Brevet FR2817203A1 — publié le 20020531

L'invention concerne un frotteur de captation de courant électrique pour véhicule ferroviaire, pour capter le courant sur un rail électrifié. L'alimentation en courant des véhicules ferroviaires est généralement assurée, dans les réseaux ferroviaires métropolitains, par un rail électrifié. Le courant est transmis au véhicule roulant au moyen d'un frotteur porté par un élément de structure, tel qu'une poutre, du véhicule, ce frotteur comportant une semelle de contact adaptée pour être mise en appui contre le rail électrifié, et un dispositif amortisseur interposé entre la semelle de contact et l'élément de structure du véhicule pour maintenir en permanence la semelle en appui contre le rail électrifié pendant le déplacement du véhicule. On connaît de nombreux types de frotteurs pour l'alimentation en courant des véhicules ferroviaires, dont les principaux sont du type pantographe, ciseaux, à amortisseur, etc. Dans ces frotteurs connus, la semelle est maintenue en appui sur le rail électrifié par des bras rigides articulés formant amortisseur. Cependant, le dispositif amortisseur manque généralement de souplesse et cet inconvénient conjugué à la fragilité de certains bras, entraîne un nombre important d'avaries, lesquelles ont des incidences néfastes pour le réseau ferroviaire. Parmi ces avaries, on peut citer la rupture des bras inférieurs des frotteurs du type pantographe ou l'usure prématurée de leurs axes d'articulation, et la rupture des bras des frotteurs du type amortisseur due aux chocs subis lors du passage du matériel roulant sur des coupons. Toutes ces avaries entraînent un coût d'entretien très important, lequel s'ajoute à un coût de fabrication très élevé. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients, et notamment ceux mentionnés ci-dessus, des frotteurs connus, en proposant un frotteur peu coûteux, résistant aux chocs inhérents à son utilisation, de conception simple et dont le coût d'entretien est réduit. A ces fins, I'invention concerne un frotteur de captation de courant électrique pour véhicule ferroviaire, pour capter le courant sur un rail électrifié, comportant une semelle de contact adaptée pour être mise en appui contre le rail électrifié, et un dispositif amortisseur comprenant une première plaque support adaptée pour être reliée à un élément de structure du véhicule, une deuxième plaque support reliée à la semelle et des plaques de liaison déformables élastiquement reliant les plaques support, frotteur caractérisé en ce que les plaques de liaison sont deux plaques qui présentent une forme arquée, chaque plaque de liaison ayant deux régions d'extrémités opposées fixées respectivement à la première plaque support et à la deuxième plaque support, et en ce qu'il comporte une sangle dont les extrémités sont fixées à la première plaque support et dont une région approximativement centrale est solidarisée à la deuxième plaque support, cette sangle prenant une forme en V quand la semelle n'est pas en appui contre le rail de manière à soulager alors les plaques de liaison d'au moins une partie du poids de la semelle. Grâce au système déformable constitué par les plaques support et les plaques de liaison, on maintient la pression de contact nécessaire de la semelle sur le rail électrifié d'alimentation en courant, tout en assurant une bonne tenue aux déformations latérales pendant le roulement du véhicule ferroviaire, tandis que l'effort d'entraînement transite intégralement dans la sangle. Les plaques de liaison déformables élastiquement présentant une meilleure résistance aux chocs latéraux et la sangle une meilleure résistance aux chocs longitudinaux, non seulement la conception du frotteur est plus simple, d'o un coût réduit par rapport aux bras articulés, ce qui diminue le coût global du frotteur, mais également sa durée de vie est allongée. En outre, la combinaison du dispositif amortisseur et du moyen d'entraînement constitué par la sangle forme un système déformable facilement interchangeable, ce qui permet de diminuer les coûts d'entretien du frotteur. Le frotteur peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les plaques de liaison sont en matière déformable élastiquement, incombustible et isolante électriquement; - la sangle est disposée de telle manière que sa longueur s'étend dans un plan horizontal longitudinal par rapport aux plaques support, et relie la première plaque support à la région médiane de la deuxième plaque support; - la première plaque support comprend une partie centrale approximativement plane et deux prolongements pliés vers la semelle; - les extrémités des prolongements de la première plaque support constituent des stabilisateurs pour la semelle sur lesquels viennent reposer les plaques de liaison durant les phases de non-captation de courant; - la sangle est fixée aux extrémités des prolongements de la première plaque support; - la deuxième plaque support comporte une nervure transversale approximativement médiane en saillie vers la première plaque support, à laquelle est fixée la sangle de telle manière que le brin avant de la sangle soit tendu parallèlement à la semelle durant la captation de courant; et - il comporte un dispositif de fixation pour relier le dispositif amortisseur à l'élément de structure et fixer le frotteur à cet élément de structure, ce dispositif de fixation étant fixé à une première plaque support du dispositif amortisseur et étant muni de moyens de manoeuvre auxquels est fixée une lanière de liaison reliant la deuxième plaque support aux moyens de manoeuvre pour provoquer la montée ou la descente de la semelle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif, illustrée par les dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue de profil schématique d'un véhicule ferroviaire équipé d'un frotteur selon l'invention; et - la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'un frotteur selon l'invention. La figure 1 est un schéma montrant une région d'extrémité d'un véhicule 1 roulant sur deux rails de guidage 2 et alimenté en courant électrique par un frotteur 3 de captation du courant fourni par un troisième rail 4 électrifié; le frotteur 3 est ici fixé à un élément de structure du véhicule tel qu'une poutre disposée sous la caisse du véhicule, en vis-àvis du troisième rail 4. Le frotteur selon l'invention comprend (figure 2) un dispositif de fixation 6 bridé sur la poutre 5, une semelle de contact 7 et un dispositif amortisseur 8 interposé entre la semelle 7 et la poutre 5. Le dispositif amortisseur 8 est relié à la poutre 5 par le dispositif de fixation 6 et à la semelle 7 par des colonnettes d'entretoisement 9 traversées par des vis. Le véhicule ferroviaire est alimenté en courant par l'intermédiaire d'un câble de liaison 10 branché sur la semelle de contact 7, dont seule l'extrémité branchée sur la semelle 7 est représentée sur la figure 2. Plus précisément, le dispositif amortisseur 8 comprend une première plaque support 81, rigide, comportant une partie centrale approximativement plane fixée par vis au dispositif de fixation 6, et une deuxième plaque support 82, également rigide, fixée par vis aux colonnettes 9, ces deux plaques 81, 82 étant respectivement la plaque support supérieure et la plaque support inférieure du dispositif amortisseur 8 tel qu'il est représenté sur les figures 1 et 2. Les colonnettes 9 sont en matériau électriquement isolant, ou constituées par des isolateurs électriques. La deuxième plaque support 82 est reliée à la première plaque support 81 par des plaques de liaison 83 de forme arquée, en matière déformable élastiquement, incombustible et isolante électriquement, qui sont les organes amortisseurs du dispositif amortisseur 8. Ces plaques de liaison 83 sont fixées respectivement sur les régions d'extrémités des deux plaques support dans la direction longitudinale du rail électrifié 4 et de la poutre 5 qui sera considérée dans la suite comme la direction longitudinale du frotteur, par exemple par l'intermédiaire de contre-plaques 84 et de vis ou analogues. Grâce à leur forme arquée en U couché dont les régions d'extrémité des branches sont fixées aux plaques support 81, 82 par l'intermédiaire des contre-plaques et dont les espaces internes sont disposés en regard, les plaques de liaison 83 jouant le rôle d'amortisseur travaillent en flexion en direction perpendiculaire au plan des plaques support 81, 82 pour maintenir la semelle 7 en contact et en appui sur le rail électrifié 4 avec une pression suffisante pendant le roulement du véhicule. De plus, elles assurent une bonne tenue aux déformations latérales pendant le roulement. Ces plaques de liaison 83 peuvent par exemple être constituées de deux couches d'éthylène propylène diène monomère dit couramment EPDM, ou de silicone, assemblées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une armature en fibres polyester, permettant d'assurer l'élasticité et la résistance requises. Une sangle souple 11 en matière isolante et incombustible, dont la longueur s'étend dans un plan horizontal longitudinal du véhicule donc du frotteur et des plaques support 81, 82, est fixée à chacune de ses extrémités aux extrémités de prolongements longitudinaux pliés vers la semelle 7, de la première plaque support 81, ou analogues, et dans sa région centrale à une nervure transversale approximativement médiane, en saillie vers première la plaque support, de la deuxième plaque support 82, ou analogue. Les régions de fixation de la sangle 11 appartenant respectivement aux prolongements longitudinaux de la première plaque support 81 et à la nervure transversale de la deuxième plaque support 82 sont approximativement alignées de telle manière que le brin avant, si l'on considère le sens de déplacement du frotteur, de la sangle 11, soit tendu parallèlement à la semelle 7 durant la captation de courant, afin de ne pas modifier la pression d'appui de la semelle 7 sur le rail électrifié 4. En revanche, lorsque le véhicule circule dans des zones de non- captation du courant, I'effort de traction vertical auquel sont soumises les plaques de liaison 83 par suite du poids de la semelle 7 suspendue dans le vide, est repris et annulé par la sangle 11 dont les deux brins se trouvent alors tendus en forme de V. De plus, les régions arquées des deux plaques de liaison 83 viennent alors reposer sur les extrémités des prolongements longitudinaux de la première plaque support 81 ou analogues, qui constituent ainsi des stabilisateurs pour la semelle 7 durant les phases de non-captation de courant, évitant le balancement transversal de celle-ci. Pour pouvoir relever la semelle 7 en cas de besoin, le dispositif de fixation 6 comporte des moyens de manoeuvre comprenant un levier 61 coopérant avec une came (non visible sur les dessins) à laquelle est reliée une lanière de liaison 62 isolante et incombustible fixée par son extrémité opposée à la came, à la deuxième plaque support 82, de préférence approximativement au centre de celle-ci. La manoeuvre du levier 61, provoquant la rotation de la came, provoque la montée ou la descente de la semelle 7 par l'intermédiaire de la lanière 62 et permet ainsi d'ouvrir ou de fermer le contact électrique entre le rail électrifié 4 et la semelle 7. Ainsi, les seuls éléments d'usure du frotteur, à savoir le système déformable et la semelle de contact peuvent être changés facilement et à faible coût, grâce à la conception simple de l'ensemble. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation cidessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres sans sortir de son cadre. Revendications 1. Frotteur de captation de courant électrique pour véhicule ferroviaire, pour capter le courant sur un rail électrifié (4), comportant une semelle de contact (7) adaptée pour être mise en appui contre le rail électrifié, et un dispositif amortisseur (8) comprenant une première plaque support (81) adaptée pour être reliée à un élément de structure (5) du véhicule, une deuxième plaque support (82) reliée à la semelle et des plaques de liaison (83) déformables élastiquement reliant les plaques support (81, 82), frotteur caractérisé en ce que les plaques de liaison (83) sont deux plaques qui présentent une forme arquée, chaque plaque de liaison (83) ayant deux régions d'extrémités opposées fixées respectivement à la première plaque support (81) et à la deuxième plaque support (82), et en ce qu'il comporte une sangle (11) dont les extrémités sont fixées à la première plaque support (81) et dont une région approximativement centrale est solidarisée à la deuxième plaque support (82), cette sangle prenant une forme en V quand la semelle (7) n'est pas en appui contre le rail (4) de manière à soulager alors les plaques de liaison (83) d'au moins une partie du poids de la semelle. 2. Frotteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques de liaison (83) sont en matière déformable élastiquement, incombustible et isolante électriquement. 3. Frotteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la sangle (11) est disposée de telle manière que sa longueur s'étend dans un plan horizontal longitudinal par rapport aux plaques support (81, 82), et relie la première plaque support (81) à la région médiane de la deuxième plaque support (82). 4. Frotteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première plaque support (81) comprend une partie centrale approximativement plane et deux prolongements pliés vers la semelle (7). 5. Frotteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les extrémités des prolongements de la première plaque support (81) constituent des stabilisateurs pour la semelle (7) sur lesquels viennent reposer les plaques de liaison (83) durant les phases de non-captation de courant. 6. Frotteur selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la sangle (11) est fixée aux extrémités des prolongements de la première plaque support (81). 7. Frotteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la deuxième plaque support (82) comporte une nervure transversale approximativement médiane en saillie vers la première plaque support, à laquelle est fixée la sangle (11) de telle manière que le brin avant de la sangle soit tendu parallèlement à la semelle (7) durant la captation de courant. 8. Frotteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de fixation (6) pour relier le dispositif amortisseur (8) à l'élément de structure (5) et fixer le frotteur à cet élément de structure, ce dispositif de fixation (6) étant fixé à une première plaque support (81) du dispositif amortisseur et étant muni de moyens de manoeuvre auxquels est fixée une lanière de liaison (62) reliant la deuxième plaque support (82) aux moyens de manoeuvre pour provoquer la montée ou la descente de la semelle (7).