ES2645067T3 - Dispositivo de medición del grado resbaladizo de un suelo - Google Patents

Abstract

Dispositivo perfeccionado de medición del grado resbaladizo de un suelo equipado con una rueda de medición (12) y una rueda de referencia (26), que reposa sobre el suelo y montadas las dos en un bastidor oscilante (8) articulado por una unión pivotante en un bastidor soporte (1) equipado con ruedas portadoras (2), cuyos ejes (13, 27) son horizontales y paralelos y que entran en rotación cuando el dispositivo se desplaza con un movimiento de progresión, girando la rueda de referencia libremente con el fin de que ruede sin resbalar sobre el suelo, mientras que la rueda de medición se frena con la ayuda de un órgano decelerador hidráulico (24) de tal manera que ruede con un porcentaje de resbalamiento constante, deduciéndose el grado de resbalamiento del suelo de la medición de la fuerza de frenado aplicada a la rueda de medición por un captador de par (19) o un captador de presión (45), caracterizado por el hecho de que comprende además, a uno y otro lado del bastidor oscilante, en la intersección de un plano horizontal P1 que contiene el indicado eje (13) de la mencionada rueda de medición y de un plano vertical P2 que contiene dos ejes superpuestos (10-1, 12-2) de la indicada unión pivotante, dos captadores de fuerza (54) para medir una reacción longitudinal que se aplica sobre la indicada rueda de medición.

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de medicion del grado resbaladizo de un suelo

La invencion es un perfeccionamiento a la patente FR 2.656.099 que se refiere a un dispositivo de medicion del grado resbaladizo de un suelo, como un firme de carretera o una pista de aeropuerto, equipado con una rueda de medicion y una rueda de referencia que reposa sobre el suelo, cuyos ejes son horizontales y paralelos y que entran en rotacion cuando el dispositivo se desplaza con un movimiento de progresion, girando la rueda de referencia libremente con el fin de que ruede sin resbalamiento sobre el suelo, mientras que la rueda de medicion se frena de tal manera que ruede con un porcentaje de resbalamiento constante, deduciendose entonces el grado de resbalamiento del suelo de la medicion de la fuerza de frenado aplicada a la rueda de medicion.

Tecnica anterior

El dispositivo de medicion de la patente anteriormente citada cuyo aporte ha sido considerable con relacion a los dispositivos anteriores en los cuales la fuerza de frenado aplicada a la rueda de medicion se obtema con la ayuda de un medio mecanico constituido por un freno de disco, servomandado con el fin de mantener un porcentaje de resbalamiento constante para la rueda de medicion, presenta no obstante aun el inconveniente de no poder discernir la presencia de contaminantes sobre el suelo objeto de esta medicion.

Fin y objeto de la invencion

La invencion tiene por consiguiente por objeto proponer un dispositivo de medicion del tipo indicado que permita ademas detectar la presencia de contaminantes sobre el suelo por el cual se desplaza la rueda de medicion.

Estos fines son conseguidos por un dispositivo perfeccionado segun la invencion, equipado con una rueda de medicion y una rueda de referencia, que reposa sobre el suelo y montadas las dos en un bastidor oscilante articulado por una union pivotante en un bastidor de soporte equipado con ruedas portadoras, cuyos ejes son horizontales y paralelos y que entran en rotacion cuando el dispositivo es desplazado con un movimiento de progresion, girando la rueda de referencia libremente de manera que ruede sin resbalamiento sobre el suelo, mientras que la rueda de medicion se frena con la ayuda de un organo decelerador hidraulico de tal manera que ruede con un porcentaje de resbalamiento constante, deduciendose el grado de resbalamiento del suelo de la medicion de la fuerza de frenado aplicada a la rueda de medicion por un captador de par o un captador de presion, caracterizado por el hecho de que comprende ademas, a uno y otro lado de dicho bastidor oscilante, en la interseccion de un plano horizontal P1 que contiene el indicado eje de la mencionada rueda de medicion y de un plano vertical P2 que contiene dos ejes superpuestos de la indicada union pivotante, dos captadores de fuerza para medir una reaccion longitudinal que se aplica sobre la mencionada rueda de medicion.

Asf, anadiendo al dispositivo la capacidad de medir la reaccion longitudinal que se aplica sobre la rueda de medicion, se obtiene la posibilidad de determinar igualmente el espesor de eventuales contaminantes que cubran el suelo recorrido por el dispositivo.

En una forma de realizacion preferida, cada uno de los indicados captadores de fuerza esta interpuesto, en el indicado plano horizontal P1, entre el pie de un balancm que asegura la indicada union pivotante con dos ejes superpuestos entre los indicados bastidores de soporte y oscilante y una parte que forma tope de dicho bastidor de soporte.

Ventajosamente, la fuerza de frenado aplicada a la mencionada rueda de medicion se mide mediante un captador de par interpuesto en la cadena cinematica de acoplamiento en rotacion de la indicada rueda de medicion con el mencionado organo decelerador hidraulico.

De preferencia, el dispositivo segun la invencion comprende ademas medios de comparacion para comparar el par de frenado obtenido por el indicado captador de par y la indicada reaccion longitudinal obtenida por los mencionados captadores de fuerza y cuantificar asf una fuerza de arrastre opuesta al avance de la rueda de medicion.

De un modo general, el dispositivo puede estar provisto de un bastidor de soporte autonomo, que constituye entonces un remolque destinado para ser enganchado a un vetuculo tractor. Puede tambien montarse a bordo de un vetuculo motorizado equipado con ruedas portadoras, estando entonces su bastidor de soporte constituido por el bastidor de este vehfculo.

Breve descripcion de los dibujos

Otras particularidades y ventajas de la invencion se desprenderan claramente de la descripcion que sigue, en relacion con los dibujos adjuntos, de un ejemplo de realizacion no limitativo, en los cuales:

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• la figura 1 representa en planta un dispositivo de medicion segun la invencion, con el capo quitado, habiendo sido quitados el deposito principal de lfquido hidraulico y el bastidor que lo soporta,

• la figura 2 representa esquematicamente en vista lateral la articulacion entre el bastidor soporte y el bastidor oscilante del dispositivo de la figura 1,

• la figura 3 ilustra el esquema hidraulico y electrico utilizado en el dispositivo de medicion de la figura 1,

• las figuras 4A y 4B representan las fuerzas mecanicas empleadas en caso respectivamente de ausencia o de presencia de un contaminante sobre el suelo recorrido por el dispositivo de medicion segun la invencion, y

• la figura 5 muestra un ejemplo de resultado de medicion en presencia de agua.

Descripcion detallada de un(os) modo(s) de realizacion

El dispositivo de medicion representado en la figura 1 ofrece la forma de un remolque de un solo eje. Este comprende, bajo un capo no representado, un bastidor de soporte 1 soportado por las ruedas portadoras 2 de este eje y solidario de un timon central 3 de enganche a un vetuculo tractor no representado. Cada rueda 2 esta fijada en un arbol propio 4 montado en un brazo oscilante 5 que esta unido con el bastidor 1 mediante un gorron horizontal 6 de articulacion. Entre cada brazo oscilante 5 y el bastidor esta interpuesto un organo 7 de suspension y de amortiguamiento. El bastidor 1, en forma de cuadro rectangular, comprende una gran cavidad central en la cual se ubica un primer bastidor oscilante 8, articulado al bastidor de soporte 1, gracias a una union pivotante con dos ejes superpuestos, uno 10-1 con el bastidor oscilante 8 y el otro 10-2 con el bastidor 1, estando estos dos ejes dispuestos en un plano vertical en la parte delantera del dispositivo, mientras que el eje 11 del eje portador de las ruedas 2 esta situado en la parte posterior.

En bastidor 8 se encuentra montada, a media distancia de las ruedas 2, una rueda 12 equipada con un neumatico liso que se apoya sobre el suelo, que gira alrededor de un eje horizontal 13 situado en el mismo plano vertical que el eje 11. La rueda 12 esta soportada por un arbol 14 montado en el bastidor 8 y en este arbol se encuentra calzada una rueda dentada 15 acoplada, mediante una correa provista de muescas 16, con otra rueda dentada 17 calzada en un arbol 18 paralelo al arbol 14, que gira en el bastidor 8. Este arbol 18 esta acoplado, por mediacion de un captador de par 19, con un arbol 20 montado de forma similar, estando los dos arboles 18 y 20 alineados. En el arbol 20 se encuentra calzada una rueda dentada 21 acoplada mediante una correa dentada 22 con otra rueda dentada 23 calzada en el arbol de un servomotor hidraulico 24 fijado en el bastidor 8. El eje de la rueda dentada 23 y del servomotor 24 se confunde con uno de los ejes de articulacion del bastidor 8 en el bastidor 1. Una dinamo taquimetrica 25 va fijada al servomotor 24, estando su arbol de entrada acoplado con el arbol de este ultimo.

Se apreciara sin embargo que esta configuracion no sena limitativa y esta claro que por ejemplo la correa dentada 16 podra directamente acoplar el arbol 14 con el arbol del servomotor hidraulico 24 por mediacion de la rueda dentada 15 y de la rueda dentada 23 respectivamente. En este caso representado, el captador de par 19 se introducira en el arbol que conecta el servomotor hidraulico 24 con la rueda dentada 23. Ademas, el eje de la rueda dentada 23 y del servomotor 24 podra no ser confundido con uno de los ejes de articulacion del bastidor 8 en el bastidor 1.

El bastidor 8 esta por otra parte equipado con una rueda de referencia 26, que puede girar libremente alrededor del eje 27 de su arbol, el cual esta conectado con el bastidor 8 mediante un muelle de suspension (no representado) y un brazo 49 oscilante en un plano vertical alrededor de un eje 50 unido al bastidor 8 con el fin de imponer a la rueda 26 un contacto permanente con el suelo, sin repercusion. El eje 27 de esta esta situado en el mismo plano vertical que el eje 11 del eje portador. La rueda 26, acoplada con una dinamo taquimetrica 28, se apoya sobre el suelo y gira proporcionando la referencia de velocidad de rotacion para la rueda de medicion 12 y permite ademas medir la distancia recorrida por el remolque.

Una vez mas, se podra apreciar que esta configuracion no sena unica y que las ruedas portadoras 2 podran igualmente ser utilizadas como referencia de velocidad de rotacion para la rueda de medicion 12 acoplando allf en cada una una dinamo taquimetrica 28, permitiendo por este hecho medir la distancia recorrida por el remolque. Este sistema permitira ventajosamente obtener una media de las velocidades de rotacion de las dos ruedas portadoras 2, proporcionando asf una informacion precisa sobre la velocidad de referencia particularmente cuando el dispositivo se desplaza segun una curva.

Segun la invencion, en la interseccion del plano horizontal P1 que contiene el eje 13 de la rueda de medicion 12, y del plano vertical P2 que contiene los ejes 10-1 y 10-2 han sido dispuestos a uno y otro lado del bastidor oscilante 8 dos captadores de fuerza 54 para medir la reaccion longitudinal entre los bastidores 1 y 8 y cuantificar la fuerza de arrastre opuesta al avance de la rueda de medicion 12. Mas precisamente, la union entre los dos bastidores 1 y 8 esta asegurada por dos balancines 55 dispuestos en el plano P2, a uno y otro lado del bastidor 8, y del cual un extremo que forma pie de balancm esta articulado directamente sobre este bastidor 8 a nivel del eje 10-1 situado en

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el plano horizontal P1 y cuyo otro extremo que forma cabeza de balancm esta articulado al bastidor 1 a nivel del eje 10-2 por medio de un portico 56 de soporte de este otro extremo.

Cada uno de los dos captadores de fuerza 54 esta instalado en el plano P1 que contiene el eje 13 y el eje 10-1, entre el extremo que forma pie de balancm y el portico 56 solidario del bastidor 1 que forma tope. Asf, cualquier reaccion longitudinal que se aplique a la rueda de medicion 12 se encuentra de nuevo aplicada directamente sobre el eje 10-1 y por consiguiente corresponde a la suma de las fuerzas medidas por los dos captadores de fuerza 54.

Un ejemplo de esquema hidraulico y electrico, que no sena limitativo, utilizado en el dispositivo se ilustra en la figura 2. Un deposito principal 31 de lfquido hidraulico, que sirve para la alimentacion del servomotor 24, esta montado en un segundo bastidor oscilante (no representado) articulado al bastidor 8 segun un eje paralelo a los ejes 10-1 y 10-2 de articulacion del bastidor 8 al bastidor 1. El lfquido contenido en este deposito se mantiene a presion (a un valor lfmitado a 5 bares por un limitador de presion 43) mediante una bomba hidraulica de cebado 29 que acciona una de las ruedas 2 por mediacion de ruedas dentadas y por una correa provista de muescas 30. El deposito principal 31, que esta compuesto por dos mitades dispuestas simetricamente a uno y otro lado de la rueda de medicion 12, constituye para una mayor parte la carga (100 a 200 daN) que aplica esta sobre el suelo y que le es comunicada por mediacion de un amortiguador (no representado) interpuesto entre el segundo bastidor oscilante y el bastidor 8. En cuanto a la rueda de referencia 26, ninguna carga particular esta prevista para la misma. Esta es simplemente aplicada al suelo por la fuerza relativamente pequena de su muelle de suspension.

El servomotor 24 es controlado por una servovalvula 32 interpuesta en un conducto hidraulico 33 que conecta el servomotor con el deposito principal 31. Esta servovalvula esta igualmente controlada, por medio de una fase de pilotaje 34, por un modulo de control 35 que recibe, por cables 36, 37, las senales de medicion proporcionadas por las dinamos taquimetricas 25, 28, representativas de las velocidades de rotacion respectivas de la rueda de medicion 12 y de la rueda de referencia 26. La fase de pilotaje 34 es alimentada bajo alta presion (sin sobrepasar los 100 bares gracias a un limitador de presion 44) por una bomba hidraulica 38 accionada, por mediacion de ruedas dentadas y por una correa provista de muescas 39, por la rueda portadora 2 simetrica de la que acciona la bomba de cebado 29. Esta bomba 38 es alimentada con lfquido hidraulico por un deposito auxiliar 40, al cual conduce por otro lado un tubo de drenaje 41 procedente del servomotor 24. Simetricamente al deposito 40 esta montado sobre el bastidor 1 otro deposito auxiliar 42 similar, que asegura la alimentacion de la bomba de cebado 29.

Para completar el funcionamiento del sistema, en atencion a las caractensticas del motor hidraulico, que presenta inevitablemente un par resistente residual en circuito abierto, y habida cuenta de las posibilidades de utilizacion del dispositivo de medicion en pafses reputados por sus condiciones climaticas severas, se ha previsto instalar en la cadena cinematica un motor hidraulico 51 de potencia reducida para compensar el par resistente anteriormente citado en el caso en que el coeficiente de friccion medido sea inferior a 0,15. Este motor esta acoplado a la salida del arbol del servomotor principal 24 por medio de una transmision mecanica 52 (ver la figura 1).

Para realizar una medicion del grado resbaladizo de un suelo, se hace progresar a velocidad constante el remolque enganchado a un vehmulo tractor. La rueda de referencia 26, que gira libremente, rueda sin resbalar sobre el suelo y su velocidad, proporcional a la velocidad de progresion del remolque, es proporcionada por la generatriz taquimetrica 28 al modulo de control 35. Por el contrario, la rueda de medicion 12 rueda igualmente sobre el suelo, pero con resbalamiento, siendo frenada por el servomotor 24 al cual esta conectada por la cadena cinematica anteriormente descrita. El grado de frenado de esta rueda es gobernado por el modulo de control 35 que actua sobre la servovalvula 32, por mediacion de la fase de pilotaje 34, de forma que el servomotor aplique a la rueda 12 un par de frenado tal que la diferencia relativa de las velocidades de rotacion de esta rueda y de la rueda de referencia 26, proporcionadas al modulo de control 35 por las generatrices taquimetricas 25 y 28, sea mantenida en un valor apropiado constante, sea cual fuere el estado de resbalamiento del suelo.

En la practica, el porcentaje de resbalamiento de la rueda 12 es seleccionado en las proximidades del 15%, valor que corresponde al maximo del coeficiente de friccion de una rueda frenada en una calzada mojada. Mediante la regulacion del modulo de control, resulta facil obtener el mantenimiento del porcentaje de resbalamiento en cualquier valor deseado, asf como tener en cuenta cualquier disminucion del diametro de la rueda de medicion debido a su desgaste.

La medicion del coeficiente de rozamiento del par es entonces proporcionada por el captador de par 19 introducido en la cadena cinematica que conecta la rueda de medicion 12 con el servomotor 24. Este captador proporciona en efecto una senal que representa el par de frenado infligido por el servomotor a la rueda 12 para imponer a esta un porcentaje de resbalamiento constante con relacion a la rueda de referencia 26. El par asf medido permite una determinacion directa de este coeficiente de friccion de par, que es igual a la relacion entre la fuerza de rozamiento de la rueda 12 sobre el suelo, deducida del par medido, y la carga vertical que se ejerce sobre esta rueda de medicion. En variante, se puede realizar una medicion indirecta del par de frenado producido por el servomotor 24 con la ayuda de un captador de presion 45 instalado en el circuito hidraulico del servomotor a la salida de la servovalvula 32. La presion hidraulica que reina en este lugar del circuito esta conectada en efecto con el par de frenado por una funcion que puede determinarse por contrastado.

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El coeficiente de friccion longitudinal es en cuanto al mismo medido con la ayuda de dos captadores de fuerza 54 y de la carga vertical que se ejerce sobre la rueda de medicion. Cuando el suelo no presenta contaminantes (nieve, agua y/o mezcla de nieve-agua), este coeficiente de rozamiento longitudinal es igual al coeficiente de rozamiento de par (figura 4A). Por el contrario, en presencia de tales contaminantes sobre el suelo recorrido por el dispositivo de medicion, se mide una diferencia entre estos dos coeficientes. Esta diferencia se debe a una fuerza de traccion creada por el contaminante que afecta de distinto modo al captador de par 19 que mide el par de frenado y los captadores de fuerza 54 que miden la reaccion longitudinal (figura 4B). Asf, la comparacion entre esta medicion del par de frenado y esta medicion de la reaccion longitudinal permite cuantificar la fuerza de traccion, opuesta al avance de la rueda de medicion, y que es funcion del espesor del contaminante presente delante de esta rueda, como lo muestra la tabla de la figura 5 que ilustra la altura del agua medida en funcion de la fuerza de traccion marcada en el desplazamiento del dispositivo de medicion sobre un suelo mojado, siendo este desplazamiento realizado a 65 km/h con un porcentaje de resbalamiento del 15% aplicado a la rueda de medicion.

La senal de medicion proporcionada bien sea por el captador de par 19, o por el captador de presion 45, y las senales de medicion procedentes de los captadores de fuerza 54 se aplican a un modulo electronico de acondicionamiento 46 que comprende los medios de comparacion precisados y que, a traves de un modulo de comunicacion por cable o por radio 47, por ejemplo de tipo WiFi, las direcciona a un dispositivo informatico externo para explotacion. El modulo electronico de acondicionamiento 46 podra igualmente comunicar las senales procedentes de las dinamos taquimetricas 28 y 25.

El dispositivo descrito, realizado en forma de un remolque, es igualmente susceptible de integrarse en un vehnculo portador motorizado. En esta variante, el bastidor de soporte 1 esta suprimido, asegurando entonces el bastidor del vehnculo portador la funcion. Solo subsiste por consiguiente el bastidor 8 que esta entonces articulado al bastidor unido del vetnculo portador en las mismas condiciones que con el bastidor de soporte 1 del remolque, es decir por medio de balancines de conexion 55. Segun el tipo de vetnculo utilizado la existencia o inexistencia de un puente posterior, la rueda de medicion 12 y la rueda de referencia 26 tendran su eje horizontal situado o no situado en el plano vertical que pasa por el eje de las ruedas traseras del vetnculo portador. En cuando a los elementos mecanicos e hidraulicos necesarios para el funcionamiento del servomotor hidraulico 24 y de la servovalvula hidraulica 32, estan instalados en el vehnculo y accionados por el motor de este.

Claims (6)

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   REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo perfeccionado de medicion del grado resbaladizo de un suelo equipado con una rueda de medicion (12) y una rueda de referencia (26), que reposa sobre el suelo y montadas las dos en un bastidor oscilante (8) articulado por una union pivotante en un bastidor soporte (1) equipado con ruedas portadoras (2), cuyos ejes (13, 27) son horizontales y paralelos y que entran en rotacion cuando el dispositivo se desplaza con un movimiento de progresion, girando la rueda de referencia libremente con el fin de que ruede sin resbalar sobre el suelo, mientras que la rueda de medicion se frena con la ayuda de un organo decelerador hidraulico (24) de tal manera que ruede con un porcentaje de resbalamiento constante, deduciendose el grado de resbalamiento del suelo de la medicion de la fuerza de frenado aplicada a la rueda de medicion por un captador de par (19) o un captador de presion (45), caracterizado por el hecho de que comprende ademas, a uno y otro lado del bastidor oscilante, en la interseccion de un plano horizontal P1 que contiene el indicado eje (13) de la mencionada rueda de medicion y de un plano vertical P2 que contiene dos ejes superpuestos (10-1, 12-2) de la indicada union pivotante, dos captadores de fuerza (54) para medir una reaccion longitudinal que se aplica sobre la indicada rueda de medicion.
2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que cada uno de los indicados captadores de fuerza esta interpuesto, en el indicado plano horizontal P1, entre el pie de un balancm (55) que asegura entre los indicados bastidores de soporte y oscilante la indicada union pivotante con dos ejes superpuestos y una parte que forma tope (56) de dicho bastidor de soporte.
3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la fuerza de frenado aplicada a la indicada rueda de medicion se mide por un captador de par (19) interpuesto en la cadena cinematica de acoplamiento en rotacion de la indicada rueda de medicion con el indicado organo decelerador hidraulico.
4. 4. Dispositivo segun la reivindicacion 2 y la reivindicacion 3, caracterizado por que comprende ademas medios de comparacion (46) para comparar el par de frenado obtenido por el indicado captador de par y la mencionada reaccion longitudinal obtenida por los indicados captadores de fuerza y asf cuantificar una fuerza de traccion opuesta al avance de la rueda de medicion.
5. 5. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el indicado bastidor de soporte al ser autonomo, constituye un remolque destinado para ser enganchado a un vehfculo tractor.
6. 6. Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que esta montado a bordo de un vehuculo motorizado equipado con ruedas portadoras, estando su bastidor de soporte constituido por el bastidor de este vetuculo motorizado.