Brevet FR2137032A1 — publié le 19721229

L'invention, due à la collaboration de Monsieur Daniel LAURENT, est relative à un dispositif d'alimentation en courant d'un véhicule susceptible de se déplacer sur une voie, notamment d'alimentation d'un moteur électrique linéaire de propul-5 sion d'un véhicule à effet de sol, comprenant des conducteurs d'alimentation et de prise de courant en forme de rails qui s'éten dent sensiblement parallèlement le long de ladite voie de propulsion et sont disposés les uns par rapport aux autres pour définir une voie de captage de courant susceptible de guider mécaniquement 10 par l'intermédiaire de balais de captage, coopérant avec lesdits rails, une navette de support desdits balais et un système de liai son reliant mécaniquement ladite navette audit véhicule et susceptible de transmettre une force tractive à la navette et de compenser les variations de positionnement latéral et vertical da la na-15 vette et du véhicule, respectivement guidés par ladite voie de captage et ladite voie de propulsion. La demanderesse a déjà fait connaître par sa demande de brevet français N° 70 45086, déposée le 14 Décembre 1970, un dispositif de prise de courant du genre mentionné dans lequel une 20 navette de captage de courant est reliée au véhicule alimenté par un système de biellettes articulées susceptibles de ne transmettre à la navette que les forces de traction. Aux vitesses élevées atteintes par ces véhicules, il est en effet indispensable de ne pas perturber l'équilibre de la navette, qui est guidée par les 25 balais de captage de courant sollicités élastiquement au contact des rails d'alimentation. Le système connu donne entière satisfaction, mais il est d'une construction compliquée et encombrante rendant extrêmement difficile son incorporation à l'intérieur du véhicule ou d'un carénage. 50 La présente invention a pour but de remédier aux in convénients précités et de permettre la réalisation d'un dispositif simple, qui conserve l'équilibrage en toute position de la navette par rapport au véhicule. Le dispositif d'alimentation en courant selon la 55 présente invention est caractérisé par le fait qu'il comporte, solidaire dudit véhicule, un axe d'articulation s'étendant parallèle ment à la direction générale desdites voies, un élément dudit système de liaison mécanique, articulé sur ledit axe, un contrepoids porté par un élément dudit système de liaison et des moyens pour 71 17071 2 2137032 déplacer spatialement , dans un plan perpendiculaire aux axes d'articulation ,"ledit contrepoids de telle manière qu'en toute position relative de la navette par rapport audit axe d'articulation, les centres de gravité de la navette et du contrepoids et ledit 5 axe soient maintenus alignés, le rapport des distances desdits centres audit axe étant maintenu inversement proportionnel au rapport des masses de la navette et du contrepoids. On voit qu'un contrepoids unique rend le système insensible à l'effet d'un champ de force quelconque. L'emploi d'un 10 seul contrepoids simplifie notablement l'ensemble du dispositif tout en augmentant sa fiabilité. TJn autre but de la présente invention est de permettre le support de la navette par une tige ou un bras qui s'étend sensiblement horizontalement en faisant saillie de la pa-15 roi latérale du véhicule adjacente à la voie de captage. L'infrastructure de l'installation est notablement simplifiée par une disposition latérale de la voie de captage par rapport à la voie principale du véhicule et il est clair que dans ce cas la liaison par un bras horizontal est la plus courte. Une telle attaque laté-20 raie de la navette présente également l'avantage de libérer la partie supérieure de la voie d'alimentation, qui peut entre autres être recouverte par un capot de protection mettant les conducteurs d'alimentation à l'abri des intempéries. Les pylônes ou supports des rails conducteurs d'alimentation doivent bien entendu être ap-25 propriés à une telle prise de courant en libérant totalement la face en regard de la voie principale. Une voie de ce type fait l'objet d'une demande de brevet d'invention déposée conjointement à la présente demande et intitulée "Voie d'alimentation et de captage de courant polyphasé". j>0 L'alignement des centres de gravité de la navette et du contrepoids avec l'axe d'articulation du support peut être réalisé selon un mode de mise en oeuvre de l'invention par un système tubulaire téléscopique dont l'un des éléments porte la navette et un autre élément, le contrepoids, ces deux éléments étant longi-55 tudinalement mobiles par rapport à un élément articulé sur l'axe solidaire du véhicule. Les deux éléments longitudinalement mobiles sont connectés mécaniquement, de manière à se déplacer en sens in-vërse et de distances proportionnelles, de manière à conserver en permanence l'équilibrage de la navette. La liaison mécanique peut 40 être réalisée de toute manière appropriée, par exemple par des M ■a 71 17071 3 2137032 courroies crantées. Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, ledit système de liaison mécanique comporte des biellettes articulées formant un pantographe dont l'un des bras porte ladite na- \ 5 vette et un bras conjugué ledit contrepoids les longueurs respectives desdites biellettes étant appropriées à la conservation dudit rapport en toute position relative de la navette par rapport à l'axe transversal solidaire du véhicule. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront 10 de plusieurs modes de mise en oeuvre donné à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est trie vue schématique en perspective d'un véhicule équipé d'un dispositif de prise de courant selon l'invention, une partie de la voie de captage étant arrachée pour 15 montrer la navette de captage; la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant un détail de cette dernière une partie du carénage étant arrachée; la figure 3 représente schématiquement le diagramme 20 des forces pour deux positions différentes du système articulé; la figure 4 est une vue en coupe d'une va riante de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, un véhicule 10, susceptible de se déplacer sur une voie 12, constituée d'une manière bien connue par 25 un T renversé, est sustenté par un coussin fluide formé entre la voie 12 et la base du véhicule 10 et est propulsé par un moteur linéaire électrique (non représenté). Parallèlement et le long de la voie 12 s'étend une voie d'alimentation et de captage de courant électrique 14, constituée par trois rails conducteurs 16, 50 disposés d'une manière bien connue suivant les arêtes d'un prisme droit de base triangulaire. A l'intérieur du passage ou couloir défini par les rails 16 est susceptible de coulisser une navette 18 de captage de courant, qui porte des balais 20 sollicités élastiquement au contact des rails 16, de manière à collecter le 35 courant électrique et à guider mécaniquement la navette 18 lors de son déplacement le long de la voie de captage. Le véhicule 10 est guidé et sustenté sur la voie 12 par des coussins fluides dont l'épaisseur est variable en fonction des contraintes et la position relative du véhicule 10 par rapport à la navette 18, guidée 40 par la voie 14, varie au cours du déplacement du véhicule. La 71 17071 4 2137032 liaison 22 entre la navette 18 et le véhicule 10 est agencée pour compenser ces variations de positionnement tout en étant capable de transmettre uniquement la force de traction à la navette 18. La liaison mécanique 22 est bien entendu complétée par une con-5 nexion électrique (non représentée) susceptible de transmettre le courant capté au véhicule 10. En se référant plus particulièrement aux figures 2 et 3> qui représentent un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, on voit que la navette est supportée par un bras 22 dont 10 l'extrémité libre porte une rotule 24 venant se loger dans une cavité correspondante de la navette 18 située au centre de gravité de cette dernière. La rotule 24 autorise un libre pivotement en toute direction de la navette 18 par rapport au bras de support 22, pivotement dont l'amplitude est bien entendu limité par les carac-15 téristiques constructives de la navette. Le bras 22 est constitué par une extension de l'un des côtés d'un parallélogramme articulé 25 comprenant deux grands côtés parallèles 26, 28, articulés à des petits côtés parallèles 30, 32. Le côté 32 comporte une extension 34 portant à son extrémité un contrepoids 36. L'articulation 38 20 des côtés 28, 30 respectivement opposés aux côtés 26, 32 portant la navette et le contrepoids, est constituée par un axe transversal 40, rigidement fixé au véhicule 10 (voir figure 4). Le système de leviers articulés ou parallélogramme articulé 25 èst agencé de telle manière que la rotule 24, l'axe transversal 38, 40 et le 25 centre de gravité du contrepoids 36 sont alignés. En pratique, il convient de tenir compte également du poids des différentes bielles mais pour des raisons de simplicité de l'exposé ce poids est supposé négligeable. Le rapport des distances ci de l'axe 38 au contrepoids 36 et 02 de l'axe 38 à la rotule 24 est inversement 30 proportionnel au rapport des masses du contrepoids 36 et de la navette 18. Une variation de la distance cq de la navette par rapport au véhicule est autorisée par une déformation du parallélogramme articulé 25. Une des propriétés bien connues de ce type de parallélogramme articulé, dénommé généralement pantographe, est 35 de conserver le rapport des longueurs c-^ sur Cg au cours de leur déformation. La masse M du contrepoids 36 est choisie de manière à équilibrer la masse N de la navette 18 et il est facile de voir que cet équilibrage est conservé en toute position du pantographe 25 la relation M c^ = N c^ étant toujours vérifiée. Si l'on 40 appelle ai et b^ les composantes verticales et horizontales de la 71 17071 5 2137032 longueur ci, et et b2 les composantes correspondantes de la longueur cil est facile de voir que la relation M g b^ = N g b2, dans laquelle g représente l'accélération de la pesanteur, est également vérifiée pour toute position du pantographe. Cette égali-5 té montre que le poids de la navette est toujours compensé par celui du contrepoids quelle que soit sa position relative au véhicule 10. La relation M rai = N ra^, dans laquelle l'expression w^r exprime l'accélération centrifuge, est également vérifiée en permanence. 10 Le bras 22 est avantageusement caréné en forme de profil d'aile de manière à diminuer la résistance à l'avancement aux vitesses élevées atteintes par le véhicule et l'axe transversal 40, ainsi que les éléments du parallélogramme articulé 25, sont logés à l'intérieur d'un évidement 42, ménagé dans la paroi 15 latérale du véhicule 10. Un couvercle ou panneau amovible 44 assure la continuité de la paroi latérale du véhicule 10 en né laissant passer que le bras 22, seule partie extérieure au véhicule du dispositif de support. Cette construction particulière permet de mettre à l'abri ïes parties fragiles telles que les articula-20 tions du système articulé. Les leviers 26, 28 sont avantageusement du type triangulé, de manière à conférer à l'ensemble une rigidité notable et les leviers 30, 32 sont réalisés par une paire de biellettes encadrant les leviers triangulés 26, 28. La navette 18 est maintenue en équilibre indifférent quelle que soit sa position 25 par rapport au véhicule 10. La position A, représentée par la figure 3, correspond à une position haute du véhicule 10 par rapport à la navette 18 avec un déplacement latéral vers la gauche. La position B est la position extrême opposée, c'est-à-dire la position basse du 30 véhicule avec un déplacement latéral vers la droite et il est évident que le véhicule peut prendre toute position intermédiaire. La figure 4 représente une variante de mise en oeuvre de l'invention, dans laquelle la navette 18 est supportée par le bras 22, qui se prolonge par une tige 46 montée à coulissement à l'intérieur d'un 35 support tubulaire 48. L'extrémité 50 du support tubulaire 48 est montée à rotation par des tourillons 52, 5^ dans des paliers, respectivement 56 et 58, solidaires du véhicule 10. Les tourillons coaxiaux 52, 54 s'étendent parallèlement à la direction générale des voies de la manière décrite ci-dessus, de manière à permettre 40 un mouvement de débattement.du bras 22 dans un plan perpendicu 71 17071 6 2137032 laire à ladite direction des voies. Les tourillons 52, 54 correspondent à l'axe d'articulation 40 de la variante illustrée aux figures 1 et 2. La tige 46 est avantageusementcylindrique et d'une manière bien connue en soi, un compas 60, dont l'une des 5 branches est articulée à l'extrémité 50 et l'autre à la tige 46, empêche tout mouvement de rotation de la tige autour de son axe. L'ensemble constitue un dispositif télescopique articulé par les tourillons 52,54. Un contrepoids 62 est monté coulissant sur la partie externe du support tubulaire 48 et est lié mécaniquement 10 à la tige 46, de telle manière que tout déplacement de cette dernière par rapport au support 48, impose au contrepoids 62 un déplacement correspondant en direction inverse. Dans l'exemple représenté à la figure 4, la masse du contrepoids 62 est égale à celle de la navette 18 et l'ensemble est agencé de telle raa-15 nière que la navette et le contrepoids sont toujours en des positions symétriques par rapport à l'axe défini par les tourillons 52,54. L'ensemble est sensiblement équilibré pour toute position du dispositif télescopique, les variations, dues à la masse du bras 22 non équilibrée, étant pratiquement négligeables. 20 La transmission de mouvement entre là tige 46 et le contrepoids 62 peut être opérée d'une manière quelconque bien connue des spécialistes et à titre d'exemple on a schématiquejaent représenté à la figure 4 un système de liaison par courroie crantée. Le support tubulaire 48 présente deux rainures s'étendant 25 le long de deux génératrices, une bande sans fin en forme de courroie crantée 64, 66, étant logée dans chacune de ces rainures. Chaque courroie 64, 66 est tendue entre deux galets d'extrémités de renvoi 68, 68' et 70, 70', les deux brins des courroies s'étendant parallèlement, respectivement de la surface externe JO et interne du support tubulaire 48. Le contrepoids 62 est solidarisé aux brins extérieurs de chacune des courroies 64, 66 par des attaches 72, la tige 46 étant solidarisée aux brins internes de chacune des courroies par des attaches 74. Il est facile de voir qu'un déplacement de la navette 18, dans la direction indiquée 35 par la flèche sur la figure 4, provoque un défilement du brin inférieur des courroies 64, 66 dans la direction indiquée par la flèche, les brins supérieurs se déplaçant évidemment en direction inverse et entraînant par les attaches 72 le contrepoids 62 en 71 17071 7 2137032 direction inverse. L'invention n'est bien entendu nullement limitée à lin dispositif mettant en oeuvre un contrepoids de même masse que la navette 18 et il est clair que dans le cas d'un contrepoids présentant une masse proportionnelle à celle de la navette, 5 il convient de prévoir une démultiplication des mouvements de coulissement par tout système approprié, par exemple par roue dentée, de manière à conserver l'équilibrage recherché. Le système de support coulissant, représenté à la figure 4, a été plus particulièrement décrit dans un montage horizontal, mais un tel 10 système convient également à un montage en oblique ou vertical dans lequel l'axe 52, 54 serait porté par un aileron latéral du véhicule 10. L'ensemble est évidemment caréné d'une manière bien connue en soi pour limiter la traînée aux vitesses élevées atteintes par le véhicule. 15 L'invention n'est bien entendu nullement limitée aux modes de mise en oeuvre plus particulièrement décrits et représentés aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences électriques et mécaniques. 71 17071 8 2137032 REVENDICATIONS X. Dispositif d'alimentation de courant d'un véhicule susceptible de se déplacer sur une voie, notamment d'alimentation d'un moteur électriaue linéaire de propulsion d'un véhicule à effet de sol, comprenant des conducteurs d'alimentation et de prise 5 de courant en forme de rails qui s'étendent sensiblement parallèlement le long de ladite voie de propulsion et sont disposés les uns par rapport aux autres pour définir une voie de captage de courant susceptible de guider mécaniquement par l'intermédiaire de balais de captage, coopérant avec lesdits rails, une navette 10 de support desdits balais et un système de liaison reliant mécaniquement ladite navette audit véhicule et susceptible de transmettre une force tractive à la navette et de compenser les variations de positionnement latéral et vertical de la navette et du 15 véhicule, respectivement guidés par ladite voie de captage et ladite voie de propulsion, caractérisé par le fait qu'il comporte solidaire dudit véhicule un axe d'articulation s'étendant parallèlement à la direction générale desdites voies, un élément dudit système de liaison mécanique, articulé sur ledit axe, un contre-20 poids porté par un élément dudit système de liaison et des moyens pour déplacer spatialement dans un plan perpendiculaire audit axe d'articulation ledit contrepoids de telle manière qu'en toute position relative de la navette par rapport audit axe d'articulation, les centres de gravité de la navette et du contrepoids et 25 ledit axe soient maintenus alignés, le rapport des distances desdits centres audit axe étant maintenu inversement proportionnel au rapport des masses de la navette et du contrepoids. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un support rectiligne monté à pivote-30 ment suivant un axe transversal intermédiaire sur ledit axe d'articulation et supportant disposés de part et d'autre dudit axe ladite navette et ledit contrepoids. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit support rectiligne est constitué par un en-35 semble télescopique comprenant un premier élément monté à pivotement sur ledit axe solidaire du véhicule, un deuxième élément longitudinalement mobile par rapport audit premier élément et portant à son extrémité libre ladite navette et un troisième élément formant contrepoids longitudinalement mobile et mécaniquement , * a , 71 17071 9 2137032 relié audit deuxième élément de telle manière que les(déplacements de ces derniers éléments sont proportionnellement inverses. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit premier élément est constitué par un élé- 5 ment tubulaire à l'intérieur duquel est monté à coulisseraent ledit deuxième élément en forme de tige, ledit troisième élément étant monté à çoulissement sur la partie externe dudit élément tubulaire. 5. Dispositif selon les revendications 4, caracté-10 risé par le fait que ladite liaison mécanique entre lesdits deuxième et troisième éléments longitudinalement mobiles comporte line bande sans fin crantée dont l'un des brins est solidaire dudit deuxième élément et l'autre brin dudit troisième élément. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé 15 par le fait que ledit système de liaison mécanique comporte des biellettes articulées pour former un pantographe dont l'un des bras porte ladite navette et un bras conjugué ledit contrepoids les longueurs respectives desdites biellettes étant appropriées à la conservation dudit rapport en toute position relative de la 20 navette par rapport audit axe solidaire du véhicule. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte un parallélogramme articulé dont l'un des axes d'articulation coïncide avec ledit axe solidaire du véhicule, les côtés du parallélogramme opposés audit axe portant 25 respectivement ladite navette et ledit contrepoids. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel ladite voie de captage de courant s'étend parallèlement et latéralement de la voie du véhicula, caractérisé par le fait que ledit système de liaison mécanique 30 entre la navette et le véhicule comporte un bras faisant saillie latéralement dudit véhicule et pontant l'entrevoie, l'ensemble étant agencé de manière à reporter à l'intérieur du véhicule ledit axe d'articulation et les parties mobiles associées. 9. Dispositif.selon la revendication 8, caractérisé 35 par le fait que ledit bras est sensiblement horizontal en position normale dv véhicule. 10. Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que ledit bras est caréné.