Brevet FR2703316A1 — publié le 19941007

CAISSE DE MATERIEL FERROVIAIRE A STRUCTURE DE PROFILES EN COQUES L'invention concerne une caisse de matériel ferroviaire roulant. Dans une construction traditionnelle, une telle caisse comporte un chassis formé de longerons et de traverses, des faces latérales, et un pavillon. La structure des faces latérales, telle que montrée par exemple par le document FR-A-2 654 056, est formée de profilés structurels assemblés entre eux comportant, notamment, un longeron en bas de caisse, un battant de 1 O pavillon en haut de caisse, le longeron et le battant étant reliés par des poteaux et montants verticaux Les éléments structurels de chaque côté de caisse peuvent aussi comporter également des linteaux au dessus des portes et éventuellement des trumeaux entre les baies. Il est connu de réaliser les profilés structurels sous forme de profilés à caissons plus ou moins complexes et d'habiller les caisses par des panneaux en tôle d'acier, éventuellement d'acier inoxydable. La fixation de ces tôles sur la structure se fait généralement par soudure Le chauffage intense lié à ce procédé entraîne des déformations locales de la tôle qu'on ne peut redresser que très difficilement. Dans le cas de caisses peintes, on peut cacher les défauts par un masticage épais, dont la tenue dans le temps est sujette à caution Pour des caisses non peintes, par exemple en acier inoxydable, on ne peut recourir à ce subterfuge; dans le passé, on a utilisé des tôles ondulées au lieu de tôles planes, mais ceci imprime une esthétique très particulière à la caisse, ou bien on a utilisé des soudures électriques par points, dont l'utilisation est prohibée par certains exploitants dans le cas de participation à la résistance de caisse. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception de caisse qui résolve ces problèmes ou du moins en atténuent fortement les conséquences. Elle vise d'autre part à obtenir une caisse plus légère, nécessitant un temps d'assemblage le plus réduit possible Elle cherche aussi à disposer les soudures d'une manière équilibrée pour contrebalancer les contraintes créées, dues aux soudures et/ou internes aux profils, sur les parties structurelles. Ce but est atteint du fait que certains des éléments structurels des faces de la caisse, et de préférence le maximum d'entre eux, sont réalisés par assemblage de coques ouvertes respectivement externe et interne, la coque externe formant ou pouvant former une partie visible de la face latérale. En utilisant ainsi le maximum d'éléments structurels visibles, on réduit le poids total puisqu'on diminue considérablement la surface d'habillage nécessaire On peut encore alléger la structure en prévoyant des trous à l'arrière des profils, c'est-à- dire dans la ou les coques internes D'autre part, l'assemblage des profilés en deux ou plusieurs coques ouvertes (dont une seule à face sensiblement plane apparait en surface) peut se faire sans soudure apparente: les coques peuvent être soudées le long de leur plan de joint, ce qui présente aussi l'avantage d'être équilibré. Du fait qu'il s'agit de coques ouvertes, on peut disposer au moins sur certains des profilés des raidisseurs soudés à l'intérieur, ces soudures restant invisibles de l'extérieur. L'assemblage des profils demi-coques peut être réalisé par soudage plasma avec les technologies suivantes: TIG et fils ou plasma et fils. Les profils ainsi obtenus sont dressés par étirage jusqu'à atteindre la zone des déformations plastiques (avec une déformation permanente appréciable égale à environ 2 % de la longueur du profil de base); ce 1 a procédé permet de garantir la planéité des profils. Les différents profilés en face visible peuvent recevoir, au niveau de leur raccordement, en surface avec un profilé voisin ou une tôle voisine, une soudure TIG sufffisante pour assurer l'étanchéité, cette soudure n'ayant pas de rôle structurel à jouer. Les profilés sont assemblés entre eux de manière à se transmettre efficacement les différentes contraintes s'exerçant sur la structure, longitudinales aussi bien que transversales. Avantageusement, la caisse est destinée à une voiture à deux niveaux, et les longerons comprennent une partie centrale surbaissée à deux coques se raccordant à des parties d'extrémité à trois coques. L'utilisation de profilés structurels conformes à l'invention s'associe particulièrement favorablement avec l'utilisation d'un plancher inférieur structurel en matériau composite. Un tel plancher, qui participe à la structure de la caisse, supporte l'ensemble des cheminements électriques, et pneumatique en sous-chassis; il intègre tous les platinages ou renforcements divers destinés à la fixation des sièges et la liaison caisse/plancher. Il peut être réalisé en plusieurs parties. La liaison sur la structure du véhicule peut se faire notamment par rivelonnage et/ou par collage. La construction de la caisse peut se faire en érigeant d'abord les faces, qu'on rassemble ensuite par le pavillon et le plancher structurel composite. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante Il sera fait référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue latérale partielle de la structure d'une voiture ferroviaire à deux étages conforme à l'invention, ò la figure 2 est une vue en perspective de la voiture de la figure 1, * la figure 3 regroupe deux demi-sections IIIA- IIIA et IIIB-IIIB de la figure 1, * la figure 4 est une section IV-IV de la figure 1, * la figure 5 montre en section les deux coques constituant les battants de pavillon, la figure 6 montre en section les deux coques constituant un trumeau, la figure 7 montre en section les deux coques constituant un poteau, la figure 8 montre en section les deux coques constituant un linteau, la figure 9 montre en section les deux coques constituant un longeron, au niveau de la figure 2, la figure 10 montre plus en détail la forme du longeron de bas de caisse au niveau de son raccordement avec un poteau de porte. On se reportera d'abord aux figures 1 et 2 qui montrent un quart de structure de voiture conforme à l'invention, le reste de la voiture s'en déduisant par deux symétries planes. La caisse de voiture 1 comporte deux longerons 2 courant au bas de la caisse depuis une extrémité 4 à l'autre Les parties d'extrémité de caisse sont supportées par une structure 3 sur les bogies dont seul la traverse du pivot 5 est esquissée. La caisse comprend une partie centrale 6, à 1 niveau, tout comme les parties d'extrémité Entre ces parties sont prévues deux parties 7 pour les voyageurs assis, à deux niveaux, reliés au niveau des autres parties par des escaliers non représentés. Les parties 4 et 6 à un niveau comportent une porte d'accès 8, tandis que les parties intermédiaires 7 à deux niveaux comportent des baies vitrées 9 Seul l'emplacement des portes et des baies est visible sur les figures. Outre les longerons 2, les parties structurelles de la caisse comprennent les deux battants de pavillon 10 courant longitudinalement en haut de caisse d'une extrémité à l'autre et sur lesquels vient se fixer le pavillon 11, les linteaux 12 de dessus de porte et 12 ' de dessus de local technique, aux extrémités de caisse, les poteaux 13 encadrant les ouvertures de porte 8 et les montants 13 ' d'extrémité de caisse, et les trumeaux 14 entre baies. Conformément à l'invention, certains de ces éléments structuraux peuvent être laissés visibles sur le côté de la caisse et formés, à cet effet, de coques ouvertes respectivement intérieure et extérieure, cette dernière ayant une surface sensiblement plane laissée en parement. Ainsi les battants de pavillons (cf figure 5) sont formés de deux coques 10 e et loi respectivement extérieure et intérieure, formant une fois assemblées un profil creux La face externe de la coque extérieure 10 e est sensiblement plane (compte non tenu ici de la géométrie particulière du battant de pavillon) et reste visible Compte tenu de la longueur du profilé, des raidisseurs 16 (cf figures 1 et 2) sont disposés entre les coques au droit des éléments verticaux de struture, et l'assemblage des deux coques se fait par soudure sur les bords des rebords longitudinaux 15 qui terminent les faces. De même (cf figures 6 et 7) les trumeaux 14 et poteaux 13 sont formés de coques extérieures 14 e, 13 e et intérieures 14 i, 13 i La coque extérieure 14 e, 13 e est sensiblement plane, à l'exception d'un léger décrochement éventuel 17 destiné à faciliter la solidarisation avec les éléments structurels plans 100 séparant les baies vitrées des deux étages de la voiture En revanche, les coques intérieures peuvent comporter des plis et décrochements longitudinaux La coque intérieure 13 i peut être ajourée pour l'alléger. La figure 8 montre les coques externe 12 e et interne 12 i d'un linteau de porte 12 La face externe 12 e peut comporter un pli comme représenté Les deux coques n'ont pas de rebord à leur partie supérieure: elles sont soudées directement sur le battant de pavillon 10 On peut éventuellement prévoir que les deux coques sont ajourées (comme représenté) afin de les alléger et surtout de constituer un passage de ventilation de dessus de porte En ce cas cependant, une grille non représentée vient couvrir la partie ajourée de la coque externe 12 e. Les linteaux 12 ' sont de structure identique aux linteaux 12. Les montants 13 ' peuvent eux aussi être réalisés en demi-coques, quoiqu'un tolâge soit nécessaire à l'extrémité de la voiture. Tous les éléments structurels verticaux forment un angle 18 dans leur partie supérieure (cf figures 3 et 4). La figure 9 montre la constitution du longeron 2 pris au niveau de l'extrémité de caisse 4 Cette fois- ci, outre la coque externe 20 e, on prévoit deux coques internes superposées 202 i et 202 j Les rebords 15 de la coque externe 202 e sont soudés à un des rebords respectifs des coques internes 202 i et 202 j, tandis que le bord inférieur de la coque 202 j est logé et soudé dans un décrochement haut de la coque 202 i. En fait le longeron 2 est constitué de plusieurs profilés en raison du fait qu'il doit passer d'un niveau relativement haut au dessus des bogies, en extrémité de caisse 4, à un niveau surbaissé dans la partie centrale de la voiture. La figure 10 montre le détail de l'agencement des divers profilés constituant le longeron, à l'endroit du raccordement avec un poteau de porte 13. La partie centrale de longeron est réalisée par un profilé bi-coque 102 e-102 i symétrique et vient se raccorder avec la partie extrême tri- coque 202 e, 202 i, 202 j Pour empêcher la pénétration de salissures à l'intérieur des profilés au niveau des raccordements, on a prévu de boucher leur section avec des bandes de tôles 19 et 20 L'épaisseur très légèrement supérieure du profilé à 2 coques 102 e, 102 i par rapport à la partie inférieure 202 e, 202 i du profilé à trois coques 202 e, 202 i, 202 j permet d'effectuer facilement une soudure étanche à l'endroit du raccordement. La figure 10 montre encore que le raccordement du poteau de porte 13 est réalisé de manière à reprendre au mieux les contraintes: la nervure 21 du profilé 13 est raccordée sur toute la hauteur de la coque 202 j. REVENDICATIONS 1 Caisse de matériel ferroviaire roulant, dont les faces latérales, comprenant des profilés structurels assemblés entre eux, tels que deux longerons ( 2), deux battants de pavillons ( 10), des poteaux verticaux ( 13,13 ',14), caractérisée en ce qu'au moins certains des profilés structurels sont réalisés par assemblage de coques ouvertes respectivement externe ( 13 e) et interne ( 13 i), la coque externe pouvant ainsi former une partie visible de la face latérale. l C 2 Caisse selon la revendication 1, caractérisée en ce que les coques ( 13 e,13 i) sont assemblées par soudure plasma. 3 Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits profilés ainsi formés sont étirés jusque dans la zone des déformations plastiques. 4 Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits profilés ainsi formés de plusieurs coques comprennent les longerons ( 2), les battants de pavillon ( 10), les linteaux de porte ( 12), les poteaux de porte ( 13) et les trumeaux de baies ( 14). Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la caisse est destinée à une voiture à deux niveaux, et les longerons comprennent une partie centrale surbaissée à deux coques ( 102 e,102 i) se raccordant à des parties d'extrémité à trois coques ( 202 e,202 i,202 j). 6 Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins certains des profilés comprennent des raidisseurs ( 16) disposés entre les coques. 7 Caisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que des trous sont prévus dans les coques internes.