Brevet FR2501253A1 — publié le 19820910

La présente invention a pour objet un cous- sinet de glissement, utilisable notamment dans les systèmes d'aiguillage de voies ferrées. Les systèmes d'aiguillage de voies ferrées comportent généralement une contre aiguille droite as- sociée à une aiguille courbe et une aiguille droite associée à une contre-aiguille courbe, qui peuvent être positionnées entre elles de deux façons différen- tes pour assurer ou non le branchement avec une voie de déviation. Dans ces systèmes, les aiguilles sont faites de pièces rabotées dans des rails de profils spéciaux qui sont supportés par des coussinets de glissement fixés sur les traverses supports de la voie ferrée. Généralement, ces coussinets sont réalisés en fonte et comportent sur leur semelle inférieure un évidement de dessous pour alléger l'ensemble. Pour permettre le glissement des aiguilles sur le coussinet lors du changement de position de l'aiguillage, les semelles supérieures des coussinets sont lubrifiées par des graisses appropiées. Cependant, les coussinets actuellement uti- lisés ont l'inconvénient de ne pas présenter une ré- sistance suffisante à l'érosion. En effet, le film de graisse lubrifiante présent sur la surface du coussi- net peut retenir les poussières qui s'accumulent sur la voie, en particulier le sable qui constitue généra- lement la couche inférieure du ballast. Lorsque des poussières aussi dures que le sable s'accumulent dans le film de graisse lubrifiante, ceci conduit à une détérioration du système d'aiguillage car les surfaces des aiguilles et/ou des coussinets finissent par être érodées par ces particules très dures, ce qui est né- faste pour le bon fonctionnement de l'aiguillage en raison des risques de grippage qui entraînerait une immobilisation de l'aiguillage. Pour éviter cet inconvénient, on a envisagé de former sur la surface des coussinets de glissement un revêtement de matière plastique, par exemple, de polytétrafluoroéthylène. Cependant, les résultats ob- tenus avec de tels coussinets n'ont pas été satisfai- sants. La présente invention a précisément pour objet un coussinet de glissement utilisable notamment dans un système d'aiguillage de voie ferrée, qui per- met d'éviter l'inconvénient précité. Le coussinet de glissement selon l'inven- tion se caractérise en ce qu'il comprend une surface de glissement réalisée en matériau céramique. Selon un premier mode de réalisation de ce coussinet, celui-ci comprend un support muni d'un évi- dement et une pièce en matériau céramique fixée dans ledit évidement de façon à constituer ladite surface de glissement. Selon un second mode de réalisation de ce coussinet, celui-ci comprend un support muni d'un évi- dement et une pluralité de pièces en matériau cérami- que fixées dans ledit évidement de façon à constituer ladite surface de glissement. De préférence, dans ce second mode de réali- sation, les pièces en matériau céramique ont des bords arrondis pour faciliter le glissement au niveau de la -30 jonction entre deux pièces. Selon l'invention, le matériau céramique est un matériau très dur, qui avantageusement résiste de plus à la compression et à la corrosion atmosphéri- que. A titre d'exemples de matériaux suscepti- bles d'être utilisés, on peut citer les oxydes tels que l'alumine, l'oxyde de zirconium, les oxydés de terres rares et le corindon, les nitrures tels que le nitrure de bore et le nitrure de silicium, et les car- bures tels que le carbure de silicium et le carbure de bore. Avantageusement, pour les aiguillages de voie ferrée, on utilise de l'alumine de haute dureté qui résiste bien à la compression. En effet, dans cette application, les coussinets doivent supporter des pressions très importantes qui peuvent aller jus- qu'à 150 bars dans la zone amincie des aiguilles lors- que ces dernières sont chargées à 10 tonnes par roue. L'invention a également pour objet un systè- me d'aiguillage de voies ferrées comportant une con- tre-aiguille droite associée à une aiguille courbe, une contre-aiguille courbe associée à une aiguille droite, une première série de coussinets de glissement pour supporter la contre-aiguille droite et l'aiguille courbe et une deuxième série de coussinets de glisse- ment pour supporter l'aiguille droite et la contre- aiguille courbe, caractérisé en ce que les surfaces de glissement des coussinets de la première et de la deuxième séries sont réalisées en matériau céramique, lesdites surfaces ayant des dimensions telles que les aiguilles soient toujours en appui sur lesdites surfa- ces lors du fonctionnement de l'aiguillage. Avantageusement, chaque coussinet de la première ou de la deuxième série comporte un support métallique sur lequel est fixée la contre-aiguille droite ou la contre-aiguille courbe, ledit support étant muni d'un évidement dans lequel sont fixées une pluralité de pièces en matériau céramique disposées de façon à former la surface de glissement dudit coussi- net. Selon une variante de réalisation du système d'aiguillage de l'invention, l'aiguille courbe et l'aiguille droite comprennent également des inclu- sions de matériau céramique affleurant sur leurs sur- faces qui sont en contact avec les coussinets de glis- sement. Selon cette variante, on peut encore amélio- rer les caractéristiques de fiabilité et de sécurité de fonctionnement de l'aiguillage en utilisant un cou- ple de matériaux céramiques choisis de façon à dimi- nuer le coefficient de frottement. Dans ce cas, on peut utiliser, par exemple, de l'alumine pour réaliser les surfaces de glissement des coussinets et réaliser les inclusions en matériau différent, par exemple en titanate d'aluminium. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la des- cription qui suit donnée bien entendu à titre illus- tratif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue de dessus d'un système d'ai- guillage, - la figure 2 est une représentation schématique en perspective d'un coussinet de glissement selon l'in- vention, - la figure 3 est une vue de dessous de l'aiguille représentée sur la figure 2, - la figure 4 illustre un mode de réalisation du cous- sinet de l'invention, et - la figure 5 illustre un autre mode de réalisation du coussinet de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté une voie ferrée et le système d'aiguillage A qui lui est asso- cié. Avant l'aiguillage A, la voie ferrée est consti- tuée de deux rails 1 et 3 qui sont fixés sur des tra- verses 5 par l'intermédiaire de dispositifs de fixa- tion munis de tire-fonds 7. Le système d'aiguillage A qui suit comprend une contre-aiguille droite 11, une aiguille courbe 13, une contreaiguille courbe 15 et une aiguille droite 17. Dans la partie de l'aiguilla- ge, les contre-aiguilles droite et courbe sont fixées respectivement sur une première série et une seconde série de coussinets de glissement 19, eux-mêmes fixés par des tire-fonds sur les traverses 5 de la voie fer- rée. Les aiguilles 13 et 17 sont supportées respecti- vement par la première et la deuxième séries de cous- sinets de glissement 19, et elles peuvent être dépla- cées entre une première position dans laquelle l'ai- guille 13 est en contact avec la contre-aiguille 11 tandis que l'aiguille 17 est écartée de la contre- aiguille 15, à une seconde position (représentée en pointillés sur le dessin) dans laquelle l'aiguille droite 17 est en contact avec la contre-aiguille cour- be 15 tandis que l'aiguille 13 est écartée de la con- tre-aiguille droite 11. Ce déplacement est obtenu au moyen d'un dispositif de manoeuvre comportant un mo- teur 21 qui actionne la tige de manoeuvre 23 associée à la tringle d'écartement 25. Après le système d'aiguillage, chaque cou- ple de rails qui constitue la voie principale I et la déviation II, est de nouveau fixé sur les traverses 5 par des dispositifs à tire-fonds 7. Comme on peut le voir sur la figure 2, cha- que coussinet de glissement 19 supporte une contre ai- guille et l'aiguille qui lui est associée, par exemple la contre-aiguille droite 11 et l'aiguille courbe 13. La contre-aiguille 11 est rendue solidaire du coussi- net de glissement par un dispositif approprié tel que 31, tandis que l'aiguille 13 peut se déplacer sur le coussinet 19 entre deux positions extrêmes. La contre- aiguille 11 comprend comme le rail 1 une partie supé- rieure en forme de champignon lla qui supporte le contact de la roue, une partie médiane amincie llb qui constitue l'âme, et une partie inférieure élargie ilc qui constitue le patin utilisé pour la fixation du rail sur les traverses. De même, l'aiguille comprend une partie supérieure 13a dont l'épaisseur augmente progressivement et régulièrement à partir de son point de contact avec la contre-aiguille qui lui est asso- ciée, une partie médiane 13b et une partie inférieure en forme de patin 13c. Dans les dispositifs de l'art antérieur, les coussinets de glissement 19 étaient réalisés en acier et munis de films de graisse lubrifiante sur leur sur- face 19a pour favoriser le glissement des aiguilles telles que 13 sur les coussinets 19. Cependant, étant donné que le film de lubrifiant pouvait retenir des poussières, en particulier du sable, on obtenait au bout d'un certain temps de fonctionnement une détério- ration de la surface supérieure du coussinet et/ou de la semelle de l'aiguille, ce qui pouvait entraîner un grippage et une immobilisation du système d'aiguilla- ge. Selon l'invention, on évite cet inconvé- nient en modifiant au moins la surface supérieure l9a des coussinets de glissement 19. Dans ce but, chaque coussinet de glissement 19 comprend une surface de glissement 20 réalisée en matériau céramique, par exemple en alumine de grande dureté. Ainsi, on peut obtenir un faible coefficient de frottement sans utiliser une couche intermédiaire de lubrifiant et éviter de ce fait les problèmes d'érosion liés à l'emploi de lubrifiant et pouvant en- tra;ner un grippage du système d'aiguillage. De plus, le fait de diminuer le coefficient de frottement permet d'utiliser une énergie moindre pour déplacer les aiguilles entre leurs deux positions extrêmes. Selon l'invention, on peut aussi utiliser une couche de lubrifiant entre la surface du coussinet et la surface de l'aiguille mobile pour améliorer le glissement. En effet, compte tenu de la dureté de la surface de glissement en céramique, on évite les pro- blèmes de grippage susceptibles de se produire en rai- son de l'ancrage de particules minérales dans le film de lubrifiant. Selon une variante de réalisation du système d'aiguillage de l'invention, les aiguilles compren- nent elles aussi des inclusions de matériau céramique affleurant sur leurs surfaces destinées à venir en contact avec les coussinets de glissement 19. Cette variante de réalisation est représen- tée sur la figure 3 qui est une vue de dessous de l'aiguille 13 de la figure 2. Sur cette figure, on voit que la semelle 13c de la partie inférieure ou patin de l'aiguille 13 comprend un évidement 14 à l'intérieur duquel est fixée une pièce en céramique 22, de haute dureté. Dans ce cas, on- utilise de préférence pour la pièce 22 un autre matériau céramique que celui uti- lisé pour la pièce 20 afin de diminuer encore le coef- ficient de frottement, par exemple, on peut utiliser du titanate d'aluminium pour la pièce 22 lorsque la surface d'appui 20 du coussinet de glissement est réalisée en alumine. Bien que sur ce dessin on ait représenté un seul évidement et une seule pièce en céramique, il va de soi que la semelle 13c de l'aiguille 13 comprend une pluralité d'évidements 14, ces évidements étant effectués au niveau des coussinets de glissement 19 et comportant chacun une pièce de matériau céramique 22. Toutefois, il est à noter que le fait de modifier les aiguilles par des insertions de céramique pose certains problèmes pour conserver les propriétés mécaniques des parties mobiles des rails d'aiguillage. Aussi, il est généralement préférable de ne pas modi- fier le profil des aiguilles en créant des évidements dans leurs semelles. Afin d'éviter ces évidements, on peut coller directement les éléments en céramique sur la semelle des aiguilles. Le coussinet de glissement 19 représenté sur la figure 2 peut être obtenu de la façon suivante. On forme un évidement à la partie supérieure d'un coussinet 19 réalisé en acier, puis on dispose dans le fond de l'évidement des fils en matière plas- tique, par exemple des fils de nylon. On prépare sépa- rément une pièce en matériau céramique, par exemple en alumine ayant une forme qui correspond sensiblement à celle de l'évidement, puis on introduit une certaine quantité de colle constituée par exemple par une rési- ne époxyde au centre de l'évidement, et on met en pla- ce. la pièce en céramique dans l'évidement en la com- primant pour assurer son collage au moyen de la résine époxyde. On précise que les fils de nylon sont desti- nés à favoriser l'étalement de la colle sur toute la surface de l'évidement, ce qui permet d'assurer ainsi un bon collage de la pièce en céramique. Dans ce but, ces fils ont généralement une épaisseur de 5/10 de mm. Les inclusions de matériau céramique dans l'aiguille 13 peuvent être réalisées de la même façon après avoir pratiqué des évidements dans la semelle 13c de l'aiguille 13. Bien que dans ces deux exemples on ait il- lustré la mise en place d'une seule pièce en céramique dans les évidements correspondants, on peut utiliser plusieurs pièces en céramique par évidement comme cela est représenté sur les figures 4 et 5. Dans le cas de la figure 4 qui représente un autre mode de réalisation du coussinet 19, celui-ci comprend également un support de forme appropriée pour assurer la fixation de la contre-aiguille, et ce sup- port est muni d'un évidement dans lequel sont fixées deux plaquettes en céramique 20a et 20b disposées de façon telle que la jonction entre les plaquette s'étende selon une direction parallèle au sens de dé- placement de l'aiguille entre ses deux positions ex- trêmes. De la sorte on évite les problèmes de glisse- ment de l'aiguille, qui pourraient se poser au niveau de la jonction entre deux plaquettes. Cependant, comme représenté sur la figure 5, on peut disposer les plaquettes de céramique de façon différente, par exemple avec des jonctions entre pla- quettes s'étendant selon des directions perpendicu- laires au sens de déplacement de l'aiguille. Toute- fois, il est préférable dans ce cas, d'utiliser des plaquettes 20a, 20b... dont les bords sont arrondis au niveau des jonctions entre plaquettes successives afin d'éviter les problèmes de glissement qui pourraient se poser en raison d'une différence d'épaisseur entre deux plaquettes consécutives. Lorsque les coussinets comprennent plu- sieurs plaquettes en céramique, ils peuvent être réa- lisés de la même façon que les coussinets comportant une seule plaquette en assemblant les plaquettes dans l'évidement muni de fils en matière plastique et de colle, et en comprimant ensuite l'ensemble. REVENDICATIONS 1. Coussinet de glissement utilisable no- tamment dans un système d'aiguillage de voie ferrée, caractérisé en ce qu'il comprend une surface de glis- sement (20) réalisée en matériau céramique. 2. Coussinet selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comprend un support (19) muni d'un évidement et une pièce (20) en matériau céramique fixée dans ledit évidement de façon à constituer ladi- te surface de glissement. 3. Coussinet selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il comprend un support (9) muni d'un évidement et une pluralité de pièces (20a, 20b) en matériau céramique fixées dans ledit évidement de façon à constituer ladite surface de glissement. 4. Coussinet selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que lesdites pièces ont des bords ar- rondis au niveau de leurs jonctions avec les pièces adjacentes. 5. Coussinet selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau céramique est un oxyde, un carbure ou un nitrure. 6. Coussinet selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau céramique est de l'alumine. 7. Système d'aiguillage de voies ferrées comportant une contre-aiguille droite (11) associée à une aiguille courbe (13), une contre-aiguille courbe (15) associée à une aiguille droite (17), une première série de coussinets de glissement (19) pour supporter la contre-aiguille droite et l'aiguille courbe et une deuxième série de coussinets de glissement (19) pour supporter l'aiguille droite et la contre-aiguille courbe, caractérisé en ce que les surfaces de glisse- ment (20) des coussinets de la première et de la deuxième séries sont réalisées en matériau céramique, lesdites surfaces ayant des dimensions telles que les aiguilles (13 ou 17) soient toujours en appui sur les- dites surfaces (20) lors du fonctionnement de l'ai- guillage. 8. Système d'aiguillage selon la revendica- tion 7, caractérisé en ce que chaque coussinet (19) de la première ou de la deuxième série comporte un sup- port métallique sur lequel est fixée la contre-aiguil- le droite (11) ou la contre-aiguille courbe (15), le- dit support étant muni d'un évidement dans lequel sont fixées une pluralité de pièces (20a, 20b) en matériau céramique disposées de façon à former la surface de glissement dudit coussinet. 9. Système d'aiguillage selon l'une quel- conque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que l'aiguille courbe (13) et l'aiguille droite (17) comprennent également des inclusions (22) de matériau céramique affleurant sur leurs surfaces qui sont en contact avec les coussinets de glissement. 10. Système selon la revendication 9, carac- térisé en ce que le matériau céramique desdites inclu- sions est différent du matériau céramique constituant la surface de glissement desdits coussinets.