Brevet FR2596347A1 — publié le 19871002

L'invention est relative au dispositif de liaison entre deux véhicules ,L\ccessifs -ferroviaires ou routiers-où la circulation est rendue possible grace à lutilisation de soufflets ou de passerelles étanches aux intempéries et au bruit. Elle concerne un dispositif déformable dont le but est de permettre les difor- mations. en niveau et en gauchissement, entre les planchers des véhicules successifs et est plus particulièrement intéressante lorsque le nombre des véhicules reliés est supérieur a deux car nombre de solutions de l'art antérieur ne sont pas applicables à cette confiquration. Généralement, la liaison entre les différentes caisses de véhi- cules -en particulier dans le cas des tramways- est assurée par tourillonnement autour d'un axe vertical d'une sorte de tourelle d'inter-circulation, dans laquelle les parois cylindriques, le plafond relativement plan et le plancher horizontal assurent la continuité matérielle des parois5 par rotation autour d'un axe perpendiculaire au plancher de chacun des véhicules liés, le tourillonnement d'un plancher par rapport à celui du compartiment dintercirculation se faisant le long de deux arcs de cercle glissant l'un sur l'autre. Le brevet FR 2.357.409 décrit un mode intéressant de réalisation d'une telle cinématique : les deux moitiés du compartiment d'intercirculation sont reliées entre elles par un axe horizontal, situé à proximité du plancher, ce qui permet d'assurer la continuité matérielle des planchers d'un véhicule à l'autre par une charnière voisine de cet axe transversal qui est5 préféren- tiellement, disposé sur la traverse de charge d'un bogie médian. Il en résulte une liaison, du type "à la cardan" par trois axes perpendiculaires entre les véhicules. La torsion en roulis doitS alors, tre absorbée par les suspensions des bogies extremes, en cas de gauche de voie. Ce dispositif présente l'inconvénient de ne pas tre applicable, pour des raisons mécaniques, à un train formé de plus de deux caisses qui parcourt les gauches et infle- irons de voies urbaines ou montagneuses, par exemple. Le brevet EP 0134202 décrit un autre mode de réalisation du compartiment d'intercirculation lorsque les chassis des véhicules consécutifs n'ont qu'un seul point commun, assuré par une rotule; le compartiment d'intercirculation5 matérialisé par deux planchers semi-circulaires prend alors orientation par un dispositif bissecteur de l'angle entre les deux caisses. Ces deux planchers du compartiment dintercirculation permettent les gauchissements entre les planchers des différents véhicules5 mgme si leur nombre est supérieur a deux, à condition que les planchers du compartiment dintercirculation soient reliés par un plancher élastiquement déformable, qui n'est pas décrit dans le document cité. L'analyse de l'art antérieur montres à l'évidence5 le besoin d'un plancher pour compartiment dointercirculation entre véhicules ferroviaires ou routiers qui puisse supporter des charges tout en étant continu et qui soit susceptible d'assurer les déformations éventuelles de dénivellation, de gauchissement entre plans et de petites déformations élastiques des dispositifs de liaison entre véhicules. En raison de l'évolution des technologies, il apparait également nécessaire que ce type de plancher déformable pour compartiment d'intercirculation mette en oeuvre des principes de fonctionnement qui le rende utilisable à des trains constitués de plus de deux véhicules. L'invention a donc pour objectif de proposer un moyen de réalisation d5un tel dispositif déformable5 assurant une liaison continue avec les planchers des véhicules placés de part et d'autre du compartiment d'intercirculation, capable de permettre les déformations de niveau et de gauchissement et ce quel que soit le nombre des véhicules reliés. L'invention consiste en un dispositif déformable, constitué de pièces à base de caoutchouc, ledit dispositif étant destiné à assurer la continuité de passage entre deux véhicules ferroviaires ou routiers successifs constituant un élément drun train, malgré les dénivellations, le ballant latéral et les gauchissements entre les planchers desdits véhicules. Le dispositif objet de l'invention est constitué des éléments suivants : (a) à chacune de ses extrémités, un joint, déformable, qui assure l'étanchéité aux poussières, aux intempéries et au bruit, (b) un plancher déformable5 autoporteur, dans lequel la résistance aux charges est obtenue par l'écartement de deux nappes de renforcement, noyées au sein d'un mélange à base de caoutchouc, qui reposent sur deu" lignes d'appui rigides, généralement mé- talliquess (c) des supports élastiques discontinus, a grande capacité de cisaillement dans le sens longitudinal et dans le sens transver- sdl du véhicule. Ces supports élastiques sont fixés aux lignes d'appui rigides. La résistance à la flexion, entre les de lignes d'appui initialement parallèles5 du dispositif déformable objet de lPinven- tion est en effet due à l'effet poutre des deux nappes de ren f,,rcement, réalisées en cables textiles ou métalliques, qui sont maintenues écartées, dans le sens vertical5 par le matériau élastique formant entretoises par essence capable de gauchisse- ments -meme importants- entre les lignes d'appui rigides sur les planchers des demi-compartisnents d' i ntercircul ati on. Une élasticité longitudinale aux petites déformations est apportée par l'appui d'une telle poutre sur ses deux lignes d'ap- pi rigides5 grâce aux supports élastiques, déformables en ci sillet, longitudinalement et transversalement, tout en assu rant une rigidité élevée sous des charges verticales. Les caractéristiques et variantes de l'invention sont miex comprises a la lecture de la description accompagnant les dessins dans lesquels, - la figure 1 représente une vue de dessous de l'ensemble du plancher disposé entre les dex lignes d'appui rigides, - la figure 2 est une coupe longitudinale donnant la section droite du plancher déformable objet de l'invention. - la figure - illustre une variante de réalisation, dans laquelle l'étanchéité, assurée par glissement, permet la séparation aisée entre les véhicules. - la figure 4 schématise la déformation du plancher en cas de choc accidentel, provoquant les déformations extrSmes des moyens d'attelage entre caisses. La figure 1 est un schéma d'ensemble du plancher déformable représenté vue du dessous Entre les véhicules la et lb -dont seules les extrémités des planchers a et des parois latérales 2b sont représentéestourillonnent les deux moitiés Sa et b d'un compartiment d'intercirculation, chacune étant solidaire de parois latérales 4a et 4b dudit compartiment d'ir,terclfculatlon rendues étanches par des moyens connus (non représentés) d'une part avec les parois latérales b des véhicules la et lb et, d'autre part, entre elles par une paroi déformable connue 5 telle qusun soufflet. Le plancher déformable 6 est disposé entre les planchers rigides des demi-compartiments d'intercirculation a et b. Sa largeur "a" normalement constante autorise néanmoins les petits débattements élastiques de l'attelage qui ont pour effet de faire varier de quelques millimètres -par exemple, plus ou moins 15 millimètres, en service normal- l'écartement te des bords des planchers des demi-comprtiments d'intercirculation 3a et 3b. Pour ce faire5 les deux bords du plancher déformable 6 sont bnu- lonnés et bridés par une barre rigide 7 métallique par exemple, et sont en appui sur des supports élastiques 8 -qui peuvent tertre réalisés par un assemblage approprié, du type sandwich de caoutchouc et de métal-, représentés, a titre d'exemple non limi tatif, au nombre de cinq. Lesdits supports élastiques 8 sont conçus pour présenter une déformabilité de l'ordre de i à 2 millimètres, au maximum, dans le sens vertical, de manière à supporter les charges passant sur le plancher.Ils présentent, dans les directions transversale et, surtout, longitudinale du vXhi- cule, une faible rigidité (csest-à-dire une réaction ne dépas- sant pas 15 daN) qui permet les débattements nécessaires à faible contrainte en cisaillement du caoutchouc. Les supports élastiques 8 sont portes par des cornières 9 fixées aux extrémités internes du plancher des deux demi-compartiments d'intercirculation 3a et b. Lesdites cornières 9 ont été représentes discontinues mais il est évident pour l'homme de l'art que la mBme fonction serait remplie, de manière analogue, par des cornières continues sur toute la section transversale (telles que celles représentées sur la figure 2). Les silhouettes des pieds des passagers, les plus grands H et les plus petits F envisageables, représentées en trait discontinu, donnent l'échelle du dispositi. La figure 2 est une section par l'axe longitudinal des véhicules ou, plus exactement, par l'axe longitudinal du compartiment d"intercirculation même si les deux véhicules ne sont plus alignes comme cela se produit lors du parcours dune portion de voie en courbe. Cette coupe montre comment une étanchéité aux bruitsS å air et aux interpéries peut entre assurée par un joint déformable 10, réalisé par un profilé en caoutchouc rapporté ou par moulage en plusieurs parties5 juxtaposées sur toute la largeur du compartiment et comportant des alvéoles (20). L'extrémité 11 du joint déformable 10, située du coté du plancher déformable 6 et qui doit rester en appui avec lui, sera avantageusement fixé par adhérisation à la barre rigide de bridage 7 dont le boulonnage enserre l'extrémité -de préférence décortiqué, csest-à-dire dont le rev?tement en caoutchouc a été éliminé jusqu'à proximité des nappes de renforcement 16a et 16b- du plancher déformable 6. Des contreplaques 12 servent à pincer ledit plancher dUformable 6, par un boulonnage (ou un rivetage) dont certains boulons (ou rivets) permettent également la fixation des armatures supérieu- res 13 des supports élastiques 8. Lesdits supports élastiques 8 seront avantageusement -mais non obligatoirement - choisis de section rectangulaire, ce qui autorise une souplesse dans le sens de l'écartement "e" des faces verticales des planchers des demi-compartiments ddintercircula- tion a et 3b supérieure à la souplesse dans le sens perpendiculaire. Les déplacements dans cette dernière direction correspondent à des mouvements parasites entre les deux demi -compartiments d'intercirculation Sa et b, ds aux seuls frottements des axes prévus pour tourillonner sur les planchers des véhicules, ce qui a été démontré expérimentalement lors des essais sur les premiers prototypes. Les supports élastiques 8, qui doivent en permanence subir les petites sollicitations modifiant l'écartement "e" des faces verticales des planchers des demi-compartiments d'intercirculation a et b seront préférentiellement réalisés, pour leur partie élastique, dans un mélange à base de caoutchouc dont la formulation5 par le choix de l'élastomère -tel que5 à titre d'exemple non limitatif, du caoutchouc naturel- et/ou par la nature des adjuvants incorporés à l'élastomère, assurera une bonne résistance à la fatigue dynamique donc une grande durée de vie. Les extrémités 14 du joint déformable 10. situées du cot des véhicules, de part et d'autre du compartiment d'intercircula- tion, sont fiées de façon positive, par exemple par boulonnage d'un insert métallique 155 sur les extrémités des planchers des demi-compartiments d'intercirculation sa et b. Les charges exercées sur la face supérieure du joint déformable 10 peuvent être supportées par un contact glissant sur la cornitre d'appui 9, comme représenté, ou encore sur les planchers des demi-compartiments Na et t, amincis dans cette zone. Le plancher déformable 6, au contraire, est par essence autoporteur grâce au moment de flexion entre les appuis rigides constitues par les barres de bridage 7, à chacune de ses extrémités, et à la raideur longitudinale des deuw nappes de renforcement 16a et 16b, pratiquement égale à celle des fils qui les composent, lesdites nappes de renforcement 16a et 16b étant maintenues écartées par leur liaison intime, obtenue au cours de l'opération de vulcanisation,-avec le mélange à base de caoutchouc 17. Les nappes de renforcement lba et l6b peuvent Entre constituées par des cables parallèles, métalliques ou textiles de haut modu le, - c'est-å-dire dont le module est au moins égal à 65 GPa -, et, en particulier, par des cables de polyamide aromatique, des fibres de verre ou de carbone ou encore des fibres de polyéthylene ou de polypropylene. Le mélange a base de caoutchouc 17 pourra, avantageusement, recevoir une formulation appropriée qui, par le choix de l'élasto- mbre tel qu'un polymère contenant dans sa chaîne moléculaire des atomes d'halogène - par exemple du polychloroprbne, du chlorobutyl ou du bromobutyl- et/ou par la nature des adjuvants incorpores à l'élastomère, lui conférera une bonne résistance au feu et évitera l'émission de gaz ou de vapeurs toxiques en cas de contact avec une flamme. Le joint déformable 10, assurant l'étanchéité du dispositif, pourra, pour les mêmes raisons de sécurité, entre réalisé dans le même mélange à base de caoutchouc ou dans un mélange de nature différente mais présentant des caractéristiques semblables. La figure 3 illustre une variante du dispositif objet de lsin- vention qui présente l'avantage de faciliter le désaccouplement des véhicules la et Ib lorsque le joint déformable -représenté, à titre d'exemple non limitatif, réalisé dans un matériau cellulaire-, solidarisé, par exemple à ses extrémités 11 en contact avec le planchei- dêforrable b, par serrage entre les barres de bridage 7 eL les contreplaques de pincement 12, se trouve en simple appui glissant sur les planchers des demi-compartiments d'intercirculation Ta et b, dans une zone mincie. L-'étanchéité est alors assurée par recouvrement des extrémités 14 du joint déformable 10 par des profilés 18, par exemple repas lisés en étal ou alliage léger, tel que de l'aluminium, fixés aux planchers des demi-compartiments d'intercirculation 3a et b. a travers des boutonnières 19 ménagés dans le joint difor- mable 10. Lorsque tous les jeux mécaniques "j", entre le joint déformable lo et les planchers des demi-compartiments d'intercirculation a et b ainsi qu'entre les supports élastiques 8 et les contrepla- ques de pincement 12 venant au contact des cornières 9 sont ab sorbes en raison de débattements accidentels, le plancher difor- amble 6 peut, grace à sa conception, se comprimer sous la forme d'un bombement. La figure 4 schématise le comportement du plancher déformable 6 dans ces circonstances de choc accidentel, provoquant des défor- mations extrêmes des moyens d'attelage entre caisses, juste avant que des déformations mécaniques ne se produisent dans les planchers a et dans les parois b (non représentées) des véhi- cules la et Ib venus en contact. Le plancher déformable 6 se comprime par une mise en forme d'oméga des nappes de renforcement 16a et 16b qui restent paral lèves entre elles. Cette mise en forme d'oméga est sans danger et non destructrice pour le plancher déformable 6. Elle se traduit par un simple bombement dudit plancher déformable 6, sous les pieds des passagers, les voyageurs étant, par ailleurs bousculés lors de la compression accidentelle des attelages. Le cisaillement maximal des supports élastiques 8, ainsi que l'entrée en contact de leurs armatures supérieures 13 et des contreplaques de pincement 12 avec les bords des planchers des demi compartiments Ta et 3b ou des cornières 9 qui leur sont fixées provoque déjà un couple de flexion dirigé vers le haut du plancher déformable 6. L'effet poutre entre les nappes de renforcement 16a et l6b retarde la déformation dudit plancher 6. après l'entrée en contact de ces pièces, il se produit un flambage des deux nappes de renforcement l6a et 16b -flambage qui a lieu dans le me sens pour les deux nappes- dont les extrémités viennent buter sur les barres de bridage 7, solidaires du joint déformable 10 lui-mSme comprimé à son maximum. La rotation, autour d'un axe horizontal, de l'ensemble rigide forme des barres de bridage 7, des contreplaques de pincement 12 et des armatures supérieures 13 des supports élastiques 85 est rendue possible par la souplesse desdits supports élastiques 8. Cette rotation permet, en service normal, des dénivellations de plusieurs centimètres entre les planchers 2a des véhicules la et lb et, par conséquent, entre les deux planchers des demi -compartiments d'intercirculation Sa et 3b qui suivent leùrs débattementsmais restent alignes sur lFaxe passant par les deux centres de tourill~onnement. Par ailleurs, les dénivellations peuvent strie différentes aux bords droits et gauches des véhicules la et lb, Si la cinétique des demi-compartiments dintercirculation 3a et 3b se produit avec un angle de roulis entre les planchers, la structure du plancher déformable 6 admettant un vrillage des nappes de renforcement 16a et 16b, sans contraintes notables. Pour satisfaire à la déformation illustrée sur la figure 4, les constituants des nappes de renforcement 16a et l6b seront avantageusement choisis parmi des matériaux présentant un module tl?vé, peu différent du module des fils constitutifs, et une faible torsion soit, a titre d'exemple non limitatif, a base de fils de polyamide aromatique, de fils de polyéthylène, de polypropylène, de fibres de carbone ou de verre, ou encore de cables métalliques peu toronnés, appelés cables frettés. La description et les figures précédentes se rapportent au cas d'un compartiment d'intercirculation formé de deux moitiés identiques. t'invention s'appliquerait, de la même marnière, au cas d'un compartiment d'intercirculation formé de trois éléments ou plus, l'élément médian rigide, étant, par exemple, supporté par un point milieu de l'attelage entre deux voitures consécutives et disposé entre dut planchers dé+ormables réalisés conformément à i invention. De remet l'invention s'applique au cas d'une rame articulée dont les extrémités seraient en appui sur un bogie ou un essieu simple commun. Enfin linvention serait transposable, par le choix des dimen sions et la sélection d'éléments de renforcement appropriés, aux compartiments d'intercirculation de véhicules transportant des automobiles ou d autres moyens de transport terrestre. La description et les figures qui précèdent permettent de mettre en évidence les caractéristiques et les avantages du dispositif objet de lsinvention qui : - présente un plancher autoporteur, grcice à sa structure permettant un effet poutre entre deux lignes doappui; - est rendu étanche aux bruits et aux intempéries par linser- tion d'un joint déformable aux extrémités voisines des véhicules de part et d'autre du compartiment d'intercirculation; - absorbe les dénivellations et les gauchissements entre les planchers des véhicules successifs gracie a lvaction des supports élastiques qui portent ledit plancher déformable;; - accepte des dénivellations différentes entre les bords droits et gauches des véhicules successifs par la possibilité de vrillage des nappes de renforcement, ce qui le rend utilisable sur des trains composés d'un nombre de véhicules supérieur a deux; - résiste aux chocs accidentels, par déformation en oméga des nappes de renforcement ne provoquant qu'un simple bombement dudit plancher dbformable; - peut présenter des caractéristiques anti-feu grace à la formulation des mélanges a base de caoutchouc constitutifs du plancher et du joint déformables; - présente une grande durée de vie sous les sollicitations dynamiques rencontrées en service, grave a la formulation du mélange à base de caoutchouc utilisé dans les supports élastiques qui portent ledit plancher. Homme de l'art peut, bien entendu, apporter au dispositif destiné a assurer la continuité de passage entre deux véhicules successifs ferroviaires ou routiers, objet de l'invention, et à ses variantes illustrées sur les figures, diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif destiné a assurer la continuité de passage entre deux véhicules successifs ferroviaires ou routiers malgré les dénivellations, le ballant latéral et le gauchissement entre les planchers desdits véhicules, caractérisé en ce qu'il comprend (a) à chacune de ses extrémités, un joint déformable (10) assurant l'étanchéité aux poussières aux bruits et aux intempéries, (b) un plancher déformable (6), autoporteur, constitué dun mélange à base de caoutchouc (17) comportant des nappes de renforcement (16a) et (16b) et reposant sur deux barres rigides de bridage (7), (c) des supports élastiques (8), discontinus, à grande capacité de cisaillement dans le sens longitudinal et dans le sens transversal du véhicule, lesdits supports élastiques 2') Dispositif destiné a assurer la continuité de passage entre deux véhicules successifs, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint déformable (10) comporte au moins deux alvéoles (20) qui se présenteront transversalement au sens du véi- cule, après mise en place. 3 ) Dispositif destiné à assurer la continuité de passage entre deux véhicules successifs, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint déformable (10) est constitué d'un matériau cellulaire. 40) Dispositif destiné à assurer la continuité de passage entre deux véhicules successifs, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérise en ce que le joint déformable (10) est réalisé dans un melange à base de caoutchouc auquel sa formulation assure une bonne résistance au feu. 50) Dispositif destiné à assurer la continuité de passage entre deux véhicules successifs, selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les nappes de renforcement (16a) et (16b) du plancher déformable (6) sont constituées de cables mXtalli- ques parallèles, à faible taux de torsion de manière à assurer une déformation aussi faible que possible sous l'effet de la charge ou des moments de flexion. 6 ) Dispositif destiné d assurer la continuité de passage entre deux véhicules successifs selon 1 une des revendications 1 a 4 caractérisé en ce que les nappes de renforcement (16a) et (16b) du plancher déformable (6) sont constituées de tablés de tetile dont le module est supérieur a 65 GPa, tels que des fibres de polyamides aromatiques des fibres de verre5 des fibres de carbone, des fibres de polyéthylène ou de polypropylène. 7 ) Dispositif destiné à assurer la continuité de passage entre deu véhicules successifs, selon lPune des revendications 1 A bS caractérisé en ce que le plancher élastique (6) est réalisé dans un mélange a base de caoutchouc (17) auquel sa formulation confère une bonne résistance au feu. 8 ) Dispositif destiné a assurer la continuité de passage entre deux véhicules successifs, selon l'une des revendications i a 7, caractérisé en ce que les supports élastiques (8) sont des sand- wiches de caoutchouc adhérisé a des armatures métalliques.