Brevet FR2488847A1 — publié le 19820226

La présente invention est relative à des coussinets de bogies de wagons de chemin de fer. Dans de tels coussinets, il est utile d'augmenter la capacité du mécanisme amortisseur qui agit entre les longe- rons et le coussinet. Cette augmentation peut être obtenue en agrandissant les sabots des cales, pour augmenter la sur- face de calage, ou en agrandissant les dimensions des res- sorts qui exercent leur effet sur les sabots des cales. Or, si l'on utilise des sabots de cales plus grands, il est né- cessaire d'agrandir les logements de ces sabots dans le cous- sinet de bogie en évidant celui-ci plus profondément, ce qui affaiblit ledit coussinet et crée des contraintes plus impor- tantes dans les zones des logements, rendant ainsi le coussi- net de bogie plus sujet à la fatigue et à la rupture dans ces zones vitales. Il est donc souhaitable de diminuer de manière importante ces contraintes pour diminuer les causes de fati- gue et de fracture du coussinet de bogie lorsqu'on utilise des sabots de cales plus grands que ceux qui sont usuels. En conséquence, la présente invention a pour objet un coussinet de bogie de wagon de chemin de fer comprenant: - deux logements évidés vers l'intérieur du coussinet de bogie en direction l'un de l'autre et à proximité de deux extrémités libres extérieures opposées dudit coussinet, ces logements s'étendant entre deux parois supérieure et infé- rieure du coussinet, espacées verticalement, lorsque le cous- sinet est en position horizontale normale de support des longerons du bogie; - deux pattes portées par le coussinet, faisant saillie vers l'extérieur par rapport à ce dernier et entre lesquelles sont disposés les logements, lesdites pattes étant destinées à limiter le déplacement des longerons dans le sens longitu- dinal des coussinets; et - deux parois latérales inférieures et extérieures, si- tuées dans le même plan, s'étendant depuis la paroi supérieu- re entre chaque logement et une paire voisine de pattes en- 248GR47 tre lesquelles est disposé le logement, les parois latérales extérieures étant plus proches des extrémités libres extéri- eures du coussinet que les parois intérieures, les parois ex- térieures comportant une partie supérieure située à proximité de la paroi supérieure du coussinet et une partie inférieure située à proximité de la paroi inférieure du coussinet; le- quel coussinet est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens destinés à maintenir un longeron, lequel peut osciller, en service, dans un plan sensiblement vertical, hors de contact avec les parties supérieures des parois latérales extérieures, de telle manière qu'un longeron oscillant entrera en contact avec les parties inférieures plutôt qu'avec les parties supé- rieures des parois latérales extérieures. Cette disposition est avantageuse en ce que le contact des longerons avec les parties supérieures des parois laté- rales extérieures, produit un mouvement de torsion qui impose des contraintes anormalement élevées sur les parties de sec- tion réduite du coussinet qui entourent les logements agrandis et augmente la probabilité d'une fracture du coussinet dans ces zones. Ainsi, grâce à la présente invention, on déplace le contact entre les longerons et la traverse à proximité de la paroi supérieure du coussinet,vers les parois latérales intérieures du coussinet qui sont plus robustes. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention com- prend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère au dessin an- nexé dans lequel: - la figure 1 est une vue en plan d'une des deux extré- mités opposées identiques d'un coussinet réalisé conformément à l'invention, cette vue illustrant en coupe des parties d'un longeron associé au coussinet; - la figure 2 est une vue latérale de l'extrémité du cous- sinet après avoir enlevé des parties du longeron; - la figure 3 est une vue en bout de l'extrémité du cous- sinet et d'une partie du longeron, et - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 1. Il doit être bien entendu, toutefois, que ce dessin et les parties descriptives correspondantes, sont donnés unique- ment à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. A des fins descriptives, on suppose qu'un coussinet 6 est en position horizontale, position qu'il occuperait s'il était monté pivotant sur la face inférieure d'un wagon de chemin de fer et-est fixe au bogie du wagon qui prend appui sur une paire de rails horizontaux. Le coussinet 6 comporte deux extrémités libres opposées identiques 7 qui sont espacées à des distances égales du point de fixation du coussinet sur la face inférieure du wagon de chemin de fer. Un longeron classique 8, destiné à porter de manière rotative deux roues à rebords, est monté coulissant sur le coeussinet 6 à proximité des extrémités oppo- sées 7 pour pouvoir exécuter un mouvement oscillant et liné- aire limité dans un plan vertical. Un dispositif amortisseur 9 est interposé entre le cous- sinet 6 et des colonnes verticales parallèles voisines 10, 11 de chacun des longerons 8. Un tel dispositif est décrit, par exemple, dans le brevet américain n0 3 670 660. En bref, cha- cun des dispositifs amortisseurs 9 comprend essentiellement un logement vertical 12 de forme triangulaire ménagé dans le cous- sinet 6 et destiné à recevoir un sabot de cale 13 sensiblement triangulaire de forme complémentaire. Chaque logement 12 est délimité par une surface arrière plane inclinée rectangulaire 14 qui est comprise entre deux parois latérales triangulaires opposées 15, 16. Une plaque d'usure 17 plate rectangulaire amovible, à angles émoussés, est fixée à la surface arrière inclinée 14 de chacun des logements 12 et comporte une surface extérieure d'appui 18 qui coopère de manière coulissante et oscillante avec une surface adjacente courbe de calage 19 por- 248nu847 tée par chacun des sabots de cales 13. Chacun des logements 12 est situé entre deux pattes 20, 21 qui sont espacées lon- gitudinalement par rapport au coussinet 6 et avancent à par- tir de ses deux parois latérales verticales intérieures et extérieures 22, 23 situées dans le même plan entre les pattes , 21 et chacun des logements 12, les parois latérales exté- rieures 23 étant plus proches des extrémités libres extérieures 7 du coussinet 6 et plus éloignées du point de fixation pivo- tant du coussinet au wagon de chemin de fer que les extrémités intérieures 22. Les logements 12 s'étendent entre les parois supérieure et inférieure 24, 25 du coussinet 6. Une pluralité de ressorts hélicoïdaux 26, 27 sont prévus de façon classique pour exercer une pression sur les sabots de cales 13. Une partie supérieure 29 de chacune des parois latérales extérieures verticales 23 adjacente à la paroi supérieure 24, est suffisamment évidée vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal du coussinet 6 pour ne pas entrer en contact avec les longerons 8 lorsqu'ils oscillent dans des plans ver- ticaux. Ainsi, un longeron oscillant 8 n'entrera en contact, dans la mesure ol c'est son entrée en contact avec le coussinet 6 à proximité de la paroi supérieure 24 oui est concernée, qu'avec des parties supérieures similaires des parois latérales intérieures plus robustes 22 du coussinet 6 nour éliminer les forces de torsion que les longerons oscillants 8 exerceraient norMalenent sur les sections affaiblies des logements agrandis 12, s'il leur était permis de venir en contact avec les parties supérieures 29 des parois latérales extérieures 23. On conçoit aisément qu'un longeron oscillant 8 n'entrera en contact qu'avec les parties inférieures 31 des parois latérales extérieures 23. Comme on le voit sur la figure 3, la hauteur h, mesurée ver- ticalement, des parties évidées supérieures 29 des parois latérales extérieures 23 est comprise entre le tiers et la moitié de la hauteur totale H des parois latérales extérieures 23, y compris les parties inférieures 31 de celles-ci. Ce problème de contrainte élevée, comme on l'a déjà in- diqué, reste vrai notamment lorsque les logements 12 sont agrandis, par exemple, d'une largeur normale W de 14,6 cm à une largeur de 17,14 cm et d'une profondeur normale D mesurée au niveau de la paroi supérieure 24, de moins de 2,54 cm, à une profondeur de 3,8 cm. Il va de soi que l'agrandissement des logements 12 pour leur permettre de recevoir des cales plus grandes 13, même dans ces proportions relativement fai- bles, diminue de manière critique les surfaces des sections transversales du coussinet 6 au niveau des logements 12. Le perfectionnement que l'on vient de décrire, qui consiste à évider les parties supérieures 29 des parois latérales exté- rieures a permis de réduire efficacement et de façon substan- tielle les contraintes qui sont communiquées au coussinet 6 au niveau de ces zones critiques des logements agrandis 12. En se référant plus particulièrement à la figure 4, la plaque d'usure 17 est fixée à un capot 32 qui s'étend au-des- sus de la paroi supérieure 24 et est disposé à proximité de chacun des logements 12 en tant que moyen prolongeant la sur- face d'appui extérieure inclinée 18 de la plaque d'usure 17 au-dessus de la paroi supérieure 24 du coussinet 6. Les capots 32 sont renforcés chacun par trois nervures parallèles 33-35 qui s'étendent longitudinalement par rapport au coussinet 6. Dans certaines conceptions de coussinets, la paroi supérieure 24 située au-dessous du capot 32 est supprimée. Toutefois, il s'est avéré avantageux de maintenir la paroi supérieure 24 sous le capot 32 parce qu'elle sert de moyen qui contribue à réduire plus encore les concentrations de contraintes élevées dans les zones des logements agrandis 12. Les bords libres ex- térieurs 36 (figure 4) de la paroi supérieure 24, de part et d'autre du capot 32, sont émoussés de propos délibéré et com- portent une face plate verticale d'une dimension comprise entre 9,5 mm et 12,7 mm pour réduire davantage encore l'établisse- ment de contraintes, qui pourraient se produire si les bords libres extérieurs 36 de la paroi supérieure 24 étaient poin- tus, comme on peut se l'imaginer à partir de la figure 4. La surface arrière inclinée 14 de chaque logement 12 com- porte normalement un évidement ou un canal concave, de part et d'autre de la plaque d'usure 17, pour éviter une mauvaise mise en place de la plaque d'usure 17 contre la surface 14, provoquée, par exemple, par des débris pouvant s'accumuler à proximité des angles intérieurs arrondis des logements 12 lors de l'opération de moulage. Ces évidements particuliers sont éliminés et le rayon de courbure des angles arrondis inté- rieurs 37, 38 de chaque logement 12 entre la surface arrière 14 et les parois triangulaires 15, 16 est augmenté, par exem- ple, de 4,76 mm à 12,7 mm pour renforcer les logements 12 dans ces zones afin de réduire encore les concentrations de con- traintes élevées dans les zones critiques des logements 12. Dans ces cas, la largeur des plaques d'usure 17 est réduite pour assurer une bonne mise en place de celles-ci à l'inté- rieur des logements 12 grâce à la présence d'un plus grand espace le long des côtés pour recevoir tout débris qui ris- que de s'accumuler dans les angles lors de l'opération de moulage. Ainsi, on vient de décrire diverses manières de réduire les concentrations de contraintes élevées qui se produisent dans des logements agrandis pourrecevoir des sabots de cales de friction plus grands que la normale, afin d'éviter la fa- tigue et la rupture du coussinet, le perfectionnement princi- pal étant constitué par l'évidement des parties supérieures des parois latérales extérieures du coussinet entre les loge- ments et les pattes de guidage extérieures (ou contreclavettes) pour empêcher le contact d'un longeron oscillant avec le cous- sinet dans cette zone, parce qu'un tel contact se traduirait par une action de torsion importante qui crée normalement des contraintes élevées dans les sections réduites de manière critique des logements à proximité de la paroi supérieure 24 du coussinet. Le fait d'évider les parties supérieures des parois latérales extérieures permet en outre de supprimer les contraintes élevées qui se manifestent normalement dans les logements du coussinet à proximité de la paroi supérieure 24 lors d'une déformation en losange ou en parallelograrne du bogie parce que les longerons entrent en contact avec les parties inférieures, t non avec les parties supérieures, des parois latérales extérieures du coussinet. Ainsi, les contraintes qui se concentrent normalement dans les logements à proximité de la paroi supérieure du coussinet et qui sont produites par la rotation des longerons et la déformation en losange des bogies, sont éliminées ou sensiblenent diminuées, en laissant subsis- ter seules les contraintes produites dans ces zones des loge- ments par les forces élastiques agissant directement sur le coussinet ou indirectement sur le coussinet par l'intermédi- aire des cales. En se référant à la figure 1, chacun des longerons 8 peut comporter au moins une paire de pattes intérieures anti-rota- tion 39, 40 qui sont destinées à coopérer avec les pattes de guidage intérieures adjacentes 20 pour limiter la rotation et la déformation en parallélogramme des longerons. Si l'on utilise un jeu de pattes extérieures anti-rotation 41, 42, les parties supérieures similaires 43 des pattes extérieures 21 peuvent être supprimées ou évidées, de la même façon que pour les parties supérieures 29 des parois latérales extérieures 23, de sorte que tout contact entre les pattes extérieures 21 du coussinet et les pattes anti-rotation 41, 42, se fait au ni- veau des parties inférieures, et non au niveau des parties supérieures, du coussinet o les contraintes précitées se concentrent normalement. Cela revêt une importance particu- lière lorsque les logements sont suffisamment larges pour s'étendre sensiblement entre les pattes intérieures et exté- rieures 20, 21 de façon à supprimer pratiquement les parois latérales intérieures et extérieures 22, 23. Ainsi, l'inven- tion qui consiste à mettre des portions du coussinet hors de contact avec les longerons, dans des -zones de contraintes élevées du coussinet, s'applique également aux parois latéra- les extérieures et aux pattes dans les cas o on utilise un 3. jeu de pattes extérieures anti-rotation. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus expli- cite; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni-de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Coussinet de bogie de wagon de chemin de fer, compre- nant - deux logements évidés vers l'intérieur du coussinet en direction l'un de l'autre et à proximité de chacune de deux extrémités libres extérieures opposées du coussinet, les lc- gements s'étendant entre une paire de parois supérieure et in- férieure espacées verticalement, du coussinet lorsque celui- ci est en position horizontale normale de support des longe- rons du bogie; - une paire de pattes portées par le coussinet, qui font saillie vers l'extérieur par rapport à ce dernier et entre lesquelles sont interposés les logements, lesquelles pattes sont destinées à limiter le mouvement des longerons dans le sens longitudinal des coussinets, et - une paire de parois latérales intérieures et extérieures, situées dans le même plan, s'étendant depuis la paroi supé- rieure de chaque logement et une paire adjacente de pattes entre lesquelles est interposé le logement, les parois laté- rales extérieures étant plus proches des extrémités libres extérieures du coussinet que les parois latérales intérieures, les parois latérales extérieures comportant chacune une par- tie supérieure qui est située à proximité de la paroi supé- rieure du coussinet et une partie inférieure située à proxi- mité de la paroi inférieure du coussinet, 2' - lequel coussinet (6) est caractérisé en ce qu'il com- prend des moyens destinés à maintenir un longeron (8), qui en service, risque d'osciller dans un plan sensiblement vertical, hors de contact avec les parties supérieures (29) des parois latérales extérieures (23), de façon qu'un longeron oscillant 3C(8) entre en contact avec les parties inférieures (31) plutôt qu'avec les parties supérieures (29) des parois latérales extérieures (23) 2. Coussinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent des parois latérales extérieu- res (23) dont les parties supérieures.(29) sont évidées vers l'intérieur. en direction de l'axe longitudinal du coussinet (6) sur une dis- tance suffisante pour éviter le contact entre un longeron (8) en oscillation et le coussinet (6) dans cette zone. 3. Coussinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque logement (12) comprend: (I) un capot (32) oui s'étend au-dessus de laparoi supérieure(24) du coussinet (6), ce canot comprenant une surface inclinée exté- rieure qui est dans le même alignement qu'une surface inclinée extérieure (14) du loaement i(12) entre les parois su.périeure et infé- rieure (24, 25), et (II) une plaque d'usure (17) remplaçable fixee aux surfaces inclinées (14). 4. Coussinet selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque capot (32) est renforcé par au moins trois nervures (33, 35) oui s'étendent à partir de la paroi supérieure (24) - dans des direc- tions qui s'éloignent du coussinet (6), ces nervures s'étendant dans le sens longitudinal du coussinet (6). 5. Coussinet selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4 caractérisé en ce que la paroi supérieure (24) est en une seule pièce et ne comporte pas d'ouvertures à proximi- té des surfaces inclinées de chaque capot (32). 6. Coussinet selon la revendication 5 lorsque celle-ci dépend de la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi supérieure (24) du coussinet (6), de part et d'autre de chaque capot (32), est emousséeet comporte une face plate qui est positionnée pour faire face à une colonne (10, 11) voisine d'un longeron (8), lorscue le coussinet (6) est assnemblé avec celui-ci. 7. Coussinet selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque face plate a une hauteur d'environ 12,7 mm, mesurée depuis une surface extérieure (36) de la paroi supérieure {24), dans un plan normal à l'axe longitudinal du coussinet (6). 8. Coussinet selon l'une quelconque des revendications 1, 4 ou 6, caractérisé en ce que la surface inclinée (14) de cha- oue logaement (12) est cumprise entre deux parois latérales parallèles (15, 16) de formnne sensiblement triangulaire, le plan des parois latérales cou- pant les plans des surfaces inclinées, et en ce que chaque 2483I41 il logement (12) est également délimité par une surface courbe (19) entre chacune des deux parois latérales (15, 16) et la surface inclinée (14), chaque surface courbe (19) ayant un rayon de courbure d'environ 12,7 nmn. 9. Coussinet selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 4, 6 ou 7, caractérisé en ce que les pattes (20, 21) qui se trouvent entre les parois latérales extérieures (23) et les extrémités libres extérieures (7) du coussinet (6) comportent chacune une partie supérieure (43), qui se trouve plus près de la paroi supérieure (24) que sa partie inférieure et qui est évidée vers l'intérieur en direction de l'axe lon- gitudinal du coussinet (6) sur une distance suffisante pour maintenir lesdites pattes (20, 21) hors de tout contact avec les pattes voisines anti-rotation (39, 40, 41, 42) portées par un longeron oscillant (8). 10. Coussinet de bogie de wagon de chemin de fer, ca- ractérisé en ce qu'il comprend en combinaison: (a) une paire de logements (12) pour des cales (13), évidés vers l'intérieur en direction l'un de l'autre dans le coussinet (6) à proximité de chacune d'une paire d'extrémités libres (7) extérieures opposées du coussinet, ces logements (12) de cales s'étendant entre les parois supérieure et in- férieure (24, 25> du coussinet (6) lorsque celui-ci est en position horizontale normale, et (b) une paire de pattes intérieures et extérieures (20, 21) portéeà par le coussinet (6) entre lesquelles est interposé chaque logement (12) et qui s'étendent à partir du coussinet des parties supérieures (43) évidées vers l'intérieur en di- rection de l'axe longitudinal du coussinet (6), sur une dis- tance suffisante pour maintenir les parties supérieures (29) 248- ' 47 hors de contact avec les pattes extérieures voisines anti- rotation (41, 42) portées par un longeron (8), lorsque celui- ci oscille dans un plan disposé angulairement par rapport à l'axe longitudinal du coussinet (6). 11. Coussinet selon la revendications 10, caractérisé en ce qu'il comprend une paroi latérale extérieure (23) dis- posée entre chaque logement (12) et une patte extérieure voisine (21), la paroi latérale extérieure (23) comportant une partie supérieure (29), à proximité de la paroi supé- rieure (24), qui est évidée vers l'intérieur en direction de l'axe longitudinal du coussinet (6), surane distance suf- fisante pour maintenir, en service, les parties supérieures (29) des parois latérales extérieures (23) hors de contact avec un longeron oscillant (8).