Brevet FR2419353A1 — publié le 19791005

La présente invention se rapporte à un dispositif de fixation élastique de rail de voies ferrées, en particulier du type à fixation par boulon serrant une plaque élastique métallique formant ressort contre une pièce intermédiaire, dite crapaud, prenant appui, dtune part, sur le support de la voie, généralement une traverse et, d'autre part, sur le patin ou semelle du rail, assurant sa fixation par bridage contre le support de voie. Le crapaud assure également, en général, le calage et le posltionnement latéral du rail en s 2 interposant entre la bordure de son patin et un rebord correspondant du support. Des réalisations de ce type font l'objet du brevet français 1573065, où le crapaud est avantageusement réalisé en une matière synthétique isolante, résistant à 12 écrasement, telle que celle connue sous le nom commercial de "nylon". Cette interposition d'un matériau plastique entre la iame de ressort d'appui et la surface du patin de rail a 11 avantage, en plus, dtisoler électriquement le rail de ses moyens de fixation, de répartir les pressions d'appui et de supprimer tout appui direct entre la lame de ressort et le patin de rail qui, lorsque cet appui est localisé, par exemple sur une zone de bordure plus ou moins aiguë de la lame de ressort, sont la cause dtzte usure prématurée dans les zones d'appui correspondantes du patin de rail, y provoquant une amorce de rupture.On sait, en effet; quten service ees zones d'appui sont le siège dlun frottemerit relatif faible, mais incessant, du fait des dilatations et contractions du rail et dea passages de charges et le patin, d'un acier moins dur que la lare de ressort, en supporte toute l'usure. Ces usures loca lisées sont parfois l'origine d'une rupture du rail à la suite d'une dlune mise en traction de celui-ci lors d2une contraction de refroidissement par les coneen- trations de contraintes qui s'y localisent. L'objet de la présente invention est un perfectionnement de la solu tion précitée qui, pour un prix de revient dXattache équivalent, permet un effet de serrage beaucoup plus important restant réparti uniformément sur une surface accrue du patin. Comme dans cette solution, elle comporte une plaque élastique formant ressort et serrée par boulon contre un crapaud en matériau plastique généralement synthétique qu'elle recouvre et plaque, d'une part, en appui contre le support de rail et, d'autre part, contre la surface de patin de rail ; en fin de serrage, la défcrmation de la plaque ressort plaque celle-ci sur toute la surface du crapaud qui transmet cette pression uniformément a ses surfaces d'appui inférieures, notamment à 1B surface du patin de rail. Selon l'invention, la plaque ressort aura une forme générale triangulaire ou trapézoidale, connue en soi, dont la grande base prend appui sur le patin de rail, le crapaud en matériau synthétique a une surface d'appui correspondante, recouverte par la plaque ressort, cette face ayant une forme concave selon la déformation recherchée de la plaque centrée sur l'axe du boulon de serrage et de préférence sensiblement sphérique. Le boulon de serrage traverse plaque et crapaud sensiblement au centre géométrique de leur surface. Alors que dans le cas du brevet précité, les déformations de la plaque ressort étaient des déformations de flexion parfaitement adaptées au type de plaque rectangulaire utilisé, dont la largeur limitée transmettait une pression pratiquement uniforme, la structure selon l'invention permet dtappliquer une telle pression sur des surfaces beaucoup plus importantes. Dans de grandes largeurs de lames et en simple flexion, les pressions d'appui resteraient concentrées dans la zone de serrage du bouffon. Dans la eonstraetisn de l'invention, la plaque ressort, uniquement en appui sur ses zsnes dtangles au départ du serrage, fléchit circulairament jusqu' aller se plaquer uniformément dans la surface concave correspondante du crapaud. Il en résulte, sur l'ensemble de la surface de la plaque, un effet dXarc-boutement qti la rigidifie au fur et à mesure de son serrage. En fin de serrage, lors du contact surface sur surface entre la plaque ressort et le crapaud, la plaque aura la forme et la rigidité d'une calotte sphérique précontrainte et transmettra la pression de serrage uniformément à travers la surface correspondante du crapaud à une importante surface du patin de rail. La précision du serrage sera donnée par la forme du crapaud, aisément réalisée avec précision par moulage et commandant la déformation de placage de a plaque. La plaque ressort sera avantageusement, comme dans le cas du brevet précité, une simple plaque découpée plate, dont la sImplicité de fabrication garantit la reproductibilité de résultat dans le serrage. L'ensemble donnera donc un système de serrage élastique de rails particulièrement fiable et économique. Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci-dessous en référence au dessin annexé où - la figure 1 représente, suivant une coupe LI un dispositif de l'invention, - la figure 2 représente le même dispositif en vue de dessus, - la figure 3 représente un croquis en perspective du crapaud, selon l'inventioz - la figure 4 montre un plan de découpe, sans chutes, à partir de bandes laminées, des plaques ressorts selon l'invention. Sur la figure 1, le patin du rail 1 repose sur le support de voie 2, ici une traverse de béton par l'intermédiaire d'une plaque élastique en matériau synthétique 3. Un crapaud 4, en matériau synthétique plastique tel que celui connu sous le nom commercial de "nylon", est calé entre le patin 1 et un rebord de la traverse 2. Il est recouvert par une plaque-ressort 5, ici représentée simplement posée avant serrage par un boulon 6, ancré sur la traverse 2 et traversant par un trou 7 la plaque 5 et le crapaud 4. Selon ltinvention, la plaque 5 et le crapaud4 auront une forme trian- gulaire ou trapézoidale, dont la plus grande base prend appui longitudinalement sur le patin 1 comme il est représenté figure 2, suivant une large surface d'appui. L'axe du boulon 6 est situé sensiblement au contre géométrique de cette forme triangulaire. Non serrée, la plaque 5 repose sur de légers plats d'appui 8, dans les zones angulaires les plus éloignées de l'axe du boulon 6. Le reste de la surface du crapaud 4 forme une légère concavité sensiblement sphérique ou adaptée à la déformation et donc à l'appui souhaité, centrée sur l'axe du boulon 6. Des taquets de calage 9 assurent le positionnement correct de la plaque 5 sur le crapaud 4. Au serrage, après un simple fléchissement initial à tartir des zones angulaires d'appui 8, la plaque 5 fléchira progressivement en starc-boutant sur les bordures périphériques du crapaud 4, pour se plaquer finalement sur toute sa surface concave, suivant une forme de calotte sphérique précontrainte très rigide, transmettant uniformément aux surfaces d'appui sous-jacentes, notamment sa grande surface d'appui sur le patin de rail 1, toute sa pression de déformation. Suivant la forme de réalisation préférée de l'exemple décrit, la plaque ressort 5 aura avantageusement la forme d'un trapèze isocèle, le trou 7, généralement ovale pour assurer le passage de boulons à toto dite "marteau", étant poinçonné équidistant de ses deux bases, son ovalisation étant orientée perpendiculairement à ces bases. Cette disposition permet un découpage des plaques sans chutes de métal, sauf colle de la découpe du trou 7, dans des bandes de lames plates, ainsi qu'il est illustré sur la figure 4. L'économie de métal utilisé est accentuée par le fait que, pour une pression de bridage égale, la plaque selon l'invention pourra etre plus mince qu'une plaque de force de serrage équivalente travaillant en simple flexion et son énergie, et donc son coût de mise en forme, sera corrélativement réduite. La forme préférée de la figure 2 est celle d'un trapèze isocèle, dont les angles aigus sont de 60 , l'axe du boulon 6 se situant sensiblement au centre du triangle équilatéral correspondant, cette forme assurant la plus grande surface appui sur le rail pour un serrage correct et un minimum de matériau utilisé. Le crapaud 4 comporte sur sa périphérie une importante dépouille facilitant sa réalisation par moulage et lui assurant, en service, une bonne résistance à l'écrasement et une bonne assise d'appui. En variant le diamètre de la rondelle de serrage 10, on pourra modifier les conditions de serrage suivant une pratique connue. Le type de fixation de rail,selon l'invention, stap-lique à tous types de voies à rails isolés ou non et particulièrement aux voies sans ballast à traverses béton et rails longs pour trains à grande vitesse, où les conditions de serrage améliorées en résultant, c'est-à-dire, plus grande force de serrage répartie sur une plus grande surface de patin de rail, rendent cette fixation particulièrement adaptée. - REVENDICATIOh'S l - Dispositif de fixation élastique de rail du type comportant une plaque élastique formant ressort et serrée par boulon contre un crapaud en matériau plastique, qu'elle recouvre et plaque, d'une part, en appui sur le support de rail et, d'autre part, contre la surface du patin de rail, la plaque res sort (5) ayant une forme connue triangulaire ou trapézoIdale, dont la gran de base prend appui sur le patin de rail (1) parallèlement à celui-ci, ca ractérisée en ce que le crapaud (4) en matériau plastique qu'elle recouvre a sensiblement le même contour que la plaque (5) et lui présente une sur face d'appui correspondante concave circulairement selon la déformation re cherchée de la plaque et centrée sur l'axe du moyen de serrage (6). 2 - Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que l'axe du moyen de serrage est situé sensiblement au centre géométrique de la surface com mune de la plaque (5) et du crapaud (4). 3 - Dispositif selon les revendications l ou 2, caractérisé en ce que la plaque (5) et le crapaud (4) ont une forme trapézoldale isocèle et un trou central (7) de passage des moyens de serrage (6) ovalisé et équidistant des deux bases aux extrémités de sa grande dimension. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les angles aigus des sommets du trapèze sont de 60e. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, ca-acté risé en ce que le crapaud (4) comporte en ses parties angulaires des embases d'appui (8) de la plaque (5) avant serrage. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des reendications précédentes, caractW risé en ce que le crapaud '4) comporte des toquets (o) de positionnement de la plaque (5). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications prccédentes, caractc- risé en ce que le crapaud (4) a un contour en dépouille i partir A sa base inférieure d'appui. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédents s, caracté risé en ce que la plaque ressort (5) est une plaques p1atc obtenue par poin tonnage et cisaillage dans une bande continue. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caracte- risé en ce que la concavité de la surface supérieure du crapaud est sensi- blement sphérique et centrée sur l'axe du moyen de serrage.