Brevet FR2345845A1 — publié le 19771021

TJa présente invention a pour objet un frein électromagnétique à patins articulés pour des véhicules sur rails. Un frein électromagnétique à patins articulés pour véhicules sur rails de type connu est fondamentalement constitué par un électro-aimant qui, excité avec du courant continu, est attiré par le rail avec une force qui dépend de ltinduction magnétique créée dans le contact entre les deux épanouissements polaires de ltélectro-aimant et la surface supérieure du champignon du rail. hu cours du déslacement du véhicule, la force dtattraction qui prend naissance entre les épanouissements polaires de l'électro- aimant et le rail donne lieu à une énergique action de freinage qui est transmise de la structure porteuse du frein à patins au véhicule. Cette action de freinage est indépendante de l'adhérence entre les roues et les rails et permet par suite d'atteindre, spécialement en cas d'arrêt d'urgence, des valeurs de la décélération même tolus élevées que celles que l'on pourrait obtenir avec les autres systèmes de freinage agissant par l'intermédiaire des roues. Une forme perfectionnée dtapplication au rail, donc une action de freinage énergique, doit être obtenue avec une puissance d'excitation de la bobine de l'électro-aimant aussi réduite que possible. Cette exigence est particulièrement ressentie dans le cas, très fréquent, où les freins à patins sont alimentés par la batterie d'accumulateurs installée sur le véhicule s le dimensionnement de celle-ci est en effet lié, en grande partie, à la valeur de la puissance nécessaire pour exciter les freins à patins. L'efficacité du frein à patins dépend principalement, en somme : - d'une bonne adaptation des deux épanouissements polaires, sur toute leur longueur, sur le champignon du rail aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens transversal. Sont ainsi contenus entre d'étroites limites les entrefers et accrue, pour une même force magnétomotrice d'excitation, la force appliquée ; - de 1 1inertie réduite des parties qui viennent en contact avec le rail de manière à obtenir une grande rapidité d'adaptation au rail, même à une vitesse élevée ; - de l'invariabilité de l'entrefer durant toute la phase de freinage afin que l'effort de freinage ne se trouve pas altéré. ces exigences s'ajoute la facilité d'entretien, en particulier en ce qui concerne le remplacement des parties sujettes à usure. les solutions constructives adoptées jusqu'ici n'atteignent qu'en partie ces objectifs. Dans les freins à patins dits "rigides", la simplicité de la construction est contrebalancée par une adaptabilité réduite au rail du fait que l'on a deux plaques polaires monobloc sur toute la longueur du patin, rigidement reliées l'une à l'autre. Les solutions "articulées" représentent à ce point de vue un progrès du fait que le patin est subdivisé longitudinalement en un certain nombre de blocs qui peuvent effectuer, l'un par rapport à l'autre, de légers déplacements relatifs qui leur permettent de mieux s'adapter au rail dans le sens longitudinal.Nais il faut remarquer qu'avec les types constructifs employés jusqu'ici, la liberté de mouvement de chaque bloc élémentaire est plus ou moins limitée, surtout à cause de la nécessité d'assurer à tout 11 ensemble une robustesse suffisante (voir, par exemple, le brevet E.U.Â. 2 564 945); L'adaptabilité limitée ou nulle des patins sur le rail persiste aussi quand les épanouissements polaires sont séparés des plaques polaires pour en assurer le remplacement ; dans les solutions adoptées jusqu'ici, aussi bien pour les patins rigides que pour les patins articulés, ces épanouissements sont en effet toujours rigidement fixés (habituellement au moyen de vis) aux plaques polaires (voir,par exemple, les brevets allemands 620 916 et 2 112 359; Le frein électromagnétique selon la présente invention permet d'atteindre les objectifs mentionnés plus haut parce qu'il permet :: - une adaptabilité complète au rail, dans le sens longitu- - dinal aussi bien que dans le sens transversal ; - une inertie minimum des parties qui viennent directement en contact avec le rail ; - un remplacement facile des parties qui sont sujettes à usure -par frottement sur le rail ; - de réaliser un frein électromagnétique aussi robuste que les types "rigides" malgré l'adoption de patinstarticulést. Le frein électromagnétique à patins articulés selon la présente invention, qui comporte un électro-aimant dont les épa nouissements polaires pressent sur ie rail au ccurs du freinage, est caractérisé par le fait que la tartie inférieure des plaques polaires est subdivisée, au voisinage des épanouissements po- nombre de laizes, sur toute la longueur du freirenuLn certain paires de patins élémentaires soutenus de manière à pouvoir se mouvoir ou s'adapter à la surface du rail sur lequel ils s'appuient. Sur les dessins annexés - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un frein électromagnétique ou à patins "rigides" de type connu ; - la figure 2 est une vue en section transversale correspondante ; - la figure 3 est une vue en élévation latérale d'un frein à patins 11articulés" de type connu ; - la figure 4 est une vue en élévation latérale dtun frein à patins articulés selon l'invention ;; - la figure 5 est une vue en section transversale correspondant à la figure 4 - la figure 6 est une vue en section transversale comme la figure 5, mais à plus grande écnelle - la figure 7 est une vue en section transversale identique à la figure 6, mais avec les patins disposés d'une manière différente parce qu'ils frottent sur un rail dont le profil est irrégulier - la figure 8 est une variante dans la disposition des trous de chaaue patin. En nous reportant auv igures I et 2, on voit que le frein qui y est représenté est du type bien connu à patins "rigides". il comporte la bobine 1 qui entoure le noyau magnétique 2 pourvu des deux robustes plaques polaires 4 et 4' qui se poursuivent sur toute la longueur du frein comme on le voit bien sur la figure 1. Cela donne une grande inertie due à la grande masse des épanouissements polaires et entrain leur non adaptabilité à la surface du rail si celle-ci est irrégulière. Dans les atins articulés de type connu, les plaques polaires sont subdivisées sur les longueur en un certain nombre de plaques plus petites articulées les unes par rapport aux autres et qui ont, vues de profil, la configuration représentée à titre d'exemple sur la figure 3. Bien qu'ayant une plus petite masse, comparativement aux plaques "rigides" précédentes, ces plaques polaires ont cependant toujours une notable inertie. Dans le frein électromagnétique selon la présente invention, représenté sur les figures 4 et 5, 6 et 7, la partie inférieure des plaques polaires 4 et 4' est subdivisée, au voisinage des épanouissements polaires en un certain nombre de paires de patins élémentaires 7 et 7' soutenus de manière à pouvoir se mouvoir et s'adapter à la surface du rail sur lequel ils pressent (voir figure 7). L'électro-aimant est toujours constitué par un noyau 2, autour duquel est enroulée la bobine d'excitation 1, et par deux robustes plaques polaires latérales 4 et 4' rigidement fixées sur le noyau, au moyen de vis par exemple. Le tout constitue un ensemble très robuste et de construction très simple. Au point de vue électromagnétique, la réluctance des deux joints fixes 3 entre le noyau et les plaques polaires peut être aisément réduite à de très basses valeurs par un usinage approprié des surfaces planes qui se font face. A la partie inférieure des plaques polaires 4 et 4' sont montées les deux séries de patins mobiles élémentaires 7 et 7' qui s'articulent avec un certain jeu Il (figure 7), au moyen de trous de forme appropriée (par exemple à section carrée), autour des axes 8 et 8' (figure 4) en un matériau non magnétique. Comme on peut le voir sur la figure 6, il y a entre les deux patins élémentaires 7 et 7' de chaque paire un entretoisement constitué par deux plaques 9 et 9', également en un matériau non magnétique, qui servent de guides pour les patins dans leurs mouvements et à contenir en outre les ressorts 10. Ceux-ci ont pour fonction de maintenir les patins 7 et 7' constamment adhérents aux plaques polaires fixes 4 et 4 'afin d'éviter 1 'ins- tauration d'entrefers nuisibles entre les surfaces en contact. L'effort de freinage produit par chaque paire de patins élé- mentaires est, avec la disposition selon l'invention, indépendant de celui exercé par les autres paires de patins car aucune paire n'est liée mécaniquement d'aucune façon, directement ou indirectement, à la paire voisine ; il n'y a donc pas de réactions réciproques qui pourraient provoquer des mouvements anormaux ou des écarts instantanés par rapport au rail. Conformément à la présente invention, chaque paire de patins élémentaires peut s'adapter par des mouvements de translation T et de rotation R (figure 4) au profil longitudinal du champignon du rail et à la forme que prend le rail meme au passage du véhicule.En outre, craque patin élémentaire est indépendant de l'autre patin de la même Paire, ce qui est une caractéristique particulière de la présente invention ; il s'ensuit que chaque patin élémentaire peut s'adapter aussi au profil transversal du champignon du rail indépendamment de la position prise par l'autre patin, tomme le met en évidence à titre d'exemple la figure 7 Selon l'invention, les patins mobiles élémentaires 7 et 7' (figures 6 et 7) ont une très petite masse (de l'ordre de 10 à 20 %) comparativement à celle des blocs de même longueur des systèmes dits "articules" connus jusqu'ici. il en résulte que les chocs dérivant des irrégularités inévitables du rail au cours du freinage sont considérablement réduits et que sont par suite éliminés les ressauts qui en résultent et qui provoqueraient des variations de l'entrefer et de l'effort de freinage ; sont également réduites en même temps les incisions provoquées à la surface du rail. les axes de rotation 8 et 8' (figure 4) étant disposés à la partie inférieure du frein, les couples de rotation auxquels les patins élémentaires sont soumis pendant le freinage sont très faibles, ce qui contribue à faciliter l'adaptation des patins au rail. Au point de vue de l'entretien, les patins élémentaires 7,7' peuvent être facilement remplacés quand ils ont atteint la limite d'usure sans qu'on ait besoin de démonter le frein électromagnétique du véhicule. il est prévu en outre que les patins mobiles élémentaires 7 et 7' puissent présenter (voir figure 8), soit des trous internes Il (ayant une section de n'importe quelle forme), soit des rainures ilr (figure 8) sur les côtés, chaque rainure correspondant à la moitié d'un trou, de manière à être soutenus par les axes 8 situés entre le flanc d'un patin et le flanc du patin adJacent. REVENDICATIONS 1 Frein électromagnétique à patins articulés pour véhicules sur rails comportant un électro-aimant dont les épanouissements polaires pressent sur le rail au cours du freinage, caraco térisé par le fait que la partie inférieure des plaques polaires (4,4') au voisinage des épanouissements polaires est subdivisée sur toute la longueur du frein en un certain nombre de paires de patins élémentaires (7,7') soutenus de manière à pouvoir se mouvoir et s'adapter à la surface du rail sur lequel ils pressent. 2c Frein selon la revendication 1, dans lequel chaque patin est soutenu par les plaques polaires (4,4t) par l'intermédiaire d'axes (8,8') qui pénètrent avec un certain jeu dans les trous (11, Figure 7) pratiqués dans le patin, de manière que le patin (7) d'une paire (7,7') soit indépendant, dans ses mouvements, de l'autre patin (7') de la même paire et des patins des autres paires. 5,- Frein selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel chaque patin a une masse sensiblement égale à 10 à 20 % de celle des patins articulés actuellement connus. 4.- Frein selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les axes (8,8') qui soutiennent les patins sont en un matériau non magnétique et sont situés à la partie inférieure du frein, sous la bobine d'excitation (1) et passent à travers des fenê- tres de section carrée (11) pratiquées dans les patins, le tout étant disposé de manière que chaque patin puisse tourner autour de chaque axe (R, Figure 4) et se déplacer par translation dans le sens vertical (T, Pigure 4) pendant qu'il transmet 11 effort de freinage par l'intermédiaire de ces axes aux plaques polaires (4,4'). 5.- Frein selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les axes (8,8') sont disposés à proximité du rail, sous la bobine d'excitation et à une distance telle qu'ils n'influent pas sur la liberté de mouvement des patins voisins. 6.- Frein selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les patins sont guidés et maintenus en place, dans leur mouvement de translation et de rotation, par une paire de plaques non magnétiques (9,9') dans lesquelles sont logés des ressorts de pression (10, Figure 7). 7.- Frein selon l'une des revendications 1 à 6, 6, dans lequel les tatins (7,7') sont disposés et fixés sur les plaques polaires (4,A') au moyen d'axes (8,8') pourvus de rondelles (12) ét de goupilles (17) de manière à pouvoir être aisénent remplacés, même sans démonter le frein électromagnétique du véhicule (Figures 6 et 7), une fois au'ils sont usés. 8.- Frein selon la revendication 7, dans lequel chaque patin (7,7') est soutenu par les axes (8,8') par l'intermédiaire de trous (11) traversant le patin, aussi bien que par des rainures ou des demi-trous (11') pratiqués sur les flancs (Figure 8).