longitudinal dans des directions opposées du fait que lesdites roues sont reliées entre elles par l'arbre à cardan 6. Le rapport des diamètres des roues 3 et 4 étant de 1,11 à 1,17, ceci assure le glissement desdites roues avec le coefficient d'adhérence de valeur maximale. Lors du glissement il apparaît sur les roues 3 et 4, à leur zone de contact avec le revêtement 5, des efforts longitudinaux de traction maximaux T (fig.3) orientés dans des directions opposées et qui sont transmis au châssis 1 de la remorque en engendrant, par rapport au centre de gravité O de ladite remorque, un couple de torsion qui tend à faire tourner la remorque du côté de la roue 3 de diamètre inférieur. Cette rotation est interdite par le véhicule remorqueur qui est relié au châssis 1 de la remorque par l'intermédiaire du tirant latéral 9, du tirant longitudinal 8 et de l'élément sensible 7 qui sera donc soumis à l'action de I1 effort longitudinal transmis à partir du tirant longitudinal 8, la valeur de cet effort étant égale à la somme des efforts longitudinaux de traction T agissant sur les roues 3 et 4. L'effort longitudinal agissant sur l'élément sensible 7 est transformé en un signal électrique qui est transmis à l'appareil d'enregistrement monté dans la cabine du véhicule remorqueur, appareil qui est gradué en valeur du coefficient d'adhérence des pneumatiques des roues 3 et 4 de la remorque vis-à-vis du revêtement 5 de l'aérodrome. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes. -REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la détermination du coefficient d'adhérence, vis-à-vis d'un revêtement routier, de pneumatiques de roues de véhicules de transport, comportant, d'une part, une remorque à un seul essieu dont le châssis est relié à un véhicule remorquew par l'intermédiaire d'une fourche et dont les roues sont agencées de façon à subir, lors du déplacement de la remorque, des glissements longitudinaux dans des directions opposées destinés à permettre de mesurer le coefficient d'adhérence, et, d'autre part, un appareil d'enregistrement dudit coefficient comprenant un élément sensible, le susdit dispositif étant caractérisé en ce que la susdite remorque ne comporte que deux roues, tandis que l'élément sensible est disposé entre le châssis de la remorque et l'extrémité libre de la fourche, ledit élément sensible étant relié cinématiquement audit châssis et à ladite fourche de telle façon qu'au cours du déplacement de la remorque l'élément sensible soit soumis à un effort dont la valeur est proportionnelle à la somme des valeurs absolues des efforts longitudinaux de traction agissant sur les roues, ledit effort étant essentiellement orienté p-arallèlement aux efforts précités. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roues de la remorque sont de diamètres différents et ont une disposition symétrique par rapport au centre de gravité de ladite remorque, l'élément sensible étant relié par une articulation au châssis de la remorque à un point d'intersection dudit châssis avec le plan de roulement d'une des roues, tandis que la liaison cinématique du susdit élément avec la fourche de la remorque est réalisée par l'ffitermédiaire de deux tirants, à savoir un tirant longitudinal et un tirant latéral, disposés bout à bout et reliés par une articulation réunissant leurs extrémités en regard, l'autre extrémité du tirant longitudinal étant reliée par une articulation à lfélément sensible et le tirant lui-même étant monté sur le châssis de la remorque de façon à pouvoir subir des déplacements axiaux dans le plan de roulement de ladite roue et parallè lement au revêtement routier, l'extrémité libre du tirant latéral étant reliée par une articulation à ltextrémité libre de la fourche de la remorque. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités du tirant longitudinal sont guidées par des galets d'appui montés sur le châssis de la remorque. 4.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fourche de la remorque est réalisée sous forme d'un brabant dont l'une des extrémités est reliée par une articulation au châssis de la remorque à un point d'intersection dudit châssis avec le plan vertical longitudinal passant par le centre de gravité de la remorque.