Brevet FR2613995A1 — publié le 19881021

CAISSE AUTOPORTANTE DE VEHICULE FERROVIAIRE L'invention concerne une caisse autoportante de véhicule ferroviaire, destinée en particulier au transport des passagers. Jusqu'à présent, les caisses des véhicules ferroviaires, que ces derniers soient automoteurs ou remorqués, ont une ossature métallique réalisée soit en acier de norme E 26 ou E 36 avec éventuellement une addition de cuivre, soit en acier inoxydable austénitique 18/8, soit en alliage d'aluminium, et sont constituées de profilés sur lesquels on fixe des tôles de revêtement extérieur et des panneaux de revêtement intérieur en matériau métallique ou en plastique. L'espace libre entre les revêtements extérieurs et intérieurs est rempli d'un isolant thermique et acoustique tel que de la laine de verre. L'invention a pour objet une caisse autoportante de véhicule ferroviaire, qui puisse être réalisée de façon simple et économique, qui permette un gain de poids-par rapport aux solutions actuelles les plus légères basées sur l'utilisation de profilés en alliage d'aluminium, qui offre une excellente résistance à la corrosion ainsi que des propriétés d'isolation thermique et acoustique et qui permette encore une intégration des accessoires et équipements ou supports d'équipement dans la structure de caisse proprement dite. L'invention propose donc une caisse autoportante de véhicule ferroviaire, caractérisée en ce quelle est constituée de parties moulées en matériau composite, qui comportent les revêtements ou parements intérieurs et extérieurs de la caisse du véhicule. Cette constitution de la caisse selon l'invention permet d'atteindre les buts visés: - une fabrication économique, - un gain de masse par rapport aux caisses à structure en alliage d'aluminium, - une excellente résistance à la corrosion, - une isolation thermique et acoustique procurée directement par le matériau composite, - une intégration des accessoires et des équipements ou des supports d'équipements grâce à la fabrication par moulage des différentes parties constituant la caisse du véhicule. Selon une autre caractéristique de l'invention, cette caisse en matériau composite comprend une demi-coque supérieure et une demi-coque inférieure, réalisées chacune en une seule pièce et assemblées l'une à l'autre suivant un plan de joint sensiblement horizontal, et des extrémités avant et arrière réalisées également chacune en une seule pièce et fixées sur les extrémités longitudinales des demi-coques. Ces parties sont assemblées entre elles par boulonnage et par collage, donc de façon relativement simple et peu onéreuse. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le matériau composite comprend une âme en mousse à base de résine phénolique, revêtue sur ses deux grandes faces d'un parement en résine phénolique armée de fibres de verre. L'épaisseur d'un panneau de ce matériau composite varie de 70 9170 mm environ, tandis que celle des parements peut varier de 3 à 18 mm environ, en fonction de la destination du panneau. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la demi-coque inférieure est solidaire 9 ses extrémités longitudinales, sur la face extérieure de sa paroi inférieure, de deux éléments métalliques de renforcement qui forment une traverse pivot assurant le support de la caisse sur un bogie, une traverse de tête, et une poutre centrale reliant ces deux traverses. Les deux ensembles métalliques sont fixés par collage et boulonnage ou rivetage au matériau composite de la demi-coque inférieure, et participent au renforcement des deux extrémités du châssis du véhicule ferroviaire. Par ailleurs, le parement ou le revêtement extérieur de la partie formant châssis de la demi-coque inférieure peut être moulé avec des formes constituant des poutres nécessaires à la résistance en compression et en flexion du châssis, ainsi que des traverses et supports nécessaires à la fixation des appareils logés sous le châssis. En variante, le panneau de matériau composite formant le châssis peut être moulé de telle sorte que les coffres et logements d'appareils soient totalement intégrés à ce panneau et participent ainsi à la résistance mécanique de l'ensemble. Le revêtement intérieur de la demi-coque inférieure comprend avantageusement des inserts métalliques de fixation des sièges ou bien des plaques transversales formant support de siège, et forme le plancher du véhicule. Le revêtement intérieur de la demi-coque supérieure constitue, dans sa partie horizontale, le plafond du véhicule et comporte des gaines et des logements de réception d'équipements de ventilation, de climatisation et d'appareils d'éclairage, ainsi que des conduits de réception de lignes électriques et pneumatiques. Les parois latérales de la demi-coque supérieure comprennent les ouvertures de baies et les parties supérieures des ouvertures de portes, le revêtement intérieur de ces parois latérales comportant des encadrements de baies et de portes, ainsi que des supports d'équipement tels que des porte-bagages et des mécanismes de porte. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaltront à la lecture de la description qui va suivre, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée d'une caisse de véhicule ferroviaire selon l'invention - la figure 2 est une vue partielle en coupe d'un panneau de matériau composite - la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale de la caisse de la figure 1; - la figure 4 est une vue partielle en coupe selon la ligne IV - IV de la figure 3; - la figure 5 est une vue schématique en coupe, semblable à la figure 3, mais représentant une variante de réalisation de l'invention;; - les figures 6 et 7 sont des vues en plan et de dessus, respectivement, d'un ensemble métallique de renforcement d'une extrémité du châssis de la caisse. Comme on le voit en figure 1, la caisse 10 d'un véhicule ferroviaire selon l'invention est constituée essentiellement d'une demi-coque supérieure 12 d'une demi-coque inférieure 14 et de deux parties d'extrémité 16 et 18, qui sont chacune moulées en une seule pièce en un matériau composite comprenant, comme on le voit en figure 2, une âme 20 en mousse à base de résine phénolique et des parements ou revêtements 22 extérieur et intérieur en résine phénolique armée de fibres de verre. Selon la destination du panneau, l'épaisseur de l'âme 20 en mousse peut varier 70 à 170 mm environ, et les épaisseurs des revêtements ou parements 22 peuvent varier de 3 à 18 mm environ, ces parements pouvant comprendre des surépaisseurs locales de renforcement. Il est indiqué, à titre d'exemple 2 non limitatif, que le poids de l'âme en mousse est d'environ 30 kg par m pour une épaisseur de 120 mm. Ce matériau composite a des caractéristiques intrinsèques de résistance mécanique telles que la caisse de véhicule est autoportante, sans qu'il soit nécessaire de la monter sur une ossature métallique. Les quatre parties 12, 14, 16, 18 constitutives de la caisse du véhicule sont reliées entre elles par boulonnage et collage. La demi-coque supérieure 12 est formée de moulage en une seule pièce ayant une longueur légèrement inférieure à celle de la voiture et constitue le pavillon 24 et les parties supérieures 26 des deux parois latérales du véhicule, qui comportent donc les ouvertures de baies 28 et les parties supérieures 30 des ouvertures de porte. Comme on le voit dans les figures 3 et 5, le parement intérieur du pavillon 24 forme le plafond du véhicule, dans lequel sont intégrés des gaines et logements 32 de réception d'équipements de ventilation ou de climatisation, d'appareils d'éclairage et de lignes électriques et pneumatiques. Le revêtement intérieur des faces latérales de la demi-coque supérieure 12 comprend quant à lui des encadrements de baies et de portes, des supports de mécanismes de portes, ainsi que des supports de porte-bagages, et, de façon générale, est formé avec tous les supports et accessoires pouvant être réalisés par moulage. La demi-coque inférieure 14 de la caisse est réalisée par moulage en une seule pièce ayant la longueur de la voiture et constitue le châssis de celleci, les parties inférieures des deux parois latérales et, à ses extrémités, le support des parties 16 et 18 précitées. Le revêtement intérieur de la partie châssis 34 forme le plancher de la voiture et pourra être recouvert d'un tapis en matière plastique ou en caoutchouc. Il comporte également, soit des inserts métalliques permettant la fixation des sièges au sol, soit, comme représenté dans les figures 3 à 5, des parois ou nervures transversales 36 formant support de siège et constituant également des éléments de renforcement entre le châssis 34 et les parties inférieures des parois latérales de la voiture. Le revêtement extérieur du châssis 34 sera moulé avec des formes constituant des poutres 38 nécessaires à la résistance du châssis en compression et en flexion, ainsi que des traverses et des supports permettant la fixation des appareils destinés à être rapportés sous le châssis. Tous les inserts métalliques nécessaires à ces fixations seront intégrés dans le panneau de châssis 34. En variante, et comme représenté en figure 5, le panneau de chassis 34 peut être moulé de façon à comprendre des coffres 40 de réception des appareils précités, ces coffres participant ainsi à la résistance mécanique de l'ensemble, le châssis 34 et les coffres 40 constituant alors un chagsis-poutre intégré. Dans ces deux modes de réalisation, des ensembles métalliques représentés dans les figures 6 et 7 seront rapportés sous les extrémités avant et arrière de la demi-coque inférieure 14 et renforceront les extrémités du châssis 34. Chaque ensemble métallique 42 comprend une traverse pivot 44 assurant le support de la voiture sur le bogie correspondant, une traverse de tête 46 destinée à supporter un dispositif d'antichevauchement et une poutre centrale 48 comprenant un caisson 50 de support d'attelage. Chaque ensemble métallique 42 est assemblé au panneau composite de châssis 34 par collage et boulonnage ou rivetage. Par ailleurs, les parois latérales de la demi-coque inférieure 14 comprennent, comme on le voit en figure 1, les parties inférieures 52 des ouvertures de porte. Les parties d'extrémité avant - et arrière 16 et 18 sont également réalisées en une seule pièce par moulage, dans le même matériau composite que les parties 12 et 14 et comportent essentiellement une ouverture frontale et deux ouvertures laterales. Elles prolongent le pavillon 24 de la demi-coque supérieure 12 ainsi que les parois latérales des demi-coques supérieures et inférieures. Outre les avantages déjà citées, la caisse selon l'invention, en matériau composite moulé, peut avoir des formes nouvelles et agréables satisfaisant mieux aux conditions techniques d'infrastructure et aux conditions ergono moques. Par ailleurs, l'utilisation d'un matériau composite à base de résine phénolique permet une très bonne résistance au feu et une bonne résistance mécanique. En cas de pirolyse, ce matériau ne dégage ni azote, ni chlore, ni fumées opaques. REVENDICATIONS 1) Caisse autoportante de véhicule ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle est constituée de parties (12, 14i 16, 18) moulées gn matériau composite, qui comportent les revêtements ou parements intérieurs et extérieurs de la caisse du véhicule. 2) Caisse selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites parties moulées en matériau composite comprennent une demi-coque supérieure (12) et une demi-coque inférieure (14) réalisées chacune en une seule pièce et assemblées l'une à l'autre suivant un plan de joint sensiblement horizontal, et des extrémités avant et arrière (16, 18) réalisées également chacune en une seule pièce et fixées sur les extrémités longitudinales des deux demicoques (12, 14). 3) Caisse selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites parties (12, 14, 16, 18) sont assemblées entre elles par boulonnage et collage. 4) Caisse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau composite comprend une âme (20) en mousse à base de résine phénolique, revêtue sur ses deux grandes faces d'un parement (22) en résine phénolique armée de fibres de verre. 5) Caisse selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la demi-coque inférieure (14) est solidaire, à ses extrémités longitudinales, de deux éléments métalliques (42) de renforcement rapportés sur la face extérieure de sa paroi inférieure et formant une traverse pivot (44) du support de la caisse sur un bogie, une traverse de tête (46) et une poutre centrale (48) reliant ces deux traverses. 6) Caisse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le parement extérieur de la demi-coque inférieure (14) comprend de moulage des poutres (38) nécessaires à la résistance de la caisse en flexion et en compression. 7) Caisse selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le parement extérieur de la demi-coque inférieure (14) est formé de moulage avec des coffres (40) de réception d'appareils ou d'équipements destinés à être montés sous la caisse. 8) Caisse selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que les parois latérales de la demi-coque supérieure comprennent les ouvertures de baies (28) et les parties supérieures (30) des ouvertures de porte, dont les parties inférieures (52) sont formées dans la demi-coque inférieure (14). 9) Caisse selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que le revêtement intérieur de la demi-coque supérieure (12) constitue le plafond du véhicule et comporte des gaines et logements (32) de réception d'équipements de ventilation ou de climatisation, d'appareils d'éclairage et de lignes électriques et pneumatiques, et constitue les parois internes du véhicule ainsi que les encadrements de baies et de portes et des supports d'équipement téls que des porte-bagages et des mécanismes de porte. 10) Caisse selon l'une des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que le revêtement intérieur de la demi-coque inférieure (14) constitue le plancher du véhicule et comprend des inserts métalliques de fixation des sièges ou bien des plaques ou nervures transversales (36) formant support de siège.