Brevet FR3125984A1 — publié le 20230210

Caisson pour véhicule , notamment ferroviaire, véhicule comprenant un tel caisson et méthode d’assemblage d’un tel caisson Un caisson (20) est destiné à être fixé à un véhicule, notamment ferroviaire, et est configuré pour recevoir des éléments électromécaniques. Le caisson (20) comprend une armature rigide, configurée pour permettre la fixation du caisson sur le véhicule ferroviaire, et des tôles d’habillage (34, 36). Les tôles d’habillage sont fixées sur l’armature et forment une enveloppe de protection du caisson étanche. Au moins deux tôles d’habillage (34, 36) sont assemblées entre elles par sertissage. Figure pour l'abrégé : 3 Caisson pour véhicule, notamment ferroviaire, véhicule comprenant un tel caisson et méthode d’assemblage d’un tel caisson La présente invention concerne un caisson pour véhicule, notamment ferroviaire, un véhicule comprenant un tel caisson et une méthode d’assemblage d’un tel caisson Dans le domaine des véhicules, et notamment dans le domaine des véhicules ferroviaires, il est courant de fixer à l’extérieur de la caisse d’un véhicule un ou plusieurs caissons afin d’accueillir des éléments électromécaniques. Un tel caisson doit assurer la protection de ces éléments électromécaniques contre les projections d’eau et de poussière pouvant survenir au cours de la circulation du véhicule ou au cours de sa maintenance. Ainsi, il est courant de prévoir qu’un tel caisson comprenne une armature rigide, permettant la fixation du caisson à la caisse du véhicule, et des tôles d’habillages, fixées à l’armature et formant l’enveloppe extérieure du caisson. Ces tôles d’habillage assurent l’étanchéité à l’eau et aux poussières du caisson. Il est connu d’assembler ces tôles d’habillage deux-à-deux à l’aide de boulons ou de rivets, en mettant en place un joint ou un mastic entre elles pour assurer l’étanchéité de cet assemblage. Cependant, ce type d’assemblage n’est pas pérenne, car les joints et les mastics se dégradent avec le temps, ce qui peut conduire à une rupture de l’étanchéité de l’enveloppe extérieure du caisson. En outre, ce vieillissement des joints et des mastics est mal maîtrisé, il est donc nécessaire de prévoir des opérations de maintenance régulières sur le véhicule pour s’assurer de l’étanchéité de l’enveloppe. Il est également connu d’assembler ces tôles d’habillage par soudage, ce qui permet d’obtenir un assemblage durable dans le temps, peu soumis au vieillissement. Cependant, l’assemblage des tôles par soudage nécessite l’intervention de main d’œuvre spécialisée et de matériel spécifique, et s’avère donc plus onéreux. C’est à ces inconvénients qu’entend plus particulièrement remédier l’invention en proposant un caisson dont l’enveloppe est peu coûteuse à assembler, et dont l’étanchéité dans le temps est pérenne. À cet effet, l’invention concerne un caisson destiné à être fixé à un véhicule, notamment ferroviaire, et configuré pour recevoir des éléments électromécaniques, ce caisson comprenant une armature rigide, configurée pour permettre la fixation du caisson sur le véhicule, et des tôles d’habillage. Les tôles d’habillage sont fixées sur l’armature et forment une enveloppe de protection du caisson étanche à l’eau. Selon l’invention, au moins deux tôles d’habillage sont assemblées entre elles par sertissage. Grâce à l’invention, l’assemblage des tôles d’habillage de l’enveloppe du caisson par sertissage permet de construire le caisson sans recourir à des opérations de soudage. En outre, cet assemblage ne comporte pas d’éléments soumis au vieillissement, comme des joints, ce qui diminue les risques de perte d’étanchéité au cours de la durée de vie du caisson. Selon des aspects avantageux, mais non obligatoires de l’invention, ce caisson incorpore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes combinaisons techniquement admissibles : - Une première tôle de l’enveloppe comprend une bordure, une deuxième tôle comprend un crochet et la bordure de la première tôle est sertie dans le crochet de la deuxième tôle. - La bordure de la première tôle de l’enveloppe s’étend perpendiculairement, ou de façon décalée par rapport, à un voile principal de la première tôle, le crochet de la deuxième tôle est en forme de « U » et est formé par un voile principal, une bordure et un pli de la deuxième tôle et le crochet de la deuxième tôle définit un volume intérieur dans lequel la bordure de la première tôle est reçue. - Les tôles d’habillage ont une épaisseur comprise entre 1 mm et 5 mm, de préférence comprise entre 2 mm et 3 mm. - Les tôles d’habillage sont réalisées en matériau métallique, de préférence en acier ou en aluminium. - Le caisson comprend des éléments électromécaniques, fixés à l’armature du caisson, à l’intérieur de l’enveloppe, et, de préférence, les éléments électromécaniques sont des convertisseurs de traction. Selon un autre aspect, l’invention concerne également un véhicule, notamment ferroviaire, qui comprend au moins un caisson tel que décrit ci-dessus, fixé à l’extérieur d’une caisse du véhicule, de préférence à un plancher ou à un plafond de la caisse. Ce véhicule induit les mêmes avantages que ceux mentionnés ci-dessus au sujet du caisson de l’invention. Selon un autre aspect, l’invention concerne également une méthode d’assemblage d’un caisson tel que décrit ci-dessus. Selon l’invention, la méthode comprend au moins des étapes consistant à : a) assembler l’armature du caisson, b) positionner puis fixer les éléments électromécaniques sur l’armature, c) recouvrir l’armature de tôles d’habillage, de sorte à former l’enveloppe, et d) sertir entre elles les tôles d’habillage, de sorte à fermer et rendre étanche l’enveloppe. Avantageusement, l’étape d) de cette méthode d’assemblage comprend au moins des phases consistant à : e) plier une première tôle d’habillage, de sorte à former une bordure, f) positionner la première tôle par rapport à une deuxième tôle d’habillage, de sorte que la bordure soit en contact avec un voile principal de la deuxième tôle et qu’un voile principal de la première tôle soit perpendiculaire au voile principal de la deuxième tôle, g) plier la deuxième tôle autour de la bordure de la première tôle, de sorte à former un crochet et à enserrer la bordure dans le crochet. Avantageusement, la phase g) et éventuellement la phase e) de l’étape d) sont réalisées à l’aide d’un outil électrique portatif. Cette méthode induit les mêmes avantages que ceux mentionnés ci-dessus au sujet du caisson de l’invention. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un caisson, d’un véhicule, notamment ferroviaire, et d’un procédé d’assemblage conformes à son principe, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : La est une vue de côté d’un véhicule ferroviaire conforme à l’invention ; La est une vue en perspective avec arrachement partiel d’un caisson conforme à l’invention appartenant au véhicule ferroviaire de la ; et La est une coupe selon le plan III du caisson de la , vue en perspective. Un véhicule 1 est représenté à la . Dans l’exemple, le véhicule 1 est un véhicule ferroviaire Ce véhicule ferroviaire est par exemple un véhicule de transport de passagers, tel qu’un train ou un tramway, ou un véhicule de transport de marchandises. En variante, le véhicule 1 est un véhicule terrestre non-ferroviaire, tel que par exemple un bus, ou bien un véhicule maritime, ou encore un véhicule aérien. Le véhicule 1 comprend ici une rame, qui comporte un ensemble de voitures et/ou de wagons. Cette rame peut être remorquée par une locomotive ou bien être automotrice. Dans l’exemple de la , une seule voiture est représentée et il s’agit d’une rame automotrice. Dans l’exemple, le véhicule 1 comprend un plancher 3, un plafond 5 et plusieurs parois latérales 7, qui forment ensemble une caisse 9. Le véhicule 1 comprend plusieurs roues 11, qui permettent au véhicule de circuler sur des rails 13. Le véhicule 1 comprend deux caissons 20 et 22, installés à l’extérieur de la caisse 9. Dans l’exemple, les caisson 20 et 22 sont identiques, mis à part que le caisson 20 est fixé au plancher 3 de la caisse et que le caisson 22 est fixé au plafond 5 de la caisse 9. Les caissons 20 et 22 sont configurés pour recevoir des éléments électromécaniques 24. Ces éléments électromécaniques sont en pratique des éléments participant au fonctionnement du véhicule 1. Par exemple, les éléments électromécaniques 24 des caissons 20 et 22 sont des convertisseurs de traction. Ces éléments peuvent également être des convertisseurs auxiliaires ou des armoires basse tension. En variante, les caissons 20 et 22 comprennent chacun des éléments électromécaniques différents. En variante, le véhicule 1 comprend un nombre différent de caissons, par exemple un seul caisson ou trois caissons, chaque caisson pouvant être fixé au plancher 3 ou au plafond 5 de la caisse 9. On décrit à présent plus en détail le caisson 20. Les caisson 20 et 22 étant identiques, mis à part leur positionnement sur le véhicule 1, la description qui va suivre est également applicable au caisson 22. Le caisson 20 est représenté seul sur les figures 2 et 3. En outre, sur ces figures, les éléments électromécaniques 24 sont omis, pour plus de visibilité. Le caisson 20 comprend une armature 30. L’armature 30 est rigide, et définit la structure principale du caisson 20. En pratique, l’armature 30 comprend plusieurs pièces telles que des poutres 31, des montants 33 et des traverses 35, rigidement assemblés entre eux, par exemple par boulonnage, par soudage ou par rivetage. Dans l’exemple, l’armature 30 a une forme de cage. En variante, l’armature a une forme différente, par exemple une forme de cube, de cylindre ou de pyramide. L’armature 30 permet la fixation du caisson 20 à la caisse 9 du véhicule 1. L’armature 30 définit un volume interne V20 du caisson 20. En pratique, l’armature 30 est fixée sur des points de fixation de la caisse 9, non-visibles sur les figures, à l’aide de moyens de fixation non-représentés, tels que par exemple des boulons. De plus, les éléments électromécaniques 24 que comprend le caisson 20 sont de préférence fixés sur l’armature 30, de sorte à être maintenus dans le caisson, dans le volume V20. Le caisson 20 comprend en outre une enveloppe 32, qui recouvre l’armature 30 par l’extérieur. L’enveloppe 32 est fermée et est fixée à l’armature 30. En outre, l’enveloppe 32 est étanche aux projections d’eau et de poussières, de sorte à protéger les éléments électromécaniques 24 de telles projections. Cette protection est nécessaire car le véhicule 1 est régulièrement soumis à de telles projections, causées par exemple par de la pluie, par des tempêtes ou encore par des opérations de nettoyage au jet d’eau du véhicule, et les éléments électromécaniques 24 ne sont pas prévus pour résister à de telles projections. Par « étanche aux projections d’eau et de poussière », on entend que l’enveloppe 32 offre un niveau de protection contre les intrusions de solides et d’eau supérieur ou égal à l’indice de protection IP56, tel que défini par la norme internationale CEI 60529 de la Commission Électrotechnique Internationale de janvier 2019, c’est-à-dire une protection contre les corps solides supérieurs à 1 mm et contre les jets d’eau de toutes direction à la lance. Par simplification, dans la suite de la description, on utilisera indifféremment les expressions « étanche » et « étanche aux projections d’eau et de poussière ». L’enveloppe 32 comprend des tôles d’habillage, plus précisément des tôles latérales 34, dans l’exemple quatre tôles latérales, ainsi que des tôles horizontales 36, dans l’exemple deux tôles horizontales. En pratique, en configuration montée du caisson 20 sur le véhicule ferroviaire 1, les tôles horizontales 36 sont parallèles au plancher 3 ou au plafond 5 de la caisse 9 et les tôles latérales 34 sont perpendiculaires aux tôles horizontales 36. Les tôles 34 et 36 sont des tôles planes agencées entre elles de sorte à former l’enveloppe 32. Dans l’exemple, les tôles sont toutes rectangulaires et présentent donc quatre bords. Ainsi, les quatre bords d’une tôle horizontale 36 sont en contact avec l’un des bords de quatre tôles latérales 34, et les quatre bords d’une tôle latérale 34 sont en contact avec l’un des bords de deux autres tôles latérales 34 et avec l’un des bords des deux tôles horizontales 36. Chaque tôle d’habillage 34, 36 de l’enveloppe 32 est fixée à l’armature 30 avec des moyens de fixation non-représentés, comme par exemple des boulons ou des rivets. Pour permettre à l’enveloppe 32 d’être étanche, les tôles 34 et 36 sont assemblées entre elles, deux à deux, par sertissage. En pratique, chaque tôle est assemblée par sertissage avec toutes les tôles qui lui sont adjacentes, au niveau de chacun de ses bords. Le détail de l’assemblage d’une tôle horizontale 36 avec une tôle latérale 34 est visible à la . On distingue sur la que la tôle latérale 34 comprend un voile principal 40 et un bord libre 42 situé à l’extrémité d’une bordure 44. La bordure 44 s’étend depuis le corps principal 40 en s’éloignant de l’intérieur du caisson 20, c’est-à-dire en s’éloignant du volume V20. En outre, la bordure 44 est perpendiculaire au voile principal 40. L’épaisseur de la tôle latérale 34, notée « E34 », est constante, c’est-à-dire que l’épaisseur du voile principal 40 et de la bordure 44 sont identiques. La tôle horizontale 36 comprend un voile principal 50 et un bord libre 52 situé à l’extrémité d’une bordure 54, ainsi qu’un pli 56 qui relie le voile principal 50 à la bordure 54. La bordure 54 s’étend depuis le pli 56 parallèlement au voile principal 50. Ainsi, le voile principal 50, la bordure 54 et le pli 56 forment ensemble un crochet 58 en forme de « U », qui définit un volume intérieur V58. L’épaisseur de la tôle horizontale 36, notée « E36 », est constante, c’est-à-dire que l’épaisseur du voile principal 50 et de la bordure 54 sont identiques. En configuration assemblée des tôles d’habillage 34 et 36, le bord libre 42 et une partie de la bordure 44 de la tôle latérale 34 sont reçus dans le volume intérieur V58 formé par le crochet 58, entre le voile principal 50 et la bordure 54. Ainsi, le bord libre 42 de la tôle 34 est maintenu par la tôle 36. De préférence, le bord libre 42 de la tôle latérale 34 est en contact avec le pli 56, comme dans l’exemple de la . En outre, la bordure 44 de la tôle latérale 34 définit deux faces, dont une première est en contact avec le voile principal 50 et dont une deuxième est en contact avec la bordure 54 de la tôle horizontale 36. En d’autres termes, l’épaisseur E34 de la tôle latérale 34 est égale à l’écartement entre le voile principal 50 et la bordure 54, c’est-à-dire à l’épaisseur du volume V58, notée « E58 ». En pratique, la bordure 44 est enserrée dans le crochet 58, entre le voile principal 50 et la bordure 54. Ainsi, la bordure 44 est maintenue fixée par rapport au crochet 58. En d’autres termes, la bordure 44 est sertie dans le crochet 58. L’assemblage entre la tôle latérale 34 et la tôle horizontale 36 est donc un sertissage. Cet assemblage est avantageux, car il permet d’obtenir une liaison entre les deux tôles assemblées qui est étanche sans devoir recourir à un joint ou à du mastic. En effet, le sertissage de la bordure 44 dans le crochet 58 permet d’obtenir une étanchéité satisfaisante. En outre, cet assemblage est robuste et stable dans le temps, c’est-à-dire qu’il n’est pas soumis à un vieillissement au cours de la durée de vie du caisson 20. Ainsi, une fois assemblé et installé sur le véhicule 1, le caisson 20 ne nécessite aucune opération de maintenance, ni de contrôle de l’étanchéité de l’enveloppe 32, au cours de la durée de vie du véhicule 1, qui est par exemple de trente ans. Un assemblage par sertissage est réalisé entre chaque tôle horizontale 36 et les quatre tôles latérales 34 qui y sont adjacentes, et également entre chaque tôle latérale et les deux autres tôles latérales qui y sont adjacentes. L’assemblage par sertissage entre deux tôles latérales 34 est identique à l’assemblage par sertissage de la , c’est-à-dire que l’une des deux tôles latérales comprend une bordure 44 perpendiculaire à son voile principal, et que l’autre tôle latérale comprend un crochet 58 recevant cette bordure. Ainsi, l’enveloppe 32 est entièrement fermée par sertissage, de sorte à être étanche. En outre, les tôles d’habillage 34 et 36 sont réalisées en matériau métallique, de préférence en aluminium ou en acier. Par exemple, les tôles latérales 34 sont réalisées en acier et les tôles horizontales 36 sont réalisées en aluminium. De préférence, la rigidité du matériau utilisé pour réaliser les tôles 36 est inférieure ou égale à la rigidité du matériau utilisé pour réaliser les tôles 34, de sorte à faciliter la formation des crochets 58 et l’enserrement de la bordure 44. Les épaisseurs E34 et E36 sont comprises entre 1 mm et 5 mm, de préférence entre 2 mm et 3 mm. Dans l’exemple représenté, les épaisseurs E34 et E36 sont égales. En variante, l’épaisseur E34 et différente de l’épaisseur E36. On décrit à présent une méthode de fabrication du caisson 20. Cette méthode de fabrication comprend au moins des étapes consistant à : a) assembler l’armature 30, en particulier en solidarisant entre eux les éléments 31, 33 et 35, b) positionner puis fixer les éléments électromécaniques 24 sur l’armature 30, c) recouvrir l’armature 30 de tôles d’habillage 34 et 36, de sorte à former l’enveloppe 32, et d) sertir entre elles les tôles d’habillage 34 et 36, de sorte à fermer et rendre étanche l’enveloppe 32. Les étapes c) et d) peuvent en outre être réalisées avant l’étape b), de sorte que les éléments électromécaniques 24 soient installés dans le caisson 20 après fermeture de l’enveloppe 32, par exemple au travers d’une trappe d’accès ménagée dans une tôle d’habillage 34 ou 36. En outre, l’enveloppe 32 peut être partiellement formée avant l’étape b), de sorte que toutes les tôles d’habillage soient en place sauf une, permettant ainsi d’installer les éléments électromécaniques 24, puis de mettre en place et de sertir la dernière tôle d’habillage. En pratique, la méthode de sertissage permettant de réaliser le sertissage des tôles 34 et 36 au cours de l’étape d) comprend au moins des phases consistant à : e) plier la tôle latérale 34, de sorte à former la bordure 44, f) positionner la tôle latérale 34 par rapport à la tôle horizontale 36, de sorte que la bordure 44 soit en contact avec le voile principal 50 et que le voile principal 40 soit perpendiculaire au voile principal 50, g) plier la tôle horizontale 36 autour de la bordure 44, de sorte à former le crochet 58 et à enserrer la bordure 44 dans le crochet 58. La phase e) de la méthode de sertissage peut être réalisée préalablement à la fabrication du caisson 20, de sorte que la phase f) de la méthode de sertissage soit réalisée au cours de l’étape c) de la fabrication du caisson. Avantageusement, la phase g) de la méthode de sertissage est réalisée à l’aide d’un outil électrique portatif, qui assure le pliage de la tôle horizontale 36 en se déplaçant le long du bord libre 52 de la tôle. Ainsi, le pliage de la tôle 36 est réalisé progressivement, par un outil léger. Cette phase peut alors être réalisée en atelier mais également au moment du montage du caisson 20 sur le véhicule 1, ce qui est particulièrement avantageux, par exemple pour permettre la fixation de l’armature 30 sur la caisse 9 du véhicule préalablement à la fermeture de l’enveloppe 32. Un tel outil électrique portatif est en outre simple à utiliser et ne nécessite ainsi pas de main d’œuvre spécialisée, ce qui permet de diminuer les coûts de fabrication et éventuellement d’installation du caisson 20. En outre, un tel outil électrique portatif présente l’avantage d’être polyvalent, et de pouvoir assembler un caisson 20 indépendamment de ses dimensions et de l’épaisseur des tôles d’habillage 32 et 34. En outre, le même outil électrique portatif peut être utilisé pour réaliser la phase e) de la méthode de sertissage. En variante, la zone de sertissage entre les tôles 34 et 36 peut présenter une géométrie différente de celle représentée sur les figures. Par exemple, la bordure 44 peut être formée sur la tôle horizontale 36, alors que le crochet 58 est formé sur la tôle latérale 34. Il est également possible de prévoir que le crochet 58 soit partiellement rabattu vers la tôle latérale, ou complètement rabattu contre la tôle latérale, vers le bas à la , pour augmenter l’effet de sertissage. Dans ce cas, la bordure 44 est décalée par rapport au voile principal 40 de la tôle latérale 34. En outre, dans le cas où le crochet est complètement rabattu contre la tôle latérale, la bordure 44 est globalement parallèle au voile principal 40 de la tôle latérale. Toute caractéristique décrite pour une variante dans ce qui précède peut être mise en œuvre pour les autres variantes décrites précédemment, pour autant que techniquement faisable. Caisson (20, 22) destiné à être fixé à un véhicule (1), notamment ferroviaire, et configuré pour recevoir des éléments électromécaniques (24), ce caisson comprenant: une armature (30) rigide, configurée pour permettre la fixation du caisson sur le véhicule ; et des tôles d’habillage (34, 36), les tôles d’habillage étant fixées sur l’armature et formant une enveloppe (32) de protection du caisson étanche, caractérisé en ce que au moins deux tôles d’habillage (34, 36) sont assemblées entre elles par sertissage. Caisson (20, 22) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’une première tôle (34) de l’enveloppe (32) comprend une bordure (44), en ce qu’une deuxième tôle (36) comprend un crochet (58) et en ce que la bordure de la première tôle est sertie dans le crochet de la deuxième tôle. Caisson (20, 22) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bordure (44) de la première tôle (34) de l’enveloppe s’étend perpendiculairement, ou de façon décalée par rapport, à un voile principal (40) de la première tôle, en ce que le crochet (58) de la deuxième tôle est en forme de « U » et est formé par un voile principal (50), une bordure (54) et un pli (56) de la deuxième tôle et en ce que le crochet de la deuxième tôle définit un volume intérieur (V58) dans lequel la bordure de la première tôle est reçue. Caisson (20, 22) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tôles d’habillage (34, 36) ont une épaisseur (E34, E36) comprise entre 1 mm et 5 mm, de préférence comprise entre 2 mm et 3 mm. Caisson (20, 22) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tôles d’habillage (34, 36) sont réalisées en matériau métallique, de préférence en acier ou en aluminium. Caisson (20, 22) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (20, 22) comprend des éléments électromécaniques (24), fixés à l’armature (30) du caisson, à l’intérieur de l’enveloppe (32), et en ce que, de préférence, les éléments électromécaniques sont des convertisseurs de traction. Véhicule (1), notamment ferroviaire, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un caisson (20, 22) selon l’une quelconque des revendications précédentes fixé à l’extérieur d’une caisse (9) du véhicule (1), de préférence à un plancher (3) ou à un plafond (5) de la caisse (9). Méthode d’assemblage d’un caisson (20, 22), le caisson étant selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la méthode comprend au moins des étapes consistant à : a) assembler l’armature (30) du caisson (20, 22), b) positionner puis fixer les éléments électromécaniques (24) sur l’armature (30), c) recouvrir l’armature de tôles d’habillage (34, 36), de sorte à former l’enveloppe (32), et d) sertir entre elles les tôles d’habillage (34, 36), de sorte à fermer et rendre étanche l’enveloppe (32). Méthode d’assemblage d’un caisson (20, 22) selon la revendication 8, caractérisée en ce que l’étape d) comprend au moins des phases consistant à : e) plier une première tôle d’habillage (34), de sorte à former une bordure (44), f) positionner la première tôle (34) par rapport à une deuxième tôle d’habillage (36), de sorte que la bordure (44) soit en contact avec un voile principal (50) de la deuxième tôle (36) et qu’un voile principal (40) de la première tôle soit perpendiculaire au voile principal de la deuxième tôle, g) plier la deuxième tôle autour de la bordure de la première tôle, de sorte à former un crochet (58) et à enserrer la bordure dans le crochet (58). Méthode d’assemblage d’un caisson (20, 22) selon la revendication 9, caractérisée en ce que la phase g), et éventuellement la phase e), de l’étape d) sont réalisées à l’aide d’un outil électrique portatif.