Brevet FR2981016A1 — publié le 20130412

La présente invention se rapporte à un moyen d'assistance à la prise de contact pour un ensemble d'alimentation en énergie électrique par un bras distributeur d'un véhicule disposant sur son toit ou sur au moins un de ses flancs d'au moins une piste conductrice de réception de l'énergie électrique. Ce type d'alimentation électrique d'un véhicule à propulsion électrique à partir d'un bras distributeur et d'une piste conductrice portée par le véhicule présente de nombreux avantages dont une économie en fil d'alimentation suspendu le long de la voie et en poteaux et ne nécessite que des infrastructures minimales prédisposant particulièrement ce type d'alimentation au transport urbain. Ces avantages et intérêts sont amoindris par les difficultés liées à la prise de contact du bras d'alimentation électrique avec la piste conductrice portée par le véhicule. En effet, pour des raisons électriques et mécaniques, la prise de contact de la pièce conductrice utilisée comme frotteur du bras distributeur avec la piste conductrice présente sur le toit ou le flanc du véhicule doit être franche et sans rebond tout en étant douce et amortie sans choc. Le véhicule arrivant sous le bras avec une certaine vitesse, l'avance de la rampe a tendance à le soulever. Il faut donc amortir la chute du bras pour éviter qu'à la retombée, le frotteur se casse à la prise de contact avec la piste conductrice. De même, une fois le contact électrique établi, le frotteur ne doit pas décoller de la piste d'alimentation sous peine de créer des arcs électriques pouvant l'endommager. La piste d'alimentation n'est pas parfaitement rectiligne, et le véhicule peut également avoir des rebonds dus au roulage sur la chaussée. Pour avoir le meilleur contact électrique possible, le bras doit osciller en un mouvement amorti qui lui permet d'éviter tout décollement intempestif. Il faut aussi maitriser la force d'appui du frotteur sur la piste conductrice. Ainsi, en plus d'un amortisseur, l'invention prévoit aussi un ressort de compensation de charge. La présente invention a pour but de remédier aux divers inconvénients ci-dessus en prévoyant un moyen d'accompagnement du mouvement d'élévation du bras, juste avant et lors de la prise de contact avec la piste conductrice et un système amortisseur permettant de garder le contact électrique tout au long de la course. Ce moyen d'accompagnement est un ensemble d'assistance qui se particularise par un moyen de roulement ou de glissement porté par le bras. Ce moyen de roulement ou de glissement entre en contact avec une piste profilée de déplacement, adjacente à la piste conductrice avec laquelle la pièce de contact du moyen de roulement ou de glissement entre en contact et sur laquelle il roule ou glisse jusqu'à la prise de contact électrique du frotteur du bras de distribution avec la piste conductrice portée par le véhicule. Dans le cas de deux lignes d'alimentation électrique ou pistes conductrices, portées par le véhicule, chacune sur un côté longitudinal de son toit ou sur chacun de ses flancs, on prévoit une piste attenante à chaque piste conductrice sur laquelle se déplace le moyen d'assistance de manière à disposer pour chaque bras, d'un contact électrique correspondant à une polarité de l'alimentation électrique. Une piste de roulement ou de glissement analogue ou identique peut être prévue à l'autre extrémité du véhicule pour la ou chacune des pistes conductrices dans le cas d'une circulation bidirectionnelle. On peut aussi imaginer une piste de roulement ou de glissement inclinée à l'extrémité arrière de la piste conductrice dans la zone où la barre conductrice quitte ou s'échappe de la piste conductrice. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale de face représentant un véhicule à propulsion électrique situé sous un bras d'alimentation en énergie électrique porté par un poteau le long de la voie ; - la figure 2 est une vue en perspective de détail de la figure 1 centrée sur l'extrémité avant du véhicule et sur l'ensemble du bras d'alimentation en énergie électrique comportant le moyen d'assistance selon l'invention ; - la figure 3 est une vue d'ensemble du bras d'alimentation en énergie électrique comportant le moyen d'assistance selon l'invention ; - la figure 4 est une vue de dessus du bras d'alimentation en énergie électrique comportant le moyen d'assistance selon l'invention ; - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne V-V de la figure 4 du bras d'alimentation en énergie électrique comportant le moyen d'assistance selon l'invention ; - la figure 6 est une vue de détail en coupe longitudinale de l'extrémité libre du bras d'alimentation en énergie électrique comportant le moyen d'assistance selon l'invention ; et - la figure 7 est une vue de détail en coupe longitudinale de l'autre extrémité du bras d'alimentation en énergie électrique comportant le moyen d'assistance selon l'invention. Comme représenté sur la figure 1, l'ensemble d'alimentation selon l'invention est destiné à alimenter électriquement un véhicule, par exemple un véhicule 1 de transport urbain à propulsion électrique portant au moins une piste conductrice longitudinale 2 sur son toit 3 ou sur au moins un de ses flancs. Cette piste est alimentée à partir d'une pluralité de bras distributeurs 4 monté chacun articulé sur un poteau 5 se répétant le long de la voie de circulation du véhicule 1. Pour des raisons de simplification, on ne fera référence ci-après dans la description qu'à un seul bras (4). Ce véhicule 1 de transport urbain peut être du type sur pneus 6 et guidé par un ensemble de guidage 7 le long d'un rail de guidage 8 fixé au sol 9. La piste conductrice 2 est de préférence portée par un support 10 et se trouve sur la majorité de la longueur du véhicule, ce qui la met en élévation par rapport au plan du toit du véhicule 1. Elle peut aussi se trouver à une hauteur adaptée sur l'un ou l'autre ou les deux flancs du véhicule 1 à l'extrémité d'un support par exemple vertical. La piste conductrice 2 présente une surface supérieure 11 sur laquelle porte la pièce de contact électrique du bras 4 pour l'alimentation en énergie électrique du véhicule 1. Le bras distributeur 4 d'alimentation électrique apporte l'énergie électrique de propulsion au véhicule, mais il peut être prévu également un pantographe pour une alimentation conventionnelle à partir d'une caténaire (non représentée) sur les tronçons du trajet qui en sont ainsi équipés. L'invention concerne l'ensemble perfectionné d'alimentation électrique par une pluralité de bras distributeurs 4 et plus particulièrement le moyen d'accompagnement ou d'assistance du bras distributeur 4 lors de la prise de contact avec la piste conductrice 2 qui lui est destinée sur le véhicule 1. Le bras distributeur 4 est monté pivotant sur le poteau 5 par une articulation de pivotement 12. Sur la réalisation représentée et donnée à titre d'exemple, l'articulation de pivotement 12 est déportée par rapport au poteau 5 et ceci transversalement au-delà du véhicule, de manière à minimiser l'amplitude des mouvements de déviation angulaire en extrémité du bras. Le même effet peut être obtenu par un poteau 5 plus éloigné transversalement du véhicule. Le but est de réduire les déviations angulaires en extrémité du bras. Le bras distributeur 4 articulé à pivotement sur le poteau 5 repose sur un dispositif de suspension 13 comprenant un ressort de compensation de charge 14 et un amortisseur 15. Les caractéristiques du ressort 14 sont définies pour soulager le poids du bras afin que la pression du frotteur sur la piste conductrice 2 ne soit pas trop élevée ce qui entrainerait son usure précoce. A l'intérieur du ressort 14 est logé l'amortisseur 15 par exemple hydraulique, télescopique et à double effet. L'amortisseur 15 qui est réglé pour ne pas amortir, sans trop le freiner, le bras lors de son relevage à la prise de contact du moyen d'assistance avec sa piste de déplacement sur laquelle il porte. Il est réglé pour amortir la descente du bras sur la piste conductrice 2. Ce comportement est similaire à celui d'un essieu d'automobile sur une route défoncée. L'amortisseur 15, tout comme le ressort de compensation 14 peuvent être réalisés sous d'autres formes, par exemple celle d'un amortisseur à frottement sec, d'un ressort de torsion ou autre. Ce dispositif de suspension 13 sert également à maintenir un contact franc qui évite les rebonds entre le frotteur et la piste d'alimentation, lors du déplacement du véhicule. Le bras distributeur 4 comporte une partie principale protégée par un carénage 16 ouvert vers le bas pour laisser dégagée une pièce conductrice 17 en forme de barre, utilisée comme frotteur pour le contact mécanique et électrique avec la partie supérieure de la piste conductrice 2 et le déplacement de glissement le long de celle-ci en vue de la transmission de l'énergie électrique. Le frotteur 17 est de préférence monté en pivotement amorti autour d'un axe longitudinal. Le bras distributeur 4 se poursuit vers son articulation 12 avec le poteau 5 par une queue 18. Selon l'invention, l'extrémité avant du bras 4 comporte un moyen d'accompagnement ou d'assistance 19 à la prise de contact sous la forme d'un moyen de roulement ou de glissement se déplaçant sur une piste adjacente 20. Dans le cas d'un moyen de roulement, il peut s'agir par exemple d'une roulette ou d'un galet 21 qui forme un support d'appui temporaire roulant juste avant et pendant la prise de contact mécanique et électrique du frotteur 17 de distribution électrique avec la partie supérieure de la piste conductrice 2. Dans le cas d'un moyen de glissement (non représenté), il peut s'agir d'un patin ou d'un sabot ou de toute autre pièce de glissement équivalente avançant par glissement le long d'une piste adaptée, adjacente à la piste conductrice 2. Comme représenté sur les figures, le moyen de roulement ou de glissement est prévu à l'extrémité du bras distributeur 4. Dans le cas de la variante représentée, le galet 21 est monté sur un moyeu 22 par l'intermédiaire d'un roulement 23 porté par un ensemble mécanique 24 à l'extrémité libre 25 du bras. Cette extrémité 25 du bras 4 est protégée par un capot d'extrémité 26. L'extrémité opposée 27 du bras 4 est une construction mécanique destinée à assurer la liaison avec l'articulation 12 reliant le bras 4 au poteau 5. Il s'agit d'un corps mécanique creux 28 abritant un câble 29 d'alimentation électrique assurant, à travers une liaison interne 30, la liaison électrique avec le système d'alimentation électrique au niveau du poteau 5. Ce corps creux 28 est terminé par l'articulation de pivotement 12 légèrement déportée par rapport au poteau 5 de manière à obtenir une longueur plus importante pour le bras en raison de l'amplitude des mouvements de déviation angulaire en extrémité du bras. Cette position est dépendante de celle du poteau 5 par rapport au véhicule. Le but est d'avoir un bras suffisamment long pour que l'angle que peut prendre le bras par rapport à la piste conductrice d'alimentation 2, dans tous les débattements verticaux possibles du véhicule, ne soit pas trop grand. Le dispositif de suspension 19 du bras, prévu au voisinage de l'extrémité libre 25 du bras 4 remplit également la fonction d'amortisseur. Le moyen de roulement ou de glissement est de préférence monté flottant ou suspendu du haut vers le bas par rapport au corps du bras 4 par exemple sous la forme d'un dispositif d'amortissement de préférence guidé (non représenté) qui présente une résistance élastique à l'enfoncement selon une course d'enfoncement progressive et amortie et en rappel élastique vers une position d'extension afin d'assurer la douceur nécessaire à la prise de contact. La piste 20 sur laquelle se déplace la pièce de roulement ou de glissement du moyen de roulement ou de glissement par exemple le galet 21 est prévue sur le véhicule 1 de façon adjacente à la piste conductrice 2. Ceci pour que cette pièce de roulement ou de glissement existant à l'extrémité du bras de distribution 4 puisse accompagner et assister progressivement le bras avec son frotteur 17 lors du mouvement de prise de contact électrique avec la piste conductrice 2. On peut utiliser à cet effet, une partie de la zone supérieure 31 de l'avant 32 du véhicule 1 comme représenté sur les figures. Celle-ci présente avantageusement une surface bombée dont la concavité convexe est adaptée à la progressivité souhaitée pour la prise de contact du frotteur 17 avec la piste conductrice 2. Cette piste adjacente 20 peut avantageusement être prévue sur un capot 33 servant de protection à un organe du véhicule, par exemple le compartiment où se trouve logé l'ensemble de climatisation. Elle est représentée sur les figures 1 et 2 sous la forme d'une bande blanche. Cette piste adjacente 20 est de préférence montée suspendue sur le véhicule pour filtrer les bruits de choc lors de la prise de contact du galet ou du patin. La rampe de la piste 20 de déplacement et la piste conductrice 2 présentent des formes adaptées pour que la charge du bras 4 supportée temporairement par le galet 21, soit progressivement reprise par le frotteur 17 se déplaçant sur la piste conductrice 2. L'invention ne se limite pas à une seule piste conductrice et à un seul bras distributeur. Au contraire, il peut en exister deux pour respecter l'aspect bidirectionnel souvent demandé ou dans le cas d'un véhicule sur pneu non guidé, pour réaliser le retour du courant, qui dans le cas d'un véhicule guidé comme un tramway sur pneus, se fait par le rail de guidage. On peut également envisager une piste conductrice sur l'un ou chacun des flancs du véhicule et ceci à une hauteur adaptée pour des raisons de sécurité. Dans ce cas, le principe reste identique même avec un bras 4 latéral. Il suffit de prévoir une piste adjacente convenablement galbée sur laquelle porte et se déplace le moyen d'assistance Le fonctionnement de l'invention s'avère relativement simple. A l'arrivée du véhicule vers le bras distributeur 4, la première prise de contact s'effectue au niveau du moyen de roulement ou de glissement avec sa piste de déplacement 20 que le bras soit supérieur et horizontal ou latéral et vertical. Cette première prise de contact aura pour effet de soulever légèrement le bras distributeur puis, grâce au dispositif de suspension du bras, à le maintenir en roulage ou frottement sur la piste à une élévation telle que son frotteur soulevé au-dessus du plan de la piste conductrice 2 avec le bras, dans un tout premier temps, se rapprochera jusqu'à une faible distance de la partie supérieure de la piste conductrice 2. Dans un deuxième temps, débutera une phase de rapprochement progressif à la fin de laquelle le frotteur deviendra rasant pour finir tangent en prise de contact parfaitement parallèle avec la surface supérieure de la piste conductrice. Ce contact sera franc mais doux en raison de la force d'appui due au poids mort du bras soulagée par le ressort 14. Simultanément, la pièce de roulement ou de glissement du moyen de roulement ou de glissement d'assistance arrivera à la fin de sa course sur la piste adjacente 20. La force du ressort 14 du bras distributeur 4 pourra de suite s'appliquer pleinement. Toute cette phase de prise de contact se fera de façon brève mais progressivement et en douceur.