Brevet FR2320204A1 — publié le 19770304

La présente invention concerne une prise de courant pour un véhicule électrique alimenté par un conducteur aérien et, plus précisément, alimenté par l'intermédiaire d'une perche munie d'une prise coopérant avec un fil conducteur aérien axial, c'est-à-dire dont l'axe longitudinal correspond sensiblement à celui de la voie de circulation du véhicule mel est particu lièrement le cas des tramways circulant sur des rails Pour ce type de véhicules, on utilise le plus souvent des aiguillages aériens associés au fil d'alimentation et qui ne comportent aucune lame ou pièce mobile En revanche, l'ai- guillage aérien doit être rigoureusement positionné par rapport à l'aiguillage terrestre de la voie de circulation (rails)o Dans ces conditions, la prise de courant est convenablement sollicitée dans la direction prise par la perche, lorsque le véhicule franchit un aiguillage et, la prise coopérant avec des guidages fixes prévus sur l'aiguillage aérien, s'engage finalement dans la branche de l'aiguillage aérien corresnondant à la branche de l'aiguillage terrestre dans laquelle le véhicule s'est engagé. Un tel mode d'aiguillage suppose dans la liaison entre la prise et la perche une rigidité suffisante pour que le mouvement de la perche ait une action sur l'orientation et le déplacement de la prise En général, la prise comporte un seul frotteur, et elle est, par rapport à l'extrémité de la perche, montée à pivotement autour d'un axe transversal. Pour préciser l'état de la technique antérieure, on peut se reporter à lp figure 1 qui représente schématiquement le montage d'une perche sur le toit T d'un tramway alimenté par l'intermédiaire d'un fil conducteur aérien A. L'ensemble est constitué par - un socle et un pivot vertical 1 - un corps à bras 2, monté sur roulements, pivote sur l'axe 1 - un porte-perche 3 reçoit la perche 7 - des ressorts de rappel 6, placés de part et d'autre du tube porte-perche, assurent la pression de contact entre la prise 8 à un seul frotteur et le fil conducteur aérien A. - la prise de courant 8 est montée en tête de la perche 7. Elle oscille sur un axe horizontel @. Le montage de la prise de courant 8 autour de l'axe 9 est compatible avec un aiguillage aérien sans pièce mobile, toute tendance au déplacement de la perche dans le sens transversal, c'est-à-dire dans la direction de l'exe @, étant tra@s- prise à la prise. Un tel montage, qui ne laisse à la prise qu'un seu@ degré de liberté en rotation par rapport à la perche, présente des inconvénients sérieux dûs aux oscillations du véhicule et à leur transmission à la prise. En effet, lors du déplacement du véhicule, i7 est sQurÂs à des oscillations verticales, horizon@ales ou laterales qui sont dues aux défauts de la voie, aux effets de force cen- trifuge, aux variations de charges, etc.. Tous ces mouvements ont une répercussion immédiate sur la bose et, à fortiori, sur la prise de courant montée en tête de celle-ci.Il a a alors rupture de contact, entre le frotteur et la ligne de contact, étincelage et détérioration de la ligne et du frotteur L'importance de l'arc de rupture sera fonctlor de l'intensité captée au même instant mais il est certain qu'il peut être très élevé, du fait que de telles installations sont souvent alimentées sous tension continue de 600 à 700 volts avec une intensité pouvant atteindre 50C à 600 A. Cet arc peut entraîner la microfusion des Ivres du porte-frotteur, du fil ou de l'appareil. De tels inconvénients sont particulièrement dûs au fait de la liaison entre la prise et la perche, qui doit permettre une transmission de la perche à la prise des tendances au déplacement latéral Cette nécessité interdit en effet certains montages qui limiteraient la répercussion des oscillations au niveau de la prise, par exemple un montage dans lequel la prise pourrait librement osciller dans tous les plans, du type couramment utilisé pour les trolleybus. La présente invention concer@e une nouvelle prise de courant permettant de remédier aux inconvénients provenant des oscillations, tout en étant susceptible d'être utilisée avec des aiguillages aériens ne comportant pas d'organes moites. La prise selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce quelle comporte deux frotteurs lofts aux deux extrémités d'un balancier avec, de référence, pour chaque frotteur, une possibilité de débattement élastique autour d'une position moyenne stable, le balancier étant monté à pivotement autour d'un axe horizontal solidaire d'une monture qu1 est elle même montée à rotation autour d'un axe vertical par rapport à un support rigidement lié à l'extrémite de la perche sur laquelle la prise se trouve montée, des moyens élastiques tendant toujours à ramener la monture dans une position moyenne stable par rapport au support. Selon une autre caractéristique très avantageuse de l'invention, le montage des frotteurs sur le balancier et de la monture sur le support se font par l'intermédiaire d'articulations élastiques faisant intervenir une bague de caoutchouc comprimée entre deux bagues métalliques, dans un montage connu en lui-même, laissant aux articulations une certaine possibilité de débattement dans tous les plans. Selon une autre caractéristique de l'invention, le frotteur avant est monté à rotation sur le balancier autour d'un axe vertical alors que le frotteur arrière est monté en rotation sur le balancier autour d'un axe horizontal transversal. Bien entendu, dns tout ce qui précède, les expressions "avant" et "arrière" s'entendent par rapport à l'avant et à l'arrière du véhicule . de même les expressions 1,vertical", "horizontal", "transversal" s'entendent pour la prise dans sa po- sition moyenne normale sur un véhicule circulant normalement en ligne droite. Le complément de description qui va suivre en se référant aux dessins annexés fera mieux comprendre comment l'invention peut etre réalisée, tout en faisant apparaître d'autres caractéristiques et avantages. Sur les dessins annexés, la figure 1 ayant deux été définie - la figure 2 est une coupe verticale de la prise selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne de coupe III~III de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne de coupe IV-IV de la figure 2, - les figures 5a, 5b, 5c sont des schémas montrant le comportement de la prise dans un aiguillage. On va maintenant décrire la prise de courant selon l'invention en référence aux figures 2, 3 et 4. Pour l'essentiel, elle comporte un support 100 susceptible d'entre monté de toute manière connue à l'extrémité de la perche P. Dans l'exemple représenté, l'extrémité 101 de la perche P a une forme tubulaire, et se trouve emboltée dans un manchon 102 par l'intermédiaire d'un manchon isolant 103o Un balancier 150 est monté sur une monture en forme de chape 160 par l'intermédiaire d'un axe transversal horizontal 170. La monture 160 est solidaire d'un axe vertical 161 qui se trouve engagé dans une portée cylindrique verticale 106 ménagée à l'extrémité du support 100.Le montage de l'axe 161 dans la portée 106 est effectuée par 1' intermédiaire d'une articulation à bloc de caoutchouc référencée généralement 19C, cette articulation comportant une bague métallique extérieure 19X, solidaire de la paroi de la portée 106 et une bague métallique extérieure 1.92 solidaire de l'arbre 161, les deux bagues 191 et 192 enserrant entre elles une bague de caoutchouc comprimée 193o L'ensemble est mis en place sous pression, ce qui assure une adhérence extrêmement élevée du bloc de caoutchouc comprimé 193 aux deux bagues métalliques 191 et 1920 De tels systèmes, commercialisés notamment en France sous la marque SILENT 3LOC (Société PAUxSTRA) permettent une certaine liberté de débattement angulaire autour d'une position stable fixe, dans des conditions de fonctionnement qui seront brièvement rappelées ci-aprèsO Sous l'effet d'un couple, agissant sur la bague extérieure, la bague intérieure étant maintenue, les deux bagues pouvant être déplacées l'une par rapport à l'autres - Si le déplacement des deux bagues est concentrique le couple agissant sera ait de torsion - Si le déplacement est angulaire suivant les axes longitudinaux, le couple agissant sera dit connue, Si l'on considère un déplacement de rotation de la bague extérieure par rapport à la bague int"rieure et un dépla- cernent conique de même valeur an angulaire, le couple connue est toujours beaucoup plus élevé que le couple de torsion. Si l'on appelle D le diamètre intérieur de la bague extérieure et L la longueur du caoutchouc, le rapport des couples précités croît dans le rapport L Dans tout ce qui suit, pour simplifier l'exposé, on appellera un tel montage "articulation sur bloc de caoutchouco 1e balancier 150 est muni à une de ses extrémités d'une glissière de guidage , 151, munie d'une ouverture en arc de cercle, 152, de révolution autour de l'axe 170. D'autre part, l'extrémité du support 100, en amont de la portée 106, se divise en deux bras 107, entre lesquels est monté un axe 108. L'axe 108 est monté à glissement dans le guidage 151 par l'intermédiaire d'une couronne de guidage 108a.De part et dtautre de la cour@nne 108a sont disposés deux ressorts 109 travaillant en compression et tendant toujours à centrer la pièce 151 entre les deux bras 107. Autrement dit, les ressorts 109 tendent ours à ramener le balancier 150 dans une position moyenne sensiblement à l'aplomb vertical de la direction linéaire du sup@ort 100 et de la perche P, tout en autorisant de excursions instrbles autour de cette position moyenne A son extrémité 11avant11, le balancier comporte un frotteur avant 200 et à son extrémité "arrière" un frotteur arrière 300.Le frotteur avant 200 est monté sur te balancier È pivotement autour d'un axe vertical 201 par l'intermédiaire d'une articulation à bloc de caoutchouc référencée généralement 202 associée au balancier grâce à des boulons 203. Le frotteur "arrière" 3CC est monté à rotation autour d'un axe horizontal tranaversal 301 par l'intermédiaire d'une articulation à bloc de caoutchouc 302. La figure 3 montre la structure du frotteur 300 qui comporte un charbon central 300a réalisé de préférence en carbone ou analogue, et deux joues de guidage latérales 300b. il est entendu que le frotteur 200 a une structure analogue avec un charbon central 200a et deu: joues de guidage latérales 200b. Des conductaurs électriques souples C assurent d'une manière connue en elle-même l'alimentation des frotteues. Si l'or récapitule les propriétés cinématiques du montage des différents organes de la prise selon l'invention, on voit que : - la balancier 150 peut pIvoter librement autour de l'axe transversal 170, si bien que, dans tous les cas, au moins un des deux frotteurs 200, 300, s'applique contre le fil conducteur aérien - le balancier 150 dans son ensemble peut pivoter autour de l'axe vertical et ce contre l'action des ressorts 109 qui tendent toujours à le ramener dans une position moyenne stable dans le plan défini par la perche P et l'axe 161 - l'articulation à bloc de caoutchouc 190 donne de plus au balancier une légère liberté de débattement dans tous les cas - le frotteur 200 peut pivoter autour de de l'axe 201.. Le frotteur 300 peut pivoter auteur d'un axe 301 - les articulations 202 et 3C2 donrent de plus aux deux frotteurs une liberté de léger débattement dans tous les planso Grâce à ces diverses possiblités, le prise selon l'invention reste toujours appliquée contre le fil conducteur aérien par au moins l'un de ses deux frotteur 200 ou (c'est le principe du monte à balancier) D'autre part, comme on va le décrire ci-dessus à propos des figures Sa, Sb, 5e, la prise selon l'inventior, entrainee car une perche, peut sens difficulté franchir un ai guillage statique qui ne comporte aucune lame mobile. Les figures 5a, 5b, 5c montrent schématicuement le passage d'une prise selon l'in ention da@ un aigullage @@atique de ce genre, la prise étant schématiquement figurée par la position des axes 201, 301, et les frotteurs étant figurés par leurs joues 200b, 300b, qui coopèrent avec les parties fixes de l1aiguillage. Les figures illustrent un passage d'aiguillage dans le sens de la flèche F, c'est-à-dire avec un passage de la prise de la voie droite D à la voie déviée do Sur les trois figures, on a représenté en P la trace dans le plan de l'aiguillage A de la perche P, et on appelle a l'angle fait par l'axe longitudinal de la vae droite D avec le plan vertical de la perche P. On appelle par ailleurs l'angle fait par l'axe du frotteur 200 (parallèlement aux bords supérieurs des joues 200b) avec le balancier 350, et ss300 l'angle fait par l'axe du frotteur 300 (parallèlement aux bords des joues 300b avec l'axe du balancier 350). Ces précisions étant données, on va décrire le comportement de la prise selon l'invention dans un aiguillage. Tout d'abord (figure 5a), lorsque le véhicule commence à être influencé par l'aiguillage terrestre, la perche P s'écarte de l'aplomb de la voie droite D. L'angle a passe alors de 0 à 5 , Le frotteur 200 se présente convenablement à l'aiguillage, les ressorts 108 tendant à faire tourner le frotteur 200 autour de l'axe 201 dans le sens de la flèche F. Sur la figure 5b, on voit le frotteur 200 sensiblement dans l'axe de la voie déviée d, alors que le frotteur 300 s'engage dans l'aiguillage. Sur la figure 5c, on voit l'ensemble des frotteurs 200, 300, alignés avec la voie déviée d. Pour fixer les idées de façon précise, les significations des angles a (angle de l'axe de la voie droite D avec le plan vertical de la perche P), ss200 (angle de l'axe du frotteur 200 avec l'axe du balancier 350) et 13300 (angle de l'axe du frotteur 300 avec l'axe du balancier 350) ayant été définies, on peut suivre la progression de la prise dans l'aiguillage conforlément au tableau ci-aDrès (exemple typique). &alpha; ( ) ss200 ( ) ss300 ( ) C O O 4 0 0 5 4 0 8 5 I 10 3 2 13 1 4 15 0 0 les déplacements ci-dessus sont obtenus à la fois sous l'effet des mouvements de la perche P, qui contribuent à orienter le balancier, et sous l'effet du guidage des lèvres 200b et 300b des frotteurs dans l'aiguillage. On montrerait facilement que la prise selon l'invention franchit avec une égale aisance les aiguillages du type précité lorsqu'il s'agit de passer de la voie déviée d à la voie droite D. Dans la prise selon l'invention, la présence de deux frotteurs montés sur un balancier élimine presque totalement les étincelages dûs aux ruptures de contact entre frotteurs et ligne. Elle augmente la surface de frottement, diminue la pression unitaire de contact et prolonge la durée de vie du frotteur et du porte-frotteur. La présence des articulations élastiques annule la transmission des vibrations haute fréquence entre frotteurs et perche. Elle facilite le passage des aiguillages aériens et permet une tolérance de positionnement de l'aiguIllage aérien par rapport à l'aiguillage terrestre, plus ir.portante que dans cas d'un seul frotteur avec tete axiale. REVENDICATIONS 1) Une prise de courant pour l'alimentation d'un véhicule électrique circulant sur une voie, du type destiné à être monté à l'extrémité d'une perche linéaire, caractérisée en ce qu'elle comporte un support susceptible d'hêtre rendu solidaire de la perche, une monture susceptible de pivoter autour d'un axe vertical du support, des moyens élastiques tendant toujours à ramener la monture dans une position moyenne stable par rapport au support, un balancier monté pivotant autour d'un axe transversal de la monture, un frotteur avant et un frotteur arrière montés aux deux extrémités du balancier. 2) Une prise de courant selon la revendication 1 caractérisée en ce que le frotteur avant est monté pivotant autour d'un axe vertical du balancier. 3) Une prise de courant selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le frotteur arrière est monté pivotant autour d'un axe transversal horizontal du balancier. 4) Une prise de courant selon l'une des revendications 1 et 3, caractérisée en ce que le montage de la monture sur le support et des frotteurs sur le balancier est effectué par l'intermédiaire d'articulations du type à bloc de caoutchouc. 5) Une prise de courant selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de rappel élastique précités comportent deux ressorts montés sur un axe solidaire du support, cet axe coopérant avec une ouverture de guidage en arc de cercle ménagée dans une pièce solidaire du balancier, les deux ressorts étant interposés entre le support et ladite pièce, pour ramener toujours la pièce dans l'axe du support.