Brevet FR3074765A1 — publié le 20190614

CAISSE POUR UN VEHICULE FERROVIAIRE La présente invention concerne une caisse pour un véhicule ferroviaire. Les caisses classiques pour véhicules ferroviaires sont souvent construites en soudant ensemble une ossature de support de charge de poutres longitudinale(s), verticale(s) et transversale(s). Un panneau externe en matériau en feuille plat ou ondulé est soudé ou riveté sur les poutres et un matériau isolant est placé entre les poutres et recouvert avec un panneau interne. Ces caisses classiques-sont assemblées au moyen de procédés qui comprennent un certain nombre d'opérations séquentielles, dans lesquelles aucune opération ne peut être commencée avant que la précédente ne soit terminée, et sont par conséquent chronophages. De plus, les conditions logistiques de ces processus d'assemblage connus sont difficiles. De nombreux fabricants de trains ont par conséquent essayé de résoudre ces problèmes en introduisant un concept de caisse modulaire. L'inconvénient principal de bon nombre des solutions existantes réside dans le fait que l'aménagement intérieur est réalisé après la construction de la caisse. En fait, en raison de l'utilisation des solutions actuelles telles que les rivets ou les boulons pour raccorder les éléments des caisses, certaines des opérations doivent être réalisées depuis l'intérieur de la caisse elle-même, et par conséquent, il est impossible de faire cela si l'aménagement intérieur est déjà installé. Ceci conduit à des possibilités d'automatisation de ligne de fabrication limitées, étant donné que le redressement de la caisse est complètement terminé au stade de l'aménagement, l'installation doit être réalisée par le côté interne de la voiture qui a une accessibilité limitée pour l'équipement d'automatisation. De plus, de nombreux postes de travail sont nécessaires sur les lignes de fabrication pour terminer l'assemblage du véhicule ferroviaire. Le document EP 1353832 décrit une caisse pour un véhicule ferroviaire comprenant différents modules structurels assemblés selon un concept modulaire. Cette 30 solution connue permet d'économiser du temps pendant l'assemblage de la caisse, tout comme elle diminue le besoin de poste de travail sur la ligne d'assemblage, et elle augmente la possibilité d'automatisation sur la ligne de fabrication, étant donné que l'assemblage peut être réalisé module par module et pas d'une manière séquentielle. Dans la structure de caisse du -document EP 1353832, les raccordements entre 35 les modules sont réalisés par des dispositifs d'assemblage à froid, tels que des boulons et des rivets, mais ces dispositifs augmentent le poids final du véhicule. 2 Un objet de la présente invention est par conséquent de prévoir une caisse pour un véhicule ferroviaire ayant un poids réduit. Cet objet ainsi que les autres sont atteints par une caisse pour un véhicule ferroviaire comprenant un module de châssis de dessous, un module de châssis de toit, 5 un module de châssis avant, un module de châssis d'extrémité et une pluralité de modules de châssis latéral, dans laquelle : - lesdits modules de châssis latéral sont soudés au niveau de leur bas au module de châssis de dessous et au niveau du dessus au module de châssis de toit ; - au moins un module de châssis latéral iest soudé au module de châssis 10 d'extrémité ; - le module de châssis d'extrémité est soudér au module de châssis de toit par le biais du raccordement entre un premier élément de raccordement associé au module de châssis d'extrémité et un second élément de raccordement associé au module de châssis de toit ; 15 - le module de châssis d'extrémité est raccordé au module de châssis de dessous respectivement dans une région de raccordement centrale, dans des régions de raccordement latérales et dans des régions de raccordement de montant de châssis d'extrémité par le biais d'éléments de raccordement et de soudures. Selon des aspects avantageux, l'invention comprend une ou plusieurs des 20 caractéristiques suivantes, prises en considération seules ou selon toutes les conditions techniquement possibles : - le module de châssis latéral comprend une plaque et un montant et le module de châssis d'extrémité comprend une plaque et un montant, dans laquelle : - le montant de châssis latéral et le montant de châssis d'extrémité sont 25 raccordés entre eux dans leurs âmes respectives à l'aide d'une soudure annulaire ; - le montant de châ-ssis d'extrémité est soudé sur la plaque de châssis latéral et une extrémité terminale du montant de châssis latéral par des soudures par points. - Une plaque de fermeture est raccordée à la fois au module de châssis d'extrémité par le biais de soudures annulaires et au module de châssis latéral par le biais de soudures par points pour fermer un profilé ouvert du montant de châssis d'extrémité. - Les montants verticaux du module de châssis latéral sont raccordés par le biais de soudures annulaires à un longeron latéral du module de châssis de dessous. - Une soudure par points raccorde une plaque de châssis latéral du module de châssis latéral au longeron latéral du module de châssis de dessous. 3 - Les modules de châssis latéral comprennent un élément quelconque du groupe suivant : des fenêtres, des sièges, des bureaux, des poignées. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement d'après la description suivante, proposée à titre d'exemple non limitatif, en 5 référence aux dessins joints, dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en éclaté d'une caisse pour un véhicule ferroviaire selon la présente invention ; - la figure 2 représente un exemple de modules de châssis latéral pré-montés selon une vue externe et une vue interne ; 10 - la figure 3 représente une vue de face d'un module de châssis latéral raccordé au module de châssis de dessous ; - la figure 4 représente une vue agrandie d'une paire de soudures annulaires ; - la figure 5 représente une vue en coupe de la région de raccordement entre le module de châssis latéral et le module de châssis de dessous de la figure 3; 15 - la figure 6 représente une vue de face d'un module de châssis de dessous raccordé au module de châssis de toit ; - la figure 7 représente une vue en coupe de la région de raccordement entre le module de châssis latéral et le module de châssis de toit de la figure 6; - la figure 8 représente une vue en perspective de la caisse de la figure 1 ; 20 - la figure 9 représente une vue en coupe d'une région de raccordement entre le module de châssis latéral et le module de châssis de toit de la caisse 1 de la figure 8; - la figure 10 représente une partie d'extrémité de la caisse 1 de la figure 1 avec un module de châssis latéral raccordé au module de châssis d'extrémité ; - la figure 11 représente une vue en coupe du raccordement entre le module de 25 châssis latéral et le module de châssis d'extrémité ; - la figure 12 représente une partie supérieure de la caisse 1 avec le module de châssis d'extrémité raccordé au module de châssis de toit ; - la figure 13 représente une vue schématique de dessus de la partie supérieure de la caisse 1 de la figure 12; 30 - la figure 14 représente une vue agrandie de ta zone 100 de la figure 13; - la figure 15 représente le module de châssis d'extrémité avec trois régions de raccordement pour se raccorder au module de châssis de dessous ; - la figure 16 représente le module de châssis d'extrémité 8 raccordé au module de châssis de dessous 2 dans les régions de raccordement de montant de châssis 35 d'extrémité 54; 4 - la figure 17 représente une vue en coupe d'une région de raccordement de montant de châssis d'extrémité 54, observé le long de la direction A-A ; - la figure 18 représente le module de châssis d'extrémité 8 raccordé au module de châssis de dessous 2 dans la région de raccordement centrale 50; 5 - la figure 19 représente une vue en coupe de la région de raccordement centrale 50, observée le long de la direction A-A ; - la figure 20 représente une vue agrandie d'une région B indiquée sur la figure 18; - la figure 21 représente le module de châssis d'extrémité 8 raccordé au module 10 de châssis de dessous 2 sur une région de raccordement latérale 52; - la figure 22 représente une vue en coupe d'une région de raccordement latérale 52 observée le long de la direction A-A. La présente solution concerne une caisse pré-montée en tôle d'acier inoxydable austénitique soudée appliquée aux véhicules ferroviaires. Normalement, les caisses pré- 15 montées comprennent plusieurs parties comme des châssis latéraux, un châssis de dessous, une cabine, un châssis de toit et un châssis d'extrémité. Les raccordements entre ces parties dans la caisse de la présente invention sont réalisés par des joints soudés. Ces joints de soudage peuvent être réalisés en utilisant différents types de processus de soudage tels que le soudage à l'arc, le soudage par points, le soudage 20 laser et le soudage au plasma. En plus de la structure de caisse, les véhicules ferroviaires ont également d'autres pièces d'équipement, telles que des fenêtres, des câbles électriques, des sièges et des aménagements intérieurs. Dans le concept modulaire de la présente invention, ces pièces d'équipement sont installées avant le redressement de la caisse, augmentant ainsi les 25 possibilités d'accès et d'automatisation de ligne de fabrication. La figure 1 représente une vue en éclaté d'une caisse 1 d'un véhicule ferroviaire selon la présente invention. La caisse 1 comprend un module de châssis de dessous 2, un module de châssis de toit 4, un module de châssis avant 6, un module de châssis d'extrémité 8 et une pluralité de modules de châssis latéral 10. 30 Les modules de châssis latéral 10 peuvent avoir différentes configurations comprenant, par exemple, des fenêtres, des sièges, des poignées, etc. La figure 2 représente l'agencement externe et l'agencement interne d'un module de châssis latéral 10, en particulier avec la référence 10a, on indique la vue externe et avec la référence 10b, on indique la vue interne du module de châssis latéral 10. Le module de châssis 35 latéral 10 illustré sur la figure 2, a une pluralité de sièges et une fenêtre. 5 Lorsque la caisse 1 est fermée, c'est-à-dire dans la position de redressement, le véhicule ferroviaire est presque terminé et ceci évite le besoin d'avoir de nombreux autres postes de travail pour terminer la construction, économisant ainsi du temps et de l'argent sur la ligne de fabrication. 5 La figure 3 représente une vue de face externe d'un module de châssis latéral 10 raccordée au module de châssis de dessous 2 par une pluralité de soudures annulaires 13, représentées sur la figure 4, placées dans des trous 12 correspondants, comme décrit ci-dessous. Le module de châssis latéral 10 est soudé à l'âme d'un longeron latéral 2' du 10 module de châssis de dessous 2 et en particulier avec des raccordements de soudage entre des montants verticaux 10" (dont l'un est représenté sur la figure 5) du module de châssis latéral 10 et le longeron latéral 2' du module de châssis de dessous 2. Une plaque de châssis latéral 10' du module de châssis latéral 10 a une pluralité d'ouvertures rectangulaires 10 et des montants verticaux 10", qui ont à leur tour 15 respectivement une pluralité de trous oblongs, de préférence deux, sont montés de sorte que les trous oblongs sont placés en correspondance avec l'une des ouvertures rectangulaires 12 de la plaque de châssis latéral 10'. Le soudage est ainsi réalisé aux limites des trous oblongs. Lors de l'assemblage final, lesdits trous sont de préférence recouverts par une 20 plaque, non représentée sur la figure. La figure 4 représente une vue agrandie d'un trou 12, dans lequel des soudures annulaires 13 sont placées pour souder le montant vertical 10" sur l'âme du longeron latéral 2' du module de châssis de dessous 2. Le raccordement principal entre le châssis latéral 10 et le châssis de dessous 2 25 est par conséquent obtenu par la pluralité de soudures annulaires 13 assemblant respectivement le longeron latéral 2' et les montants verticaux 10". La figure 5 représente une vue en coupe d'une région de raccordement 2a entre le module de châssis latéral 10 et le module de châssis de dessous 2 de la figure 3, dans lequel, en plus des soudures annulaires 13 représentées sur la figure 4, une soudure par 30 points en série 14 fixant la plaque de châssis latéral 10' au longeron latéral 2' du module de châssis de dessous 2 est représentée. Le raccordement global entre le châssis latéral 10 et le châssis de dessous 2 est par conséquent obtenu par le biais de la pluralité de soudures annulaires 13, assemblant respectivement la plaque de châssis latéral 10' et les montants verticaux 10", des 35 raccordements de soudage assemblant les montants verticaux 10" et le longeron latéral 2', et le raccordement frontal externe réalisé par la soudure par points 14. 6 La figure 6 représente une vue de face d'un module de châssis latéral 10 raccordé au module de châssis de toit 4, dans lequel le raccordement entre les deux éléments est réalisé dans une zone rectangulaire 4a d'une manière similaire au raccordement décrit ci-dessus en référence aux figures 3 et 4, excepté en ce que les montants verticaux 10" 5 sont raccordés à un renfort de toit au lieu d'être raccordés au longeron latéral 2'. La figure 7 représente une vue en coupe de la région de raccordement 4a entre le module de châssis latéral 10 et le module de châssis de toit 4 de la figure 6, dans lequel deux soudures annulaires 16 assemblent la plaque de châssis latéral 10' et les montants verticaux 10" (qui s'étendent de haut en bas) avec un renfort de toit 4' du module de 10 châssis de toit 4. Afin de garantir l'étanchéité à l'eau du raccordement supérieur entre le châssis latéral 10 et le module de châssis de toit 4, une plaque de fermeture est installée pour recouvrir cette région, comme représenté en référence aux figures 8 et 9. En particulier, la figure 8 représente une vue en perspective d'une partie supérieure de la caisse 1, où une 15 double flèche A-A indique une direction d'observation. Sur la figure 9, on représente une vue en coupe d'une région de raccordement entre le module de châssis latéral 10 et le module de châssis de toit 4 de la caisse 1 de la figure 8, observée le long de la direction A-A, qui comprend une plaque de fermeture 18. La figure 10 représente la partie d'extrémité de la caisse 1 de la figure 1, dans 20 lequel un module de châssis latéral 10 est raccordé au module de châssis d'extrémité 8 et une double flèche A-A indique une vue en coupe. La figure 11 représente une vue en coupe d'une partie de la caisse 1 de la figure 10, observée le long de la direction A-A. Le module de châssis latéral 10 comprend, comme indiqué ci-dessus, une plaque 10' et un montant 10". Le module de châssis d'extrémité 8 comprend une plaque 8' et un 25 montant 8". Le montant de châssis latéral 10" et le montant de châssis d'extrémité 8" sont tout d'abord raccordés entre eux dans leurs âmes respectives à l'aide d'une soudure annulaire 20. Afin de permettre cette opération de soudage, le montant de châssis d'extrémité 8" a un profil ouvert selon une coupe transversale. Ce profil ouvert est également soudé sur la plaque de châssis latéral 10' et à une extrémité terminale du 30 montant de châssis transversal 10" par des soudures par points 22. Après l'assemblage du module de châssis d'extrémité 8 au module de châssis latéral 10, une plaque de fermeture 24 est raccordée à la fois au module de châssis d'extrémité 8 par le biais des soudures annulaires 25 et au module de châssis latéral 10 par le biais de soudures par points 26 afin de fermer ledit profil ouvert. 7 La figure 12 représente une partie supérieure de la caisse 1, dans laquelle le module de châssis d'extrémité 8 est raccordé au module de châssis de toit 4 et une double flèche A-A indique une direction de vue représentée sur les figures 13 et 14. La figure 13 représente une vue schématique de la partie supérieure de la caisse 5 1 de la figure 12 et la figure 14 représente une vue agrandie de la zone 100 sur la figure 13, dans laquelle une plaque 27 est montée dans une fente du module de châssis de toit 4. Le raccordement entre ces modules est réalisé par le biais de soudures annulaires 29 raccordant la plaque 27 provenant du module de châssis d'extrémité 8 à une plaque 28 provenant du module de châssis de toit 4. La plaque 28 est par exemple, raccordée à une 10 autre pièce du module de châssis de toit 4 par le biais de soudures par points et de soudures en bouchon. Une plaque de renforcement 30 est ajoutée sur le module de châssis de toit 4 dans cette région. Après l'assemblage, une pièce de fermeture 31 soudée recouvre cet assemblage. La figure 15 représente le module de châssis d'extrémité 8 avec trois régions de 15 raccordement pour se raccorder au module de châssis de dessous 2. En particulier, on trouve une région de raccordement centrale 50, des régions de raccordement latérales 52 et des-régions de raccordement de montants de châssis d'extrémité 54. La figure 16 représente le module de châssis d'extrémité 8 raccordé au module de châssis de dessous 2 dans les régions de raccordement de montant de châssis 20 d'extrémité 54 et une double flèche A-A indique une vue en coupe. La figure 17 représente une vue en coupe d'une région de raccordement de montant de châssis d'extrémité 54 observée le long de la direction A-A. Avant l'assemblage du châssis de dessous 2 et du châssis d'extrémité 8, un profilé intermédiaire 33 est soudé sur un montant de châssis de dessous 32 par des soudures annulaires 34. Ce profilé 25 intermédiaire 33 est assemblé selon la configuration finale du châssis de dessous 2, garantissant ainsi le positionnement correct du module de châssis d'extrémité 8. Après le positionnement du châssis d'extrémité 8 à l'étape de redressement de voiture, la plaque de châssis d'extrémité 8' et le montant 8" sont raccordés au profilé intermédiaire 33 par des soudures annulaires 36. 30 La figure 18 représente le module de châssis d'extrémité 8 raccordé au module de châssis de dessous 2 dans la région de raccordement centrale 50 et une double flèche A-A indique la vue en coupe représentée sur la figure 19. Sur la figure 19, on représente une vue en coupe de la région de raccordement centrale 50 observée le long de la direction A-A. Un canal en double C 2a du module de 35 châssis de dessous 2 est raccordé au profilé de châssis d'extrémité 8' au niveau d'un côté supérieur 2b par le biais de soudures d'angle 38 ponctuelles. Un côté inférieur 2c est 8 raccordé par le biais d'un élément angulaire 39 par des soudures d'angle ou des soudures annulaires 40 intermittentes. La figure 20 représente une vue agrandie d'une région B indiquée sur la figure 18. Dans cette région B, les soudures par points 44 réalisent le raccordement entre le module 5 de châssis d'extrémité 8 et le module de châssis de dessous 2. Dans cette région, il est également possible de voir une plaque supplémentaire 46, qui est installée afin de niveler le module de châssis d'extrémité 8 pour l'installation de passerelle, cette plaque supplémentaire étant raccordée à la plaque de châssis d'extrémité 8' par des soudures d'angle 45. 10 La figure 21 représente le module de châssis d'extrémité 8 raccordé au module de châssis de dessous 2 dans une région de raccordement latérale 52 et une double flèche A-A indique une vue en coupe. Sur la figure 22, on représente une vue en coupe d'une région de raccordement latérale 52 observée le long de la direction A-A. Un élément de raccordement 53 est 15 utilisé pour raccorder le module de châssis d'extrémité 8 au module de châssis de dessous 2 et l'élément de raccordement 53 est soudé au module de châssis de dessous 2 par le biais de soudures 54 avant son soudage à la plaque de châssis d'extrémité 8'. Le raccordement entre la plaque de châssis d'extrémité 8' et l'élément de raccordement 53 est ensuite réalisé avec des soudures annulaires 55. 20 Clairement, le principe de l'invention restant inchangé, les modes de réalisation et les détails de production peuvent être considérablement modifiés par rapport à ce qui a été décrit et illustré simplement à titre d'exemple non limitatif, sans pour autant s'éloigner de la portée de protection de la présente invention, REVENDICATIONS1. Caisse (1) pour un véhicule ferroviaire comprenant un module de châssis de dessous (2), un module de châssis de toit (4), un module de châssis avant (6), un module de châssis d'extrémité (8) et une pluralité de modules de châssis latéral (10), dans laquelle : - lesdits modules de châssis latéral (10) sont soudés au niveau de leur bas au module de châssis de dessous (2) et au niveau du dessus, au module de châssis de toit (4) ; - au moins un module de châssis latéral (10) est soudé au module de châssis d'extrémité (8) ; - le module de châssis d'extrémité (8) est soudé au module de châssis de toit (4) par le raccordement entre un premier élément de raccordement (27) associé au module de châssis d'extrémité (8) et un second élément de raccordement (28) associé au module de châssis de toit (4) ; - le module de châssis d'extrémité (8) est raccordé au module de châssis de dessous (2) respectivement dans une région de raccordement centrale (55), dans des régions de raccordement latérales (54) et dans des régions de raccordement de montant de châssis d'extrémité (54) par le biais d'éléments de raccordement (33, 39, 53) et de soudures (34, 36, 38, 40, 54). 2. Caisse selon la revendication 1, dans laquelle le module de châssis latéral (10) comprend une plaque (10') et un montant (10") et le module de châssis d'extrémité (8) comprend une plaque (8') et un montant (8"), dans laquelle : - le montant de châssis latéral (10") et le montant de châssis d'extrémité (8") sont raccordés entre eux dans leurs âmes respectives-à l'aide d'une soudure annulaire (20) ; - le montant de châssis d'extrémité (8") est soudé à la plaque de châssis latéral (10') et à une extrémité terminale du montant de châssis latéral (10") par des soudures par points (22). 3. Caisse selon la revendication 2, dans laquelle une plaque de fermeture (24) est raccordée à la fois au module de châssis d'extrémité (8) par le biais de soudures annulaires (25) et au module de châssis latéral (10) par le biais de soudures par points (26) pour fermer un profilé ouvert du montant de châssis d'extrémité (8"). 4. Caisse selon la revendication 1, dans laquelle les montants verticaux (10") du module de châssis latéral (10) sont raccordés par le biais de soudures annulaires (13) à un longeron latéral (2') du module de châssis de dessous (2). 10 5. Caisse selon la revendication 4, dans laquelle une soudure par points (14) raccorde une plaque de châssis latéral (10') du module de châssis latéral (10) au longeron latéral (2') du module de châssis de dessous (2). 6. Caisse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 5 laquelle les modules de châssis latéral (10) comprennent un élément quelconque du groupe suivant : des fenêtres, des sièges, des bureaux, une poignée.