Brevet FR2322037A1 — publié le 19770325

La présente invention concerne une soupape d'arrêt pour des installations de freinage à accumulateur à ressort pour des véhicules automobiles, du type à trois chambres dont la première est reliée à une soupape de freinage en position de blocage (soupa- pe de tIoeage), dont la seconde est reliée au cylindre de frein à accumulateur à ressert et dont la troisième est reliée à une conduite d'arrêt qui est désaérée quand ladite soupape de blocage est en position de freinage qui est reliée r une source de secours ou source auxiliaire d'air comprimé et qui est normalement chargée à tartir ce la source d'air comprimé de service, et ccnprenant en outre, entre la première chambre et la seconde chambre, une soupape dont 11 organe d'obturation est chargé, en direction de l'ouverture de la soupape, par la pression qui règne dans la première chambre, ainsi qu'un piston commandant la soupape et charge en direction de l'ouverture de la soupape, par la pression qui règne dans la seconde chambre, à l'encontre de la pression qui règne dans la troisième chambre qui sépare de la seconde chambre. Une soupape d'arrêt de ce genre est décrite dans la demande allemande publiée sous le n 2.120.113. La soupape est réalisée sous la forme d'une soupape de retenue s'ouvrant,à l'encontre de la force d'un ressort, en direction de l'écoulement vers la seconde chambre, soupape de retenue dans l'organe d'obturation est accouplée au piston par l'intermédiaire d'un accouplement à entratiement, et ce piston est chargé par un resscrt de pression disposé dans la troisième chambre et qui est plus fort que le ressort qui charge la soupape. Il est résulte que le piston, lors d'un excès de charge provenant de la seconde chambre et supérieur à la force exercée par la force développée par le ressort de pression, maintient la soupape de retenue dans sa position ouverte.De plus, la soupape d'arrêt connue est pourvue, pour charger la conduite d'arrêt ou de blocage, d'une tuyère traversant le piston, et la manchette de ce dernier est réalisée sous la forme d'une soupape de retenue qui s ' ouvre vers la seconde chambre, dans la directicn de l'écoulement. Pour fenctionner de façon store, une telle soupape d'arrêt rend nécessaire l'utilisation de deux ressorts ; si l'un de ces ressorts devait faiblir ou se casser, la soupape n'est plus à même de remplir sa fonction de protection : si le ressort qui charge la soupape cu si le ressort de pression qui charge le piston devait se casser, cela conduit à un vidage de la seconde chambre lors de l'établissement, non souhaité, de la pression dans la première chambre, par exemple par suite d'une rupture d'une conduite menant à cette chambre. ainsiqu'àun freinage intempestif du véhicule. Un autre inconvénient de la soupape d'arrêt connue résulte de la charge du pistcn par un ressort, et qui est du au fait que lors de la commande de la soupape de freinage en position de blocage, la seconde chambre se vide, par l'intermédiaire de la soupape, uniquement jusqu'à une pression residuelle, la soupape se fermant ensuite sous la charge du ressort alors que la pression résiduelle, fortement étranglée par la tuyère, diminue prçgressive- ment par l'intermédiaire de la conduite d'arrêt. Compte tenu de ces considérations relatives aux pressions, le cylindre de frein à accumulateur à ressort fournitau début une force de freinage normale mais qui, progressivement, croit jusqu'à une valeur finale.Enfin, la charge de la soupape par le ressort provoque une retenue de la pression en sorte qu'il 'est pas possible d'accumuler dans la seconde chambre et par v@ie de conséquence dans le cylindre de frein à accumulateur à ressort le niveau de pression total qui est établi dans la soupape de freinage en position de blocage et dans la première chambre. Etant donné que pour une mEme force du ressort à accumulation le pistc;n du cylindre de frein à accumulateur à ressort doit avoir des dimensions plus grandes correspondantes, ceci conduit d'une part à des moyens plus importants à mettre en oeuvre dans la fabrication et à une consommation plus importante en air par le frein à accumulateur à ressort. La présente invention à pour objet de réaliser une soupape d'arrêt du type rappelé en tete du présent mémoire, permettant de remédier aux inconvénients sus-mentionnes, ne comportant donc pas un resscrt mettant en danger la sécurité de fonctionnant lorsque ce dernier se casse ou se fatigue ou provoquant un freinage intempestif lors de la rupture de la conduite menant vers la première chambre, la soupape dlarrdt selon l'invention devant en outre permettre un vidage controlé, complet eut rapide de laseconde chambre et par ccnséquent du cylindre de frein à accumulation à ressort sans provo- quer de retenue ou de diminution de la pression de desserrage pour ledit cylindre. A cet effet, la soupape d'arrêt selon l'invention est essentiellement caractérisée par le fait que le piston est un piston différentiel dont la petite surface est chargée par la pression qui règne dans la seconde chambre, dont la plus grande surface est chargée par la pression qui règne dans la troisième chambre et dont la surface différentielle est chargée par la pression atmosphèrique. Prâce a cette réalisation, et si l'on donne à la surface différentielle des dimensions correspondantes, surface différentielle que l'on doit généralement choisir à une valeur faible, on obtient, lors de l'alimentation en air comprimé de la première chambre, l'ouverture de la soupape, l'air comprimé pénétrant, sans obstacle, également dans la seconde chambre et dans le cylindre de frein à accumulateur à ressort, en sorte que la même pression règne dans les deux chambres. @près la fin de l'alimentation en air comprim > , le piston différentiel se déplace lorsque l'égalité de pression est obtenue entre la seconde et la troisième chambre, avec une force faible et déterminée par la surface différentielle, 11 organe d'obturation de la soupape se trouvant appliqué sur son siège.Ce n'est que dans le cas d'une rupture de la conduite qui mène de la soupape de freinage en position de blocage vers la première chambre que l'organe d'obturation est appliqué par voie pneumatique fermement et de façon étanche sur son siège, en sorte que la pression qui règne dans la seconde chambre est maintenue. Pour sa commande, la soupape n'a donc pas besoin de ressorts provoquant des effets de retenue de pression et qui sont susceptibles de se casser avec le temps. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la commande avantageuse de la soupape qui peut être réalisée de façon très s@m@le, est obtanue si le diam@tre d'étanchéité est inférieur au diamètre de la petite surface du piston différentiel et si son organe d'obturation est relié rigidement audit piston. @fin de rendre possible un desserrage de secours rapide du frein @ accumulateur à ressort, la tuyère de la soupape d'arrêt connue et rappelée c ci-dessus est court-circuitée par une soupape de retenue formée par le moyen d'étanchéité du piston. Etant donné que l'élasticité de ce moyen d'étanchéité du piston varie fortement en fonction de la température, il en résulte que la pression de retenue de la soupape de retenue dépend fortement de la température. @fin de pourvoir la soupape d'arrêt conforme à l'invention d'un dispositll de desserrage de secours C- action rapide, ladite soupape d'arrêt étant réalisée avec des moyens peu importants, il est proposé de pourvoir le fond du piston du piston différentiel d'une ouvertur@ qui est controlée par une soupape de retenue qui s'ouvre vers la seconde chamlre, en direction de l'écoulement et dont le corps d'ohturation comporte un doigt de guidage mobile dans un perçage borgne de L'organe d'obturation, et chargé par un ressort s'appuyant par ailleurs contre l'organe d'obturacion. A titre d'exemple on a décrit ci@dess@us et représent@ au dessin annexé un frein cl accumulateur à ressort comportant une soupape d'arrêt représentée en coupe. A partir d'une source d'air comprimé non représentée, une conduite 1 mène, par l'intermédiaire d'une soupape de protection 2, vers un réserveir d'air 3 servant de source d'air comprimé de service ainsi que vers un second réservoir d'air ra qui sert de source d'air comprimé auxiliaire.A partir du réservoir d air 3, une conduite 5 mène à une soupape de blocage 6 qui, selon son réglage,obture une conduite 8 menant vers une soupape de blocage 7, relie la soupape d'arrêt à la conduite 3 ou la vide dans l'atmos- ph-re. A partir du réservoir d'air 4, une conduite 9 mène à une soupape d'arrêt 10 servant de soupape de desserrage d'urgence, et de ladite soupape 10, sous la forme d'une conduite d'arret cu de blocage 11 vers la soupape d'arrêt 7 et vers la soupape de freinage en position de blocage 5 qui, dans sa position de freinage, désaère la conduite ll ainsi que la conduite 8, mais l'obture dans des conditions normales. La soupape d'arrêt 7 comporte trois chambres 12, 13 et 14 ; la conduite 8 débouche dans la première chambre 12, à la seconde chambre 13 est raccordé un cylindre de frein s accumulateur à ressort 15, et dans la chambre 14 débouche la conduite d'arrêt ou de blocage 11. Entre les chambres 12 et 13 est disposé un organe d'obturation 16 en forme de plateau qui constitue avec un siège de soupape 17 solidaire du carter et entourant l'embou- chure de la conduite 8, une soupape 16, 17 qui contrôle la liaison entre les chambres 12 et 13.Les chambres 13 et 14 sont séparées entre elles par un piston différentiel 18 dont la grande surface 19 est dirigée vers la chambre 14 et dont la petite surface 20 ayant un dariétre qui est supérieur à celui du siège de soupape 17, est tournée vers la chambre 13. La surface différentielle du piston différentiel 18 est chargée en permanence à la pressicn atmosphèrique par l'intermédiaire d'une chambre annulaire 22 qui est reliée à l'atmosphère par un canal 21. L'organe d'obturation 15 est relié au piston différentiel 18 à l'aide de barrettes 23 prévues près de srn bord. Le fond du piston du piston différentiel 18 est traversé par une tuyère :4 et par une ouverture 25 à passage transversal qu st supérieur à celui de la tuyère. Du côté de la chambre 13, l'ouverture 25 est ferm-ae par un corps d'obturation 26 qui forme, avec l'ouverture une soupape de retenue 95, 26 qui ouvre vers la chambre 13, -en direction de l'écoulement. Te corps dtbbturation 26 est pourvu d'un doigt de guidage 27 et qui est guidé dans un perçage borgne de l'organe d'obturation 16.Un faible ressort 28 est tendu entre l'organe d'obturation 16 et le corps d'obturation 26. Pour charger ou pour desserrer le frein à accumulateur à ressort, et lorsque la soupape d'arret 10 est fermée, la soupape de freinage en position de blocage 6 est amenée dans sa position de desserrage dans laquelle elle relie les conduites 5 et 8, obturant par ailleurs la conduite d'obturation ou d'arrêt 11. A partir du ra--servcir d'air 3, de l'air comprimé passe par les conduites 5 et 8 dans la chambre 12 de la soupape d'arrêt 7, y soulève l'organe d'obturation 16 de son siège 17 et pénètre dans la chambre 13 ainsi que dans le cylindre à accumulation à ressort 15.La soupape 16, 17, aidée par la charge fortement unilatérale du piston différentiel 18, du cbte de la surface 20, est alors ouverte aussi grandement que possible, en sorte qu'une chute de pression, tout au plus négligea- ble, apparatt entre les chambres 12 et 13. En meme temps, l'air comprimé, étranglé par la tuyère 24, passe dans la chambre 14 et pénètre dans la conduite d'arrêt 11 dans laquelle une pression s'établit progressivement. Après que la pression maximale soit atteinte dans la chambre 13 et par suite du cylindre 15 chargé et amené dans sa position de desserrage, la pression dans la chambre 14 s'adapte progressivement, par l'intermédiaire de la tuyère 24, à la pression qui règne dans la chambre 13.A l'équiLibre des pressiLns entre les chambres 14 et 13, et donc aussi dans la chambre 12, la plus grande surface de piston 19 provoque un déplacement du piston diffrentiel 18 jusqu'à ce que l'organe d'obturation 16 porte contre le siège de soupape 17. Pour serrer fortement les freins, on obture complètement la conduite de blocage ll à l'aide de la soupape de blocage 6 et l'on vide la conduite 8, selon le palier de freinage, partiellement ou complètement. Par suite du vidage de la chambre 14, le piston différentiel 18 se déplace rapidement vers la soupape 16, 17 qui s'ouvre et à partir du cylindre de frein à accumulateur à ressort 15 et la chambre 13 de l'air comprimé s'écoule par la conduite 8 et par la soupape de frein de blocage 6. Le frein à accumulateur à ressert est commandé. Si, le frein à accumulateur à ressert étant en position de desserrage, la conduite 8 venant à se rompre la chambre 12 se vide et la charge pneumatique chargeant unilatéralement à partir de la chambre 12 l'organe d'obturation 16 applique ce dernier de façon étanche contre le siège de soupape 17. Ce n'est qu'après vidage de la chambre 13, vidage qui est contr@lé par la soupape de blocage 6, que le piston différentiel ouvre la soupape 16, 17, autorisant le vidage de la chambre 13 et du cylindre de freins à accumulateur à ressort 15, ce qui provoque la commande du frein à accumulateur à ressort. Pour un desserrage d'urgence la conduite 11 et la chambre 14 sont à nouveau remplies en air comprimé à partir du réservoir d'air 4, grâce à l'ouverture de la soupape de fermeture 10 ; le piston différentiel 18 ferme la soupape 16, 17 et par l'inter- médiaire de la soupape de retenue 25, 26 qui s'ouvre, de l'air comprimé pénètre dans le cylindre de freins à accumulateur à resscrt 15 et dans la chambre 13 pour amener ledit cylindre dans sa position de desserrage. Xi, le frein à accumulateur à ressort étant en position de desserrage, la conduite 11 venait à se rompre, le piston différentiel 18 ouvre la soupape 16, 17 et la soupape d'obturation 7 ne peut plus fonctionner. La soupape de retenue 25, 26 empoche le vidage de la chambre 13 à travers la conduite Il ; la faible perte en air comprimé qui se produit par l'intermédiaire de la tuyère 24 est remplacée par une post-alimentation à partir du réservoir d'air 3. Pour un desserrage rapide du frein à accumulateur à ressort en position serrée, il est en plus possible pour régler la soupape de blocage 6 dans sa position de desserrage, d'couvrir la soupape d'obturation 10 pour une certaine durée : le cylindre de freins à accumulateur à ressort 15 est alors rapidement rempli par l'intermédiaire de la conduite 8 et-de la soupape 16, 17, et simultanément par la conduite 11 et la soupape de retenue 25, 26, et desserré. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, la soupape 7 est commandée par voie purement pneumatique et ne rend pas nécessaire, pour la commande de la soupape 16, 17, la mise en oeuvre de ressorts provoquant une retenue de pressicn et qui présentent toujours le danger de se casser ou de s'affaiblir. Suivant une variante de l'exemple d'exécution représentée Il est aussi @ossible de disposer la soupape d'obturation 10 dans la soupape de blocage 6 et / ou de disposer dans cette dernière un dispositif de remplissage pour la conduite 11 et pour la chambre 14, correspondant à la tuyère 24, étranglé comme elle et agissant dans la position de desserrage. R E V E N D I C À T I Ó N S 1. Soupape d'arrêt pour des installations de freinage à accumulateur à ressorts pour des véhicules automobiles, du type à trois chambres dont la première est reliée à une soupape de freinage en position de blocage (soupape de blocage), dcnt la seconde est reliée au cylindre de freins à accumulateur à ressorts et dont la troisième est reliée à une conduite d'arrêt qui est désaérée quand ladite soupape de blocage est en position de freinage, qui est reliée à une source de seccurs ou auxiliaire d'air comprimé et qui est normalement chargée à partir de la source d'air ccmprimé de service, et combenant en outre, entre la première chambre et la seconde chambre, une soupape dont l'organe d'obturation est chargé, en direction de 11 ouverture de la soupape, par la pression qui règne dans la première chambre, ainsi qu'un piston commandant la soupape et chargés en direction de l'ouverture de la soupape, par la pression qui règne dans la seconde chambre, à l'encontre de la pression qui regne dans la troisième chambre qu'il sépare de la seconde chambre, caractérisé par le fait que le piston est un piston différentiel (18) dont la petite surface (20) est chargée par la pression qui règne dans la seconde chambre (13), dont la plus grande surface (19) est chargée par la pression qui règne dans la troisième chambre (14) et dont la surface différentielle est chargée par la pression atmosphèrique. 2. Soupape d'arret selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le diamètre du moyen d'étanchéité de la soupape (16, 17) est inférieur à celui de la petite surface de piston (20) du piston différentiel (18), l'organe d'obturation (16) de la soupape étant -relié rigidement au piston différentiel. 3. Soupape d'arrêt selon la revendication 2, caractérisée par le fait que le fond du piston différentiel (18) présente une ouverture (25) contrôlée par une soupape de retenue (25, 26) qui s'ouvre en direction de la seconde chambre (13), en direction de l'écoulement, et dont le corps d'obturation (26) présente un doigt de guidage (27) mobile dans un perçage borgne ménagé dans l'organe d'obturation (26) et est chargé par un ressort (28) prenant par ailleurs appui contre l'organe d'obturation.