Brevet FR2076077A1 — publié le 19711015

l'invention est relative aux systèmes de commande Lxur des freins hydrocinétiques, et plus particulièrement mais non exclusivement pour des freins hydrocinétiques employés sur des véhicules ferroviaires. 5 l'objet de l'invention est de proposer un système extrême ment simple et pourtant efficace de commande de frein hydrocinétique permettant à des. freins hydrocinétiques de produire un champ de couples de freinage correspondant à un champ de signaux de demande de couple de freinage. 10 Suivant l'invention, on propose un système de commande pour un frein hydrocinétique comportant un réasrroir de fluide de travail sous pression relié au frein hydrocinétique par des lignes d'alimentation et de retour de fluide, des moyens régulateurs susceptibles d*établir la pression du réservoir à une valeur corres-15 pondant à un couple requis de freinage, et des moyens de commande de la pression d'entrée du frein hydrocinétique de sorte qu'elle soit maintenue à une valeur fixe inférieure à la pression du réservoir au cours du fonctionnement normal de freinage. L'entrée du frein hydrocinétique peut être ouverte à l'at-20 mosphère pour maintenir ladite pression fixe. Puisque la ligne d'alimentation du frein présente une résistance fixe au flux de fluide , le flux allant vers le frein dépend de l'établissement de la pression d'alimentation. La ligne de retour du frein au réservoir de pression présente également 25 Uiie résistance fixe au flux et donc, sans tenir compte des effets transitoires, la pression apparaissant à la sortie du frein va, en fonctionnement normal de freinage, se stabiliser à une pression telle que le flux de sortie du frein soit égal à son flux d'entrée. C'est pourquoi, en commandant la pression du ré-3t servoir, il est possible de commander la pression de sortie du frein qui est proportionnelle au couule de freinage. On sait qu'à des vitesses basses un frein hydrocinétique nfcd; pas efficace et que le toroïde du frein se remplit complètement de fluide de travail, entraînant la chute de la pression de sor-35 tie du frein et avec elle celle du couple de freinage. De plus, l'ouverture à l'atmosphère de l'entrée du frein sera obturée par le fluide de travail de sorte que, dans ces conditions anormales de fonctionnement, la pression d'entrée du frein s'élèvera sensiblement de la même quantité que celle dont tombe la pression de sortie. Dans ces conditions anormales, il est avantageux de 71 00938 2 2076077 mettre en fonctionnement des moyens mécaniques de freinage pour compléter le couple de freinage assuré par le frein hydrocinétique. Suivant une application plus développée de l'invention, une 5 disposition peut être prévue pour comparer la pression à la sortie du frein hydrocinétique, ou en un point.fixe de la ligne de retour, à la pression établie dans le réservoir, des moyens de commande étant susceptibles d'entraîner le fonctionnement des moyens mécaniques de freinage lorsque le rapport des pressions 10 comparées atteint une valeur prédéterminée résultant de la chute de la valeur de ladite pression de sortie. Alternativement, une disposition peut être prévue pour comparer la pression en un point fixe de la ligne d'alimentation du frein hydrocinétique avec la pression établie dans le réservoir, 15 des moyens de commande étant susceptibles d'entraîner le fonctionnement des moyens mécaniques de freinage lorsque le rapport des pression comparées atteint une valeur prédéterminée résultant de l'élévation de la pression audit point fixe. Lesdits moyens mécaniques de freinage peuvent être comman-20 dés de façon à appliquer un couple de freinage croissant lorsque le rapport des pressions comparées continue à varier au-delà de-ladite valeur prédéterminée. Ainsi on peut s'arranger pour que le couple engendré par les moyens mécaniques de freinage soit é-gal à la quantité de laquelle le couple engendré par le frein 25 hydrocinétiqu^dans des conditions anormales de fonctionnement tombe au-dessous du couple de freinage requis. L'invention sera maintenant décrite plus en détails en référence au dessin annexé qui montre un schéma de 'circuit d'un exemple de système de commande conforme à l'invention. 3C En se référant maintenant au dessin, le système est destiné à une paire de freins hydrocinétiques montés sur l'essieu d'un véhicule, le frein 1 étant utilisé au cours du déplacement dans un sens, et le frein 2 au cours du déplacement en sens contraire. L'alimentation en fluide de travail (par exemple de l'huile 35 ou-de l'eau) des freins 1 et 2 se fait à partir d'un réservoir sous pression 3. Les freins 1 et 2 agissent comme des pompes qui renvoient du fluide de travail dans le réservoir 3. Dans ligntaç de retour des freins 1 et 2 se trouvent des soupapes de retenue 4 et 5 qui empêchent tout flux d'un frein à l'autre. Les 40 centres des toroldes de frein^sont ouverts à l'atmosphère par 71 00938 3 2076077 1 Intermédiaire d'un réservoir 6 et de soupapes de retenue 7 et 8. l'ouverture k l'atmosphère des centres des toro"des de freins empêche l'établissement d'une contre-pression dans le frein en cours de remplissage et établit la pression d'entrée des freina 5 à une valeur fixe lors du fonctionnement normal des freins 1 et 2. Des valves 9 et 1C servent à connecter le réservoir sous pression 3 avec les lignes d'alimentation du i'rein ou à le couper d'elles. Elles sont actionnées par l'application d'une pres-10 sion provenant du réservoir d'air 12 et possèdent un ressort de retour vers la position où elles coupent les freins. Une valve 13 est commandée par une pression correspondant à celle qui règne dans le réservoir 3 et elle est susceptible de libérer les valves 9 et 10 et donc de couper le flux de fluide 15 de travail vers les freins 1 et 2 lorsque la pression du réservoir 3 est inférieure à celle qui correspond au couple minimal requis de freinage. Une valve 14 est également susceptible de couper le flux de fluide de travail vers les freins 1 et 2 mais elle est actionnée par un solénoïde alimenté par un signal qui ap-20 parait lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à la vitesse minimale à laquelle les freins hydrocinétiques 1 et 2 peuvent apporter une contribution sensible à l'effort de freinage. Le soléno'ide 43 de la valve 14 est alimenté par les lignes 45. Une valve permutatrice 15 est fixée par le sens de déplacement du 25 véhicule et elle est susceptible de fermer la valve 9 ou 10 et de permettre le flux de fluide de travail vers le frein approprié. Elle est actionnée par un solénoïde alimenté par des lignes 46 comportant un commutateur permutateur 47. La pression dans le réservoir 3 est commandée par la valve 30 régulatrice de pression 16 qui admet lorsque c'est nécessaire de l'air provenant du réservoir d'air sous pression 12. La pression d'air agit directement sur le fluide de travail du réservoir 3 et non à travers un diaphragme ou autre. La valve régulatrice de pression 16 est ajustée au moyen d'un solénoïde proportionnel 35 17 à travers une transmission mécanique 16. La commande du solénoïde 17 est assurée par un signal de demande de course de fr_in, fourni depuis l'ensemble de commande du conducteur au solénoïde 17 à travers les li nés 19. Le fonctionnement de la transmission 18 est influencé par un vérin 20 dont la position 40 dé;end de la pression de suspension du véhicule (par exemple, de 71 00938 4 2076077 la charge d'essieu du véhicule). le vérin 20 fonctionne de telle » façon que le couple de freinage produit soit suffisant pour en^e^-drer, quelle que soit la charge d'essieu du véhicule,une, décéléra/ correspondant à la demande représentée par l'entrée électrique 5 dans le solénoïde proportionnel 17. Le déplacement de sortie du solénoïde proportionnel 17 est proportionnel à l'intensité et au sens de son courant d'entrée. 11 est réglé de telle sorte que, pour une entrée de. courant nulle, la valve régulatrice de pression 16 soit fixée de manière à 10 donner une pression dans le réservoir 3 qui engendre un rapport de freinage prédéterminé, de façon à èe qu'en cas de défaillance1 du solénoïde 17 de commande électrique, les freins soient appliqués. Une entrée de courant dans un sens, d'une valeur dépendant du taux deâl'Sii^£aî'iquis, réduira la pression du réservoir et 15 diminuera ainsi le couple au-dessous du rapport de freinage de sécurité jusqu'au niveau requis. Lorsque le courant est tel que la pression du réservoir tombe au-dessous d'une valeur prédéter-mintéey la valve à pression 13 se fermera, coupant le flux de fluide de travail vers le frein en fermant la valve 9 ou 10. Une 20 inversion du signe du courant d'entrée augmentera la pression du réservoir jusqu'à une valeur suffisante pour engendrer un blocage d'urgence. La pression dans le réservoir d'air 12 est maintenue par le compresseur 22 et commandée par une soupape de détente 23. 25 L'énergie absorbée au cours du freinage est libérée sous for me d'une élévation de la température du fluide de travail qui traverse le frein. Elle est dissipée en faisant passer le fluide grâce à une pompe 24 dans un circuit auxiliaire de refroidisse- ' nient 25. Ce circuit contient également une pompe à éjection 26 30 qui, lorsque les freins sont relâchés, est susceptible de réduire la pression d'air dans les freins à travers la ligne 27 et de diminuer donc la résistance parasite. Lorsque les freins sont appliqués, la pompe 2-6 amène au réservoir 3 toute huile du réservoir 6 qui pourrait s'être échappée à travers les lignes ou-35 vertes à l'atmosphère , maintenant ainsi le niveau de fluide dans la réservoir 3. La permutation entre ces deux fonctions est assurée par une valve à pression 28 qui actionne les valves 13 et 14 d'application et de relâchement du frein. Une valve à solénoïde 29, actionnée par un thermo-couple disposé dans le réservoir de 40 frein 3, est suscqdbible de court-circuiter le refroidisseur d* 71 00938 5 2076077 huile quand la température de l'huile du réservoir est suffisamment basse. La pression de fluide engendrée à la sortie des freins hydre cinétiques est connectée par une ligne 30 à l'une des extré-** mités, et la pression du réservoir par une ligne 31 à l'autre extrémité, du vérin 32 qui commande, par l'intermédiaire d'une transmission mécanique 33, la position d'une valve régulatrice de pression 34. C'est pourquoi le vérin 32 compare le couple de freinage hydrocinétique produit, représenté par la pression de 10 sortie du frein, au couple de freinage requis, représenté par la pression du réservoir. Toute déficience du couple produit engendre un changement de position de la valve 34. La valve 34 est intégrée dans le circuit d'alimentation de fluide des vérins 35 et 36 qui actionnent les freins mécaniques, 15 ce circuit étant mis sous pression à partir du réservoir 37 par une pompe 38. La valve régulatrice de pression 34 commande la p pression appliquée aux vérins 35 et 36. Lorsque les freins hy~ droninétiques produisent le couple de freinage requis, la position de la valve 34 est telle que la pression soit insuffisante 20 pour le fonctionnement des freins mécaniques. Cependant, lorsque le couple de freinage hydrocinétique tombe au-dessous du couple requis, la position de la valve 34 est modifiée pour engendrer une pression d'huile suffisante pour faire fonctionner les freins mécaniques 39 et 40 dans la mesure nécessaire. 25 Une valve 41 est prévue pour couper l'alimentation de pres sion des freins mécaniques 39 et 40, et donc les relâcher ou empêcher leur fonctionnement. Quand la valve 13 est ouverte (c' est à dire quand il y a demande de freinage), la valve 41 est ouverte par application de pression, permettant donc le fonc-30 tionnement du frein mécanique si une demande est formulée par le vérin 32. Quand la valve 13 est fermée, la valve 41 est fermée par un ressort et assure donc que les freins mécaniques sont coupés en l'absence de demande de freinage. La valve 41 peut é-galement être fermée par un solénoïde 42 qui est alimenté lors-35 que les conditions ne conviennent pas à un freinage mécanique (c'est-à-dire lorsque la vitesse du véhicule est au-dessus d'une limite supérieure de fonctionnement sûr du frein ou lorsqu'un therr'0couple disposé sur les patins de frein indique que leur température a dépassé une valeur maximale de sécurité). 40 Un signal de patinage de roue est susceptible d'alimenter 71 00938 6 2076077 des solénoïdes 43 et 44, coupant ainsi à la fois les freins hy-drocinétiques et les freins mécaniques en faisant fonctionner les valves 14 et 41 jusqu'à ce que le patinage ait disparu. A titre de variante, pour contrôler la pression de sortie 5 du frein hydrocinétique opérant, afin de commander l'action des vérins 35 et 3.6 des freins à friction, la pression en un point fixe de la ligne d'entrée peut être contrôlée et comparée à la pression opérante du réservoir 3. Tant que l'entrée du toroîde est ouverte à l'atmosphère les deux pressions comparées vont 10 rester dans un rapport fixe. Lorsque cependant le frein se remplira complètement aux basses vitesses du véhicule, l'orifice d* ouverture va être bloqué par le fluide de travail et le rapport des deux pressions comparées va varier et engendrer une sortie du vérin 32 par exemple qui va commander à son tour la valve 34 de 15 manière à fournir le freinage à friction requis pour compenser le manque d'efficacité du frein hydrocinétique au fur et à mesure que la vitesse du véhicule décroit. La différence entre le contrôle de la pression du côté de l'entrée du frein et le contrôle de sa pression de sortie réside dans, le fait que, lorsque 20 le frein hydrocinétique est complètement plein, la pression du doté de l'entrée augmente tandis que la pression de sortie tombe, de sorte que la liaison entre le vérin 32 et la valve 34 devra être différente pour tenir compte des mouvements Opposés du vérin 32 dans les deux cas. 71 00938 7 2076077 REVENDICATIONS 1 - Système de conmande d'un frein hydrocinétique caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir de fluide de travail sous pression relié au frein hydrocinétique par des lignes d'alimenta- 5 tion et de retour de fluide, des moyens régulateurs susceptibles d'établir la pression du réservoir à une valeur correspondant à un couple requis de freinage, et des moyens de commande de la pression d'entrée du frein hydrocinétique de sorte qu'elle soit maintenue à une valeur fixe inférieure à la pression du réservoir 10 au cours du fonctionnement normal de freinage. 2 - Système de commande suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'entrée du frein hydrocinétique est ouverte à 1' atmosphère pour maintenir la pression d'entrée à ladite valeur fixe. 15 3 - Système de commande suivant l'une des revendications 1 et £^fet de plus susceptible de commander des moyens mécaniques de freinage, caractérisé en ce qu'une disposition est prémie pour comparer la pression à la sortie du frein hydrocinétique, ou en un point fixe de la ligne de retour, à la pression établie dans le 2q réservoir, et en ce que des moyens de commande sont susceptibles d'entraîner le fonctionnement des moyens mécaniques de freinage lorsque le rapport des pressions comparées atteint une valeur prédéterminée résultant de la chute de la valeur de ladite pression de sortie. 25 4 - Système de commande suivant la revendication 2 et de plus susceptible de commander des moyens mécaniques de freinage, caractérisé en ce qu'une disposition est prévue pour comparer la pression en un point fixe de la ligne d'alimentation du frein hydrocinétique ^ la pression établie dans le réservoir, et en ce 30que des moyens de commande sont susceptibles d'entraîner le fonctionnement des moyens mécaniques de freinage lorsque le rapport des pressions comparées atteint une valeur prédéterminée résultant de l'élévation de la pression audit point fixe. 5 - Système de commande suivant l'une des revendications 3 5 3t 4, caractérisé en ce que lesdits moyens mécaniques de freinage sont commandés par lesdits moyens àe commande de façon à appliquer un couple de freinage croissant lorsque le rapport des pressions comparées continue à varier au-delà de ladite valeur prédéterminée.