Brevet FR2286680A1 — publié le 19760430

La présente invention se rapporte à des rails ou éléments de rails conducteurs sur lesquels un collecteur de courant glisse pour l'alimentation de véhicules à moteur électrique, notamment d'un véhicule de transport en commun, se déplaçant à grande vitesse ainsi que le procédé et la machine ou l'installation pour réaliser de tels rails. Cette invention concerne plus particu- lièrement les rails conducteurs mixtes composés d'un support en un matériau conducteur de l'électricité et d'un revêtement en un matériau plus dur, résistant bien S l'usure et qui constitue la surface de glissement ou de frottement du rail conducteur. Des conducteurs mixtes sont déjà utilisés pour des ponts roulants et des appareils de levage et de manutention. Ils se composent d'une barre en aluminium, qui constitue le corps du rail conducteur, et d'un chemisage en acier fixé su le corps en aluminium et qui constitue la surface de frottement du collecteur. Ce conducteur mixte allie les propriétés de conductivité électrique de 11 aluminium aux caractéristiques propres de l'acier : gren- de résistance mécanique, coefficient de frottement très faible lorsque l'état de surface est bien poli, et sil'on utilise un acier inoxydable, une résistance parfaite à l'oxydation. Ce type de rail conducteur mixte peut être appliqué au domaine des véhicules se déplaçant à grande vitesse. Il stagit alors d'obtenir une excellente liaison entre l'aluminium et l'acier et un dimensionnement bien précis du rail conducteur afin d'assurer une alimentation en énergie et un frottement correct du collecteur.Ces rails conducteurs mixtes peuvent notamment etre utilisés pour alimenter des véhicules se déplaçant sur coussins d'tir ; dans ce cas, il faut prévoir une surface de frottement suffisamment importante de telle sorte que le contact soit toujours établi quels que soient les mouvements du véhicule par rapport au rail conducteur et quel que soit le mode de cotation sur faces de frottement disposées horizontalement ou verticalement Une telle utilisation implique donc une excellente planéité de toute la surface de frottement, mene si celle-ci est de grande dimension. Dans la suite de la description, il ne sera fait référence qu'à une barre en aluminium et à un revêtement en acier de préférence inoxydable. Cette limitation formelle n'a pour but que de rendre plus claire la description mais il est bien entendu que le rail conducteur peut être constitué par tous autres matériaux qui ont des propriétés analogues et en particulier, tout alliage d'aluminium peut être substitué à l'aluminium. Pour obtenir une bonne alimentation en électricité, il faut tout d'abord éviter qu'une couche d'alumine ne se forme lors du montage du revêtement en acier inoxydable sur la barre en aluminium. D'autre part, il est nécessaire d'obtenir une liaison rigide entre les deux éléments du rail mixte et d'obtenir un transfert maximum de l'électricité entre la barre conductrice en aluminium et le revêtement en acier inoxydable de telle sorte que les véhicules se déplaçant à grande vitesse soient alimentés correctement.Il est également nécessaire que la surface de contact du rail conducteur sur laquelle le frotteur se déplace soit d'une planéité parfaite sans la moindre ondulation ou le moindre obstacle qui entrarneraient la suppression à certains endroits du contact entre le rail conducteur et le frotteur, en effet ce dernier se déssacerait alors par des sortes de petiis bonds successifs. Dans une réalisation connue, le rail conducteur se compose d'une barre en aluminium qui est un profilé en forme de rail et d'un profil en forme d'étrier qui est encastré sur la t#- te du profilé en aluminium. Pour éviter la formation d'alumine et assurer un excellent contact entre la barre conductrice et le revêtement, on interpose entre eux une couche de graisse conductrice. Pour cette opération, on effectue avant d'étendre la couche de graisse sur la tette du rail un brossage des parties du profilé recevant la graisse afin de faire disprartre toute trace d'alumine ayant pu se former. La tête du rail étant enduite de graisse, le revêtement en acier inoxydable est mis en place sur celle-ci. En ce qui concerne la Maison mécanique rigide entre le revêtement et la barre, on utilise les moyens traditionnels de fixation locaux et ponctuels comme par exemple la soudure bouchon, poinçonnage, etc. Tous ces moyens sont généralement faciles à mettre en oeuvre et d'un prix de revient réduit. Ils ne donnent toutefois p satlsfaction pour un rail conduteur destiné à l'alimentation des véhicules roulant à grande vitesse et nécessitant une importante surface disponible pour le frotteur et sans défaut de pla nitré comme pour les véhicules sur coussins d'air. En effet, les moyens de fixation ponctuels, qui entratnent des déformations locales du rail conducteur, ne sont pas appropriées car ils nuisent à l'excellente planéité que l'on cherche à obtenir. L'objet de la présente invention est d'obtenir un rail conducteur mixte pour véhicule se déplaçant à grande vitesse, qui présente les mêmes qualités électriques et mécaniques sur toute sa longueur, des dimensions bien précises et en particulier une surface de frottement d'une excellente planéité quelle que soit sa dinension, et dont la liaison à demeure entre le rev#te- ment en acier inoxydable et la barre en aluminium servant de support est rigide et réalisée de manière continue et régulière. Selon l'invention, onméalise une fixation rigide du profil formant le revêtement en acier inoxydable sur la tête d'un profilé en aluminium de forme appropriée, en pinçant les bords du revêtement, par exemple dans une rainure ménagée dans le profilé. Pour améliorer cette fixation, on peut également opérer une ou plusieurs déformations longitudinales d'un seul côté ou encore de chaque côté du revêtement en acier de telle sorte qu'il pénètre dans le profilé en aluminium. Dans un premier exemple de réalisation, le profilé en aluminium a de préférence sensiblement la forme d'un rail symétrique et présente à la partie inférieure de sa tête et de chaque cbté une saillie obtenue lors du profilage qui est de forme rectangulaire et est disposée de telle sorte qu'àle augmente la largeur de la partie inférieure aelatéte du profilé. Dans chacune de ces saillies, on ménage une rainure longitudinale d'une largeur sensiblement égale à celle de l'épaisseur des borts du revêtement en forme d'étrier et dont la face la plus proche duplan de symétrie du profilé est dans le prolongement d'une face latérale de la tête. Ces rainures dégagent une lèvre qui, une fois rabattue et pressée# au moins partiellement sur les bords de l'étrier en acier inoxydable, assure le pincement de celui-ci dans le profilé en aluminium On pratique également dans l'étrier en acier une ou plusieurs déformations longitudinales sous forme de rainures continues selon au moins deux génératrices du rail ou de l'élément de rail conducteur, chacune de ces rainures étant situées près de la zone de pincement des bords de l'étrier. Dans cette réalisation, les deux moyens de fixation, le pincement des bords de l'étrier et la déformation longitudinale assurent une liaison très satisfaisante entre la barre d'aluminium et son revêtement en acier inoxydâble. Dans un second exemple de réalisation, plus particulièrement adapté à l'alimentation de véhicules se déplaçant à grande vitesse sur coussins d'air, le profilé en aluminium, qui est par exemple fixé sur des supports-isolateurs en polyester, a une forme adaptée aux problèmes bien particuliers posés par la sustentation du véhicule et aux débattements de ses capteurs. Comme dans l'exemple précédent, les bords du revêtement en acier inoxydable sont pincés par les-lèvres dégagées par des rainures longitudinales.Si la forme choisie pour ce rail conducteur mixte et le mode de frottement du collecteur sur ce rail rendent nécessaire une fixation supplémentaire, on peut effectueur une ou plusieurs déformations du genre de celles effectuées dans ltex- emple précédent selon une ou plusieurs génératrices du rail conducteur mixte. Il peut être également utile de réaliser lors de la fabrication du profilé en aluminium une rainure préliminaire de dimensions au plus égales à la rainure définitive et qui, est destinée à diriger le flux de l'acier inoxydable localement dé formé. Cette caractéristique permet de choisii à forme de cette déformation qui assure le meilleur ancrage pour/rail conducteur mixte déterminé. Il est alors également possible de réaliser cette déformation en exerçant un effort moindre. Pour réaliser un tel rail ou élément de rail conducteur mixte, on utilise une machine comportant un ou plusieurs trains de molettes qui effectuent les opérations de pincement des bords de l'étrier et de rainurage. Ces opérations qui sont faites de préférence à froid pourraient litre à chaud en utilisant une graisse spéciale. Chacune des deux opérations de pincement des bords de l'étrier et de rainurage présente de nombreux avantages. D'une part, le sertissage permet un emprisonnement définitif de la graisse entre le profilé en aluminium et l'étrier évitant ainsi toute formation ultérieure d'alumine. De plus la fermeture, qui est étanche empêche toute pénétration de poussière, d'eau, d'air, ou de tout autre élément extérieur entre l'aluminium et l'acier inoxydable. Le maintien de l'étrier par ses bords libres supprime tcxt décollement et déformation latéraux de celui-ci lar rapport au profilé en aluminium.D'autre part, le rainurage qui permet d'obtenir une pénétration de l'étrier dans l'aluminium assure un très bon accrochage de l'étrier au profilé en aluminium empêchant ainsi tout décollement vertical, ou horizontal selon la réalisation, de la partie de l'étrier qui sert de surface de contact avec le profilé en aluminium, La forte pression exercée lors du rainurage rompt la pellicule d'alumine qui aurait pu se former sur les faces latérales du profilé en aluminium et assure de ce fait un excellent contact électrique de part et d'autre de la tête du profilé et sur toute la longueur du rail.Etant donné que la fixation de l'étrier sur le profilé en aluminium est réalisée d'une manière continue et uniquement sur les parties du rail qui ne sont pas en contact avec le frotteur, on évite toutes déformations de la face Ue l'étrier en acier inoxydable qui sert de surface de contact vec le frotteur. tin dimensionnement correct des deux éléments composant le rail conducteur en tenant compte de leurs différents coefficient de dilatation permet d'éviter toutes déformations parasites ues aux différences de dilatation entre ces deux éléments. Le raccord entre deux éléments de rail conducteur mixte peut être réalisé selon tout moyen conventionnel. Par exemple, une coupe biaise au niveau des raccords donne entièrement satisfaction. La descri#tion qui va suivre et les dessins annexés, donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs feront mieux comprendre comment ce nouvel élément de rail mixte selon l'invention peut etre réalisé tout en faisant apparattre d'autres caractéristiques et avantages de l'invention. Sur les dessins annexés - La figure 1, représente en vue perspective un exemple de réalisation dans lequel le revêtement en acier inoxydable et le profilé en aluminium sont prêts à être fixés. - La figure 2, représente en vue perspective ces deux mêmes éléments assemblés. - La figure 3, montre en vue perspective un premier dispositif pour la réalisation de l'assemblage de l'étrier sur le profilé en aluminium appliquée au premier exemple. - La figure 4, montre en vue perspective un deuxième dispositif pour la réalisation de cet assemblage, les opérations de rainurage et de sertissage étant effectuées à l'aide d'une seule paire de molettes ; un seul rouleau cylindrique ayant été représenté pour rendre cette figure plus claire. - la figure 5, présente la section droite d'un autre exemple de rail conducteur mixte selon l'invention destiné plus particulièrement à l'alimentation de véhicules se déplaçant sur coussins d'air. La figure 1 montre l'élément de rail conducteur mixte d'un premier exemple de #éalisation avant le positionnement et la fixation du revêtement en forme d'étrier 1 sur la barre en aluminium 2. L'étrier 1, est un profil en acier inoxydable qui présente une section sensiblement constante sur toute sa longueur il présente la forme d'un U dont les deux branches 3 sont destinées à s'adapter sur la tête 6 de la barre en aluminium 2, qui sert de support à l'étrier 1, et qui est un profilé présentant la forme globale d'un rail symétrique. Deux saillies 4, disposées à la base et de part et d'autre de la tête 6 et dont la section a la forme d'un crochet, laissent apparattre deux rainures longitudinales 5 destinées à recevoir les bords de l'étrier 1, en acier inoxydable.Ces saillies 4, avec les rainures 5, sot obtenues lors du filage de la barre en aluminium et disposées de telle sorte qu'elles augmentent la laveur de la tête 6, du profilé 2 en aluminium. La largeur des rainures 5, correspond à l'épaisseur des branches 3 de l'étrier 1 et leur profondeur et dimensionnée de telle sorte que l'étrier 1, ne porte pas sur le fond des rainures 5, mais uniquement sur la partie supérieure de la tête 6. Ces rainures 5 sont parallèles au plan de symétrie du profilé 2 et la face la plus proche de ce plan de symétrie se trouve dans le prolongement de chaque face latérale de la tête 6. Comme on le voit sur la figure 2, la fixation de l'étrier 1, en acier inoxydable sur le profilé en aluminium 2 est réalisée par un pincement 7 des bords de chaque branche 3 de l'étrier 1, et par une déformation 8, longitudinale de l'étrier 1, de telle sorte que celui-ci pénètre dans la tête 6 du profilé 2. On opère cette déformation 8, de chaque côté de la tête 6 du profilé 2 et elle doit être d'une profondeur suffisante pour assurer un maintien de l'étrier 1 sur le profilé 2. D'autre part, une mise en place correcte de l'étrier 1 sur le profilé 2 suppose une parfaite application du fond de l'étrier 1 sur la face supérieure de la tête 6 du profilé 2, la déformation 8 est une rainure continue de préférence en forme de V, ce qui permet une bonne pénétration de l'acier dans l'aluminium et également de briser la couche d'alumine qui aurait pu se former sur le profilé 2.Ces rainures 8 ont effectuées sur les faces latérales du rail dans la zone de pincement 7 des bords de l'étrier 1. Le pincement 7 des bords de l'étrier 1 est obtenu en rabattant et en pressant d'une manière continue la lèvre 9, dégagée par la rainure 5. Le procédé utilisé pour réaliser un élément de rail selon l'invention consiste à faire avancer d'une manière continue, régulière et à vitesse uniforme le profilé en aluminium 2 et d'effectuer toutes les opérations alors que le rail se déplace toujours à la même vitesse. Le profilé en aluminium 2 est tout d'abord décapé par brossage ou grattage puis on enduit la tête du rail d'une graisse appropriée très conductrice et susceptible de résister à des températures relativement hautes On peut effectuer les opérations de nettoyage et d'application de la grasse simultanément de telle sorte que le rail aussitôt nettoyé soit recouvert d'une couche de graisse protectrice qui évitera la for mationqpasi-instantanée de l'alumine et ceci assurera d'autre part une bonne adhérence de la graisse sur le profilé 2. Dans l'opération suivante du procédé on met en place l'étrier 1 sur le profilé en aluminium 2 puis on applique une pression suffisante sur l'étrier 1, pour obtenir un contact correct du fond de l'étrier 1 sur la face supérieure de la tête 6 du profilé 2. Bien entendu, l'étrier 1 doit être auparavant nettoyé et débarrassé de toutes les impuretés qui nuiraient à un bon contact mécanique et électrique entre l'étrier 1 et le profilé 2. La pression exercée sur la tete 6 du rail est maintenue pendant les opérations de pincement des bords de l'étrier 1 dans le profilé en aluminium 2 est réalisé par sertissage c'est-à-dire en appliquant une pression perpendiculaire aux faces latérales de la tête 6 du rail. De même la déformation 8 par rainurage de l'étrier 1 est obtenue en appliquant sur chaque face latérale du rail une pression suffisante pour obtenir la déformation souhaitée. Les opérations de sertissage et de rainurage peuvent être effectuées dans n'importe quel ordre, en une ou plusieurs étapes ou même simultanément. Comme on peut le voir sur la figure 3, la fixation de l'étrier 1 sur le profilé en aluminium 2 est réalisé au moyen de plusieurs rouleaux cylindriques 10 qui maintiennent l'étrier 1 en position sur le profilé en aluminium 2 pendant qu'une première paire de molettes 11 placées en opposition de part et d'autre du rail effectue le rainurage 8 de l'étrier 1 et pendant qu'une seconde paire de molettes 12 également placées en opposition de part et d'autre du rail effectue le sertissage 7 des bords de l'étrier 1. On peut envisager un dispositif comportant plusieurs trains de molettes qui effectueraient chacune des opérations par étapes. En ce qui concerne l'application de l'étrier 1 sur le profilé 2, on peut remplacer l'ensemble des rouleaux 10 par tout autre moyen remplissant la même fonction et assurant une pression constante et régulière comme une barre ou une plaque d'appui, une bande sans fin ou un dispositif à channes. Selon une variante de ce dispositif représenté sur la figure 4, on utilise un ou plusieurs trains de molettes qui combinent les opérations de sertissage 7 et de rainurage 8. La pression latérale exercée par ces molettes sur le rail est de l'ordre de 5 à 6 tonnes pour un revêtement en acier inoxydable d'une épaisseur de 1 à 1,5 mm. Chacune de ces molettes 13 comportent deux disques coaxiaux superposés 14 et 15 l'un d'entre eux 15 effectuant le sertissage et l'autre 14 effectuant le rainurage. Pour le rainurage, la périphérie du disque 14 correspond à la forme en V que l'on veut obtenir pour la rainure. L'autre disque 15 de la molette 15 est cranté, ce qui assure un meilleur engrènement de la molette 13 avec le rail qui se déplace, donc un pin cernent plus régulier des bords de l'étrier 1. De telles molettes crantées peuvent être également utilisées lorsque les opérations de sertissage et de rainurage n'ont pa lieu simultanément ou lorsque ces oérations sont effectuées progressivement et par étapes successives. La figure 5 montre un second exemple de réalisation d'un rail conducteur mixte selon l'invention, destiné à titre utilisé pour l'alirientation d'un véhicule se déplaçant à grande vitesse sur coussins d'air. Ce rail conducteur présente un revêtement 1 en acier inoxydable sensiblement en forme de L monté sur la barre conductrice 2 qui est un profilé en aluminium dont la forme est déterminée par le type de support-isolant utilisé pour le mode de transport et, pour obtenir une fixation correcte sur ce support. La figure 5 représente le rail conducteur mixte pour frottement sur une face verticale en forme de T renversé. Le revêtement 1 a été fixé a l'une de ses extrémités par un pincement 7 du bord et une déformation 8 analogues à ceux de l'exemple de réalisation précédent.L'autre bord du revêtement 1 n'est fixé que par un pincement continu 7, en effet la forme du revêtement en L ne nécessite pas une déformation supplémentaire. En donnant une autre forme à ce rev#te:ent, par exemple simplement une forme plane, il serait possible de fixer le revêtement que par des pincements 7 à chaque extrémité. Ce rail conducteur mixte adapté aux véhiules à coussins d'air présente également une aile 17 non revêtue d'acier inoxydable qui sert à alimenter le véhicule à son démarrage ou à son arrêt, lorsque celui-ci n'a pas atteint la position de sustentation coriespordant à son fonctionnement normal. Un tel rail est également obtenu selon le procédé et au moyen des dispositifs décrits ci-dessus pour le premier exemple de réalisation. Avec untel procédé et de tels dispositifs pour fixer un revêtement 1 en acier inoxydable sur un profilé en aluminium 2, on obtient un rail conducteur particulièrement bien adapté à l'alimentation des véhicules se déplaçant à grande vitesse qui, parce que la fixation a été effectuée d'une manière continue, présente les qualités de planéité requises pour la surface de frottement. REVENDICATIONS 1 - Elément de rail conducteur mixte pour l'alimentation électrique d'un véhicule se déplaçant sur une voie, par exemple un véhicule de transport en commun se déplaçant à très grande vitesse, comprenant un revêtement en un matériau ayant une bonne résistance mécanique, constituant la surface de glissement pour les frotteurs d'alimentation du véhicule, qui est fixé rigidement sur une barre en un matériau bon conducteur de l'électricité servant de support caractérisé par le fait que la fixation du revêtement sur la barre conductrice est assurée au moins par un pincement des bords du revêtement dans la barre conductrice. 2 - élément de rail conducteur mixte selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre au moins une déformation lonvitudinale réalisée sur le revetement, de telle sorte qu'il pénètre dans la barre conductrice. 3 - élément selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le pincement des bords du revêtement s'effectue par l'intermédiaire d'une rainure ménagée dans la barre conductrice, celleci dérage une lèvre, qui une fois rabattue et pressée au moins en partie sur les bords du revêtement assure le pincement de celuici dans la barre conductrice. 4 - élément selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la déformation longitudinale est une rainure continue sensiblement en forme d'un V, selon au moins une génératrice de l'élément de rail située près de la zone de pincement des bords du revetement. 5 - Eléient selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le revêtement est en acier inoxydable et la barre conductrice est un poilé en aluminium. 6 - élément selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le retement constitue la surface de frottement utilisée pour les grandes vitesses ; la captation aux vitesses rédites s'effectuant sur une surface de frottement de la barre conductrice elle-m#me. 7 - Barre condurtrice pour la réalisation d'un rail conducteur mixte selon l'une des revendications 1 à 6, qui est un profilé c ractérisée par le fait qu'#le présente deux saillies dans lesquelles est ménagée une rainure longitudinale destinée à recevoir les tords uqu revetement. 8 - Barre conductrice selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les saillies comportant les rainures sont obtenues lors du filage. 9 - Procédé de réalisation d'un élément de rail conducteur mixte formé d'une barre en un matériau bon conducteur de l1électri- cité et d'un revêtement en un matériau plus dur et résistant que la barre selon l'une des revendications 1 à j, caractérisé en ce qu'on déplace d'une manière continue et régulière la barre conductrice supportant le revêtement entre lesquels une couche de graisse a été étalée, on applique une pression suffisante sur le revêtement pour qu'il assure un contact correct et sensiblement continu avec la barre et on sertit les bords du revêtement dans la barre. 10 - Procédé selon la revendication c. c ractérisé par le fait qu'en outre on déforme localement le revêtement de telle sorte qu'il pénètre dans la carie selon au moins une génératrice située dans la zone du sertissage. il - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations d'apalication au revêtement sur la barre, du sertissage des bords et de déformation du revêtement simultanérent. 12 - Tachine pour réaliser la fixation d'un revêtement sur une barre conductrice selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens entraînent la barre conductrice portant le revêtement qu se déplace d'une manière continue et régu lière, que plusieurs galets-presseurs appliquent le revêtement sur la barre, qu'au moins une paire de molettes assurent le pincement des bords du revêtement dans la barre. 13 - archine selon la revendication 12, caractérisée par le fait qu'au moins une autre paire de molettes effectuent le rainurage dans le revêtement. 14 - Aachine pour réaliser la fixation d'un revêtement sur une barre conductrice selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que des moyens entrassent la barre conductrice portant le revêtement qui se déplace d'une manière continue et régulière, qu'au moins une paire de molettes double et superposées, comportant un disque- à périphérie crantée et un disque à périphérie correspondant à la forme de la rainure , effectue sinultanément les opérations de pincement des bords de l'étrier et de rainurage.