Brevet FR2256058A1 — publié le 19750725

La présente invention concerne une valve de sécurité pour un système de freinage à air comprimé de véhicules, notamment pour des véhicules lourds comprenant un tracteur et au moins une remorque. Â chaque roue d'un tel véhicule est habituellement associé un cylindre de freinage à air comprimé, et les deux cylindres des roues d'un même essieu sont alimentés respectivement en air comprimé par deux dérivations reliées à une même canalisation d'arrivée. Lorsqu'une chute de pression se produit dans 1' une de ces dérivations, par exemple à la suite d'une déchirure d'un flexible, la pression tombe aussi dans l'autre dérivation. les deux roues de l'essieu sont ainsi privées de freinage simultanément. L'invention a pour but d'éviter cet inconvénient grave pour la sécurité, en permettant d'isoler la dérivation défaillante, pour que le freinage de la roue située de l'autre côté continue à fonctionner. Le dispositif conçu à cet effet doit être économique, simple, assurer une réponse rapide et franche, et présenter une grande endurance à l'égard des diverses causes d'usure en service. Suivant l'invention, la valve de sécurité pour système de freinage å air comprimé de véhicules comportant au moins une paire de cylindres de freinage, alimentés respectivement en air comprimé par deux dérivations reliées par ladite valve à une même canalisation d'arrivée, est caractérisée en ce qu'elle comprend un corps évidé contenant une chambre d'équilibre partagée en deux compartiments sensiblement symétriques par Wl obturateur flexible comportant au moins une membrane, l'obturateur précité étant soumis à l'action de deux ressorts tarés antagonistes, chaque compartiment présentant un orifice d'entrée relié à la canalisation d'arrivée et un orifice de sortie communiquant avec l'une des deux dérivations précitées et obturable par l'obturateur précité. Tant que la pression reste la meme dans les deux dérivations alimentant la paire de cylindres de freinage, l'obturateur est maintenu dans une position moyenne par les deux ressorts antagonistes. Une chute fortuite de pression dans l'une des deux dérivations se communique au compartiment correspondant de la valve de sécurité. La différence de pression qui s'établit alors entre les deux faces de l'obturateur flexible applique celui-ci contre l'orifice associé à la dérivation défaillante qui se trouve ainsi obturée. La pression de freinage se maintient donc dans l'autre dérivation, et le cylindre de freinage correspondant continue à fonctionner normalement. De préférence, les orifices d'entrée des deux compartiments de la chambre d'équilibre constituent des étranglements sensiblement égaux de la canalisation d'arrivée. En outre, chacun de ces étranglements a une section au plus égale aux trois quarts de la plus faible section de passage d'air existant en aval de l'obturateur Ainsi, la perte de charge subie par l'air comprimé à l'entrée de la valve est prédominante par rapport aux pertes de charge en aval. Cette disposition améliore la sensibilité et la souplesse de la valve, assurant un fonctionnement francs et sans rebonds. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description donnée ci-après de deux modes de réalisation, présentés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est un schéma général d'un système de freinage comportant pour chaque essieu une valve de sécurité conforme à l'invention la figure 2 est une vue en coupe au repos de la valve de sécurité de la figure 1 la figure 3, analogue à la figure 2, montre un orifice de sortie de la valve obturé à la suite d'une chute de pression dans la dérivation correspondante la figure 4 est une vue en coupe d'une variante de la valve de sécurité précédente. Le système de freinage représenté sur la figure I permet, d'une manière connue, d'envoyer de l'air comprimé dans la canalisation d'arrivée 1 de chacun des essieux d'un véhicule, pour actionner chacun des cylindres de freinage 2 associé à l'une des roues de chaque essieu. De préférence, les canalisations d'arrivée 1 sont reliées chacune à la canalisation principale du -système de freinage par une valve de desserrage rapide 3, du genre décrit par exemple dans la demande de brevet français nO 71 20642 du 21 juin 1971 au nom du Demandeur. Dans l'exemple de la figure 1, on a représenté un véhicule comportant un tracteur à deux essieux et une semiremorque à un essieu. Mais il est évident que l'invention s'applique à tout véhicule comportant un nombre quelconque d'essieux. Pour alimenter les deux cylindres de freinage 2 d' un essieu, chaque canalisation d'arrivée 1 se divise en deux dérivations 4a, 4b, reliées à la canalisation 1 par une valve de sécurité 5. Conformément à l'invention, la valve de sécurité 5 comprend un corps évidé 6, démontable, contenant une chambre d' équilibre 7 partagée en deux compartiments 7a, 7b, d'une manière sensiblement symétrique, par un obturateur flexible comportant une membrane 8 solrmise à l'action de deux ressorts tarés antagonistes 9a, 9b. Chaque compartiment 7a, 7b, présente un orifice d'entrée lia, îib, relié à la canalisation d'arrivée 1, et un orifice de sortie 12a, 12b, communiquant avec l'une des dérivations précitées 4a, 4b, et obturable par la membrane 8. Chacun des deux. orifices de sortie 12a, 12b, est disposé à 1' extrémité d'un embout cylindrique 1 3a, 1 3b, faisant saillie à l'intérieur du compartiment correspondant 7a, 7b, de la chambre d'équilibre. les ressorts antagonistes ga, 9b, sont des ressorts hélicoldaux, ayant chacun une extrémité montée autour de l'embout 13a, 13b, et l'autre extrémité coiffée par une bague de guidage 14a, 14b, en appui contre la face adjacente de la membrane 8. Les embouts 13a, 13b, sont co-axiaux, et opposés de part et d'autre de la membrane 8. Au repos, celle-ci se trouve écartée à une certaine distance, des embouts 13a, 13b. Cet écartement est réglé pour obtenir une bonne sensibilité et une réponse rapide de la valve, comme on l'expose ci-après. La partie centrale évidée de chaque bague de guidage 14a, 14b, est co-axiale à chaque embout 13a, i 3b, et de plus grand diamètre que l'extrémité de cet embout. Ainsi, la membrane 8 peut venir directement en contact étanche contre l'une ou l'autre des extrémités de l'un des embouts 13a, 13b, pour obturer 1'orifice de sortie correspondant 12a, 12b. L'extrémité de chaque embout est adoucie, pour améliorer l'étanchéité du contact, en évitant l'usure de la membrane. Les orifices d'entrée lia, iib, des compartiments 7a, 7b, de la chambre d'équilibre ont des calibres sensiblement égaux, et constituent des étranglements de la canalisation d'arrivée 1. La section de passage de chaque orifice d'entrée lia, lib, est au plus égale aux deux tiers de la plus faible section existant sur la dérivation correspondante 4a, 4b, en aval de la membrane 8. La valve de sécurité 5 conforme à l'invention (figures 2 et 3) comporte un détecteur électrique d'anomalies, relié à un avertisseur (non représenté) situé sur le tableau de bord du véhicule, pour signaler au conducteur une défaillance d' une dérivation 4a, 4b ; comme on l'expose ci-après, une telle défaillance se traduit par un déplacement dissymétrique de la membrane 8 (figure 3). Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, le circuit du détecteur électrique d'anomalies est fermé par l'une des bagues de guidage 14a, 14b, en appui sur la membrane 8, et pouvant venir au contact d'un doigt conducteur 15a, 15b, disposé en regard de chaque bague précitée, dans le compartiment correspondant 7a, 7b. les bagues 14a, 14b, par exemple en bronze inoxydable, sont en contact permanent, avec la masse du corps 6 en métal moulé, par l'intermédiaire des ressorts antagonistes 9a, 9b, eux-memes en bronze par exemple. les doigts 15a, 15b, sont montés chacun sur une borne isolée 16a, 16b, traversant la paroi du corps 6 de la valve, et reliées à un circuit électrique aboutissant à l'avertisseur précité. À titre a'exemple, et sans qu'il puisse en résulter une limitation quelconque de l'invention, on a étudié la réalisation industrielle d'une valve conforme à ce qui vient d'être dit, et comportant (figures 2 et 3) une membrane 8 circulaire, en caoutchouc synthétique toile, de 70 mm de diamètre et de 3 mm d'épaisseur. La membrane 8 est retenue par pincement sur sa bordure, entre deux pièces moulées en alliage léger embossées l'une dans l'autre et assemblées par des boulons, pour constituer le corps 6 de la valve. Dans le mode de réalisation précité, la chambre d'équilibre comporte deux compartiments 7a, 7b sensiblement cylindriques , de 60 mm de diamètre et de 10 mm d'épaisseur, en position de repos de la membrane, avec laquelle ils sont coaxiaux, ainsi que les embouts 13a, 13b. les orifices de sortie 12aj t2b, ont un diamètre de 12 mm. les bossages taraudés adjacents disposés en aval de ces orifices de sortie 12a, 12b sont prévus pour des raccords et des canalisations ayant un diamètre interne de 14 mm. Les orifices d'entrée lia, 11b, sont cylindriques, et ont un calibre de 7 mm. Entre les parois de la membrane 8, et les lèvres des embouts 13a, 13b, définissant les orifices de sortie 12a, 12b, existe un jeu de I à 2 mm, en position de repos de la membrane 8. Les ressorts antagonistes 9a, 9b, sont tarés pour permettre la déflexion de la membrane 8 sous 1' effet d' une différence de pression de 1,0 bar environ, entre les deux compartiments 7a, 7b. On a trouvé que les dispositions précitées permettent d'assurer dans d'excellentes conditions le fonctionnement de la valve de sécurité conforme à l'invention, comme on va 11 exposer maintenant. Au repos, et tant que la pression est la même dans les deux compartiments 7a, 7b, la membrane 8 est maintenue plane dans la position indiquée sur la figure 2, sous l'action équilibrée des deux ressorts antagonistes 9a, 9b. En cas de différence de pression dans les compartiments 7a, 7b, la membrane 8 se déforme, pour occuper la position représentée sur la figure 3, ou la position symétrique, suivant le cas. A chaque coup de frein du conducteur (figure 1), provoquant la mise sous pression temporaire des canalisations d'arrivée 1 de chaque essieu du véhicule, la déformation précitée de la membrane 8 se produit sur l'une des valves de sécurité 5, en cas de défan11ance de l'une des dérivations 4a, 4b, entratnant une différence de pression dans les compartiments 7a, 7b, de la valve 5 correspondante. La partie centrale de la membrane 8 se trouve alors brutalement appliquée contre la bordure de l'embout correspondant à la dérivation défaillante. L'obturation ainsi réalisée est quasi-instantanée, par suite du jeu très faible prévu au repos entre la membrane 8 et chacun des embouts t3a, 13b. La perte d'aircomprSi est insignifiante, et l'autre dérivation 4 conserve sa pleine efficacité, ainsi que le cylindre de freinage 2 correspondant. Lorsque le conducteur cesse de freiner, la pression retombe dans les canalisations d'arrivée 1, et l'air sous pression dans les cylindres de freinage 2 peut s'échapper très rapidement par les valves de desserrage rapide 3. Ainsi, 1 membrane 8 de la valve de sécurité 5 revient rapidement en position de repos (figure 2). Ceci permet éventuellement de conserver l'usage des deux cylindres de freinage 2, au moins pour un freinage modéré,. dans le cas fréquent où un début de fuite se manifeste sur une dérivation 4a, 4b, seulement pour une pression de freinage importante. Sur un parcours difficile, par exemple en montagne, le conducteur alerté par l'avertisseur associé aux doigts de contact 15a, 15b, peut chercher à conserver le plus longtemps possible l'usage de tous les cylindres de freinage. il pourra freiner avec précaution d'après son manomètre de cabine, si l'anomalie de freinage apparaît seulement pour une pression de freinage Importante. le détecteur d'anomalie de freinage prévu par l'invention permet de localiser rapidement la canalisation défaillante ou l'organe à réparer. I1 s'agit souvent d'un simple raccord à reserrer, ou d'une fuite localisée, justiciable d'une réparation de fortune au premier arrêt du véhicule. On voit ainsi que l'invention permet d'assurer de manière automatique et immédiate l'obturation de toute dérivation défaillante, à chaque coup de frein, en conservant indéfiniment la pleine efficacité du reste du système de freinage. En outre, l'invention peut permettre d'utiliser d'une manière limitée la partie défaillante d'un système de freinage, et de remettre en état cette partie défaillante très rapidement au moyen d'une réparation de fortune ou d'un remplacement d'organe. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qu'on vient de décrire à titre d'exemple et on peut y apporter de nombreuses variantes sans sortir du domaine de l'invention. Ainsi, dans un autre mode de réalisation intéressant (figure 4), une variante 25 de la valve 5 qu'on vient de décrire-comporte un obturateur flexible constitué de deux membranes 26a, 26b, identiques et sensiblement parallèles au repos. Les bords de ces membranes sont maintenus écartés par un anneau 27 de section profilée, déterminant entre les deux membranes 26a, 26b, un compartiment intermédiaire 28. Celui-ci communique avec un orifice d'entrée 29 par des ouvertures radiales 31 de l'anneau profilé 27. L'orifice d'entrée 29 est situé entre les orifices d'entrée lia, 11b, déjà décrits en référence aux figures 2 et 3, et comporte comme ceux-ci un étranglement calibré en communication avec la canalisation d'arrivée 1. En modifiant les rapports de l'étranglement calibré de l'orifice 29, et des étranglements des orifices lia, lib, on peut obtenir différents réglages de sensibilité et de rapidité de réponse de la valve 25, pour un système de freinage -donné. Par ailleurs, le mode de réalisation à double membrane 26a, 26b de la figure 4 permet de tarer les ressorts antagonistes 32a, 32b, à une valeur plus faible que le tarage des ressorts 9a, 9b, des figures 2 et 3. Avec le système à double membrane de la figure 3, on peut ainsi obtenir l'obturation d'un orifice de sortie 12a, ou 12b, pour une différence de pression 0,5 bar seulement, entre l'un des compartiments latéraux 7a, 7b, et le compartiment intermédiaire 31. Cette sensibilité plus grande de la valve de la figure 3 s'accompagne d'une sécurité encore plus complète. En effet, en cas de déchirure de l'une des membranes 26a, ou 26b, l'autre membrane peut assurer, au moins temporairement, le fonctionnement de la valve de sécurité 25, avec une sensibilité et une souplesse réduites. Bien entendu, la valve 25 peut comporter sensiblement le même détecteur d'anomalies 15a, 15b - 16a, 16b, que la valve 5 des figures 2 et 3. C'est seulement pour plus de clarté que ce détecteur nta pas été représenté sur la figure 4. Par ailleurs, la valve 5 des figures 2 et 3, de construction relativement plus simple, ne permet-pas d'obtenir à la fois l'obturation des deux orifices de sortie 12a, 12b, au cas où les deux dérivations 4a, 4b, seraient défaillantes en même temps. Par contre, les deux membranes séparées 26a, 26b, de la valve 25 (figure 4) permettent d'obturer au besoin les deux orifices 12a, 12b, en même temps. Un tel avantage est précieux pour la sécurité du véhicule, par exemple sur un parcours prolongé en terrain très difficile, ou encore lorsque l'inspection et l'entretien du système de freinage risquent de ne pas être assurés à temps voulu, et de marnière correcte. C'est notamment le cas des véhicules militaires en opérations, ou des engins de travaux publics dans certaines périodes d'activité très intense. REVENDICADIONS 1. Valve de sécurité pour système de freinage à air comprimé de véhicules comportant au moins une paire de cylindres de freinage, alimentés respectivement en air comprimé par deux dérivations reliées par ladite valve à une même canalisation d'arrivée, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps évidé contenant une chambre d'équilibre partagée en deux compartiments sensiblement symétriques par un obturateur flexible comportant au moins une membrane, ltobturateur précité étant soumis à l'action de deux ressorts tarés antagonistes, chaque compartiment présentant un orifice d'entrée relié à la canalisation d'arrivée et un orifice de sortie communiquant avec l'une des deux dérivations précitées et obturable par l'obturateur précité. 2. Valve de sécurité conforme à la revendication i, caractérisée en ce que chacun des deux orifices de sortie est disposé à l'extrémité d'un embout faisant saillie à l'intérieur du compartiment correspondant de la chambre d'équilibre. 3. Valve de sécurité conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que chacun des deux embouts est sensiblement cylindrique, les deux ressorts antagonistes étant des ressorts hélicodaux, ayant chacun une extrémité montée autour de 1' embout correspondant. 4. Valve de sécurité conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que chacun des deux ressorts antagonistes a son autre extrémité coiffée par une bague de guidage, en appui contre la face adjacente de l'obturateur flexible. 5. Valve de sécurité conforme à la revendication i, caractérisée en ce que les orifices d'entrée des deux compartiments de la chambre d'équilibre constituent des étranglements, de de calibres sensiblement égaux, la canalisation d'arrivée. 6. Valve de sécurité conforme à la revendication 5, caractérisée en ce que la section de passage de chaque orifice d'entrée est au plus égale aux troisquats de la plus faible section de passage d'air existant en aval de l'obturateur. l'obturateur. 7. Valve de sécurité conforme à l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce quelle comporte un détecteur électrique d'anomalies, relié à un avertisseur situé sur le tableau de bord du véhicule, le circuit de ce détecteur étant fermé par le contact d'une des bagues de guidage précitées et d'un doigt disposé en regard de cette bague dans chaque compartiment de la chambre d'équilibre, le doigt précité étant monté sur une borne isolée qui traverse la paroi du corps de la valve. 8. Valve de sécurité conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que l'obturateur flexible comporte deux membranes identiques et sensiblement parallèles au repos, dont les bords sont maintenus écartés pour définir un compartiment intermédiaire communiquant avec un troisième orifice d'entrée, disposé entre les deux orifices d'entrée précités et comportant également un étranglement calibré. 9. Valve de sécurité conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que l'écartement des bords des deux membranes est défini par un anneau de section profilé comportant une gorge qui communique avec le troisième orifice d'entrée et des ouvertures radiales débouchant dans le compartiment intermédiaire.