Brevet FR2717122A1 — publié le 19950915

La présente invention concerne les roues des véhicules qui sont aptes à se déplacer par rapport au sol sur des voies ferrées, par exemple les wagons, les voitures et les locomotives. Les véhicules ferroviaires comportent soit des essieux seuls, soit des essieux regroupés en bogies. Les roues (1) de chaque essieu (2) comportent une table de roulement (3), un bandage (15), un voile ou des bâtons (4) et un moyeu (5) fixé à l'arbre d'essieu (2). Lorsque la roue se déplace sur le rail (6), spécialement à grande vitesse, la table de roulement (3) est soumise à des excitations, provenant, soit de la forme du rail, soit de sa propre forme (micro défaut de forme). Ces excitations génèrent des vibrations dans toute la structure de la roue, et en particulier, dans le voile (ou les bâtons de roue (4)), qui jouent le rôle de "haut parleur". Le voile transforme ainsi les vibratoires solidiennes du métal en vibrations acoustiques aériennes. Celles-ci sont émises perpendiculairement à la surface du voile et créent un niveau sonore très important dans le voisinage des voies. Ceci provoque la gène des riverains, donne une très mauvaise image à la voie ferrée, et constitue une des principales causes de nuisance de ce type de moyen de transport. Ayant pris conscience de ce problème, les responsables du matériel ferroviaire envisagent l'utilisation de carénages montés sur caisse et destinés à masquer et absorber partiellement le bruit émis par les roues. Nous pensons que ces carénages sont situés trop loin de la source et masquent donc de façon très imparfaite celle-ci. L'invention consiste à placer des carénages directement à la source, de façon à tuer le bruit avec le minimum de surface de carénage et le maximum d'efficacité. Les figures 1 et 2 montrent une configuration donnée à titre illustratif mais nullement limitatif. Le carénage est constitué préférentiellement de 2 parties, (7 et 8), situées de part et d'autre du voile de roue. Préférentiellement, ces carénages couvrent de façon "étanche" l'espace allant du bandage (15) au moyeu (5). Préférentiellement, ces carénages (opercules) peuvent être constitués - Par une peau extérieure (9), épaisse (effet de masse), cette peau peut être en tout matériau tel un métal (ex acier), ou mieux un composite tel préférentiellement carbone ou verre par exemple à matrice organique ou métallique. - Par un média absorbant (10) pouvant être préférentiellement un nid d'abeille ou tout autre médium équivalent, mousse, laine de verre ou de roche, matériau viscoélastique etc. Ce média (10) peut être à plusieurs étages d'absorption comme le montre la figure 2 où l'on voit préférentiellement que le média (10) a été décomposé en deux couches absorbantes (19 et 17), séparées par une membrane (16) à effet d'inertie qui peut être métallique ou composite et sert de barrière acoustique. - La couche (11) complète la structure du carénage, elle peut faire appel aux mêmes matériaux que la peau (9), mais préférentiellement est perforée. La surface de la couche (11) peut être soit lisse, soit mieux, présenter un relief (en pyramide, cône etc), de façon à élargir le spectre d'absorption. - Enfin, la cavité (12) peut être vide ou mieux, remplie d'un médium absorbant comme une mousse ou tout autre matériau équivalent (laine de roche ou de verre etc). REMAROUE O : Un ou plusieurs des constituants précédemment décrits, peuvent être omis ou répétés plusieurs fois sans sortir du cadre du domaine revendiqué par l'invention. Les faces d'appuis du carénage (7 ou 8) avec le moyeu (5) et le bandage (15) sont préférentiellement découplées du métal de la roue par une couche respectivement (13 et 14) de matériaux, isolant des vibrations. Cette couche, par exemple, peut être en matériau visco-élastique (tel le caoutchouc), fibreux, alvéolaire ou être une fine lame d'air. REMARQUE 1 : La surface du voile (4 )peut être porteuse d'une couche de traitement acoustique, préférentiellement du caoutchouc adherise. Une alternative consistant à adhériser un matériau viscoélastique, du goudron ou préférentiellement du caoutchouc sur (toute) la surface du voile et éventuellement à la recouvrir d'une couche de tout matériau préférentiellement de plomb rentre dans le cadre de l'invention. REMAROUE 2 : Tout moyen de maintien des carénages sur la roue par boulonnage notamment au niveau du moyeu (5) dans la zone (18), en fonction des règles, de l'art est admissible. I1 faut prendre des précautions au "passage de paroi", des vis et sous la tête de celle-ci pour qu'un matériau visco-élastique (ou fibreux), isole le voile (9) des remontées de vibrations solidiennes venant du moyeu (5). En particulier, un moyen de fixation peut être le collage (5) par adhérisation de caoutchouc, sur ses 2 faces en (14) et (13), et éventuellement (20). Enfin, on peut imaginer des tirants reliant le carénage (9) au carénage (8) en passant entre les bâtons du voile (4)ou au milieu de grands trous pratiqués dans celui-ci. REMAROUE 3 : On peut imaginer que les carénages, ainsi décrits, soient en plusieurs parties, pour en faciliter la pose et la dépose et donc la maintenance. L'assemblage des parties se faisant suivant les règles de l'art. REMAROUE 4 : La combinaison d'une face perforée (11), d'un nid d'abeille (15) et d'un matériau à effet d'inertie (16), constitue une structure absorbante par sa géométrie en résonateur d'Elmnltz. REVENDICATIONS 1 - Roue (1) de véhicule ferroviaire montée sur un essieu (2) comportant un moyeu (5), un voile (4), un bandage (15) et une table de roulement (3), caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre au moins un opercule (7,8) situé au droit du voile en l'enfermant depuis le moyeu (5) jusqu'au bandage (15) et des moyens pour découpler ledit opercule dudit voile. 2 - Roue selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits opercules dudit voile sont en plusieurs parties démontables entre elles. 3 - Roue selon les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les moyens pour découpler ledit opercule dudit voile sont constitués par une couche en un matériau à faible transmission solidienne interposée entre ledit voile et ledit opercule. 4 - Roue selon les revendications 1 et 3, caractérisée par le fait que l'opercule est porteur d'un matériau absorbant (10 11-17-12-19-20), destiné à amortir les vibrations sonores émises par le voile. 5 - Roue selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que ledit opercule est réalisé en un matériau à effet d'inertie (9,16). 6 - Roue selon les revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que ladite couche de découplage est constituée par une lame d'air, un matériau alvéolaire, fibreux ou visco-élastique. 7 - Roue selon les revendications I à 6, caractérisée par le fait que ladite couche en un matériau absorbant (10,11,17,12,19,20) est interposée entre les matériaux à effet d'inertie (9,16) et ledit voile. 8 - Roue selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que ledit matériau absorbant est choisi parmi les matériaux suivants : matériau visco-élastique, matériau bitumeux, matériau fibreux, matériau alvéolaire. 9 - Roue selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que ledit matériau à effet d'inertie est constitué par au moins l'un des matériaux suivants matériau métallique, matériau composite à matrices métalliques ou organiques.