Brevet FR2174877A1 — publié le 19731019

Comme on le sait, les dispositifs de freinage pour véhicules ferroviaires comprennent une conduite principale d'air comprimé dont la pression est ccmmandée par le mécanicien Le freinage est provoqué par une diminution de la pression dans cette conduite. A cet effet, la conduite alimente, d'une part, un réservOir OU accu- mulateur d'air comprimé et agit, d'autre part, sur un générateur de pression qui contrôle l'envoi d'air comprimé au piston de commande des freins à partir dudit réservoir et en fonction de la baisse de pression dans la conduite principale. On sait que pour obtenir un bon freinage, l'effort exercé sur les patins de freins doit tenir compte de la charge de l'essieu considéré. Cette charge peut varier dans de grands rapports, notamment dans les wagons de marchandises dans lesquels le poids total peut atteindre jusqu'à huit fois la tare. Pour tenir compte des variations de charge, on utilise souvent un relais de freinage qui modifie la pression d'air comprimé envoyé aux cylindres de freins en fonction de la charge momentanée du véhicule. Cette modification est effectuée en variant le rapport d'un mécanisme de transmission entre deux pistons, dont l'un est soumis à la pression de commande de freinage et l'autre à la pression agissant dans les cylindres de freinage. Dans le cas des wagons présentant un grand rapport entre la charge totale et la tare, le relais ne permet souvent pas un con trôle convenable de l'action de freinage lorsque le freinage est faible et que le wagon est vide ou très peu chargé. Pour remédier à ce défaut, il a déjà été proposé de dédoubler les cylindres de freinage et de prévoir un premier cylindre de diamètre relativement faible soumis à la pression de commande du freinage, et un second cylindre de diamètre plus important soumis à la pression ce freinage modifiée par le relais en fonction de la charge. Toutefois, ctte solution nécessite du matériel supplémentaire et augmente le prix de l'installation, ainsi que le poids à vide du véhicule. La présente invention a pour but de permettre de réaliser un excellent freinage des véhicules ferroviaires par des moyens relativement simples et peu couteux. L'invention a pour objet un relais de freinage pour véhicule ferroviaire, comprenant un piston de commande déplaçable dans une chambre alimentée en air à une pression définissant l'effort de freinage désiré, ce piston déplaçant un organe mobile de soupape par l'intermédiaire d'une transmission à rapport variable en fonction de la charge du véhicule, cet organe mobile commandant une vanne d'admission et respectivement d'échappement d'air comprimé dans une deuxième chambre qui communique avec le circuit de commande des freins, 1 organe mobile étant soumis à une force résultant de la pression régnant dans cette deuxième chambre, cette force étant opposée à celle exercée sur cet organe par la transmission à rapport variable, caractérisé par des moyens pour modifier la force résultante sur l'organe mobile au moins pour la valeur la plus basse de la gamme des pressions définissant l'effort de freinage, ceci indépendamment du rapport donné à la transmission à rapport variable. Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue en coupe d'un relais de freinage selon la première forme d'exécution. La fig. 2 est une vue en coupe d'un relais de freinage selon la seconde forme d'exécution. En référence à la fig. 1, le relais de freinage comprend une première chambre 1 alimentée par une conduite 2 en air comprimé, dont la pression est proportionnelle à l'effort de freinage désiré. En d'autres termes, cette pression qui est produite par le générateur de pression de freinage augmente linéairement en fonction de l'abaissement de pression dans la conduite principale. La chambre 1 continent un piston de commande 5 portant une membrane d'étanchéité 4 et coulissant dans un guide 5. Ce piston 5 est articulé à une extrémité d'un levier 6 dont l'autre extrémité est articulée sur un organe mobile 7.Ce levier 6 prend appui sur un bloc 8 déplaçable par une tige 9 en fonction de la charge transportée par le véhicule, cet ensemble constituant donc un dispositif de transmission à rapport variable. L'organe mobile 7 est muni d'une membrane circulaire 10 en contact avec un épanouissement circulaire li dudit organe 7. Cette membrane 10 constitue une paroi d'une deuxième chambre 12 qui communique, par une conduite 15, avec le ou les cylindres de freins du véhicule. Au-dessus de la chambre 12 se trouve une chambre 14 reliée par une conduite 15 au réservoir d'air comprimé du véhicule. Ces deux chambres 12 et 14 sont séparées par une paroi 16 présentant un orifice 17 obturé par un clapet 18 soumis à l'action d'un ressort 19. L'organe mobile 7 présente encore un perçage longitudinal 20 dont l'extrémité est obturée, dans la position illustrée au dessin, par son appui contre le clapet 18. Ce perçage 20 débouche par un orifice latéral 21 à l'intérieur d'un boîtier 22 contenant les chambres 1, 12 et 14. Eh regard de l'extrémité inférieure de l'organe mobile 7, le bottier 22 présente une chambre 25 fermée par une membrane 24 et reliée par une conduite 25 à la conduite 2 d'amenée de pression de commande du freinage. Le fonctionnement de ce relais est le suivant: L'air comprimé de commande du freinage est amené par la conduite 2 et pénètre dans les chambres 1 et 25. Sous son action, le piston 5 se déplace vers le bas et la membrane 24 vers le haut, ce qui déplace l'organe 7 vers le haut, contre l'action du ressort 19, en provoquant l'ouverture du clapet 18. L'air comprimé contenu dans la chambre 14 pénètre alors dans la chambre 12 et exerce sur la membrane 10 et l'épanouissement 11 une pression qui, dès qu'elle est suffisante, repousse l'organe 7 vers le bas contre l'effet de la pression dans les chambres 1 et 23. La pression dans la chambre 12 est, bien entendu, transmise par la conduite 15 au cylindre de freinage du wagon.Lorsque la pression dans la conduite 2 est abaissée, la force exercée vers le haut sur l'organe 7 par le piston 5 et par la membrane 24 diminue et, sous l'effet de la pression régnant dans le circuit de freinage et donc dans la chambre 10, l'organe 7 est déplacé vers le bas. L'extrémité supérieure du perçage 20 quitte donc le clapet 18, ce qui permet l'échappement de l'air sous pression dans la chambre 12 jusqu'à ce que l'équilibre soit atteint entre les forces résultant des pressions dans les chambres 1, 25 et 12. Lorsque le véhicule n'est pas chargé, le bloc 8 est déplacé jusqu'à proximité immédiate de l'articulation entre le levier 6 et le piston 5. I1 en résulte que la poussée exercée sur le piston 5 par la pression dans la chambre 1 n'est transmise que très faible ment à l'organe 7. Dans les dispositifs connus de ce genre, qui ne comprennent pas la chambre 25 ni la membrane 24, cette poussée ne suffit pas à déplacer l'organe 7 contre l'action du ressort 19 ni contre l'effet de la pression agissant sur la face supérieure du clapet 18, ceci lorsque la pression dans la chambre 1 est relativement faible et correspond, par exemple, au premier palier de freinage qui est en général donné pour une pression de l'ordre de 0,6 kg/cm2.Grâce à la présence de la chambre 25 et de la membrane 24, une pression de commande de 0,6 kg/cm2 exerce sur l'organe mobile 7 une force suffisante pour vaincre la résistance du clapet 18 et assurer l'envoi d'air sous pression dans la conduite 15 des freins du véhicule. La pression exercée par la membrane 24 sur l'organe mobile 7 est destinée à exercer sur ce dernier une force correspondant sensiblement à la valeur nécessaire pour assurer le freinage d'un wagon vide, c'est-à-dire pour assurer le freinage de la tare. Lorsque le wagon est chargé à fond, le bloc 8 est déplacé pour prendre appui sensiblement au milieu de la longueur du levier 6, et lteffort principal exercé sur l'organe mobile 7 provient du piston 5 par l'intermédiaire du levier 6. Cet effort correspond au freinage du poids net auquel vient s'ajouter l'effort dû à la pression dans la chambre 23 qui correspond au freinage de la tare. La fig.2 illustre une seconde forme d'exécution dans laquelle le relais tient compte de l'effort initial nécessaire pour amener les freins en position de freinage. En effet, pour vaincre l'action des ressorts de rappel de la timonerie et les frottements mécaniques de celle-ci, il est nécessaire d'envoyer dans les cylindres de freins une certaine pression qui se situe en général aux environs de 0,15 kg/cm2. On constate sans autre que dans le cas d'un relais conventionnel, en admettant une pression de commande de freinage de 0,6 kg/cm2, ce qui correspond à la plus faible valeur de freinage généralement admise, cette pression initiale de 0,15 kg/cm2 n'est pas atteinte lorsque le wagon est vide et que le rapport entre la tare et la pleine charge est plus grand que 1:4. Dans le cas de la fig. 2, les moyens pour modifier la force résultante agissant sur l'organe mobile 7 sont prévus pour permettre d'atteindre une pression de freinage suffisant à amener les sabots de freins en contact avec les bandages, même dans le cas d'un wagon vide dont la tare ne constitue qu'une faible proportion du poids total. Cette proportion peut s'abaisser actuellement jusqu'à un huitième environ, et dans le futur on peut envisager que des wagons seront réalisés pour lesquels la tare sera de l'or- dre d'un dizième du poids en pleine charge. Cette seconde forme d'exécution se différencie de la première par l'absence de la chambre 25, de la membrane 24 et de la conduite 25, tandis que l'épanouissement 11 ou plateau est cette fois réalisé en deux parties 26 et 27 déplaçables l'une par rapport à l'autre. La partie 26 est solidaire de l'organe mobile 7, tandis que la partie 27 est poussée par un ou plusieurs ressorts 28 contre la membrane 10. Le déplacement de cette dernière est limité par des bossages 29 de la paroi 16. Lors de l'envoi d'une faible pression de commande de freinage dans la chambre 1 par la conduite 2, le piston 3 commande un déplacement vers le haut de l'organe 7, ce qui soulève le clapet 18. L'air comprimé pénètre donc dans la chambre 12, mais tant que sa pression n' est pas suffisante pour déplacer la partie 27 ou couronne extérieure du plateau contre l'action du ressort 28, la force exercée sur l'organe mobile 7 par la pression régnant dans la chambre 12 est limitée à celle provenant de l'effet de cette pression sur la surface de la partie interne 26 du plateau de l'or gane 7. Cette surface est choisie assez faible pour que la pression dans la chambre 12 doive atteindre au moins la valeur minimum nécessaire au déplacement de la timonerie des freins avant d'exercer sur l'organe 7 une force suffisante pour le ramener contre l'action produite pan la pression de commande de freinage sur le piston 5. La force du ressort 28 et la surface de la partie 27 en forme de couronne sont choisies de façon que dès que la pression initiale nécessaire au déplacement de la timonerie et à l'application désirée des sabots de frein est atteinte dans la chambre 12, cette pression déplace la partie 27 contre l'action de son ressort 208. La partie 27 vient alors buter contre l'épaulement circulaire 50 de la partie 26, de sorte que dès ce moment, la force exercée sur l'organe mobile 7, par suite de la pression dans la chambre 12, est égale à celle qui serait obtenue dans le cas'où l'organe 7 présenterait un plateau de diamètre égal au diamètre extérieur de la partie 27. Ainsi, le relais selon la fig. 2 permet d'obtenir dès le début et dans toutes les conditions possibles une pression suffisant à déplacer la timonerie pour l'amener en position de freinage effectif. Dès que cette pression initiale est obtenue, le relais fonctionne ensuite de façon tout à fait comparable à un relais classique dans lequel le plateau solidaire de l'organe mobile 7 est en une pièce. Bien entendu, on peut prévoir diverses variantes de réalisation, et notamment on pourrait très bien construire un relais présentant en même temps la chambre auxiliaire 23 de la première forme d'exécution et le plateau en deux parties de la seconde forme d'exécution. Selon une variante intéressante, dans le cas de la fig. 1, on pourrait prévoir d'alimenter la chambre 23 par l'intermédiaire d'une vanne, dont l'ouverture répond à un seuil de pression dans la chambre 1, et par un détendeur ajusté pour donner dans la chambre 23 une pression constante. La valeur de cette pression serait choisie pour compenser l'effet de la pression de freinage dans la chambre 12 pour obtenir dès l'actionnement des freins, la pression initiale nécessaire pour appliquer les sabots de frein contre les bandages. Revendications 1. Relais de freinage pour véhicule ferroviaire, comprenant un piston de commande déplaçable dans une chambre alimentée en air à une pression définissant l'effort de freinage désiré, ce piston déplaçant un organe mobile de soupape par l'intermédiaire d'une transmission à rapport variable en fonction de la charge du véhicule, cet organe mobile commandant une vanne d'admission et respectivement d'échappement d'air comprimé dans une deuxième chambre qui communique avec le circuit de commande des freins, l'organe mobile étant soumis à une force résultant de la pression régnant dans cette deuxième chambre, cette force étant opposée à celle exercée sur cet organe par la transmission à rapport variable, caractérisé par des moyens pour modifier la force résultante sur l'organe mobile au moins pour la valeur la plus basse de la gamme des pressions définissant l'effort de freinage, ceci indépendamment du rapport donné à la transmission à rapport variable. 2. Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'or- gane mobile est soumis à l'action directe de la pression définissant l'effort de freinage. 5. Relais selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il présente une chambre, cette chambre étant fermée par une membrane destinée à déplacer l'organe, cette chambre étant reliée à une conduite d'amenée de la pression définissant l'effort de freinage. 4. Relais selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'or- gane mobile coopère avec deux parties déplaçables l'une par rapport à l'autre et soumises à l'action de la pression régnant dans la deuxième chambre, l'une de ces parties étant empêchée, par une action élastique, de coopérer avec l'organe tant que la pression dans la chambre n'a pas atteint une valeur minimum déterminée. 5. Relais selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que l'organe mobile présente un épanouissement circulaire, ce dernier étant entouré par une partie en forme de couronne annulaire, soumise à l'action d'au moins un ressort et destinée à être déplacée sous l'effet de la pression dans la deuxième chambre pour venir coopérer avec un épaulement de la partie de l'organe.