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(11) | EP 1 233 108 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Mécanisme de montée/descente pour unité de bourrage de ballast |
| (57) Le mécanisme (14) assure les mouvements de montée/descente de la tête de bourrage
(4), dans une unité de bourrage de ballast de voies de chemin de fer. Ce mécanisme
(14) comprend un vérin hydraulique (15), disposé de façon sensiblement verticale,
dont une extrémité est articulée (en 18) sur le châssis (1) de l'unité de bourrage,
et dont l'autre extrémité est articulée en un point intermédiaire (20) d'une bielle
(16) ; une extrémité de la bielle (16) est articulée (en 22) à une manivelle (17),
montée pivotante sur un côté vertical du châssis (1), et l'autre extrémité de la bielle
(16) est articulée (en 21) au support de tête de bourrage (3), lui-même monté sur
un guidage linéaire vertical (2). Ainsi, ce mécanisme (14) constitue un amplificateur
de la course (C1) du vérin (15), et il permet de réduire l'encombrement en hauteur
de l'unité de bourrage. |
[0001] La présente invention concerne, de façon générale, les unités de bourrage de ballast de voies de chemin de fer. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à un mécanisme assurant les mouvements de montée/descente de la tête de bourrage, entre une position haute et une position basse.
[0002] Dans le domaine des chemins de fer, il est nécessaire de consolider les voies en calant les traverses par un procédé appelé bourrage. Celui-ci consiste à faire pénétrer le ballast sous les traverses, au moyen de dispositifs appelés unités de bourrage, qui sont en fait des pinces vibrantes. Celles-ci sont forcées dans le ballast, de part et d'autre d'une traverse, en les faisant vibrer à une fréquence déterminée voisine de la fréquence propre du ballast, et en imprimant à la pince un mouvement de fermeture qui force l'imbrication du ballast sous la traverse.
[0003] Dans une telle unité de bourrage, la tête de bourrage, c'est-à-dire la partie équipée d'outils vibrants enfoncés dans le ballast, est montée mobile verticalement, entre une position haute et une position basse. La position haute de la tête de bourrage permet aux outils de dégager les parties basses du gabarit ferroviaire de circulation de l'engin de bourrage. La position basse permet à la tête de bourrage de compacter le ballast, sous les traverses. Cette position basse est réglable, en fonction du type de traverse de voie ferrée à bourrer ; le réglage de la position basse est effectué de manière à positionner l'extrémité inférieure libre des outils de l'unité de bourrage à environ 15 mm en dessous des traverses.
[0004] Les figures 1 et 2 du dessin schématique annexé montrent une unité de bourrage pourvue d'un mécanisme de montée/descente de conception actuelle, telle que divulguée dans son principe par les documents GB 968697 A et US 2926617 A, la figure 1 en étant une vue de face et la figure 2 une vue de côté. L'unité de bourrage comprend un châssis vertical 1, muni d'un guidage linéaire vertical 2, sur lequel est monté un support de tête de bourrage 3, qui porte la tête de bourrage 4 proprement dite. Sur cette tête 4 sont articulés symétriquement, autour d'axes respectifs 5 et 6 parallèles et horizontaux, deux porte-outils 7 et 8 équipés respectivement d'outils de bourrage 9 et 10, dans leurs parties inférieures. Un dispositif motorisé à excentrique 11, porté par la partie centrale de la tête de bourrage 4, assure la mise en vibration des outils 9 et 10. Les extrémités supérieures respectives des deux porte-outils 7 et 8 sont réunies par un vérin hydraulique de serrage 12, disposé horizontalement.
[0005] Un autre vérin hydraulique 13, disposé verticalement, assure les mouvements de montée/descente de la tête de bourrage 4. L'extrémité inférieure du vérin 13 est liée à la traverse inférieure du châssis 1, tandis que son extrémité supérieure est liée au support de tête de bourrage 3, pour déplacer verticalement ce support 3 le long du guidage linéaire 2. La course du vérin hydraulique 13 est ici indiquée en C, et elle correspond à l'écart entre la position haute et la position basse des outils de bourrage 9 et 10 (voir en particulier au bas de la figure 1).
[0006] Dans une telle réalisation connue, l'encombrement maximum en hauteur de l'unité de bourrage est tributaire de la longueur déployée du vérin hydraulique 13. Cet encombrement est actuellement important, ce qui pose notamment des problèmes de sécurité.
[0007] En effet, l'engin comporte une plate-forme située au-dessus du châssis de l'unité de bourrage, plate-forme sur laquelle doit se poster l'opérateur pour connecter hydrauliquement et mécaniquement l'unité de bourrage à un appareil de levage, tel que pelle hydraulique, utilisé sur le chantier. La plate-forme étant située à environ 2 mètres au-dessus du sol, il existe pour l'opérateur un risque de chute et de blessures plus ou moins graves. De plus, il existe un risque d'électrocution de l'opérateur, en cas de positionnement de l'engin sous une caténaire en tension.
[0008] On connaît aussi dans ce domaine, par le document CH 285054 A (qui sert de base au préambule de la revendication 1), un mécanisme de montée/descente qui comprend un vérin hydraulique disposé de façon sensiblement verticale, une extrémité du vérin étant articulée sur le châssis de l'unité de bourrage, et l'autre extrémité du vérin étant articulée en un point intermédiaire d'une bielle, laquelle possède une première extrémité articulée sur un axe horizontal à une manivelle. La seconde extrémité de la bielle est articulée sur le châssis de l'unité de bourrage. La manivelle est montée pivotante sur le support de tête de bourrage, cette manivelle s'étendant vers le bas, à partir de son axe d'articulation à la première extrémité de la bielle, en direction du sommet du support de tête de bourrage sur lequel elle est articulée.
[0009] En raison de cette configuration, la hauteur totale de l'ensemble du mécanisme, tenant compte de la longueur de la manivelle, reste importante. De plus, lors de la pénétration de la tête de bourrage dans le ballast, la manivelle subit un effort de compression, donc un flambage. De plus, les deux articulations de la manivelle étant situées respectivement sur la bielle et sur le support de tête de bourrage, donc sur deux pièces mobiles, la manivelle est montée de façon instable, et ceci à proximité des éléments vibrants, ce qui est la cause de chocs se répétant à la fréquence des vibrations, et d'émissions sonores gênantes. Une telle réalisation n'est donc pas encore satisfaisante.
[0010] La présente invention vise à éliminer l'ensemble des inconvénients précédemment exposés, et elle a ainsi pour but de réduire de façon significative l'encombrement en hauteur du mécanisme de montée/descente, donc l'encombrement de l'unité de bourrage elle-même, de manière à supprimer les risques d'accidents encourus par l'opérateur, tout en conservant la course verticale actuellement effectuée par la tête de bourrage. L'invention a aussi pour objectif d'augmenter de façon significative le rendement d'une telle machine, en doublant les vitesses de montée/descente de l'unité de bourrage, tout en conservant le débit hydraulique fourni actuellement au vérin de montée/descente. Enfin, l'invention vise à réduire les sollicitations mécaniques notamment de la manivelle, lors de la pénétration de la tête de bourrage dans le ballast, tout en diminuant les nuisances sonores en cours de fonctionnement.
[0011] A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un mécanisme de montée/descente pour unité de bourrage de ballast, du genre précisé en introduction, mécanisme qui comprend un vérin hydraulique disposé de façon sensiblement verticale, dont une extrémité est articulée sur le châssis de l'unité de bourrage, et dont l'autre extrémité est articulée en un point intermédiaire d'une bielle, laquelle possède une première extrémité articulée, sur un axe horizontal, à une manivelle, ce mécanisme étant caractérisé en ce que la seconde extrémité de la bielle est articulée, sur un axe horizontal, au support de tête de bourrage, tandis que la manivelle est montée pivotante sur le châssis de l'unité de bourrage, autour d'un axe horizontal situé sur un côté vertical de ce châssis.
[0012] Ainsi, le mécanisme de montée/descente pour unité de bourrage de ballast, objet de l'invention, utilise un vérin hydraulique dont la course est amplifiée mécaniquement par un dispositif à bielle et manivelle, se combinant avec le guidage linéaire vertical du support de tête de bourrage. La manivelle assure le guidage rotatif de la bielle, à l'une de ses extrémités. L'autre extrémité de la bielle, étant articulée au support de tête de bourrage, assure le maintien et le déplacement vertical de ladite tête, cette autre extrémité étant guidée verticalement par le guidage vertical du support de tête de bourrage.
[0013] Dans la mesure où une extrémité du vérin est articulée sensiblement au milieu de la longueur de la bielle, la course de la tête de bourrage, entre sa position haute et sa position basse, est approximativement égale au double de la course du vérin.
[0014] Ainsi, tout en conservant l'amplitude habituelle de la course de montée/descente de la tête de bourrage, l'invention permet de réduire considérablement la course, donc la longueur déployée, du vérin d'actionnement du mouvement de montée/descente, ce qui permet de modifier radicalement la configuration de l'unité de bourrage, en réduisant considérablement son encombrement, notamment en hauteur, et avec pour conséquence une augmentation sensible des vitesses de montée/descente, grâce à l'amplification de la course du vérin. La solution de la présente invention permet aussi de réduire la hauteur totale de l'ensemble du mécanisme (comparativement à la réalisation du document CH 285054 A) par le choix d'un positionnement latéral de la manivelle, vis-à-vis du châssis de l'unité de bourrage.
[0015] En conséquence, pour connecter hydrauliquement et mécaniquement l'unité de bourrage à une pelle hydraulique, l'opérateur peut désormais se placer sur un marchepied situé au bas du châssis de base de l'unité de bourrage, ce qui permet de supprimer toute plate-forme située en hauteur, en éliminant les risques d'accidents associés (chute, électrocution) et en résolvant ainsi les problèmes actuels de sécurité.
[0016] De plus, en divisant sensiblement par deux la course du vérin de montée/descente de la tête de bourrage, par un mécanisme d'amplification, l'invention permet pratiquement de doubler les vitesses de montée et descente de la tête de bourrage et, par conséquent, d'augmenter sensiblement le rendement de l'engin de bourrage.
[0017] La solution fournie par la présente invention est aussi simple et économique. D'une part, le mécanisme lui-même est particulièrement simple, puisqu'il nécessite seulement l'adjonction d'une bielle et d'une manivelle, tandis que la longueur du vérin est réduite. D'autre part, la taille extérieure et le poids de l'engin de bourrage sont réduits, tandis que sont supprimées la plate-forme supérieure, ses rambardes de protection et son échelle d'accès. L'augmentation du rendement de la machine, obtenue par le mécanisme amplificateur de la course du vérin, représente elle aussi un gain économique important.
[0018] Enfin, comparativement au document précité CH 285054 A, la solution de la présente invention procure en cours de fonctionnement une diminution des sollicitations mécaniques, et une réduction des émissions sonores. En particulier, pendant la phase de pénétration de la tête de bourrage dans le ballast, la manivelle est soumise à un effort de traction (et non plus de compression), ce qui permet de supprimer le flambage de la manivelle dans cette phase où les sollicitations mécaniques sont les plus fortes. De plus, la manivelle possède une seule articulation mobile, cette manivelle étant montée entre un châssis fixe et la bielle, ce qui la rend parfaitement stable et l'éloigne des éléments vibrants, d'où une réduction importante des chocs et des nuisances sonores. La solution objet de l'invention apporte ainsi une amélioration sensible, par une disposition judicieuse de la manivelle et de ses articulations.
[0019] L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce mécanisme de montée/descente pour unité de bourrage de ballast :
Figure 1 (déjà mentionnée) est une vue de face d'une unité de bourrage avec mécanisme de montée/descente selon l'état de la technique ;
Figure 2 (déjà mentionnée) est une vue de côté, correspondant à la figure 1 ;
Figure 3 est une vue de face d'une unité de bourrage avec mécanisme de montée/descente conforme à la présente invention, en position haute ;
Figure 4 est une vue de côté, correspondant à la figure 3 ;
Figure 5 est une autre vue de face de l'unité de bourrage avec mécanisme de montée/descente selon l'invention, en position basse ;
Figure 6 est une vue de côté, correspondant à figure 5 ;
Figure 7 montre un engin de bourrage selon l'état de la technique, utilisé en association avec une pelle hydraulique (partiellement représentée) ;
Figure 8 est une vue similaire à figure 7, illustrant l'utilisation d'un engin de bourrage selon l'invention, en association avec une pelle hydraulique (partiellement représentée).
[0020] Sur les figures 3 à 6, est représentée une unité de bourrage, dont les éléments généralement connus sont désignés par les mêmes repères numériques que ceux des figures 1 et 2.
[0021] Ainsi, cette unité de bourrage comprend toujours un châssis vertical 1, muni d'un guidage linéaire vertical 2 sur lequel est monté un support de tête de bourrage 3, qui porte la tête de bourrage 4. Deux porte-outils 7 et 8, articulés sur la tête 4 autour d'axes horizontaux respectifs 5 et 6, portent des outils de bourrage respectifs 9 et 10, mis en vibration par un dispositif à excentrique 11.
[0022] Le mécanisme de montée/descente, désigné globalement par le repère 14, se compose d'un vérin hydraulique 15, d'une bielle 16 et d'une manivelle 17.
[0023] Le vérin hydraulique 15, disposé de façon sensiblement verticale, possède un corps de vérin articulé par son extrémité inférieure, autour d'un axe horizontal 18, sur la partie inférieure du châssis 1 de l'unité de bourrage, en particulier sur une chape 19 fixée à la traverse inférieure du châssis. La tige du vérin 15 est articulée par son extrémité supérieure, autour d'un autre axe horizontal 20, en un point situé sensiblement à mi-longueur de la bielle 16.
[0024] La bielle 16 est articulée par une extrémité, autour d'un axe horizontal 21, sur le support de tête de bourrage 3. L'autre extrémité de la bielle 16 est articulée, autour d'un axe horizontal 22, à une extrémité de la manivelle 17.
[0025] La manivelle 17 est elle-même montée pivotante, autour d'un axe horizontal 23 fixe situé sur un côté vertical du châssis 1 de l'unité de bourrage. Les divers axes horizontaux 18, 20, 21, 22 et 23, précédemment mentionnés, sont tous parallèles entre eux, et perpendiculaires au plan du châssis 1.
[0026] L'actionnement du vérin hydraulique 15 déplace la bielle 16, dans son plan vertical. Dans ses déplacements, la bielle 16 est guidée, à une extrémité, par l'extrémité correspondante de la manivelle 17 qui décrit un arc de cercle centré sur l'axe 23. L'autre extrémité de la bielle 16 est guidée selon une trajectoire verticale, puisqu'elle est liée au support de tête de bourrage 3, lui-même guidé par le guidage vertical 2, constitué par exemple par une unique colonne de guidage centrale.
[0027] Les figures 3 et 4 montrent l'unité de bourrage avec sa tête de bourrage 4 en position haute, le vérin 15 étant déployé de sorte que la bielle 16 se trouve relevée.
[0028] En rétractant le vérin 15, on fait pivoter la bielle 16 dans le sens de son abaissement, la manivelle 17 assurant la « compensation » de la variation de longueur (en projection horizontale) de la bielle 16. Lorsque le vérin 15 est entièrement rétracté, la bielle 16 se trouve abaissée au maximum et la tête de bourrage 4 occupe sa position basse - voir figures 5 et 6.
[0029] La position basse est aussi suggérée, pour les outils de bourrage 9 et 10, sur la figure 3 qui fait ainsi apparaître la course verticale C de la tête de bourrage 4. Comme le montre cette figure 3, la course C1 du vérin 15 est sensiblement égale à la moitié de la course C de la tête de bourrage 4. Ainsi, le mécanisme de montée/descente 14 assure l'amplification des mouvements du vérin 15, tout en procurant une réalisation compacte de l'unité de bourrage, notamment une réduction de son encombrement en hauteur.
[0030] Ceci est plus particulièrement illustré par la confrontation des figures 7 et 8. La figure 7 montre un engin de bourrage 24 selon l'état de la technique, c'est-à-dire avec mécanisme de montée/descente conforme aux figures 1 et 2, l'engin 24 étant utilisé en association avec une pelle hydraulique 25, partiellement représentée par son bras 26. Pour permettre à l'opérateur de connecter mécaniquement et hydrauliquement l'engin 24 à la pelle 25, il est prévu, dans la partie supérieure du châssis de base 27 de cet engin 24, une plate-forme 28 avec rambarde de sécurité 29 ; l'engin 24 comporte aussi, latéralement, une échelle 30 d'accès à la plate-forme 28. Compte tenu de la hauteur H importante de l'engin 24, il existe, pour l'opérateur posté sur la plate-forme 28, des risques de chute d'une part, et d'électrocution d'autre part, si l'engin 24 est positionné sous une caténaire en tension. En comparaison, la figure 8 montre un engin de bourrage 31 avec mécanisme de montée/descente 14 selon l'invention. La hauteur totale h de cet engin 31 étant considérablement réduite, un simple marchepied latéral 32, situé à faible hauteur, suffit pour permettre à l'opérateur d'accéder à la partie supérieure de l'engin 31, afin de procéder aux opérations de raccordement mécanique et hydraulique au bras 26 de la pelle hydraulique 25. Les risques de blessure par suite d'une chute de l'opérateur, ou d'électrocution, sont ainsi supprimés. De plus, le rendement de la machine est optimisé par la présente invention car en conservant le débit hydraulique de la pompe (non illustrée) qui alimente ici le vérin 15, les vitesses de montée et de descente de l'unité de bourrage sont sensiblement doublées, en comparaison avec l'engin de bourrage 24 selon l'état de la technique.
1. Mécanisme assurant les mouvements de montée/descente de la tête de bourrage, entre
une position haute et une position basse, dans une unité de bourrage de ballast de
voies de chemin de fer, en particulier une unité de bourrage qui comprend un châssis
vertical (1) muni d'un guidage linéaire vertical (2) sur lequel est monté un support
de tête de bourrage (3), qui porte la tête de bourrage (4) équipée d'outils vibrants
de bourrage (9, 10), ce mécanisme de montée/descente (14) comprenant un vérin hydraulique
(15), disposé de façon sensiblement verticale, dont une extrémité est articulée (en
18, 19) sur le châssis (1) de l'unité de bourrage, et dont l'autre extrémité est articulée
en un point intermédiaire (20) d'une bielle (16), laquelle possède une première extrémité
articulée, sur un axe horizontal (22), à une manivelle (17), caractérisé en ce que la seconde extrémité de la bielle (16) est articulée, sur un axe horizontal (21),
au support de tête de bourrage (3), tandis que la manivelle (17) est montée pivotante
sur le châssis (1) de l'unité de bourrage, autour d'un axe horizontal (23) situé sur
un côté vertical de ce châssis (1).
2. Mécanisme de montée/descente selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une extrémité du vérin (15) est articulée (en 20) sensiblement au milieu de la longueur
de la bielle (16), de telle sorte que la course (C) de la tête de bourrage (4), entre
sa position haute et sa position basse, est approximativement égale au double de la
course (C1) du vérin (15).
3. Mécanisme de montée/descente selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le vérin (15) est articulé à la bielle (16) par son extrémité supérieure, l'extrémité
inférieure du vérin (15) étant articulée (en 18) sur la partie inférieure (19) du
châssis (1) de l'unité de bourrage.