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SVENSKA AKTIEBOLAGET BROMSREGULATOR, M a 1 m ö (Suède) .
L'invention a pour objet une roue élastique, spécialement pour wagons de chemin de fer, de l'espèce comportant des plots de caoutchouc de section de pré- férence circulaire reliant transversalement des colerettes radiales sur le bandage et sur le moyeu de la roue. Des roues élastiques de l'espèce susnommée sont connues dans lesquelles les plots de caoutchouc qui sont comprimés dans le sens axial, sont logés avec leurs extrémités @ dans des alvéoles ménagées dans les dites colerettes et sont munis d'une partie médiane libre pour permettre des mouvements de déformation élastique. Les roues élasti- ques connues de cette espèce présentent cependant l'incon- vénient que les plots de caoutchouc ne sont que peu durables et rapidement détériorés.
Cet inconvénient est dû au fait que le caoutchouc est une matière qui tout en étant capable
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de supporter de grands efforts de compression et les déformations élastiques qui s'en suivent, est rapidement détruit sous l'effet d'efforts de traction et des déformations élastiques qui en résultent, ainsi aue par des frictions soit entre les différentes parties du caoutchouc, soit entre le caoutchouc et des surfaces métalliques.
Une mesure évidente et qui a aussi été essayée en pratique pour éviter des effort de traction dans les plots de caoutchouc et des mouvements des extrémités des plots dans leurs alvéoles de retenue en suite des efforts de flexion et de cisaillement auxquels ils sont soumis lors de leur utilisation pratique est de soumettre les plots à une tension initiale par compression axiale, mais cette mesure a été trouvée insuffisante pour assurer une durabilité prolongée des plots de caoutchouc tels qu'ils ont été formés et utilisés jusqu'ici. Il n'a en effet pas été possible auparavant d'éviter entièrement les mouvements des plots dans leurs alvéoles et la friction conduisant à une rapide détérioration des plots qui s'en suit à l'aide de la tension initiale à laquelle les plots étaient soumis.
D'autre part, si cette tension initiale était suffisante, le caoutchouc de la partie médiane libre a été rapidement détérioré en suite de la formation de fissures ou autres domages, spécialement aux parties formant passage entre la partie médiane libre et les parties extrêmes fixes des plots.
Pour empêcher un mouvement ou une friction des extrémités des plots dans les alvéoles on a bien proposé de les fixer de manière inamovible dans les alvéoles, soit par vulcanisation, soit par cimentation ou par d'autres moyens appropriés, mais cette méthode entraine le grand inconvénient, que le
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démontage et le montage de la roue élastique pour l'in- spection ou l'échange de plots éventuellement devenus inutilisables ou d'autres pièces est extrêmement compliqué et couteux, ces dépenses devenant spécialement fortes pour des roues de wagons de chemin de fer qui doivent être inspectées % fond à intervales réguliers.
Le but de la présente invention est de supprimer les inconvénients susnommés ou, en d'autres mots, de former et disposer les plots de caoutchouc d'une manière telle qu'ils deviennent beaucoup plus durables tout en permettant un montage et un démontage simple et rapide. de la roue élastique. L'invention a donc en d'autres mots pour but de diminuer à un haut degré les.frais d'entretien pour roues élastiques de l'espèce en question d'une part par augmentation de la durabilité des plots de caoutchouc, d'autre part par simplification et augmentation de la facilité de montage et de démontage des dites roues pour l'inspection et éventuellement pour l'échange de plots ou autres pièces unsées. Par l'invention on obtient aussi un meilleur amortissement des chocs dans les roues.
Les caractéristiques essentielles de l'invention sont les suivantes: La partie médiane libre des plots, qui de manière connue ont une section de préférence circulaire, est suffisamment fortement amincie a partir des deux extrémités vers le milieu pour que le plot, même sous sa compression axiale présente une forme amincie vers le milieu de la partie médiane libre, malgré que la dite compression initiale dans le sens axial de chacun des plots reçoit une valeur représentant le triple ou même plus des efforts perpendiculaires à l'axe de la roue qui sont transmis par les plots entre les parties de la roue qui sont mobiles l'une par rapport'! l'autre lors de la
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charge maximale pour laquelle elle est calculée.
En admettant qu'une roue élastique qui est calculée pour une charge maximale de 5000 kg contient 20 plotsde caoutchouc chacun des plots doit être comprimé avec une tension initiale d'environ 750 kg. Il a été prouvé en pratique d'une part que des plots de caoutchouc formés de la manière susnommée sont très durables même lorsqu'ils sont soumis à de très fortes compressions axiales sans que des fissures ou autres défauts ne surgissent à la surface du caoutchouc dans la partie médiane libre du plot et spécialement dans le passage de la partie libre aux parties extrêmes logées dans les alvéoles ou à proximité de ces parties,
et d'autre part que cette haute tension axiale relative à la charge transmise par le plot lors de l'utilisation de la roue élastique assure une immobilité parfaite des extrémités des plots dans les alvéoles sans qu'on ait besoin d'avoir recours à des méthodes de fixation spéciales, même lorsque les dites parties extrêmes sont exécutées d'une manière telle qu'elles puissent être librement et sans effort introduites dans les alvéoles à l'état détendu des plots.
Dans les dessins la fig. 1 représente une coupe axiale d'une roue élastique suivant l'invention, la coupe étant faite environ suivant la ligne I - I dans la Fig. 3. La Fig. 2 représente à une échelle réduite une vue de face de la roue. La fig. 3 montre de façon analogue une vue de face de la roue dans laquelle la colerette du moyeu a été enlevée. Les fig. 4 et 5 représentent une partie d'un plots de caoutchouc a l'état déetendu et à l'état comprimé axialement. La fig. 6 montre enfin un boulon de centrage et de limitation de mouve ment.
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Dans les dessins le chiffre 1 désigne le bandage, 2 le moyeu et 3 l'axe de la roue élastique. Le bandage 1 est muni d'une colerette radiale intérieure 4 de part et d'autre de laquelle sont disposées deux colerettes 5 et 6 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir du moyeu 2 à distance égale et déterminée de la colerette 4 du bandage. Les deux colerettes 5 et 6 sont de préférence à l'aide de boulons 7 détachablement fixés au moyeu 2 quoique l'une d'elles pourrait être faite d'une pièce avec ce dernier. Les colerettes 5 et 6 sont en outre reliées entre elles par des boulons 8 qui sont munis de brides de butée 8a venant s'appliquer sur la face intérieure des dites colerettes.
La colerette 4 du bandage est munie de trous 9 suffisamment larges pour les boulons 8, de manière à ce que le bandage et le moyeu soient librement mobiles l'un par rapport à l'autre dans toutes les directions dans le plan de la roue. Les colerettes 4,5 et 6 sont munies sur leurs faces tournées l'une vers l'autre d'une série d'alvéoles 10 disposées deux à deux l'une en face de l'autre et entre la colerette 4 et chacune des colerettes 5 et 6 est disposée une série de plots de caoutchouc 11 s'engageant chacun avec l'une de ses extrémités dans une alvéole de la colerette 4 du bandage et avec l'autre de ses extrémités dans l'alvéole correspondante de l'une des colerettes 5 ou 6 du moyeu.
Les plots de caoutchouc 11 sont les seuls organes reliant la colerette 4 aux colerettes 5 et 6 et servant à la transmission des forces surgissant entre le bandage et le moyeu, tant dans le plan de la roue que perpendiculairement à ce plan. Le mouvement axial admissible entre la colerette 4 et les colerettes 5 et 6 est cependant de préférence limité par des butées 12..
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Les plots de caoutchouc ont de préférence des parties extrêmes lla courtes, qui sont logées dans les alvéoles correspondantes 10, ainsi qu'une partie'intermédiaire llb libre à dimension axiale relativement grande.
La partie médiane llb des plots 11 qui a de préférence et de manière connue une section circulaire, possède un diamètre diminuant vers le milieu de la dite partie médiane llb. Celle-ci a donc autrement dit une génératrice concave qui de préférence a la forme d'un arc de cercle ou d'une courbe analogue avec un rayon R (fig. 4) qui à l'état détendu des plots, donc lorsque ceux-ci ne sont pas comprimés axialement entre les colerettes, est plus petit que la longueur axiale de la partie médiane 11b, mais par contre plus grande, de préférence- que faiblement plus grande que la moitié de la dite longueur.
Les parties extrêmes ont de préférence une forme faiblement rétrécie en forme de cône vers les extrémités libres,.et les alvéoles 10 ont une forme correspondante, de manière à ce que les plots à l'état détendu puissent y être adaptés sans effort. La longueur des plots 11 est calculée de telle manière par rapport à la distance prédéterminée entre les alvéoles de la colerette 4 et celles de chacune des colerettes 5 et 6, que les plots lors du montage de la roue soient soumis par compression axiale a une tension initiale qui pour chacun des plots de préférence forme le triple ou même plus de la charge agissant dans le sens du plan de la roue, qui doit être transmise par le plot entre le bandage et le moyeu, lorsque la roue est soumise à la charge maximale pour laquelle elle est calculée.
Sous l'influence de la compression axiale du plot causée par cette haute tension initiale et de l'expension radiale du plot y-compris sés parties extrêmes
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logées dans les alvéoles qui s'en suit, les dites parties extrêmes sont appuyées si fortement tant contre le fond des alvéoles que contre leurs parois latérales, que les plots sont maintenus absolument fixement dans les alvéoles, empêchant ainsi de manière très effective un mouvement relatif et une friction très nuisible entre les parties extrêmes des plots et les alvéoles sous l'influence des efforts de flexion et de cisaillement auxqueles les plots sont soumis lors de l'utilisation de la roue. Ce serrage fixe des plots dans les alvéoles n'est cependant pas suffisant pour que les plots de ce fait soient plus durables.
On a en effet trouvé que lors de l'utilisation de plots de forme cylindrique ou presque cylindrique la partie médiane libre des plots était rapidement détériorée par la formation de fissures et par l'usure du caoutchouc, surtout dans la partie intermédiaire entre la partie médiane et les extrémités des plots. Ceci s'explique au moins en partie par le fait que la surface de la partie médiane des plots qui est libre de subir des déformation élastiques sous l'influence des efforts transmis par les plots est sujette à un agrandissement dû à la tension initiale par compression axiale et à l'expension radiale qui s'en suit, cet agrandissement étant d'autant plus grand, plus la tension initiale appliquée est forte. Un agrandissement de la dite surface provoque des efforts de traction dans les parties extérieures du caoutchouc.
Celui-ci est cependant, comme il a été remarqué plus haut, sensible à des extensions et tractions, ce qui peut être expliqué par le fait que de telles tensions et tractions dans le caoutchouc ont la tendence d'augmenter des fissures ou analogues qui peuvent éventuellement s'y former, tandis
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qu'une compression du caoutchouc tend à diminuer ou même supprimer des défauts pouvant survenir à sa surface, La grandeur de la surface extérieure de la partie médiane des plots dépend d'une part de la longueur de la génératrice et d'autre part de la longueur de sa périphérie. Cette dernière est sensiblement augmentée par l'expension radiale de la partie médiane llb sous l'influence de la haute tension initiale appliquée.
Du fait de la forme concave précédemment décrite de la génératrice de la partie médiane llb, cette dernière subit lors de la compression axiale du plot une diminution de longueur telle, que l'effet de l'augmentation de périphérie causée par l'expension radiale est partiellement ou même entièrement supprimée, de sorte que la surface extérieure de la partie médiane llb du plot ne subit qu'une très faible augmentation lors de la compression axiale. On évite de cette manière dans la partie médiane llb du plot des efforts de traction et des extension nuisibles du caoutchouc. On obtient aussi en même temps une meilleure effet d'amortissement du plot grâce à la forme amincie vers le milieu de la partie médiane du plot à partir de ses extrémités.
Les bons résultats obtenus semblent aussi dépendre du fait que la génératrice de la parti médiane du plot rencontre le plan dans lequel se trouve l'extrémité enchassée du plot et qui est de préférence parallèle au plan du bord de l'alvéole sous un angle [alpha] (fig. 4 et 5) qui reste aigu même à l'état comprimé du plot ainsi que dans toutes les positions que prend ce dernier lorsqu'il est soumis à des efforts de flexion et de cisaillement pendant son utilisation.
On empêche de ce fait de manière effective la formation de plis dans la surface du caoutchouc
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et des frictions entre différentes parties du caoutchouc dans la partie intermédiaire entre l'extrémité et la partie médiane llb du plot ou près de celle-ci sous. l'influence de flexions ou autres déformations auxquelles la partie libre du plot est soumise par les charges qu'il doit transmettre.
Dans des roues élastiques de l'espèce décrite on a par l'invention obtenu l'avantage, que les plots de caoutchouc assurent une élasticité excellente de la roue et sont plus durables, tout en gardant la propriété d'un démontage et montage très facile et simple pour l'inspection et l'échange éventuel des plots de caoutchouc ou d'autres pièces de la construction. Le montage peut donc avoir lieu de façon très simple de la manière suivante : La colerette 6 est à l'aide de vis spéciales 17 fixée sur le moyeu 2 et placée horizontalement avec le côté de la colerette muni d'alvéoles 10 en haut.
Les plots de caoutchouc de l'une des série sont alors placés dans les alvéoles 10 dans la colerette 6 et l'une des extrémités du cable 13 servant à la connection électrique du bandage avec le moyeu, qui sans sela seraient isolés par les plots, peut être fixée sur la colerette 6 à l'aide d'une vis 14.
La colerette 4 est ensuite placée sur les plots de caoutchouc de manière à ce que leur extrémité supérieure vienne s'engager dans les-alvéoles 10 de la face inférieure de la colerette 4, sur quoi le cable 13 est passé à travers une ouverture 15 dans la colerette 4 et fixé sur la face supérieure de celle-ci à l'aide d'une vis 16.
Lors de la mise en place de la colerette 4 celle-ci est guidée par des boulons de centrage 18 (fig. 6) qui sont vissés dans des trous filetés prévus à cet effet dans la colerette 6 et qui passent à travers des trous 18a dans la colerette 4.
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Lorsque les boulons 8 ont été fixé à l'une des colerettes 5 ou 6 et que les plots de caoutchouc de l'autre série ont été placés dans les alvéoles de la face supérieure de la colerette 4, la colerette 5 est posée sur ces plots de manière à ce que ceux-ci viennent se loger dans les alvéoles 10 de cette dernière, qui est en même temps guidée par les boulons 18 et qui a cet effet est sur sa face intérieure munie de trous pour les extrémités.des dits boulons de guidage 18.
Lorsque les boulons 7 ont été fixés, que les écrous ont été serrés sur ceux-ci, et que les boulons de guidage ont été enlevés, la roue est prête à être mise en service. Les boulons de guidage 18 sont aussi utilisés comme organes de retenue par fixer le moyeu par rapport au bandage lorsque le bandage doit être tourné, ce qui permet une correction des bandages sur le tour sans démontage de la roue. La colerette 5 peut être munie d'un rebord 19 ou analogue dans lequel vient s'engager l'entraîneur du tour. Le démontage de la roue à lieu dans l'ordre inverse et tout aussi simplement que l'assemblage décrit plus haut.
Dans les cas où une connection électrique est nécessaire entre le moyeu et le bandage, on obtient par la disposition du cable 13 de la manière décrite ci-dessus non seulement l'avantage que le cable n'entrave pas le montage et le démontage de la roue, comme il a été décrit mais aussi l'avantage que le cable 13, comme il ressort de la fig. 1 prend pendant la rotation de la roue du fait de la force centrifuge la forme d'une ligne de chaîne librement suspendue telle, que le cable n'est pas soumis à des efforts de flexion sensibles lors des mouvements relatifs entre me moyeu et le bandage, de sorte que des ruptures du cable par pliage ou par usure en suite de déformations fortes et répétées ne sont pas à craindre.