Brevet FR2379414A1 — publié le 19780901

L'invention concerne les traverses de charge de bogies de véhicules ferroviaires, et notamment un dispositif de renfort de la membrure centrale d'une traverse de charge. L'invention concerne donc une traverse de charge dont la membrure centrale est renforcée en des points espacés sur sa longueur, ces points empêchant des fractures de la membrure de se propager d'une surface extérieure â l'autre surface analogue et opposée. La membrure centrale de la traverse de charge selon l'invention est interrompue au centre de cette traverse et elle comporte des nervures latérales de renfort. La traverse renforcée de charge selon l'invention constitue une pièce moulée strie et peu conteuse. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure- 1 est une vue en plan de la traverse de charge selon l'invention; la figure 2 est une élévation, avec coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la figure 1, de la traverse de charge selon l'invention, la figure 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 1; et la figure 5 est une élévation schématique partielle montrant les lignes principales correspondant aux efforts appliqués à la membrure de la traverse de charge selon l'invention dans certaines conditions de charge. Les figures ne représentent que la traverse de charge selon l'invention, destinée a un bogie de véhicule ferroviaire. I1 est évident à l'homme de l'art que cette traverse repose en général sur des ressorts montés sur des longerons et que la couronne centrale de la traverse supporte la caisse du véhicule. La traverse de charge selon l'invention, représentée sur les figures, comporte une partie supérieure 10, une partie inférieure 12 et des parois latérales 14 et 16. Une plaque centrale femelle 18 s'élève classiquement de la partie supérieure 10. Les parois latérales 14 et 16 présentent chacune deux grandes ouvertures espacées 20 qui permettent le passage à travers la traverse de tiges de fixation reliées par leurs extrémités opposées aux boites par lesquelles les longerons reposent sur les essieux. Les extrémités opposées de la partie inférieure 12 de la traverse peuvent comporter des bossages classiques 22 destinés à maintenir l'extrémité supérieure des ressorts par lesquels la traverse repose sur les longerons. Une membrure à peu près centrale 24, orientée verticalement, part des extrémités opposées de la traverse vers le centre de cette dernière ou elle est interrompue au-dessous de la plaque centrale femelle 18. En fait, cette nervure est constituée de deux tronçons 26 et 28 situés de part et d'autre de la plaque centrale de la traverse. Dans la zone compriseentre les tronçons 26 et 28 de la membrure, une paroi centrale latérale 30 s'élève entre la partie inférieure 12 et la partie supérieure 10. Elle présente une ouverture centrale 32 qui permet le passage des tiges indiquées ci-dessus. Une boite inférieure 34, représentée en particulier sur la figure 3, est située directement au-dessous de l'ouverture 32 et 9'étend sur toute la longueur de l'interruption de la membrure. Les extrémités de cette boite 34 sont constituées, aux extrémités opposées de l'interruption de la membrure, par des parois latérales intérieures 36 et 38 qui s'étendent entre les parties supérieure 10 et inférieure 12 de la traverse. Chacune de ces parois 36 et 38 comporte un congé central 40 et 42.Les côtés opposés de ces congés présentent des ouvertures 40a, 40b et 42a, 42b permettant le passage des tiges indiquées précédemment. Les tronçons 26 et 28 de la membrure de la traverse de charge selon l'invention comportent chacun plusieurs nervures latérales de renfort, à savoir, dans la forme de réalisation représentée, trois nervures faisant saillie de chaque côté de la membrure et indiquées en 26a, 26b et 26c et 28a, 28b et 28c. Ces nervures ou éléments de renfort sont disposés comme décrit ci-après. Elles peuvent prendre diverses formes, celle représentée n'étant indiquée qu'à titre d'exemple. La présence des ouvertures 20 dans les parois latérales de la traverse de charge nécessite la mise en place d'éléments de renfort. Les tronçons 26 et 28 de la membrure apportent la protection nécessaire. Cependant, la traverse de charge constituant une partie très importante du bogie d'un véhicule et une rupture totale de la membrure de la traverse risquant fortement d'entraîner une détérioration complète de la traverse, ce qui peut provoquer également un déraillement du wagon, il est nécessaire que les membrures de la traverse soient renforcées. Les pièces réalisées en métaux ductiles tels que l'acier, qui présentent généralement des propriétés identiques dans toutes les directions, contiennent initialement des pailles microscopiques. Lorsqu'une telle pièce est soumise à une charge variable, la dimension des pailles augmente. Lorsque les pailles progressent, la résistance de la pièce diminue évi gemment. Les diverses pièces du bogie d'un wagon de marchandises, et notamment la traverse de charge, étant en général peu fréquemment contrôlées et une paille risquant de ne pas être détectée au cours d'une telle visite, la traverse de charge doit être conçue pour limiter la croissance des pailles et pour conserver sa résistance nominale demandée. Les nervures 26a, 26b, 26c et 28a, 28b, 28c sont conçues en particulier à cet effet. On sait que la contrainte principale responsable des ruptures de matières ductiles est la contrainte de cisaillement. Parmi les nombreuses théories tendant à décrire la mécanique des ruptures, la théorie du cisaillement maximal trouve l'application la plus pratique pour le type de pièces décrit. Suivant cette théorie, la contrainte maximale de cisaillement se produit suivant une ligne formant un angle de 45 avec une ligne d'effort principal (compression x 1000). La figure 5 montre les lignes d'effort principal dans les tronçons 26 et 28 de la membrure pour le type particulier de charge correspondant aux essais les plus sévères des tronçons de la membrure. Les lignes d'effort maximal passent par la la partie inférieure de la membrure, l'effort principal diminuant progressivement vers le haut de cette membrure. En appliquant la théorie du cisaillement maximal, la ligne de propagation d'une fissure due à une paille microscopique forme un angle de 45 avec la ligne d'effort principal. Bien que les lignes d'effort principal ne soient pas parallèles, elles sont identiques et, par conséquent, les lignes de propagation des fissures ou des fractures forment un angle d'environ 45 avec toutes ces lignes d'effort principal. Les nervures ou éléments de renfort 26a, 26b, 26c et 28a, 28b et 28c sont disposées de manière que certaines lignes de propagation de fissures les atteignent en un point plus proche de l'axe neutre de la membrure que de la surface extérieure voisine qui est normalement la surface supérieure de la membrure.L'axe neutre est situé approximativement au centre de la membrure, bien que cette position varie suivant les caractéristiques de construction. I1 est donc souhaité que les lignes de propagation des fissures provenant des pailles proches de la partie inférieure de la membrure, c'est-à-dire les pailles subissant l'effort leplus important et risquant donc le plus de croître ou de se propager le long des lignes indiquées de contraintes de cisaillement, rencontrent une zone de renfort en un point situé de à moines/758 de la hauteur totale de la membrure. Les éléments ou nervures verticales de renfort empêchent efficacement toute propagation supplémentaire des fissures ou fractures décrites. Une disposition horizontale de ces éléments ou nervures ne permettrait pas de renforcer les tronçons 26 et 28 de la membrure et ne permettrait donc pas d'obtenir le résultat souhaité. Ainsi qu'il ressort du diagramme des contraintes représenté sur la figure 5, les valeurs des lignes d'effort principal sont sensiblement plus basses dans la partie supérieure de la membrure que dans sa partie inférieure. Par conséquent, des fissures provoquées par des pailles de ces parties supérieures ne sont pas très importantes, car l'effort appliqué à ces parties n'est en général pas suffisant pour provoquer une propagation des pailles le long des lignes indiquées de fracture . Ainsi, les éléments de renfort sont placés de manière à empêcher les pailles de la partie inférieure de la membrure, se propageant le long des lignes indiquées de fracture, d'atteindre une surface extérieure qui est normalement la surface supérieure de la membrure.Les parties inférieures de cette membrure subissent les efforts les plus importants et, par conséquent, les pailles de ces parties inférieures sont donc celles qu'il faut empêcher de se développer. L'espacement des nervures est déterminé de manière à empêcher les pailles décrites de se propager jusqu'à un point plus proche de la surface extérieure que de l'axe neutre qui passe généralement par le milieu de la membrure. I1 peut sembler idéal de former davantage de nervures que dans la forme de réalisation représentée,mais les difficultés de moulage de la traverse de charge deviennent alors insurmontables. Les nervures sont avantageusement espacées au maximum compatibles avec la théorie décrite du cisaillement maximal, afin que leur nombre soit ramené à une valeur permettant un noyautage et un moulage peu coûteux et pratiques. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées a la traverse décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Traverse de charge pour bogie de véhicule ferroviaire, cette traverse présentant une surface supérieure, une surface inférieure et des parois latérales, une membrure verticale et à peu près centrale qui s'étend entre les surfaces supérieure et inférieure et qui est réalisée d'une seule pièce avec plusieurs éléments espacés et à peu près verticaux de renfort, la traverse étant caractérisée en ce que les éléments de renfort sont espacés horizontalement suffisamment pour que certaines fractures de la membrure, se propageant suivant des lignes de contrainte maximale de cisaillement formant des angles d'environ 450 avec des lignes d'effort principal, atteignent les éléments de renfort en un point plus proche de l'axe neutre de la membrure que de la surface extérieure immédiatement voisine présentee par cette membrure. 2. Traverse de charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de renfort font saillie aux faces opposées de la membrure. 3. Traverse de charge selon la revendication 2, caractérisée en ce que les éléments de renfort faisant saillie des faces opposées de la membrure sont alignés deux-à deux. 4. Traverse de charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments de renfort comprennent des nervures orientées latéralement et verticalement. 5. Traverse de charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que la membrure est interrompue à peu près au centre de la traverse. 6. Traverse de charge selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte deux éléments verticaux et espacés, traversant l'interruption de la membrure. 7. Traverse de charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des parois latérales présente des ouvertures situées de part et d'autre de l'axe central vertical de la traverse.