EP1508455B1

EP1508455B1 - Procédé de protection d'un essieu de véhicule ferroviaire, essieu et bogie de véhicule ferroviaire correspondants

Info

Publication number: EP1508455B1
Application number: EP04300447A
Authority: EP
Inventors: Alain Landrot; Eric Koelsch; Gilles Chretien
Original assignee: Alstom Transport SA
Current assignee: Alstom Transport SA
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2009-01-21
Anticipated expiration: 2024-07-16
Also published as: EP1508455A1; ES2320764T3; FR2858960B1; ATE421433T1; DE602004019166D1; FR2858960A1

Description

La présente invention concerne un procédé de protection d'un essieu de véhicule ferroviaire, un essieu de véhicule ferroviaire ainsi réalisé, ainsi qu'un bogie de véhicule ferroviaire comprenant au moins un tel essieu.
De façon classique, les véhicules ferroviaires sont équipés de roues, qui sont le plus souvent montées par paire, sur des essieux respectifs. En service, il existe un risque de projection de pierres, depuis le ballast vers les essieux, ce qui peut engendrer des fissures. La taille de ces dernières est à même de progresser, jusqu'à provoquer une rupture de l'ensemble de l'essieu.
Ceci implique qu'il n'est pas possible de se reposer sur une analyse traditionnelle de fatigue en ce qui concerne les essieux, mais qu'il est nécessaire de réaliser de fréquentes inspections de ceux-ci, afin d'y détecter d'éventuelles fissures. Cependant, il est souhaitable de réduire, dans la mesure du possible, le nombre de ces inspections visuelles, étant donné le coût et la perte de temps qui y sont attachés.
A cet effet, il a été proposé différents procédés, visant à protéger les essieux à l'égard des projections du ballast.
Une première solution consiste à projeter du polyuréthane, de manière à former un enduit périphérique autour de l'essieu. Ceci implique cependant un coût de fabrication élevé. Par ailleurs, une fois l'enduit mis en place, il n'est plus possible de détecter directement d'éventuels défauts superficiels, présents au niveau de cet essieu.
A titre alternatif, il a été proposé de revêtir l'essieu au moyen de différents tissus. Cependant, ces derniers ont tendance à se déchiqueter sous l'action combinée de l'humidité, de la rotation des essieux, ainsi que des impacts.
Enfin, WO-A-00/59764 enseigne de disposer, autour de l'essieu, des coquilles moulées puis usinées, qui sont à base de polymère. Cette dernière solution se révèle onéreuse puisque, pour chaque diamètre et chaque longueur d'essieu à protéger, il faut compter avec un moule spécifique, ainsi qu'avec un usinage adapté.
Ceci étant précisé, l'invention vise à remédier aux différents inconvénients de l'art antérieur évoqués ci-dessus.
A cet effet, elle a pour objet un procédé de protection d'un essieu de véhicule ferroviaire, notamment à l'égard de projections du ballast, comprenant les étapes suivantes :

on fournit au moins une bande souple réalisée en un matériau polymère ;
on enroule la ou chaque bande autour de la ou de chaque région de l'essieu devant être protégée ;
on fixe la ou chaque bande, ainsi enroulée, par rapport à l'essieu

Selon d'autres caractéristiques de l'invention :

on forme la ou chaque bande à partir d'une plaque de plus grandes dimensions ;
le matériau polymère est un polyuréthane ;
le matériau polymère présente une dureté comprise entre 80 et 110 Shore A, de préférence entre 90 et 100 Shore A, notamment voisine de 95 Shore A ;
la ou chaque bande présente une épaisseur comprise entre 5 et 15 mm, de préférence entre 8 et 10 mm ;
on réalise des moyens d'amorce de pliage dans la ou chaque bande, en particulier plusieurs rainures ou plusieurs gorges ;
on fixe la ou chaque bande, par rapport à l'essieu, au moyen d'au moins un organe de maintien mécanique.

L'invention a également pour objet un essieu de véhicule ferroviaire, destiné à relier au moins deux roues dudit véhicule, pourvu d'au moins une bande souple de protection réalisée en un matériau polymère, la ou chaque bande étant enroulée autour d'une région correspondante de l'essieu devant être protégée, notamment à l'égard de projections du ballast, et pour lequel il est en outre prévu des moyens permettant la fixation de la ou de chaque bande par rapport à l'essieu, caractérisé en ce que la ou chaque bande est pourvue, à ses extrémités longitudinales, de deux faces biseautées qui sont en contact mutuel.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :

l'essieu est pourvu d'au moins un organe auxiliaire, en particulier au moins un disque de freinage, délimitant plusieurs régions à protéger, s'étendant entre le ou chaque organe auxiliaire et/ou les roues, alors qu'il est prévu plusieurs bandes de protection, dont chacune s'étend autour d'une région correspondante ;
le matériau polymère est un polyuréthane ;
le matériau polymère présente une dureté comprise entre 80 et 110 Shore A, de préférence entre 90 et 100 Shore A, notamment voisine de 95 Shore A ;
la ou chaque bande présente une épaisseur comprise entre 5 et 15 mm, de préférence entre 8 et 10 mm ;
la ou chaque bande est pourvue de moyens d'amorce de pliage, en particulier de plusieurs rainures ou de plusieurs gorges ;
les moyens de fixation de la ou chaque bande par rapport à l'essieu, comprennent au moins un organe de maintien mécanique.

L'invention a enfin pour objet un bogie de véhicule ferroviaire, comprenant plusieurs essieux, dont chacun relie au moins deux roues, caractérisé en ce que chaque essieu est tel que défini ci-dessus.
L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels :

la figure 1 est une vue de face, illustrant un essieu de véhicule ferroviaire, ainsi qu'une première variante de réalisation d'une bande destinée à sa protection ;
la figure 2 est une vue en coupe, selon la ligne II-II à la figure 1, illustrant à plus grande échelle une rainure ménagée sur la bande de la figure 1 ;
la figure 2A est une vue en coupe, analogue à la figure 2, illustrant à plus grande échelle une gorge ménagée sur une bande de protection conforme à une seconde variante de réalisation de l'invention ;
les figures 3 et 3A sont des vues de côté illustrant une étape du procédé de protection des essieux, au moyen respectivement des bandes des figures 2 et 2A ;
les figures 4 et 4A sont des vues de côté, analogues aux figures 3 et 3A, illustrant les essieux protégés au moyen respectivement des bandes des figures 2 et 2A ;
la figure 5 est une vue de face, analogue à la figure 1, illustrant un essieu protégé conformément à l'invention ; et
la figure 6 est une vue de face, analogue aux figures 1 et 5, illustrant une autre variante de réalisation de l'invention.

La figure 1 illustre un essieu 2, de type connu en soi, qui relie entre elles deux roues 4 appartenant à un bogie de véhicule ferroviaire, non représenté. Cet essieu 2 comprend de façon connue une tige principale cylindrique 6, qui est reliée aux roues 4 par des épaulements périphériques 8.
La figure 1 illustre par ailleurs une bande 10, destinée à recouvrir le pourtour extérieur de l'essieu 2. Cette bande est réalisée en une matière plastique, telle que du polyuréthane. Elle présente une dureté comprise entre 80 et 110 Shore A, de préférence entre 90 et 100 Shore A, notamment voisine de 95 Shore A.
Le matériau constitutif de cette bande 10 peut avantageusement présenter d'autres caractéristiques remarquables. Ainsi, il peut notamment être moulable en plaque, et être usinable.
L'épaisseur e de cette bande, référencée notamment sur la figure 3, est comprise avantageusement entre 8 et 10 mm. Par ailleurs, sa longueur correspond à la largeur de l'essieu 2, alors que la largeur de cette bande correspond au périmètre de cet essieu.
Cette bande 10 est découpée, de façon avantageuse, à partir d'une plaque, non représentée, présentant de plus grandes dimensions. Comme le montre la figure 2, des rainures 12 sont ménagées latéralement dans cette bande, une fois que cette dernière a éventuellement été découpée.
Ces rainures, dont les faces s'étendent à 45° par rapport à un axe perpendiculaire à sa surface principale, permettent de faciliter l'enroulement de cette bande.
De plus, comme le montre notamment la figure 3, les extrémités longitudinales de la bande 10 sont biseautées, de manière à former deux faces d'extrémité 10₁ et 10₂. Comme illustré sur cette figure 3, il s'agit d'enrouler la bande 10 autour de l'essieu 2, ce qui est facilité par la présence des rainures 12.
Une fois cette bande 10 enroulée, comme le montre la figure 4, les faces biseautées 10₁ et 10₂ viennent en contact mutuel. Une telle mesure est avantageuse, étant donné qu'elle permet notamment de réduire les balourds au niveau de l'essieu.
Puis, on rapporte au moins un organe de maintien mécanique 14, de type connu en soi, autour de la bande 10, disposée elle-même à la périphérie de l'essieu. Ceci est également illustré aux figures 4 et 5 où trois organes 14 sont prévus.
Un tel organe de maintien est par exemple un lien métallique, notamment en acier inoxydable, ou bien un collier auto-serrant. Cependant, il convient de remarquer qu'il est également possible de fixer mutuellement, par collage, la bande 10 et la tige 6 de l'essieu 2.
La figure 5 illustre, vu de face, l'essieu 2 recouvert par la bande 10. On peut noter que cette bande 10 est pourvue d'épaulements latéraux 11, s'étendant au voisinage de ceux 8 de l'essieu 2, de manière à maintenir sensiblement constante l'épaisseur e de cette bande.
A titre de variante, les rainures 12 d'amorce de pliage peuvent être remplacées par des réalisations équivalentes, telles que des gorges. Ces rainures ou ces gorges peuvent être présentes sur la face intérieure ou extérieure de la bande.
L'une de ces possibilités est plus particulièrement illustrée aux figures 2A à 4A. Sur ces figures, les éléments mécaniques analogues à ceux des figures 2 à 4 y reçoivent le même numéro, affectés de la référence « prime ».
Comme le montre plus particulièrement la figure 2A, les gorges 12' sont ménagées latéralement dans la bande 10', une fois que cette dernière a été éventuellement découpée. Le rayon de courbure r de chaque gorge est par exemple avantageusement compris entre 3 et 5 mm, alors que sa profondeur est par exemple voisine de la moitié de l'épaisseur de la bande 10'.
Dans cette variante, comme illustré aux figures 3A et 4A, on enroule la bande 10', de sorte que les gorges 12' se trouvent présentes sur la face extérieure de cette bande. Le maintien mécanique de cette bande par rapport à l'essieu se trouve enfin réalisé de façon analogue à ce qui est décrit en référence aux figures 4 et 5.
La figure 6 illustre une variante de réalisation de l'invention. Sur cette figure, les éléments mécaniques analogues à ceux des figures précédentes y sont affectés des mêmes numéros de référence, augmentés de 100.
On y retrouve un essieu 102, reliant deux roues 104. Cet essieu diffère de celui 2 des figures précédentes, en ce qu'il est également pourvu de disques de freinage 105, montés de façon classique sur la tige 106.
Dans ce cas, en vue de la protection de l'essieu, il s'agit de disposer trois bandes 110A, 110B et 110C autour des trois régions respectives 102A, 102B et 102C, définies respectivement par les roues 104 et les disques 105.
Ces bandes 110A, 110B, 110C sont analogues à celle 10, de plus grande dimension, des figures précédentes. Par ailleurs, le montage de ces trois bandes, autour des régions correspondantes 102A à 102C, est opéré de façon identique à ce qui a été décrit ci-dessus.
Bien évidemment, à titre de variante non représentée, les trois bandes 110A, 110B et 110C peuvent être remplacées par des bandes analogues à celle 10' des figures 2A à 4A. Dans cette optique, ces bandes sont pourvues, sur leur face extérieure, de gorges d'amorce de pliage, tout en présentant des dimensions transversales inférieures à celles de la bande précitée 10'.
Si l'on désire procéder à une inspection visuelle de la surface extérieure de l'essieu 2, 2' ou 102, il s'agit de retirer la ou chaque bande 10, 10' ou 110A, 110B et 110C. A cet effet, on ôte successivement l'organe de maintien mécanique 14, par exemple en le découpant, puis la ou chaque bande initialement enroulée autour de l'essieu.
L'invention permet de réaliser les objectifs précédemment mentionnés.
En effet, la ou chaque bande de protection peut être mise en place, de façon simple et rapide, autour de l'essieu, sans nécessité de faire appel à un outillage spécifique. Par ailleurs, le démontage de la bande s'opère de façon aisée, en ôtant l'organe de maintien mécanique.
En outre, la solution apportée par l'invention se révèle notablement moins chère que celle décrite dans WO-A-00/59764 , où il est notamment nécessaire d'utiliser un moule spécifique. En effet, l'invention permet de faire appel à des bandes en matière plastique de structure simple, dont le prix de revient est relativement bas. Ceci est tout particulièrement remarquable dans le cas où ces bandes sont obtenues à partir de plaques de plus grandes dimensions.

Claims

Procédé de protection d'un essieu (2 ; 2' ; 102) de véhicule ferroviaire, notamment à l'égard de projections du ballast, comprenant les étapes suivantes :
- on fournit au moins une bande souple (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) réalisée en un matériau polymère ;

- on enroule la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) autour de la ou de chaque région (2 ; 2' ; 102A, 102B, 102C) de l'essieu devant être protégée ;

- on fixe la ou chaque bande, ainsi enroulée, par rapport à l'essieu ;
caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire consistant à réaliser des biseaux sur des extrémités de la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C), de manière à délimiter deux faces biseautées (10₁, 10₂ ; 10'₁, 10'₂) destinées à venir en contact mutuel.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on forme la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) à partir d'une plaque de plus grandes dimensions.
Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le matériau polymère est un polyuréthane.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau polymère présente une dureté comprise entre 80 et 110 Shore A, de préférence entre 90 et 100 Shore A, notamment voisine de 95 Shore A.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) présente une épaisseur (e) comprise entre 5 et 15 mm, de préférence entre 8 et 10 mm.
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on réalise des moyens d'amorce de pliage dans la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C), en particulier plusieurs rainures (12) ou plusieurs gorges (12').
Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on fixe la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C), par rapport à l'essieu, au moyen d'au moins un organe de maintien mécanique (14 ; 14').
Essieu (2 ; 2' ; 102) de véhicule ferroviaire, destiné à relier au moins deux roues (4 ; 104) dudit véhicule, pourvu d'au moins une bande souple (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) de protection, réalisée en un matériau polymère, la ou chaque bande étant enroulée autour d'une région (2 ; 2' ; 102A, 102B, 102C) correspondante de l'essieu devant être protégée, notamment à l'égard de projections du ballast, et pour lequel il est en outre prévu des moyens (14) permettant la fixation de la ou de chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) par rapport à l'essieu (2 ; 2' ; 102), caractérisé en ce que la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) est pourvue, à ses extrémités longitudinales, de deux faces biseautées (10₁, 10₂ ; 10'₁, 10'₂) qui sont en contact mutuel.
Essieu selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'au moins un organe auxiliaire, en particulier d'au moins un disque de freinage (105), délimitant plusieurs régions (102A, 102B, 102C) à protéger, s'étendant entre le ou chaque organe auxiliaire et/ou les roues, alors qu'il est prévu plusieurs bandes de protection (110A, 110B, 110C), dont chacune s'étend autour d'une région correspondante.
Essieu selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le matériau polymère est un polyuréthane.
Essieu selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le matériau polymère présente une dureté comprise entre 80 et 110 Shore A, de préférence entre 90 et 100 Shore A, notamment voisine de 95 Shore A.
Essieu selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la ou chaque bande (10 ;10' ; 110A, 110B, 110C) présente une épaisseur (e) comprise entre 5 et 15 mm, de préférence entre 8 et 10 mm.
Essieu selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) est pourvue de moyens d'amorce de pliage, en particulier de plusieurs rainures (12) ou de plusieurs gorges (12').
Essieu selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce que les moyens de fixation de la ou chaque bande (10 ; 10' ; 110A, 110B, 110C) par rapport à l'essieu (2 ; 2' ; 102) comprennent au moins un organe de maintien mécanique (14).
Bogie de véhicule ferroviaire comprenant plusieurs essieux (2 ; 2' ; 102), dont chacun relie au moins deux roues (4 ; 104) dudit véhicule ferroviaire, caractérisé en ce que chaque essieu est conforme à l'une quelconque des revendications 8 à 14.