Brevet FR2473449A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne une pédale à effet magnétique, destinée principalement à la détection du passage des roues de wagons sur une voie de chemin de fer, mais qui peut également être utilisée avantageusement pour détecter le dépassement d'une vitesse prédéterminée en un point donné de la voie. Il existe à l'heure actuelle plusieurs modèles de pédales de détection des roues de wagons utilisant des effets magnétiques. Certains de ces modèles, adaptés à des vitesses allant jusqu'à 160 km/h, sont essentiellement constitués par un jeu d'aimants disposés en por.t, de manière que le champ magnétique engendré soit nul dans la zone où circulent les boudins de roues de wagons. A cet emplacement de champ nul est placé un interrupteur magnétique scellé du type ampoule Reed qui change d'état lorsqué le champ magnétique se trouve déséquilibré par le passage d'un boudin de roue. De telles pédales permettent d'obtenir la sensibilité requise, nécessaire aux grandes vitesses, mais elles sont de fabrication très coûteuse. Dans d'autres modèles existants, conçus pour ne fonctionner qu'a basse vitesse, un piston faisant partie de la pédale est enfoncé par le passage d'un boudin de roue et rapproche ainsi un aimant d'une ampoule Reed en provoquant la fermeture du contact qui s'y trouve scellé. En période de gel, les pistons se coincent mécaniquement par suite de condensation d'eau, et ceci malgré la présence de soufflets de protection, ces derniers s'usant prématurément en raison des variations de température et des sollicitations mécaniques. De telles pédales n'ont donc finalement qu'une durée de vie très brève, de l'ordre d'une année environ. La présente invention a pour but principal de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet une pédale du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce qu'elle comprend un axe disposé horizontalement et perpendiculairement à l'un des rails de la voie dans un logement ménagé sur un carter solidaire dudit rail, de manière à pouvoir tourner à l'intérieur de ce logement, è l'encontre de l'action d'une force de rappel exercée par une matière élastique du type élastomère insérée entre ledit axe et son logement, un levier fixé à une extrémité de l'axe de façon à être sollicité par le passage du boudin d'une roue de wagon, un aimant fixé à l'autre extrémité de l'axe, et un moyen de détection sensible au champ magnétique de l'aimant, pour détecter la rotation de cet aimant lors de la rotation de l'axe sous l'action du passage d'une roue. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, l'axe et son logement ont une section carrée, tandis que la matière élastique est formée de quatre blocs venant se coincer entre chaque face de l'axe et chaque angle du logement. Il est ainsi possible de réaliser de façon simple et peu eo^ateuse une pédale magnétique extrêmement fiable susceptible de fonctionner aussi bien à des vitesses faibles qu'a des vitesses élevées. De préférence, le moyen de détection est disposé à l'intérieur d'un boîtier interchangeable, réalisé en un matériau amagnétique et venant se fixer sur le carter de manière amovible. Grâce à cette disposition, on peut remplacer rapidement un élément de détection défectueux et prévoir également, ainsi qu'on le verra par la suite, plusieurs modules de détection différents pour une même pédale. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'aimant est placé à l'intérieur d'une fente aménagée dans 11 extrémité correspondante de l'axe, de manière à prendre appui contre une face arrière du boîtier interchangeable sous l'action d'une force élastique. Bien entendu, d'autres moyens sont également utilisabXes g cette fin On elimine ainsi toute variation possible du point de fonctionnement du détecteur, par suite par exemple de vibrations ou de déformation des blocs de matière élastique. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le moyen de détection est constitué par au moins un interrupteur magnétique scellé du type ampoule Reed. Le contact de cet interrupteur se ferme sous l'action de l'aimant lorsque celui-ci tourne et permet ainsi de détecter facilement le passage d'une roue de wagon. De préférence, le boîtier interchangeable est également pourvu d'une vis de réglage magnétique permettant d'ajuster le seuil de fonctionnement de l'ampoule Reed, afin de tenir compte notamment des tolérances de fabrication et des dispersions possibles dans l'intensité magnétique des aimants utilisés. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le moyen de détection est constitué par une bobine pourvue d'un noyau prolongé par deux plots de contact qui traversent la face arrière du boîtier interchangeable afin de prendre appui respectivement sur deux plaquettes métalliques magnétisables, collées l'une sur la face nord de l'aimant et l'autre sur sa face sud. Ainsi, lorsque l'aimant est entraîné en rotation sous l'action du levier sollicité par une roue de wagon, les plaquettes nord et sud de l'aimant se séparent des plots de contact et il en résulte une force électromotrice induite dans la bobine qui est fonction de la vitesse du wagon. La pédale ainsi équipée permet par conséquent de détecter de façon simple et peu coû- teuse, le dépassement d'une vitesse prédéterminée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le carter est pourvu d'une encoche de forme trapézoidaie venant coiffer l'un des côtés de la semelle du rail de roulement et d'une tige filetée passant sous la semelle afin d'assurer la fixation rigide du carter sur le rail par l'intermédiaire d'un crapaud prenant appui sur l'autre cOté de la semelle. Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-après à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe transverssle d'une pédale magnétique conforme à l'invention, dans sa version détection de passage - la figure 2 est une vue de côté avec arrachement partiel de cette pédale ; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue de côté analogue à la figure 2, mais avec le boîtier de détection supposé enlevé - la figure 5 est une vue partielle en coupe transversale de la pédale magnétique selon l'invention, dans sa version détection de vitesse - la figure 6 est une vue de côté avec arrachement de cette pédale, montrant l'intérieur du bottier de détection ;; et, - la figure 7 est une vue de la face arrière du boîtier de détection. La pédale magnétique représentée sur les figures 1 à 4 se compose tout d'abord d'un carter 1 de forme parallélépipédique qui peut être fixé rigidement sur l'un des rails de roulement 2 d'une voie de chemin de fer. A cet effet, le carter est pourvu d'une encoche 3 de forme trapézoldale dans laquelle vient s'insérer l'un des côtés de la semelle 4 du rail 2. il est ensuite serre sur le rail au moyen d'une tige filetée 5 solidaire du carter, passant sous la semelle 4 et sur laquelle est enfilée un crapaud classique du commerce 6 venant prendre appui sur l'autre côté de ladite semelle sous l'action de deux écrous 7. Grâce à ce mode de fixation particulier ne nécessitant pas de supports spéciaux, la pédale peut être très facilement montée ou démontée en vue de son remplacement éventuel. Sur le carter 1 est aménagé un logement 8 dans lequel est disposé, horizontalement et perpendiculairement au rail 2, un axe 9 faisant saillie à l'extérieur par une extrémité. Conformément à l'invention, et ainsi qu'on peut le voir plus clairenent sur les figures 3 et 4, cet axe a une section de forme carrée et il est maintenu en place à l'intérieur de son logement, prévu également de section carrée, par l'internédiaire de quatre blocs 10 de matière élastique, par exemple du caoutchouc, qui viennent se coincer entre chaque face de l'axe et chaque angle du logement 8. Il est à noter que ces blocs 10 cnt au départ une section circulaire et prennent ensuite une section triangulaire, comme illustré sur les figures, lorsqu'ils sont comprimés entre l'axe 9 et son logement 8. Sur l'extrémité saillante de l'axe 9 est fixé un levier de commande 11 dont une extrémité est-coudée, de manière à pouvoir être enfoncé par le boudin d'une roue de wagon passant sur.le rail 2. Ce faisant, l'axe 9 tourne à l'intérieur de son lozement 8, à l'encontre de la force de rappel exercée par les blocs de caoutchouc 10, et revient ensuite automatiquement dans sa position initiale sous l'action de cette force de rappel. Afin d'éviter tout risque de rotation du levier il par rapport à l'axe 9, celui-ci a également une section carrée et il est pineé dans une fente 12 de forme appropriée prévue sur l'axe, au moyen d'un boulon de serrage 13. L'autre extrémité de l'axe 9 porte un aimant 14 disposé horizontalement dans une fente 15 de l'axe. Cet aimant- est magnétisé vertïealement et comporte en outre, pour une raison qui apparaîtra plus clairement par la suite, deux plaquettes métalliques magnétisables 16 collées respectivement sur ses faces nord et sud. Afin de ne pas perturber le champ magnétique de l'aimant, le carter 1 est réalisé en un matériau non magnétique, par exemple de l'aluminium, de même bien entendu que l'axe 9. La pédale selon l'invention est complétée par un moyen de détection sensible au champ magnétique de l'aimant 14, pour détecter la rotation de cet aimant lorsque l'axe 9 tourne dans son logement 8 sous l'action d'une roue de wagon passant sur le levier de commande 11. Conformément à l'invention, ce moyen de détection magnétique est disposé à l'intérieur d'un boîtier interchangeable 17, également réalisé en un matériau amagnétique tel que l'aluminium et qui vient se fixer de manière amovible sur le carter 1 par deux boulons 18. Il est obturé sur sa face avant tournée vers l'extérieur par un couvercle 19 fixé au moyen de quatre vis 20, avec interposition d'un joint d'étanchéité 21, tandis que sa face arrière opposée est tournée-vers l'intérieur en direction de l'aimant 14. Le moyen de détection proprement dit est constitué ici par un interrupteur magnétique scellé, connu sous le nom d'ampoule Reed. Dans l'exem- ple particulier décrit ici, il y a en fait deux ampoules Reed 22, disposées horizontalement et côte à côte à l'intérieur d'un évidement aménagé dans l'épaisseur de la paroi arrière du boîtier interchangeable 17, en regard de l'aimant 14. Ces ampoules Reed sont. maintenues en place dans ledit évidement par une plaque mince 23 recouvrant le boîtier sur toute sa face arrière. Afin d'éliminer toute variation possible du point de fonctionnement, l'aimant 14 prend appui élastiquement sur cette plaque 23, par l'intermédiaire des pla quettes 16 faisant saillie vers l'avant, sous l'action d'un ressort à lame 24 venant se fixer dans le fond de la fente 15 au moyen d'une vis 25.En vue d'améliorer le frottement des plaquettes 16 contre la plaque 23, cette dernière est avantageusement réalisée en acier inoxydable amagnétique. Ainsi, lorsqu'une roue de wagon circulant sur le. rail 2 enfonce le levier 11, l'axe 9 tourne à l'intérieur de son logement 8 et entraîne en même temps l'aimant 14 dans son mouvement de rotation. Ce faisant, l'aimant 14, qui est magnétisé verticalement, engendre une composante magnétique dans le champ horizontal et cette composante magnétique horizontale provoque la fermeture des contacts équipant les ampoules Reed 22. Le passage d'un wagon se traduit donc par la fermeture de contacts et permet par conséquent, grâce à des moyens extérieurs appropriés non représentés parce que tout à fait classiques, de commander par exemple un aiguillage ou un passage à niveau. A cet effet, le boîtier 17 est équipé de bornes de sortie 26 auxquelles sont raccordées les ampoules Reed 22 et par l'intermédiaire desquelles s'effectuent les liaisons avec l'extérieur, au moyen d'un câble tel que 27 aboutissant à une ouverture ménagée dans le bas du boîtier. Le boîtier interchangeable 17 est en outre équipé d'un dispositif de réglage magnétique permettant d'ajuster avec précision le seuil de fonctionnement des ampoules Reed 22. Ainsi qu'on peut le voir plus clairement sur la figure 2, ce dispositif est essentiellement constitué par une vis 28 en matériau amagnétique, dans laquelle est noyé un petit aimant 29 et qui est montée mobile horizontalement à l'intérieur d'un alésage fileté 30 prévu dans l'épaisseur de la paroi arrière du boîtier 17. Cette vis est en outre accessible de l'extérieur à travers des ouvertures 31 prévues dans le carter 1 et peut donc être ajustée en position avec le boîtier en place sur le carter. Selon le sens d'enfoncement de la vis 28 à l'intérieur de l'alésage 30, le champ magnétique du petit aimant 29 vient s'ajouter ou au contraire se retrancher au champ magnétique horizontal engendré par l'aimant 14 lors de sa rotation, et ce avec une intensité qui dépend du degré d'enfoncement de la vis. Cette dernière est ensuite immobilisée dans la position choisie par une vis de blocage 32. Il convient par ailleurs de noter que ce dispositif de réglage magnétique permet également d'éliminer les variations éventuelles du point de fonctionnement dues à des entrefers variables, dans le cas où l'aimant 14 ne serait pas appliqué élastiquement contrelaplaque 23 recouvrant le boîtier 17 sur sa face arrière. Il suffit en effet, pour s'affranchir de l'influence néfaste des entrefers variables, d'avoir au repos un champ magnétique nul suivant l'axe des contacts scellés dans les ampoules Reed 22, ce qui peut être réalisé très facilement au moyen de la wis amagnétique 28 munie de son petit aimant 29. Dans la variante de réalisation de l'invention illustrée par les figures 5 à 7, seul le boîtier 17 diffère. A la place des ampoules Reed 22, celui-ci est en effet équipé d'une bobine 33 associée à une résistance 34 et à un condensateur 35 connectés aux bornes de sortie.26. C.onformément à l'in- vention, le noyau 36 de la bobine est fixé au moyen de vis 37 sur le boîtier 17 contre deux plots de contact 38 montés tête-bêche, qui traversent la paroi arrière du boîtier et la plaque 23 par des ouvertures appropriées, afin de venir en contact avec les plaquettes 16 de l'aimant 14. Dans le mode de réalisation représenté, les plots de contact 38 affleurent à la surface de la plaque 23. Les plaquettes 16 de l'aimant 14 prennent ainsi appui élastiquement sur ces plots grâce au ressort à lame 24, ce qui permet de s'affranchir facilement de l'influence des entrefers variables. Une autre solution consisterait à prévoir des plots saillants sur lesquels les plaquettes -i6 viendraient prendre appui latéralement avec une certaine tension initiale, grâce à une légère inclinaison préalable de la bobine 33. Quand la pédale n'est pas sollicitée par une roue de wagon, l'aimant 14 se trouve en position sensiblement horizontale et son champ magnétique circule alors à travers un circuit complètement fermé constitué par les plaquettes nord et sud 16, les plots de contact 38 et le noyau 36 de la bobine. Lors du passage d'une roue, l'aimant 14 est entraîné en rotation par l'intermédiaire du levier 9 et les plaquettes 16 se séparent des plots de contact 38. Ce faisant, une force électromotrice est induite dans la bobine 33 et cette force électromotrice est fonction de la vitesse d'éloignement des plaquettes, donc de la vitesse d'enfoncement du levier 11 et par conséquent de la vitesse du wagon. Le diamètre de la roue de wagon sollicitant le levier 11 a bien entendu une certaine influence, mais celle-ci est très faible et peut être négligée. Le signal ainsi créé dans la bobine 33 permet par conséquent, grâce à des moyens extérieurs non représentés de conception connue, d'effectuer une comparaison de la vitesse effective du wagon par rapport à un seuil prédéterminé, en vue de commander par exemple un frein de voie dans une gare de triage automatique. On voit donc en définitive qu'avec la pédale magnétique conforme à l'invention qui vient d'être décrite, il est possible, en changeant simplement le boîtier de détection 17, d'avoir soit une pédale de détection de passage, soit une pédale de détection de dépassement de vitesse, ce qui entraîne évidemment une diminution sensible des coûts de fabrication. REVENDICATIONS 1. Pédale à effet magnétique pour détecter le passage des roues de wagons sur une voie de chemin de fer, caractérisée en ce qu'elle comprend un axe disposé horizontalement et perpendiculairement à l'un des rails de la voie dans un logement ménagé sur un carter solidaire dudit rail, de manière à pouvoir tourner à l'intérieur de ce logement, à l'encontre de l'action d'une force de rappel exercée par une matière élastique du type élastomère insérée entre ledit axe et son logement, un levier fixé à une extrémité de l'axe de façon É être sollicité par le passage du boudin d'une roue de wagon, un aimant fixé à l'autre extrémité de l'axe, et un moyen de détection sensible au champ magnétique de l'aimant, pour détecter la rotation de cet aimant lors de la rotation de l'axe sous l'action du passage d'une roue. 2. Pédale selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'axe et son logement ont une section carrée, tandis que la matière élastique est formée de quatre blocs venant se coincer entre chaque face de l'axe et chaque angle du logement. 3. Pédale selon la ievendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le moyen de détection est disposé à l'intérieur d'un boîtier interchangeable, réalisé en un matériau amagnétique et venant se fixer sur le carter de manière amovible. 4. Pédale selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'aimant est placé à l'intérieur d'une fente aménagée dans l'extrémité correspondante de l'axe, de manière à prendre appui contre une face arrière du boîtier interchangeable sous l'action d'une force élastique. 5. Pédale selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le moyen de détection est constitué par au moins un interrupteur magnétique scellé du type ampoule Reed. 6. Pédale selon la revendication 5, caractérisée en ce que le boîtier interchangeable est également pourvu d'une vis de réglage magnétique permettant d'ajuster le seuil de fonctionnement de l'ampoule Reed. 7. Pédale selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le moyen de détection est constitué par une bobine pourvue d'un noyau prolongé par deux plots de contact qui traversent la face arrière du boîtier interchangeable afin de prendre appui respectivement sur deux plaquettes métalliques magnêtisables, ccllées l'une sur la face nord de l'aimant et l'autre sur sa face sud. 8. Pédale selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le carter est pourvu d'une encoche de forme trapézoidale venant coiffer l'un des côtés de la semelle du rail de roulement et d'une tige filetée passant sous la semelle afin d'assurer la fixation rigide du carter sur le rail par l'intermédiaire d'un crapaud prenant appui sur l'autre coté de la semelle.