Brevet FR2124240A1 — publié le 19720922

L'invention concerne un frein électropneumatique à air comprimé pour véhicules ferroviaires qui comporte un piston de distribution disposé dans une soupape de freinage, servant à actionner une soupape 'admission et d'échappeient qui contrôle une pression de frein et subissant d'une part une pression de commande contrôlée par des soupapes électro-magnétiques et d'autre part la pression de frein. Les freins à air comprimé du genre mentionné ci-desus présentent une propriété avOntageuse, à savoir que la soupape de freinage fonctionne comme une soupape-relais pour la pression de freinage commandée por la pression de commande, c'est-à-dire que les soupapes électro-magnétiques peuvent être relativement petites et conques pour fonctionner avec une faible énergie. Toutefois, dans les freins à air comprimé connus de ce genre, il existe un danger que dans le cas de soupapes électromagnétiques fonctionnant avec un courant de travail, si le courant d'alimentation de ces soupapes électro-magnétiques fait défaut comne cela se produit par exemple en cas de rupture involontaire d'attelage, il ne se produit pas de freinage ou bien on ne peut pas établir celui-ci.Pour remédier à cet inconvénient, il est déjà connu de donner aux soupapes électro-magnétiques une forme telle qu'elles fonctionnent avec un courant de repos; mais alors, pendant les temjs relativement longs où le frein est desserré, les soupapes électro-magnétiques doivent constamment recevoir de l'energie électrique de sorte que la consommation d'énergie électrique de ces freins à air comprimé est relativement élevée. On connaît déjà des freins électropneumatiques à air comprimé dans lesquelles la soupape de frein est sous la forme d'une triple valve de construction usuelle, Les soupapes électro-magnétiques sont alors raccordées au conduit d'échappement de la triple valve. M vrai dire, l'avantage des freins à air comprimé de ce genre est qu'en cas de rupture involontaire d'attelage ou de défaillance du courant d'alimentation des soupapes électro-magnétiques fonctionnant avec un courant de travail, ils peuvent freiner avec une corn::-.aande purement pneumatique, mais dans ie cas de freins commandés électriquement, au moyen des soupapes électro-magnétiques, la soupape de freinage ne joue pas le rôle de soupape-relais mais sert simplement de raccordement de tuyauterie de sorte que si l'on veut que les soupapes électro magnétiques restent petites, il faut brancher a la suite de la soupape de freinage une soupape-relais spéciale. L'invention a pour but de réaliser un frein à air comprimé du genre mentionné plus haut dans lequel les avantages des installations ae freinage connes soient réunis et qui comporte donc des soupapes électro-magnétiques fonctionnant avec un courant de travail et économisant de l'énergie électrique, dans lequel un freinage à commande purement pneumatique soit possible en cas de défaillance du courant d'alimentation des soupapes électro-magnétiques par exemple par suite de rupture d'attelage, dans laquelle la soupape de freinage fonctionne comme soupape-relais pendant les freinages commandés électriquement, et qui, en outre, présente une structure simple comprenant un petit nombre de composants. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que dans la soupape de freinage est disposé un accumulateur de force élastique pouvant être mis sous tension par la pression qui règne dans une conduite principale ou une conduite de réservoir d'air principal et qu'entre cet accumulateur de force élastique et le piston de la soupape de freinage est disposé un accouplement à butée qui accouple l'accumulateur de force élastique dans son sens de détente au piston de commande dans son sens de déplacement comprenant l'ouverture de la soupape d'admission. Si dans la soupape de freinage un couduit de désaération partant de la soupape d'échappement et menant à l'atmosphère traverse axialement une tige de piston traversant le piston de commande, peut, toujours selon l'invention, donner une structure avantag?use au frein à air comprimé si la tige de piston se termine du côté opposé à la soupape d'échappement dans une cavité étanche située devant un poussoir perforé axialement qui traverse une chambre reliée à la conduite principale ou à la conduite du réservoir d'air principal et limitée d'un côté par un piston de l'accumulateur élastique, le poussoir étant relié rigidement à ce piston et se terminant dans une autre chambre séparée par le piston de la chambre sus mentionnée et reliée à l'atmosphère, dans laquelle est disposé un ressort accumulateur qui sollicite le piston.Grâce à cette disposition, en cas de défauts d'étanchéité du guidage derpoussoir, l'air comprimé qui s'échappe de l'accumulateur de force élastique est évacué vers l'atmosphère sans influencer le piston de commande. Le dessin représente à titre d'exemple non limitatif une form- de réalisation préférée 'un frein à air comprimé conçu selon l'invention. h. une conduite principal ou une conduite de réservoir d'air principal 1 qui traverse le véhicule ferroviaire, non représenté par ailleurs, sont raccordés par l'intermédiaire d'une soupape de retenue 2 un réservoir d'air 3 et une soupape de freinage 4. Le réservoir d'air 3 est relie par une tuyauterie 5 à une cavité 6 de la soupape delfrein,ge 4, dans laquelle se trouve un clapet double 10 poussé par un ressort 7 contre un siège de soupape 8 d'une cloison 9 du corps. A l'intérieur du siège de soupape 8, la cloison 9 du corps est percée. Dé l'autre côté de la cloison 9 du corps se trouve une cavité 11 qui communique par une tuyauterie 12 avec un cylindre de frein 13. Un piston de commande 14 sépare la cavité ll d'une cavité 15 dont l'alirnentation en pression de commande est contrôlée par une soupape électro-magnétique 16 comportant une soupape électro-magnétique de freinage et de desserrage. A cet effet, la soupape électro-magnétique ît est reliée pneumatiquement d'une part à la tuyauterie 5 et d'autre part à la cavité 15. La bobine d'une partie de iCI soupape électro-magnétique de freinage peut être excitée grâce à un câble de freinage 17 et la bobine de la partie de la soupape électro-magnétique correspondant au desserrage grâce à un câble de desserrage 18. Le passage du courant dans les câbles de freinage et de desserrage 17 et 18 qui traversent le véhicule peut etre commandé depuis un poste Ue mécanicien. Le piston de commande 14 est relié rigidement à une tige de piston 19 qui le traverse et qui d'une part se termine avant le clapet double 1G, qui d'autre part traverse ld cavité 15 et se termine dans une cavité 20. La tige de piston 19 est traversée axialerilent par un conduit de désaération 21. En outre, la coupe de freinage 4 est muni d'un accumulateur à resscrt 22 qui comporte un piston 25 séparant une chambre 23 d'une chambre 24. Le piston 25 est traversé par un poussoir 26 cui se termine d'une part dans la cavité 2C, avant la tige de piston 19, ce poussoir traversant la chambre 23 voisine de la cavité 20, le poussoir 26 étant relié rigidement au piston 25 et se terminant dans ld chambre 24. Dans la chambre 24 reliée constamment à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un filtre à air 27 se trouve un ressort accumulateur 28 qui sollicite le piston 25 à se mouvoir en direction de la chambre 23. Le poussoir 26 est traversé par une perforation axiale 29 qui relie constammen la cavité 20 à la chambre 24. De la conduite principale ou conduite du réservoir 'air principal 1 part un tuyau de branchement 30 qui mène à la chambre 23. Quand le frein est dessiné et pret à fonctionner, la conduite principale ou la conduite du réservoir d'air principal 1 est chargée d'air comprimé et par l'intermédiarie de la soupape de retenue 2, le réservoir d'air 3 et la cavité 6 sont remplis d'air comprimé. Le câble de feinage 17 et le câble de desserrage 18 ne sont pas sous tension, la soupape électromagnétique 16 n'est donc pas excitée et maintint la cavité 15 reliée à l'atmosphère. Par la conduite de communication 30, la chambre 23 est alimentée en air comprimé et le ressort d'accumulateur 28 étant comprimé, le piston 25 se trouve dans sa position extrême vers la gauche du dessin.La tige de piston 19 est écartée du clapet double 10 vers la gauche du dessin et par suite, le cylindre de frein 13 est relie à l'atmosphère par la conduite 12, la cavité 11, le conduit de désaération 21, la cavité 20, la perforation 29, la chambre 24 et le filtre à air 27. Pour le freinage commandé électriquement, on met sous tension le câble de freinage 17 et le câble de desserrage 18 et ainsi, on excite complètement la soupape magnétique 16. Celle-ci isole de l'atmosphère la cavité 15 et la relie au réservoir d'air 3. Par suite, de l'air comprimé afflue de ce dernier à la cavité 15, ce qui fait que le piston de commande 14 est poussé vers la droite du dessin, de sorte que la tige de piston 19 s'applique contre le clapet double 10 en fermant le conduit de désaération 21 et écarte le clapet du siège 8. Du réservoir d'air 3, de l'air comprimé s'échappe alors par la conduite 5 et la cavité 6 et arrive à la cavité 11 et entre par la conduite 12 dans le cylindre de frein 13, de sorte que les freins sont actionnés. Aussitot que le degré de freinage désiré est atteint, le câble de freinage 17 est séparé de la source de tension et la soupape magnétique 16, qui n'est plus que partielle;.ent excitée, coupe donc l'arrivée d'air comprimé du réservoir 3 à la cavité 15. Ensuite, l'air comprimé qui afflue à la cavité 11 peut pousser le piston de commande 14 vers la gauche jusqu'à ce que le clapet double 10 s'applique sur le siège 8. Ainsi, l'arrivée d'air comprimé au cylindre de frein 13 est coupée et une position de fin de freinage est atteinte. Pour le desserrage commandé électriquement, on sépare aussi le câble de desserrage 18 de la source de tension, la soupape électro-magnétique 16 est entièrenent désexcitée et relie la cavité 15 à 1'atmoshère. Par suite, la pression qui règne dans le cylindre de frein 13 et dans la cavité il peut pousser le piston de comnande 14 vers la gauche du dessin, et la tige de piston 19 s'écarte du clapet double 10 et le conduit de désaération 21 est libéré. Alors, 1 air comprimé qui se trouve ddns le cylindre de frein 13 s'échappe vers l'atmosphère par le conduit de désaération 21, par ld perforation 29 et le filtre à air 27. Pendant les processus décrits ci-dessus, l'accumulateur à ressort 22 reste en repos. S'il se produit une rupture involontaire d'attelage, la conduite principale ou le conduite du réservoir u'air principale l se vide rapiden.ent jusqu'à la pression atmosphérique. En cas de perturbation de l'alimentation électrique de la soupape éiectro-magnétique 16, un tel abaissement de pression dans la conduite principale ou conduite du réservoir d'air principal 1 peut aussi être établi volontairement depuis le poste du mécanicien. La chambre 23 se vide également jusqu'à la pression atmosphérique et le ressort accumulateur 28 peut pousser le pistcn 25 vers la droite de la figure .Le poussoir 26 qui se meut avec le piston 25 bute contre la tige de piston 19 et pousse également celle-ci vers la droite jusqu a ce qu'elle s'applique contre le clapet double 10 et ferme le conduit Je purge d'air 21, le clapet double 10 s'écartant ensuite du siège 8. Un freinage est provoqué par l'afflux d'air comprimé qui vient du réservoir d'air 3 isolé de la conduite principale ou enduite ou réservoir d'air principal par la soupape de retenue 2 dans le cylindre de frein 13. Quand la conduite principale ou la conduite du réservoir d'air principal 1 est ensuite rechargée, le tiroir de frein 4 retourne à sa position de commande primitive représentée par lc dessin, le cylindre de frein 13 se vide et le frein est ainsi à nouveau desserre. Il est donc évident que dans le frein électropneun;atique à air comprimé décrit ci-dessus, la soupape électro-magnétique 16 a seulement à contrôler l'alimentation en air comprimé de la cavité 15 et qu'ainsi elle peut présenter de petites sections de passage. La partie de la soupape de freinage 4 qui se trouve à droite de la cavité 20 sur le dessin constitue une soupape-relais comportant une soupape d'admission formée par le clapet double iC et le siège de soupape 8 et une soupape d'échappement formée par le clapet double 10 et l'extrémité de la tige de piston 19, pour le contrôle de l'alinentation du cylindre de frein 13.Au moyen de l'accumulateur à ressort 22, cette soupape-relais peut être actionné volontairement ou autcmatiquement, avec une commande puren.ent pneumatique, indépendamment de l'excitation de la soupape magnétique 16. Il peut être avantageux de donner au piston 25 et au ressort d'accumulateur 28 une forme telle que le poussoir 26 soit déplacé vers la droite seulement lorsque la pression qui règne dans la chambre 23 s'est abaissée en dessous d'une pression qui est inférieure à la pression normale d'alimentation de la conduite principale ou de la conduite du réservoir d'air principal 1, la différence constituant un écart déterminé de sécurité. Grâce à cela, l'accumulateur élastique 22 n'est pas influencé par des variations de pression dans la conduite principale ou la conduite du réservoir d'air principal 1, quand elles ne dépassent pas certaines limites. REVENIcATIGNs 1. Frein électropneumatique à air comprimé pour véhicules ferroviaires qui comporte un piston de commande disposé dans la soupape de freinage servant à actionner une soupape d'admission et d'échappeent qui contrôle une pression de freinage et subissant d'une part une pression de commande contrôlée par des soupapes électro-magnétiques et d'autre part la pression de freinage, caractérisé par le fait que dans la soupape de freinage est disposé un accumulateur élastique pouvant être mis sous tension par la pression qui règne dans une conduite principale ou une conduite du réservoir d'air principal et qu'entre cet accumulateur élastique et le piston de commande est disposé un accouplement à butée qui accouple l'accumulateur élastique dans son sens de détente au piston de commande dans son sens de déplacement tendant a l'ouverture de la soupape d'admission. 2. Frein selon la revendication l, dans lequel, dans la soupape de freinage, un conduit de désaération partant de la soupape d'échappement et menant à l'atmosphère traverse axialement ie piston de commande, caractérisé par le fait que la tige de piston se termine du côté opposé à la soupape d'échappement dans une cavité étanche située devant un poussoir perforé axialement qui traverse une chambre reliée à la conduite principale ou à la conduite de réservoir d'air principal et qui est limitée d'un côté par le piston de l'accumulateur élastique, le poussoir étant relié rigidement à ce piston et se terminant dans une autre chambre séparée par le piston de la chambre sus mentionnée, et reliée à l'atmosphère dans laquelle est disposé un ressort accumulateur qui sollicite le piston.