Brevet FR2482029A1 — publié le 19811113

- 1 - La présente invention a pour objet une Soupape à relais de protection contre les surcharges pour freins de service et à ressort accumulé combinés pour véhicules, en par- ticulier véhicules routiers, comportant une chambre d'arrivée de pression au réservoir, une chambre de frein, ainsi qu'une première et une seconde chambresde commande, la chambre d'ar- rivée pouvant être alimentée en air comprimé venant d'un ré- servoir, la chambre de frein par la pression de desserrage pour le frein à ressort accumule, l'ume des chambres de commande étant commandée par la pression du frein de service et l'autre chambre de commande par la pression de commande du frein à ressort accumulé, ainsi qu'un piston de relais sollicité par la pression règnant dans l'une des chambres de commande et actionnant un corps de soupape double, par lequel la chambre de frein peut âtre mise en communication, soit avec la cham- bre d'arrivée de pression, soit avec l'atmosphère. Le brevet allemand 18 14 722 décrit une sou- pape à relais du même genre. Deux pistons de relais sont pré- vus, disposés axialement l'un derrière l'autre, dont l'une des chambre de commande peut-être alimentée par l'intermédiaire du frein de service et l'autre chambre de commande par la pres- sion de commande de la soupape.de frein à main. Comme le frein de service agit positivement et le frein auxiliaire, ou frein de blocage, négativement, l'action simultanée des deux freins empêche les pressions de commande de s'additionner. De ce fait, on évite de dépasser la force de freinage maximale admissible des deux freins. Les deux pistons de relais, guidés axialement l'un derrrière l'autre dans un cylindre commun, présentent différentes surfaces actives, constituées pour avoir des va- leurs différentes. Ces valeurs différentes résultent obliga- toirement de la construction suivant les règles. Conmme la chambre de commande entre les deux pistons de relais alimentç, tantôt l'un par l'arrière, tantôt l'autre par l'avant, ces deux pistons doivent avoir le même diamètre extérieur. La face arrière du piston inférieur, dont la surface active partielle 2482029O 2 - est raccordée à la chambre de frein, est cependant plus petite du fait qu'au point de vue activité, la surface circulaire du siège de la soupape d'échappement du corps de soupape double vient en déduction. Ainsi, se produit sous ce rapport une multiplication. Afin d'assurer le passage de l'impulsion de la chambre de commande entre les deux pistons, le piston supérieur possède un joint d'étanchéité, de sorte que sa surface active prévue à l'avant est plus petite que la surface active à l'a- vant du piston inférieur. Cela revient à dire finalement que les surfaces actives partielles soumises aux deux pressions de commande sont d'inégales valeurs, de sorte qu'il existe pour chacune de ces pressions une multiplication ou une ré- duction différente. De ce fait, les pressions de commande sont traitées inégalement. Cela peut provoquer des difficultés au desserrage du frein à ressort accumulé. L'invention a pour but de perfectionner la soupape à relais.de protection contre les surcharges du genre ci-dessus de manière que la construction donne toute liberté au point de vue de la multiplication ou de la réduction des pressions au départ par rapport à la pression résultante. En particulier, il doit dornc être possible de donner la même va- leur aux surfaces actives partielles coordonnées avec les deux chambres de commande et, ou bien, d'obtenir, par une multipli- cation ou une réduction, un règlage en fonction de la pression de desserrage déterminée par le ressort d'accumulation. Selon l'invention, on parvient à ce résultat par le fait que le pis- ton de relais présente, en plus de la sienne, une surface ac- tive partielle conjuguée avec une chambre de commande, et du même c8té, une autre surface active partielle conjuguée avec l'autre chambre de commande. Ainsi, on peut constituer les surfaces actives partielles indépendamment l'une de l'autre, en particulier leur donner la même valeur, de manière que les deux pressions de commande soient traitées de manière équiva- lente. Ces deux surfaces actives partielles peuvent également être choisies indépendamment de la surface active partielle -3 - sollicitée par l'intermédiaire de la chambre de frein, de sor- te que toute multiplication ou réduction souhaitée est réali- sable. Contrairement à l'état présent de la technique, chaque commande du. frein auxiliaire, ou frein de blocage, et chaque commande du frein de service provoque darns l'objet de l'inven- tion un mouvement du piston de relais, de sorte qu'il n'existe pratique aucun risque de blocage de ce piston. En outre, la contrainte subie par les joints d'étanchéité entre les diffé- rentes surfaces actives partielles est plus supportable que dans l'état actuel de la technique. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le piston de relais présente à l'arrière, du côté tourné vers la chambre de frein, deux surfaces actives-partielles séparées par un joint d'étanchéité, dont l'une peut-être sollicitée par la pression régnant dans la chambre de frein et l'autre par la pression atmosphérique. Ainsi, on peut donner à cette troisième surface active partielle des dimensions indépendantes de celles des deux autres à l'avant du piston de relais. De plus, on a cet avantage particulier, que la chambre intermédiaire, constituée de cette façon, communique avec l'atmosphère, la chambre de commande, la plus proche de la chambre de frein, étant séparée de celle-ci par les deux joints d'étanchéité. Comme la chambre intermédiaire est toujours reliée à l'atmosphère, les fuites insignifiantes des deux joints précités ne peuvent avoir de conséquences aussi préjudiciables que s'il n'était prévu qu'un seul joint entre la chambre de commande et la chambre de fren. Suivant une autre particularité, les deux sur- faces actives partielles à l'aveant et la surface active par- tielle à l'arrière, sollicitée par la pression régnant dans la chambre de frein, sont constituéespour avoir la même grandeur. De ce fait, on obtient un rapport de 1/1. Une autre caractéristique de l'invention pré- voit que le piston de relais est constitué à l'avant et à l'ar- rière comme un piston étagé, ce qui permet de le réaliser d'une eule pièce. *2482029 - 4 Le piston de relais peut aussi comporter deux ou plusieurs parties-, prenant appui l'une sur l'autre à l'aide de butées, un p-ston annulaire pouvant être prévu pour cons- tituer la seconde surface active partielle à l'avant du piston de relais. On peut ainsi augmenter le nombre de joints d'étan- chéité. Suivant une autre forme de réalisation, le pis- - ton de relais est partagé dans le sens axial, et sa partie tournée vers la chambre de frein est creuse dans le but de purger d'air une chambre intermédiaire coordonnée avec la qua- trième surface active partielle. Ceci assure une possibilité avantageuse de purger l'air. Dans une variante de réalisation, une tuyère est prévue dans le canal formé par la partie creuse du piston. L'air affluant dans la chambre intermédiaire ou sortant de cette chambre sert à amortir les mouvements du piston.Il s'oppose ainsi en particulier au broutement de celui-ci. Deux exemples de réalisation de l'invention sont décrits ci- après à titre non limitatif, en référence aux dossiers annexés sur lesquels: La Figure 1 estun schéma des connexions des installation de frein de service et de frein à ressort d'accumula- tion combinés avec la soupape à relais de protection contre les surcharges selon l'invention. la Figure 2estune vue en demi-coupe d'une première forme de ia- lisation de soupape à relais de protection contre les surcharges, La Figure3 estune vue en demi-coupe d'une autre forme de réa- lisation de soupape à relais de protection contre les surcharges et la Figure4 est une vue en coupe d'une troisième forme de réa- lisation de soupape à relais de protection contre les surcharges. L'installation de freinage représentée à la Fig. 1 possède un compresseur 1, un régulateur de pression 2, une soupape de sé- curité à quatre voies 3, trois réservoirs d'air 4, 5, 6, une soupape de frein à deux voies 7 pour le frein de service, une soupape de frein à main, une soupape de commande de remorque 9, un régulateur automatique de la force de freinage en fonction de la charge 10, une soupape de contrôle 11, une soupape à re- lais de protection contre les surcharges 12, un cylindre à mem- brane 13, pour l'essieu avant, un cylindre de frein à membrane et à ressort accumulé 14 pour l'essieu arrière, ainsi qu'une tête d'accouplement 15 pour la tuyauterie d'alimentation et une tête d'accouplement 16 pour la tuyauterie de frein. Les diffé- rents éléments sont assemblés l'un avec l'autre au moyen des branchements de canalisation représentés, une tuyauterie d'a- limentation 17 venant du réservoir d'air comprimé 6 du troi- sième circuit, une tuyauterie de commande 18 venant de la sou- pape 8 du frein à main et une tuyauterie de commande 19 venant de la soupape de frein à deux voies pour se raccorder à la sou- pape à relais de protection contre les surcharges 12. De cette dernière soupape, les deux conduites 20 mènent à la partie de l'accumulation d'énergie de ressort de chacun des cylindres de frein à ressort d'accumulation d'énergie et à membrane 14. On comprend que le frein auxiliaire et/ou le frein de blocage fonctionnent indirectement à l'aide de la soupape du frein à main, et qu'un freinage dans le cylindre de frein à ressort d'accumulation et à membrane combinés 14 se déclenche par une purge d'air de la tuyauterie 18. Par contre, le frein de ser- vice fonctionne par un signal de commande positif; une montée de la pression dans la tuyauterie 19, qui conduit en fin de compte à un freinage par l'intermédiaire de la partie à mem- brane du cylindre de frein 14, déclenche la partie du ressort d'accumulation ou la maintient déclenchée. La soupape à relais de protection contre les surcharges 12, selon la Fig 2. comporte un bottier 1, dans lequel est logé, coulissant, un piston de relais 22. Ce piston 22 est d'une -6- seule pièce. Il porte à son extrémité inférieure un siège d'échappement 23. Lui sont associés les joints d'étanchéité 24 et 25. A l'avant du piston 22 le joint 24 enferme sousla forme d'une surface circulaire, la première surface active partielle 26, qui délimite la première chambre de commande 27, en liaison permanente avec la tubulure de raccordement 28, à laquelle aboutit, par l'intermédiaire de la conduite 18, par exemple, la soupape 8 du frein à main. Du même côté avant du piston 22 est prévue, sous la forme d'une surface annulaire, entre les joints d'étanchéité 24 et 25, la deuxième surface active partielle 29, qui délimite la deuxième chambre de com- mande 30, à laquelle se raccorde par sa sortie d'échappement la conduite 19, ou la soupape de frein à deux voies 7. La conduite 19 mène à une tubulure de raccordement 51 au moyen d'un canal 52 assurant une communication permanente avec la deuxième chambre de commande 30. A l'arrière, le piston 22 présente une troisième surface active partielle 31, et une quatrième surface active partielle 32, qui, à la suite de l'enlèvement d'un joint d'étanchéité, sont mises en communi- cation permanente l'une avec l'autre et délimitent une chambre de frein 33. En ce qui concerne la troisième surface active partielle 31, il s'agit d'une surface annulaire résultant de la différence entre le diamètre du joint enlevé et le diamè- tre du siège d'échappement 23. De même, il s'agit également pour la quatrième surface partielle 32 d'une surface annulaire correspondant à la différence des diamètres du joint d'étan- chéité 25 et du joint retiré. On peut choisir les dimensions géométriques de façon, par exemple, que la première surface active partielle 26 et la deuxième 29 soient équivalentes, tandis que l'ensemble des surfaces actives partielles 31 et 32, sollicitéespar l'intermédiaire de la chambre de frein 33, autour de la surface circulaire du siège d'échappement 23, est inférieur à la somme des surfaces 26 et 29. On obtient dans ce cas une réduction de la pression dans le rapport 1/2 environ. -7 - Dans le boîtier 21 se trouve, suspendu élastiquement, un corps de soupape double 34, qui constitue, avec un rebord de boîtier enfilé 35, la soupape d'admission 34, 35, et, avec le bord de boîtier 23, la soupape d'échappement 34,23. Une chambre de pression 36 est en communication permanente, par la tubulure de raccordement 3 et la conduite 17, avec le réservoir d'air comprimé 6. Le corps de soupape 34 est creux et muni d'un cou- vercle 38 le fermant hermétiquement et à travers lequel s'ef- fectue la purge d'air dans l'atmosphère, par l'intermédiaire d'un soupape flottante 39. Le corps de soupape 34 est soutenu par le couvercle 38 par l'intermédiaire d'un ressort 40. D'au- tre part, la chambre de frein 33, conduit à une ou plusieurs tubulures de raccordement 41, sur laquelle, ou sur lesquelles, viennent s'embrancher les conduites 20 allant à la partie du ressort d'accumulation du cylindre de frein 14. Dans le cou- vercle 38 est prévue une chambre de compensation 42, qui est en permanence en communication, par des trous 43 et un canal 44, avec la chambre de frein 33. La chambre de compensation 42 sert à décharger le corps de soupape double 34. La différence entre les surfaces du siège d'admission constitué par le bord saillant 35 du boîtier et le siège drchappement 23 est compen- sée ou surcompensée. Dans la forme de réalisation suivant la Fig. 3 de la soupape à relais de protection contre les surcharges, un joint d'étanchéité 45 est logé dans le piston de relais 22', de sorte que la troisième surface active partielle 31 se trou- ve séparée de la quatrième 32. La chambre de frein 33 est sub- divisée ici en une chambre intermédiaire 46, qui reste cons- tamment en communication avec l'atmosphère par un canal 47, et une tuyère 48 logée dans ce dernier. Dans la forme de réalisa- tion suivant la Fig. 3 on peut adopter une géométrie telle, que la première surface active partielle 2S, la deuxième 29, et la troisième 31 aient exactement la même valeur. Le piston de re- lais 22' peut être ici partagé dans le sens radial et pourvu d'un piston annulaire 22", garni d'un autre joint d'étanchéité 49. Par l'intermédiaire de la butée 50, le piston 22" repose sur la partie restante du piston 22'. -8 - Dans la forme de réalisation suivant la Fig. 4 de la soupape à relais de protection contre les surcharges 12, le piston de relais est partagé dans le sens radial, de telle sorte qu'ici la partie de piston 22""est une partie intégrante du piston de relais 22"'. Il va de soi qu'il est possible en pratique de combiner aussi le partage radial selon la Fig. 3 et le partage axial selon la Fig. 4. Si les joints-d'étanchéi- té 24 et 25 représentés à la Fig. 4 portent sur un même dia- mètre, la première surface active partielle 26 eot la deuxième, par exemple, peuvent être aussi grandes l'une que l'autre, tandis que la troisième 31, comparativement, autour de la sur- face du siège d'échappement 23, est plus petite. De ce fait, les deux pressions de commande sont traitées pareillement et il se produit unemultiplication négligeable. Les soupapes à relais de protection contre les surcharges 12 selon les Fig. 2 à 4 sont représentées non ali- mentées en air. Cla revient à dire que la soupape 8 du frein à main est branchée sur la purge d'air de la conduite 18, de sorte que la partie de ressort d'accumulation du cylindre de frein 14 à membrane et à ressort d'accumulation combinés exer- ce un effet de freinage de blocage. Pour desserrer le frein de blocage, la soupape 8 doit être branchée inversement, de telle sorte que la première chambre de commande 27 soit alimentée en air par l'intermédiaire de la conduite 18. De ce fait, les pistons de relais 22, ou 22', + 22", ou 22"'+ 22"", se dépla- cent vers le bas. la soupape d'échappement 33, 32 se ferme, et la soupape d'admission 34, 35 s'ouvre, de sorte que la pres- sion en résultant dans la chambre 36 peut parvenir dans la chambre de frein 33 et de là, par la conduite 20, aux cylin- dres 14 de frein à ressort d'accumulation combinés, ce qui provoque leur desserrage. La pression libérée agit s:imulta- nément sur la troisième surface active partielle 31: ou selon la Fig. 2 sur les troisième et quatreième surfaces actives partielles 31 et 32, Par la multiplication choisie par la for- me de réalisation selon la Fig. 2 on peut réaliser une adap- tation exacte à la force de desserrage prévue pour la partie de ressort d'accumulation du cylindre de frein combiné, ou à la pression de desserrage. Si, le frein de blocage étant desserré, on amorce une mise en route du frein de service, l'air comprimé passe, par la conduite 19, la tubulure 51, et le canal 52, dans la deuxième chambre de commande 30. Comme auparavant le frein auxiliaire et/ou de blocage était desserré, il ne se produit alors aucune autre réaction. Si, par contre, le frein de service étant desserré, on action- ne le frein auxiliaire et / ou de blocage pour effectuer un freinage, la première chambre de commande 27 se purge aussi d'air, de sorte que, finalement, la chambre de frein 23, com- muniquant avec l'atmosphère, se purge également. Il s'ensuit que le ressort de l'accumulateur d'énergie du frein auxiliaire et/ou de blocage effectue un freinage. Si on actionne alors en outre le frein de service, donc si on envoie une pression de commande dans la deuxième chambre 30, le piston de relais 22, ou ses parties 22' et 22", ou 22"' et 22"", se déplacent alors vers le bas, de sorte que la soupape d'échappement 34, 23 se ferme, tandis que la soupape d'admis- sion 34, 35 s'ouvre. Cela veut dire que, de nouveau, une pres- sion de desserrage du frein pour la partie de ressort d'accu- mulation s'engendre dans la chambre de frein 33, de sorte que le frein auxiliaire et/ou de blocage se desserre. Les for- ces de freinage ne s'additionnent donc pas sur le cylindre 14 du frein combiné à ressort d'accumulation. Il va de soi qu'en agissant dans l'ordre inverse, donc en déclenchant tout d'a- bord un freinage par le frein de service et en effectuant en- suite un freinage supplémentaire avec le frein auxiliaire, la somme des forces de freinage n'intervient pas sur le cylindre du frein à ressort d'accumulation. REVENDICATIONS 1 - Soupape (12) à relais de protection contre les surcharges pour freins de service et à ressort accumulé combinés pour véhicules, en particulier véhicules routiers, comportant une chambre (36) d'arrivée de pression au réser- voir, une chambre de frein (33) ainsi qu'une première (27) et une seconde chambre (30) de commande, la chambre d'arrivée (36) pouvant être alimentée en air comprimé venant d'un réservoir (6) et la chambre de frein (33) par la pression de desserrage pour le frein à ressort accumulé, l'une des chambres de commande (30) étant commandée par la pression du frein de service et l'autre chambre de commande (27) par la pression de commande du frein à ressort accumulé, ainsi qu'un piston de relais sollicité par la pression régnant dans l'une des chambres de commande et actionnant un corps de soupape double (34), par lequel la chambre de frein (33) peut être mise en communication, soit avec la chambre d'arrivée de pression (36) soit avec l'atmosphère, caracté- risée en ce que le piston de relais (22, 22'+22", 22"'+22"") présente, en plus de la sienne, une surface active partielle (26) conjuguée avec une chambre de commande (27), et du même côté, une autre surface active partielle (29) conjuguée avec l'autre chambre de commande. 2 - Soupape à relais de protection contre les surcharges suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le piston de relais (22'+22"; 225'+22"") présente à l'arrière, du c8té tourné vers la chambre de frein (33), deux surfaces actives partielles (31, 32) séparées par un joint d'étanchéité (45), dont l'une (31) peut être sollicitée par la pression régnant dans la chambre de frein (33), et - l'autre (32) par la pression atmosphérique. 3 - Soupape à relais de protection contre les surcharges suivant les revendications 1 et 2, caracté- risée en ce que les deux surfaces actives partielles (26,29) à l'avant et la surface active partielle à l'arrière (31), 5.. sollicitée par la pression régnant dans la chambre de frein, sont constituées pour avoir la m9me grandeur. 4 - Soupape à relais de protection contre les surcharges suivant les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le piston de relais(22'+22" ou 22"'+22"") est constitué à l'avant et à l'arrière comme un piston étagé. - Soupape à relais de protection contre les surcharges suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le piston de relais (22'+22" ou 22"'+22"") comporte deux ou plusieurs parties, prenant appui l'une sur l'autre à l'aide de butées (50,50'). 6 - Soupape à relais de protection contre les surcharges suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'un piston annulaire (22") est prévu pour constituer la seconde surface active partielle (29) à l'avant du piston de relais (22'). 7 - Soupape à relais de protection contre les surcharges suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le piston de relais (22''' + 22'''') est partagé dans le sens axial et sa partie tournée vers la chambre de frein (33) est creuse dans le but de purger d'air une chambre intermédiaire (46) coordonnée avec la quatrième surface active partielle (32). 8 - Soupape à relais de protection contre les surcharges suivant la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'une tuyère (48) est prévue dans le canal formé par la partie creuse du piston.