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"Train de roues pour wagons de chemin de fer et véhicules analo- gues, et son procédé de fabrication*
Les trains de roues pour wagons de chemin de fer et véhicules analogues sont généralement établis par un procédé consistant à fabriquer séparément un essieu solide, des disques de roue et des bandages de roue, après quoi ces éléments sont assemblés en les emmanchant à chaud ou à force.
Dans certains cas, les disques et les bandages de roue sont fabriqués en une seule pièce par une opération d'emboutissage ou de laminage, la fixation par emmanche- mententre l'essieu et le disque de roue étant pratiquée même dans les cas où l'on emploie un essieu tubulaire afin de réduire le poids du train de roues. Une caractéristique commune à. ces cons- tructions réside dans le fait que le bandage, ou le bandage et les disques, sont établis en une matière ayant un pourcentage de
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carbone considérablement plus élevé que la matière des autres parties du train de roues, afin de conférer à la bande de roule- ment une résistance aussi élevée que possible à l'usure.
La divergence susindiquée entre les pourcentages de carbone des diverses parties du train de roues a pour résultat des dif- ficultés presque insurmontables, ou en tout cas très considéra- bles, lorsqu'il s'agit de construire un train de roues dans le- quel les liaisons par emmanchement à force ou à chaud entre le bandage et le disque et entre le disque et l'essieu sont rempla- cées par des joints soudés. En effet, il est extrêmement diffi- cile, lors de la soudure de matières ayant des pourcentages de carbone trèa différents, de réaliser une soudure ayant une ré- sistance suffisante pour pouvoir être exposée aux efforts qui se présentent au cours du service dans les trains de roues pour wagons de chemin de fer.
Par conséquent, dans la construction de trains de roues assemblés par soudure, on a essayé d'éviter ces difficultés, par exemple en soustrayant les joints soudés autant que possible aux grands efforts, par exemple grâce à une construction dans laquelle le joint soudé entre le bandage et le disque de roue sert en substance uniquement à rendre ces éléments solidaires, ou bien en établissant le bandage (ou, dans le cas de disques et de bandages laminés, le bandage et le disque), en une matière ayant un pourcentage de carbone tel que ces éléments puissent être soudés l'un à l'autre et à l'essieu, après quoi on soudait autour du bandage une jante extérieure résistait à l'usure, en une matière ayant un pourcentage de carbone élevé.
L'expérience et les essais récents ont démontré toutefois qu'un pourcentage de carbone relativement élevé donne lieu à. des inconvénients dans le bandage et que ce pourcentage n'est pas le seul facteur décisif de la résistance du bandage à l'usure.
Parmi les inconvénients dus à un pourcentage de carbone élevé
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dans le bandage, on peut citer le fait que, lors du patinage de la roue sur le rail à la suite d'un freinage énergique, l'éléva- tion de la température due au frottement peut devenir si élevée que la matière de la couche extérieure extrême du bandage risque de subir une trempe lorsque le bandage est refroidi rapidement par l'air ambiant après une application des freins. La couche extérieure ainsi trempée montre une tendance à l'écaillement.
En outre, lors de la rectification du bandage au tour, l'outil doit attaquer la matière à une grande profondeur afin de ne pas tra- vailler dans la couche trempée extrême.
Comme indiqué plus haut, le pourcentage de carbone n'est pas le seul facteur décisif de la résistance à l'usure, et, par conséquent, de la longévité du train de roues. En effet, le degré d'usure dépend également dans une larges mesure de l'importance du poids dit non suspendu du train de roues, c'est-à-dire du poids des organes qui actionnent les roues sans interposition d'organes élastiques, l'usure augmentant rapidement avec le poids non suspendu et la vitesse du convoi, avec, comme consé- quence, une augmentation des efforts s'exerçant sur tous les organes du train de roues.
Un moyen d'éliminer ces difficultés consiste à diminuer le poids non suspendu, de manière à permettre une réduction du pourcentage de carbone requis dans le bandage, sans mettre en danger la résistance de ce dernier à l'usure. Une telle dimi- nution du pourcentage de carbone dans le bandage a pour effet d'offrir de nouvelles possibilités dans la construction de trains de roues soudés, ceci grâce au fait qu'il ne sera plus néces- saire de tenir compte de difficultés rencontrées dans le soudage d'une matière à pourcentage de carbone élevé à une matière ayant un pourcentage de carbone plus réduit.
La réduction du poids non suspendu du train de roues peut être obtenue de diverses manières. Selon une construction déjà
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proposée, le poids peut être réduit en exécutant l'essieu à par- tir d'un tube laminé en une pièce ou à partir de deux demi-tubes emboutis soudés l'un à l'autre et présentant des bourrelets cur- vilignes aux points de connexion avec les disques de roue, ces bourrelets constituant une transition appropriée, au point de vue de la résistance, entre l'essieu et les disques.. es derniers sont soudés à l'essieu, d'ou il résulte une réduction supplémen- taire du poids du train de roues par le fait que les moyeux re- quis pour le montage habituel à emmanchement peuvent être com- plètement omis.
On a proposé d'exécuter le bandage et le disque de la roue en une seule pièce par laminage, emboutissage ou une opération analogue, et de réunir la roue à l'essieu soit par emmanchement, soit par un joint de soudure. Dans ce dernier cas, la matière de la roue doit posséder un pourcentage de carbone relativement faible comparativement à celui de la matière de l'essieu, afin défendre l'opération de soudage pratiquement possible. Toutes ces constructions présentent la caractéristique commune que la zone de transition entre le bandage et le disque de la roue est située sensiblement dans la partie médiane de la face interne du bandage. far suite de. cette construction, les efforts provoqués par la charge extérieure agissant sur le bandage sont transmis directement du bandage au disque sans aucune élasticité intermé- diaire.
Ce fait est particulièrement défavorable dans les cas où le bandage est réuni au disque par une soudure, laquelle est soumise directement et d'une façon non élastique aux efforts extérieurs agissant sur le bandage et provenant de la pression exercée sur le rail.
La présente invention concerne un train de roues pour wagons de chemin de fer et véhicules analogues, comportant un bandage et un disque de roue établis en une seule pièce. Selon cette inven- tion, les inconvénients précités sont éliminés par le fait que le
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disque de roue vient se raccorder au bandage de roue sur le coté opposé à celui du boudin, par rapport au plan de la surface de roulement, de préférence sur le bord du bandage, tandis que le bord intérieur du disque, en considérant le sens radial, est soudé à l'essieu creux, De préférence, ce bord intérieur est situé du même coté du plan de la surface de roulement que le boudin de la roue.
L'invention concerne également un procédé d'exécution d'un bandage et d'un disque de roue, ce procédé consistant à emboutir un disque ayant une ouverture centrale, de façon à former un rebord autour de la circonférence du disque, et à produire le profil du bandage par tournage à. partir de ce rebord. Il va de soi que le rebord doit présenter une épaisseur telle qu'il permette le tour- nage du profil du bandage. La partie située entre ce rebord et l'ouverture centrale est ensuite façonnée par emboutissage ou par tournage, de manière à constituer un disque de roue présentant une ouverture centrale pour l'essieu, lequel est ensuite soudé au disque.
Ce procédé suppose naturellement que l'ébauche présente une épaisseur telle que le profil du bandage puisse être obtenu par tournage à partir du rebord, ou que le rebord puisse se voir im- primer l'épaisseur requise en le refoulant dans le sens axial.
Il va de soi que, lors de la formation du rebord, l'épaisseur de celui-ci augmente, mais cette augmentation ne s'élève qu'à. quel- ques pour cent de l'épaisseur de l'ébauche. Par conséquent, il convient de réduire l'épaisseur du disque entre le rebord et la partie centrale, de façon à obtenir un profil de disque approprié.
Cette réduction de l'épaisseur peut être réalisée par exemple par une opération de tournage ou d'emboutissage exécutée avant ou après la formation du rebord, ou par une opération d'emboutissage exécutée simultanément avec la formation de ce dernier. En même temps, on imprime au disque de roue un profil curviligne, conique,
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ondulé, ou tout autre profil convenable qui permet de aouder le disque à l'essieu, les dimensions du disque étant choisies de façon à obtenir une certaine élasticité tant dans le sens radial que dans le sens axial.La matière constitutive de la roue doit naturellement être d'une nature convenant au soudage.
Dans les constructions connues, dans lesquelles le bandage et le disque de la roue sont exécutés en une seule pièce, la jonction entre ces éléments est située sensiblement sur la partie médiane de la face interne du bandage. La construction selon l'invention diffère entièrement sous ce rapport, en ce sens que la zone de transition entre le disque et le bandage est située au bord de celui-ci, cette zone étant ainsi sensiblement curvi- ligne. De ce fait, on obtient une certaine élasticité entre le bandage et le disque. Comme le disque de roue peut également présenter une certaine élasticité, les bandages constituent le seul poids non suspendu du train de roues.
Comme indiqué plus. haut, la construction selon l'invention convient uniquement en combinaison avec des essieux tubulaires qui présentent au point de connexion aux disques de roue une for- me permettant de réunir le disque à l'essieu par soudage. Dans un train de roues établi de cette façon, le poids non suspendu est réduit au possible, d'où diminution des mesures de la bande de roulement ainsi que des rails, le train de roues présentant dans ce cas une forme bien adaptée aux efforts qui s'y présentent.
De plus, le train de roues peut être fabriqué d'une manière com- parativement plus simple.
Dans le dessin annexé, Fig. 1 est une coupe longitudinale d'une partie du train de roues établi selon l'invention, tandis que les Fige. 2 et 3 représentent un procédé d'exécution d'un disque et d'un bandage de roue en une seule pièce.
Dans la Fig. 1, la référence 1 désigne un coté d'un essieu tubulaire présentant une fusée 2, également tubulaire. L'essieu
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présente un bourrelet annulaire curviligne 3, auquel le disque de roue 4 est fixé par une soudure annulaire 5. Le disque de roue 4 se raccorde progressivement au bandage 6 sur le côté opposé au boudin 8, par rapport au plan 7 de la surface de rou- lement. Le disque de roue 4 est conformé de façon à présenter une certaine élasticité tant dans le sens axial que dans le sens radial. En outre, le bandage 6 est quelque peu élastique par rap- port au disque 4* Il ressort de la Fig. 1 que la partie médiane 9 du bord intérieur du disque est située sur le même coté du plan 7 de la surface de roulement que le boudin 8.
Grâce à. cette disposition, le moment agissant sur le disque à la suite d'une pression horizontale s'exerçant sur le bandage se trouve réduit de la valeur du moment produit par la pression verticale, vu que ces moments agissent dans des directions opposées. Toutefois, la soudure 5 ne doit pas être située à une distance importante du plan de la surface de roulement, vu que, dans ce cas, le mo- ment s'exerçant sur la soudure à la suite de la pression verti- cale serait trop élevé. Dans le mode d'exécution représenté, la soudure est soumise à. de faibles efforts seulement.
Le disque ces le bandage de roue selon Fig. 1, peuvent être exécutés de la manière indiqua à titre d'exemple dans les Fige.
2 et 3. L'ébauche consiste en un disque 11 présentant une ou- verture centrale 10. Un rebord 12 est formé sur la circonférence du disque par emboutissage. En même temps, ou ultérieurement, on imprime à la partie centrale du disque la forme qui ressort de la Fig. 3, après quoi on enlève les parties hachurées. Comme indiqué plus haut, le mode d'exécution peut varier, tout en restant dans le cadre de l'invention.
REVENDICATIONS.
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"Train of wheels for railway wagons and similar vehicles, and method of manufacture thereof *
Undercarriages for railway wagons and the like are generally established by a process of separately manufacturing a solid axle, wheel discs and wheel tires, after which these elements are assembled by hot or press-fit. strength.
In some cases, the discs and the wheel tires are made in one piece by a stamping or rolling operation, the sleeve-fitting between the axle and the wheel disc being practiced even in cases where the a tubular axle is used to reduce the weight of the wheel set. A characteristic common to. These constructions reside in the fact that the tire, or the tire and the discs, are made of a material having a percentage of
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considerably higher carbon than the material of the other parts of the wheel set, in order to give the tread as high a resistance to wear as possible.
The above-mentioned discrepancy between the carbon percentages of the various parts of the wheel set results in almost insurmountable, or in any case very considerable, difficulties when it comes to constructing a wheel set in which the press-fit or hot-fit connections between the tire and the disc and between the disc and the axle are replaced by welded joints. In fact, it is extremely difficult, when welding materials with very different percentages of carbon, to produce a weld with sufficient strength to be able to be exposed to the stresses which arise during service in trains. of wheels for railway wagons.
Therefore, in the construction of welded sets of wheels, attempts have been made to avoid these difficulties, for example by removing the welded joints as much as possible from great stresses, for example by a construction in which the welded joint between the tire and the wheel disc serves essentially only to make these elements integral, or else by establishing the tire (or, in the case of discs and laminated tires, the tire and the disc), of a material having a percentage of carbon such that these elements could be welded to each other and to the axle, after which a wear resistant outer rim was welded around the tire, made of a material having a high carbon percentage.
However, recent experience and tests have shown that a relatively high percentage of carbon results in. disadvantages in the tire and that this percentage is not the only decisive factor of the resistance of the tire to wear.
Among the disadvantages due to a high carbon percentage
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in the tire, we can cite the fact that, when the wheel slips on the rail as a result of vigorous braking, the temperature rise due to friction can become so high that the layer material outer tire may be soaked when the tire is cooled rapidly by the ambient air after application of the brakes. The outer layer thus soaked shows a tendency to peel.
In addition, when grinding the tire by turning, the tool must engage the material to a great depth so as not to work in the extreme wet layer.
As mentioned above, the percentage of carbon is not the only decisive factor in the wear resistance, and, therefore, the longevity of the wheel set. Indeed, the degree of wear also depends to a large extent on the importance of the so-called unsprung weight of the wheel set, that is to say of the weight of the members which actuate the wheels without the interposition of elastic members, wear increases rapidly with the unsprung weight and the speed of the convoy, with, as a consequence, an increase in the forces exerted on all the components of the wheel set.
One way to eliminate these difficulties is to reduce the unsprung weight, so as to allow a reduction in the percentage of carbon required in the tire, without endangering the resistance of the latter to wear. Such a reduction in the percentage of carbon in the tire has the effect of offering new possibilities in the construction of welded wheel sets, thanks to the fact that it will no longer be necessary to take account of the difficulties encountered in welding a material with a high carbon percentage to a material with a lower carbon percentage.
The reduction in the unsprung weight of the wheel set can be achieved in various ways. According to a construction already
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proposed, the weight can be reduced by making the axle from a rolled tube in one piece or from two pressed half-tubes welded to each other and having curvilinear beads at the points connection with the wheel discs, these beads constituting an appropriate transition from the point of view of strength between the axle and the discs. The latter are welded to the axle, resulting in an additional reduction. reduce the weight of the wheel set by the fact that the hubs required for the usual push-fit fitting can be omitted altogether.
It has been proposed to make the tire and the wheel disc in one piece by rolling, stamping or the like, and to join the wheel to the axle either by fitting or by a weld joint. In the latter case, the material of the wheel must have a relatively low percentage of carbon compared to that of the material of the axle, in order to make the welding operation practically possible. All these constructions have the common characteristic that the transition zone between the tire and the disc of the wheel is located substantially in the middle part of the inner face of the tire. far following. In this construction, the forces caused by the external load acting on the tire are transmitted directly from the tire to the disc without any intermediate elasticity.
This fact is particularly unfavorable in cases where the tire is joined to the disc by a weld, which is subjected directly and in an inelastic manner to the external forces acting on the tire and coming from the pressure exerted on the rail.
The present invention relates to a wheel set for railway wagons and similar vehicles, comprising a tire and a wheel disc made in one piece. According to this invention, the aforementioned drawbacks are eliminated by the fact that the
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wheel disc connects to the wheel tire on the side opposite to that of the flange, relative to the plane of the rolling surface, preferably on the edge of the tire, while the inner edge of the disc, considering the radial direction , is welded to the hollow axle. Preferably, this inner edge is located on the same side of the plane of the running surface as the flange of the wheel.
The invention also relates to a method of making a tire and a wheel disc, the method comprising stamping a disc having a central opening, so as to form a rim around the circumference of the disc, and producing the profile of the bandage by turning to. from this ledge. It goes without saying that the rim must have a thickness such as to allow the profile of the tire to be turned. The part located between this rim and the central opening is then shaped by stamping or by turning, so as to constitute a wheel disc having a central opening for the axle, which is then welded to the disc.
This process naturally assumes that the blank has a thickness such that the profile of the tire can be obtained by turning from the rim, or that the rim can be printed to the required thickness by pushing it in the axial direction.
It goes without saying that, during the formation of the rim, the thickness of the latter increases, but this increase only amounts to. a few percent of the thickness of the blank. Therefore, the thickness of the disc between the rim and the central part should be reduced, so as to obtain a suitable disc profile.
This reduction in thickness can be achieved for example by a turning or stamping operation performed before or after the formation of the rim, or by a stamping operation performed simultaneously with the formation of the latter. At the same time, a curvilinear, conical profile is imprinted on the wheel disc,
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corrugated, or any other suitable profile which allows the disc to be welded to the axle, the dimensions of the disc being chosen so as to obtain a certain elasticity both in the radial direction and in the axial direction. The material constituting the wheel must naturally be of a nature suitable for welding.
In known constructions, in which the tire and the wheel disc are made in one piece, the junction between these elements is located substantially on the middle part of the inner face of the tire. The construction according to the invention differs entirely in this respect, in that the transition zone between the disc and the tire is situated at the edge thereof, this zone thus being substantially curved. As a result, a certain elasticity is obtained between the tire and the disc. Since the wheel disc can also have some elasticity, the tires are the only unsprung weight of the wheel set.
As stated more. At the top, the construction according to the invention is suitable only in combination with tubular axles which have at the point of connection to the wheel discs a shape enabling the disc to be joined to the axle by welding. In a wheel set established in this way, the unsprung weight is reduced as much as possible, resulting in a reduction in the measurements of the tread as well as the rails, the wheel set in this case having a shape well suited to the forces which present themselves there.
In addition, the wheel set can be manufactured in a comparatively simpler manner.
In the accompanying drawing, FIG. 1 is a longitudinal section of part of the set of wheels established according to the invention, while the Figs. 2 and 3 show a method of making a disc and a wheel tire in one piece.
In Fig. 1, the reference 1 designates one side of a tubular axle having a spindle 2, also tubular. The axle
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has a curvilinear annular bead 3, to which the wheel disc 4 is fixed by an annular weld 5. The wheel disc 4 gradually connects to the tire 6 on the side opposite to the flange 8, with respect to the plane 7 of the wheel surface - of course. The wheel disc 4 is shaped so as to have a certain elasticity both in the axial direction and in the radial direction. In addition, the tire 6 is somewhat elastic with respect to the disc 4 * It can be seen from FIG. 1 that the middle part 9 of the inner edge of the disc is located on the same side of the plane 7 of the rolling surface as the flange 8.
Thanks to. In this arrangement, the moment acting on the disc following a horizontal pressure exerted on the tire is reduced by the value of the moment produced by the vertical pressure, since these moments act in opposite directions. However, the weld 5 should not be located a great distance from the plane of the running surface, since in this case the moment exerted on the weld as a result of the vertical pressure would be too high. Student. In the embodiment shown, the weld is subjected to. low efforts only.
The disc these the wheel tire according to Fig. 1, can be carried out in the manner indicated by way of example in Figs.
2 and 3. The blank consists of a disc 11 having a central opening 10. A rim 12 is formed around the circumference of the disc by stamping. At the same time, or subsequently, the central part of the disc is imprinted with the shape which emerges from FIG. 3, after which the hatched parts are removed. As indicated above, the embodiment may vary, while remaining within the scope of the invention.
CLAIMS.
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