Brevet FR2228642A1 — publié le 19741206

La présente invention concerne un dispositif d'antipatinage destiné à éviter le glissement d'une roue sur son chemin de roulement et dans lequel des petites variations de vitesse dues à l'usure des roues n'ont pas d'effet. Les dispositifs d'antipatinage par mesure de différence de vitesse des essieux et action sélective sur le moteur les entrainant sont connus. On sait que le patinage peut provenir d'un emballement subit d'un essieu du à une tache d'huile sur les rails, par exemple, et ce patinage est alors très important. Par contre il peut exister aussi une différence de vitesse des essieux par suite d'une usure différente des roues de deux essieux ou de deux boggies différents. Les roues d'un essieu peuvent etre d'un diamètre différent de celles d'un autre essieu et il s'ensuit une différence de vitesse des roues moins importante que celle provenant d'un patinage. Cependant aux grandes vitesses une usure des roues non corrigée provoque une tension permanente à la sortie du dispositif d'antipatinage. Cette tension agit sur le moteur qui tournera plus vite en soulageant l'effort de ce moteur mais le moteur sur lequel il n'y aurait pas d'action aurait tendance à patiner. Ainsi la correction de l'usure des roues est nécessaire pour éviter ces inconvénients. I1 a été proposé dans le brevet français nd 69 39 341 déposé le 14 novembre 1969 par la demanderesse de trouver une solution à ce probleme en assurant un contrôle automatique de gain du signal différence de vitesse des deux essieux. Mais le dispositif décrit antérieurement élabore le signal de commande à la sortie d'amplificateur différence de vitesse pour l'introduire à l1entrée du même amplificateur. Le dispositif selon la présente invention remédie à cet inconvénient. Dans celui-ci il est possible d'agir sur une voie à partir de l'information reçue des deux voies et il est possible d'obtenir un dispositif d'antipatinage qui ne tient pas compte de l'usure des roues. La présente invention a pour objet un dispositif d'antipatinage indépendant de l'usure des roues comportant deux capteurs associés chacun à un essieu entrainé chacun par un moteur, capteur de fréquence proportionnelle à la vitesse de l'essieu, deux convertisseurs fréquence-tension, alimentés chacun par ledit capteur, un amplificateur différence de vitesse comparant les deux tensions en provenance desdits convertisseurs et délivrant une information pouvant être positive ou négative selon que l'une des vitesses est supérieure à l'autre, à deux organes de commande des deux moteurs afin de réduire l'écart entre les deux vitesses caractérisé en ce qu'une boucle de réaction est disposée entre la sortie dudit amplificateur différence de vitesse et une commande de l'un desdits convertisseurs fréquence-tension, la boucle de réaction comportant des moyens déclenchés par ladite information positive ou négative lorsque celle-ci est comprise entre des seuils de tension minimal et maximal et délivrant des états logiques I ou 0, deux commutateurs commandés par lesdits états logiques, un condensateur chargé par deux potentiels positifs et négatifs par l'intermédiaire desdits commutateurs et délivrant un signal positif ou négatif à ladite commande du convertisseur fréquence-tension afin de réduire ou d'augmenter ladite tension en provenance dudit convertisseur. Selon une caractéristique de l'invention lesdits moyens déclenchés par ladite information positive ou négative sont constitués par quatre bascules de Schmitt en parallèle, une des deux bornes d'entrée de chaque bascule recevant ladite information, l'autre borne d'entrée étant chacune reliée à un diviseur de tension, la sortie de la première bascule et la sortie de la deuxième bascule correspondant à un potentiel positif des deux premier et deuxième diviseurs de tension étant reliées ensemble à une commande dudit premier commutateur et la sortie de la troisième bascule et la sortie de la quatrième bascule correspondant à un potentiel négatif des deux troisième et quatrième diviseurs de tension étant reliées ensemble à une commande dudit deuxième commutateur. Selon une autre caractéristique de l'invention lesdits premier et deuxième diviseurs de tension sont constitués de résistances inégales dont les points milieux portés à des potentiels positifs différents correspondent à des différences de vitesses entre essieux de l'ordre de 0,2 kilometre/heure et 0,6 kilomètre/heure. En se référant aux figures schématiques I à 4 ci-jointes on va décrire ciaprès un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Les mêmes éléments représentés sur plusieurs de ces figures portent sur celles-ci les mêmes références. La figure I représente un schéma synoptique du dispositif d'antipatinage et de sa boucle de correction d'usure des roues selon l'invention. La figure 2 représente un schéma du principe du meme dispositif d'antipatinage. La figure 3 représente les différents signaux obtenus à la sortie des étages faisant partie de la boucle de réaction. La figure 4 représente les différents signaux obtenus sans la boucle de correction d'usure des roues et avec la boucle. Tels que représentés sur la figure I deux capteurs magnétiques 1 et 2 disposés sur les essieux 1' et 2' d'une automotrice ou locomotive transmettant des signaux suivant deux voies à deux convertisseurs fréquence-tension 3 et 4. Les signaux en provenance des capteurs sont des signaux électriques sinusoldaux dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de chaque essieu. Lorsqu'il y a patinage ou usure des roues les périodes des sinusoides sont différentes. Les convertisseurs fréquence-tension 3 et 4 fournissent des tensions continues dont l'amplitude est fonction de la fréquence des sinusoldes. Ces tensions continues sont envoyées sur les deux entrées d'un organe 5 effectuant la fonction différence des deux tensions continues.Cet organe 5 délivre un signal continu proportionnel à la différence des deux vitesses des essieux 1' et 2' ce signal pouvant être positif ou négatif selon que la vitesse de l'essieu 1' est supérieure à celle de l'essieu 2' ou l'inverse. Les signaux positif et négatif sont aiguillés grâce à des organes directionnels tels que des diodes 6 et 7 vers des organes de commande des moteurs entrainant les essieux 1' et 2'. Ainsi une tension adéquate agira sur le moteur de l'essieu qui patine. Afin d'éviter l'action due à une petite variation des vitesses, une boucle de réaction 8 comportant des moyens 9 est introduite entre la sortie de l'organe 5 effectuant la différence des deux tensions et le convertisseur fréquence-tension 3 de l'une des deux voies en provenance du capteur 1. Sur la figure 2 on peut voir les détails de la réalisation de l'invention. Les références 3, 4, 5 délimitées par des traits interrompus et les références 6, 7 font partie du circuit d'antipatinage proprement dit. Les références 1 et 2 correspondent aux capteurs comme sur la figure 1. Les convertisseurs fréquencetension 3 et 4 se composent d'amplificateurs 31 et 41 dont le rôle est de mettre en forme les sinusoïdes en provenance des capteurs 1 et 2. Les amplificateurs- 31 et 41 délivrent chacun des impulsions rectangulaires dont la durée est égale à la période de la sinusoide.Ces impulsions rectangulaires sont envoyées sur les entrées d'un circuit intégré 32-42 constitué de deux monostables délivrant sur leurs sorties des impulsions dont le front avant correspond au front des impulsions rectangulaires (autrement dit aux zéros des sinusoides). Les impulsions délivrées sont de durée constante dans le cas ou la boucle de réaction 8 ne fonctionne pas. En se reportant à la figure 4a (boucle de réaction ne fonctionnant pas) on peut voir la forme des signaux rectangulaires et constater que si les roues de essieu 1' sont plus usées que celle de l'essieu 2' (ou patinage de l'essieu 1') la période des signaux rectangulaires V42 correspondant à l'essieu 2' est plus grande que celle des signaux rectangulaires V32 correspondant à l'essieu 1'.Les impulsions rectangulaires V32 et V42 sont envoyées dans des intégrateurs RC 33 et 43 dont le rôle est de produire des tensions continues intégrées V1 et V2 proportionnelles à la suite des impulsions V32 et V42. Dans l'exemple choisi de la figure 4a la tension V1 est supérieure à celle de V2 (par suite du plus grand rapprochement des impulsions V32). La différence entre les deux tensions V1 et V2 est effectuée dans l'organe 5 effectuant la différence des deux tensions. On obtient alors une tension dV = k (V1-V2) qui est dans le cas de la figure 4a positive parce que VI est supérieur à V2. Quand elle est positive elle emprunte la voie de la diode 6. Si la tension AV était négative elle passerait par la diode 7. La tension AV permet d'agir sur les organes de commande des moteurs et de réduire la différence de vitesse entre les deux essieux 1' et 2'. La boucle de réaction matérialisée par les moyens 9 permet de corriger l'action de l'usure des roues. Quatre bascules de Schmitt 91, 92, 93, 94 sont disposées en parallèles sur la boucle de réaction 8. Les bascules délivrent un état logique 1 ou 0 selon que les tensions de seuil établies par des diviseurs de tension tels que 81-82, 83-84, 85-86, 87-88 sont supérieures ou inférieures à la tension de la boucle de réaction 8. Ainsi dans le cas d'une tension AV positive seules les bascules 91 et 92 sont concernées. Le potentiel positif du diviseur de tension 81-82 est appliqué à la borne - de la bascule 91. Les résistances du diviseur de tension 81-82 sont choisies de telle sorte que le potentiel appliqué corresponde à une vitesse de 0,6 km/heure, par exemple.Le potentiel obtenu à partir d'une tension V pouvant être de 15 volts, est alors de 0,6 volt par exemple. C'est une tension maximale au-dessus de laquelle la vitesse est telle qu'il existe un patinage. Le potentiel positif du diviseur de tension 83-84 est appliqué à la borne + de la bascule 92. Les résistances du diviseur de tension 83-84 sont telles que le potentiel du point milieu de 83-84 est égal par exemple à 0,2 volt qui doit correspondre à une vitesse da 0,2 km/heure, par exemple. En dessous de cette vitesse la boucle de réaction ne doit pas agir parce que la différence de vitesse entre les deux essieux est alors insignifiante. L'application d'un seuil de 0,2 volt sur la bascule 92 provoque le changement d'état de la bascule. Sur la figure 3a on voit le changement d'état de la bascule 91 pour un seuil de 0,6 volt. Sur la figure 3b la bascule 92 change d'état de + V à - V pour un seuil de 0,2 volt. Ces changements d'état se produisent quand la tension venant de la boucle de réaction est égale à la tension de seuil AV du diviseur de tension. La superposition de deux tensions à la sortie des bascules 91-92 se fait à travers des diodes 11 et 12 au point commun à leurs cathodes en 95. La tension résultante est positive ou nulle par suite de l'action directionnelle des diodes 11 et 12. Sur la figure 3c on voit la tension résultante V95 au point 95. Entre 0,2V et 0,6V la tension est nulle. En dehors de ces valeurs la tension est +V. La tension V95 est appliquée sur la base d'un transistor PNP 97 qui est rendu conducteur lorsque la tension appliquée sur la base est inférieure +V. Pour une tension dV comprise entre 0 > 2V et 0,6V le transistor 97 conduit et sa tension de polarisation +V permet de charger le condensateur 99. La tension de celui-ci est transmise à un amplificateur 100 à grande impédance d'entrée de façon à fournir une tension de correction positive (cas d'une tension positive de la boucle de réaction 8) à une borne de commande 34 du monostable 32. Cette tension de correction quand elle est positive diminue la durée de l'impulsion rectangulaire V32 du monostable 32 (figure 4b). La tension intégrée V1 diminue du fait de la plus courte durée des impulsions V32.La tension différence V1-V2 est alors nulle. Dans ce cas, la commande du moteur de l'essieu 1' ne se fait pas. Lorsque la tension différence V est négative le meme processus se répète dans les bascules 93-94. Les tensions de seuil de ces bascules sont négatives et correspondent aussi à des vitesses comprises entre 0,2 km/heure et 0,6 km/heure (soit par exemple -0,2 volt et -0,6 volt). La tension en 96 au point commun aux anodes des diodes 13 et 14 est négative en dehors de 0,2 volt et 0,6 volt et nulle entre ces deux valeurs. Appliquées sur la base du transistor NPN 98 elle rend celui-ci conducteur pour les valeurs comprises entre -0,2 volt et -0,6 volt. Le transistor 98 charge le condensateur 99 à partir de la tension de polarisation -V. L'amplificateur 100 envoie alors une tension de correction négative pour des vitesses comprises entre 0,2 km/heure et 0,6 km/heure. Cette tension de correction négative a pour effet d'augmenter la durée des impulsions du monostable 32 donc d'augmenter la tension intégrée résultante. La tension différence des tensions VI - V2 devient de ce fait nulle. Ainsi la correction d'usure des roues est effectuée entre deux seuils de différence de vitesse et elle joue aussi bien dans le cas où un essieu tourne à une vitesse plus grande que l'autre essieu que dans le cas inverse. Bien que le dispositif qui vient d'être décrit paraisse le plus avantageux, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains des éléments du dispositif pouvant être rempla cés par d'autres susceptibles d'y assurer la même fonction technique. Le dispositif d'antipatinage selon l'invention permet un fonctionnement indépendant de l'usure des roues dans des limites qui sont prédéterminées. Il peut être utilisé dans le domaine des véhicules à moteur et plus particulibrement dans le domaine des chemins de fer. REVENDICATIONS 1/ Dispositif d'antipatinage indépendant de l'usure des roues comportant deux capteurs associés chacun à un essieu entraîné chacun par un moteur, capteur de fréquence proportionnelle à la vitesse de l'essieu, deux convertisseurs fréquencetension alimentés chacun par lesdits capteurs, un amplificateur différence de vitesse comparant les deux tensions en provenance desdits convertisseurs et délivrant une information pouvant hêtre positive ou négative selon que l'une des vitesses est supérieure à l'autre, à deux organes due commande des deux moteurs afin de réduire l'écart entre les deux vitesses, caractérisé en ce qu'une boucle de réaction est disposée entre la sortie dudit amplificateur différence de vitesse et une commande de l'un desdits convertisseurs fréquence-tension, la boucle de réaction comportant des moyens déclenchés par ladite information positive ou négative lorsque celle-ci est comprise entre des seuils de tension minimal et maximal et délivrant des états logiques 1 ou 0, deux commutateurs commandés par lesdits états logiques, un condensateur chargé par deux potentiels positif et négatif par l'intermédiaire desdits commutateurs et délivrant un signal positif ou négatif à ladite commande du convertisseur fréquence-tension afin de réduire ou d'augmenter ladite tension en provenance dudit convertisseur. 2/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que lesdits moyens déclenchés par ladite information positive ou négative sont constitués par quatre bascules de Schmitt en parallèle, une des deux bornes d'entrée de chaque bascule recevant ladite information, l'autre borne d'entrée étant chacune reliée à un diviseur de tension, la sortie de la première bascule et la sortie de la deuxième bascule correspondant à un potentiel positif des deux premier et deuxième diviseurs de tension étant reliées ensemble à une commande dudit premier commutateur et la sortie de la troisième bascule et la sortie de la quatrième bascule -correspondant à un potentiel négatif des deux troisième et quatrième diviseurs de tension étant reliées ensemble à une commande dudit deuxième commutateur. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits premier et deuxième diviseurs de tension sont constitués de résistances inégales dont les points milieux portées à des potentiels positifs différents correspondent à des différences de vitesses entre essieux de l'ordre de 0,2 kilomètre/heure et 0,6 kilomètre/heure. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits troisième et quatrième diviseurs de tension sont constitués de résistances inégales dont les points milieux portés à des potentiels négatifs différents correspondent à des différences de vitesses entre essieux de l'ordre de 0,2 kilomètre/ heure et 0,6 kilomètre/heure.