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Triangle de frein.
La présente invention se rapporte aux triangles de frein appliqués au matériel roulant des chemins de fer.
Elle a pour but de permettre une fabrication économique de ces triangles, d'alléger leur poids tout en accroissant leur sécurité et leur durée de service.
Ces résultats sont obtenus par une forme, une disposition et un/ coopération particulières des différents éléments faisant partie du triangle et l'invention est caractérisée en ordre principal par une base constituée en un profilé, de préférence en forme de U et par.un poinçon habituellement formé par un plat qui s'étend suivant une médiane et qui est rendu solidaire d'une part de la chape d'attelage et d'autre part de cette base.
Dans la réalisation pratique de l'invention, ce poin- çon est fixé par soudure à la chape d'attelage et également par soudure au profilé dans lequel en général il s' engage .
Dans un tel triangle, les deux membrures sollicitées à traction peuvent être formées de préférence par des plats
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ou ronds et ,?tre rendues solidaires par soudure chacune de la chape d'attelage et d'un porte-tourillon auquel est fixée la base en général égalèrent par soudure.
Afin de bien faire comprendre l'invention; on décrira ci-après à titre d'exemple et à l'aide des dessins annexés un triangle de frein réalisé conformément à l'invention.
La figure 1 estune vue de face de l'ensable du triangle. La figure 1A est une vue de profil de cet ensemble.
Les figures 2 et 2A montrent respectivement en vue de face et de profil l'assemblage du porte-tourillon aux autres éléments du triangle.
La figure 3 est un vue de face d'un porte-tourillon dont le tourillon est muni d'une bague d'usure.
Les figures 4 et4A montrent en vue de face etde profil une bague d'usure pour tourillon. Les figures 5 et 5A sont relatives à l'assemblage du poinçon avec la base. La figur- 5 estune coupe par la ligne AB de la figure 1 etla figure 5A estune coup" par la ligne CD de la figure 1A.
Les figures 6 et 6A montrent envue de face et de profil la chape et son assemblage.
Les figures 7 et7A montrent en coup eten vue de profil la b@gue d'usure de la chape.
Le triangle, otjetde l'invention, comprend comma élé- ments principaux :
1) une membrure profilée 1 sollicitée par compression qui dans l'exemple représente a une forme en U. Cette membrure @eut être un laminé ou un.1 t6le pliée en t et être en acier mi-doux ;
2) deux porte-tourillons 2 prévus à chacune des ex@ré- mités du profilé 1.
Ces deux porte-tourillons sont en général motrices en acier mi-doux ou mieux en acier de cémentation au Ni ou au NiCr, les tourillons étant seuls cémentés et trempés.
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Les bagues d'usure 3 (figures 1 et 4) sont habituellement en acier dur ou en acier doux cémenté et trempé.
3) une chape d'attelage 4 habituellement matricëe par exemple en acier au carbone ordinaire mi-doux.
La chape 4 peut être munie d'une bague d'usure 5 (figures 1,6 et 7) en acier dur ou en acier doux cémenté trempé.
4) deux membrures 6 sollicitées à traction formées par des plats laminés en acier au carbone ordinaire mi-doux.
Les éléments 2 et 4 formant noeuds ou articulations et les .membrures 6 seront de préférence enacier à haute limite élastique et seront fibrës dans le sens des sollicitations.
5) un poinçon 7 formé par un plat en acier doux ou extra-doux, également sollicité à traction, s'étendant suivant la médiane et soudé en S à la chape 4 et en S1au profilé 1 dans lequel il pénètre comme montré aux figures 5 et 5A.
Les membrures 6 sont,dans l'exemple représenté, rendues solidaires par des soudures S2 de la chape 4 et par des soudures S3 des porte-tourillons 2 auxquels lA profilé 1 est fixé par des soudures S4.
En 8 (fig.3), on peut prévoir des lè'vres latérales qui sont venues de matriçage sur le porte-tourillon et qui ont pour but d'allonger le cordon de soudure assujettissant le porte-tourillon sur le profilé et de diminuer pour autant la portée de flexion propre de ce dernier.
Suivant une variante de réalisation, le nombre des éléments peut être réduit à 5.lorsque les membrures 6 sont obtenues par forgeage.d'une seule pièce soit avec les portetourillons 2, soit avec la chape d'attelage 4.
Les soudures S à S4 sont effectuées de préférence à l'arc électrique. La disposition des éléments est conçue de telle manière que les plans neutres des diverses membrures se situent sur les axes théoriques des sollicitations, sauf en
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ce qui concerne la membrure comprimée 1 qui estretenue par le poinçon '7 et pour laquelle un certain décalage subsiste suivant des directions parallèles entre le plan neutre du praofila 1 et l'axe théorique des sollicitations de manière à orienter favorablement le flambage, c'est à dire dans le sens opposa à celui de la traction sous charge.
D'autrepart, le poinçon de retenue 7 situé dans l'axe médian du triangle réduit de moitié la portée de flambage de la membrure 1 etl'utilisation d'un profilé pour la membrure 1 rend la, construction particulièrement économique. Ûne autre propriété est que les angles Ó peuvent recevoir leur valeur maximum .
Grâce a cette construction, on peut choisir rationnellement pour les différents éléments les matériaux quirépondent le mieux aux conditions requises et arriver ainsi par rapport aux triangles de frein actuellementen usage à un allégement correspondant à une économie de métal variant de 20 à 50%, le poids d'un triangle suivant l'invention oscillant entre 17,5 et 18,5 kilogrammes (Triangle pour véhicule à voie normale, écartement 1 m.440.
D'une manière résumée, les propriétés avantageuses du triangle obtenu sont les suivantes : a) Légèreté .
@lle est due à une utilisation maximum des matériaux, avantage résultant du tracé théorique , de la forme et des modes de fabrication respectifs des éléments, qui le composent tels que pièces matricées, laminés, profilés et enfin du mode d'assemblage, la soudure électrique.
Cette légèreté est due également à la possibilité de pouvoir introduire simultanément, grâce à la soudure à l'arc électrique, des matériaux différents, présentant des caracteristiques avantageuses, haute limite élastique, résistance élevée à l'usure, aux chocs, au vieillissement . C'est ainsi qu'il serait possible, sinon avantageux, d'envisager pour
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les parties tendues, porte-tourillons, plats et chapes, un acier tel que l'acier 60 au Ni-Cr-Mo (genreHLNS) à grande soudabilité et présentant des caractéristiques mécaniques élevées. Dans ce cas, les tourillons non cémentés sont bagués ou subissent un durcissement superficiel au chalumeau. Il serait ainsi possible d'accroître encore la légèreté. b) Sécurité.
Elle est due à l'emploi de matériaux sains, homogènes, compacts et à texture fibreuse, tous ayant subi un forgeage ou un laminage, au mode d'assemblage, le soudage électrique à l'arc s'effectuant sur des sections de grandes longueurs et de faibles épaisseurs, les soudures travaillant exclusivement soit en tension, soit en compression ou cisaillement, enfin à la souplesse de l'ensemble, tous les éléments étant relati- vement flexibles ou élastiques, soit par la nature des maté- riaux, soit par la forme des éléments et la disposition de ceux-ci. c) Bas prix de revient.
Celui-ci est d'abord fonction de la légèreté et par- tant d'un gain de métal.
Il est dû également à un large emploi de matériaux bruts de laminage - aux facilités de forgeage, d'usinage et de traitement thermique par la décomposition élémentaire de l'ensemble, ensuite au mode d'assemblage des éléments.
Sans s'écarter de l'invention, et selon les mêmes principes et les mêmes particularités constructives, il est .évidemment possible de réaliser tous autres triangles de frein qui différeraient par les conditions d'essai ou d'utilisation, par le dimensionnement extérieur, par la position des axes ou les points d'articulation et éventuellement par la limitation du poids unitaire.
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Brake triangle.
The present invention relates to brake triangles applied to railway rolling stock.
Its aim is to allow economical manufacture of these triangles, to reduce their weight while increasing their safety and their service life.
These results are obtained by a particular shape, an arrangement and a / cooperation of the various elements forming part of the triangle and the invention is characterized in main order by a base constituted by a profile, preferably U-shaped and by a punch. usually formed by a flat which extends along a median and which is made integral on the one hand with the coupling yoke and on the other hand with this base.
In the practical embodiment of the invention, this punch is fixed by welding to the coupling yoke and also by welding to the profile in which it generally engages.
In such a triangle, the two members under tension may preferably be formed by flats
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or round and, be made integral by welding each of the coupling yoke and a journal holder to which the base is fixed, generally equal by welding.
In order to make the invention clearly understood; hereinafter, by way of example and with the aid of the accompanying drawings, a brake triangle produced in accordance with the invention will be described.
Figure 1 is a front view of the sand of the triangle. FIG. 1A is a side view of this assembly.
FIGS. 2 and 2A show, respectively, in front view and in profile, the assembly of the journal holder to the other elements of the triangle.
FIG. 3 is a front view of a journal holder, the journal of which is provided with a wear ring.
Figures 4 and 4A show a front and profile view of a journal wear ring. Figures 5 and 5A relate to the assembly of the punch with the base. Figure 5 is a section through line AB of Figure 1 and Figure 5A is a section through line CD of Figure 1A.
Figures 6 and 6A show envue face and profile the yoke and its assembly.
Figures 7 and 7A show in section and in profile view the wear b @ gue of the yoke.
The triangle, object of the invention, comprises the following main elements:
1) a profiled chord 1 loaded by compression which in the example represents has a U-shape. This chord can be a laminate or a t-folded sheet and be of semi-mild steel;
2) two journal holders 2 provided at each end of profile 1.
These two journal holders are generally driven in semi-mild steel or better still in Ni or NiCr case-hardening steel, the journals only being case-hardened and hardened.
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Wear rings 3 (Figures 1 and 4) are usually hard steel or case hardened mild steel.
3) a coupling yoke 4 usually die-cast, for example in ordinary semi-soft carbon steel.
The yoke 4 can be provided with a wear ring 5 (figures 1,6 and 7) in hard steel or in case hardened mild steel.
4) two tension-stressed members 6 formed by flat rolled plain semi-soft carbon steel.
The elements 2 and 4 forming nodes or joints and the .membrures 6 will preferably be of high elastic limit steel and will be fibrous in the direction of the stresses.
5) a punch 7 formed by a flat in mild or extra-mild steel, also tensioned, extending along the median and welded in S to the yoke 4 and in S1 to the profile 1 into which it penetrates as shown in Figures 5 and 5A.
The frames 6 are, in the example shown, made integral by welds S2 of the yoke 4 and by welds S3 of the journal holders 2 to which the section 1 is fixed by welds S4.
In 8 (fig. 3), one can provide side lips which have been stamped on the journal holder and which are intended to lengthen the weld bead securing the journal holder to the profile and to decrease to as much the scope of bending own of the latter.
According to an alternative embodiment, the number of elements can be reduced to 5 when the ribs 6 are obtained by forging in a single piece either with the journal holders 2 or with the coupling yoke 4.
The welds S to S4 are preferably carried out with an electric arc. The arrangement of the elements is designed in such a way that the neutral planes of the various members are located on the theoretical axes of the stresses, except in
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what concerns the compressed chord 1 which is retained by the punch '7 and for which a certain offset remains in parallel directions between the neutral plane of the praofila 1 and the theoretical axis of the stresses so as to favorably orient the buckling, it is ie in the opposite direction to that of traction under load.
On the other hand, the retaining punch 7 located in the median axis of the triangle halves the buckling range of the frame 1 and the use of a section for the frame 1 makes the construction particularly economical. Another property is that the angles Ó can be given their maximum value.
Thanks to this construction, it is possible to rationally choose for the various elements the materials which best meet the required conditions and thus achieve, compared to the brake triangles currently in use, a reduction corresponding to a saving of metal varying from 20 to 50%, the weight of a triangle according to the invention oscillating between 17.5 and 18.5 kilograms (Triangle for normal gauge vehicle, gauge 1 m. 440.
In summary, the advantageous properties of the triangle obtained are as follows: a) Lightness.
@It is due to a maximum use of materials, advantage resulting from the theoretical layout, the shape and the respective manufacturing methods of the elements, which compose it such as forged parts, rolled, profiles and finally the assembly method, welding electric.
This lightness is also due to the possibility of being able to simultaneously introduce, thanks to the electric arc welding, different materials, having advantageous characteristics, high elastic limit, high resistance to wear, to shocks, to aging. Thus it would be possible, if not advantageous, to consider for
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tensioned parts, journal holders, flats and clevises, a steel such as 60 Ni-Cr-Mo steel (genreHLNS) with high weldability and having high mechanical characteristics. In this case, the uncemented journals are bushed or undergo surface hardening with a torch. It would thus be possible to further increase the lightness. b) Security.
It is due to the use of sound, homogeneous, compact materials with a fibrous texture, all having undergone forging or rolling, to the assembly method, electric arc welding being carried out on sections of great lengths. and small thicknesses, the welds working exclusively either in tension, or in compression or shear, finally on the flexibility of the assembly, all the elements being relatively flexible or elastic, either by the nature of the materials, or by the shape of the elements and their arrangement. c) Low cost price.
This is first and foremost a function of lightness and therefore a gain in metal.
It is also due to a wide use of raw rolling materials - to the ease of forging, machining and heat treatment by the elementary decomposition of the whole, then to the method of assembling the elements.
Without departing from the invention, and according to the same principles and the same construction features, it is obviously possible to produce any other brake triangles which would differ by the conditions of test or use, by the external dimensioning, by the position of the axes or the articulation points and possibly by the limitation of the unit weight.