Dispositif<B>pour</B> augmenter l'adhérence des véhicules sur rails. La présente invention se rapporte à un dispositif pour augmenter l'adhérence des vé hicules sur rails.
L'effort de freinage et l'effort de traction d'un véhicule sur rails sont toujours limités par la valeur de l'adhérence, égale au produit du poids du véhicule par un certain coeffi cient d'adhérence, qui dépend particulière ment. de l'état du rail. Si l'on dépasse cette valeur, il se produit un patinage des roues.
1n vue de reculer cette limite d'adhérence et, par suite, d'augmenter l'adhérence des vé- hicttles sur rails, on a déjà songé, au moment du freinage ou d'un surcroît d'effort. de trac- tif>ri à exercer (démarrage, rampes, etc.), à (réer au moins une paire de champs magné tiques destinés à.
engendrer iuz effort sensible- ment perpendiculaire aux rails et dirigé vers leur plan de roulement, effort que l'on ajoute au poids du véhicule.
En vue (le créer ces champs magnétiques supplémentaires, on. pourrait songer à utiliser les patins de frein électromagnétique sur rail déjà connus. Mais, pour une telle utilisation, ces patins présentent des inconvénients graves qui en interdisent. l'emploi.
1 Des patins de freins étant conçus pour frotter sur le rail, i!1 faut. tenir compte de L'u5,ure de leurs semelles formant, pièces po laires.
Celles-ci présentent dans ce but, au moins sur la. hauteur d'usure et généralement sur une hauteur bien supérieure, des faces paral- lèles en regard, à faible distance et de pola rités opposées. Les fuites magnétiques qui en résultent, de l'ordre de 15'0/o du flux total, restent admissibles dans l'emploi comme frein, c'est-à-dire lorsqu'il y a contact entre le patin et le rail, tout entrefer important étant à ce moment supprimé.
Mais si ces patins sont uti lisés comme dispositif pour augmenter l'adhé rence, avec un entrefer de trois à quatre mm par exemple, ces fuites magnétiques entre les pièces polaires deviennent supérieures au flux utile entre semelles et rail.
20 Comme première conséquence de ces fuites, la force d'attraction -diminue très rapi dement avec la distance du patin au rail: (9500 kg pour un entrefer nul, 900 kg soit dix fois moins pour un entrefer de quatre millimètres).
Des variations importantes de cet effort sont donc inévitables pour de très faibles va riations de distance au rail. Or, pour obtenir un effort important, il faut déjà maintenir le patin à une distance constante et faible. Mais les déformations des supports et,du rail, ainsi que les chocs, les vibrations et les usures modifient, cette distance, d'où de grandes va riations dans l'effort d'attraction. L'effort utilisable en toute sécurité est alors réduit dans les mêmes proportions.
3 Ces fuites magnétiques ont une autre conséquence, beaucoup plus grave: si l'on pré tend obtenir avec les patins de freins magné tiques connus un effort magnétique apprécia- blé, de l'ordre de 4000 à 5000 kg par exemple, avec un entrefer de quelques millimètres, il est. nécessaire de produire à l'origine un flux total au moins double du flux utile, exigeant.
pour la partie d'acier, déjà presque saturée dit circuit. magnétique un nombre d'ampères- tours environ trente à cinquante fois phis im portant, soit une consommation et un échauf fement environ 1000 fois plus grand, la con sommation étant proportionnelle au carré du nombre d'ampères-tours.
Il y a là une impossibilité absolue. Si, en effet, les patins de freins magnétiques sur rail ne sont utilisés que d'une manière inter mittente pendant quelques secondes, les dis- positifs utilisés pour augmenter l'adhérence doivent au contraire l'être pour la traction dans les rampes pendant les durées de l'ordre d'une demi-heure et pouvoir supporter pen dant cette durée l'échauffement dû au cou rant d'excitation.
Le nombre d'ampères-tours nécessaire, trente à cinquante fois supérieur à, la normale, déterminerait. donc une consommation et sur tout -Lin échauffement absolument inadmis sibles. Ce défaut est irrémédiable, car les pa tins de freins magnétiques utilisent déjà la. totalité du gabarit disponible sur les grands réseaux et il n'est donc pas possible d'augmen ter les sections transversales du circuit. magné tique en vue de diminuer leur réluctance.
La présente invention concerne, en vue de remédier à ces inconvénients, un dispositif pour augmenter l'adhérence des véhicules sur rails, caractérisé par le fait. qu'il comprend une pluralité e moyens de création de champs magnétiques destinés à être rendus actifs ait moment du freinage ou d'un sur croit d'effort de traction à exercer, ces moyens comportant, pour chaque champ magnétique à créer, un circuit magnétique fermé par le rail correspondant. sur lequel il est destiné à agir, et à entrefers limités d'un côté par la table de roulement du rail, la.
réluctance des fuites directes entre les pôles de ce circuit étant notablement supérieure à la réluctance de ces entrefers, ce circuit étant. associé à un moyen destiné à, empêcher l'annulation des- dits entrefers sous l'influence de l'attraction exercée entre le rail et le reste du circuit ma gnétique.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, .des formes d'exécution du dispo sitif .conforme à l'invention.
La fig. 1 est une vue d'ensemble d'un pa tin d'attraction en place sur un boggie.
La fig. 2 est un détail des organes défor- mables interposés entre le patin et le véhi cule.
La fig. 3 montre les caractéristiques com parées de l'effort. d'attraction en fonction de la distance au rail, pour un patin d'attrac tion et pour un patin de frein connu, ainsi que les efforts de rappel des organes défor- mables de la fig. 2.
La fig. 4 montre la coupe transversale d'un patin d'attraction fonctionnant. avec un entrefer.
La fig. 5 est. la coupe transversale d'un patin de frein connu, destiné à fonctionner sans entrefer.
La fig. 6 est la coupe transversale d'un patin d'attraction à. semelles multiples.
La fig. 7 est une vue en élévation d'un patin d'attraction à semelles multiples, avec amplification des courses des organes défor- mables.
La fi--. 8 représente un dispositif aut.orna- tique de maintien d'un effort d'attraction dé terminé d'un patin d'attraction.
La fig. 1 représente un patin d'attraction 1 monté sur un boggie par l'intermédiaire de tiges de suspension 2 sur une longrine 3 soli daires des boites d'essieux 4, longrine dont la distance ait rail est, par conséquent, cons tante. Au repos, les patins sont. relevés par des ressorts de suspension 5. Lorsque le patin est excité, son attraction magnétique com prime ces ressorts 5 et amène les butées 6 en contact avec, des ressorts durs ou des blocs de caoiit.c=Irouc 7.
Ces butées 6 sont réglées de manière qu'elles n'agissent que lorsque le pa tin ne se trouve plus qu'à trois ou quatre millimètres du rail. La forme des blocs 7 et celle des butées 6, représentées à. plus grande échelle sur la fig. 2_, sont telles que l'effort de rappel élastique varie suivant 1a distance au rail suivant une courbe 8, représentée en poin tillé à la fig. 3, légèrement en dessous de la courbe \] des efforts magnétiques portés en ordonnées en fonction des distances au rail.
portées en abscisses.
Toutefois, en vue d'empêcher le contact entre le patin et, le rail, la. caractéristique 8 de la fig. 3 pourrait être relevée à son extré mité, par exemple suivant. la ligne en pointe Sa, de telle sorte qu'au voisinage immédiat du rail la force d'attraction soit complètement équilibrée par l'effort de rappel des organes déformables.
Si pour une raison quelconque le patin arrive au contact du rail, .des galets de butée 11 situés soit aux extrémités, soit entre les pièces polaires ou semelles et dépas sant, de préférence, de celles-ci d'une très fai ble quantité, par exemple un millimètre, em pêchent les semelles elles-mêmes de frotter sur le rail. L'effort résiduel, c'est-à-dire la diffé rence entre l'effort, magnétique d'attraction et l'effort de rappel. élastique des blocs ou res sorts 7 donne lieu à une résistance an roule ment, environ trente fois phis réduite que l'effort de frottement.
Cependant, de tels ga lets pourraient également être remplacés par une barre en substance non magnétique 12 à grande dureté et faible coefficient de frotte ment, par exemple en bronze, et de préfé rence dépassant légèrement des semelles. Cette barre agirait comme butée de la même ma nière que des galets<B>11.</B> et supporterait seule ]'usure correspondant à l'effort résiduel.
Les dispositifs déformables 7 peuvent être suppri niés et la. butée 6 viendrait alors s'appliquer sair fine butée rigide; dans ce cas, le patin resterait à une distance fixe du rail. L'entre- fer étant par sécurité, augmenté, pour tenir compte des déformations, chocs et vibrations, l'effort serait. légèrement inférieur à celui qu'on peut obtenir grâce à l'emploi des dite positifs déformables 7.
Plus encore que dans le cas précédent une grande réluctance entre- pièces polaires devient impérieusement néces saire en raison de la valeur de l'entrefer.
La. fig. 4 représente la coupe d'un patin d'attraction et u n patin de frein déjà connu est montré en coupe sur la fig. 5 pour per mettre la comparaison.. Les faces internes des semelles ou pièces polaires 13, fortement incli nées, sont convergentes et ne comportent pas, comme celles 36 des patins de freins, les faces parallèles dues à la nécessité d'une hauteur d'usure.
Les fuites magnétiques entre semelles, admissibles, lorsque le patin reposant sur le rail, comme représenté sur la fig. 5, le circuit magnétique ne comporte pats d'entre- fer, deviennent plus importantes que le flux utile lorsque le patin, étant à quelques milli mètres du rail, comme indiqué fg. 4,
l'entre- fer 37 offre une réluctance plus forte que l'espace à grande surface compris entre les faces parallèles des semelles 36 d'un patin de frein déjà connu.
Cette caractéristique du patin de la fig. 4 permet d'utiliser ce patin avec un entrefer notable entre le rail et ledit patin, sans que les fuites magnétiques entre pièces polaires ne deviennent prépondérantes et sans que le flux total à produire à l'origine ne nécessite alors une saturation excessive du circuit magnéti que et, par conséquent, un nombre d'ampères- tours tel que la consommation et l'échauffe ment ne deviennent prohibitifs.
La réduction de ces fuites magnétiques est encore accentuée si l'espace situé entre les faces internes des pièces polaires 13 est par tiellement occupé par le bobinage 14; l'aug mentation de volume disponible pour le cui vre détermine encore une nouvelle diminution de la consommation.
Dans le même but de réduire à nouveau les fuites magnétiques dans l'espace entre piè ces polaires, on prévoit l'utilisation d'un noyau magnétique et d'un enroulement auxi liaire ou bien d'un ou plusieurs aimants per manents logés dans cet espace afin d'y pro duire un flux opposé au flux de fuite nor mal.
Cette utilisation d'aimants permanents n'est rendue possible que grâce à la diver gente de l'espace entre pièces polaires qui éloigne lesdites pièces polaires l'une de l'au tre à partir de leurs cornes et réduit l'inten- , sité du champ de fuites dans une proportion suffisante pour éviter la désaimantation des- dits aimants permanents.
(grâce à la forte réluctance de l'espace entre pièces polaires, la caractéristique effort d'attraction (ordonnées), distance au rail (abs cisses) des patins d'attraction est sensiblement moins inclinée que celle des patins de freins déjà connus. L'effort d'attraction varie beau coup moins avec la distance au rail; ces pa tins d'attraction peuvent donc travailler dans une zone de quelques millimètres avec des va riations d'effort utile très réduites.
Les caractéristiques comparées d'un patin d'attraction et d'un patin de frein déjà connu sont figurées à la fig. 3 qui représente en abscisses les distances entre les semelles et le rail et en ordonnées les efforts magnétiques d'attraction. La courbe 9 représente la. carac téristique du patin d'attraction et la courbe 10 celle du patin de frein déjà connu à semel les parallèles.
La zone d'utilisation se trouvant à l'a gau che de la ligne verticale 15 en pointillé, on conçoit que le relèvement de la caractéristi que était nécessaire pour rendre possible le fonctionnement dans cette zone avec le mi nimum de variation d'effort. utile.
Le grand nombre des ampères-tours né cessaires pour le fonctionnement avec un entrefer important détermine un échauffe ment auquel il est remédié par des canaux de ventilation 28 situés à l'intérieur du noyau et des flas@ues et, de préférence, dans des @lars parallèles à la direction du champ ma gnétique.
Les fig. 6 et 7 représentent un patin d'at traction unique à semelles multiples. Grâce à un entrefer glissant 1.7 maintenu faible et. constant par interposition entre les pièces po laires ou semelles 16 et le noyau 18 de galets ou billes ou d'une ,substance non magnétique à faible coefficient de frottement telle que du bronze, ces semelles sont mobiles verticale ment. Les jeux nécessaires à, ces mouvements sont. prévus entre les boutonnières 19 et les axes de fixation 20.
Lorsque le patin est excité, les ressorts 21 sont comprimés. La. butée 22 arrête le mouvement lorsque les semelles se trouvent à trois ou quatre millimètres du rail et, à ce moment, cers semelles peuvent conti nuer leur mouvement jusqu'au voisinage im médiat du rail en comprimant- les blocs de caoutchouc '_'3, transmettant ainsi au véhicule leur effort d'attraction magnétique.
La course verticale utile des semelles ou des patins étant que quelques millimètres, il peut y avoir intérêt à l'amplifier pour éviter des réglages trop précis; la fig. 7 représente cette amplification par des leviers 25 articu lés en 26, les tiges 27 transmettant à, ces le viers leur effort par une articulation 29.
Dans la fig.8, un réglage automatique de la, distance entre le patin et le rail est réalisé de façon à obtenir un effort d'attraction cons tant. Le patin 30 séparé du rail par l'entrefer 31 est suspendu par des renvois de sonnette 32 reliés par une tringle commune 33 à un dis po.itif 34 de relevage à fluide. Entre la trin gle 33 et le dispositif 34 est inséré un exten- siomètre à résistance 35 placé sur les bran ches d'un pont de Wheatstone.
Si l'entrefer 31 diminue au-delà de la limite fiée, l'effort exercé sur la tringle 33 augmente et., par l'in termédiaire de l'extensiomètre, le pont. de Wheatstone agit sur lin électrovalve ou re lais, entraînant l'a, mise en service du dispo sitif de relevage 34 qui rétablit. la valeur nor male de l'entrefer.
Sur aucune figure ne sont représentés les dispositifs de butées horizontales destinées à recevoir l'effort de freinage dû à l'effort ré siduel défini plus haut. Ces dispositifs ne pré sentent aucun caractère particulier et sont sans rapport avec l'invention.
Les patins d'attraction, an lieu de compor- i ter des électro-aimants, pourraient. compren dre des aimants permanents; dans ce cas, au lieu d'alimenter le bobina.e de l'électro aimant pour assurer le rapprochement du pa tin d'attraction avec le rail, comme dans les s cas examinés ci-dessus, le patin d'attraction équipé d'aimants permanents serait soumis à un relevage énergique à grande distance des rails, par l'intermédiaire de dispositifs à.
fluide, disposés en lieu et place des ressorts s de suspension 5, 1:n outre, la. disposition relative de l'appui rigide et, du bloc en matière élastique for mant l'organe déformable à rappel élastique pourrait être inversée par rapport. à l'organe générateur de champ et au véhicule.
Enfin, la force de rappel des organes dé- formables pourrait varier selon l'élongation lui leur est imposée, d'après une loi prédéter minée pour donner à cette force des valeurs susceptibles respectivement d e croître, dé croître ou rester constantes au cours des dé placements relatifs des patins, des supports et du rail, en vue de transmettre au véhicule les efforts supplémentaires recherchés.
Ces organes déformables pourraient être constitués, dans un cas particulier, par les supports eux-mêmes, par exemple, les lon- grines reliant. les boîtes d'essieux.