Brevet FR2666357A1 — publié le 19920306

L'invention a pour objet une unité de bourrage de ballast d'une voie ferrée, du type à vibration forcée comprenant au moins une paire de battes qui sont disposées de part et d'autre d'une traverse, susceptibles de vibrer sous l'effet d'un dispositif générateur de vibrations et d'un mouvement de serrage en direction de la traverse, sous l'effet d'un dispositif de serrage, et montées pivotantes sur un châssis, par l'intermédiaire de bras porte-batte, suspendu à un support d'une machine de bourrage et susceptible d'effectuer un mouvement de montée et de descente pour assurer la pénétration des battes dans le ballast, le dispositif générateur de vibrations comportant un arbre porteur d'un dispositif à balourd, rotatif dans des paliers dudit châssis. Des unités de bourrage de ce type sont déjà connues. Elles présentent de nombreux avantages, par exemple ceux d'avoir une structure simple, donc pas coûteuse et un fonctionnement relativement silencieux et de nécessiter peu de maintenance. Par contre elles présentent l'inconvénient d'un rendement limité dû à la difficulté, considérée jusqu'à présent comme étant inhérente à la structure de ces unités, d'obtenir des amplitudes de vibration plus grandes que 2 mm. En effet, il s'est avéré nécessaire que l'amplitude de la vibration mesurée à une batte soit maintenue dans des valeurs entre 2 et 5 mm pour que la vitesse de pénétration soit correcte.Si l'amplitude de vibration est inférieure à 2 mm, la pénétration des battes dans le ballast est très lente, voire difficile. I1 faut alors augmenter fortement la force de pénétration statique fournie généralement par un vérin hydraulique, en introduisant ainsi les contraintes qui nuiront à la fiabilité de l'unité de bourrage. D'autre part, pour assurer une bonne capacité de compacter le ballast, il convient de maintenir pendant la phase de serrage une fréquence de vibration d'au moins 45 Hz, valeur qui correspond approximativement à la fréquence propre du ballast. Les cailloux étant excités à cette fréquence, ils peuvent alors s'imbriquer parfaitement les uns par rapport aux autres, en créant ainsi une zone bien compactée.Or, pour que cette fréquence soit maintenue, il est impératif que le dispositif générateur des vibrations possède un ou plusieurs volants d'inertie qui agissent en tant que cumulateur d'énergie. Si ces volants n'existaient pas, au fur et à mesure que le serrage des battes se fait, la fréquence diminuerait et la force de serrage augmenterait. Ceci aurait pour conséquence que les cailloux seraient forcés dans leur position et prendraient alors un équilibre instable qui se détruirait au premier passage d'un train. La voie s'effacerait ainsi à nouveau et les défauts que l'on est censé corriger réapparaîtraient. Or, les volants d'inertie s'opposent à l'obtention de vibrations de l'amplitude suffisante susmentionnée de plus de 2 mm. L'amplitude des vibrations diminue encore en raison de la structure du dispositif de serrage.Celui-ci comprend jusqu'à présent deux vérins hydrauliques, chacun associé à un bras porte-batte. Or, la compressibilité de l'huile provoque une réduction d'amplitude de vibration. Jusqu'à présent il n'a pas été possible de trouver une solution à ces problèmes. La présente invention a pour but de proposer une unité de bourrage qui est du type défini plus haut, mais présente une structure qui permet d'éliminer l'inconvénient des unités connues tout en conservant les avantages susmentionnés. Pour atteindre ce but, une unité de bourrage selon l'invention est caractérisée en ce que deux volants d'inertie sont montés axialement décalés sur l'arbre rotatif, qu'à chaque volant est intégré excentriquement un corps formant balourd, que le dispositif de serrage comprend un seul vérin hydraulique monté entre les bras porte-batte au-dessus dudit arbre et qu'une barre de synchronisation relie les deux battes de façon à imposer à celles-ci des mouvements angulaires de la même grandeur mais dans des directions opposées et passe tangentiellement au-dessus de l'arbre entre les deux volants d'inertie. Grâce à la disposition de deux volants d'inertie sur l'axe du balourd, à une distance axiale prédéterminée l'un de l'autre et le passage de la barre de synchronisation au-dessus de l'arbre, à travers l'espace entre les deux volants on réussit à maintenir une fréquence de bourrage constante de la valeur souhaitée et assure en même temps une position du centre de gravité de l'unité de bourrage au-dessus du centre d'excitation. En effet, on a pu constater dans le cadre de l'invention que si le centre de gravité de l'unité est au-dessus du centre d'excitation, on obtient une amplification de l'amplitude de vibration.L'utilisation d'une liaison mécanique entre les deux bras porte-batte sous forme d'une barre de synchronisation permet de n'utiliser qu'un seul vérin hydraulique de serrage au lieu de deux selon l'état de la technique, ce qui diminue la perte d'amplitude due à la compressibilité de l'huile du dispositif de serrage. L'invention procure une réduction de poids importante et une disposition des masses de façon à ce que le centre de gravité de l'unité soit disposé au-dessus du centre d'excitation des vibrations. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'une unité de bourrage selon la présente invention - la figure 2 est une vue en direction de la flèche II de la figure 1 - la figure 3 est une vue de détail à plus grande échelle de la partie de l'unité de bourrage indiquée en III à la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue en coupe le long de la ligne IV-IV de la figure 1. Les figures 1 et 2 montrent un ensemble de deux paires d'unités de bourrage 1, selon l'invention, qui sont suspendues à un dispositif de support 2 monté sur sur une structure porteuse 3 d'une machine de bourrage d'une voie ferrée. Le dispositif de support 2 et son montage sur la machine de bourrage ne font pas partie de l'invention et ne sont donc pas décrits plus en détail. I1 suffit de mentionner que ce dispositif de support est mobile en translation sur deux rails de guidage horizontaux 5 verticalement espacés de la structure porteuse 3 et verticalement à l'aide d'un dispositif chariot 6 coulissant sur un dispositif à montant vertical 7. Chaque unité de bourrage 1 comprend une paire de battes vibrantes 10 destinées à travailler de part et d'autre d'une traverse 11 d'une voie ferrée 12, comme le montre clairement la figure 1. Chaque batte 10 est retenue dans un bras porte-batte 13 qui est monté pivotant autour d'un axe 14 d'un châssis 15. Ce dernier est suspendu au niveau de chaque bras porte-batte 13, par l'intermédiaire de deux supports amortisseurs 17, par exemple en caoutchouc, sur les faces intérieures des extrémités d'une pièce en forme de U 18. Les deux pièces 18 font partie du dispositif de support 2. Les bras porte-batte 13 se prolongent axialement au-delà de leur articulation aux axes 14 du châssis par une portion 20 et sont reliés à l'extrémité de ces portions par un vérin hydraulique 21 destiné à imposer aux battes 10 le mouvement de serrage contre la traverse 11 en direction par exemple de la flèche F1. Les battes 10 de chaque paire sont susceptibles de vibrer sous l'effet d'un dispositif générateur de vibrations qui comporte essentiellement un arbre 22 sur lequel sont clavetés deux volants d'inertie 23, 24 de forme sensiblement circulaire de façon à être axialement décalés et situés symétriquement par rapport au plan de symétrie médian P de l'unité de bourrage 1, comme cela ressort clairement de la figure 4. A chaque volant d'inertie 23, 24 est intégré, excentriquement, un balourd 25. L'arbre 22 est monté rotatif dans le châssis 15 par l'intermédiaire de paliers 27 et entraîné en rotation par un moteur hydraulique 28 monté sur le châssis 15. Comme il ressort des figures 3 et 4, ce châssis est formé essentiellement par deux éléments en forme de plaques 30 qui sont disposés parallèlement et présentent chacun au niveau de chaque extrémité une excroissance vers le haut 31 pour la fixation d'un support amortisseur 17 et dans sa partie médiane une excroissance vers le bas 32 destinée à loger un palier 27 de l'arbre rotatif 28. Ces deux éléments en forme de plaque 30 sont interconnectés au niveau de leur zone supérieure par une structure de liaison 33. Les deux bras porte-batte 13 sont reliés entre eux par une barre de synchronisation 35 qui est articulée à une extrémité en 36 à la portion de prolongement 20 d'un bras porte-batte et par son autre extrémité à l'autre bras porte-batte, à un emplacement 37 situé en dessous de l'axe de pivotement 14 de ce bras sur le châssis. Comme le montre la figure 3, sur laquelle les deux bras porte-batte sont parallèles, les distances entre l'axe d'articulation des extrémités de la barre de synchronisation 35 et l'axe de pivotement correspondant 14 sont égales et les lignes de distance sont parallèles. De cette manière, on obtient que les deux porte-batte pivotent autour de leur axe 14 toujours selon un même angle mais dans des directions opposées, sous l'effet du vérin hydraulique de serrage 21. Il ressort également des figures 3 et 4 que la barre de synchronisation 35 s'étend tangentiellement à l'arbre rotatif 22 et passe au-dessus de ce dernier entre les deux volets d'inertie 23 et 24 (figures 3 et 4) et dans le plan médian P. Concernant le fonctionnement de l'unité de bourrage selon l'invention, les vibrations sont produites par l'arbre 22 à balourd 25 et transmises par le châssis 15 au bras porte-batte 13 et aux battes 10. L'amplitude des vibrations est satisfaisante étant donné que le centre de gravité de l'unité est situé au-dessus du centre d'excitation des vibrations. De plus, le rapport de la masse des balourds 25 par rapport à la masse de l'unité de bourrage est favorable, ce qui en raison du rayon de gravité relativement important des balourds favorise également l'amplitude de vibration, cette amplitude étant proportionnelle au produit du rapport des deux masses et du rayon de gravité. En raison de l'utilisation d'un seul vérin hydraulique de serrage et de la liaison par ailleurs mécanique des bras porte-batte, la perte d'amplitude occasionnée par la compressibilité de l'huile du système hydraulique est fortement réduite. Ainsi, les battes 10 de l'unité de bourrage selon l'invention sont en mesure de vibrer avec une amplitude satisfaisante assurant une vitesse de pénétration correcte des battes dans le ballast et à une fréquence constante de par exemple 45 Hz correspondant à la fréquence propre du ballast et constituant ainsi la fréquence de vibration optimale. REVENDICATIONS 1. Unité de bourrage de ballast d'une voie ferrée, du type à vibration forcée comprenant au moins une paire de battes qui sont disposées de part et d'autre d'une traverse, susceptibles de vibrer sous l'effet d'un dispositif générateur de vibration et d'un dispositif de serrage en direction de la traverse, sous l'effet d'un dispositif de serrage, et montées pivotantes sur un châssis, par l'intermédiaire de bras porte-batte, suspendus à un support d'une machine de bourrage et susceptible d'effectuer un mouvement de montée et de descente pour assurer la pénétration des battes dans le ballast, le dispositif générateur de vibration comportant un arbre porteur d'un dispositif à balourd, rotatif dans des paliers dudit châssis, caractérisée en ce que deux volants d'inertie (23, 24) sont montés axialement décalés sur l'arbre rotatif (22), qu'à chaque volant (23, 24) est intégré excentriquement un corps formant balourd (25), que le dispositif de serrage comprend un seul vérin hydraulique (21) monté entre les bras porte-batte (13) au-dessus dudit arbre (22) et qu'une barre de synchronisation (35) relie les deux bras porte-batte (13) de façon à imposer à ceux-ci des mouvements angulaires de la même grandeur mais dans des directions opposées et passe tangentiellement au-dessus de l'arbre (22) entre les deux volants d'inertie (23, 24). 2. Unité de bourrage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le châssis (15) est suspendu au support (2) par l'intermédiaire de supports amortisseurs (17) réalisés en un matériau tel que du caoutchouc. 3. Unité de bourrage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la barre de synchronisation (35) est articulée à une extrémité (en 36) à un bras porte-batte (13) au-dessus de l'axe de pivotement (14) de ce bras et à son autre extrémité en (37) à l'autre bras porte-batte en dessous de l'axe (14) de pivotement de celui-ci. 4. Unité de bourrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif d'entrainement en rotation de l'arbre (22) est formé par un moteur (28), tel qu'un moteur hydraulique, monté sur le châssis (15). 5. Unité de bourrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le châssis comporte deux éléments (30) en forme de plaque, qui s'étend parallèlement, sont reliés entre eux par une structure de liaison (33) et comportent à chaque extrémité une excroissance vers le haut (31) pour la fixation à un support amortisseur (17) et une excroissance centrale vers le bas (32) destinée à recevoir un palier (27) du logement de l'arbre rotatif (22).