Brevet FR2718572A1 — publié le 19951013

i L'invention concerne un connecteur électrique à cheville expansible pour fixation sur un support métallique, tel qu'un rail de voie de chemin de fer. Pour assurer la liaison électrique entre deux rails disposés bout à bout, de même que pour la liaison électrique entre un rail et un appareil, il est connu de les relier par un conducteur formé par une tresse ou un câble multitorons en cuivre ou aluminium, rigide ou souple, gainé ou non, dont les extrémités sont fixées sur les extrémités des rails, de part et d'autre du plan de joint de ces derniers, ou en pleine barre du rail. Cette liaison entre le cuivre ou l'aluminium du conducteur et l'acier des rails a, depuis longtemps, été effectuée par fusion en prenant de nombreuses précautions pour que la température de fusion de l'alliage de liaison n'altère pas l'acier de ces rails et soit suffisante pour assurer une bonne adhésion et une bonne conductibilité électrique. De nombreuses techniques connues mettent en oeuvre un procédé de soudure aluminothermique assurant la fusion d'un mélange d'oxydes métalliques déposé dans un creuset en graphite communiquant avec ou contenant l'extrémité du conducteur posé sur la semelle du rail. Depuis peu, cette technique de fixation et de liaison électrique est remplacée par un connecteur dont la liaison avec le rail est assurée par une cheville expansible engagée dans un alésage foré dans l'âme du rail. La cheville est donc composée - d'un corps de cheville, de forme tubulaire, apte à s'insérer dans l'alésage du rail, - d'un corps axial comportant un cône coopérant avec l'alésage du corps de cheville pour assurer, au moins localement, l'expansion radiale de la cheville dans l'alésage du rail, - et d'un écrou se vissant sur une partie filetée du corps axial. On connaît déjà un connecteur dans lequel le corps de cheville est solidaire d'une collerette servant à l'appui et au contact électrique d'une cosse fixée mécaniquement sur le conducteur et plaquée contre elle par un écrou se vissant sur la tige filetée. Dans ce type de connecteur, pour assurer l'expansion du corps de cheville dans l'alésage du rail, sans risquer d'écraser la cosse avec l'écrou, il faut d'abord procéder à la mise en place de la cheville en munissant provisoirement la tige filetée du corps axial d'un outillage apte à coopérer avec un élément d'appui et un élément de traction d'un outil hydraulique de traction. Après expansion de la cheville sur le rail, l'outil hydraulique est enlevé et il est procédé au sertissage de la cosse sur le conducteur au moyen d'un autre outil, puis, enfin au montage sur la partie filetée du corps axial, successivement, de la cosse, d'une rondelle et d'un écrou. Le serrage final est assuré au moyen d'une clé dynamométrique, afin d'obtenir un couple de serrage déterminé assurant le contact voulu entre les diverses parties. Indépendamment des nombreux outillages, outils et manipulations nécessaires à la réalisation de la connexion électrique, ce type de fixation présente l'inconvénient de mettre en oeuvre de nombreuses pièces pour assurer la connexion électrique, par voie mécanique, entre le conducteur et le rail. La multiplication des contacts mécaniques et électriques, mais aussi la rigidité du conducteur peuvent entraîner de mauvais contacts électriques, aussi bien lors de la pose que dans le temps. La présente invention a pour but de fournir un connecteur du type précité qui remédie à ces inconvénients, et en particulier, soit simple et rapide à poser, tout en assurant une connexion électrique fiable. A cet effet, dans le connecteur selon l'invention, le conducteur est lié à l'un des deux corps de la cheville par surmoulage d'un alliage métallique qui, d'une part, est fondu et moulé en usine en enveloppant l'extrémité du conducteur et une partie de ce corps, et, d'autre part, est disposé à distance des faces d'appui de ce corps. Grâce à cet agencement, la liaison électrique entre le conducteur et la cheville est parfaite et il est possible, dès la mise en place de la cheville dans l'alésage du rail, de réaliser sa fixation par expansion radiale, en assurant cette expansion au moyen d'une clé agissant sur l'écrou se vissant sur la tige du corps axial et prenant appui sur le corps de la cheville. Durant ce serrage, tirant le corps axial à l'intérieur du corps de cheville, l'appui de l'écrou s'effectue exclusivement sur le corps de la cheville, sans que cela affecte le surmoulage qui est ainsi protégé et ne peut pas être désolidarisé du corps qui le porte par une composante de l'effort de traction ou une réaction à cet effort. La pose du connecteur est considérablement simplifiée par rapport à celle des connecteurs à cheville connus et, en s'effectuant dans un temps plus court, est beaucoup moins onéreuse. Dans une forme d'exécution de l'invention, le surmoulage assure la fixation mécanique et la liaison électrique de l'extrémité d'un tronçon de conducteur intermédiaire dont l'autre extrémité est raccordable à l'extrémité du conducteur principal rigide. L'interposition d'un conducteur intermédiaire, souple ou rigide, entre le conducteur principal et le connecteur facilite la pose du connecteur et permet aux équipes de montage et d'entretien des voies, de terminer le montage en fonction des branchements électriques devant être effectués. Cette disposition est particulièrement intéressante dans les zones d'aiguillage. On précisera que la liaison du conducteur principal avec le conducteur intermédiaire est réalisée par tous moyens connus et, par exemple, par le procédé de fusion aluminothermique en creuset. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, trois formes d'exécution du dispositif selon l'invention. Figure 1 est une vue partielle de côté, en coupe transversale, montrant une première forme d'exécution du dispositif, Figures 2 et 3 sont des vues de côté, avec coupe partielle, montrant deux formes d'exécution du dispositif. Dans ce dessin, la référence numérique 2 désigne l'âme d'un rail traversé de part en part par un alésage 3, tandis que la référence alphabétique A désigne, de façon générale, le corps de la cheville de fixation et celle B le corps axial coopérant avec cette cheville. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 1, le corps de cheville A a une forme générale tubulaire, dont une partie 4 a un diamètre extérieur lui permettant de s'engager à frottement doux dans l'alésage 3 de l'âme 2 et dont une autre partie 5, de plus grand diamètre que la partie 4, forme le corps du connecteur. La partie 5 est séparée de la partie 4 par un épaulement 6 apte à venir en appui sur la face 2a de l'âme 2. Le corps axial B est constitué par un goujon comportant une tête conique 7 et une tige filetée 8, apte à traverser avec jeu le corps de cheville A pour recevoir un écrou 9. Selon l'invention, le conducteur 10, constitué ici par un câble gainé, est lié au corps de cheville A par un surmoulage 12 enveloppant son extrémité et la partie du corps 5 de ce corps. Ce surmoulage, réalisé en usine, au moyen d'un alliage métallique compatible avec les matériaux constitutifs du câble 10 et du corps de cheville 5, et par exemple, dans un alliage aluminothermique permettant une fusion en creuset, ne s'étend pas sur toute la longueur du corps 5. En effet, comme le montre la figure 1, il est séparé de la face 13 sur laquelle peut venir s'appuyer l'écrou 9 par une distance dl le protégeant contre toute transmission d'effort de cisaillement lors du serrage de cet écrou, et par une distance d2 de l'épaulement 6 venant en appui contre l'âme 2. Il ressort de ce qui précède que l'ensemble du connecteur ainsi constitué forme un ensemble dont toutes les pièces sont liées les unes aux autres, ne peuvent pas se séparer pendant le stockage ou le transport et sont prêtes à l'emploi. Grâce à cela, pour assurer la connexion avec le rail, il suffit d'engager la partie 4 du corps de cheville dans l'alésage 3, puis, dès que cette opération est terminée, d'actionner l'écrou 9 au moyen d'une clé, de manière à communiquer au goujon 7 un effort de traction dans le sens de la flèche 1l 1 forçant le cône 7 à pénétrer dans l'alésage 1 de la cheville pour assurer l'expansion radiale de son extrémité dans l'alésage 3. De façon connue, pour éviter la déformation du rail ou la rupture de la tige filetée 8 en exerçant sur elle un effort de traction trop élevé, ce serrage est effectué au moyen d'une clé dynamométrique. Lorsque le connecteur est mis en place, tous les éléments contribuant à la connexion électrique, hors fixation sur rail, sont protégés contre les intempéries et contre l'oxydation, ce qui garantit la fiabilité de la connexion. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 2, le corps de cheville A comporte une partie tubulaire 4, apte à s'engager dans l'alésage 3 de l'âme 2 et une collerette apte à venir en appui contre la face 2a de cette âme. Le corps axial B est constitué par un goujon comportant une tête conique 22, une partie centrale filetée 23 et une extrémité lisse 24 sur laquelle est réalisé le surmoulage 25 assurant la liaison de ce goujon avec le conducteur 10. L'écrou 26 est emprisonné entre le surmoulage 25 et la collerette 20. Comme dans la forme d'exécution précédente, tous les éléments du connecteur forment un ensemble imperdable qui peut directement être mis en place dans l'alésage 3, précédemment pratiqué dans l'âme 2 du rail. Lors du serrage de l'écrou 23, celui-ci prend appui sur la face diamétrale extérieure 20a de la collerette 20, face qui est à distance du surmoulage 25. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, le surmoulage 25a est également réalisé sur le corps axial en forme de goujon et la partie conique 30 est disposée dans la partie centrale de ce goujon et de manière que ses génératrices convergent en direction de la partie filetée 32 disposée à l'autre extrémité. Le corps de cheville B est identique à celui de la forme d'exécution précédente et comporte donc une partie cylindrique tubulaire 4, apte à s'engager dans l'alésage 3 de l'âme 2 et une collerette 20. Comme dans la forme d'exécution précédente, les éléments de ce connecteur peuvent être fournis à l'état monté mais, pour procéder à leur montage sur l'âme du rail, ils doivent être démontés, puisque le corps de cheville A est engagé dans l'alésage 3 par un côté du rail, tandis que le corps axial B est engagé par l'autre côté. Exceptée cette différence de montage, on notera que, comme dans les formes d'exécution précédentes, le serrage de l'écrou 26 permet, non seulement, d'assurer la fixation du connecteur sur l'âme 2 du rail, mais également d'assurer l'expansion de la cheville sans que cela ait un quelconque effet sur le surmoulage 25. Lorsque la rigidité du conducteur peut gêner la mise en place du connecteur, le surmoulage 12-25 ou 25a assure la liaison de ce connecteur avec un tronçon de câble intermédiaire, souple ou rigide ayant, par exemple, une longueur de l'ordre de 30 cm. Cela permet de fournir aux chantiers des ensembles prêts à être assemblés qui, après fixation sur les rails, sont eux-mêmes reliés à des conducteurs rigides, par exemple par fusion aluminothermique dans un creuset en graphite. Cet agencement évite que les efforts résultant de la flexion d'un câble rigide perturbent les contacts entre le connecteur et la voie et permet de séparer la phase de connexion avec les rails de la phase de réalisation des branchements électriques, pouvant être réalisée par une autre équipe. Il ressort de ce qui précède que le surmoulage permet, non seulement de lier, mécaniquement et électriquement dans des conditions optimales, le conducteur et le connecteur, mais aussi, par son positionnement particulier, d'utiliser la force de serrage de l'écrou pour assurer l'expansion de la cheville, ce qui supprime tout recours à des outillages complexes et onéreux pour assurer cette expansion ou assurer la liaison électrique avec la cheville. Par ailleurs, cette structure réduit le temps de pose et améliore la fiabilité de la connexion. REVENDICATIONS 1. Connecteur électrique à cheville expansible composé - d'un corps de cheville (A), de forme tubulaire épaulée, apte à s'insérer dans l'alésage du rail et à venir en appui par son épaulement contre ce rail, - d'un corps axial (B) comportant un cône coopérant avec l'alésage (1) du corps de cheville pour assurer, au moins localement, l'expansion radiale de ce corps de cheville dans l'alésage (3) du rail (2), - d'un écrou (9, 26) se vissant sur l'extrémité filetée du corps axial (B), - et d'un organe assurant la liaison d'un conducteur avec la cheville, caractérisé en ce que le conducteur (10) est lié à l'un des deux corps (A-B) de la cheville par surmoulage (12, 25, 25a) d'un alliage métallique qui, d'une part, est fondu et moulé en usine en enveloppant l'extrémité du conducteur et une partie de ce corps, et, d'autre part, est disposé à distance des faces d'appui de ce corps. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le surmoulage de liaison (12) est réalisé sur la partie (5) du corps de cheville qui ne pénètre pas dans l'alésage (3) du rail et qui comporte, d'un côté, l'épaulement (6) venant en appui sur l'âme du rail (2) et, de l'autre côté, une face diamétrale (13) d'appui de l'écrou (9), de serrage et de traction du corps axial (B). 3. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le surmoulage de liaison (25) est réalisé à l'extrémité du corps axial (B) qui est opposée à celle munie du cône d'expansion (22), ce corps axial comportant une partie centrale filetée (3), sur laquelle se visse un écrou prisonnier (26), de serrage et de traction, apte à venir en appui contre la face diamétrale (20a) d'une collerette (20) du corps de cheville (A), elle-même en appui, par son autre face, contre l'âme (2) du rail. 4. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le surmoulage de liaison (25a) est réalisé sur l'une des extrémités du corps axial (B), corps comportant une partie centrale conique (30) dont les génératrices convergent en direction de l'autre extrémité filetée (32), tandis que le corps de cheville (A) porte une collerette (20), dont la face diamétrale extérieure (20a) sert à l'appui de l'écrou (26) de serrage et de traction et dont l'autre face diamétrale vient en appui contre la face de l'âme (2) qui est opposée à celle faisant vis à vis au surmoulage (25a). 5. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le surmoulage (12-25-25a) assure la fixation mécanique et la liaison de l'extrémité d'un tronçon de conducteur intermédiaire, dont l'autre extrémité est raccordable à l'extrémité du conducteur principal rigide. 6. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le surmoulage est réalisé par fusion dans un creuset d'un alliage aluminothermique.