Brevet FR2495559A1 — publié le 19820611

Freins de détresse pour tramways, autorails et véhicules analogues. On connait des freins de détresse pour tramways, autorails et véhicules analogues roulant sur des rails, comprenant un électroaimant dont les pièces polaires sont disposées au voisinage de l'un des rails et peuvent, par un faible déplacement vertical, venir frotter contre celui-ci. Lorsque l'électro-aimant est mis sous tension, le champ magnétique se ferme par le rail et les pièces polaires viennent frotter sur ce rail en exerçant sur celui-ci une force de retenue, de valeur importante, qui assure le freinage du véhicule. Les pièces polaires de l'electro-aimant frottant sur le rail finissent par s'user. On a jusqu'a présent évité de munir les pièces polaires de pièces d'usure. En effet, le fer étant saturé, la force de retenue est a priori proportionnelle a la surface magnétisable en contact avec le rail. Les pièces d'usure étant peu magnétiques et diminuant la surface du fer, on est amené à penser que l'adjonction de pièces d'usure diminuerait la force de retenue. Or, la Demanderesse a constaté de manière surprenante que, si certaines conditions étaient respectées, l'adjonction de pièces d'usure non seulement ne diminuait pas la force de retenue, mais l'augmentait considérablement. La présente invention a en conséquence pour objet un frein de détresse du type ci-dessus, caractérisé en ce que les pièces polaires sont munies de pièces d'usure réalisées-en une matière présentant un coefficient de frottement supérieur a celui des pièces polaires et un coefficient d'usure inférieur è celui des dites pièces. La force de retenue étant augmentée, l'arrêt du véhicule se fait dans de meilleures conditions. Inversement, si on désire une force de retenue déterminée, on peut utiliser un frein de détresse de dimensions plus faibles. On a décrit ci-après, titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un frein de détresse selon la présente invention avec référence au issin annexé dans lequel La Figure 1 est une vue en coupe transversale du frein; La Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une des pièces polaires. Le frein de détresse selon l'invention comprend une culasse en U 1 dont la branche centrale porte un enroulement 2 susceptible d'être relié à une source de tension par des bornes 3. Les branches de la culasse 1 sont terminées par des pièces polaires 4 en ARMCO. Le frein est monté sur un véhicule de manière que les pièces polaires 4 soient à proximité immédiate de l'un des rails de guidage du véhicule, et est légèrement mobile verticalement de manière que, lorsque l'enroulement 2 est mis sous tension, les pièces polaires 4 puissent s'appliquer sur le rail 5 et frotter sur ce dernier. Des pièces d'usure 6 sont encastrées dans la face inférieure 4a des pièces polaires 4. Ces pièces d'usure peuvent, par exemple, être obtenues par frittage d'un mélange à base de bronze et contenant, en outre, du verre, du graphite, du fer et du molybdène. L'expérience montre que la force de retenue exercée par le frein est notablement supérieure à celle obtenue si les pièces d'usure ne sont pas prévues. A titre d'exemple, on a réalisé un frein dans lequel les pièces polaires étaient en fer ARMCO et présentaient un coefficient d'usure égal à 5. 10 3cm3/KJ et un coefficient de frottement égal à 0,1. Les pièces d'usure 6 étaient en l'alliage fritté à base de bronze mentionné plus haut et présentaient un coefficient d'usure de 30*10 6cm3/KJ et un coefficient de frottement égal à 0,4. La surface des pièces d'usure représentait environ 30 % de la surface de la partie des pièces polaires au contact du rail. On a constaté que la force de retenue était égale à 2,9 fois celle existant en l'absence de pièces d'usure et que les pièces polaires s'usaient 14 fois moins. On a ensuite procédé à d'autres essais comparatifs, en faisant varier le rapport des surfaces des pièces d'usure et de la partie des pièces polaires au contact du rail. Les résultats sont donnés au tableau suivant dans lequel est le rapport des surfaces, A le coefficient d'amplification de la force de retenue, et e le rapport des épaisseurs d'usure avec et sans pièces d'usure. TABLEAU 1 r 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 A 3,1 3,1 2,9 2,7 2,6 2,4 e 0,9 0,11 0,07 0,06 0,05 0,04 Les pièces polaires ont un coefficient d'usure variable et des essais ont été effectues avec des pieces polaires dont le coefficient d'usure était compris entre 1,2.10 3cm3/KJ et 12.10 3cm3/KJ. On a obtenu les résultats suivants TABLEAU 2 (Coefficient d'usure égal à 1,2.10-3cm3/KJ) r 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 A 2,3 2,5 2,5 2,4 2,3 2,2 e 0,50 0,33 0,25 0,20 0,17 0,14 TABLEAU 3 ( Coefficient d'usure égal à 12.10-3cm3/KJ) r 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 A 3,4 3,2 3,0 2,8 2,6 2,5 e 0,09 0,05 0,03 0,02 0,02 0,02 Les tableaux ci-dessus montrent que le coefficient d'amplification de la force de retenue est d'autant plus grand que le rapport K du coefficient d'usure des pièces polaires à celui des pièces d'usure est plus élevé.Si l'on procède à des essais avec des pièces polaires dont le coefficient d'usure est plus faible ou avec des pièces d'usure dont le coefficient d'usure est plus élevé, l'expérience montre que le coefficient d'amplification A de la force de retenue est peu différente de 1 lorsque le rapport K est inférieur à 4 et qu'il peut même être inférieur à 1 si le rapport K est voisin de 1. Pratiquement il faut que le rapport K soit supérieur à 10 et de préférence à 40. Le rapport des coefficient de frottement des pièces d'usure et des pièces polaires joue peu. Il faut que ce rapport soit supérieur à 1, mais cette condition est réalisée avec les matériaux généralement utilisés pour constituer les pièces d'usure. Le coefficient d'amplification de la force de retenue croît cependant légèrement quand ce rapport augmente. Il y a, par suite, avantage à ce que ce rapport soit au moins égal à 3. Le rapport r des surfaces des pièces d'usure et de la partie des pièces polaires au contact du rail ne doit pas être trop faible car la pression exercée sur les pièces d'usure risquerait d'être excessive. Les meilleurs résultats sont obtenus lorsque le rapport r est compris entre 0,2 et 0,5. I1 est particulièrement avar tageux que ce rapport soit compris entre 0,35 et 0,45; en effet, dans ce cas, le rapport A est pratiquement indépendant du coefficiex d'usure des pièces polaires, comme le montre le tableau suivant, qui donne le résultat d'essais effectués avec des pièces d'usure en la même matière que précédemment et avec des pièces d'usure présentant un coefficient de frottement de 0,1 et des coefficients d'usure variables, le rapport r des sections étant égal à 0,4. TABLEAU 4 Coefficient d'usure 1,2.10-3 3,6.10-3 5.10-3 7,2.10-3 12.10-3 en cm3/KJ A 2,4 2,7 2,7 2,8 2,8 I1 va de soi que la présente invention ne doit pas être considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. - Frein de détresse pour tramways, autorails ou véhicules analogues roulant sur des rails, comprenant un électro-aimant dont les pièces polaires sont disposées au voisinage de l'un des rails et peuvent, par un faible déplacement vertical, venir frotter contre celui-ci, caractérisé en ce que les pièces polaires sont munies de pièces d'usure réalisées en une matière présentant un coefficient de frottement supérieur à celui des pièces polaires et un coefficient d'usure au moins quatre fois plus faible, de préférence dix fois plus faible. 2. - Frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coefficient d'usure des pièces d'usure est au moins quarante fois plus faible que celui des pièces polaires. 3. - Frein selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport de la surface des pièces d'usure et de celle de la partie des pièces polaires destinée à venir au contact du rail est compris entre 0,2 et 0,5. 4. - Frein selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit rapport est compris entre 0,35 et 0,45. 5. - Frein selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le coefficient de frottement des pièces d'usure-est au moins égal au triple du coefficient de frottement des pièces polaires.