Brevet FR2081684A1 — publié le 19711210

La présente invention concerne un relais détendeur destiné à des circuits de fluide sous pression, notamment à des circuits de freinage de véhicules automobiles. On connatt déjà un relais détendeur comprenant un piston de commande soumis sur une face d'action à une pression de commande et sur une face opposée de réaction à la pression délivrée par ledit relais. Le piston de commande est susceptible d'agir par un siège mobile sur un double clapet d'admission et d'échappement, pour constituer un détendeur reliant un organe à alimenter en fluide sous pression soit à une source de fluide, soit à la décharge. On connatt également un relais détendeur qui présente une chambre de respiration reliée à l'atmosphère et délimitée par un piston mobile soumis à une pression de commande. L'admission d'air dans la chambre de respiration d'un tel relais ou son échappement hors de cette chambre s'effectue normalement par une fente prévue entre les surfaces de joint de deux pièces du relais. On stest toutefois aperçu, en utilisant cet appareil dans des zones très poussiéreuses, que la fente n'offre pas une protection suffisante contre la pénétration des particules de poussière dans la chambre de respiration, de sorte que le joint annulaire s'use rapidement et perd prématurément ses qualités d'étanchéité. L'invention a notamment pour buts dtamélicre-r la sensibilité et la longévité des remis détendeurs mentionnés. Elle a aussi pour objet un relais du type cité en premier lieu, dans lequel le piston de commande se déplace de façon étanche dans un alésage intérieur d'un piston de support à deux diamètres, lui-même mobile de manière étanche dans deux alésages du corps du relais; ledit relais comporte une chambre d'action soumise à la pression de commande et délimitée par une partie du premier alésage du corps, par une section annulaire du piston de support, par la face d'action du piston de commande et par une partie de l'alésage intérieur du piston de support; ledit relais comporte aussi une chambre de réaction soumise à la pression qu'il délivrée et délimitée par une partie du deuxième alésage du corps, par une section annulaire du piston de support, par une autre partie de l'alésage intérieur du piston de support et par a face de réaction du piston de commande. Cette constitution du relais conforme à l'invention permet d'obtenir une meilleure sensibilité pour la fermeture du clapet d'échappement et la première ouverture du clapet d'admission augmente la pression de commande : en effet, le piston de support est déplacé par l'effort que lui c-ommunique- cette pression sur sa section annulaire et ilentraîne lúi-même le piston de commande par frottement de son alésage interne contre un joint d'étanchéité situé sur le pourtour dudit piston de commande. Le piston de commande est donc entraRné à la fois par l'adhérence de son Joint contre le piston de support et par-l'effort du à la pression de commande, puisque ledit piston de commande délimite une partie de la chambre d'action. De meme, la première ouverture du clapet d'échappement est accélérée par le déplacement du piston de support. Le piston de commande- peut êre repoussé en direction du double clapet par un ressort de compression en appui sur le piston de support et est susceptible d'être appliqué en butée par ce ressort sur une face d'appui didit-pi-ston de support. Dans ce cas, la pression délivrée par-le relais et régnant dans la chambre de réaction peut atteindre une valeur supérieure à la pression de commande, ce qui permet d'assurer la prédominance de la pression de freinage des remorques sur la pression de freinage du véhicule tracteur. De même, le piston de support peut être repoussé dans la direction opposée au double clapet par un ressort de compression eneppui sur le corps du relais et est susceptible d'être appliqué en butée parce ressort sur une face d'appui du corps. Cette disposition permet d'accélérer l'ouverture du-clapet d'échappement. L'invention vise aussi à diminuer l'usure du joint annu laire d'étanchéité du piston de support et à éviter la perte des lftés d'étanchéité de ce joint par introduction de poussières dans le relais C'est pourquoi, dans un mode de réalisation avanta gueux, le premier alésage-du corps du relais délimite, avec une section annulaire du piston de support et avec une partie de la surface de ce piston qui coopère avec le deuxième alésage du corps, une chambre de respiration situee du côté opposé à la chambre d'ac tion par rapport au piston de support, et le relais présenté une ca nalisation d'échappement reliant le clapet d'échappement à une chambre d'échappement qui est elle-meme raccordée dlune part à une décharge et d'autre part à la chambre de respiration. Lorsqu'il y a échappement du fluide sous pression de organe à alimenter, et notamment dair comprimé, la chambre de respiration tend à augmenter de volume et on obtient, par la liaison ainsi réalisée entre ia chambre de respiration et la canalisation d'échappement, un remplissage de la chambre de respiration avec le fluide même,sous pression, parfaitement filtré, qui s'échappe de l'organe à alimenter, ce qui empoche les poussières ou autres éléments indésirables de pénétrer dans cette chambre et évite l'usure prématurée du joint annulaire du piston de support. Dans une autre forme d'exécution, on interpose un organe de perte de charge, par exemple constitué par un filtre ou un clapet antiretour s'ouvrant vers l'extérieur, entre la chambre d'échappement et la décharge. La surpression ainsi cree dans cette chambre-interdit aux poussières ou autres éléments étrangers de pénétrer dans la chambre de respiration et accélère la descente du piston de support et l'ouverture en grand du clapet dtéchappe- ment car la chambre de respiration est mise temporairement en surpression. De plus, le piston de support peut comporter comme joint vis-à-vis de l'alésage une garniture à lèvre d'étanchéité appliquée contre cet alésage par la pression régnant dans la chambre d'action. Lorsque le piston de support se rapproche du double clapet sous l'effet d'une augmentation de la pression de commande la lèvre d'étanchéité est ainsi appliquée contre l'alésage en assurant une excellente étanchéité. Lorsqu'il s'éloigne au contraire du double clapet sous l'effet d'une diminution de la pression de commande, la lèvre est appliquée moins fortement contre l'alésage et le retour du piston de support en est d'autant facilité, ce qui permet, d'ouvrir plus franchement le clapet d'échappement et ainsi d'accélérer la vidargz de l'organe qui avait été alimenté en fluide comprimé. D'autres avantages et caractéristiques apparaitront à la lecture de la description qui va suivre à titre non limitatif, en regard des dessin de la plache annexée où: - la figure 1 représente une coupe d'un relais pneumatique selon l'invention, interposé sur le circuit de freinage d'un véhicule automobile, - la figure 2 représente la vue de dessous du rel-ais selon 1' invention. Le relais détendeur 1 representé sur les figures sert à commander un frein de remorque à deux conduites,relié à un robinet de frein non indiqué, situé sur le véhicule tracteur, et il présente un corps composé d'une pièce supérieure 2 et d'une pièce inférieure 3 assemblées par des brides 4. La pièce supérieure 2 est pourvue d'un raccord 5 à un réservoir et dVun raccord 6 à un organe de freinage, tel qu'un relais, tandis que la pièce inférieure 3 présente un raccord 7 par lequel parvient de l'air comprimé de commande. Un piston de support 8 est guidé dans un premier alésage du corps 2, 3, de manière étanche grâce à une garniture annulaire 9 à application élastique. La course du piston est limitée par un épaulement 10 de la pièce supérieure 2. I1 existe au-dessus du piston 8 une chambre de respiration 11 et au-dessous de lui une chambre d'action 12 susceptible de recevoir de l'air comprimé par le raccord de commande 7. La chambre 11 est reliée par une tubulure 13 à une chambre d'échappement 14 communiquant avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre 15. Un tube 16 dont l'espace interne sert à l'échappement débouche dans la chambre 14 et porte à l'extrémité opposée un siège 17 d'un clapet d'échappement.La lèvre d'etanchéité de la garniture 9 est appliquée contre la paroi de l'alésage par un ressort d'expansion logé dans une rainure de cette garniture et par la pression qui règne dans la chambre d'action. Le piston de support 8, dans sa partie moyenne, a la forme d'un cylindre creux 18 qui entoure le tube 16 et se trouve guidé sur son pourtour de façon étanche dans un deuxième alésage du corps, ménage dans la pièce supérieure 2; un ressort 19 en appui contre cette pièce repousse le piston 8 en position de repos contre un épaulement 20 de la pièce inférieure 3 du corps. Le cylindre creux 18 comporte dans un alésage un piston interne 21 d'action et de réaction solidaire du tube 16. Le piston 21 est susceptible dgetre soumis d'un côté par un ou plusieurs passages 22 du piston 8 à la pression qui règne dans la chambre d'action 12 et de l'autre côté, par un ou plusieurs passages 23 du piston 8, à la pression de réaction amenée du raccord 6 par des trous 24 de la pièce 2. Le piston interne 21 est rappelé en position haute par un ressort 25 en appui sur le fond du cylindre creux 18.Un double clapet 26 repoussé par un ressort est logé- -dans la pièce supérieure 2 du corps et présente un clapet d'admission 27 et un clapet d'échappement 28 Le relais détendeur fonctionne de la façon décrite ci-après. Dans la position ici représentée de desserrage des freins de la remorque, les ressorts de compression 19 et 25 maintiennent le piston de support 8 dans sa position basse de butée et le piston interne 21 dans sa position haute de butée où le clapet d'admission 27 est fermé, le clapet dqechappement 28 est ouvert tandis que le raccord 6 relié à la conduite de freinage de service de la remorque est mis à ltechappement. Au cours du freinage, la pression issue du robinet de frein du véhicule tracteur et délivrée aux cylindres de frein dudit véhicule parvient également par le raccord 7 à la chambre d'action 12 et vient solliciter d'une part une section annulaire du piston 8 et d'autre part, à travers les passages 22, la face inférieure d'action du piston interne 21. Le piston de support 8 est ainsi déplacé vers le haut Jusqu'd l'épaulement 10 en entrainant le piston 21 grace à l'ac tion du ressort 25 et au frottement du joint situé sur le pourtour dudit piston 21. La surpression de la chambre de respiration 11 est Simultanément évacuée à l'atmosphère par la tubulure 13 Le piston interne 21 ainsi déplacé vers le haut entrain le tube 16 commandantle double clapet jusqu a ce que le clapet d'échappement 28 se ferme sur le siège 17 et que le clapet d'admission 27 s'ouvre.Le raccord 6 est isolé de l'échappement et l'air comprimé venant du raccord d'alimentation 5 parvient au raccord 6 et de là, par la conduite de frein de service, à une valve-relais montée sur la remorque et alimentant les organes de freinage de celle-ci, L'air comprimé delivré au raccord 6 agit en même temps par les passages 24, 23 sur la face supérieure de réaction du piston interne 21 jusqu'à ce que l'effort qu'il y exerce dépasse celui qui est dû à la pression sollicitant la face inférieure du piston, maJoré de la force du ressort 25 et de la réaction de frottement du joint du piston 21 : le clapet d'admission 27 se ferme alors et l'on obtient une pression déterminée au raccord 6. Lorsqu'on desserte le frein du véhicule tracteur, ia pression de la chambre d'action 12 diminue; le piston interne 21 descend sous la poussée due à la pression régnant dans le raccord 6 et agissant sur la tige 16 et sur le piston 21. Le clapet d'échappement 28 s'ouvre et l'air comprimé de la conduite de freinage de service de la remorque s'échappe à travers le tube 16 vers la chambre d'échappement 14. La chambre de respiration 11 reliée par la tubulure 13 à la chambre 14,est soumise à la surpression régnant dans la chambre 14 et produite par la perte de charge à travers le filtre 15. La surpression momentanée régnant dans la chambre 11, ainsi que la réaction du ressort 19, et celle exercée par la pression de la conduite 6 sur ja section annulaire du cylindre 18, font descendre le piston de support 8 si celui-ci n'a pas été entraîné au moment du déplacement du piston 21 vers le bas.Ainsi, l'air de la chambre 11 n'est jamais aspiré de l'extérieur et provient toujours du raccord 6 alimenté en air comprimé depuis un compresseur lui-même muni d'un filtre d'aspiration.Le filtre 15 peut être remplacé par un organe de perte de charge tel qu'un étranglement ou un clapet antiretour s'ouvrant vers l'extérieur, car la chambre 14 n'est jamais soumise à des dépressions par rapport à l'atmosphère. Le relais selon l'invention présente l'avantage de réagir sans retard aux augmentations de la pression de commande après une phase de mise à la décharge. De plus, ce relais retarde la diminution de la pression délivrée au raccord 6 en cas de diminution de la pression de commande. Dans le cas du freinage des remorque un tel retard a pour effet de retarder le desserrage des freins de la remorque par rapport aux freins du tracteur, ce qui est favorable à la stabilité du train de véhicules. On peut bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, apporter des modifications aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. En particulier, il est évident que les pistons 8 et 21 peuvent être remplacés par des membranes ou par des ensembles piston-membrane. De plus, au lieu de prévoir comme canalisation d'échappement un tube creux 16 solidaire du piston 21, traversant le piston 8 et débouchant dans une chambre d'échappement 14 située en bas du corps, on peut aussi bien limiter le tube 16 à un rôle de tige de commande par pnussée du double clapet. Pour cela, la tige 16 ne dépasse qu'unilatéralement vers le haut du piston 21 et comporte en bout un trou borgne. Le double clapet 26 est percé de haut en bas d'un passage d'échappement relié à une chambre d'échappement jouant le roule de la chambre 14 qui est reliée par une tubulure analogue à la tubulure 13 à la chambre de respiration 11 tout en étant séparée de l'atmosphère par un organe de décharge tel qu'un filtre 15 ou un clapet antiretour. RE V E Nb I C A T IONS lo Relais détendeur du type comprenant un piston de commande soumis sur une face d'action à une pression de commande et sur une face opposée de réaction à la pression délivrée par le relais le piston de commande étant susceptible dgagir par un siège mobile sur un double clapet doadmission et dgéchappement, pour constituer un détendeur reliant un organe à alimenter en fluide sous pression soit à une source de ce fluide, soit à la décharge, caractérisé en ce que le piston de commande se déplace de façon étanche dans un alésage intérieur dgun piston de support à deux diamètres, luiwmême mobile de manière étanche dans deux alésages du corps du relais, et en ce que ledit relais comporte une chambre réaction soumit à la pression de commande et délimitée par une partie du premier alésage du corps, par une section annulaire du piston de support, par la face réaction du piston de commande et par une partie de alésage intérieur du piston de support et en ce que ledit relais comporte une chambre de réaction soumise à la pression qu'il délivre et délimitée par une partie du deuxième alésage du corps, par une section annulaire du piston de support, par autre partie de alésage intérieur du piston de support et par la face de réaction du piston de commande0 2o Relais détendeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de commande est repoussé en direction du double clapet par un ressort de compression en appui sur le piston de support et est susceptible d'être appliqué en butée par ce ressort sur une face d'appui dudit piston de support, 30 Relais détendeur selon lVune des revendications i ou 2, caractérisé en ce que le piston de support est repoussé dans la direction opposée au double clapet par un ressort de compression en appui sur le corps du relais et est susceptible dpêtre appliqué en butée par ce ressort sur une face appui du corps0 40 Relais détendeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le premier alésage du corps dudit relais délimite, avec une section annulaire du piston de support et avec une partie de la surface de ce piston qui coopère avec le deuxième alésage du- corps, une chambre de respiration située du côté opposé à la chambre d'action par rapport au piston de support, et en ce que ledit relais présente une canalisation d'échappement reliant le clapet dtéchappement à une chambre dtéchappement qui est elle-meme raccordée d'une part à une décharge et autre part à la chambre de respiration. 5. Relais détendeur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un organe de perte de charge est interposé entre la chambre d'échappement et la décharge, 6o Relais détendeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que organe de perte de charge est constitué par un filtre. 7. Relais détendeur selon la revendication 5, carac- térisé en ce que organe de perte de charge est constitué par un clapet antiretour s'ouvrant vers ltextérieurO Relais détendeur selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le piston de support comporte une garniture à lèvre d'étanchéité susceptible d'être appliquée sur le premier alésage du corps par la pression régnant dans la chambre dtactionO