Appareil roulant pour l'enregistrement direct des irrégularités des routes.
La présente invention a pour objet un appareil roulant pour l'enregistrement direct des irrégularités des routes, portant sur son châssis une bande enregistreuse se déroulant par l'action des roues, un style inscripteur se déplaçant transversalement par rapport à la bande enregistreuse, caractérisé en ce que le déplacement du style est commandé par un dispositif monté à coulissement perpendicu- lairement au plan du châssis et reposant sur le sol par l'intermédiaire d'une roue.
Cet appareil peut également comporter un deuxième style inseripteur pour le profil se déplaçant également transversalement par rapport à la bande enregistreuse, le déplacement de ce deuxième style étant commandé par la rotation d'un galet entraîné par friction au moyen d'un disque actionné par les roues, ledit galet se déplaçant de part et d'au- tre du centre du disque suivant le sens et la grandeur de l'angle que fait la perpencliculaire au châssis avec la direction verticale ma térialisée en permanence par un organe porté par le châssis.
Une forme d'exécution préférée de l'appa- mil suivant l'invention a été décrite ci-après à titre d'exemple.
La. fig. 1 est une vue schématique d'ensemble de l'appareil.
La fig. 2 est une vue schématique des méeanismes de commande du style enregistreur du profil.
La fig. 3 représente les dispositifs d'enre gistrement.
La fig. 4 représente schématiquement un dispositif de commande du déroulement de la bande enregistreuse du profil destiné à effec- tuer ce déroulement proportionnellement à la projection horizontale du chemin parcouru.
La fig. 5 représente le dispositif à coulissement servant à l'enregistrement des irregu- larités de la route, disposé pour l'enregistrement des ondulations.
La fig. 6 représente le même dispositif disposé pour l'enregistrement de la rugosité.
La fig. 7 est une vue d'ensemble d'un appareil à roues indépendant destiné à l'en registrement des ondulations et de la rugosité.
La fig. 8 est un schéma géométrique expli- quant le fonctionnement du dispositif d'enre gistrement du profil.
L'appareil, dans sa forme d'exécution représentée aux fig. 1 à 6, comporte un châssis 11 en tubes métalliques reposant, sans interposition d'organes de suspension, sur quatre roues 12 à pneumatiques (voir fig. 1). La voie de l'appareil est un peu supérieure à un mètre, son empattement est d'environ 2, 5 mètres. Le châssis supporte une table 13, portant un dispositif d'enregistrement 14 et sur laquelle est monté un disque 16 actionné en rotation par les roues. Ce disque 16 commande le dispositif d'enregistrement au moyen d'organes méeaniques qui sont représentés en détail à la fig. 2 et qui seront décrits plus loin.
Au châssis 11 est suspendu un organe 17 de type connu, destiné à donner en permanence la direction verticale, quelle que soit l'inclinaison du châssis ; cet organe 17 peut être soit un poids assez important, soit un gyroscope. Il est suspendu (voir fig. 2) à l'extrémité d'un arbre transversal 19, par l'intermédiaire d'un pivot 18 perpendiculaire à cet arbre.
L'arbre 19 est monté à rotation dans deux roulements à billes 21, 22, fixés au châssis 11.
A l'autre extrémité de l'arbre 19 est disposé un renvoi d'angle multiplicateur 23, qui fait tourner un arbre 24, perpendiculaire au plan de la table 13, d'un angle 2a lorsque l'arbre 19 tourne d'un angle a. L'arbre 24 comporte une partie 26 en forme de vilebrequin, qui traverse la table 13 à travers une ouverture, et il se termine par une partie coaxiale, située au-dessus de la table 13. Il comprend, d'autre part, un dispositif d'accouplement 25 permettant de brancher à volonté les organes qui le commandent. Un bras 28 est articulé sur la partie supérieure de l'arbre 24, autour d'un pivot 29 perpendiculaire à ce dernier.
Une cage 31 est articulée sur l'autre extrémité du bras 28, autour d'un pivot 32 parallèle à l'arbre 24. Dans cette cage 31, un galet 33 est monté à rotation autour d'un pivot 34 perpendiculaire au pivot 32. Le galet 33 prend appui dans le prolongement du pivot 32, sur le disque 16, qui est monté à rotation sur le châssis 11 et situé dans le plan de la table 13, à l'intérieur d'une ouverture pratiquée dans cette table et ayant au jeu près même diamètre que ce disque.
L'extrémité supérieure de l'arbre 24 porte, au-dessus du bras 28, un bras 37 dont l'extrémité 38 forme écrou pour une vis de serrage 39 d'un ressort de compression 41 appuyant sur le bras 28 ; ce dernier peut ociller légèrement autour de son pivot 29, dans un plan perpendiculaire à la table 13, et la pression du ressort 41 maintient ainsi le galet 33 appuyé contre le disque 16.
Par construction de l'appareil, il existe une position du bras 28, dans son pivotement autour de l'arbre 24, pour laquelle le galet 33 prend appui sur le centre du disque 16, et cette position du bras 28 est celle qui lui est donnée par l'organe 17 lorsque l'appareil repose sur un emplacement exactement horizontal. Le disque 16 est actionné en rotation par un arbre 42, perpendiculaire au plan de la table 13, cet arbre étant lui-même actionné par la roue arrière gauche de l'appareil au moyen de renvois d'angle 43 et 44. Un dispositif d'accouplement 45 permet de débrancher à volonté l'arbre 42.
A la cage 31 est fixée une tige télescopique 46, située dans un plan radial du pivot 32 de ladite cage, et articulée sur la table 13 autour d'un pivot 47 par l'intermédiaire d'un pivot 48 perpendiculaire audit pivot 47. Ce pivot 47 est parallèle aux arbres 24 et 42, et situé dans le même plan que ces derniers ; la distance dudit pivot 47 à l'arbre 24 est égale à la distance séparant ledit arbre 24 de l'ar- bre 42.
L'extrémité 34 du galet 33 porte un renvoi d'angle 49 qui transmet la rotation dudit ga- let 33 à un arbre 51 monté dans un coussinet 52 porté par la tige télescopique 46, ledit coussinet maintenant l'arbre 51 dans une direction parallèle à ladite tige 46. Cet arbre 51 comprend un dispositif télescopique 53 permettant la variation de sa longueur suivant les mouvements des organes auxquels il est relié.
Il porte à son extrémité un joint de cardan 54 le reliant à un arbre 56, à un autre joint de cardan 57 (voir fig. 3) et à la vis d'entraînement 58 de l'écrou 59 d'un équipage coulissant 61 portant un style enregistreur 62, ces derniers organes faisant partie du dispositif d'enregistrement 14. Une bande 63 actionnée par cylindre 64 à picots se déroule sur le style 62 suivant une direction perpen- diculaire à celle du coulissement de l'équipage 61.
Le cylindre 64 est actionné en rotation par la roue arrière gauche de 1'appareil, par l'intermédiaire de l'arbre 42 du plateau 16, d'un renvoi 67 et d'un réducteur 68 de type connu (voir fig. 1). L'ensemble des organes d'enregistrement du dispositif 14 est monté entre deux flasques 69 et se loge à l'intérieur d'une ouverture pratiquée dans la table 13.
La fixation du dispositif est assurée au moyen de boulons passant dans des trous 71 pratiquels aux extrémités des flasques 69.
Le dispositif d'enregistrement 14 porte en outre un second équipage eoulissant 72 portant un style 73 et dont le coulissement est actionné par un câble 74 monté à l'intérieur d'une gaine flexible 76 et susceptible de repousser aussi bien que de tirer l'équipage 72 le long de ses glissières. L'autre extrémité de la gaine 76 est fixée à un tube creux 77 disposé sous la table 13 (voir fig. 5 et 6), tandis que l'extrémité correspondante du câble 74 est fixée à un coulisseau 78 monté dans le tube 77 et muni de rainures 79 guidées par des tenons 81 intérieurs au tube 78.
Au coulisseau 78 est fixée une fourche 82 portant une roue 83 à pneumatique, dont le e diamètre est de l'ordre de grandeur du décimètre. L'ensemble du tube 77, de la fourche 82 et de la roue 83 est monté sur le châssis 1. autour d'un pivot transversal 84 (voir fig. 1) dans le plan des deux roues gauches de 1'appareil, de façon à pouvoir être à volonté soit disposé en position de roulement, le tube 77 étant alors maintenu perpendiculaire à la table 13, soit en position de repos, le tube 77 étant relevé et maintenu à angle droit de la position précédente. Autour du pivot 86 de la roue 83 est montée une béquille 87 portant à son extrémité une roulette 88, dont le diamètre est de l'ordre de grandeur du centimètre.
Cette béquille peut être fixée à volonté soit en position de repos, à angle droit de la fourche S9, soit en position. de travail, dans le prolon gemment de la fourche ; dans cette dernière position, l'ensemble du tube 77, de la fourche 82, de la roue 83 et de la béquille 87 repose sur le sol par l'intermédiaire de la roulette 88.
L'appareil comporte en outre un dispositif de réduction à l'horizontale, pouvant être interpose entre le réducteur 68 et le cylindre 64 de commande de la bande 63 de l'enregistreur 14 ; ce dispositif a pour but de faire dérouler la bande, non plus en proportion de la longueur du trajet à pentes variées suivi par l'appareil, mais en proportion de la lon tueur de la projection horizontale de ce trajet, ce qui est intéressant sur les itinéraires montueux.
Ce dispositif de transmission, représenté schématiquement à la fig. 4, comporte un disque menant 91 entraîné par le réducteur 68, un manchon cannelé creux 92 entourant un arbre cannelé plein 93 monté à coulissement dans ce dernier, ces deux arbres tourillonnant dans deux paliers 94 et 96 solidaires du châssis, un disque mené 97 monté au bout de l'arbre 93 et roulant sur le disque menant 91, un ressort 98 comprimé entre le disque mené 97 et l'extrémité du manchon creux 92, un organe 99, pesant ou gyroscopique, assujetti à rester vertical et fixé à un bras 101 coudé à angle droit et articulé en son coude au châssis 11 autour d'un pivot transversal.
102, un galet 103 au bout du levier coudé 101, prenant appui sur la face du disque mené 97.
On va étudier ci-après le fonctionnement de l'appareil en commencant par le cas de l'enregistrement du profil.
Afin d'établir la loi du mouvement du style 62, on va étudier la loi du roulement du galet 33 sur le disque 16, et, dans ce but, la variation de l'orientation dudit galet 33 autour du pivot 32 de la cage 31.
Lorsque l'on fait pivoter le bras 28 autour de l'arbre 24, le point de contact A du galet 33 avec le disque 16 se déplace sur ce dernier.
Par construction de l'appareil, ce point de contact A est situé dans le prolongement du pivot 32 de la cage 31, et il existe par construction une orientation du bras 28 autour de l'arbre 24 pour laquelle ce point de contact est situé juste au centre 0 du disque 16 ; de plus, par construction de l'appareil, le calage de l'organe vertical 17 sur l'arbre transversal 19 est déterminé de façon que le point de contact A soit confondu avec le centre 0 du disque 16 lorsque l'appareil repose par ses quatre roues sur un plan horizontal.
Si l'appareil vient à rouler sur une portion de route inclinée d'un angle a, l'organe 17 fait tourner l'arbre 19 du même angle a. Le renvoi 23 fait tourner l'arbre 24 et le bras 28 d'un angle 2a et le point de contact A du galet 33 avec le disque 16 se déplace à la surface de ce dernier.
Dans ce mouvement, la tige télescopique 46, parallèle à l'arbre 51 et per pendiculaire au pivot 34 du galet 33, pivote autour de son pivot 47, dont la distance à l'arbre 42, c'est-à-dire au point 0, est par construction double de la distance de l'arbre 24 à 1'arbre 42. En se reportant au schéma géométrique de la fig. 8, on voit que lorsque le bras 26 a tourné de l'angle 2a à partir de sa position d'origine passant par le point 0, la tige 46 tourne de l'angle a autour de son pivot 47, et il en résulte que le pivot 34 du galet 33, perpendiculaire à la tige 46, passe en permanence par le point 0 ;
le galet 33 roule donc sur le disque 16 sans glissement tangentiel, à une distance du point 0 qui est égale à 2R sin a, R désignant la longueur du bras 28.
Si l'on étudie maintenant la loi du coulissement du style 62, on voit que ce eoulissement est proportionnel à l'angle de rotation du galet 33.
Pour avoir la valeur de cet angle de rotation u en fonction de celle de l'angle de rotation a du disque 16, il suffit d'écrire que le galet roule sur le disque sans glissement tangentil.
En désignant parole rayon constant du galet 33, par u l'angle de rotation du galet 33, par te l'angle de rotation du disque 16, on obtient ainsi : 7-du = 0s d iu
EMI4.1
les origines des grandeurs u et w étant supposées convenablement choisies.
Or, w est proportionnel à la distance s parcourue par l'appareil. Si k désigne une constante : d un-ds
On a vu, d'autre part, que :
(M = 2R sin a on a donc :
EMI4.2
Or, a est la valeur variable de l'inclinaison du chemin parcouru par l'appareil. Si l'on désigne par h l'altitude à laquelle se trouve l'appareil, et par ho son altitude au départ, l'égalité précédente devient :
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<tb> <SEP> h
<tb> <SEP> ru4 <SEP> = <SEP> 2kR <SEP> S <SEP> dh
<tb> <SEP> ho
<tb> et <SEP> par <SEP> suite <SEP> :
<tb> <SEP> h
<tb> <SEP> u <SEP> = <SEP> H <SEP> S
<tb> <SEP> ho
<tb> li désignant une constante.
Autrement dit, à chaque instant, la rotation totale du galet 33 à partir de sa position d'origine et, par suite, le déplacement linéaire du style 62 sont proportionnels à la différence entre l'altitude de 1'appareil et son altitude à ]'origine. Selon que l'on a interposé ou non entre le réducteur 68 et le cylindre de commande de la bande enregistreuse 63 le dispositif de réduction à l'horizontale qui a été décrit plus haut, la bande 63 se déroule proportionnellement à la longueur de la projection horizontale du trajet parcouru par les roues de l'ap- pareil ou proportionnellement à la longueur de ce trajet comptée le long des pentes de ce dernier.
Dans le premier cas, la courbe reportée sur la bande est très exactement celle du profil de la route suivie ; dans le second cas, la courbe obtenue diffère quelque peu de la précédente si la route suivie comprend de longues et fortes rampes, mais lui est superposable sans erreur appréciable, s'il s'agit d'une route à rampes faibles ou courtes. Dans les régions de plaine, on pourra toujours se contenter de la seconde courbe, et l'on pourra utiliser sans erreur des appareils ne comportant pas de dispositif de réduction à l'hori- zontale.
On va étudier maintenant le fonctionnement du dispositif de réduction à l'horizontale ; son explication est fort simple, si l'on se reporte à la fig. 4.
Lorsque l'appareil suit une portion de chemin d'inclinaison a, le bras coudé 101 a tourné d'un angle a autour de son pivot 102 par rapport à sa position d'origine représentée au dessin, le galet 103 a roulé en conséquence sur la face du disque mené 97, et la distance de ce dernier au centre du disque 91, qui était
D pour une inclinaison nulle de l'appareil, est devenue D cos a, le disque 97 ayant été poussé par le ressort 98 vers la nouvelle position du galet 103.
Si l'on désigne par rt le rayon du disque mené 97, par v3 son angle de rotation depuis sa position d'origine, on obtient, en écrivant que le disque mené 97 roule sans glissement sur le disque menant 91. :
7-1 rlii., = D eos a. div, /'l étant l'angle de rotation du disque menant 91. Or.
d l = 7c] ds s étant le chemin parcouru par l'appareil et 7 ; 1 une eonstante, d'où :
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Kl étant une constante, I étant la longueur de la projection horizontale du chemin par couru.
Il en résulte que l'angle de rotation du disque mené 97 et, par suite, le déplacement linéaire du style sont proportionnels à la longueur de la projection horizontale du chemin parcouru par l'appareil.
On va étudier maintenant le mode de fonctionnement du dispositif à fourche permettant d'obtenir la courbe des ondulations et la courbe de la rugosité. Pour obtenir la courbe des ondulations, on dispose le dispositif à fourche décrit plus haut de façon que la roue 83 repose sur le sol. Pendant le roulement de l'appareil, la pièce tubulaire 77 reste constamment perpendiculaire à la ligne d'appui des roues gauehes. L'amplitude des oscillations de la roue 83 par rapport à cette ligne d'appui se transmet en vraie grandeur au style 73 par l'intermédiaire du câble 74, et s'enregistre ainsi en vraie grandeur sur la feuille de papier 63.
Pour l'exécution de cette opération, "n montera dans la fourche 82 une roue 83 dont le diametre est égal a celui des roues des véhicules dont on veut étudier le comportement sur la route ; si l'on désire avoir une courbe donnant une idée précise de l'entretien de la route, on montera dans la fourche 82 une roue 83 dont le rayon sera de l'ordre du décimètre.
Si l'on veut obtenir une courbe de rugosité de la route, on fera pivoter la béquille 87 autour du pivot 86, de façon que la fourche 82 repose sur le sol par l'intermédiaire de la petite roulette 88.
Pour l'exécution des dernières opérations décrites, on réglera le réducteur 68 de façon à obtenir une plus grande vitesse de déroulement de la bande 63 pour une vitesse d'avancement donnée de l'appareil, et l'on fera cir- culer ce dernier à vitesse plus réduite, cette vitesse devant être très faible pour l'obtention de la courbe de rugosité.
Ces dernières opérations peuvent être effectuées au moyen d'un appareil auxiliaire tel que celui représenté schématiquement à la fig. 7. Cet appareil comporte seulement deux roues. Le rayon de ces roues et l'empattement sont les mêmes que ceux de l'appareil précédemment décrit, de façon que les différents graphiques puissent être facilement comparés les uns aux autres.
Suivant un mode de réalisation particulièrement simple, cet appareil comprend un étroit châssis 111 à l'avant duquel est mon tée la roue directrice 112 ; à l'arrière est montée la roue 113 entraînant le tambour de l'en- registreur 114 au moyen de pignons dentés et d'une chaîne 115 munie d'un dérailleur 116 de type connu permettant de fixer convenablement l'échelle des longueurs des graphiques.
Une roue 117 montée sur fourche escamotable 118, pour l'enregistrement des ondulations et des aspérités, transmet au moyen d'un câble léger coulissant dans sa gaine souple 119, ses oscillations à un équipage analogue à l'équipage 72, muni d'un style. Une roulette 120, analogue à la roulette 88, est montée sur une béquille escamotable 121, et sert à l'enregistrement des diagrammes d'aspérités.
L'appareil peutêtreremorquégrâcea.un attelage 122, établi de manière à obliger les roues 112 et 113 à rester dans des plans ver ticaux.
Cet appareil, de construction très facile, est particulièrement simple et économique.
Plusieurs dispositifs à fourches, comprenant des roues de différents diamètres, peuvent être montés sur un même appareil.
Dans tout ce qui concerne les appareils à quatre roues, on a précisé, d'une part, que l'entraînement des dispositifs mécaniques de l'appareil se faisait à partir d'une roue gau- che, et, d'autre part, que les dispositifs coulissants pour l'étude des irrégularités locales de la chaussée étaient montés dans le plan des roues gauches. Cette disposition a été préférée parce que les roues gauches ne risquent pas de rouler sur les bas côtés parfois mal nivelés des chaussées, cela dans les pays où la circulation se fait à droite. Evidemment, pour les pays où la circulation se fait à gauche, on entraînerait préférablement les dispositifs mécaniques au moyen d'une roue droite, et l'on placerait les dispositifs coulissants dans le plan des roues droites.