Brevet FR2316104A1 — publié le 19770128

La présente invention concerne une installation de freinage à milieu sous pression pour des véhicules, plus particulièrementuneinstaîla- tion de ?freinage à air comprimé pour des véhicules sur rails, du type à dispositif de réglage, contrôlé par la charge du véhicule, de la pression de freinage commandant le frein du véhicule et présentant un organe de réglage pour la pression de freinage, chargé par un signal de manoeuvre de frein , à l'encontre d'une force proportionnelle à la manoeuvre du frein. Dans de telles installations de freinage à milieu sous pression, il est connu de réaliser le dispositif de réglage sous la forme d'un transformateur de pression à rapport de transmission réglable en fonction de la charge et qui comprend par exemple un fléau à point d'appui ou articulation réglable , fléau dont les extrémités sont attaquées par une pression de préréglage proportionnelle au signal de manoeuvre du frein et par un piston chargé par la pression de freinage, et contrôlant ou commandant une soupape d'admission et une soupape d'évacuation contrôlant la pression de freinage.Le déplacement du point d'appui ou de l'articulation en fonction de la charge, plus particulièrement en tenant compte du déplacement dynamique c;e la charge s'exerçant sur l'essieu pendant les freinages, ainsi que l'obtention d'une plage de réglage suffisamment grande et aussi linéaire que possible, présente des difficultés. En outre, on a déjà proposé pour des freins de véhicules sur rails, par exemple dans le brevet allemand numéro 747 477, des régulateurs d'effet de freinage, dans lesquels les forces dérivées de l'appui du couple de freinage du fréin du véhicule, plus particulièrement les points d'ap pui dans les moyens de suspension des mâchoires de freins commandent, en coopération avec une pression de préréglage et par l'intermédiaire d'une tringlerie, de telle manière une soupape de relais contrôlant la pression de frein , que toaut en tenant compte du coefficient de friction variable du frein du véhicule, on commande toujours une pression de freinage qui provoque le freinage souhaité.Un contrôle de la pression de freinage en fonction de la charge n'est pas pré-çm; il ne pourrait être obtenu que par des ispositifs de réglage supplémentaires correspondant par exemple aux moyens sus-indiqués. La présente invention a pour objet une installation de freinage à milieu sous pression du genre indiqué en tête du présent mémoire, assurant, malgré une cor.stitution simple, un contrôle précis de la pression de freinage dans une plage importante de la charge, des modifications dynami 'ques de la charge pendant les freinages n'entraînant aucune difficulté.En outre, une telle installatioil offre la possibilité d'utiliser, suivant les besoins, comme valeur de réglage, une force quelconque, proportionnelle à la commande ou à la rlanoeuvre du frein, avec ou sans tenir compte du coefficient de friction dn frein du véhicule, en sorte qlie le dispositif de freinage à milieu 5O0L5 pression puisse être adapté à différentes conditions d'application. Aussi, l'installatfon de freinage selon l'inventiol-, et qui est du type rappelé en tête du présent mémoire, est essentiellement caractérisée par le fait que l'on prévcit un levier articulé dont l'extrémité libre est attaquée par une force proportionnelle à la charge du véhicule et donnant naissance à un couple de rotation dans un sens, ainsi que par une force proportionnelle à la manoeuvre du frein, inclinée par rapport à la force précédente et donnant naissance à un couple de rotation dans le sens opposé au précédent, le levier étant accouplé à l'organe de réglage par l'intermédiaire de l'élément élastique susceptible d'être tendu en fonction de sa position angulaire de rotation. D'autres formes de réalisation d'une installation selon l'invention sont définies dans le revendications annexées au présent mémoire dont elles font partie mais dans lequel elles n'ont pas été reprcduites afin d'éviter des longueurs i;.utiles. A titre d'exemple oei a décrit ci-dessous et représenté aux dessins annexés différentes fontes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure i représente schématiquement la constitution de la partie mécanique du dispositi: de réglage. La Figure 2 montre .a constitution schématique et le montage d'une installation de freinage à air comprimé. Les Figures 3a et 3b représentent respectivement une vue frontale et une vue latérale partielle en coupe d'une installation selon l'invention. Dans la Figure 1, on a représenté un levier 1 dont une extrémité est tourillonnée, de façon nor. détaillée dans le dessin, autour d'un axe 2 qui est perpendiculaire à la feuille du dessin L'autre extrémité fait du levier, qui se trouve à gauche et en dessous de l'axe 2, est attaquée par deux organes de traction constitués par des câbles de traction 4 et 5 dont l'un (4) s'étend obliquement wers la droite et vers le bas, et l'autre (5) s'étend obliquement vers le haut et vers la gauche.Le câble de traction 4 est par ailleurs filé à un coulisseau 6 déplaçable verticalement seulement dans un guidage 7, alors que le câble de traction 5 est par ailleurs fixé à un coulisseau 8 déplaçable horizontalement seulement dans un guidage 9. les droites représentatives des directions de déplacement des cou lisseaux 6 et 8, et qui sont tracées en traits mixtes sont perpendiculai ici à l'axe 2 et coupent respectivement celui-ci en un point. le coulisseau 6 est attaqué, par l'intermédiaire d'un dispositif non représenté, par une force G dirigée vers le bas et qui est proportionnelle à la charge du véhicu let alors que le coulisseau 8 est attaqué, également par l'intermédiaire d'un dispositif non représenté, par une force B agissant vers la gauche dans le dessin, et qui est proportionnelle à la manoeuvre ou commande du frein. le levier 1 est relié à un tambour d'enroulement ou tambour à câble 12 sur lequel est susceptible,-lorsque le tambour 12 est entrainé en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, d'être enroulé unc3ble dont l'autre extrémité est fixée à un disque de ressort 14 constituant le contre appui -pour un ressort de pression 15 constituant un organe élastique. Â son ex trété ité qui est voisine du cylindre ou du tambour 12, le ressort 15 s'appli- que avec la force F contre -un disque 16 traversé par le câble 13, ledit disque ou plateau 16 appartenant à un organe de réglage, non représenté, du dispositif de réglage pour le frein du véhicule. Cette partie mécanique du dispositif de réglage fonctionne comme suit : Pendant des freinages, les forces G et B gisse t,-par l'intermédiaire des câbles de traction 4 et 5, de telle manière sur le levier 1 que celui-ci assume une position angulaire qui correspond au rapport entre les forces; le moment de rotation exercé par la force G et qui agit vers la gauche, est compensé par le moment de rotation exercé par la force B et agissant vers la droite. Pour des forces constantes et pour une rotation du levier 1 dans une direction, le moment de rotation agissant dans cette direction de rotation baisse; alors que le moment de rotation antagoniste augmente. De ce fait, le levier 1 est maintenu de façon stable dans une position angulaire déterminée, une certaine force F s 'exerçant sur la plaque 16, par l'intermédiaire du câble 13 et du ressort de pression 15. Si l'une des forces G ou B varie, soit par un déplacement dyna mique de la charge ou par une modification de l'effet du frein, la position angulaire du levier change de façon correspondante et, par l'intermédiaire tambour 12 et du câble, le disque de ressort 14 est déplacé en sorte que la force F exercée par le ressort de pression 15 sur le plateau 16 change de façon correspondante. Il en résulte que la force F peut, comme cela sera décrit plus loin à l'appui de la figure 2, être utilisée pour la commande, en fonction de la charge et du freinage, d'un dispositif de réglage. Suivant une variante de l'agencement représenté dans la Figure 1, on peut, à la place de la transmission par câble - tambour d'enroulement 12 et câble 13 -avoir un agencementdans lequel le levier 1 est solidaire d'un pignon ou secteur denté 17 engrènant avec une crémaillère mobile 18 qui porte, à son extrémité, le disque de ressort 14 pour le ressort 15 qui prend par ailleurs appui contre le disque ou plateau 16', comme indiqué en traits interrompus dans la Figure 1. Il est- également possible de relier le levier 1 à un second levier 19 radialement en saillie sur l'axe 2 et à l'extrémité libre duquel est articulé le contre appui 14" pour le ressort de pression 15, ou toute autre transmission analogue pour transformer le mouvement de rotation du levier 20 en un déplacement longitudinal du contre-appui 14.Par ailleurs, les guidages 7 et 9 peuvent être déplacés de façon que les droites représentatives de leur direction ne soient pas perpendiculaires à l'axe 2 et ne coupent pas ce dernier. Dans le frein à air comprimé pour véhicules sur rails selon la Figure 2, une conduite de dérivation 21 mène de la conduite générale oupTin- cipale 20 à une triple valve 22 qui règle, dans une conduite de préréglage 23, à titre de signal de commande du frein, une pression de précommande qui correspond à la commande de la pression dans la conduite principale 20. Par l'intermédiaire d'une conduite 24 est relié à la triple valve 22, un réservoir d'air de réserve 25 qui sert de source d'air comprimé.La conduite de préréglage 23 débouche dans une chambre cylindrique 26 d'un dispositif de réglage 27 analogue à une soupape de relais, et qui est parailleurs limitée par un piston 28 chargé par la force F du ressort 15. le piston de contrôle est relié à une tige de soupape 29 chargée en permanence par son ouverture par la pression qui règne dans le réservoir d'air de réserve 25, l'extrémité de cette tige de soupape formant, avec un siège de soupape 30 solidaire du boîtier ou carter et à un plateau de soupape double 31, une double soupape 29, 30, 31 définissant un élément de soupape d'évacuation 30 qui s'ouvre lorsque la force du ressort qui s'exerce sur le piston 28 prédomine, ainsi qu'un élément de soupape d'admission pour une chambre 32 dans laquelle règne la pression de freinage et s'ouvre lorsque le piston de contrôle 28 se déplace dans le sens inverse. A partir de la chambre 32, une conduite 33 mène à un cylindre de frein 34 qui, lorsqu'il est chargé en pression, provoque, par l'intermédiaire d'une tringlerie 35 en forme de H, l'application des mâchoires de frein 36 contre une roue de véhicule 37. Les forces tangentielles qui résultent du couple de freinage exercé sur la roue 37, sont prises en charge par des tiges du levier 38 reliées à des pistons 40 mobiles dans des cylindres 39 solidaires du véhicule. Les chambres 41 qui se situent au-dessus des pistons 40 sont remplies d'un liquide hydraulique et communiquent par une conduite 42 entre elles ainsi qu'avec une chambre 43 d'un cylindre de réglage horizontal 44. Le piston 45 du cylindre de réglage 44 est relié au coulisseau 8 par l'intermédiaire d'une tige de piston 46 mobile avec étanchéité dans la chambre 43. Le véhicule qui n'est pas représenté en détail prend appui sur 'la boite d'essieu 49 de la roue de véhicule 50, par l'intermédiaire d'un ressort de suspension 47 et une capsule manométrique 48 du type hydraulique. Les roues de véhicule 37 et 50 appartiennent de préférence à un seul essieu monté et ne sont écartées entre elles que -pour des raisons de commodité du dessin dans la figure 2. A partir de la capsule manométrique 48, une conduite 51 mène à la chambre 52 d'un cylindre vertical de réglage 53 dans le piston 54 est accouplée, par l'intermédiaire d'une tige de piston 35, et en direction de la traction, avec le coulisseau 6. Les éléments 1 à 9, 14, 15, 17 et 18 correspondent à ceux décrits dans la Figure 1 en sorte qu'il est inutile de les décrire à nouveau. L'installation de freinage selon la Figure 1 fonctionne comme suit A l'état desserré, la triple valve 22 maintientla conduite 23 sans pression, une faible tension préalable du ressort de pression 15 maintient le piston de contrôle 28 dans sa position inférieure et la soupape d'évacuation 30, 31 est ouverte alors que la conduite 33 et le cylindre de frein 34 sont dépourvus de pression. Les sabots de frein 36 sont dégagés quelque peu de la roue de véhicule 37, le frein du véhicule est de ce faitdesserré. Les leviers ou bielles de suspension 38 ne transmettent pas d'effort de freinage, les pistons 40 se trouvent dans leur position la plus basse et le liquide hydraulique dans les chambres 41 et 43 est sans pression. Le câble de traction 5 n'exerce donc aucune force sur le levier 1. Le poids du véhicule s'exerce en partie sur la capsule manométrique ou dynamométrique 48 en sorte qu'il règne dans celle-ei, et, par voie de conséquence, dans la chambre 52, une pression qui est proportion nelle à la charge du véhicule. Le piston 54 exerce de ce fait sur le coulisseau 6 la force G qui est proportionnelle à la charge du véhicule et qui, par l'intermédiaire du câble de traction 4 fait tourner le levier dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre jusqu a une position finale déterminée par une butée non représentée ou jusqu'à la position verticale de ce levier, le pignon denté 17 soulevant la crémaillère 18 dans sa position supérieure, en sorte que le ressort de pression 15 est étendu jusqu'à la faible tension préalable qu'il possède. Si par une variation correspondante de la pression dans la conduite principale 20, on règle un freinage, la triple valve 22 établie, à partir du réservoir d'air de réserve 25, dans la conduite 23 une pression de préréglage qui correspond au palier de freinage réglé , ladite pression de préréglage pouvant être considérée comme constituant un signal de commande du frein. Par suite de l'établissement de la pression dans la chambre 26, le piston de contrôle 28 se soulève, la soupape d'évacuation 30, 31 se ferme et la soupape d'évacuation 29, 31 s'ouvre.A partir du réservoir d'air de réserve 25, de l'air comprimé s'écoule dans le cylindre de frein 34 et y établit une pression croissante Les sabots de frein 36sont de ce fait appliqués, par l'intermédiaire de la tringlerie 35, contre la roue du véhicule 37 avec une force croissante etprovoqnt le freinage de ladite roue. A partir des sabots de frein 36, le couple de freinage est transmis sous la forme de forces de freinage longitudinales aux bielles de suspension 38. Lors de la rotation de la roue 37 dans le sens de la flèche 56, le sabot de frein 36 de gauche entraîne le piston 40 qui lui est accouplé dans sa position la plus basse dans laquelle ledit piston porte contre le fond du cylindre 39, alors que le sabot de frein de droite 36 repousse, comme représenté en figure 2, le piston 40 de droite vers le haut, en sorte que le liquide hydraulique est mis sous pression et exerce sur le piston 45 une pression qui correspond au couple de freinage. De ce fait, le coulisseau 8 est chargé par une force B qui est proportionnelle à l'effet de freinage, et le levier 1 est entraîné, par l'intermédiaire du câble de traction 5 et à l'encontre de la force G, dans le sens des aiguilles d'une montre, d'un angle qui correspond au freinage, tout en tenant compte de la charge du vé véhicule A l'aide de la transmission constituée par le pignon 17 et par la crémaillère 18, le disque de ressort 14' est abaissé et le ressort 15 est comprimé, en sorte que celui-ci exerce sur le piston de contrôle 28 une force F croissante qui correspond également au freinage.Dès que la force F atteint une certaine valeur qui correspond à la charge exercée sur l'au te face du piston de contrôle 28 par la pression de précontrôle, ledit piston 28 est légèrement déplacé vers le bas jusqu'à la fermeture de la soupape d'admission 29, 31. On atteint ainsi une position qui correspond à la fin du freinage, et le cylindre de frein 34 est chargé à une pression de freinage qui est détewin8e par la pression de précontrôle, par la charge du véhicule et par le coefficient de friction du frein du véhicule. Si l'une de ces valeurs change, cette modification est transformée, par une modification directe de la charge du piston 28 par la pression de précontrôle ou par une modification des forces G ou B ou à l'aide d'une rotation correspondante du levier 1 ainsi qu'une modification qui en découle de la force F, en une modification correspondante de la pression de freinage, et cela de telle manière qu'un nouvel équilibre de force est atteint au niveau du piston de contrôle 28, dans la position de fermeture de la soupape double 29, 30, 31. Pour le desserrage du frein, la pression de précontrôle est abaissée à la pression atmosphérique à l'aide de la triple valve 22, la force F provoque l'ouverture de la soupape d'évacuation 30, 31, le cylindre de frein 34 se vide, la pression chargeant le piston 45 et par voie de conséquence la force B disparaissent et le levier 1 tourne, sous l'effet de la force ré siduelle G dans le iihE du relachement du ressort 15, jusqu'à ce que celui- ci.atteigne sa tension préalable de repos. Les cylindres 39 et la capsule dynamométrique 48 sont pourvus de dispositifs de réalinaentation pour le milieu hydraulique, teTsqlutils sont par exemple connus dans le domaine de cylindres principaux de frein pu̲r-véhicules au- tomobiles. Mais il est également possible de les remplacer par des dispositifs de pesée pneumatique qui contrôlent une pression pneumatique en fonction d'une force qui agit sur eux. Par ailleurs, il est également possible de dériver les forces G et/ou B, par un dispositif de tringlerie, à partir de la force d'appui du ch ssis du véhicule contre un ou plusieurs essieus montés, ou à partir de l'appui du point d'appui du couple de rotation du frein. A cet effet, on peut utiliser avantageusement des dispositifs tels que représentés dans les figures 3a et 3b. Selon ces figures, l'une des bielles de suspension 38 est pourvue, à son extrémité supérieure, pour l'appui d'une des mâchoires de frein , d'un étrier 60 ayant sensiblement la forme d'un U, dont les bras 61, 62 pénètrent dans des ouvertures correspondantes 63 ménagées dans les parois frontales 64 d'un élément antagoniste 65 ayant la forme d'une boite; l'étrier 60 et l'élément 65 ont une même longueur. Dans l'ouverture de la boite de l'élément 65 est inséré un bloc 66 fait avec un matériau élastique, et cela de telle manière que ledit bloc porte contre les bras 61, 62 et contre les parois frontales 64. L'élément 65 est fixé au châssis du véhicule à l'aide d'une tige 67. Dans cette réalisation, on n'utilise pas le dispositif selon la figure 2 pour la transmission de la force de freinage sur le coulisseau 8. Pendant les freinages, le sabot de frein exerce sur la bielle de suspension 38',eut cela suivant la direction de la marche du train, une force U ou U' de manière que l'un des bras 61, 62 tende à pénétrer dans l'ouverture de la boite en comprimant verticalement le bloc 66 qui porte contre la paroi frontale opposée 64. Le bloc 66 se déforme et écarte horizontalement l'étrier 60 et l'élément 65. -Si, comme cela est représenté en 68, l'étrier 60 porte contre un élément du véhicule pour pouvoir se déplacer verticalement, on peut prélever de l'élément 65 la force horizontale B et la transmettre au câble de traction 5 par l'intermédiaire d'une tringlerie appropriée. L'agencement selon les figures 3a et 3b est, du point de vue de son principe, également approprié pour dériver une force B à partir de plusieurs points d'appui du moment de rotation de freinage; à cet effet il suffit de détacher la tige 67 du châssis du véhicule et de le charger, de façon à ce qu'elle agisse à l'encontre de la bielle de suspension 38', d'une force d'appui du moment de rotation d'un second frein, par exemple de la force d'appui de la bielle de suspension d'un sabot de frein agissant sur un second essieu'monté. Dans la disposition selon les figures 3a et 3b il est essentiel que le bloc 66 soit serré entre des parois opposées dont chacune est subdivisée en deux sections grâce à une ligne de séparation en forme de méandre et dont l'une appartient à une partie de la tringlerie du frein et dont l'autre appartient à un contre-appui fixe du moment de freinage ou à une partie de la tringlerie fournissant une force antagoniste correspondante. Il convient encore de noter que si l'on peut ne pas tenir compte du coefficient de friction du frein du véhicule pour le contrôle ou la commande de la pression de freinage, la chambre 43 selon la figure 2 peut entre chargée directement par la pression de freinage, de préférence par une conduite de dérivation branchée sur la conduite 33. On peut alors ne pas dé river les forces à partir des bielles de suspension 38, ce qui simplifie sensiblement l'ensemble de l'installation de freinage. R E V E N D I C A T I O N S 1. Installation de freinage à milieu sous pression pour des véhicules, plus particulièrement installation de freinage à air comprimé pour des véhicules sur rails, du type à dispositif de réglage contrôlé par la charge du véhicule, de la pression de freinage commandant le frein du véhicule et présentant un organe de réglage pour la pression de freinage, chargé par un signal de manoeuvre du frein, à l'encontre d'une force proportionnelle à la manoeuvre du frein, caractérisée par le fait que l'on prévoit un levier articulé - (1) dont l'extrémité libre (3) est attaquée par une force proportionnelle à la charge du véhicule (G) et donnant naissance à un couple de rotation dans un sens, ainsi que par une force (B) proportionnelle à la manoeuvre du frein, inclinée par rapport à la force précédente et donnant naissance à un couple de rotation dans le sens opposé au précédent, et que le levier est accouplé à un organe de réglage, par l'intermédiaire d'un élément élastique (15) susceptible d'être tendu en fonction de sa position angulaire de rotation. 2; Installation de freinage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la charge du véhicule (G) et la force (B) qui est proportionnelle à la manoeuvre du frein sont perpendiculaires entre eUes etagissent sur l'extrémité (3) du levier (i). 3. Installation de freinage selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que l'on prévoit des coulisseaux (6, 8) chargés par la charge du véhicule et par la force proportionnelle à la ma noeuvre du frein (G, B) et guidés, à l'aide de guidages (7, 9), uniquement dans la direction efficace de ces forces, lesdits coulisseaux étant reliés à ladite extrémité (3) dudit levier (i) à l'aide d'organes de traction (4, 5). 4. Installation de freinage selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les directions de déplacement des coulisseaux (6, 8) sont perpendiculaires entre elles et coupent l'axe de rotation (2) du levier (i) en un point. 5. Installation de freinage selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les coulisseaux (6, 8) sont respectivement reliés à des pistons (45, 54) qui sont chargés par un milieu sous pression dont la pression est proportionnelle à la charge du véhicule ou à la commande du frein. 6. Installation de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que la force (B) proportionnelle à la manoeuvre du frein est dérivée du point d'appui du moment de freinage du frein du véhicule. 7. Installation de freinage selon la revendication 6, caractérisée par le fait que l'appui du couple de freinage du frein du véhicule comprend un corps (66) fait avec un matériau élastique qui est chargé dans une direction par la force d'appui et dont la déformation, transversalement à cette direction, exerce la force (B) qui est proportionnelle au freinage. 8. Installation de freinage selon la revendication 7, caractérisée par le fait que le corps (66) a la forme d'un bloc et est serré sur deux côtés opposés entre eux dans ladite direction, entre deux faces d'appui (61, 62, 74) dont chacune est subdivisée par une ligne de séparation en forme de méandre en deux section (61, 62,64) dont une section (61, 62) appartient au frein et dont l'autre section (64) appartient au contre appui du couple de freinage de la partie de l'appui du couple de freinage qui porte le frein. 9. Installation de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée par le fait que l'on prévoit, entre le levier (1) et un contre appui (14), pour l'élément élastique (i5), une transmission déplaçant le contre appui sensiblement suivant une droite lors de la rotation dudit levier. 10. Installation de freinage selon la revendication 9, caractérisée par le fait que la transmission est constituée p r~lmLpignon (17) solidaire dudit levier (1) et engrènant avec une crémaillère (18) port nt le contre appui (14'). 11. Installation de freinage selon la revendication 9, caracterisée par le fait que la transmission est constituée par un système à câble de traction, le levier (1) étant relié à un tambour d'enroulement (12) et l'ex- trémité libre du câble étant reliée au contre appui (14). 12. Installation de freinage selon la revendication 9, caractérisée par le fait que la transmission est constituée par un second levier (29) porté en saillie sur l'axe de rotation (2) par rapport auquel il s'étend radialement, le contre appui (14") étant articulé à l'extrémité libre dudit second levier. 13. Installation de freinage selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, du type dans laquelle le dispositif de réglage est réalisé sous la forme d'une soupape de réglage pourvue d'un piston de contrôlei-servant à commander une soupape double contrôlant la pression de freinage, caractérisée par le fait que le piston de contrôle (28) est chargé par une pression proportionnelle à un signal de commande ou de manoeuvre du frein, à l'encontre de la tension de l'élément élastique (15). 14. Installation de freinage selon les revendications 9 et 13 prises dans leur ensemble, caractérisée par le fait qu'entre le contre appui (14) et le piston de contrôle (28) est serré , à titre d'élément élastique, un ressort de pression (15).