Brevet FR2310249A1 — publié le 19761203

La présente invention concerne un dispositif à double soupape sensible à la charge, dans une installation de freinage à milieu sous pression, commutable automatiquement du fonctionnement à vide au fonctionnement à pleine charge et inversement, plus particulièrement pour des véhicules sur rails, du 'type comprenant une source de milieu sous pression et un dispos il tif de contrôle ou de commande contralant, par l'intermédiaire d'une conduite de contrôle, la pression d'alimentation d'un dispositif de freinage principal à partir de la source du milieu sous pression, ledit dispositif à double soupape sensible à la charge contrôlant, lors du fonctionnement à pleine charge, l'alimentation supplémentaire d'ùne installation de freinage supplémentaire déclenchant une force de freinage accrue, avec la pression de freinage réglée dans le dispositif de freinage principal, et étant susceptible d'être commutée à l'aide d'une force proportionnelle à la charge du véhicule et contre l'action de la force d'un ressort, entre une position mettant hors service le dispositif de freinage supplémentaire lors de la marche à vide et une position mettant ce dernier dispositif en service lors de la marche à pleine charge. On a déjà proposé, pour des véhicules sur rails des dispositifs de freinage à air comprimé susceptibles d'être commutés du fonctionnement en marche à vide au fonctionnement à pleine charge. Les freins à air comprimé comportent, comme source de milieu sous pression un réservoir de réserve et comme dispositif de contrôle ou de commande une triple valve qui, en fonction de la pression qui règne dans la conduite principale, contrôle, par l'intermédiaire d'une conduite de contrôle, l'alimentation en pression d'un cylindre de frein . En outre, on connaît un dispositif de commutation qui, lors du fonctionnement à charge pleine , contrôle l'alimentation en pression d'un autre cylindre de frein ou contrôle la commutation d'une tringlerie de freinage commutable en fonction de la charge.Un dispositif à double soupape, servant à la commutation du fonctionnement à vide au fonctionnement à charge pleine est commuté, par une force proportionnelle à la charge du véhicule et à l'encontre de la force d'un ressort, automatiquement d'une position correspondant au fonctionnement à vide, à la mise à l'atmosphère de la boîte de changement de régime pour la modification du rapport de transmission de la tringlerie, dans la position correspondant au fonctionnement à pleine charge. Les dispositifs à double soupape sensibles à la charge, connus à ce jour, présentent l'inconvénient qui réside dans le fait que les tolérances pour la commutation du fonctionnement à vide au fonctionnement à charge pleine et inversement doivent être relativement importantes, ce qui veut dire que les valeurs de commutation ne peuvent pas être choisies avec une très grande sensibilité en raison du fait qu'il faut tenir compte des à-coups qui peuvent se présenter lors du roulement du véhicule et des verrouillages mécaniques nEcessaires pour ledit dispositif à double soupape dans la position de charge pleine pour des véhicules freinés. La présente invention a pour objet un dispositif à double soupape du genre rappele en tête du présent mémoire permettant d'obtenir de façon certaine une commutation même pour un dépassement minimal, dans un sens comme dans l'autre,d'une valeur de commutation de référence, sans que se déclenche de façon intempestive, lors d'un freinage, une commutation due à des à-coups ou à d'autres influences extérieures. Dans le cas d'un véhicule freiné, ledit dispositif à double soupape doit en outre assurer, sans dispositif de verrouillage mécanique particulier, que le frein ne passe pas automatiquement ou ne soit pas automatiquement commuté du fonctionnement "en charge" au fonctionnement "à vide", lorsque la charge du véhicule diminue. A cet effet, le dispositif à double soupape sensible à la charge est, selon l'invention, essentiellement caractérisé par le fait que dans une première chambre de soupape du dispositif à double soupape sensible au changement de la charge, un corps de soupape forme avec un siège de soupape ménagé dans le boîtier de soupape une première soupape qui contrôle la liaison entre la conduite de contrôle et une seconde chambre de soupape pourvue d'un raccord menant au dispositif de freinage supplémentaire, que dans cette seconde chambre de soupape une tige de commutation possédant un siège de soupape forme avec le corps de soupape une seconde soupape contrôlant une liaison entre ladite seconde chambre et l'atmosphère, qu'un premier piston, pour la commutation du fonctionnement à vide au fonctionnement à pleine charge, déplace, à l'encontre de la force d'un ressort et à l'aide d'une pression du milieu de fluide proportionnelle à la charge du véhicule, la tige de commande dans la direction de l'ouverture de la seconde soupape et que dans la seconde chambre de soupape un se cond piston en liaison avec la tige de commutation est chargé, lors du fonctionnement à pleine charge, par la pression de freinage réglée dans le dispositif de freinage principal. Ce qui est important dans cette réalisation ctest que le dispositif à double soupape n'est pas soumis à une force proportionnelle à la charge du véhicule sous la forme de la force d'un levier, mais est soumis à la pression du milieu sous pression, fonction de la charge du véhicule considéré. On connait par ailleurs des soupapes de pesée qui peuvent avantageusement être disposées dans un volume relativement réduit entre la suspension de l'essieu et le châssis du véhicule et qui fournissent, sans course notable, une grandeur de commande sous la forme d'une pression proportionnelle à la charge du véhicule. La mise en oeuvre de telles soupapes de pesée pour la commande de l'organe de commutation du dispositif à double soupape selon l'invention s'est avérée comme étant particulièrement avantageuse , car la pression de commande de la soupape de pesée peut permettre d'obtenir une commutation sûre et certaine même si l'on dépasse légèrement, dans un sens et dans l'autre, la valeur de commutation nominale ou de référence.Par le choix, selon l'invention, d'un piston supplémentaire qui est chargé par la pression qui règne dans le cylindre de frein lorsque le véhicule est freiné on peut en outre assurer, et cela de manicre simple et efficace, que lorsque le véhicule est freiné le dispositif à double soupape sensible à la charge soit verrouillé,par la pression qui règne dans le cylindre de frein, dans sa position de commutation correspondant au fonctionnement à pleine charge. De cette manière on obtient, pour la durée du freinage et seulement pour cette durée, un effet d'auto-maintien du dispositif à double soupape commuté dans sa position de fonctionnement à pleine charge, indépendamment d'une diminution éventuelle de la pression du milieu sous pression, proportionnelle à la charge. Ceci permet d'obtenir non seulement un freinage sans à-coup mais également d'éviter la mise en oeuvre d'un quelconque dispositif mécanique de verrouillage ou de blocage pouvant influencer, de façon défavorable les délais d'entretien du dispositif de freinage. Du fait que le dispositif à double soupape sensible à la charge, tel que conçu par l'invention, est sans pression à l'état desserré, si l'on fait abstraction de la pression de contrôle ou de commande proportionnelle à la charge, et qu'il n'est pas soumis à des forces pouvant provenir de dispositifs de verrouillage, on obtient la sensibilité fine souhaitée.Etant donné qu'il existe des cas d'application dans lesquels il n'est pas souhaité d'avoir un accroissement de la force de freinage par un accroissement de la pression de contrôle ou de commande proportionnelle à la charge, il est prévu, suivant une variante du dispositif à double soupape selon l'invention,d'équilibrer la pression de contrôle ou de commande proportionnelle à la charge non seulement par rapport à la force du ressort soumis à la pression atmosphérique mais aussi contre toute pression qui a été réglée dans le cylindre de frein. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous deux formes de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente une première forme de réalisation d'un dispositif de freinage à air comprimé comportant le dispositif à double soupape sensible à la charge selon l'invention. La figure 2 est un exemple d'exécution d'une variante du dispositif à double soupape sensible à la charge. Dans la figure 1, une triple valve connue et désignée par la référence 1 est raccordée à la conduite générale 2. La triple valve 1 contrôle, en fonction de la pression qui règne dans la conduite générale, l'alimentation en pression d'un cylindre de frein à partir d'un réservoir de réserve 4, par l'intermédiaire d'une conduite de contrôle ou de commande 5. Sur cette dernière est branchée une conduite de contrôle dérivée 5a menant à un dispositif à double soupape sensible à la charge,désigné par la référence générale 6 et dont la sortie est raccordée à une conduite de contrôle ou de commande 7 menant à un second cylindre de frein 8. Un dispositif de soupape de pesée, désigné par la référence 9 est, de manière connue, disposé entre la suspension de l'essieu et le châssis du véhicule et fournit à une conduite de contrôle ou de commande 10 une pression proportionnelle à la charge du véhicule, le dispositif 9 étant raccordé à une entrée de contrôle 11 pourvue contrôle ou la commande du dispositif à double soupape sensible à la charge. Le dispositif à double soupape 6 comprend un carter de soupape 12 comprenant trois chambres de soupape 13, 14 et 15. Dans la première chambre de soupape 13 est situé un plateau de soupape 17 faiblement chargé par un ressort 16 et formant, avec un siège de soupape 18 du carter ou boi- tier 12, une première soupape 17, 18. La première chambre de soupape 13 possède une entrée 19 constituant le raccord pour la conduite de dérivation Sa.Lorsque la soupape 17, 18 est fermée, la liaison entre la première chambre de soupape 13 et la seconde chambre de soupape 14 est interrompue, ladite seconde chambre de soupape 14 possédant une sortie 20 constituant le raccord à la conduite de contrôle ou de commande 7. Lorsque la soupape 17, 18 est ouverte, à l'encontre de la force exercée par le ressort 16, une liaison libre existe entre l'entrée 19 et la sortie 20. La chambre de soupape 14 est subdivisée par la paroi 21 qui forme une chambre cylindrique 22 pour un piston 23 qui est relié avec une tige de commutation creuse 24 dont l'une des extrémités qui constitue un siège de soupape 25 passe de façon étanche dans la chambre 14, à travers une ouverture 26 ménagée dans la paroi intermédiaire 21. Le siège de soupape 25 forme avec le plateau de soupape 17 une seconde soupape 17, 25. Le piston 23 est chargé en direction de son ouverture par un ressort 27 qui prend appui contre la paroi intermédiaire. La chambre 22 limitée par la paroi intermédiaire 21 et par le piston 23 est en permanence reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un perçage 28 ménagé dans le carter ou boîtier 12. La tige de commutation 24 possède dans le voisinage de la chambre 22 une ouverture latérale 29.Lorsque la soupape 17, 25 est ouverte, la chambre 14 est reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire de la tige de commutation 24, par l'ouverture 29, par la chambre 22 et par le perçage 28. Lorsque la soupape 17, 25 est fermée et que la soupape 17, 18 est ouverte, la chambre 14 est isolée de l'atmosphère et la pression qui règne dans la chambre 13 agit également dans la chambre 14, le piston 23 étant chargé en pression dans la direction de l'ouverture de la soupape 17, 18. La troisième chambre de soupape 15 est séparée de la seconde chambre de soupape 14 par une paroi 30 pourvue d'une ouverture 31 dans laquelle est guidée, avec étanchéité, l'autre extrémité fermée de la tige de commutation 24. Dans la chambre 15 est monté un ressort 32 prenant d'une part appui contre la paroi 30 du boîtier 12 et autre part contre un piston 33. Ce dernier est par ailleurs chargé par la pression de commande qui règne dans la conduite 10. Par l'intermédiaire d'une autre ouverture latérale 35 située dans la chambre 15, celle-ci est en permanence reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire de la tige de commutation 24, par l'ouverture 29, par la chambre 22 et par le perçage 28. Si, à l'encontre de la force exercée par le ressort 32,le piston 33 est déplacé par la pression de contrôle ou de commande provenant de la conduite 10, la tige de commutation 24 est déplacée pour que le plateau de soupape 17 soit dégagé de son siège, à l'encontre de la force exercée par le ressort 16, alors que la soupape 17, 25 se ferme en même temps. Le dispositif de freinage comportant le dispositif à double soupape sensible à la charge, tel que représenté dans la figure 1, fonctionne comme suit Si le véhicule est vide ou si la soupape de pesée 9 ajuste dans la conduite 10 une pression de contrôle ou de commande proportionnelle à la charge et ne pouvant pas déplacer le piston 33 à l'encontre de la force du ressort 32, le dispositif à double soupape sensible à la charge se trouve dans la position représentée dans la figure 1 dans laquelle la chambre de soupape 13 est isolée, par l'intermédiaire de la soupape 17, 18 fermée,de la chambre de soupape 14 qui est reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire de la tige de commutation 24, par la chambre 22 et par le perçage 28. De ce fait, la conduite de contrôle ou de commande 7 et le cylindre de frein 8 sont reliés à l'atmos phère. Si le véhicule est freiné en fonctionnement à vide, la triple valve 1 règle dans la conduite de contrôle 5 et, par voie de conséquence, dans le cylindre de frein, uné pression qui règne également dans la chambre de soupape 13, par l'intermédiaire de la conduite de dérivation 5a. Le dispositif à double soupape 6 conserve sa position représentée dans la figure 1 jusqu'd ce que le véhicule porte une charge en sorte qu'une pression de commande proportionnelle à la charge est émise, laquelle pression de commande déplace, à l'encontre de la force exercée par le ressort 32, le piston 33 avec la tige de commutation en direction de l'ouverture de la soupape 17, 18. Abstraction faite des faibles ressorts 16 et 27,la force du ressort 32 est choisie de telle manière que lorsque l'on dépasse une certaine pression de contrôle ou de commande proportionnelle à la charge, la valeur de commutation nominale du dispositif à double soupape 6 est dépassée et la tige de commutation est déplacée dans sa position qui correspond à l'ouverture de la soupape 17, 18. Si l'on commande un freinage, la pression fournie par la triple valve au cylindre de frein s'établit également dans la chambre 13 de même que dans la chambre 14 en raison de ce que la soupape 17, 25 est ouverte, et également en-dessous du piston 23. De cette manière, la tige de commutation se trouve verrouillée dans la position qui correspond au fonctionnement à pleine charge pour la durée du freinage qui est commandée et seulement pour cette durée. Du fait de la liaison de la conduite de contrôle ou de commande 7 à la chambre 14, le cylindre de frein 8 est également chargé en pression, en sorte que lors du fonctionnement à charge pleine, la force de freinage est augmentée par l'effet du cylindre de frein supplémentaire. Si l'on desserre à nouveau le frein, la conduite de contrôle ou de commande 5 et avec elle le cylindre de frein 3, la conduite de dérivation 5a et les chambres de soupape 13, 14, la conduite de contrôle ou de commande 7 et le cylindre de frein 3 sont reliés à l'amosphère. De ce fait, la tige de commutation 24 est déverrouillée dans sa position de pleine charge. Si pendant un serrage on devait se situer endessous de la valeur de commutation nominale ou de référence par suite d'une chute de pression de la pression de commande fournie par la soupape de pesée 9, la tige de commutation reste néanmoins dans sa position correspondant à la charge pleine et le dispositif à double soupape sensible à la charge revient dans sa position représentée dans la figure 1 uniquement lors du desserrage du frein. Tant que le frein est desserré, donc tant que le dispositif de verrouillage de la tige de commutation 24 n'est pas opérant, il peut reproduire l'ouverture et la fermeture de la soupape 17, 18 c'est-à-dire la mise en service ou la mise hors service du cylindre de frein supplémentaire 8, si la pression de contrôle de la soupape de pesée passe très peu , par exemple à 0,1 atmosphère relative, au-dessus ou en-dessous de la valeur de commutation de référence nominale du dispositif à double soupape sensible à la charge. Par contre, et par mesure de sécurité, on est assuré, même sans dispositif de verrouillage mécanique que le frein ne commute pas de la position "chargée" à la position 'à vide". Le dispositif à double soupape sensible à la charge selon la figure 2 correspond essentiellement au dispositif à double soupape sensible à la charge de la figure 1. Dans les deux cas, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références. Le dispositif à double soupape sensible à la charge selon la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 par le fait que la chambre de soupape 13 est reliée en permanence par un canal 36 prévu dans le boîtier de soupape 12, avec la chambre de soupape 15 qui n'est pas reliée à l'atmosphère comme dans la réalisation de la figure 1. De ce fait, et lors d'un freinage, la pression de commande de la soupape de pesée tient compte de la force du ressort 32 et, de plus, de la pression réglée dans le cylindre de frein. Lorsque le frein est desserré, cela ne conduit à aucune différence par rapport au dispositif à double soupape sensible à la charge selon la figure 1. Si la pression croît dans le cylindre de frein, cela conduit, dans une même mesure, à une diminution de l'effet de la pression de commande de la soupape de pesée.Le dispositif à double soupape sensible à la charge reste, indépendamment de l'accroissement ou de l'abaissement de la pression de commande de la soupape de pesée, dans la position qu'il a assumée pour la pression d'auto-maintien de par exemple 0,2 atmosphère relative dans les deux cylindres de frein 3 et 8. Unc condition préalable pour cela réside dans le fait que dans la forme de réalisation selon la figure 2 le piston 33 n'est pas relié à la tige de commutation 24. Mais il est évident que le piston 33 peut être solidarisé à la tige de commutation 24 si le piston est réalisé sous la forme d'un piston différentiel et que de ce fait une partie seulement de la surface du piston est chargée par la pression qui règne dans le cylindre de frein, surface de piston qui doit être inférieure à la surface de piston efficace du'piston 23 afin que l'effet de verrouillage ne soit pas supprimé. En outre, il est évident pour l'homme de l'art que pour augmenter la force de freinage lors du fonctionnement à pleine charge on peut prévoir, à la place d'un cylindre de frein supplémentaire, également une tringlerie de freinage commutable en fonction de la charge ou un cylindre de frein à chambre unique et pour laquelle un rapport efficace de pression peut être modifié en ajustant un transformateur de pression. L'invention ntest pas limitée à des installations de freinage à air comprimé. En principe, le dispositif à double soupape sensible à la charge est également utilisable dans les installations de freinage hydraulique. Finalement, l'invention n'est pas limitée à des installations de freinage pour des véhicules sur rails. Des commandes de freinage correspondantes sont, en principe, également appropriées pour des véhicules automobiles. Il convient toutefois de noter que le dispositif à double soupape sensible à la charge est particulièrement approprié pour être utilisé dans des installations de freinage pour véhicules sur rails. REVENDICATIONS 1. Dispositif à double soupape sensible à la charge, dans une installation de freinage à milieu sous pression, commutable automatiquement du fonctionnement à vide au fonctionnement à pleine charge et inversement, plus particulièrement pour des véhicules sur rails du type comprenant une source de milieu sous pression et un dispositif de contrôle ou de commande contrôlant, par l'intermédiaire d'une conduite de contrôle, la pression d'alimentation d'un dispositif de freinage principal à partir de la source du milieu sous pression, ledit dispositif à double soupape sensible à la charge contrôlant, lors du fonctionnement à pleine charge, l'alimentation supplémentaire d'une installation de freinage supplémentaire déclenchant une force de freinage accrue, avec la pression de freinage réglée dans le dispositif de freinage principal, et étant susceptible d'être commutée à l'aide d'une force proportionnelle à la charge du véhicule et contre l'action de la force d'un ressort, entre une position mettant hors service le dispositif de freinage supplémentaire lors de la marche à vide et une position mettant ce dispositif en service lors de la marche à pleine charge, caractérisé par le fait que dans une première chambre de soupape (13) du dispositif à double soupape sensible à la charge (6), un corps de soupape (17) forme avec un siège de soupape (18) ménagé dans le boîtier de soupape (12), une première soupape (17, 18) qui contrôle la liaison entre la conduite de contrôle (5) et une seconde chambre de soupape (14) pourvue d'un raccord (20) menant au dispositif de freinage supplémentaire (8), que dans cette seconde chambre de soupape (14) une tige de commutation (24) possédant un siège de soupape (25) forme avec le corps de soupape (17) une seconde soupape (17, 26) contrôlant une liaison entre ladite seconde chambre et l'atmosphère, qu'un premier piston (33) pour la commutation du fonctionnement à vide au fonctionnement à pleine charge, déplace, à l'encontre de la force d'un ressort et à l'aide d'une pression du milieu fluide proportionnelle à la charge du véhicule, la tige de commutation dans la direction de l'ouverture de la seconde soupape et que dans la seconde chambre de soupape, un second piston (23) en liaison avec la tige de commutation est chargé, lors du fonctionnement à pleine charge, par la pression de freinage réglée dans le dispositif de freinage principal. 2. Dispositif à double soupape selon la reven dication 1, caractérisé par le fait que le premier piston (33) est chargé par la pression de freinage en direction de la force du ressort. 3. Disnositif à double soupape selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le premier piston (33) est librement relié à la tige de commutation (24). 4. Dispositif à double soupape selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le premier piston (33) est un piston différentiel comportant une partie de surface chargée par la pression de freinage réglée, et qui est inférieure à la surface du second piston. 5. Dispositif à double soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le premier piston (33) est disposé, coaxialement à la première et à la seconde chambre de soupape (13, 14) dans une troisième chambre de soupape (15) qui comporte au moins un ressort (32) chargeant le premier piston (33), la chambre recevant ledit ressort étant en permanence reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire de la tige de commutation ou étant au moins partiellement chargée par la pression de freinage réglée. 6. Dispositif à double soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la pression proportionnelle à la charge est formée par des soupapes de pesée qui sont montées entre les suspensions des essieux et le châssis du véhicule.