Brevet FR2536796A1 — publié le 19840601

La présente invention concerne un système pour re cuperer I'énergie.due. au débattement de deux masses animées l'une par rapport à l'autre d'un mouvement relatif alterné. Elle concerne plus particulièrement , quoique non exclusivement , la récupération de l'énergie dissipée sur un véhicule du fait des débattements de la suspension. L'invention a pour but de récupérer l'énergie de débattement , afin dè l'utiliser dans des manoeuvres teIles que l'ouverture des portes d'un wagon ou le fonctionnement d' un hayon , opérations qui demandent une source d'énergie , lorsqu'on veut les effectuer sur le véhicule arrêté ,évitant ainsi dé faire tourner le moteur ou d'ouvrir manuellement. Ces opérations demandent un effort relativement important qui exclut une commande manuelle . Lorsque le véhicule possède un moteur ,la mécanisation de ces opérations conduit à faire tourner le moteur même à l'arrêt . Par contre ,lorsque le véhicule est dépourvu de moteur , comme par exemple un wagon ou une remorque g on est le plus souvent conduit à maintenir la commande manuelle. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients , en récupérant et en stockant l'énergie de débatte- ment développée entre deux masses qui sont animées l'une par rapport à l'autre ,d'un mouvement relatif alterné. Dans le cas particulier d'un wagon , cette élergie peut être récupérée en différents endroits pendant que le train circule . Il peut sLagir en particulier - du mouvement de débattement de la suspension , qui se développe entre le châssis et les essieux ou les boggies - du mouvement de tamponnement qui fait apparaître des compressions et détentes alternées entre un tampon et le châssis du wagon - du mouvement de translation alternée vers l'avant et vers l'arrière qui apparaît au freinage et à l'accélération entre un conteneur et le plateau du véhicuLe porteur. A titre d'exemple non limitatif , un système de récupération d'énergie selon l'invention , destiné à équiper un véhicule dont le châssis est relié aux -roues par une suspension est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un vérin pompe , dont les extrémités sont attachées l'une au chassis, l'autre aux masses nom suspendues,sl bien qu'il est animé d'un mouvement alternatif de pompage dû aux débattements-de la suspension lorque le véhicule roule, ce vérin pompe refoulant un liquide sous pression dans un accumulateur hydraulique porté par le véhicule, alors qu'enfin des moyens distributeurs sont prévus pour décharger à volonté dans un circuit d'utilisation à'énergie emmagasinée dans l'accumulateur hydraulique Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le vérin comprend un piston situé à l'intérieur d'un cylindre muni de deux conduits assurant l'adsl:ission et le refoulement du liquide sous pression. Suivant une caraetéristique.supplémentaire de l'invention, les Conduits d'admission et de refoulement sont munis de clapets. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, des vérins pompes sont montés sur chaque -extré- mité d'un meme essieu, leurs pistons étant relies à un ressort solidaire des masses non suspendues. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'accumulateur hydraulique se compose d'une membrane séparant un gaz inerte maintenu sous pression du fluide circulant dans le montage. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'énergie emmagasinée dans I'accumulatear hydraulique est transmise aides vérins utilisateurs. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention la circulation du fluide entre lsaccumulateur hydraulique et un vérin d'utilisation est commandée par un levier à tiroir comprenant trois positions, l'une assurant Zepoint-mort, les deux autres assurant soit l'allongement soit la rentrée du vérin, Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, un circuit équipé d'un limiteur depression est. installé entre les vérins-pompes et l'-accumulateur hydraulique. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le circuit est alimenté en fluide sous pression par l'intermédiaire dgun accumulateur hydraulique basse pression0 Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention,l'accumulateur réserve d'énergie est équipé, en aval, d'une vanne permettant de voir s'il e.st vide, ainsi que d'une prise pouvant recevoir un manomètre. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'accumulateur hydraulique alimentant le cir- cuit est inuni de trois rises, une première assurant l'alimentation en huile par l'intermédiaire d'un groupe hydrau lique, une deuxième pouvant recevoir un manomètre, une troi sième permettant l'adjonction d'une purge. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristi- ques de l'invention. - Figure 1. est une vue transsarsale d'un wagon montrant à titre d'utilisation possible de l'invention l'ouverture d'une trappe. - Figure 2 est une vue d'ensemble d'un wagon équipé d'un dispositif suivant l'invention. - Figure 3 est une vue montrant le dispositif sur une suspension par ressorts à lames. Figure 4 est une section dans l'axe du vérin-pompe - Figure 5 est une section V-V (fig 6). - Figure 6 est une section VI-VI (fig 5), - Figure T montre le schéma hydraulique du dispositif, - Figure 8 montre le dispositif monté en parallèle sur la suspension d'un bogie de wagon - Figure 9 montre le dispositif monté en .sé- rie sur une- suspension par ressorts hélicoïdaux. - Figur-e 10 est une variante de la Figure 9. - Figure 11 montre le vérin pompe incorporé au tampon d'un wagon de chemin de fer. - Figure 12-illustre une variante équipant un conteneur porté par une remorque routière, - Figure 13 montre une variante équipant où les vérins-pompes sont placés sous un rail de chemin defer. On a representé-sur les dessins un wagon de chemin de fer 1 dont la suspension est équipésd'un disposi tif suivant 1'invention. De chaque côté d'un même essieu 2 , sont montés deux vérins-pompes 3 lies d'une part en 4 au châssis 5 du v-éhi- cule , et d'autre part solidaires en 6 d'un ressort à lames 7 . Le ressort 7 est fixé au châssis 5 par l'intermédiaire d' étriers de suspension 8 montés sur des chapes de support 9 Le dispositif à récupération énergie selon l'invention est prévu-pour actionner deux vérins d'utilisation 10 situés de part et d'autre du véhicule , par exemple pour verrouiller ou déverrouiller des trappes 11 .Le dispositif comporte par ail leurs sur le véhicule 1 un accumulateur hydraulique 12 , ain si qu'un distributeur- hydraulique de commande 13 pour allonger ou rentrer chacun des vérins récepteurs 10; Chaque vérin-pompe 3 comporte un eRápet~d; mission 14 et un clapet dere-foulement 15 pour l'huile du circuit il lustré sur la figure 7 . Ces clapets 14 et 15 sont logés à 1' intérieur d'une culasse-16 . Le piston 17 du vérin 3 est situé à l'intérieur d'-un corps cylindrique 18. Le circuit hydraulique (figure 7) est constitué par un accumulateur hydraulique 12 pour chaque vérin-pompe 3 qui y refoule , par une canalisation 19 , sur laquelle est fixée une prise " mini-mess " 20 destinée à recevoir un mano mètre indicateur 21 . Une autre prise reçoit une purge 22 Une troisième prise 23 est reliée à un groupe hydraulique non représenté sur la figure. Chaque accumulateur réserve d'énergie 12 peut être constitué par une membrane souple- isolant un gaz inerte maintenu sous pression par le fluide contenu dans le circuit. En aval de chaq ue accumulateur réserve 12 , se trouve une van ne de retour 24 . Un distributeur hydraulique 13 à levier et a' tiroir avec trois positions possibles contrôle chacun des vérins récepteurs 10 . Ces trois positions sont le point-mort , une position d'allongement et une position de rentrée pour le vérin d'utilisation 10 Le fonctionnement est le suivant Le dispositif.monté sous le châssis 5 d'un wagon 1 forme un système pour~la récupération de l'énergie de débattement de la suspension , pendant la circulation du wa gon sur les rails. Soumis à un mouvement alternatif répété ,les vérins-pompes 3 envoient du fluide sous pression dans les accumulateurs de réserve 12 . La pression qui est stockée peut être libérée à tout moment , pour actionner les vérins d'utilisation 10 t par exemple pour déclencher un mécanisme auxiliaire tel que : ouverture d'une trappe , fonctionnement d'un hayon . La compression ou la décompression des vérins d'utilisation 10 est commandée par le levier de chaque distributeur 13 . La pression dans l'ensemble du circuit est con tôlée par un limiteur de pression 25. Le dispositif suivant l'invention présente notamment , les avantages suivants - - il constitue une source d'énergie autono .me de stockage , pouvant être utilisée pour des manoeuvres, à l'arrêt du véhicule - il peut représenter une sourcé d'énergie directe-- t utilisable en continu , en groupant les débits de plusieurs systèmes de récupération d5'lénergie - il peut entre étendu à à la récupération de l'énergie potentielle sur des machines de -manutent--ion ou sur des plates-formes élévatrices ,à titre d'exemple non limitatif;; - différents types de guidages du piston par rapport au cylindre du vérin sont possibles - de même , la surface du piston peut être réduite si l'on choisit un type de guidage adéquat - enfin , un vérin rotatif peut être utilise à la place du vérin pompe. Dans les variantes des figure3 et 4 , on a supposé que le vérin-pompe 3 est intercalé entre le châssis 5 et un essieu 2 suspendu~par un ressort à lames .Ona alors orienté le vérin 3 à l'oblique , pour récupérer l'énergie développée même dans les mouvements parasites -à composante autre que verticale Dans la variante de la figure 8 , chaque essieu 2 est suspendu par rapport à un-boggie 26 par des ressorts hélicoidaux verticaux 27 , Le vérin-pompe 3 est monte en parallèle sur la suspension , c'est-à-dire verticalement entre la boîte de l'essieu 2 et le boggie 3. Dans le cas de la figure -9, on a prévu de mon ter le vérin 3 en série sur la suspension. Autremant dit > il est juxtaposé à un ressort 27 aux caractéristiques élas tiques superposées aux siennes Dans le cas de la Fig. 10, on-illustre une réalisation possible du montage en série' prévu à la Fig. 9 le vérin-pompe 3 de la Fig. 10 est monté à l'intérieur et dans l'axe du ressort hélicoïdal 27o Les caractéristiques de la suspension à cet endroit sont la somme de celles des deux organes 3 et 27. Dans la variante de la Fig. 11, les deux mas- ses en mouvement relatif sont - d'une part le tampon 28 d'un véhicule, wagon de chemin de fer ou autre - d'autre part le châssis 29 du véhicule. Un fort ressort 30 est intercalé entre ces deux masses, ainsi qu'un vérin-pompe 3 du type précité. Ainsi, tant que le véhicule circule, les petits mouvements alternés auxquels le tampon 28 est soumis en permanence, permettent d'emmagasiner dans les accumulateurs 12 une énergie qui sera disponible après ltarrEt du convoie Dans l'exemple de la Fig. 12, le ou les vérins-pompes 3 sont intercalés entre une charge 31 (conte-neur ou analogue) et le. plateau 32 du véhicule portant cette charge 31.- Les vérins pompes 3 sont disposés à l'horizontale et sont soumis à une contraction alternée répétitive -chaque -fois que l'inertie de la charge 31 intervient lors d'un ralentissement ou d'une accélération du véhicule. Dans la variante de la Fig. 13, des vérins pompes 3 sont disposés verticalement sous un rail de chemin de fer 33, en prenant appui sur le support 34 de la voie. A chaque passage d'une roue de wagon 35, le rail 33 fléchit et actionne les vérins-pompes 3 L'énergie ainsi accumulée sera disponible, par exemple pour actionner un aiguillage ou un appareil de signalisation-O D'une manière plus générale, un vérin-pompe 3 pourrait autre intercalé : - -entre un socle fixe et une pièce vibrante d!une machine - ou entre deux parties vibrantes d'une même machine - ou encore entre un support fixe et un contr-epoids à mouvement oscillant libre, soumis à son inertie propre REVENDICATIONS 1. Dispositif de récupération de l'énergie de débattement de deux masses en mouvement relatif alternés ca caractérisé en ce qu'il comprend au moins un vérin-pompe (3) refoulant un liquide sous pression dans un accumulateur hy draulique(-12) alors que des moyens de distribution (13) sont prévus pour décharger à.volonté dans un circuit d'utilisa- tion l'énergie emmagasinée dans l'accumulateur hydraulique (12), le vérin-pompe (3) ayant une extrémité (4) attachée à la première masse et son autre extrémité (6) attachée à 1' autre masse. 2. Dispositif suivant la revendication 1, carac térisé en ce que les deux masses constituent respectivement les masses suspendues-(5) et non suspendues (2) d'un séhi- cule 3. Dispositif suivant-la revendication 2, carac térisé en ce que deux vérins-pompes (3) sont montés sur les deux extrémités d'un mtwe essieu (2). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des rye vendications précédentes, caractérisé en ce que la suspen sion utilisée est constituée par un ressort à lames (7) dont les extrémités sont reliées au chassies (5) par ltintermé- diaire d'un support (8) et (9) 5. Dispositif suivant l'une quelconque des re vendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit hydraulique est équipé d'un limiteur de pression (25) ins talle entre les- vérins-pompes (3) et les accumulateurs hy drauliques (12) haute pression. 6 Dispositif suivant l'une quelconque des re vendications précédentes, caractérisé en ce que la circu lation du fluide entre les accumulateurs-hydrauliques (12) et les vérins d'utilisation (10) est commandée par au moins un distributeur à tiroir (13) à trois positions, à savoir ün point-mort qui coupe le circuit, une deuxième position assurant la contraction du vérin d' utilisation (10) et une troisième position assurant l'allongement de ce mEme vérin (îo). 7. Dispositif suivant l'utile quelconque des re vendications précédentes, caractérisé en ce que le vérin pompe (3) est monté -en parallèle avec la suspension du du véhicule (1). 8, Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le vérin-pompe (3) est monté en série avec la suspension du véhicule (1),. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que les deux mas ses sont constituas la première par une charge (31) trans- portée par un véhicule, la seconde par la partie fixe (32) du véhicule portant la charge. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé . en ce que les deux masses sont contitiuêes, la première par le tampon (28) d' un véhicule, la seconde par le châssis (29) du véhicule. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce que les deux masses sont constituées, la première par une pièce vibrante d'une machine, -et la seconde pal-un socle fixe. l2 4 Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les deux masses sont constituées par deux parties vibrantes d'une mEme machine 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux masses sont constituées, la première par un rail de chemin de fer (33)-et la seconde par le support (34) de la voie. 14. Dispositif suivant l'une quelconque des re vendications -précéaentes, caractérisé en ce que les deux masses sont constituées l'une par un contrepoids à mouvement oscillant libre soumis à son inerte propre, l'autre par un support fixe,