NL2004751C2

NL2004751C2 - Testinrichting.

Info

Publication number: NL2004751C2
Application number: NL2004751A
Authority: NL
Inventors: Adriaan Hermann Bondt; Radjan Nerinderpersad Khedoe; Frederik Roelf Spieard
Original assignee: Ooms Nederland Holding B V
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2011-11-22
Also published as: US20110303018A1; GB201108561D0; US8549926B2; GB2480558B; GB2480558A; DE202011101009U1

Description

P91183NL00

Titel: Testinrichting

De uitvinding heeft betrekking op een testinrichting, omvattende een draagconstructie voor het ondersteunen van een wegdeksectie, en een frame voor het positioneren van een testwiel op het oppervlak van de wegdeksectie, zodanig dat tijdens werking van de inrichting het testwiel 5 met een loopvlak een cirkelvormige baan beschrijft over het wegdekoppervlak.

Een dergelijke testinrichting is bijvoorbeeld bekend uit de Amerikaanse octrooipublicatie US 4 938 055. Hierbij rijdt het meetwiel op een ringvormige wegdeksectie om slijtage van een type wegdek ten gevolge 10 van wegverkeer te simuleren. Vervorming van de ringvormige wegdeksectie kan door inspectie worden vastgesteld nadat de wegdeksectie gedurende een periode door het testwiel is belast.

Om gedegen onderzoek aan de interactie tussen wegdekoppervlak en banden van voertuigen die het oppervlak berijden, mogelijk te maken 15 ontstaat de behoefte om een testinrichting te verkrijgen waarbij op systematisch wijze metingen beschikbaar komen.

De uitvinding beoogt een verbeterde testinrichting van de in de aanhef genoemde soort. In het bijzonder beoogt de uitvinding een testinrichting volgens de aanhef te verkrijgen, waarbij met behoud van het 20 basisprincipe van de constructie, op systematisch wijze metingen kunnen worden gegenereerd. Daartoe is het frame voor het positioneren van het testwiel voorts voorzien van een sensor voor het meten van een door het wegdekoppervlak op het testwiel uitgeoefende kracht.

Door het frame te voorzien van een sensor voor het meten van de 25 kracht die het wegdekoppervlak uitoefent op het testwiel kunnen op systematisch wijze meetgegevens worden verkregen ten behoeve van analyse van de interactie tussen het testwiel en het wegdekoppervlak.

2

Bovendien kunnen de metingen tegelijkertijd met het belasten van het wegdekoppervlak gegenereerd worden. Zo kan een test van het wegdekoppervlak simultaan worden gecombineerd met onderzoek aan fysische wijzigingen die optreden aan het testwiel tijdens de test.

5 Ongewenste onderbrekingen gedurende de test kunnen aldus worden verminderd of geheel worden geëlimineerd.

Bijgevolg kan een meting in principe instantaan, continue en over het complete rij vlak van een wegdekproefstuk, tijdens de gehele beproevingscyclus worden uitgevoerd.

10 Bij voorkeur is de sensor geïntegreerd in de draagarm, zodat een robuuste en eenvoudige constructie is verkregen voor het positioneren van het testwiel en het verrichten van metingen aan het testwiel. Hierbij wordt met voordeel gebruik gemaakt van het inzicht dat de door het wegdekoppervlak op het testwiel uitgeoefende kracht geheel door de 15 draagarm wordt geleid, zodat vervormingen aan de draagarm direct zijn gerelateerd aan de meten kracht op het testwiel.

Door de sensor te positioneren in een locale verjonging van de draagarm kunnen relatief geringe bewegingen in de draagarm, zoals buiging en torsie, worden waargenomen, terwijl de draagarm als geheel toch 20 een stevig geheel vormt.

In een voorkeursuitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding omvat de sensor een rekstrookje, zodat met relatief goedkope middelen een nauwkeurige meting van de kracht op het testwiel kan worden verkregen.

Optioneel is de hoek van de testwielas ten opzicht van de 25 cirkelvormige baan op het wegdekoppervlak instelbaar. Het testwiel kan dan zodanig worden georënteerd dat sprake is van een sleephoek. Hierdoor kunnen uiteenlopende praktische situaties worden gesimuleerd, bijvoorbeeld het nemen van een bocht. Ook kan een kunstmatige, versnelde slijtage van het wegdekoppervlak worden gegenereerd.

3

Verdere voordelige uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn weergegeven in de volgconclusies.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld dat in de tekening is weergegeven. In de tekening 5 toont:

Figuur 1 een schematisch perspectivisch bovenaanzicht van een testinrichting overeenkomstig de uitvinding;

Figuur 2 een schematisch perspectivisch bovenaanzicht van een draagconstructie van de testinrichting uit Figuur 1; 10 Figuur 3 een schematisch perspectivisch bovenaanzicht van een eerste framedeel voor het positioneren van testwielen in de inrichting uit Figuur 1;

Figuur 4 een schematisch perspectivisch bovenaanzicht van een tweede framedeel voor het positioneren van testwielen in de inrichting uit 15 Figuur 1; en

Figuur 5 een schematisch bovenaanzicht van een testwiel in de testinrichting van Figuur 1.

De figuur is slechts een schematische weergave van een voorkeursuitvoering van de uitvinding. In de figuren zijn gelijke of 20 corresponderende onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers aangegeven.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van een testinrichting 1 overeenkomstig de uitvinding. De inrichting 1 heeft een draagconstructie 2 voor het ondersteunen van een wegdeksectie 3. Ook heeft de inrichting 1 een deels getoond frame 4 voor het positioneren van testwielen 5a-c op het 25 oppervlak 6 van de wegdeksectie 3. Het frame omvat draagarmen 7a-c. Aan elke draagarm 7 is een testwiel 5 roteerbaar bevestigd.

De draagconstructie 2 omvat een aandrijving voor het roteerbaar aandrijven van de wegdeksectie 3. Tijdens werking van de inrichting 1 draait de wegdeksectie 3 in een rotatierichting B om een centrale as A. De 30 draagarmen 7 plaatsen de testwielen 5, ook wel meetwielen genoemd, op het 4 wegdekoppervlak 6, zodat de wielen 5, door het contact met het wegdekoppervlak, om hun assen 8a-c roteren. Hierbij beschrijven de meetwielen 5 met hun loopvlak 9a-c cirkelvormige banen lOa-c over het wegdekoppervlak 6. Het omwentelen van de wegdeksectie simuleert het 5 passeren van een voertuig over het wegdek. Doordat de meetwielen 5 elk een eigen spoor volgen op het wegdekoppervlak 6 kan een relatief groot deel van het oppervlak 6 worden benut voor het testen van wegdek en/of meetwiel. Bovendien kunnen tegelijkertijd verschillende typen meetwielen worden beproefd. Daarnaast heeft het toepassen van een meervoudig aantal 10 meetwielen 5 het voordeel dat de draagconstructie 2 evenwichtiger wordt belast. In een voorkeursuitvoering overeenkomstig de uitvinding zijn de posities van de testwielen in hoofdzaak evenredig verdeeld in de rotatierichting B van de wegdeksectie 3.

Het frame 4 voor het positioneren van de meetwielen 5 is voorts 15 voorzien van een sensor 11 voor het meten van een door het wegdekoppervlak 6 op een testwiel 5 uitgeoefende kracht. In de getoonde uitvoeringsvorm omvat de inrichting 1 een meervoudig aantal sensoren per wiel 5. Door toepassing van twee of meer sensoren kunnen verschillende ormtaties van de op het wiel 5 uitgeoefende kracht worden gemeten. De 20 sensoren 11 zijn géihtegreerd in de draagarmen 7. Daartoe is elke draagarm 7 voorzien van een of een meervoudig aantal locale verjongingen of uitsparingen 12 waarin de sensor 11 is opgenomen. De verjongingen of uitsparingen 12 zijn zodanig gedimensioneerd dat realistische krachten die op het meetwiel 5 worden uitgeoefend leiden tot minimale vervorming van 25 de draagarm ter plaatse van de verjonging of uitsparing die reproduceerbaar meetbaar zijn met de sensoren. Zo kan een nauwkeurige en betrouwbare meting worden gerealiseerd, terwijl toch een robuuste constructie worde toegepast. In principe kunnen de sensoren 11 separaat worden aangebracht, als alternatieve uitvoeringsvorm van een integratie in 30 de draagarm.

5

Door een. meervoudig aantal sensoren lla-b in omtreksrichting R om een draagarm 7 op verschillende posities aan te brengen kan een verstelling van de draagarm 7 in verschillende ormtaties worden gemeten. In de getoonde uitvoeringsvorm heeft de draagarm 7 in dwarsdoorsnede een 5 in hoofdzaak rechthoekig profiel. Op elk van de vier profieldelen 12a-d is een sensor 11 aangebracht. In Figuur 1 is een tweetal sensoren lla-b zichtbaar in de draagarm 7a rechtsvoor.

De sensoren omvatten elk een rekstrookje. Uiteraard zijn ook andere uitvoeringsvormen van krachtsensoren toepasbaar. Voorts kan de 10 nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de krachtmeting aanzienlijk worden opgevoerd door de sensoren periodiek te kalibreren.

Opgemerkt wordt dat de sensoren ook op andere locaties op het frame kunnen worden aangebracht, bijvoorbeeld op een aansluiting tussen de draagarmen en een centraal koppelstuk. Voorts kunnen de sensoren op 15 een andere wijze worden gepositioneerd en/of geormteerd, bijvoorbeeld op hetzelfde profieldeel 12a-d, maar met een onderling verschillende ormtatie worden aangebracht.

De draagarmen 7 zijn voorzien van een scharnierelement 13a,c voor het verzwenken van de as 8 van het meetwiel 5 om een zwenkas D, zie 20 de linker draagarm 7c in Figuur 1, ten opzichte van de cirkelvormige baan 10 ter plaatse op het wegdekoppervlak 6. Aldus is de hoek van de testwielas 8 instelbaar ten opzichte van momentane verplaatsingsrichting van het testwiel 5.

Voorts zijn de wielen 5 bij voorkeur losneembaar aan de 25 draagarmen bevestigd, zodat vervanging door andere exemplaren gemakkelijk kan worden uitgevoerd.

Figuur 2 toont een schematisch perspectivisch bovenaanzicht van een draagconstructie 2 van de testinrichting 1. De draagconstructie 2 omvat een om de centrale as A roteerbare draaitafel 20 met een opstaande rand 21 30 voor het opnemen van een wegdeksectie 3. Door de constructie met de 6 opstaande rand 21 ontstaat een holte zodat de opgenomen wegdeksectie 3 in omtreksrichting kan worden opgesloten. Bij voorkeur is de wegdeksectie 3 als een afzonderlijke module losneembaar op de draagconstructie 2 aangebracht. Door de modulaire opbouw kan de wegdeksectie 3 na een test 5 gemakkelijk worden vervangen door een ander exemplaar. Ook is de testinrichting 1 aldus flexibel inzetbaar voor verschillende soorten wegdeksecties.

De wegdeksectie 3 is bij grote voorkeur in hoofdzaak schijfvormig uitgevoerd, zodat de sectie gemakkelijk kan worden opgenomen op de 10 draaitafel 20. De schijfvorm brengt op voordelige wijze met zich mee dat het wegdekoppervlak 6 optimaal kan worden benut tijdens het roteren van de schijf. Echter, in principe is ook een ander type geometrie toepasbaar, bijvoorbeeld een vierkante sectie.

De draaitafel 20 is voorzien van steunpunten 22a-d voor het 15 ondersteunen van de afzonderlijke wegdeksectie 3. Voorts omvat de draaitafel 20 een centraal bevestigingspunt 23 waarmee de wegdeksectie 3 kan worden geborgd aan de tafel 20. Figuur 1 toont een centrale moer 14 die samenwerkt met het centrale bevestigingspunt 23 voor het borgend opnemen van de wegdeksectie 3. Het zal de vakman duidelijk zijn dat ook 20 andere bevestigingsconstructies kunnen worden toegepast. Optioneel is de draaitafel 20 voorzien vanen of een meervoudig aantal openingen 24a,b voor het opdrukken van een te verwijderen wegdeksectie 3. Voorts is de draaitafel 20 bevestigd aan een centrale aandrijfas 25 voor het roterend aandrijven van de tafel 20.

25 Figuur 3 toont een schematisch perspectivisch bovenaanzicht van een eerste framedeel 4a voor het positioneren van de testwielen 5. De draagarmen 7a-c zijn bevestigd aan een stervormige frame-element met een drietal armen 27a-c die zich radiaal uitstrekken vanuit een centraal deel 27d. Het centrale deel vormt een gemeenschappelijk centraal koppelstuk dat 30 losneembaar aan een drukframe kan worden bevestigd. Bij voorkeur omvat 7 het koppelstuk 27d een druksensor voor het meten van een statische druk die via het drukframe op de wielen wordt uitgeoefend. Ook kan het koppelstuk voorzien zijn van een homokinetische koppeling zodat kan worden gecorrigeerd voor een verschil in diameter van de individuele 5 wielen.

Figuur 4 toont een schematisch perspectivisch bovenaanzicht van een tweede framedeel 4b voor het positioneren van de testwielen 5. Het tweede framedeel 4b vormt een drukframe voor het aandrukken van de wielen 5 op het wegdekoppervlak 6. Het drukframe 4b omvat een koppeldeel 10 28 voor koppeling met het koppelstuk 27d van het eerste framedeel 4a, en een framestructuur 29 die het koppeldeel 28 verbindt met een plaat 30. De plaat kan worden verankerd, echter bij voorkeur zodanig dat een verstelling in in hoofdzaak verticale richting mogelijk is, bijvoorbeeld met een verticale geleidingsrailconstructie. Voorts is het koppeldeel 28 bij voorkeur 15 verstelbaar in het in hoofdzaak horizontale vlak, zodat het koppeldeel recht boven de centrale as A van de draagconstructie 2 van de wegdeksectie 3 kan worden gepositioneerd.

Door toepassing van een modulaire, losneembare opbouw kunnen afzonderlijke onderdelen gemakkelijk worden uitgewisseld. Vooral ten 20 aanzien van onderdelen die aan relatief hoge slijtage onderhevig zijn, biedt dit voordelen, omdat de testinrichting aldus in hoge mate inzetbaar is en een hoge flexibiliteit biedt ten aanzien van verschillende typen wegdeksecties en testwielen.

Figuur 5 toont een schematisch bovenaanzicht van een testwiel 5 25 in de testinrichting 1 van Figuur 1. Het testwiel 5 is gepositioneerd op het wegdek 6 van een wegdeksectie 3. Het wiel 5 is enigszins schuin geplaatst, bij voorkeur traploos, ten opzichte van de plaatselijke verplaatsingsrichting van het wiel 5 ten opzichte van het wegdek 6. Zo maakt de as 8 van het wiel 5 een kleine hoek a van circa lCPten opzichte van de locale radiale richting 30 Rad vanuit de centrale as A van de draagconstructie 2. Door de schuine 8 plaatsing van het wiel 5 ontstaat slip. De door het wegdek 6 op het wiel in horizontale richting uitgeoefende kracht Ftot omvat een zuivere rolkrachtcomponent Froi en een axiale krachtcomponent Fax. Ter plaatse van de sensoren in de draagarm 7 ontstaat hierdoor een tweede axiale kracht 5 Fax’ die is opgebouwd uit een compressiekracht FCOmp en een buigkracht Fbuig. Aldus kan uit de gemeten krachten in de draagarm de krachtopbouw worden afgeleid die het wiel 5 van het wegdek 6 ondervindt.

De testinrichting kan als een relatief compacte en robuuste machine worden toegepast voor het simuleren van allerlei praktische 10 omstandigheden van een wegdek. Zo kan het wegdeksegment droog of nat, eventueel bij verschillende waterfilmniveaus, en bij uiteenlopende temperaturen worden getest. De inrichting is inzetbaar voor het uitvoeren van metingen aan allerlei typen wegdekverhardingen, bijvoorbeeld asfalt, beton en straatstenen, alsmede aan rubbermengsels van auto- en 15 vrachtwagenbanden. Zo kunnen diverse parameters worden onderzocht, bijvoorbeeld stroefheid, stroefheidverloop per voertuigpassering, spoorvorming, spoorvormingsverloop per voertuigpassering, rafeling en snelheid van rubberslijtage.

Door het schuin plaatsen van de wielen, zoals hierboven 20 beschreven, en door de wielen met een bepaalde druk op het wegdek te plaatsen kan tegelijkertijd de stroefheid en het krachtenspel in het contactvlak tussen wiel en wegdek worden gemeten. De mate van spoorvorming kan worden bepaald door een afzonderlijke meting, waarbij bij voorkeur de hoogte van het gehele testbare oppervlak tot aan de 25 wegdekverharding wordt afgetast, bijvoorbeeld met behulp van een lasermeting. Ook rafeling van het wegdekoppervlak kan aldus worden bepaald. Voorts kan een rubberslijtagesnelheid worden bepaald door de hoeveelheid afgesleten rubber van op de meetwielen gemonteerde banden te relateren aan het aantal omwentelingen van de wegdeksectie.

9

De testinrichting kan veilig, op afstand en eenvoudig worden bediend, waarbij betrouwbare metingen simultaan kunnen worden verkregen. Door de elegante toepassing van de krachtsensoren is een nauwkeurige en betrouwbare drie-dimensionale krachtbepaling in het 5 contactvlak tussen de testwielen en het wegdek mogelijk. Hierbij kunnen zowel horizontale als verticale krachten worden gemeten. Ook wring- en schuifkrachten kunnen hierbij worden bepaald. Voorts is de meting in principe onafhankelijk van de mate van slijtage in rubber en/of verhardingsoppervlak.

10 De uitvinding is niet beperkt tot de hier beschreven uitvoeringsvoorbeelden. Vele varianten zijn mogelijk.

In plaats van een enkelvoudige draagarm kan het frame een ander onderdeel omvatten voor het roteerbaar bevestigen van een testwiel. Zo kan het frame een plaatwerk of een subframe met een meervoudig aantal 15 segmenten omvatten waaraan het testwiel is bevestigd.

Voorts kan de testinrichting 1 een ander aantal testwielen 5 omvatten, zoals meer dan drie testwielen, bijvoorbeeld vier of meer testwielen, of minder dan drie testwielen, bijvoorbeeld twee testwielen of slechts éi testwiel.

20 Bij gebruik van de testinrichting overeenkomstig de uitvinding rollen de wielen over het wegdekoppervlak van de wegdeksectie. Voor het veroorzaken van de rolbeweging draait de draaitafel om de centrale as. In een alternatieve uitvoeringsvorm worden de wielen roterend aangedreven en staat de draaitafel stil. De naar aanleiding van de figuren beschreven 25 uitvoeringsvorm heeft als voordeel dat niet alleen een eenvoudiger constructie is verkregen maar ook dat de bewegende delen beter kunnen worden afgeschermd, hetgeen de veiligheid bevordert. Opgemerkt wordt nog dat ook een combinatie van beide principes mogelijk is waarbij zowel de draaitafel als het frame dat de wielen draagt roteert.

10

Dergelijke varianten zullen de vakman duidelijk zijn en worden geacht te liggen binnen het bereik van de uitvinding, zoals verwoord in de hiernavolgende conclusies.

Claims

1. Testinrichting, omvattende een draagconstructie voor het ondersteunen van een wegdeksectie, en een frame voor het positioneren van een testwiel op het oppervlak van de wegdeksectie, zodanig dat tijdens werking van de inrichting het testwiel met een loopvlak een cirkelvormige 5 baan beschrijft over het wegdekoppervlak, waarbij het frame is voorzien van een sensor voor het meten van een door het wegdekoppervlak op het testwiel uitgeoefende kracht.

2. Testinrichting volgens conclusie 1, waarbij de draagconstructie een om een centrale as roteerbare draaitafel omvat.

3. Testinrichting volgens conclusie 1 of 2, voorts omvattende een wegdeksectie die als een afzonderlijke module losneembaar op de draagconstructie is aangebracht.

4. Testinrichting volgensmder voorgaande conclusies, waarbij de wegdeksectie in hoofdzaak schijfvormig is uitgevoerd.

5. Testinrichting volgensmder voorgaande conclusies, waarbij het frame een draagarm omvat waaraan het testwiel roteerbaar is bevestigd.

6. Testinrichting volgensén der voorgaande conclusies, waarbij de sensor is geïntegreerd in de draagarm.

7. Testinrichting volgensmder voorgaande conclusies, waarbij de 20 sensor een rekstrookje omvat.

8. Testinrichting volgensén der voorgaande conclusies, waarbij de sensor is een locale verjonging van de draagarm is gepositioneerd.

9. Testinrichting volgensén der voorgaande conclusies, voorts omvattende een meervoudig aantal sensoren die in omtreksrichting om de 25 draagarm op verschillende posities zijn aangebracht voor het meten van op het testwiel uitgeoefende krachtcomponenten.

10. Testinrichting volgensmder voorgaande conclusies, waarbij de hoek van de testwielas ten opzichte van de cirkelvormige baan op het wegdekoppervlak instelbaar is.

11. Testinrichting volgensënder voorgaande conclusies, waarbij het 5 frame een meervoudig aantal draagarmen omvat, elk voor het dragen van een testwiel.

12. Testinrichting volgensmder voorgaande conclusies, waarbij de testwielen elk een eigen spoor volgen op het wegdekoppervlak.

13. Testinrichting volgensmder voorgaande conclusies, waarbij de 10 draagarmen via een gemeenschappelijk centraal koppelstuk losneembaar aan een drukframe zijn bevestigd.

14. Testinrichting volgensmder voorgaande conclusies, waarbij het gemeenschappelijke centrale koppelstuk een homokinetische koppeling omvat.