Brevet FR2623827A1 — publié le 19890602

Dispositif de fixation d'un rail de chemin de fer sur une traverse, une attache et un insert La présente invention concerne un dispositif de fixation d'un rail de chemin de fer sur une traverse, une attache et un insert. Entre le rail et la traverse est disposée une semelle plus ou moins élastique et amortissante. Pour que le rail reste toujours pressé contre la semelle malgré les déplacements de l'un par rapport à l'autre, pour conserver ltécartement entre les deux files de rail dans les limites permises malgré les efforts obliques venant du matériel roulant et pour empêcher le rail de cheminer, c'est-à-dire de glisser longitudinalement par rapport à la traverse sous l'effet des efforts de freinage, d'accélération ou dûs aux variations de température, il faut un dispositif de fixation élastique du rail par rapport à la traverse ; élastique car ce dispositif comporte une pièce ayant une fonction ressort. Un tel dispositif comporte en général une attache-ressort ancrée ou retenue par divers moyens dans la traverse ou la selle métallique intermédiaire entre le rail et la traverse. Outre cette partie d'ancrage, l'attache comporte bien entendu une partie destinée à venir presser élastiquement le rail (en général sur le dessus du patin). Le dispositif d'ancrage de l'attache par rapport à la traverse est tel que lors de la mise en place de l'attache, on est obligé de déformer ladite attache en restant dans le domaine élastique du matériau choisi pour cette attache. Cette déformation s'accompagne de l'accumulation d'une énergie élastique ; c'est le principe même d'une fonction ressort. L'objet de la présente invention est de résoudre un nouveau problème technique consistant à permettre simultanément un certain.nombre de services énoncés ci-après qui jusqu'à maintenant n'ont pas encore pu être conciliés, à savoir - utiliser une.attache de rail non vissée pour répondre au souhait de certains clients et dans un but de mécanisation, - utiliser une attache de rail en plat pour obtenir ainsi un ressort léger ayant une fréquence propre élevée et pouvant appuyer, notamment sur le rail, grâce à une surface importante, ce qui minimise la pression et l'usure.Mais pouvoir utiliser aussi le même principe jusqu'à éventuellement la même traverse avec le même insert pour utiliser une attache en fil d'acier rond ou carré, dispositif préféré par certains clients, - pouvoir mettre en place ladite attache de rail par une simple translation parallèle au rail pour faciliter l'opération de pose et utiliser un mouvement parallèle à celui du train de pose, - utiliser comme moyen d'ancrage un insert rigide dont la partie destinée à retenir l'attache en position déformée sera sensiblement parallèle au rail cet et ce compte tenu des mouvements de déversement du rail, c'est-à-dire de basculement du rail sur son assise, mouvements qui sont des rotations autour d'un axe parallèle au rail.Il est en effet souhaitable que l'attache, destinée à suivre élastiquement le rail pour rester en contact avec ce dernier et le presser contre sa semelle, ait un mouvement de rotation sur elle-même ntentraînant pas de couples antagonistes. L'insert ayant sa partie retenant l'attache parallèle au rail, les deux axes de rotation respectivement de l'attache et du rail sur lui-même seront parallèles, - utiliser un insert permettant de venir monter différentes sortes et tailles d'attaches selon l'effort et la flexibilité voulue pour ladite attache et ce sur la même traverse sans avoir à changer l'insert, - utiliser un insert n'interdisant aucune limite de longueur transversale de l'attache, longueur définie par la mesure (faite perpendiculairement au rail) de l'encombrement hors tout de l'attache, - utiliser un insert dont la partie appuyant sur l'attache se trouve à l'intérieur d'une boucle de ladite attache, la boucle en question devant être la boucle principale de l'attache, c'est-à-dire celle accumulant le maximum de déflexion de mise en place : cette disposition a l'avantage de pouvoir concilier le fait d'avoir une attache de rail à grande flexibilité (avec une grande boucle) avec le fait de pouvoir rester dans des limites de contrainte acceptable (le point d'application de l'effort exercé par l'insert sur l'attache est plus proche des fibres tendues extrême de la boucle en étant à l'intérieur de cette dernière plutôt qu'à l'extérieur).Ceci est non seulement un avantage important mais également en lui-même une caractéristique spécifique de la présente invention, - obtenir un dispositif de fixation présentant à la fois : un fonctionnement élastique vis-à-vis des mouvements ascendants comme descendants du bord du patin du rail par rapport à la traverse . la possibilité de bloquer un mouvement ascendant du bord du patin du rail si l'amplitude de ce mouvemnet dépasse une certaine valeur. Ceci étant une sécurité primordiale vis-à-vis des mouvements de déversement du rail qui se produisent en particulier dans les courbes et quand on veut pouvoir utiliser sous rail une semelle très flexible pour protéger la traverse et protéger le nivellement de la voie. L'invention permet de résoudre ce nouveau problème technique pour la première fois, d'une manière satisfaisante. Ainsi, selon l'invention , on fournit un dispositif de fixation d'un rail sur une traverse comportant une semelle élastique entre rail et traverse, une butée de chaque côté du patin du rail, un insert de chaque côté du rail, et deux attaches prenant appui sur le patin du rail et destinées à coopérer avec les inserts, caractérisé en ce que chaque insert comprend une branche parallèle du rail qui ménage un espace libre sous ladite branche, les attaches possèdent chacune une boucle, dont une partie externe prend appui sur le patin en position de serrage tandis qu'une partie interne de la boucle est insérée à force sous ladite branche de 1' insert pour exercer une pression de serrage sur le patin du rail. Selon une autre caractéristique particulièrement intéressante la boucle d'attache enveloppe entièrement la branche de l'insert, une fois le montage terminé. Selon une autre caractéristique, la boucle précitée a une forme sensiblement en spirale en vue en bout selon la figure 1, ci-après définie. Selon une autre variante, il est utilisé une attache ressort réalisée en acier plat. Selon encore une autre variante, l'acier plat utilisé peut être laminé et découpé localement pour optimiser la répartition des contraintes. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'attache ressort utilisée est réalisée dans une matière isolante. Encore selon une autre caractéristique avantageuse, l'attache ressort utilisée assure la fonction de maintien latéral du rail grâce à une partie d'elle-même formant la butée. Selon une variante intéressante de l'invention, l'attache ressort utilisée est réalisée en fil d'acier. Selon encore une autre variante, l'insert précité présente un chanfrein d'entrée utilisé à faciliter la mise en place par translation du ressort d'attache. Selon une caractéristique de l'invention, la branche de l'insert est située à l'extérieur de l'empattement du patin du rail. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité interne de la boucle précitée prend appui sur ladite boucle à proximité de son extrémité interne. Selon une variante de l'invention, l'attache est constituée par un fil unique comportant deux boucles reliées entre elles par une partie de liaison incurvée en direction du rail, définissant l'extrémité interne précitée insérée à force sous la branche de l'insert. Selon une variante particulièrement intéressante de l'invention, l'attache précitée est constituée par une plaque ou lamelle unique dont une extrémité est conformée sensiblement en spirale. Selon une variante de réalisation, l'attache est isolée électriquement du patin du rail et comprend au moins une pièce isolante formant butée latérale et dont une partie de ladite pièce vient s'intercaler entre la boucle et le patin du rail au niveau de la zone de pression. Selon une autre variante de réalisation, la butée latérale comprend une partie s'étendant vers l'arrière et formant à son extrémité un bossage d'appui de l'extrémité arrière de l'attache. Selon une caractéristique de l'invention, l'attache de fixation est telle que précédemment définie. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'insert de fixation est tel que précédemment défini. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront clairement à la lumière de la description explicative, qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, représentant un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, donné simplement à titre d'illustration, et qui ne saurait donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les dessins - la figure 1 est une vue en bout d'une fixation de rail bénéficiant de la présente invention, - la figure 2 est une vue de dessus de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective du dessus de l'insert fixé normalement à demeure dans le dessus de la traverse ou de la- selle (les mots "inserts", "crochets", "ancrage" sont ici trois synonymes), - la figure 4 est un schéma représentant la déflexion de mise en place de l'attache ressort, - la figure 5 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'attache en plat, - la figure 6 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'attache en acier rond. En référence aux figures 1 à 5, le dispositif de fixation d'un rail sur une traverse comporte une semelle élastique (2) entre rail et traverse, une butée (3) de chaque côté du patin (4) du rail, un insert (7) de chaque côté du rail, et deux attaches (5a, 5b) prenant appui sur le patin (4) du rail et destinées à coopérer avec les inserts (7), caractérisé en ce que chaque insert comprend une branche (15) parallèle au rail qui ménage un espace (16) sous ladite branche (15).Les attaches (5a, 5b) possèdent chacune une boucle (6a, 6b), dont une partie externe (30, 70) prend appui sur le patin (4) en position de serrage tandis qu'une partie interne (32, 72) de la boucle est insérée à force sous ladite branche (15) de l'insert pour exercer une pression de serrage sur le patin du rail. Selon une réalisation avantageuse, la branche (15) de l'insert (7) est située à l'extérieur de l'empattement du patin du rail. La partie restante de l'insert (7), éventuellement coudée en (14) pour raidir ce dernier, est disposée hors de l'empattement de l'attache (5a, 5b) selon une réalisation clairement visible à la figure 3. On observe que la partie active de l'insert (7) est constitué par la branche (15) qui est disposée parallèle au rail. Selon une caractéristique particulière, l'extrémité interne (32) de la boucle (6a, 6b) est située sensiblement au niveau du bord du patin du rail, la branche (15) prend appui avantageusement sur la boucle (6a, 6b) à proximité de son extrémité interne (32). Dans la figure 1, on trouve côté droit du rail, l'attache (5a) avant montage et côté gauche, l'attache (5b) montée, c'est-à-dire serrant le patin du rail (4) au niveau de la zone (10). Entre le patin du rail (4) et la table d'appui (9) de la traverse (1) se trouve une semelle élastique (2). Entre les deux attaches, non montée (5a) et montée (5b), la différence se situe essentiellement dans la courbure de la boucle qui est diminuée pour passer du profil (6a) au profil (6b). La boucle est maintenue déformée et fléchie grâce à la partie (11) de la branche (15) de l'insert (7), lui-même scellé ou ancré en principe d'une façon inamovible dans la traverse (1). L'insert (7) peut également être une partie intégrante du support de rail notamment quand ce support est une selle métallique (la selle métallique pouvant être utilisée si nécessaire en pose indirecte avec toutes sortes de traverses bois, métal et même béton). Quand l'attache (5a) est clipsée sur l'insert (7) en position finale, la boucle (6b) enveloppe complètement la branche (15) de l'insert en vue de profil. La butée (3) sert au maintien latéral du rail. Elle peut soit être préexistante sur la traverse avant montage de l'attache, soit venir avec cette dernière (en étant collée ou clipsée sur l'attache ou faire partie intégrante de cette dernière). Préférentiellement, la butée (3) est réalisée dans une matière plastique. En (8), on trouve une petite plaquette d'appui de la partie arrière de l'attache. Cette plaquette (8) permet de ne pas faire porter directement la matière de l'attache (5b) sur la traverse (1) et de bien locaiiser l'appui arrière. Cette plaquette (8) peut être collée ou clipsée sur l'attache (5b) ou être préexistante sur la traverse 1. Elle peut aussi être remplacée par un bossage localisé de la traverse (1), si on admet le contact direct entre l'attache (5b) et la traverse (1). Cette plaquette (8) peut aussi être d'un seul tenant avec la butée (3) et ce pour limiter le nombre de composants ; pour ce faire, soit on utilisera une butée (3) très large (mesurée dans le sens perpendiculaire au rail), soit on utilisera une butée (3) avec une languette venant au-dessus de la traverse constituer l'appui (8) à son extrémité. La plaquette (8), outre sa fonction d'appui arrière pour l'attache (5a, 5b), peut également servir d'immobilisation en rotation de l'attache (rotation plane suivant un axe perpendiculaire à la table d'appui (9) du rail); dans ce cas, la plaquette (8) devra coopérer avec un bossage ou un évidement de la traverse (1). Si on veut une pose isolante pour éviter les fuites de courant d'un rail à l'autre, ou entre rail et sol; il faut - que la semelle (2), la butée (3) et l'appui arrière (8) soient en qualité isolante et que l'on glisse un intercalaire isolant entre l'attache (5a) et le patin du rail (4) au niveau de la partie externe (30) de la boucle (6a, 6b) prenant appui sur le patin du rail (4) au niveau de la zone de pression (10), ou que l'insert (7) soit lui-même isolant. Si l'on choisit de glisser un intercalaire isolant entre la boucle (6b) et le patin du rail (4) au niveau de la partie externe d'appui (30), on peut aussi s'arranger pour que cet intercalaire isolant soit relié à la butée (3) pour faire un seul et même ensemble isolant monobloc. - Une solution consiste à avoir recours à une matière isolante pour l'attache (5b) elle-même, et dans ce cas il suffit qu'en plus, la semelle (2) et la butée (3) soient aussi isolantes. Dans la figure 2, on voit l'assemblage en vue de dessus. Côté droit, l'attache (5a) est en position libre, c'est-à-dire avant montage. La figure 3 est une vue en perspective de la partie supérieure de l'insert (7). L'insert est une pièce rigide et en principe indémontable, c'est-à-dire qu'il a été scellé, collé ou soudé à la traverse ou à la selle. La branche (15) est sensiblement parallèle au rail. Le dessous (11) de la branche (15) est destiné à appuyer sur l'attache à l'intérieur de la boucle (6b). Un espace libre (16) existe sous le bord (11) pour permettre l'introduction de l'attache. La partie (12) est un ergot anti-retour évitant après montage que l'attache ne puisse ressortir toute seule grave aux vibrations ou au cheminement. La dénivellation entre (11) et (12) est réduite au juste nécessaire, par exemple 2 à 3 mm, pour ne pas trop augmenter inutilement la flexion de montage de l'attache. Une fois que toute l'extrémité de la boucle aura dépassé cet obstacle ladite extrémité de boucle remontera élastiquement et se plaquera sur le bord (11) de l'insert. La partie (13) est un chanfrein d'entrée ; elle n'est pas indispensable mais facilite la mise en place de l'attache. A défaut d'un chanfrein (13) correctement dimensionné, il faut, lors du montage par translation de l'attache vers l'insert, exercer un effort vertical descendant sur la boucle (6a) et relacher cet effort une fois que l'attache est au moins engagée partiellement sous la partie (12). La forme coudée (14) de l'insert est ici donnée à .titre indicatif pour renforcer ledit insert. Il y a préférentiellement deux inserts par tête de traverse, soit quatre par traverse. Les deux inserts d'une même tête de traverse, c'est-à-dire propres à un même rail, peuvent être disposés symétriquement par rapport à l'axe de la table d'appui (9) du rail ou par rapport au centre de cette même table d'appui. Dans la figure 4, on a représenté schématiquement l'attache avant (6a) et après (6b) montage. Pour simplifier, on a assimilé l'attache à sa fibre neutre comme si elle n'avait pas d'épaisseur. La déflexion 8 est mesurée sur la boucle au niveau du point d'application de la partie (11) de l'insert. Plus t est grande, plus l'attache exercera une force importante sur le rail par réaction et aussi plus l'attache sera élastique. Le jeu J entre le dessous de la boucle (6b) et le dessus de la partie (50b) de l'attache sera obtenu en dimensionnant l'insert et l'attache en conséquence. I1 est choisi en fonction de la course de soulèvement que l'on admet pour le rail. Au-delà d'un soulèvement de J mm du bord du patin du rail (4) la partie (50b) de l'attache vient en contact avec le dessous de la partie (60b) de la boucle. Cette partie (60b) étant elle-même retenue par la partie (11) de l'insert rigide (7), il s'en suit un blocage du mouvement du rail. R et F sont les deux réactions consécutives à l'action Q, elle-même générée par la déflexion t . F est la réaction avant destinée à fournir la force de serrage sur le rail (au niveau de la zone de pression (10) de la partie (30) de l'attache sur le rail (4), selon la figure 1). R est la réaction d'appui arrière (localisée sur la plaquette (8) de la figure 1). La partie d'attache située entre les zones d'applications des réactions R et F peut être droite ou légèrement bombée. Lors de la mise en place de l'attache, sa forme change d'ailleurs légèrement bien que l'énergie élastique soit essentiellement accumulée par la boucle (6b). L'extrémité interne (32) de la boucle (6a, 6b) peut présenter avantageusement une légère cuvette (60a,60b) pour bien positionner l'attache transversalement par rapport au rail. La figure 5 est un mode de réalisation de l'attache en acier plat laminé pour tendre vers une optimisation des contraintes dans la boucle de l'attache. On peut aussi prévoir des découpes d'extrémité à l'image de ce qui se fait en général pour les extrémités des lames des ressorts à lame de suspension de camion, c'est-à-dire prévoir une attache (Sa, 5b) dont la partie(6a, 6b) est d'une largeur plus faible que celle de la partie en appui sur le rail par la zone 10. La figure 6 donne à titre d'exemple une possibilité de réalisation de la présente invention avec une attache faite en fil au lieu de plat. L'attache (5a) est constituée alors par un fil unique (5a, 5a) comportant deux boucles (6a) reliées entre elles par une partie de liaison (72) incurvée en direction du rail définissant l'extrémité interne précitée insérée à force sous la branche (15) de l'insert (7). Cette attache prend alors appui sur le patin du rail par deux zones (70) situées en début de boucle (6a) de manière similaire à l'attache (5a, 6a) des figures 1 à 5. Dans ce cas, le matériau de l'attache sera préférentiellement de l'acier. Le principe et la forme de l'insert ainsi que le principe de montage restent cependant les mêmes. Pour cette attache en fil, on peut aussi pratiquer des écrasements localisés. La présente invention couvre à la fois l'ensemble de la fixation comme dispositif de maintien du rail sur une traverse, l'attache elle-même et l'insert en soi, comme produits industriels nouveaux. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fixation d'un rail sur une traverse comportant une semelle élastique (2) entre rail et traverse, une butée (3) de chaque côté du patin (4) du rail, un insert (7) de chaque côté du rail, et deux attaches (5a, 5b) prenant appui sur le patin (4) du rail et destinées à coopérer avec les inserts (7), caractérisé en ce que chaque insert comprend une branche (15) parallèle au rail et ménageant un espace libre (16) sous ladite branche (15), les attaches (5a, Sb) possèdent chacune une boucle (6a, 6b), dont une partie externe (30, 70) prend appui sur le patin (4) en position de serrage tandis qu'une partie interne (32, 72) de la boucle est insérée à force sous ladite branche (15) de l'insert pour exercer une pression de serrage sur le patin du rail. 2. Dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle (6a, 6b) de l'attache (Sa, 5b) enveloppe complètement la branche (15) de l'insert (7) une fois le montage terminé. 3. Dispositif de fixation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la boucle (6a, 6b) de l'attache a une forme sensiblement en spirale en vue en bout selon la figure 1. 4. Dispositif de fixation selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'attache ressort (5a) utilisée est réalisée en acier plat. 5. Dispositif de fixation selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'acier plat utilisé peut être laminé et découpé localement pour optimiser la répartition des contraintes. 6. Dispositif de fixation selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'attache ressort (5a) utilisée est réalisée dans une matière isolante. 7. Dispositif de fixation selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'attache ressort (5a) utilisée assure la fonction de maintien latéral du rail grâce à une partie d'elle-même formant la butée (3). 8. Dispositif de fixation selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'attache ressort (5a) utilisée est réalisée en fil d'acier. 9. Dispsitif de fixation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'insert présente un chanfrein d'entrée (13) utilisé pour faciliter la mise en place par translation du ressort d'attache. 10. Dispositif de fixation selon 1'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la branche. (15) de l'insert est située à l'extérieur de l'empattement du patin (4) du rail. 11. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité interne de la boucle est située sensiblement au niveau du bord du patin du rail, la branche précitée (15) prend appui sur ladite boucle à proximité de son extrémité interne. 12. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'attache est constituée par un fil unique comportant deux boucles reliées entre elles par une partie de liaison incurvée en direction du rail, définissant l'extrémité interne précitée insérée à force sous la branche (15) de l'insert. 13. Dispositif de fixation selon les revendications 1 à 7 ou les revendications 9 à 11, caractérisé en ce que l'attache est constituée par une plaque ou lamelle unique dont une extrémité est conformée sensiblement en spirale. 14. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que l'attache est isolée électriquement du patin du rail et comprend au moins une pièce isolante formant butée latérale (3) et dont une partie de ladite pièce vient s'intercaler entre la partie d'appui (30) de l'attache et le patin (4) au niveau de la zone 10 de pression. 15. Dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la butée latérale (3) comprend une partie s'étendant vers l'arrière et formant à son extrémité un bossage 8 d'appui de l'extrémité arrière de l'attache (5a). 16. Attache de fixation de rail, caractérisée en ce qu'elle est telle que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 15. 17. Insert de fixation de rail, caractérisé en ce qu'il est tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 15.