Brevet FR2492492A1 — publié le 19820423

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif d'insonori- sation d'une roue métallique et plus spécialement d'une roue de chemin-de- fer. L'invention peut être utilisée notamment pour atténuer le bruit provoqué par le roulement des wagons de chemins-de-fer sur les rails grâce à l'amortissement des vibrations de la roue mais elle peut avoir bien d'au- tres applications. Il y a déjà longtemps que l'on a cherché à amortir les vibrations des roues métalliques, en particulier pour atténuer le bruit de roulement, et que l'on a proposé à cet effet de recouvrir une partie de la roue et au moins la jante d'une couche d'un matériau amortisseur, de nature viscoélas- tique, interposée entre la paroi de la roue et un anneau métallique fixé par des pattes sur le voile de la roue. De préférence, la couche isolante est collée sur la paroi de la roue et sur l'anneau métallique. Dans les modes de réalisation connus, on a cherché naturellement à insonoriser la plus grande partie de la roue et notamment la paroi latéra- le de la jante. On pensait en effet que les vibrations provoquant le bruit étaient émises surtout par cette partie de la roue. Cependant, un tel dispo- sitif présente l'inconvénient d'augmenter l'encombrement de la roue et de pouvoir être détérioré notamment dans le passage en aiguillages. On a même proposé de recouvrir non seulement la jante mais égale- on ment, au moins partiellement, le voile de la roue. De la sorte, /augmente le poids du dispositif et notamment de l'anneau métallique qui, au lieu d'assu- rer la protection de la couche isolante, risque de provoquer le décollement de celle-ci. L'invention a pour objet un nouveau dispositif ne présentant pas ces inconvénients et un nouveau procédé de pose de l'anneau d'insonorisation permettant à celui-ci de mieux jouer son r8le en toutes circonstances. Les recherches qui ont conduit à l'invention ont permis tout d'a- bord de découvrir qu'il était possible d'obtenir un bon résultat en ne recou vrant qu'une partie réduite de la roue si l'on améliorait la capacité d'in- sonorisation de l'anneau. Or, on a constaté que celle-ci était liée essen- tiellement au maintien permanent de l'adhérence de la couche isolante sur la paroi de la roue et sur l'anneau et qu'à cet effet il était essentiel d'une part,de diminuer les effets de la force centrifuge sur lPanneau et d'autre part, de faire en sorte que la couche isolante soit comprimée entre ltan- neau de protection et la roue. Dans le procédé de pose selon l'invention, la couche isolante est,de préférence,tout d'abord soigneusement collée à l'avance sur l'an- neau métallique, celui-ci ayant un diamètre légèrement supérieur au dia- mètre interne de la jante de la roue sur laquelle il doit s'appliquer com- te tenu de l'épaisseur de la couche isolante; l'anneau est en outre muni d'une fente qui permet, par une légère diminution de diamètre, de le poser sur la paroi de la roue préalablement encollée; on exerce alors sur l'an- neau une pression radiale de compression de la couche isolante avec une légère augmentation du diamètre de l'anneau qui est maintenu pendant le début de prise de l'adhésif, et alors on bride l'anneau dans cet état sur la roue de façon à maintenir le diamètre obtenu pour que la couche isolante reste comprimée après suppression de la pression radiale. - Selon une caractéristique importante du procédé on bride l'an- neau sur la roue en plaçant dans la fente, après mise en compression de la couche isolante, une barrette de remplissage empêchant la diminution du diamètre de l'anneau après suppression de la preeon radiale, sans consti- tuer un "pont" susceptible de transmettre les vibrations. On a découvert d'autre part que pour obtenir de bons résultats, il était surtout important de recouvrir la paroi interne de la jante, la paroi latérale extérieure pouvant ne pas être recouverte. Le procédé selon l'invention permet justement la mise en place d'un anneau d'insonorisation beaucoup plus léger qui a de ce fait moins tendance à se décoller de la roue. Conformément à l'invention, l'anneau métallique a un diamètre lé- gèrement supérieur au diamètre interne de la jante, compte-tenu de l'épais- seur de la couche isolante, et il est muni d'une fente de largeur égale à la diminution de diamètre nécessaire pour la pose de la roue, ladite fente étant remplie par une barrette de largeur légèrement supérieure à la largeur de la fente au repos. Cette barrette est soudée, après sa pose, sur les deux extrémités de l'anneau qui retrouve ainsi sa continuité. Selon une caractéristique essentielle, l'anneau insonorisant est constitué au moins dans sa plus grande partie, par une virole cylindrique ou tronconique de faible largeur qui s'applique sur une surface correspon- dante ménagée sur la paroi interne de la jante. La surface cylindrique sur laquelle s'applique l'anneau d'insono- risation est ménagée de préférence dans le fond d'un évidement pratiqué dans la paroi interne de la jante et limité vers l'extérieur par un rebord de maintien de l'anneau. Dans ce cas, il est possible également de donner à l'anneau in- sonorisant la forme d'une cornière circulaire dont l'aile en forme de vi- role cylindrique est prolongée par une aile sensiblement perpendiculaire à l'axe s'appliquant sur la périphérie du voile de la roue, à la jonction avec la jante. L'invention sera mieux comprise en se référant à plusieurs modes de réalisation particuliers, donnés à titre d'exemples et représentés sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue de face d'une roue de chemin de fer clas- sique. La figure 2 est une vue en coupe axiale selon II-Il, figure 1. La figure 3 est une vue de face de l'anneau d'insonorisation. La figure 4 et la figure 5 représentent, en vue de face, les deux étapes successives de la pose de l'anneau d'insonorisation. La figure 6 est une section partielle, à échelle agrandie, selon VI-VI, figure 5. Les figures 7, 8, 9 sont des sections partielles de jantes de roues munies de dispositif d'insonorisation selon des variantes de l'invention. Sur les figures 1 et 2, on a représenté, respectivement de face et en coupe axiale, une roue de chemin de fer 1 comprenant notamment une jante Il munie d'un boudin 12 et reliée par une toile ou voile 13 à un moyeu 14. Le voile 13 peut être plein ou constitué de rayons. L'anneau d'insonorisation est représenté de face sur la figure 3 et l'on en voit une section sur la figure 6 qui est une coupe suivant VI-VI de la figure 5. Il se compose d'une virole métallique 2 de forme circulaire et de faible largeur qui est recouverte extérieurement d'une couche isolan- te 3. La couche isolante 3, destinée, de façon connue à être interposée en- tre l'anneau 2 et la jante 14 est en une matière visco-élastique choisie pour ses propriétés d'amortissement des vibrations et également pour sa fa- cilité d'adhérence sur un métal. De préférence, la couche isolante 3 est col- lée à l'avance sur l'anneau métallique 2, par exemple par vulcanisation, mais elle pourrait également être collée d'abord sur la jante puis sur l'an- neau au moyen d'un adhésif connu. En tout état de cause, le diamètre (d) de l'anneau au repos est choisi de telle sorte que, compte tenu de l'épaisseur (e) (figure 4) de la couche isolante 3, le diamètre externe (dl) de l'anneau recouvert de l'i- solant soit supérieur au diamètre interne (d2) (figure 1) de la jante. D'autre part, une fente 21 de largeur (LI-) est ménagée sur l'anneau métal- lique 2. La largeur (Li) est telle qu'elle permet, par une légère compres- sion, de diminuer le diamètre de l'anneau jusqu'à une valeur inférieure au diamètre interne(d2)de la jante contre laquelle elle peut donc être appliquée facilement. Pour poser l'anneau sur la jante, on procède donc de la façon suivante. Comme on l'a indiqué, la couche isolante 3 a, de préférence, été tout d'abord fixée sur l'anneau par exemple par vulcanisation. Une couche d'adhésif ayant été-appliquée sur la paroi extérieure de l'anneau et sur la paroi interne de la jante, on présente l'anneau devant la roue et, grâce à la fente 21, on diminue légèrement son diamètre pour l'appliquer sur la jante sur laquelle, par élasticité, il exerce une légère compression. Par des moyens faciles à imaginer comme par exemple des vérins mécaniques, on exerce alors sur l'anneau une pression (P) d'écartement ra- dial (figure 4) qui permet d'appliquer fortement l'anneau 2 sur la jante. On réalise ainsi un parfait étalement de l'adhésif et un léger écrasement de la couche isolante 3, la fente 21 ayant alors une largeur (L2). On place alors dans la fente 21 une barrette 4 de largeur égale ou-très peu inférieure à la largeur (L2) et l'on soude la barrette 4 (fi- gure 6) sur les extrémités 22, 23 de l'anneau qui l'encadrent de part et d'autre. On peut alors supprimer la pression radiale (P), l'anneau 2, 3 restant en compression. Bien entendu, il est nécessaire que l'anneau s'applique parfai- tement sur la paroi interne 15 de la jante 14. Comme celle-ci a le plus souvent une forme tronconique à angle au sommet très fermé, l'anneau 2 de- vrait avoir une forme tronconique correspondante. Cependant, comme il est essentiel d&assurer la parfaite adhéren- ce de la couche isolante sur la paroi interne 15 de la jante 14, chaque fois que cela est possible, on préférera effectuer un léger usinage de la paroi 15 et dans ce cas, on pourra réaliser une paroi cylindrique 16 sur la- quelle peut s'appliquer un anneau également cylindrique 2. Ainsi; grâce au procédé de pose selon l'invention, l'anneau étant bridé par la barrette 4 dans l'état o il se trouve après mise en compres- sion de la couche isolante 3, celle-ci reste comprimée et adhère parfaite- ment à la jante. De la sorte, on diminue les risques de décollement de l'anneau et l'on améliore très sensiblement l'amortissement des vibra- tions. D'autre part, dans le dispositif qui vient d'être décrit, l'an- neau d'insonorisation est constitué par une simple virole de faible largeur recouvrant uniquement la paroi interne 15 de la jante. Cet anneau est beaucoup plus léger et par conséquent beaucoup moins sujet à la force centrifuge qui avait tendance à le déformer et par conséquent à le décol- ler dans les dispositifs connus o l'anneau avait généralement la forme d'une cornière recouvrant non seulement la paroi interne de la jante mais également la paroi latérale extérieure.Or, si l'on étudie le cheminement et les diverses réflexions des ondes-sonores dans la jante, on constate que, de façon surprenante, l'anneau d'insonorisation selon l'invention per- met, malgré sa faible largeur, d'obtenir un excellent amortissement des vibrations principales. Il faut également noter que, grâce à la parfaite adhérence de l'anneau sur la roue qui est maintenue en permanence par la barrette 4, il n'est plus indispensable de fixer l'anneau sur le voile 13 de la roue par des pattes qui alourdissaient l'anneau et devaient être fixées à la toile 13 par des boulons. Cependant, dans le cas des roues tournant à grande vitesse, on peut craindre que la fixation par simple adhérence de l'anneau 2 sur la jante 14, ne soit pas suffisante pour s'opposer aux effets de la force cen- trifuge, notamment lorsque l'anneau est légèrement tronconique. C'est pourquoi étant donné que, de toutes façons, il est intéres- sant de ménager par usinage une surface d'application cylindrique 16 sur la jante 14, il peut être utile, comme on l'a représenté sur la figure 7 de ménager la surface 16 dans le fond d'un évidemment 17 pratiqué dans la paroi interne 15 de la jante. L'évidement 17 a une profondeur (e2) supérieu re à l'épaisseur (e) de la couche isolante 3 de telle sorte que l'anneau 2 soit bloqué vers l'extérieur par le rebord circulaire 18 ainsi constitué. Bien entendu, la largeur (Ll) de la fente 21 doit être telle que l'anneau puisse être comprimé jusqu'à un diamètre extérieur (dl) inférieur au diamètre intérieur (d3) du rebord 18 pour permettre la pose de l'anneau d'insonorisation. Grace à l'existence du rebord 18 de maintien de l'anneau 2, il est p'ossible, si on le désire, de donner à celui-ci la forme d'une cornière qui, dès lors, ne risque plus d'être déformée et de se décoller sous l'effe - 6 de la force centrifuge. C'est le cas de la variante représentée sur la fi- gure 8. L'anneau 2 comporte alors une aile cylindrique 24. qui seapplique sur la surface usinée 16 etyprolongée par une aile radiale 25 située dans un plan perpendiculaire à l'axe et qui recouvre la paroi latérale 19 de l'évidement 17. Bien entendu, dans ce cas, la couche isolante 3 recouvre également l'aile radiale 25. Au moment de la pose, il est possible d'exer- cer sur l'anneau des efforts radiaux (P) légèrement inclinés par rapport à l'axe de façon à comprimer légèrement la partie 35 de la couche isolante recouvrant l'aile 25, cette légère compression étant maintenue par le re- bord 18. Un avantage essentiel de l'anneau d'insonorisation selon l'inven- tion réside donc dans le fait-qu'il ne risque pas d'être décollé sous l'ef- fet de la force centrifuge et qu'il peut donc être employé en toute sécurité. même sur les essieux tournant à grande vitesse. Cependant, un autre avantage essentiel se trouve dans le fait que la paroi latérale 19 de la jante est entièrement dégagée. Ainsi l'anneau d'insonorisation, contrairement à ce qui se passait jusqu'à présent, n'ap- porte aucune gêne à la circulation sur les voies et notamment dans les ai- guillages. D'autre part, la toile de la roue est, elle aussi, entièrement égagée En outre, grâce à cet avantage il est possible de monter l'anneau d'insonorisation selon l'invention sur les roues de chemin de fer ayant une jante de faible épaisseur. C'est le cas de la variante représentée sur la figure 9 qui repré- sente à titre d'exemple, la jante d'une roue de sécurité pour voiture de mé- tro roulant sur pneumatiques. On sait en effet, que lorsque les essieux des voitures de métro sont sur pneumatiques, il est nécessaire d'assurer la direction du véhicule par des roues du genre chemin de fer qui ont un boudin de guidage 12 impor- tant mais dont la jante 14 peut être de faible épaisseur du fait qu'elle n'a de rôle porteur qu'en cas de crevaison. Les dispositifs classiques ne pouvaient pas être placés sur de telles roues en raison de leur encombrement. Au contraire, comme on le voit sur la figure 9 le dispositif se- lon l'invention s'applique particulièrement bien à ce type de roues. Il sem- ble inutile d'insister sur le grand avantage apporté par l'invention dans ce cas, l'insonorisation des roues étant évidemment encore plus importante dans le cas des chemim de fer urbains. - Dans tous les cas représentés, l'anneau d'insonorisation était placé sur le côté extérieur de la roue. Cependant, du fait de son faible encombrement, il est possible également de placer un anneau d'insonori- sation sur la paroi latérale interne 150 de la roue, ce qui n'était pas le cas, généralement dans les dispositifs utilisés jusqu'à présent. Il est ainsi possible-par des études de la transmission des vibrations, de choisir avec précision l'endroit le plus judicieux pour la pose de l'anneau d'insonorisation de façon à obtenir les meilleurs performances avec un anneau de faible dimension. Bien entendu, on pourraitimaginer d'autres variantes que celles qui ont été décrites, l'invention n'étant pas limitée à celles-ci et pou- vant être modifiée notamment par l'empki de moyens équivalents. D'autre part, si l'invention a été décrite dans son application aux véhicules ferroviaires, il est bien certain qu'elle pourra être utili- sée, d'une façon générale, chaque fois qu'il sera intéressant d'amortir les vibrations d'une roue métallique pour réduire le bruit ou dans un au- tre but. En effet, grâce à son faible encombrement, le dispositif selon l'invention, contrairement à ceux connus jusqu'à présent, peut être appliqué pratiquement en toutes circonstances et par exemple pour insonoriser les roues dentées dans les engrenages de grande dimension comme les mécanismes dtentainement des fours rotatifs ou bien dans les broyeurs o il permettra d'amortir l'effet de résonance lors des chocs sur les galets. REVENDICATIONS 1.- Procédé d'insonorisation d'une roue métallique:()par re- couvrement d'au moins une partie de la jante té de la roue au moyen d'une couche isolante(3)interposée et collée entre un anneau métallique(2)et la paroi de la roue, caractérisé par le fait que l'anneau métallique(2)a un diamètre légèrement supérieur au diamètre interne de la jante "t de la roue(1) sur laquelle il edoit s'appliquer, compte tenu de l'épaisseur (e) de la couche isolante (3)/est en outre muni d'une fente (2), que ledit an- neau (2) est posé après interposition de la couche isolante (3), sur la pa- roi interne (15) de la roue (1) préalablement encollée, que l'on exerce alors sur l'anneau (2) une pression radiale de compression de la couche isolante (3) avec légère augmententation du diamètre de l'anneau (2) et que l'on bride l'anneau (2) sur la roue (1) de façon à maintenir le diamètre obtenu, la couche isolante (3) restant comprimée après suppression de la pression radiale. 2.- Procédé d'insonorisation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche isolante (3) est collée à l'avance sur l'anneau (2) avant la pose de celui-ci. 3.- Procédé d'insonorisation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on bride l'anneau 2 en platant dans la fente (21) après mise en compression de la couche isolante (3) une barrette (4) de remplis- sage empêchant la diminution de diamètre de l'anneau après suppression de la pression radiale. 4.- Dispositif d'insonorisation d'une roue.métallique (1) com- portant une couche isolante (3) de recouvrement d'au moins-une partie de la jante (11) de la roue (1), ladite couche (3) étant interposée et collée entre ladite jante (11) et un anneau métallique (2), caractérisé par le fait que l'anneau métallique 2 a un diamètre légèrement supérieur au dia- mètre interne de la jante (11) compte tenu de l'épaisseur (e) de la couche isolante (3), et est muni d'une fente (21) de largeur (L1) égale à la di- minution de diamètre nécessaire pour la pose de l'anneau (2), et que la- dite fente (21) est remplie par une barrette (4) de largeur égale à la lar- geur de la fente après mise en compression de l'anneau (2). 5.- Dispositif d'insonorisationselon la revendication 3, caractéri- sé par le fait que l'anneau insonorisant (2) est constitué, au moins dans sa plus grande partie, par une virole cylindrique ou tronconique (24) de faible largeur qui s'applique sur une surface correspondante (16) ménagée sur la paroi interne (15) de la jante (11). 6.- Dispositif d'insonorisation selon la revendication 5, carac- térisé par le fait que la surface (16) sur laquelle s'applique l'anneau d'insonorisation (2) est ménagée dans le fond d'un évidement (17) prati- qué dans la paroi interne (15) de la jante (11) et limité vers l'extérieur par un rebord (18) de maintien de l'anneau (2). 7.- Dispositif d'insonorisation selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que l'anneau sonorisant (2) à la forme d'une cornière circulaire comportant une aile (24) en forme de virole centrée sur l'axe de la roue et une aile (25) sensiblement perpendiculaire audit axe, les deux ailes (24, 25) s'appliquant respectivement sur la paroi in- terne (15) de la jante (11) et sur une paroi annulaire (19) perpendicu- laire à l'axe, ménagée à la jonction de la jante (11) et l/ ile. (13) de la roue (1).