La présente invention concerne un système de freinage de véhicule sur rail. Le chemin de fer utilise le roulement d'une roue en acier sur un rail en acier. Le contact entre la roue et le rai! prend la forme d'une ellipse. Les dimensions de cette ellipse sont très petites, c'est-à-dire une surface de 1 à 1 ,5 cm ² . C'est par cette petite surface de contact que passe l'ensemble des efforts de traction et de freinage. Ceci rend indispensable de connaître les limites d'adhérence et la limite des efforts transmissibles de la roue vers le rail via cette petite ellipse de contact.

Si ces limites d'adhérence sont dépassées en traction, cela va se traduire par des difficultés de démarrage. Si ces limites sont dépassées en cas de freinage, le manque de performance d'adhérence va se traduire par des distances de mise à l'arrêt plus longues. Il faut limiter au maximum ces allongements de distance de freinage pour éviter les accidents tels que le tamponnement par l'arrière d'un autre train déjà à l'arrêt ou le non- respect d'un feu rouge avec toutes ses conséquences. Le manque de performance de freinage peut conduire au déraillement du train dû à une vitesse excessive dans une zone à vitesse limitée. La force de freinage maximum que Ton peut exercer sur les roues d'un même essieu dépend de l'adhérence de chacune des roues sur les rails, ceci pouvant varier à tout instant d'une roue à l'autre en fonction de nombreux éléments extérieurs comme par exemple l'humidité ou la présence de glace.

Différentes études ont permis de cerner de façon précise les phénomènes d'adhérence entre la roue et le rail. L'électronique a permis la conception de dispositifs capables de corriger les efforts de traction comme un dispositif anti-patinage, ou de corriger les efforts de freinage comme un dispositif anti-enrayeur, ceci afin d'utiliser au maximum l'adhérence disponible à chaque instant. Dans ces dispositifs complexes comportant un grand nombre d'éléments, on ne peut jamais exclure le dysfonctionnement d'un de ces éléments, ce qui engendre automatiquement une défaillance du freinage.

Plusieurs systèmes de freinage ont été imaginés pour contourner ces difficultés et s'affranchir de l'adhérence entre la roue et le raii, mais comme le rail reste le seul élément continu sur une ligne de chemin de fer, les solutions se sont orientées vers le rail et un autre élément que la roue. Par exemple, le frein linéaire à courant de Foucault qui utilise le principe de génération de courants induits dans le rail par le déplacement rapide de champs magnétiq ues générés par des bobinages électriques placés à environ 8 mm des rails, li doit cependant être mis hors service en dessous de 1 50 km/h environ car l'effort vertical d'attraction sur le rail, qui augmente très fortement lorsque la vitesse diminue, risquerait de soulever la voie ou de déformer le châssis du véhicule. De par son principe de fonctionnement, cette technique n'est applicable qu'aux trains à grande vitesse, c'est-à-dire des vitesses plus grandes que 150 km/h.

Un autre système de freinage est le frein magnétique composé d'un corps de frein contenant des aimants permanents et des patins de frein. L'ensemble est suspendu au châssis des bogies à quelques millimètres du raii par des ressorts. L'action des aimants vers le rail est neutralisée par bouclage du champ magnétique à l'intérieur du corps de frein. Pour le freinage, le bouclage intérieur est supprimé, le champ magnétique se ferme alors en passant par le rail avec, comme effet, de plaquer le patin contre le rail. La force verticale nécessaire à la production de l'effort de freinage par frottement est donc d'origine magnétique et non modulable. Ce type de freinage est surtout utilisé sur des véhicules à faible vitesse comme dans les trams.

Pour le freinage électromagnétique composé de quatre vérins pneumatiques et de patins électromagnétiques, on alimente en air comprimé ces quatre vérins qui vont, en comprimant des ressorts de relevage, descendre les patins contre les rails. On excite alors les électroaimants qui vont plaquer les patins contre les rails. L'effort vertical de ce frein est donc d'origine magnétique. Ce frein ne peut pas fonctionner s'il n'y pas d'air comprimé pour actionner les vérins de descente et de courant pour aiimenter les bobines.

Dans tous ces exemples de systèmes de freinage avec patin, ceux-ci sont suspendus au châssis du bogie auquel les roues sont accrochées par une suspension appelée suspension primaire. Les patins subissent donc des oscillations en sens vertical. Et tous ces systèmes demandent par conséquent un placage final magnétique ou électromagnétique du patin sur le rail.

Pour le freinage en général et au-delà des différents modes de fonctionnement, il faut relever le problème de la dissipation de l'énergie cinétique. Une très grande partie de cette énergie cinétique est transformée en chaleur. Les hautes températures engendrées par le freinage font partie également des éléments à gérer pour éviter les déformations ou dégradations des différents éléments du système de freinage, tels que disques de frein, plaquettes, sabots, tables de roulement des roues, entre autres.

L'invention a pour but de proposer un système de freinage de véhicule sur rail capable de pallier les inconvénients mentionnés, c ^! est-à- dire de proposer un système présentant une meilleure performance de freinage afin de garantir la sécurité d'un train. Ce système de freinage sera avantageusement applicable à tout véhicule sur rail présentant une grande ou une faible vitesse. Il pourra aussi, de préférence, se passer de courant électrique pour fonctionner, et en particulier de faire usage d'aimants. En outre, i! pourra éviter les inconvénients résultant des hautes températures engendrées par le freinage. Enfin, ce système de freinage pourra aussi être prévu comme un frein d'urgence.

Pour résoudre ces problèmes le système de freinage de véhicule sur rail suivant l'invention comprend :

- au moins un corps de pontage reliant un premier et un second essieu d'un bogie, - au moins un patin de frein suspendu a un corps de pontage susdit au-dessus d'un raii, ledit patin de frein ayant deux positions extrêmes, une position haute située à distance constante du rail, et une position basse de freinage en contact avec le rail, et

- des moyens de commande pouvant déplacer ledit au moins un patin de frein entre la position haute et la position basse de freinage et éventuellement inversement.

Le système de freinage suivant l'invention est donc du type à patin de frein sur rail et il présente tous les avantages de ces systèmes. Tout d'abord il n'est pas soumis aux contraintes difficiles à contrôler liées au contact roue/rail. Il offre en effet une grande surface de contact entre le patin et le rail, qui sont les pièces qui engendrent le freinage par frottement l'une sur l'autre. Cette surface peut être calculée au cas par cas afin d'obtenir, suivant la charge, la pression spécifique la mieux adaptée aux matériaux choisis. La section du rail qui entre en contact avec le patin de frein est constamment remplacée par une section suivante non échauffée par le frottement, ce qui facilite la dissipation de chaleur pendant le freinage et réduit les risques de déformation thermique des pièces en contact.

De plus, selon la conception et la construction du système de freinage suivant l'invention, l'accrochage d'un patin de frein est effectué sur un corps de pontage avantageusement rigide qui relie les deux essieux du bogie, par exemple par appui sur les boîtes à roulements usuelles des essieux de roues. Ce corps de pontage court-circuite ainsi tous les éléments de suspension du véhicule. Il en résulte deux caractéristiques importantes propres au système de freinage suivant l'invention.

En premier lieu, par sa liaison aux essieux du bogie, le corps de pontage n'est pas soumis aux oscillations verticaies du véhicule à freiner et de ses bogies qui sont supportés sur les roues par des suspensions primaires et secondaires. De cette manière le corps de pontage, et Se patin de frein en position haute non active, restent à une distance constante du rail. En second lieu, un effort de freinage vertical élevé (l'action), allant du haut vers le bas, peut être appliqué sur le patin de frein pour le descendre et ie mettre en contact avec le rail, en prenant appui (réaction) sur le corps de pontage relié aux essieux. Cette réaction (du bas vers le haut) à l'effort de freinage peut être égale à la charge sur les roues reliées à ce corps de pontage. Cet effort de freinage pourra être appliqué sur le patin de frein de manière uniforme, avec une distribution de cet effort sur Se rail elle aussi uniforme.

Ainsi une telle forme de réalisation permet d'obtenir un freinage en se passant d ^' aimants ou d 'électroaimants destinés à plaquer le patin contre le rail en fin de course. On peut même envisager de se passer d'un circuit électrique pour la commande du déplacement du patin.

Il faut noter qu'un bogie comporte généralement deux essieux, parfois trois, chaque essieu étant supporté sur la voie ferrée par deux roues. Il doit être entendu que, lorsqu'un corps de pontage est agencé entre deux essieux du bogie au-dessus d'un rail pour supporter un patin de frein, il y a de préférence pour des raisons techniques un autre corps de pontage qui est disposé de manière symétrique entre ces deux essieux au-dessus de l'autre rail de la voie ferrée et qui supporte un autre patin de frein. Dans la suite on parlera de manière générale d'un corps de pontage et d'un patin de frein dans un but de simpiicité du texte.

Suivant une forme avantageuse du système de freinage suivant l'invention chaque corps de pontage est relié au premier et au second essieu par l'intermédiaire de moyens de rotule, ces moyens de rotule étant agencés pour permettre des mouvements relatifs angulaires entre les essieux et le corps de pontage ainsi qu'un coulissement horizontal limité du corps de pontage dans les moyens de rotule. D'une manière évidente, ces moyens de rotule ne peuvent permettre de mouvements relatifs en hauteur entre le corps de pontage et les essieux des roues du bogie puisque le patin doit, en position haute, rester à distance constante du rail. De même, ces moyens de rotule doivent être agencés de manière à ne pas tolérer de déplacement latéral relatif entre le corps de pontage et ~ les essieux puisqiue le patin de frein doit constamment rester suspendu de manière alignée au-dessus du rail avec le profil des roues.

Avantageusement, le système de freinage suivant l'invention comprend au moins un moyen de ressort agencé entre, d'une part, un corps de pontage susdit et, d'autre part, un patin de frein précité, en présentant une position sollicitée dans laquelle il est dans un état de déformation, et une position libérée, dans laquelle il est rappelé vers un état de repos, les moyens de commande maintenant ledit au moins un moyen de ressort dans sa position sollicitée lorsque le patin de frein doit être en position haute et le libérant lorsque le patin de frein doit être amené en position basse de freinage, dans laquelle ledit au moins un moyen de ressort exerce un effort de freinage sur le rail par l'intermédiaire du patin de frein. Dans cette forme de réalisation, la force verticale d'application du patin de frein sur le raii n'est donc pas d'origine magnétique. Ce système de freinage ne doit pas comprendre des aimants. Cette force peut être d'origine purement mécanique, ce qui permet que le système de freinage suivant l'invention puisse se passer de courant électrique. En fonction de la force de freinage souhaitée, on fera usage de ressorts correspondants appropriés.

En particulier, selon une forme de réalisation du système de freinage suivant l'invention, chaque moyen de ressort est, à une première extrémité, en appui sur un corps de pontage susdit et, à une seconde extrémité, en appui contre une boîte à ressort qui le renferme au moins partiellement et supporte ledit patin de frein, chaque boîte à ressort étant reliée à un piston capable de coulisser dans une chambre du corps de pontage qu'ii divise en deux compartiments tandis que les moyens de commande sont agencés pour créer un différentiel de pression entre les deux compartiments par injection ou retrait de gaz et commander ainsi un déplacement de chaque piston avec sa boîte à ressort entre une première disposition dans laquelle !e moyen de ressort est dans sa position sollicitée et le patin de frein dans sa position haute et une seconde disposition dans laquelle le moyen de ressort libéré exerce son effort de freinage par i'intermédiaire du patin de frein en position basse en contact avec le raii. Le patin ainsi accroché à une ou plusieurs boîtes à ressort indépendamment de !a suspension primaire et de !a suspension secondaire du bogie peut ainsi être commandé par des moyens de commande qui ne sont ni magnétiques, ni électromagnétiques.

La force verticale d'application du patin de frein sur le rail est alors d'origine purement mécanique, c'est la somme des forces des moyens de ressort libérés, et elle est commandée par voie pneumatique. Elle est donc due à la détente de ressorts, préalablement comprimés en position sollicitée par des pistons de vérins pneumatiques et libérés ensuite par ces mêmes vérins. Suivant une configuration simple des moyens de commande, ceux-ci sont constitués d'un circuit pneumatique courant de véhicule sur rail. En effet la plupart des véhicules sur rail disposent d'un circuit pneumatique général qui est mis en service par le conducteur et qui peut donc aisément être relié aux compartiments de la chambre du corps de pontage pour créer le différentiel de pression précité. De préférence, le système de freinage suivant l'invention comprend en outre un support de patin de frein qui est accroché à ladite au moins une boîte à ressort, le patin de frein étant fixé au support de patin de frein par l'intermédiaire d'un assemblage glissant et non collé qui permet un jeu longitudinal limité entre ceux-ci en position basse de freinage. Le patin de frein peut ainsi glisser légèrement par rapport à son support jusqu'à une limite imposée par exemple par une butée prévue à cet effet dans le corps de pontage. Ceci supprime les problèmes de tenue de colle à la chaleur et de différences de dilatation entre matériaux. Cette façon de faire facilite également le choix du matériau pour le patin de frein puisqu'il ne faut tenir compte que des seules caractéristiques liées à l'usure et au coefficient de frottement.

Dans une telle configuration il faut noter que le système suivant l'invention peut former un ensemble hermétique où le patin de frein est la seule pièce mobile visible de ce système. Son remplacement peut s'effectuer en quelques minutes sans autre opération que le desserrage de son support. De manière avantageuse, dans le système de freinage suivant l'invention, chaque corps de pontage peut comporter des moyens de guidage de patin de frein capables de guider un patin de frein parallèlement au rail pendant un déplacement de celui-ci entre ses deux positions extrêmes. Ceci contribue à ce que le patin de frein, maintenu parallèle au rail pendant sa descente vers ce dernier, puisse réaliser un freinage régulier, uniforme et fiable par un contact avec le rail directement sur toute la longueur du patin.

Avantageusement, dans le système de freinage suivant l'invention lesdits moyens de guidage de patin de frein peuvent comprendre une timonerie avant reliée entre le corps de pontage et une boîte à ressort avant et une timonerie arrière reliée, de manière symétrique, entre le corps de pontage et une boîte à ressort arrière des moyens de ressort successifs, La timonerie contribue à ce que les patins de frein restent constamment parallèles aux rails.

De préférence, le système de freinage suivant l'invention peut comprendre un système de refroidissement de patin de frein pourvu de moyens d'alimentation en un fluide de refroidissement et de passages situés dans le patin de frein et alimentés en ce fluide par lesdits moyens d'alimentation pour refroidir ledit patin de frein. Pour préserver la qualité de freinage et allonger la durée de vie du patin de frein ce système de refroidissement permet de contrôler que le patin de frein ne soit pas chauffé excessivement, notamment par un refroidissement au c ur même de la zone de frottement entre le patin de frein et !e rail.

Suivant une forme de réalisation de l'invention les moyens de commande permettent le déplacement du patin de frein entre !a position haute et la position basse de freinage d'une manière progressive ou d'un seul coup. La conception du système de freinage permet en effet, sans aucune modification, d'être utilisé comme frein normal pour seulement ralentir la vitesse du véhicule ou comme frein d'arrêt d'urgence. On peut par exempte prévoir une libération totale et immédiate des moyens de ressort qui se détendent brusquement et provoquent un freinage de type bloquant du véhicule. Dans ce cas, le freinage peut devenir très puissant avec des distances de mise à l'arrêt du train cinq fois plus courtes que les distances obtenues avec les systèmes de freinage traditionnels.

Suivant une forme perfectionnée de réalisation de l'invention, le patin de frein présente, en section transversale, une surface de contact parallèle à une surface sommitale du rail, avec laquelle elle entre en contact en position basse du patin de frein, et un boudin latéral qui, d'un côté du patin, fait saillie vers le bas à partir de cette surface de contact pour un guidage du patin de frein sur une surface latérale du rail. Ce profil transversal spécifique peut être semblable au profil transversal d'une roue et être placé, lors du montage, dans l'alignement du profil de celle-ci. En service, l'alignement pourra être maintenu notamment par lesdits moyens de rotule qui sont fixés aux boîtes à roulements des essieux et qui ne tolèrent aucun déplacement latéral relatif entre Se corps de pontage et les essieux et donc les roues.

Etant donné la forme spécifique du profil d'un tel patin de frein, ce système de freinage contribue, comme les roues, au guidage du véhicule sur les rails. Son passage dans les appareils de voie devient possible pendant le freinage.

Dans certains cas extrêmes, comme t'endommagement de la table de roulement d'une roue, ce système de frein avec ces moyens de guidage est capable de supprimer la charge sur la roue et de maintenir le bogie parfaitement aligné sur la voie, en évitant ainsi le déraillement, tout en exerçant un freinage rapide.

L'invention sera maintenant décrite plus en détail à l'aide des dessins qui illustrent une forme de réalisation préférée, non limitative, d'un système de freinage de véhicule sur rail.

La figure 1 montre de manière schématique un système de freinage suivant l'invention lorsque le patin de frein est dans une position haute à distance d'un rail. La figure- montre de manière schématique ce système de freinage lorsque le patin de frein est dans une position basse de freinage en contact avec le rail.

La figure 3 illustre une vue latérale d'un système de freinage suivant l'invention qui est partiellement brisée suivant la ligne lll-lil de la figure 6.

Les figures 4 et 5 montrent une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 6 du patin de frein suspendu dans le corps de pontage lorsque le patin de frein est respectivement en position haute et en position basse de freinage.

La figure 6 illustre une vue du dessus du système de freinage des figures 3 à 5 sur un bogie.

Les figures 7 et 8 montrent une vue en coupe suivant la ligne VII-VII de la figure 6 d'un système de refroidissement du patin de frein suivant l'invention lorsque le patin de frein est respectivement en position haute et en position basse de freinage.

Dans les dessins une même référence a été attribuée à un même élément ou à un élément analogue.

L'invention concerne un système de freinage de véhicule sur rail. Le véhicule représenté schématiquement aux figures 1 et 2 comprend un corps de véhicule 100, supporté sur deux bogies 3 et 3A, chaque bogie comprenant un premier essieu 1 et un second essieu 2, et chaque essieu reliant une roue représentée à une roue correspondante non représentée. La figure 1 montre le système de freinage en position passive, c'est-à-dire que le système de freinage n'interagit pas avec le rail 30. Par contre, la figure 2 montre ce système de freinage en position active lorsqu'il interagit avec Se rail 30. En position passive ce système de freinage est situé à quelques millimètres du rail 30, de préférence parallèlement à ce dernier, cette distance étant définie lors de la conception et construction du système de freinage.

Un système de suspension courant, représenté par des ressorts, contrôle les oscillations verticales du corps de véhicule 100 pour éviter le cahotement du véhicule et garantir sa stabilité isurHes rails 30. Chaque bogie 3 est en effet relié au corps de véhicule 100 par une suspension secondaire S, les essieux 1 et 2 étant reliés aux bogies 3 par une suspension primaire P. Le système de freinage selon l'invention est indépendant de ces suspensions primaire P et secondaire S du véhicule ce qui veut dire qu'il n'est pas affecté par les oscillations verticales du corps de véhicule 100.

Dans la forme de réalisation de l'invention décrite, les bogies du véhicule sont similaires et donc, par simplicité, on se référera dans la suite au seul bogie 3. Le système de freinage de l'invention comprend un corps de pontage 10 reliant les essieux 1 et 2 du bogie 3. Il comprend au moins un patin de frein 20 suspendu au corps de pontage 10 au-dessus du rail 30, ledit patin de frein 20 ayant deux positions extrêmes, une position haute située à distance constante du rai! 30 (comme représenté à la figure 1 ), et une position basse de freinage en contact avec le rail 30 (comme représenté à la figure 2), et il comprend aussi des moyens de commande non représentés sur ces schémas qui sont capables de déplacer le patin de frein 20 entre la position haute et la position basse de freinage, et éventuellement inversement (par exemple comme décrit plus en avant dans la description).

Le corps de pontage 10 est un corps longitudinal qui, du fait qu'il est relié aux deux essieux 1 et 2 d'un même bogie 3, est maintenu toujours à la même distance du rail 30. Le corps de pontage 10 prend appui directement au niveau des essieux 1 et 2 du bogie 3 avant la suspension primaire P du bogie 3, d'où le terme de « pontage » qui doit être compris comme un court-circuitage des suspensions du véhicule.

Les figures 3 à 8 illustrent un exemple de réalisation de système de freinage suivant l'invention. Dans la figure 3 le corps de pontage 10 est partiellement brisé pour montrer les éléments intérieurs.

Le corps de pontage 10 présente une première extrémité 12 qui est reliée au premier essieu 1 du bogie 3, et il présente une seconde extrémité (non visible) qui est reliée au second essieu 2 du bogie 3. Dans i'exemple illustré, des moyens de rotule 11 , reliés de manière fixe aux boîtes à roulement courantes 82 des essieux des roues, permettent cette liaison entre les deux essieux 1 et 2 du bogie 3 et les deux extrémités du corps de pontage 10. Les extrémités du corps de pontage 10 sont agencées dans les moyens de rotule 1 1 pour permettre des mouvements relatifs entre le bogie 3 et le corps de pontage 10. Ces mouvements relatifs consistent en des coulissements longitudinaux limités du corps de pontage dans les rotules en direction parallèle au rail 30, et des mouvements de rotation autour du point central de la rotule. Les moyens de rotule 1 et les deux extrémités du corps de pontage 10 permettent ainsi un libre débattement de la suspension primaire P du bogie 3.

La position haute à distance constante du rail 30 que présente le patin de frein 20 suspendu au corps de pontage 10 correspond à une position où le système de frein est débloqué. Donc, le véhicule peut se mettre en mouvement, c'est-à-dire démarrer, ou bien il peut continuer son mouvement lorsqu'il est déjà en déplacement, ou encore il peut accélérer. Par contre, la position basse de freinage en contact avec le rail correspond à une position où le système de frein est en service et, donc, le véhicule est maintenu à l'arrêt, ou bien, s'il est en mouvement, il est ralenti. Dans cette position le patin de frein 20 est appliqué contre le rail 30, de préférence de façon modulable.

Dans l'exemple illustré, plusieurs moyens de ressort 50 sont agencés entre, d'une part, le corps de pontage 10 et, d'autre part, le patin de frein 20. Chacun présente une position sollicitée dans un état de déformation (voir figure 4) et une position libérée dans laquelle il est rappelé vers un état de repos (voir figure 5). Lorsque le patin de frein 20 est en position haute le moyen de ressort 50 est en position sollicitée ; lorsque le patin de frein 20 est en position basse de freinage le moyen de ressort 50 est libéré et rappelé vers sa position de repos. Ce sont les moyens de commande qui maintiennent le moyen de ressort 50 dans sa position sollicitée et le libèrent dans sa position libérée. Sur les figures 4 et 5 chaque moyen de ressort ^' 50 est à une première extrémité 27 en appui sur un élément du corps de pontage 10, le couvercle de fermeture 29, et à une seconde extrémité 28 en appui contre le fond d'une boîte à ressort 23 qui renferme au moins partiellement !e moyen de ressort et supporte le patin de frein 20. Chaque boîte à ressort 23 est reliée à un piston 25 capable de coulisser dans une chambre du corps de pontage 10 qu'il divise en deux compartiments 41 et 42 (voir figure 5). L'étanchéité de ce coulissement est assurée par des joints d'étanchéité 26. Ladite chambre du corps de pontage 10 est fermée dans la partie opposée au rail 30 par le couvercle 29 sur lequel le piston 25 et le moyen de ressort 50 sont en appui lorsque le moyen ressort 50 est dans sa position sollicitée.

Les moyens de commande sont agencés pour créer un différentiel de pression entre les deux compartiments 41 et 42 par injection ou retrait d'un fluide qui peut être un gaz ou un liquide, et commander ainsi un déplacement de chaque piston 25 avec sa boîte à ressort 23. Ce déplacement est effectué entre une première disposition dans laquelle le moyen de ressort 50 est dans sa position sollicitée et donc le patin de frein en position haute et une seconde disposition dans laquelle le moyen de ressort libéré et rappelé vers sa position de repos exerce un effort de freinage par l'intermédiaire du patin de frein en position basse en contact avec le rail. Pour que le moyen de ressort 50 soit dans sa position sollicitée, et que le piston 25 soit appuyé contre le couvercle 29, le compartiment 42 doit présenter une valeur de pression maximale qui est supérieure à la force développée par le moyen de ressort. Pour que le moyen de ressort 50 soit dans sa position libérée le différentiel de pression établi entre les deux compartiments 41 et 42 est diminué progressivement ou brusquement d'un coup de façon que le compartiment 42 parvienne à une valeur de pression inférieure à la force développée par le moyen de ressort 50. On peut alors même prévoir rétablissement d'un équilibre de pression entre les deux compartiments 41 et 42.

La force de freinage, c'est-à-dire la poussée verticale maximum du patin de frein 20, est déterminée lors de la conception du système de freinage en considérant les caractéristiques physiques propres aux différents éléments compris dans le système de freinage, cette poussée dépendant de la charge minimum disponible sur le bogie 3, du délestage possible des roues, du coefficient d'adhérence des matériaux de friction des freins de patin 20, et de la décélération que Ton souhaite provoquer.

La force de freinage entre le patin de frein 20 et le rail 30 est une force verticale qui peut être très grande et est obtenue en transférant une partie des charges supportées par les roues vers !e patin de frein 20. Un exemple est montré à la figure 1 pour un véhicule de 80 tonnes (F=80). La répartition de la charge avec le système de freinage hors service, figure 1 , est de 40 tonnes par bogie 3 (F1 =40) et de 20 tonnes par essieu (F2=20), soit 10 tonnes par roue. La figure 2 montre la répartition de la charge avec le système de freinage en fonction. Plus ta charge sur le patin de frein 20 est augmentée (F3), plus les roues peuvent être délestées (F2) . Le cumul des forces (F2 + F3) en théorie est égal à la force F. Donc par exemple, si chaque essieu présente une force F2 égale à la force produite par 15 tonnes cela veut dire que le patin de frein 20 présente une charge de 10 tonnes en présence du véhicule précité de 80 tonnes (F=80), conformément à l'équation [2(F2) + F3]2 = F = [2(15) + 10]2 = 80. Ainsi, la pression maximum sur les patins de frein 20 correspond à la force maximum développée par l'ensemble des moyens de ressort 50 et l'ensemble des pistons 25, qui prennent appui sur le corps de pontage 10.

L'effort de freinage obtenu suivant l'invention est avantageusement transmis au bogie par l'intermédiaire de moyens de transmission 83 qui, dans l'exemple de réalisation illustré, sont agencés entre le corps de pontage et le châssis du bogie et qui permettent simultanément les oscillations verticales et latérales du bogie. Ces moyens de transmission peuvent consister en éléments connus usuels, tels que des silentblocs ou des butées en deux parties capables de coulisser verticalement et horizontalement dans un sens latéral l'une par rapport à l'autre. Le corps de pontage 10 comporte des moyens de guidage de patin de frein qui guident celui-ci parallèlement au rail 30 pendant son déplacement entre ses deux positions extrêmes. Ce système de guidage assure la symétrie du mouvement du patin de frein 20 entre sa partie avant (vers le premier essieu 1 ) et sa partie arrière (vers le second essieu 2) du bogie 3, de manière à ce qu'il reste parallèle au rail 30, quelle que soit sa position.

Ainsi qu'il ressort de la figure 3 plusieurs moyens de ressorts 50 successifs, agencés chacun dans une boîte à ressort 23, peuvent être disposés entre le corps de pontage 0 et le patin de frein 20. Le nombre de moyens de ressort 50 va dépendre des spécificités du système de freinage selon les caractéristiques du train, nombre de véhicules, poids, vitesse, etc. Ces spécificités sont déterminées lors de la conception et construction du système de freinage. Lesdits moyens de guidage du patin de frein 20 comprennent dans l'exemple illustré une timonerie avant 70 reliée entre le corps de pontage 10 et une boîte à ressort 23 avant et une timonerie arrière (non visible sur les figures) reliée, de manière symétrique, entre le corps de pontage 10 et une boîte à ressort 23 arrière des moyens de ressort 50 successifs. Ces timoneries avant et arrière présentent une configuration traditionnelle comprenant au moins une crémaillère 71 commandée par au moins un levier 73 et elles sont reliées l'une à l'autre par un agencement à ievier de renvoi 72.

La synchronisation des patins de frein 20 du bogie 3 d'un même véhicule est aussi avantageusement assurée. Ainsi qu'il ressort de ia figure 6, le bogie 3 présente un premier corps de pontage 10A et un second corps de pontage 10B, ceux-ci étant reliés par des barres de transmission 55. Les barres de transmission 55 sont elles-mêmes reliées aux timoneries 70.

Dans l'exemple illustré, les moyens de commande de déplacement du patin de frein 20 sont constitués du circuit pneumatique courant, existant habituellement sur les véhicules sur rail. Ce circuit comprend une source de gazi somprimé 45 représentée de manière schématique sur la figure 6.

Le différentiel de pression entre les deux compartiments 41 et 42 de la chambre du corps de pontage 10 est réalisé dans le présent exemple par l'injection de gaz comprimé dans les compartiments 42 des chambres des corps de pontage 10. Cette injection doit être uniforme tant au côté gauche qu'au côté droit du véhicule pour assurer une égalité de pression entre le système de frein gauche et le droit. Ce fluide est envoyé aux compartiments 42 par une conduite générale 58 qui est alimentée par la source de gaz comprimé 45 et qui est localisée autour des barres de transmission 55. Une sortie pour gaz comprimé non représentée, obturable de manière courante, est prévue dans le compartiment 42. Un accès à l'air libre 80 est prévu dans le compartiment 41 . Toutes les montées ou descentes du piston 25 engendrent une variation du volume du compartiment 41. Afin que cette variation de volume n'engendre pas une augmentation de la pression (lorsque le piston monte) ou une dépression (lorsque le piston descend) qui gêneraient le déplacement du piston 25, l'air du compartiment 41 doit pouvoir entrer ou sortir librement dans celui-ci. Le déplacement de chaque piston 25 avec sa boîte à ressort 23 dans les positions dans lesquelles les moyens de ressort 50 sont dans leur position sollicitée est donc obtenu par injection de gaz comprimé dans le compartiment 42 dont la sortie pour gaz est fermée. Cette sortie est, d'une manière courante dans les circuits pneumatiques de trains, ouverte pour laisser s'échapper à l'air libre le gaz comprimé, lorsque les moyens de ressort doivent être libérés.

Le patin de frein 20 est, par l'intermédiaire d'un assemblage glissant et non collé, fixé à un support de patin de frein 21 qui est accroché à une boîte à ressort 23. Cet assemblage permet un jeu longitudinal entre le patin de frein et le support de patin en position basse de freinage. L'effort de freinage lorsque ie patin de frein 20 frotte sur le rail 30 peut produire beaucoup de chaleur. Le patin de frein 20 tend alors à se dilater, ce dont tient compte l'assemblage représenté où le patin de frein 20 est relié à son support 21 par un montage en queue-d'aronde, où ces deux éléments restent partiellement espacés l'un de l'autre. Lorsque le patin de frein 20 est chaud et dilaté, cet espace permet une déformation contrôlée de celui-ci.

Dans le système de freinage selon l'invention, le rail 30 joue le même rôle que le disque de frein dans un frein classique. La différence fondamentale réside dans le fait que la partie frottée (le rail 30) est sans cesse renouvelée et donc froide, ce qui n'est pas le cas d'un disque de frein qui accumule la chaleur. Comme précaution supplémentaire on peut prévoir de remédier, suivant l'invention, au problème d'une chaleur excessive par la présence d'un dispositif de refroidissement. On peut par exemple prévoir un premier système de refroidissement de patin de frein 20 qui comprend des moyens d'alimentation en un fluide de refroidissement courants, non représentés, et des passages 81 situés dans le corps de pontage 10 et des passages 61 situés dans le patin de frein 20 qui sont alimentés en ce fluide pour refroidir ledit patin de frein 20 (voir figures 7 et 8). Dans une forme de réalisation préférée les passages 81 sont reliés à des flexibles 60 qui communiquent avec les passages de patin de frein 61 , pour tenir compte du déplacement du patin de frein 20 pendant sa descente. Cette configuration n'est pas limitative, d'autres configurations pour alimenter en fluide refroidissant le patin de frein 20 peuvent être envisagées. Par exemple, un second circuit de refroidissement peut comprendre des seconds passages 59 pour refroidir l'espace entre le support de patin 21 et le corps de pontage 10. Ces deux circuits peuvent être prévus conjointement ou isolément et ils peuvent être complètement séparés et distribuer des fluides différents suivant les buts recherchés, soit un pur refroidissement, soit une amélioration du coefficient de freinage, soit un contrôle de l'usure des matériaux.

Le système de freinage déjà décrit prévoit que les moyens de commande permettent le déplacement entre la position haute et la position basse de freinage d'un seul coup, c'est-à-dire qu'un freinage d'urgence soit provoqué par une chute de pression complète dans les compartiments 42 des chambres des corps de pontage 10A et 10B engendrée elle-même par une chute de pression dans la condeife générale du corps de véhicule 100 et du train. Elle peut être, comme pour les autres freins, commandée par le conducteur, un voyageur à n'importe quel point du train prévu à cet effet ou par une rupture d'attelage et donc de la conduite générale.

Avantageusement, le patin de frein 20 présente une forme particulière en section transversale, son profil suivant le profil d'une roue. En section transversale, le patin de frein présente une surface de contact parallèle à la surface sommitale du rail, avec laquelle elle entre en contact en position basse du patin de frein et un boudin latéral qui, d'un côté du patin de frein 20, fait saillie vers le bas à partir de cette surface de contact pour un guidage du patin de frein 20 sur une surface latérale du rai! 30.

Il doit être entendu que la présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications.

On peut envisager que les vérins pneumatiques à simple effet mis en œuvre dans l'exemple illustré soient remplacés par des vérins pneumatiques à double effet où les compartiments 41 sont remplis non d'air atmosphérique, mais eux aussi de fluide sous pression. Dans un tel cas on peut même envisager aussi de se passer des moyens de ressort 50.

On peut par exemple aussi prévoir, au lieu de vérins pneumatiques pour maintenir le patin en position haute, des moyens de retenue purement mécaniques, qui, en position fermée, retiennent les ressorts en position comprimée, et des moyens de commande, mécaniques ou électriques, qui ouvrent les moyens de retenue et ainsi libèrent les ressorts et la descente brusque du patin de frein 20. De tels systèmes de freinage sont particulièrement appropriés pour le freinage bloquant du véhicule et ne sont pas prévus pour une remontée du patin commandée par le conducteur.