WO1999059856A1 - Paroi laterale pour vehicule ferroviaire et caisse de vehicule ferroviaire correspondante - Google Patents

Paroi laterale pour vehicule ferroviaire et caisse de vehicule ferroviaire correspondante Download PDF

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Bernard Dabezies
Pascal Delroise
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    • B60Y2200/30—Railway vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a side wall for a rail vehicle body comprising a metal support frame and a metal outer covering welded to the frame.
  • the invention applies in particular to the bodies of railway vehicles made of steel.
  • resistive spot welding causes the marking of the outer face of the covering sheets, at the contact points between these sheets and the welding electrodes.
  • this type of welding is prohibited by certain countries and / or certain companies.
  • the object of the invention is to solve these problems by providing a side wall for a rail vehicle making it possible to respond economically to the visual appearance constraints mentioned above.
  • the invention relates to a side wall for a rail vehicle body comprising a metal support frame and a metal outer covering welded to the frame, characterized in that at least some welds connecting the covering to the frame are laser welds made in overlapping zones between the frame and the tying, in that these welds are obtained by transparency from the inner face of the side wall, through elements of the support frame, and in that these welds are non-opening welds in the outer face of the side wall.
  • the side wall may include one or more of the following characteristics, taken individually or in combination: - it includes a flag leaf intended to be connected to the flag of a rail vehicle body, and elements of the support frame are connected to the roof wing by laser welds produced in overlapping zones between these elements and the roof wing, these welds are obtained by transparency from the inner face of the side wall, at the through elements of the frame, and these welds are non-through in the outer face of the side wall; and - these laser welds are structural welds for force transmission.
  • the invention also relates to a rail vehicle body, characterized in that it comprises two side walls as defined above.
  • FIG. 1 is a cross-section and schematic of a box rail vehicle according to the invention
  • FIG. 2 is a partial schematic view in external perspective of a side wall of the box of Figure 1;
  • FIG. 3 is a partial, schematic view, partially broken away and inside perspective of the wall of Figure 2;
  • Figures 4 and 5 are partial schematic sections taken respectively along lines IV-IV and VV of Figure 3.
  • Figure 1 shows schematically a body 1 of a railway vehicle made of steel and which essentially comprises a chassis 2, a roof or pavilion 3 and two side walls 4 each of concavity directed towards the inside of the body 1.
  • the walls 4 being symmetrical to each other with respect to a median longitudinal plane of the body 1, only one will be described below.
  • the wall 4 essentially comprises a longitudinal lower spar 6 (at the bottom in FIGS. 1 and 3), a support frame 8, an upper arched part of the covering or flying the roof 10 and a outer covering 12, which extends between the side member 6 and the wing 10 and whose outer face 13 is smooth.
  • the longitudinal member 6 connects the chassis 2 to the wall 4.
  • the roof leaf 10 connects the roof 3 to the side wall 4.
  • the steel frame 8 essentially comprises uprights 14 and longitudinal or long profiles 16 orthogonal to the uprights 14.
  • the uprights 14 are very thick U-shaped profiles (FIG. 4) (3 to 5 mm), the lower ends of which (at the bottom in FIG. 3) are fixed, for example by MIG (Metal Inert Gas) welding, to the spar. 6 and whose upper ends are welded to the wing 10, as described later. These uprights 14 are arranged regularly along the side wall 4 and substantially orthogonally to the spar 6.
  • the long ⁇ nes 16 are very thick profiles (3 to 5 mm) and of current section in ⁇ (figure
  • the elements 14 and 16 of the framework 8 are assembled together, for example by MIG welding, at their meeting areas by forming assembly nodes. These elements 10 and 12 are furthermore stamped and cut at the level of these assembly nodes to present flat surfaces for fitting the covering 12.
  • the outer covering 12 comprises, for example, thin steel sheets assembled together by edge-to-edge welding.
  • the thickness of these sheets is typically less than 3 mm.
  • the covering 12 is precut to provide openings 19 for windows.
  • the covering 12 is arranged on the outside of the framework 8 and it is fixed to the uprights 14 by laser welding cords 20. As illustrated in FIG. 4, these laser welding cords 20 are produced in areas of overlap 21 between the covering 12 and the flat central cores 22 of the uprights 14.
  • These weld beads 20 are obtained by transparency from the inner face 24 of the side wall 4 (below in FIG. 4). In other words, a laser beam has come through the core 22 of the upright 14 and then locally melt the covering 12 and thus weld the upright 14 and the covering 12 at their facing surfaces in the area of overlap 21. Thus, each weld bead 20 completely crosses the corresponding core 22 and then partially the covering 12 overlapping the core 22.
  • weld beads 20 are non-opening in the outer face 13 of the covering 12.
  • the covering 12 is fixed to the long ⁇ nes 16 by laser welding beads 26 produced in overlapping zones 27 between the lateral tabs 28 of the long ⁇ nes 16 and the covering 12.
  • the tabs 28 have been enlarged on the Figure 3 for clarity.
  • These weld beads 26 are produced by transparency from the internal face 24 of the wall 4 (on the right in FIG. 5) and are non-opening in the external face 13 of the covering 12.
  • the uprights 14 are welded to the wing 10 in overlapping zones 30 between the latter and the uprights 14, by extension of the weld beads 20.
  • the covering 12 is welded along its lower part to the beam 6, for example by MIG welding. This welding, carried out after welding of the covering 12 on the framework 8, induces limited deformations due to the rigidity imparted to the covering 12 by the framework 8.
  • the weld beads 20 and 26, connecting the covering 12 to the framework 8, are structuring welds of force transmission.
  • the covering 12 participates, with the framework 8, in the rigid fication of the side wall 4 and therefore of the body 1.
  • the type of welding chosen makes it possible to limit the deformations induced in the covering 12 when it is welded to the frame 8.
  • the operations necessary to restore a satisfactory visual appearance are limited; the non-opening weld beads 20 and 26 do not mark the outer face 13 of the wall 4, which makes it possible to obtain the desired visual appearance.
  • the structure chosen side wall 4 allows automated assembly of these walls in relatively short times, laser welding to achieve welding speeds of 20 m / min.
  • the weld beads 20 and 26 can be discontinuous and the use of laser welding can be limited to the areas necessary to ensure a satisfactory visual appearance.

Abstract

Cette paroi latérale (4) pour caisse (1) de véhicule ferroviaire comprend une ossature de support métallique (8) et un habillage extérieur métallique (12) soudé sur l'ossature. Elle comprend un battant de pavillon (10) destiné à être relié au pavillon d'une caisse (1) de véhicule ferroviaire. Des éléments (14) de l'ossature de support (8) sont reliés au battant de pavillon par des soudures laser (20). L'ossature de support métallique (8) s'étend depuis un longeron inférieur longitudinal (6) pour supporter ledit habillage extérieur (12) et ledit battant de pavillon. Application aux caisses de véhicules ferroviaires réalisées en acier.

Description

Paroi latérale pour véhicule ferroviaire et caisse de véhicule ferroviaire correspondante
La présente invention concerne une paroi latérale pour caisse de véhicule ferroviaire comprenant une ossature de support métallique et un habillage extérieur métallique soudé sur l'ossature. L'invention s'applique en particulier aux caisses de véhicules ferroviaires réalisées en acier.
La tendance actuelle pour améliorer l'aspect visuel des véhicules ferroviaires est de réaliser des parois latérales à faces extérieures lisses. L'aluminium permet de réaliser, grâce à des pièces profilées, de telles parois avec un aspect visuel satisfaisant. Cependant, l'utilisation de l'aluminium pour les véhicules ferroviaires a pour conséquence un surcoût substantiel par rapport à l'utilisation de l'acier.
En revanche, dans le cas de l'acier, l'obtention d'un habillage présentant un aspect visuel satisfaisant pose de nombreux problèmes, en particulier du fait des techniques de soudage classiquement utilisées dans le domaine ferroviaire. En effet, l'utilisation du soudage à l'arc, fortement énergétique, pour souder des tôles constituant l'habillage sur l'ossature de support, induit des déformations importantes dans ces tôles d'habillage, de sorte que le temps passé à les redresser a un impact important sur le coût de fabrication des véhicules ferroviaires.
Par ailleurs, le soudage par points résistifs provoque le marquage de la face extérieure des tôles d'habillage, au niveau des points de contact entre ces tôles et les électrodes de soudage. En outre, ce type de soudage est prohibé par certains pays et/ou certaines entreprises .
L'invention a pour but de résoudre ces problèmes en fournissant une paroi latérale pour véhicule ferroviaire permettant de répondre de manière économique aux contraintes d'aspect visuel mentionnées ci-dessus.
A cet effet, l'invention a pour objet une paroi latérale pour caisse de véhicule ferroviaire comprenant une ossature de support métallique et un habillage extérieur métallique soudé sur l'ossature, caractérisée en ce qu'au moins certaines soudures reliant l'habillage à l'ossature sont des soudures laser réalisées dans des zones de chevauchement entre l'ossature et l'haoïllage, en ce que ces soudures sont obtenues par transparence à partir de la face intérieure de la paroi latérale, au travers d'éléments de l'ossature de support, et en ce que ces soudures sont des soudures non-débouchantes dans la face extérieure de la paroi latérale.
Selon des modes particuliers de réalisation, la paroi latérale peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou en combinaison : - elle comprend un battant de pavillon destiné a être relié au pavillon d'une caisse de véhicule ferroviaire, et des éléments de l'ossature de support sont reliés au battant de pavillon par des soudures laser réalisées dans des zones de chevauchement entre ces éléments et le battant de pavillon, ces soudures sont obtenues par transparence à partir de la face intérieure de la paroi latérale, au travers d'éléments de l'ossature, et ces soudures sont non-debouchantes dans la face extérieure de la paroi latérale ; et - ces soudures laser sont des soudures structurantes de transmission d'effort.
L'invention a également pour objet une caisse de véhicule ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comprend deux parois latérales telles que définies ci- dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement a titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 est une section transversale et schématique d'une caisse de véhicule ferroviaire selon 1 ' invention ; - La figure 2 est une vue partielle, schématique et en perspective extérieure d'une paroi latérale de la caisse de la figure 1 ;
- La figure 3 est une vue partielle, schématique, avec arrachement partiel et en perspective intérieure de la paroi de la figure 2 ; et
Les figures 4 et 5 sont des sections schématiques, partielles, prises respectivement suivant les lignes IV- IV et V-V de la figure 3. La figure 1 représente schématiquement une caisse 1 de véhicule ferroviaire réalisée en acier et qui comprend essentiellement un châssis 2, un toit ou pavillon 3 et deux parois latérales 4 chacune de concavité dirigée vers l'intérieur de la caisse 1. Les parois 4 étant symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan longitudinal médian de la caisse 1, une seule sera décrite ci-après.
Comme illustré par les figures 1 à 3, la paroi 4 comprend essentiellement un longeron inférieur longitudinal 6 (en bas sur les figures 1 et 3) , une ossature de support 8, une partie supérieure arquée d'habillage ou battant de pavillon 10 et un habillage extérieur 12, qui s'étend entre le longeron 6 et le battant de pavillon 10 et dont la face extérieure 13 est lisse.
Le longeron 6 relie le châssis 2 à la paroi 4. Le battant de pavillon 10 relie le pavillon 3 à la paroi latérale 4.
L'ossature 8 en acier comprend essentiellement des montants 14 et des profilés longitudinaux ou longnnes 16 orthogonales aux montants 14.
Les montants 14 sont des profilés en U (figure 4) de forte épaisseur (3 à 5 mm) dont les extrémités inférieures (en bas sur la figure 3) sont fixées, par exemple par soudage MIG (Métal Inert Gas) , sur le longeron 6 et dont les extrémités supérieures sont soudées sur le battant de pavillon 10, comme décrit ultérieurement . Ces montants 14 sont disposés régulièrement le long de la paroi latérale 4 et sensiblement orthogonalement au longeron 6.
Les longπnes 16 sont des profilés de forte épaisseur (3 à 5 mm) et de section courante en Ω (figure
5) .
Les éléments 14 et 16 de l'ossature 8 sont assemblés entre eux, par exemple par soudage MIG, au niveau de leurs zones de rencontre en formant des noeuds d'assemblage. Ces éléments 10 et 12 sont par ailleurs emboutis et découpés au niveau de ces noeuds d'assemblage pour présenter des surfaces planes de pose de l'habillage 12.
L'habillage extérieur 12 comprend, par exemple, des tôles fines en acier assemblées entre elles par soudage bord à bord. L'épaisseur de ces tôles est typiquement inférieure à 3 mm.
L'habillage 12 est prédécoupé pour ménager des ouvertures 19 pour des enêtres. L'habillage 12 est disposé sur le côté extérieur de l'ossature 8 et il est fixé sur les montants 14 par des cordons de soudure laser 20. Comme illustré par la figure 4, ces cordons de soudure laser 20 sont réalisés dans des zones de chevauchement 21 entre l'habillage 12 et les âmes centrales planes 22 des montants 14. Ces cordons de soudure 20 sont obtenus par transparence à partir de la face intérieure 24 de la paroi latérale 4 (en bas sur la figure 4). En d'autres termes, un faisceau laser est venu traverser l'âme 22 du montant 14 pour ensuite faire fondre localement l'habillage 12 et ainsi souder le montant 14 et l'habillage 12 au niveau de leurs surfaces en regard dans la zone de chevauchement 21. Ainsi, chaque cordon de soudure 20 traverse totalement l'âme 22 correspondante puis partiellement l'habillage 12 chevauchant l'âme 22. Ces cordons de soudure 20 sont non-débouchants dans la face extérieure 13 de l'habillage 12. De manière analogue, l'habillage 12 est fixé sur les longπnes 16 par des cordons de soudure laser 26 réalisés dans des zones de chevauchement 27 entre les pattes 28 latérales des longπnes 16 et l'habillage 12. Les pattes 28 ont été agrandies sur la figure 3 pour plus de clarté. Ces cordons de soudure 26 sont réalisés par transparence à partir de la face intérieure 24 de la paroi 4 (à droite sur la figure 5) et sont non- débouchants dans la face extérieure 13 de l'habillage 12.
Comme illustré schématiquement par arrachement sur la figure 3, les montants 14 sont soudés sur le battant de pavillon 10 en des zones de chevauchement 30 entre ce dernier et les montants 14, par prolongement des cordons de soudure 20.
Enfin, l'habillage 12 est soudé le long de sa partie inférieure sur le longeron 6, par exemple par soudage MIG. Ce soudage, effectué après le soudage de l'habillage 12 sur l'ossature 8, induit des déformations limitées du fait de la rigidité conférée à l'habillage 12 par l'ossature 8.
Les cordons de soudure 20 et 26, reliant l'habillage 12 à l'ossature 8, sont des soudures structurantes de transmission d'effort. Ainsi l'habillage 12 participe, avec l'ossature 8, a la rigid fication de la paroi latérale 4 et donc de la caisse 1.
La structure décrite ci-dessus permet d'obtenir de manière relativement économique des parois latérales 4 à face extérieure 13 lisse.
En effet, le type de soudage choisi permet de limiter les déformations induites dans l'habillage 12 lors de son soudage sur l'ossature 8. Ainsi, les opérations nécessaires pour rétablir un aspect visuel satisfaisant sont limitées ; les cordons de soudure 20 et 26 non-débouchants, ne marquent pas la face extérieure 13 de la paroi 4, ce qui permet d'obtenir l'aspect visuel recherché. Par ailleurs, la structure choisie de la paroi latérale 4 permet l'assemblage automatisé de ces parois en des temps relativement réduits, le soudage laser permettant d'atteindre des vitesses de soudage de 20 m/mn.
Selon des variantes non représentées, les cordons de soudure 20 et 26 peuvent être discontinus et l'emploi du soudage laser peut être limité aux zones nécessaires pour assurer un aspect visuel satisfaisant.

Claims

REVENDICATIONS 1.- Paroi latérale (4) pour caisse (1) de véhicule ferroviaire comprenant une ossature de support métallique (8) et un habillage extérieur (12) métallique soudé sur l'ossature (8), caractérisée en ce qu'elle comprend un battant de pavillon (10) destiné à être relié au pavillon (3) d'une caisse (1) de véhicule ferroviaire, et en ce que des éléments (14) de l'ossature de support (8) sont reliés au battant de pavillon par des soudures laser (20) , ladite ossature de support métallique (8) s ' étendant depuis un longeron inférieur longitudinal (6) pour supporter ledit habillage extérieur (12) et ledit battant de pavillon (10) .
2.- Paroi selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins certaines soudures reliant l'habillage (12) à l'ossature (8) sont des soudures laser réalisées dans des zones (21, 27) de chevauchement entre l'ossature (8) et l'habillage (12), en ce que ces soudures (20, 26) sont obtenues par transparence à partir de la face intérieure (24) de la paroi latérale (4), au travers d'éléments (14, 16) de l'ossature de support, et en ce que ces soudures (20, 26) sont des soudures non-débouchantes dans la face extérieure (13) de la paroi latérale (4) .
3.- Paroi selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que des soudures laser (20) reliant des éléments de l'ossature de support (8) au battant de pavillon (10) sont réalisées dans des zones de chevauchement entre ces éléments (14) et le battant de pavillon (10), en ce que ces soudures sont obtenues par transparence à partir de la face intérieure (24) de la paroi latérale, au travers d'éléments de l'ossature, et en ce que ces soudures (20) sont non-débouchantes dans la face extérieure (13) de la paroi latérale (4).
4.- Paroi selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ces soudures laser sont des soudures structurantes de transmission d'effort.
5.- Caisse (1) de véhicule ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comprend deux parois latérales (4) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.
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