Brevet FR2270375A1 — publié le 19751205

fl est connu qu'un assemblage d'éléments de construction, réalise par boulonnage sans disposition spéciale, puis soumis à des sollicitations dynamiques d'intensité et de fréquence variables, se désorganise plus ou moins vite du fait du desserrage des boulons. La désorganisation de l'assemblage et même sa ruine sont d'autant plus rapides que les tolérances diverses admises pour chacun des composants sont importantes et que cet assemblage doit éventuellement contribuer à amortir le champ dynamique des forces qui le sollicitent. Ce cas est particulièrement celui de la fixation des rails sur les supports des voies ferrées. Transmis par les essieux des convois, les effets dynamiques des charges roulantes affectent nécessairement les attaches de rails sur leurs supports, puis le lit d'appui de ceux-ci sur la plateforme du chemin de fer. La solution du problème posé, à savoir : a) amortissement maiimal des sollicitations dynamiques avant leur entrée dans le support et le ballast ; b) indesserrabilité des boulons de fixation des rails sur leurs supports ; c) compatibilité des dispositifs utilisés avec les servitudes ferroviaires ; est connue et mise en application de plus en plus systématiquement par tous les réseaux. Le dispositif dit attache bi-élastique comprend 10) une plaquette en élastomère qui, prise en sandwich entre le rail et son support, amortit au maximum, par élasticité différée, les sollicitations dynamiques transmises par le rail ; 20) une pièce en acier à ressorts qui, élastiquement, suit instantanément les variations d'épaisseur de la plaquette décrite en 1Q suivant l'application des charges roulantes tout en maintenant une pression pratiquement constante dans tout l'assemblage De) un tirant métallique (tirefond, boulon tirefond, boulons divers, etc..) assurant l'action de serrage du rail sur son support 40) des dispositions connexes adaptées aux servitudes de la voie ferrée :: - positionnement du rail compte tenu des sur-écartements dans les courbes du couloir de circulation, - isolement électrique des circuits de voie assurant la signalisation, - amortissement des chocs transversaux fatigant le support* - etc... Cependant, primo, les dispositifs proposés ne sont pas conçus pour rattraper systématiquement au montage les aeux qui, du fait des tolérances de fabrication des composants (rails, dispositions d'appui du rail sur le support, clips et plaquettes élastiques, boulons de fixation) affectent le positionnement des pièces assemblées. Les pièces composant l'assemblage étant nécessairement implantées en fonction de leurs tolérances maximales, il est évident que des jeux entre pièces existent normalement dans l'assemblage et seront donc une cause de sa désorganisation. Secundo, les dispositifs proposés sont appropriés, soit à nn type d'attache bi-élastique, soit à une nature (acier bois, béton) de support de voies ferrées, ce qui complique les approvisionnements ainsi que les techniques de pose et d'entretien de la voie. Tertio, il est étonnant que de nombreux dispositifs utilisés soient lourds et souvent difficiles à fabriquer. La quantité intempestive d'acier spécial utilisée ainsi que la complication des outillages et des channes de fabrication sont nécessairement anti-économiques. La présente invention concerne une pièce en acier à ressorts telle que définie ci-dessus en 20, particularisée par sa polyvalence, c'est-àdire par sa possibilité d'adaptation aux dispositifs d'attache SNCF quelle que soit la nature du support (acier, bois, béton), par sa facilité de fabrication et d'utilisation, par son poids moindre et par ses possibilités de suppression des jeux entre le rail et ses butées sur la traverse. Pour les pays en voie de développement, il est rationnel que les chemins de fer contribuent à la promotion industrielle nationale en commandant dans leur pays les pièces de grande série nécessaires à la réalisation de leurs voies ferrées. L'économie globale réalisée sera d'autant plus grande que les dites pièces seront polyvalentes quant à la nature des attaches et supports de rail, faciles à exécuter (simplification des ou- tillages et des channes de fabrication) et utiliseront un tonnage moindre de demi-produits industriels par ailleurs d'usage très courant et libres de toute contrainte commerciale s'il faut les importer. Suivant l'invention, le clame constituant le composant doué d' élasti- cité instantanée dans I'attache du rail sur les supports de voie ferrée résulte du poinçonnage, du formage à froid ou à chaud et d'opérations de trempe et de revenu d'un flan découpé dans de l'acier plat dont les c carac- téristiques dimensionnelles et qualitatives lui confèrent, après façonnage et traitement thermique judicieux, des forces de serrage et de dé forma- tiens élastiques en harmonie avec les sollicitations de l'attache suivant les actions statiques liées à la dilatation des rails, les actions dynamiques dues aux charges roulantes et les réactivons de butée rencontrées par le support des rails dans le ballast de la plateforme de la voie ferrée. Les dessins ci-après permettent de définir l'invention. La figure 1 représente le clame vu par dessous en perspective. La figure 2 correspond à la coupe verticale médiane de deux versions du clame en position de service suivant fixation du rail sur son support. La figure 3 représente, en plan, à titre d'exemple, une des possibilités de façonnage en continu d'une bande d'acier plat de qualité dite aciers à ressorts pour réaliser l'ébauche d'un clame selon l'invention. Selon la figure 1, le clame 1 correspond à un flan en acier de qualité dite aciers à ressorts façonné judicieusement pour présenter, d'une part, suivant les zones longitudinales bordant le plat, deux lames élastiques 2, 3, galbées pour que la profondeur de leur courbure avant aplatissement corresponde aux déformations élastiques nécessaires pour obtenir la force de serrage attendue et, d'autre part, dans sa partie mediane, deux languettes façonnées 4, 5, devant constituer des arrêts, quatre brides 6,.7, 8, 9, reliant et solidarisant les deux lames 2, 3, et un trou IO, ovalisé ou non, laissant le passage de la tige du boulon de serrage du dispositif. Suivant la figure 2, le rail I4 est bloqué sur son support I5 par deux fixations, l'une et l'autre utilisant le clame 1 selon l'invention, compte tenu de deux éxécutions (versions 2a et 2b) ne se differenciant que par le profil longitudinal des lames 2 et 3. Le clame 1, déformé élastiquement entre ses portées 11a/11b et I2 par l'action de serrage du boulon 13, appuie le rail I4 sur le support I5 par l'intermédiaire d'une plaquette en élastomère I6. Compte tenu des impératifs pratiques, à savoir : a) implantation identique des boulons I3 dans le support I5, b) élargissement du couloir de circulation des essieux dans les courbes, c) hauteur constante en fin de serrage entre le dessous de la rondelle répartissant l'effort du boulon 13 et le dessus de la table d'appui du rail, d) rattrapage des jeux suivant les tolérances minimales de fabrication des composants du dispositif d'attache, les deux languettes 4 et 5 sont façonnées et dimensionnées pour que, lorsqu'au serrage du boulon le clame 1 s'aplatit, leurs faces extérieures, par élasticité, viennent s'inserer entre la butée I7 marquant le contact de 1' extrémité de la languette 4 sur le -flanc incliné de la cuvette ou de la mortaise I8 aménagée dans le support I5 et la butée 19 marquant le contact de la languette 5 sur le front du patin du rail I4, compte tenu de ce que leurs extrémités s'arrêtent en 20a et 20b contre le support en interdisant toute déformation intempestive des lames 2 et3. Bien entendu, le sur-écartement imposé, c'est à dire la grandeur maximale du déplacement tranversal centrifuge du rail par rapport à l'axe de la voie ferrée* conduit à dimensionner et à façonner les languettes 4 et 5 pour que la distance entre leurs faces opposées après pliage varie en fonction des sur-écartements élémentaires recherchés et corresponde, suivant déformations élastiques des dites languettes, lors du montage du clame, à l'écartement des butées 17 et 19 - écartement dépendant également des tolérances dimensionnelles normales de fabrication du support, du rail et du clame lui-mtme. Les réactions d'appui des clames 1, déterminées en fonction des réalités mécaniques de la plateforme ballastée, étant constantes, les talons 21a et 21b des dits clames doivent, quant à leur contact sur le support, respecter les possibilités mécaniques du matériau sur lequel ils.s'ap- puient. Si le support (métal) est très résistant ou inversement peu résistant (bois), le talon 21b du clame résultera d'un pliage à ltéquerre des lames 2 et 3 pour que sa section transversale repose bien à plat sur le dessus du support, soit directement pour le métal, soit par l'intermOdiai- re d'une sellette en acier pour le bois. Pour le support en béton, le talon 21a pourrait autre obtenu par ma- triçage, car les contraintes développées par la branche du allongé en appui direct sur le support respectent les possibilités mécaniques du béton. L'utilisation de la rondelle diélectrique 22 isolant électriquement le clame 1 du boulon 13 qui s'ancre dans le corps du support 15 satisfait aux impératifs de la signalisation ferroviaire par circuits électriques empruntant les rails. La figure 3 représente, à titre d'exemple, la phase initiale d'un processus opératoire démontrant la simplicité de fabrication des claies suivant les dispositions de la présente invention. Le large plat 23, en a- cier de qualité appropriée, livré en bande ou cisaillé dans une tble obtenue ou non suivant le procédé de laminages croisés, est engagé sous des outillages en nombre judicieux disposés en ligne tels que 24, 25, 26, 27, 28 Les parties ombrées 24a, 25a, ou les lignes tracés en traits forts 26a, 28, correspondent respectivement aux débouchures suivant poinçonnages et aux découpages de la bande par grugeage ou cisaillage. Les outillages 27 assurent la finition du façonnage des languettes 4 et 5 dont le pliage est amorcé par les outillages 26. Suivant leur encombrement et toutes opportunités, les outillages sont nécessairementséparés par des distances multiples de la largeur d'un clame. Chaque déplacement de la bande, suivi d'une plongée de l'équipage mobile des outillages, correspond à la réalisation dlune somme d'usinages élémentaires fonction du nombre d'outillages travaillant simultanément. Cet exemple montre, dune part, qu'en adaptant sur l'outillage 25 un ensemble poinçon, matrice approprié , la débouchure 25a situant ltextré- mité de la languette 5 cEté rail peut changer de longueur et que, de ce fait, en positionnant judicieusement dans l'outillage 27 la matrice for mant et gabarisant la languette 5, il est facile d' ajuster le clame pour satisfaire tous les sur-écartements imposés à la voie ferrée, dtautre part, que les usinages s'effectuent de part et d'autre de l'axe médian de la bande d'acier1 donc que-des clames de différentes longueurs peuvent entre pratiquement réalisés sans modification des outillages. Il est donc évident qu'à chaque plongée, compte tenu, si nécessaire, de toutes dispositions spécifiques complémentaires implantées sur la li gue de fabrication telles que : chauffage électrique par induction ou par résistance localisant exactement les zones a chauffer, l'ébauche d'un clame tombe suivant le cisaillage 28 et subit, en reprise,tout d'abord, un matriçage profilant en phase 29 par pliage et cambrage les détails des lames élastiques 2 et 3 puis, une opération de trempe et de revenu fixant les caractéristiques mécaniques attendues pour l'acier. Pour clore le cycle de fabrications le clame suivant l'invention re- çoit tous marquages, traitements de surface, etc... facilitant son utilisation et améliorant sa défense vis-à-vis des agents destructeurs extérieurs. Le clame suivant l'inventiàn marque un progrès décisif dans la réa-- lisation de l'attache élastique des rails de cheJin de fer cars bien que nécessitant moins d'acier et étant plus facile à fabriquer que les clips généralement utilisés, il assure à l'attache, outre les caractéristiques connues, à savoir : l'indesserrabilité et la bi-*lasticité verticale, le positionnement actif du rail quels que soient les jeux des composants de la dite attache et par conséquent, Sa bi-élasticité transversale ainsi qu'un tarage précis du serrage recherché sans risque de déformation in tempestive du clame. REVENDICATIONS 7. Clame assurant le positionnement et l'attache doublement bi-élastique des rails sur tous supports de voies ferrées tant en alignements droits qu'en courbes, caractérisé par un flan découpé dans un acier plat de qualité dite acier a ressorts et façonné suivant poinçonnage, pliage, chauffage, matriçage, cambrage, estampage, trempe et revenu pour présenter deux lames ressorts parallèles reliées transversalement par quatre brides encadrant, selon son axe longitudinal, un trou central entre deux languettes dont les extrèmités opposées détachées du flan forment ( après pliage des languettes ) les deux branches d'une pince élastique. 2. Clame selon la revendication 1, caractérisé pour un profil de rail donné fixé directemest sur tous supports de voies ferrées, c'est à dire sans selle métallique intermédiaire, par un flan de poids brut constant contribuant à la bi-élasticité verticale du système d'attache; le flan est façonné pour assurer les meilleures conditions d'appui des parties du clame en contact avec le rail et son support. 3. Clame selon les revendications 1 et 2, caractérisé, suivant changement de courbure des lames ressorts parallèles en fonction du serrage du boulon de fixation, par l'insertion élastique, entre le front du patin du rail et le flan de la butée aménagée dans le support, des deux branches de la pince formée par les languettes repliées, pour positionner définitivement le rail et le clame tout en contribuant à la bi-élasticité transversale de l'attache. 4. Clame selon les revendications I, 2, caractérisé par les extrémités des branches repliées de la pince élastique, qui viennent, lors du serrage du boulon, s'arrêter contre le support, pour éviter toute déformation intempestive des lames ressorts et pour définir la tare du serrage réalisé.