Brevet FR2425566A1 — publié le 19791207

Dans certaines applications, il est souhaitable que le mouvement d'extension d'un vérin pneumatique ou hydraulique s'effectue par pas dans des positions particulières, en réponse à des pressions déterminées. De nombreux appareils de commande de positions fonctionnant par pression et actuellement en service utilisent un déséquilibre délicat pour assurer leur maintien dans des positions établies après qu'ils ont été déplacés jusqu'aux positions souhaitées. Ces appareils à déséquilibre sont souvent soumis à des variations de force provoquant des déplacements de leurs positions. Un domaine dans lequel il est souhaitable de maintenir dans des positions particulières un élément mené comprend les opérations manuelles de commande d'accélération effectuées pour régler la vitesse de véhicules, par exemple de véhicules ferroviaires. I1 est généralement souhaitable de maintenir certaines positions choisies d'accélération et de vitesse après la mise en marche du véhicule. Dans de nombreux trains à plusieurs véhicules sans locomotive, des organes moteurs sont incorporés à chacun des véhicules Dans certains trains dont un ou plusieurs véhicules sont équipés de moteurs du type Diesel, chacun de ces véhicules peut comporter plus d'un moteur. En général, un mécanicien actionne une seule manette commandant l'accélération ou la vitesse de tous les moteurs. Il est très fréquent que l'encrassement ou d'autres conditions associées à la commande de l'accélérateur affectent le degre final de réglage des différents moteurs. A ce moment, les moteurs développent des puissances différentes, de sorte qu'un moteur peut travailler alors qu'un autre moteur tourne à vide. Il est souhaitable que tous les accélérateurs commandant tous les moteurs soient actionnés sensiblement de la meme ma manière pour donner aux véhicules ferroviaires des vitesses plus uniformes et améliorer le rendement des moteurs de traction. L'invention concerne un dispositif perfectionné destiné à déplacer un élément vers des positions prédéterminées et particulières en réponse à l'application de pressions prédéterminées et particulières. L'invention concerne donc un appareil pneumatique ou hydraulique perfectionné de commande de positionnement, et notamment un appareil de commande d'accélérateur destiné à un véhicule ferroviaire. L'invention concerne plus particulierement un mécanisme perfectionné de commande d'accélérateur destiné à des trains comprenant plusieurs véhicules moteurs indépendants. L'invention concerne donc un appareil pouvant prendre plusieurs positions sous l'effet de plusieurs pressions différentes Des dispositifs sensibles à la pression réagissent à différentes valeurs distinctes de pressions qui leur sont appliquées en déplaçant pas à pas l'appareil à positions multiples suivant lesquelles lesdits dispositifs sensibles à la pression sont actionnés. L'appareil à positions multiples comprend plusieurs pistons à chacun desquels une tige est reliée afin de déplacer le piston immédiatement voisin. Un élément de commande, pouvant être un accélérateur de moteur de véhicule ferroviaire2 est déplacé pas à pas en réponse au mouvement maximal des pistons. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une vue schématique partielle d'une première forme de réalisation de l'appareil selon l'invention la figure 2 est une coupe schématique partielle montrant certains des éléments principaux de l'appareil de la figure 1 ; les figures 3a, 3b, 3c et 3d sont des coupes longitudinales montrant l'appareil à positions multiples selon l'invention dans différentes positions de travail les figures 4a et 4b sont des coupes longitudinales montrant un dispositif sensible à la pression ou dans différentes positions de travail, ce dispositif étant d'un type pouvant être utilisé lors de la mise en oeuvre de l'invention la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 4b ;; lafigure 6 est une coupe suivant la ligne 6-6 de la figure 4b ; et la figure 7 est une coupe longitudinale partielle et schématique montrant les éléments principaux du dispositif représenté sur les figures 4a et 4b, cette vue mettant en ésJi- dence le fonctionnement de ce dispositif. La figure 1 représente une installation générale dans laquelle l'invention peut être mise en oeuvre. Cette installation peut être montée sur un véhicule ferroviaire dont la vitesse est réglée par un mécanicien qui actionne manuellement une manette commandant la position d'un accélérateur. Ce dernier est déplacé dans différentes positions afin de régler la pression du fluide, pouvant être de l'air, fournie pour déterminer la vitesse d'un moteur de traction du véhicule. Un réservoir 10 d'air est relié de manière à alimenter en air un élément de réglage ou régulateur 12 de pression d-'air. Ce régulateur 12 est actionné manuellement par le mécanicien au moyen d'une manette 14. L'air passedu réservoir 10 dans un conduit 16, la pression régnant dans ce dernier dépendant de la position de la manette 14. L'air du conduit 16 passe dans un tube ou conduit souple 18 qui transmet l'air comprimé à un dispositif sensible à la pression pouvant comprendre un distributeur 20. Diverses pressions d'air de sortie, comme indiqué ci-après, sont transmises par le distributeur 20 à un appareil 22 de commande à positions multiples.Le distributeur 20 et l'appareil 22 de commande à positions multiples seront décrits plus en détail ci-après, en regard des figures suivantes, de même que leur fonctionnement. La pression d'air de sortie du conduit 16 est également appliquée à une unité 23 de commande de frein. il est ainsi possible d'utiliser un seul élément de commande d'accélération ou un seul régulateur de pression pour régler la vitesse et le freinage. Les détails du mécanisme de freinage n'entrent pas dans le cadre de l'invention et ne sont donc pas représentés. L'appareil 22 de commande à positions multiples est relié à un bras 24, lui-même relié à un levier 26 de commande d'accélérateur, ce bras et ce levier étant déplacés en fonction de la pression appliquée à l'appareil 22 de commande. Un accélérateur 25 est commandé suivant les positions du bras 24 et du levier 26. La mise en oeuvre de l'appareil 22 de commande provoque un déplacement du bras 24 et du levier 26 de commande d'accélération vers les positions indiquées en traits mixtes. Les aegrés du mouvement du bras 24 et du mouvement du levier 26 de commande d'accélération déterminent le couple produit par un arbre 28 de commande entrainé par un moteur 30. L'accélérateur 25, commandé par le bras 24 et le levier 26 peut régler la quantité de carburant fournie au moteur 30 pour en régler la vitesse. De tels éléments sont bien connus et, étant donné qu'ils n'entrent pas directement dans le cadre de l'in Invention ils ne seront pas décrits plus en détail. Une forme préférée de réalisation du dispositif 20 sensible à la pression, représentée sur la figure 2 comprend plusieurs soupapes bistables 32, 34, 36 et 38. Des conduits 40, 42 44 et 46 relient ces soupapes à des chambres 48 50a 52 et 54 de pression. Ces chambres sont délimitées entre des pistons adjacents 56, 58, 60 et 62, à l'intérieur d'un cylindre 63. Des orifices 64 66, 68 et 70 font communiquer les chambres, délimitées entre les pistons, avec les conduits 40, 42, 44 et 46. Comme représenté sur la figure 2 l'air du réservoir 10 et du régulateur 12 passe dans le conduit 16 et est transmis, par des conduits convenables 17 de branchement, à chacune des soupapes bistables 32, 342 36 et 38. La ou les soupapes bistables particulières actionnées dépendent de la quantité de fluide sous pression qui leur est appliquée, comme décrit ci-après, chaque soupape étant conçue pour fonctionner sous une pression différente de celle des autres2 les soupapes fonctionnant de préférence séquentiellement sous des pressions s'élevant progressivement de valeurs basses vers des valeurs elevées. Le nombre de soupapes bistables actionnées détermine le nombre de pistons actionnés et détermine également les positions du bras 24 et du levier 26 de commande d'accélération (figure 1), ce qui, finalement, règle la vitesse du moteur 30. Les figures 3a à 3d montrent le fonctionnement des divers pistons 56, 58, 60 et 62 du cylindre 63. La figure 3a représente les pistons dans leurs positions de repos dans lesquelles ils sont rappelés vers la gauche, contre des butées 76, 7d, 80 et 82, respectivement} par un ressort 84 de traction. Les pistons 56, 58, 60 et 62 comprennent des bras 50.-' > 5s', 5M', 60' et 62', respectivement, (figure 2) > disposés chacun de manièreà porter contre un piston immédiatement voisin et à le déplacer vers la droite. Lorsque le fluide pénètre par l'orifice 64 dans la chambre 48, en arrière du piston 56, et dépasse une certaine pression provoquant l'application d'une force supérieure à celle du ressort 84, le piston 56 se déplace vers la droite afin de s'éloigner de la butée 76, jusqu'à ce qu'il atteigne la butée 78. En se déplaçant vers la droite le piston 56 pousse tous les autres pistons 58, 60 et 62 dans le même sens au moyen des bras 56', 58' et 60' de liaison. Cette position est montrée sur la figure 3b. Lorsque le fluide pénètre dans la chambre 50 située en arrière du piston 58 et dépasse une pression prédéterminée et suffisante pour vaincre la force du ressort 84 le piston 58 se déplace vers la droite afin de s'éloigner de la butée 78 et jusqu'à ce qu'il atteigne la butée 80. Simultanément, du fait de la présence des bras reliés aux pistons, les pistons 60 et 62 se déplacent vers la droite. Cette position est montrée sur la figure 3ct De la même manière, lorsque la pression du fluide pénètre dans la chambre 52 située en arrière du piston 60 et dépasse une certaine valeur lui permettant de vaincre la force du ressort 84, le piston 60 se déplace jusqu'à la butée 82 et le piston 62 est également déplacé vers la droite, comme montré sur la figure 3d.Cette dernière représente la position finale atteinte pas à pas, bien qu'il soit concevable de permettre un mouvement supplémentaire continu du piston 62. Le bras 62' peut être le même élément que le bras 24 ou bien un élément relié à ce bras 24, lui-même étant relié au levier 26 de commande d'accélération comme montré sur la figure 1. Il apparaît donc que le cylindre 63 constitue un appareil de commande à plusieurs positions dans lequel des butées sont disposées de manière que chaque piston puisse se déplacer sur une distance supérieure à celle du piston situé en arriere de lui. A chaque piston est relié une tige ou un bras de lon gueur suffisante pour pousser ce piston vers la droite. Les figures 4a et 4b représentent l'une des sou papes bistables 32 > 34 > 36et 38 communiquant avec les chambres afin de déplacer les pistons 56 5d, 60 et 62 (figure 2). La figure 4a représente l'une des soupapes en position de repos et la figure 4b la représente en position de travail, par exemple lorsque la pression d'un fluide appliquée à cette soupape dépasse une valeur prédéterminée. Comme représenté sur la figure 4a, la soupape circulaire 32 comprend un corps 90 qui présente un orifice 92 destiné à recevoir la pression des conduits 16 et 17 (figures 1 et 2). Un diaphragme 94 divise le corps 90 en une chambre supérieure 96 et en deux chambres inférieures 98 et 99. Un clapet 100, rappelé par un ressort 1Q2, maintient normalement le diaphragme 94 en position basse, comme montré. La force de rappel du ressort 102 peut être réglée au moyen d'une vis 104. La chambre supérieure 96 comprend un orifice 106 de respiration. Lorsque la pression réglée provenant du conduit 16 d'arrivée dtair (figures I et 2) est inférieure à une valeur prédéterminée et insuffisante pour vaincre la pression du ressort 102 de rappel, la pression du cylindre est mise à l'atmos phère par ltintermédiaire de la chambre inférieure 99 et d'un orifice 110 d'échappement. Une pression suffisante peut alors être introduite dans les chambres du cylindre, délimitées par les pistonstet aveclesquellesl1orifice il2communiques en raison de la position du clapet 100. Lorsque la pression du conduit 16 (figures 1 et 2) dépasse une valeur prédéterminée et est appliquée par l'interZ médiaire de l'orifice 92, le clapet 100 s'élève brusquement vers une seconde position dans laquelle il est représenté sur la figure 4b. Le diaphragme 94 s'élève également. il en résulte la fermeture de l'orifice 110 et la possibilité pour la pression de passer par l'orifice 112 dans la chambre située en arrière du piston associé, afin d'actionner ce dernier comme décrit précé gemment Dans une forme de réalisation de 18invention, l'une des soupapes du type représenté sur les figures 4a et 4b est boulonnée sur chaque orifice communiquant avec les chambres, en arrière des pistons disposés dans le cylindre 63 (figures 3a à 3d).Les quatre soupapes représentées peuvent évidemment être réalisées de manière à former un distributeur 20 d'un seul bloc. Comme représenté en particulier sur les figures 5 et 6, lorsque le produit de la pression par l'aire 114 dépasse se la force du ressort associé à la soupape circulaire, le clapet 100 est de nouveau soulevé afin d'ouvrir l'orifice 112 et de fermer l'orifice 110 d'échappement (figures 4a et 4b). A ce moment, l'aire du clapet 100 augmente d'une aire 118 diminuée de l'aire 116. La pression sous laquelle la soupape se ferme dépend de la différence entre l'aire 118 et l'aire 116, et elle est donc sensiblement inférieure à la pression provoquant l'ouverture. La figure 7 montre les opérations prYhcipales du clapet 100 représentées sur les figures 4a et 4b, afin de permettre une meilleure compréhension des opérations décrites en regard des figures 5 et 6. Lorsque la pression est inférieure à une valeur prédéterminée, le clapet est abaissé. La pression est appliquée vers le haut, contre la surface 120 qui présente l'aire 114 montrée sur la figure 5. Lorsque la pression s'élève suffisamment pour soulever le clapet, une pression ascendante supplémentaire s'applique à la surface 122 qui peut être considérée comme ayant l'aire 118 de la figure 5. En même temps que le clapet est soulevé une pression descendante s'exerce sur la surface 124 qui correspond à l'aire 116 ét qui doit etre soustraite de l'aire 118, c'est-à-dire de la surface 122, pour déterminer la pression ascendante résultante exercée sur le clapet 100. I1 apparaît donc que l'invention concerne un appareil à positions multiples et action positive, convenant à des véhicules de chemin de fer à un seul moteur, pour lesquels il est souhaitable de mettre en oeuvre des cylindres relativement petits et dans lesquels de très faibles variations des positions de commande de l'accélérateur peuvent provoquer de fortes variations de la vitesse du moteur. L'invention s'applique en particulier aux ensembles à plusieurs moteurs comprenant plusieurs accélérateurs commandés par un seul mécanisme. Dans ces derniers cas, le frottement et l'encrassement affectant les accélérateurs risquent peu d'agir sur les moteurs pour qu'ils produisent des puissances différentes et telles qu'un moteur travaille et qu'un autre tourne à vide. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil à positions multiples et actionné par fluide, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre, plusieurs pistons qui forment des chambres à l'intérieur du cylindre et qui > sous l'effet de pressions d'un fluide se déplacent pas à pas lorsque les pressions régnant dans lesdites chambres dépassent des valeurs prédéterminées, un élément de commande étant actionné par les mouvements de l'un quelconque des pistons, un élément de rappel maintenant normalement les pistons dans des positions de repos lorsque -les pressions du fluide appliquées aux chambres sont inférieures auxdites valeurs prédéterminéesss l'appareil comportant également une source de fluide sous pression et plusieurs dispositifs bistables reliés aux chambres correspondantes et destinés à faire communiquer sélectivement la source de fluide sous pression avec ces chambres pour déplacer les pistons pas à pas lorsque les pressions du fluide dépassent des valeurs prédéterminées, l'élément de commande étant alors déplacé également par pas prédétermines', en fonction des mouvements des pistons. 2. Appareil selon la revendication 1 > caractérisé en ce que les pressions prédéterminées s'élèvent progressivement lors de chaque pas de mouvement des pistons. 3. Appareil selon la revendication 2 caractérisé en ce que le cylindre continent plusieurs butées qui limitent les mouvements des pistons lorsque ces derniers sont actionnés par les pressions du fluide régnant dans les chambres associées 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dispositifs bistables comprennent des soupapes bistables actionnées par fluide et comportant des organes de rappel qui maintiennent normalement ces soupapes en position de repos dans laquelle elles empêchent le fluide de s'écouler de la source de fluide sous pression vers les chambres, la pression de la source dépassant les valeurs prédéterminées et permettant de vaincre la force produite par l'organe de rappels afin d'actionner les soupapes et de permettre à la source de fluide d'être mise en communication avec les chambres. 5. Appareil selon revendication 4 caractérisé en ce que les soupapes bistables sont actionnées par des pres sions différentes et prédéterminées, qui augmentent progressif vement. 6. Appareil selon la revendication 5p caractérisé en ce qu'un élément de réglage est associé à chacun des organes de rappel des soupapes bistables afin de faire varier les pressions auxquelles ces soupapes, normalement au repos, sont ac tionnees. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins l'une des soupapes bistables est montée entre la source de fluide sous pression et l'une des chambres afin de commander l'un des pistons. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que les soupapes bistables comprennent des soupapes circul aires. 9 Appareil selon la revendication 8g caractérisé en ce que l'élément de commande est relié à un accélérateur d'un moteur de véhicule ferroviaire. 10 Appareil selon la revendication 92 caractérisé en ce qu'un organe manuel de commande est monté entre la source de fluide sous pression et lesdites soupapes bistables.