Brevet FR2778617A1 — publié le 19991119

La présente invention concerne une paroi latérale pour caisse de véhicule ferroviaire comprenant une ossature de support métallique et un habillage extérieur métallique soudé sur l'ossature. L'invention s'applique en particulier aux caisses de véhicules ferroviaires réalisées en acier. La tendance actuelle pour améliorer l'aspect visuel des véhicules ferroviaires est de réaliser des parois latérales à faces extérieures lisses. L'aluminium permet de réaliser, grâce à des pièces profilées, de telles parois avec un aspect visuel satisfaisant. Cependant, l'utilisation de l'aluminium pour les véhicules ferroviaires a pour conséquence un surcoût substantiel par rapport à l'utilisation de l'acier. En revanche, dans le cas de l'acier, l'obtention d'un habillage présentant un aspect visuel satisfaisant pose de nombreux problèmes, en particulier du fait des techniques de soudage classiquement utilisées dans le domaine ferroviaire. En effet, l'utilisation du soudage à l'arc, fortement énergétique, pour souder des tôles constituant l'habillage sur l'ossature de support, induit des déformations importantes dans ces tôles d'habillage, de sorte que le temps passé à les redresser a un impact important sur le coût de fabrication des véhicules ferroviaires. Par ailleurs, le soudage par points résistifs provoque le marquage de la face extérieure des tôles d'habillage, au niveau des points de contact entre ces tôles et les électrodes de soudage. En outre, ce type de soudage est prohibé par certains pays et/ou certaines entreprises. L'invention a pour but de résoudre ces problèmes en fournissant une paroi latérale pour véhicule ferroviaire permettant de répondre de manière économique aux contraintes d'aspect visuel mentionnées ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet une paroi latérale pour caisse de véhicule ferroviaire comprenant une ossature de support métallique et un habillage extérieur métallique soudé sur l'ossature, caractérisée en ce qu'au moins certaines soudures reliant l'habillage à l'ossature sont des soudures laser réalisées dans des zones de chevauchement entre l'ossature et l'habillage, en ce que ces soudures sont obtenues par transparence à partir de la face intérieure de la paroi latérale, au travers d'éléments de l'ossature de support, et en ce que ces soudures sont des soudures non-débouchantes dans la face extérieure de la paroi latérale. Selon des modes particuliers de réalisation, la paroi latérale peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison: - elle comprend un battant de pavillon destiné à être relié au pavillon d'une caisse de véhicule ferroviaire, et des éléments de l'ossature de support sont reliés au battant de pavillon par des soudures laser réalisées dans des zones de chevauchement entre ces éléments et le battant de pavillon, ces soudures sont obtenues par transparence à partir de la face intérieure de la paroi latérale, au travers d'éléments de l'ossature, et ces soudures sont non-débouchantes dans la face extérieure de la paroi latérale; et - ces soudures laser sont des soudures structurantes de transmission d'effort. L'invention a également pour objet une caisse de véhicule ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comprend deux parois latérales telles que définies ci- dessus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - La figure 1 est une section transversale et schématique d'une caisse de véhicule ferroviaire selon l'invention; - La figure 2 est une vue partielle, schématique et en perspective extérieure d'une paroi latérale de la caisse de la figure 1; - La figure 3 est une vue partielle, schématique, avec arrachement partiel et en perspective intérieure de la paroi de la figure 2; et - Les figures 4 et 5 sont des sections schématiques, partielles, prises respectivement suivant les lignes IV-IV et V-V de la figure 3. La figure 1 représente schématiquement une caisse 1 de véhicule ferroviaire réalisée en acier et qui comprend essentiellement un châssis 2, un toit ou pavillon 3 et deux parois latérales 4 chacune de concavité dirigée vers l'intérieur de la caisse 1. Les parois 4 étant symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan longitudinal médian de la caisse 1, une seule sera décrite ci-après. Comme illustré par les figures 1 à 3, la paroi 4 comprend essentiellement un longeron inférieur longitudinal 6 (en bas sur les figures 1 et 3), une ossature de support 8, une partie supérieure arquée d'habillage ou battant de pavillon 10 et un habillage extérieur 12, qui s'étend entre le longeron 6 et le battant de pavillon 10 et dont la face extérieure 13 est lisse. Le longeron 6 relie le châssis 2 à la paroi 4. Le battant de pavillon 10 relie le pavillon 3 à la paroi latérale 4. L'ossature 8 en acier comprend essentiellement des montants 14 et des profilés longitudinaux ou longrines 16 orthogonales aux montants 14. Les montants 14 sont des profilés en U (figure 4) de forte épaisseur (3 à 5 mm) dont les extrémités inférieures (en bas sur la figure 3) sont fixées, par exemple par soudage MIG (Metal Inert Gas), sur le longeron 6 et dont les extrémités supérieures sont soudées sur le battant de pavillon 10, comme décrit ultérieurement. Ces montants 14 sont disposés régulièrement le long de la paroi latérale 4 et sensiblement orthogonalement au longeron 6. Les longrines 16 sont des profilés de forte épaisseur (3 à 5 mm) et de section courante en Q (figure ). Les éléments 14 et 16 de l'ossature 8 sont assemblés entre eux, par exemple par soudage MIG, au niveau de leurs zones de rencontre en formant des noeuds d'assemblage. Ces éléments 10 et 12 sont par ailleurs emboutis et découpés au niveau de ces noeuds d'assemblage pour présenter des surfaces planes de pose de l'habillage 12. L'habillage extérieur 12 comprend, par exemple, des tôles fines en acier assemblées entre elles par soudage bord à bord. L'épaisseur de ces tôles est typiquement inférieure à 3 mm. L'habillage 12 est prédécoupé pour ménager des ouvertures 19 pour des fenêtres. L'habillage 12 est disposé sur le côté extérieur de l'ossature 8 et il est fixé sur les montants 14 par des cordons de soudure laser 20. Comme illustré par la figure 4, ces cordons de soudure laser 20 sont réalisés dans des zones de chevauchement 21 entre l'habillage 12 et les âmes centrales planes 22 des montants 14. Ces cordons de soudure 20 sont obtenus par transparence à partir de la face intérieure 24 de la paroi latérale 4 (en bas sur la figure 4). En d'autres termes, un faisceau laser est venu traverser l'âme 22 du montant 14 pour ensuite faire fondre localement l'habillage 12 et ainsi souder le montant 14 et l'habillage 12 au niveau de leurs surfaces en regard dans la zone de chevauchement 21. Ainsi, chaque cordon de soudure 20 traverse totalement l'âme 22 correspondante puis 315 partiellement l'habillage 12 chevauchant l'âme 22. Ces cordons de soudure 20 sont non-débouchants dans la face extérieure 13 de l'habillage 12. De manière analogue, l'habillage 12 est fixé sur les longrines 16 par des cordons de soudure laser 26 réalisés dans des zones de chevauchement 27 entre les pattes 28 latérales des longrines 16 et l'habillage 12. Les pattes 28 ont été agrandies sur la figure 3 pour plus de clarté. Ces cordons de soudure 26 sont réalisés par transparence à partir de la face intérieure 24 de la paroi 4 (à droite sur la figure 5) et sont non- débouchants dans la face extérieure 13 de l'habillage 12. Comme illustré schématiquement par arrachement sur la figure 3, les montants 14 sont soudés sur le battant de pavillon 10 en des zones de chevauchement 30 entre ce dernier et les montants 14, par prolongement des cordons de soudure 20. Enfin, l'habillage 12 est soudé le long de sa partie inférieure sur le longeron 6, par exemple par soudage MIG. Ce soudage, effectué après le soudage de l'habillage 12 sur l'ossature 8, induit des déformations limitées du fait de la rigidité conférée à l'habillage 12 par l'ossature 8. Les cordons de soudure 20 et 26, reliant l'habillage 12 à l'ossature 8, sont des soudures structurantes de transmission d'effort. Ainsi l'habillage 12 participe, avec l'ossature 8, à la rigidification de la paroi latérale 4 et donc de la caisse 1. La structure décrite ci-dessus permet d'obtenir de manière relativement économique des parois latérales 4 à face extérieure 13 lisse. En effet, le type de soudage choisi permet de limiter les déformations induites dans l'habillage 12 lors de son soudage sur l'ossature 8. Ainsi, les opérations nécessaires pour rétablir un aspect visuel satisfaisant sont limitées; les cordons de soudure 20 et 26 non- débouchants, ne marquent pas la face extérieure 13 de la paroi 4, ce qui permet d'obtenir l'aspect visuel recherché. Par ailleurs, la structure choisie de la paroi latérale 4 permet l'assemblage automatisé de ces parois en des temps relativement réduits, le soudage laser permettant d'atteindre des vitesses de soudage de 20 m/mn. Selon des variantes non représentées, les cordons de soudure 20 et 26 peuvent être discontinus et l'emploi du soudage laser peut être limité aux zones nécessaires pour assurer un aspect visuel satisfaisant. REVEND I CAT IONS 1. - Paroi latérale (4) pour caisse (1) de véhicule ferroviaire comprenant une ossature de support métallique (8) et un habillage extérieur (12) métallique soudé sur l'ossature (8), caractérisée en ce qu'au moins certaines soudures reliant l'habillage (12) à l'ossature (8) sont des soudures laser réalisées dans des zones (21, 27) de chevauchement entre l'ossature (8) et l'habillage (12), en ce que ces soudures (20, 26) sont obtenues par transparence à partir de la face intérieure (24) de la paroi latérale (4), au travers d'éléments (14, 16) de l'ossature de support, et en ce que ces soudures (20, 26) sont des soudures non-débouchantes dans la face extérieure (13) de la paroi latérale (4). 2.- Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un battant de pavillon (10) destiné à être relié au pavillon (3) d'une caisse (1) de véhicule ferroviaire, et en ce que des éléments (14) de l'ossature de support (8) sont reliés au battant de pavillon par des soudures laser (20) réalisées dans des zones de chevauchement entre ces éléments (14) et le battant de pavillon (10), en ce que ces soudures sont obtenues par transparence à partir de la face intérieure (24) de la paroi latérale (24), au travers d'éléments de l'ossature, et en ce que ces soudures (20) sont non- débouchantes dans la face extérieure (13) de la paroi latérale (4). 3.- Paroi selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ces soudures laser sont des soudures structurantes de transmission d'effort. 4.- Caisse (1) de véhicule ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comprend deux parois latérales (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.