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PROCEDE DE SUSPENSION DE FREINS ELECTROMAGNETIQUES SUR RAILS ET
DISPOSITIFS EN PERMETTANT LA MISE EN OEUVRE.
La présente invention se rapporte aux freins électro-magnétiques sur rails etplus spécialement, aux dispositifs de suspension de tels freins.
Les patins de freins électromagnétiques sur rails sont, en géné- ral, suspendus, à une certaine distance du rail proprement dit, à l'aide d'or- ganes élastiques tels que ressorts, blocs de caoutchouc armés ou non d'un res- sort. Les flexibilités de ces organes et les dimensions de l'entrefer sont tel- les qu'elles permettent l'attraction des patins vers le rail au moment de la création du champ électromagnétique, c'est-à-dire au moment de l'excitation des bobines solidaires de ces patins. Il en résulte que, comme l'effort d'at- traction diminue très rapidement en fonction de l'augmentation de l'entrefer, celui-ci doit être faible.
Mais,d'autre part, les patins sont soumisà des impulsions dues aux mouvements verticaux des parties du véhicule qui les supportent, mouvements engendrés eux-mêmes par les dénivellations et les déformations des rails, ain- si que par l'élasticité de la suspension du véhicule. De ce fait, les patins peuvent arriver à toucher les rails sous l'influence de ces impulsions, qui se reproduisent périodiquement aux joints de rails, si ces impulsions font entrer en résonance l'ensemble patin-'organes élastiques de suspension et lui donnent, par suite, une amplitude importante génératrice de chocs desdits patins sur les rails et provoquent leur détérioration, principalement sur les voies en mauvais état.
On a déjà songé à remédier à ces défauts en utilisant, pour la suspension des patins, un ressort plus souple et en éloignant les patins du rail. Mais cet éloignement'est limité par l'accroissement de la réluctance de l'entrefer, et le patin est alors soumis au contraire à des amplitudes plus fortes, notamment, au passage des joints de rails.
Suivant la présente invention, on diminue la période propre d'os-
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cillation de l'ensemble patin-organes de suspension élastique en fonction de la course descendante du patin à l'encontre du rail en vue d'éviter la ré- sonance entre cette période propre et les impulsions. De la-sorte, si une am- plitude importante commence à se produire, cette amplitude qui conduit à une augmentation de la course descendante du patin se trouve automatiquement limi- tée par la modification de la période propre qui correspond à cet accroisse- ment de la course descendante.
Suivant un mode avantageux d'application du procédé décrit ci- dessus, on fait crottre la raideur propre aux organes de suspension du patin, suivant une loi prédéterminée en fonction de l'accroissement de la course descendante de ce patin. Cette loi peut, notamment, être déterminée de telle sorte que cette raideur variable suive de plus ou moins près l'effort d'at- traction exercé par le patin sur le rail, tout en lui restant inférieure.
L'invention a, en outre, pour objet un dispositif permettant la mi- se en oeuvre du procédé spécifié ci-dessus, ce dispositif comportant une sé- rie d'organes élastiques de compression et un moyen pour accroître, pour une même augmentation de la flèche, la charge nécessaire à l'obtention de cette aug- mentation de flèche, au fur et à mesure que le patin se rapproche du rail.
Suivant un mode avantageux de réalisation, le dispositif de susppn- sion des patins comprend une série de ressorts comportant un premier ressort de suspension proprement dit et ou plusieurs ressorts de durcissement entrant successivement en action pour des courses de compression déterminées du res- sort de suspension.
Suivant un autre mode avantageux de réalisation, le dispositif de suspension du patin comprend des ressorts montés en série avec entretoi- ses de butée appropriées, ces ressorts venant successivement en butée sans changement ultérieur de longueur, au fur et à mesure que croit la course des- cendante du patin.
De préférence, les ressorts peuvent être préalablement comprimés sous une charge supérieure au poids suspendu, en vue de créer une résistance à l'origine du mouvement de descente correspondant à chacun d'eux.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La figure 1 représente en fonction des entrefers, la courbe des efforts d'attraction du patin, celle des efforts résistants d'un ressort habi- tuel et celle des efforts résistants de systèmes à ressorts multiples sui- vant l'invention.
La figure 2 représente en fonction des entrefers, la courbe des ef- forts d'attraction du patin et celle des efforts résistants de deux ressorts préalablement comprimés montés en série avec butée de l'un d'eux à la compres- sion.
La figure 3 est une vue en coupe verticale d'un dispositif de sus- pension de patin à deux ressorts, dont un de durcissement.
La figure 4 est une coupe verticale d'une suspension de patin avec deux ressorts dont l'un à course limitée.
La figure 5 est une coupe verticale d'un dispositif analogue à celui de la figure 3, mais dans lequel les ressorts sont indépendants le res- sort de suspension proprement dit ayant une course limitée automatiquement.
Dans la série de courbes représentées à. la figure 1, la courbe 1 est celle des efforts d'attraction du patin en fonction des entrefers, courbe en dessous de laquelle doivent obligatoirement rester les efforts de retenue destinés à compenser totalement ou partiellement les impulsions auxquelles le patin est soumis et à empêcher les contacts patin-rail quand il n'y a pas ex- citation du bobinage du frein électromagnétique. Lorsque la suspension du pa- tin est réalisée à l'aide de ressorts normaux, les efforts résistants en fonc-
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tion de la course, sont sensiblement proportionnels à celle-ci et la courbe représentative est une droite telle que la droite 2 de la figure 1.
Si la suspension est réalisée à l'aide de deux ressorts suc- cessifs, dont le deuxième préalablement comprimé n'entre en jeu que lorsque le premier ressort a accompli la course e, la courbe des efforts résistants en fonction des entrefers correspond à la courbe 3 de la figure 1. Enfin, si la suspension est réalisée à l'aide de trois ressorts, dont deux ont leurs actions successivement limitées en compression par des butées, après une'cour- se el pour le premier et après un supplément de course,22 pour le second, la courbe représentative des efforts résistants en fonction des entrefers est analogue à la courbe 4 de la figure 1.
Dans l'exemple représenté à la figure 2, la courbe 5 se rapporte à un système comportant deux ressorts préalablement comprimés et donnant, par suite, un effort de retenue au départ, le premier ressort ayant sa course li- mitée en compression par une butée appropriée,
La figure 3 représente un dispositif susceptible de donner une courbe du genre de la courbe 3 de la figure la Le patin solidarisé avec la tige de suspension 7 par la pièce 19 est en équilibre sur le ressort de sus- pension 6 sur lequel il s'appuie par l'intermédiaire de la coupalle 9 et de l'écrou 8,
Le ressort 6 repose sur une coupelle 10 formant appui et qui est solidaire d'un brancard 11 supporté par les boites d'essieux du véhicule; la distance de la coupelle au rail ne varie pas.
Sur la coupelle 10 est fixée, à l'intérieur du ressort 6, une bague 12 présentant un logement supérieur sphé- rique 13 sur lequel vient s'appuyer le fond sphérique 14 d'une cage 15 dans laquelle est monté un ressort 16 agissant, comme il sera indiqué ci-après, comme ressort raidisseur.
Le ressort 16 a sa flexibilité réglée à l'origine par vissage du fond 14 et repose dans une coupelle 17 sur laquelle est fixée une coulisse 18 qui peut se déplacer sur la tige de suspension 7.
L'espace e correspondant à la course 1 de la courbe 3 de la figu- re 1 peut être réglé par vissage ou dévissage de la coupelle 9 dans l'écrou 8. Après réglage les pièces 8 et 9 sont rendues solidaires à l'aide d'un ou plusieurs ergots 20, ou de toute autre manière connue, arrêts en acier à res- sort,soudure, etc... L'entrefer est réglé par vissage ou dévissage de l'écrou 8 sur la tige 7.
Dès qu'un mouvement vertical de haut en bas, suivant la flèche F, vient à se produire sous l'influence de l'une des causes précédemment indi- quées, le ressort 6 fléchit de telle sorte que la face 8a de l'écrou 8 se rapproche de la face 18a de l'écrou 18. Si la face 8a vient en contact avec la face 18a et si le mouvement tend à continuer, la coupelle 17 est entraînée vers le bas en comprimant le ressort 16 dont l'action vient s'ajouter à cel- le du re'ssort 6. Le ressort 16 peut être préalablement comprimé par serrage du fond sphérique 14, qui permet de conserver une bonne assise en cas d'incli- naison de la tige 7 provoquée par les déplacements latéraux ou longitudinaux du patin. L'appui du ressort 6 sur la coupelle 10 peut également se faire par l'intermédiaire de pièces sphériques.
Dans la figure 4, les ressorts 25 et 26 sont en équilibre sous le poids du patin qui les intéresse. Le ressort 26, de flexibilité relativement élevée, est compris entre deux pièces 27 et 28 coulissant sur la tige de sus- pension 7b,la pièce 28 étant solidaire d'un appui tel que l'appui 10 de la figure 3. Les pièces 27 et 28 sont respectivement munies de prolongements inférieur et supérieur 27b et 28b. Le ressort 25 est compris entre la pièce 27 et une coupelle 29 à laquelle sont transmis les poids et les efforts par l'intermédiaire de l'écrou 30 dont le vissage ou le dévissage sur la tige 7b permet de régler l'entrefer patin-rail.
Toute impulsion transmise au patin imprime un fléchissement aux ressorts 25 et 26. Après une certaine course, le prolongement 27b de la pièce
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27 vient en contact avec le prolongement 28b de la pièce 28.. Si la descente continue, le ressort 26 n'intervient plus et seul le ressort 25 continue à fléchir. Il n'y a plus alors qu'un seul ressort en jeu, donc moins de spires et, par suite, une flexibilité plus faible pour un même effort.
Les ressorts de suspension et de raidissement, au-lieu d'être cen- trés sur la tige de suspension, peuvent être séparés ainsi que représenté à la figure 5. Le ressort de suspension 31 entoure la tige de suspension la sur laquelle est monté le patin 44. Le vissage ou le dévissage de 1.' écrou 32 sur la pièce 33 permet de régler l'espace e, alors que le vissage ou,le dévissage de l'écrou 32 sur la tige 7a permet de régler l'entrefer patin- rail, comme dans le cas de la figure 3.
Lorsque la pièce tubulaire 33 vient en contact avec la garniture 35 portée par la pièce 36 à surface extérieure hémisphérique, la traverse 37 se trouve entraînée vers le bas. Elle agit alors sur l'écrou d'entraînement 38 solidaire de la tige 39 autour de laquelle est enroulé le ressort de dur- cissement 40. Ce ressort appuie sur une coupelle 41 solidarisée avec un bran- card 42 supporté par les boites d'essieux et le ressort de durcissement entre alors en oeuvre par compression entre l'écrou 43 et la coupelle 41.
Dans tous les cas, on peut soit tarer les ressorts, soit prévoir des réglages d'intervalles tels que celui qui est obtenu dans le montage de la figure 3 en vissant ou dévissant l'écrou 8 par rapport à la coupelle 9. Ce réglage pourrait être remplacé par l'insertion de rondelles d'épaisseur ou de tout autre dispositif analogue.
Il est bien évident que, sans sortir du cadre de l'invention, des modifications pourraient être apportées aux dispositifs décrits. En particu- lier, les patins pourraient tre suspendus avec renvois intermédiaires et, dans ce cas, les organes pourraient être intercalés dans ces renvois, consti- tués par des bielles par exemple, être enfermés dans des boites, protégées par des gaines, etc... Pareillement, les ressorts pourraient être partielle- ment ou totalement remplacés par des organes élastiques tels que, par exemple, des blocs de caoutchouc, naturel ou synthétique, armés ou non de ressorts.
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PROCESS FOR SUSPENSION OF ELECTROMAGNETIC BRAKES ON RAILS AND
DEVICES ALLOWING THE IMPLEMENTATION.
The present invention relates to electromagnetic brakes on rails and more especially to devices for suspending such brakes.
Electromagnetic brake pads on rails are generally suspended at a certain distance from the rail itself, by means of resilient members such as springs, rubber blocks armed or not with a spring. comes out. The flexibilities of these organs and the dimensions of the air gap are such that they allow the attraction of the pads towards the rail at the time of creation of the electromagnetic field, that is to say at the time of the excitation. coils integral with these pads. As a result, as the traction force decreases very rapidly as a function of the increase in the air gap, the latter must be small.
But, on the other hand, the shoes are subjected to impulses due to the vertical movements of the parts of the vehicle which support them, movements themselves generated by the unevenness and deformation of the rails, as well as by the elasticity of the suspension. of the vehicle. As a result, the pads can come into contact with the rails under the influence of these pulses, which are periodically reproduced at the joints of the rails, if these pulses cause the entire pad-elastic suspension members to enter into resonance and give it, consequently, a large amplitude generating shocks of said pads on the rails and causing their deterioration, mainly on tracks in poor condition.
Consideration has already been given to remedying these defects by using, for the suspension of the shoes, a more flexible spring and by moving the shoes away from the rail. But this distance is limited by the increase in the reluctance of the air gap, and the shoe is then subjected on the contrary to greater amplitudes, in particular, to the passage of the rail joints.
According to the present invention, the natural period of bone is reduced.
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cillation of the shoe-elastic suspension members assembly as a function of the downward stroke of the shoe against the rail in order to avoid the resonance between this natural period and the pulses. In this way, if a large amplitude begins to occur, this amplitude which leads to an increase in the downward stroke of the shoe is automatically limited by the modification of the natural period which corresponds to this increase in the downward stroke.
According to an advantageous mode of application of the method described above, the stiffness specific to the suspension members of the shoe is increased, according to a predetermined law as a function of the increase in the downward stroke of this shoe. This law can, in particular, be determined in such a way that this variable stiffness follows more or less closely the traction force exerted by the shoe on the rail, while remaining less.
The invention further relates to a device allowing the implementation of the method specified above, this device comprising a series of elastic compression members and a means for increasing, for a same increase in the deflection, the load necessary to obtain this increase in deflection, as the shoe approaches the rail.
According to an advantageous embodiment, the device for suspending the pads comprises a series of springs comprising a first suspension spring proper and or several hardening springs successively entering into action for determined compression strokes of the suspension spring. .
According to another advantageous embodiment, the device for suspending the shoe comprises springs mounted in series with appropriate stop spacers, these springs successively coming into abutment without subsequent change in length, as the stroke of the legs increases. - skate ash.
Preferably, the springs can be compressed beforehand under a load greater than the suspended weight, in order to create a resistance at the origin of the downward movement corresponding to each of them.
The description which follows, given with reference to the accompanying drawings, given solely by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be put into practice.
FIG. 1 represents, as a function of the air gaps, the curve of the attraction forces of the shoe, that of the resistant forces of a usual spring and that of the resistant forces of systems with multiple springs according to the invention.
FIG. 2 represents, as a function of the air gaps, the curve of the attraction forces of the shoe and that of the resistance forces of two previously compressed springs mounted in series with a stop of one of them during compression.
Figure 3 is a vertical sectional view of a shoe hanger device with two springs, one of which is hardening.
FIG. 4 is a vertical section of a skate suspension with two springs, one of which has a limited stroke.
FIG. 5 is a vertical section of a device similar to that of FIG. 3, but in which the springs are independent, the suspension spring proper having an automatically limited stroke.
In the series of curves shown at. Figure 1, curve 1 is that of the attraction forces of the skate as a function of the air gaps, below which the retaining forces must necessarily remain intended to fully or partially compensate for the impulses to which the skate is subjected and to prevent shoe-rail contacts when there is no energization of the electromagnetic brake winding. When the skid is suspended by means of normal springs, the resistant forces depending on
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tion of the stroke, are substantially proportional to the latter and the representative curve is a line such as line 2 in FIG. 1.
If the suspension is carried out using two successive springs, of which the second, previously compressed, does not come into play until the first spring has completed the stroke e, the curve of the resistive forces as a function of the air gaps corresponds to the curve 3 of figure 1. Finally, if the suspension is carried out by means of three springs, two of which have their actions successively limited in compression by stops, after one 'course el for the first and after an additional stroke , 22 for the second, the curve representative of the resistance forces as a function of the air gaps is similar to curve 4 in FIG. 1.
In the example shown in FIG. 2, curve 5 relates to a system comprising two springs compressed beforehand and therefore giving a retaining force at the start, the first spring having its stroke limited in compression by a stopper. appropriate,
FIG. 3 represents a device capable of giving a curve of the kind of curve 3 in FIG. 1a. The shoe secured to the suspension rod 7 by the part 19 is balanced on the suspension spring 6 on which it is s' presses through the cup 9 and the nut 8,
The spring 6 rests on a cup 10 forming a support and which is integral with a stretcher 11 supported by the axle boxes of the vehicle; the distance from the cup to the rail does not vary.
On the cup 10 is fixed, inside the spring 6, a ring 12 having a spherical upper housing 13 on which rests the spherical bottom 14 of a cage 15 in which is mounted a spring 16 acting, as will be indicated below, as a stiffening spring.
The spring 16 has its flexibility originally adjusted by screwing the bottom 14 and rests in a cup 17 on which is fixed a slide 18 which can move on the suspension rod 7.
The space e corresponding to the stroke 1 of curve 3 in figure 1 can be adjusted by screwing or unscrewing the cup 9 in the nut 8. After adjustment, the parts 8 and 9 are made integral with the aid of one or more lugs 20, or in any other known manner, spring steel stops, welding, etc. The air gap is adjusted by screwing or unscrewing the nut 8 on the rod 7.
As soon as a vertical movement from top to bottom, following arrow F, occurs under the influence of one of the causes previously indicated, the spring 6 bends so that the face 8a of the nut 8 approaches the face 18a of the nut 18. If the face 8a comes into contact with the face 18a and if the movement tends to continue, the cup 17 is driven downwards by compressing the spring 16 whose action comes from be added to that of the spring 6. The spring 16 can be compressed beforehand by tightening the spherical bottom 14, which makes it possible to maintain a good base in the event of inclination of the rod 7 caused by the lateral movements or longitudinal of the pad. The spring 6 on the cup 10 can also be supported by means of spherical parts.
In Figure 4, the springs 25 and 26 are in equilibrium under the weight of the shoe which interests them. The spring 26, of relatively high flexibility, is comprised between two parts 27 and 28 sliding on the suspension rod 7b, the part 28 being integral with a support such as the support 10 in FIG. 3. The parts 27 and 28 are respectively provided with lower and upper extensions 27b and 28b. The spring 25 is included between the part 27 and a cup 29 to which the weights and forces are transmitted via the nut 30, the screwing or unscrewing of which on the rod 7b makes it possible to adjust the shoe-rail air gap .
Any impulse transmitted to the shoe gives a deflection to the springs 25 and 26. After a certain stroke, the extension 27b of the part
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27 comes into contact with the extension 28b of the part 28 .. If the descent continues, the spring 26 no longer intervenes and only the spring 25 continues to bend. There is then only one spring in play, therefore fewer turns and, consequently, lower flexibility for the same force.
The suspension and stiffening springs, instead of being centered on the suspension rod, can be separated as shown in Figure 5. The suspension spring 31 surrounds the suspension rod 1a on which the suspension rod is mounted. pad 44. Screwing or unscrewing 1. ' nut 32 on part 33 makes it possible to adjust the space e, while the screwing or unscrewing of the nut 32 on the rod 7a makes it possible to adjust the shoe-rail air gap, as in the case of FIG. 3.
When the tubular part 33 comes into contact with the lining 35 carried by the part 36 with a hemispherical outer surface, the cross member 37 is pulled down. It then acts on the drive nut 38 integral with the rod 39 around which the hardening spring 40 is wound. This spring bears on a cup 41 secured to a branch 42 supported by the axle boxes. and the hardening spring then comes into operation by compression between the nut 43 and the cup 41.
In all cases, it is possible either to tare the springs, or to provide for interval adjustments such as that obtained in the assembly of FIG. 3 by screwing or unscrewing the nut 8 relative to the cup 9. This adjustment could be replaced by inserting thick washers or any other similar device.
It is obvious that, without departing from the scope of the invention, modifications could be made to the devices described. In particular, the runners could be suspended with intermediate references and, in this case, the components could be inserted in these references, constituted by connecting rods for example, be enclosed in boxes, protected by sheaths, etc. Likewise, the springs could be partially or totally replaced by elastic members such as, for example, blocks of rubber, natural or synthetic, spring-loaded or not.