Brevet FR2502088A1 — publié le 19820924

L'invention se rapporte à un dispositif de verrouillage pour cloisons séparatrices, notamment transversales, mobiles en translation servant pour l'arrimage du chargement dans les wagons de chemin de fer, dispositif dans lequel des tenons de verrouil- lage sont montés dans des supports dans la structure de la cloison séparatrice et peuvent être manoeuvrés au moyen d'un dispositif d'actionnement et dans la position de verrouillage, sont engagés dans des barres 1o perforées ou d'arrêt fixées à la structure du wagon pour bloquer la cloison séparatrice ou analogue en translation. Dans les wagons de chemin de fer couverts dont les parois latérales s'ouvrent au moins jusqu'à la moitié de la longueur du wagon, on utilise des cloisons séparatrices en qualité de cloisons trans- versales pour l'immobilisation du chargement pendant le transport, afin de permettre de supprimer les moyens d'arrimage qui sont habituels dans les autres cas pour l'immobiliser du chargement pendant le trans- port et également pendant les manoeuvres dans les gares de triage, et afin que les marchandises char- gées ne puissent pas s'entrechoquer ni se déplacer en translation dans la direction longitudinale du wagon. Pour être capable de résister aux sollicita- tions du service, chaque cloison transversale ou cloison séparatrice doit être capable de résister à la contrainte exercée par une charge d'environ 5 tonnes à une vitesse de collision du wagon d'environ li km/h. Etant donné que les marchandises peuvent être constituées par des matières extrêmement diver- ses, qui peuvent comporter toutes les possibilités d'emballage imaginables, la distance d'écartement des cloisons transversales doit être extrêmement va- riable pour permettre de régler la cloison trans- versale ou analogue par pas extrêmement petits sur la longueur du wagon. En même temps, la marchandise doit être maintenue immobilisée entre deux cloisons verrouillées même lorsqu'elle est sollicitée avec les efforts spécifiques prévus par les règlements généraux du trafic ferroviaire, pour éviter les dé- placements relatifs des marchandises entre elles et par rapport aux cloisons ou aux parties fixes du wagon. Dans le trafic de marchandises moderne, les cloisons séparatrices verrouillables déjà connues sont prévues dans un grand nombre de wagons de mar- chandises ( wagons à cloisons mobiles en translation), dans la plupart des cas à raison de six cloisons par wagon. En général, lorsque les wagons sont vides, ces cloisons sont rassemblées et fixées contre les faces avant et arrière du wagon afin que des colis ou d'au- tres éléments de grande longueur puissent trouver place dans le volume de charge resté libre dans cet état. Le blocage des cloisons séparatrices ou analo- gues est en général assuré par quatre tenons de ver- rouillage qui se trouvent à raison de deux dans la partie supérieure des cloisons et deux dans la partie inférieure de ces cloisons, dans la région des quatre angles de ces dernières. Les formes de réalisation connues jusqu'à présent sont réalisées en acier rond laminé ou étiré à froid, par des procédés d'usinage par enlèvement de copeaux (tournage, fraisage et perçage). Les tenons de verrouillage sont actionnés par des leviers de verrouillage qui sont disposés de part et d'autre de l'axe central de la cloison ou analogue, placés à bonne hauteur de prise et dans des positions dans lesquelles ils peuvent être rabat- tus et saisis facilement, Les leviers à main sont reliés aux tenons de verrouillage par une tringlerie de manoeuvre. Les tenons de verrouillage s'engagent dans les trous ou crans d'une barre perforée ou d'arrêt, les barres étant montées dans le plancher et dans le toit du wagon et s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de ce wagon. La cloison transver- sale mobile en translation peut être arrêtée au mo- yen des tenons de verrouillage avec un pas égal à l'écartement des trous très rapprochés de ces barres. Dans les formes de réalisation connues des tenons de verrouillage, la constitution de ces tenons, qui était massive jusqu'à présent, entraînait l'incon- vénient d'un poids élevé. Ce poids contribue à augmen- ter le poids mort du wagon, de sorte que, en raison du grand nombre des tenons de verrouillage présents, la charge totale de traction d'une rame constituée est augmentée dans une mesure non négligeable par un poids mort élevé, aux dépens de la charge utile. Cet incon- vénient exerce un effet cumulatif en raison du grand nombre des trajets qu'un wagon parcourt pendant sa vie utile. Le but de l'invention est de donner aux tenons de verrouillage des dispositifs de verrouillage pour cloisons séparatrices ou cloisons transversales mobi- les d'un wagon de chemin de fer une configuration telle qu'on réalise une économie considérable en ma- tière et en poids tout en conservant des caractéristi- ques suffisantes de solidité et d'aptitude au fonction- nement. Le dispositif de verrouillage équipé des te- nons de verrouillage du genre cité au début est carac- térisé, suivant l'invention, par le fait que le tenon de verrouillage est constitué d'une broche massive qui coopère avec la barre perforée ou d'arrêt et d'une tige allégée, et en ce que le prolongement de la bro- che est muni de surfaces de transition aplaties qui s'étendent transversalement & l'axe longitudinal du wagon. Grâce à cette forme des tenons de verrouil- lage, on obtient que la partie du tenon de verrouil- lage représentée par la tige, qui a pour fonction de transmettre le moment d'encastrement à la cloison sé- paratrice ou cloison transversale mobile en trans- lation, est d'une configuration apportant une économie de poids considérable, cependant qu'on peut prévoir une plus grande longueur que-jusqu'à présent, pour li- miter la pression spécifique des surfaces, tandis que la broche,-qui a à transmettre la force de ver- rouillage à la barre perforée ou d'arrêt par l'inter- médiaire d'une surface qu'il n'est pas possible d'a- grandir, reste massive. Dans cette construction, afin de permettre de réaliser l'économie maximale sur le poids, la tige allégée doit être prolongée aussi près de la pointe de la broche qu'il est possible pour des raisons statiques. En dehors de la réduction du poids on obtient grâce aux surfaces de transition méplates situées sur le prolongement de la broche et qui s'é- tendent transversalement à l'axe longitudinal du wa- gon un accroissement de la résistance à la fatigue et de la résistance à la déformation et,par conséquent, également de la capacité de charge.Le facteur d'enco- che est supprimé dans la direction de la sollicita- tion principale. Sur les surfaces parallèles à l'axe longitudinal du wagon, dans la direction desquelles il ne s'exerce qu'une sollicitation minimale, la transi- tion épaulée n'est pas gênante, mais, au contraire, elle sert en même temps à limiter la translation lon- gitudinale du tenon de verrouillage. Au total, la bro- che est de même résistance à la flexion que sa tige servant de support, et le tenon de verrouillage pos- sède une grande élasticité. L'objet de l'invention contribue à réduire le poids propre du dispositif de transport, c'est-à-dire à réduire le poids mort, ce qui a pour effet un ac- croissement de la charge utile. Bien que,dans l'absolu, l'économie de poids réalisée sur chaque tenon de ver- rouillage ne soit pas très grande, elle exerce un ef- fet non négligeable sur la capacité totale de traction d'un train constitué. Le bénéfice total pouvant être apporté par un wagon dont le poids propre est réduit s'accroit cumulativement puisqu'il est multiplié par le nombre des parcours effectués par le wagon pendant sa durée de vie utile. Le rendement subit donc un effet plus que proportionnel. Etant donné qu'un wagon est composé d'un grand nombre d'éléments distincts, chacun de ces éléments, considéré du point de vue de la réduction du poids, peut conduire à une réduction considérable du poids et, de cette façon, à un accrois- sement considérable du coefficient d'utilisation et à une amélioration de la rentabilité. Le tenon de verrouillage suivant l'invention peut être réalisé de différentes façons pour attein- dre le but de l'invention. La tige est avantageusement constituée par un corps creux dont la cavité commence au droit des prolongements de la broche. Les surfaces de transition aplaties peuvent être d'une configura- tion à surface plane, légèrement bombée, elliptique ou parabolique. La tige peut également présenter une section elliptique ou ovale, cependant qu'il est pos- sible de prévoir une ouverture de forme appropriée dans la partie de guidage pour assurer un ajustement approprié et éviter la rotation du tenon de verrouil- lage. Le fait que le grand axe de la section non circu- laire de la tige est orienté dans la direction de la marche du wagon, tient en même temps compte de la di- rection de la sollicitation puisqu'on obtienis 4ans cette direction des moments d'inertie et des 'moments résistants plus grands que par rapport à l'autre axe de la section. De cette façon, d'une part, on réduit considérablement la contrainte maximale produite, et, d'autre part, on obtient une nouvelle économie de poids. La broche doit présenter un plus petit jeu, par rapport à la perforation de la barre d'arrêt, dans la direction de l'axe longitudinal du wagon que -dans la direction de l'axe transversal. De cette façon, la pression superfi- cielle entre la broche et la surface frontale de la perforation devient moins dévaforable et permet d'adop- ter une plus grande tolérance dimensionnelle dans la direction de l'axe transversal du wagon pour la cloison. Le tenon de verrouillage est de préférence fabriqué par un procédé de façonnage sans enlèvement de copeaux, par exemple par forgeage, moulage, filage à la presse. De cette façon, on peut obtenir un plus fort taux de corroyage, c'est-àdire de densification de la matière, sur la surface de transition lisse, ce qui contribue encore à améliorer la résistance à la fatigue. La tige du tenon de verrouillage peut être munie d'une cavité intérieure qui se rétrécit en direc- tion de la broche, le tenon de verrouillage étant de préférence réalisé d'une seule pièce. Toutefois, la tige du tenon de verrouillage peut également être réali- sée sous la forme d'un tube. Cette tige peut avantageu- sement être emmanchée sur un appendice rétréci de la broche et être assemblée solidement à la broche, par exemple par soudage, brasage, collage ou serrage. Dans une autre forme de réalisation, la tige du tenon de verrouillage peut être munie de rainures longitudinales le long des côtés de la tige qui s'éten- dent transversalement aux méplats de la broche, les rainures pouvant se terminer avec un profil en arc vers la broche. On obtient de cette façon pour la tige une section à peu près en double T, qui d'une Part, possè- de une grande résistance dans la direction de la force et, d'autre part, permet une grande économie de poids. Dans cette construction, les parties formant membrures de la section en double T sont adaptées à la forme pé- riphérique de la section circulaire. La réduction de section de la tige en acier permet d'obtenir une ré- duction de poids de 50 %. Suivant une autre caractéristique de l'invc.n- tion, la réduction du poids de la tige peut être obte- nue grâce au fait que la tige et la broche sont réali- sées en matière plastique, les deux éléments pouvant présenter une section circulaire ou ovale. En qualité de matière plastique, on peut utiliser une matière plas- tique de haute qualité, armée de fibres de verre, qui possède une limite d'allongement en traction et en flexion qui est très supérieure à celle de l'acier à haute résistance ou à traitement thermique soigné. Une telle matière plastique renforcée de fibres de verre possède un faible poids spécifique, d'environ 2,0 et peut fournir des prestations très supérieures à celles de l'acier en dépit d'une réduction de poids de 75 %, ce qui peut par ailleurs permettre de réduire la section. Par ailleurs, la résistance de la matière plastique aux efforts transversaux est suffisamment élevée pour pouvoir recevoir des efforts attaquant la- téralement. En outre, le tenon de verrouillage en matière plastique peut être entouré, sur la broche et/ou la ti- ge, d'un manchon en acier, pour réduire l'usure par frottement. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, le tenon de verrouillage est réalisé de manière à être constitué par deux tiges juxtaposées munies d'une broche et réunies en un corps composite résistant au moyen d'un voile disposé entre les tiges. Le voile est de préférence muni le long de ses bords longitudinaux d'une semelle qui Peut être assemblée solidement à la tige voisine, par exemple par soudage, collage ou analogue. On peut également obtenir une économie de poids considérable en procédant de cette façon. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre.. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple: la Fig. 1 montre schématiquement une coupe transversale d'un wagon de chemin de fer équipé d'une cloison transversale mobile en translation et verrouil- lage; les Fig.2 et 3 représentent schématiquement, en vue en élévation et de côté, des tenons de verrouil- lage suivant un exemple de réalisation de l'invention; les Fig. 4a-à 4e sont des coupes suivant les lignes a, b, c, d, e, de la Fig.3; les Fig. 5a et 5b montrent d'autres sections correspondant à la Fig. 4d; les Fig. 6 et 7 représentent schématiquement, par des vues en élévation et de côté, une autre forme de réalisation du tenon de verrouillage suivant l'in- vention; les Fig. 6a et 7a sont des coupes prises sui- vant les lignes VIa et VIIa des Fig.6 et 7 respecti- -vement; les Fig. 8, 9 et 10 représentent schématique- ment d'autres formes de réalisation du tenon de ver- rouillage suivant l'invention, en deux pièces; les Fig. 11, 13, 14 et 15 représentent sché- matiquement par des vues en élévation d'autres exemples de réalisation du tenon de verrouillage suivant l'inven- tion, réalisé en matière plastique; les Fig. 12a et 12b représentent deux formes de section différentes pour la coupe prise suivant la ligne XIIXII de la Fig. 11; les Fig. 14a et 15a sont des coupes prises respectivement suivant les lignes XIVa et XVa des Fig. 14 et 15; les Fig. 16 à 18 représentent en vue de des- sus et schématiquement d'autres formes de réalisation d'un tenon de verrouillage suivant l'invention, réa- lisé sous la forme d'un corps composite. Dans un wagon de chemin de fer couvert 1, comprenant un toit 2, une surface de charge 3 et des parois coulissantes 4 orévues sur les côtés, est disposée une cloison séparatrice 5 qui peut se dépla- cer en translation dans la direction longitudinale du wagon. La cloison séparatrice 5 est suspendue à un arbre 6 et peut se déplacer sur des rails 8, au moyen de roulettes 7, dans la direction transversale à ses faces principales. Cette cloison comporte un mé- canisme d'actionnement 9, 10 sous l'action duquel des tenons de verrouillage mobiles 11 peuvent s'engager t dans des trous 12 de barres d'arrét 13, ce qui permet d'obtenir un verrouillage de la cloison transversale qui bloque cette cloison en translation parallèle. La cloison transversale sert à bloquer le chargement contenu entre deux cloisons transversales ou entre une cloison transversale et une paroi du wagon, pour l'em- pêcher de se déplacer dans la direction longitudinale du wagon. Dans cette fonction, la cloison transversale doit pouvoir résister sans déformation permanente ou flèche permanente à la sollicitation produite par une pression de charge de 20 tonnes,correspondant à une accélération d'une charge de 5 tonnes à une vitesse de collision du wagon de 11 km/h. Les tenons de verrouillage 11 se composent d'une broche massive 15 qui coopère avec la barre per- forée ou d'arrêt 13 et d'une tige 16 allégée qui est attaquée par la tringlerie d'actionnement 10 par l'in- termédiaire d'une articulation. La broche 15 possède un prolongement 14 qui est muni de parties de transi- tion 17 formées par des méplats et qui s'étendent trans- versalement à l'axe longitudinal de la barre. La tige 16 est réalisée sous la forme d'un corps creux 18 au- dessus du prolongement 14 de la broche. La broche 1 peut se terminer à son extremité libre par une pointe 19 et présenter un méplat 15a de chaque côté. La ca- vite intérieure 20, ronde ou ovale, qui s'étend longi- tudinalement dans la direction axiale, se rétrécit pro- gressivement en se rapprochant de la broche 15 et se termine à peu près à la zone de transition entre la tige 16 et la broche 15, La tige 16 est montée pour coulisser dans des supports 21 et 22. Les Fig. 4a à 4e montrent l'évolution des sections depuis la tige jusqu' à la pointe de la broche. Dans le trou 12 de la barre d'arrêt 13, la broche 15 doit avoir un plus petit jeu dans la direction longitudinale du wag-in que dans la direction transversale. Les Fig.5a et 5b montrent d'au- tres configurations de la section de la broche 15 au niveau du prolongement 14 de cette broche, c'est-à- dire qu'elle montre la surface de transition entre la tige et la broche, les surfaces de transition méipla- tes pouvant également présenter une forme bombée vers l'extérieur comme on l'a représenté en 23 sur la Fig.5a. Le tenon de verrouillage est avantageusement agencé de manière que le grand axe de sa section s'étende il parallèlement à l'axe longitudinal du wagon, de sorte qu'on obtient une efficacité plus favorable pour l'ab- sorption des forces vis-à-vis des forces de freinage ou de traction, qui agissent dans la direction longi- tudinale du wagon. Dans la forme de réalisation du tenon de verrouillage suivant les Fig. 6,6a, et 7, 7a, la tige 16 est munie de rainures longitudinales 25, qui s'é- tendent sur ses côtés orientés transversalement aux méplats 17 de la broche 15, de sorte qu'on obtient une section à peu près en double T dont le grand axe est orienté dans la direction de l'axe longitudinal du wagon. En direction de la broche 15, les rainures se terminent dans le prolongement 14 de la broche avec une légère courbure 26. La tige 16 et la broche sont d'une seule pièce. La tige peut également être munie de plusieurs rainures longitudinales répar- ties sur sa surface périphérique, de sorte qu'on obtient une section enétoile. A l'extrémité libre de la tige 26 peuvent être soudées des pattes 27 qui servent à assurer la liaison articulée avec la tringlerie d'ac- tionnement 10. Les Fig. 8 à 10 représentent une forme préfé- rée de réalisation du tenon de verrouillage dans la- quelle la tige est réalisée sous la forme d'un tube 28 et le tenon de verrouillage est en deux pièces. Le tube 28 est emmanché sur un appendice 30 de la broche et est assemblé rigidement à la broche 15, par exemple par soudage, brasage ou analogue. Dans la zone de jonction entre la broche 15 et la tige 16, la broche peut être munie d'un chanfrein 31, fermé directement lors de son façonnage, par rétrécissement de la sec- tion, de sorte que, d'une part, il se forme ainsi une gorge pour la dépose d'un cordon de soudure ou analo- gue, de manière que l'assemblage, par exemple par sou- dage, ne forme pas de saillie au-dessus de la surface de la tige tubulaire 28 et, que d'autre part, l'on dis- pose en même temps d'une digue pour retenir le bain de soudure. Dans l'exemple de la Fig.l0, le tube 29 est emmanché sur la broche 16 et assemblé solidairement à la broche par un collage 32. Il peut éventuellement être prévu en supplément une soudure d'angle entre le tube 29 et la broche 15. La broche 15 présente avanta- geusement, dans sa partie dirigée vers le tube 28 ou 29, une cavité 33 qui possède un profil incurvé et qui peut s'étendre à peu près jusqu'à la zone de transition du chanfrein 17. Les Fig. 11 à 15 représentent un tenon de ver- rouillage en matière plastique, avantageusement réalisé en une matière plastique armée de fibres de verre, afin de pouvoir tirer parti du faible poids spécifique de la matière plastique, comparativement à l'acier, pour atteindre les buts visés par l'invention. Dans cette construction, il n'est pas absolument nécessaire que le tenon de verrouillage soit divisé en une tige 16 et une broche 15. Par ailleurs, la cavité intérieure peut être supprimée, de sorte que la tige 16, avec la bro- che 15, peut présenter une section circulaire massive, comme indiqué sur la Fig. 12a, ou une section ovale comme indiqué sur la Fig. 12b. Pour le cas ou les efforts transversaux appliqués excèdent la capacité de travail de la matière plastique renforcée de fibres de verre, la broche 15 et éventuellement la tige 16 peuvent être entourées d'un manchon en acier 35, 36,37, plus précisément à la pointe 19 de la broche et égale- ment dans la région des supports 21 et 22 afin de li- miter les détériorations par usure dues aux frottements. Dans le cas du manchon 38, des méplats 39 peuvent être prévus sur ce manchon. Une autre possibilité pour atteindre le but d'économie de poids du tenon de verrouillage est re- présentée sur les Fig. 16 à 18. Dans cette forme de réalisation, le tenon de verrouillage est réalisé sous la forme d'un corps composite 41 qui est composé de deux tiges 16a, 16bou 16c disposées côte à côte à un certain écartement et d'un voile 42,43,44 placé entre les deux tiges, ces tiges formant un corps composite d'un seul tenant avec les broches correspondantes et avec le voile. Les tiges 16a, 16b, 16c peuvent être constituées par des corps creux ou des corps pleins, en acier ou en matière plastique et être d'une section ronde, ovale ou carrée, ou analogue. Les voiles 42,43,44 peuvent être assemblés rigidement, par exemple par collage, aux tiges 16a, 16b, 16c qui jouent ainsi le rôle de membrures de poutre, de manière à réaliser une poutre composite possédant une capacité de portée et de charge extrêmement élevée dans la direction trans- versale. La liaison peut également être réalisée par soudage, rivetage ou analogue. Les tenons de verrouillage peuvent être réa- lisés en acier, en acier moulé, en acier fondu, en mé- tal ainsi qu'en matière plastique d'un type spécial. Par ailleurs, les matériaux constituants les broches et les tiges peuvent être interchangés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de verrouillage pour cloisons séparatrices, notamment transversales, mobiles en trans-- lation, servant pour le blocage du chargement pour le transport dans les wagons de chemin de fer, dans lequel des tenons de verrouillage sont montés dans des supports dans la structure de la cloison et peuvent être manoeu- vrés au moyen d'un dispositif d'actionnement et dans la position de verrouillage, sont engagés dans des barres perforées ou d'arrêt fixées à la structure du wagon pour bloquer la cloison séparatrice en translation, ce dis- positif étant caractérisé en ce que le tenon de verrouil- lage (11) est contitué d'une broche massive (15) qui coo- père avec la barre perforée ou d'arrêt (13) et d'une ti- ge allégée (16), et en ce que le prolongement (14) de la broche est muni de surfaces de-translation aplaties (17) qui s'étendent transversalement à l'axe longitudinal du wagon. 2. Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la tige (16) est constituée par un corps creux. 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le prolongement (14) de la broche est muni d'une cavité intérieure (18, 20) qui se rétrécit vers la pointe (19) de la broche. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le prolongement (14) de la broche et ou la tige (16) sont munis de rainures longi- tudinales (25) sur les côtés de la tige qui s'étendent transversalement aux parties de transition aplaties (17) de la broche (5), et en ce aue les rainures (25) se ter- minent en direction de la broche avec un profil incurvé en arc. 5. Dispositif suivant l'une des revendications let 2, caractérisé en ce que la tige (16) est constituée par un tube (28), est emmanchée sur un appendice rétré- ci (30) de la broche (15) et est assemblée rigidement à la broche, par exemple par soudage, brasage ou collage. 6. Dispositif suivant l'une des revendica- tions 1 et 2, caractérisé en ce que la tige (16), réa- lisée sous la forme d'un tube (29), est emmanchée sur un prolongement de la broche et est assemblée rigide- ment à la broche par un collage au niveau des surfaces périphériques en regard. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des 1o revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les parties de transition incurvée en arc, en ellipse ou en parabole. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les parties en transition (17) présentent une forme à surface plane ou légèrement bombée (23). 9. Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé ence que la tige (16) et la broche (15) sont réalisées en matière plastique et possèdent une section circulaire ou ovale. 10. Dispositif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la broche (15) et/ou la tige (16) sont entourées d'un manchon (35, 36, 37, 38) en matière résistante à l'usure, par exemple en acier. 11. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tenon de verrouillage est cons- titué par deux tiges (16a, 16b, 16c) disposées l'une à côté de l'autre, munies d'une broche, qui sont réunies en un corps composite résistant (41) au moyen d'un voi- le (42, 43, 44) disposé entre ces tiges (16a, 16b, 16c). 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à il,-caractérisé en ce que les éléments sont fabriqués par un procédé de façonnage sans enlève- ment de copeaux, par exemple par forgeage, moulage, fila- ge à la presse ou analogue. 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en oeque, dans la perforation des barres, la broche (15) présente un -plus grand jeu suivant l'axe transversal du wagon que suivant l'axe longitudinal de ce wagon.