Brevet FR2487277A1 — publié le 19820129

L'invention concerne les traverses de charge destinées à des bogies de véhicules ferroviaires, et elle a trait plus particulièrement à un moyen pour réduire la contrainte de flexion localisée apparaissant à la jonction des parois inférieures des sièges de ressort de la traverse decharge et des parois obliques du tronçon central de la traverse, ces parois obliques étant reliées aux sièges. L'invention a pour objet principal une traverse de charge du type décrit, comprenant un moyen pour conf'rer un accroissement dispersé de raideur à la traverse de charge dans la zone de la liaison des sièges de ressort et du tronçon central de la traverse. La résistance à la flexion de la liaison des sièges de ressort et du tronçon central n'est pas localisée, mais dispersée dans une direction longitudinale et dans une direction latérale. La traverse de charge selon l'invention est conçue de manière à mini- miser la flexion localisée de la liaison des sièges de ressort et des parois obliques du tronçon central de la traverse. 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 partielle de dessus de la traverse de charge d'un bogie de véhicule ferroviaire selon l'invention; - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; et - la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1. L'invention concerne donc des traverses de charge pour bogies de véhicules ferroviaires, et elle a trait plus particulièrement au problème posé par les contraintes de flexion localisées apparaissant aux liaisons des sièges de ressort de la traverse et du tronçon central de la traverse. Etant donné que les sièges doivent recevoir les ressorts de la traverse de charge, ils doivent nécessai- rement être sensiblement plus bas que le tronçon central général de la traverse. La transition d'un tronçon de faible épaisseur à un tronçon sensiblement plus épais, qui comprend normalement des parois inférieures inclinées, crée une zone de flexion localisée qui est reconnue depuis longtemps par les techniciens comme étant à l'origine de ruptures des traverses et des détériorations qui en résul- tent. Le problème est aggravé dans une certaine mesure lors- que la traverse est du type devant présenter des ouvertures ou fenêtres relativement grandes ménagées dans les parois latérales de son tronçon central pour permettre le passage d'ancrages ou barres s'étendant d'un angle d'essieu monté à l'angle opposé, de telles barres étant utilisées dans les bogies auto-directeurs comme décrit, par exemple, dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 4 067 261 et N0 4 067 262. Les fenêtres en question doivent avoir une telle hauteur verticale qu'elles nécessitent un accroisse- ment de la dimension verticale du tronçon central de la traverse. Comme indiqué précédemment, ceci aggrave le pro- blème posé par les flexions localisées. Différentes solutions ont été proposées pour ré- soudre le problème des flexions localisées. Tout d'abord, on pourrait considérer qu'un accroissement de -l'épaisseur du métal dans la zone des plus grandes contraintes consti- tuerait une solution. Ceci s'avère non seulement faux, mais en fait aggrave le problème. En augmentant l'épaisseur du métal aux angles concernés, on accroît les contraintes superficielles. Etant donné que la quantité de métal supplé- mentaire n'est elle-même pas suffisante pour empêcher la flexion, l'accroissement des contraintes de surface en ce point crée une plus forte tendance de la traverse à se rompre par fatigue dans cette zone. L'invention a pour objet particulier de résoudre le problème posé par les fortes contraintes localisées de flexion apparaissant dans la zone de liaison des sièges de ressort et du tronçon central de la traverse, en accroissant la résistance à la flexion ou raideur et en dispersant l'accroissement sur une zone étendue. L'accroisse- ment de la raideur ou résistance à la flexion est répartie longitudinalement et latéralement afin que l'on obtienne une résistance à la flexion qui ne soit pratiquement pas localisée et que la traverse ainsi réalisée ait beau- coup moins tendance à se rompre en ce point critique de sa structure. Il convient de noter que la traverse de charge n'est représentée que partiellement. Cependant, la structure représentée sur les figures est suffisante aux spécialistes des chemins de fer pour comprendre totalement l'invention. Comme représenté sur les figures, l'uncds sièges de ressort de la traverse de charge est indiqué en 10 et le tronçon central de cette traverse est indiqué en 12. Le dessus du tronçon central 12 comporte la nervure classique 14 de plaque centrale à l'emplacement ou la traverse danseuse ou traverse de charge supporte la traverse de caisse du véhicule. La paroi inférieure du siège 10 is de ressort, indiquée en 16, comporte plusieurs bossages 18 qui positionnent l'extrémité supérieure des ressorts classiques (non représentés). Ainsi qu'il est classique dans des bogies de wagons de marchandises comportant des moyens destinés à amortir les mouvements relatifs de la traverse danseuse et du longeront chaque côté de la traverse présente, dans la zone du siège de ressort, des alvéoles 20 tournés vers l'extérieur et logeant classiquement chacun un élément en forme de coin, communément appelé "coin de frottement" ou "pièce moulée de frottement", qui est repoussé par un ressort contre une surface adjacente du longeron de châssis. La paroi inférieure 16 de la zone du siège de ressort est reliée à une paroi inférieure 22, inclinée vers le bas, du tronçon central 10, la jonction étant formée par un angle 24 qui, comme décrit précédemment, est le siège de fortes contraintes localisées de flexion dans la structure de la traverse. Le tronçon central de la traverse peut comporter des parois latérales extérieures 25 qui sont reliées classi- quement aux parois inférieures obliques 22 du tronçon central, et une paroi supérieure 26 qui s'étend à peu près en continu sur toute la longueur de la traverse. De grandes ouvertures 28 sont ménagées dans les parois latérales 25 et elles doivent avoir une dimension suffisante, dans des types particuliers de bogies, pour permettre le passage d'éléments parfois désignés, dans ce domaine, "ancrages transversaux" ou "barres transversales", qui s'étendent d'une extrémité d'un essieu monté à l'extrémité opposée de l'autre essieu monté. Etant donné que la traverse dan- seuse se déplace verticalement de façon relativement im- portante par rapport aux roues lorsque le bogie roule, les ouvertures 28 doivent être dimensionnées pour permettre les mouvements verticaux de la traverse par rapport aux barres. La figure 1 représente une nervure 30 de renfort disposée à peu près centralement dans la traverse et s'éten- dant d'une zone 31 proche de la nervure 14 de la plaque centrale vers l'extérieur, jusqu'à la zone du siège de ressort. Cette nervure 30 est interrompue dans la partie centrale de la traverse afin de permettre le passage des ancrages transversaux précités. La traverse comporte égale- ment plusieurs tronçons 32 de nervure orientés vers l'ex- zu.eeur ou _la est décrite en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 196 672. Comme décrit précédemment, les zones des sièges de ressort sont soumises à des forces orientées vers le haut et le centre de la traverse est soumis à une force orientée vers le bas. Ces forces mutuellement opposées doi- vent être supportées par la traverse danseuse qui est alors généralement caractérisée comme étant une "poutre sur appuis simples, portant une charge intermédiaire". Cette charge soumet la poutre à un moment de flexion qui s'élève d'une valeur nulle aux extrémités jusqu'à un maximum dans la zone d'application intermédiaire de la charge. De plus, il existe une charge de cisaillement qui est à peu près constante entre le support d'extrémité et la charge intermédiaire. Cette charge de cisaillement peut provoquer une flexion locale des parties supérieure et inférieure de la traverse et un cisaillement de la nervure et des parois extérieures dans la zone de résistance minimale de la poutre, c'est-à-dire la zone o la paroi inférieure horizontale et la paroi inférieure oblique se rejoignent. Une résistance insuffisante au cisaillement de la nervure et de la surface verticale extérieure permet la flexion locale des surfaces supérieure et inférieure. Dans cette condition, la structure ne se comporte pas comme une poutre. La présence des trous de passage des ancrages trans- versaux dans la paroi extérieure, dans la zone proche des sièges de ressort, provoque une déformation de la structure à la manière d'une membrure treillissée plutôt qu'à la manière d'une poutre. La présence de la nervure centrale pleine 30 dans cette zone favorise l'interaction des parties supérieure et inférieure et de la nervure à la manière d'une poutre, mais la nervure présente une résistance au cisaillement insuffisante pour assumer cette fonction de façon satisfaisante. De plus, ceci provoque une déformation des surfaces horizontales supérieure et inférieure dans une direction latérale, ce qui accroît les contraintes locales. Deux modifications de structure ont été utilisées pour réduire la contrainte localisée de flexion, telle que décrite. La première modification est l'addition de deux nervures verticales, indiquées en 34 et 36, qui s'étendent entre les parois supérieure et inférieure de la traverse et qui peuvent être placées à égale distance de part et d'autre de la nervure 30. Les nervures 34 et 36 font saillie de la face intérieure 38 de l'alvéole de coin de la traverse jusqu'à une zone 40 située sensiblement au niveau du pre- mier des tronçons 32 de nervure de renfort. En reliant les parois supérieure et inférieure, les nervures 34 et 36 tendent à former une structure analogue à une poutre et à réduire ainsi les contraintes localisées de flexion décrites. L'addition de ces deux nervures supplémentaires de renfort réduit sensiblement la flexion localisée se produisant dans la zone concernée, mais le fait que les nervures doi- vent s 'arrêter brusquement à la face intérieure de l'al- véole de la traverse crée une zone différente de raideurs minimales de poutre et fait apparaître des contraintes localisées de flexion dans les surfaces supérieure et in- férieure, sur le côté intérieur de l'alvéole de la tra- verse. Il est donc nécessaire de réduire la résistance à la flexion de la nervure centrale 30 en ménageant une ou- verture 42. Cette ouverture tend à affaiblir la nervure centrale. Par conséquent, les nervures situées de part et d'autre de la nervure centrale, ainsi que l'ouverture 42, forment une zone qui présente une résistance à la flexion plus progressive ou une raideur dispersée, aux jonctions des sièges de ressort et du tronçon central de la traverse. Outre la diminution longitudinale précitée des contraintes localisées, l'affaiblissement de la nervure centrale et le renforcement obtenu par les deux nervures supplémentaires situées de part et d'autre de la nervure centrale font apparaître une résistance dispersée à la torsion du siège de ressort par rapport au tronçon central de la traverse. Ainsi, les contraintes s'exerçant dans une direction latérale sont également dispersées sur une zone plus grande. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la traverse décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Traverse de charge destinée à un bogie de véhicule ferroviaire et présentant des zones (10) de sièges de ressort à ses extrémités extérieures et un tronçon sensiblement central (12), situé entre les zones des sièges de ressort et ayant une dimension verticale sensiblement supérieure à celle de ces zones, une nervure verticale (30) de renfort s'étendant du tronçon central dans les zones des sièges de ressort, le tronçon central comportant des parois inférieures obliques (22) qui sont jointes à des parois inférieures (16) des zones de sièges de ressort, ces zones et le tronçon central étant soumis à des charges verticales, de sens opposés, faisant apparaître des zones localisées de contraintes de flexion à la liaison des parois inférieures des sièges de ressort et des parois in- férieures obliques du tronçon central, la traverse étant caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens destinés à réduire ces contraintes localisées de flexion et comprenant des nervures verticales (34, 36) de renfort qui s'étendent 1- A '10) des sièges de ressort dans le tronçon cen- tral (12) et qui sont situées de part et d'autre de la nervure verticale (30) de-renfort, ces moyens comprenant également une ouverture (42) ménagée dans la nervure ver- ticale de renfort, dans la zone desdites nervures de ren- fort (34, 36). 2. Traverse de charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des zones de sièges de ressort comprend deux alvéoles (20) situés sur des côtés opposés de la traverse afin de positionner un coin d'amor- tissement, les nervures verticales (34, 36) de renfort commençant sensiblement à proximité d'un alvéole et partant vers l'intérieur, en direction du centre de la traverse. 3. Traverse de charge selon la revendication 2, caractérisée en ce que les nervures verticales (34, 36) de renfort aboutissent à peu de distance du centre de la traverse. 4. Traverse de charge selon la revendication 3, caractérisée en ce que les nervures verticales (34, 36) de renfort comprennent deux nervures séparées (34, 36) situées de part et d'autre de ladite nervure verticale (30) de renfort, sensiblement à égale distance de cette dernière, ces nervures (34, 36) commençant à la face in- térieure (38) d'un alvéole (20) de coin de la traverse. 5. Traverse de charge selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tronçon sensiblement central de la traverse comporte des parois latérales extérieures verticales (25) dans lesquelles est ménagée une ouverture (28) dont la dimension et la forme permettent le passage de barres de direction pour les essieux montés. 6. Traverse de charge selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ouverture (42) s'étend longitudi- nalement à travers une partie de la nervure verticale (30) de renfort, mais aboutit à peu de distance des extré- mités des nervures verticales (34, 36) de renfort.