Brevet FR2989049A1 — publié le 20131011

La présente invention concerne tous domaine requérant un mécanisme pour le déplacement en translation dans n'importe quelle direction ou en rotation dans les deux sens pour un angle prédéfini. Dans ce cas précis, l'invention concerne le domaine de l'infrastructure ferroviaire et principalement la manoeuvre d'un aiguillage (Cl B61L 5/02). La manoeuvre des aiguilles d'un aiguillage s'effectue de manière générale à l'aide d'un mécanisme comportant une source d'énergie de départ et d'un bloc de manoeuvre (ensemble de pièces mécaniques) déplaçant de ce fait les aiguilles composant l'aiguillage dans deux sens opposés et contrôlés. Système antérieur : Le marché actuel présente quelques systèmes de manoeuvre et au dire des exploitants ces derniers sont généralement assez fiables pour l'utilisation qui en est faite actuellement, même si certains sont plus ou moins fiables dans le temps. Les systèmes existant comportent en général un bloc de commande 'actionné' soit par un moteur électrique transmettant une énergie mécanique à un réducteur a pignons plus bielle, soit à un système de vis sans fin plus bielle ou cames , soit un groupe hydraulique (moteur électrique + pompe hydraulique) transmettant une énergie à un vérin hydrauliq actionnant des bielles ou des cames. Tous ces systèmes existant comportent un blocage anti-retour soit par fonction bistable ou hydraulique ou à clipsage par ressort. Ces fonctions de blocage sont en général intégrées au bloc de commande et sont dépendant du mécanisme. Tous ces systèmes comportent en sortie un élément, bras ou arbre poussoir, actionnant une barre ou deux demi-barres agissant en translation sur des aiguilles de voieries afin de les déplacer dans des sens opposés. Ces systèmes comportent tous des actions manuelles en cas de panne électrique ou défaut de fonctionnement. Problème technique : Si ces systèmes remplissent actuellement correctement leurs fonctions en général, certains inconvénients sont constatés par les services de surveillance et d'entretien : - des coûts d'achat et d'entretien important - des fiabilités disparates, selon les systèmes, dans le temps - un poids important (140 kg) pour certain système - délai de réparation important - système complexe et inaccessible pour une réparation courante - composant des systèmes en majorité, réalisation propre au constructeur - les températures extérieures ont des influences sur certains systèmes de par leur énergie d'actionnement (hydraulique) ou leur mécanisme de sécurité (embrayage à déclenchement de charge) - la fonction de manoeuvre en manuelle en cas de panne électrique est difficile pour certain système (deux hommes pour actionner un levier pour actionner les aiguilles de voierie) et en cas de casse mécanique, ces fonctions de manoeuvre manuelle sont quasiment impossibles, car intégré au mécanisme lui-même. La présente invention a pour but de minimiser, voir palier à ces problèmes techniques : - en proposant un système simple,... et accessible - un coût de réalisation minimisé, un minimum d'élément mécanique, un minimum de pièces mécanique propre au constructeur, un maximum d'élément du commerce standard - un poids minimisé estimé à 70kg environ - une fiabilité et une indépendance aux éléments extérieurs : température, intempérie - un entretien ou réparation aisé de par sa simplicité - un entretien courant minimisé voire inexistant. - deux fonctions de manoeuvre en manuelle en cas de panne ou de casse sont proposées : > Version 1 : une fonction de manoeuvre en manuelle agissant sur le mécanisme avec une manivelle (effort 5 kg) > Version 2 : la version 1, plus un élément de manoeuvre manuelle indépendant du mécanisme du bloc de manoeuvre et extérieur à celui-ci en cas de casse mécanique bloquant ce dernier. L'invention a pour objet, principalement, un mécanisme de manoeuvre d'aiguillage comprenant un bloc de commande moteur électrique et ensemble mécanique assurant le déplacement des deux aiguilles simultanément, le calage de ces dernières contre les contre-aiguilles et deux systèmes de sécurité manuel dont un indépendant du bloc de commande, caractérisé en ce que le déplacement des dites aiguilles s'effectue à l'aide d'un moteur électrique actionnant par l'intermédiaire d'une réductions composée de trois pignons, d'une vis à bille exerçant une poussée sur un coulisseau, ce dernier entrainant en rotation par l'intermédiaire de galets dans 4 rainures hélicoïdales, un arbre principal, lequel étant solidaire des deux bras actionnant les deux aiguilles composant l'ensemble aiguillage. Pour une meilleure compréhension, une description détaillée cité ci-après, donné à titre d'exemple non limitatif, se rapportant à un mode de réalisation préférée. Ces détails seront expliqués et annexés à des schémas référencés. Par numéro de schéma (PL...) et numéro de repère (1...), chaque numéro de repère correspond à un élément principal et à ses sous éléments le constituant (1+1a+1b...). Quatre schémas : - PL 1- V2 est une vue de dessus avec des parties éclatées représentant la totalité des composants de la version dite 2 compléte du mécanisme de manoeuvre d'aiguille. - PL2-V2 représente la vue de profil suivant F du schéma PL1-V2 pour une meilleure compréhension - PL3-V1 représente la version simple (version 1) et les détails concernant les deux bras actionnant les aiguilles - PL4-V2 représente le détail de la version complète (version2) du deuxième système manuel indépendant du mécanisme de manoeuvre et qui assure en cas de casse mécanique le déplacement des aiguilles. Les deux demi-barres reliant les aiguilles au mécanisme ne sont pas représentées étant donné que ces derniers peuvent être modifiés par l'utilisateur et n'apporte aucun élément à l'explication de l'invention. Les plans PL1-V2 et PL2-V2 représentent l'ensemble du mécanisme de manoeuvre d'aiguille. Cet ensemble de pièces mécaniques contribue par l'intermédiaire des deux bras de sortie 9-10- au mouvement en translation des barres d'aiguilles formant une aiguille (barre et aiguille non représenté dans les plans) Le mécanisme : Conformément à l'invention, le mouvement des barres d'aiguilles implique une source d'énergie et des moyens mécanique, augmentant la force de cet dite source, afin d'exercer une énergie supérieur et réglable afin de déplacer les aiguilles. - sur les plans (PL1-V2) et (PL2-V2) est représenté un châssis C1'). où est implanté un moteur électrique entrainant en rotation, par l'intermédiaire d'un embrayage de sécurité un ensemble de pignon réducteur [®a], [®b], [®c]. - le pignon [®c] étant solidaire de la vis à bille ®, cette dernière étant maintenue en translation dans les deux sens par deux roulements contact obliques [Oc] solidaire des paliers [Ob], cette vis à bille en rotation transmet, par l'intermédiaire de son écrou à bille [Ob], une énergie multiplié dans un mouvement en translation dans les deux sens Z1 et Z2 au chariot - le chariot étant guidé en translation sur le socle par l'intermédiaire de deux guidage à bille linéaire [®c] et [0d], ([C4c1] étant solidaire du socle C) et [®c] solidaire avec le chariot ®). Ces derniers empêchant la rotation du chariot . Les galets [®b] solidaire du chariot et logé dans les rainures hélicoïdales [ a] de l'arbre , ce qui a pour effet lors de la translation du chariot C dans l'axe Z1 ou Z2 d'entrainer en rotation l'arbre principal , maintenue en translation par le roulement ... [®l] logé dans le palier [C)b]. - l'effet de la rotation de l'arbre principale 0 entraine, par l'intermédiaire du nez d'arbre [C) e] rendu solidaire par les tenons [ffli], les deux bras de sortie C et (1) dans l'axe Y1 ou Y2 (PL2-V2) qui eux-mêmes donnent une translation au deux barres d'aiguille (non représenté). Le calage : Le calage des aiguilles s'effectue selon le principe bascule bistable. Il faut rappeler que pour déplacer les aiguilles on joue sur leur flexibilité et donc ces dernières agissent comme des ressorts. Les rainures hélicoïdales [C)a] sur l'arbre principal se termine de chaque côté par des rainures [C)b] dans un angle opposé à celui de la rainure [C)a], ce qui a pour but lors du déplacement du chariot , dans un sens Z1 ou Z2, en fin de course, les galets [®3 b] passent de la rainure [C)a] à [®b] ce qui a pour résultat, vu l'effet ressort des aiguilles, de plaquer le chariot C) sur la face A (FA) ou face B (FB) suivant le déplacement en Z1 ou Z2. - des vis poussoirs à bille et ressort [(De] placé sur le chariot venant se loger dans la gorge [Ok], situé à chaque extrémité de l'arbre principal , immobilise le chariot en fin de course, pour une meilleure stabilité du calage. Deux fonctions manuelles : Deux fonctions de manoeuvre en manuel sont applicables en cas de panne électrique ou casse mécanique : - la première consiste dans un premier temps à isoler électriquement le système en déverrouillant le cache de l'embout de la vis à bille . Ce cache , étant relié par un axe (non représenté) au sectionneur électrique [C) a] isole électriquement le système de manoeuvre, à l'aide d'une manivelle standard du commerce (non représenté) positionné sur le carré [0a] de la vis à bille [C)]. En actionnant cette manivelle manuellement, on entraine en rotation la vis à bille ® qui a pour effet, par l'intermédiaire de l'écrou [®b], de mettre en translation le chariot , dans le sens Z1 ou Z2, entrainant en rotation, par l'intermédiaire des galets [C) b], l'arbre principal O. Ce dernier étant en rotation et solidaire des deux bras de sortie (i) et O par le tenon [C)i], fait mouvoir en translation les aiguilles, le calage de ces dernières se faisant comme précité dans le paragraphe déterminant la fonction du calage. - la deuxième fonction manuelle a pour objet d'entrer en action lorsqu'une panne ou une casse mécanique entrainant une incapacité à faire mouvoir la vis à bille ou le chariot 03 ou l'arbre principal C) Les plans (PL4-V2) et (PL1-V2) facilitera la compréhension, en utilisant une clé à ergot C), prenant appui sur la goupille [0j] (position 1), en exerçant une pression en rotation W mettant en contact la partie bisoté [ 13 a] de la clé 13 sur le tenon rayonné [®h] ce qui a pour effet de dégager les tenons [0i] de l'arbre principal 02 de leur logement sur l'embout d'arbre [02 e] désolidarisant l'arbre principal 02 de l'embout d'arbre [Oe] (position 2), en continuant à exercer une pression en rotation W sur l'embout d'arbre [®e], solidaire des deux bras de sortie 09 et 0, avec la clé 0. On peut ainsi déplacer les aiguilles indépendamment de l'ensemble mécanique du mécanisme de manoeuvre, position Le calage des aiguilles se faisant (lorsque les aiguilles entrent en contact avec les contres aiguilles), en bloquant la clé 13 à l'aide de la goupille [013], en introduisant cette dernière dans le logement [0c1], bloquant ainsi la clé 13 dans un effet anti retour. Le reclipsage de l'ensemble se faisant en sortant la goupille [0b] du logement [0c1] et en refaisant le cheminement à l'inverse, sous l'effet ressort des aiguilles, en dégageant la clé 13 de l'embout d'arbre [0e], ce dernier revient dans sa position initiale (les tenons [0i] dans leur logement) sous l'effet de rappel par le ressort [10g]. Sécurité : Il est bien entendu que pour un bon fonctionnement du mécanisme, ce dernier doit donner des informations que ce soit pour indiquer sa position (Z1 ou Z2) en fin de course et indiquer lorsque l'embout d'arbre [0e] est désengager de l'arbre principal 02 (PL1-V2)et(PL2-V2), Ces informations sont données par l'intermédiaire de contacteurs fin de course e et g. Les contacteurs 11 donnent les informations d'arrivée en position finale du chariot C par l'intermédiaire de la came [10a]. Le contacteur [0a] pour l'arrivée en position finale en Z1 Le contacteur [eb] pour l'arrivée en position finale en Z2 Pour les contacteurs 12 , l'embout d'arbre solidaire en rotation de l'axe [02 cl] par l'intermédiaire des cannelures [02 ni] solidaire elle-même de la came [c c], donne une information sur sa position par rapport aux informations des contacteurs 0. Ces contacteurs sont en synchronisation lors du fonctionnement normal du mécanisme de manoeuvre. - Lors de l'utilisation de la deuxième fonction manuelle, étant donné que l'on déplace les aiguilles indépendamment du système mécanique composant l'ensemble du mécanisme. Lorsqu'on utilise cette fonction on désynchronise les contacteurs 11 des contacteurs © ce qui a pour effet d'indiquer que le système est hors service, et ne pourra se mettre en service normal que lorsque les contacteurs 0 et © seront resynchronisés en réindexant l'embout d'arbre [0e] et l'arbre principal 0 manuellement et que le cache 0 sera remis en position marche en remettant le contact avec le sectionneur [04 - une version simplifiée de la fonction manuelle (PL3-V1) en utilisant que la première fonction manuelle, sans les éléments repérés de [01c] à [Cpj] (PL4-V2) et (PL2-V2) ainsi que les contacteurs [0a] et [0b], suivant les besoins de l'utilisateur et de sécurité désiré. Réglage course : Le réglage de la course pour la translation des aiguilles et de leur calage sur la contre aiguille se fait à l'aide des deux bras de sortie 0 et 0. Ces derniers étant indépendants dans leur réglage, ce qui permet lors de l'installation, de régler indépendamment la course de chaque aiguille en opérant un réglage de translation dans l'axe W (PL3-V1). En déplaçant chaque bras de sortie ® ou 0 indépendamment dans l'axe W en plus ou moins, on modifie la cote X et donc la course X1. Ce réglage étant à l'extérieur du mécanisme, cela évite toute intervention à l'intérieur de ce dernier. Cette invention a pour prétention de proposer, sur le marché de l'infrastructure ferroviaire et en particulier en ce qui concerne les mécanismes de manoeuvre d'aiguillage, un système de manoeuvre simple, facile d'accès pour la maintenance. Une fois le capot 0 (PL2-V2) ouvert, toutes les pièces mécaniques sont accessibles sans superposition entre elles et tout est démontable en dévissant seulement les deux demi paliers [01)] sup et [0c] sup. - un système peu couteux, la majorité des organes sont des éléments courant du commerce. - un réglage simple, accessible et indépendant, des bras de sortie 0 et 0 concernant le déplacement et le calage des aiguilles - une double fonction de manoeuvre en manuel dont une indépendance du système mécanique en cas de casse importante, ce qui confère une grande sécurité d'utilisation. - indépendance aux intempéries extérieures, étanchéité - une maintenance faible voire inexistante, roulement étanche, vis à bille et rail de guidage graisser pour une durée importante de service. - il est bien entendu que l'invention n'est pas limite au seuil système défini et à l'infrastructure ferroviaire, et toutes modifications restent possibles dans la constitution technique ou par substitution d'équivalence technique sans sortir du domaine de l'invention. 35 REVENDICATIONS: 1. Mécanisme de manoeuvre d'aiguillage se composant d'un moteur électrique et d'un ensemble mécanique CD à © actionnant deux bras de sortie C) et CD relié chacun à une aiguille et d'un dispositif manuel (Version2) indépendant du système mécanique de commande caractérisé en ce que sur les plans (PL1-V2) et (PL2-V2) est représenté un châssis où est implanté un moteur électrique entrainant en rotation, par l'intermédiaire d'un embrayage de sécurité , un ensemble de pignon réducteur [®a], [C)b], [®c] et en ce que le pignon [(r)c] étant solidaire de la vis à bille ®, cette dernière étant maintenue en translation dans les deux sens par deux roulements contact obliques [®c] solidaire des paliers [C)b], cette vis à bille en rotation transmet, par l'intermédiaire de son écrou à bille [®b], une énergie multiplié dans un mouvement en translation dans les deux sens Z1 et Z2 au chariot 2. Mécanisme suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le chariot étant guidé en translation sur le socle par l'intermédiaire de deux guidage a bille linéaire [®c] et [C)d], [C)cl] étant solidaire du socle et [C)c] solidaire avec le chariot ®). Ces derniers empêchant la rotation du chariot . Les galets [Ob] solidaire du chariot et logé dans les rainures hélicoïdales [C)a] de l'arbre C), ce qui a pour effet lors de la translation du chariot dans l'axe Z1 ou Z2 d'entrainer en rotation l'arbre principal ®, maintenue en translation par le roulement ... [®l] logé dans le palier [C)b]. 3. Mécanisme suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'effet de la rotation de l'arbre principale entraine, par l'intermédiaire du nez d'arbre [(De] rendu solidaire par les tenons [C)i], les deux bras de sortie ® et C) dans l'axe Y1 ou Y2 (PL2-V2) qui eux-mêmes donnent une translation au deux barres d'aiguille (non représenté). 4. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que Le calage des aiguilles s'effectue selon le principe bascule bistable. Il faut rappeler que pour déplacer les aiguilles on joue sur leur flexibilité et donc ces dernières agissent comme des ressorts. Les rainures hélicoïdales [C)a] sur l'arbre principal se termine de chaque côté par des rainures [®b] dans un angle opposé à celui de la rainure [(Da], ce qui a pour but lors du déplacement du chariot ®, dans un sens Z1 ou Z2, en fin de course, les galets [C)b] passent de la rainure [ffla] à [®b] ce qui a pour résultat, vu l'effet ressort des aiguilles, de plaquer le chariot sur la face A (FA) ou face B (FB) suivant le déplacement en Z1 ou Z2. Des vis poussoirs à bille et ressort [(De] placé sur le chariot venant se loger dans la gorge [C)I 5. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à caractérisé en ce que Deux fonctions de manoeuvre en manuel sont applicables en cas de panne électrique ou cassemécanique : la première consiste dans un premier temps à isoler électriquement le système en déverrouillant le cache 05 de l'embout de la vis à bille [ a]. Ce cache 05 , étant relié par un axe (non représenté) au sectionneur électrique [(Da] isole électriquement le système de manoeuvre à l'aide d'une manivelle standard du commerce (non représenté) positionné sur le carré [®a] de la vis à bille . En actionnant cette manivelle manuellement, on entraine en rotation la vis à bille ® qui a pour effet, par l'intermédiaire de l'écrou [0b], de mettre en translation le chariot 0, dans le sens Z1 ou Z2, entrainant en rotation, par l'intermédiaire des galets [0b], l'arbre principal 02 . Ce dernier étant en rotation et solidaire des deux bras de sortie 0 et 0 par le tenon [(Di], fait mouvoir en translation les aiguilles, le calage de ces dernières se faisant comme précité dans le paragraphe déterminant la fonction du calage. 6. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la deuxième fonction manuelle a pour objet d'entrer en action lorsqu'une panne electrique ou une casse mécanique entrainant une incapacité à faire mouvoir la vis à bille ou le chariot 03 ou l'arbre principal 02 . Le plan (PL4-V2) et (PL1-V2) en facilitera la compréhension, en utilisant une clé à ergot 0 prenant appui sur la goupille [(1)j] (position 1), en exerçant une pression en rotation W mettant en contact la partie bisoté [ 13 a] de la clé 13 sur le tenon rayonné [®h] ce qui a pour effet de dégager les tenons [(Di] de l'arbre principal 02 de leur logement sur l'embout d'arbre [®e] désolidarisant l'arbre principal 02 de l'embout d'arbre [®e] (position 2), en continuant à exercer une pression en rotation W sur l'embout d'arbre [®e], solidaire des deux bras de sortie (D et "Ç), , avec la clé (D. On peut ainsi déplacer les aiguilles indépendamment de l'ensemble mécanique du mécanisme de manoeuvre, position 7. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que Le calage des aiguilles se faisant (lorsque les aiguilles entrent en contact avec les contres aiguilles), en bloquant la clé 13 à l'aide de la goupille [0b], en introduisant cette dernière dans le logement [(Dd], bloquant ainsi la clé (D dans un effet anti retour. Le reclipsage de l'ensemble se faisant en sortant la goupille [eb] du logement [0d] et en refaisant le cheminement à l'inverse, sous l'effet ressort des aiguilles, en dégageant la clé 13 de l'embout d'arbre [(De], ce dernier revient dans sa position initiale (les tenons [(Di] dans leur logement) sous l'effet de rappel par le ressort [0g]. 8. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que pour un bon fonctionnement du mécanisme, ce dernier doit donner des informations que ce soit pour indiquer sa position (Z1 ou Z2) en fin de course et indiquer lorsque l'embout d'arbre [®e] est désengager de l'arbre principal 02 (PL1-V2)et(PL2_V2). Ces informations sont données par l'intermédiaire de contacteurs fin de course 0 et g. Les contacteurs 11 donnent les informations d'arrivée en position finale du chariot 03 par l'intermédiaire de la came [(Da]. Lecontacteur [0a] pour l'arrivée en position finale en Z1. Le contacteur [0b] pour l'arrivée en position finale en Z2. Pour les contacteurs 12 , l'embout d'arbre solidaire en rotation de l'axe [0d] par l'intermédiaire des cannelures [®m] solidaire elle-même de la came [Oc] donne une information sur sa position par rapport aux informations des contacteurs e. 9. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que Lors de l'utilisation de la deuxième fonction manuelle, étant donné que l'on déplace les aiguilles indépendamment du système mécanique composant l'ensemble du mécanisme. Lorsqu'on utilise cette fonction on désynchronise les contacteurs 11 des contacteurs 12 ce qui a pour effet d'indiquer que le système est hors service et ne pourra se mettre en service normal que lorsque les contacteurs e et e seront resynchronisés en réindexant l'embout d'arbre [0e] et l'arbre principal 02 manuellement et que le cache 0 sera remis en position marche en remettant le contact avec le sectionneur [Oa]. Une version simplifiée de la fonction manuelle (PL3-V1) en utilisant que la première fonction manuelle, sans les éléments repérés de [0c] à [C)j] (PL4-V2) et (PL2-V2) ainsi que les contacteurs [0a] et [eb], suivant les besoins de l'utilisateur et de sécurité désiré. 10. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que Le réglage de la course pour la translation des aiguilles et de leur calage sur la contre aiguille se fait à l'aide des deux bras de sortie (j et 0. Ces derniers étant indépendants dans leur réglage, ce qui permet lors de l'installation, de régler indépendamment la course de chaque aiguille en opérant un réglage de translation dans l'axe W (PL3-V1). En déplaçant chaque bras de sortie ou 0 indépendamment dans l'axe W en plus ou moins, on modifie la cote X et donc la course X1. Ce réglage étant à l'extérieur du mécanisme, cela évite toute intervention à l'intérieur de ce dernier. 11. Mécanisme suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que Une fois le capot 0 (PL2-V2) ouvert, toutes les pièces mécaniques sont accessibles sans superposition entre elles et tout est démontable en dévissant seulement les deux demi paliers [013] sup et Oc] sup. 35