Brevet FR2568204A1 — publié le 19860131

Frein hydraulique pour véhicules, en particulier pour des véhicules sur rails. L'invention concerne un frein hydraulique pour des véhicules, en particulier pour des véhicules sur rails, avec un dispositif à valve de réglage du freina- ge alimenté à partir d'un accumulateur hydraulique pour l'établissement d'une pression de freinage à fournir à des cylindres de frein, du type dans lequel il est prévu, entre le dispositif à valve de réglage du frei- nage et les cylindres de frein, une valve de freinage d'urgence qui, dans sa position de fonctionnement, re- lie le dispositif à valve de réglage du freinage aux cylindres de frein, et qui, dans sa position de freina- ge d'urgence, interrompt cette liaison et raccorde l'accumulateur hydraulique aux cylindres de frein par l'intermédiaire d'un passage calibré. Dans des freins hydrauliques de ce genre, on se heurte à la difficulté qui réside dans le fait qu'il faut dimensionner le passage calibré de telle façon que d'une part on soit assuré d'un freinage rapi- de qui est nécessaire dans le cas de freinages d'ur- gence mais que,. d'autre part, pendant l'opération de freinage, on limite à des valeurs admissibles pour les voyageurs, les charges en poussée et les charges par à-coups du véhicule à freiner, tout en tenant également compte des autres véhicules qui sont atte- lés au véhicule à freiner. Les figures 1 et 2 du dessin annexé représen- tent des diagrammes pour expliciter ce problème. Dans chacun de ces diagrammes, la pression de freinage est reportée en fonction du temps. Un frein hydraulique est à la base du diagram- me selon la figure 1, frein hydraulique dans lequel le passage calibré qui détermine l'accroissement de la pression de freinage pendant les freinages d'urgence, est choisi à une valeur relativement importante. Si, lorsque les freins sont desserrés, et à l'instant 0, la valve de freinage d'urgence est commutée dans sa position de frein-age d'urgence, il s'écoule une durée déterminée 0-A, appelée temps mort, pendant lequel le volume mort, relativement important, du cylindre de frein est rempli avec du milieu hydraulique alors que le piston situé dans le cylindre de frein execute sa course à vide jusqu'à ce que, lorsque l'instant A est atteint, les freins du véhicule soient appliqués. De ce fait, aucun accroissement notable de la pression de freinage n'a lieu pendant l'intervalle de temps 0-A. Après l'application des freins du véhicule, le milieu hydraulique qui continue à pénétrer dans les cylin- dres de freins A travers le passage calibre, provoque, éventuellement avec une prétension élastique d'éléments hydrauliques et des éléments mécaniques du frein, le serrage ferme des freins du véhicule, un accroisse- ment rapide de la pression de freinage ayant lieu jus- qu'à l'instant B. A l'instant B, la pression de freina- ge maximale qui est susceptible d'être réglée dans les cylindres de frein est atteinte, cette pression de freinage pouvant correspondre à la pression de l'accu- mulateur électrique ou à la pression de commutation d'une valve, courante, de limitation de la pression, montée en aval de l'accumulateur hydraulique, laquelle valve de limitation de pression pouvant éventuellement être commandée, de plus, en fonction de la charge du véhicule. Dès l'instant o la pression de freinage maximale est atteinte, à l'instant B, la pression de freinage reste pratiquement constante-. Le diagramme selon la figure 1 correspond à un passage calibré relativement important,- comme cela a déjà été mentionné ci-dessus. Ce passage calibré et important assure une application relativement rapide des freins, en sorte que le temps mort 0-A estcourt. En outre, le passage calibré, relativement important, assure un accroissement rapide de la pression de frei- nage pendant la phase du serrage des freins du véhicu- le, le gradient d'accroissement de la pression inter- vient de ce fait très brusquement, et sa courbe croît très fortement. Le passage rapide et le fort gradient d'accroissement de la pression ont pour conséquence, pendant une opération de freinage, une charge pronon- cée du véhicule en secousses et en à-coups, laquelle charge peut ne plus être supportable pour les passa- gers. Dans le-cas de plusieurs véhicules attelés entre eux, on a, de plus, le danger supplémentaire qui réside dans le fait que les freins des différents véhicules répondent à des instants légèrement différents, ce qui peut provoquer, en outre, par des opérations supplémen- taires d'accostage et d'écartement entre les véhicules attelés entre eux, des charges en poussées et en à-coups. Afin d'éviter les charges élevées par à-coups et en choc pendant les freinages d'urgence, une solution évidente consisterait à choisir le passage calibré à une dimension relativement faible, et cela de telle manière qu'après l'application des freins et tout en évitant un passage brutal, on procède à un accroisse- ment progressif de la pression de freinage jusqu'à ce que soit atteinte la pression de freinage maximale; dans la figure 2, on a représenté un diagramme corres- pondant pour un frein hydraulique. Il en résulte de ce fait des faibles variations de retard pour le véhiCule et des développements différents du freinage au niveau de véhicules qui sont attelés entre eux, qui condui- sent à de faibles différences de freinage, en sorte que l'on peut dire qu'au total il en résulte un freinage d'urgence dans lequel les chocs et les à-coups sont limités à des valeurs supportables. Mais il ressort de la figure 2 que le passage calibré et étroit étrangle le passage du milieu hydraulique dans les cylindres de frein de telle façon qu'un temps mort important 0-A est nécessaire pour remplir les cylindres de freins,- en vue de surmonter la course d'application des freins, donc jusqu'à l'application des freins. En outre, un in- tervalle A-B important est nécessaire, pendant lequel la pression de freinage croit jusqu'à ce que soit atteinte la pression de freinage maximale. L'effet total de freinage intervient donc après un intervalle de temps important 0-B, intervalle de temps qui n'est pas compatible pour un freinage d'urgence avec les exigences d'une opération de freinage rapide. L'invention a pour objet de réaliser un frein hydraulique du genre rappelé en tête du présent mémoi- re de telle façon que dans le cas de freinagesd'urgen- ce, tout en évitant des charges de chocs et de secous- ses inadmissibles, on puisse assurer un freinage suffisamment rapide du véhicule, jusqu'à ce que soit atteinte la pression de freinage maximale, alors même que les moyens-de construction à mettre en oeuvre pour le frein hydraulique sont maintenus dans des limites raisonnables. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait qu'est insérée dans la liaison Pmenant de l'accumulateur hydraulique à la valve de freinage d'urgence, une tuyère limitant le gradient de la pression de freinage à un freinage limité du point de vue des chocs et des à-coups, que les chambres hydrau- liques (conduite, conduite de freinage d'urgence) sont, de part et d'autre de la tuyère, en liaison avec des raccords situés aux extrémités d'un cylindre, et que dans le cylindre est mobile avec étanchéité un piston qui est chargé élastiquement dans le sens du déplace- ment vers le raccord d'extrémité situé du côté de l'accumulateur hydraulique. Le freinage à limitation de la charge instantanée de poussée et d'à-coups, signifie une limitation des opérations de freinage à des valeurs de la charge instantanée de poussée et d'à-coups qui soit acceptable pour les occupants du véhicule. Différentes formes de réalisation de l'objet de l'invention sont caractérisées par le fait que: - le piston est chargé par un ressort; - une butée réglable pénètre dans la trajec- toire du déplacement du piston; - la butée réglable (couvercle du cylindre) limite la course du piston du côté du raccord d'extré- mité qui est situé du côté de l'accumulateur hydrau- lique. Dans le dessin, les figures 3 et 4 représen- tent un exemple d'exécution pour un frein hydraulique réalisé conformément à l'invention, et plus précisé- ment, la figure 3 est une vue schématique de la constitution du frein hydraulique, et la figure 4 montre un diagramme dans lequel la pression de freinage P est représentée en fonction du temps. Selon la figure 3, une conduite 2 mène, éventuellement par l'intermédiaire d'une valve à limi- tation de pression 3, d'un accumulateur hydraulique 1 qui est susceptible d'être chargé par une pompe hydrau- lique non représentée, vers un dispositif à valve de réglage de freinage 4, la valve de limitation de la pression 3 n'étant représentée qu'en traits interrom- pus. La valve de limitation de la pression 3 peut être réglée à une pression maximale constante qui, lors- qu'elle est atteinte, obture le passage à travers la conduite 2, mais peut également être commandée de telle façon en fonction de la charge du véhicule qu'elle autorise, pour une charge croissante du véhicu- le, l'alimentation de la conduite 2 avec une pression maximale croissante. Le dispositif à valve de réglage du freinage 4 est, de façon non représentée et courante, susceptible d'être commandé manuellement, indirectement avec un milieu sous pression ou électriquement, et il sert à l'établissement d'une pression de freinage dans une section 5 de la conduite de pression de freinage 5. La section 5 de la conduite de la pression de frei- nage mène à une valve de freinage d'urgence 6, qui, selon l'exemple d'exécution, est susceptible d'être commutée par voie électrique et qui, à l'état excité, assume sa position de fonctionnement, dans laquelle elle relie la section de conduite de pression de frei- nage 5 avec la section de conduite de pression de frei- nage 7 qui mène à des cylindres de freins non représen- tés. Dans sa position de fonctionnement, la valve de freinage d'urgence isole une conduite de freinage d'urgence des sections de conduite de pression de frei- nage 5 et 7. Lors de l'excitation, la valve de freina- ge d'urgence 6 commute dans sa position de freinage d'urgence, dans laquelle elle obture la section de conduite de pression de freinage 5 et relie la condui- te de freinage 8 à la section de conduite de pression de freinage 7; cette position de freinage d'urgence est représentée dans la figure 3. A partir de la con- duite 2 est dérivée, en aval de la valve de limitation de pression 3 qui est éventuellement prévue, une con- duite 9 qui est reliée à la conduite de freinage d'ur- gence 8, par l'intermédiaire d'une tuyère 10 de sec- tion transversale faible, et que l'on désigne par tuyère de freinage d'urgence. Les chambres hydrauli- ques situées de part et d'autre de la tuyère 10, donc la conduite 9 et la conduite de freinage d'urgence 8 sont reliées à deux raccords d'extrémité 10 et 11 situés aux deux extrémités d'un cylindre 13. Dans le cylindre 13 se trouve un piston 14 qui est guidé axia- lement, avec étanchéité, et qui subdivise l'espace in- térieur du cylindre 13 en une chambre 15 qui est re- liée au raccord d'extrémité 11 et en une chambre 16 qui est reliée au raccord d'extrémité 12. Dans la chambre 16 se trouve un ressort 17 qui charge le pis- ton 14 dans le sens du déplacement vers le raccord d'extrémité 11 qui se situe du côté de l'accumulateur hydraulique. Du côté du raccord 11 situé vers l'accumu- lateur hydraulique, le piston est retenu par une butée réglable, cette butée pouvant, selon la figure 3, être réalisée par un couvercle de cylindre 18 qui est guidé, avec étanchéité contre la paroi du cylindre 13, cou- vercle de cylindre 18 contre lequel peut s'appliquer, d'une part, le piston 14, sous l'effet de la force du ressort 17 et qui, d'autre part, prend appui contre une bague de réglage 19 qui est vissée sur une section filetée du cylindre 13. Pendant le fonctionnement normal avec la valve de freinage d'urgence 6 qui se trouve dans sa position de fonctionnement, alors que les sections de conduite de pression de freinage 5 et 7 sont reliées entre elles, le dispositif à valve de réglage du freinage 4 règle, en fournissant des pressions de freinage correspon- dantes, les opérations de freinage du véhicule, et cela de la façon habituelle. Les chambres 15 et 16 sont remplies avec le milieu hydraulique, et dans les chambres 15 et 16 règne une pression de même niveau, le ressort 17 maintenant le piston 14 en appui contre le couvercle de cylindre 18. Si un freinage d'urgence a lieu, la valve de freinage d'urgence 6 commute dans sa position de frei- nage d'urgence représentée, et relie, comme cela a déjà été mentionné, la conduite de freinage d'urgence 8 avec la section de conduite de pression de freinage 7, et, par voie de-conséquence, avec les cylindres de freins. Lorsque les freins étaient précédemment desser- rés, les cylindres de freins sont dépourvus de pression, à partir de la chambre 16 et de la conduite de freina- ge d'urgence 18, le milieu hydraulique s'écoule rapide- ment vers les cylindres de freins et dans la chambre 16 et dans la conduite de freinage d'urgence 8 il en résulte une certaine chute de pression. Au niveau du piston 14 s'établit donc une pression différentielle qui commence à déplacer le piston 14 contre le ressort 17. A partir de l'accumulation hydraulique 1, le mi- lieu sous pression s'écoule par la conduite 2, éventuel- lement par la valve de limitation de pression 3, par la conduite 9 et par le raccord d'extrémité 11, sans étranglement et rapidement dans la chambre 15 qui aug- mente de volume, grace à quoi le piston 14 continue à être déplacé vers le raccord d'extrémité 12. A partir de la chambre 16 qui diminue de volume par suite du mouvement du piston, du milieu sous pression est refou- lé rapidement vers les cylindres de freins, en passant par la conduite de freinage d'urgence 8 et par la sec- tion de conduite de pression de freinage 7, et il rem- plit les cylindres de freins en milieu hydraulique, jusqu'à ce que soit atteinte l'application des freins; à cet instant, le piston 14 atteint sa position d'ex- trémité qui est voisine du raccord d'extrémité 12, et cesse son mouvement de déplacement. Pendant ces opé- rations, une faible quantité de milieu hydraulique passe également par la tuyère 10 et pénètre dans la conduite de freinage d'urgence 8. Il est facile de voir que pour le remplissage des cylindres de freins jusqu'à l'application des freins aucun étranglement n'intervient pour la course de remplissage des cylin- dres de freins, cette opération de remplissage ayant de ce fait lieu rapidement jusqu'à l'application des freins, comme cela est visible dans le diagramme de la figure 4, par l'intervalle de temps faible entre l'instant 0 au début du freinage d'urgence et l'instant A de l'application des freins. Après que soit atteinte la position d'application des freins, alors que le piston 14 reste immobile dans sa position d'extrémité qui est voisine du raccord d'extrémité 12, tout milieu hydraulique supplémentaire provenant de l'accumulateur hydraulique 1 ne peut passer avec étranglement dû à la tuyère 10, par la valve de freinage d'urgence 6 qui reste dans sa position de freinage d'urgence, dans les cylindres de freins et provoquer dans ces derniers un accroissement progressif de la pression de freinage, déterminé par la section transversale de la tuyère 10, accroissement progressif de la pression de freinage que l'on peut déduire dans la figure 4, entre les instants A et B. Le gradient de pression de freinage est choisi de telle façon que seuls apparaissent des à-coups et des poussées acceptables pour les occupants du véhicu- le, et qu'entre les véhicules attelés n'apparaisse aucune sollicitation de poussée et de traction qui serait due aux différents développements de la pres- sion de freinage. L'opération de freinage d'urgence a donc lieu, au total, sans charges de valeur inadmisssi- ble d'à-coups et de pousséespour les occupants du véhicule. En outre, il est visible, dans la figure 4, que jusqu'à ce que soit atteinte la pression maximale de freinage à l'instant B, depuis le début du freinage d'urgence à l'instant O, un intervalle de temps rela- tivement modeste s'écoule, intervalle de temps qui est acceptable pour les freinages d'urgence. Une compa- raison des figures 1, 2 et 3 montre que le frein hydrau- lique garantit les temps morts et courts 0-A entre le début du freinage d'urgence à l'instant 0 et le début de l'application des freins à l'instant A, ainsi que cela n'est possible qu'à l'aide de passages calibrés et importants, du genre mentionné en tête du présent mémoire, alors qu'ensuite a lieu une opération douce de freinage telle qu'elle ne pouvait être atteinte jus- qu'ici qu'avec des passages calibrés et faibles, égale- ment mentionnés en tête du présent mémoire. Apres que la pression de freinage maximale ait été atteinte, pendant les opérations de freinage d'ur- gence, le ressort 17 commence à déplacer le piston 14 en direction du raccord d'extrémité 11, le milieu sous pression étant refoulé hors de la chambre 15, à travers la tuyère 10, vers la chambre 16, alors que le piston 14 arrive progressivement dans sa position d'extrémité voisine du raccord d'extrémité 11, en s'appliquant contre le couvercle de cylindre 18. Pour le desserrage des freins qui doit suivre, la valve de freinage d'urgence 16 est à nouveau commutée dans sa position de fonctionnement, après quoi la pression de freinage provenant des cylindres de freins et passant par la section de conduite de pression de freinage 5 et le dispositif à valve de réglage de la pression 4 étant à nouveau diminuée. A l'aide de la bague de réglage 19 il est possible d'ajuster le volume de la chambre 16, lors- que le piston 14 prend appui contre le couvercle de cylindre 18, de telle façon que le piston 14, lors de son déplacement jusqu'à la position d'extrémité qui est voisine du raccord d'extrémité 12, refoule un volume de milieu hydraulique juste suffisant pour le remplissage des cylindres de freins pour l'obtention de l'application des freins; étant donné que les freins des véhicules sont habituellement pourvus de dispositifs de réglage de la tringlerie des freins, la quantité du milieu hydraulique qui est nécessaire pour le remplissage des cylindres de freins en vue de l'obtention de l'application des freins, reste constan- te, indépendamment de l'état d'usure des freins, en sorte qu'il n'est pas nécessaire de régler le volume de la chambre 16 pour l'adaptation à l'état d'usure des freins, un seul réglage étant suffisant. REVENDICATIONS 1. Frein hydraulique pour des véhicules, en par- ticulier pour des véhicules sur rails, avec un disposi- tif à valve de réglage du freinage (4) alimenté à par- tir d'un accumulateur hydraulique (1) pour l'établisse- ment d'une pression de freinage à fournir à des cylin- dres de frein, du type dans lequel il est prévu, entre le dispositif à valve de réglage du freinage (4) et les cylindres de frein, une valve de freinage d'urgence (6) qui, dans sa position de fonctionnement, relie. le dispositif à valve de réglage du freinage (4) aux cy- lindres de frein, et qui, dans sa position de freinage d'urgence, interrompt cette liaison et raccorde l'accu- mulateur hydraulique (1) aux cylindres de frein par l'intermédiaire d'un passage calibre, caractérisé par le fait qu'est insérée dans la liaison menant de l'accumulateur hydraulique (1) à la valve de freinage d'urgence (6), une tuyère (10) limitant le gradient de la pression de freinage à un freinage limité du point de vue des chocs et des à-coups, que les chambres hydrauliques (conduite 9, conduite de freinage d'ur- gence 8) sont, de part et d'autre de la tuyère (10), en liaison avec des raccords (11, 12) situés aux extré- mités d'un cylindre (13), et que dans le cylindre (13) est mobile avec étanchéité un piston (14) qui est char- gé élastiquement dans le sens du déplacement vers le raccord d'extrémité (11) situé du côté de l'accumula- teur hydraulique (11). 2. Frein hydraulique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston (14) est chargé par un ressort (17). 3. Frein hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par une butée réglable qui pénètre dans la trajectoire du déplacement du piston (14). 4. Frein hydraulique selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la butée réglable (couver- cle du cylindre 18) limite la course du piston (14) du côté du raccord d'extrémité (11) qui est situé du côté de l'accumulateur hydraulique.