Brevet FR2692541A1 — publié le 19931224

Véhicule ferroviaire formé par assemblage modulaire La présente invention concerne un véhicule ferroviaire formé par assemblage modulaire. On connait, par le document FR-A-2 613 995, une caisse autoportante de véhicule ferroviaire permettant un gain de poids par rapport aux solutions les plus légères basées sur l'utilisation de profilés en alliage d'aluminium. Selon ce document, on proposait de réaliser la caisse de façon simple et économique tout en ayant une excellente résistance à la corrosion ainsi que des propriétés d'isolation thermique et acoustique. La caisse devait permettre aussi une intégration des accessoires et équipements ou supports d'équipement dans la structure de caisse proprement dite. La caisse, selon le document FR-A-2 613 995, est constituée de parties moulées en matériau commposite qui comportent les revêtements ou parements intérieurs et extérieurs de la caisse de véhicule. Dans le mode de réalisation proposé cette caisse 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 demicoques. Ces parties sont assemblées entre elles par boulonnage et par collage. Une telle caisse est représentée à la figure 1 annexée à la présente demande.Comme on peut le constater, l'assemblage des deux demi-coques entre elles se fait selon un joint longitudinal et central qui pose beaucoup de problèmes de réalisation et d'esthétique. Pour avoir un assemblage correct des deux demi-coques, il faut en effet que les portées à assembler soient très nettes. Cette contrainte est très difficile à satisfaire pour l'homme du métier étant donné la longueur d'une caisse et les longueurs à solidariser. Pour pallier cet inconvénient, on propose selon la présente invention un véhicule ferroviaire comportant un châssis avec remontées de faces et un pavillon, des montants reliant le châssis au pavillon. L'invention a donc pour objet un véhicule ferroviaire formé par assemblage modulaire de parties en matériau composite, caractérisé en ce que ces parties comprennent un châssis pourvu de remontées de faces à l'exception des emplacements de portes, un pavillon et des montants latéraux reliant le châssis au pavillon, chaque espace compris entre deux montants successifs, le pavillon et une remontée de face définissant une baie pour une vitre du véhicule. La vitre peut être solidarisée au véhicule par collage sur les remontées de face et sur le pavillon. Les vitres peuvent avantageusement participer à la résistance structurelle du véhicule. Cette participation est réalisée par la vitre elle-même et par l'intermédiaire de la colle utilisée pour le collage des vitres. Le châssis est de préférence équipé de socles de réception des montants. Le châssis peut comporter des renforts servant de supports pour les sièges du véhicule. Ces renforts peuvent alors servir de butées pour le positionnement des montants. Pour plus de sûreté, il est préférable que des moyens de retenue des vitres soient fixés sur les montants. Le châssis peut comporter des coffres intégrés dans son épaisseur. Le montant sera de préférence composer de deux parties dont l'assemblage forme un boitier. L'une de ces parties possède une base reposant sur le châssis et un rebord supportant le pavillon. L'autre partie sert alors de couvercle à la première partie. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une caisse de véhicule ferroviaire selon l'art connu, - la figure 2 est une vue partielle en coupe d'un panneau de matériau composite, - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'un véhicule ferroviaire selon l'invention, - la figure 4 est une vue partielle en coupe selon l'axe IV-IV de la figure 3, - les figures 5 à 8 représentent des détails de la figure 3, - les figures 9 à 11 représentent des vues en coupe partielles de la figure 4, - la figure 12 illustre une variante de réalisation du pavillon du véhicule ferroviaire selon l'invention. La figure 1 est illustrative de l'art antérieur constitué par le document FR-A-2 613 995. Sur cette figure, la caisse 10 d'un véhicule ferroviaire est constituée essentiellement d'une demi-coque supérieure 12, d'une demicoque inférieure 14 et de deux parties d'extrémité 16 et 18 qui sont chacune moulées en une seule pièce en un matériau composite. Ce matériau composite comprend, comme on le voit à la 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. Le matériau composite a des caractéristiques intrinsèques de résistance mécanique telles que la caisse du véhicule est autoportante sans qu'il soit nécessaire de la monter sur une ossature métallique. Les quatre parties 12, 14, 16 et 18 constitutives de la caisse du véhicule sont reliées entre elles par boulonnage et collage. La demi-coque supérieure 12 constitue le pavillon 24 et les parties supérieures 26 des deux parois latérales du véhicule qui comportent donc les baies 28 et les parties supérieures 30 des ouvertures de portes. Les parois latérales de la demi-coque inférieure 14 comprennent les parties inférieures 52 des ouvertures de porte. Comme on le voit bien sur la figure 1, l'assemblage des deux demi-coques se fait sur des portées longues (par exemple celles situées entre deux portes) qui sont difficiles à joindre sur toute la longueur du véhicule. Le véhicule ferroviaire selon l'invention et illustré par les figures 3 et 4 comprend un châssis 1, un pavillon 2 et des montants latéraux 3. Le châssis, le pavillon et les montants sont en matériaux composites. Le châssis 1 comporte des remontées de face 4 dans la partie galbée des faces latérales. Ces remontées de face, intégrées au châssis, sont interrompues aux emplacements de porte 5. Le châssis peut être moulé de façon à comprendre des coffres 6 de réception des appareils destinés à être rapportés classiquement sous le châssis. Les coffres 6 sont fermés par des volets 7, également en matériau composite, articulés autour de charnières 8. Le pavillon 2 est réalisé en un seul élément sur toute la longueur du véhicule. Il est constitué de deux sandwichs 21 et 23 enfermant une couche d'air 25. Il supporte un ventilateur 9 placé dans l'axe longitudinal du véhicule et participe à la formation de la gaine de ventilation 11. En effet, la face du sandwich 23 qui est située vers l'.ntérieur du véhicule constitue le fond de la gaine de ventilation. Le pavillon supporte également les luminaires 13 et les moteurs électriques ou pneumatiques de portes 15. Des entretoises 27 moulées avec le sandwich 21 sont collées et boulonnées au sandwich 23. Elles assurent l'intégrité et la rigidité du pavillon. Le pavillon comporte aussi des bandes latérales et horizontales 29 qui servent d'appui aux montants 3 et aux vitres de baies 17 et permettent leur assemblage. Ces bandes se terminent au niveau des ouvertures de portes par des formes rayonnantes 19. Sur les figures 3 et 4, on distingue encore des renforts 31 qui font partie des remontées de faces et qui sont destinés à supporter les sièges 32 (de type cantilever) montés en porte-à-faux et boulonnés latéralement, et éventuellement verticalement sur les renforts 31. Ce type de montage de sièges permet un nettoyage plus efficace du revêtement de sol sous les sièges, par l'emploi de robots de nettoyage mécanisés. Les renforts servent également de butées pour les montants 3 et facilitent ainsi leur installation. Le matériau composite utilisé pour réaliser le pavillon, le châssis et les montants peut se présenter sous la forme d'un sandwich comportant un âme en mousse possédant des caractéristiques de résistance feu-fumée et acoustique, l'âme étant comprise entre deux peaux métalliques ou en composite (tissu de verre par exemple).Le revêtement placé à l'intérieur du véhicule peut recevoir un parement complémentaire en résine phénolique pour répondre aux exigences feu-fumée en vigueur. Les extrémités du véhicule ferroviaire sont rapportées et assemblées par collage et boulonnage au reste de la caisse. Ces extrémités peuvent selon les cas comprendre une intercirculation, une cabine de conduite ou être simplement fermées. Sur la figure 5, qui représente un détail de la figure 3, on distingue bien la structure des sandwichs 21 et 23 qui possèdent respectivement des âmes 211 et 231 ainsi que des peaux 212, 213 et 232, 233. Les peaux de ces structures moulées se rejoignent aux bordures. Les peaux du sandwich 23 se prolongent en forme d'excroissance 236 pour constituer une butée servant pour le positionnement du sandwich 21. Les sandwich 21 et 23 sont collés le long de leur surface commune. Ils sont également boulonnés, par exemple selon l'axe 234 qui est l'axe d'un boulon s'engageant dans l'insert métallique 235 prévu dans la peau d'extrémité du sandwich 23. Le ventilateur 9 peut être fixé sur le pavillon en utilisant également le boulonnage de fixation des sandwichs 21 et 23. La figure 6 illustre la fixation d'un montant 3 sur le châssis 1 et correspond au détail VI sur la figure 3. Sur cette figure on distingue le revêtement de sol 33 du véhicule logé dans une dépression du châssis. Le châssis comprend une âme en mousse 101 entre deux peaux 102 et 103 métalliques ou en composite (en tissu de verre par exemple). Il comprend un socle 104, visible également sur les figures 3 et 4, de réception du montant 3. Un décrochement local 105 est prévu dans le châssis pour le logement du boulon 106 et de la rondelle 107. Plusieurs boulons sont prévus pour un socle. Ils permettent la fixation des montants 3 sur les socles 104. Des inserts métalliques 108 sont prévus dans les montants pour la réception des boulons 106. Cette figure montre également une partie de la remontée de face 4. La figure 7 correspond au détail VII sur la figure 3 et illustre la fixation de la vitre de baie 17 sur la remontée de face 4. La vitre 17 est collée sur la partie haute de la remontée de face 4, partie située en retrait pour qu'il y ait continuité de profil entre la vitre et la remontée de face. Le collage est assuré par une bande continue de colle 40. L'étanchéité est assurée par un joint de mousse 41 en forme de baguette complété par un cordon de mastic 42 bouchant l'interstice entre le bas de la vitre et la remontée de face pour améliorer aussi l'esthétique du véhicule. On remarque également, en haut de la remontée de face, un cordon de colle 43 entre le montant et la remontée de face. La figure 8 correspond au détail VIII sur la figure 3 au niveau de la fixation d'un montant et illustre la fixation de la vitre de baie 17 sur le pavillon 2. Elle montre également la fixation du montant 3 sur le pavillon. La vitre 17 est collée sur la bande horizontale 29 formée par la jonction des peaux 212 et 213. Le collage est assuré par une bande continue de colle 45. L'étanchéité est assurée par un joint de mousse 46 en forme de baguette complété par un cordon de mastic 47 bouchant l'interstice situé en haut de la vitre et améliorant aussi l'esthétique du véhicule. On remarque également comment est assurée la fixation du montant 3 sur le pavillon 2. Des bandes de colle 35 assurent le collage du montant sur la bande 29. L'extrémité 36, résultant de la jonction des peaux 232 et 233, l'excroissance 37 de la peau 212 et le sommet du montant 3 sont solidarisés par le boulon d'axe 38 et l'insert 39 de réception du boulon. La figure 9 correspond à la coupe IX-IX de la figure 4 c'est-à-dire sans la présence d'un montant. On y reconnaît les éléments représentés à la figure 8, mais la jonction des sandwichs du pavillon 2 est faite différemment puisqu'à cet endroit, il n'y a pas de montant à fixer au pavillon. La fixation des sandwichs du pavillon se fait par collage et boulonnage. L'insert 49 sert à la réception du boulon d'axe 48. La figure 10 correspond à la coupe X-X de la figure 4. Le montant 3 est représenté partiellement en coupe. La vitre 17 est collée au montant 3 par deux bandes adhésives 53 et 54. L'étanchéité entre la vitre et le rebord 51 du montant 3 est assurée par un joint de mousse 50 en forme de baguette complété par un cordon de mastic 55. Une cornière 56 consolide le maintien latéral de la vitre. Elle est fixée au montant par des boulons d'axe 57 s'engageant dans des inserts 58 prévus dans les montants 3. Un joint de mousse 59 est prévu entre la vitre et la cornière. La figure 11 correspond à la coupe XI-XI de la figure 4. Le montant 3 est représenté partiellement en coupe. On voit que, en partie basse de la remontée de face 4, des joints de colle 61 et 62 assurent la solidarisation du montant 3 sur la remontée de face 4. Cette solidarisation est renforcée par boulonnage, par exemple par un boulon d'axe 63 s'engageant dans l'insert 64 prévu dans la remontée de face 4. les montants 3 sont réalisés en deux parties 301 et 302 comme on peut le voir sur les figures 6 et 8. Au montage du véhicule, on monte d'abord la partie 302 qui possède une base 303 reposant sur le socle 104 du châssis et un rebord 304 sur lequel repose le pavillon 2. Une fois terminées les opérations de collage et de boulonnage impliquant le montant 3, la partie 301 est posée comme un couvercle sur la partie 302. Un joint de colle 305 (voir les figure 6 et 8) assure la fixation des parties 301 et 302 entre elles. Ainsi, la jonction des montants avec le pavillon se réalise de l'intérieur du véhicule et dans des zones non visibles par le voyageur. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, le pavillon est formé de deux sandwichs assemblés entre eux et enfermant une couche d'air, mais il peut très bien être formé à partir d'un seul sandwich comme le montre la figure 12. Sur cette figure, le pavillon 2 est constitué d'une âme épaisse 67 disposée entre deux peaux 66 et 68. Le véhicule selon l'invention présente la particularité de pouvoir faire participer des vitres 17 à la structure résistante du véhicule. Cette participation se fait par la vitre elle-même et par l'intermédiaire des joints de colle qui permettent la fixation de la vitre. Le calcul a démontré que la participation des vitres à la structure résistante du véhicule permet, par rapport au même véhicule mais dépourvu de vitres, une diminution de la flèche du véhicule (déformée longitudinale sous charge) de l'ordre de 50 %. REVENDICATIONS 1 - Véhicule ferroviaire formé par assemblage modulaire de parties en matériau composite, caractérisé en ce que ces parties comprennent un châssis (1) pourvu de remontées de faces (4) à l'exception des emplacements de portes, un pavillon (2) et des montants latéraux (3) reliant le châssis au pavillon, chaque espace compris entre deux montants successifs, le pavillon et une remontée de face définissant une baie pour une vitre (17) du véhicule. 2 - Véhicule ferroviaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitre (17) est solidarisée au véhicule par collage sur les remontées de face (4) et sur le pavillon (2). 3 - Véhicule ferroviaire selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les vitres (17) participent à la résistance structurelle du véhicule. 4 - Véhicule ferroviaire selon les revendications 2 et 3 prises ensemble, caractérisé en ce que la participation des vitres à la résistance structurelle du véhicule est réalisée par la vitre elle-même et par l'intermédiaire de la colle (40, 45) utilisée pour le collage des vitres (17). 5 -Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le châssis (1) est équipé de socles (104) de réception des montants (3). 6 - Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le châssis (1) comporte également des renforts (31) servant de supports pour les sièges (32) du véhicule. 7 - Véhicule ferroviaire selon les revendications 5 et 6 prises ensemble, caractérisé en ce que lesdits renforts (31) servent de butées pour le positionnement des montants (3). 8 - Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que des moyens de retenue (56) des vitres sont fixés sur les montants (3). 9 - Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le châssis (1) comporte des coffres (6) intégrés dans son épaisseur. 10 - Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le montant (3) comporte deux parties, une première partie (302) possédant une base (303) reposant sur le châssis (1) et un rebord (304) supportant le pavillon (2), et une seconde partie (301) servant de couvercle à la première partie.