Brevet FR2353757A1 — publié le 19771230

La présente invention concerne un panneau antivibrations revêtu d'une plaque élastique de réglage d'élasticité. La présente invention concerne un organe antivibrations lié à une plaque élastique de réglage comportant des trous ronds1 carrés ou en forme d'étoile la traversant. Une pression exercée sur l'organe anti-vibrations est transmise à l'interface de liaison entre l'organe anti-vibrations et la plaque élastique de réglage. De ce fait, la surface supportant la pression de l'organe anti-vibrations est égale à la surface totale de l'organe anti-vibrations moins la somme des surfaces de tous les trous de la plaque élastique de réglage. Puisque la constante élastique de l'organe anti-vibrations est proportionnelle à sa surface supportant la pression, la constante élastique de l'organe anti-vibrations diminue d'une quantité équivalente à la surface totale des trous dans la plaque élastique de réglage.C'est-à-dire que, suivant la surface déterminée d'un trou et le nombre de trous déterminé dans la plaque élastique de réglage, la constante élastique de l'organe anti-vibrations peut être déterminée arbitrairement. Quand un panneau anti-vibrations ayant une constante élastique rendue ainsi réglable est appliqué, par exemple, sur la partie inférieure d'un rail ou d'un élément supportant un rail tel qu'une traverse,une dalle ou une semelle, la vibration et le bruit de la voie peuvent être réduits et la stabilité de roulement des trains peut être accrue. De façon classique, l'élasticité dela voie est maintenue au moyen de patins supports faits en une matière élastomère telle que du caoutchouc vulcanisé ou du polyuréthane qui sont introduits entre le rail et la traverse ou au moyen de tapis anti-vibrations installés sous les traverses ou semelles de IL voie. Une demande récente, croissante, de réduction des vibrations et du bruit des voies et d'un accroissement de la stabilité de roulement des trains a rendu nécessaire de réduire plus encore la constante élastique de la voie. Cependant, le panneau anti-vibrations classique étant fait en un élastomère tel que du caoutchouc ou du polyuréthane vulcanisé, il est difficile de réaliser une voie ayant une constante élastique encore réduite sans modification importante de la conception de la voie existante. Comme moyen de réduction de la constante élastique du panneau anti-vibrations, il est concevable de prévoir plusieurs trous ou rainures dans le panneau anti-vibrations mais, dans ce cas, la charge répétée sur les rails due au passage des trains, va se concentrer au niveau de ces trous ou de ces rainures et, inévitablement, la durée du panneau anti-vibrations diminuera. Egalement, il est concevable d'augmenter I'épaiSseur existante du panneau anti-vibrations et, de réduire de façon correspondante sa constante élastique.Toutefois, dans ce cas, si la constante élastique doit être réduite d'environ la moitié de la valeur existante, l'épaisseur devra être plus que doublée et, dans le cas où l'on utUise le panneau anti-vibrations comme patin support de voie, le dispositif de fixation des rails devra être modifié considérablement du fait qu'un panneau anti-vibrations ayant une épaisseur double devra être placé entre les rails et les traverses. Compte tenu de ce qui précède, le premier objet de la présente invention est de prévoir un panneau anti-vibrations qui a pratiquement la même forme et la même dimension que le panneau classique, qui peut être appliqué sans modification quelconque des éléments associés, tels que le dispositif de fixation des rails, et qui permet cependant de régler de -façon souhaitable la constante élastique de la voie. Le second objet de la présente invention est de prévoir un panneau anti-vibrations ayant une durée de vie élevée et une constante élastique réglable. Ces objets peuvent être aisément atteints avec un panneau anti-vibrations selon la présente invention. La présente invention concerne un panneau antivibrations qui constitue un organe anti-vibrations intégré à une plaque élastique de réglage comportant des trous ronds, carrés ou en forme d'étoile ménagés dans celle-ci. Les trous dans la plaque élastique de réglage diminuent la surface supportant la pression de l'organe anti-vibrations et, par conséquent, la constante élastique de l'organe anti-vibrations est réduite, réalisant ainsi un panneau anti-vibrations ayant pratiquement la même forme et la meme dimension que le panneau classique mais qui a une constante élastique considérablement infé rieure au panneau classique. Dans la présente invention, l'organe anti-vibrations est fait en élastomère tel que du caoutchouc ou du polyuréthane alors que la plaque de réglage élastique est en acier ou en matière plastique renforcée par des fibres. Quand la contrainte de compression agissant sur une partie de l'organe anti-vibrations est plus concentrée sur une partie de celui-ci que sur une.autre la répartition de la contrainte sur la surface totale de l'organe anti-vibrations est, de façon souhaitable, -rendue uniforme en réalisant des trous ayant une surface supérieure ou en réalisant un nombre supérieur de trous dans la partie correspondante de la plaque élastique de réglage et la traversant. Si nécessaire, plusieurs plaques de réglage élastiques comportant des trous ronds, carrés ou en forme d'étoile peuvent être empilées les unes sur les autres en plusieurs organes anti-vibrations, assurant le même effet que le panneau anti-vibrations décrit cidessus. (1) comme élément anti-vibrations pour des voies, un panneau anti-vibrations selon la présente invention qui est une plaque de réglage élastique comportant des trous ronds, carrés ou en forme d'étoile liée à un organe anti-vibrations est fixé à la partie inférieure de l'élément supportant le rail tel qu'une traverse une dalle ou une semelle. (2) Pour supporter élastiquement un rail, le panneau anti-vibrations selon la présente invention est fixé à la partie inférieure du rail. Dans ce dernier cas, on peut éviter l'inconvénient classique de devoir placer des patins destinés à supporter les voies lors de la pose des rails si le panneau anti-vibrations selon la présente invention est fixé préalablement à la partie inférieure du rail. Dans ce dernier cas, le panneau anti-vibrations peut assurer une isolation électrique suffisante entre le rail et la traverse, c'est-à-dire l'élément supportant le rail, et peut également améliorer la résistance à la corrosion de la partie inférieure du rail. La présente invention sera bien comprise à laJecture de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure l(a) est une vue en plan d'un premier mode de réalisation de la présente invention; La figure htb) est une vue en coupe suivant la ligne I(b)-(lb) de la figure l(a); Les figures (îc) et l(d) sont, respectivement, des vues en plan de trous ayant des formes diverses ménagés dans les plaques de réglage élastiques des figures l(a) et l(b);; La figure l(e) est une vue en plan illustrant un autre mode de réalisation de trous dans les plaques de réglage élastiques des figures l(a), l(b); La figure 2(a) est une vue en plan d'un second mode de réalisation de la présente invention; La figure 2(b) est une vue en coupe suivant la ligne 2(b)-2(b) de la figure 2(a); La figure 3(a) est une vue en plan d'un troisième mode de réalisation de la présente invention; La figure 3(b) est une vue en coupe suivant la ligne IIIb-IIIb de la figure 3(a); La figure 4(a) est une vue en plan d'un quatrième mode de réalisation de la présente invention; La figure 4(b) est une vue en coupe suivant la ligne IVb-IVb de la figure 4(a); et La figure 5 est un graphique illustrant les résultats d'essai de la présente invention On décrira la présente invention en se référant à ses modes de réalisation illustrés dans les figures l(a) à 5. Dans les figures l(a), l(b), la référence 1 désigne un panneau anti-vibrations selon la présente invention. Le panneau anti-vibrations 1 est réalisé en liant une plaque de réglage élastique 3 en acier, en acier inoxydable ou en matière plastique renforcée par des fibres, connus, sur la surface d'un organe anti-vibrations 2 fait en un élastomère tel que du caoutchouc ou du polyuréthane, au moyen d'un agent de liaison connu ou par cuisson. La plaque élastique 3 comporte un nombre requis de trous ronds 4 la traversant. Comme le montrent les figures l(c), l(d), ces trous peuvent arbitrairement être carrés ou avoir la forme d'étoiles. Quand un panneau ainsi constitué subit une pression P, comme cela est représenté dans la figure l(b), exercée sur la plaque de réglage élastique 3, cette pression est transmise à l'interface entre la plaque de réglage élastique 3 et l'organe anti-vibrations 2.Donc la surface de l'organe anti-vibrations supportant la pression est égale à la surface supérieure de l'organe anti-vibrations 2 moins la surface totale des trous 4 de la plaque de réglage élastique 3. Par conséquent, la surface de l'organe anti-vibrations 2 supportant la pression est inférieure d'une valeur équivalant à la surface totale des trous de la plaque de réglage élastique 3. Puisque la constante élastique de l'organe anti-vibrations 2 est approximativement proportionnelle à sa surface supportant la pression, la constante élastique de l'organe anti-vibrations 2 selon la présente invention est réduite d'une quantité équivalant à la surface totale des trous 4 de la plaque de réglage élastique 3. Selon une expérience réalisée par la demanderesse, une épaisseur de 1 mm environ de la plaque de réglage élastique 3 du panneau anti-vibrations, quand il est utilisé comme patin destiné à supporter des rails, est suffisante et, donc, le même effet que le panneau anti-vibrations classique peut être obtenu en augmentant l'épaisseur de 1 mm environ seulement. Ainsi, le panneau anti-vibrations selon la présente invention peut être employé comme patin pour supporter des rails sans modification fondamentale du dispositif de fixation des rails existant. Dans une telle application dans laquelle une contrainte de compression approximativement uniforme agit sur la surface totale supportant la pression, les trous 4 dans la plaque élastique de réglage 3 sont répartis uniformément, rendant ainsi la constante élastique uniforme sur toute la surface supportant la pression. Parallèlement, dans une application à un patin destiné à supporter des rails dans lequel la contrainte de compression produite est plus élevée dans la partie centrale que sur les bords, comme on le voit dans la figure l(e), des trous 4 ayant une surface supérieure, ou un nombre de trous supérieur peut être réalisé dans la partie centrale, réduisant ainsi la constante élastique de la partie soumise à une contrainte de compression supérieure et évitant ainsi la détérioration du panneau antivibrations en rendant la répartition des contraintes plus uniforme sur toute la surface du panneau. Les figures 2(a), 2(b) illustrent un second mode de réalisation 11 de la présente invention. Dans le second mode de réalisation, une plaque élastique de réglage 3 faite en la même matière que dans le premier mode de réalisation est montée en sandwich au moyen d'un agent de liaison ou par cuisson entre des organes antivibrations 2(a), 2(b) faits en la même matière que dans le premier mode de réalisation. Dans ce cas, également, la constante élastique des organes anti-vibrations 2(a), 2(b) est inférieure d'une quantité proportionnelle à la surface totale des trous 4 de la plaque élastique de réglage 3. Sur une ligne très chargée sur laquelle circulent de nombreux trains, les charges répétées créées par les trains provoquent une déformation des patins supportant la voie et la température s'élève inévitablement par suite de la chaleur produite par cette déformation. Si, sur une telle ligne, un patin anti-vibrations suivant le second mode de réalisation de la présente invention est utilisé, l'accumulation de chaleur dans l'organe anti-vibrations 2 sera évitée à cause de la conductibilité thermique de la plaque de réglage élastique 3 et, de ce fait, la durée de vie de cet organe sera de beaucoup accrue.Dans le second mode de réalisation tout comme dans le premier, un effet sera obtenu en fixant l'épaisseur de la plaque élastique de réglage 3 à environ 1 mm et l'épaisseur totale y compris Jes organes anti-vibrations 2(a), 2(b), à une valeur supérieure de 1 à 2 mm à l'épaisseur des patins classiques destinés à supporter des voies. Les figures 2(a), 3(b) illustrent des exemples d'utilisation du panneau anti-vibrations selon la présente invention fixé à la partie inférieure de la traverse 5. Dans ces exemples, la partie inférieure de la traverse 5 sur laquelle est posé le rail 6, est fixée au panneau anti-vibrations selon la présente invention, l'organe anti-vibrations étant fixé à la partie supérieure de la plaque élastique de réglage 3 dans laquelle sont nagés les trous 4, la plaque élastique de réglage 3 étant posée sur le ballast 7. Dans ces exemples, également, la constante élastique de l'élément 5 supportant les rails diminue par suite de la réduction de la surface supportant la pression de l'organe antivibrations 2 en fonction des trous 4 de la plaque élastique de réglage 3.Donc, l'organe anti-vibrations 2, qui est séparé du ballast 7 par la plaque de réglage élastique 3, n'est pas usé par abrasion ni fissuré par les pierres du ballast qu'il écrase, augmentant ainsi sa durée de vie en évitant sa détérioration. Ces exemples concernent le cas de rails supportés par des traverses, mais, quand l'élément supportant le rail est une semelle, le même effet que dans le mode de réalisation de la figure 3 peut être obtenu si le panneau anti-vibrations selon la présente invention est appliqué au-dessous de la partie inférieure de la dalle ou de la semelle supportant la voie. La figure 4 illustre un cas d'utilisation de la présente invention dans le but d'améliorer l'élasticité du support du rail dans lequel, sur l'extérieur d'un organe anti-vibrations 2 ayant une section en forme de U, dont la surface intérieure a une forme telle qu'elle épouse la face inférieure et les faces latérales du rail 6, est fixée une plaque de réglage élastique 3 en forme de U qui est alors fixée à la partie inférieure du rail. Le panneau anti-vibrations ainsi intégré à la partie inférieure du rail est posé sur l'élément supportant le rail, c'est-à-dire la traverse 51 puis fixé par un dispositif connu de fixation de rail 8. De ce fait, tout comme dans les plaques de réglage élastiques des modes de réalisation précédents de trous en nombre approprié, ayant un diamètre approprié sont ménagés dans la plaque de réglage élastique 3 sauf dans sa partie surélevée 31;et, l'élasticité de support- de rail 6, qui dépend de l'organe anti-vibrations 2, peut être réduite arbitrairement en fonction des trous 4 de la asque de réglage élastique 3. Si le panneau anti-vibrations, comme cela est représenté dans la figure 4, est fixé sur la partie inférieure du rail avant de poser le rail, l'inconvénient de devoir fixer les patins supportant les rails un par un sur des rails quand ceux-ci sont posés peut être évité. Parallèlement, dans le mode de réalisation représenté dans les figures 4, l'isolement électrique entre le rail et l'élément supportant le rail tel qu'une traverse, une semelle, etc., peut être totalement assuré par l'organe anti-vibrations 2 intercalé entre l'organe 6 et la plaque élastique de réglage 3 et, en outre, la résistance à la corrosion de la partie inférieure du rail peut être améliorée. Pour contrôler l'effet de la présente invention, la demanderesse a effectué divers essais dont certains seront décrits ci-après. Exemple expérimental 1) Panneau essayé Organe anti-vibrations Largeur latérale : 140 mm Largeur longitudinale : 180 mm Epaisseur : 7 mm Plaque élastique de réglage Acier Largeur latérale : 140 mm Largeur longitudinale : 180 mm Epaisseur : 1 mm 72 trous de 10 mm de diamètre ont été réalisés à des intervalles sensiblement égaux sur toute la surface. 2 Surface totale des trous : 56,55 cm Rapport entre la surface totale des trous et la surface supérieure de la plaque élastique de réglage : 0,224. 2) Processus d'essai L'organe anti-vibrations seul a été appelé élément a. L'organe anti-vibrations portant la plaque élastique de réglage lié sur sa surface supérieure a été appelé élément b. Les éléments a et b ont été fixés sur un montage puis, en utilisant une machine d'essai universelle connue, une charge de 1 à 5 t a été appliquée sur ceux-ci dans la direction P, comme le montre la figure l(b), et l'on a mesuré le déplacement de l'organe anti-vibrations. 3) Résultats d'essais Les résultats sont représentés dans la figure 5 dans laquelle en ordonnées est portée la charge (en tonnes) et en abscisses est porté le déplacement (en millimètres) de l'organe anti-vibrations. Dans la figure 1, d représente les résultats obtenus avec un organe anti-vibrations fixé sur une plaque élastique de réglage selon la présente invention alors que a représente les résultats obtenus avec l'organe anti-vibrations classique seul. Comme cela apparaît d'après ces résultats, la constante élastique du panneau anti-vibrations selon la présente invention peut être réduite considérablement par rapport à celle du panneau classique fait en la même matière sans plaque élastique de réglage fixée sur celui-ci. Selon des résultats d'essais effectués en utilisant le même échantillon que celui ci-dessus et les mêmes conditions experimentales mais en faisant varier le nombre de trous de la plaque élastique de réglage (les trous sont répartis sur toute la surface presque uniformément), plus la surface totale des trous dans la plaque est importante, plus la constante élastique de l'organe anti-vibrations diminue. La présente invention présente les avantages suivants 1) Puisque une plaque élastique de réglage comportant un nombre approprié de trous ayant un diamètre approprié est liée sur un organe anti-vibrations fait en un élastomère tel que du caoutchouc ou du polyuréthane vulcanisé, etc., la constante élastique peut être réduite remarquablement à une valeur infériuere à celle d'un patin classique destiné à supporter des rails; et, puisque les trous sont réalisés dans la plaque de réglage élastique intégrée à l'organe anti-vibrations, sa durée de vie est supérieure à celle obtenue dans le cas classique où les trous sont formés dans l'organe anti-vibrations. De ce fait, l'objet est atteint pratiquement sans que l'épaisseur ou d'autres dimensions soient changées. Donc dans l'application comme support élastique pour des rails, il ntest pas nécessaire de modifier la constitution fondamentale du dispositif de fixation des rails et des autres éléments associés de la voie. 2) Avec l'organe anti-vibrations et la plaque élastique de réglage liés l'un à l'autre, la constante élastique peut être réduite et, en même temps, la durée de vie de l'organe antivibrations peut être accrue. 3) Quar.d, suivant l'usage, une contrainte de compression plus importante se produit dans une partie particulière de l'organe anti-vibrations par rapport à une autre partie, des trous ayant un diamètre plus grand, ou un nombre supérieur de trous peuvent être réalisés dans la partie correspondante de la plaque de réglage élastique par rapport à son autre partie, rendant ainsi uniforme la répartition des contraintes sur toute la surface de l'organe anti-vibrations et améliorant ainsi la durée de vie de cet organe. 4) Quand le panneau selon laprésenteinvention est appliqué sous un élément destiné à supporter un rail et -à Qtre posé sur le ballast, la plaque élastique de réglage liée à l'organe antivibrations protège l'organe anti-vibrations de l'abrasion ou de sa fissuration par suite de l'écrasement contre les pierres améliorant ainsi remarquablement la durée de vie de l'organe anti-vibrations. 5) En outre, comme le montre la figure 4, si le panneau antivibrations selon la présente invention est lié à la partie inférieure et aux côtés des rails rendant ainsi les rails résistants aux vibrations, on ne rencontrera pas l'inconvénient de devoir prévoir des patins destinés à supporter les rails chaque fois que l'on posera le rail et, de ce fait, l'isolement électrique entre le rail et les traverses sera totalement assuré et la partie inférieure du rail sera bien protégée contre la corrosion. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits , elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Panneau anti-vibrations, caractérisé en ce qu'il comprend un organe anti-vibrations lié à une plaque élastique de réglage dans laquelle sont ménagés des trous ronds, carrés ou en forme d'étoile. 2 - Panneau anti-vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est fait en un élastomère tel que du caoutchouc, du polyuréthane, etc., et en ce que la plaque élastique de réglage est en acier ou en matière plastique renforcée par des fibres. 3 - Panneau anti-vibrations selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas où des contraintes de compression sont concentrées dans une zone particulière de l'organe anti-vibrations, un plus grand nombre de trous ou des trous ayant une section supérieure, sont réalisés dans la partie correspondante de la plaque de réglage par rapport à la partie restante de celle-ci. 4 - Panneau anti-vibrations, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque élastique de réglage comportant plusieurs trous ronds, carrés ou en forme d'étoile ménagés dans celle-ci, prise en sandwich entre des couches d'organes anti-vibrations. 5 - Elément anti-vibrations destiné à supporter des voies ferrées, caractérisé en ce qu'il comprend un panneau antivibrations formé d'un organe anti-vibrations lié à une plaque de réglage élastique dans laquelle sont ménagés des trous ronds, carrés ou en forme d'étoile,et en ce que ce panneau antivibrations est fixé à la partie inférieure de l'élément supportant les rails tels qu'une traverse, une semelle, une dalle, etc. 6 - Elément anti-vibrations destiné à supporter des voies ferrées, caractérisé en ce qu'il comprend un panneau anti-vibrations constitué d'un organe anti-vibrations lié à une plaque élastique de réglage dans laquelle sont ménagés des trous ronds, carrés ou en forme d'étoile, et en ce que le panneau antivibrations est fixé à la partie inférieure du rail.