Brevet FR3094275A1 — publié le 20201002

Description Titre de l'invention : Coffre d'un convertisseur auxiliaire pour un véhicule ferroviaire et convertisseur auxiliaire correspondant [0001] L'invention a pour domaine celui des coffres de convertisseur auxiliaire pour véhicule ferroviaire. [0002] Par véhicule ferroviaire, on entend tout type de véhicule guidé, en particulier les trains, métros (sur pneus ou sur rails), tramways, etc. [0003] On connait des convertisseurs auxiliaires comportant un coffre, constitué d'un châssis obturé par un capot amovible, et des composants électriques, montés à l'intérieur du châssis, soit directement sur les faces internes de celui-ci, soit sur des cartes insérées à l'intérieur de celui-ci, [0004] Cependant, par exemple lors d'opérations de maintenance, l'opérateur doit ouvrir le coffre en démontant le capot, puis accéder au volume intérieur du coffre, identifier le ou les composants défaillants, puis les déposer afin de les remplacer par des composants neufs. [0005] Or, l'ergonomie des coffres connus ne facilite pas ce genre d'opérations. En par- ticulier, un seul opérateur à la fois peut accéder à l'intérieur du coffre. [0006] L'invention a donc pour but de répondre à ce problème, notamment en proposant un coffre présentant une ergonomie améliorée. [0007] L'invention a pour objet un coffre d'un convertisseur auxiliaire pour un véhicule fer- roviaire, le convertisseur auxiliaire étant du type modulaire, c'est-à-dire dont chacune des fonctions est réalisée par un module fonctionnel associé, le coffre étant caractérisé en cc qu'il comporte une partie fixe, de fixation du convertisseur auxiliaire sur le véhicule ferroviaire, et au moins une partie mobile, de réception de chacun des modifies fonctionnels du convertisseur auxiliaire, la partie mobile étant articulée à la partie fixe pour être déplaçable entre une première position, dans laquelle le coffre est fermé pour protéger les modules fonctionnels alors situés à l'intérieur du volume délimité par le coffre fermé, et une seconde position, dans laquelle le coffre est ouvert pour accéder aux modules fonctionnels alors situés à l'extérieur du volume délimité par le coffre fermé. [0008] Suivant des modes particuliers de réalisation, le coffre comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suiviuil toutes les combinaisons techniquement possibles : [0009] - Le coffre comporte au moins un vélin, une extrémité du vérin étant couplée à la partie fixe et l'autre extrémité dudit vérin étant couplée à ladite au moins une partie mobile, chaque vérin permettant de maintenir la partie mobile à laquelle il est couplé 2 dans la seconde position et de faciliter un mouvement de la partie mobile à laquelle il est couplé entre ses première et seconde positions. [0010] - Le coffre a, dans la première position de ladite au moins une partie mobile, une forme extérieure correspondant sensiblement à un parallélépipède rectangle, un plan de joint subdivisant le coffre de manière à y délimiter la partie fixe et ladite au moins une partie mobile. [0011] - Le plan de joint coupe obliquement des faces d'extrémité du parallélépipède rectangle que forme le coffre. [0012] - La partie mobile est liée à la partie fixe par une liaison pivot. [0013] - Un axe de la liaison pivot repose dans le plan de joint et est parallèle aux arrêtes du parallélépipède rectangle que forme le coffre qui relie les faces d'extrémité dudit parallélépipède rectangle. [0014] - La partie fixe comporte des connecteurs pour connecter le convertisseur auxiliaire, d'une part, à une source de puissance électrique et, d'autre part, à au moins une charge électrique, et des câbles reliant les connecteurs aux modules fonctionnels du convertisseur auxiliaire montés dans ladite au moins une partie mobile du coffre. [0015] - Le coffre étant monté sur le véhicule ferroviaire, la paroi de la partie mobile sur laquelle sont montés les modules fonctionnels du convertisseur auxiliaire est sensiblement horizontale dans la seconde position de ladite partie mobile. [0016] - Une paroi de la partie mobile sur une première face de laquelle sont montés les modules fonctionnels du convertisseur auxiliaire, est munie, sur sa seconde face, d'au moins un dispositif de refroidissement. [0017] L'invention a également pour objet un convertisseur auxiliaire pour véhicule fer- roviaire, caractérisé en ce qu'il est du type modulaire, c'est-à-dire dont chacune des fonctions est réalisée par un module fonctionnel associé, et en ce qu'il comporte un coffre conforme au coffre précédent, chacun des modules fonctionnel du convertisseur étant fixé sur une paroi d'une partie mobile du coffre qui est orientée vers l'intérieur du coffre dans la première position de ladite partie mobile. [0018] [fig.1] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation particulier, donné uniquement à titre d'exemple illustratif et non limitatif, la description étant faite en se référant à la figure annexée correspondant à une vue en perspective d'un convertisseur auxiliaire selon l'invention. [0019] Un convertisseur auxiliaire pour véhicule ferroviaire est représenté sur la figure 1. [0020] Ce convertisseur auxiliaire 1 est du type modulaire, c'est-à-dire que, d'une part, ses différents composants électriques et/ou électroniques sont répartis dans des modules, chaque module réalisant une fonction particulière du convertisseur, et, d'autre part, ces 3 différents modules sont mécaniquement indépendants les uns des autres. Il est alors possible, par exemple lors d'une opération de maintenance, de déposer un module défaillant en déconnectant les câbles électriques auxquels il est relié et en le désolidarisant de son support, puis de le remplacer par un module similaire opérationnel, que l'on monte sur le support et que l'on connecte aux différents câbles. Ces étapes s'effectuent sans affecter les autres modules du convertisseur. Un tel convertisseur auxiliaire modulaire présente notamment l'avantage d'une fabrication et d'une maintenance aisée par rapport à l'état de la technique. [0021] Le convertisseur auxiliaire 1 comporte un coffre 10, qui renferme intérieurement l'ensemble des modules fonctionnels, en particulier pour les protéger des agressions extérieures au cours du fonctionnement du convertisseur auxiliaire et de l'exploitation du véhicule ferroviaire équipé de cc convertisseur auxiliaire. [0022] Est associé au coffre 10, un référentiel de centre O et d'axe X, Y et Z. Lorsque le coffre est monté sur le véhicule ferroviaire, l'axe Z est vertical, l'axe Y est parallèle à un axe longitudinal du véhicule, et l'axe X est parallèle à un axe transversal du véhicule. [0023] Le coffre 10 est symétrique par rapport à un plan longitudinal médian YZ et par rapport à un plan transversal médian XZ. Ces plans délimitent dans le coffre 10 quatre compartiments. [0024] Le coffre 10 comporte une partie fixe 20 formant un bâti destiné à être fixé sur le véhicule ferroviaire, par exemple sous la caisse d'une voiture de ce véhicule au moyen d'une pluralité de traverses. [0025] Le coffre 10 comporte au moins une partie mobile qui est articulée à la partie fixe 20 et propre à être déplacée depuis une première position, dans laquelle le compartiment associé est fermé, vers une seconde position, dans lequel le compartiment associé est ouvert, et inversement de la seconde position vers la première position. [0026] Dans le mode de réalisation préféré, représenté sur la figure, le coffre 10 comporte quatre parties mobiles, mécaniquement indépendantes les unes des autres. [0027] Sur la figure, trois parties mobiles sont représentées et référencées respectivement 30, 31 et 32. [0028] Les parties mobiles 31 et 32 sont représentées dans la première position, le com- partiment associé étant fermé. [0029] La partie mobile 30 est représentée dans la seconde position, le compartiment associé étant ouvert. [0030] Dans ce qui suit, la partie mobile 30 sera plus particulièrement décrite, sachant qu'une description similaire pourrait être faite pour les autres partie mobiles. [0031] La partie mobile 30 est destinée à recevoir des modules fonctionnels du convertisseur auxiliaire. L'ensemble des modules fonctionnels du convertisseur 1 sont montés sur les parties mobiles de celui-ci de sorte que la partie fixe 20 ne supporte aucun module fonctionnel. [0032] La partie fixe 20 comporte extérieurement, de préférence sur la face d'extrémité lon- gitudinale 23 du coffre 10, des connecteurs, référencés de manière générale par le chiffre 14, pour relier le convertisseur auxiliaire 1, d'une part, à une source de puissance électrique haute tension et, d'autre part, à une ou plusieurs charges qu'il convient d'alimenter avec une tension basse, telle(s) que par exemple des climatiseurs disposés dans les voitures du véhicule ferroviaire équipé du convertisseur auxiliaire. [0033] La partie fixe 20 comporte intérieurement uniquement des câbles (non représentés sur la figure) permettant de relier les connecteurs aux différents modules fonctionnels implantés sur chaque partie mobile 30 ou les modules fonctionnels entre eux, notamment lorsqu'ils sont implantés sur des parties mobiles différentes. [0034] Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le coffre 10 prend la forme, lorsqu'il est fermé, d'un parallélépipède rectangle, de hauteur h, de longueur 1 et de profondeur w. Ce parallélépipède rectangle est représenté en traits interrompus sur la figure. Les faces d'extrémité longitudinales 23 et 25 de ce parallélépipède rectangle sont parallèles au plan XZ, les faces inférieure 22 et supérieure 27 sont parallèles au plan XY et les faces avant 26 et arrière 24 sont parallèles au plan YZ. La face supérieure 27 est munie d'une pluralité de profilés 29 pour la fixation du coffre 10 sous la caisse d'un véhicule ferroviaire. [0035] Ce parallélépipède rectangle est subdivisé, selon un plan de joint P, de manière à délimiter, d'un côté, les parties mobiles 30 et 32, et, de l'autre côté, la partie fixe 20. [0036] Plus précisément, le plan de joint P est un plan parallèle à la direction longitudinale Y et venant couper les faces d'extrémités longitudinales 23, 25 du parallélépipède rectangle selon une ligne, avantageusement oblique. [0037] La partie mobile 30 est articulée à la partie fixe 20 le long d'une liaison pivot, dont l'axe A repose à l'intersection du plan de joint P et de la face inférieure du coffre 10. L'axe A est ainsi parallèle aux arêtes du parallélépipède rectangle connectant les faces d'extrémités longitudinales 23 et 25 entre elles, ou encore parallèle à la direction longitudinale Y. [0038] L'axe A ne coïncide donc pas avec l'arête du parallélépipède rectangle entre la face inférieure 22 et la face avant 26. En déplaçant l'axe A vers le plan longitudinal médian YZ, on limite l'envergure du coffre 10 lorsque ses parties mobiles sont dans la seconde position, le coffre étant alors ouvert. L'espace sur le véhicule ferroviaire à réserver pour le convertisseur auxiliaire 1 de manière à autoriser l'ouverture du coffre 10 est donc réduit, ce qui permet une meilleure intégration au véhicule ferroviaire. [0039] Les parties fixe 20 et mobile 30 présentent des formes complémentaires l'une de l'autre pour retrouver, dans la première position de la partie mobile 30 par rapport à la partie fixe 20, la forme parallélépipédique rectangle du coffre 10. Dans le mode de réalisation représenté, les parties fixe 20 et mobile 30 venant en appui l'une de l'autre dans le plan de joint P, oblique, la partie fixe 20 présente la forme d'un prisme trapézoïdal. Sur la figure, le plan de joint P passant par l'arête entre la face supérieure 27 et la face avant du coffre 10, la partie mobile 30 prend la forme d'un prisme triangulaire. [0040] La partie mobile 30 comporte une paroi principale 32, correspondant à la face avant du parallélépipède rectangle du coffre 10. [0041] Sur une surface intérieure de la paroi 52, c'est-à-dire la surface orientée vers l'intérieur du coffre 10 lorsque celui-ci est fermé, sont montés différents modules fonctionnels du convertisseur auxiliaire. Sur la figure, ils sont référencés de manière générale par le chiffre 15. [0042] Sur la surface extérieure de la paroi 52, c'est-à-dire la surface orientée vers l'extérieur du coffre 10 lorsque celui-ci est fermé, sont montés différents dispositifs de refroidissements, tels que les dispositifs de refroidissement à ailettes 16, notamment visibles sur la partie mobile 32. Ceci permet un refroidissement des modules fonctionnels, à travers la paroi 52, par circulation d'air frais entre les ailettes. [0043] La paroi 32 est munie d'un bord tombé 54 et de bords latéraux 53 et 55. Le bord tombé 54 correspond à une portion de la face inférieure du coffre 10 et est sensiblement rectangulaire. [0044] Le bord latéral 53 correspond à une portion de la face d'extrémité du coffre 10. [0045] Les bords latéraux 53 et 55 sont de forme triangulaire. [0046] Ainsi, la partie mobile 20 délimite un volume de réception des modules fonctionnels du convertisseur auxiliaire 1. Eventuellement, certains des modules fonctionnels, de taille importante peuvent faire saillie hors de ce volume et par conséquent être partiellement reçu dans le volume délimité par la partie fixe 20 lors de la fermeture du compartiment associé, le volume de la partie fixe 20 étant essentiellement libre et dimensionné pour permettre la réception de ces modules volumineux lorsque la partie mobile 30 est rabattue sur la partie fixe 20. [0047] Le rebord libre du bord tombé 54 porte une première plaque d'une charnière 50 de liaison de la partie mobile 30 sur la partie fixe 20. La seconde plaque de la charnière 50 est montée sur un montant inférieur de la partie fixe 20. [0048] Le coffre 10 est équipé d'un vérin 40, destinés à faciliter le déplacement de la partie mobile 30 entre sa première position et sa seconde position. Le vérin 40 permet également de maintenir la partie mobile 30 dans sa seconde position. Le vérin 40 permet de reprendre le poids de la partie mobile 30, portant des modules fonctionnels du convertisseur auxiliaire. [0049] L'extrémité libre du cylindre du vérin 40 est couplée à la paroi d'extrémité 23 de la 6 partie fixe 20, tandis que l'extrémité libre de la tige du vérin 40 est couplée au bord latéral 53 de la partie mobile 30. [0050] Sur la figure, est également visible le vérin 41 associé à la partie mobile 31. [0051] On notera sur la figure, la présence d'un câble de retenue 43 connectant la partie mobile 31 à la partie fixe 20, de manière à limiter la course du vérin 41 lors de l'ouverture. [0052] Avantageusement, un câble électrique connecte électriquement la partie mobile 30, 31, 32 à la partie fixe de manière à placer la masse de la partie mobile au potentiel de la masse de la partie mobile 20, et donc du véhicule ferroviaire, de manière notamment à éviter toute électrocution de l'opérateur intervenant sur la partie mobile. Le câble est, par exemple, prévu à l'intérieur du coffre et n'est pas visible sur la figure. [0053] Lorsque le coffre 10 est monté sur un véhicule ferroviaire, la seconde position adoptée par la partie mobile 30 est telle que sa paroi principale 52 de la partie mobile 30 est disposée sensiblement horizontalement. [0054] Ainsi, les modules fonctionnels du convertisseur 1 sont clairement exposés à l'opérateur, qui de plus y accède facilement. En particulier, le fait que la partie mobile 30 ne comporte pas de bord avant, facilite l'accès au volume délimité par la partie mobile. [0055] L'espace de travail au-dessus de la partie mobile dans sa seconde position permet l'implantation ou l'extraction d'un module fonctionnel, sans interférence avec la partie fixe. [0056] De plus, plusieurs opérateurs peuvent simultanément intervenir sur un même convertisseur. [0057] Enfin, la partie mobile 30 peut être facilement détachée de la partie fixe 20 et remplacée dans son intégralité. Ainsi, si le convertisseur d'un véhicule ferroviaire est défaillant à cause d'un des modules montés sur la partie mobile 30, cette dernière peut être remplacée dans son intégralité par une partie mobile identique déjà équipée de module. Cela permet de limiter le temps d'arrêt du véhicule ferroviaire, qui peut immédiatement repartir. La partie mobile démontée est envoyée à l'atelier pour identification et remplacement du ou des modules fonctionnels défaillants. La partie mobile constitue ainsi un LRU, pour « line-replaceable unit », c'est-à-dire une unité pouvant être remplacée rapidement. [0058] Le coffre présenté ci-dessus permet donc de simplifier la fabrication et la maintenance du convertisseur auxiliaire correspondant. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] REVENDICATIONSCoffre (10) d'un convertisseur auxiliaire (1) pour un véhicule ferroviaire, le convertisseur auxiliaire (1) étant du type modulaire, c'est-à-dire dont chacune des fonctions est réalisée par un module fonctionnel (15) associé, le coffre (10) étant caractérisé en ce qu'il comporte une partie fixe (20), de fixation du convertisseur auxiliaire (1) sur le véhicule ferroviaire, et au moins une partie mobile (30, 31, 32), de réception de chacun des modules fonctionnels (15) du convertisseur auxiliaire (1), la partie mobile (30, 31, 32) étant articulée à la partie fixe (20) pour être déplaçable entre une première position, dans laquelle le coffre (10) est fermé pour protéger les modules fonctionnels alors situés à l'intérieur du volume délimité par le coffre (10) fermé, et une seconde position, dans laquelle le coffre (10) est ouvert pour accéder aux modules fonctionnels alors situés à l'extérieur du volume délimité par le coffre (10) fermé. Coffre (10) selon la revendication 1, comportant au moins un vérin (40, 41), une extrémité du vérin étant couplée à la partie fixe (20) et l'autre extrémité dudit vérin étant couplée à ladite au moins une partie mobile (31), chaque vérin permettant de maintenir la partie mobile (31) à laquelle il est couplé dans la seconde position et de faciliter un mouvement de la partie mobile (31) à laquelle il est couplé entre ses première et seconde positions. Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, ayant, dans la première position de ladite au moins une partie mobile (30), une forme extérieure correspondant sensiblement à un parallélépipède rectangle, un plan de joint (P) subdivisant le coffre (10) de manière à y délimiter la partie fixe (20) et ladite au moins une partie mobile (30). Coffre (10) selon la revendication 3, dans lequel le plan de joint (P) coupe obliquement des faces d'extrémité (23, 25) du parallélépipède rectangle que forme le coffre (10). Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la partie mobile (30, 31, 32) est liée à la partie fixe par une liaison pivot. Coffre selon la revendication 5 et la revendication 4, dans lequel un axe (A) de la liaison pivot repose dans le plan de joint (P) et est parallèle aux arrêtes du parallélépipède rectangle que forme le coffre qui relie les faces d'extrémité (23, 25) dudit. parallélépipède rectangle. Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel 8 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] la partie fixe (30) comporte des connecteurs (14) pour connecter le convertisseur auxiliaire (1), d'une part, à une source de puissance électrique et, d'autre part, à au moins une charge électrique, et des câbles reliant les connecteurs aux modules fonctionnels (15) du convertisseur auxiliaire (1) montés dans ladite au moins une partie mobile (30) du coffre (10). Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel, le coffre (10) étant monté sur le véhicule ferroviaire, la paroi (52) de la partie mobile (30) sur laquelle sont montés les modules fonctionnels (15) du convertisseur auxiliaire (1) est sensiblement horizontale dans la seconde position de ladite partie mobile. Coffre (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel une paroi (52) de la partie mobile (30, 31, 32) sur une première face de laquelle sont montés les modules fonctionnels (15) du convertisseur auxiliaire (1), est munie, sur sa seconde face, d'au moins un dispositif de refroidissement (16). Convertisseur auxiliaire (1) pour véhicule ferroviaire, caractérisé en cc qu'il est du type modulaire, c'est-à-dire dont chacune des fonctions est réalisée par un module fonctionnel (15) associé, et en ce qu'il comporte un coffre (10) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, chacun des modules fonctionnel (15) du convertisseur étant fixé sur une paroi (52) d'une partie mobile (30, 31, 32) du coffre (10) qui est orientée vers l'intérieur du coffre (10) dans la première position de ladite partie mobile.