Brevet FR2458440A1 — publié le 19810102

La présente invention se rapporte à un dispositif pour le réglage automatique de la force de freinage d'un frein ferroviaire à friction et/ou à courant de Foucault pouvant être commandé progressivement au moyen d'aimants permanents à déplacement linéaire ou angulaire et pré- sentant, de préférence, une succession de p8les de polarité alternant dans le sens du déplacement du véhi- cule et qui peut être abaissé sur le rail pour le frei- nage par friction. On connaît déjà des freins électromagnétiques, à aimants permanents et exempts d'usure, fonctionnant à courant de hystérésis ou à courant de Foucault et pré- sentant une succession de p8les de polarité alternant dans le sens du déplacement du véhicule afin d'effectuer des freinages pour des véhicules ferroviaires se dépla- çant à grande vitesse. Dans ces freins connus, les cou- rants de Foucault,engendrés dans les rails, créent des champs magnétiques qui s'opposent aux champs magnétiques du frein et créent de ce fait une force de freinage très élevée notamment pour des grandes vitesses. Dans ce cas la force d'attraction entre le rail et le frein se trouve réduite. Au fur et à mesure de la diminution de la vitesse, la formation de courants de Foucault dans le rail devient plus faible de sorte que leur effet sur le freinage diminue également. Lors de faibles vitesses, on se trouve en présence de forces d'attraction impor- tantes entre le rail et le frein par suite de l'affai- blissement des champs magnétiques antagonistes. Ces for- ces d'attraction tentent de presser le frein à courant de Foucault sur le rail. On connaît également, depuis fort longtemps, des freins à friction à effet magnétique. Dans ces freins un corps de frein ou d'usure est pressé contre le rail ferromagnétique par des forces d'attraction magnétiques. La friction ainsi créée permet d'obtenir un bon freinage. Cependant ces freins sont peu appropriés à des freinages prolongés lors de vitesses élevées en raison de leur -2458440 usure importante. Il est pourtant possible de réaliser un frein commutable à aimant permanent et présentantidans le sens de déplacement du véhicule, une succession de pôles de polarité alternante, de façon qu'il fonctionne en tant que frein à courant d'hystérésis ou à courant de Foucault présentant une faible usure, lors de vitesses élevées, et en tant que frein à friction lors de vitesses plus faibles. Le passage du freinage à courant de Foucault au freinage à friction pose cependant des pro- blèmes parce que le freinage par friction crée souvent et subitement un couple de décélération élevé. La présente invention a pour objet d'éliminer ces difficultés et de. créer un dispositif pour le réglage automatique de la force de freinage pour un frein ferro- viaire à courant de Foucault et/ou à friction pouvant être commandé progressivement au moyen d'aimants perma- nents déplaçables linéairement ou angulairement et dans lequel le moment de freinage admissible n'est pas dépassé au début du-freinage par friction, et ceci même à de faibles vitesses. Ces problèmes sont-résolus conformément à l'in- vention par un dispositif qui est caractérisé en ce que le frein est monté sur le véhicule de façon à pouvoir coulisser dans le sens du déplacement du véhicule et en fonction de la longueur de la zone de réglage nécessaire et en ce qu'un élément de réglage tributaire d'une traction ou d'une pression, est disposé entre au moins un côté frontal du frein et des pièces fixées au véhi- cule, cet élément étant relié éventuellement par l'inter- médiaire de moyens de commande électriques, pneumatiques, hydrauliques ou mécaniques, par exemple de crémaillères, aux éléments servant au déplacement linéaire ou angulaire des aimants permanents mobiles de façon que la pression ou la traction du frein, engendrée lors du freinage par friction et agissant sur l'élément de réglage, provoque une réduction de la force de freinage par suite d'un déplacement linéaire ou angulaire des aimants perma- nents afin que le couple de décélération admissible ne soit pas dépassé. Le dispositif suivant l'invention permet d'ajus- ter automatiquement et sans retard le couple de décélé- ration admissible dès le début du freinage par friction. De ce fait, il est possible d'éliminer les inconvénients résultant d'un freinage brusque ou par à-coups. Un autre avantage de l'invention réside dans la plus longue durée de service des corps de frein par suite d'une plus faible usure, et dans le fait que le rail est moins sollicité. Dans une forme de réalisation particulièrement simple les éléments de réglage sont constitués par des ressorts de compression. Une autre forme de réalisation du dispositif sui- vant l'invention est caractérisée en ce que le frein est disposé pour coulisser dans le sens de déplacement du véhicule à l'intérieur d'un corps de support fixé au véhicule, en étant guidé verticalement, par l'intermédiaire d'axes de guidage et de goujons à ressort et en ce que le frein est maintenu dans une position médiane par des ressorts de compression précontraints. Cette conception permet, de manière simple, un réglage automatique de la force de freinage pour les deux sens de déplacement du véhicule. Il est en outre possible de déterminer la force de serrage à laquelle doit agir le réglage en faisant varier la précontrainte des ressorts. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est une élévation latérale, partiellement en coupe, du frein suivant l'invention. La fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne I-I de la fig. 1. Le frein représenté aux fig. 1 et 2 est un frein 245844È ferroviaire à aimants permanents qui est réglable de manière continue entre la position de mise en service et la position de mise hors service et inversement, et dans lequel les aimants permanents disposés dans le sens du déplacement du véhicule présentent une succession de pôles de polarité alternée. Dans cet exemple de réalisa- tion les aimants permanents peuvent tourner autour d'un axe qui est perpendiculaire à la surface de roulement du rail. Un frein de ce type est décrit par la demande de brevet allemand P 26 38 133.9. Le dispositif de ré- glage suivant la présente invention peut également être utilisé, de façon avantageuse, pour un frein à aimants permanents dans lequel les aimants permanents sont montés pour coulisser dans le sens de déplacement du véhicule afin de permettre une mise en service et une mise hors service progressive. Comme cela ressort de la fig. 1, le frein 1 et son corps de support 2 sont guidés par des pièces 3 fi- xées au châssis, non représenté, du véhicule de façon qu'ils puissent être abaissés verticalement en direction du rail 4. Le frein 1 est disposé à l'intérieur du corps de support 2 de façon à pouvoir coulisser dans le sens de déplacement du véhicule, comme indiqué au dessin par des flèches horizontales. A cet effet le corps de sup- port 2 comporte des axes de guidage 5 qui s'engagent dans des alésages 6 du frein, ainsi que des goujons à ressort 7 dont les prolongements 8 pénètrent également dans des alésages 9 du frein. Les goujons 7 portent des ressorts de compression 10 et 11. Grâce aux deux ressorts de com- pression qui peuvent être des rondelles Belleville ou des ressorts hélicoïdaux, le frein est maintenu dans la position médiane sous une certaine précontrainte dont la valeur est fonction de la force de freinage à laquelle le réglage doit commencer à produire son effet. La force de précontrainte.créée par les ressorts 10, 11, doit être supérieure à la force de déplacement nécessaire à la mise en service et à la mise hors service des aimants. Afin de pouvoir engendrer la précontrainte, les ressorts de compression 10, 11 s'appuient par l'une de leurs extrémités sur le corps de support 2 et par l'autre extrémité sur une rondelle 24 qui s'applique contre le prolongement 8 ettrespectivement, contre les faces fron- tales 12, 13 du frein. A l'état abaissé le frein coulisse dans le sens du déplacement du véhicule et contre la force des res- sorts 10, 11 dès que la force de freinage est supérieure à la force des ressorts précontraints. A cet instant débute le réglage automatique de la force de freinage. La mise en service et la mise hors service du frein ainsi que son réglage automatique sont expliqués en détail à l'aide de la fig. 2. Comme cela vient d'être mentionné, il s'agit dans le présent exemple de réalisa- tion d'un frein ferroviaire à aimants permanents dans lequel les aimants permanents 14 sont disposés les uns à la suite des autres dans le sens du déplacement du véhicule en étant montés pour tourner autour d'un axe qui est perpendiculaire à la surface de roulement du rail. Des aimants permanents fixes peuvent être prévus entre les aimants tournants. Sur les côtés frontaux supérieurs des aimants permanents sont fixés des pignons 15 avec lesquels engrène une crémaillère 16 commandant la mise en service et la mise hors service du frein. La tige 17 d'un piston 18 est reliée à l'une des extrémités de la crémaillère 16. Le piston 18,logé dans un cylindre 19, peut être déplacé contre la force d'un ressort 20 par de l'air comprimé provenant d'un conduit 21. Lorsque l'air comprimé agit sur le piston 18, la tige de piston 17 et la crémaillère 16 reliée à cette dernière se déplacent vers la gauche, et font tourner les aimants permanents 14 dans la position hors service. La fig. 2 montre le frein dans la position de ser- vice. Dans le cas illustré, le cylindre 19 a été purgé et le piston 18 est ramené vers la droite dans la posi- tion de fin de course par le ressort 20. Le freinage par friction débute lorsque le frein est abaissé, à cet état, verticalement sur le rail. A cet instant le réglage automatique suivant l'invention commence à agir afin d'éviter un freinage brusque ou par à-coups du véhicule ferroviaire. Le frein est déplacé dans le sens contraire au sens de déplacement 23 du véhicule, comme cela est indi- qué par la flèche à la fig. 2, par suite du contact des patins ou sabots de frein 22 avec le rail. Le déplacement du frein se produit lorsque la force de freinage est supérieure à la force de précontrainte du ressort 11. Etant donné que la crémaillère 16 ne se déplace pas, le coulissement du frein 1 provoque, par l'intermédiaire des pignons 15, la rotation des aimants permanents 14 dans le sens de la mise hors service, indiqué au dessin par une flèche. De cette manière la force de freinage est réduite à une valeur moyenne qui est fonction de la pression exercée par le frein sur le ressort 11 et de la force antagoniste engendrée par ce dernier. En conséquence on obtient une force de freinage progressive. Il est possible de réduire davantage le couple de freinage en dosant la quantité d'air comprimé admise dans le cylin- dre 19. A l'arrêt du véhicule, le cylindre 19 est alimenté par toute la pression de l'air comprimé de façon que la crémaillère 16 soit déplacée vers la gauche et commande la mise hors service du frein du fait que, selon la conception du frein, les lignes de force sont court- circuitées par l'intermédiaire de pièces conductrices en fer doux ou qu'il se produit une compensation du flux magnétique. Le frein peut ensuite être soulevé du rail, de façon connue, par des moyens pneumatiques ou hydrauli- ques, tout en étant guidé par des pièces 3 fixées au véhicule. La présente invention n'est pas limitée à l'exem- ple de réalisation représenté. Au lieu de ressorts de compression ou de traction on peut également utiliser d'autres éléments de réglage tributaires d'une pression tels que des bottes de pression ou des éléments de ré- glage électriques, pneumatiques ou hydrauliques. Le dispositif de réglage suivant l'invention convient non seulement à des freins ferroviaires à aimants permanents disposés dans le sens du déplacement du véhicule et perpendiculairement au plan des rails mais également à des freins ferroviaires dans lesquels l'axe de rotation des aimants permanents est situé parallèlement au rail et dans le sens du déplacement du véhicule. Le disposi- tif de réglage peut, en outre, être utilisé pour des freins à friction dont les pôles des aimants, disposés dans le sens longitudinal du rail, présentent des pola- rités différentes. Les freins à excitation électromagnétique peuvent également être équipés du dispositif de réglage suivant l'invention en faisant varier le courant d'excitation par l'intermédiaire d'éléments de réglage dépendant d'une pression ou d'une traction et qui coopèrent avec des résistances, des thyristors ou d'autres éléments de commutation appropriés. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour le réglage automatique de la force de freinage d'un frein ferroviaire à friction et/ou à courant de Foucault pouvant être commandé pro- gressivement au moyen d'aimants permanents à déplacement linéaire ou angulaire et présentant, de préférence, une succession de pôles de polarité alternant dans le sens du déplacement du véhicule et qui peut être abaissé sur le rail pour le freinage par friction, caractérisé en ce que le frein (1) est monté sur le véhicule de façonâ pOuvOir coulisser dans le sens du déplacement du véhicule et en fonction de la longueur de la zone de réglage nécessaire et en ce qu'un élément de réglagetributaire d'une traction ou d'une pression, est disposé entre au moins un côté frontal (12, 13) du frein et des pièces fixées au véhicule, cet élément étant relié éventuellement par l'intermédiaire de moyens de commande électriques, pneu- matiques, hydrauliques ou mécaniques, par exemple de cré- maillères (16), aux éléments servant au déplacement linéaire ou angulaire des aimants permanents mobiles (14) de façon que la pression ou la traction du frein, engen- drée lors du freinage par friction et agissant sur l'élé- ment de réglage, provoque une réduction de la force de freinage par suite d'un déplacement linéaire ou angulaire des aimants permanents afin que le couple de décélération admissible ne soit pas dépassé. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que les éléments de réglage sont des ressorts de compression (10, 11). 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le frein (1) est disposé pour coulisser dans le sens de déplacement du véhicule à l'intérieur d'un corps de support (2) fixé au véhicule, en étant guidé verticalement, par l'intermédiaire d'axes de guidage (5) et de goujons à ressort (7) et en ce que le frein est maintenu dans une position médiane par des ressorts de compression précontraints (10, 11).