Brevet FR3063808A1 — publié le 20180914

Procédé de détermination du coefficient de frottement statique pour une semelle de chaussure DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001]La présente invention concerne un procédé de détermination du coefficient de 5 frottement statique d'une semelle de chaussure au moyen d'un banc de test un procédé de mesure de résistance au glissement d'une semelle. Elle prévoit également le banc de test correspondant. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0002]La demande de brevet W02004/051239 propose un procédé de mesure du coefficient de frottement d'un élément sur une surface à tester par rotation de l'élément en appui sur la surface à tester. Les conditions précises des mesures à réaliser ne sont pas précisées. [0003]Le document FR2751748 décrit un procédé de caractérisation d'une surface en mesurant l'échauffement résultant du frottement entre un patin et la surface à tester. 20 [0004]La norme EN13287 décrit une méthode permettant de mesurer dans des conditions précises le niveau de résistance au glissement des chaussures de sécurité. La norme prévoit en outre l'application d'une vitesse de 300 mm/s entre la chaussure et la surface d'appui. 25 [0005]Dans ces différents documents, les conditions d'essais et les paramètres pris en compte lors des mesures ne permettent pas de mesurer de façon fiable, précise et répétitive les capacités des chaussures à éviter ou retarder l'entrée en mode glissement. Or, pour un grand nombre d'utilisation des chaussures, comme par exemple pour la sécurité, le sport, ou autre, cette caractéristique est plus appropriée 30 pour évaluer les aptitudes des semelles à conserver leur adhérence le plus longtemps possible. 10 15 3063808 2 [0006]Pour pallier ces différents inconvénients, l'invention prévoit différents moyens techniques. EXPOSE DE L'INVENTION [0007]Tout d'abord, un premier objectif de l'invention consiste à déterminer un moyen permettant de comparer de façon fiable, et avec un haut niveau de précision, les performances d'adhérence de diverses semelles de chaussures. [0008]Un autre objectif de l'invention consiste à prévoir un moyen permettant de 10 déterminer de façon fiable et avec un haut niveau de précision les performances anti-glissement d'une semelle de chaussure. [0009]Encore un autre objectif de l'invention consiste à prévoir un moyen permettant d'évaluer ou quantifier les caractéristiques de chaussures en regard de certains usages spécialisés requérant des caractéristiques techniques spécifiques, tel que la 15 sécurité (anti-glisse), l'escalade, le sport. Dans ce dernier cas, des mesures permettant d'évaluer les aptitudes au jeu sont recherchées. [0010]Pour ce faire, l'invention prévoit un procédé de détermination du coefficient de frottement statique d'une semelle de chaussure au moyen d'un banc de test comprenant : 20 - une surface de mesure de caractéristiques de frottement connues et apte à supporter au moins une portion d'une semelle de chaussure à tester ; - un membre d'appui produisant une force d'appui Fz de la semelle sur la surface de mesure sur laquelle la semelle à mesurer est posée ; - un membre de traction apte à générer un déplacement entre la semelle et la 25 surface de mesure (par action sur la semelle ou sur la surface de mesure) ; ledit procédé comprenant les étapes selon lesquelles : - au moins une portion d'une semelle à tester, est positionnée sur la surface de mesure du banc de test ; - une force Fz d'appui de consigne est appliqué sur la semelle par le membre 30 d'appui; - un déplacement du membre de traction est graduellement appliqué (de préférence avec maîtrise de la vitesse et asservissement en déplacement); 2017-095fr 3063808 3 - les valeurs de Fx et Fz sont enregistrées en temps réel à des intervalles de temps déterminés; - le coefficient de frottement Mu statistique est déterminé par identification de la valeur maximale du rapport Fx/Fz. 5 [0011]Contrairement aux procédés connus qui visent à détecter l'effort de résistance au glissement à vitesse stabilisée (en mode glissement, ce qui correspond à un coefficient de frottement dynamique), la présente méthode permet de déterminer le coefficient de frottement statique, qui est une valeur caractéristique particulièrement utile pour comparer les performances de semelles en regard de leur capacité à éviter d'entrer en mode de glissement. Les accidents dus au glissement survenant du fait d'une entrée en mode glissement, la valeur du Mu statique est beaucoup plus révélatrice des performances d'une semelle pour un sol donné. [0012] La vitesse appliquée par le membre de traction est adaptée à la nature du sol et de la semelle utilisés (par exemple 0,02 m/s pour un sol classique). Elle est par ailleurs relativement faible pour faciliter les prises de mesures à des intervalles de déplacements relatifs les plus courts possibles. Ainsi, par rapport à la vitesse de déplacement spécifiée dans la norme E N13287, la vitesse est divisée par 15. [0013]De manière avantageuse, la distance relative (entre la semelle et la surface de mesure) maximale parcourue entre deux points de mesure est de 0,03 mm et plus préférentiellement de 0,01 mm. Le fait de prendre des mesures des valeurs de Fx et Fz à des intervalles de distance relativement courts permet de s'assurer que tous les points pertinents, en particulier les points permettant de déterminer la valeur réelle effective maximale du rapport Fx/Fz font bien l'objet de mesures. D'autre part, le fait de cibler les mesures sur une distance relative parcourue entre la semelle et la surface de mesure plutôt qu'en fonction du temps, permet d'assurer l'efficacité du procédé en toutes circonstances. [0014] Le procédé prévoit avantageusement des capteurs de force pour les mesures des forces Fx et Fz, dans lequel les mesures Fx et Fz sont filtrées par un filtre passe bas appliqué à chacun des canaux de mesure. 2017-095fr 3063 80 8 4 [0015]Cette approche permet l'obtention de résultats plus précis, en particulier pour déterminer la valeur effective de Mu statique, car la recherche du point maximum sur une courbe doit se faire dans des conditions sans bruit. [0016]Le filtre passe bas utilise avantageusement une moyenne flottante de chaque 5 point à l'aide de ses points voisins correspondant à un intervalle de temps inférieur à 1 sec, et plus préférentiellement inférieur à 0,6 sec et encore plus préférentiellement inférieur à 0,3 sec. On utilise par exemple un jusqu'à une dizaine de points voisins. [0017]En variante, le procédé prévoit une étape de mesure du coefficient de frottement dynamique. Cette mesure correspond à la valeur de Fx/Fz en phase 10 stabilisée (soit Mu glissant sur le graphique de la figure 2). [0018]Ce mode de réalisation permet une mesure du coefficient de frottement dynamique particulièrement précise du fait que la valeur mesurée est bien décorrellée de la valeur préalablement obtenue du coefficient statique. [0019]L'invention prévoit également un banc de test pour la détermination du 15 coefficient de frottement statique d'une semelle de chaussure, comprenant : - une surface de mesure dont les caractéristiques de frottement sont connues ; - un membre d'appui susceptible de produire une force Fz d'appui de la semelle sur la surface de mesure sur laquelle la semelle à mesurer est posée ; - un membre de traction apte à appliquer un déplacement Dx à un des éléments de 20 l'ensemble de mesure, de préférence le membre d'appui (4) ou la surface de mesure ; - des capteurs de force pour les mesures des forces Fx et Fz, dans lequel les mesures Fx et Fz sont effectuées en temps réel lors du déplacement Dx; - un module de détermination du coefficient de frottement statique de la semelle en 25 cours de test, en liaison avec le membre d'appui et le membre de traction. [0020]De manière avantageuse, le module de détermination du coefficient de frottement statique comprend des sous-modules d'enregistrement des valeurs de Fx et Fz en fonction du déplacement Dx du module de traction dans lequel la distance relative (entre la semelle et la surface de mesure) maximale parcourue entre deux points de mesure est de 0,03 mm et plus préférentiellement de 0,01 mm. 2017-095fr 3063808 5 [0021]Egalement de manière avantageuse, le module de détermination du coefficient de frottement statique comprend un filtre passe bas appliqué à chacun des canaux de mesure. Le filtre passe bas permet de supprimer les bruits parasites de mesure qui rendent nombre de mesures brutes pratiquement inexploitables pour 5 déterminer précisément le coefficient de frottement statique d'une semelle de chaussure. [0022]Le filtre passe bas est de préférence adapté pour effectuer une moyenne de chaque point à l'aide de ses points voisins correspondant à un intervalle de temps inférieur à 1 sec, et plus préférentiellement inférieur à 0,6 sec et encore plus 10 préférentiellement inférieur à 0,3 sec. [0023]Le module de détermination du coefficient de frottement statique est apte à comparer les valeurs de Fx et Fz et de détecter la valeur maximale du rapport Fx/Fz pour un essai donné. [0024]Selon le cas, le membre de traction agit sur le membre d'appui ou encore sur 15 la surface de mesure, ou sur les deux. Dans le cas, l'action effectuée est préférentiellement en sens opposé. Le membre de traction permet d'obtenir un déplacement relatif de la semelle à mesurer par rapport à la surface de mesure. DESCRIPTION DES FIGURES 20 [0025]Tous les détails de réalisation sont donnés dans la description qui suit, complétée par les figures 1 et 2, présentées uniquement à des fins d'exemples non limitatifs, et dans lesquelles: 25 -la figure 1 est une représentation schématique d'un banc de test permettant la détermination du coefficient de frottement statique d'une semelle de chaussure ; -la figure 2 présente un graphique illustrant un exemple de résultats susceptibles d'être obtenus avec un banc de test tel que celui de la figure 1, représentant des valeurs de coefficients de frottement statiques et dynamiques en fonction du 30 déplacement. 2017-095fr 3063808 6 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION [0026]La figure 1 est une représentation schématique d'un banc de test 1 pour la 5 détermination du coefficient de frottement statique d'une semelle 2 de chaussure. Il comprend une surface de mesure 3. On prévoit de préférence une pluralité de surfaces de mesures interchangeables dont les caractéristiques de frottement varient, de façon à pouvoir procéder à des mesures représentatives de différents contextes d'utilisation, comme par exemple un sol céramique (sec ou mouillé), un 10 sol bétonné, ou différentes surfaces telles que de la glace, du papier abrasif (par exemple P180), ou autres. [0027]La surface de mesure est avantageusement sensiblement plane et agencée selon un plan sensiblement horizontal. 15 [0028]Un membre d'appui 4, prévu par exemple au-dessus de la surface de mesure 3, permet de produire une force Fz contre la semelle 2 que sorte que cette dernière appuie sur la surface de mesure 3 sur laquelle la semelle à mesurer est posée. 20 [0029]Un membre de traction 5, comme par exemple un vérin, est agencé pour appliquer un déplacement Dx à un des éléments de l'ensemble de mesure, dans l'exemple illustré, le membre d'appui 4. En variante, illustrée en trait pointillé, le déplacement Dx est appliqué à la surface de mesure 3. 25 [0030] Le banc de mesure comporte des capteurs de force pour les mesures des forces Fx et Fz. Ces capteurs sont intégrés et non visibles sur la figure. Divers types de capteurs de type connus, comme par exemple des capteurs piezo-électriques, peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre de ces fonctions de mesure. 30 [0031]Le banc de test prévoit par ailleurs un module 6 de détermination du coefficient de frottement statique de la semelle en cours de test. Ce module est en liaison avec le membre d'appui 4 et le membre de traction 5, afin de recevoir les données effectives pertinentes lors des phases de mesure. Il permet aussi de gérer 2017-095fr 3063808 7 et commander le membre d'appui 4 et le membre de traction 5. [0032]Dans l'exemple illustré, afin de permettre de calculer les valeurs de Mu statique et de Mu dynamique, le module 6 de détermination du coefficient de 5 frottement statique comprend des sous-modules d'enregistrement des valeurs de Fx et Fz en fonction du déplacement Dx du module de traction. Il comprend par ailleurs un filtre passe bas appliqué à chacun des canaux de mesure. Ce filtre est particulièrement utile et efficace pour supprimer les bruits parasites de mesure. Grâce à ce filtre, les résultats de calculs sont plus fiables et plus précis, et la valeur 10 de Mu obtenue est particulièrement pertinente. [0033]Le filtre passe bas est conçu effectuer une moyenne de chaque point à l'aide d'un nombre déterminé de points voisins. On choisit par exemple les points voisins sur un intervalle de temps inférieur à 1 sec, et plus préférentiellement inférieur à 0,6 15 sec et encore plus préférentiellement inférieur à 0,3 sec. [0034]Le calcul de la valeur maximale du rapport Fx/Fz par le module 6 permet d'obtenir la valeur du coefficient de frottement statique pour un essai donné. 20 2017-095fr 3063808 8 Numéros de référence employés sur les figures 1 Banc de test pour mesure de résistance au glissement 2 Semelle 5 3 Surface de mesure 4 Membre d'appui sur la semelle 5 Membre de traction 6 Module de détermination du coefficient de frottement 10 2017-095fr REVENDICATIONS1. Procédé de détermination du coefficient de frottement statique d'une semelle (2) de chaussure au moyen d'un banc de test (1) comprenant : - une surface de mesure (3) de caractéristiques de frottement connues et apte à 5 supporter au moins une portion d'une semelle (2) de chaussure à tester ; - un membre d'appui (4) produisant une force d'appui Fz de la semelle (2) sur la surface de mesure (3) sur laquelle la semelle à mesurer est posée ; - un membre de traction (5) apte à générer un déplacement entre la semelle (2) et la surface de mesure (3) ; 10 ledit procédé comprenant les étapes selon lesquelles : - au moins une portion d'une semelle (2) à tester, est positionnée sur la surface de mesure (3) du banc de test ; - une force Fz d'appui de consigne est appliqué sur la semelle (2) par le membre d'appui (4); 15 - un déplacement du membre de traction (5) est graduellement appliqué; - les valeurs de Ex et Fz sont enregistrées en temps réel à des intervalles de temps déterminés ; - le coefficient de frottement Mu statistique est déterminé par identification de la valeur maximale du rapport Fx/Fz. 20 2. Procédé de mesure selon la revendication 1, dans lequel la distance relative maximale parcourue entre deux points de mesure est de 0,03 mm et plus préférentiellement de 0,01 mm. 25 3. Procédé de mesure selon l'une des revendications 1 ou 2, utilisant des capteurs de force pour les mesures des forces Ex et Fz, dans lequel les mesures Ex et Fz sont filtrées par un filtre passe bas appliqué à chacun des canaux de mesure. 4. Procédé de mesure selon la revendication 3, dans lequel le filtre passe bas 30 utilise une moyenne flottante de chaque point à l'aide de ses points voisins correspondant à un intervalle de temps inférieur à 1 sec, et plus préférentiellement inférieur à 0,6 sec et encore plus préférentiellement inférieur à 0,3 sec. 5. Procédé de mesure selon l'une des revendications précédentes, comprenant par 2017-095fr 3063808 10 ailleurs une étape de mesure du coefficient de frottement dynamique. 6. Banc de test (1) pour la détermination du coefficient de frottement statique d'une semelle (2) de chaussure, comprenant : - une surface de mesure (3) dont les caractéristiques de frottement sont connues ; - un membre d'appui (4) susceptible de produire une force Fz d'appui de la semelle (2) sur la surface de mesure (3) sur laquelle la semelle à mesurer est posée ; - un membre de traction (5) apte à appliquer un déplacement Dx à un des éléments de l'ensemble de mesure, de préférence le membre d'appui (4) ou la surface de mesure (3) ; - des capteurs de force pour les mesures des forces Fx et Fz, dans lequel les mesures Ex et Fz sont effectuées en temps réel lors du déplacement Dx; - un module (6) de détermination du coefficient de frottement statique de la semelle en cours de test, en liaison avec le membre d'appui (4) et le membre de traction (5). 7. Banc de test (1) selon la revendication 6, dans lequel le module (6) de détermination du coefficient de frottement statique comprend des sous-modules d'enregistrement des valeurs de Ex et Fz en fonction du déplacement Dx du module de traction dans lequel la distance relative maximale parcourue entre deux points de 20 mesure est de 0,03 mm et plus préférentiellement de 0,01 mm. 8. Banc de test selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel le module (6) de détermination du coefficient de frottement statique comprend un filtre passe bas appliqué à chacun des canaux de mesure. 9. Banc de test selon la revendication 8, dans lequel le filtre passe bas est adapté pour effectuer une moyenne de chaque point à l'aide de ses points voisins correspondant à un intervalle de temps inférieur à 1 sec, et plus préférentiellement inférieur à 0,6 sec et encore plus préférentiellement inférieur à 0,3 sec. 10. Banc de test (1) selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel le module (6) de détermination du coefficient de frottement statique est apte à comparer les valeurs de Ex et Fz et de détecter la valeur maximale du rapport Fx/Fz pour un essai donné. 25 30 2017-095fr