Mesure des forces sur le pneu et sur la chaussée sur un banc d’essai d’adhérence
En bref
Le coefficient de frottement entre un pneu et une route est le rapport de la force le long de la surface à la force verticale. Sur un banc d’essai d’adhérence, un capteur de force triaxial TR3D à l’essieu mesure les forces sur le pneu, et un second sous la surface d’essai mesure les forces sur la route. Chaque capteur relève trois forces perpendiculaires à la fois, si bien que la force latérale d’un virage simulé fait partie de l’enregistrement. Un boîtier amplificateur SGA12A alimente et amplifie les ponts de quatre capteurs au maximum.
- 3
- directions des forces mesurées par chaque capteur de force
- 1,1 à 444 kN
- capacité par axe, gamme TR3D
- Jusqu’à 4
- capteurs de force triaxiaux sur un boîtier amplificateur SGA12A
Forces au contact
Les systèmes de freinage, de contrôle de traction et de tenue de route dépendent de l’adhérence disponible entre le pneu et la route. L’adhérence est le rapport de la force le long de la surface, Fx, à la force verticale, Fz, au contact. Des capteurs de force triaxiaux sont montés de part et d’autre du contact : un capteur est relié à l’essieu et mesure les forces appliquées au pneu, un autre est placé sous la surface d’essai et mesure les forces que le pneu exerce sur la route.
Un seul capteur mesure trois axes en même temps. Un virage peut donc être simulé sur le banc, la force latérale étant enregistrée avec les forces longitudinale et verticale.
Instrumentation
| Capteurs de force | TR3D-A rond, 4,4 à 44 kN · TR3D-B carré, 1,1 à 71 kN · TR3D-C, 44 à 177 kN · TR3D-D, 222 et 444 kN par axe |
|---|---|
| Corps le plus petit | TR3D-B-250 et TR3D-B-1K, 25,4 × 25,4 × 12,7 mm |
| Capteur | trois ponts complets à jauges de déformation, un par axe, 10 V d’alimentation maximum |
| Non-linéarité | < 0,5 % PE sur le TR3D-B |
| Moments | moment maximal nominal par axe, de 16 N·m sur le TR3D-B-250 à 1,7 kN·m sur le TR3D-B-16K |
| Câble et étalonnage | Câble blindé de 3,05 m · rapport d’étalonnage traçable NIST qui enregistre la diaphonie |
| Amplificateur | SGA12A : douze voies, alimentation du pont de ± 5 V ou ± 2,5 V, sortie ± 10 V, étalonnage par shunt à distance |
Conditionnement du signal
Chaque capteur de force comporte trois ponts de jauges de déformation, chacun alimenté sur ses quatre fils propres. Le boîtier amplificateur SGA12A contient douze amplificateurs indépendants, pour un maximum de quatre capteurs de force triaxiaux : alimentation bipolaire du pont de ± 5 V ou ± 2,5 V, une sortie ± 10 V par voie et une résistance shunt activée à distance pour la vérification de la sensibilité. Le gain et les résistances shunt sont sélectionnés pour les capteurs de force choisis et installés en usine. Le boîtier fonctionne en 10 à 36 V CC.
Procédure
- 01
Un capteur de force à l’essieu
Relié à l’essieu, il mesure les trois forces appliquées au pneumatique.
Capteurs de force triaxiaux TR3D - 02
Un capteur de force sous la surface d’essai
Placé sous la surface, il mesure les forces au sol, côté réaction de l’essai.
- 03
Charger et faire rouler le pneumatique
Fz, Fx et Fy sont enregistrées simultanément sur les deux capteurs, en ligne droite et en virage simulé.
- 04
Amplifier et enregistrer
Le boîtier SGA12A alimente les ponts et fournit ± 10 V CC par voie à l’enregistreur, avec étalonnage par shunt avant l’essai.
Boîte amplificatrice SGA12A
À la roue d’un véhicule
Sur le véhicule lui-même, une roue dynamométrique mesure les forces longitudinales et verticales au centre de la roue lors des phases de freinage et de traction. Dans un enregistrement Michigan Scientific de la roue avant droite d’un SUV passant d’un revêtement sec à des dalles mouillées lors d’un freinage, la vitesse de roue et la force longitudinale chutent chaque fois que l’ABS relâche les freins.
Résultat
Les trois forces sur le pneumatique et les trois forces sur la chaussée, mesurées directement et simultanément. Le coefficient de frottement découle de ces forces, en ligne droite comme en virage.
Questions fréquentes
Comment le coefficient de frottement est-il calculé à partir des forces mesurées ?
C’est le rapport de la force le long de la surface à la force verticale. Un capteur de force triaxial mesure les deux en même temps, ainsi que la force latérale.
Où les capteurs de force sont-ils placés sur un banc d’essai d’adhérence des pneumatiques ?
Un premier capteur de force triaxial est relié à l’essieu et mesure les forces sur le pneumatique. Un second est placé sous la surface d’essai et mesure les forces que le pneumatique exerce sur la route.
Pourquoi mesurer directement le frottement du pneumatique plutôt que d’utiliser un modèle de pneumatique ?
L’article associé à cette page indique que la Magic Formula décrit le comportement du pneumatique à l’aide de quatre coefficients adimensionnels et ne tient pas compte du carrossage, du braquage ni du mouvement latéral. Une mesure directe des forces dans trois directions couvre ces cas.
Combien de capteurs de force triaxiaux un boîtier amplificateur peut-il alimenter ?
Jusqu’à quatre. Le boîtier amplificateur SGA12A alimente et amplifie leurs douze ponts et fournit des sorties ± 10 V CC à l’enregistreur.
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