Brevet FR2332158A1 — publié le 19770617

La présente invention concerne un dispositif à robinet de frein du mécanicien pour des freins à air comprimé à commande électropneumatique pour des véhicules sur rails, du type comprenant un organe de réglage à commande manuelle pour contrôler un régulateur de pression du cylindre fictif et un dispositif de commutation électrique, et comprenant en outre un dispositif de soupape à action amplificatrice pour surveiller la pression dans la conduite principale ainsi qu'un contrôleur de pression, commandé par la pression du cylindre fictif, à l1 encontre de la pression qui règne dans la conduite principale, et actionnant un contact de commutation associé au circuit électrique de desserrage et un contact de commatation associé au circuit électrique de freinage. Des dispositifs selon l'installation à robinet de frein du méca nicen genre susmentionné ne sont pas actuellement d'un emploi courant dans l'esploitation des chemins de fer, car l'introduction générale d'un frein électropneumatique n'est prévu, en Burope, que pour un avenir plus ou moins lointain. Etant donné que dans ces conditions, on prévoit dans des véhicules de fabrication récente, les attelages pour des buts spéciaux étant mis à part, des installations de freins à commande purement pneumatique, il convient de rechercher dès à présent les moyens qui permettraient de compléter, le moment voulu, les installations de freinage pneumatiques qui existent sur les véhicules avec des installations électropneumatiques, avec une mise en oeuvre aussi faible que possible d'installations supplémentaires et sans imposer une charge notable au déroulement de l'exploitation. Dans le cadre de la réalisation de telles installations supplémentaires à prévoir à l'awance, il faut tenir compte non seulement des aspects économiques susmentionnés, mais rechercher également la réalisation de composants susceptibles d'améliorer la qualité générale des installations. Pour de freins à air comprimé électropneumatiquea, à action indi recte,- et qui doivent coopérer avec des installations pneumatiques à air comprimé de type courant, il faut tenir compte, de façon préférentielle, de deux principes de commande et de réglage : le premier principe est celui opérant avec la transformation d'une impulsion d'air comprimé en une impulsion électrique et le second principe est celui concernant le travail avec la commande directe d'électro-vannes par des contacts de freinage ou de desserrage. La solutionppour le premier principe est entachée d'une dérive temporelle, particulièrement lors du réglage de différents paliers de freinage de faible importance.Le second principe nécessite une mise en oeuvre de moyens importants dans la partie du robinet de frein du mécanicien que lton désigne par l'expression "cylindre fictif". Compte tenu de ce qui précède, il n'est pas étonnant que la préférence aille au premier principe moins onéreux, c'est à dire à celui mettant en oeuvre la transformation d'une impulsion d'air comprimé en un signal de commande électrique susceptible d'être retransmis, dans la mesure où il est possible de surmonter la dérive dont il a été question, c'est à dire dans la mesure où il est possible d'améliorer la sensibilité. On a déjà proposé un dispositif à robinet de frein du mécanicien du genre rappelé en tête du présent mémoire, dispositif dans lequel est prévue une commande électropneumatique, laquelle diffère néanmoins du type indiqué ci-dessus par l'absence d'un régulateur pneumatique de la pression du cylindre fictif, commandé à la main, en sorte que les opérations de freinage et de desserrage sont avant tout déclenchées uniquement par l'ouverture ou la fermeture de soupapes ou vannes électromagnétiques susceptibles d'être commandées à la main par des contacts de commutation. Ce dispositif connu comporte un réservoir de compensation qui, lorsque la position de marche est réglée, communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'une élèc tro-vanne alternative (soupape de freinage).Lors d'une opération de freinage, une électrovanne de desserrage commute l'électrovanne alternative de telle façon que l'entrée du cylindre fictif d'un dispositif de soupape à action amplificatrice, ainsi qu'un réservoir de contrôle relié à ce dispositif de soupape et dans lequel règne une pression correspondant à celle du cylindre fictif (pression A)soient relissau réservoir de compensation ainsi qu'à l'atmosphère, en sorte qu'une chute de pression rapide d'environ 0,35 bar intervient dans le circuit du cylindre fictif. La désaération ultérieure de ce circuit par l'intermédiaire de l'électrovanne alternative se poursuit dans l'atmosphère aussi longtemps que la commande ou le contrôle du frein de service est actionné.Si l'on interrompt ltopération de con trôle du freinage, le circuit du cylindre fictif ainsi que le réservoir de compensation se trouvent isolés de l'atmosphère alors que par l'intermédiaire de la soupape de desserrage de service, l'électrovanne alternative maintient sa liaison avec le réservoir de compensation, ce qui revient à dire que la pression de contrôle ou de commande diminuée continue à régner dans le réservoir de compensation. Si l'opération de contrôle du serrage est reprise en vue de renforcer l'effet de freinage , une nouvelle chute rapide de la pression de freinage n'est pas répétée, car le réservoir de compensation n'a pas été désaéré à la pression atmosphérique. Le renforcement de l'effet de freinage intervient plutôt avec retard, car non seulement la pression qui règne dans le circuit du cylindre fictif doit être abaissée, mais il doit en être de même de eelle qui régne dans le réservoir de compensation. De ce qui précède, il résulte que le dispositif connu ne peut provoquer qu'une seule chute de la pression du cylindre fictif, d'environ 0,35 bar, et cela uniquement au début dtune opération de freinage à partir de la position de marche, et après accomplissement de la période de remplissage. toutefois, il est souhaitable, du point de vue de 1 'exploitation, qu'd chaque déclenchement et à chaque renforcement ou amplification de ltopiration de freinage, opérée, comme cela est connu, par déplacement du levier du frein du mécanicien à la main, de déclencher une impulsion de pression subite, atteignant ou devançant presque le seuil de commutation des dispositifs à air comprimé. Aussi, l'invention a-t-elle pour objet un dispositif à robinet de frein du mécanicien du type rappelé en tète du présent mémoire, dont les dispositifs supplémentaires destinés à compléter une installation de frein pneumatique pour en faire une installation de frein électropneumatique , ne présument pas des modifications constructives importantes et mettant en oeuvre un principe peu complexe, permettant de remédier aux inconvénients connus, ledit dispositif à robinet de frein du mécanicien se distinguant par une grande sensibilité à chaque modification du réglage du frein dans le sens du renforcement du freinage. Selon l'invention, un tel dispositif est essentiellement caractérisé parle fait qu1il comporte un dispositif à électrovanne susceptible d'être actionné uniquement lorsque le robinet de frein du mécanicien est amené dans sa position de freinage, en vue d'une diminution, limitée dans le temps, de la pression du cylindre fictif, du point de vue de la pression et du volume. Suivant une forme de réalisation particulière du dispositif selon l'invention, celui comprend un dispositif à électrovanne susceptible d'être excité en fonction des mouvements de déplacement du levier du robinet du mécanicien dans le sens d'un freinage, ledit dispositif à électrovanne dégageant, dans une de ses positions, par exemple dans sa position de repos, une liaison menant d'une chambre d'injection à l'atmosphère et dégageant, dans son autre position, par exemple sa position de travail, une liaison menant de ladite chambre d'injection à une chambre chargée par la pression du cylindre fictif. Suivant une variante, il est prévu un dispositif électronique de commutation temporisé susceptible d'être commandé par les mouvements de déplacement du levier du frein de mcanicien dans le sens d'un serrage et dégageant dans ce cas une liaison étranglée avec l'atmosphère que comporte la chambre chargée avec la pression du cylindre fictif, ledit dis positif électronique de commutation temporisé étant réalisé de façon à revenir automatiquement de sa position de travail dans sa position de repos. Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse, le volume de la chambre d'injection ou la durée de la réduction de la pres sion par rapport au volume du circuit du cylindre fictif sont déterminés de telle manière qu'une commande du dispositif à électrovanne provoque une chute de la pression du cylindre fictif au moins suffisante pour se situer au niveau du seuil de commutation du dispositif de soupape à action amplificatrice. Suivant une autre forme de réalisation de l'objet~de l'invention, on prévoit,entre le levier du robinet de frein du mécanicien et l'organe de réglage,un dispositif de commutation qui, lors du déplacement dudit levier, commande successivement d'abord le dispositif à électrovanne et après la commande de ce dernier la transmission du mouvement à 1 'organe de réglage. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté schémati quement au dessin annexé une forme de réalisation d'un dispositif à robinet de frein du mécanicien selon l'invention. Le dispositif à robinet de frein du mécanicien comporte en chacun des deux postes de conduite (poste de mécanicien) d'une locomotive, un robinet de frein de mécanicien 2, 4. A ce dispositif ou à cette installation appartient, par poste de conduite, un distributeur 6, 8 mettant enservice ou hors service l'alimentation en pression et en courant électrique et à chacun desquels est associé un dispositif indicateur d'alimentation en cou rant 10, 12. La description qui suit se concentre plus particulièrement au robinet de frein du mécanicien 2 représenté dans la partie gauche de la figure, et comportant un levier de manoeuvre 14 et un organe de réglage 16 commandé par ledit levier. L'organe de manoeuvre oade réglage 1 porte un grand nombre de cames qui servent à actionner un premier et un second interrupteur 18 et 20 pour la mise sous tension de contacts de commutation électrique mentionnés plus loin, ainsi que des cames de commande respectivement pour un régulateur de pression du cylindre fictif (22),pour un dispositif de verrouillage (24),pour le poste de conduite qui n'est pas occupé, pour un dispositif de remplissage 26 et pour un dispositif de freinage à action rapide*28. Le levier 14 du robinet du mécanicien possède, au niveau de sa liaison avec l'organe de réglage 16, un dispositif de commutation 30 ne pouvant fermer un circuit électrique 34, 36 lors du déplacement du levier 14 dans le sens d'un freinage que si l'on surmonte la résistance d'une force de rappel élastique entre une articulation non représentée dudit levier 14 et l'organe de réglage 16 , ledit dispositif de commutation ouvrant à nouveau le circuit électrique sous l'effet de la force de rappel élastique lorsque la pression de réglage cesse de s'exercer sur ledit levier 14. Le régulateur 22 de la pression du cylindre fictif est relié, par une conduite 58, au cylindre fictif non représenté d'un dispositif de soupape à action amplificatrice 40, ainsi que, de manière connue, à un réservoir de contrôle ou de commande 42 dans lequel règne la pression A définie ci-dessus. Une conduite principale 44 est reliée, de façon habituelle, à la chambre de la conduite principale, non représentée, du dispositif de soupape à action rapide. En outre, par l'intermédiaire d'une conduite 46 (dans laquelle règne la pression de la conduite principale) , par l'intermédiaire dtune dérivation 48 ainsi que par l'intermédiaire d'une première électrovanne 50,on relie une seconde eut une troisième électrovanne 52, 54 à la conduite principale 44. Ces électrovannes servent à une période de remplissage basse pression ou à l'obtention d'un à coup de remplissage. Un commutateur à commande pneumatique 56 comporte deux chambres séparées par une membrane 78 faisant office de piston et dont l'une des chambres désignée par la référence 80 et dans laquelle règne la pression A, est reliée, par une conduite 82 au circuit 38, 40, 42 du cylindre fictif, alors que l'autre chambre 84 dans laquelle règne la pression de la conduite générale ou principale est reliée à la conduite 46 par une électrovanne 86. Près du commutateur 56, une électrovanne est reliée de telle façon au conducteur 82 que lorsque l'électrovanne n'est pas excitée, c'est à dire se trouve dans sa position de repos, une petite chambre d'injection 90 est reliée à l'atmosphère par l'intermédiaire d'une soupape d'évacuation ouverte 92, 94, alors que lorsque l'électrovanne est excitée et se trouve par conséquent dans sa position de travail, cette chambre d'injection 90 est reliée à la chambre 80 qui est à la pression A. Le dispositif à électrovanne 88 est relié, par le conducteur 34, au dispositif de commutation 30 décrit ci-dessus. La membrane 78 est reliée à un poussoir 98 guidé de façon étanche dans le boitier du commutateur 56, l'extrémité libre dudit poussoir comportant une plaque de contact qui assume, lorsque le levier 14 est dans sa position de marche, une position neutre par rapport aux paires de contact de desserrage et de freinage 58, 60. Par l'intermédiaire d'une conduite 102, le dispositif décrit est relié à un réservoir de remplissage 104. Le mode de fonctionnement du dispositif à robinet de frein du mécanicien, dans la mesure où il concerne l'impulsion électropneumatique se lon l'-invention, déclenchée et en avance pour une variation de pression dans le circuit du cylindre fictif provoquant le freinage, est le suivant. Toutes les manoeuvres qui sont nécessaires pour que le dispositif soit prét à fonctionner ont été réalisées, en sorte que le distributeurinterrupteur 6 (ou 8) est fermé, et que l'alimentation en courant est assurée à l'aide des interrupteurs 18 et 20 fermés par l'organe de réglage 16 et que toutes les chambres et conduites de liaison sont pourvues de leurs pressions respectives qui sont la pression dans la conduite générale (pression HL) et la pression A susmentionnée. Dans la position du levier 14 qui correspond à la marche, les électrovannes et le commutateur à deux pressions 56 assument les positions représentées au dessins Le dispositif de commutation 30, au niveau de l'accouplement du levier 14 avec l'organe de réglage ou de commande 16, est dans sa position de repos, en sorte qu'aucune impulsion de commande n'est fournie à la conduite 34. Le dispositif à électrovanne 88 qui se trouve en position de repos relie de ce fait la chambre d'injection 90 à l'atmosphère 0, par l'intermédiaire de la soupape ouverte 94, 92.Dans le commutateur à deux pressions 56, les chambres 80 et la chambre 84 situées de part et d'autre de la membrane 78 et dans lesquelles règnent respectivement la pression du cylindre fictif et la pression dans la conduite principale, se trouvent au même niveau de pression, en sorte que la plaque de contact 100 assume sa position neutre entre les paires de contact de desserrage et de freinage 58 et 60. Pour amorcer une opération de freinage, on bascule le levier 14 de sa position 'SSUReHE" dans une plage de la position du levier freinage de service" correspondant à la force de freinage souhaitée. Ce faisant, on déclenche irrémédiablement, selon l'invention, par le mouvement de basculement du levier, peu avant la transmission de son mouvement à l'organe de réglage tournant 16, pourvu de cames, une impulsion de commutation dans le dispositif de commutation 30, qui subsiste jusqu'tel ce que la pression exercée par le mécaniciensur le levier et provoquant le mouvement de basculement diminue et que le levier est relâché quand il atteint et reste dans la position qui correspond à l'effort de freinage souhaité (par exemple position d'enclenchement). L'impulsion de commutation émise par le dispositif de commutation 30 parvient, par la-conduite 34, à l'éleotrovanne 88 qu'elle excite en pla çant cette électrovanne dans sa position de travail, ce qui conduit à isoler la chambre d'injection 90 de l'atmosphère et à la relier à la chambre 80 du commutateur à deux pressions 56.Le résultat en est une égalisation des pressions qui règnent dans les chambres 90 et 80 ainsi qu'avec le cylindre fictif (non représenté) qui lui est relié et qui se trouve dans le dispositif de soupape à action amplificatrice 40, la pression en cause étant la pression À La chambre d'injection 90 est dimensionnée de telle façon que cette égalisation de pression ait pour conséquence une chute de la pression de préréglage, par exemple d'environ 0,1 à 0,15 bar, dépassant à peine le seuil de commutation du dispositif de soupape à action rapide 40 contrôlant la pression qui règne dans la conduite principale. Mais étant donné que la pression de la conduite principale ne chute pas immédiatement dans la chambre 84 du commutateur 56, la pression qui règne dans la chambre 84 prédomine en sorte que la membrane 78 ainsi que le poussoir 98 et la plaque de contact 100 ferment la paire de contacts de freinage 60:de ce fait que le relais de freinage 68 excite l'électrovanne 74 dans le sens de la désaération de la conduite principale 44. Si la pression de la conduite principale qui règne dans la chambre 84 du commutateur 56 correspond à la pression du cylindre fictif qui règne dans la chambre 80, la paire de contacts de freinage 60 est en position d'ouverture et l'électrovanne 74 est fermée par désexcitation. L'opération de freinage électro-pneumatique est terminée, en fonction de la modification de la pression A. Lorsque le levier 14 a été relâché, après avoir été basculé dans un palier de freinage quelconque, l'impulsion de commutation appliquée à l'électrovanne 88 est supprimée et l'électrovanne 88 désexcitée relie la chambre d'injection 90 à l'atmosphère 0, après séparation du circuit de pression de cylindre 80, 82, 38. Si on procède ensuite au réglage du palier de freinage immédiatement supérieur ou à l'un quelconque des paliers de freinage suivants, le dispositif de commutation 30 émet une impulsion de commutation à l'électrovanne 88 dès que l'on bascule à nouveau le levier 14 dans le sens d'un freinage, et par suite de la liaison établie entre la chambre d'injection 90 et la chambre 80, on provoque à nouveau l'impulsion éîectropneumatique de position avancée. Le maintien de la pression dans la conduite principale contre tout manque d'étanchéité qui peut se présenter, est pris en charge par l'unité de relais (non représentée), dans la mesure où la pression A reste constante. Lors de déplacements du levier du mécanicien 14 dans le sens d'un desserrage ou d'une période de remplissage, le levier 14 ne présente pas par rapport à l'organe de réglage 16 une avance ou une course à vide, en sorte que la transmission du mouvement se fait immédiatement par transmission de force; en outre, le dispositif de commutation 30 n'émet pas d'impulsion de commutation à l'électrovanne 88. Suivant une autre forme de réalisation avantageuse mais non représentée au dessin, l'abaissement de la pression dans la chambre 80 est pris en charge par un dispositif électronique de temporisation qui est commandé par les mouvements du levier 14 dans le sens d'un freinage qui autorisent une désaération avec étranglement vers l'atmosphère. Ce dispositif de temporisation est réalisé de telle façon qu'après une certaine durée d'abaissement de la pression, elle revient de sa position de travail automatiquement dans sa position de repos en interrompant la liaison entre la chambre 80 et l'atmosphère. ILEYENDIÂTI0NS 1. Dispositif à robinet de frein du mécanicien pour des freins à air comprimé à commande électropneumatique pour des véhicules sur rails, du type comprenant un organe de réglage à commande manuelle pour contrôler un régulateur de pression de cylindre fictif et un dispositif de commutation électrique, et comprenant en outre un dispositif de soupape à action amplificatrice pour surveiller la pression dans la conduite principale ainsi qu'un contrôleur de pression, commandé par la pression du cylindre fictif , à l'encontre de la pression qui règne dans la conduite principale et actionnant un contact de commutation associé au circuit électrique de desserrage et un contact de commutation associé au circuit électrique de freinage, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif à électrovanne susceptible d'être actionné uniquement lorsque le robinet de frein du mécanicien est amené dans sa position de freinage, en vue d'une diminution de la pression de précontrôle ou de précommande (pression de cylindre fictif ) , limitée dans le temps du point de vue de la pression et du volume. 2. Dipositif à robinet de frein du mécanicien selon la revendication 1, caractérisé par le fait~qu'il comporte un dispositif à électrovanne (88) susceptible d'entre excité, en fonction du mouvement de déplacement du levier de frein de mécanicien (14) dans le sens d'un freinage, ledit dispositif à électrovanne (a) dégageant, dans l'une de ses positions, par exemple dans sa position de repos, une liaison menant d'une chambre d'injection (90) à l'atmosphère (0) et dans son autre position, par exemple sa position de travail, une liaison menant de la chambre d'injection (90) à une chambre (80) qui est chargée avec la pression de cylindre fictif. 3. Dispositif à robinet de frein du mécanicien selon la revendication 1, caractérisé par le fait qutil comprend un dispositif électronique de commutation temporisé susceptible d'être commandé par l'un des déplacements du levier de mécanicien 14 (dans le sens d'un serrage) et dégageant dans ce cas une ouverture de désaération étranglée de la chambre (80) chargée à la pression dii cylindre fictif , vers l'atmosphère, ledit dispositif de commuta- tion temporisé électronique étant réalisé de facca à revenir automatiquement de sa position de travail dans sa position de repos. 4. Dispositif à robinet de frein du mécanicien selon les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, caractétisé par le fait que le volume de la chambre d'injection (90) ou la durée de la chute de pression en relation avec le volume du circuit du cylindre fictif sont dimensionnés de telle façon qu'une manoeuvre du dispositif à électrovanne provoque une chute de la pression de cylindre fictif qui peut atteindre au moins le seuil de commutation du dispositif de soupape à action amplificatrice. 5. Dispositif à robinet de frein du mécanicien selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on prévoit, entre le levier du mécanicien (14) et l'organe de réglage (16), un dispositif de commutation qui, lors du déplacement dudit levier (14),commande successivement d'abord le dispositif à électrovanne (88) et après actionnement de ce dernier, la transmission du déplacement à l'organe de réglage.