Brevet FR2367638A1 — publié le 19780512

La présente invention concerne un transformateur de pression, plus particulièrement pour des freins à air comprimé de véhicules sur rails, agissant en fonction de charge , du type comportant un piston de contrôle ou de commande chargé par la pression à transformer, un piston de rappel chargé par la pression transformée, un levier à deux bras agissant avec un appui déplaçable et auquel sont articulés les deux pistons de manière à agir l'un à l'encontre de l'autre,ainsi qu'un dispositif à soupape. contrôlant la pression transformée et accouplé audit levier, le réglage des pressions finales qui correspondent à un certain palier de freinage s'opérant avec retard par l'intermédiaire du piston de commande et du piston de rappel, à l'aide d'un point d'étranglement, afin d'obtenir une"surcharge"initiale en air comprimé. Dans un transformateur connu de ce genre (voir DT-OS 2 413 060), le piston de rappel est réalisé sous la forme d'un piston double dont la petite surface de piston est chargée avec un retard introduit par un point d'étranglement, avec la pression transformée. Ceci conduit au fait que seule agit d'abord la surface différentielle faible des deux pistons, en sorte que la force de rappel ne ramène pas immédiatement à sa position initiale le levier qui agit comme une transmission, mais autorise par contre l'accroissement de la pression transformée à une valeur qui se situe au-delà de la valeur réglée. La force de rappel croit avec la diminution de la pression transformée qui s'établit au-dessus du piston le plus petit, et le levier est ramené dans sa position d'équilibre, ce qui ramène le dispositif à soupape dans sa position de fermeture. Dans une autre forme de réalisation du transformateur de pression connu, une soupape de retenue est montée en parallèle sur le point d'étranglement. On a également proposé un autre transformateur de pression (voir DT-OS nO 2 451 889) dans lequel la chambre située au-dessus du piston de rappel ne peut être chargée, par lin- termédiaire d'un point d'étranglement, qu'avec la pression transformée. L'accroissement de la pression, et par voie de conséquence, le rappel du levier à deux bras dans sa position déquilibresíoperent lentement, ce qui conduit à une surcharge initiale. Pour des paliers de pression élevée, le point d'étranglement est court-circuité parune soupape de retenue. Avec les transformateurs de pression connus, on obtient de façon univoque une coordination entre la pression réglée et la pression transformée. Une hystérèse du mécanisme, dûe aux pertes par friction, est compensée principalement dans la plage des faibles paliers de pression régulée. Un inconvénient des transformateurs de pression connus réside toutefois dans le fait que la force de commande maximale de la surface du piston de contrôle ou de commande est déterminée par la pression qui est régulée. Au début de la régulation, et particulièrement dans le cas de faibles pressions, cela peut précisément conduire à une force de réglage insuffisante qui est juste capable de réguler, de façon "rampante" la pression transformée. La présente invention a pour objet un transformateur de pression du type rappelé en tête du présent mémoire qui soit susceptible, même pour des pressions de commande très faibles, de fournir une force de réglage ou de commande assez importante pour permettre une coordination univoque entre la pression à transformer et la pression transformée. A cet effet, le transformateur selon l'invention, et qui est du type rappelé en tête du présent mémoire, est essentiellement caractérisé par le fait que dans la direction d'action du piston de contrôle ou de commande, un second piston agit sur le levier, lequel second levier est également chargé par la pression à transformer et limite une chambre qui est reliée, par l'intermédiaire du point d'étranglement, à la pression à transformer. Grâce à cette mesure, la force de réglage ou de commande est fournie, au début, par deux pistons chargés en pression. Dans la mesure dans laquelle la chambre située en-dessous du second piston est remplie par l'intermédiaire du point d'étran glement-, ce piston est mis hors fonctionnement en sorte qu'en définitive, seuls les pistons de commande et de rappel agissent sur le levier et le maintiennent dans sa position d'équilibre. Dans le cas où l'on utilise le transformateur de pression dans une installation de frein pour véhicules sur rails, le mode de fonctionnement qui vient d'être indiqué provoque une surcharge initiale grâce à laquelle la tringlerie de frein est sûrement mise en mouvement et que les sabots de frein viennent certainement s'appliquer contre les roues. Pour un freinage rapide ou total, les forces de commande sont, par suite de la pression différentielle importante disponible, suffisantes pour surmonter des pertes par friction dans la tringlerie du transformateur de pression ainsi que dans la tringlerie de frein . Une surcharge ou commande excessive dans le sens indiqué ci-dessus n'est donc pas nécessaire. A cet effet, le second piston est de préférence relié à la pression à transformer par l'intermédiaire d'une soupape de retenue qui est chargée par un ressort et qui est montée en parallèle sur le point d'étranglement. La force du ressort est telle que la soupape est ouverte au-delà d'une pression limite déterminée et rend possible un équilibrage momentané de la pression entre la pression de commande ou la pression à transformer et pression qui règne dans la chambre située sous le second piston. De ce fait, le second piston est mis hors fonc t-onnement. Dans le cas où l'on prévoit la soupape de retenue, ~e point d'étranglement est de préférence prévu dans le corps ae soupape de la soupape de retenue. Une construction particulièrement simple et compacte du transformateur de pression est obtenue si le second piston est disposé coaxialement au-dessus du piston de commande et si il est susceptible d'être accouplé au piston de commande à l'aide d'un poussoir guidé dans le boîtier ou carter. Suivant le palier qui a été choisi pour la pression à transformer, il est souvent souhaitable de prévoir uniquement au premier palier de pression une commande excessive dont on n"a pas besoin pour les paliers suivants. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on prévoit dans le poussoir un perçage de décharge qui débouche d'une part dans la chambre située au-dessus du piston de commande et chargée par la pression transformée et qui est susceptible d'être obturée par ledit piston de commande, et qui débouche par ailleurs dans la chambre qui est limitée par le second piston.Après une première charge en pression du piston de commande, on établit par le perçage de décharge une liaison entre la chambre située au-dessus du piston de commande et la chambre limitée par le second piston, la section de cette liaison ayant une dimension telle qu'elle permet un équilibrage plus rapide entre ces deux chambres, ce qui met pratiquement en service le second piston. Une commande excessive ou surcharge n'intervient donc qu'à la première sollicitation et non lors des paliers ultérieurs. Mais il peut également etre souhaitable de prévoir une faible surcharge pour les paliers ultérieurs. A cet effet, on peut prévoir dans le perçage de décharge un point d'étranglement. La chambre limitée par le second piston se remplira de ce fait plus rapidement que lors de la première sollicitation, mais assez lentement pour permettre une surcharge faible pour permettre par exemple une action très précise entre le sabot de frein et la roue. Les pertes par friction sont particulièrement faibles si les deux pistons sont des pistons à diaphragme Une réponse complète du second piston est assurée grâce au fait qu'en l'absence de pression dans le transformateur de pression, le piston de commande porte, sous l'action d'un ressort, contre le poussoir en obturant le perçage de décharge. Dans le cas où le poussoir comporte un perçage, celui-ci est obturé dans cette position, alors que si le poussoir ne comporte pas de per çage, on n'a pas besoin de surmonter un jeu quelconque jusqu'à la sollicitation ou la mise en action des freins. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté aux dessins annexés une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 montre un schéma de bloc du transformateur de pression dans son application à un frein à air comprimé pour des véhicules sur rails. La figure 2 est une coupe schématique du transformateur de pression rabatu de 900 vers la gauche par rapport à la description qui suit. Le transformateur de pression 1 est relié d'une part, par l'intermédiaire de la conduite 2, à un cylindre de frein 4 et d'autre part, par l'intermédiaire d'une conduite 10, à une triple valve 6 qui est commandée ou contrôlée par la conduite principale 8. Par l'intermédiaire d'une troisième conduite 12, le transformateur de pressLon est relié à un réservoir d'air de réserve 14. A l'aide de la triple valve 6, et en fonction de la commande de la conduite principale 8, on peut régler dans la conduite 10 différentes pressions de commande Cv à transformer, et qui, en fonction du rapport de transformation qui a été réglé, peuvent être augmentées ou diminuées-dans le transformateur de pression. Dans la conduite 2 règne alors la pression transformée. Selon la figure 2, le transformateur de pression 1 possède un piston de contrôle ou de commande 16 et un piston de rappel 20 chargé par un ressort 18, ainsi qu'un levier à deux bras ou palonnier 22 et un dispositif à soupape 24. Le levier à deux bras ou palonnier 22 est articulé sur un palier 26 qui peut être déplacé à l'aide d'une tringlerie en fonction de la charge du véhicule. Le piston de commande 16 et le piston de rappel 20 portent respectivement, par l'intermédiaire d'un pied 28, 30, sur les extrémités libres du levier à deux bras 22. La chambre 32 qui se situe au-dessus du piston de rappel 20 est reliée à la conduite 2 et au cylindre de frein 4, alors que la chambre 34 située au-dessus du piston de commande est reliée à la conduite 10 et à la triple valve 6. Au-dessùs du milieu du piston de commande 16 est disposé un poussoir qui est guidé, avec étanchéité, dans le boîtier ou carter. Le poussoir 36 est relié rigidement, par son extrémité supérieure, à un second piston 38 qui limite, du côté du piston de commande 26, une chambre et qui est par ailleurs chargé , dans le même sens par rapport au piston de commande 16, par la pression Cv à transformer, par l'intermédiaire d'une chambre 34'. Les pistons 16, 20 et 38 sont réalisés sous la forme de pistons à diaphragmes afin de réduire autant que possible les pertes par friction. Dans le poussoir 36 est ménagé un perçage axial de décharge 42 qui débouche dans la chambre 40, par l'intermédiaire d'un point d'étranglement radial 44.Le piston 38 est écarté du piston de commande 16 par un -ressort 46 qui prend appui sur le boîtier ou carter du transformateur de pression 1, et porte contre une butée 48 solidaire du carter, le piston 16 obturant ou dégageant l'embouchure du perçage de décharge 42 vers la chambre 34, suivant la pression qui règne dans cette dernière. La chambre 34 est reliée à la chambre 40 par l'intermédiaire d'une soupape de retenue 50 qui s'ouvre en direction de l'écoulement vers la chambre 40. La soupape de retenue 50 comporte un plateau de soupape 52 pourvu d'un perçage étroit ou point d'étranglement 54. Le platéau de soupape 52 est chargé par un ressort dans sa direction de fermeture. Le dispositif à soupape 24 comporte un élément de soupape d'admission 56 et un élément de soupape d'évacuation 58. L'élément de soupape d'admission contrôle la liaison avec l'atm sphère d'une chambre 60 reliée en permanence au réservoir d'air de réserve 14 par la conduite 12 et l'élément de soupape d'évacuation 58 contrôle une liaison entre l'atmosphère et une chambre 62. La chambre 62 est reliée, par l'intermédiaire d'un canal de liaison non représenté, à la chambre 32 et à la conduite 2. L'élément de soupape d'évacuation 58 est maintenu en permanence en contact, grâce à un ressort, avec l'une des extrémités du levier à deux bras 22. L'autre extrémité de ce levier est chargée, en sens inverse, et par voie de conséquence dans la même direction d'action, par le pied 28 qui est déplaçable par rapport au piston de rappel 20, et qui est chargé par un ressort 66 en direction du levier 22. A l'état de repos, le fonctionnement du transformateur de pression est le fonctionnement normal et connu des transformations à levier- à deux bras Le piston 38 est chargé sur ses deux faces par la pression C v à transformer, et, sous l'action de la force du ressort 46, il porte contre la butée 48. A une pression Cv déterminée, à transformer et qui règne dans la chambre 34, 34', correspond une pression déterminée C qui est à acheminer au cylindre de frein et qui règne dans la chambre 62 et dans la chambre 32, étant noté que dans le cas où cette pression devait être modifiée sous l'effet de certaines influences, une compensation de ces variations de la pression C serait introduite par le dispositif à soupape 24. Le rapport entre les deux pression Cc et C dépend du rapport entre la surface effective et soumise à la pression du piston de commande 16 abaissé par le poussoir 36 et de la surface active chargée- par la pression du piston de rappel 20, ainsi que du rapport entre les bras de levier,déterminé par la position de l'appui 26. Si l'on établit dans la chambre 34, 34' un accroissement de pression qui correspond à un palier de pression déterminé , le piston de commande 16 ainsi que le pied 30 se déplacent vers le bas, le levier 22 bascule autour de l'appui 26 et soulève l'élément de soupape d'admission 56 de son siège; de l'air comprimé s'échappe de la chambre 60 dans la chambre 62 et provoque dans cette dernière et dans les conduites qui y sont raccordées, la pression qui y règne, jusqu'à ce que cet accroissement de la pression, agissant sur la surface du piston de rappel 22, soit suffisant pour agir de telle manière à l'encontre de l'accroissement de la pression qui agit sur la surface du piston de commande 16 que le levier est ramené dans la position représentée, avec fermeture de l'élément de soupape d'admission 56. L'accroissement de la pression dans la chambre 34 ne peut stétablir que progressivement dans la chambre située en dessous du second piston 38, par l'intermédiaire de l'étranglement 54 prévu sur le corps de soupape 52 et l'étranglement 44 que comporte le perçage de décharge 42. De ce fait, il règne dans la chambre 40 d'abord une pression r' qui est inférieure -'V à la pression C v à transformer et qui a été réglée. Si la pression Cv qui agit sur la surface extérieure du piston 38 donne lieu à une force qui est supérieure à la force du ressort 46, le piston 38 se déplace vers le bas et charge, par l'intermédiaire du poussoir 36, le piston de commande 16.Le dispositif à soupape 4 est donc déplacé davantage, et dans les chambres 62 et 32 ainsi que dans la conduite 2 s'établit une pression qui est supérieure à la pression Cv qui a été ajustée. Mais étant donné que la chambre 40 se remplit assez rapidement par l'intermédiaire des deux étranglements 54 et 44, le ressort 46 refoule à nouveau le second piston 38 vers le haut, contre la butée 48. La pression C se règle à la valeur souhaitée, en fonction de la position du point d'appui 26 et du rapport entre les surfaces des pistons 16 et 20. En déterminant l'étranglement 44, on peut régler à volonté, et dans certaines limites, l'importance et la durée de la surcharge en pression. Si la nouvelle pression réglée C v se situe à un niveau tel au-dessus de la pression Cv qui règne dans la chambre 40 que la force du ressort chargeant le corps de soupape 52 de la soupape de retenue 50 est surmontée, le corps de soupape 52 est dégagé de son siège et il s'établit un équilibre incomplet entre les pressions qui règnent dans les chambres 40 et 34, et résultant de la différence de pression résiduelle et faible provoquant, comme indiqué ci-dessus, une certaine commande en excès de la pression C. Ensuite, la soupape de retenue 50 se ferme à nouveau, et par l'intermédiaire des étranglements 54 et 44 il resulte, comme cela a déjà été décrit, un équilibre total des pressions entre les chambres 30 et 40, la commande en excès de la pression disparaissant par la fonction de la soupape de retenue 50.Ensuite, le second piston 38 est hors de fonctionnement et il est refoulé par le ressort 46 contre la butée 48. Lors de la première commande du transformateur de pression à partir de la position de desserrage dans laquelle -les pressions 9 et C correspondent à la pression atmosphérique, les conditions sont quelque peu différentes. Les chambres 32, 34 et 34 sont d'abord dépourvues de pression, le piston de commande 16 est refoulé vers le haut par les ressorts 64 et 66 jusqu'à ce que ce piston vienne porter contre le poussoir 36. Le ressort 46 maintient le second piston 38 contre la butée 48. Lembouchure du perçage de décharge 42 dans la chambre 34 est obturée par le piston de commande 16. Si l'on règle dans la chambre 349 34', par l'intermédiaire de la conduite 10, un premier palier relativement faible de pression, celle-ci ne peut s 'établir qu'avec un fort retard dans la chambre, uniquement par l'intermédiaire de l'étranglement 54.De ce fait, le second piston 38 est immédiatement sollicité, et agit par l'intermédiaire du poussoir 36 sur le piston de commande 16 qui est charge par la pression de contrôle Cv Dans l'exemple d'exécution représenté, le piston de commande 16 est aussi grand que le second piston 38, en sorte qu'on obtient initialement une force de commande qui est exactement le double de celle qui apparaîtrait siil n'y avait que le piston de commande 16; ceci conduit à une surcharge initiale de la pression de valeur 100%. La surcharge maximale de la pression C est donc limitée. Dans la mesure où la chambre 40 se remplit en air comprimé par l'intermédiaire de l'étranglement 54, la force de réglage diminue jusqu'à ce que le poussoir 36 se détache, sous l'action du ressort 46, du piston de commande 16 qui est repoussé vers le haut, contre la butée 48. Pour une autre augmentation de la pression de commande Cv X on ne dispose, en plus de l'étranglement 54, par l'intermédiaire du canal de décharge ouvert 42, que de l'étranglement 44, en sorte qu'un équilibre de pression rapide s'établit entre les chambres 34 et 40, ce qui conduit à une surcharge ou à une pression de réglage excessive faible et de courte durée. Mais on peut se passer du perçage de décharge 42 Si l'on souhaite obtenir toujours la même caractéristique de la surcharge en pression, indépendamment de la séquence. Le choix du ressort 46 permet de disposer d'une certaine possibilité de réglage. Ainsi que cela a déjà été décrit, le second piston 38 n 'est actionné que si la force de pression qui agit sur lui est supérieure à la force antagoniste exercée par le ressort 46. Si l'on choisit les paliers -de pression de façon que la pression différentielle ne soit pas suffisante pour déplacer le second piston contre la force du ressort 46, aucune surcharge de pression ne se présente, à la condition toutefois que le réglage d'un nouveau palier de pression commence à partir d'un état d'équilibre. Suivant la forme de réalisation du transformateur de pression avec ou sans perçage de décharge 42 et éventuellement avec ou sans soupape de retenue 50, il est possible d'obtenir toute sensibilité voulue du dispositif. REVENDICATIONS 1) Transformateur de pression, plus particulièrement pour des freins à air comprimé en fonction de la charge pour véhicules sur rails, du type comprenant un piston de contrôle ou de commande chargé par la pression à transformer, un piston de rappel chargé par la pression transformée, un levier à deux bras associé à un appui mobile et auquel sont articulés pour agir en sens contraire l'un de l'autre le piston de commande et le piston de rappel, ainsi qu'un dispositif à soupape contrôlant la pression transformée et accouplé au levier, le réglage des pressions finales pour le piston de commande et le piston de rappel et correspondant à un palier de freinage déterminé s'opérant, par l'intermédiaire d'un point d'étranglement, afin d'établir une surcharge ou une commande d'une pression excessive initiale, caractérisé par le fait que sur le levier (22) agit, dans la direction d'action du piston de commande (16), un second piston qui est également chargé par la pression transformée (Cv), lequel second piston limite une chambre (40) qui est raccordée, par l'intermédiaire d'un point d'étranglement (54), à la pression transformée (Cv). 2) Transformateur de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le second piston (38) est raccordé à la pression à transformer (Cv) par l'intermédiaire d'une soupape de retenue (54) chargée par un ressort et montée en parallèle sur le point d'étranglement (54). 3) Transformateur de pression selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le point d'étranglement (54) est prévu, de façon connue, sur le corps de soupape (52) de la soupape de retenue (50). 4) Transformateur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le second piston (38) est disposé coaxialement au-dessus du piston de commande (16) et qu'il est susceptible d'être accouplé audit piston de commande (16) par l'intermédiaire d'un poussoir (36) guidé dans le carter. 5) Transformateur de pression selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le poussoir (36) comporte un per- çage de décharge (42) qui débouche dans la chambre (34) située au-dessus du piston de commande (16) qui est chargé par la pression à transformer (Cv), ledit perçage étant susceptible d'être obturé par le piston de commande (16)-, alors que ce même perçage débouche par ailleurs dans la chambre (40) qui est limitée par ledit second piston (38). 6) Transformateur de pression selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on prévoit un point d'étranglement (44) dans le perçage de décharge (42). 7) Transformateur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le second piston (38) est chargé, à l'encontre de l'action de la pression à transformer (Cv) par un ressort (46), et il est susceptible de venir porter contre une butée (48). 8) Transformateur de pression selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé par- le fait que lorsque le piston de commande (16) n'est pas chargé par la pression transformée, il est appliqué contre le poussoir (36) en obturant le oerçage de décharge (42). 9) Transformateur de pression selon l'une quelconque ds revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que les deux pis tons (16, 20) sont des pistons à membranes ou a diaphragmes.