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La présente invention se rapporte à un c~âssis de
bogie à trois essieux et à un procédé de fabrication d'un
tel châssis qui comporte deux longerons et des traverses
dont deux, dites intermedialres, sont de type en caisson et
réunissent solidairement les longerons, les semelles des
longerons étant soudées aux semelles des tra,verses. Elle se
rapporte aussi à des moyens pour la mise en oeuvre du procédé et la pré-
paration et l'assemblage de différents éléments du châssis.
Un châssis de bogie du type précédent es-t soumis à
des efforts extrêmement sévères dûs aux charges de la caisse
et aux réactions dynamiques. Les noeuds d'assemblage entre
les longerons et les traverses doivent être particulièrement
rigides.
On réalise des châssis de bogie dont les longerons
et les traverses constituent des caissons. I,es longerons en
caisson sont rectilignes pour faciliter la fabrication.
La présente invention a pour but de fournir un
châssis de bogie à trois essieux présentant des longerons du
type caisson mecano-soudé présentant en élévation un profil
ondulé de manlère à abaisser au maximum l'appui de la
suspension secondaire. La conception en caisson des
traverses et des longerons permet de réaliser des
encastrements aux noeuds d'assemblage des longerons et des
traverses ce qui assure une répartition et une réduction des
contraintes. L'invention fournit un procédé b mode
opératoire constant permettant la robotisation de
l'opération de soudage ce qui permet de réaliser des châssis
de grandes longueurs. L'invention fournit par ailleurs des
moyens pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Selon la présente invention, il est prévu un~
châssis de bogie comportant deux longerons et des traverses
dont deux dites intermédiaires, ces longerons et traverses
étant de type en caisson comprenant des âmes et des semelles,
les traverses intermédiaires réuniss~nt solidairement les
: .
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~ - 2 -
longerons, les semelles des longerons étant soudées aux
semelles des traverses, châssis dans lequel,
- chacun des longerons est constitué par un caisson
mécano-soudé réalisé par des âmes de forme générale ondulée,
les semelles de ces longerons étant ondulées de manière à
être adaptees et soudées auxdites clmes des longerons par des
joints d'angle, l'âme intérieure de chaque longeron étant
réunie aux âmes de chague traverse intermédiaire par deux
raccordements courbes, les longerons de forme générale
ondulée présentant des parties basses destinées à ssrvir de
support à des suspensions secondaires.
Selon une caractéristique préférentielle, les
semelles de chaque longeron présentent, à hauteur de chaque
traverse, des appendices saillants qui recouvrent les
tronçons d'âme formés par les raccordement courbes et qui
sont soudés aux semelles de ladite traverse par des cordons
de soudure éloignés de l'âme du longeron.
Selon une autre caractéristique préférentielle,
chaque longueur présente, à hauteur de chaque traverse, une
éclisse longitudinale qui reunit deux tronçons adjacents de
l'âme intérieure.
Selon une autre caractéristique préférentielle,
chaque traverse présente, entre les raccordements courbes
des âmes, des goussets transversaux qui sont soudés à
l'intérieur des âmes de la traverse et sont soudés à
l'éclisse longitudinale.
Selon la présente invention, il est également
prévu un procédé de fabrication d'un châssis de bogie
consistant à découper, dans des tôles, des semelles et des
âmes de traverses et de longerons et à former ensuite, par
soudage, des traverses en caissons e-t des longerons, et à
souder finalement les traverses aux longerons de mani~re à
constituer le châssis,
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caracterisé par le fait qu'il consiste:
- à découper les semelles et les âmes par une torche à
plasma, et à realiser le découpage des semelles des
longerons de manière que celles-c:L pxésentent des appendices
et le découpage des âmes des longerons de manière que
celles-ci aient une forme générale ondulée,
- à usiner un chanfrein de soudage de section constante
sur les bords des âmes des longerons et des traverses,
- à plier les semelles des longerons sur une machine à
commande numérique,
- à réaliser des longerons en caissons et les traverses
en soudant lesdites semelles et lesdites âmes au moyen d'un
robot programmable.
Selon une caractéristique préférentielle, le
procédé consiste, pour réaliser chaque longeron ou traverse,
à pointer les semelles et les âmes de manière à réaliser une
poutre en caisson, des diaphragmes de raidissement ayant été
préalablement soudés à l'intérieur et à positionner la
poutre ainsi constituée de manière que les âmes soient
horizontales pour effectuer le soudage des joints d'angles
par le robot programmable.
Selon une autre caractéristique préférentielle, le
procédé consiste à positionner les longerons et les
traverses de manière que les extrémités des traverses soient
en face des appendices des semelles des longerons et à
rapprocher les longerons de manière à encastrer les
extrémités des traverses entre lesdits appendices avant de
souder les extrémités des traverses aux longerons.
Selon la présente invention, il est également
prévu un moyen pour la préparation des bords des âmes et des
semelles des longerons et des traverses utilisés dans la
fabrication d'un châssis de bogie, comprenant:
- une empreinte dont le contour extérieur correspond au
contour de l'âme ou de la semelle découpée à partir d'une
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. :
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- 2b -
tôle, cette empreinte étant en retrait par rapport à ce
contour lorsque ce contour est posé sur l'empreinte,
- des moyens d'aspiration connectés à ladite empreinte
et permettant de faire le vide dans une chambre constituée
sous ~a tôle posée sur l'empreinte, aspiration qui assure un
plaquage et une fixation de la tôle sur l'empreinte,
- des moyens pour réaliser un chanfrein sur les bords
des âmes et des semelles des longerons et traverses destinés
à recevoir des joints de soudage.
Selon la présente invention il est également prévu
un moyen pour l'assemblage des longerons et traverses
définis plus haut, comprenant:
- un positionneur comportant des berceaux fixes sur
lesquels les traverses intermédiaires sont fixés et des
berceaux mobiles sur lesquels sont fixés les longerons, les
berceaux mobiles étant suscep-tibles d'être déplacés par
rapport aux traverses assurant ainsi l'encastrement des
extrémités des traverses entre des appendices des semelles
desdits longerons,
- des moyens pour pointer les traverses et longerons,
et
- des moyens pour effectuer le soudage de l'ensemble.
L'invention va maintenant être décrite avec plus
de détail en se référant à des modes de réalisation donnés à
titre d'exemples non limitatifs et représentés par les
dessins annexés.
La figure 1 est une vue en perspec-tive du châssis
selon l'invention.
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La figure 2 est une vue partielle de dessus d'une variante du
châssis.
La figure 3 est une vue partielle, de dessus, d'une autre varian-
te.
S La figure 4 représente, en coupe, un montage destiné à la prépara-
tion des bords des âmes des longerons et des traverses.
Les figures 5 et 6 représentent un positionneur adapté à la mise
en place des traverses et des longerons pour l'assemblage final du châssis.
Les figures 1 à 3 représentent un châssis de bogie à trois es-
s;eux se composant de deux longerons longitudinaux 1 réunis par des tra-
verses intermédiaires 2 et des traverses d'extrémité 3. Des bossages 13,
14, 18 sont soudés sous les longerons pour assurer le guidage des postes
d'essieux.
Chaque longeron ou traverse intermédiaire constitue un caisson mé-
cano-soudé dont la section droite est un carré ou un rectangle. Chaque lon-
geron présente, en élévation, un contour courbe lu; donnant une forme géné-
rale ondulée dont les parties basses se situent entre les boites d'essieux
et servent de support à des blocs élastiques 5 constituant la suspension se-
condaire.
Chaque longeron I constitue un caisson formé de deux 3mes en tôle
11 et de deux semelles 12, ces âmes et ces semelles étant réunies les unes
aux autres par des joints d'angle. Les semelles des longerons présentent
des appendices saillants 121 servant ~ la jonction avec des semelles des
traverses. Les âmes 11 ont en élévation une forme générale ondulée, les se-
melles 12 étant elles-mêmes prévues ondulées.
Chaque traverse 2 constitue un caisson formé de deux âmes en tôle
?1 et de deux semelles en tôle 22 réunies par des joints d'angle.
Chaque âme intérieure 11 d'un longeron est réunie aux âmes 21 de
chaque traverse intermédiaire par deux raccordements courbes 111. Les appen-
dices 121 recouvrent les tronçons d'âme formées par les raccordements 111.
Dans le mode de realisation de la figure 1, les raccordementscourbes 111 sont monoblocs avec les tronsons d'âmes 11.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, les raccordements
courbes 111 sont des pièces rapportées qui sont réunies chacune par un
joint de soudure ~ l'âme intérieure du longeron.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, chaque noeud d'assem-
blage comporte une pièce en forme de T et de construction en caisson dont
deux branches opposées sont engagées dans le caisson du longeron et dont la
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troisième branche est engagée dans le caisson de la traverse.
Les appendices 121 de chaque Longeron sont soudés aux semel~es 21des traverses par des joints de soudure 42 qui sont décalés, vers I'axe lon-
gitudinal 19 du bogie, par rapport à 1'3me intérieure 11. Les âmes 21 des
traverses sont soudées aux raccordements courbes 111 solidaires des âmes
des longerons par des joints de soudure 41 qui sont décalés vers l'axe lon-
gitudinal 19 du bogie par rapport à l'alignement de 1'3me intérieure. Les
joints de soudure 41 et 42 sont décalés I'un par rapport à l'autre.
Chaque Longeron 1 présente à hauteur de chaque traverse intermé-
diaire 2, une éclisse longitudinale 15 qui réunit deux tron~ons adjacentsde 1'3me 11 situés de part et d'autre des raccordements courbes 111. Chaque
éclisse 15 est soudée aux deux tronsons d'~me 11 et à une semelle 12.
- Des diaphragmes de renforcement 16 sont disposés transversalement
à l'intérieur des longerons où ils sont soudés par trois catés. Leur présen-
ce intervient dans le comportement dynamique de la stucture porteuse donc-dans sa Eiabilit~.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, chaque traverse inter-
médiaire 2 présente entre les raccordements courbes 111 de chaque noeud
d'assemblage , des goussets transversaux 17 qui sont soudés à l'intérieur
des 3mes de la traverse de manière à déborder les extrémités des traverses
et ces goussets sont soudés à l'é~lisse longitudinale 15 de manière à réu~
nir ces pièces.
Le procédé de fabrication du chassis va maintenant etre décrit.
La premi~re opération consiste à découper, dans des tales planes,
triées à une épaisseur déterminée, des semelles de traverses et de longe-
- rons. Le découpage est effectué ~ I'aide d'une torche à plasma contrôlée
par une machine ~ commande numérique de manière à maintenir la planéité des
tôles et à obtenir des bords de bonne qualité. Les âmes des longerons pré-
sentent la forme générale ondulée représentée par la figure 1. Les semelles
- 30 présentent des appendices 121 tels que ceux visibles sur les figures 1 et
2.
On usine ensuite par fraisage les bords bruts de découpe de maniè-
re à obtenir des bords droits. On réalise par usinage un chanfrein sur les
bords des 3mes des longerons et des traverses destinés à recevoir les
joints de- soudage. Sur les bords à souder des ames le chanfrein a un profil
en J ou en demi-U (représenté sur la figure 4). Ce chanfrein présente une
section constante ce qui permet de robotiser l'opération de soudage. Le
chanfrein est à 50 ou à 30 pour certains cordons de soudure.
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()6;~:1
On met en forme pa- pliage sur une machine ~ commande nu~érique
les âmes et les semelles nécessitant un pliage, en particulier les semelles
des longerons.
On réalise séparément chaque traverse intermédiaire 2 en soudant
les semelles et les âmes au moyen d'un robot de soudage programmable. A cet
effet, on pOsieiOnne, sur un outillage, une semelle puis les diaphragmes
que l'on pointe dessus puis les âmes que l'on plaque contre ies diaphragmes
et ladite semelle. Après pointage, on soude les diaphragmes à l'intérieur
puis on referme avec la deuxième semelle. On met en place la traverse ou le
longeron sur un positionneur de soudage placé devant le robot et on exécute
ensuite les soudures en joints d'angle à l'aide de ce robot, les âmes étant
positionnées horizontalement.
Pour l'assemblage final, on met en place sur un positionneur, les
traverses ineermédiaires en les bridant ee on positionne les deux longe-
rons. Les extrémités des traverses sont en face des appendices des semelles
des longerons. On rapproche ensuite les longerons de manière à venir les en-
castrer sur les extrémités des traverses intermédiaires. On soude ensuite
les deux traverses ineermédiaires aux longerons ainsi que les eraverses ex-
trêmes.
Pour la fabrication d'un châssis tel que celui de la figure 2, on
soude les extrémités des goussets transversaux 17 de chaque extrémité de
traverse intermédiaire à l'éclisse longitudinale 15 correspondante du longe-
ron. Ensuite on soude les raccordements courbes 111 aux âmes des traverses
et des longerons.
Pour la préparation des bords des âmes et des semelles, après dé-
coupage, on utilise le montage de la figure 4. Ce montage comporte une em-
preinte 7 dont le coneour extérieur correspond au contour de l'âme ou de la
semelle de manière à être en retrait par rappore à ce coneour. L'empreinee
comporte au centre un évidement 71 connecté à des moyens d'aspiration per-
mettant de faire le vide dans la chambre constituée sous une tôle découpée
posée sur l'empreinte. L'âme ou la semelle couvre entièrement l'empreinte
et son joint d'étanchéité et la mise sous vide de la chambre formée par l'é-
videment assure le plaquage et la fixation de la tôle. L'usinage du chan-
frein est effectué par une fraise 9. Le blocage de la tôle peut être renfor-
c~ par des brides.
Pour l'assemblage final on utilise le positionneur des figures 5
et 6. Il comporte des berceaux fixes 81 sur lesquels les traverses intermé-
diaires 2 sont fixées par bridage et des berceaux mobiles 82 sur lesquels
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~ ~9~621
le~s longerons 1 sont fixés. Ces berceaux mobiles 82 sont susceptibles
d'être déplacés par des moyens de déplacement par rapport aux traverses. Le
déplacement des berceaux mobiles assure l'encastrement des extr~mités des
traverses entre les appendices des semelles. Dans cette position on effec-
tue le pointage des traverses sur les longerons. On peut ensuite terminerles soudures en pla~ant llensemble sur un cadre tournant.
Il est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'inven-
tion imaginer des variantes et des perfectionne~ents de détails et de même
envisager l~emploi de moyens équivalents.
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