Brevet FR2261896A1 — publié le 19750919

L'invention, due à la collaboration de Messieurs Daniel LAURENT et haubert LIGONES, est relative à un dispositif de captage de courant, notamment d'alimentation d'un véhicule se déplaçant sur une voie à vitesse élevée, comprenant un rail conducteur allongé qui s'étend parallèlement à la voie, un capteur de courant coopérant à friction avec ledit rail, un dispositif à leviers articulés de support dudit capteur, solidaire dudit véhicule et à axes dtarticulations perpendiculaires à un plan contenant l'axe longitudinal dudit rail pour permettre un débattement du capteur dans ledit plan et un moyen de sollicitation du dispositif de leviers pour appliquer le capteur au contact du rail avec une pression de contact appropriée. Le brevet américain NO 3.599.281 décrit un dispositif de captage de courant du genre mentionné dans lequel le capteur en forme de balai est maintenu au contact d'un rail conducteur d1ali- mentation en courant d'une phase par un parallélogramme articulé du type pantographe. Les leviers du parallélogramme articulé s'étendent dans le plan vertical contenant le rail d'alimentation et un débattement du parallélogramme articulé, dû à une variation de l'écart entre le mobile alimenté et le rail d'alimentation, s'accompagne dtun déplacement du capteur dans la direction longitudinale du rail.On comprend qu'inversement, lorsque le capteur est par exemple tracté par le mobile, la force de friction s' exer- çant sur le capteur tende à écarter ce dernier du rail en diminuant la pression de contact. Dans le cas d'une circulation en sens opposé le capteur est par contre appliqué avec une force accrue au contact du rail d'alimentation. Les variations de pression de contact sont inadmissibles dans les installations à véhicule se déplaçant à vitesse élevée et le dispositif connu est inapplicable à de telles installations. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de permettre la réalisation d'un dispositif de captage particulièrement simple permettant de maintenir la pression de contact constante et indépendante de la résistance à l'avance- ment et de permettre un fonctionnement indifférent dans un sens ou dans l'autre. Le dispositif de captage de courant, selon l'invention, est caractérisé par le fait que la position relative desdits axes et ledit dispositif à leviers articulés sont agencés pour imposer dans des limites prédéterminées de débattement du capteur dans ledit plan un déplacement de ce dernier sensiblement suivant une droite perpendiculaire audit rail, de manière à éviter toute interaction de la résistance à l'avancement du capteur, résultant de la friction sur le rail, sur ladite pression de contact. Le déplacement du capteur, dû à une déformation du dispositif à leviers articulés, s'effectue perpendiculairement à la direction longitudinale du rail et la pression de contact est rendue indépendante de la résistance à l'avancement et de ce fait des forces de friction s'exerçant sur le capteur. I1 a déjà été proposé un dispositif de captage de courant dans lequel un pantographe de support d'une navette de captage de courant est disposé dans un plan transversal à la direction longitudinale des rails d'alimentation. Ce dispositif connu est agencé pour maintenir en équilibre indifférent la navette de captage guidée par des rails d'alimentation, mais dans ce cas le rôle du support n'est pas de transmettre au capteur une pression de contact. Selon un développement de l'invention, le dispositif de support à leviers articulés comporte un quadrilatère en forme de trapèze rectangle, dont les axes sont agencés de manière à imposer dans les limites de débattement prédéterminées un déplacement selon ladite direction perpendiculaire au rail. Un tel dispositif de support compense les variations d'écartement entre le véhicule et le rail dans la direction correspondant au débattement du quadrilatère articulé. Dans le cas de mouvements relatifs du véhicule par rapport au rail transversalement à ladite direction, il convient de prévoir une surface de contact entre capteur et rail appropriée à de tels déplacements latéraux qui empêchent tout échappement du capteur. L'invention est également applicable à un capteur guidé latéralement par le rail d'une manière bien connue en soi, une telle disposition limitant les surfaces de contact du rail et du capteur. I1 convient alors de prévoir un degré de liberté latérale et selon un autre développement de l'invention, le dispositif à leviers articulés comporte de plus un parallélogramme articulé à plan de débattement perpendiculaire audit rail. Le parallélogramme articulé est doté d'un système élastique de rappel de faible raideur, avantageusement réalisé par un ressort coaxial à l'une des articulations du parallélogramme.Le ressort est agencé pour compenser le moment exercé par la force de poussée du capteur. I1 est avantageux de prévoir une prétension du système de rappel et dans le cas d'un quadrilatère articulé disposé horizontalement, le système de rappel peut Aetre agencé pour compenser le poids du capteur. Le quadrilatère articulé peut être agencé pour permettre une rétraction du dispositif de captage à ltintdrieur d'un habitacle ménagé dans le véhicule par une déformation du quadrilatère imposée par un vérin. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels la figures est une vue schématique en perspective partiellement arrachée illustrant la cinématique d'un dispositif de captage selon l'invention; la figure 2 est une vue en plan du dispositif selon la figure 1; la cigare 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. Sur les figures, un véhicule 10 dont seule la partie inférieure de la carrosserie est visible sur la figure 1, est sus ceptible de se déplacer le leng d'use voie (non représentée), la sustentation étant par exemple du type à coussin fluide et la propulsion par moteur linéaire électrique. L'alimentation en courant du véhicule est assurée par un ou plusieurs rails conducteurs 12, qui s'étendent parallèlement i la trajectoire définie par la voie. Sur la figure 1, Qn a représente-un-.seul rail d'alimentation 12 et le dispositif de captage de courant associé, afin de ne pas surcharger cette figure, mais il est clair que l'alimentation peut cozperter plusieurs rails parallèles pareourus par un courant monophasé ou polyphasé ou iOme par un courant continu, un dispositif de captage étant assoeié à chaque rail. Le rail 12 est disposé parallèlement au flanc du véhicule 10 et présente une surface de contact 14 en forme de dièdre faisant face à la paroi latérale de la carrosserie du véhicule 10, dans laquelle est ménagé un logement 16 recevant un dispositif de support désigné par le repère général 18 d'un capteur 20. Une pluralité de balais ou frotteurs 22 sont alignés et montés élastique ment sur le capteur 20, de manière à venir au contact de la surface 14 du rail 12, les balais 22 étant conformés en V conjugué à la surface en dièdre 14. Le montage élastique des balais 22 pallie les imperfections de la voie 12, le dispositif de support 18 compensant des variations d'écartement entre le véhicule 10 et la voie 12 en maintenant en permanence le capteur 20 au contact du rail 12 avec une pression prédéterminée sensiblement constante. Un tel dispositif de captage de courant est bien connu en soi, et il est inutile de le décrire plus en détail. Le dispositif de support 18 comporte un système de leviers 24, 26, 28 articulés sur des axes 30, 32, 34, 36, dont les deux derniers 34, 36 sont assujettis à la carrosserie 10 et constituent des points d'articulation fixes. Les axes 30, 32 relient respectivement les leviers 24, 26 et 26, 28. Les leviers~24, 26, 28 et la partie de carrosserie joignant les points fixes 34, 36 constituent un quadrilatère articulé en forme de trapèze dont les bases 24, 28 sont en position moyenne sensiblement parallèles au rail 12. Les axes 30 à 36 sont verticaux et le plan de débattement des leviers du quadrilatère articulé est un plan horizontal contenant l'axe longitudinal du rail 12. Le levier 26 se prolonge au-delà de l'axe 32 par un bras en forme de fourche à branches 38, 40, disposées dans un plan vertical entre lesquelles est monté à pivotement en des points 42, 44 le capteur 20. Les points de pivotement 42, 44 aux extrémités des branches 38, 40 définissent un axe vertical de pivotement du capteur 20 passant par le centre d'application des forces de résistance à l'avancement dues à la friction des balais 22 sur le rail 12. La longueur du levier 24, formant l'une des bases du trapèze, est inférieure à celle de la base opposée 28 et les axes d'articulation 30 à 36 sont disposés de telle manière que lors d'une déformation du quadrilatère articulé en des limites prédéterminées, l'axe défini par les points 42, 44 décrit sensiblement une droite perpendiculaire à la direction longitudinale du rail 12. Un effort exercé sur le capteur 20 dans la direction longitudinale du rail 12 est ainsi repris par le dispositif de support 18 sans aucune composante tendant à défornier le quadrilatère articulé. Sur l'axe 34 du quadrilatère articulé sont clavetés une came 48 et un secteur circulaire 46 qui coopère par l'intermédiaire d'un lien souple 50 avec un vérin 52. La came 48 est reliée à un ressort de traction 54 par un lien souple 56. Le ressort 54 ancré en un point fixe, sollicite la came 48 et le levier 28 fixé à cette came dans la direction indiquée par la flèche sur la figure 1, correspondant à une déformation du quadrilatère articulé tendant à écarter le capteur 20 du rail 12 et à le rétracter dans le logement 16. Le vérin 52, par exemple du type pneumatique, est susceptible d'exercer un effort antagoniste au ressort 54 lorsqu' il est alimenté, de manière à déformer le quadrilatère articulé et à solliciter le capteur 20 au contact du rail 12.En position de repos le vérin 52 notant pas alimenté, le dispositif de support 18 est rétracté dans le logement 16, sa mise en position active nécessitant une alimentation du vérin 52 à une pression suffisante pour vaincre la force du ressort 54 et à appliquer le capteur 20 avec une pression prédéterminée contre la surface de contact 14 du rail 12. Un tel dispositif présente une parfaite sécurité, nota- ment en cas de panne d'alimentation du vérin 52 provoquant le retrait immédiat du capteur 20. Le libre pivotement du capteur 20 autour de l'axe passant par les points 40, 44 est limité au cours du mouvement de rétraction du capteur 20 par un dispositif comprenant une tige téléscopique 58 dont l'une des extrémités 60 est fixée à rotation sur le capteur 20 et l'autre extrémité est articulée à un bras 62 d'un levier coudé monté à rotation sur un point fixe 64 dont le bras opposé 66 est relié par une biellette 68 à un axe fixe 70. La tige téléscopique 58 s'étend parallèlement au bras 38, 40, la biellette 68 étant sensiblement parallèle aux bases 28, 24 du quadrilatère articulé L'ensemble est agencé de telle manière que le coulissement libre limité de la tige téléscopique 58 autorise un libre pi votement du capteur 20 au contact du rail 12.Au cours d'un mouvement de rétraction le capteur 20 est maintenu sensiblement parallèle par l'ensemble précité à tige téléscopique 58, à levier coudé 62, 66 et biellette 68. Tout autre dispositif de limitation du pivotement du capteur 20 peut bien entendu être utilisé. Le dispositif de support 18 suspentionné permet un captage de courant par un véhicule soumis à des faibles déplacements latéraux par rapport au rail 12, malgré la variation d'écartement entre le véhicule et le rail et à condition que le véhicule et le rail restent à un niveau relatif constant. Des variations en hauteur doivent être compensées ou autorisées, par exemple par une surface de contact du rail et des balais associés plane permettant un débattement en hauteur lors de variations de niveau du véhicule par rapport au rail. Le dispositif 18 peut dans ce cas convenir à un captage dk courant, mais selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le capteur 20 est guidé latéralement par le rail 12 et un dispositif additionnel à degré de liberté compensant les variations en hauteur est incorporé au dispositif de support 18.Un tel dispositif est décrit par la suite plus particulièrement en référence aux figures 1 et 3. Les branches 58, 40 de la fourche de support du capteur 20 sont montées à pivotement à leurs extrémités 72, 74 sur des axes 76, 78 parallèles au plan du quadrilatère articulé 24, 26, 28. Les points d'articulation 42, 44 du capteur 20 aux branches 38, 40 sont d'autre part agencés en rotules et il est facile de voir que la fourche à branches 38, 40 constitue un parallélogramme articulé à articulations 76, 78, 42, 44 à plan de débattement vertical et perpendiculaire au rail 12. Des variations de niveau du 'ré- hicule 10 par rapport au rail 12 sont compensées par une déformation du parallélogramme articulé.Deux barres de torsion ou ressorts à boudins 80, 82, enfilés zoaxialement sur l'axe 78 et ayant l'une de leurs extrémités assujettie au levier 26 et l'autre d l'extrémité 74 de la branche 40, sollieitent les branches 38, 40 du parallélogramme articulé en une position d'dquilibre correspondant sensiblement à un alignement avec le levier 26. Les ressorts 80, 82 exercent des couples de signes contraires, et il est avantageux de compenser le poids du capteur 20 par un préréglage des ressorts 80, 82. Un dispositif (non représenté) permet d'appliquer une précontrainte maintenant le capteur dans une position médiane. Un effort minimum est nécessaire pour déformer le parallélogramme à partir de cette position. Le capteur 20 est muni de guides évasés 84, susceptibles de coopérer avec le rail 12 pour centrer le capteur 20 par rapport au rail 12, en provoquant une déformation du parallélogramme articulé en cas de différence de niveau entre le véhicule 10 et le rail 12, lors de la mise en action du dispositif de captage de courant. La force des ressorts est déterminée de manière à éviter des pressions dissymétriques sur les flancs en V des balais 22. Le dispositif selon l'invention, fonctionne de la manière suivante En position inactive du dispositif de captage de courant, le ressort 54 maintient le dispositif de support 18 et le capteur 20 en position inactive retractée dans le logement 16. La sortie et la mise en action du capteur 20 sont engendrées par une alimentation du vérin 5?, qui provoque un pivotement du levier 28 par rapport à l'axe 34 ét une déformation du quadrilatère articulé 24, 26, 28 amenant le capteur 20 en contact du rail 12.Au cours de ce mouvement le capteur 20 est maintenu sensiblement parallèle à luimAeme par le dispositif å tige télescopique 58, à levier coudé 62, 66 et à biellette 68. Les ressorts à boudin 80, 82 maintiennent le parallélogramme 38, 40 en position d'équilibre et autorisent en cas de décentrage en hauteur du capteur 20 par rapport au rail 12 un centrage par les guides 84 engageant les flancs laté raux-du rail 12. Les guides 84 et par la suite les surfaces en V des balais 22 provoquent une déformation du parallélogramme articulé 38 > 40 et un centrage du capteur 20 par rapport au rail 12. Au cours du déplacement du véhicule 10 le dispositif de support 18 applique une force d'entraînement au capteur 20 par les extrémités des branches 3t3, 40 articulées aux points 42, 44. Cette force d'en traSnement s 'exerce sensiblement dans le plan de la résultante des résistances à l'avancement et n'exerce de ce fait aueun couple sur le capteur 20. Les variations d'écartement du véhicule 10 par rapport au rail 12 sont compensées par une déformation du quadrila tèré articulé, la pression de contact du capteur 20 sur le rail 12 étant maintenue sensiblement eonstante par le vérin 52.Une déformation du quadrilatère articulé 24, 26, 28 impose aux points de fixation 42, 44 du capteur 20 undépIacement perpendiculaire au rail 12 et l'on comprend que les forces de résistance à l'avanee- ment, dues essentiellement aux forces de frottement des balais 22 sur le rail 12, sont incapables de provoquer une déformation du quadrilatère articulé. La pression de contact des balais 22 sur le rail 12 est de ce fait indépendante de la résistance à l'avancement du capteur 20. De faibles débattements en hauteur du véhicule 10 par rapport au rail 12 sont compensés par une déformation du parallélogramme articulé à branches 38, 40, la faible raideur des ressorts à boudin 80, 82 autorisant de tels débattements. Le dispositif de support selon l'invention est particulièrement simple et ne met en oeuvre que des leviers articulés parfaitement fiables. Un tel dispositif est approprié à un captage de courant à des vitesses élevées, notamment pour l'alimentation d'un véhicule à sustentation par coussin fluide. Dans le cas d'une alimentation triphasée, il convient de prévoir trois dispositifs du type illustré par la figure 1, pouvant par exemple être superposés, de manière à coopérer avec trois rails superposés, chacun conducteur d'une phase d'un courant triphasé. Au dispositif de support mécanique 18 du capteur 20 est bien entendu associé un dispositif de connexion électrique qui, ne faisant pas partie de la présente invention, ne sera pas décrit. L'invention n'est bien entendu nullement limitée au mode de mise en oeuvre plus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend bien au contraire à toute variante restant dans le cadre des équivalences, notamment à celle dans laquelle le capteur 20 ne serait pas guidé par le rail 12; ou celle encore dans laquelle les rails d'alimentation ne seraient pas disposés latéralement du véhicule mais par exemple au-dessus ou au-dessous de ce dernier. REVENDICATIONS 1. Dispositif de captage de courant, notamment dlali- mentation d'un véhicule se déplaçant sur une voie à vitesse élevées comprenant un rail conducteur allongé qui s'étend parallélement à la voie, un capteur de courant coopérant à friction avec ledit rail, un dispositif à leviers articulés de support dudit capteur, solidaire dudit véhicule et à axes d'articulations perpendiculaires à un plan contenant l'axe longitudinal dudit rail pour permettre un débattement du capteur dans ledit plan et un moyen de sollicitation du dispositif de leviers pour appliquer le capteur au contact du rail avec une pression de contact appropriée, caractérisé par le fait que la position relative desdits axes et ledit dispositif à leviers articulés sont agencés pour imposer dans des limites prédéterminées de débattement du capteur dans ledit plan un deplacement de ce dernier sensiblement suivant une droite perpendiculaire audit rail, de manière à éviter toute interaction-de la résistance à l'avancement du capteur résultant de la friction sur le rail, sur ladite pression de contact. 2. Dispositif de captage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit dispositif de leviers comporte un quadrilatère, sensiblement en forme de trapèze rectangle en position moyenne de débattement entre lesdites limites, dont les bases sont articulées sur deux axes dudit véhicule perpendiculaires audit plan et dont l'un des cachés se prolonge par un bras portant à son extrémit ledit capteur. 3 Dispositif de captage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de rétraction dudit caveur coopérant avec le quadrilatère articulé, de ma nière à imposer à ce dernier une déformation provoquant ladite rétraction. 4. Dispositif de captage selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit capteur est monté à rotation sur un axe porté par l'extrémité dudit bras et s'étendant perpendiculairement audit plan de débattement et qu'unie liaison à course morte limite les oscillations du capteur autour dudit axe au cours dudit mouvement de rétraction. 5. Dispositif de captage de courant selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un capteur maintenu élastiquement au contact d'un rail d'alimentation et guidé latéralement par ledit rail, caractérisé par le fait que ledit dispositif de support comporte un parallélogramme articulé à plan de débattement perpendiculaire audit rail de façon à compenser les mouvements relatifs transversaux du capteur et du véhicule. 6. Dispositif de. captage selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif élastique de rappel sollicitant ledit parallélogramme vers une position d1équi- libre correspondant à un rectangle et comprenant un ressort à boudin coaxial à l'une des articulations du parallélogramme, agencé pour travailler en flexion. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit dispositif élastique présente un seuil de prétension. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit rail est disposé latéralement audit véhicule, caractérisé par le fait que ledit dispositif de leviers est agencé pour se débattre dans un plan horizontal contenant ledit rail, de manière à compenser les variations de l1écar- tement du véhicule et du rail. 9. Dispositif selon les revendications 6 et 8, carac térisé par le fait que ledit dispositif élastique est agencé pour compenser le poids du capteur. 10. Dispositif selon la revendication ), caractérisé par le fait qu'il comporte un ressort sollicitant ledit capteur en position rétractée et un vérin à action antagoniste à celle du ressort lorsque le vérin est alimenté pour maintenir le capteur en position de captage.