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La présente invention concerne des coffrets de commande de si- gnalisation ferroviaire du type dans lequel une pédale déplacée angulaire- ment, sous l'action d'une roue de véhicules de chemins de fer, actionne un mécanisme pour établir ou rompre un ou plusieurs contacts électriques comman- dant, à leur, tour, un ou plusieurs circuits de signalisation.
Dans ce genre de coffret de commande, la pédale est soumise, à chaque enfoncement, à des efforts énormes qui peuvent être considérés comme des chocs instantanés et l'on a constaté que la plupart des coffrets de com- mande existants sont insuffisamment résistants pour assumer leur fonction et donnent lieu, avec le temps, à des ruptures de pédale ou, au moins, à des ratés de fonctionnement., Etant donné l'accroissement continuel des vitesses commerciales des trains, ces conditions deviennent de plus en plus critiques.
L'invention a pour but de réaliser un coffret de commande de ce type, dans lequel la pédale est reliée à la structure de commande du mécanis- me d'actionnement des contacts électriques que l'on désignera plus loin, pour simplifier, par "bras de commande", par l'intermédiaire d'un arbre de torsion; de sorte que l'actionnement de ce bras de commande se produit par l'intermé- diaire de la transmission élastique constituée par ledit arbre, celui-ci étant conçu de telle façon que, dans toutes les conditions de fonctionnement, sa torsion ne dépasse jamais la limite d'élasticité. Il en résulte que ledit coffret de commande est capable de résister aux chocs de fonctionnement pen- dant une durée de service pratiquement illimitée.
D'autre part, dans ce genre d'appareil, la course angulaire de la pédale n'est pas toujours la même étant donné qu'elle est déterminée par le diamètre de la partie active de la roue de commande, la vitesse de cette roue, et aussi, bien entendu, par sa position relative par rapport au rail.
Or, les diamètres des roues des véhicules de chemins de fer qui doivent actionner le coffret de commande sont essentiellement variables, non seulement avec le type dé véchiule, mais aussi en fonction de l'usure.
C'est pourquoi la plupart des coffrets de commande existants donnent lieu, de temps en temps, à des ratés de fonctionnement et il est presque superflu de faire remarquer la gravité de tels ratés de fonctionnements, étant donné que ces appareils sont destinés à assurer la sécurité du trafic ferroviaire.
L'invention vise à réaliser un coffret de commande du type précité capable d'assurer un fonctionnement absolument sûr, quels que soient le diamètre et la vitesse de la roue du véhicule qui actionne la pédale.
A cet effet, l'invention vise plus particulièrement à donner au déplacement angulaire du bras de commande une valeur au moins légèrement inférieure, celle de la course angulaire minima de la pédale, cette course minima étant facilement calculable pour chaque application particulière et pour une position relative donnée entre le coffret de commande et le rail, imposée par les conditions d'exploitation, en consultant les statistiques du matériel ferroviaire en service sur la ligne considérée. La différence entre les deux courses doit être au moins égale à la déformation angulaire relative de l'arbre sous l'action de ses moyens élastiques de rappel.
On comprend facilement que, dans ces conditions; la course angulaire de la pédale dépasse plus ou moins celle du bras de commande suivant le diamètre et la vitesse de la roue d'actionnement, de sorte que, si la torsion maxima de l'arbre doit être maintenue en deçà de la limite d'élasticité, conformément à l'invention, il est évident que ledit arbre doit être conçu de telle façon que cette limite d'élasticité soit suffisamment élevée pour permettre cette torsion maxima. Cette limite d'élasticité n'est fonction que de trois paramètres, à savoir le diamètre de l'arbre de torsion, le mo-
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dule d'élasticité de sa matière et la distance entre la pédale et le bras de contrôle mesurée sur l'arbre de torsion.
Plus particulièrement encore l'invention se propose de réaliser un coffret de contrôle du type précité, dans lequel le diamètre et le module d'élasticité de l'arbre de torsion et la longueur active de ce dernier, sont choisis et combinés de telle sorte que l'angle limite de torsion élastique dudit arbre soit supérieur au déplacement angulaire relatif maximum entre la pédale et le bras de commande.
En outre, étant donné que le bras de commande se déplace avec un certain retard après que la pédale a effectué sa course d'actionnement, il est évident qu'il est indispensable que ladite pédale soit maintenue dans sa position actionnée pendant un temps suffisant pour permettre audit bras de commande de décrire complètement sa propre course.
En d'autres termes, si la pédale est libérée trop tôt, elle commencera à revenir vers sa position de repos avant que le mécanisme à contact électrique ait été actionné par le bras de commande et ceci se traduira par un raté de fonctionnement Or, le temps minimum d'actionnement de la pédale, c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre l'instant auquel elle a été enfoncée jusqu'à une position angulaire correspondant au déplacement angulaire du bras de commande et l'instant auquel, en remontant, elle dépasse ladite position, peut être déterminé d'après des statistiques donnant la vitesse maxima possible des véhicules de la ligne en question, ainsi que le diamètre minimum déjà mentionné de leurs roues.
Suivant l'invention, on cherche aussi à réaliser l'arbre de torsion sus-mentionné de telle façon que le bras de commande du mécanisme à contact électrique soit capable d'effectuer sa course totale en un temps plus court que ledit temps minimum d'actionnement de la pédale. La durée du déplacement angulaire du bras de commande, sous l'action élastique de l'arbre précédemment déformé par torsion par la pédale, est fonction de cinq variables comprenant les trois paramètres ci-dessus indiqués, l'inertie totale du mécanisme à contacts électriques à déplacer et la force des moyens élastiques de rappel prévus pour ramener la pédale dans sa position de repos.
L'invention vise donc aussi à réaliser un coffret de commande du type décrit, dans lequel on choisit et on combine les valeurs des cinq variables précitées de façon à donner aux déplacements angulaires du bras de commande et de la pédale, respectivement, les durées relatives désirées.
Etant donné que l'arbre qui assure la transmission entre la pédale et le bras de commande est,par définition, déformable par torsion, il est facile à comprendre qu'il est sensible aussi bien à des vibrations de torsion parasites qui sont particulièrement importantes dans le domaine d'application du coffret de commande suivant l'invention, où le voisinage même de rails est une source naturelle de telles vibrations et ceci, en particulier, juste au moment où un train, où autre véhicule, est sur le point de passer sur la pédale, c'est-à-dire précisément lorsque de telles vibrations sont extrêmement nuisibles et peuvent atteindre une amplitude considérable, en particulier lorsque des phénomènes de résonnance se produisent entre les vibrations et la fréquence propre de l'arbre de torsion.
Une des influences les plus graves de ces vibrations parasites est de faire varier d'une façon continue la position de repos de la pédale au moment précis où elle doit être actionnée, ces variations amplifiant, dans un sens, la valeur du choc d'actionnement, tandis que, dans l'autre sens, elles peuvent même produire un fonctionnement inopiné des contacts électriques.
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Dans un mode de réalisation de l'invention, on a prévu, dans le coffret de contröle tel que décrit plus haut, un dispositif amortis- seur capable de supprimer,ou au moins de réduire jusqu'à un minimum, les effets gênants anormaux des vibrations de torsion parasites de l'arbre.
Plus particulièrement, on s'arrange pour qu'un tel dispositif d'amortissement des vibrations de torsion ait un fonctionnement basé sur une résistance de frottement opposée à la déformation de torsion de l'ar- bre, c'est-à-dire, aux déplacements angulaires relatifs entre deux sections transversales distantes dudit arbres.
L'invention vise aussi à réaliser un dispositif amortisseur de vibrations pour atteindre le but indiqué, qui est constitué par un organe libre allongé beaucoup plus rigide à la torsion que l'arbre, entourant ce- lui-ci sur une longueur appréciable et serré sur lui au moins à ses deux ex- trémités.
Or, pour des raisons inhérentes aux caractéristiques électriques, pour assurer un fonctionnement sûr des circuits électriques au moyen d'un coffret de commande suivant l'invention, il ne suffit pas d'assurer l'établis- sement sûr des contacts électriques, mais il faut aussi maintenir ces contacts fermés pendant un temps appréciable.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le mécanisme à contacts électriques du coffret de commande est conçu de telle façon que les contacts nécessaires soient établis pendant une fraction appréciable de la course angulaire du bras de commande, un dash-pot étant incorporé dans ce coffret et étant susceptible d'être armé à la fin de cette course angulaire et "d'étaler" dans le temps la période de rappel du bras.
Enfin, il est connu que les coffrets de commande des voies de chemin de fer sont soumis à des conditions de service très dures. En particulier, il est de la plus haute importance que la sécurité de fonctionnement ne soit pas affectée par de grandes variations de température.
Il est prévu, à cet.effet, suivant une autre caractéristique de l'invention, dans le dash-pot précité, un pointeau en une matière ayant un coefficient de dilatation plus élevé que celui de la matière du dash-pot, de manière à faire varier automatiquement une section transversale de passage du fluide du dash-pot en fonction des valeurs de la température, afin de compenser les variantes correspondantes du degré de viscosité de ce liquide.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de ladite invention.
Sur ces dessins la fig. 1 est une vue schématique illustrant le principe de fonctionnement du coffret de commande suivant l'invention, la fige 2 est une vue en plan d'un coffret dont le couvercle a été - enlevé, les figs. 3, 4 et 5 sont des coupes faites, respectivement, suivant les lignes 3-3, 4-4, et 5-5 de la fig. 2. la fige 6 est une coupe transversale à plus grande échelle, faite suivant la ligne 6-6 de la fig. 2 de l'amortisseur de vibrations de torsion suivant l'invention,
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la fig. 7 est une vue longitudinale, partiellement en coupe, suivant la ligne 7-7 de la-fige 6, la fig. 8 est une vue en élévation longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif amortisseur, avec des arrachements.
Comme on le voit sur la fig. 1, l'arbre de torsion 1 du coffret de commande suivant l'invention tourillonne dans des paliers 2 et 3 prévus dans ledit coffret et il est relié rigidement à son extrémité extérieure à une manivelle ou pédale 4 et est solidarisé en rotation d'un bras de commande 5 en un point distant de la pédale 4 d'une longueur "1".
Il est évident que par "bras de commande", on entend tout organe ou structure de commande qui peut, en fait, être constitué par plusieurs bras, comme on peut le voir par exemple sur la fig. 2, cette forme simple avec "un seul bras de commande" étant adoptée dans la description pour que l'on comprenne mieux le fonctionnement.
Dans le même but de simplification, on a supposé, sur la fig.l, que le bras de commande 5 est claveté sur l'extrémité de l'arbre 1 opposée à la manivelle 4. bien qu'il soit évident qu'il puisse être claveté tout aussi bien en un point quelconque de la longueur de l'arbre 1, pourvu que ce point soit espacé axialement de la manivelle 4.
Comme représenté sur la fig. 1, le bras de commande 5 du coffret suivant l'invention peut se déplacer entre une position de repos déterminée avec précision par une butée 6 et une position d'actionnement déterminée aussi, si on le désire, par une butée 7. La course angulaire utile du bras de commande 5, c'est-à-dire sa course angulaire nécessaire pour actionner les contacts électriques du coffret de commande, est désignée par Ó dans ce qui .suit et sur la fig. 1. Comme représenté, cette course utile peut être inférieure à la course totale du bras de commande entre les deux butées 6 et 7. Un ressort de rappel 8 sollicite constamment le bras de commande 5 vers sa butée de repos 6.
Sur la fige 1. on a représenté une roue de wagon 9 sur un rail 10 dans une position dans laquelle la pédale s'est enfoncée au moins jusqu'à. la position indiquée en trait mixte à deux points (par exemple, si la roue 9 est immobile), et descendue au plus jusqu'à la position représentée en traits pleins (sous le choc de la roue 9 si celle-ci roule à grande vites- se). La flèche f indique le sens de rotation de la roue 9. Dans un but de simplification, on a supposé que le bras 4' de la pédale est continuellement normal au plan de rotation de la roue 9.
On a représenté en trait interrom- pu la position de repos de la pédale 4 correspondant à la position de repos du bras 5, tandis que la position représentée en trait mixte correspond à la course angulaire Ó'de la pédale plus grande que la course angulaire utile Ó du bras 5, Ó' étant l'angle dont il faut faire tourner la pédale pour obliger le bras 5 à tourner d'un angle 0( la différence (Ó'- Ó) correspondant à la rotation imprimée au bras 5 vers sa position de repos par le ressort 8, lorsque la pédale 4 se trouve dans ladite position indiquée en trait mixte.
Le point a est le point de choc de la roue 9 (évidemment dans cette description, le mot "roue" désigne en fait la partie active, c'est-à- dire le boudin de la roue de wagon), sur la pédale.
Examinons le mouvement de la pédale 4 après ce choc. On supposera d'abord que la vitesse de la roue 9 est suffisamment faible pour que la pédale 4 reste en contact avec la périphérie de cette roue pendant tout son passage sur la pédale. Dans ces conditions, le niveau du point de contact entre la roue 9 et la pédale 4 descend d'abord de a à b où la pédale est enfoncée d'un angle Ó' (position en trait mixte). A partir de ce moment, @@@@t
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on est certain que si la pédale est maintenue dans cette position enfoncée pendant un temps suffisamment long, le bras de commande 5 effectuera au moins sa course active Ó.
Le niveau du point de contact descend encore de % à c. après quoi il commence à remonter de.2 à e en passant par d, d étant au même niveau que b; tandis que e est au même niveau que a. Au point c, la pédale est enfoncée d'un angle min. Il est facile de déterminer la valeur de cet angle minimum. Elle correspond au diamètre minimum des roues de véhicules utilisées sur la ligne considérée.
D'une façon analogue, on comprend aisément que le temps mini- mum pendant lequel la pédale reste enfoncée au moins d'un angle Ó'est fonction de la vitesse de la roue 9 et de son diamètre, de sorte qu'on peut le déterminer facilement d'avance.
Suivant l'invention le temps S doit être suffisant pour permettre au bras 5 d'effectuer la course angulaire Ó à l'encontre de l'action du ressort 8 et en surmontant l'inertie des pièces que doit déplacer ce bras. En outre, le bras 5 doit effectuer sa course sous l'action élastique de l'arbe 1 précédemment déformé en torsion par la pédale 4.
En d'autres termes, les propriétés de torsion de 1-'arbre 1 doivent permettre à la pédale 4 .d'effec- tuer sa course complète alors que le bras 5 se trouve encore dans sa position de repos contre la butée 6, après quoi la pédale 4 étant maintenue enfoncée, au moins d'un angle 06'pendant un temps minimum, tel qu'exposé plus baut, le bras 5 va tourner à son tour d'un angle Ó sous l'action élastique de l'arbre 1 qui tend à reprendre sa forme initiale.
Dans ces conditions, si la course angulaire 0(, du bras 5 doit être achevée, il est évidemment nécessaire que l'élasticité de l'arbre 1 soit capable d'assurer cette course à l'encontre de l'action du ressort 8 et en surmontant les inerties des pièces à mettre en mouvement dans un temps '9 au plus étal au temps '5 ,défini ci-des, sus, d'actionnement de la pédaleo Or, ce temps Ú est une fonction définie et connue des paramètres suivants valeur du moment d'inertie I de l'ensem- ble comprenant le bras 5 et les pièces à mettre en mouvement par rapport à l'axe de l'arbre 1, résistance des moyens élastiques de rappel 8, diamètre longueur l et module d'élasticité E de l'arbre 1.
L'équation du système est la suivante
EMI5.1
z8 = f I9R,J9l,E) < '
I est prédéterminé par les dimensions des éléments de commande des contacts ainsi que ceux du dash-pot qui sont, à leur tour, déterminés par la relation de temps nécessaire à l'obtention d'une fermeture sûre d'un circuit électrique et par les conditions d'exploitation imposées au système de signalisation. La valeur minima de R est définie par les conditions pratiques de fonctionnement : neige, corps étrangers capables d'actionner la pédale, de sorte que, finalement, on peut écrire l'équation :
EMI5.2
f(9 1. E) ,< '6
Or, en fait, la pédale 4 est presque t@oujours enfoncée à un niveau inférieur à celui du point c, étant donné qu'elle est actionnée par le choc violent de la roue qui la projette vers le bas.
La valeur maxima de l'angle d'enfoncement de la pédale 4 ou ss max. peut être calculée en fonction de la vitesse maxima et du diamètre minimum des roues.
. Le coffret suivant l'invention est conçu de telle façon que cette torsion maxima /3 max. de l'arbre 1 ne puisse provoquer une déformation permanente de cet arbre, et, par conséquent, une détérioration du coffret de contrôle. L'équation correspondant à cette condition est : ss max ¹ f (1, . T)
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T étant la limite d'élasticité de torsion de l'arbre.
Au cours d'essais en service, on a constaté que les valeurs suivantes des paramètres précités permettent de réaliser un coffret de commande capable d'assurer un fonctionnement sûr pendant une durée pratiquement indé- finie.
= 7 mm¯ 1/100
1 = 172,5 mm
Qualité de l'acier de l'arbre 1 = 18% Ni, 8% Or
Temps d'actionnement des contacts = 5 à 20 secondes pour un enfoncement minimum de la pédale de 12 mm.
Vitesse maxima des trains = 180 km/ho
Diamètre minimum des roues = 80 cm.
R, résistance du moyen élastique de rappel, est telle qu'un effort de 1,250 kg ne provoque aucun déplacement de la pédale.
Dans le mode de construction représenté sur les figs. 2 à 5, le coffret de commande 11 contient, en plus de l'arbre de torsion 1, qui est réalisé et qui fonctionne comme décrit en se référant à la fig. 1, un fort ressort à lame triangulaire 8, qui constitue les moyens élastiques de rappel déjà mentionnés et dont l'extrémité libre porte sur un levier 5', claveté sur l'arbre 1, ainsi que le bras de commande 5, proprement dit. Ce dernier soulève, au repos, par son extrémité libre un ressort de contact mobile 12 qui, dans l'exemple représenté, est disposé entre deux ressorts de contact fixes 13 et 14, respectivement coopérant avec ces barres de butée plus rigides 15,16, et 17.
Comme on le voit clairement sur la fig. 3, suivant une autre caractéristique de l'invention., la commande des contacts se produit donc lorsque le ressort à lame 12 est libéré du fait de l'enfoncement du bras de commande 5. Ainsi, l'actionnement des contacts n'introduit aucun effort complémentaire devant être surmonté par la barre de torsion. Dans Ia position représentée sur la fig. 3, qui correspond à la position de repcs de la pédale 4, le contact 12-13 est fermé, tandis que le contact 12-14 est ouvert, lorsque la pédale 4 est actionnée, le ressort à lame 13 n'est plus comprimé et vient buter contre la barre 15, de sorte que le contact 12-13 est ouvert.
La lame 12 établi le contact 12-14 et la lame 14 est comprimée, à son tour, jusqu'à ce que la lame 12 bute contre la barre 16. Dans l'exemple représenté, il est prévu deux jeux de contacts, comme indiqué en 18 et 19, respectivement, sur la fig. 2. Deux câbles 20 et 21 à trois conducteurs relient respectivement les jeux de contacts 18 et 19, chacun avec trois bornes montées sur un support convenable, comme indiqué en 22.
Le levier 5' du bras de commande est articulé avec un jeu convenable, par exemple par un oeillet, comme indiqué en 23, sur l'extrémité extérieure de la tige 24 (voir fig. 5) du piston 25 d'un dash-pot, dont le cylindre 26 communique à son extrémité intérieure avec un réservoir d'huile 28, d'une part, sous le contrôle d'une soupape d'aspiration 27 et, d'autre part, par un canal étroit 29 dont on peut faire varier la section au moyen d'un pointeau 30, dont on peut régler la position en serrant plus ou moins sa partie filetée 31. Finalement, un trou 32 fait communiquer l'extrémité extérieure du cylindre 26 du dash-pot avec l'atmosphère pour permettre le mouvement de son piston 25.
Le rôle du dashport que l'on vient de décrire est de freiner la course de retour de la pédale 4 à partir de sa position enfoncée après qu'elle a été actionnée par une roue, comme décrit plus haut ; but principal de cette disposition est de maintenir le contact 14-17 ouvert et les contacts 12-16 et 13-15 fermés pendant un temps suffisant pour l'établissement des conditions électriques
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nécessaires dans les circuits en cause, Incidemment, cette action de freinage du dash-pot 26 présente aussi l'avantage d'éviter une succession indésirable de chocs sur la pédale dus au passage des roues des wagons d'un train, par exemple, après actionnement de ladite pédale par la première roue du convoi.
Suivant une caractéristique particulière de l'invention, le ro- binet-pointeau 30 du dash-pot est en une matière ayant un coeffi.cient de di- latation plus élevé que la matière du cylindre 26. Grâce à cette disposi- tion, les variations de la température extérieure qui présentent l'inconvé- nient de modifier le degré de viscosité de l'huile contenue dans le réservoir
28 déterminent aussi une variation de la section du canal 29, de sorte que si l'on a choisi convenablement les deux matières différentes et que le di- mensionnement a été convenablement calculé, il est possible de compenser avec précision cette variation indésirable de viscosité, de sorte que la temporisation du dash-pot ne dépend plus de la température extérieure.
Cette caractéristique est particulièrement importante en hiver, où l'on a observé, avec les coffrets de commande connus, un grand nombre de défauts de fonction- nement. Sur la fig.5,on a indiqué en 33 une jauge de niveau d'huile.
Le fonctionnement du dash-pot est extrêmement simple ; lorsque le levier 5' se soulève, du fait de l'enfoncement de la pédale 4, le piston 25 aspire de l'huile dans le réservoir 28 pour l'envoyer dans le cylindre 26,tandis que la soupape d'aspiration 27 s'ouvre automatiquement, sans résistance appréciable, étant donné la grande section totale des passages d'entrée.
Lorsque la pédale 4 a été complètement enfoncée et commence à revenir vers sa position de repos, sous l'action du ressort 8, le piston 25 refoule lentement l'huile dans le canal 29 de faible section.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'arbre de torsion 1 est, de préférence, muni d'un amortisseur de vibrations de torsion, afin d'absorber rapidement les vibrations parasites, par exemple celles qui sont dues au train arrivant qui doit actionner la pédale.
Dans l'exemple représenté sur les figs. 6 et 7,cet amortisseur de vibrations est constitué simplement par deux éléments 34 et 35 semicylindriques, serre aux deux extrémités autour de l'arbre 1, comme indiqué en 36, 37, respectivement, sous l'action de plaquettes 38 et de boulons tendeurs 39. Dans la variante de réalisation représentée sur la fig. 8, l'amortisseur de vibrations de torsion est constitué par un organe tubulaire 40 dont les deux extrémités sont munies de fentes longitudinales 41, lesdites extrémités étant filetées extérieurement et serrées sur l'arbre 1 au moyen d'écrous 42.
Dans les deux modes de réalisation,-,, le serrage de deux sections de l'arbre 1 espacées axialement par un élément de forme oblongue, qui est sensiblement plus rigide à la torsion que ledit arbre, donne lieu à des frottements entre ledit élément et l'arbre et ces frottements absorbent rapidement les vibrations de torsion gênantes qui tendent à imprimer auxdites sections espacées axialement de l'arbre 1 des déplacements angulaires relatifs.
REVENDICATIONS.
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