Brevet FR2565923A1 — publié le 19851220

Châssis de bogie à trois essieux, procéde de fabrication dudit chassis et moyens pour la mise en oeuvre dudit procdde La présente invention sè rapporte à un chassis de bogie à trois essieux et à un procédé de fabrication d'un tel châssis qui comporte deux longerons et des traverses dont deux, dites intermediaires, sont de type en caisson et réunissent solidair ment les longerons, les semelles des longerons étant soudées aux semelles des traverses. Elle se rapporte aussi à des moyens pour la mise en oeuvre du procedé. Un chassis de bogie du type précédent est soumis à des efforts extrêmement sévères dûs aux charges de la caisse et aux réactions dynamiques. Les noeuds d'assemblage entre les longerons et les traverses doivent être particulièrement rigides. On réalise des chassis de bogie dont les longerons et les traverses constituent des caissons. Les longerons en caisson sont rectilignes pour faciliter la fabrication La présente invention a pour but de fournir un chassis de bogie à trois essieux présentant des longerons du type caisson mecano soudé présentant en élévation un profil ondulé de manière à abaisser au siaximum l'appui de la suspension secondaire. La conception en caisson des traverse et des longerons permet de réaliser des encastrements aux noeuds d'assersblage des longerons et des traverses ce qui assure une rdpartiticn et une réduction des contraintes.L'invention fournit un procédé à mode opératoire eonstant permettant la robotisation de l'opération de soudage ce qui permet de réaliser des châssis de grandes longueurs. L'invention fournit par ailleurs des moyens pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le châssis selon l'invention est caractérisé par le fait que chacun des longerons est constitué par un caisson mécano-soud réalisé par des âmes de forme générale ondulée, les semelles étant ondulées de manière å être adaptées et soudées aux dites âmes par des joints d'angle, l'amie intérieure de chaque longeron étant réunie aux âmes de chaque traverse intermédiaire par deux raccordements courbes. Selon une caractéristique, les semelles de chaque longeron présentent, à hauteur de chaque traverse, des appendices saillants qui recouvrent les tronçons d'âme formés par les raccordement courbes et qui sont soudés aux semelles de ladite traverse par des cordons de soudure éloignés de l'rame du tronçon. Selon une autre caractéristique, chaque longueur présente, à hau teur de chaque traverse, une éclisse longitudinale qui réunit deux tronçons adjacents de l'âme intérieure. Selon une autre caracteristique, chaque traverse présente, entre less raccordements courbes des âmes, des goussets transversaux qui sont soudés à l'intérieur des ames de la traverse et sont soudés à l'éclisse longitudinale. Le procédé selon l'invention consiste - à découper, dans des tôles, des semelles et des 3mes de traverses et de longerons et a former ensuite, par soudage, des traverses en caissons et des longerons, - à souder finalement les traverses aux longerons de manière à constituer le chassis, et il est caractérisé par le fait qu'il consiste - à découper les semelles et les ames par une torche å plasma, et à réaliser le découpage des semelles des longerons de manière que celles-ci présentent des appendices et le découpage des ames des longerons de manière que celles-ci aient une forme générale ondulée, - à usiner un chanfrein de soudage de section constante sur les bords des âmes des longerons et des traverses, - à plier les semelles des longerons sur une maehine à commande numérique, - à réaliser des longerons en caissons et les traverses en soudant lesdites semelles et lesdites ames au moyen d'un robot programmable. Selon une caractéristique, le procédé consiste, pour réaliser chaque longeron ou traverse, à pointer les semelles et les âmes de manière à réaliser une poutre en caisson, des diaphragmes de raidissement ayant été préalablement soudés a l'intérieur et à positionner la poutre ainsi constituée de manière que les âmes soient horizontales pour effectuer le soudage des joints d'angle par le robot programmable. Selon une caractéristique, le procédé consiste à positionner les longerons et les traverses de manière que les extrémités des traverses soient en face des appendices des semelles des longerons et à rapprocher les longerons de manière à encastrer les extrémités des traverses entre les dits appendices avant de souder les extrémités des traverses aux longerons. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détail en se référant à des modes de réalisation donnés à titre d'exemples et représentés par les dessins annexés. La figure 1 est une vue en perspective du châssis selon l'invention. La figure 2 est une vue partielle de dessus d'une variante du châssis. La figure 3 est une vue partielle, de dessus, d'une autre variante. La figure 4 représente, en coupe, un montage destiné à la préparation des bords des ames des longerons et des traverses. Les figures 5 et 6 représentent un positionneur adapté à la mise en place des traverses et des longerons pour l'assemblage final du chassis. Les figures 1 à 3 représentent un châssis de bogie à trois essieux se composant de deux longerons longitudinaux 1 réunis par des traverses intermédiaires 2 et des traverses d'extrémité 3. Des bossages 13, 14, 18 sont soudés sous les longerons pour assurer le guidage des postes d'essieux. Chaque longeron ou traverse intermédiaire constitue un caisson m4- cano-soudé dont la section droite est un carré ou un rectangle. Chaque longeron présente, en élévation, un contour courbe lui donnant une forme génd- rale ondulée dont les parties basses se situent entre les boites d'essieux et servent de support à des blocs élastiques 5 constituant la suspension secondaire. Chaque longeron 1 constitue un caisson forme de deux zones en tôle 11 et de deux semelles 12, ces âmes et ces semelles étant réunies les unes aux autres par des joints d'angle. Les semelles des longerons présentent des appendices saillants 121 servant à la jonction avec des semelles des traverses. Les âmes 11 ont en élévation une forme générale ondulée, les semelles 12 étant elles-mêmes prévues ondulées. Chaque traverse 2 constitue un caisson formé de deux ames en tôle 21 et de deux semelles en tôle 22 réunis par des joints d'angJe. Chaque âme intérieure 11 d'un longeron est réunie aux âmes 21 de chaque traverse intermédiaire par deux raccordements courbes 111. Les appendices 121 recouvrent les tronçons d'3me formées par les raccordements 19. Dans le mode de réalisation de la figure 1, les raccordements courbes 111 sont moncblocs avec les tronçon d'am2s il, Dans le mode de réalisation de la figure 2, les raccordements courbes 111 sont des pièces rapportées qui sont reunies chacune par un joint de soudure è l'ame intérieure du longeron. Dans le mode de réalisation de la figure 3, chaque noeud d'assemblage comporte une pièce en forme de T et de construction en caisson dont deux branches opposées sont engagées dans Ie caisson du longeron et dont la troisième branche est engagée dans le caisson de la traverse Les appendices 121 de chaque longeron sont soudés aux semelles 21 des traverses par des joints de soudure 42 qui sont décalés, vers l'axe longitudinal 19 du bogie, par rapport à l'âme intérieure 11. Les ames 21 des traverses sont soudées aux raccordements courbes 111 solidaires des âmes des longerons par des joints de soudure 41 qui sont décalés vers l'axe longitudinal 19 du bogie par rapport à l'alignement de l'amie intérieure.Les joints de soudure 41 et 42 sont décalés l'un par rapport à l'autre. Chaque longeron 1 présente à hauteur de chaque traverse intermédiaire 2, une éclisse longitudinale 15 qui réunit deux tronçons adjacents de l'âme 11 situés de part et d'autre des raccordements courbes 111. Chaque éclisse 15 est soudée aux deux tronçons d'âme 11 et a une semelle 12. Des diaphragmes de renforcement 16 sont disposés transversalement à l'intérieur des longerons où ils sont soudés par trois côtés. Leur présence intervient dans le comportement dynamique de la stuctute porteuse donc dans sa fiabilité. Dans le mode de réalisation de la figure 2, chaque traverse intermédiaire 2 présente entre les raccordements courbes 111 de chaque noeud d'assemblage , des-goussets transversaux 17 qui sont soudés à l'intérieur des âmes de la traverse de manière à déborder les extrémités des traverses et ces goussets sont soudés a l'éclisse longitudinale 15 de manière à réunir ces pièces. Le procédé de fabrication du châssis va maintenant être décrit. La première opération consiste d découper, dans des tôles planes, triées à une épaisseur déterminée, des semelles de traverses et de longerons. Le découpage est effectué à l'aide d'une torche a plasma contrôlée par une machine à commande numérique de manière à maintenir la planéité des tôles et à obtenir des bords de bonne qualité. Les âmes des longerons présentent la forme générale ondulée représentée par la figure 1. Les semelles présentent des appendices 121 tels que ceux visibles sur les figures 1 et 2. On usine ensuite par fraisage les bords bruts de découpe de manière à obtenir des bords droits. On réalise par usinage un chanfrein sur les bords des âmes des longerons et des traverses destinés à recevoir les joints de soudage. Sur les bords a souder des âmes le chanfrein a un profil en J ou en demi-U (représenté sur la figure 4). Ce chanfrein présente une section constante ce qui permet de robotiser l'opération de soudage. Le chanfrein est à 500 ou à 300 pour certains cordons de soudure. On met en forme par pliage sur une machine à commande numérique les âmes et les semelles nécessitant un pliage, en particulier les semelles des longerons. On réalise séparément chaque traverse intermédiaire 2 en soudant les semelles et les âmes au moyen d'un robot de soudage prograsmable. A cet effet, on positionne, sur un outillage, une semelle puis les diaphragmes que l'on pointe dessus puis les âmes que l'on plaque contre les diaphragmes et ladite semelle. Après pointage, on soude les diaphragmes à l'intérieur puis on referme avec la deuxième semelle. On met en place la traverse ou le longeron sur un positionneur de soudage placé devant le robot et on exécute ensuite les soudures en joints d'angle à l'aide de ce robot, les âmes étant positionnées horizontalement. Pour l'assemblage final, on met en place sur un positionneur, les traverses intermédiaires en les bridant et on positionne les deux longerons. Les extrémités des traverses sont en face des appendices des semelles des longerons. On rapproche ensuite les longerons de manière d venir les encastrer sur les extrémités des traverses intermédiaires. On soude ensuite les deux traverses intermédiaires aux longerons ainsi que les traverses ex trêmes. Pour la fabrication d'un châssis tel que celui de la figure 2, on soude les extrémités des goussets transversaux 17 de chaque extrémité de traverse intermédiaire à l'éclisse longitudinale 15 correspondante du longeron. Ensuite on soude les raccordements courbes 111 aux Smes des traverses et des longerons. Pour la préparation des bords des âmes et des semelles, après découpage, on utilise le montage de la figure 4. Ce montage comporte une empreinte 7 dont le contour extérieur correspond au contour de l'Ame ou de la semelle de manière à être en retrait par rapport à ce contour. L'empreinte comporte au centre un évidement 71 connecté 9 des moyens d'aspiration permettant de faire le vide dans la chambre constituée sous une tôle découpée posée sur l'empreinte. L'ame ou la semelle couvre entièrement l'empreinte et son joint d'étanchéité et la mise sous vide de la chambre formée par lté- videment assure le plaquage et la fixation de la taLe. L'usinage du chanfrein est effectué par une fraise 9. Le blocage de la tôle peut être renforcé par des brides. Pour l'assemblage final on utilise le positionneur des figures 5 et 6. Il comporte des berceaux fixes 81 sur lesquels les traverses intermédiaires 2 sont fixées-par bridage et des berceaux mobiles 82 sur lesquels les longerons 1 sont fixés. Ces berceaux mobiles 82 sont susceptibles d'être déplacés par des moyens de déplacement par rapport aux traverses. Le déplacement des berceaux mobiles assure l'encastrement des extrémités des traverses entre les appendices des semelles. Dans cette position on effectue le pointage des traverses sur les longerons. On peut ensuite terminer les soudures en plaçant l'ensemble sur un cadre tournant. I1 est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention imaginer des variantes et des perfectionnements de détails et de même envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS 1.- Châssis de bogie comportant deux longerons (1) et des traverses (2) dont deux dites intermédiaires, sont de type en caisson et réunissent solidairement les longerions, les semelles des longerons étant soudées aux semelles des traverses, caractérisé par le fait que chacun des longerons (1) est constitue par un caisson mécano-soudé réalise par des âmes (11) de forme générale ondulée, les semelles (12) étant ondulées de manière a être adaptées et soudées aux dites âmes par des joints d'angle, 1'3me intérieure (1I) de chaque longeron étant réunie aux âmes (21) de chaque raverse intermédiaire par deux raccordements courbes (111). 2. Châssis selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les semelles (12) de chaque longeron grésen- tent, à hauteur de chaque traverse > des appendices saillants (121) qui recouvrent les tronçons d'âme formés par les raccordements courbes et qui sont soudés aux semelles de ladite traverse par des cordons de soudure (42) éloignés de l'amie du longeron. 3. Chassis selon l'une quelconque des revendications précédentes > - caractérisé par le fait que chaque longeron présente, a hauteur de chaque traverse, une éclisse longitudinale (15) qui réunit deux tronçons adjacents de l'ame intérieure (11). 4. Châssis selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque traverse 5. Châssis selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'à chaque noeud d'assemblage il comporte une piè- ce en forme de T de construction en caisson dont deux branches opposées sont engagées dans le caisson du longeron et dont la troisième branche est engagée dans le caisson de la traverse. 6.- Procédé de fabrication d'un châssis de bogie consistant - à découper; dans des tales, des semelles et des âmes de traverses et de longerons et à former ensuite, par soudage, des traverses en caisson et des longerons, - à souder finalement tes traverses aux longerons de manière à constituer le châssis, caractérisé par le fait qu'il consiste - à découper les semelles et les âmes par une torche à plasma, et à réaliser le découpage des semelles des longerons de manière que celles-ci presentent des appendices (121) et le découpage des âmes des longerons de manière que celles-ci aient une forme générale ondulée, - à usiner un chanfrein de soudage de section constante sur les bords des âmes des longerons et des traverses, - à plier les semelles' des longerons sur une machine à commande numérique, - à réaliser des longerons en caissons et les traverses en soudant lesdites semelles et lesdites ames au moyen d'un robot programmable. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il consiste, pour réaliser chaque longeron ou traverse, à pointer les semelles et les âmes de manière à réaliser une poutre en caisson, des diaphragmes de raidissement ayant été préalablement soudés à l'intérieur et à positionner la poutre ainsi constituée de manière que les âmes soient horizontales pour effectuer le soudage des joints d'angle par le robot programmable. 8.- Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'il consiste b positionner les longerons (1) et les traverses (2) de manière que les extrémités des dites traverses soient en face des appendices (121) des semelles des longerons et à déplacer les longerons (1) de manière à encastrer les extrémités des traverses (2) entre lesdits appendices avant de souder les extrémités des traverses aux longerons. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 8, caractérisé par le fait qu'il consiste à souder les goussets débordant les extrémités des traverses aux éclisses longitudinales des longerons et à souder ensuite les raccordements courbes (111) aux âmes des traverses et des longerons. 10.- Moyen pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 6 9 9, caractérisé par le fait qu'il comporte une empreinte (7) correspondant au contour des ames des longerons et présentant un évidement central (71) connecté à des moyens d'aspiration permettant de faire le vide dans la chambre constituée sous une tôle découpée posée sur la dite empreinte. 11.- Moyen selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comporte un positionneur comportant des berceaux fixes (81) sur lesquels peuvent être fixés les traverses intermédiaires (2) et des berceaux (82) mobiles sur lesquels peuvent être fixés les longerons (1) et des moyens pour déplacer les dits berceaux mobiles (82) de manière A encastrer les extrémités des traverses dans les longerons.