Brevet FR2298458A1 — publié le 19760820

La présente invention a pour obJet un convertisseur de pression pour système de freinage àair comprimé, én particulier pour véhicules sur rails, comprenant un piston de commande soumis à une pression de commande d'actionnement à convertir, un piston de commande de rappel soumis à la pression de freinage obtenue par conversion, un fléau pouvant prendre appui par sa portion centrale sur une butée mobile en translation et sur les extrémités duquel sont articulés le piston de commande et le piston de rappel de manière à agir en antagonisme mutuel, et un dispositif à soupape contrôlant la pression de freinage, lequel est agencé à proximité du piston de commande ou de son articulation sur le fléau et est actionné en fonction de la position de ce piston. Dans de tels convertisseurs de pression se pose le problème d'obtenir au début d'une manoeuvre de freinage un saut de la pression de freinage jusqu'à une valeur minimale déterminée, ceci afin de pouvoir appliquer les freins aussi rapidement que possible, c'est-à-dire de mettre rapidement en mouvement la timonerie mécanique d'actionnement afin d'obtenir l'application des sabots de frein sur les roues à décélérer. Il est déjà connu, pour résoudre ce problème, de prévoir en addition au convertisseur de pression une soupape particulière de pression minimale ; ceci entratne toutefois, mése si l'on incorpore cette soupape de pression minimale au convertisseur de pression, un accroissement de cott appréciable. Il est également connu, par le brevet allemand nO t 605 254, et dans le cas d'un convertisseur de pression dans lequel le dispositif à soupape est actionné, à la différence de la définition donnée ci-dessus, en fonction de la position du piston de commande de rappel, de monter coaxialement à ce piston de commande de rappel un autre piston qui est soumis à la pression de commande d'actionnement agissant à l'encontre d'un ressort et qui, à partir d'une valeur minimale déterminée de la pression, s'associe au fléau par l'intermédiaire d'un accouplement de butée. Dans ce dispositif connu, l'établissement de la pression minimale de freinage se trouve toutefois influencé de manière indésirable par la position de la butée, laquelle est généralement déterminée selon la charge du véhicule. La présente invention se donne pour but de réaliser un convertisseur de pression du genre précité en recourant à des moyens simples et n'entraInant qu'un supplément de coût aussi réduit que possible, ceci de façon telle qu'au début d'une manoeuvre de freinage soit obtenu un saut rapide de la pression de freinage jusqu'à une valeur minimale déterminée indépendamment de la position instantanée de la butée. Ce but est atteint, conformément à l'invention, grAce au fait que le fléau est constitué de manière à pouvoir entre soulevé de sa butée par la force d'un ressort agissant à l'encontre du sens d'actionnement du piston de commande de rappel, ce ressort pouvant être avantageusement disposé de manière à agir sur le piston de commande de rappel à l'encontre de l'action exercée par la pression de freinage à laquelle il est soumis, et étant en outre dimensionné de manière à exercer une force approximativement égale à celle que développe le piston de commande de rappel lorsqu'il est soumis à la pression de freinage minimale nécessaire pour l'application des freins. Grâce à cette conception du convertisseur de pression, on obtient qu'au début d'une manoeuvre de freinage, lors de l'ouverture de la soupape d'admission de pression de freinage du dispositif à soupape, le piston de commande de rappel reste au repos et que le fléau pivote simplement, à la manière d'un levier articulé, autour de son articulation sur le piston de commande de rappel. Ce n'est que lorsqu'est atteinte la valeur minimale de la pression de freinage que le piston de commande de rappel se déplace à l'encontre de la force du ressort et applique ainsi le fléau sur sa butée, en sorte qu'il puisse commencer à exercer une force de rappel sur le dispositif à soupape, agissant dans le sens de la fermeture de sa soupape d'admission de pression de freinage. Pour retarder en outre quelque peu le début de l'intervention du piston de commande de rappel et rendre ainsi possible une certaine sur-commande de-la pression de freinage, on peut encore, selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, prévoir d'insérer un ajutage dans la conduite de pression de freinage qui aboutit à la chambre du cylindre dans lequel le piston de commande de rappel est soumis à cette même pression de freinage. D'autres caractéristiques du convertisseur de pression selon l'invention ressortiront de la description suivante d'une forme de réalisation préférentielle, donnée à simple titre d'exem ple illustratif, ainsi que des revendications qui y sont annexées. La description de cette forme de réalisation de l'invention est donnée avec référence N l'unique figure du dessin ciannexé représentant sous la forme d'une coupe schématique un convertisseur de pression réalisé en conformité de l'invention. Le convertisseur de pression 2, lequel est délimité par la bordure en traits mixtes 1, comprend un piston de commande 3 et un piston de commande de rappel 4, lesquels délimitent respectivement, à l'intérieur de cylindres 5 et 6, des chambres de pression 7 et 8. Le piston de commande 3 est tenu à distance du fond du cylindre 5 par une butée 9, et la chambre 7 dans laquelle règne la pression à laquelle il est soumis est en communication avec une conduite 10 amenant une pression de commande d'actionnement, cette conduite étant par exemple raccordée à une soupape de commande de frein non représentée sur le dessin. Le piston de commande 3 agit d'autre part, par l'intermédiaire d'une tige de piston 11, sur un fléau 12 à proximité d'une des extrémités de ce-dernier.L'autre extrémité du fléau 12 est articulée, par l'intermédiaire d'une tige de piston 13, sur un piston de commande de rappel 4 qui est chargé par un ressort 14 à l'encontre de la force qu'exerce sur lui la pression régnant dans la chambre 8 et qui peut prendre appui sur une butée 15. Dans sa portion centrale, le fléau 12 fait face, par celui de ses cotés qui est opposé aux pistons 3 et 4, et tout en en étant séparé par une courte distance, à une butée 16 réalisée sous la forme d'une pièce coulissante, butée sur laquelle le fléau 12 peut venir s'appliquer et prendre appui avec possibilité de pivotement. La butée 16, mobile en translation selon la direction longitudinale du fléau 12, est associée par l'intermédiaire d'une tige 17 à un piston 18 qui est chargé à l'encontre de la force d'un ressort 20 par une pression amenée par une conduite 19 et proportionnelle à la charge du véhicule. A son extrémité voisine du piston de commande, le fléau 12 est accouple soupape N double effet d'un dispositif N soupape 24, lequel contrôle l'alimentation en pression de freinage d'un cylindre de frein 26 raccordé par I'int.errnédiai- re d'une conduit.e 25 " partir d'ure réservoir d'air comprimé 27, ainsi que le purgeage du cylindre de frein 26 à l'atmosphère. Dans une conduite de pression de freinage 28 qui se détache de la conduite 25 et qui aboutit à la chambre de pression 8, est inséré un ajutage 29. Lorsque les freins sont desserrés et prêts à fonctionner, toutes les chambres de pression représentées sur le dessin sont purgées à l'exception du réservoir d'air comprimé 27, et les divers éléments constitutifs du convertisseur de pression 2 occupent les positions représentées sur le dessin Lorsqu'aux fins de freinage de l'air comprimé est envoyé dans la conduite 10, c'est-à-dire lorsqu'une pression de commande d'actionnement est injectée dans cette conduite, le piston de commande 3 repousse le fléau 12, en sorte que celui-ci pivote autour de l'articulation qui l'associe à la tige de piston 13 encore à l'état de repos et manoeuvre ainsi, par l'intermédiaire du poussoir 21, le dispositif à soupape 24, en sorte que la conduite 25 se trouve séparée de l'atmosphère et alimentée en air comprimé à partir du réservoir d'air comprimé 27.L'air comprimé parvient ainsi au cylindre de frein 26 et provoque à l'intérieur de celui-ci une montée en pression. En empruntant la conduite de pression de freinage 28, l'air comprimé pénètre également dans la chambre de pression 8, ceci toutefois avec un retard occasionné par l'ajutage 29. Dès que dans cette chambre de pression est atteinte une valeur minimale déterminée (remarque étant ici faite que dans le cylindre de frein 26 règne à cet instant, du fait de la pleine alimentation en air comprimé, une pression sensiblement supérieure à celle de la chambre 8), le piston de commande de rappel 4 se déplace contre la force du ressort 14 et fait pivoter le fléau 12 autour de son point d'appui sur le poussoir 21 jusqu'à l'amener en contact avec la butée 16. C'est alors que le piston de commande de rappel 4 commence à agir à l'encontre du piston de commande 3 sur le dispositif à soupape 24, ceci avec une démultiplication fonction du rapport des bras de levier définis par la position de la butée 16 par rapport au fléau 12. Ceci met un terme au saut de la pression de reinaze, me certaine pression de sur-commande continuant toutefois -ì régner dans le cylindre de frein 26 par suite de l'effet de retard introduit par l'aJutage 29.Du fait de l'absence d'action de rappel exercée par le piston de commande de rappel jus '-' cet instants ce saut de ls pression de freinage s'effectue rapidement et sans obstacle, en sorte que le frein se trouve appliqué avec une vitesse correspondante.Au cas où n'aurait été injectée dans la conduite 10 qu'une très faible pression de commande d'actionnement, correspondant par exemple à la valeur minimale de la pression de freinage à la fin de la manoeuvre, le piston de commande de rappel 4 peut, lorsqu'est atteinte la pleine valeur minimale de pression de freinage dans la chambre de pression 8, provoquer par l'intermédiaire du dispositif à soupape 24 l'élimination de la sur-commande de la pression de freinage dans le cylindre de frein 26, en sorte que dans celui-ci il s'établit aussi la valeur minimale de pression de freinage.Lorsqu'est injectée dans la conduite 10 une pression de commande d'actionnement plus élevée, le convertisseur de pression 2 agit pour le reste de la meme manière que les convertisseurs de pression connus à fléau : les deux pistons 3 et 4 font pivoter le fléau 12 autour de la butée 16 de façon telle qùe le dispositif à soupape 24 commande l'injection dans la conduite 25 et par conséquent dans le cylindre de frein 26 ainsi que dans la chambre de pression 8 d'une valeur de pression de freinage qui correspond à la pression de commande d'actionnement de la conduite 10 convertie selon le rapport des bras de levier respectifs du fléau. Ici encore, l'ajutage 29 provoque des phénomènes de sur-commande, lesquels toutefois sont de peu d'importance. Lors du desserrage des freins, les opérations décrites ci-dessus se répètent dans l'ordre inverse. Pour éviter l'apparition d'une sous-commande de la pression de freinage occasionnée par l'ajutage 29 lors du desserrage des freins, il est possible de shunter cet ajutage 29 par un clapet unidirectionnel 30 ne s'ouvrant que dans le sens d'écoulement menant vers le dispositif à soupape 24. il est d'autre part possible d'éliminer l'ajutage 29 si l'on renonce à obtenir des effets de sur-commande ou de souscommande de la pression de freinage. il est enfin encore possible, en présence de l'ajutage 29, et pour n'obtenir un effet de sur-commande qu'au début d'une manoeuvre de freinage, de construire la chambre de pression 8 à volume variable. Ceci peut par exemple entre réalisé en encastrant dans le fond de la chambre de pression 8 un autre cylindre 31, dans lequel se déplace un piston 33 chargé d'une part par la pression régnant dans la chambre de pression 8 et d'autre part par un ressort 32. La force de ce ressort 32 doit alors être choisie de façon telle que le piston 33 soit repoussé contre la force de ce ressort 32 jusqu'à l'entrée en contact de ses butées 34 avec une bride 35 formant l'extrémité du cylindre 31, ceci avant que le piston de commande de rappel 4 se trouve déplacé à l'encontre du ressort 14. L'effet introduit par cet agencement tient au fait que la fraction de volume qui s'ajoute au volume de la chambre 8 du fait du recul du piston 33 doit, partant d'une valeur de pression absolue nulle et non pas de la pression atmosphérique, être chargée à la valeur minimale de la pression de freinage, une quantité d'air appréciable devant alors s'introduire à cet effet dans la chambre 8 à travers l'ajutage 29. Ce processus de remplissage nécessite un intervalle de temps qui suffit à obtenir l'effet désiré de sur-commande de la pression de freinage régnant dans le cylindre de frein 26. Pour les autres échelons de freinage, la fraction de volume libérée par le piston 33 droit également être chargée de la valeur de la différence de pression correspondante entre les divers échelons de freinage, ce à quoi suffisent des quantités d'air relativement modestes qui s'écoulent rapidement à travers l'ajutage 29 ; le piston de commande de rappel 4 provoque de la sorte, lors du déclenchement des échelons ultérieurs de freinage, une fermeture du dispositif à soupape 24 suffisamment rapide pour que ne puisse plus se manifester d'effet appréciable de sur-commande de la pression de freinage. R E V E N D I C A T I O N S 1. Convertisseur de pression pour système de freinage à air comprimé, en particulier pour véhicules sur rails, comprenant un piston de commande soumis à une pression de commande d'actionnement à convertir, un piston de commande de rappel soumis à la pression de freinage obtenue par conversion, un fléau pouvant prendre appui par sa portion centrale sur une butée mobile en translation et sur les extrémités duquel sont articulés le piston de commande et le piston de rappel de manière à agir en antagonisme mutuel, et un dispositif à soupape contrôlant la pression de freinage, lequel est agencé à proximité du piston de commande ou de son articulation sur le fléau et est actionné en fonction de la position de ce piston, caractérisé par le fait que le fléau (12) est constitué de manière à pouvoir être soulevé de sa butée (16) par la force d'un ressort (14) agissant à l'encontre du sens d'actionnement du piston de commande de rappel (4). 2. Convertisseur de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le ressort (14) attaque le piston de commande de rappel (4) à l'encontre de l'effet exercé sur lui par la pression de freinage. 3. Convertisseur de pression selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la force du ressort (14) est choisie approximativement égale à celle qu'exerce le piston de commande de rappel (4? lorsqu'il est soumis à une pression minimale de freinage suffisante pour provoquer l'application des freins. 4. Convertisseur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que dans la conduite d'air comprimé (28) aboutissant à la chambre de pression (8) où la pression de freinage agit sur le piston de commande de rappel (4) est inséré un ajutage (29). 5. Convertisseur de pression selon l'une auelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'une paroi de la chambre de pression (8) où la pression de freinage agit sur le piston de commande de rappel (4) est constituée de manière a couvoir reculer de façon limitée et élastique sous l'effet de la pression. 6. Convertisseur de pression selon la revendiction +, caractérisé p.r le fait qu'une portion de la paroi de la chambre de pression (8) est constituée par un piston (53) chargé sur son autre face par un ressort (32) et retenu en appui sur une butée (34, 35).