Brevet FR2465540A1 — publié le 19810327

L'invention concerne un tour sur fosse pour le profilage des roues sur essieux ferroviaires montés, équipé, d'une part, d'éléments nécessaires au centrage de essieu monté ainsi que de galets qui, montés sur palier dans un élément porte-galets, s'appuient avec une force déterminée; all moins contre la surface de roulement des roues montées et qui, à raison d'un par roue au moins, sont entraînés par un élément moteur, L la suite de quoi ces galets peuvent être déplacés indifféremment dans un plan vertical s'étendant parallèlement aux rails et dans un plan horizontal étalé dans le sens longitudinal de ces rails et, d'autre part, un élément porte-chariot aménagé entre les galets. Une machine du type précité fait déjà l'objet du brevet allemand n0 20 21 280. Selon cette machine connue, une fraction minimale de la charge des roues de l'essieu monté est supportée par des galets fixes, centrés sur les boudins de la roue, alors que la charge principale est absorbée par des galets qui s'appuient contre la surface de roulement de ces roues et qui se déplacent indifféremment dans le sens horizontal et dans le sens vertical. Les galets qui s'appuient contre la surface de roulement sont des ga lets moteurs qui assurent, par adhérence, ltentraînement de l'essieu mon- té.Le poids de l'essieu monté est donc absorbé, en faible partie, par les galets s'appuyant sur le boudin, alors que la fraction la plus importante de ce poids est absorbée par les galets moteurs mobiles, en contact avec la surface de roulement. La force d'appui de ces galets s'appuyant contre la surface de roulement détermine, compte tenu de la puissance de l'adhérence, l'efficacité du procédé. Or, cette force d'appui est limitée par le poids de l'essieu monté.La répartition des forces, entre les galets s'appuyant contre le boudin et les galets s'appuyant contre la surface de roulement, doit etre déterminée de manière que, d'une part, les forces de réaction engendrées par les efforts de coupe ne provoquent pas l'éjection de l'essieu monté hors du support prismatique, constitué par les galets s'appuyant contre la surface de roulement ; le tranchant de l'outil étant considéré comme centre de rotation instantané ( les galets moteurs n'opposeraient aucune résistance à ce mouvement d'éjection ) et que, d'autre part, le support portant les galets moteurs reste maintenu dans sa position par la roue de l'essieu monté et ne se déplace pas autour de cette dernière sous l'effet, par exemple, de la force de réaction engendrée par des efforts de coupe trop importants.Il apparaît ainsi que la capacité de coupe se trouve sérieusement limitée sur de telles machines. C'est uniquement pendant le processus de l'usinage du boudin que la capacité de coupe d'une telle machine peut être améliorée, étant donné que le support, qui porte les galets s'appuyant contre la surface de roulement, peut et doit obligatoirement etre bloqué.En effet et par le fait que les inégalités ont été supprimées sur la surface de roulement nouvellement reprofilée, l'élément porteur des galets et, a fortiori, les galets s'appuyant contre la surface de roulement peuvent porter la totalité du poids de l'essieu monté, surtout que pendant leur usinage, les boudins sont étayés par des galets porteurs fixes Un procédé plus récent, remplaçant l'étayage partiel a l'aide de galets s'appuyant contre le boudin, consiste à étayer l'essieu monté par l'intermédiaire de la boite d'essieu, ce qui permet de supprimer ces galets d'appui agissant sur le boudin. Or, ce procédé ne change rien au fond du problème.Quoique la capacité de coupe de cette machine soit limitée, il est incontestablement établi qu'elle dépasse de loin, tant dans le domaine de la capacité que dans celui de la précision, le dispositif antérieur décrit dans le brevet britannique n0 994 470. Sur ce dispositif antérieur, les galets sont logés, par paires, sur un chariot commun qui se déplace dans le sens vertical dans un guide à glissement fixé sur le bâti de la machine. Ces rouleaux ne se déplacent pas dans le sens horizontal. Or, l'on sait que les guides à glissement sont essentiellement des guides à frottement, dans lesquels les efforts de frottement qui apparaissent dans les guides sont très sérieusement amplifiés par la position en saillie de ces galets.Le coulissement dans le sens vertical, nécessaire à l'usinage, se trouve donc entravé, ce qui dirige des forces supplémentaires non négligeables sur l'axe de l'essieu monté, forces qui sont susceptibles, dans certains cas, de provoquer le fléchissement de l'essieu. Or, sur de telles machines, l'outil de tournage reste maintenu dans sa position, alors que le fléchissement de l'essieu monté provoque le déplacement de l'axe de rotation, ce qui conduit à des écarts intolérables pendant les travaux de reprofilage. Pour utiliser néanmoins une telle machine, l'on procède, dans la pratique, à l'enlèvement graduel de copeaux de plus en plus petits, ce qui a pour effet, d'une part, d'augmenter, d'un passage à l'autre, la précision du travail, tout en réduisant la charge de la machine et, d'autre part, de réduire les efforts de frottement dans les guides à glissement. Ce processus permet d'obtenir des résultats acceptables mE- me avec une machine répondant à la définition du brevet britannique n0 994 470.Par contre, le mouvement des galets, non entravé par le frot tement, conduit,sur une machine réalisée selon le brevet allemand 20 21 281, à une précision identique, obtenue au moyen d'une plus grande capacité de coupe. Ces avantages sont obtenus grace à l'absence des effor de frottement dans les guides, efforts susceptibles de provoquer le fléchi: sement de l'essieu Par ailleurs, la distance entre l'axe de rotation et l'c til de coupe reste constante. Il incombe à l'invention de proposer un tour sur fosse du type précité qui permette d'augmenter encore la capacité de coupe sans abandonner po autant les avantages des galets d'entraînement mobiles. Le problème ainsi posé est résolu par le fait que chaque chariot pivo tant, comportant un chariot transversal et un chariot longitudinal, est fix sur un élément porte-chariot mobile se déplaçant dans le sens longitudina des rails, alors que chaque élément porte-galets est relié mécaniquemen dans le sens horizontal à l'élément porte-chariot. Cette mesure provoque un court-circuit des forces qui empêche que l'un ou l'autre des éléments porte-galets ne s'écarte sous effet de la foi de réaction de l'effort de coupe. Etant donné que la mobilité du système reste entièrement maintenue, il est parfaitement possible de maintenir a galets la mobilité nécessaire leur permettant d'épouser les excentricités et les irrégularités apparaissant à la surface de roulement de chacune de roues de l'essieu monté. On élimine ainsi les forces verticales additionnelles susceptibles de provoquer, sur l'axe de l'essieu monté, une flèche dans le sens vertical. Selon une forme d'exécution de l'invention, on prévoit que chaque éle ment porte-chariot s'articule autour d'un axe perpendiculaire à un plan v tical aligné dans le sens longitudinal des rails. On a ainsi défini une structure particulièrement simple qui, de plus, permet de maintenir les forces massiques à un niveau très bas. Selon une autre forme d'exécution de l'invention, le guidage vertical de chaque élément porte-galets s'effectue entre deux galets d'appui et d'i traînement qui sont maintenus dans élément porte-chariot respectif et dont le galet face au tranchant de coupe est fixe, alors que le galet oppose est contrôlé par un ressort. Ainsi le guidage vertical de chaqueoélément porte-galets s'effectue pratiquement sans friction, sans que soit altéré pour autant l'assemblage mécanique, dans le sens horizontal, entre cet élément porte-galets et l'élément porte-chariot. Le galet contrôlé par un ressort assure, d'une part, un ajustage latéral simple et précis de l'un des éléments porte-galets et garantit, d'autre part, que les galets qui assurent le guidage de l'élément porte-galets soient toujours appliqués étroitement et sans jeu contre ce dernier. Bien entendu, le ressort doit offrir une rigidité suffisante pour fournir à l'élément porte-galets l'appui mécanique nécessaire. Selon une variante de l'invention, chaque galet d'appui et d'entraînement est moitié sur palier dans un élément porte -galets, lequel présente la forme d'un levier oscillant s'articulant autour d'un pivot, maintenu dans un élément porte-chariot, perpendiculairement à un plan vertical, aligné dans le sens longitudinal des rails, de manière que l'axe du galet et l'axe oscillant correspondant, se trouvent sur les cotés différents d'un plan vertical passant par le centre de l'essieu monté. Cette variante qui concerne essentiellement la structure comporte néanmoins toutes les caractéristiques de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur ces dessins - la figure 1 représente en élévation la partie de droite d'un tour sur fosse pour le profilage des essieux ferroviaires montés, - la figure 2 est une vue de face de l'objet de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus de l'objet de la figure 1 - la figure 4 est une vue en élévation de la partie de droite d'une variante~ d'un tour sur fosse pour le profilage des essieux ferroviaires montés et - la figure 5 est une vue de face de l'objet de la figure 4. Un essieu monté, engagé dans la machine, s'appuie, par l'intermédiaire de ses boîtes d'essieu2, sur un support 28. ( Le tour sur fosse comporte deux parties symétriques, ce qui permet de limiter la description de la machine et de son fonctionnement à une seule moitié ). Le support 28 repose sur une plateforme 29 qui, partie inamovible du bâti 4, s'engage dans l'espace libre en forme d'U de l'élément porte-chariot 5. La surface de roulement de la roue 1 de l'essieu monté s'appuie sur les galets d'appui et d'entraînement 6 et 6'. Ces galets 6 et 6' sont montés sur des axes moteurs 16 et 16' rotatifs, qui sont logés dans un élément porte-galets commun 7. Chaque axe moteur 16, 16', porte une roue dentée 40, 40', qui est reliée par l'intermédiaire d'une chaîne 15, 15' à une autre roue dentée 41, 41', d'un jeu d'engrenage 13, 13', fixé sur l'élément porte-galets 7.Le carter de l'engrenage 13, 13' porte un moteur 12, 12', dont l'axe est équipé d'une roue dentée 42, 42'. L'axe d'attaque de l'engrenage 13, 13' porte également une roue dentée 43, 43'. Les roues dentées 42, 43 et 42', 43', sont reliées par une chaîne 14, 14'. L'extrémité arrière de l'élément porte-galets 7 est maintenue dans un joint à cardan 11 monté sur une selle d'appui 44 reliée au bâti 4 d'une manière inamovible. L'extrémité avant, en forme de fourche, de l'élément porte-galets 7 s'appuie sur deux montants 45, 45', dont l'extrémité libre, de forme sphérique, est maintenue dans une crapaudine à l'intérieur de l'élément porte-galets 7. La traverse 8 s'appuie sur la tige d'un piston 9 qui coulisse dans un cylindre 10 logé dans le bâti 4. Dans le sens longitudinal des rails, l'élément porte-galets 7 s'appuie sur les galets 22, 22'.Le galet 22 est monté sur palier dans un cylindre de commande 21, non rotatif, qui coulisse dans le sens longitudinal sur l'élément porte-galets 5. Une vis sans tete 46' empêche la rotation. Un ressort à pression 23 enserre l'élément porte-galets 7 entre les galets 22, 22'. Sous la poussée suffisamment importante du ressort, cet élément porte-galets 7 peut coulisser en étant maintenu étroitement ( mécaniquement ) dans le sens longitudinal des rails. L'élément porte-chariot 5 est porté par les deux axes concentriques 31, 31', dirigés perpendiculairement au sens longitudinal des rails, à l'intérieur du bâti 4. Dans le sens axial, par rapport à l'essieu monté, l'élément porte-chariot 5 est maintenu par les deux barres à ressorts rectangulaires 17, 17', fixées sur l'élément porte-chariot 5, voire sur le bâti 4, à l'aide de vis 18, 18', et de goupilles d'assemblage 19, 19'.Les barres à ressort 17, 17', sont conçues de manière que le grand coté du rectangle se trouve dans un plan radial passant par l'axe des arbres 31, 311. Sur la face de l'évidement en forme d'U oppo sée au galet d'entraînement 6', l'élément porte-chariot 5, comporte un guide transversal 27, dans lequel coulisse un chariot transversal 26. Un chariot longitudinal 25, qui coulisse dans un guide approprié, ménagé sur ce chariot transversal 26, porte l'outil de tournage 24. Dans l'hypothèse que la roue 1 est ronde, le centre de l'essieu monté, ainsi que le centre des axes 31, 31', et le tranchant de l'outil 24 se situent dans un même plan médian vertical passant par ces axes. Le centre des axes moteurs 16, 16' se situe chacun dans un plan parallèle et équidistant du plan précédent, d'une part, et dans un plan commun horizontal, d'autre part, alors que les axes des deux montants 45, 45', se trouvent dans ces mêmes plans parallèles, d'une part, et dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'essieu monté, d'autre part. Dans le cas ou les roues 1 à usiner présentent des diamètres différents, ces différences provoquent la modification de la position en hauteur des deux galets d'entraînement 6, 6', d'une valeur égale à cette différence. Cette relation de cause à effet trouve la justification dans le fait que les galets 22, 22' roulent sur les parois de l'élément porte-galets 7, qui se situent dans deux plans parallèles, équidistants d'un plan vertical dressé dans le sens longitudinal. Si la roue 1 présente un méplat provoqué par exemple par un blocage de la roue au cours d'un freinage, l'extrémité avant de l'élément portegalets 7 dévie latéralement, alors que les galets 6, 6', s'appuient contre la surface de roulement et bien entendu contre le méplat. Pendant la rotation de l'essieu monté, cette extrémité avant décrit ainsi un cercle tout en effectuant un mouvement vers le haut ou vers le bas. Le centre de ce mouvement circulaire se calque sur le centre de la crapaudine de la traverse 8. Dans le cas où la surface de roulement de la roue 1 est excentrée par rapport à l'axe de l'essieu monté, l'extrémité avant de l'élément portegalets 7 dévie également dans le sens latéral, alors que les galets 6, 6', s'appuient contre la surface de roulement. Pendant la rotation de l'essieu monté, cette extrémité décrit un cercle ainsi que, le cas échéant, un mouvement ascendant ou descendant. Une variante de l'objet de l'invention, représentée dans les figures 4 et 5, sera commentée plus amplement ci-après. Un essieu monté, engagé dans la machine s'appuie, par l'intermédiaire de ses boites d'essieu 2 sur un support 47 ( Le tour sur fosse comporte deux parties symétriques, ce qui permet de limiter la description de la machine et de son fonctionnement à une seule moitié ). Le support 47 re- pose sur une plateforme 489 maintenue d'une manière inamovible sur le bâti 49. La surface de roulement de la roue 1 de l'essieu monté s'appuie sur les galets d'appui et d'entrainement 51, 51'. Ceux-ci sont montés sur des axes moteurs rotatifs 52, 52', logés chacun dans un élément portegalets 53, 53'.Chaque axe moteur 52, 52i porte une roue dentée 54, 54', qui est reliée, par l'intermédiaire d'une chaise 57, 57', à une autre roue dentée 56, 56' d'un engrenage 55, 55' fixé sur les éléments porte-galets 53, 53'. Chaque carter des engrenages 55, 55', porte un moteur 58, 58', dont l'axe est équipé d'une roue dentée 59 59', alors que des roues dentées 72, 72' équipent l'engrenage 55, 55'. Les roues dentées 72, 72' et 59, 59' sont reliées entre elles par l'intermédiaire des chaînes 30, 30'. L'élément porte-galets 53' est porté par deux leviers soudés 32, 32' et 33, 33'.Les leviers 33, 33' oscillent autour des pivots 60, 60', logés dans le support auxiliaire 61, alors que les leviers 32, 32' s'articulent autour des pivots 34, 34', logés dans le porte-chariot 35. Le support auxiliaire 61, ainsi que l'élément porte-chariot 35, pivotent d'une manière synchrone autour d'un axe commun 36. Une clavette 62 assure l'assemblage de l'axe 36 et de l'élément porte-chariot 35 alors qu'une clavette 63 assure l'assemblage de l'axe 36 et du support auxiliaire 61. Les épaulements 64 et 65, fixés sur l'extrémité de l'axe 36, s opposent au décalage de l'élément porte-chariot 35 et du support auxiliaire 61. Le levier 32 porte un pivot 66 qui se loge dans la rainure 67 du levier 32'. La forme géométrique de la rainure 67 impose aux deux galets d'entrainement 51, 51', un mouvement commun identique par rapport à leur axe de symétrie commun.L'élément portegalets 53 est mu par un cylindre hydraulique 37, alors que llentrainement de l'élément porte-galets 53' est assuré par un cylindre hydraulique 37'. Ces cylindres 37 et 37' sont reliés aux éléments porte-galets 53, 53t par l'intermédiaire de la tige des pistons, alors que les cylindres proprement dits s'articulent sur le porte-chariot 35. Dans le sens axial, les éléments porte-galets 53, 53', s'appuient, par l'intermédiaire de la face plate du levier 32' et 33, contre les parois 68 et 69 du bâti 4. Par ailleurs les faces plates des leviers 32, 32', et 33, 33', s'appuient les unes contre les autres et empêchent ainsi les mouvements intenpestifs des éléments porte-galets 53, 53'. Sur la face de ltévidement en U opposée à l'axe moteur 51, l'élément porte-chariot 35 comporte un guide transversal 38 dans lequel coulisse un chariot transversal 39. Un chariot longitudinal 73 qui coulisse dans un guide approprié, ménagé sur ce chariot transversal 39 porte l'outil de tournage 74. Les vis 70, 70', qui se trouvent sur l'élément porte-chariot 35, de part et d'autre de l'axe 36, limitent la mobilité de cet élément porte-chariot au minimum indispensable, tout en empêchant qu'il ne bascule vers un côté ou ver s 1' vers Les mesures préconisées, décrites et commentées ci-dessus, permettent, par la mise en court-circuit des forces en présence, de maintenir l'équilibre indispensable sur chaque moitié de la machine considérée isolément. Par ailleurs, les deux moitiés de la machine sont reliées entre elles par l'essieu monté 3.Or, à partir du moment où des efforts de coupe de valeurs différentes s'établissent au niveau de l'outil de coupe 24, cet essieu monté 3 transmet des couples de rotation d'une moitié de la machine sur l'autre. La valeur du couple de rotation ainsi transmis est directement proportionnel à la différence entre les efforts de coupe au niveau des outils 24. Ces forces déséquilibrent la machine. Il y a donc lieu d'éviter ou de compenser celles-ci. Ces forces peuvent en effet être évitées en confiant par exemple l'entrainement simultané des galets 6, 6', à un élément moteur commun, ce qui fait que le couple de rotation différentiel n'est plus transmis par l'intermédiaire de l'essieu monté 3, mais par les galets d'appui et d'entrainement 6, 6t, ce qui conduit, en même temps, à la compensation de l'ensemble des forces en présence. Si cette voie ne rencontre pas l'intérêt voulu, on peut néanmoins compenser ces forces en veillant à ce que le mouvement horizontal des galets d'appui et d'entraînement 6, 6', s'effectue contre un effort de freinage suffisamment important. La valeur de cet effort de freinage peut être définie en fonction de la différence entre les efforts de coupe. Cette différence est généralement nettement plus faible que l'effort de coupe proprement dit. Or, il peut arriver que l'usinage soit limité à un seul côté de la machine. Dans ce cas, il est fortement conseillé de désaccoupler l'entraînement sur le coté non touché par l'usinage. On empê che ainsi que des couples de rotation trop importants soient transmis par l'intermédiaire de l'essieu monté 3. La machine se trouve ainsi parfaitement équilibrée. REVENDICATIONS 1 - Tour sur fosse pour le profilage des roues sur essieux ferroviaires montés, équipé, d'une part, d'éléments nécessaires au centrage de l'essieu monté ainsi que de galets qui, montés sur palier dans un élément porte-galets, s'appuient avec une force déterminée, au moins contre la surface de roulement des roues montées et qui, à raison d'un par roue au moins, sont entraînés par un élément moteur à la suite de quoi ces galets peuvent être déplacés indifféremment dans un plan vertical s'étendant parallèlement aux rails et dans un plan horizontal étalé dans le sens longitudinal de ces rails et, d'autre part, un élément porte-chariot aménagé entre les galets, ce tour étant caractérisé en ce que chaque chariot pivotant, comportant un chariot transversal ( 26 ) et un chariot longitudinal ( 25 ) est fixé sur un élément porte-chariot mobile ( 5 ) se déplaçant dans le sens longitudinal des rails et en ce que chaque élément porte-galets ( 7 ) est relié mécaniquement, dans le sens horizontal, à l'élément porte-chariot ( 5 ). Z - Tour sur fosse selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément porte-chariot ( 5 ) s'articule autour d'un axe ( 31, 31' perpendiculaire à un plan vertical aligné dans le sens longitudinal des rails. 3 - Tour sur fosse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le guidage vertical de chacun des éléments porte-galets ( 5 ) s'effectue entre deux galets d'appui et d'entraînement ( 6, 6' ) qui sont maintenus dans l'élément porte-chariot respectif et dont le galet '( 6 ) face au tranchant de l'outil de coupe est fixe, alors que le galet opposé ( 6' ) est contrôlé par un ressort. 4 - Tour sur fosse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque galet d'appui et d'entraînement ( 51, 51' ) est monté sur palier dans un élément porte-galets ( 53, 53' ) lequel présente la forme d'un levier oscillant, s'articulant autour d'un pivot ( 34, 34' ) maintenu dans un élément porte-chariot ( 35 ) et ce perpendiculairement à un plan vertical, aligné dans le sens longitudinal des rails de manière que l'axe du galet et l'axe oscillant correspondant se trouvent sur les cotés différents d'un plan vertical passant par le centre de l'essieu monté ( 3 ).