Brevet FR2364148A1 — publié le 19780407

La présente invention concerne une soupape de frein réglable en fonction de la charge, plus particulièrement pour des freins à air comprimé de véhicules sur rails commandés en fonction de la charge, du type comportant un organe de régulation pour la pression de freinage commandant le frein du véhicule et commandé en fonction de la charge de ce dernier. Une soupape de freinage réglable en fonction de la charge a pour objet de modifier la pression du cylindre de frein en fonction du poids du véhicule et de la pression du cylindre fictif. Plusieurs solutions ont déjà été proposées pour résoudre ce problème. Ainsi, on a proposé des installations de freinage à milieu sous pression, dans lesquelles un dispositif de réglage est réalisé sous la forme d'un transformateur de-pression dont le rapport de transmission est réglable en fonction de la charge; ce transformateur de pression comporte par exemple un fléau à palier d'articulation réglable et dont les extrémités sont attaquées respectivement par une pression de cylindre fictif proportionnelle au signal de commande du frein et par un piston chargé par la pression de freinage, ledit fléau commandant une soupape d'admission et d'évacuation qui contrôle la pression de freinage. Le déplacement, en fonction de la charge, du palier d'articulation, môme si l'on tient compte des déplacements dynamiques de la charge de l'essieu intervenant pendant les freinages, ainsi que l'obtention d'une plage de réglage suffisamment grande et aussi linéaire que possible,présenteot. des difficultés. Dans le cas de freins pour camions automobiles, on a proposé des soupapes de frein en fonction de la charge, mettant en oeuvre une surface variable du piston. Ces modes de réalisation se distinguent par une certaine complexité de construction et sont de ce fait relativement onéreux tout en nécessitant un réglage et une surveillance précises. La présente invention a pour objet une soupape de frein en fonction de la charge qui, tout en étant d'une constitution simple et peu onéreuse, assure un contrôle pLécis de la pression de freinage dans une plage de charges relativement étendue. Elle a également pour objet de réaliser une telle soupape de manière que celle-ci puisse s'adapter à plusieurs exigences d'application par un réglage simple. A cet effet, la soupape de freinage réglable en fonction de la charge et qui est du type rappelé en tête du présent mémoire, est, selon l'invention, essentiellement caractérisée par un dispositif élastique associé à l'organe de réglage et déterminant, par sa caractéristique, la pression de freinage. La mise en oeuvre d'un dispositif élastique ou dispositif à ressort , qui est réglable en fonction de la charge, permet une constitution simple et autorise de détermineravec une très grande précision la caractéristique de la soupape de freina-- ge. Le dispositif élastique peut être constitué par un ressort mécanique, par exemple par une lame de ressort encastrée par une de ses extrémités ou encore par un ressort dit. pneumatique. Dans les deux cas, le ressort agit contre la force d'un piston susceptible d'être chargé par la pression qui règne dans le cylindre de frein et détermine ainsi ses durées d'ouverture et de fermeture. Le comportement des ressorts peut, ainsi que cela est connu, être modifié par exemple par une conformation géométrique correspondante du ressort agissant par voie mécanique.De ce fait, il est facile, sans avoir à mettre des moyens importants en-oeuvre, de modifier la flexibilité du ressort et d'obtenir de ce fait une modification de la pression de freinage en fonction de courbes, connues des valeurs de flexion. Suivant une première forme de réalisation, Le dispositif élastique est constitué gar un ressort en forme de lame encastrée aps par une de ses extrémités/le carter de la soupape et qui prend appui sur un galet dont la position est variable en fonction de la charge, le piston qui est susceptible d'être chargé par la pression qui règne dans le cylindre de frein prenant appui sur l'extrémité libre du ressort à l'encontre de la force qu'exerce le ressort par cette même extrémité. De préférence, la forme géométrique du ressort est choisie pour correspondre à la modification ou variation de la pression de freinage qui dépend de la courbe des valeurs de friction et que l'on souhaite obtenir pour un déplacement linéaire du galet d'appui. Suivant une forme de réalisation avantageuse, l'ex trémité libre du ressort a la forme d'une chape qui entoure le prolongement du piston susceptible d'être chargé par la pression de freinage, prolongement qui se présente sous la forme d'un tube et qui est pourvu d'un épaulement s'étendant en direction axiale. Le dispositif élastique est constitué par une chambre d'air comprimé contre laquelle agit le piston chargé par la pression qui règne dans le cylindre de frein, le volume de la chambre à air comprimé étant réglable en fonction du poids. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté aux dessins annexés différentes formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une coupe élévation schématique d'une soupape de frein en fonction de la charge, comportant un ressort mécanique réglable en fonction de la charge. La figure 2 est une vue en plan du ressort utilisé dans le dispositif selon la figure 1 et qui est encastré à l'une de ses extrémités. Les figures 3 et 4 sont des coupes élévation schématiques d'autres formes de réalisation de l'objet de l'invention, avec mise en oeuvre de ressorts pneumatiques formés par le volume d'une chambre. La soupape de frein en fonction de la charge, représentée en figure 1 est pourvue,suivant une première forme de réalisation de l'invention, d'un premier piston 1 qui, de manière connue, est susceptible d'être chargé avec la pression du cylindre fictif CW, et, dans le dessin, il est susceptible de se déplacer vers le bas. Le piston 1 se déplace à l'encontre de la force exercée par un ressort 3 qui prend appui sur une paroi intermédiaire 5. Le piston 1 porte un tube 7 dont l'extrémité inférieure dans le dessin est susceptible d'agir sur un plateau de soupape 9. Le plateau de soupape est refoulé, par un ressort 11, en direction de la périphérie d'un piston 13 creux et qui comporte, à son extrémité inférieure dans la figure 1, un prolongement tubulaire 15.Dans l'extrémité inférieure du boîtier ou carter de la soupape de frein en fonction de la charge et, par conséquent, dans le prolongement tubulaire 15 peut pénétrer la pression de réserve R, alors que la face supérieure du piston 13, également désignée par piston C, est soumise à l'action de la pression de freinage C. Selon l'invention, le piston 13 est porté par un ressort 17 qui est réalisé sous la forme d'une lame de ressort, cette lame de ressort prenant à son tour appui sur un organe de réglage dont la position est susceptible d'être-modifiée en fonction de la charge. Cet organe de réglage est constitué par exemple par un galet 19 qui est monté sur une extrémité avant d'une tige 21 qui est susceptible d'être déplacée en fonction de la pression qui dépend de la charge. La figure 2 montre que le ressort présente, à son extrémité antérieure, la forme d'une chape dont les deux branches se situent de part et d'autre du piston 13, en sorte que ce dernier peut s'appuyer sur le ressort.L'autre extrémité du ressort 17 est encastrée dans le carter en sorte que la force du ressort qui est capable d'agir sur le piston 13 est déterminée non seulement par les dimensions et caractéristiques du ressort, mais également par la position du galet 19.Le mode de fonctionnement du dispositif de freinage en fonction de la charge qui vient d'être décrit est le suivant : Le galet 19 qui porte le ressort 17 est dépla cé par le poids du véhicule, suivant la pression déterminée en fonction de la charge, et détermine de ce fait la rigidité du ressort 17. Lors de la commande des freins, le piston 1 est chargé par la pression du cylindre fictif pour la pression de freinage, et se déplace à l'encontre de la force du ressort 3 jusqu'à ce que s'établisse l'équilibre entre cette force du ressort et la pression du cylindre fictif pour la pression de freinage. Le piston 1 ouvre le plateau de soupape 9 qui représente la soupape d'admission et d'évacuation. Ce plateau se détache du bord du piston 13, en sorte que la pression du réservoir d'air de réserve, désignée encore par pression R, puisse être admise pour charger le cylindre de frein, sous la forme de la pression de freinage qui règne dans le cylindre de frein (non représentée), cette pression qui règne dans le cylindre de frein étant encore désignée par pression C. Cette dernière agit alors sur la face supérieure du piston 13 et refoule ce dernier vers le bas, à l'encontre de la force prédéterminée du ressort 17, jusqu'à ce que le plateau de soupape 19 s'applique à nouveau contre le bord. ou la périphérie du piston 13. Si l'on vide la chambre dans laquelle a été établie la pression du cylindre fictif pour la pression de freinage, le ressort 3 ramène le piston 1 dans sa position de départ. Dans ces conditions, le tube 7 se détache de la face supérieure du plateau de soupape 9, en sorte que le cylindre fictif, appelé encore chambre C, peut être désaéré par l'intérieur du tube. Le piston 13 est déplacé par le ressort 17 dans sa position de départ. A la place du ressort 17, on peut mettre en oeuvre un "ressort" pneumatique. La soupape de freinage en fonction de la charge représentée dans la figure 3 est, pour ltessen- tiel, identique à celle représentée dans la figure 1, mais à la place du ressort 17, on utilise un ressort pneumatique représenté par la chambre 23 qui est remplie d'air. Lorsque les freins sont desserrés, cette chambre 23 est vidée à travers le perçage 25 représenté en figure 3.Si le piston 1 est chargé avec la pression du cylindre fictif pour la pression de freinage, le piston se déplace alors, à l'encontre de la force du ressort 3, et il ouvre la soupape d'admission et d'évacuation formée par le plateau de soupape 9, en sorte que -la pression R du réservoir de réserve pénètre dans la chambre ou cylindre fictif C située au-dessus du piston 13. Le piston 13 se déplace alors vers le bas et provoque l'obturation du percage ou dégagement 25. L'air qui se trouve-dans la chambre 23 agit comme un ressort pneumatique; sa "rigidité" peut être modifiée par déplacement du piston 27 (figure 3).Le poussoir 29 qui est porté par le piston 27 et qui s'étend vers le haut dans la figure, coagit avec un élément profilé 31 qui est déplacé, à l'encontre de la force d'un ressort 33, en fonction de la pression qui a été ajustée suivant la charge. La "rigidité" du moyen élastique ou pneumatique peut être modifiée, comme cela ressort de la figure 4, par déplacement direct du piston 35 en fonction de la pression qui a été ajustée suivant la charge (pression T); pendant l'opération de freinage par contre, on empêche un déplacement non souhaité du piston 35, à l'aide du verrou 37 et du piston de verrouillage 39. L'idée inventive qui est commune aux deux formes de réalisation qui viennent d'être décrites réside, indépendamment des variantes de réalisation, dans le fait que l'on oppose à la pression de freinage qui règne dans le cylindre de frein, un dispositif élastique ou à ressort afin d'introduire, en fonction des grandeurs caractéristiques du ressort, une valeur de référence qui peut être utilisée pour déterminer la caractéristique du frein. Dans chaque cas, la pression en fonction de la charge est utilisée pour pouvoir modifier la flexibilité du ressort, indépendamment du fait que celui-ci soit du type mécanique ou pneumatique.Dans le cas où l'on utilise des ressorts à action mécanique, il estvpossible de leur donner une forme géométrique telle que pour un déplacement linéaire d'un galet d'appui, on puisse obtenir la modification de la pression de freinage souhaitée dans le cylindre de frein, et qui dépend de la courbe des valeurs de friction. La soupape de freinage en fonction de la charge n'est pas limitée aux formes de réalisation représentées, et l'on peut appliquer d'autres dispositifs élastiques, d'un genre quelconque, donc également des systèmes hydrauliques. Par ailleurs, il est également possible de prévoir des ressorts d'un genre de réalisation impliquant leur fonctionnement par paliers, ressorts qui s'ajoutent en fonction de la pression ajustée suivant la charge ou qui ont une forme géométrique telle que l'on peut-déterminer, par la conformation du dispositif à ressorts, la variation voulue de la pression de freinage qui règne dans le cylindre de frein. REVENDICATIONS 1 - Soupape de frein réglable en fonction de la charge, plus particulièrement pour des freins à air comprimé de -véhi- cules sur rails, contrôlée ou commandée en fonction de la charge, du type comprenant un organe de réglage pour la pression de freinage commandant les freins du véhicule et commandé en fonction de la charge du véhicule, caractérisée par le fait qu'il comporte un dispositif élastique associé à l'organe de réglage (19, 21; 23, 27) et déterminant, par sa caractéristique, la pression de frein. 2 - Soupape de frein en fonction de la charge, selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif élastique est constitué par une lame de ressort (17) encastrée par une de ses extrémités dans le carter de la soupape, et pre nant appui sur un galet (19) dont la;position est réglàble en fonction de la charge, et que le piston (13) qui est susceptible hêtre chargé par la pression du cylindre de frein prend appui sur ledit ressort, à l'encontre de la force qui se manifeste à l'extrémité libre de celui-ci. 3 - Soupape de frein en fonction de la charge selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que la forme du ressort (17)-est déterminée par la variation de la pression de frein qui règne-dans le cylindre de f-rein, que l'on souhaite obtenir poùr un déplacement linéaire du galet d'appui (19), et qui dépend de la courbe des valeurs de friction. 4 - Soupape de frein en fonction de la charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que l'extrémité libre du ressort (17) a la forme d'une chape dont les deux branches entourent un prolongement tubulaire du piston (13) qui est susceptible d'être chargé par la pression de frein, et qui est pourvu , en direction axiale, d'un épaulement. 5 - Soupape de frein en fonction de la charge selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif élastique est constitué par une chambre à air comprimé (23) contre laquelle agit le piston qui est chargé par l'air contenu dans le cylindre de frein, et que le volume de cette chambre est susceptible d'être ajustée en fonction de la charge.