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"Train de roues".
La présente invention a pour objet des roues emmanchées à chaud on à la presse sur des axes soumis-à des efforts de flexion. l'invention est particulièrement applicable aux trains de roues.de véhicules circulant sur des rails et elle permet d'obtenir entre l'essieu et le moyen de L'étoile, ainsi qu'entre le bandage et l'étoile, une liaison beaucoup plus sure que celle qu'on obtenait jusqu'ici.
En outre le coefficient de sûreté de l'essieu par rapport à la rupture est augmenté et le poids du train de roues est considérablement diminué. roues est diminué. ? /j¯jJli'.;,'¯ .Les dessins annéxés montrent plusieurs exem- pies ' de réalisation de l'invention appliquée à des trans de rouée pour des véhicules circulant sur des rails.
La fig. 1 est une coupe transversale de la moitié supérieure d'une roue construite suivant un mode de réalisation de l'invention.
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La fig. 2 est une coupe horizontale par la ligne 1-1 de la fig. 2 et
La fig, 3 est une coupe transversale de la moitié supérieure d'une roue construite suivant un deu- xième mode de réalisation de l'invention.
Les fig. 4 et 5 sont des coupes transversales de la jante et de la partie supérieure de l'étoile d'une roue eonstruite suivant un troisième mode de réalisation, la fig. 4 montrant, ces parties avant et la fig. 5 après le montage à chaud.
Les fig, 6 à 8 sont des coupes transversales schématiques de variantes du mode de réalisation re- présenté par les fig. 4 et 5.
Les fig. 9 et 10 sont des coupes transversales de la jante et de la partie voisine des rayons et elles montrent des variantes de l'anneau élastique monté sui- vant la fig. 3 entre le bandage et la jante; enfin
La fige 11 est une coupe de la jante parallè- lement au corps de la roue et elle montre ahématiquement une variante de la jante.
On a constaté que la rupture de l'essieu des trains de roues actuels a lieu, non pas dans la section la plus fatiguée d'après le calcul, mais par example dans la section désignée par x-x dans la fig. l, c'est-à-dire à l'endroit oû l'essieur a entre dans le moyeu b, Cela est dû à ce que les moyeux actuels ont partout une épaisseur qui est hors de proportion et par suite qu'ils sont emmanchés sur l'essieu sous des pressions élevées sur toute leur longueur.
Il se produit en conséquence des efforts élevés de contraction trans- versale qui s'ajoutent aux efforts principaux et peuvent ainsi
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provoquer la rupture, Il faut considérer à ce sujet que les efforts principaux dans la section y-y de l'essieu sont considérablement moins grands que ceux de la section x-x, de sorte que les efforts de contraction transversale dans la section y-y sont sans danger, ce qui n'est pas le cas toutefois pour la section x-x.
L'une des caractéristiques de l'invention.consiste en ce que le moyen b se rétrécit de la section y-y à la section x-x, ce qui fait'les pressions superficieles sont élevées dans la section y-y, c'est-à-dire à l'endroit ne présentant aucun danger ou pas du tout, tandis qu'elles sont peu élevées dans la section dangereuse x-x; l'essieu est donc soulagé efficacement Un autre avantage oonsiste en une éconimie de poids notable, qui peut encore être augmentée considérablement par l'utilisation d'essieux creux, comme le montre la figé 3.
Toutefois ce n'est que grâce à l'utilisation: d'un moyeu rétréci suivant l'invention que l'essieu oraux lui-même est possible, oar autrement il se produirait,des efforts trop élevés par suite de pressions superficielles et d'efforts tangentiels dans la section dangereuse, par exemple .on x-x, L'essieu creux permet de diminuer le poids considérablement, de sorte que le moyeu rétréci présente de grands avantages non seulement pour les essieux pleins, mais tout particulièrement pour les essieux creux.
Le mode de réalisation représenté par la fig. 3 comporte un moyeu b très mince avec un anneau de pression rapporté is Cet anneau est en acier de haute qualité ou en matière analogue,Il peut être fixé au moyeu ou rapporté librement et il a pour but d'empêcher la roue de se déplacer axialement sur l'essieu, tandis que le moyeu minoe b est emmanché tout juste aussi solidement que l'exigent les moments de torsion éventuels entre l'essieu et l'étoile ou le corps
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de la roue ou d'autres conditions,
Ce mode de construction du moyeu peut aussi être utilisé pour d'autres applications dans les-quelles une roue est emmanchée à chaud ou à la presse sur un essieu soumis à des efforts de flexion.
A titre d'exemple d'un tel cas on citera la fixation des roues dentées motrices sur les essieux de voitures de tramways, fixation qui se fait par frottage.
Une autre caractéristique tout aussi importante de l'invention, c'est celle qui consiste en un montage élastique du corps de la roue dans le sens radial, pour assurer en perma- nanenoe une assise ferme entre le bandage r et le corps ou l'étoile de la roue c, On sait que les bandages sont montés à chaud sur l'étoile ou le corps de la roue.
Lorsque le corps de la roue, qu'il soit plein ou à rayons, n'a qu'une petite élasticité radiale, il se déforme de façon non élastique au moment du montage du bandage, et lorsque le bandage se dilate par suite de l'échauffement en marche, il se desserre parce que l'élasticité de la contre-pièce est trop petite, n effet la nécessité d'un assemblage ferme entre le bandage ou la jante et les rayons ou le corps de la roue a pour conséquence qu'en cas de déplacement élastique radial du corps de la roue la jante . subit des efforts tangentiels et les rayons, des pressions axiales.
Or lorsque les rayons ou les corps de roues sont cons- truits comme jusqu'ici de façon à travailler principalement à la pression, ils empêchent en grande partie le déplacement plastique tangentiel et radial nécessaire de la jante,
Suivant l'invention on utilise par contre une étoile ou un corps de roue n'empêchant pas le déplacement élastique tangentiel et radial de la jante, qui joue le rôle de ressort
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cette annulaire, les rayons assemblés avec/jante étant radialement, rigides à la flexion, mais non rigies à la pressions ,Les rayons ou corps de roues fléchissent donc sans empêcher le déplacement élastique nécessaire de la jante.
Dans la fig, 1, qui représenteune roue pleine, le moyeu b, le corps de roue e et la jante c sont faits d'une seule pièce à la presse, Si le corps de roué e était'un corps de roation pur et simple, il ne pourrait suivre que peu élastique- ment la compression radiale produite par le montage à cahud du bandage on la dilatation du moyeu pendant le montage, parce qu'il joue dans la compression elle-même le rôle d'anneau de grande largeur radiale.Pour éviter cet effet , on fait à la presse, dans le corps de roue e, comme le motre la fig. 2, des ondulations f,g qui dérangent l'allure tangentielle des fibres' de façon que des tensions tangentielles ne puissent se produire, que dans la jante et le moyeu, mais non dans le corps de rous lui-même.
On orée simultanément des sections rigides à la flexion pour supputer les effo rts de pression dans le sens radial, Au lieu de ces ondulations on peut pratiquer aussi des entailles ou utiliser d'autres moyens grâce auxquels le corps de la roue travaille principalement à la flexion sous l'action des efforts radiaux, de façon à ne pas déranger l'action d'annean élastique de la jante c.
La roue représentée dans la fig. 3 comporte des rayons a' venus de fonderie ou de forge, qui travaillent la flexion lorsque le corps étoilé de la roue est chargée Le travail tangentiel de la jante c ou du moyeu b n'est pas dérangé non, lui dans ce cas, Comme précédemment, on peut utiliser ici pour la jante un anneau de pression particulier h en acier de haute qualité ou en matière analogue, semblable à l'anneau i.
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Il est également utile d'utiliser des matières de haute qualité, par exemple de l'acier au nickel, de l'acier chromé au silicium ou un autre acier ayant par exemple une résistance de plus de 60 kg/mm2 pour le corps de la roue, parce que ceci augmente encore sensiblement les possibilités de flexion élastique.
Pour assurer par une construction simple une bonne liaison entre le bandage et le corps de la roue, la jante c du corps de roue comporte, dans les fig, 4 et 5, un collet annulaire k fait à la presse ou forgé ou pouvant être rapporté de toute autre façon à la jante 0 et ayant un diamètre plus grand que le diamètre extérieur du corps de la roue. A ce collet k correspond un évidement 1 ménagé dans le bandage r, Si D est le diamètre du bandage chaud et f la flexion élastique radiale du collet k audessous de la limite d'élasticité, le diamètre extérieur du collet peut être D + 2f.
Lorsque le corps de roue froid e est ensuite enfoncé à la presse dans le bandage r, le bandage comprime radialement la jante sur une distance égale à la dilatation 2 f du diamètre, Dès que le collet k arrive à l'évidement 1 il fléchit élas- tiquement vers l'extérieur comme le montre la fig. 5 et sa surface l' s'accroche à la surface d.. Les deux surfaces l' et d' sont de préférence coniques. Lorsque le bandage r se contracte ensuite, le collet k s'introduit radialement dans l'évidement 1, ce qui empêche sûrement tout glissement.
Le collet k peut aussi être remplacé par une con- struction appropriée de la jante c, comme le montre la fig, 6, où le oollet k est remplacé par un redressement radial 8' de la jante, la partie redressée s'engageant, après le retrait, dans un évidement correspondant d" du bandage r.
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Dans les fig, 7 et 8 le collet est décalé axialement.
Dans la fig. 7 il est obtenu au moyen d'une saillie en forme de nervure c" annulaire et faite à la presse ou autrement sur la jante 0 et dans la fig. 8 il est constitue par un anneau k' introduit dans une gorge de la jante. Au lieu d'être monté', dans la jante l'anneau k' pourrait aussi l'être dans un évidement du bandage. D'ailleurs la construction peut ,aussi être inverse, . c'est-à-dire que les bourrelets annulaires en forme de collet ou de clavette peuvent se trouver sur le bandage r et lescreux-' correspondants en forme de gorges, sur la jante c. Le cas échéant, au lieu d'une gorge annulaire avec sa clavette, on peut aussi utiliser d'autres éléments de prise entre le bandage. et la jante.
Par example,lorsqu'on utilise une gorge et une clavette, on pourrait aussi les faire et les disposer en forme de segment au lieu d'anneau continu,
Bien que ce mode de fixation convienne surtout et soit destiné au train de roues représenté par la fig, l, et eans lequel la nouvelle forme donnée au corps de la roue ne permet pas la fixation usuelle au moyen d'une bague de retenus ou d'un assemblage à vis, le présent mode de fixation convient bien aussi pour les trains de roues usités jusqu'ici et l'invention s'applique aussi à cet usage qui a déjà donné de bons résultats.
L'anneau élastique monté entre le bandage et la jante, comme on le voit en h dans la fig. 3 peut avoir les formes les plus diverses et être le cas échéant tellement élastique ou tellement robuste qu'il empêche non seulement par son frottement le mouvement tangentiel relatif entre le bandage et le corps de la roue, mais qu'il fléchisse aussi élastiquement dans le sens radial.
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Dans le mode de réalisation représenté par la fig. 9 cet anneau h' a une section telle qu'il puisse être enfonce radialement et élastiquement d'un côté et se dilater de l'autre, Son diamètre extérieur est plus grand que celui de la gorge m du bandage r et de l'autre côté son diamètre intérieur est plus petit que la dia- mètre extérieur de la jante c, de sorte qu'après avoir été enfoncé entre le bandage et le corps de la roue il s'appuie élastiquement sur les deux. Un jeu radial ména- gé entre le bandage et le corps de la roue peut assurer la flexion élastique en marche. Toutefois on peut aussi supprimer ce jeu lorsqu'on ne vise que le frottement. On peut également utiliser simultanément plusieurs clavettes annulaires h" comme le montre la fig, 10.
Pour aider à la flexion élastique tangentielle de la jante c, on peut pratiquer dans celle-ci, comme le montre la fig, 11, des creux n exerçant une action de flexion élastique, de façon à augmenter la flexion élastique de la jante. Cette construction convient surtout aux petites roues dans lesquelles ce ne sont pas de grands efforts, mais de grandes flexions élastiques par unité de diamètre qui sont nécessaires.
Pour obtenir une assise ferme et durable entre le bandage et le corps de la roue, plein ou à rayons, une autre caractéristique de l'invention consiste à empêcher pendant la marche, par une action compensatrice de matières ayant des ooefficents de dilatation différents, le desserrage des bandages produit par la différence d'échauffement entre le bandage et le corps de la roue. Le corps de roue, plein ou à rayons, des trains deroues connus est en fer ou en acier,métaux , qui ont pratiquement le même coefficient de dotation que celui du bandage, Si le bandage s'échauffe par exemple par suite
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d'un freinage continu, cet échauffement ne se transmet qu'en partie au corps de la roue, de sorte que la roue s'écahffe moins et par suite se dilate moins que le bandage, Il s'ensuit que le bandage se dexsserre.
L'invention consiste à utiliser un corps de roue plein ou à rayons ou un organe intermédiaire intercalé entre le corps de roue et le bandage, par exemple des anneaux élastiques, en matière ayant un coefficient de dilatation plus grand'que celui de l'acier ou du fer. Le bronze, le laiton, l'aluminium, l'éleotron, eto. sont par exemple des matières remplissant cette condition, Le moindre échauffement du corps de la roue est ainsi compensé par la plus grande dilatation de la matière dont il se compose. En outre l'utilisation,d'un métal léger , permet d'obtenir de grandes flexions élastiques radiales et de réaliser une économie de poids considérable, ce qui est , également un double avantage essentiel.
Il faut évidemment, lorsqu'on utilise un métal léger, que la température de frettage du bandage ne soit pas trop élevée, En outre il sera certaine'-,, ment utile de refroidir le corps de la roue pendant le montage' du bandage. Le cas échéant on peut aussi, pour protéger la , 'j matière du oorps de la roue pendant le montage, intercaler entre ce corps et le bandage une garniture intermédiaire mince retardant la transmission de la chaleur.
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