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PERFECTIONNEMENT AUX VIS A BOIS, PLUS PARTICULIEREMENT AUX TIRE-FOND, NOTAMMENT POUR TRAVERSES DE CHEMINS DE FER.
La présente invention est relative à un perfectionnement aux vis à bois, plus particulièrement aux tire-fond, notamment pour la fixation des rails sur les traverses de chemins de fer, ayant pour but'd'augmenter considérablement la résistance à l'arrachement de ces tire-fond., ainsi que de diminuer leur tendance au desserrage sous l'effet des vibrations auxquelles les pièces réunies par tire-fond sont soumises du fait du passage des trains.
Il a déjà été proposé de réaliser des vis à bois donnant lieu. au fur et à mesure de leur vissage, à un accroissement de la compression du bois engagé entre les filets de vis. Par exemple on connaît des vis comportant un noyau cylindrique et munies d'un filetage également limité par une sur@ce exté- mieure cylindrique mais ayant un pas variable diminuant depuis la pointe jusqu'à la tête de la vis. D'autres vis connues de ce genre comportent également un noyau cylindrique et un filetage extérieurement cylindrique d'un pas constant, mais dont l'arête est progressivement tronquée de façon à présenter une largeur croissante depuis la pointe jusqu'à la tête de la vis.
Dans les deux cas, le vissage provoque une compression accrue du bois engagé entre les filets de la partie supérieure de la vis du fait de la diminution progressive de la largeur de la gorge du filetage. Toutefois ce serrage accru, dû uniquement à une compression axiale du bois entre les filets de la vis, compression qui n'est pas transmise dans la zone de la pièce de bois avoisinant la vis, a pour effet. en raison de sa localisation, une transition brusque, à la surface cylindrique limitant extérieurement le filetage. entre le bois soumis à une forte compression axiale et le bois dont les fibres ne sont pratiquement pas sous tension.
Aussi, malgré un fort serrage initial obténu de cette façon. cette discontinuité peut provoquer, particulièrement sous l'effet des vibrations,, une rapide détérioration et une rupture des fibres du bois sur la surface de séparation de la zone de compression et de la zone non compri-
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mée, rendant ainsi illusoire les effets de l'accroissement du serrage ini- tial.
En outre, la réalisation des filetages rappelés ci-dessus est difficile et exige un usinage dont les frais sont incompatibles avec le bas prix des articles courants de ce genre qui doivent être fabriqués en grande série par roulage à chaud.
On connaît également des vis ayant un noyau conique et un file- tage à pas constant à arête non tronqué, présentant une gorge de largeur cons- tante et une profondeur décroissante de la pointe à la tête; ces vis provoquent une compression radiale du bois identique à celle obtenue par les vis coniques ordinaires, seule la hauteur accrue du filet au voisinage de la pointe augmen- tant quelque peu leur résistance à l'arrachement, dans une mesure d'ailleurs assez faible car le bois ne se trouve pas sensiblement comprimé dans cette zone.
La présente invention a pour objet une vis ou un tire-fond ne présentant aucun des inconvénients ci-dessus et permettant d'obtenir une ré- sistance très élevée à l'arrachement et au desserrage par les vibrations tout en pouvant être fabriqué d'une manière simple et économique.
Le tire-fond conforme à l'invention comporte un noyau conique, dont la partie supérieure au-dessous de la tête est lisse et qui présente en- suite un filetage limité extérieurement par une surface cylindrique ayant une forme telle que la gorge du filet a une profondeur décroissante et l'arête du filet, mesurée suivant une génératrice du filetage cylindrique, une largeur crois- sante de bas en haut, donnant lieu ainsi à une compression croissante de la ma- tière dans laquelle la vis ou le tire-fond est engagé de sorte qu'il se pro- duit, dans la zone supérieure du filetage, c'est-à-dire sensiblement au cen- tre de l'épaisseur de la traverse, un véritable frettage dû à une compression à la fois axiale et radiale du bois entre les filets et qui augmente dans des proportions très considérables la résistance à l'arrachement.
En effet., la compression radiale du bois entre les filets de la partie supérieure du tire-fond a pour effet de provoquer la compression du bois dans une zone assez importante entourant le tire-fond, cette com- pression diminuant progressivement dans le sens radial, sans soumettre le bois à des efforts excessifs localisés et sans transition brusque.
La largeur décroissante de la gorge du filetage peut être réalisée à l'aide d'un filetage dérivant d'un filetage conique, ayant par exemple un filet à profil isocèle, dont on aurait diminué la conicité ex- térieure jusqu'à le rendre éventuellement cylindrique, ce qui a pour effet de tronquer progressivement de la pointe à la tête l'arête du filet et de diminuer ainsi progressivement l'écartement entre les bords des arêtes des spires successives compté suivant une génératrice du filetage, soit encore en utilisant un filetage à pas variable diminuant progressivement de la pointe à la tête du tire-fond et ayant, grâce à la conicité du noyau une profondeur également décroissante de bas en haut.
On peut également réaliser sur un noyau conique un filetage ex- térieurement cylindrique à arête non tronquée, à profondeur et largeur de gorg3 décroissante de vas en haut.
Dans les deux cas on obtient une compression verticale crois- , sante de la matière entre les spires du filetage au fur et à mesure du vis- sage du tire-fond. Comme, en outre, le noyau du tire-fond est conique, on ob- tient également une compression radiale croissante du fait de la profondeur décroissante de la gorge tendant à refouler vers l'extérieur la matière dans laquelle se visse le tire-fond.
L'invention prévoit en outre, pour la mise en oeuvre des tire- fond définis ci-dessus, un avant trou de forme appropriée, comportant une partie supérieure conique, de conicité légèrement supérieure à celle de la partie supérieure lisse du noyau du tire-fond, et une partie cylindrique dont
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le diamètre est approximativement égal au diamètre de pointe du noyau coni- que du tire-fond, un épaulement étant ainsi ménagé dans le fond de l'entrée cö- nique de l'avant-trou.
Enfin. l'invention a pour objet une machine pour la fabrication des tire-fond définis ci-dessus.
A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme de réalisation d'un tire-fond pour traverses de chemins de fer suivant l'invention, ainsi qu'une machine pour sa fabrication.
La fig. 1 représente en coupe axiale un tire-fond mis en place dans une traverse de chemin de fer.
La fig. 2 représente une coupe élévation d'une traverse montrant la forme de l'avant-trou pour ledit tire-fond.
Les fig. 3 et 4 représentent respectivement en vue en bout et en coupe longitudinale partielle une machine pour la fabrication des tire-fond suivant l'invention.
Comme visible au dessin, le tire-fond conforme à l'invention., comporte comme les tire-fond classiques une tête 1 s'appliquant sur le patin de rail 2 et munie d'un carré 3. La tige ou noyau 4 dans l'exemple représenté est conique et présente une partie supérieure 5 lisse, tandis que le restant de la tige est muni d'un filetage limité extérieurement par un cylindre 6 et ayant un filet dont le profil a la forme habituel d'un triangle, par exemple isocèle. La conicité de la partie supérieure lisse est plus faible que la conicité de la partie filetée. Afin de conserver dans la partie supérieure du filetage une profondeur de filet suffisante tout en ayant à l'extrémité un diamètre suffisant, la moitié inférieure de la partie filetée du noyau présente de préférence une conicité légèrement inférieure à celle de la moitié supérieure.
Du fait de laconicité du noyau et de la surface externe cylindrique du filetage, ce dernier comporte une gorge de profondeur décroissante de bas en haut, tandis que l'arête du filetage qui est effilée à la pointe du tire-fond comme celle d'un filetage habituel, est progressivement abattue ou tronquée de façon à présenter une largeur croissante, ce qui a pour effet que l'écartement entre deux spires consécutives, mesuré le long d'une génératrice du cylindre 6, diminue de bas en haut.
Il en résulte dans la zone supérieure du filetage, c'est-à-dire dans la partie centrale de 1' épaisseur de la traverse, une compression verticale et radiale des fibres du bois pendant le vissage du tire-fond, ayant pour effet d'augmenter dans des proportions très importantes la résistance à l'arrachement et au desserrage susceptible d'être provoqué par les vibrations du rail causées par le passage des trains tout en évitant l'éclatement du bois provoqué dans les tirefond habituels par une pression constante exercée sur toute la longueur du noyau. De plus l'arrachement du.tire-fond suivant l'invention, lorsqu'il se produit, ne cause aucune détérioration des couches supérieures du bois de la traverse ce qui permet un nombre de resserrage beaucoup plus élevé.
C'est ainsi qu'alors qu'après le cinquième arrachement le tire-fond à noyau cylindrique habituel ne peut plus être réutilisé, le tire-fond conforme à 1'invention présente encore, lorsqu'il est resserré après le cinquième arrachement une résistance à l'arrachement de l'ordre de 5 tonnes. D'autre part, soumis dans les mêmes conditions d'essai à des vibrations de 3.000 périodes/minute, les tire-fond conformes à l'invention résistent pendant une durée de 265 heures contre 105 heures pour les tire-fond classiques.
En outre, la conicité du tire-fond suivant l'invention permet d'augmenter le diamètre du noyau et partant la résistance à la flexion en supprimant le point faible se trouvant, dans les tire-fond classiques, au raccordement du même supérieur avec la tige filetée cylindrique.
Comme visible en fig. 2 et, en pointillé en fig. 1, l'avanttrou percé dans la traverse comporte une entrée conique 7 ayant une conicité quelque peu supérieure à celle de la partie lisse de la tige du tire-fond et une profondeur un peu supérieure à celle de cette partie lisse 5. A la suite
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de cette entrée- conique 7. l'avant-trou comporte un perçage cylindrique 8 ayant un diamètre à peu près égal au diamètre minimum de pointe du noyau conique 4,, un épaulement 9 se trouvant ainsi ménagé dans le fond de l'entrée conique.
On comprend que la compression maxima du bois se trouve dans ces conditions produite, lorsque le tire-fond est vissé, dans la zone se trouvant immédiatement au-dessous de l'épaulement 9 de l'avant-trou, de sorte que 1' on peut ajuster à volonté le niveau de la zone de compression maxima én modifiant la profondeur de l'entrée conique 7 de l'avant-trou. Ce déplacement du fond de l'avant-trou, permet en même temps de modifier le degré de compression, du fait que la largeur de l'épaulement 9, et par conséquent le volume de la zone surcomprimée 10, comprise entre le perçage conique 8 et le prolongement de l'entrée conique 7, se trouvent modifiés en même temps.
Les tire-fond conformes à l'invention peuvent être facilement réalisés par laminage à chaud ou "roulage" à l'aide du dispositif représenté en fig. 3 et 4. Ce dispositif comporte trois galets 10, 10', 10" montés sur des arbres 11, 11', 11"disposés suivant les trois sommets d'un triangle équilatéral et ménageant entre eux un espace suffisant pour l'intro- duction dé l'ébauche 12 portée au rouge, d'un tire-fond.
Ces trois galets 10, 10'., 10" sont coniques et leur conicité est égale à celle de la partie filetée 4 (fig. 1) du ture-fond à réaliser; ils portent un filetage 13 ayant une forme complémentaire de celle du tire-fond. c'est-à-dire que le fond du filet est défini par une surface cylindrique 14 de sorte que la gorge du filet a une profondeur croissante et l'arête une largeur décroissante dans le sens de 1' avancement du tire-fond dans la machine. Afin de faciliter le filetage de l'ébauche et de réaliser entre les galets un synchronisme précis, les trois galets portent chacun trois filets dont les entrées 15-16-17. 15'-16'-17' 15"-16"-17" sont disposées à 120 l'une de l'autre.
De cette façon, les trois galets étant entraînés en synchronisme et en phase dans le même sens, leurs filetages impriment également sur l'ébauche trois filets parallèles sans se contrarier et sans que le filetage imprimé par l'un des galets puisse être écrasé et détérioré par un autre galet. Dès que l'ébauche entrainée entre les trois galets arrive par son extrémité 18 à ras de l'extrémité arrière 19 des galets, la machine provoque, de préférence automatiquement, l'écartement des deux galets inférieurs la' 10" et le tire-fond tombe et est recueilli dans un récipient approprié.