EP4169797A1 - Structure de caisse de voiture de véhicule, notamment ferroviaire - Google Patents

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EP4169797A1
EP4169797A1 EP22203225.2A EP22203225A EP4169797A1 EP 4169797 A1 EP4169797 A1 EP 4169797A1 EP 22203225 A EP22203225 A EP 22203225A EP 4169797 A1 EP4169797 A1 EP 4169797A1
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EP
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body structure
profile
structural
transverse
vehicle
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EP22203225.2A
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Thierry Jean FOURMENTRAUX
Guillaume Joseph Gilbert COEVOET
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Alstom Holdings SA
Original Assignee
Alstom Holdings SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/041—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures with bodies characterised by use of light metal, e.g. aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/043—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures connections between superstructure sub-units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/08—Sides

Definitions

  • the present invention relates to a car body structure of a vehicle, in particular a railway vehicle.
  • the name “gooseneck” comes from the shape of the part which has a substantially vertical part and a part inclined with respect to the vertical part, and having a rounded cutout in the vicinity of a bogie of the vehicle, and a cutout substantially rectangular with rounded edges in the vicinity of a vehicle door.
  • the subject of the present invention is a car body structure for a vehicle, in particular a railway vehicle, comprising at least two structural parts arranged transversely on either side of the body structure, in which each structural part has a substantially vertical and a part inclined with respect to the vertical part, and comprises at least two sections assembled and made of aluminum or composite material, the body structure comprising a transverse joining beam fixed to each of the two structural parts, the transverse junction being made of steel or composite material.
  • the structural parts and the connecting beam are simple to produce, and the whole is reinforced in such a way. so that the body structure is resistant to high stresses.
  • the invention also relates to a vehicle coach, in particular a railway car, comprising a body structure as described above.
  • FIG. 1 On the figure 1 , there is shown a car 10 of the vehicle.
  • the vehicle is for example a railway vehicle.
  • the vehicle is a bus.
  • Car 10 includes body 12.
  • the body 12 comprises a frame 13.
  • the car 10 comprises at least one door 14 intended for the boarding or alighting of passengers or personnel on board the car 10.
  • Car 10 includes at least one bogie 16 in the vicinity of door 12.
  • Body 12 includes body structure 18.
  • the body structure 18 notably comprises two structural parts 20, 21 arranged transversely on either side of the body structure and a transverse junction beam 22 fixed to each of the two structural parts 20, 21 as can be seen on the picture 3 .
  • Each structural part 20, 21, one of which is shown in the figure 2 has a substantially vertical part and a part inclined with respect to the vertical part and comprises at least two sections 24, 26, 28 assembled as will be described in more detail below.
  • Each structural part 20, 21 is for example intended to be placed between a bogie 16 and a door 12 of the rail vehicle car.
  • the sections 24, 26, 28 are made of aluminum or composite material. Preferably, the sections 24, 26, 28 are made of aluminum.
  • the structural part 20, 21 is therefore light and does not weigh down the car 10.
  • the sections 24, 26, 28 are for example assembled to each other by welding.
  • each structural part 20, 21 comprises three sections 24, 26, 28 assembled.
  • a first section 24 forms an upper part of the structural part 20, 21.
  • the first profile 24 has for example a substantially rectangular shape, the two long sides of which extend substantially along the longitudinal direction L defined with respect to a normal direction of movement of a vehicle.
  • the first profile 24, and in particular the two long sides of the first profile 24, extends between a front end edge 30 and a rear end edge 32.
  • a second section 26 forms a lower part of the structural part 20, 21.
  • the second profile 26 comprises for example three portions 34, 36, 38 comprising a first upper portion 34, a second intermediate portion 36 and a third lower portion 38.
  • the first upper portion 34 advantageously extends in the same plane as the first section 24.
  • the second intermediate portion 36 advantageously extends between the first portion 34 and the third portion 38.
  • the second intermediate portion 36 advantageously forms an obtuse angle with the first portion 34.
  • the third lower portion 38 extends from the second intermediate portion 36.
  • the third lower portion 38 advantageously forms an obtuse angle with the second intermediate portion 36 so that the three portions 34, 36, 38 substantially form a flared U.
  • a third profile 28 called connecting profile extends between the first profile 24 and the second profile 26.
  • the connecting profile 28 extends in the same plane as the first profile 24 and the first upper portion 30 of the second profile 26.
  • the connecting section 28 has, for example, a front edge 40 cut in the shape of a half-parabola, and a rear edge 42 straight.
  • the top of the half-parabola is located in the upper part of the third section 28.
  • the semi-parabolic shape makes it possible in particular to frame the bogie 16 located under the structural part 20, 21 when the latter is in place on a carriage 10 of a railway vehicle.
  • the rear edge 42 extends in the extension of the rear end edge 32 of the first profile 24.
  • the second section 26 extends between a front end edge 44 and a rear end edge 46.
  • the front end edge 44 of the second section 26 is straight and extends in the extension of the front end edge 40 of the connecting section 28.
  • the rear end edge 46 of the second profile 26 advantageously first extends in the extension of the rear end edge 42 of the connecting profile 28 then forms an angle so that the rear end edge 46 of the second profile 26 delimits part of a door passage 14.
  • the angle formed is substantially straight and has rounded edges.
  • the two structural parts 20, 21 are symmetrical with respect to a plane.
  • the two structural parts 20, 21 are symmetrical with respect to a median longitudinal plane P, said plane P separating the car 10 into a left half and a right half.
  • the two structural parts 20, 21 are joined together by a joining beam 22.
  • the transverse junction beam 22, visible on the Figure 3 is made of steel or composite material.
  • the transverse joining beam 22 is made of steel.
  • the transverse joining beam 22 thus contributes to reinforcing the two structural parts 20, 21 which are made of aluminium.
  • the transverse junction beam 22 is arranged transversely between the two structural parts 20, 21 and extends between two ends 50, 52.
  • Each end 50, 52 of the transverse junction beam 22 rests on two adjacent sections 26, 28 of a structural part 20, 21.
  • each end 50, 52 of the transverse junction beam 22 rests on the second lower section 26 and on the connecting section 28.
  • each end 50, 52 of the transverse junction beam 22 has a shape complementary to the shape of the two sections 26, 28 on which it rests.
  • the transverse joining beam 22 is fixed to each structural part 20, 21 by riveting.
  • the transverse junction beam 22 is for example manufactured using an assembly jig.
  • the connecting beams 22 produced from the same template will therefore have identical dimensions, facilitating compliance with body width standards.
  • the body structure 18 thus makes it possible to lighten the body 12 by proposing structural parts 20, 21 in aluminium, while guaranteeing optimum rigidity with the aid of the transverse joining beam 22.
  • the structural parts 20, 21 are placed facing each other symmetrically with respect to the median longitudinal plane P, said plane P separating the car 10 into a left half and a right half.
  • the transverse junction beam 22 is assembled to the structural parts 20, 21 transversely to the plane P, preferably by riveting.
  • the frame 13 comprises a low transverse crosspiece 60.
  • the transverse lower crosspiece 60 is assembled, for example, at the same time as the transverse joining beam 22.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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Abstract

La structure de caisse (18) de voiture de véhicule, notamment ferroviaire, comprend au moins deux pièces structurelles (20, 21) agencées transversalement de part et d'autre de la structure de caisse (18), chaque pièce structurelle (20, 21) présente une partie sensiblement verticale et une partie inclinée par rapport à la partie verticale, et comprend au moins deux profilés (24, 26, 28) assemblés et réalisés en aluminium ou en matériau composite, la structure de caisse (18) comprenant une poutre de jonction transversale (22) fixée à chacune des deux pièces structurelles (20, 21), la poutre de jonction transversale (22) étant réalisée en acier ou en matériau composite.

Description

  • La présente invention concerne une structure de caisse de voiture de véhicule, notamment ferroviaire.
  • Dans des structures de caisse de véhicule connues, il est connu d'utiliser une pièce structurelle dite « en col de cygne » faisant la liaison entre un passage d'une porte d'une voiture du véhicule et un espace de réception d'un bogie du véhicule.
  • L'appellation « col de cygne » provient de la forme de la pièce qui présente une partie sensiblement verticale et une partie inclinée par rapport à la partie verticale, et présentant une découpe arrondie au voisinage d'un bogie du véhicule, et une découpe sensiblement rectangulaire à bords arrondis au voisinage d'une porte du véhicule.
  • Du fait de sa position, cette pièce subit des contraintes élevées et doit donc être conçue pour résister à ces contraintes.
  • La forme particulière et la résistance aux contraintes de la pièce la rendent particulièrement complexe à réaliser, engendrant en outre un coût élevé.
  • Il existe donc un besoin pour une structure de caisse de véhicule plus simple à réaliser, tout en étant capable de résister à des contraintes importantes.
  • A cet effet, la présente invention a pour objet une structure de caisse de voiture de véhicule, notamment ferroviaire, comprenant au moins deux pièces structurelles agencées transversalement de part et d'autre de la structure de caisse, dans laquelle chaque pièce structurelle présente une partie sensiblement verticale et une partie inclinée par rapport à la partie verticale, et comprend au moins deux profilés assemblés et réalisés en aluminium ou en matériau composite, la structure de caisse comprenant une poutre de jonction transversale fixée à chacune des deux pièces structurelles, la poutre de jonction transversale étant réalisée en acier ou en matériau composite.
  • Grâce à la réalisation des pièces structurelles à l'aide d'au moins deux profilés en aluminium et d'une poutre de jonction en acier, les pièces structurelles et la poutre de jonction sont simples à produire, et l'ensemble est renforcé de telle sorte que la structure de caisse est résistante aux contraintes élevées.
  • Selon des modes de réalisation de la structure de caisse, pris seuls ou selon toute combinaison techniquement réalisable :
    • chaque pièce structurelle comprend trois profilés assemblés ;
    • un premier profilé est destiné à former une partie encadrant un bogie de véhicule ferroviaire, un deuxième profilé est destiné à former une partie d'un passage de porte, et un troisième profilé dit profilé de liaison s'étend entre le premier profilé et le deuxième profilé ;
    • le premier profilé forme une partie supérieure de la pièce structurelle, et présente une forme sensiblement rectangulaire, le deuxième profilé forme une partie inférieure de la pièce structurelle, et comprend trois portions, comportant une première portion supérieure, une deuxième portion intermédiaire et une troisième portion inférieure, la première portion supérieure s'étendant dans le même plan que le premier profilé, la deuxième portion intermédiaire s'étendant entre la première portion et la troisième portion, la deuxième portion intermédiaire formant avantageusement un angle obtus avec la première portion, la troisième portion inférieure s'étendant depuis la deuxième portion intermédiaire et formant avantageusement un angle obtus avec la deuxième portion intermédiaire, de sorte que les trois portions, forment sensiblement un U évasé, et le troisième profilé s'étend entre le premier profilé et le deuxième profilé ;
    • le profilé de liaison présente un bord avant découpé suivant une forme de demi-parabole, et un bord arrière droit ;
    • la poutre de jonction transversale est fixée à chaque pièce structurelle par rivetage ;
    • la poutre de jonction transversale est disposée transversalement entre les deux pièces structurelles et s'étend entre deux extrémités, chaque extrémité de la poutre de jonction transversale prenant appui sur deux profilés adjacents d'une pièce structurelle ;
    • chaque extrémité de la poutre de jonction transversale présente une forme complémentaire de la forme des deux profilés sur lesquels elle prend appui ;
    • les au moins deux pièces structurelles sont symétriques deux à deux par rapport à un plan.
  • L'invention concerne également une voiture de véhicule, notamment ferroviaire, comprenant une structure de caisse telle que décrite 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 sur lesquels :
    • La Figure 1 représente une vue schématique de côté d'une voiture de véhicule comprenant une structure de caisse selon l'invention ;
    • La Figure 2 représente une vue schématique d'une pièce structurelle de la structure de la Figure 1 ; et
    • La Figure 3 représente une vue schématique de deux pièces structurelles de la structure de la Figure 1 assemblées entre elles par une poutre de jonction.
  • Sur la figure 1, on a représenté une voiture 10 de véhicule.
  • Dans la suite de la description, les termes « longitudinal », « transversal », « avant », « arrière », « gauche » et « droite » s'entendent par rapport au sens normal de circulation d'un véhicule.
  • Les termes « intérieur » et « extérieur » s'entendent par rapport au sens normal de l'intérieur de la voiture 10 et de l'extérieur de la voiture 10.
  • Le véhicule est par exemple un véhicule ferroviaire.
  • En variante, le véhicule est un autobus.
  • La voiture 10 comprend une caisse 12.
  • La caisse 12 comprend un châssis 13.
  • La voiture 10 comprend au moins une porte 14 destinée à la montée ou la descente de voyageurs ou de personnel à bord de la voiture 10.
  • La voiture 10 comprend au moins un bogie 16 au voisinage de la porte 12.
  • La caisse 12 comprend une structure de caisse 18.
  • La structure de caisse 18 comprend notamment deux pièces structurelles 20, 21 agencées transversalement de part et d'autre de la structure de caisse et une poutre de jonction transversale 22 fixée à chacune des deux pièces structurelles 20, 21 comme cela est visible sur la figure 3.
  • Chaque pièce structurelle 20, 21 dont une est représentée sur la figure 2 présente une partie sensiblement verticale et une partie inclinée par rapport à la partie verticale et comprend au moins deux profilés 24, 26, 28 assemblés comme cela sera décrit plus en détail ci-après.
  • Chaque pièce structurelle 20, 21 est par exemple destinée à être placée entre un bogie 16 et une porte 12 de voiture de véhicule ferroviaire.
  • Les profilés 24, 26, 28 sont réalisés en aluminium ou en matériau composite. De préférence, les profilés 24, 26, 28 sont réalisés en aluminium.
  • La pièce structurelle 20, 21 est donc légère et n'alourdit pas la voiture 10.
  • Les profilés 24, 26, 28 sont par exemple assemblés les uns aux autres par soudage.
  • En particulier, chaque pièce structurelle 20, 21 comprend trois profilés 24, 26, 28 assemblés.
  • Parmi les trois profilés 24, 26, 28, un premier profilé 24 forme une partie supérieure de la pièce structurelle 20, 21.
  • Le premier profilé 24 présente par exemple une forme sensiblement rectangulaire dont les deux grands côtés s'étendent sensiblement suivant la direction longitudinale L définie par rapport à un sens normal de circulation d'un véhicule.
  • Le premier profilé 24, et en particulier les deux grands côtés du premier profilé 24, s'étend entre un bord d'extrémité avant 30 et un bord d'extrémité arrière 32.
  • Un deuxième profilé 26 forme une partie inférieure de la pièce structurelle 20, 21.
  • Le deuxième profilé 26 comprend par exemple trois portions 34, 36, 38 comportant une première portion supérieure 34, une deuxième portion intermédiaire 36 et une troisième portion inférieure 38.
  • La première portion supérieure 34 s'étend avantageusement dans le même plan que le premier profilé 24.
  • La deuxième portion intermédiaire 36 s'étend avantageusement entre la première portion 34 et la troisième portion 38.
  • La deuxième portion intermédiaire 36 forme avantageusement un angle obtus avec la première portion 34.
  • La troisième portion inférieure 38 s'étend depuis la deuxième portion intermédiaire 36.
  • La troisième portion inférieure 38 forme avantageusement un angle obtus avec la deuxième portion intermédiaire 36 de sorte que les trois portions 34, 36, 38 forment sensiblement un U évasé.
  • Un troisième profilé 28 dit profilé de liaison s'étend entre le premier profilé 24 et le deuxième profilé 26.
  • Le profilé de liaison 28 s'étend dans le même plan que le premier profilé 24 et que la première portion supérieure 30 du deuxième profilé 26.
  • Le profilé de liaison 28 présente par exemple un bord avant 40 découpé suivant une forme de demi-parabole, et un bord arrière 42 droit.
  • Le sommet de la demi-parabole se situe en partie supérieure du troisième profilé 28.
  • La forme en demi-parabole permet notamment d'encadrer le bogie 16 se trouvant sous la pièce structurelle 20, 21 lorsque celle-ci est en place sur une voiture 10 de véhicule ferroviaire.
  • Le bord arrière 42 s'étend dans le prolongement du bord d'extrémité arrière 32 du premier profilé 24.
  • Le deuxième profilé 26 s'étend entre un bord d'extrémité avant 44 et un bord d'extrémité arrière 46.
  • Le bord d'extrémité avant 44 du deuxième profilé 26 est droit et s'étend dans le prolongement du bord d'extrémité avant 40 du profilé de liaison 28.
  • Le bord d'extrémité arrière 46 du deuxième profilé 26 s'étend avantageusement d'abord dans le prolongement du bord d'extrémité arrière 42 du profilé de liaison 28 puis forme un angle de façon à ce que le bord d'extrémité arrière 46 du deuxième profilé 26 délimite une partie d'un passage de la porte 14.
  • Par exemple, l'angle formé est sensiblement droit et présente des bords arrondis.
  • Les deux pièces structurelles 20, 21 sont symétriques par rapport à un plan.
  • En particulier, les deux pièces structurelles 20, 21 sont symétriques par rapport à un plan longitudinal médian P, ledit plan P séparant la voiture 10 en une moitié gauche et une moitié droite.
  • Les deux pièces structurelles 20, 21 sont jointes entre elles par une poutre de jonction 22.
  • La poutre de jonction transversale 22, visible sur la Figure 3, est réalisée en acier ou en matériau composite. De préférence, la poutre de jonction transversale 22 est réalisée en acier.
  • La poutre de jonction transversale 22 contribue ainsi à renforcer les deux pièces structurelles 20, 21 qui sont réalisées en aluminium.
  • La poutre de jonction transversale 22 est disposée transversalement entre les deux pièces structurelles 20, 21 et s'étend entre deux extrémités 50, 52.
  • Chaque extrémité 50, 52 de la poutre de jonction transversale 22 prend appui sur deux profilés 26, 28 adjacents d'une pièce structurelle 20, 21.
  • En particulier, chaque extrémité 50, 52 de la poutre de jonction transversale 22 prend appui sur le deuxième profilé inférieur 26 et sur le profilé de liaison 28.
  • Avantageusement, chaque extrémité 50, 52 de la poutre de jonction transversale 22 a une forme complémentaire de la forme des deux profilés 26, 28 sur lesquels elle prend appui.
  • Cela permet d'obtenir un plaquage entre les profilés et la poutre de jonction transversale 22 en supprimant le jeu entre ces pièces.
  • Avantageusement, la poutre de jonction transversale 22 est fixée à chaque pièce structurelle 20, 21 par rivetage.
  • La poutre de jonction transversale 22 est par exemple fabriquée à l'aide d'un gabarit d'assemblage.
  • Les poutres de jonction 22 produites à partir d'un même gabarit présenteront donc des dimensions identiques, facilitant le respect des normes de largeur de caisse.
  • Monter les pièces structurelles 20, 21 en appui sur la poutre de jonction transversale 22 permet d'avoir une largeur de caisse conforme au plan.
  • La structure de caisse 18 permet ainsi d'alléger la caisse 12 en proposant des pièces structurelles 20, 21 en aluminium, tout en garantissant une rigidité optimale à l'aide de la poutre de jonction transversale 22.
  • Un exemple de procédé d'assemblage de la structure de caisse 18 sur une voiture 10 de véhicule va maintenant être décrit.
  • Les pièces structurelles 20, 21 sont placées en regard l'une de l'autre de façon symétrique par rapport au plan longitudinal médian P, ledit plan P séparant la voiture 10 en une moitié gauche et une moitié droite.
  • La poutre de jonction transversale 22 est assemblée aux pièces structurelles 20, 21 transversalement au plan P, de préférence par rivetage.
  • Avantageusement, le châssis 13 comporte une traverse basse transversale 60.
  • La traverse basse transversale 60 est assemblée par exemple en même temps que la poutre de jonction transversale 22.
  • Les autres pièces de la caisse 12 sont ensuite assemblées.

Claims (8)

  1. Structure de caisse (18) de voiture de véhicule, notamment ferroviaire, comprenant au moins deux pièces structurelles (20, 21) agencées transversalement de part et d'autre de la structure de caisse (18), caractérisée en ce que chaque pièce structurelle (20, 21) présente une partie sensiblement verticale et une partie inclinée par rapport à la partie verticale, et comprend au moins deux profilés (24, 26, 28) assemblés et réalisés en aluminium ou en matériau composite, la structure de caisse (18) comprenant une poutre de jonction transversale (22) fixée à chacune des deux pièces structurelles (20, 21), la poutre de jonction transversale (22) étant réalisée en acier ou en matériau composite,
    chaque pièce structurelle (20, 21) comprenant trois profilés (24, 26, 28) assemblés,
    le premier profilé (24) formant une partie supérieure de la pièce structurelle (20, 21), et présente une forme sensiblement rectangulaire,
    le deuxième profilé (26) formant une partie inférieure de la pièce structurelle (20, 21), et comprend trois portions (34, 36, 38), comportant une première portion supérieure (34), une deuxième portion intermédiaire (36) et une troisième portion inférieure (38), la première portion supérieure (34) s'étendant dans le même plan que le premier profilé (24), la deuxième portion intermédiaire (36) s'étendant entre la première portion et la troisième portion, la deuxième portion intermédiaire (36) formant avantageusement un angle obtus avec la première portion, la troisième portion inférieure (38) s'étendant depuis la deuxième portion intermédiaire (36) et formant avantageusement un angle obtus avec la deuxième portion intermédiaire (36), de sorte que les trois portions (34, 36, 38), forment sensiblement un U évasé,
    et le troisième profilé (28) s'étendant entre le premier profilé (24) et le deuxième profilé (26).
  2. Structure de caisse (18) selon la revendication 1, dans laquelle un premier profilé (24) est destiné à former une partie encadrant un bogie (16) de véhicule ferroviaire, un deuxième profilé (26) est destiné à former une partie d'un passage de porte (14), et un troisième profilé (28) dit profilé de liaison (28) s'étend entre le premier profilé (24) et le deuxième profilé (26).
  3. Structure de caisse (18) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le profilé de liaison (28) présente un bord avant (40) découpé suivant une forme de demi-parabole, et un bord arrière (42) droit.
  4. Structure de caisse (18) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la poutre de jonction transversale (22) est fixée à chaque pièce structurelle (20, 21) par rivetage.
  5. Structure de caisse (18) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle la poutre de jonction transversale (22) est disposée transversalement entre les deux pièces structurelles (20, 21) et s'étend entre deux extrémités (50, 52), chaque extrémité (50, 52) de la poutre de jonction transversale (22) prenant appui sur deux profilés (24, 26, 28) adjacents d'une pièce structurelle (20, 21).
  6. Structure de caisse (18) selon la revendication 5, dans laquelle chaque extrémité (50, 52) de la poutre de jonction transversale (22) présente une forme complémentaire de la forme des deux profilés (24, 26, 28) sur lesquels elle prend appui.
  7. Structure de caisse (18) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle les au moins deux pièces structurelles (20, 21) sont symétriques deux à deux par rapport à un plan (P).
  8. Voiture (10) de véhicule, notamment ferroviaire, comprenant une structure de caisse (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
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FR (1) FR3128434A1 (fr)

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