Roue pour véhicule La présente invention a pour objet une roue pour véhicule, comprenant un corps fixe ayant un man chon cylindrique faisant saillie vers le bas à partir dudit corps suivant un angle d'environ 30 à 400 par rapport à la verticale, un organe de roue creux de forme générale tronconique ayant une semelle coni que dont l'axe coïncide avec celui dudit manchon cylindrique, un arbre central passant à travers ledit manchon cylindrique et fixé à ce dernier, des moyens sur ledit arbre central pour maintenir en place ledit organe de roue de façon que cet organe de roue puisse tourner autour dudit arbre central, une paire de bagues de roulement annulaires coopérant entre elles,
prévues respectivement sur ledit corps et sur ledit organe de roue, et plusieurs billes disposées entre lesdites bagues de roulement annulaires et ar rangées suivant un cercle, ledit cercle de billes étant situé dans un plan perpendiculaire audit axe.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la roue faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue en bout schématique d'un wagon de chemin de fer muni de telles roues.
La fig. 2 est une vue en coupe centrale verticale de cette forme d'exécution.
La fig. 3 est une vue en coupe prise selon la ligne III-III de la fig. 2.
Les fig. <I>4a</I> et<I>4b</I> sont des schémas servant à ex pliquer le principe de fonctionnement de la roue.
En se référant à la fig. 1, on voit que le châssis 1 d'un wagon de chemin de fer est monté sur et supporté directement par plusieurs paires alignées de roues 2 qui roulent sur une paire de rails 3. Les roues 2 sont en contact avec les rails 3 par leurs semelles 4, et des boudins 5 servent à empêcher le déraillement, comme pour les roues ordinaires.
Comme toutes les roues 2 ont la même construc tion, sauf que des roues situées sur des côtés opposés ont leurs axes de rotation inclinés en sens contraires par rapport à la verticale, il suffira de décrire une seule roue 2 en détail.
En se référant aux fig. 2 et 3, on voit que la roue 2 comprend un corps, cylindrique 6 dont la sec tion longitudinale a une forme générale triangulaire. Le corps 6 présente une extrémité supérieure hori zontale, munie d'un rebord de fixation 7 traversé par plusieurs boulons non représentés, fixant le corps 6 au châssis 1.
Le fond 8 du corps 6 est incliné par rapport à l'horizontale d'un angle d'environ 30 à 400, et il est prévu au centre du fond 8 un perçage entouré d'un manchon cylindrique 9 faisant saillie vers le bas à partir du fond 8, et orienté perpendiculairement à ce fond 8.
Un arbre central 10 passe à travers le perçage du manchon 9. L'arbre 10 a son extrémité inférieure élargie de façon à former un épaulement 11 s7ap- puyant contre la face d'extrémité inférieure du man chon 9, et présente à son extrémité supérieure un filetage sur lequel est vissé un écrou 12 fixant l'arbre 10 au corps 6. L'écrou 12 est bloqué par une cla vette 13.
L'extrémité inférieure élargie 14 de l'arbre 10 est de forme cylindrique et se termine par une partie 15 encore plus large servant de support à un roulement à billes.
Un organe de roue creux 16 présente une partie de semelle tronconique 17 convergeant vers le bas et fournit la semelle sensiblement conique 4 qui est en contact avec le rail 3. L'extrémité inférieure de la partie de semelle 17 se prolonge par le boudin 5 des tiné à empêcher le déraillement. L'ouverture infé rieure de l'organe de roue 16, entourée par le boudin 5, est fermée par une plaque 18 fixée à l'organe 16 par des vis 19.
La partie supérieure de l'organe de roue 16 con verge vers le haut de façon à arriver à fleur de l'ex trémité inférieure du corps de roue 6. L'extrémité inférieure du corps 6 présente un rebord 20 dirigé vers le bas, et l'extrémité supérieure de l'organe de roue 16 a un diamètre réduit qui lui permet de s'en gager à l'intérieur du rebord 20.
L'organe de roue creux 16 présente une sail lie intérieure 21 qui forme un épaulement annu laire supérieur 22 et un épaulement annulaire inférieur 23. L'épaulement inférieur 23 forme un support de roulement à billes situé en face du sup port 15 ; il porte une bague de roulement annulaire supérieure 24 qui coopère avec une bague de roule ment annulaire inférieure 25 maintenue en place par le support 15. Les bagues de roulement 24 et 25 supportent et guident un ensemble de billes d'acier 26 disposées suivant un cercle entre ces bagues.
Pour permettre l'assemblage des pièces susmen tionnées, le support 15 peut être rendu détachable de la partie inférieure 14 de l'arbre 10 par des moyens appropriés non représentés. Les faces de rou lement des bagues 24 et 25 ont la forme générale d'un dièdre dont une partie est arrondie pour coopé rer avec les billes 26. Ainsi, l'organe de roue 16 est maintenu en place sur l'arbre central 10. Il convient de noter que l'ensemble du palier 24-25-26- sert seu lement à guider l'organe de roue 16 et à empêcher celui-ci de tomber, mais n'est soumis à aucune charge pendant le fonctionnement, comme cela ressort de l'explication du fonctionnement donnée ci-dessous.
Sur l'épaulement annulaire supérieur 22 est mon tée une bague de roulement annulaire inférieure 27 pour un ensemble de billes d'acier de charge 28 dis posées suivant un cercle. La bague de roulement supérieure 29 est maintenue en place dans le coin formé par le fond 8 et le manchon cylindrique 9 du corps de roue 6. Les faces de roulement des bagues 27 et 29 ont la forme générale d'un dièdre dont une partie est arrondie pour coopérer avec les billes 28.
Il convient d'observer que les cercles, de billes 26 et 28 se trouvent dans des plans perpendiculaires à l'axe de l'arbre central 10.
La chambre définie dans l'organe de roue 16 est remplie d'un produit lubrifiant tel que de la graisse, des moyens d'étanchéité appropriés 30 et des moyens de retenue d'huile 31 étant prévus aux endroits re quis. La graisse peut être introduite dans la chambre par un trou 32 pratiqué dans le fond 8 et relié à un tuyau de cuivre 33 aboutissant à un godet graisseur 34 de type habituel.
Le fonctionnement de la roue décrite va être ex pliqué en regard des fig. <I>4a</I> et<I>4b.</I> Sur la fig. <I>4a,</I> une grande bille<I>a</I> repose sur une surface de roulement<I>b.</I> La bille<I>a</I> est en contact avec la surface<I>b</I> au point A par lequel passe la ligne centrale verticale AB. Sur la bille a sont disposées plusieurs petites billes c arrangées suivant un cercle et maintenues. en place par un réceptacle d en forme de cuvette renversée, maintenu fixe.
Il est évident que lorsque la grande bille a tourne autour de l'axe vertical AB, la résis tance de friction s'opposant à la rotation est mini mum, car il ne se produit pratiquement pas de glis sement entre les pièces qui se déplacent les unes par rapport aux autres. Cependant, du fait que la grande bille a tourne uniquement autour du point de contact fixe A avec la surface b, aucun mouvement de trans lation ne peut avoir lieu entre la bille a et la sur face b.
Si maintenant l'on considère un cercle imaginaire PQ tracé sur la surface de la bille parallèlement à la surface b, le point P ou Q se déplacera suivant le cercle PQ. Si le point P est choisi comme point de contact avec la surface de roulement b, il est évident qu'un mouvement de translation relatif a lieu entre la bille<I>a</I> et la surface<I>b.</I> Une telle disposition est représentée sur la fig. 4b.
On comprend facilement que, même avec la dis position de la fig. 4b, la résistance de frottement s7op- posant à la rotation est minimum, pourvu que la grande bille a tourne autour de la ligne centrale AB. Pour le garantir, la grande bille a doit toujours être en contact avec toutes les petites billes c malgré l'inclinaison de la ligne centrale AB.
Lorsque l'angle formé par la ligne centrale AB et la ligne verticale PR passant par le point de contact P de la bille a avec la surface b, est inférieur à environ 400 dans le plan vertical perpendiculaire à la direction du mouvement de translation de la surface b par rapport à la bille<I>a,</I> la grande bille<I>a</I> est toujours en contact avec toutes les petites billes c. Pour que le cercle PQ puisse être aussi grand que possible, l'angle ,@ doit être d'au moins 300.
Le point de contact P tourne le long du cercle PQ qui est situé, comme on le voit facilement, dans un plan faisant un angle ft avec la surface de roule ment b. D'autre part, le plan du cercle PQ est paral lèle à un plan SS passant par tous les, points de con tact de la bille a avec les petites billes c. En d'autres termes, les points S tournent le long du cercle SS.
Maintenant, il n'y a pas de doute que la bille a n'a pas besoin de garder sa forme sphérique. La chose essentielle, c'est que les petites billes c soient toujours en contact avec le cercle SS, qui peut évi demment être remplacé par une bague de roulement annulaire telle que montré sur la fig. 2 en 27. En outre, la surface de roulement b n'a pas non plus besoin de toucher la bille a en un seul point.
La bille a peut maintenant être remplacée par un élé ment tronconique, comme montré sur la fig. 2 en 17, la partie 17 avec sa semelle 4 étant en contact sui vant une ligne avec le haut du rail 3 ; cette ligne de contact peut être située dans un plan b' (fig. 4b) au- dessus de la surface b, car l'organe de roue 16 rem plaçant la bille a est empêché de se déplacer latéra lement par l'arbre central 10, par l'intermédiaire du palier 24-25-26.
La roue décrite s'est révélée dans la pratique avoir une résistance de frottement minimum s'oppo sant à sa rotation ; cette résistance est de l'ordre d'un dixième de la résistance de frottement des roues de voitures à roulement à billes ou à rouleaux.
Lorsque des roues telles que celle décrite plus haut fonctionnent par paires alignées, il n'est pas nécessaire de prévoir aucun essieu reliant chaque paire de roues alignées, de sorte que les roues sup portent la charge du véhicule directement. De plus, l'emploi de telles roues permet de réduire au mini mum la hauteur totale du véhicule ou la hauteur séparant le sol du plancher du véhicule. Enfin, les dites roues sont de construction relativement simple, économique et solide.