Brevet FR2011416A1 — publié le 19700227

i 2011416 La présente invention concerne un cylindre de frein double, en particulier pour les installations de freinage à fluide sous pression, réglables en fonction de la charge, des véhicules sur rails, comportant un piston d'application, un piston de serra-5 ge du frein disposé sur le même axe, une soupape d'arrêt placée dans une conduite d'amenée du fluide sous pression au piston de serrage, et ouverte par le piston d'application, après que celui-ci a parcouru une course d'application, et un dispositif d'accouplement qui, lorsque le piston de serrage du frein est sollicité 10 par la pression, accouple mécaniquement celui-ci avec le piston d'application. On connaît déjà des cylindres doubles conformes à la construction précitée. Cependant la commande de la sollicitation par le fluide sous pression est établie de telle façon que 15 la pression qui charge le piston d'application, commande après exécution d'une course d'application un dispositif de contrôle qui commande alors la sollicitation du piston de serrage du frein par le fluide sous pression. La pression d'enclenchement du piston de serrage est plus élevée que la pression de démarrage du 20 piston d'application. Etant donné que pour un réglage de la sollicitation par le fluide sous pression en fonction de la charge, des pressions finales différentes doivent s'établir suivant la valeur de la charge, on doit prendre comme base dans le cas de l'état "chargé", pour la pression d'enclenchement du piston de 25 serrage, une valeur égale à celle de la pression de démarrage du piston d'application, afin d'éviter un enclenchement prématuré du piston de serrage. Cette pression d'enclenchement du piston de serrage est égale alors sensiblement à la moitié de la valeur de la pression finale pour l'état "à vide". Ceci a pour conséquence 30 que la force de freinage double brusquement dans la région de la demi-pression finale. Il en résulte des chocs et des distorsions dans le train. Avec cette commande, on ne peut maintenirsur toute la gamme de charge, la pression de démarrage prescrite pour les 35 deux pistons à une valeur de lOÇo environ de la pression finale dans chaque cas. Un autre genre connu de cylindre de frein double présente des conditions défavorables analogues. La commande de la sollicitation par le fluide sous pression dépend dans ce cas du 40 temps, c'est-à-dire que l'on admet qu'au bout d'un temps déterminé BAO ORIGINAL 6V 20730 2 2011416 à partir de l'instant du début de la' sollicitation du piston d'application, la course d'application est exécutée et ouvre alors, par l'intermédiaire d'un commutateur pneumatique temporisé, l'alimentation du piston de serrage. 5 Etant donné que pour une commande qui dépend de la charge, les pressions peuvent prendre des valeurs différentes, et que la commande en fonction du temps est assurée par l'établissement d'une pression par l'intermédiaire de buses, il en résulte, suivant la valeur de la charge, diverses durées de commande, ce 10 qui entraîne de nouveau un fonctionnement imprécis de l'ensemble du dispositif de freinage. En outre ces imprécisions sont accrues lorsque le dispositif de contrôle de l'installation de freinage est équipé d'un organe de réglage en fonction du genre du train (par exemple train omnibus, train de marchandises), car cet organe 15 fonctionne également avec des buses qui agissent sur les durées de commande. On connaît aussi un dispositif de freinage, dans lequel la sollicitation du piston de serrage du frein est commandé en fonction de la course du piston d'application. Les pistons sont 20 dans ce cas disposés séparément et ils sont accouplés ensemble au moyen d'une tringlerie compliquée et de dispositifs couteux de commande. Le piston d'application actionne, au moyen d'un dispo-. sitif articulé sur sa tige, une soupape d'arrêt chargée par un ressort, qui contrôle l'alimentation en fluide sous pression du 25 cylindre de serrage du frein. Lors du dessertage du piston de serrage, la pression à la soupape d'arrêt ne peut s'abaisser que jusqu'à une pression résiduelle de 0,2 atmosphère (surpression) environ, car le ressort de la soupape d'arrêt ferme alors celle-ci. Le piston de serrage reste ainsi dans la position de desserra--30 ge à une position qui correspond à une position dans laquelle il est actionné par la pression. Afin d'éviter ceci, on peut il est vrai, rendre le ressort de rappel du piston assez fort (jusqu'à 300 kg) pour refouler à l'extérieur la pression résiduelle de la soupape d'arrêt. Mais alors la force du ressort de rappel agit 35 à l'encontre de la force de freinage et se soustrait de celle-ci. L'ensemble de cette disposition nécessite beaucoup de place ainsi qu'une tringlerie réglable d'une manière précise, et elle ne convient pas à une commande en fonction de la charge, car le piston de serrage du frein est toujours enclenché après la 40 même course du piston d'application et il se produit en conséquence BAD ORDINAL 69 20730 3 2011416 pour des pressions différentes, des élévations momentanées de la force de freinage, qui ont pour effet des chocs et des distorsions dans le train. La présente invention a pour objet de créer un cy-5 lindre de frein double du genre précité, qui évite les inconvénients indiqués ci-dessus, et qui, même dans le cas d'un réglage en fonction de la charge de la sollicitation par le fluide sous pression, établit sur les pistons une pression de démarrage accordée dans chaque cas sur la pression finale, cette pression lors 10 du desserrage étant entièrement évacuée de la chambre de travail du piston de serrage et assurant, pour un réglage de l'alimentation en fluide sous pression en fonction de la charge, un freinage sans à-coup du train. Ce problème est résolu, conformément à la présente 15 invention, par le fait que la soupape d'arrêt est agencée en soupape double, dont la seconde partie contrôle une sollicitation du piston de serrage du frein par la pression atmosphérique, qu'elle est placée concentriquement avec le piston, au fond du cylindre de frein double et disposée de façon à être actionnée par un pous-20 soir susceptible d'être déplacé par le piston d'application. Un agencement avantageux dans les cylindres de frein double qui comporte, d'une manière par elle-même connue, un dispositif d'accouplement constitué par un écrou d'accouplemart qui peut se visser sur une tige filetée à filetage réversible et 25 qui coopère avec une surface d'accouplement antagoniste, peut être obtenu suivant un perfectionnement de l'invention, par le fait que la tige filetée est reliée rigidement au piston d'application, et fait saillie dans une tige tubulaire du piston de serrage et rendu étanche par rapport à la chambre de travail de ce 30 piston, et que l'écrou d'accouplement prend appui par l'intermédiaire de ressorts autorisant sa rotation, d'une part sur le piston d'application, et d'autre part, à l'aide d'une pièce en forme de cloche, sur le piston de serrage. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et repré-35 senté schématiquement en coupe longitudinale une forme de réalisation d'un cylindre double conforme à la présente invention, qui se trouve en position de desserrage. D'une valve de distribution 1, une conduite 2 aboutit à une soupape d'arrêt 4 fixée par bride à un cylindre de frein 40 double 3, et une autre conduite 5 aboutit à un raccord 6 disposé bad original 69 20730 4 2011416 radialement sur le cylindre double 3. Le cylindre de frein double 3 est subdivisé intérieurement par une cloison de séparation 7, en deux chambres de cylindre 8 et 9. Dans la chambre de cylindre 8 peut se déplacer d'une façon étanche un piston de serrage du 5 frein 10» qui comporte un piston tubulaire 11 traversant d'une manière étanche la cloison de séparation 7, et prenant appui sur la cloison 7 par l'intermédiaire d'un œssort de rappel 12. Dans la chambre de cylindre 9 se trouve un piston d'application mobile 13 monté d'une manière étanche ? ce piston présente une tige D filetée 14 qui fait saillie dans la tige tubulaire 11 du piston de serrage 10, et qui comporte un filetage réversible, ainsi qu'une tige de piston tubulaire 16 guidée avec jeu dans une paroi 15 du cylindre 3, et dirigé en sens opposé ; cette tige de piston tubulaire 16 contient une tringle d'articulation 18 maintenue dans le 5 tube 16 par un ressort de compression précontraint 17 et faisant partie d'une tringlerie de frein non représentée. Le piston d'application 13 prend appui par l'intermédiaire d'un ressort de compression de rappel 19, 'sur la paroi 15 du cylindre de frein double . D Dans la soupape d'arrêt 4 se trouve une pièce de traversée 23 qui coopère avec un siège étanche 21 entourant une ouverture 20 et qui est logée dans un perçage traversant 22 ménagée suivant l'axe du cylindre, ainsi qu'une pièce de désaération 24 qui, vue suivant la direction longitudinale du cylindre, se trouve 3 en arrière de la pièce de traversée 23. La pièce de désaération 24 est constituée par une partie cylindrique 25 avec un siège annulaire étanche 26, tourné vers la pièce de passage 23, ainsi que par une pièce en forme de plateau 27, qui, au voisinage de sa périphérie externe, présente des perforations 28. Le diamètre externe de D la partie cylindrique 25 de la pièce de désaération 24 est sensiblement plus petit que le diamètre interne de l'ouverture 20. La pièce de traversée 23 est guidée d'une manière étanche dans la chambre de la soupape d'arrêt 4 de façon à pouvoir se déplacer en direction de l'axe longitudinal du cylindre, et son trajet est 5 limité par une butée arrière 29 et par le siège étanche 21. La course de la pièce de désaération 24 est déterminée par la pièce de traversée 23, et, dans la direction opposée, par une butée 30. Les deux pièces 23 et 24 forment, en coopération avec le siège étanche 21, une soupape double 23, 21 et 23, 26 ; 3 lorsque la soupape 23, 21 est fermée et que la soupape 23, 26 est BAD ORIGNAL 69 20730 5 2011416 ouverte, le passage de la conduite 2 à l'enceinte 31 du piston de serrage 10 est libre, et, d'autre part, lorsque la soupape 23, 21 est fermée et que la soupape-23, 26 est ouverte comme indiqué sur le dessin,"la conduite 2 est interceptée et la-chambre 31 du 5 piston de serrage où freinage 10 est désaérée par communication avec l'atmosphère au moyen d'un échappement 32. Les pièces 23 et 24 sont chargées dans la direction de sollicitation des pistons 10 et 13, au moyen de ressorts de compression précontraints 33 et 34. 10 Sur la tige filetée 14 du piston d'application 13 est vissé un écrou 35, dont la course possible dans la direction longitudinale du cylindre est limitée d'une part par l'extrémité 36 du filetage, et, d'autre part, par un collet 37, Pour.la position de fin de course représentée du piston d'application 13, la 15 course que peut parcourir 1'écrou 35, à partir de l'endroit où sa surface d'accouplement 46 touche la surface d'accouplement antagoniste 47, jusqu'à la butée sur le collet 37,' correspond à la course d'application du frein à actionner. L'écrou 35 prend appui, en direction du piston 2D d'application 13, contre ce piston, par l'intermédiaire d'un roulement de butée 38 et d'un ressort 39. Dans la direction opposée à celle-ci, 1'écrou 35 présente également un roulement de butée 40 sur lequel prend appui, en position de desserrage (voir le dessin) une pièce en forme de cloche 41, par l'intermédiaire 25 d'un poussoir 42, qui peut se déplacer d'une manière étanche dans un perçage 43 du piston de serrage 10. Ce poussoir 42 porte au voisinage de son extrémité dirigée vers la soupape d'arrêt 4, et située en arrière du piston de serrage 10, un collet 44 qui limite la course de la pièce en forme de cloche 41 et du poussoir 30 42, dans la direction de sollicitation des pistons 10 et 13. Entre le piston 10 de serrage et la surface frontale de la pièce 41, est disposé un ressort 45 qui charge la pièce 41 dans la direction de l'écrou 35. La force du ressort 39 dépasse la somme des forces des ressorts 45, 34 et 33. L'écrou 35 possède une surface d'ac-35 couplement oblique 46 qui correspond à une surface antagoniste oblique d'accouplement 47 à l'intérieur de la tige de piston tubulaire 11. Dans la position de desserrage représentée du cylindre de frein double 3, le piston d'application 13, et le 40 piston de serrage 10 se trouvent, sous l'action des ressorts 12 BAD ORIGINAL 69 20730 6 2011416 et 19, à leurs positions reculées extrêmes. L*écrou 35, par suite de la force exercée par le ressort 39, se trouve dans une position telle qu'il touche par sa surface d'accouplement 46 1a surface d,accouplement antagoniste 47. La chambre- de travail du pis-5 ton d'application 13 est désaérée par l'intermédiaire de la valve de distribution 1, tandis que. la chambre de travail 31 du piston de serrage 10 est désaérée par communication avec l'atmosphère, par l'intermédiaire des perforations 28 de la pièce de désaération 24, de la soupape 21» 23 pressée par le poussoir 42, et 10 l'échappement 32, la conduite 2 étant simultanément interceptée par la soupape 23, 26. La tringle d'articulation 18 est attirée par le ressort 17, dans la tige de piston tubulaire 16 du piston d'application 13, si bien que, par l'intermédiaire de la tringlerie de frein non représentée, le frein est desserré et les garni-15 tures de friction sont séparées des surfaces de freinage. Pour un freinage d'un véhicule vide, la valve de distribution 1 n'établit la pression nécessaire du cylindre de freinage que sur le piston d'application 13, tandis que, dans la conduite 2 aucune pression ne s'établit. Le piston d'applica-20 tion 13 se déplace d'abord vers la droite, jusqu'à l'application des sabots de frein, la tige filetée 14 étant extraite de l'écrou 35 et du tube 11, avec rotation de l'écrou 35. L'écrou 35 demeure dans sa position relative par rapport à la tige tubulaire 11, mais se visse vers la gauche par rapport à la tige filetée 14, par 25 suite de la force du ressort 39, jusqu'à ce que cet écrou repose contre le collet 37. Après cette course du piston 13, les sabots de frein sont appliqués. Pour une sollicitation plus prononcée par la pression, le oiston d'application 13 se déplace encore, et il s'établit un freinage. Après application de l'écrou 35 con-30 tre le collet 37 de la tige filetée 14, l'écrou 35 est également entraîné par le piston d'application 13. Etant donné qu'alors les forces des ressorts 45,34 et 33 peuvent s'exercer, la pièce 41 en forme de cloche est contrainte à suivre l'écrou 35 jusqu'à ce que le collet 44 du poussoir 42 vienne buter sur le piston- de serrage 35 10. Pour une course ultérieure du piston d'application 13, l'écrou 35 se libère entièrement de la pièce 41 en forme de cloche. Du fait du mouvement du poussoir 42, la soupape 21,23 se ferme et la soupape 23,26 s'ouvre. Etant donné cependant que, dans lé cas du véhicule vide, aucune pression n'a- été introduite par la valve de 40 distribution 1 dans la conduite 2, cette commande des soupapes BAD 0RIQINAL 69 20730 7 2011416 21,23 et 23,26 demeure sans effet. Lors du desserrage des freins, la valve de distribu-taon 1 désaére, par l'intermédiaire de la canalisation 5, la chambre de sollicitation du piston d'application 13, de telle façon 5 que le piston 13 est repoussé vers l'arrière à la position de desserrage par le ressort 19. De ce fait les diverses pièces du cylindre de frein double reprennent leurs positrons relatives représentées sur le dessin. L'état d'application est toujours le même lorsque 10 le véhicule est vide ou lorsqu'il est chargé, et il est obtenu seulement par le piston d'application 13. Lorsqu'un freinage est amorcé, le véhicule étant chargé, le premier stade consiste en l'application des freins, qui se produit de la manière décrite ci-dessus. En même temps, en 15 fonction de l'élévation de la charge du véhicule, une pression s'établit également dans la conduite 2 sous l'action de la valve de distribution, et cette pression se présente vers la soupape d'arrêt 4, sur la soupape 23,26 qui est fermée. Lorsqu'alors, après application des freins, la pres-20 sion s'élève par l'intermédiaire de la valve de distribution 1, la soupape 23,21 est d'abord fermée, du fait de la continuation du mouvement du piston d'application 13 par l'intermédiaire de la tige filetée 14, du collet 37, de l'écrou 35, du roulement de butée 40, de la pièce 41 et du poussoir 42, et, dans la suite du 25 mouvement, la soupape 23,26 s'ouvre. De ce fait le fluide sous pression produit dans le conduit 2 peut solliciter le piston de serrage 10, par l'intermédiaire du perçage traversant 22, de la soupape 23,26, et des perçages 28. Le piston de serrage 10 suit le piston d'application 13, une fois que la pression de démarrage 30 nécessaire pour surmonter la force du ressort 12 a été atteinte et rattrape le piston 13 par l'intermédiaire de la surface antagoniste d'accouplement 47 coopérant avec la surface d'accouplement 46 de l'écrou 35. Du fait du contact des surfaces 46,47, l'écrou 35 est maintenu de façon à ne pouvoir tourner, et le piston de 35 serrage 10 est accouplé rigidement avec le piston d'application 13, par l'intermédiaire de la tige filetée 14. Lors des sollicitations ultérieures des deux pistons 10 et 13, c'est la somme des deux forces des pistons qui agit sur la tringle articulée 18, en sorte què l'on peut obtenir un freinage élevé adapté à la char-40 ge du véhicule. BAD ORIGINAL 69 20730 8 2011416 Afin de desserrer les freins après un freinage d'un véhicule chargé, la valve de distribution 1 abaisse la pression du fluide comprimé dans les deux conduites 2 et 5. Les ressorts 12 et 19 peuvent alors déplacer les pistons 10 et 13 pour les 5 ramener dans la direction de la position de desserrage. Les pistons 10 et 13 demeurent accouplés par l'intermédiaire des surfaces 46 et 47. C'est seulement après que l'extrémité du poussoir 42 a fermé la soupape 23, 26 et ouvert la soupape 23,21, que la chambre de travail 31 du piston de serrage 10 se désaère plus .0 rapidement, et que le piston de serrage 10 est entièrement déplacé jusqu'à sa position de desserrage. Grâce à ce mouvement plus rapide de retour du piston de serrage 10 par rapport au piston d'application 13, les surfaces 46 et 47 peuvent se séparer l'une de l'autre, en sorte que l'écrou 35, qui prend appui par l'intermé-5 diaire du roulement de butée 10, de la pièce 41, du poussoir 42, de la pièce de désaération 24 et de la pièce de passage 23, sur la boîte de la valve de distribution 4, se visse sur la tige filetée 14 jusqu'à ce que 1'on .atteigne de nouveau la position de desserrage décrite ci-dessus' des deux pistons. BAD ORIGINAL 69 20730 9 2011416 - REVENDICATIONS - 1. Cylindre de frein double, en particulier pour lès installations de freinage à fluide sous pression des véhicules sur rails, comportant un piston d'application, un piston de 5 serrage du frein disposé sur le même axe, une soupape d'arrêt disposée dans une conduite d'amenée du. fluide sous pression au piston de serrage et ouverte par le piston d'application après que celui-ci a parcouru une course d'application, et un dispositif d'accouplement qui, lorsque le piston de serrage est sollici-10 té par la pression, accouple mécaniquement celui-ci avec le piston d'application, caractérisé par le fait que la soupape d'arrêt est agencée en soupape double dont la seconde partie contrôle une sollicitation du piston de serrage par la pression atmosphérique, qu'elle est placée concentriquement avec le piston, au fond du 15 cylindre à double frein, et disposée de façon à être actionnée par un poussoir susceptible d'être déplacé par le piston d'application. 2. Cylindre de frein double suivant la revendication 1, dans lequel le dispositif d'accouplement consiste, d'une ma- 20 nière par elle-même connue, en un écrou d'accouplement qui peut se visser sur une tige filetée, et qui coopère avec une surface d'accouplement antagoniste, caractérisé par le fait que la tige filetée, qui est reliée rigidement au piston d'application, fait saillie dans une. tige tubulaire du piston de serrage, cette tige 25 tubulaire étant rendue étanche par rapport à la chambre de travail de ce dernier, et que l'écrou d'accouplement prend apoui par l'intermédiaire de ressort autorisant sa rotation, d'une part contre le piston d'application et, d'autre part, sur le piston de serrage à l'aide d'une pièce en forme de cloche qui entoure la 30 tige filetée. 3. Cylindre de frein double suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'écrou d'accouplement présente une surface d'accouplement conique, à laquelle fait face dans la tige de piston tubulaire, une surface d'accouplement antagonis- 35 te qui n'agit que dans le direction de sollicitation du piston de serrage. 4. Cylindre de frein double suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le poussoir traverse en se déplaçant d'une manière étanche le fond du piston de serrage 40 et est relié avec la pièce en forme de cloche.. bad original ' 69 20730 1° 2011416 5. Cylindre de frein double suivant les revendications 1, 3 et 4, caractérisé par le fait que la pièce en forme de cloche prend apoui par son poussoir par l'intermédiaire d'une butée contre le piston de serrage, dans la direction de sollici-5 tation de celui-ci, après une course qui correspond au moins à la course d'ouverture de la seconde partie de la soupape double. bad original