Brevet FR2732296A1 — publié le 19961004

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de l'infrastructure ferroviaire, en particulier la manoeuvre des aiguillages et a pour objet un dispositif d'absorption d'énergie dans un mécanisme d'aiguillage. La manoeuvre des aiguilles d'un aiguillage est généralement effectuée, comme le montre la figure 1 des dessins annexés, par l'intermédiaire d'un mécanisme comportant un moteur d'entraînement M relié au moyen d'un dispositif à friction F à un ensemble réducteur R d'actionnement d'une tringlerie de manoeuvre. Une manoeuvre d'aiguilles s'effectue pendant une durée d'environ quatre secondes, et pour des raisons de sécurité, le moteur d'entraînement est alimenté pendant une durée d'environ six secondes. La durée de fonctionnement supplémentaire, de l'ordre de deux secondes, est destinée à assurer, par l'intermédiaire du dispositif à friction, l'accomplissement de la manoeuvre de déplacement de l'aiguille. Ainsi, lorsque cette dernière arrive en fin de course avant l'arrêt du moteur d'entraînement, l'énergie développée par ce dernier doit être absorbée par le dispositif à friction. A cet effet, les dispositifs à friction connus dans ce domaine sont traditionnellement constitués par un empilement de disques en acier, généralement deux disques, entre des disques en fonte, les disques en acier étant reliés en rotation à l'arbre d'entraînement prévu entre le moteur d'entraînement et le réducteur, tandis que les disques en fonte sont montés dans la cage du dispositif à frictions et/ou en constituent une paroi. La friction des différents disques se traduit par un couple qui entraîne un dégagement d'énergie thermique. Cependant, le couple de friction obtenu avec les dispositifs connus à ce jour est relativement instable. En outre, la friction des disques en acier sur les disques en fonte entraîne une usure importante de ces derniers avec formation d'une poussière de fonte ayant pour conséquence une dégradation du dispositif par cette poussière. Par ailleurs, il se pose dans les dispositifs existants un problème d'alignement de l'arbre support des disques en acier par rapport à la cage, ce qui entraîne, lors du fonctionnement, des vibrations ayant pour conséquence une détérioration rapide desdits disques. n résulte de ce qui précède que les dispositifs à friction existant actuellement se détériorent relativement rapidement et nécessitent leur remplacement, ce qui se traduit par des coûts d'exploitation relativement élevés. En outre, la réalisation actuelle de ces dispositifs ne permet pratiquement pas un remplacement du seul empilage de disques, du fait que ces derniers nécessitent un rodage préalable avec indexation particulièrement précise des différents éléments, ce qui entraîne des frais de mise en oeuvre incompatibles avec un remplacement économique. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a en effet pour objet un dispositif d'absorption d'énergie dans un mécanisme d'aiguillage, essentiellement constitué par une cage solidarisée avec l'axe d'entraînement d'un moteur d'entraînement, par un arbre d'entraînement d'un ensemble réducteur et par un dispositif à friction reliant la cage à l'arbre d'entraînement de l'ensemble réducteur, caractérisé en ce que le dispositif à friction est constitué par au moins un premier disque pourvu de surfaces de friction frittées, solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement et par au moins deux disques en acier dur montés de part et d'autre du premier disque et solidarisés avec la cage d'entraînement reliée à l'arbre d'entraînement du moteur. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique par bloc représentant un mécanisme d'entraînement pour la manoeuvre des aiguilles; la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif d'absorption d'énergie conforme à l'invention, et la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 2 d'une variante de réalisation de l'invention. Les figures 2 et 3 des dessins annexés représentent un dispositif d'absorption d'énergie dans un mécanisme d'aiguillage, qui est essentiellement constitué par une cage 1 solidarisée avec l'axe d'entraînement d'un moteur d'entraînement par l'intermédiaire de plots élastiques 2, par un arbre 3 d'entraînement d'un ensemble réducteur et par un dispositif à friction 4 reliant la cage 1 à l'arbre 3 d'entraînement de l'ensemble réducteur. Conformément à l'invention, le dispositif à friction 4 est constitué par au moins un premier disque 5 pourvu de surfaces de friction frittées 6 et solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement 3 et par au moins deux disques 7 et 8 en acier dur montés de part et d'autre du premier disque 5 et solidarisés avec la cage d'entraînement 1 reliée à l'arbre d'entraînement du moteur. Les surfaces de friction frittées 6 du premier disque 5 sont serrées entre les disques en acier dur 7 et 8 et frottent contre les surfaces correspondantes de ces derniers. De manière connue, le serrage du disque 5 avec ses surfaces 6 entre les disques en acier dur 7 et 8 est obtenu par l'intermédiaire de ressorts 9 guidés sur des broches 10 de maintien en rotation et de guidage en translation de l'un des disques en acier dur 8, lesdites broches 10 étant avantageusement solidarisées avec l'autre disque en acier dur 7 formant simultanément un couvercle de la cage 1, lesdits ressorts 9 étant comprimés au moyen d'une bague de serrage 11 vissée sur la cage 1 du côté opposé au disque 7 formant le couvercle. Ainsi, le couple de friction entre le disque 5, avec ses surfaces frittées 6, et les disques 7 et 8 peut être réglé par une compression plus ou moins forte des ressorts 9 au moyen de la bague de serrage 11. Ce réglage, qui est effectué par vissage, peut être réalisé de manière particulièrement fine. De manière également connue, la cage 1 est pourvue, en outre, d'un moyen 12 sous forme d'une lamelle élastique ou analogue, fixée à une extrémité sur ladite cage 1 par vissage, boulonnage ou autre et coopérant par son extrémité libre avec une encoche correspondante 13 d'une série d'encoches réparties uniformément sur la périphérie de la bague de serrage 11. Ainsi, il peut être procédé à un serrage extrêmement précis pouvant être verrouillé suivant des pas relativement faibles. L'arbre 3 d'entraînement d'un ensemble réducteur peut être muni d'un perçage borgne ou débouchant permettant une solidarisation aisée avec l'arbre d'entrée dudit ensemble réducteur. Les plots 2, prévus pour l'accouplement de la cage 1 avec un moteur d'entraînement, sont destinés à permettre un rattrapage des imperfections d'alignement entre l'axe d'entraînement du moteur et l'arbre d'entrée de l'ensemble réducteur ou autre. Les surfaces de friction frittées 6, prévues sur le disque 5 solidaire de l'arbre 3 d'entraînement de l'ensemble réducteur, sont réalisées de préférence en une matière frittée comprimée à base de bronze comportant des composants lubrifiants solides et des stabilisateurs de coefficient de frottement. De préférence, cette matière frittée comprimée permet un frottement à sec à haut coefficient de frottement, à savoir compris entre 0,35 et 0,80. Les disques en acier dur 7 et 8 sont réalisés dans des aciers pour trempe et revenu à caractères mécaniques élevés et d'une dureté supérieure à 45 HRC. De préférence, l'acier dur utilisé pour les disques 7 et 8 est un acier du type 36 NiCrMol6. Selon une autre caractéristique de l'invention, les disques en acier dur 7 et 8 peuvent également être réalisés dans des aciers à outillage présentant des composants NiCr. Par ailleurs, les disques frittés 5, en friction entre les disques en acier dur 7 et 8, présentent la caractéristique d'une différence entre les coefficients de frottement statique et dynamique faible, à savoir de l'ordre de + 20 % pour le coefficient de frottement statique. Ce mode de réalisation du dispositif de friction 4 permet une amélioration importante des qualités de friction entre les surfaces ainsi qu'une réduction notable de l'usure des disques 5, 7 et 8 et plus particulièrement des disques 7 et 8. Comme le montre la figure 2, l'arbre 3 d'entraînement de l'ensemble réducteur ou analogue peut être monté dans la cage 1 par l'intermédiaire d'un palier à roulement unique rigide 14, par exemple du côté tourné vers la bague 1 1 de serrage des ressorts de compression 9, l'extrémité opposée de l'arbre 3, traversant le disque 7 formant le couvercle de la cage 1, pouvant être muni d'un joint d'étanchéité 15. Dans ce mode de réalisation, le disque 5 est monté en porte-à-faux par rapport au roulement 14, ce qui pourrait entraîner, en cours de fonctionnement une variation d'alignement de la cage 1 et la formation de vibrations néfastes. Conformément à une caractéristique de l'invention et comme le montre la figure 3 des dessins annexés, l'arbre 3 est avantageusement monté sur deux paliers à roulement 16 prévus de part et d'autre du disque 5 pourvu des surfaces de friction frittées 6. Ce mode de réalisation permet un guidage de la cage 1 sur une portée nettement allongée, de sorte que tout jeu néfaste peut être rattrapé et que le positionnement du disque 5 par rapport aux disques 7 et 8 est parfaitement garanti, évitant tout risque de vibration. Il est résulte que le fonctionnement du dispositif de friction 4 est considérablement amélioré, ce qui entraîne une usure moindre de l'ensemble et, de ce fait, une meilleure durée d'utilisation. Le dispositif d'absorption d'énergie conforme à l'invention est compatible avec tous les types de voies, à savoir les voies de service comme les voies parcourues à grande vitesse. Ce dispositif est utilisable sur les appareils de voie, aussi bien dans le cas de franchissement en pointe à vitesse supérieure à 40 km/h avec des verrous de carter qui assurent le verrouillage et le calage des lames d'aiguilles ainsi que le contrôle de leur position, que dans le cas de franchissement en pointe à vitesse inférieure à 40 km/h avec des contrôleurs d'aiguilles, lorsque l'appareil n'est pas verrouillé. Ce dispositif permet de répondre à tous les besoins de motorisation et de contrôle. Enfin, les éléments internes de ce dispositif, en particulier les disques 5, 7 et 8 sont facilement démontables et interchangeables. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser un dispositif d'absorption d'énergie dans un mécanisme d'aiguillage permettant d'obtenir un couple de friction régulier et dont le dispositif de friction présente une résistance à l'usure supérieure à celle des dispositifs existant actuellement, de sorte que la durée de vie de ce dispositif de friction est nettement améliorée. I1 en résulte des frais de maintenance nettement moins élevés Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'absorption d'énergie dans un mécanisme d'aiguillage, essentiellement constitué par une cage (1) solidarisée avec l'axe d'entraînement d'un moteur d'entraînement, par un arbre (3) d'entraînement d'un ensemble réducteur et par un dispositif à friction (4) reliant la cage (1) à l'arbre (3) d'entraînement de l'ensemble réducteur, caractérisé en ce que le dispositif à friction (4) est constitué par au moins un premier disque (5) pourvu de surfaces de friction frittées (6), solidaire en rotation de l'arbre d'entraînement (3) et par au moins deux disques (7 et 8) en acier dur montés de part et d'autre du premier disque (5) et solidarisés avec la cage (1) d'entraînement reliée à l'arbre d'entraînement du moteur. 2. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de friction frittées (6), prévues sur le disque (5) solidaire de l'arbre (3) d'entraînement de l'ensemble réducteur, sont réalisées en une matière frittée comprimée à base de bronze comportant des composants lubrifiants solides et des stabilisateurs de coefficient de frottement. 3. Dispositif, suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la matière frittée comprimée permet un frottement à sec à haut coefficient de frottement, à savoir compris entre 0,35 et 0,80. 4. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les disques en acier dur (7 et 8) sont réalisés dans des aciers pour trempe et revenu à caractères mécaniques élevés et d'une dureté supérieure à 45 HRC. 5. Dispositif, suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'acier dur utilisé pour les disques (7 et 8) est un acier du type 36 NiCrMol6. 6. Dispositif, suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les disques en acier dur (7 et 8) sont réalisés dans des aciers à outillage présentant des composants NiCr. 7. Dispositif, suivant l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les disques frittés (5), en friction entre les disques en acier dur (7 et 8), présentent la caractéristique d'une différence entre les coefficients de frottement statique et dynamique faible, à savoir de l'ordre de + 20 % pour le coefficient de frottement statique. 8. Dispositif, suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (3) est monté sur deux paliers à roulement (16) prévus de part et d'autre du disque (5) pourvu des surfaces de friction frittées (6).