Brevet FR2801021A1 — publié le 20010518

présente invention concerne des perfectionnements aux structures des boggies notamment du type destiné à assurer le maintien de wagons de transport de marchandises. sait que la structure de tels boggies est essentiellement constituée de deux poutres longitudinales qui sont réunies par deux traverses extrêmes une traverse centrale. Afin de pouvoir supporter les charges importantes, les poutres longitudinales comportent, en leur partie centrale, une zone de forte épaisseur qui, de façon classique en résistance des matériaux, est pourvue 'une lumière permettant de diminuer le poids de cette poutre tout en lui conservant une rigidité suffisante. profil de cette lumière reprend sensiblement celui de poutre, c'est-à-dire que sa partie supérieure est rectiligne et parallèle à la face supérieure rectiligne de la poutre, cette partie supérieure étant réunie à la base parallèle de la lumière par deux flancs inclinés qui se raccordent à la partie supérieure par arrondis. L'ensemble de la périphérie de la lumière est bordé par une semelle qui renforce la rigidité de la poutre dans la zone de lumière. Les parties supérieure et inferieure de la semelle se confondent avec les faces supérieure et inferieure de la traverse centrale qui se raccorde à ce niveau avec les deux poutres longitudinales. Lorsque de telles poutres sont réalisées par la technique dite du mécano soudé, c'est-à-dire l'ensemble de structure est constitué d'éléments de tole qui sont soudes entre eux, la semelle périphérique de lumière est réalisée en plusieurs tronçons, notamment dans les angles réalisant le raccordement de sa partie supérieure avec parties inclinées. Or on a constaté dans les boggies mettant en oeuvre de telles poutres, qu'après une période donnee utilisation, des amorces de rupture se formaient au niveau cette zone de raccordement dans le tronçon d'angle designé ci-après " entretoise de liaison ", ces amorces rupture entraînant rapidement des fissures conduisant à destruction pure et simple de la poutre. Afin d'éviter inconvénient on a proposé de renforcer ces entretoises liaison au moyen de goussets soudés. On a constaté que cette disposition n'empêchait nullement la formation de fissures, rapidement suivie d'une rupture de cette jonction. On a également proposé de disposer les goussets de renforcement perpendiculairement à l'entretoise de liaison. Comme dans le cas précédent cette disposition n'a pas permis résoudre le problème. La présente invention a pour but d'éviter inconvénients précités en proposant une entretoise liaison qui résiste aux contraintes de fatigue subies poutres longitudinales des boggies lors de l'utilisation ces derniers. La présente invention a ainsi pour objet une entretoise section droite sensiblement en forme de U assurant liaison angulaire entre deux éléments de semelle evidement réalisé dans une poutre de la structure ' boggie, notamment pour wagon de transport de marchandises, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un matériau de nature différente de celle des autres éléments de la semelle avec lesquels elle est reliée, de façon que sa résistance à la fatigue maximale soit représentée sur la courbe exprimant la variation des contraintes dynamiques en fonction des contraintes moyennes pour un métal considéré, par un point situé à 'intérieur de ladite courbe. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention l'une moins branches de l'entretoise a une épaisseur plus faible celle des éléments de semelle auxquels elle raccordee. L'épaisseur de cette branche sera préférentiellement de l'ordre de 0,8 fois celle desdits éléments. Preférentiellement, suivant l'invention, on donnera chacune des deux branches de l'entretoise de liaison longueur suffisante telle que la jonction de cette branche avec l'elément de semelle auquel elle est raccordée se situe en dehors des zones de contrainte importantes subie par éléments en cours d'utilisation. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue en élévation d'une poutre longitudinale d'un boggie. La figure 2 est une vue en coupe transversale à échelle agrandie d'un détail de mise en oeuvre de l'entretoise liaison représentée sur la figure 1 suivant la ligne II de celle-ci. La figure 3 est une vue en coupe verticale partielle longitudinale à plus grande échelle d'une entretoise de liaison suivant l'invention et des éléments auxquels elle est raccordée. figure 4 est une vue partielle à échelle agrandie de l'entretoise de liaison représentée sur la figue 3. figure 5 est un graphique (dit graphique de Haigh) représentant la variation des contraintes dynamiques en fonction des contraintes moyennes subies par des zones déterminées de la structure. a ainsi représenté sur la figure 1 poutre longitudinale 1 pour boggie dont la partie centrale est de plus forte épaisseur afin d'être en mesure de resister aux contraintes de flexion importantes à laquelle cette poutre est soumise lors de son utilisation. Afin de reduire le poids propre de cette poutre 1 dans la zone de plus forte épaisseur, cette dernière est pourvue d'une fenêtre centrale 3. Cette fenêtre centrale comporte un côté supérieur et un côté inférieur qui sont parallèles à la face supérieure de la poutre 1. Le côté inférieur, qui est plus court, se raccorde, à chacune de ses extrémités, au côté superieur par une partie inclinée suivie d'une partie arrondie. structure du boggie, et notamment la poutre 1, est réalisee dans la technique dite de mécano soude, c'est-à- dire 'elle est constituée d'éléments de tôle decoupés qui sont soudés entre eux. Ainsi que représenté sur figure 2, la section droite de cette poutre 1 a une forme globale en I, c' -à-dire qu'elle comporte deux branches horizontales paralleles respectivement supérieure et inférieure la et lb qui sont réunies par une âme centrale 1c. La fenêtre 3 est bordée, sur l'ensemble de sa periphérie par une semelle 5, c'est-à-dire par un élément tole perpendiculaire à l'âme 1c. Cette semelle comprend ainsi une partie supérieure 5a et une partie inférieure moindre longueur qui sont parallèles à la branche supérieure 1a de la poutre longitudinale 1 et constituent les extrémités supérieure et inférieure de traverse centrale du boggie. Ces parties supérieure 5a inférieure 5b de la semelle 5 sont réunies par une partie inclinée 5c, qui est parallèle à la branche inférieure la poutre 1, et par une entretoise de liaison 5d dont section droite est en forme de U légèrement ouvert. Cette entretoise de liaison 5d est liée à la partie supérieure à la partie inclinée 5c par soudage. Cette entretoise de liaison 5d est la pièce , suivant l'état antérieur de la technique, est soumise à contraintes, et notamment des contraintes de fatigue, telles 'au bout d'une certaine période d'utilisation, elle est lieu de formation de fissures qui entraînent par la suite rupture pure et simple de la poutre longitudinale 1. Suivant la présente invention on réalisera l'entretoise de liaison 5d dans un matériau de nature différente de celui constituant les autres parties de cette semelle périphérique 5. On a constaté en effet qu'en choisissant comme matériau constitutif de cette entretoise de liaison 5d un acier en mesure de résister à des contraintes de fatigue plus élevées, on évitait la fissuration de l'entretoise et rupture de la poutre longitudinale 1. On a également constaté, au cours des multiples essais réalisés par demanderesse , de façon surprenante, on ameliorait la résistance à fatigue subie par cette zone de structure en diminuant dans une certaine proportion l'epaisseur de l'entretoise liaison 5d. Le choix l'acier utilisé dépendra bien entendu des charges et contraintes auxquelles est soumise cette poutre. Afin de déterminer la nuance d'acier apte à resister à la fois aux contraintes statiques et aux contraintes dynamiques auxquelles soumise la structure on fera exemple appel à un diagramme du type " représentation HAIGH ". Un tel diagramme, qui est représenté sur la figure 5, montre les variations des contraintes dynamiques, exprimees en MPa en fonction contraintes moyennes subies par structure également exprimées en MPa. Sur ce diagramme la courbe a est la caractéristique d'un acier A52 et le point représente quant à lui zone la plus critique, c'est-à-dire celle la plus sollicitee, de l'entretoise de liaison Suivant l'invention, connaissant le point A, on déterminera la nuance de 'acier dans lequel on pourra réaliser l'entretoise de liaison, en choisissant une courbe caractéristique qui, telle que la courbe a, enveloppe le point A. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, qui a été testé la demanderesse, dans lequel la semelle supérieure a une épaisseur de 14 mm et la semelle inclinée 5c a une épaisseur de 16 mm, la résistance maximale aux contraintes diverses est obtenue en donnant à l'entretoise de liaison 5d une épaisseur de 14 mm. Dans un tel mode de mise en oeuvre on constate ainsi que la resistance maximale est obtenue pour une épaisseur d'une entretoise de liaison inférieure à celle de semelle inclinée 5c. Par ailleurs, suivant l'invention, on fera également en sorte que les longueurs e et e' des branches de 1 entretoise liaison 5d soient telles que la zone dans laquelle s effectue la liaison de ces branches avec semelles supérieure 5a et inclinée 5c se situent en dehors 'une zone contrainte critique à la fatigue. Ainsi que représenté sur la figure 4, la liaison entre semelle inclinée 5c et l'entretoise de liaison se fera façon telle que les parties externes de ces élements se trouvent alignées par rapport à la ligne délimitant la fenêtre 3, les variations d'épaisseur des deux éléments existant alors du côté de l'intérieur de celle-ci. REVENDICATIONS 1.- Entretoise (5d) de section droite sensiblement en forme U assurant une liaison angulaire entre deux éléments de semelle (5a, 5c) d'un évidement ( ) réalisé dans une poutre (1) de la structure d'un boggie, notamment pour wagon transport de marchandises, caractérisée en ce qu'elle constituée d'un matériau de nature différente de celle autres éléments (5a, 5c) de la semelle (5) avec lesquels elle est reliée, de façon que sa résistance à la fatigue maximale soit représentée sur courbe (a) exprimant la variation des contraintes dynamiques en fonction des contraintes moyennes pour un métal considéré, par un point situé (A) à l'intérieur de ladite courbe (a). 2.- Entretoise suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu au moins l'une de ses branches a une épaisseur plus faible celle des éléments de semelle ( 5d) auxquels elle est raccordée. 3.- Entretoise suivant la revendication caractérisée en ce que l'épaisseur de ladite branche est l'ordre de 0,8 fois celle desdits éléments. 4.- Entretoise suivant l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la zone liaison entre les branches et lesdits éléments se situe dehors des zones de contrainte de fatigue importantes. 5.- Entretoise suivant l'une des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que sa liaison avec les éléments (5a, 5c) de la semelle (5) est réalisée de façon que leurs parties externes se trouvent alignées et les variations d'épaisseur se manifestent sur l'intérieur des éléments et de l'entretoise.