Brevet FR2631991A1 — publié le 19891201

-Dispositif de fixation d'un rail sur son support par des crampons déformés en fle- xion rotative dans une cheville insérée dans le support. La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un rail sur son support par des crampons encastrés dans une cheville. L'encastrement est réalisé dans une cavi- té de forme torique. L'invention s'applique plus particulièrement à la fixation des rails sur tous les supports en béton et sur les traverses en bois équipées ou non de selles métalliques qui assurent la butée latérale du rail. A l'heure actuelle sur traverse en bois, les rails sont fixées par des tirefonds ou des crampons enfoncés directement dans le bois. Tout démon- o10 tage, notamment pour le remplacement des rails usés endommage la traverse. Les supports en béton sont plus rigides que les traverses en bois. On ne peut y enfoncer des crampons. Ils exigent une fixation flexible comportant obligatoirement une semelle élastique, des attaches élastiques et des butées latérales interposées entre le rail et son support. Leur isolation électrique généralement insuffisante colt être com- plétée par les organes de fixation. L'utilisation de longs rails soudés, préconisée pour éviter les chocs aux joints de rails, impose un serrage très régulier du rail. On ne satis- fait actuellement à toutes ces exigences que par l'adjonction de pièces complémentaires qui sont coûteuses et qui compliquent la pose. La liaison comporte généralement des in- serts plus ou moins compliqués scellés dans le support qui rendent sa fabrication plus dif- ficile. Le brevet français déposé sous le numéro 8715583 simplifie ces montages par l'utilisation d'un crampon définitivement fixé dans le support du rail. Ce crampon est mis en position de serrage sur le rail; il est réglé ou déqagé par torsion de sa tige plastique- ment déformable. La butée latérale du rail doit être réalisée indépendamment. La présente invention vise les mêmes avantages tout en permettant le remplace- ment des crampons et en assurant au besoin la butée latérale du rail. Le crampon est fixé dans le support du rail par une flexion rotative de sa tige réalisée en changeant l'orientation de sa tête. Par le même mouvement on peut ensuite serrer le rail, régler son serrage, et le desserrer autant de fois que l'on veut. Cette défor- mation moins sévère que la torsion n'exige pas de propriétés particulières de la matière. Le traitement thermique de la tige du crampon conforme à l'invention peut être le même que celui de la tête. La flexion rotative de la tige du crampon s'opère à l'inté- rieur d'une cheville creuse logée dans le support du rail et dont la cavité en forme d'arc de cercle ou d'arc de tore de grand rayon débouche sur la face supérieure de ce support, perpendiculairement à la table d'appui du rail. La tige du crampon est également recourbée en arc de tore de même rayon que la cavité. La forme extérieure de la cheville dépend surtout du type de support de rail. 2 6 3 1 9 9 1 2- il s'agit d'un support en béton, la cheville pourra être scellée dans ce béton. il n'y aura pas d'inconvénient à lui donner une forme tubulaire. Elle pourra, au besoin dé- boucher à la fois sur la face supérieure et sur la face inférieure. Cette possibilité n'est pas limitative. Une cheville de forme extérieure cylindrique, de section ronde ou oblon- gue peut être utilisée avec la plupart des supports. Elle est alors enfoncée avec la tige du crampon qu'elle contient dans un logement de forme correspondante du support du rail. Une rotation à force de la tête du crampon impose à la tige une flexion dans le plan de la cavité. En continuant la rotation de la tête l'orientation de la flexion change o10 continuellement par rapport à elle. C'est une flexion rotative. Après un quart de tour ou plus de la tête, sa tige déformée est en pression contre les parois de la cheville, dans toutes les directions. L'élasticité de la tige maintient cette pression après que le couple qui a produit la rotation ait été supprimé. Cependant, le crampon ne revient pas à sa forme initiale. La déformation plas- tique acquise par la tige est définitive. Les forces de frottement dues aux pressions con- tribuent à maintenir le crampon dans sa nouvelle position. Quand on exerce une traction sur le crampon, les forces de frottement qui s'oppo- sent à son extraction suffisent largement à la fixation d'un rail. On peut pourtant, en cas de besoin extraire le crampon de la cavité de la cheville, en exerçant sur lui une force beaucoup plus grande, une traction par exemple. La pression exercée par la tige dans une cheville en matière plastique est trans- mise à la périphérie de la cheville. Les forces de frottement qui en résultent retiennent la cheville dans son logement. Le rayon de courbure de la tige et donc de la cavité correspondante de la che- ville est choisi de telle sorte que les contraintes de torsion de la tige restent dans le domai- ne élastique tandis que les contraintes de flexion peuvent passer dans le domaine plastique. La pression et donc les forces de frottement de la tige contre la cheville seront d'autant plus grandes que la limite élastique du métal sera plus élevée. Quand la cheville est scellée dans le support du rail, on prévoit un certain jeu par rapport à la tige du crampon pour pouvoir l'engager facilement dans la cavité de ladite cheville. Par contre, quand sa surface extérieure est cylindrique, la cheville peut être équi- pée du crampon avant d'être enfoncée dans son logement. Le jeu entre tige et cheville peut être nul. La rotation de la cheville peut être empêchée, soit par une section oblongue, soit par un collet non circulaire. Une partie de la cheville débordant de son logement dans le support du rail peut avoir une forme capable d'assurer la butée latérale du rail. 263 1 991 - 3- Elle peut être assez flexible pour suivre les mouvements du rail et y être forcée par la tête du crampon ou par une languette engagée sous le rail. Néanmoins cette butée maintient latéralement le rail avec fermeté qrâce à l'en- castrement de la cheville dans le support du rail et à son renforcement par le crampon. Le crampon conforme à l'invention possède généralement une tête flexible compor- tant, par exemple, une patte applatie présentant une larqe surface d'appui sur le patin du rail. On peut s'arranger pour qu'une partie de la patte appuie en même temps sur la butée latérale pour la maintenir à niveau constant par rapport au rail. - Avant pose du rail, la tête des crampons de fixation de part et d'autre du rail a été dirigée en direction opposée de façon à permettre entre eux la mise en place du rail. Quand le rail est convenablement disposé, en appui contre les butées latérales, on opère une nouvelle rotation des têtes de crampons pour appuyer leur patte sur le des- sus du patin du rail. Le serrage peut être réglé en faisant monter plus ou moins les pattes sur la pente du patin du rail. En service, en raison de la flexion de sa tige et de ses forces de frottement dans la cheville, la tête du crampon garde l'orientation qu'on lui a donnée et maintient sa pression sur le patin du rail. Quand on veut dégager le rail, il suffit d'imposer aux têtes des crampons une nouvelle orientation qui dégage le rail. La possibilité qui est donnée par la flexion rotative de la tige de changer l'orien- tation de la tête donne plus de liberté pour le choix de l'orientation de la cheville dans le support du rail et donc pour la conception de celuici. Il suffit que la cavité de la cheville débouche perpendiculairement à la table d'appui du rail pour qu'un même cram- pon puisse être utilisé avec des chevilles d'orientation différente. Les selles métalliques utilisées pour la pose des rails sur les traverses en bois sont souvent pourvues de trous carrés pour y enfoncer des crampons. Dans ce cas, il est intéressant d'utiiiser une cheville dont la forme extérieure enfoncée dans le bois est un cylindre de révolution; on la surmonte d'un collet carré qui s'engage exactement dans un trou de la selle. Ce collet empêche la rotation de la cheville quand on fait tour- ner le crampon. Les dessins annexés donnent des exemples de réalisation de dispositifs de fixa- tion de rail conformes à l'invention. La description qui suit en fera mieux comprendre le fonctionnement et les avan- tages. La figure 1 est une vue en coupe transversale de la fixation d'un rail sur son sup- port par des dispositifs conformes à l'invention. La figure 2 est une vue de dessus de la fixation de la figure 1. La figure 3 est une variante de la figure 2 qui en diffère par l'orientation de la tête des crampons. La figure 4 est une variante de la figure 1 propre à la pose sur traverse en bois avec selle métallique. La figure 5 est une vue de. dessus de la figure 4. 2 6 3 1 9 9 1 -4 - Reportons-nous, d'abord, à la figure 1. Le rail R est fixé sur son support S par des crampons 1, 2 emmanchés dans des chevilles 3, 4 inserrées dans le support S. Le crampon 1 et sa cheville 3 sont installés près du patin P du rail R du côté in- térieur de la voie ferrée. - Le crampon 2 et sa cheville 4 sont installés du côté extérieur à la voie ferrée. La cheville 3 est scellée dans le support S du rail R. Sa cavité 5 a la forme d'un arc de tore de section circulaire ou légèrement oblongue, un peu plus grande que la sec- tion ronde de la tige 6 du crampon 1. Cette tige est incurvée en arc de tore de même rayon a que la cavité 5. La surface extérieure 7 de la cheville 4 est un cylindre de section oblongue 8. Sa cavité a la même forme en arc de tore que la tige 9 du crampon 2 qui y est enfermée. A sa partie supérieure débordant à l'extérieur du support S, la cheville s'étend en formant une butée latérale 10 pour le patin P du rail R. Les crampons 1 et 2 ont, chacun, une tête flexible 11, 12. Avant mise en place du rail R sur son support S, la tige 9 du crampon 2 a été in- troduite dans la cheville 4, puis l'ensemble a été enfoncé dans le support S, tête 12 dirigée comme dans la figure 2. Une rotation à force, selon flèche F de la tête 12 du crampon 2 l'a orientée du côté opposé au rail R dans la position de la figure 3. Cette rotation a pu se faire, grâce à une flexion rotative de la tige 9 à l'intérieur de la cheville 4. Apparem- ment, la forme de la tige 9 n'a pas changé; seule l'orientation de la tête paraît modifiée. La cheville 3 a été scellée dans le support S au cours de son moulage. Avant pose du rail R le crampon 1 a été enfoncé dans la cheville 3, sa tête étant dirigée vers le crampon 2 comme dans la figure 2. Une rotation à force de sa tête 11 I1' a orienté du côté opposé au rail R dans la position de la figure 3, grâce à une flexion rotative de la tige 6 dans la cavité 5 de la che- ville 3. Profitant du jeu existant dans la cavité 5, la tige 6 est légèrement déformée. Dans le plan de la figure 1, elle s'est un peu redressée; dans une direction perpendiculaire, elle s'est cintrée. Les forces qui ont produit ces déformations s'exercent aux deux extré- mités de la tige 6 et en son milieu, dans le plan de la figure 1 et en direction perpendicu- laire. Toutes ces forces persistent, à cause de l'élasticité de la tige 6 sous forme de pres- sions entre la tige 6 et la cheville 3 après que le couple qui a produit les déformations ait été annulé. Chacune de ces pressions engendre d'importantes forces de frottement qui s'opposent à une nouvelle rotation de la tige 6 ou à son extraction hors de la cheville 3 quand on tire sur le crampon 1. Cependant, les forces de frottement peuvent être vaincues en exerçant un couple ou une traction de valeur supérieure. Les mêmes pressions existent avec les mêmes effets entre la tige 9 et la cheville 4 et, quand la cheville est réalisée en matière plastique, entre cette cheville 4 et le support S. Les crampons 1 et 2 étant orientés comme dans la figure 3 une semelle élastique 13 est placée sur la table 14 du support Set le rail R est placé sur cette semelle 13 contre la butée 10. Finalement, on applique, toujours dans le sens de la flèche F, aux crampons 1 et 2, un couple suffisant pour ramener leur tête 11, 12 dans la position de la figure 2. Cette rotation est permise par une nouvelle flexion rotative des tiges 6 et 9 des crampons 1 et 2 qui les ramène à leur forme initiale, à de petites déformations près. Il s'ensuit des pressions de même valeur que précédemment entre tige, cheville et support et ces pres- sions durent quand la rotation cesse. Par suite de l'élasticité des têtes 11, 12 des crampons 1, 2, la déflexion qu'elles subissent en montant sur le patin P du rail R leur donne une force qu'elles maintiennent sur le patin du rail R, car elle est nettement inférieure à la force qu'il faudrait exercer pour vaincre les forces de frottement des tiges 6, 9 avec leur cheville respective 3, 4. Grâce à la pente du patin P du rail R, on peut régler la force de serrage du rail en y faisant monter plus ou moins loin la tête 11, 12 du crampon. En service, le rail est soumis à des vibrations, mais il est constamment maintenu serré entre la semelle élastique 13 et les crampons 1 et 2 grâce à leur élasticité. La butée reste en appui contre le patin P du rail R. Son élasticité est suffisante pour accompa- gner tous les mouvements verticaux du rail sans qu'il se produise de déplacement relatif et donc d'usure entre eux. Dans ce but, il est intéressant de faire déborder du patin P du rail une partie de la tête 12 pour qu'elle appuie sur la butée 10 quand le rail R, chargé, descend un peu. On peut aussi, dans le même but, prolonger la butée 10 par une languette S15 engagée sous le patin P du rail R. La fixation des rails sur traverse en bois peut être avantageusement assurée par le dispositif des figures 4 et 5. La selle 16 interposée entre le rail R1 et son support SI est percée d'un trou carré 17. Un trou rond 18 est percé dans le bois, dans le prolongement de ce trou carré 17. La cheville 19 contenant le crampon 20 comporte un collet carré 21. Elle est enfoncée dans le trou 18, son collet carré 21 est logé dans le trou carré 17 de la selle 16. Le rail R1 a été posé sur la selle 16 après que la tête 22 ait été écartée par une rotation. Puis la tête 22 a été ramenée au-dessus du patin du rail R1. La cheville 19 avec sa cavité torique 23 et le crampon 20 avec sa tige 24 torique de même dimensions que la cavité, fonctionnent de la même façon que les crampons 1 et 2. Evidemment les différents types de crampon 1, 2 et 20 peuvent être montés des 2 côtés d'un même rail. L'invention s'applique particulièrement à la fixation des rails de chemin de fer sur tous les supports quelle qu'en soit la matière. Revendications 1 - Dispositif de fixation d'un rail (R) (R1) sur son support (S) S1) par des crampons (1, 2, 20) à tige ronde (6, 9, 24) emmanchée dans une cheville (3, 4, 19) encastrée dans ledit support et débouchant près du rail dans la face supérieure dudit support. Caractérisé en ce que. ladite tige (6, 9, 24) et la cavité (5) de la cheville (3, 4, 19) dans laquelle elle est emmanchée sont incurvées en arc de cercle de même rayon (a). 2 - Dispositif selon revendication 1 Caractérisé en ce que ledit crampon (1, 2, 20)'est fixé dans ladite cavité (5) de la cheville (3, 4, 19) par une flexion rotative de sa tige (6, 9, 24) due à une rotation de sa tête (11, 12, 22). 3 - Dispositif selon revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite cavité (5) de la cheville (3, 4, 19) débouche dans le sup- port(S1)du rail (R) (R1) perpendiculairement à la table (14) d'appui du rail. 4 - Dispositif selon revendication 1, 2 ou 3 Caractérisé en ce que l'enveloppe extérieur (7) de ladite cheville (4, 19) est un cylin- dre de section droite quelconque. S - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes Caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure de ladite cheville (19) a une section cir- culaire. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 Caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (7) de ladite cheville (4) a une section oblongue (8). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes Caractérisé en ce que ladite cheville (4) déborde dudit support (S) pour former une butée latérale (10) du rail (R). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes Caractérisé en ce que ladite cheville (19) a un collet carré (21). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, Caractérisé en ce que la cavité (5) de ladite cheville (3) débouche sur la face inférieure du support (S) du rail (R). 2 6 3 1 9 9 1 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes Caractérisé en ce que ladite cheville (4, 19) est en matière plastique. il - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes Caractérisé en ce que ladite flexion rotative provoque une déformation plastique de la tige (6, 9, 24) du crampon (1, 2, 20).