Brevet FR2140057A1 — publié le 19730112

La présente invention concerne un cylindre de frein à ressort, c'est-A-dire un cylindre de frein qui présente un piston solidaire d'une bielle d'attaque d'un frein1 une capacité å pression commandée et un ressort, le piston étant sollicité, d'un côté, par la pression de la capaciié et, de l'autre côté, par le ressort, ledit ressort étant comprimé quand une pression d'alimentation supérieure à une valeur prédéterminée règne dans la capacité et se détendant pour mettre en oeuvre le frein quand la pression de la capacité chute en dessous du niveau prédéterminé. L'invention a également trait à plusieurs schémas de doubles circuits de freinage où est incorporé ce cylindre à ressort. Les cylindres de frein à ressort s'utilisent en particulier sur des véhicules conne organes de freinage de secours ou de stationnement susceptibles d'entre mis en oeuvre à l'aide d'un robinet d commande manuelle lorsque le frein de service subit une défaillance ou lorsqu'on veut maintenir le véhicule imnobilisé. Il a déjà été proposé, pour éviter que le frein de secours ne soit actionné intempestivement en cas de fuite du fluide sous pression du fait de l'endommagement du réservoir de fluide ou du robinet de frein ou du fait d'une rupture de tuyauterie,(la capacité de direction et de contrôle du véhicule pouvant être alors dangereusement diminuée), de munir le cylindre a ressort d'un verrou qui, quand la capacité du cylindre est alimentée en fluide sous pression, bloque la bielle en position de desserrage; des moyens sont prévus pour isoler pneumatiquement lé verrou du reste du dispositif de freinage du véhicule quand se produit une chute de pression dans la capacité du cylindre à ressort et pour que le verrou soit mis à l'échappement seulement lorsqu'on actionne le robinet de frein à main. Ce verrou présente un inconvénient du fait que, par son déblocage, le ressort actionne le frein brutalement et à pleine puissance. Le frein ne peut ultérieurement être desserré qu'après réparation du dommage qui a entraîné la défaillance. Un autre défaut de ce dispositif est dû au fait que, si la conduite qui alimente le verrou présente une fuite, le verrouillage risque d'être supprimé et n'assure mime plus en cas de besoin le blocage du piston du cylindre à ressort, de sorte qu'on obtient la encore un freinage intempestif. Dans une autre solution proposée pour éviter la mise en oeuvre intempestive du frein à ressort pour un dispositif de freinage par air comprimé, notamment destiné aux véhicules ferroviaires, on dispose dans la conduite d'alimentation, reliant une source de pression à une chambre de desserrage du cylindre à ressort, un organe de commande comportant une première valve à impulsions, commutable pour prendre une position d'isolement et une position de libre passage, et un clapet de retenue qui succède à la valve à impulsions dans la direction du cylindre a ressort et qui s'ouvre dans cette direction.Un réservoir qui augmente le volume d'alimentation d la chambre de desserrage du cylindre est raccordé à la section de conduite d'alimentation comprise entre le clapet de retenue et la chambre du cyl-.drs et ce réservoir peut être alimenté aussi bien par son raccordement perm-'nec à la conduite d'alimentation que par une source de pression auxiliaire md-- pendante de la source de pression principale. L'inconvénient de ce dispositif réside dans le fait que les deux sources de pression communiquent entre elles, si bien qu'une fuite de l'un des circuits entraîne la défaillance de l'autre circuit. L'invention a pour but d'éviter dans un cylindre à ressort les inconvénients précédemment cités et de permettre de réaliser des circuit de freinage avantageusement utilisables en combinaison avec le cylindre b ressort ainsi perfectionné. Selon l'invention, le cylindre de frein à ressort présente une capacité susceptible d'etre alimentée par une pression de desserrage du frein et séparée de manière étanche par une paroi mobile en deux chambres dont chacune est susceptible d'être reliée à une source de pression indépendante. Le cylindre à ressort conforme à l'invention peut être assemb@@ coaxialement à un organe de freinage de service du type vase à diaphragme o@ du type cylindre à piston. L'organe de freinage de service est situé entre le cylindre à -ressort et la bielle capable d'actionner la timonerie du frein ou bien le cylindre a ressort est situé entre l'organe de freinage de service et la timonerie du frein. Les deux chambres du cylindre à ressort peuvent être relisez par un robinet de frein modérable à commande manuelle pour double circuit comportant pour les deux circuits deux orifices respectifs d'entrée et deux orifices respectifs de sortie, chacun des orifices d'entrée étant relié A une source de pression indépendante. L'une des deux chambres peut avantageusement être alimentée à pression plus basse que l'autre chambre, notamment par un robinet de frein à main modérable pour double circuit dont l'un des circuits est équipé d'un organe de prédominance de l'autre circuit. Dans un autre mode de réalisation, seule l'une des deux chambres de cylindre à ressort est reliée à la première source de pression par un robinet modérable à commande manuelle, tandis que l'autre chambre du cylindre est reliée à la deuxième source de pression par un robinet d'isolement ou une valve à trois orifices et deux positions avec un organe de rappel automatique sensible à la pression régnant dans la chambre relié au robinet modérable, la deuxième source de pression pouvant être fournie à partir d'une pompe à main. Un dispositif de mesure quelconque peut être prévu pour contrôler les pressions régnant dans les deux chambres du cylindre a ressort, notamment pour contrôler la pression relative entre les deux chambres. La description non limitative qui va suivre, en regard des dessins annexés, fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente en coupe schématique le cylindre de frein à ressort selon l'invention Les figures 2 et 3 représentent la combinaison de ce cylindre à ressort avec des organes de freinage de service. La figure 4 montre un cylindre à ressort combiné à un organe de freinage de service dans une installation de freinage à double circuit, le cylindre étant relié à un robinet double circuit à commande manuelle. La figure 5 représente un cylindre à ressort combiné à un organe de freinage de service dans une installation de freinage à double circuit, le cylindre étant relié a un robinet simple circuit à commande manuelle et A un robinet d'isolement. La figure 6 est le schéma d'une installation analogue à celle de la figure 5, le robinet d'isolement étant remplacé par une valve à rappel pneumatique. La figure 7 représente un cylindre à ressort combiné à un organe de freinage de service et relié à un robinet simple circuit à commande manuelle et A une pompe à main. Les figures 8 et 9 représentent graphiquement la variation de la pression régnant dans les deux chambres du cylindre à ressort en fonction de la position du levier de frein à main dans l'installation de la figure 4. La figure 10 représente graphiquement les mêmes variations de pression pour les installations illustrées par les figures 5 à 7. Le cylindre de frein à ressort 1 de la figure 1 comporte un piston 2 å garniture d'étanchéité 3. Le piston est susceptible de se déplacer par suite de l'augmentation d'une pression d'air comprimé régnant dans une capacité qu'il contribue à délimiter, ce déplacement s'effectuant à l'encontre d'un ressort antagoniste 4 en appui, d'une part, sur ce piston et, d'autre part, sur un fond ou un couvercle 5 du cylindre. La capacité,délimitée par le piston 2, le corps du cylindre et un fond 6 du cylindre est, selon l'invention, séparée par une paroi mobile 7 en deux chambres 8 et 9. La chambre 8 communique par un raccord 10 avec la source de pression d'un premier circuit de freinage. La source de pression d'un deuxième circuit de freinage est reliée à la chambre 9 par un passage axial 11 et au moins un passage transversal 12 d'un poussoir 13 sur un épaulement duquel est fixé le piston 2. Le poussoir 13 est guidé en translation à l'intérieur d'un manchon 14 lui-même monté fixe par rapport au couvercle 5 du cylindre à ressort et il est aussi guidé dans un passage 15 muni d'un joint d'étanchéité et ménagé dans le fond 6 du cylindre. Un compartiment 17 servant à loger le ressort 4 du cylindre communique par un orifice 18 avec l'atmosphère. Le cylindre à ressort,conforme à l'invention,représenté sur la figure 1, fonctionne de la manière suivante : la chambre 9 est alimentée en fluide sous pression depuis la deuxième source de pression par les passages 11 et 12 du poussoir 13,en même temps que la chambre 8 est alimentée en fluide depuis la première source de pression par le raccord 10. La paroi mobile 7 et le piston 2 sont repoussés simultanément vers le haut de la figure et compriment le ressort 4. Si une seule des deux chambres 8 et 9 est mise à l'échappement, le ressort 4 continue d'être maintenu comprimé sous l'action de la pression régnant dans l'autre chambre, ce qui empêche un freinage intempestif. Lorsqu'on met les deux chambres du cylindre à ressort 1 à l'échappement par les raccords 10 et Il, pour mettre en oeuvre le frein de stationnement ou de secours, le ressort 4 se détend et repousse vers le bas le piston 2 avec le poussoir 13 dont ledit piston est solidaire,sous l'effet de l'effort de traction qu'il transmet, ce qui cause le serrage du frein du véhicule. Le desserrage du frein s'obtient par réalimentation de l'une au moins des chambres 8 et 9 du cylindre à ressort. Sur la figure 2, le cylindre de frein à ressort 1, conforme à l'invention, est assemblé coaxialement à un vase à diaphragme 19 assurant le freinage de service et situé, si l'on considere la disposition d'ensemble des éléments, entre le cylindre à ressort et l'extrémité libre d'une bielle 20 d'attaque du frein. Un diaphragme 21 délimite avec la fond @ du cylindre ressort 1 une chambre 22 reliée å la sour@@ le pression a serv@@e par raccord 23.Un plateau 24 adjacent au disphr@gme e@ solidaire de la bielle @ est repoussé contre le diaphragme par un ressort de rappel 25 en appui@d part, sur ledit plateau et, d'autre part, sur une paroi 26 du @@@ps du 19. De façon connue, le compartiment 17 du ressort 4 communique par l'ori@@ 18, par un conduit 27 et par un orifice 28 avec le compartiment 29 du vase diaphragme où est logé le ressort de rappel 25. Le dispositif de la figure 2 fonctionne de la manière suivante : le freinage de service est déclenché par alimentation en fluide, par le raccord 23,de la chambre 22 du vase å diaphragme 19. Le diaphragme 24 se déplace vers le bas en entraînant le plateau 24 er la bielle 20 qui ce-- prime le ressort 25 et qui applique le frein. Quand le fluide sous pression du circuit de service fait 4 fait, la pression ne parvient pas à la chambre 22; la conducteur net alors - l'échappement le cylindre à ressort pour actionner tout de même 12 frein. pression régnant dans les chambres 8 et 9 dimin@@ et e @assort F déplace piston 2 vers le bas entraînant le pousseir 13 ainsi que, par appui du po@@ soir sur le diaphragme 21, le plateau 24 et la bielle 20 qui se déplace vers le bas à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 25. Le frein de stationnement est actionné de la même manière. Le desserrage du frein s'obtient par alimentation de l'une des deux chambres -du-cylindre à ressort, La figura 3 montre la disposition du cylindre d ressortl conforme à l'invention entre le vase à diaphragme 19 et l'extrémité libre d'une bielle 20' reliée au mécanisme d'attaque du frein. Le couvercle 5 du cylindre à ressort et-la paroi 26 du corps du vase 19 de la figure 2 se co@@ fondent en une cloison unique 16 dans le mode de réalisation de la figure 3. La bielle 20' traverse un poussoir @@@@@ 13' qui est pourvu d'un décrochement d'appui pour le piston 2 et dont l'extrémité libre fait saillie au-delà du fond 6. L'extrémité libre @@pul@ire du p@@s@@@ 13' est appliquée contre une rondelle 30 disposée sur la bielle 2G'. Ta -,--delle 30 repose sur un écrou de réglage 31 qui ect :issé sur @ @@@xtrémité @@passante filetée de la bielle 20'.Le passage axi@l du pouss@ir 13' présente un di@ mètre supériellr à la section de la bielle 20', de manière que le fluide provenant du deuxième circuit-puisse parvenir depuis-un raccord 32 par ce passage axial et par le passage transversal 12, à la chambre 9 du cylindre à ressort 1. Le compartiment 17 du ressort et le compartiment 29 communiquent de manière connue avec l'atmosphère et entre eux, respectivement par les ori fices 18 et 33. Pour le freinage de service du dispositif de la figure 3, le vase à diaphragme 19, alimenté en air comprimé, repousse le plateau 24 et la bielle 20' qui se déplace dans le poussoir creux 13' vers le bas à l'encontre de l'effort de rappel du ressort 25. L'admission d'air dans la chambre 8 du cylindre à ressort 1 s'effectue de la façon décrite en regard de la figure 1. La chambre 9 est alimentée par l'intermédiaire du raccord 32, du passage annulaire axial ll et du passage transversal 12 du poussoir creux 13'. A la mise à l'échappement des deux chambres du cylindre à ressort, le poussoir creux 13' solidaire du piston 2 est déplacé vers le bas par le ressort 4, de sorte que l'extrémité libre du poussoir creux, en agissant sur la rondelle 30 et en faisant avancer la bielle 20', provoque le serrage du frein. La respiration qui équilibre les pressions du compartiment 17 et du compartiment 29 s'effectue de façon connue par les orifices 18 et 33. Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, un double circuit pneumatique de freinage comprend le cylindre à ressort 1 conforme A l'invention, combiné a un vase à diaphragme 19 de service, et un compresseur 34 relié par le biais d'un régulateur 35 a une valve de protection 36 pour quadruple circuit. Cette valve de protection est reliée aux réservoirs auxiliaires d'air 37 et 38 appartenant, respectivement, au premier circuit et au deuxième circuit de freinage de service qui comprennent ici, respectivement, des vases d diaphragme 19, 19'; d'autre part, la valve de protection est reliée par des conduites 39 et 40 à un robinet de freinage modérable 41 pour double circuit å commande manuelle.Des conduites 42 et 43 relient le robins double circuit 41 aux raccords 10 et 11 des chambres 8 et 9 du cylindre A ressort 1. Entre le cylindre à ressort et l'extrémité libre de la bielle 20 d'attaque du frein est disposé le vase à diaphragme 19 reliée façon connue en elle-même, par une conduite 44 et un robinet de frein 45 pour double circuit, au réservoir du premier circuit du frein de service. L'installation de freinage de la figure 4 fonctionne de la manière suivante : le compresseur 34 délivre l'air comprimé à la valve de protection 36 par 11 intermédiaire du régulateur 35. La valve de protection autorise le remplissage en air comprimé des deux réservoirs 37, 38 pour chacun des deux circuits du frein de service et des conduites 39 (deuxième circuit) et 40 (premier circuit) reliées au robinet manuel modérable 41. Ce robinet à commande manuelle permet d'alimenter ou d'évacuer, de façon graduée, l'air comprimé des chambres du cylindre de frein, respectivement pour comprimer le ressort et desserrer les freins ou bien pour serrer le frein par détente du ressort. Si l'un des deux circuits est défaillant, la pression régnant dans l'autre circuit suffit pour comprimer le ressort et actionner le frein.On peut aussi prévoir un dispositif de mesure indiquant que l'un des deux circuits du frein à ressort est défectueux. La figure 8 représente graphiquement,en fonction de la position du robinet 41,1a chute de pression survenant dans les deux chambres 8 et 9 du cylindre x ressort 1 quand le robinet à double circuit modérable 41 à commande manuelle commande la mise à l'échappement. L'axe 53 des ordonnées du graphique donne le niveau de la pression dans les deux chambres 8 et 9, l'axe 54 dee abscisses figure la position du robinet. La courbe 55 montre clairement que la pression régnant dans les deux chambres 8 et 9 alimentées à la - pression baisse linéairement en fonction de la position du robinet 41. Il est possible, en ajustant différemment les parties du robinet modérable 41 affectées A chacun des deux circuits, d'alimenter les chambres 8, 9 b des pressions différentes, la chambre 9 étant alors avanta geusement alimentée sous la pression la plus faible. Cette alimentation des chambres 8, 9 A des pressions différentes présente l'avantage de maintenir Ia paroi mobile 7 et le piston 2 continuellement en contact. La paroi mobile 7 est ainsi toujours entraînée à chaque opération de desserrage du frein à ressort, ce quoi empêche la garniture d'étanchéité de cette paroi mobile 7 de rester collée sur le corps du cylindre.On peut également s'apercevoir d'un défaut d'étanchéité de la paroi mobile 7, entraînant une fuite d'air comprimé de la chambre 8 vers la chambre 9 à pression plus faible car cette fuite d'air provoque un bruit audible sur le robinet à double circuit et à commande manuelle 41. Sur la figure 9 est représentée la baisse de la pression dans le cylindre à ressort 1 lorsque la chambre 9 (courbe 57) est alimentée à une pression plus faible que la chambre 8 (courbe 56). La figure 5 montre une autre forme d'exécution de l'lnstallation de freinage s l'air comprimé et à double circuit de la figure 4. Une valve de protection 46 pour triple circuit relie le compresseur 34 aux deux réservoirs 37 et 38 destinées à alimenter le premier et le deuxième circuit du frein de service et relie par la conduite 40 le compresseur 34 à un robinet de frein 47 A simple circuit et modérable par commande manuelle. Le robinet 47 relie le compresseur à la chambre 8 du cylindre à ressort 1 en passant par la conduite 43 et le raccord 10. La chambre 9 du cylindre à ressort 1 peut être reliée à une deuxième source de pression par le raccord 11, par un robinet d'isolement 48 et par une conduite 49. Sur la figure 5, le fonctionnement du cylindre à ressort 1 dans une solution à deux circuits indépendants s'obtient par le fait que la chambre 9 est raccordée par le robinet d'isolement 48 à la conduite d'aliment tation 49 et au réservoir 37 constituant une deuxième source de pression. Si la première source de pression alimentant le robinet 47 subit une défaillance, le véhicule freine de façon intempestive. En raison de la fuite qui a suscité la chute de pression, il est impossible au conducteur d'alimenter avec le robinet modérable 47 la chambre 8 par la conduite 43 et le raccord 10 pour desserrer le frein. Dans ce mode de réalisation, on a la possibilité d'ouvrir le robinet d'isolement 48 et d'alimenter la chambre 9 en la faisant communiquer par le raccord 11 avec le réservoir 37.Le ressort du cylindre est alors comprimé et le frein se desserre. I1 est toujours possible d'effectuer un freinage en mettanthl'échappement la conduite 49 par le robinet d'isolement 48. La figure 6 illustre une variante de la figure 5. La chambre 9 du cylindre à ressort 1 est reliée par le raccord Il, la conduite 49 et une valve 50 à rappel pneumatique,à un réservoir auxiliaire 51 qui, alimenté par un circuit de service et protégé par un clapet de retenue 52, sert de deuxième source de pression. Une conduite 53 relie la conduite 43 de sortie du robinet 47 à commande manuelle (et ainsi la chambre 8 du cylindre à ressort 1) à la valve 50 à trois voies et deux positions. La valve 50 qui est montée à Ia place du robinet d'isolement 48 de la figure 5 peut, lorsque le premier circuit est défaillant et qu'ainsi une baisse de pression se produit dans la conduite 53, être commutée manuellement et alimenter la chambre 9 du cylindre à ressort à partir de la deuxième source de pression que constitue le réservoir auxiliaire 51. Quand une pres sinon suffisante se rétablit dans la conduite 53, la valve 50 revient automatiquement à sa position d'origine et isole la chambre 9 du réservoir auxiliaire 51et met la chambre 9 à l'échappement. La figure 7 utilise une partie des éléments représentés sur les figures 5 et 6. La source de pression du deuxième circuit est constituée par une pompe 55 à commande manuelle qui peut être actionnée en cas de néces sité et permet d'alimenter la chambre 9 et de desserrer le frein à ressort. Un freinage ultérieur par le frein à ressort peut être déclenché si néces- saire par mise à l'échappement du circuit alimenté par la pompe 5.. Sur la figure 10 est représentée graphiquement la mise à l'échappement du cylindre de frein à ressort 1 des figures 5 à 7. On constate, d'après la courbe 56, que la chambre 8 est mise à l'échappement plus lentemen par le robinet à commande manuelle simple circuit que ce n'est lt- as pour la vidange rapide de la chambre 9 par le robinet d'isolement 48,par la valve à rappel pneumatique 50 ou par la pompe à main 55, cette vidange rapide étant représentée par la courbe 57. Les doubles circuits envisagés selon l'invention en combinaison avec le cylindre à ressort décrit autorisent une plus grande sécurité d'exploitation du véhicule par suppression des freinages intempestifs du frein à ressort et donnent la possibilité de desserrer rapidement et simplement le frein actionné par le cylindre à ressort même dans le as ou la source de pression de desserrage est défaillante. I1 est bien évident que, sans sortir du cadre de l'invention on peut apporter des modifications au cylindre à ressort et aux doubles cir cuits décrits comprenant ce cylindre. Les diverses sources de prcssion uti- lisées peuvent ainsi être hydrauliques et/ou pneumatiques et les divers pistons peuvent comporter des diaphragmes. REVENDICATIONS 1. Cylindre de frein 9 ressort comportant un piston solidaire d'une bielle capable d'actionner la timonerie du frein, ledit piston étant soumis, dans le sens déclenchant le serrage du frein, à l'effort de réaction d'un ressort et, dans le sens opposé, à la pression régnant dans une capacité délimitée par le piston, ladite pression étant contrôlée par un robinet de frein à ressort de façon à mettre en oeuvre le frein quand la pression régna dans la capacité chute en dessous d'un niveau prédéterminé, caractérisé en ce que ladite capacité du cylindre est séparée par une paroi mobile de manière sensiblement étanche en deux chambres susceptibles d'être reliées chacune à une source de pression indépendante. 2. Cylindre de frein à ressort selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est assemblé coaxialement à un organe de freinage de service du type vase à diaphragme ou du type cylindre à piston. 3. Cylindre de frein à ressort combiné selon la revendication f caractérisé en ce que l'organe de freinage de service et situé entre le cylindre à ressort et la bielle d'attaque du frein. 4. Cylindre de frein à ressort combiné selon la revendication , caractérisé en ce que le cylindre à ressort est disposé entre l'organe de freinage de service et la timonerie du frein. 5. Cylindre de-frein à ressort selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bielle solidaire du piston présente un passage axia communiquant avec un raccord d'entrée relié à l'une des sources de-pressicn un passage transversal qui s'ouvre sur le passage axial et sur celle des deu.:. chambres du cylindre qúi est située entre le piston et la paroi mobile. 6. Double circuit de freinage à fluide sous pression comprenant deux sources de pression indépendantes et un robinet de frein modérable pour double circuit à commande manuelle, ledit circuit comportant un cylindre de frein à ressort selon l'une des revendications 1 à 5, caracterise en ce que chacune des deux chambres de la capacité du cylindre est reliée à un raccord séparé de sortie du robinet modérable à commande manuelle, chaque raccord de sortie étant susceptible de communiquer par commande manuelie du robinet ave un raccord respectif d'entrée du robinet, et chacun desdits raccords d'entrée étant relié à une source de pression indépendante. 7. Double circuit de freinage à fluide sous pression selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'une des chambres du cylindre à ressort est alimentée à une pression plus faible que l'autre chambre par le robinet manuel modérable double circuit comportant, par exemple, un organe de prédominance. 8. Double circuit de freinage à fluide sous pression comprenant deux sources de pression indépendantes et un robinet de frein modérable pour simple circuit à commande manuelle et comportant un cylindre de frein à ressort selon l'une des revendications 1 A 5, caractérisé en ce que seule l'une des chambres est reliée par le robinet de frein modérable à commande manuelle à la première source de pression, l'autre chambre du cylindre à ressort étant susceptible d'être mise en liaison par un robinet d'isolement avec la deuxième source de pression. 9. Double circuit de freinage selon la revendication 8, caractérise en ce que l'autre chambre du cylindre à ressort est susceptible d'être reliée à la deuxième source de pression par une valve à trois orifices et deux positions susceptible d'être rappelée automatiquement en position d'isolement par l'action de la pression régnant dans la première chambre à laquelle ladite valve est reliée par l'un de ses orifices. 10. Double circuit de freinage selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que la deuxième source de pression est fournie par une pompe à main. 11. Double circuit de freinage selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'un appareil de mesure est susceptible de contrôler les pressions relatives des deux chambres du cylindre à ressort.