Brevet FR2475595A1 — publié le 19810814

Fixai n de rail par crampon et élément élastique La présente invention s'applique à la fixation d'un rail de chemin de fer sur ses supports, à l'aide de crampons enfoncés dans ces supports qui sont géndralement en bois ou en béton. Entre le rail et chaque support, on dispose souvent une semelle élastique et une selle métallique qui a pour rôle de répartir la pression du rail sur le support et de le guider latéralement. La liaison entre le rail et chaque suppoit est réalisée par des organes filetés ou des crampons enfoncés dans le support, de part et d'autre du rail) éventuellement à travers des trous percés dans la selle. La tEte des organes filetés ou des crampons est appliquée sur le bord du patin de rail pour empêcher son soulèvement. En fait, après un temps de fonctionnement relativement court, la liaison avec le support se relâche et la force appliquée sur le rail diminue ou s'annule. Or, la voie moderne équipée de longe rails soudés nécessite une force de serrage donnée à chaque fixation. Un organe fileté peut être resserré pour rétablir la force de serrage initiale. Il permet aussi d'interposer entre la téte de l'organe fileté et le rail un ressort appelé attache élastique ,qui maintient une force de serrage suffisante sur le rail malgré le relachement de llancrage dans le support du rail. Cependant, le serrage ou le resserrage d'un organe fileté est toujours une opération délicate qui risque d'endommager le support du rail et ne peut être répétée indéfiniment. L'enfoncement d'un crampon est plus facile et plus rapide, mais le serrage initial dure peu de temps et ne peut pratiquement pas Etre rétabli. La présente invention concerne un procédé de fixation élastique de rails sur des traverses avec interposition entre ledit rail et ladite traverse d'une semelle élastique et, éventuellement, d'une selle rendue solidaire de la traverse > ledit procédé étant caractérisé en ce que l'on utilise la combinaison d'un crampon enfoncé à force dans une douille en matière synthétique, solidaire de la traverse, assurant audit crampon une force d'extraction déterminée et d'un éliment élastique appuyé sur le patin du rail, par ledit crampon, avec une force de serrage qui sera prédéterminée grSce à la limitation de sa déformation. Ainsi, la présente invention est fondée sur deux éléments que l'on combine, à savoir - l'utilisation d'une douille en matière synthétique pour assurer une force d'extraction suffisante au crampon qu'elle reçoit - le contrôle de la force de serrage de ltéldment élastique sur le patin du rail, grâce à une limitation volontaire de la déformation dudit élément élastique. L'utilisation d'une douille, en matière synthétique, solidaire de la traverse > permet de faire en sorte que le crampon qui sera inséré dans ladite douille aura une force d'extraction prédéterminable et connue. Cette force d'extraction pourra être modifiée en agissant soit sur le matériau dont est constituée la douille, soit sur les dimensions relatives de la douille (diamètre de l'ouverture centrale) et du crampon, soit sur les surfaces de contact. Ainsi, par exemple, si on utilise un crampon dont la tige comporte un usinage grossier, la force d'extraction dudit crampon hors de la douille sera considérablement supérieure à la force d'extraction d'un crampon analogue dont la tige aura été usinée.La matière synthétique utilisée pour constituer la douille est, de préférence, un polymère (Nylon, polypropylène....) homogène et pouvant subir une déformation élastique convenable. L'élément élastique peut être solidaire de la tige du crampon ou simplement interposé entre la tête du crampon et le patin du rail. Dans tous les cas, la déformation possible de cet élément élastique par le crampon, lorsque celui-ci est enfoncé dans la douille, sera limitée grâce à la mise en place d'une butée convenablement disposée.Cette butée aura donc simultanément pour rôle, d'une part, de limiter l'enfoncement du crampon dans la douille et d'obtenir pour ce crampon une force d'extraction prédéterminable, d'autre part, d'assurer une force de serrage déterminée sur le patin du rail et, grâce au choix de élément élastique, de faire travailler cet élément dans les meilleures conditions, enfin, de faciliter la mise en place des dispositifs selon l'invention, puisqu'il suffira d'enfoncer le crampon dans la douille jusqu'à butée de l'élément élastique. Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention ; ces exemples se réfèrent aux figures l, 2 > 3 et 4. La figure I est une vue en coupe transversale d'un rail serré par une fixation conforme à 1 l'invention et dont l'un des crampons est incomplètement enfoncé. La figure 2 est une variante de la figure 1. La figure 3 est une autre variante de la figure 1. La figure 4 représente une vue d'une tige du crampon presentant un profil cannelé. Sur la figure 1, la fixation conforme à l'invention est appliquée au rail R posé sur ia traverse T qui constitue le support du rail, une semelle élastique S étant interposée entre le rail R et la traverse T. La fixation comprend deux crampons C et Cl identiquels, que l'on enfonce à force dans la douille D en résine synthétique. Sur la figure, le crampon C1 n'est pas complètement enfoncé; ce crampon se compose d'une tige 1 cylindrique comportant un bout tronconique 2 et une suite de gorges annulaires 3, 4, 5 et d'une tête 6 comportant une surface de frappe 7 et une lame amincie flexible 8 recourbée de façon à présenter une portée 9. La tige 1 du crampon comporte une butée 10 face à l'extrémité ll de la lame 8. A l'état libre, cette butée est à une distance d de la lame 8. La douille D à l'état libre comporte intérieurement une surface cylindrique 12 de plus petit diamètre que la tige 1 et une surface extérieure 13 également cylindrique. La douille D est logée sans jeu dans un trou cylindrique percé dans la traverse T; cette douille D est de préférence en butée lorsqu'elle est mise dans le trou cylindrique percé dans T de façon à rester fixe lors de l'enfoncement et éventuellement de l'extraction du crampon. L'enfoncement du crampon C dans la douille D avec une grande force appliquée sur la surface 7 provoque l'écartement élastique de la résine. Après l'enfoncement, la résine se resserre dans les gorges 3, 4, 5 de la tige. Il reste cependant un certain gonflement à la surface extérieure 13 de la douille qui l'applique fortement dans son logement, la force a en épouser toutes les irré gularltEs et la rend ainsi solidaire de la traverse T. A l'enfoncement du crampon C, la force appliquée sur la surface 7 applique la portée 9 de la lame 8 sur le dessus du patin du rail, provoque la flexion de la lame 8 dont l'extrémité vient buter sur la butée 10 en limitant l'enfoncement du crampon C. Quand l'effort appliqué sur la surface 7 est relâché, il reste une force de serrage F exercée sur le patin du rail et dont la valeur est déterminée par laflexibilité de la lame 8 et la distance d parcourue par son extrémité, Cette force F reste constante tant que le crampon est enfoncé dans la douille. Le diamètre de la tige 1, le diametro intérieur de la douille D à l'état libre, le coefficient de frottement de la résine et la longueur d'enfoncement de la tige 1 dans la douille sont prévus de telle sorte que la force de frottement de la tige dans la douille soit nettement supérieure à la force F. Par réaction, cette force F seule est alors incapable d'extraire la tige de la douille. Au passage d'un train sur le rail, la semelle élastique S se comprime un peu, le rail s'abaisse, la lame flexible 8 suit ce mouvement en maintenant sur le rail une force de serrage F presque égale, à condition que sa flexibilité soit suffisante. I1 reste possible d'extraire le crampon C en exerçant sur lui une force vers le haut qui, ajoutée à la force F, doit dépasser la force de frottement de la tige 1 dans le douille D. Avec une résine suffisamment résistante et élastique comme une résine polyamide ou acétal, la douille D reprend sa forme initiale et l?on peut ensuite enfoncer à nouveau la tige dans la douille. La flexion de la lame 8 est la même et on retrouve exactement la même force F de serrage du rail R. Une attache élastique peut (c'est le cas de la figure 2) appliquer l'effort F1 sur le patin du rail R1. L'attache élastique donnée à titre d'exemple est une simple lame de ressort 15 percée d'un orifice 16 et qui, plate à l'état libre, appuie à une extrémité 17 sur le patin du rail R1, tandis qu'd l'autre extré- mité 18 elle appuie sur une selle 19 solidaire de la traverse T1. Une cheville 20 scellée dans la traverse T1 en est solidaire grâce à des ondulations 21 de sa surface extérieure et comporte un trou cylindrique 22, dont le diametre est un peu plus petit que celui de la tige 14 du crampon C1. Ce crampon C1 comporte une tête 24 plus grosse que la tige 14. La tige 14 du crampon C1 passée dans l'orifice 16 de la lame est enfoncée dans la cheville 20 en exerçant une grande force sur la face supérieure 25 de la tête 24 jusqu'à ce que sa face inférieure 26 appliquée à la lame 15 autour de l'orifice 16 l'ait fléchie suffisanslent pour qu'elle vienne au contact du rail en un second point 29 proche de la tige 14. L'effort exercé sur la face supérieure 25 peut alors être supprimé. La flexion de la lame 15, qui a une valeur bien déterminée, détermine la valeur de la force de serrage F1 appliquée en 17 sur le patin du rail et, par réaction, la valeur de la force F2 exercée sur la face inférieure 26 de la tête 24 du crampon C1. Par construction, la force de frottement de la tige 14 dans la cheville 20 est très supérieure à cette force F2 et ne peut donc suffire à extraire le crampon Cl de la cheville 20. Les forces F1 et F2 restent constantes tant qu'on n'intervient pas pour sortir le crampon, en exerçant sur lui une force complémentaire de la force F2 supérieure à la force de frottement. L'attache dessinée sur la partie gauche de la figure 2, attache comportant une douille avec des cannelures extérieures profondes, est compatible avec les traverses en béton et non avec les traverses en bois; par contre l'attache dessinée sur la partie droite de la figure 2, attache comportant une douille avec des cannelures extérieures relativement peu profondes,est est utilisable avec les traverses en bois; de plus l'avantage d'utiliser une douille présentant des cannelures peu profondes est qu'il est: éventuellement possible dans certains cas de remplacer cette douille en détruisant in situ, par dbchiquetage, la douille ancienne pour la remplacer par une douille neuve. La fixation conforme à l'invention peut être obtenue avec toute attache élastique dont la force de serrage est limitée par une butée; cette butée pouvant se faire sur le patin du rail comme dans la figure 2, sur l'attache elle-même, en suivant l'exemple de la figure l,ou sur une pièce intermédiaire généralement disposée entre l'attache et le rail. La figure 3 représente une autre variante de la figure 1. Dans cette variante le rail repose sur une semelle élas- tique S posée sur une selle métallique telle que la selle AREA (demi-vue, en coupe). La figure 4 représente, en vue de profil, un mode de réalisation psrtiellement intéressant pour la tige de crampon un profil cannelé. Un tel profil, qui est donné d titre d'exemple et dont on peut adapter le pas et la profondeur des cannelures aux divers exemples rencontrés, est spécialement intéressant; ce profil présente une résistance remarquable aux efforts qui s'exercent sur le crampon et qui tendent à faire remonter celui-ci. La fixation conforme à l'invention requiert une force de frottement constante et suffisamment élevée entre la tige du crampon etsupport du rail. C'est pourquoi on intercale entre eux une cheville en résine synthétique qui donne des résultats constants. La fixation conforme à l'invention s'applique à la fixation d'un rail sur tout support massif tel que dalle, longrine, blochet ou traverse, quelle qu'en soit la matière. Les avantages du mode de fixation selon l'invention sont nombreux et de nature variée; ces fixations - appliquent sur le rail une force connue, - sont interchangeables et peuvent même rattraper les jeux par simple enfoncement de la tige du cram pon dans la douille, - sont utilisables soit avec des selles sophistiquées soit avec de simples traverses en bois même si celles ci présentent certains défauts, - présentent un rendement important; dans le cas de la réalisation selon la figure 1, ledit rendement (défini comme le rapport de la pression exercée sur le patin sur la force verticale exercée sur l'ancrage de l'attache) est pratiquement 1; dans le cas de la réalisation de la figure 2, ce rendement est de l'ordre de 0,5. La conséquence est que l'action anticheminant du crampon est maximale, - permettent souvent un bon isolement des voies en utilisant un minimum de pièces. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé et dispositif de fixation élastique d'un rail sur son support, au moyen de crampons enfoncés dans ledit support et d'un élément élastique agissant sur le patin du rail et pressé par ledit crampon, caractérisés en ce que ledit crampon est enfoncé à force dans une douille en matière synthétique, solidaire de la traverse > assurant audit crampon une force d'extraction déterminée et que ledit élément élastique a, lorsqu'il est pressé par ledit crampon, une déformation limite prédéterminée, grâce à l'utilisation d'une butée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément élastique est porté par le crampon. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite butée est constituée par une partie convenablement aménagée dudit crampon. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément élastique est une piece indépendante du crampon. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite butée est constituée par le patin du rail et/ou la surface supérieure d'une selle.