Brevet FR2478554A1 — publié le 19810925

L'invention se rapporte à un dispositif de prise de courant pour véhicule électrique circulant sur la chaussée et équipé d'une source auxiliaire autonome d'énergie, avec manoeuvre en marche. La demande de brevet français no 79 23765, déposée le 25 Septembre 1979 par le Demandeur, décrit un dispositif d'emperchage automatique d'un véhicule à deux perches de contact, selon lequel les têtes de perches sont saisies depuis une position repliée sur le toit du véhicule par deux chariots dé plaçables transversalement sur un organe terminal porté par un pantographe, relevées progressivement tandis que les chariots se déplacent vers les extrémités de l'organe terminal. Lorsqu' un capteur porté par l'organe terminal vient prendre appui sur les caténaires, les chariots viennent en rapprochement jusqu'à contact d'un moyen de détection associé avec la caténaire respective, de sorte que les têtes de contact sont juste en dessous des caténaires respectives.Les têtes sont alors relâ chées pour prendre contact, et le pantographe est replié. Ce dispositif, prévu pour équiper des véhicules à perches classiques, et permettre l'emperchage en marche, en sorte d'autoriser des manoeuvres en autonomie, telles que des dépassements, sans interrompre la marche du véhicule, est relativement complexe, car il nécessite que les têtes de perches soient saisies à un emplacement précis en position repliée, et relâchées à proximité des caténaires avec suffisamment de précision pour réussir l'emperchage. En outre, le déperchage reste assuré par les moyens classiques de filins jusqu'au rabattement des perches le long du toit du véhicule.Enfin les manoeuvres du dispositif d'emperchage ne doivent pas venir interférer avec l'action des dispositifs de sécurité dits "rattrapetrolley" qui assurent le rabattement des perches lorsque les têtes se dégagent accidentellement des caténaires. Aussi l'invention propose, sur un véhicule électrique roulant sur la chaussée et équipé d'une source auxiliaire autonome d'énergie, dispositif de prise de courant sur une paire de caténaires manoeuvrable en marche et comportant deux têtes de contact à l'extrémité d'organes de liaisons articulés sur le toit du véhicule et déployables en hauteur, un organe ter minal monté transversalement à l'extrémité d'un organe de liaison et comprenant une traverse de détection venant en appui sous les caténaires et des moyens de guidage des têtes montés mobiles sur l'organe terminal et associés à des capteurs latéraux sensibles au contact dec caténaires en sorte que ces moyens de guidage, en rapprochement depuis les extrémités de l'organe terminal, amènent les têtes de contact en dessous des caténaires respectives, dispositif caract4risé en ce qu'il comporte un seul organe de liaison, adapté à maintenir l'organe terminal en orientation constante par rapport à des axes transversal et longitudinal du véhicule > les têtes étant montées sur les moyens de guidage. Par cette disposition, on supprime les perches indépendantes associées aux caténaires, héritage des tramways et trolleybus à emperchage manuel, pour obtenir un dispositif de prise de courant compact. On remarquera d'ailleurs que ceci n'est possible que parce que le véhicule possède une source autonome d'énergie prête à relayer l'alimentation par les caténaires, et parce que le dispositif permet la prise de contact en marche, de sorte que les caténaires ne nécessitent pas d'appareillages de bifurcation ou de croisement, qui impliquaient l'utilisation de perches indépendantes. De préférence l'organe de liaison comporte des embiellages en parallélogrammes articulés entre le toit du véhicule et l'organe terminal. Celui-ci a normalement une longueur sensiblement égale à la largeur du véhicule, de façon à ne pas dépasser le gabarit de ce véhicule lorsque l'organe de liaison est rabattu sur le toit. La manoeuvre de prise de contact s'exécute de la façon suivante. Partant d'une position où l'organe de liaison est rabattu sur le toit, et les moyens de guidage portant les tê- tes sont écartés aux deux extrémités de l'organe terminal, l'organe de liaison est relevé Jusqu'à ce que la traverse de détection vienne porter sous la paire de caténaires, les têtes de contact encadrant cette paire. A ce moment les moyens de guidage se rapprochent jusqu'à ce que les capteurs latéraux associés décèlent le contact des caténaires, ce qui signifie que les têtes sont en contact avec leurcaténaire respective, et ont pris le relais de la traverse de détection. Les moyens de guidage sont de préférence des chariots roulant sur un rail, des moyens de translation, tels que des compas articulés entre l'organe terminal et les chariots, étant adaptés à déplacer ceux-ci conJointement soit en rapprochement, soit en parallélisme, ce dernier mouvement maintenant les têtes de contact à l'écartement des caténaires lors d'évolutions du véhicule. En disposition préférée, les têtes de contact sont montées à l'extrémité de tiges de vérins verticaux couplés en mouvements complémentaires. Si le plan passant par les caténaires et le plan général du toit du véhicule ne sont pas parallèles, une tige de vérin peut descendre tandis que l'autre s 'élève d'autant, sans qu'il y ait perte de contact. On préfère que les vêtes de contact portent des rampes inclinées vers le bas du côté de l'autre tête, de façon que, lors du rapprochement des têtes, les rampes s'engagent sous les caténaires et provoquent un léger abaissement de l'organe terminal jusqu'à ce que les caténaires s'engagent dans les rainures des têtes de contact, la barre de détection ne se trouvant alors plus en appui sur la paire de caténaires. Pour éviter que les caténaires ne dépassent les tetes, celles-ci sont munies d'une butée en saillie du coté opposé à la rampe, qui formocapteur de contact latéral. Toutefois cette butée est éclipsable sous l'effet d'un effort transversal excessif, résultant par exemple d'une manoeuvre du véhicule. On évite ainsi d'endommager les caténaires. Il va sans dire que l'éclipsage d'une butée latérale sera suivi d'un abaissement de l'organe de liaison, afin de pouvoir procéder à une reprise du contact avec les caténaires. L'organe de liaison, de façon préférentielle, est constitué d'un tube monté en pivotement autour d'un axe horizontal pris dans une tourelle à axe vertical à l'articulation sur le toit du véhicule. Ceci permet d'assurer l'indépendance des mouvements ascensionnel et latéral de l'organe de liaison, tout en permettant un débattement latéral de l'organe terminal par rapport au véhicule, avec comme conséquence la possibilité pour le véhicule de s'écarter du plan vertical médian des ca ténaires de plus d'une demi largeur de véhicule, et de réaliser la prise de contact en position écartée de ce plan médian, par commande appropriée de l'orientation de la tourelle.De plus un asservissement du déplacement en parallélisme du chariot à la rotation de la tourelle, après que le contact des têtes avec les caténaires soit assuré, peut réduire le débattement latéral de l'organe de liaison tubulaire. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la deseription qui va suivre, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexé dans lesquels : la figure t est une vue d'ensemble latérale d'un véhicule équipé d'un dispositif selon l'invention -; la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de prise de contact selon l'invention la figure 3 est un schéma d'embíellages de Iltien en orientation bs figures4A et 4B sont deux vues d'un chariot Forte te- tes de contact ; la figure 5 est une vue plus détaillée d'une tête de cortact. Selon la forme de réalisation choisie et représentée fi gureI, un véhicule électrique 1, prévu pour rouler sur une chaussée, prend contact sur une paire de caténaires 2 par Pin- termédiaire d'un organe do liaison 3, analogue dans son aspect général à une perche classique, articulé sur le toit la du VO hicule 1 par une tourelle 4, et muni à son autre extrémité d'un organe terminal 5 portant des têtes de contact 6.Le véhicule 1 est équipé d'une source autonome auxiliaire d'énergie, telle qu'une batterie d'accumulateurs, en sorte de pouvoir manoeuvrer, alimenté par cette source, indépendamment du tracé de sa voie normale définie par les caténaires 2. t manoeuvre autonome, l'organe de liaison 3 est rabattu sur le toi a. Le véhicule 1 peut ainsi effectuer des manoeuvres de parcage, et des évolutions telles que changement de voie. La recharge de la batterie s'effectue lors du contact des têtes avec les caténaires. En rendant automatique, sous le contrôle du conducteur du véhicule les processus de changement de mode d'alimentation, à partir de la source autonome ou à partir des caténaires, à l'arrêt ou en marche, on apporte au véhicule une souplesse d'utilisation plus grande. Les manoeuvres en marche de changement de mode d'alimentation doivent permettre notamment les arrêts en bordure de trottoirs sur des voies larges, pour permettre la montée et la descente des passages, les dépassements d'un autre véhicule circulant sur la même voie, le franchis- sement d'intersections sans dispositions complexes des caténaires, ainsi que le franchissement de sections de voies où l'établissement de caténaires n'est pas admissible, et enfin des manoeuvres pour éviter des difficultés de circulation. Les manoeuvres en marche impliquent que l'organe de liaison puisse être relevé depuis le toit du véhicule Jusqu'à élever l'organe terminal au niveau des caténaires, ou abaissé depuis ce niveau Jusqu'au rabattement sur le toit, que la tourelle 4 puisse orienter l'organe de liaison 3 en direction des caténaires pendant l'élévation, et pendant le rabattement, le ramener dans l'axe du véhicule, ces manoeuvres étant exécutées sous l'action de servomoteurs convenables, contrôlés par le conducteur. En outre, une fois les toutes de contact engagées sous les caténaires, les servomoteurs seront débrayés, l'en- gagement des têtes orientant l'organe de liaison 3, qui sera en outre sollicité verticalement vers les caténaires par un dispositif élastigue de compensation.Ces commandes par servomoteurs apparaîtrOnt aisément à l'homme du métier, et ne seront donc pas décrites plus en détail. En se reportant à la figure 2, l'organe de liaison 3, en forme de tube, s'articule par un axe horizontal 4b sur la tourelle 4, qui peut pivoter autour d'un axe vertical 4a sur le toit la du vehicule. A l'extrémité de l'organe de liaison 3 écartée du toit la est monté l'organe terminal 5, maintenu en orientation par des embiellages, articulés en 30 et passant dans le tube 3, par rapport au toit du véhicule, comme il sera expliqué plus en détail en référence à la figure 3. On précisera toutefois dès maintenant que l'organe terminal 5, a une longueur sensiblement égale à la largeur du véhicule, et est maintenu parallèle, suivant sa longueur, à une direction transversale. De plus le maintien en orientation est également réa lisé par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. L'organe terminal 5 comporte, vers l'avant du véhicule, une traverse 50 quivient, en première phase de la prise de contact, prendre appui sous la paire 2, 2' de caténaires. Un peu en arrière (par rapport à l'axe du véhicule) est disposé un rail de roulement 51, prismatique, sur lequel peuvent se déplacer douxohariots 52 et 52', munis de galets. En dessous du rail 51, et ménageant un espace pour le passage des chariots 52 et 52', est disposée une platine 5tua, sur laquelle s'articulent des compas 53 et 53', capables de déplacer les chariots respectifs 52 et 52' le long du rail 51. Les compas 53 et 53' étant symétriques, on ne précisera que la structure du compas 53.Celui-ci comporte deux branches de longueurs égales 53a et 53c articulées l'une sur l'autre à une extrémité, et à l'autre extrémité respectivement sur la platine 51a et le chariot 52. La branche 53c est prolongée par une équerre 53d, sur laquelle s'articule une branche auxiliaire 53b maintenue parallèle à la branche 53a. Le pivotement de la branche 53a autour de son articulation sur la platine 51a entraîne le chariot 52 par l'intermédiaire de la branche 53c, lee branches 53a et 53c formant deux côtés égaux d'un triangle isocèle. Toutefois, en l'absence de la branche 53b, la transmission posséderait un point mort lors de la superposition des branches 53a et 53c. Dans cette position la branche 53b est perpendiculaire à l'équerre 53d, et la traction ou la poussée de la branche 53b sur l'équerre 53d a pour effet de supprimer ce point mort, de façon que le chariot puisse se déplacer à droite ou à gauche de l'articulation du compas sur la platine. Les articulations des compas 53 et 53' sur la platine 51a sont équidistantes du centre du rail 51, et espacées entre elles de l'écartement normal des caténaires 2 et 2'. Les commandes de compas, agissant simultanément sur les deux branches partir lèles (53a, 53b) de chacun sont prévues pour agir conjointe- ment. Sur chacun des chariots 52 et 52' est monté un vérin vertical, respectivement 60, 60', avec une tige dirigée vers le haut. A l'extrémité de la tige, bloquée en rotation, de chaque vérin 60, 60' est montée une tête de contact, respectivement 6, 6' avec des pièces de contact rainurées 61, 61' susceptibles de s'orienter sur la tige de vérin. Des rampes d'engagement 62, 62', dirigées l'une vers l'autre sont fixées sur les tiges de vérin respectives 60, 60'. Du côté opposé à la rampe, des butées 63, 63' en saillie vers le haut, sont montées sur les pièces de contact 61, 61'. Les vérins 60 et 60' sont en communication hydraulique l'un avec l'autre par une cana- lisation non représentée, de façon que les tiges se déplacent en hauteur de façon complémentaire, l'une s'élevant lorsque l'autre s'abaisse.Un dispositif élastique,non représenté, assure, en l'absence de sollicitation verticale suries têtues, un niveau égal pour celles-ci. En se reportant à la figure 3, on voit schématiquement que l'organe de liaison 3 comporte trois bielles d'égale longueur 31a, 31b, 31c articulées d'une part respectivement sur la traverse 50 en trois points 30a, 30b, 30c, et sur le toit du véhicule respectivement en 40a, 40b, 40c. Les points d'articulation 40a et 40b sont alignés transversalement sur le toit du véhicule, tandis que le point 40c est à la verticale du point 40a.Les points d'articulation 30a, 30b et 30c sont disposés homothètiquement sur la traverse 50. Dans la pratique la bielle 31a est constitude par le tube de l'organe de liaison lui-même. On a compris que 40a, 40b, 30b, 30~ forment parallélogramme articulé maintenant l'orientation transversale de la traverse 50, tandis que 40a, 40c, 30c, 30a forment parallélogramme articulé pour maintenir l'orientation verticale de la traverse 50. Les figures 4A et 4B, complétées par la figure 5, montrent plus clairement la disposition de la tête 6, à l'extré- mité de la tige 60a du vérin 60, lui-même fixé sur le chariot 52 roulant sur le rail 51. La pièce de contact 61, isolée de la tige 60, est creusée en rainure 64 pour recevoir la caténaire 2. On comprend que, lorsque le chariot 52 vient de la gauche de la figure 4A, l'extrémité de la rampe 62 vient s'engager sous la caténaire 2. qui est soulevée par 'rapport au rail 51. Le chariot continuant d'avancer, la caténaire parcourt la rampe 62, et vient au contact de la butée 63, qui parfait l'orientation de la tête 6 par rapport à la caténaire 2 qui tombe alors dans la rainure 64.Toutefois la butée 63 est susceptible de s'éclipser sous l'effet d'un effort latéral excessif, la caténaire ? se dégageant alors vers l'extérieur, ceci pour éviter d'endommager la caténaire lorsque, par exemple, le véhicule se déporte violemment. On va maintenant décrire le processus de prise de contact, en référence principalement avec la figure 2. Au repos, l'organe de liaison 3 étant rabattu sur le toit du véhicule, dans l'axe de celui-ci, les chariots 52 et 52' sont aux extrémités du rail 5t, sensiblement dans la position représentée. Le véhicule est branché sur sa batterie autonome. Pour lancer.le processus de prise de contact, i conducteur enclenche le relevage de l'organe de liaison 3, tandis qu'il oriente la tourelle 4 autour de l'axe 4a pour que l'organe terminal vienne se placer en dessous des caténaires. L'organe de liaison 3 se relève jusqu'à ce que la traverse 50 vienne prendre appui sur les caténaires 2 et 2'.La détection de cet appui enclenche une course de rapprochement des chariots 52 et 52'. Lorsqu'une des rampes 62 ou 62' vient s'engager sous la caténaire correspondante, l'organe terminal se déporte en sens inverse de l'avance du chariot jusqu'à ce que l'autre ra;rr? (62' ou 62) vienne s'engager sous sa caténaire. La course f;, rapprochement des chariots se continuant, les caténaires sont hissées par les rampes jusqu'aux têtes de contact, tandis que l'organe se déprime corrélativement. Comme on l'a vu, les butées 63 et 63' aident à l'orientation des têtes de contact 6 et 6' par rapport aux caténaires. Lorsque les caténaires sont toutes deux en contact avec leur caténaire respective, la présence de tension en bout des câbles reliant les têtes à l'ap- pareillage de commande du véhicule provoque la commutation des moteurs sur l'alimentation principale.Les commandes d'éléva- tion de l'organe de liaison 3 et de translation des chariots 53, 53' sont débrayées. Par ailleurs la position d'un chariot, déterminée par la position du bras de comptas, ou la moyenne des positions de chariot asservit le déport de la tourelle 4, de sorte que 1' écart de l'axe du véhicule par rapport au plan médian vertical des caténaires soit supporté tant par le déplacement latéral moyen des chariots 52, 52' sur l'organe terminal que par le déport d'orientation de la tourelle. Si le conducteur désire manoeuvrer en marche autonome sur la batterie auxiliaire, il enclenche le rabattement de l'organe de liaison 3. Au cours du rabattement, la tourelle 4 revient dans l'axe, tandis que les chariots s'dcartent vers les extrémités de l'organe terminal 5. En outre, si le véhicule se déporte de l'axe de voie des caténaires au-delà de ce qu'autorise le déport de tourelle 4, la caténaire correspondant au chariot en extrémité de rail 51 s'échappe de la tête en éclipsant la butée (63 ou 63'). La coupure de tension en provenance des caténaires provoque le rabattement de l'organe de liaison 3. L'établissement des schémas électromécaniques ou électroniques correspondant à la commande des différentes phases de manoeuvre relève de la routine de l'homme du métier et ne sera pas décrit ici. Compte tenu d'une largeur de véhicule de 2,50 mètres et d'un écartement de caténaires de 0,6 mètre environ, avec trois positions de tourelle, centrale, droite et gauche prévues pour un recouvrement des zones de prise de contact sur les caténaires, le véhicule est susceptible de se déporter de 2,30 mètres de part et d'autre du plan médian des caténaires sans perdre le contact des caténaires, et peut exécuter la manoeuvre de prise de contact sur la même largeur de voile. Un conducteur expérimenté est capable d'apprécier le déport de son véhicule par rapport aux caténaires, visibles devant lui lors de la manoeuvre de prise de contact. Toutefois on peut prévoir des aides électromagnétiques pour décharger le conducteur du soin de choisir le déport convenable de la tourelle, ces aides étant constituées par exemple par des bobines sensibles au rayonnement de fréquences porteuses inJectées sur les caténaires. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits, mais en embrasse toutes les variantes d'exécution. Notamment l'organe de liaison tubulaire articulé sur une tourelle pourrait être remplacé par un pantographe portant un organe terminal, celui-ci étant monté coulissant au sommet du pantographe pour remplacer fonctionnellement le pivotement de la tourelle. REVEND T CATI ON S 1. Sur un véhicule électrique roulant sur la chaussée et équipé d'une source auxiliaire autonome d'énergie, dispositif de prise de courant sur une paire de caténaires manoeuvrable en marche et comportant deux têtes de contact à l'extrémité d'organes de liaisons articulés sur le toit du véhicule et déployables en hauteur, un organe terminal monté transversalement à l'extrémité d'un organe de liaison et comprenant une traverse de détection venant en appui sous les caténaires et des moyens de guidage des têtes montés mobiles sur l'organe terminal et associés à des capteurs latéraux sensibles au contact des caténaires en sorte que ces moyens de guidage, en rapprochement depuis les extrémités de 1 'organe terminal, amènent les têtes de contact en dessous des caténaires respectives, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un seul organe de liaison, adapté à maintenir l'organe terminal en orientation constante par rapport à des axes transversal et longitudinal du véhicule, les têtes étant montées sur les moyens de guidage. 2. Dispositif selon la revendication i, caractérisé en ce que l'organe de liaison comporte des embiellages en paral lèlogrammos articulés entre le toit du véhicule et l'organe terminal. 3. Dispositif selon la revendication t ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe terminal s'étend sur une longueur sensiblement égale à la largeur du véhicule. 4. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe terminal comporte un rail de roulement pour deuxchariots constituant moyens de guidage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que 1 'organe terminal est équipé de deux moyens de translation couplés aux chariots et adaptés à déplacer ceux-ci con jointement en sens inverse. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de translation comprennent des compas articulés d'une part sur l'organe terminal, et d'autre part sur chacun des chariots. 7. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les têtes de contact sont montées à I'extrémité de tiges de vérins verticaux couplés en mouvemonts complémentaires. 8. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque tête porte une rampe inclinée vers le bas du côté de l'autre tête, et du côté opposé une butée en saillie vers le haut formant capteur latéral. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite butée en saillie est éclipsable. 10. Dispositif selon une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'organe de liaison est constitué d'un tube monté en pivotement autour d'un axe horizontal pris dans une tourelle à axe vertical à l'articulation sur le toit du véhicule. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le pivotement de la tourelle est asservi au déplacement des chariots, les têtes étant en contact avec les caténaires.