Brevet FR2327895A1 — publié le 19770513

La présente invention concerne un transformateur de pression pour des freins à air comprimé en fonction de la charge, plus particulièrement pour des véhicules sur rails (trains), du type réglant dans le cylindre de frein qui lui est raccordé une pression de con trle ou de commande plus ou moins élevée en fonction de la charge considérée. Dans un train, on associe à chaque véhicule ou wagon un frein à air comprimé. Les freins de tous les wagons d'un train sont actionnés simultanément, sous le contrôle de la pression qui règne dans une conduite générale qui s'étend le long du train et qui mène à un robinet de frein du mécanicien prévu dans la locomotive, lequel robinet de mécanicien est à son tour relié à un réservoir d'air principal communiquant avec un compresseur. Si les freins du train concerné sont desserrés, la conduite générale est sous pression. Si l'on souhaite freiner le train, on actionne alors le robinet de frein du mécanicien de façon à isoler la conduite principale du réservoir d'air principal et à relier cette conduite à l'atmosphère.La pression dans la conduite principale baisse en sorte que les soupapes de contrôle ou de commande des wagons du train, et qui sont raccordées à la conduite principale,sont sollicitées. Les cylindres de frein sont alors chargés en air comprimé à partir des réservoirs d'air de réserve prévus sur les wagons, et les sabots de freins s'appliquent contre les roues. La pression qui a été réglée dans les cylindres de frein et par conséquent la force avec laquelle les sabots de frein sont respectivement appliqués contre la roue associée, dépend de la pression qui a été réglée dans la conduite principale. Afin de régler automatiquement la pression qui règne dans les cylindres de frein également en fonction de la charge du véhicule considéré, on utilise ce que lton désigne couramment par transformateun de pression ou encore réducteurs de pression qui sont reliés à la soupape de contrôle ou de commande susmentionnée associée à chaque véhicule, ainsi qu'à un dispositif pour déterminer la charge de ce dernier.Ces transformateurs de pression ont pour objet d'accrottre ou de réduire de façon correspondante la pression qui règne dans le ou dans les cylindres de freins associés et pour une méme pression qui règne dans la conduite principale de manière que lorsque le levier de frein du mécanicien est manoeuvré pour par exemple déclencher le premier palier de freinage, les freins de tous les véhicules d'un train soient actionnés avec une force qui corresp ond à la charge du véhicule cor respondant du train. L'invention a pour objet d'assurer une commande du transformateur de pression, qui soit telle que sa position "chargée" ou "vide" et correspondant à 11 état chargé ou déchargé du wagon concerné soit fixée de façon univoque au début d'un freinage et reste également fixée pendant le freinage. A cet effet, le transformateur de pression selon l'invention, et qui est du type rappelé en tête du présent mémoire est essentiellement caractérisé par le fait qutil comporte une soupape-de commutation chargée par la pression de con trêle ou de commande et pourvue d'un tiroir de distribution susceptible d'être verrouillé dans chacune des deux positions correspondant aux pressions basses et élevées qui règnent dans le cylindre de frein. D'autres caractéristiques et objets de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre d'exemple et à l'aide du dessin annexé, d'un transformateur de pression conforme à l'invention. La figure 1 représente un schéma de bloc du frein à air comprimé d'un wagon de chemin de fer Les figures 2 à 5 représentent respectivement la soupape de commutation du transformateur de pression du frein à air comprimé selon la figure dans la postion "vide", avec frein desserré ou lors du serrage ou dans la position "chargé" lors d'un freinage ou dans une position médiane avant un freinage. Le frein à air comprimé comprend une soupape de contrôle ou de commande 1 réalisée sous la forme d'une triple valve, un transformateur de pression 2 pourvu d'une soupape de commutation 3, au moins un réservoir d'air de réserve 4 et au moins un cylindre de frein 5. La triple valve 1 est reliée, par sa chambre de contrôle ou de commande 6, à une chambre 8 communiquant avec la conduite générale ou principale 7, à une chambre 10 communiquant librement avec l'atmosphère par une ouverture 9, à une chambre 12 communiquant, par l'intermédiaire d'une conduite 11 au transformateur de pression 2 et à la soupape de commutation 3, et, par l'intermédiaire d'une conduite 13, à une chambre 14 communiquant avec le réservoir d'air de réserve 4. Le cylindre de frein 5 est relié, par l'intermédiaire d'une conduite 15, au transformateur de pression 2 auquel est également relié, par 11 intermédiaire d'une conduite 16, le réservoir d'air de réserve 4. La soupape de commutation 3 et le transformateur de pression 2 sont reliés entre eux par une conduite 17 ainsi que par une conduite 18.Enfin, une conduite 19 mène à la soupape de commutation 3 qui est chargée, par l'intermédiaire d'un dispositif servant à determiner la charge du véhicule, avec la pression de con trôle ou de commande correspondante. Pendant un freinage, la triple valve 1 commande l'alimentation d'air comprimé du réservoir d'air de réserve 4 au cylindre de frein 5, en fonction de la différence entre les pressions qui règnent dans la conduite principale 7 ou dans la chambre 8 qui y est raccordée, et dans la chambre de contrôle ou de commande 6, et, pendant le desserrage, la désaération du cylindre de frein 5 en fonction de cette différence de pression.Lors d'un freinage, la pression L qui règne dans la conduite principale 7 est abaissée, ce qui a pour conséquence que la pression A qui règne dans la chambre de contrôle ou de commande 6 prédomine et ouvre une soupape qui se situe entre les chambres 12 et 14 en sorte que l'air comprimé provenant du réservoir d'air de réserve 4 pénètre, par la conduite 13 et par la chambre 14, dans la chambre 12 et y règle une pression préalable de contrôle ou de commande Cv qui dépend de la pression L qui règne dans la conduite principale.Lors d'un desserrage, la conduite L qui règne dans la conduite principale est augmentée, ce qui a pour conséquence l'ouver- ture d'une soupape qui se situe entre les chambres 10 et 12, en sorte que l'air comprimé de la chambre 12 peut s'échapper dans l'atmosphère en passant par la chambre 10 et son ouverture 9, en sorte que la pression Cv baisse en fonction de la pression L qui règne dans la conduite principale. Le transformateur de pression 2 est chargé, par l'intermédiaire de la conduite 11, à la pression de précontrôle ou de précommande Cv et règle dans le cylindre de frein 5 une pression C qui dépend de la pression de précontrôle Cv. Lors d'un freinage, la pression de prêcontrôle ou de précommande Cv croît, en sorte que s 'ou- vre dans le transformateur de pression 2 une soupape qui établit une liaison entre la conduite 16 venant du réservoir d'air de réserve 4 et la conduite 15 qui mène au cylindre de frein 5. Cette soupape se ferme dès qu'est atteinte, dans le cylindre de frein 5, la pression C qui correspond à la pression de précommande ou de précontrôle Cv. Lors du desserrage des freins, la pression C v baisse, en sorte qu'une soupape s'ouvre dans le transformateur de pression 2 et relie le cylindre de frein 5 ou sa conduite 15 à l'atmosphère afin de permettre l'échappement d'air comprimé jusqu a ce que la pression C qui règne dans le cylindre de frein 5 ait chuté au point de corres pondre à la pression C v diminuée. Le transformateur de pression 2 fournit deux paliers de transformation différents entre la pression de précontrôle ou de précommande Cv et la pression C qui règne dans le cylindre de frein, plus particulièrement une faible transformation de pression lorsque le véhicule ou wagon est vide et une transformation élevée lorsque le wagon est chargé. A cet effet, le transformateur de pression 2 est relié, par la conduite 17, à la soupape de commutation 3. Lorsque le véhicule est vide, la conduite 17 est reliée, par l'intermédiaire de la soupape de commutation 3, à l'atmosphère, alors que lorsque le véhicule est chargé, ladite conduite 17 est reliée, par l'intermédiaire de la conduite 18 avec celle des chambres du transformateur de pression 2 qui, par l'intermédiaire de la conduite 15, communique avec le cylindre de frein 5.La soupape de commutation 3 relie donc, au choix, la conduite 17 soit à l'atmosphère, soit au cylindre de frein 5. La soupape de commutation 3 est commandée par la pression de contrôle ou de commande T qui règne dans la conduite 19. Ainsi que cela ressort des figures 2 à 5, la soupape de commutation 3 comporte un tiroir de distribution 20 comportant, dans une chambre à ressort 21, un grand piston 22 qui y est mobile avec étanchéité et contre lequel prend appui un ressort 23, par l'intermédiaire d'un disque de ressort. Le ressort 23 porte, par son autre extrémité, contre un second disque de ressort 25 s'appuyant contre une vis de réglage 26 qui sert à régler la tension du ressort 23. En outre, la chambre à ressort 21 est reliée, par l'intermédiaire d'une ouverture 27 à l'atmosphère, et elle comporte une butée annulaire intérieure 28 pour le piston de grand diamètre 22. Le tiroir de distribution comporte en outre trois pistons de contrôle ou de commande30, 31 et 32 de plus faible diamètres, lesquels pistons sont guidés axialement, avec étanchéité,dans un alèsage 33 de la soupape de commutation 3. Dans l'espace annulaire entre le piston 22 de plus grand diamètre, et le piston de contrôle ou de commande voisin 32, de plus faible diamètre, débouche une conduite 19. Dans l'espace annulaire entre les pistons de contrôle ou de coanan- de -30 et 31 débouche la conduite 18. L'espace annulaire entre les pistons de contrôle ou de commande 31 et 32 est relié à l'atmosphère par une ouverture 34 de la soupape de commutation 3. La conduite 17 débouche, par l'intermédiaire d'un perçage de contrôle ou de commande 35 en un emplacement tel de l'alésage 33 de la soupape de commutation 3 que dans la position axiale d'extrémité du tiroir de distribution 20, comme représentée dans les figures 2 et 3, elle communique, par l'ouverture 34 de la soupape de commutation 3, avec l'atmosphère, alors que dans la position axiale d'extrémité du tiroir de distribution 20, comme indiquée en figure 4, elle communique avec la conduite 18. Dans chacune des positions axiales d'extrémités telles que représentees dans les figures 2 et 3 dtune part, et 4 d'autre part, le tiroir de distribution 20 est susceptible d'être verrouillé. A cet effet, la soupape de commutation 3 est pourvue d'un piston de verrouillage 36 qui est mobile, avec étanchéité, dans une seconde chambre à ressort 37 qui est située à l'autre extrémité de la soupape de commutation 3 par rapport à la première chambre à ressort 21. Le piston de verrouillage 36 est chargé par un ressort 38 contre une butée annulaire 39 au-dessus de laquelle la conduite 11 débouche dans la soupape de commutation 3. Le piston de verrouillage 36 coagit par 1 r extrémité de sa tige de piston 40 avec le tiroir de distribution 20. Le tiroir de distribution 20 ainsi que le piston de verrouillage 36 ou sa tige de piston 40 sont disposés perpendiculairement entre eux. La tige de piston 40 est pourvue à son extrémité libre d'une pointe conique 41 alors que le tiroir de distribution 20 est pourvu, à son extrémité voisine de cette pointe 41 d'une gorge annulaire 42 ayant en coupe la forme d'un V, ainsi que d'une surface annulaire oblique 43 située sur le côté éloigne des pistons de contrôle de commande 30, 31, et 32. Dans la figure 2, la position de la soupape de commutation 3 ou celle de scn tiroir de distribution 20 est celle qui correspond à une voiture non chargée ou vide. Par le ressort 23, le piston 22 du tiroir de distribution 20 est appliqué contre la face frontale gauche de la chambre à ressort 21 en sorte que la conduite 17 communique, par l'ouverture 34, avec l'atmosphère. Le frein est desserré en sorte que le piston de verrouillage est appliqué, par le ressort 38, contre la butée annulaire 59. Lors du freinage , la pression de précommande ou de précontrône Cv s'établit, et cette pression déplace, en agissant par l'in termédiaire de la conduite 11, le piston de verrouillage 36, à l'en- contre de l'action du ressort 38, en sorte que la pointe conique 41 de la tige de piston 40 pénètre dans la gorge annulaire 42, comme cela est visible dans la figure 3. Le tiroir de distribution 20 est, de ce fait, fixé mécaniquement dans sa position axiale d'extrémité gauche au dessin, ce qui assure une position déterminée "vide" pour la soupape de commutation 3. Dans la figure 4, la soupape de commutation 3 est représentée dans sa position "chargé", lors d'un freinage. Par la pression de contrôle ou de commande T qui règne dans la conduite 19, le tiroir de distribution 20 est refoulé, à l'encontre du ressort 23,de manière que son piston 22 de plus grand diamètre porte contre la butée annulaire 28. Dans cette position axiale d'extrémité vers la droite, la conduite 17 est isolée de l'ouverture 34 et communique par contre avec la conduite 18, en sorte que la chambre du transformateur de pression 2, qui a été vidée dans la position "vide", est maintenant chargée avec la pession C qui règne dans le cylindre de frein.Le piston de verrouillage 36 est déplacé par la pression de contrôle ou de commande préalable Cv vers le tiroir de distribution 20 pour que la pointe conique 41 de la tige de piston 40 porte contre la surface annulaire oblique et fixe le tiroir de distribution 20 dans la position axiale d'extrémité droite, ce qui définit la position "chargé" de la soupape de commutation 3. Dans la figure 5, on a représenté la positon médiane du tiroir de distribution 20, dans laquelle le piston de contrôle ou de commande intermédiaire 31 se situe juste au droit du perçage de contrôle ou de commande 35 de la conduite 17. Si l'on procède à un freinage, et si le piston-de verrouillage 36 est chargé par la pression de précontrôle ou de récommande Cv afin de se déplacer, à l'encontre du ressort 38, vers le tiroir de distribution 20, la pointe conique 41 du piston de verrouillage attaque la surface annulaire oblique 43 et déplace le tiroir de distribution 20 complètement vers la droite, dans la position telle que représenté en figure 4. I1 en est de même pour une position médiane dans laquelle le piston de verrouillage 36 vient, lors d'un freinage, en contact avec la gorge annulaire 42. La pointe conique 41 du piston de verrouillage viendrait alors en contact avec la gorge annulaire 42 et déplacerait ainsi le tiroir de distribution 20 dans la position axiale telle que déterminée dans la figure 2. Le piston de verrouillage 36 pourrait également être chargé non pas par la pression C mais par la pression C qui règne dans le v cylindre de frein. Dans tous les cas, on est assuré que la soupape de commutation 3 ou le tiroir de distribution 20 est amené, lors d'un frei nage, toujours dans l'une des deux positions déterminées, et y serait maintenue pendant le freinage, même si la pression de contrôle ou de commande T ne devait pas avoir déplacé à l'encontre du ressort 23, le tiroir de distribution 20 dans sa position axiale de droite selon la figure 4, mais par exemple dans la position selon la figure 5. En outre, la réalisation selon ltinvention permet d'être certain que la soupape de commutation 3, et, par voie de conséquence le transformateur de pression 2, ne commutent pas pendant un freinage, même si la pression de contrôle ou de commande T devait changer pendant ce freinage. R E V B N D I C A T I O N S 1 - Transformateur de pression pour des freins à air comprimé en fonction de la charge, plus particulièrement pour des véhicules sur rails, du type réglant dans le cylindre de frein qui lui est raccordé une pression de contrôle ou de commande plus ou moins élevée en fonction de la charge considérée, caractérisé par le fait qu'il comporte une soupape de commutation (3) chargée par la pression de contrôle ou de commande (T) et pourvue d'un tiroir de distribution (20) susceptible d'être verrouillé dans chacune des deux positions correspondant aux pressions basses et élevées (C) qui règnent dans le cylindre de frein. 2 - Transformateur de pression selon la revendication 1, caractérisé par une conformation telle de la soupape de commutation (3), que le tiroir de distribution (20) est susceptible, au début de chaque freinage, d'être fixé dans une ou dans l'autre des deux positions. 3 - Transformateur de pression selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la soupape de commutation (3) est pourvue d'un piston de verrouillage (36) chargé par un ressort, lequel piston de verrouillage est, au début de chaque freinage, susceptible d'être déplacé, à ltencontre de l'action du ressort (38) pour venir en contact avec le tiroir de distribution (20) grâce au fait qu'il est chargé avec de l'air comprimé, de préférence avec de la pression de précommande ou de précontrôle Cv ou de la pression C qui règne dans le cylindre de frein. 4 - Transformateur de pression selon les revendications 2 et 3 prises en combinaison, caractérisé par le fait que le piston de verrouillage (36) et le tiroir de distribution (20) sont disposés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre, et coagissent par l'intermédiaire de surfaces obliques (41 ou 42, 43) de telle manière que le tiroir de distribution (20), lorsque le piston de verrouillage 36 est chargé en pression et est déplacé vers le tiroir de distribution (20), est susceptible d'être amené dans la position qui correspond aux pressions basses et élevées qui règnent dans le cylindre de frein. 5 - Transformateur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la soupape de commutation (3) est reliée au cylindre de frein (5) et à une chambre dudit transformateur, le tiroir de distribution -(20) reliant la chambre du transformateur, se situant dans la position qui correspond pour des pressions C qui règnent dans le cylindre de frein, au cylindre de frein (5) et la désaérant dans la position qui correspond à des pressions plus faibles C du cylindre de frein. Transformateur de pression selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé par le fait que le tiroir de distribution (20) est susceptible d'être déplacé par un ressort (23) dans la position qui correspond à la basse pression C du cylindre de frein, et par une pression de contrôle ou de commande T, et à l'en- contre dudit ressort (23), dansa position qui correspond à la pression élevée C qui règne dans le cylindre de frein.