Brevet FR2836091A1 — publié le 20030822

L'invention concerne une roue pour véhicule ferroviaire ayant une jante, un moyeu et une toile en forme de disque joignant la jante et le moyeu, traversée par au moins une ouverture permettant la fixation d'un composant de la roue tel qu'un disque de frein. On connaît des roues de véhicule ferroviaire qui comportent une jante annulaire présentant une surface de roulement sur un rail et un moyeu cen- tral pour le montage de la roue sur un essieu. La jante est reliée au moyeu par une toile ayant la forme générale d'un disque, par exemple plane ou au contraire courbe ou ondulée. Certains composants tels que des disques de frein doivent être fixés sur la roue, contre la toile ou en vis-à-vis de la toile. Pour cela, la toile peut être traversée par des ouvertures dans chacune desquelles on engage un moyen de fixation mécanique du disque de frein, tel qu'une vis ou un boulon ayant une extrémité filetée sur laquelle on visse un écrou qui assure un serrage du disque de frein contre la toile de la roue. On fixe généralement deux disques de frein sur les surfaces opposées de la toile, vers l'intérieur et vers l'extérieur de la roue. Dans ce cas, le bou- lon est engagé à travers l'ouverture de la toile et de part et d'autre de la toile, dans des ouvertures des deux disques de frein. Le boulon est en appui sur un premier disque de frein par l'intermédiaire d'une tête de boulon et l'écrou vissé sur la partie filetée du boulon vient en appui sur le second disque de frein. Lors des freinages du véhicule ferroviaire, les disques de frein s'échauffent et l'élévation de température de la toile, au contact du disque, qui en résulte engendre des contraintes et des déformations de la surface intérieure des ouvertures dans lesquelles passent les boulons ou vis de fixation. Les limites élastiques du matériau de la toile au niveau des ouvertu- res sont largement dépassées par les contraintes induites et les déformations permanentes de la toile de la roue autour et à l'intérieur des ouvertures limitent la tenue en fatigue de la toile et donc de la roue qui est générale- ment monobloc. D'autres composants de la roue tel que des amortisseurs de vibra- tions ou des atténuateurs phoniques peuvent également être fixés sur la toile par des moyens de fixation tels que des vis ou boulons engagés dans des ouvertures traversant la toile. Ces composants mis en vibration pendant le roulement de la roue sur un rail peuvent également exercer des efforts excessifs et produire des déformations de la partie interne des ouvertures de la toile. Le but de l'invention est donc de proposer une roue de véhicule ferroviaire comprenant une jante et un moyeu et une toile en forme de disque joignant la jante au moyeu, traversée par au moins une ouverture dans une direction sensiblement axiale de la roue, réalisée de manière que les contraintes et les déformations à la périphérie de l'ouverture traversante de la toile soient limitées à des niveaux les plus bas possibles. Dans ce but, l'ouverture traversant la toile de la roue suivant l'invention est délimitée à sa périphérie interne par un élément de forme générale annulaire et solidaire de la toile de la roue en matériau ayant des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du métal de la toile de la roue. De préférence, l'élément de forme annulaire est constitué par une bague en acier montée dans l'ouverture avec un certain serrage. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire à titre d'exemple, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'une roue de véhicule ferroviaire suivant l'invention. La figure 1 est une demi-vue en perspective d'une roue suivant l'invention dont la toile est percée pour le montage de disques de freins. La figure 2 est une vue en coupe d'une partie périphérique de la toile et de la jante de la roue sur laquelle sont montés les disques de frein. Sur la figure 1, on voit une roue désignée de manière générale par le repère 1. La roue 1 comporte une jante 2 présentant une surface de roulement 2a et un boudin 2b sur le côté intérieur de la jante, un moyeu 3 pour le montage de la roue 1 sur un essieu et une toile 4 de forme annulaire assurant la jonction entre le moyeu 3 et la jante 2. La roue peut être réalisée sous forme monobloc. Sur la face externe et sur la face interne de la roue sont usinées des surfaces annulaires 5a, 5b de montage de deux disques de frein. Sur la figure 1, seule la surface annulaire 5a de montage d'un premier disque de frein sur la face externe de la toile 4 est visible. Une surface annu- laire 5b de montage d'un second disque de frein est prévue sur la face interne de la toile 4, dans une disposition en vis-à-vis de la surface 5a. La toile 4 est traversée par une pluralité d'ouvertures 6 de direction sensiblement axiale, réparties circonférentiellement sur les surfaces de montage 5a et 5b. Comme il est visible sur la figure 2, deux disques de frein 7a et 7b peuvent être montés contre les surfaces de montage respectives 5a et 5b de la toile 4. Les disques de frein comportent des parties annulaires en saillie venant au contact chacune avec une surface de montage correspondante 5a ou 5b de la toile 4 de la roue et sont traversés au niveau des parties en saillie par des ouvertures 8a, 8b comportant une partie élargie diamétralement dirigée à l'opposé de la toile dans la position de montage des disques et une partie à diamètre réduit, traversant la partie annulaire en saillie. Les ouvertures 8a et 8b des disques de frein 7a et 7b sont réparties circonférentellement en nombre et positions identiques aux ouvertures 6 traversant la jante 4. Dans la position de montage des disques 7a et 7b, les ouvertures 6 et 8a et 8b sont dans des dispositions coaxiales. Comme il est visible sur la figure 1, la toile 4 de la roue comporte des perçages constituant les ouvertures 6 qui peuvent être réalisés au moment de l'usinage de la roue après forgeage et qui sont réparties dans une zone circonférentielle de la toile 4 suivant les surfaces de montage 5a et 5b. La disposition circonférentielle des ouvertures 6 sur la toile est identique à la disposition circonférentielle des ouvertures 8a et 8b sur les disques de frein 7a et 7b. Suivant l'invention, des bagues 10 en acier à hautes caractéristiques mécaniques, supérieures à celles du métal de la toile 4, sont introduites et fixées par un serrage radial dans chacune des ouvertures 6 traversant la toile 4. Pour obtenir un serrage radial de la bague 10 dans l'ouverture 6, les bagues 10 sont réalisées avec un diamètre externe légèrement supérieur au diamètre intérieur des ouvertures 6 et sont engagées en force dans les ouvertures 6. La fixation des bagues 10 dans les ouvertures 6 peut être complétée par tout moyen tel que le collage ou un sertissage. Le diamètre intérieur des bagues 10 qui délimitent les ouvertures 6 à leur périphérie interne est supérieur au diamètre des vis ou boulons 9 utilisés pour fixer les disques de frein 7a et 7b contre la toile 4. Les bagues 10 peuvent être réalisées en acier à haute résistance mécanique et/ou à haute limite élastique, par exemple en acier à outil de type 100 C6 ou en acier 30 NC D6. La haute limite élastique de l'acier de la bague 10 permet de limiter les contraintes et déformations de la partie interne des ouvertures 6, par exemple dans le cas d'un échauffement de la toile 4 en cas de freinage par l'intermédiaire des disques de frein 7a et 7b et/ou par l'intermédiaire de la jante 2. Comme il est visible sur la figure 1, une semelle de frein 12 peut être associée à la roue pour réaliser un freinage par frottement sur la surface de roulement de la jante 2. Dans ce cas, un freinage, à la fois par les freins à disque et la semelle de frein 12, entraîne un échauffement des disques 7a et 7b et de la jante 2 et, par leur intermédiaire, de la toile 4. Comme il est visible sur la figure 2, les disques de frein 7a et 7b sont fixés sur la toile 4 par des vis ou boulons 9 ayant chacun une tête de boulon 9a venant en contact de serrage sur un premier disque de frein 7a par l'intermédiaire d'une bague 11 a engagée dans une partie de l'ouverture 8a du disque de frein 7a et une partie filetée 9b sur laquelle est vissé un écrou 13 venant en contact de serrage avec une bague 11 b introduite dans une partie de l'ouverture 8b du second disque de frein 7b et en appui sur le second disque de frein 7b. Les disques de freins 7a et 7b sont en contact de serrage avec les surfaces de montage 5a et 5b de la toile 4. En cas de freinage, la toile 4 s'échauffe mais la déformation des bords des ouvertures 6 est limitée à un très faible niveau par les bagues 10 à haute limite élastique qui ne se déforment pas dans le domaine plastique. Les bords périphériques internes des ouvertures ne subissent donc que des déformations très faibles. Dans d'autres cas où l'on fixe au moins un élément sur la toile d'une roue de véhicule ferroviaire par des moyens de fixation engagés dans des ouvertures de la toile, il peut être avantageux également de limiter les dé- formations des bords des ouvertures de la toile et de protéger la périphérie interne de ces ouvertures par l'intermédiaire de bagues en matériau à haute limite élastique introduites dans les ouvertures pour délimiter leur périphérie interne. L'invention ne se limite pas strictement au mode de réalisation qui a été décrit. On peut par exemple utiliser des bagues en acier à haute limite élastique dont au moins une surface (interne ou externe) est revêtue d'un matériau isolant, par exemple une céramique. On peut réaliser la bague de façon à obtenir une bonne isolation thermique, par exemple de la fixation d'un disque de frein sur la roue. Au lieu d'une bague introduite avec serrage dans l'ouverture de la jante, on peut utiliser un revêtement épais par exemple réalisé par rechargement sur la surface interne des ouvertures de la jante, en un matériau à haute ou très haute limite élastique. L'invention s'applique à toute roue pour véhicule ferroviaire comportant une toile qui peut être plane ou au contraire courbe ou ondulée. REVENDICATIONS 1.-Roue de véhicule ferroviaire comportant une jante (2) et un moyeu (3) et une toile (4) joignant la jante (2) et le moyeu (3), traversée par au moins une ouverture (6) dans une direction sensiblement axiale de la roue (1), caractérisée par le fait que l'ouverture (6) traversant la toile (4) de la roue (1) est délimitée à sa périphérie interne par un élément (10) de forme générale annulaire et solidaire de la toile (4) de la roue (1) en un matériau ayant des caractéristiques mécaniques supérieures à celles du métal de la toile (4) de la roue (1). 2.-Roue suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément (10) est une bague en un matériau à haute limite élastique introduite avec serrage radial dans l'ouverture (6) de la toile (4). 3.-Roue suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que la bague (10) est revêtue sur l'une au moins de sa surface interne et de sa surface externe par un revêtement isolant. 4.-Roue suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément (10) est constitué par un revêtement épais sur la surface périphérique interne de l'ouverture (6). 5.-Roue suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que la bague (10) est en acier à haute limite élastique. 6.-Roue suivant la revendication 5, caractérisée par le fait que la bague (10) est en acier à outil. 7.-Roue suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait qu'au moins un disque de frein (7a, 7b) est fixé sur la toile (4) de la roue par au moins une vis (9) engagée à travers l'ouverture (6) de la toile. 8.-Roue suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait que la toile (4) est traversée par une pluralité d'ouvertures (6) réparties circonférentiellement sur au moins une surface annulaire (5a, 5b) de la toile (4).