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CENTRE DE ROUE.
La présente invention concerne un centre de roue pour véhicule de chemin de fera
Elle s'applique aux centres de roue coulés d'une seule pièce et comportant un moyeu central et une jante extérieure reliés entre eux par des bras divisés en deux branches disposées parallèlement à l'axe longitudinal du rail.
Elle a pour but principal d'obtenir un centre de roue qui soit moins sujet aux défauts ou inconvénients consécutifs au retrait que subit la pièce dans le moule lors de la réalisation en fonderie.
Les moyens mis en oeuvre consistent essentiellement dans un choix des formes et des sections permettant que le refroidissement des différentes par- ties de la pièce s'effectue en compensant sensiblement les facteurs engendrant normalement entre ces parties des-écarts de température lors du refroidissement de la pièce consécutif à la couléeo
On sait que la réduction de ces écarts de température est néces- saire pour l'obtention d'une pièce de qualité. En effet, lors de la contraction du métal provoquée par la solidification et le refroidissement, le retrait des parties plus froides s'effectue au détriment des zones de température plus éle- véeso Il en résulte dans la pièce des tensions génératrices de criques nuisibles à la qualité de la pièce.
En réduisant les écarts de température susceptibles de se présenter entre les différentes zones de la pièce, on évite que le retrait ne se localise dans des zones moins résistantes parce que de température plus éle- vée. Les risques de criquage sont ain considérablement diminués car les facul- tés d'allongement du métal sont suffisantes pour compenser l'effet du retrait lorsque celui-ci est uniformément réparti.
Les facteurs engendrant normalement des écarts de température lors du refroidissement sont principalement : 10-) le fait que certaines zones de la pièce sont alimentées par un acier déjà refroidi par un plus long trajet dans le moule. C'est ainsi que en ce qui con- cerne les centres de roue normalement coulés par le milieu de la pièce, l'acier ne vient alimenter la jante qu'après avoir parcouru les rayons. On comprend quq
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le milieu des secteurs de la jante compris entre deux rayons est alimenté par un acier déjà sensiblement refroidi par son long trajet dans le moule.
2.-) L'accumulation de métal constituée par la jonction des éléments composant le centre de roue est également un facteur susceptible de retarder le refroi- dissement de certaines zones de la pièceo C'est ainsi que le refroidissement de la jante à la jonction avec les rayons sera normalement moins rapide que celui de la partie de la jante éloignée de cette jonction.
L'aménagement des formes et des sections destiné selon l'in- vention à compenser ces différences consiste : .
1 ) à adopter pour la jante, une section progressivement variable de manière telle que la partie centrale du secteur comprise entre deux rayons soit d'un refroidissement moins rapide que les parties proches des rayonso Dans ce but, la section donnée à la jante se compose d'un plat parallèle à l'essieu et pourvu de deux ailes. La variation de section de la jante est obtenue en augmentant pro- gressivement l'épaisseur du plat à partir de la jonction des rayons avec la jan- te jusqu'au centre du secteur compris entre deux rayons.
Inversement, la largeur des ailes décroît progressivement de- puis les rayons jusqu'au centre de ce même secteur.
On obtient ainsi à ce dernier endroit une section de jante plus concentrée qu'à la jonction. Or, comme on sait que le refroidissement d'une sec- tion plus concentrée est moins rapide on réalise la compensation recherchée des facteurs signalés ci-avant.
2 ) A augmenter progressivement depuis le centre des rayons jusque la jonction avec la jante ou le moyeu, l'écartement des branches constituant les rayons.
Le développement de ces branches suit également une progressi- vité parallèle par une accentuation progressive de la concavité qui leur est donnée.
On assure ainsi pour les zones du rayon à refroidissement re- tardé par la proximité de la jamte et surtout du moyeu la compensation désirée en accélérant le refroidissement de ces parties. a) par un périmètre augmenté assurant à ces parties une possibilité de déper- dition plus grande de chaleur. b) par l'augmentation du volume du noyau en contact avec ces parties, augmenta- tion qui facilite et augmente l'absorption de chaleur par ce dernier.
3 ) A donner au moyeu, une section progressivement augmentée depuis l'axe du ray- on jusqu'à l'axe de l'intervalle séparant les rayons.
Toutefois,comme le faible développement de cet élément réduit considérablement les écarts de température susceptibles de s'y présenter, l'in- térêt pratique de cette disposition est minime et la disposition adoptée se jus- tifie plutôt par la nécessité d'harmoniser la conception de toutes les parties.
Enfin, il faut signaler à titre secondaire la contractibilité plus grande assurée au centre de roue grâce aux caractéristiques proposées.
Quoique ne constituant pas le but de l'invention, cette contracti- bilité est néanmoins une conséquence favorable résultant des dispositions pré- vues. En effet, si l'on considère la jante, on voit que l'augmentation d'épais- seur du plat extérieur de la jante s'établit en compensation du raidissement de celle-ci dû à sa jonction avec les rayons.
D'autre part, la contractibilité dans le sens radial, donnée aux rayons est également favorable à une meilleure répar- tition des contraintes résultant du bandageo En effet, lorsque le racourcissement des rayons exigé par cette opération n'est possible que par la déformation par com- pression du métal dont ils sont composés (cas des rayons rectilignes) lescontrain- tes supportées par ceux-ci sont toujours supérieures à celles imposées à la jante.
En effet les déformations linéaires subies ne seraient de même proportion pour la jante et les rayons que si ces derniers pouvaient être prolongés jusqu'au centre de la pièce, condition que l'encombrement du moyeu ne permet pas de réaliser. Enfin,
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la répartition de la raideur transversale dans les branches constituant les rayons améliore leur possibilité de travail lors des sollicitations latéra- les de la roue.
Les dessins ci-joints sont destinés à-illustrer à titre pu- rement exemplatif comment l'invention peut être réalisée en pratique.
Sur ces dessins :
La figure 1 est une vue en élévation d'un secteur compris en- tre les axes de deux intervalles isolant un rayon faisant partie d'un centre de roue suivant l'invention.
La figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue en élévation se rapportant à une va- riante de réalisation.
La figure 4 est une coupe suivant IV-IV de la figure 3.
La figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V indiquée aux figures 1 et 3.
La figure 6 est une coupe suivant l'axe VI-VI indiqué aux figu- res 1 et 3.
La figure 7 est une coupe suivant l'axe VII-VII indiqué aux fi- gures 1 et 3.
Le centre de roue est composé d'un nombre de secteurs identiques à ceux représentés aux dessins et correspondant au nombre de rayons admis.
Comme le montrent les dessins, le centre de la roue objet de l'in- vention, obtenu par coulée en une seule pièce comprend un moyeu central 1 et une jante extérieure 2 qui sont réunis par des rayons 3 divisés dans la direction de la voie par une ouverture 5. Les deux branches composant le rayon portent la ré- férence 6. L'angle 0( définit le secteur de roue compris entre deux intervalles isolant un rayon. Le nombre de rayons définit le nombre de secteurs 0(. identiques composant le centre de roue.
Conformément à l'invention, -le jante des figures 1 et 3 est com- posée d'un plat 7 parallèle à l'axe de l'essieu.
L'épaisseur de ce plat représentée en 8 à l'aplomb du rayon croit progressivement jusqu'à l'axe de l'intervalle où elle est représentée en 9. Le plat 7 est pourvu de deux ailes 10 qui s'annulent progressivement à mesure qu' elles se rapprochent du centre du secteuro
L'écartement entre les branches 6 composant le rayon est minimum au centre du rayon où il est indiqué 12. Il s'accroît progressivement vers la jonction avec la jante ou le moyeu où il est indiqué respectivement 13 et 14. La progressivité dans les écartements est réalisée de préférence par des courbures.
La concavité des sections des deux branches 6 est également pro- gressive.
Cette concavité est montrée par les figures 5,6 et 7 où l'impor- tance des concavités est respectivement renseignée 15,16 et 17.
Aucune variation d'épaisseur n'est envisagée pour le moyeu 1 de la figure 1 dont la jonction avec les rayons est, suivant un moyen connu, réali- sée par l'entremise d'une entretoise 18.
Le moyeu 1 de la figure 3 est par contre réalisé avec une varia- tion d'épaisseur analogue à celle prévue pour la jante.
19 indique l'épaisseur du moyeu à l'aplomb du rayon progressive- ment augmentée jusqu'au prolongement de l'axe de l'intervalle contigu où elle est renseignée 20. Les bordures des branches constitutives des rayons portent la ré- férence 21. Du côté moyeu elles se raccordent entre elles par un arrondi à l'axe de l'intervalle (fig.3) ou bien elles épousent le contour de l'ouverture 5 (figol).
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WHEEL CENTER.
The present invention relates to a wheel center for a railroad vehicle.
It applies to wheel centers cast in a single piece and comprising a central hub and an outer rim connected to each other by arms divided into two branches arranged parallel to the longitudinal axis of the rail.
Its main purpose is to obtain a wheel center which is less subject to the defects or disadvantages resulting from the shrinkage that the part undergoes in the mold during production in a foundry.
The means used consist essentially in a choice of shapes and sections allowing the different parts of the part to be cooled by substantially compensating for the factors that normally generate temperature differences between these parts during cooling of the room. part following the casting
We know that the reduction of these temperature differences is necessary to obtain a quality part. In fact, during the contraction of the metal caused by solidification and cooling, the colder parts are withdrawn to the detriment of the higher temperature zones o This results in tensions in the part which generate cracks harmful to the quality of the part.
By reducing the temperature differences likely to occur between the different areas of the room, the shrinkage is prevented from being located in less resistant areas because of the higher temperature. The risks of cracking are thus considerably reduced because the elongation possibilities of the metal are sufficient to compensate for the effect of shrinkage when the latter is uniformly distributed.
The factors that normally generate temperature differences during cooling are mainly: 10-) the fact that certain areas of the part are supplied by a steel already cooled by a longer path in the mold. Thus, as regards the wheel centers normally cast in the middle of the part, the steel only feeds the rim after having gone through the spokes. We understand that
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the middle of the sectors of the rim lying between two spokes is fed by a steel already substantially cooled by its long path in the mold.
2.-) The accumulation of metal formed by the junction of the elements making up the center of the wheel is also a factor liable to delay the cooling of certain areas of the part. This is how the cooling of the rim at the junction with the spokes will normally be slower than that of the part of the rim far from this junction.
The arrangement of shapes and sections intended according to the invention to compensate for these differences consists of:.
1) to adopt for the rim, a section progressively variable so that the central part of the sector between two spokes is less rapid cooling than the parts close to the spokes o For this purpose, the section given to the rim is composed a flat parallel to the axle and provided with two wings. The variation in section of the rim is obtained by gradually increasing the thickness of the plate from the junction of the spokes with the rim to the center of the sector between two spokes.
Conversely, the width of the wings gradually decreases from the radii to the center of this same sector.
A more concentrated rim section is thus obtained at the latter location than at the junction. Now, as we know that the cooling of a more concentrated section is less rapid, the desired compensation for the factors mentioned above is achieved.
2) To increase progressively from the center of the spokes to the junction with the rim or the hub, the spacing of the branches constituting the spokes.
The development of these branches also follows a parallel progression by a progressive accentuation of the concavity which is given to them.
The desired compensation is thus provided for the areas of the spoke cooling delayed by the proximity of the leg and especially the hub, by accelerating the cooling of these parts. a) by an increased perimeter ensuring to these parts a possibility of greater heat loss. b) by increasing the volume of the core in contact with these parts, an increase which facilitates and increases the absorption of heat by the latter.
3) To give the hub, a section progressively increased from the axis of the spoke to the axis of the gap separating the spokes.
However, as the low development of this element considerably reduces the temperature variations likely to occur therein, the practical interest of this provision is minimal and the provision adopted is justified rather by the need to harmonize the design. of all parties.
Finally, it should be noted as a secondary measure the greater contractibility assured at the wheel center thanks to the characteristics proposed.
Although not constituting the aim of the invention, this contractibility is nevertheless a favorable consequence resulting from the provisions laid down. Indeed, if we consider the rim, we see that the increase in thickness of the outer flat of the rim is established in compensation for the stiffening thereof due to its junction with the spokes.
On the other hand, the contractibility in the radial direction, given to the spokes is also favorable to a better distribution of the stresses resulting from the bandageo Indeed, when the shortening of the spokes required by this operation is possible only by the deformation by compression of the metal of which they are made (case of rectilinear spokes) the stresses supported by them are always greater than those imposed on the rim.
In fact, the linear deformations undergone would be of the same proportion for the rim and the spokes only if the latter could be extended to the center of the part, a condition that the size of the hub does not make it possible to achieve. Finally,
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the distribution of the transverse stiffness in the branches constituting the spokes improves their workability during lateral stresses on the wheel.
The accompanying drawings are intended to illustrate by way of illustration only how the invention may be carried out in practice.
On these drawings:
FIG. 1 is an elevational view of a sector included between the axes of two intervals isolating a spoke forming part of a wheel center according to the invention.
Figure 2 is a section along II-II of Figure 1.
FIG. 3 is an elevational view relating to an alternative embodiment.
Figure 4 is a section along IV-IV of Figure 3.
Figure 5 is a section taken along the line V-V shown in Figures 1 and 3.
Figure 6 is a section along the line VI-VI indicated in Figures 1 and 3.
Figure 7 is a section along the line VII-VII indicated in Figures 1 and 3.
The wheel center is composed of a number of sectors identical to those shown in the drawings and corresponding to the number of spokes allowed.
As shown in the drawings, the center of the wheel object of the invention, obtained by casting in one piece, comprises a central hub 1 and an outer rim 2 which are joined by spokes 3 divided in the direction of the track. by an opening 5. The two branches making up the spoke carry the reference 6. Angle 0 (defines the wheel sector included between two intervals isolating a spoke. The number of spokes defines the number of 0 sectors (. identical making up the wheel center.
According to the invention, the rim of Figures 1 and 3 is made up of a flat 7 parallel to the axis of the axle.
The thickness of this flat represented at 8 in line with the radius increases progressively up to the axis of the interval where it is represented at 9. The flat 7 is provided with two wings 10 which gradually cancel each other out. that they approach the center of the sector
The spacing between the branches 6 making up the spoke is minimum at the center of the spoke where it is indicated 12. It gradually increases towards the junction with the rim or the hub where it is indicated respectively 13 and 14. The progressiveness in the spacings is preferably produced by curvatures.
The concavity of the sections of the two branches 6 is also progressive.
This concavity is shown in figures 5, 6 and 7 where the importance of the concavities is respectively indicated 15, 16 and 17.
No variation in thickness is envisaged for the hub 1 of FIG. 1, the junction of which with the spokes is, according to known means, produced by means of a spacer 18.
On the other hand, the hub 1 of FIG. 3 is produced with a variation in thickness similar to that provided for the rim.
19 indicates the thickness of the hub in line with the spoke progressively increased until the extension of the axis of the contiguous interval where it is entered 20. The edges of the branches constituting the spokes bear the reference 21. On the hub side they are connected to each other by a rounding to the axis of the gap (fig. 3) or else they follow the outline of the opening 5 (figol).