Brevet FR2233210A1 — publié le 19750110

La présente invention est relative à un dispositif de freinage électrique et mécanique sur rail d'un bogie ferroviaire circulant à très grande vitesse ; par rapport aux systèmes existants, elle présente des avantages importants notamment en ce qui concerne le poids des électro-aimants de freinage et de la régularité de fonctionnement. Dans les dispositifs connus de freinage électrique sur rail, on est obligé, en effet, de ménager un entrefer relativement important entre les électro aimants de freinage et le rail pour tenir compte d'une part de la flexibilité de la suspension et d'autre part de l'usure des bandages de roues; il en résulte une construction lourde et encombrante des électro-aimants et une forte consommation d' énergie. Selon la présente invention, on réalise un entrefer relativement faible uniquement au moment du freinage, cet entrefer étant déterminé par la pose de patins de freinage sur le rail, l'entrefer étant maintenu à une valeur sensiblement constante quel que soit le degré d'usure des patins. Selon l'invention, le dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse est caractérisé en ce qu'il comprend une partie fixe, solidaire du chassis du bogie, et une partie mobile suspendue à la dite partie fixe et pouvant autre déplacée verticalement vers le rail par un moyen convenable, la dite partie mobile portant, à sa face inférieure, une série d'électro-aimants disposée audessus du rail et flanquée, de chaque côté, d'un patin de freinage destiné à venir s'appuyer sur le rail, au moment du freinage, de façon que les dits électroaimants se trouvent à une distance relativement faible du rail, le dit dispositif comprenant des moyens de détection de l'usure du dit patin de freinage ainsi que des moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui c. Selon une deuxième caracteristique de l'invention, le dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse est caractérisé en ce que les moyens de détection de l'usure du patin de freinage opèrent par palpage du bord inférieur du dit patin, lorsque ce dit patin est en poisition relevée. D'autres caractéristiques de l'invention apparaStront dans la description ci-après des dessins annexés. Dans ces dessins, la figure I représente un exemple de réalisation d'un dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse dans lequel les moyens de commande de la position du patin de freinage en fonction de l'usure de celui-ci sont à action discontinue. Selon cette forme de réalisation, le dispositif de freinage pour bogie ferrovLaire a grande vitesse est caractérisé en ce que le dit patin de freinage est solidaire d'un secteur muni à sa périphérie d'une denture à rochet coopérant avec un cliquet ne permettant que la descente du dit patin par rotation du dit secteur autour d'un axe solidaire de la dite partie mobile, le dit patin était retenu, lorsque le freinage n'est pas effectue, par un bec de retenue porté par à l'extrémité d'un levier articulé autour d'un axe solidaire de la dite partie fixe et sollicité par un ressort, le dit bec s'escamotant par l'attraction magnétique de l'electro-aimant adjacent de la dite partie mobile pour permettre d' abaisser le dit patin sur le rail pour effectuer le freinage et venant à se replacer sous le dit patin lorsque le freinage est terminé et le dit patin est relevé par un moyen convenable fournissant une impulsion de rotation au dit secteur à rochet pour ramener la face inférieure du dit patin en contact avec le dit bec de retenue. Sur la figure 1,- 1 représente un rail sur lequel roule un bogie-non repré senté dans son entièreté - qui comprend un dispositif de freinage formé d'une partie fixe 2, solidiaire du chassis du bogie, et d'une partie mobile 3 reliée à la partie fixe 2 par un jeu de biellettes 4, 5 et 6. Un moyen de commande approprié permet de déplacer la partie mobile 3 par rapport à la partie fixe 2 La partie mobile 3 porte à sa face inférieure une série d'électro-aimants 7 disposés au dessus du rail 1 et flanquée, de chaque côté, d'un patin de freinage 8. Sur la figure 1, le patin 8 est représenté au moment correspondant au début d'une période de freinage. Le patin 8 est retenu, lorsqu'on n'effectue pas de freinage, par un bec de retenue 9 porté par l'extrémité d'un levier 10 articulé autour d'un axe il solidaire de la partie fixe 2 et sollicité par un ressort 12 pour amener normalement le bec 9 sous le patin 8. Le patin 8 est supporté par un secteur 13 pouvant pivoter autour d'un axe 14 porté par la partie mobile 3, ce secteur 13 est muni, à sa périphérie, d'une denture à rochet 15 qui coopère avec un cliquet 16, repoussé par un ressort 17. Comme on le voit sur la figure, ce système à rochet ne permet la rotation du secteur 13 que dans le sens des aiguilles d'une montre, c'est-à-dire qu'il ne permet que la descente du patin & de sorte que celui-ci est passé contre le rail lors de la descente de la partie mobile 3. Lors du freinage, les électro-aimants i sont excités, ce qui a pour effet que l'électro-aimant adjacent au levier 10 attire celui-ci et dégage le bec 9 de la face infériure du patin 8, permettant à celui-ci de s'appliquer sur le rail. il y a lieu de remarquer, qu'en pratique, aux grandes vitesses les courants de Foucault induits dans le rail par les électro-aimants sont importants tandis que l'attraction magnétique est faible; par contre, aux faibles vitesses, c'est l'ttraction magnétique qui prédomine et, par conséquent, le freinage mécanique par le patin. Il s'ensuit que l'on peut obtenir un freinage sensiblement constant à toutes les vitesses. Après une période de freinage, la partie mobile 3 remonte et, les électro aimants 7 n1 étant plus excités, le levier In test plus attiré et le bec 9 vient se replacer sous le patin 8. Dans son mouvement de rotation autour de l'axe 11, le lever 10 peut actionner un moyen tel que 18 > par exemple une vanne, laquelle commande un dispositif, par exemple pneumatique, représenté schématiquement en 19, porte par la partie mobile 3, qui fournit une impulsion au secteur 13 de fa çon à remettre le bec 9 en contact avec le patin 8 en cas d'usure de celui-ci. De cette façon, quelle que soit l'usure des patins, lorsque ceux-ci sont posés sur le rail i, la distance des électro-aisants 7 au rail I, et par conséquent entrefer de la partie électrique du dispositif-de freinage reste constant. Bien que d'un fonctionnement satisfaisant, le dispositif de freinage pour bogie ferroviaire décrit ci-dessus et illustré à la figure 1 des dessins annexés présente plusieurs inconvénients; le patin, pivotant autour d'un axe, n' a pas une forme symétrique, ce qui peut entre défavorabie pour la circulation du bogie -dans les deux sens de marche; le secteur à rochet ainsi que son cliquet sont fortement sollicités, ce qui exige une construction particulièrement robuste. En outre, une accumulation fortuite de poussières magnétiques sous le patin peut perturber le système discontinu de rattrapage de l'usure. Dans les dessins annexés: - La figure 2 représente un exemple de réalisation d'un dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse dans lequel les moyens de commande de la position du patin de freinage en fonction de l'usure de celui-ci sont à action continue. - la figure 3 illustre un détail de cet exemple de réalisation.- Selon cette forte de réalisation, le dispositif de freinage pour bogie ferroviaire a grande vitesse est caractérisé en ce que: a) le dit patin de freinage est de forme symétrique et chanfreinée à ses deux extrémités et est fixé à la dite partie mobile et aux dits moyens de commande de la la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci de telle façon que la face du dit patin destinée à venir en contact avec le rail reste sensiblement parallèle à elle-meae. b) -le dit patin de freinage est articulé à ses deux extrémités, d'une part, à une extrémité d'une -paire de biellettes parallèles dont l'autre extrémité peut pivoter autour deux axe solidaire de la dite partie mobile et, d'autre part; à l'extrémité d1une tige mobile commandée par les dits moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci. c) les axes d'articulation du dit patin de freinage aux dites biellettes solidaires de la dite partie mobile et à -la dite tige mobile commandée par les dits moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci sont situés dans un plan parallèle àlla surface du rail et les dites biellettes et la dite tige sont inclinées mutuellement de façon qu'elles fassent un angle tel que le dit patin descende sensiblement parallèlement à lui-même lorsque les dits moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci actionne la dite tige mobile. d) les dits moyens de commande de la position du dit patin de freinage en fonction de l'usure de celui-ci comprend un mécanisme à vis solidaire de la dite partie mobile dont la rotation permet le déplacement de la dite tige mobile par rapport à la dite partie mobile. Sur la figure 2, en vue partielle en perspective, le dispositif de freinage de bogie comprend une partie fixe 2, solidaire du chassis du bogie, et une partie mobile 3 qui peut être déplacée vers le rail 1, par exemple sous l'action de cylindres pneumatiques 20 portés par la partie fixe 2. La partie mobile 3 est équipée, à sa face inférieure, d'une série d'électro-aimants 7 dont les enroulements sont munis d'ailettes en vue de leur refroidissement. La série d'électro-aiamnts 7 est flanquée de chaque côté d'un patin de freinage B symétrique et chanfreiné des deux cooEés, destiné à venir s'appuyer, au moment du freinage, sur le rail 1, de façon que les électro-aimants 7 présentent par rapport au rail 1 un entrefer relativement faible.Le patin 8 est articulé à ses extrémités, sur des axes respectifs 21 et 22, d'une part, à l'extrémité d'une paire de biellettes telles que 23, dont l'autre extrémité peut pivoter autour d'un axe 24 solidaire de la partie mobile 3, et d'autre part à l'ex trémité d'une fourche 25, commandée par les moyens de commande de la position du patin en fonction de l'usure de celui-ci, La fourche 25 est solidaire d'une tige coulissant longitudinalement dans un corps cylindrique 26, solidaire de la partie mobile 3, et contenant un mécanisme à vis qui sera décrit plus loin.Ce mecanisme peut, par exemple, être commandé par un moteur frein électrique 27 équipé d'une vis sans fin de sortie 28, qui, par I'intermédiaire d'un arbre 29, d'un manchon accouplement 30 et de cardans 31 et 32, assure la rotation d'une tige 33, pénétrant dans le corps cylindrique 26. La paire de biellettes telles que 23 et le corps cylindrique 26 sont in clinés l'un par rapport a l'autre de telle façon que, lorsque la fourche 25 se déplace, le patin 8 descende vers le rail 1 sensiblement parallèlement à lui mEVe. x En se référant à la figure 3, le corps cylindrique 26 coopère d'une part avec la fourche 25 et la tige 33, commandée comme décrit ci-dessus à partir du moteur-frein 27. La fourche 25 est rendue solidaire d'une tige 34 qui se termine, à l'intérieur du corps cylindrique 26, par une partie filetée 35. D'autre part, la tige 33 est solidaire d'un écrou 36, qui coopère avec la partie filetée 35 delta tige 34.Un couvercle 37 est vissé sur l'extrémité supérieure du corps cylindrique 26 et des garnitures d'étanchéité 38 et 39 sont prévues respectivement autour de latige 33 et autour de la tige 34. Comme on peut le voir d'après la figure 3, la rotation de la tige 33, et par conséquent de l'écrou 36, provoque le déplacement de la partie filetée 35 de la tige 34, donc de la fourche 25, ce qui produira un déplaceinoent de l'axe d'articulation 22 et un abaissement subséquent du patin 8. La détection de l'usure du patin de freinage peut être réalisées dans toute forme de réalisation suivant l'invention, par un moyen convenable. Par exemple, il peut être prévu un système pneumatique comprenant un ajutage fixe alimenté en air comprimé qui est disposé contre une face latérale du patin de freinage, à proximité du bord inférieur de celui-ci. Si le patin de freinage a subi une usure trop importante pour le fonctionnement normal du dispositif, la face inférieure du patin, lors de son retour à sa position de non-freinage, découvre l'ajutage fixe dans une mesure plus grande et la variation du débit d' air comprimé peut être détectée et utilisée pour déclencher le fonctionnement des moyens de commande de la position du patin de freinage en fonction de l'usure de celui-ci. En variante à un système pneumatique, d'autres dispositifs de détection peuvent Oêtre-utilises, comme par exemple des dispositifs basés sur une variation de la reluctance.magnétique ou une variation de la valeur de l'effet Hall dans un circuit dont un élément est constitué par le patin du fanage; des dispositifs purement mécaniques peuvent également être utilisés. Suivant une dernière caractéristique de l'invention, le dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse est encore caractérisé en ce que le dit patin de freinage sert également de frein de parc lorsque la dite partie me bile est abaissée vers le rail tandis que les dits électro-aiamnts solidaires de la dite partie mobile ne sont pas alimentés en énergie électrique. il est évident que des variantes technologiques des moyens mis en oeuvre dans les formes de réalisation de l'invention décrites ci-dessus peuvent être introduites sans sortir de cadre de la présente invention. REVENDICATIONS. I. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse caractérisé en ce qu'il comprend une partie fixe, solidaire du chassis du bogie, et une partiemobile, suspendue à la dite partie fixe et pouvant être déplacée verticalement vers le rail par un moyen convenable, la dite partie mobile portant, à sa face inférieure, une série d'électro-aimants disposée au dessus de rail et flan quée, de chaque côté, d'un patin de freinage destiné à venir s'appuyer sur le rail, au moment du freinage, de façon que les dits électrc -aimants se trouvent à une distance relativement faible du rail, le dit dispositif comprenant des moyens de détection de l'usure du dit patin de freinage ainsi que des moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci. 2. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de détection de l'usure du patin de freinage opèrent par palpage du bord inférieur du dit patin lorsque ce dit patin est en position relevée. 3. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de commande de la position du dit patin de freinage en fonction de l'usure de celui-ci sont à action discontinue. 4. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de commande de la position du dit patin de freinageen fonction de l'usure de celui-ci sont à action continue. 5. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse suivant les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le dit patin de freinage est solidaire d'un secteur muni à sa périphérie d'une denture à rochet coopérant avec un cliquet ne permettant que la descente du dit patin par rotation du dit secteur autour d'un axe solidaire de la dite partie mobile, le dit patin étant retenu, lorsque le freinage n'est pas effectué, par un bec de retenue porté à 1 'extrémi- té d'un levier articulé autour d'un axe solidaire de la dite partie fixe et sollicité par un ressort, le dit bec s'escamotant par l'attraction magnétique de 1' électro-aimant adjacent de la dite partie mobile pour permettre d'abaisser le dit patin sur le rail pour effectuer le freinage et venant à se replacer sous le dit patin lorsque le freinage est terminé et le dit patin est relevé par un moyen convenable fournissant une impulsion de rotation au dit secteur à rochet pour ramener la face inférieure du dit patin en contact avec le dit bec de retenue. 6. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse suivant les revendications 1, 2 et 4 caractérisé en ce que le dit patin de freinage est de forme symétrique et chanfreinée à ses deux extrémités et est fixé à la dite partie mobile et aux dits moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci et de telle façon que la face du dit patin destinée à venit en contact avec le rail reste sensiblement parallèle à elle-meme. 7. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse suivant la revendication 6 caractérisé en ce que le dit patin de freinage est articulé à ses deux extrémités, d'une part, à une extrémité d'une paire de biellettes paral lèles dont l'autre exttémite peut pivoter autour d'un axe solidaire de la dite partie mobile ét, d'autre part, à l'extrémité d'une tige mobile commandée par les dits moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci. 8. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse suivant la revendication 7 caractérisé en ce que les axes d'articulation du dit patin aux dites biellettes solidaires de la partie dite partie mobile et à la dite tige mobile commandée par les dits moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci sont situés dans un plan parallèle à la surface du rail et les dites biellettes et la dite tige gont inclinées mutuellement de façon qu'elles fassent un angle tel que le dit patin descende sensiblement partie lèlement à lui-meme lorsque les dits moyens de commande de la position du dit patin en fonction de l'usure de celui-ci actionne la dite tige mobile. 9. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire à grande vitesse suivant la revendicatinn 7 caractérisé en ce que les dits moyens de commande de la position du dit patin de freinage en fonction de l'usure de celui-ci comprend un mécanisme à vis solidiaire de la dite partie mobile dont la rotation permet le déplacement de la dite tige mobile par rapport à la dite partie mobile 10. Dispositif de freinage pour bogie ferroviaire grande vitesse suivant une des revendications I à 9 caractérisé en ce que la dit patin de freinage sert éa- lament de frein de parc lorsque la dite partie mobile est abaissée vers le rail tandis que les dits électro-aimants solidaires de la dite partie mobile ne sont pas alimentés en énergie électrique.