DE1022921B

DE1022921B - Device on road and rail vehicles for the ongoing monitoring of the road surface by means of test bikes rolling on the road

Info

Publication number: DE1022921B
Application number: DEF16603A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ulrich Fusban
Original assignee: ULRICH FUSBAN DIPL ING
Current assignee: ULRICH FUSBAN DIPL ING
Priority date: 1955-01-19
Filing date: 1955-01-19
Publication date: 1958-01-16

Description

Vorrichtung an Straßen und Schienenfahrzeugen zur laufenden Uberwachung der Fahrbahnglätte mittels auf der Fahrbahn abrollender Testräder Für Straßen- und Schienenfahrzeuge bildet neben dem Nebel die Fahrbahnglätte, hervorgerufen durch Öl, schmierfähige Gemische aus Wasser unei anderen Substanzen, Eisbildung usw., eine Gefahr für die Verkehrssicherheit. Beim Schienenfahrzeug wird durch glättende Einflüsse das Brems- und Wiedleranfahrvermögen eingeschränkt. Beim Straßenfahrzeug wird darüber hinaus die Lenlçbarkeit mehr oder weniger herabgesetzt. Die Wirkung der Zentrifugalkraft in Kurven kann nicht mehr hinreichend aufgefangen werden. Außerdem zeigt jedes 5 traßenfahrzeug bei welliger oder insbesondere: bei gewölbter Fahrbahn größere Neigung zum Rutschen. Das gefährliche Abgleiten zum. Straßenrand hin, vielfach durch Bäuime und massive Hindernisse bzw. durch Gräben oder Böschungen abgegrenzt, läßt sich dann nur schwer verhindern. Unter ungünstigen Umstãn.-den kann, die Fahrsicherheit lediglich ncch durch Herabsetzung der Fahrgeschwindigkei t aufrechterhalten werden. Device on roads and rail vehicles for ongoing monitoring the smoothness of the road by means of test wheels rolling on the road For road and In addition to the fog, rail vehicles also form the slippery road surface caused by Oil, lubricious mixtures of water and other substances, ice formation, etc., a danger to road safety. In the case of rail vehicles, smoothing Influences on braking and restarting capabilities are limited. With the road vehicle In addition, the solvability is more or less reduced. The effect the centrifugal force in curves can no longer be adequately absorbed. aside from that shows every 5 road vehicle with an undulating or especially: with a curved road greater tendency to slide. The dangerous slide to the. Roadside, many times delimited by buildings and massive obstacles or by ditches or embankments, can then only be prevented with great difficulty. Under unfavorable circumstances, the driving safety can can only be maintained by reducing the driving speed.

Bekannte Maßnahmen haben die Aufgabe, die Ha£tfähigkeit der Bereifung auf naßglatten Straßen zu verbessern und so die Gleitgefahr zu vermindern. Die erzielbare Wirung ist aber beschränkt. Bei vereister Straße besteht auch bei Anwendung von Spezialprofilen erhebliche Rutsch- und Schleudergefahr. Known measures have the task of maintaining the tires improve on slippery wet roads and thus reduce the risk of sliding. The achievable Wirung is limited. If the road is icy, there is also the application of Special profiles considerable risk of slipping and skidding.

Es existieren, Mittel, um den Reibungskoeffizienten zvvischea dem Reifenmaterial und der Straßenoberfläche im Stillstand des Fahrzeugs zu. kontrollieren. There exist means to zvvischea the coefficient of friction Tire material and the road surface when the vehicle is stationary. check.

Diese zu verwenden setzt allerdings ein jedesmaliges Anhalten voraus, sobald ein Verdacht besteht, daß Rutschgefahr eintreten könnte. Ein, solch er Verdacht ist in kritischen Situationen aber auch häufig gar nicht gegeben.However, to use this requires stopping each time, as soon as there is a suspicion that there is a risk of slipping. One such suspicion is often not given in critical situations.

Maßnahmen zur Beurteilung der Glätte während der Fahrt mittels Schleifenlassens eines Fühlers etwa aus dem gleichen Werkstoff wie die Oberfläche der Laufräder geben kein richtiges Bild, da sich bei gleitender Reibung ganz andere Werte ergeben wie bei haftend, er Reibung. Solche Testgeräte haben infolge dauernder Reibungsverluste erhöhte Temperatur, was gleichfalls zu einer Verfälschung der Auswertng führt. Sie sind weiterhin sehr starker Abnutzung unterworfen. Auf unebener, steiniger Fahrbahn ; sind sie nicht zu gebrauchen. Measures to assess the smoothness while driving by means of loops a sensor made of roughly the same material as the surface of the impellers not a correct picture, as sliding friction results in completely different values such as when adhering, he friction. Such test devices have permanent frictional losses as a result increased temperature, which also leads to a falsification of the evaluation. she are still subject to very heavy wear and tear. On an uneven, stony road ; they are of no use.

Andere bekannte Vorrichtungen zur Beurteilung der Straßenglätte auch während der Fahrt machen von einem oder mehreren Testrädrn Gebrauch, deren Laufebene zur Fahrzeugachse einen Winkel bildet und bei denen der infolge der Schrägstellung sich während der Fahrt ergebende seitliche Druck zur Bestimmung des jeweiligen Straßenzustandes ausgewertet wird. Other known devices for assessing the slipperiness of the road as well while driving make use of one or more test bikes, their running level to the vehicle axis forms an angle and where the as a result of the inclination lateral pressure resulting during the journey to determine the current road condition is evaluated.

Die bekannten Einrichtungen der erwähnten Art besitzen aber verschiedene Nachteile. So wirken sich horizontale Kräfte, wie die Zentrifugalkraft bei Kurvenfaht, die Gravitationskraft bei Schräglage des Fahrzeuges auf gewölbter oder geneigter Fahrbahn und. die Beschleunigungskraft heim Anfahren und Bremsen, störend auf die Anzeige aus. However, the known devices of the type mentioned have different ones Disadvantage. This is how horizontal forces act, such as the centrifugal force when cornering, the force of gravity when the vehicle is tilted on a curved or inclined position Roadway and. the acceleration force at start-up and braking, bothersome Display off.

Mit dem Erfindungsvorschlag werden die geschilderten Nachteile vermieden. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an Straßen und Schienenfahrzeugen zur laufenden Überwachung der Fahrbahnglätte mittels auf der Fahrbahn abrollender Testräder, deren Ebene zur Fahrtrichtung einen Winkel bildet, indem sie durch elastische Kräfte in einer Lage schräg zur Fahrtrichtung gehalten werden, wobei die durch den jeweiligen Fahrbahnzustand auftretenden Winkeländerungen angezeigt werden. Gemäß der Erfindung sind bei dieser Vorrichtung Mittel vorgesehen, weleche seitliche Kräfte, welche auf die Testorgane einwirken, jedoch nich durch den jeweiligen fahrbahnzustand bedingt sind, z. B. Be.schleunigungs- und Zentrifugalkräfte, kompensieren. Die Kompensation kann insbesondere durch. Gegengewichte oder symmetrische Anordnung mehrerer Testräder erfolgen. Die Maßnahmen, die zur Kompensation schädlicher Kräfte und Momente gemäß der Erfindung angewandt werden, wie Ausgleichsmassen. Anordnung der Beweglichkeit der Testsysteme, Verkopplung mehrerer Testsysteme, seien an einigen Beispielen erläutert: Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 1 bis 3 in drei Ansichten dargestelt. With the proposed invention, the disadvantages outlined are avoided. The invention relates to a device on road and rail vehicles for running Monitoring of the road smoothness by means of test wheels rolling on the road, their Plane forms an angle to the direction of travel by being in a position are held at an angle to the direction of travel, with the respective Angular changes occurring in the roadway condition are displayed. According to the invention means are provided in this device, which lateral forces which act on the test organs, but not dependent on the respective road condition are e.g. B. Acceleration and centrifugal forces, compensate. The compensation can in particular by. Counterweights or symmetrical arrangement of several test bikes take place. The measures taken to compensate for harmful forces and moments in accordance with of the invention are used, such as leveling compounds. Arrangement of mobility of the test systems, coupling of several test systems, are explained with a few examples: An embodiment of the device according to the invention is shown in Fig. 1 to 3 in three views shown.

An einem mit zwei Gelenken gelagerten Hebelmechanismus ist ein Testrad T angebracht. In diesem für ein Kraftfahrzeug gedachten Beispiel besitzt das Testrad pneumatische Gummibereifung mit einem Profil ähnlich demjenigen der Laufräder. Das Testrad wird mit einer Kraft P2 mittels einer Feder F2 am Gelenk G2, das um eine Achse quer zur Fahrtrichtung gelagert ist, gegen die Straßenoberfläche gedrückt. Ein. weiteres Gelenk G1 gestattet die Schwenkung des Testrades am Lagerhebel H um eine vertikale Achse. Eine Feder, z. B. Spiralfeder, im Federgehäuse F1 hat das Bestreben; das Testrad mit der Kraft P 1 aus der Fahrtrichtung herauszudrehen, Die Übertragung der Reibungskraft auf ein Anzeigeinstrument (s. Fig. 7 und 8) erfolgt über ein Zahnsegment Z, ein Ritzel ru und durch eine biegsame Welle in Übertragungsrohr U. Da der Einstellwinkel a ein Kriterium für die Straßenglätte gemäß Kurve Fig. 9 darstellt, kann der Zustand der befahrenen Straße am Anzeigeinstrument abgelesen werden. Das Gegengewicht M dient hier zur Kompensation aller horizontalen Kräfte, die durch schräge Fahrzeuglage, bei Kurvenfahrt und bei Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung auftreten und auf das System wirken und die richtige Auswertung beeinträchtigen würden.A test bike is attached to a lever mechanism with two joints T attached. In this for a motor vehicle as an example the test bike has pneumatic rubber tires with a profile similar to that the impellers. The test bike is attached to the joint with a force P2 by means of a spring F2 G2, which is mounted about an axis transverse to the direction of travel, against the road surface pressed. A. Another joint G1 allows the test wheel to pivot on the bearing lever H about a vertical axis. A spring, e.g. B. coil spring, in the spring housing F1 the effort; to turn the test bike out of the direction of travel with the force P 1, The friction force is transmitted to a display instrument (see FIGS. 7 and 8) Via a toothed segment Z, a pinion ru and a flexible shaft in the transmission tube U. Since the setting angle a is a criterion for the slippery road according to curve Fig. 9 shows, the condition of the road being traveled on can be read from the display instrument will. The counterweight M serves here to compensate for all horizontal forces, due to the inclined position of the vehicle, when cornering and when changing vehicle speed occur and affect the system and impair the correct evaluation would.

Auf der gleichen Welle mit dem Ritzel Ri ist eine Nockenscheibe angebracht, durch welche Kontakte betätigt werden, Bei Überschreitung $bestimmter Winkelausschläge des Testsystems, entsprechend bestimmten Graden von Straßenglätte, leuchten mittels dieser Kontakte nicht gezeichnete farbige Warnlämpchen am Anzeigeinstrument auf. Es ist eine Verstellmöglichkeit für diese Kontakte vorgesehen, so daß das Aufleuchten. der Lämpchen. nach Belieben einreguliert werden kann. Die gesamte Testeinrichtung läßt sich über ein Gestänge mittels eines Stellhebels im Bereich des Fahrersitzes durch seitliches Hochschwenken außer Tätigkeit setzen, wenn dieselbe nicht benötigt wird, auf versandeter oder verschneider Fahrbahn, auf schechten, mit Schlaglöchern versehenen Wegen oder sofern bei warmer, trockener Witterung mit ausgezeichneter Sicht auf eine Überwachung des Straßenzustandes verzichtet werden kann. On the same shaft with the pinion Ri there is a cam disk, which contacts are actuated, when certain angular deflections are exceeded of the test system, corresponding to certain degrees of slippery roads, light up by means of These contacts have colored warning lamps that are not shown on the display instrument. An adjustment option is provided for these contacts so that they light up. the lamp. can be adjusted at will. The entire test facility can be controlled via a linkage by means of an adjusting lever in the area of the driver's seat Put it out of action by swiveling it up to the side if it is not required becomes, on silted up or sloping roadways, on poor roads, with potholes marked paths or, if in warm, dry weather, with excellent In view of the need to monitor the road conditions, it can be dispensed with.

Ein Beispiel für die Ausführung einer Einrichtung. mit welcher der Testmechanismus durch Hochschwenken außer Betrieb gesetzt werden kann, zeigen die Fig. 4, 5, 6. An example of a facility implementation. with which the Test mechanism can be put out of operation by swiveling up, show the Figures 4, 5, 6.

Bei einer Ausführung der Erfindung gemäß Fig. 13, 14, 15 sind zur Kompensation störender Horizontalkräfte und -momente für je einen Testsatz zwei in einer Traverse Tr gelagerte Rollen vorgesehen. Die Gelenke G1 und. G2, die zentral zwischen den beiden Testrollen T 1 und T2 angeordnet sind, zargen für die Beweglichkeit um die horizontale Achse quer zur Fahrtrichtung G2 und die Schwenkbarkeit aus der Fahrtrichtung heraus um die vertikale Achse. Das von einer Feder im Gehäuse F1 erzeugte Gegendrehmoment ist durch die beiden Pfeile P3 und p4 augedeutet. Die Andrückkraft für beide Testrnllen wird durch eine Teleskopfederung TF ausgeübt. Die Anzweige des Anstellwinkels des Testsatzes zur Fahrtrichtung erfolgt in diesem Beispiel elektrisch gemäß Fig. 16 über einen Regelwiderstand R in einer Brückenanordnung mit Widerständen R1, R2. R3 unter Zuhilfenahme einer Gleichspannungsquelle, z. B. der Starterbatterie, die Anzeige an einem Xroltmeter V. In an embodiment of the invention according to FIGS. 13, 14, 15 are for Compensation of disruptive horizontal forces and moments for each test set two Rollers supported in a traverse are provided. The joints G1 and. G2, the central are arranged between the two test rollers T 1 and T2, frames for mobility about the horizontal axis transverse to the direction of travel G2 and the pivotability from the Direction of travel out around the vertical axis. The one generated by a spring in the housing F1 Counter torque is indicated by the two arrows P3 and p4. The pressing force For both test rolls TF is exercised by telescopic suspension. The branches the angle of attack of the test set to the direction of travel is done electrically in this example 16 via a variable resistor R in a bridge arrangement with resistors R1, R2. R3 with the aid of a DC voltage source, e.g. B. the starter battery, the display on a Xroltmeter V.

Bei der in Fig. 13, 14 15 dargestellten Ausführung liegt der Testsatz in einer Flucht mit dem Laufräderpaar rechts oder links des Fahrzeuges. Hier werden die schädlichen Beschleunigungskräfte und -momente auf das Testsystem durch die symmetrische Anordnung kompensiert und kommen so nicht zur Auswirkung. Zug- und Druckkräfte sowhol in Fahrtrichtung als auch senkrecht zu ihr sind ausgegliche. In the embodiment shown in FIGS. 13, 14, 15 the test set is located in alignment with the pair of wheels on the right or left of the vehicle. here will the harmful acceleration forces and moments on the test system by the symmetrical arrangement compensates and thus do not have any effect. Train and Pressure forces both in the direction of travel and perpendicular to it are balanced.

Ein weiteres Beispiel gemäß der Erfindung zeigt eine in Fig. 17 und 18 dargestellte \'orrichtung. bei welcher die Straßeneigenschaften über zwei Fahrspuren mit Hilfe eines kombinierten Testsatzes ausgewertet werden. Auch hier ist durch die seitensymmetrische Anordnung der Testrollen dafür gesorgt. daß schädliche Einflüsse von Kräften, die bei Kurvenfahrt. Schlingern, Überhängen, z. 13. bei Schwingachsfederung auftreten und die Anzeige störend beeinflussen würden, weitgehend komlensiert werden. Die vier Teleskopfederungen sind gemäß Fig. 17 und 18 mit dem oberen Ende (Außenzyliner) am Fabrzeugchassis fest montiert. Die Schwenkbewegung der Testrollen in bezug auf die Fahrtrichtung wird über die beiden Hebel ff1 und ff2 auf den Zylinder Zy einerseits und mittels der Stange St auf den Kolben K0 andererseits übertragen. Die erforderliche Ausschwenkkraft P5 und P 6 auf die Testrollen aus der Fahrtrichtung heraus wird durch eine Druckfeder P im Zylinder Zy erzeugt. Bei dieser Ausführung kommt also der Grad der Straßenglätte tummarisch für beide Rad'spu.ren mittels eines Stiftes St und über einen Regelwiderstand R, dessen Spannungsabfall über ein Kabel K dem Überwachungsinstrument zugeleitet wird, zur Anzeige. Auch bier lenken Warnlämpchen die Aufmerksamkeit des Fahrers bei eintretender Rutschgefahr auf sich. Another example according to the invention is shown in FIGS 18 device shown. in which the road characteristics over two lanes can be evaluated with the help of a combined test set. Also here is through the laterally symmetrical arrangement of the test rollers ensured. that harmful influences of forces when cornering. Rolling, overhanging, e.g. 13. with oscillating axle suspension occur and would have a disruptive effect on the display, are largely compensated for. The four telescopic springs are as shown in Fig. 17 and 18 with the upper end (outer cylinder) permanently mounted on the vehicle chassis. The pivoting movement of the test rollers with respect to the direction of travel is controlled by the two levers ff1 and ff2 on the cylinder Zy on the one hand and on the other hand transmitted to the piston K0 by means of the rod St. The required Swiveling force P5 and P 6 on the test rollers out of the direction of travel generated by a compression spring P in the cylinder Zy. So with this version comes the degree of smoothness of the road tummarically for both wheel tracks by means of a pen St and a variable resistor R, whose voltage drop over a cable K dem Monitoring instrument is fed to the display. Warning lights also steer beer the driver's attention when there is a risk of slipping.

Schließlich zeigen Fig. 10, 11, 12 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und zwar in einer Anwendung für ein Gleisfahrzeug. Finally, FIGS. 10, 11, 12 show a further exemplary embodiment of the device according to the invention, specifically in an application for a track vehicle.

Bei der dargestellten Testeinrichtung ist die Masse des um die Vertikalachse bei A gelagerten Teils mit Rücksicht auf das hier wünschenswerte größere Trägheitsmoment - umfangreicher ausgebildet. Die Teleskop federung, welche die Bewegungsmöglichkeit für die Testrolle (mit schwach balligem Eisen- oder Stahlkranz) in Vertikal richtung sowie den konstanteii Auflagedruck der Testrolle auf das Gleis liefert, ist in die Systemmasse mit einbezogen. Auch hier erfolgt die Anzeige elektrisch, und zwar mittels einer in Abhängigkeit vom Einstellwinkel a der Testrolle zur Fahrtrichtung veränderlichen Impedanz R. Das erforderliche Ausschwenkdrehmoment wird von einer Zugfeder F erzeugt.In the test device shown, the mass is around the vertical axis at A supported part, taking into account the greater moment of inertia which is desirable here - more extensively trained. The telescopic suspension, which allows the movement for the test roll (with slightly convex iron or steel rim) in the vertical direction as well as the constant contact pressure of the test roller on the track, is in the System dimensions included. Here, too, the display is done electrically, by means of one variable depending on the setting angle a of the test roller to the direction of travel Impedance R. The required pivoting torque is generated by a tension spring F.

Es ließ sich noch eine. Anzahl weiterer Beispiele für die erfindungsgemäße Anordnung aufführen. There was another. Number of other examples of the invention List arrangement.

Allen Ausführungsformen ist die Eigenschaft gemeinsam. daß die Auflagekraft für die Testrolle bzw. die Testrollen ode.r -räder so groß ist. wie zur Gewährleistung eines ständigen sicheren Kontaktes mit der Führungsfläche auch beim Auf und abschwingen, Schlingern usw. des Fahrzeuges unter dem Einfluß der Fortbewegung. z. B. auf unebener Bahn, notwendig ist, und daß Mittel vorgesehen sind, welche störende Kräfte und Momente, die unabhängig vom jeweiligen Straßenzustand sind und eine einwandfreie Auswertung beeinträchtigen würden, kompensieren, so daß die Vorrichtung auf Zentrifugalkräfte. Schwerkraft und Beschleunigungskräfte, welche auf das Fahrzeug und seine Teile einwirken. nicht reagiert.The property is common to all embodiments. that the tracking force for the test roller or test rollers or wheels is so large. how to guarantee constant secure contact with the guide surface even when swinging up and down, Rolling etc. of the vehicle under the influence of locomotion. z. B. on uneven Path, is necessary, and that means are provided which disturbing forces and Moments that are independent of the current road conditions and that are flawless Evaluation would affect, compensate so that the device on centrifugal forces. Gravity and acceleration forces acting on the vehicle and its parts. not reacted.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device on road and rail vehicles for ongoing monitoring of the slippery road surface means on the roadway rolling test bikes. whose plane forms an angle to the direction of travel. by doing they are held in a position at an angle to the direction of travel by elastic forces, where the angle changes occurring due to the respective roadway condition are displayed are characterized in that Njiittel are provided which lateral forces, which act on the test organs, but not due to the respective road condition are conditional, e.g. B. Acceleration and centrifugal forces, compensate.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that on her one or more counterweights are provided.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that two Test wheels are combined in a test set, with the vertical axis centrally between the two test bikes.

4. Apparatus according to claim 1 and 3, characterized in that two or more test bikes running on different tracks are coupled to one another in this way are that the road condition is summarized on display, with a Spring in a cylinder is the swiveling torque for both test sets or test wheels is obtained together, the test wheels being arranged symmetrically on the sides.

5. Apparatus according to claim 1, characterized. that the vertical Axis of rotation of the test organ through the point of support of the test wheel on the to be judged Support surface (road, rail) runs.

6. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that the angular degree characteristic of the state of the road in a manner known per se is brought to the display via a flexible shaft on a pointer instrument and that he had special contacts. mpohen on the dashboard in the field of vision of the driver light up as soon as the slippery road surface reaches certain values.

7. Apparatus according to claim 1 to 5, characterized. that the road condition while driving electrically, for example by means of monitored by a resistance bridge circuit using the vehicle battery and that in addition to the optical an acoustic signal to warn the vehicle driver is given.

8. Apparatus according to claim 1 to 7, characterized in that the test bikes from the driver's seat when road condition monitoring is not required be swiveled up mechanically or hydraulically to the direction of travel.

9. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that their failure due to jamming or insufficient tire pressure of the test bikes, etc. visually and / or is displayed acoustically.

Documents considered: French Patent Register No. 1015 251,