Brevet FR2879549A1 — publié le 20060623

i La présente invention concerne un dispositif absorbeur de chocs pour véhicule ferroviaire, du type comportant un mécanisme d'absorption d'énergie par usinage et une structure porteuse de support du mécanisme d'absorption d'énergie à l'extrémité d'une caisse de véhicule ferroviaire, la structure porteuse comportant, à une extrémité, des moyens de fixation à l'extrémité d'une caisse de véhicule ferroviaire et le mécanisme d'absorption d'énergie comportant: - au moins une barre usinable liée à la structure porteuse, l'extrémité avant de la ou chaque barre usinable étant le plus à l'écart de la caisse du véhicule; - au moins un tiroir monté coulissant le long de la ou chaque barre usinable entre une position initiale et une position finale, lequel tiroir comporte des moyens d'attelage à un autre véhicule et au moins un couteau propre à usiner la ou chaque barre, lors idu déplacement du tiroir de sa posi- is tion initiale à sa position finale. Les véhicules ferroviaires, notamment les trains à grande vitesse, sont amenés parfois à entrer en contact avec des obstacles placés sur la voie. Afin de réduire les conséquences du choc frontal avec un tel obstacle, les véhicules ferroviaires placés aux extrémités du convoi sont équipés, à l'avant, d'un dispositif absorbeur de chocs. Ce dispositif permet de dissiper une partie de l'énergie cinétique du véhicule. En particulier, il est connu de transférer, lors du recul de l'attelage, une partie de l'énergie cinétique à un tiroir coulissant monté déplaçable suivant la longueur de barres usinables disposées longitudinalement et portées par la structure du véhicule. Le tiroir est équipé d'outils de coupe, couramment désignés par couteaux d'usinage, permettant de découper les barres sur leur longueur pour former des copeaux. Une partie de l'énergie est ainsi consommée dans l'usinage des barres. Une telle solution est décrite notamment dans le document FR-2.789. 038. Dans ce document, les barres usinables sont montées sous le châssis de la cabine du véhicule. Elles sont solidarisées par des vis réparties suivant la longueur des barres. Les barres sont en butée depuis leur extrémité arrière sur la partie arrière du châssis. Dans cet agencement, l'énergie du choc est dissipée seulement par l'usinage des barres, ce qui ne permet qu'une absorption d'énergie limitée. L'invention a pour but de proposer un dispositif absorbeur de chocs permettant une dissipation d'énergie plus importante. - A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif absorbeur de chocs pour véhicule ferroviaire, du type précité, caractérisé en ce que la structure est constituée d'un élément compressible pour l'absorption d'énergie suivant io la direction de la ou chaque barre, et en ce que la ou chaque barre est liée, depuis son extrémité avant, à ladite structure porteuse, à une extrémité avant de la structure porteuse opposée à son extrémité de liaison pour un déplacement concomitant de la ou chaque barre et de l'extrémité avant de la structure porteuse lors de la compression de la structure porteuse. is Suivant des modes particuliers de réalisation, le dispositif suivant l'in- vention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - il comporte un absorbeur modulaire placé en saillie sur l'extrémité avant (36) de la structure porteuse; - la résistance à la compression axiale de l'absorbeur modulaire est inférieure à la résistance à la compression axiale de la structure porteuse; - la structure porteuse forme un caisson délimitant un logement d'escamotage des moyens d'attelage; et il comporte, pour la ou chaque barre, un élément sécable disposé entre la structure porteuse et le tiroir. L'invention a en outre pour objet un véhicule ferroviaire comportant une caisse et un dispositif absorbeur de chocs tel que décrit ci-dessus, fixé à une extrémité de la caisse du véhicule depuis les moyens de fixation de la structure porteuse. Suivant des modes particuliers de réalisation, le véhicule ferroviaire 30 suivant l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivan- tes: - la caisse du véhicule présente un espace réservé pour l'escamotage de la ou chaque barre usinable lors de la compression de la structure porteuse; et - la structure porteuse constitue un élément structurel du véhicule transmettant les efforts de traction/compression appliqués à la caisse. 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 sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique de côté d'un véhicule ferroviaire lo équipé d'un dispositif absorbeur de chocs selon l'invention; et - les figures 2 et 3 sont des vues identiques à celle de la figure 1 à des stades différents d'absorption d'un choc. Sur la figure 1 est représentée schématiquement une extrémité avant d'un véhicule ferroviaire équipé d'un dispositif absorbeur de chocs 10 selon l'invention. Le véhicule ferroviaire comporte une caisse 12 supportée par des bogies non représentés. Cette caisse délimite une cabine 14 pour un conducteur. La caisse 12 présente à l'avant une partie vitrée 16 formant pare-brise et une paroi pleine 18 disposée sous le pare- brise et sur laquelle est solidarisé le dispositif absorbeur de chocs 10. La cabine 14 présente un plancher 20 au-dessous duquel est délimité un espace réservé 22 propre à recevoir certains éléments mobiles du dispositif absorbeur de chocs après que le véhicule ferroviaire a rencontré un obstacle. Le dispositif d'absorption de chocs 10 est utilisé également pour la 25 liaison bout à bout de deux véhicules ferroviaires. Ainsi, comme illustré sur la figure 2, il comporte une barre d'attelage 30 escamotable en cas de choc. Le dispositif absorbeur de chocs comporte une structure porteuse 32 reliée à la paroi pleine avant 18 de la structure du véhicule depuis une extrémité arrière 34 équipée d'une bride de (liaison 35. La structure porteuse 32 est propre à transmettre les efforts de traction/compression appliqués au véhicule et forme ainsi un élément structurel du véhicule. Elle est constituée d'un coffre métallique généralement en tronc de pyramide s'évasant pro- gressivement de son extrémité avant notée 36 à son extrémité arrière 34 depuis laquelle elle est liée à la caisse du véhicule. La structure porteuse 32 est formée d'un ensemble de tôles métalliques mécano-soudées les unes aux autres de sorte que le caisson formé est compressible axialement par déformation plastique lors du rapprochement de ses deux extrémités 34, 36. A son extrémité avant rétrécie, la structure porteuse présente une plaque transversale avant 37. La structure porteuse 32 définit dans sa partie inférieure un logement 38 réservé pour l'escamotage de la barre d'attelage 30. Ce logement s'ouvre io au travers de la plaque avant 37. Le dispositif absorbeur de chocs comporte un absorbeur modulaire 40 interchangeable solidarisé sur la plaque avant 37 de la structure porteuse au-delà de laquelle il fait saillie vers l'avant. II est disposé au-dessus d'une ouverture 42 au travers de laquelle débouche le logement 38. L'absorbeur modulaire 40 est constitué d'une structure métallique déformable plastiquement formée d'un ensemble de tôles mécano-soudées. La résistance à la compression axiale de l'absorbeur modulaire 40 est inférieure à la résistance à la compression axiale de la structure porteuse 32. L'absorbeur modulaire 40 est lié de manière démontable à la plaque avant par des vis. Le dispositif d'absorption de choc comporte en outre un mécanisme d'absorption d'énergie par usinage 50 propre à permettre l'escamotage de la barre d'attelage 30 et la dissipation d'énergie. Ce mécanisme comporte deux barres usinables 52 s'étendant de part et d'autre de l'axe longitudinal du vé- hicule et parallèlement à celui-ci. Elles sont liées chacune depuis une extrémité avant 54 à la plaque avant 37 de la structure porteuse. Un tiroir d'attelage 56 est monté coulissant suivant la longueur des barres usinables 52. La barre d'attelage 30 est reliée par une rotule disposée à une première extrémité sur le tiroir 56. A son autre extrémité, la barre d'attelage 30 comporte des moyens 60 d'accouplement mécanique avec une barre d'attelage complémentaire d'un autre véhicule. Les barres usinables 52 s'étendent généralement horizontalement. Elles sont disposées dans le logement 38 d'escamotage de la barre d'attelage ménagée à l'intérieur de la structure porteuse 32. Ces barres sont disposées dans le prolongement de l'espace 22 ménagé au-dessous de la cabine de pilotage 14 dans la caisse 12 du véhicule. Les deux barres 52 sont liées seulement à leur extrémité avant 54 à 5 la plaque avant 37. A leur extrémité arrière notée 64, les deux barres usinables sont indépendantes de la structure porteuse 32 et de la caisse 12 du véhicule. Les barres 52 présentent à leur extrémité avant 54 un tronçon de liai-son à la plaque avant 37 prolongé suivant l'essentiel de leur longueur par un io tronçon usinable de diamètre supérieur au tronçon de liaison. Un chanfrein intermédiaire relie les deux tronçons successifs. Chaque barre 52 est engagée au travers d'un orifice ménagé dans la plaque avant 37 et y est retenue. Un élément fusible calibré est interposé entre le tiroir 56 et la plaque avant 37. Il assure la retenue initiale du tiroir par rapport à la plaque avant. Cet élément fusible comporte un tronçon sécable présentant une épaisseur calibré permettant une rupture de ce tronçon affaibli lors d'un effort de traction axiale prédéterminé appliqué entre le tiroir 56 et la plaque avant 37. Le tiroir est équipé pour chaque barre 52 d'un écrou d'usinage. Chaque écrou d'usinage est engagé autour d'une barre et comporte un profil d'usinage annulaire formé d'une couronne délimitant suivant son pourtour intérieur des arêtes tranchantes propres à usiner la barre en découpant des copeaux métalliques dans celui-ci. Le dispositif absorbeur de chocs illustré aux figures fonctionne de la manière suivante. Alors que le dispositif absorbeur de chocs n'a encore subi aucun choc, la barre d'attelage 30 du véhicule peut être utilisée pour assurer la liai-son axiale de deux véhicules successifs. Les efforts sont transmis au travers de la barre d'attelage 30 jusqu'au tiroir d'attelage 56, lequel transmet les efforts jusqu'à la plaque avant 37 de la structure porteuse au travers de l'élément fusible non encore rompu. Ces efforts sont transmis à la caisse du véhicule accouplé au travers de la structure porteuse 32. A cet effet, l'élément fusible est choisi suffisamment résistant pour supporter les efforts de traction existant entre deux trains reliés. Lorsque deux véhicules ne sont pas accouplés, et que le dispositif absorbeur de chocs se trouve à l'avant d'un véhicule qui entre en contact avec un obstacle, la barre d'attelage 30 est, comme cela est visible sur la figure 1, le premier élément du dispositif absorbeur de chocs à entrer en contact avec l'obstacle placé en avant. L'effort appliqué par l'obstacle sur la barre d'attelage 30 est transmis au tiroir d'attelage 56 et à l'élément fusible. Lorsque cet effort est supérieur à io l'effort de rupture prédéterminé de l'élément fusible, celui-ci se rompt, per-mettant ainsi au tiroir 56 de coulisser le long des barres usinables 52 en s'écartant de la plaque avant 37. La couronne de l'écrou d'usinage pénètre alors dans le tronçon élargi de la barre usinable et provoque la formation progressive de copeaux. La formation de tels copeaux permet la dissipation d'énergie cinétique. Le tiroir d'attelage 56 se déplace ainsi jusqu'à l'extrémité arrière des barres 52 où il est retenu en appui contre une butée. Lors de la phase ultime d'escamotage de la barre d'attelage, l'obstacle entre en contact avec l'absorbeur modulaire 40, lequel se com- prime comme illustré sur la figure 2 pour absorber une partie de l'énergie du choc. Après escamotage de la barre d'attelage 30 et compression de l'absorbeur modulaire 40, la structure porteuse 32 se déforme axialement par compression des tôles métalliques la constituant comme illustré sur la figure 3. Lors de cette compression, les barres 52, de même que la barre d'attelage 30 escamotée s'engagent dans l'espace réservé 22 au- dessous de la cabine 14. En effet, les barres 52 n'étant maintenues que depuis leur extrémité avant sur la plaque avant 37 de la structure porteuse, ces barres sont en-30 traînées avec la plaque avant lors de l'écrasement de la structure porteuse 32. Ainsi, on comprend que l'énergie du choc se trouve dissipée d'une part par usinage des barres 52, et d'autre part par compression de l'absorbeur modulaire 40 et de la structure porteuse 32. La liaison des barres 52 seulement depuis leur extrémité avant sur la plaque avant de la structure porteuse permet que celles-ci s'escamotent dans ou à l'intérieur de la caisse du véhicule 12, sans endommager celle-ci. Par ailleurs, les barres pouvant s'escamoter, celles- ci ne constituent pas des fourches liées rigidement dans le prolongement de la caisse du véhicule, lesquelles pourraient enfourcher l'obstacle et causer à celui-ci de graves io dommages. REVENDICATIONS 1.- Dispositif absorbeur de chocs (10) pour véhicule ferroviaire comportant un mécanisme (50) d'absorption d'énergie par usinage et une structure porteuse (32) de support du mécanisme d'absorption d'énergie (50) à l'extrémité d'une caisse (12) de véhicule ferroviaire, la structure porteuse (32) comportant, à une extrémité (34), des moyens (35) de fixation à l'extrémité d'une caisse (12) de véhicule ferroviaire et le mécanisme d'absorption d'énergie (50) comportant: - au moins une barre usinable (52) liée à la structure porteuse (32), 10 l'extrémité avant (54) de la ou chaque barre usinable (52) étant le plus à l'écart de la caisse (12) du véhicule; - au moins un tiroir (56) monté coulissant le long de la ou chaque barre usinable (52) entre une position initiale et une position finale, lequel tiroir (56) comporte des moyens (30) d'attelage à un autre véhicule et au is moins un couteau (108) propre à usiner la ou chaque barre (52), lors du dé-placement du tiroir (56) de sa position initiale à sa position finale, caractérisé en ce que la structure (32) est constituée d'un élément compressible pour l'absorption d'énergie suivant la direction de la ou chaque barre (52), et en ce que la ou chaque barre (52) est liée, depuis son extrémité avant (54), à ladite structure porteuse (32), à une extrémité avant (36) de la structure porteuse (32) opposée à son extrémité de liaison (34) pour un dé- placement concomitant de la ou chaque barre (52) et de l'extrémité avant (36) de la structure porteuse (32) lors de la compression de la structure porteuse (32). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un absorbeur modulaire (40) placé en saillie sur l'extrémité avant (36) de la structure porteuse (32). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la résistance à la compression axiale de l'absorbeur modulaire (40) est inférieure à la résistance à la compression axiale de la structure porteuse (32). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure porteuse (32) forme un caisson délimitant un logement (38) d'escamotage des moyens d'attelage (30). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, pour la ou chaque barre (52), un élément sécable disposé entre la structure porteuse (32) et le tiroir (56). 6. Véhicule ferroviaire comportant une caisse (12) et un dispositif absorbeur de chocs (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes fixé à une extrémité de la caisse du véhicule (12) depuis les moyens de fixation (35) de la structure porteuse (32). 7. Véhicule ferroviaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que la caisse (12) du véhicule présente un espace réservé (22) pour io l'escamotage de la ou chaque barre usinable (52) lors de la compression de la structure porteuse (32). 8. Véhicule ferroviaire selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la structure porteuse (32) constitue un élément structurel du véhicule transmettant les efforts de traction/compression appliqués à la caisse (12).