Brevet FR2765170A1 — publié le 19981231

L'invention concerne une soupape de frein en charge, notamment pour des remorques à suspension pneumatique de véhicules automobiles, comportant un dispositif de soupape, qui est influencé par la pression de coussins pneumatiques et qui commande une pression de freinage, qui dépend de la charge, pour des cylindres de frein d'au moins un essieu de la remorque. Pour un actionnement, commandé en fonction de la charge, de freins de véhicules utilitaires, on utilise des régulateurs de la force de freinage à commande mécanique ou pneumatique (demandes de brevets o allemands DE-27 39 884 Ai, DE-29 17 073 Ai), dans lesquels une surface de commande d'un piston étagé, qui est représentée par une membrane supportée, peut être modifiée en fonction de la course de commande d'un poussoir. La pression de freinage commandée à l'entrée de commande est réduite dans un rapport variable au moyen de ce piston étagé et d'une unité de soupape intégrée dans ce piston et charge le piston d'une soupape relais intégrée. La pression commandée au moyen de la soupape relais et d'une pression de réserve présente dans cette soupape, est appliquée aux cylindres de frein du véhicule. L'influence, qui est fonction de la charge, s'effectue par conséquent d'une manière indirecte, c'est-à-dire par l'intermédiaire du poussoir, dont la position peut être modifiée, lors de la commande pneumatique, par une came qui est déplaçable en fonction de la pression du coussin pneumatique. A l'aide de tels régulateurs de la force de freinage on peut obtenir - également en liaison avec une commande directe de la pression de serrage - dans le cas d'un fonctionnement automatique, le rapport de réduction désiré pour la pression commandée. Pour le fonctionnement de la remorque, de tels régulateurs de la force de freinage sont appropriés de la même manière que pour des véhicules de traction. La dépense élevée de construction rend cependant nécessaire de disposer d'un dispositif de soupape convenant notamment dans le cas du fonctionnement d'une remorque et qui est simple du point de vue construction et peut être commandé en fonction de la charge, c'est-à- dire en fonction de la pression des coussins pneumatiques et permet une régulation de la force de freinage, appropriée pour le fonctionnement normal de la remorque. 2 2765170 Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce aux caractéristiques suivantes: a) la soupape de freinage en charge est agencée sous la forme d'une soupape à commande directe dont le raccord, qui transmet la pression de commande de frein, est relié aux cylindres de frein, lorsque l'entrée de cette soupape est ouverte; et b) le dispositif de soupape, qui commande l'entrée et la sortie de la soupape de frein en charge, est chargé aussi bien par la pression de commande de freinage que directement par la pression des coussins o0 pneumatiques de la remorque. La soupape de freinage en charge peut être chargée directement, dans le sens d'une soupape à commande directe, par la pression des coussins pneumatiques, c'est-à-dire que la grandeur, qui dépend de la charge, intervient directement dans l'actionnement du système de soupape, auquel cas en l'absence de la pression des coussins pneumatiques, c'est-à- dire dans le cas d'une rupture des coussins pneumatiques ou des canalisations associées, une commande directe de la pression de freinage dans le rapport 1:1 est garantie. La fonction de sécurité est par conséquent garantie dans sa totalité. De la même manière, le comportement de réponse de la soupape de frein en charge est suffisant, c'est-à-dire que les rapports disponibles de surfaces suffisent, pour garantir que le système de soupape commence à agir déjà pour une faible pression dans les coussins pneumatiques, par exemple 0,7.105 Pa et lors d'une application de la pression de commande de freinage, de telle sorte que tout d'abord on obtient, en un très bref intervalle de temps, une commande directe de la pression et, par la suite lors de l'accroissement de la force de réaction, la position de serrage des freins. La dépense du point de vue construction de telles soupapes de frein en charge est faible; leur caractéristique peut être réglée au moyen de variations de la surface du piston du système de soupape. L'invention concerne également les caractéristiques ci-après, considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: 3 2765170 - la soupape de frein en charge est équipée d'un piston, qui peut être chargé par la pression de commande de freinage de la remorque, agit par rapport à un corps de soupape double et forme avec ce dernier l'entrée; le corps de soupape double forme en outre, avec un siège de soupape, la sortie de la soupape de frein en charge; - le piston est entouré par un piston annulaire, qui peut être déplacé d'une manière étanche par rapport au piston et qui peut être appliqué, dans la direction d'actionnement du piston, contre la périphérie extérieure de ce dernier; - le piston annulaire est chargé par la pression d'air des coussins pneumatiques; - le siège de soupape de la sortie est porté par un piston, qui est également chargé par la pression des coussins pneumatiques; - le siège de soupape pour la sortie est formé sur l'extrémité d'un tube de piston, tourné vers le corps de soupape double; - le tube de piston est relié au piston, qui est chargé par la pression des coussins pneumatiques, de telle sorte que l'intérieur du tube de piston est en communication avec le côté du piston, tourné à l'opposé de la pression des coussins pneumatiques; - le côté, tourné à l'opposé de la pression des coussins pneumatiques, du piston est relié à l'air extérieur; - le piston prend appui, sur son côté tourné à l'opposé de la pression des coussins pneumatiques, sur un ressort qui agit à l'encontre de la pression des coussins pneumatiques, de telle sorte que lorsque la force du ressort est vaincue par la pression des coussins pneumatiques, le piston peut être amené dans une position de butée inférieure; - sur le côté du piston, tourné à l'opposé de la pression de commande, ce piston comporte une surface de réaction, qui est supérieure à la surface tournée vers la pression de commande; - le piston annulaire agit, sous l'action de la pression du coussin pneumatique dans la direction d'actionnement du piston, sur la périphérie extérieure de ce dernier de telle sorte qu'aussi bien la pression de commande de freinage que la pression du coussin pneumatique agissent globalement sur le système à pistons constitué par le piston intérieur et le piston annulaire; 4 2765170 - le piston annulaire peut être déplacé par la pression de réaction appliquée au piston intérieur, en sens opposé de sa direction d'actionnement; - le coté du piston annulaire, tourné à l'opposé de la pression des coussins pneumatiques, est relié à l'air extérieur; - le dispositif de soupape, formé par le piston annulaire, le piston intérieur et le corps de soupape double, peut être amené dans une position de butée supérieure, en l'absence d'une pression dans le coussin pneumatique, par le piston qui est soumis à l'action du ressort et porte le o0 siège de soupape de la sortie, de telle sorte que lorsque l'entrée est ouverte, il se produit une commande directe de la pression de commande de freinage depuis l'entrée aux cylindres de frein, par l'intermédiaire de la sortie dans le rapport 1: 1. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de frein de remorque d'un véhicule utilitaire, qui utilise la soupape de frein en charge selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe schématique, à plus grande échelle, de la soupape de frein en charge du type utilisé sur la figure 1;et - la figure 3 montre une représentation schématique de la pression commandée par rapport à la pression de commande de freinage, sur laquelle on note l'influence de pressions différentes des coussins pneumatiques. Sur la figure 1 des dessins, on a représenté schématiquement une installation de freinage d'une remorque d'un véhicule utilitaire, dans laquelle la soupape de frein en charge 1 selon l'invention est utilisée. Les autres composants de l'installation de freinage représentée sur la figure 1 sont par ailleurs d'un type usuel et ont un fonctionnement usuel de sorte que la description sera limitée aux caractéristiques essentielles. Il est prévu une tête d'accouplement 3 pour une réserve, une tête d'accouplement 5 pour la pression dans la canalisation de commande, ce qu'on appelle une soupape combinée de déclenchement 7, une soupape de frein 9 de la remorque, des réservoirs d'air 11, 13, un cylindre de frein à membrane 15, un cylindre de 2765170 frein combiné 17 et des soupapes relais 19 du système d'antiblocage (système ABS). Il s'agit d'une remorque comportant une suspension pneumatique, c'est-à-dire que des coussins pneumatiques 21 sont disposés des deux côtés de la remorque. La soupape de frein en charge 1, disposée dans la liaison entre la tête d'accouplement 5 et la soupape de frein 9 de la remorque et les cylindres de frein, remplace un régulateur de la force de freinage à commande pneumatique, qui est prévu habituellement dans cette position et dépend d'une manière automatique de la charge. La soupape de frein en charge 1 conforme à l'invention, qui est io représentée sur la figure 2 et agit directement, est pourvue de raccords 23, , 27 et d'un raccord de purge 29. Le raccord 23 est relié par l'intermédiaire d'une canalisation 31 à la soupape de frein 9 de la remorque, le raccord 25 est raccordé par une canalisation 33 et par l'intermédiaire des soupapes relais ABS 19, aux cylindres à membrane 15, 17, et le raccord 27 est raccordé par une canalisation 35 aux coussins pneumatiques 21. Dans le boîtier de la soupape de frein en charge 1 sont disposés un piston intérieur 37, qui agit par rapport à un corps de soupape double 39, un autre piston 41, qui agit également par rapport au corps de soupape double 39 et est soumis à la précontrainte d'un ressort 43, et un piston annulaire 45, qui est chargé par la pression des coussins pneumatiques 21, qui est présente au niveau du raccord 27. La pression des coussins pneumatiques 21 est appliquée en permanence au raccord 37, et ce par conséquent également lorsque le frein n'est pas actionné. Au-dessus d'une pression de par exemple 0,7.105 Pa, le piston 41 est repoussé par la pression des coussins pneumatiques, dans la position de butée, c'est-à-dire vers une butée 47 à l'encontre de la force du ressort 43. Simultanément, le piston 37 est appliqué, sous l'action du piston annulaire 45 chargé par la pression, contre une butée 49, c'est-à-dire que tous les pistons du système sont appliqués contre une butée. Lors de l'actionnement des freins, c'est-à-dire lors d'une charge en pression par l'intermédiaire de la soupape de frein 9 de la remorque, l'air parvient en sortant de la canalisation 31, par l'intermédiaire du raccord 23, de l'entrée ouverte 51 et du raccord 25 aux cylindres de frein 15, 17 ou aux soupapes relais ABS branchées en amont de ces cylindres de frein. La pression de freinage commandée agit en tant que pression de réaction sur la 6 2765170 face inférieure du piston 37; la pression dans les cylindres de frein s'établit dans la mesure o la force au-dessus du piston 37 est égale à la somme des forces au-dessus du piston 37 et du piston annulaire 45, de sorte que l'entrée 51 se ferme (position de serrage des freins). Lors du déserrage des freins, c'est-à-dire lors de la détente de pression au niveau du raccord 23, le piston 37 se déplace vers le haut dans la représentation de la figure 2 et ouvre la sortie 53 qui est présente entre le corps de soupape double 39 et le tube 54 du piston 41, de telle sorte qu'une désaération des cylindres de frein est exécutée au moyen de la sortie 29. o10 Une fois la pression entièrement supprimée, la force, qui est exercée par le piston annulaire 45 et est dirigée vers le bas, devient prépondérante de sorte que le piston 37 est à nouveau abaissé dans sa position de butée et que la sortie 53 est fermée. L'entrée 51 s'ouvre à nouveau de sorte que la liaison entre le raccord 23 et les cylindres 23 est à nouveau établie. Dans le cas d'une défaillance des coussins pneumatiques, c'est-à- dire dans le cas d'un éclatement de ces coussins ou bien dans le cas d'une rupture de la canalisation de liaison qui y est associée, la pression au niveau du raccord 27 tombe à la valeur O de sorte que le piston 41 remonte sous l'action du ressort 43 et que le piston 37 et le piston annulaire 45 sont entraînés conjointement de sorte que l'entrée 51 est située en permanence dans sa position ouverte. Dans cette position représentée sur la figure 2, lors du freinage, il se produit une commande directe de la pression dans le rapport 1:1, c'est-à- dire que la pression au niveau du raccord 23 est identique à celle présente au niveau du raccord 25 et est disponible dans les cylindres de frein. Sur la figure 3, on a représenté schématiquement la variation de la pression commandée p2 au niveau du raccord 25 par rapport à la pression de commande de freinage p 1 appliquée à la soupape de frein en charge 1, et on a représenté les effets de pressions différentes p4 des coussins pneumatiques. A partir du rapport des pressions égal tout d'abord à 1:1, les courbes de variation de la pression sont coudées conformément à une pression différente p4 dans les coussins pneumatiques, en des positions différentes le long de la droite à 45 . Pour une pression des coussins pneumatiques de par exemple 6.105 Pa, alors que le véhicule est 7 2765170 complètement chargé, la réduction de la pression commandée p2 commence pour une pression de commande de freinage (pi) d'environ 6. 105 Pa. L'augmentation de la pente des courbes de variation de la pression est possible grâce à des modifications des surfaces des pistons du système, des réductions ou des augmentations de diamètre pouvant être réalisées à l'aide d'inserts ou de pièces intercalaires. L'invention n'est pas limitée au montage, reproduit à titre d'exemple, de la soupape de frein en charge 1 entre la soupape de frein 9 de la remorque et les cylindres de frein. La soupape de frein en charge peut 1o être branchée en amont de la soupape de frein de la remorque. Dans ce cas, lors d'une rupture de la canalisation d'alimentation, le freinage automatique au moyen de la soupape de frein de la remorque s'effectuerait de façon usuelle, c'est-à-dire sans réduction de la pression en fonction de la charge. Dans le système de commande de la soupape de frein en charge au niveau du raccord 27 on peut insérer, dans le cas d'une suspension pneumatique à deux circuits, une soupape à deux voies, afin que la pression maximale dans les coussins pneumatiques soit toujours commandée directement. Il est également possible de brancher une telle soupape à deux voies entre les deux côtés d'un essieu de manière que respectivement la pression maximale du coussin pneumatique d'un côté soit commandée directement. L'utilisation de la soupape de frein en charge n'est pas limitée à l'installation de remorque à sellette reproduite à titre d'exemple, c'est-à-dire qu'on peut également l'utiliser dans le cas d'une remorque à timon rigide ou d'une remorque à timon. 8 2765170 REVENDICATIONS 1. Soupape de frein en charge, notamment pour des remorques à suspension pneumatique de véhicules automobiles, comportant un dispositif de soupape, qui est influencé par la pression de coussins pneumatiques et qui commande une pression de freinage, qui dépend de la charge, pour des cylindres de frein d'au moins un essieu de la remorque, caractérisée par les caractéristiques suivantes: a) la soupape de freinage en charge (1) est agencée sous la forme d'une soupape à commande directe dont le raccord (23), qui transmet la pression de commande de frein, est relié aux cylindres de frein (15,17), lorsque l'entrée (51) de cette soupape est ouverte; et b) le dispositif de soupape, qui commande l'entrée (51) et la sortie (53) de la soupape de frein en charge (1), est chargé aussi bien par la pression de commande de freinage que directement par la pression des coussins pneu- matiques (21). 2. Soupape de frein en charge selon la revendication 1, caractérisée par les caractéristiques suivantes: a) la soupape de frein en charge (1) est équipée d'un piston (37), qui peut être chargé par la pression de commande de freinage de la remorque, agit par rapport à un corps de soupape double (39) et forme avec ce dernier l'entrée (51); b) le corps de soupape double (39) forme en outre, avec un siège de soupape, la sortie (53) de la soupape de frein en charge; c) le piston (37) est entouré par un piston annulaire (45), qui peut être déplacé d'une manière étanche par rapport au piston (37) et qui peut être appliqué, dans la direction d'actionnement du piston (37), contre la périphé- rie extérieure de ce dernier; d) le piston annulaire (45) est chargé par la pression d'air des coussins pneumatiques (21); et e) le siège de soupape de la sortie (53) est porté par un piston (41), qui est également chargé par la pression des coussins pneumatiques (21). 9 2765170 3. Soupape de frein en charge selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par les caractéristiques suivantes: a) le siège de soupape pour la sortie (53) est formé sur l'extrémité d'un tube de piston (54), tourné vers le corps de soupape double (39); b) le tube de piston (54) est relié au piston (41), qui est chargé par la pression des coussins pneumatiques, de telle sorte que l'intérieur du tube de piston est en communication avec le côté du piston (41), tourné à l'opposé de la pression des coussins pneumatiques; c) le côté, tourné à l'opposé de la pression des coussins pneumatiques, du piston (41) est relié à l'air extérieur; et d) le piston (41) prend appui, sur son côté tourné à l'opposé de la pression des coussins pneumatiques, sur un ressort (43) qui agit à l'encontre de la pression des coussins pneumatiques, de telle sorte que lorsque la force du ressort (43) est vaincue par la pression des coussins pneumatiques, le piston (41) peut être amené dans une position de butée inférieure. 4. Soupape de frein en charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par les caractéristiques suivantes: a) sur le côté du piston (37), tourné à l'opposé de la pression de commande, ce piston comporte une surface de réaction, qui est supérieure à la surface tournée vers la pression de commande; b) le piston annulaire (45) agit, sous l'action de la pression du coussin pneumatique dans la direction d'actionnement du piston (37), sur la périphérie extérieure de ce dernier de telle sorte qu'aussi bien la pression de commande de freinage que la pression du coussin pneumatique agissent globalement sur le système à pistons constitué par le piston intérieur (37) et le piston annulaire (45); et c) le piston annulaire (45) peut être déplacé par la pression de réaction appliquée au piston intérieur (37), en sens opposé de sa direction d'actionnement. 5. Soupape de frein en charge selon la revendication 4, caractérisée en ce que le coté du piston annulaire (45), tourné à l'opposé de la pression des coussins pneumatiques, est relié à l'air extérieur. 2765170 6. Soupape de frein en charge selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif de soupape, formé par le piston annulaire, le piston intérieur et le corps de soupape double, peut être amené dans une position de butée supérieure, en l'absence d'une pression dans le coussin pneumatique, par le piston (41) qui est soumis à l'action du piston (43) et porte le siège de soupape de la sortie, de telle sorte que lorsque l'entrée (51) est ouverte, il se produit une commande directe de la pression de commande de freinage depuis l'entrée (raccord 23) aux cylindres de frein, par l'intermédiaire de la sortie (raccord 25) dans le io rapport 1:1.