Brevet FR3038712A1 — publié le 20170113

Domaine technique L'invention concerne le domaine de l'ingénierie des transports ferroviaires. En particulier, nous allons considérer la conception d'un capteur de charge qui est un dispositif de pesage réglable automatique qui est utilisé dans le transport ferroviaire. Le capteur de charge est conçu pour mesurer en continu la charge d'un véhicule ferroviaire et pour transmettre la pression de sortie de l'air utilisé pour le freinage, en fonction de l'action mécanique de la part de la charge du véhicule. La charge du véhicule agit directement sur le capteur de charge sans liaisons intermédiaires. Le capteur de charge produit une action précise, élimine la nécessité d'un entretien et facilite l'installation. Le capteur de charge a une consommation d'air plutôt faible. Le capteur de charge peut être utilisé dans les systèmes de suspension à ressorts hélicoïdaux ou ressorts à lames du bogie. Il existe deux types de transfert de charge du véhicule au capteur de charge. La charge peut être transférée de la manière suivante : - dans le cas d'un véhicule à suspension à ressorts, le capteur de charge est placé entre le ressort hélicoïdal et le châssis du bogie. Le ressort de support est situé sur la butée qui repose sur la surface sphérique du capteur de charge ; - dans le cas d'un véhicule à suspension à lames, la charge du véhicule est transmise par un levier et un poussoir. Des divergences entre les éléments de transmission peuvent entraîner des écarts importants de pression de sortie, des moyens de correction sont alors à prévoir. Technique antérieure 3038712 2 On connaît un certain capteur de charge qui est conçu pour mesurer en continu la charge d'un véhicule ferroviaire et transmettre la pression d'air de sortie utilisé pour le freinage et qui comporte un corps dont la partie inférieure 5 contient une cavité ouverte logeant une butée mobile et un disque déformable élastiquement qui repose sur la périphérie des deux côtés sur des bagues dont l'une est placée dans l'évidement annulaire de la butée ; la partie centrale du corps possède une cavité en liaison, par le biais de 10 l'orifice logeant un poussoir en appui sur ledit disque, avec la cavité enfermant le disque déformable élastiquement ; la cavité de cette partie centrale du corps renferme un disque en appui sur un diaphragme monté sur la périphérie du corps ; et la partie supérieure du corps comporte le premier orifice 15 en liaison avec la cavité située au-dessus du diaphragme, dans laquelle un clapet anti-retour est monté pour produire une pression d'air au conduit de frein d'un véhicule ferroviaire, et le second orifice en liaison avec la cavité située au-dessus du diaphragme dans laquelle la tige en 20 contact avec le diaphragme est montée, et cette tige est contrainte par ressort pour presser la tige contre le diaphragme ; et la paroi de l'orifice au-dessus de la tige est pourvue d'un trou pour la liaison avec le conduit de pression d'air et comporte une vanne de selle contrainte par 25 ressort en direction de la tige pour fermer le trou situé au-dessus et la liaison entre le premier orifice et le second orifice ; le poussoir et la tige sont montés l'un au-dessus de l'autre dans le manchon pourvu d'un trou dans sa paroi pour la liaison avec le conduit de pression d'air (voir 30 « Description Weighing Valve WM », la description de KNORRBREMSE, DE 2010). L'inconvénient de ce capteur est que le régulateur pneumatique qui se compose de la tige d'une vanne de selle, 3038712 3 est soumise à des contraintes relativement importantes provenant du diaphragme. Toutefois, le ressort de la vanne de selle est monté en série avec la patte de la vanne et est en appui sur la face d'extrémité de cette patte. Dans le cadre 5 de cet agencement, le ressort a un petit diamètre et est placé dans le trou avec un jeu par rapport à la paroi du trou. Étant donné que le processus de contrainte de la vanne de selle est de caractère oscillatoire, le déplacement du ressort depuis l'extrémité de la patte est possible dans le 10 processus de fonctionnement. Ce désalignement ne perturbe pas le fonctionnement de toute la vanne, mais conduit à des erreurs au début ou à la fin du fonctionnement du siège de cette vanne. Le disque déformable élastiquement, placé dans la cavité inférieure, est pourvu d'un trou central utilisé 15 pour le montage du poussoir et son alignement. Cependant, la butée elle-même se trouve dans un état flottant dans cette cavité, c'est-à-dire que la butée est auto-alignée par rapport à la paroi de cette cavité en cas d'application dune charge externe. Si le poussoir est installé dans le trou 20 central, il est alors soumis à des déplacements latéraux. Cependant, le poussoir est monté dans l'orifice traversant, ce qui conduit à des décalages latéraux dans cet orifice et au contact avec la paroi de cet orifice. De tels mouvements ne sont pas souhaitables, car ils génèrent des erreurs dans 25 au début de fonctionnement du régulateur pneumatique. À son tour, cela conduit aussi au fait que la pression est transmise du poussoir au diaphragme, par le biais du disque ou de la plaque, en un point qui est décalé par rapport à son centre géométrique plutôt que situé à ce centre. 30 Tout ce qui précède indique que la solution connue comprend des caractéristiques de conception qui réduisent la fiabilité de fonctionnement et la précision du traitement du signal de survenance de charge. 3038712 4 Résumé de l'invention La présente invention a pour but d'obtenir le résultat technique consistant à augmenter la fiabilité de fonctionnement et la fabricabilité de la conception. 5 Ledit résultat technique est obtenu par le fait que le capteur de charge, qui est conçu pour mesurer en continu la charge d'un véhicule ferroviaire et transmettre la pression de l'air de sortie utilisé pour le freinage, comporte un corps, dont la partie inférieure contient une cavité ouverte 10 logeant une butée mobile et un disque déformable élastiquement en appui sur la périphérie des deux côtés sur des bagues dont l'une est placée dans l'évidement annulaire de la butée ; la partie centrale du corps possède une cavité en liaison, par le biais de l'orifice logeant un poussoir en 15 appui sur ledit disque, avec la cavité entourant le disque déformable élastiquement ; la cavité de cette partie centrale du corps renferme un disque en appui sur un diaphragme monté sur la périphérie du corps ; et la partie supérieure du corps comporte le premier orifice en liaison avec la cavité située 20 au-dessus du diaphragme, dans laquelle un clapet anti-retour est monté pour produire une pression d'air au conduit de frein d'un véhicule ferroviaire, et le second orifice en liaison avec la cavité située au-dessus du diaphragme dans laquelle la tige en contact avec le diaphragme est montée, et 25 cette tige est contrainte par ressort pour presser la tige contre le diaphragme ; et la paroi de l'orifice au-dessus de la tige est pourvue d'un trou destiné à établir une liaison avec le conduit de pression d'air et comporte une vanne de selle contrainte par ressort en direction de la tige pour 30 fermer le trou situé au-dessus et la liaison entre le premier orifice et le second port ; le poussoir et la tige sont montés l'un au-dessus de l'autre dans le manchon pourvu dans sa paroi d'un trou destiné à la liaison avec le conduit de 3038712 5 pression d'air ; le ressort de la vanne de selle est placé autour de la patte de la vanne en s'appuyant contre son siège ; la cavité ouverte de la partie inférieure du corps, qui renferme la butée, comporte un limiteur annulaire fixe de 5 mouvement de butée de cette cavité ; la face d'extrémité de la tige du côté contact du disque déformable élastiquement et la face d'extrémité du poussoir du côté contact du diaphragme sont plats afin de former une zone de contact pour chaque partie. 10 Ces caractéristiques sont essentielles et intimement liées à la formation d'un ensemble de caractéristiques essentielles suffisantes pour atteindre le résultat technique revendiqué. 15 Présentation sommaire des dessins La présente invention est illustrée par un exemple spécifique, qui n'est cependant pas le seul, mais qui démontre clairement la possibilité d'obtenir le résultat technique revendiqué. 20 La figure 1 représente un capteur de charge en position d'équilibre ; la figure 2 représente un capteur de charge lorsqu'il est soumis à la force mécanique Q ; la figure 3 représente un capteur de charge une fois la 25 for ce mécanique Q supprimée. Description des modes de réalisation Selon la présente invention, on considère la conception du capteur de charge dans le but de mesurer en continu la 30 charge d'un véhicule ferroviaire et transmettre la pression d'air de sortie utilisé pour le freinage en fonction de l'effet mécanique de la part de la charge du véhicule. 3038712 6 D'une façon générale, le capteur de charge (figure 1) comprend un corps 1, dont la partie inférieure comporte une cavité ouverte logeant la butée 2 mobile et le disque 3 déformable élastiquement en appui sur la périphérie des deux 5 côtés sur des bagues 4 et 5 ; une bague 4 est placée dans l'évidement annulaire de la butée 2. À l'intérieur de la cavité ouverte de la partie inférieure recevant la butée 2, le corps 1 est équipé d'un limiteur 6 annulaire du mouvement de butée de cette cavité. Le limiteur 6 empêche la butée de 10 tomber de la cavité lors du montage ou du démontage dans le bogie. La partie centrale du corps 1 comporte la cavité 7 en liaison, par le biais de l'orifice 8 qui comporte le poussoir 9 en appui sur le disque 3 spécifié, avec la cavité logeant 15 le disque 3 déformable élastiquement. La cavité 7 de la partie centrale du corps 1 renferme le disque ou la plaque 10 en appui sur le diaphragme 11 monté dans le corps 1 sur la périphérie. La partie supérieure du corps 1 comporte le premier orifice 12, dans lequel la vanne de décharge K2 est 20 formée. Cet orifice 12 communique avec la cavité située au-dessus du diaphragme 11 et comporte la vanne anti-retour 13 pour délivrer la pression d'air dans le conduit de frein T d'un véhicule ferroviaire. Cette cavité située au-dessus du diaphragme 11 25 communique avec le second orifice 14 dans lequel la vanne d'admission K1 est formée. Cet orifice est équipé de la tige 15 venant en contact avec le diaphragme 11, la tige 15 est contrainte par ressort dans le sens dans lequel la membrane est pressée contre la tige 15. Au-dessus de la tige 15, le 30 trou ménagé dans la paroi de l'orifice permet la communication avec le conduit de pression d'air R, et la vanne de selle 16, contrainte par ressort en direction de la tige 15, est adaptée pour fermer ledit trou et établir une 3038712 7 communication entre le premier orifice 12 et le second orifice 14. Le poussoir 9 et la tige 15 sont montés l'un au-dessus de l'autre dans le manchon 17, qui comporte dans sa paroi un trou permettant de communiquer avec le conduit de 5 pression d'air R. Le ressort de la vanne de selle 16 est placé autour de la patte de la vanne et est en appui contre son siège. En outre, la face d'extrémité de la tige 15 du côté contact du disque 3 déformable élastiquement et la face d'extrémité du 10 poussoir 9 du côté contact du diaphragme 11 sont plats afin de former une zone de contact pour chaque partie. Le placement du ressort renfermant la vanne de selle 16 permet l'utilisation de ressorts de taille suffisante, ce qui augmente sa fiabilité de fonctionnement et empêche le ressort 15 de jaillir de la vanne. En outre, la réalisation des parties de contact de la tige 15 et du poussoir 9 sous la forme de zones (de contact) d'appui plates permet à la fois d'assurer le contact et d'éliminer les distorsions dans la partie de la vanne. Cela améliore également la fiabilité et la longévité 20 du capteur. Fonctionnellement, le capteur de charge (figure 3) est constitué du dispositif de commande pneumatique et du réducteur de force de freinage mécanique. Le produit contient le disque 3 qui est fixé entre deux bagues 4 et 5 servant de 25 surfaces d'appui. Lorsqu'une force mécanique Q est appliquée sur la butée 2, le disque 3 plie sous la charge et transmet la force au poussoir 9. Le poussoir 9 coopère avec le disque ou la plaque 10, qui agit à son tour contre un diaphragme 11 à entraînement pneumatique. 30 Le régulateur pneumatique se compose de la vanne d'admission K1 et de la vanne de décharge K2. 3038712 8 Le diamètre de la bague 4 peut varier afin d'obtenir différents rapports de transmission. Ainsi, différents types de caractéristiques peuvent être conférées au produit. Chargement du véhicule vide (Figure 1). 5 La charge du véhicule agit sur le capteur de charge par le biais de la butée 2 et la bague 4 sur le disque 3. En conséquence, le disque 3 se plie vers l'extérieur et déplace le poussoir 9, le disque ou la plaque 10, le diaphragme 11, la tige 15 et le siège de vanne 16 vers le haut. 10 Simultanément, la vanne K1 s'ouvre et la vanne K2 se ferme. De l'air comprimé provenant du réservoir auxiliaire s'écoule par le conduit R à travers la vanne d'admission K1, remplit la cavité située au-dessus du diaphragme 11, traverse la vanne anti-retour 13 et est délivré au conduit de sortie - au 15 conduit de frein T. Le chargement se poursuit jusqu'à ce que la force de l'air au-dessus du diaphragme soit égale à la force mécanique Q agissant sur la butée (figure 1). Puis, le disque 3 revient à sa position centrale. La vanne d'admission K1 se ferme, la vanne de décharge K2 est fermée. 20 Chargement lorsque le véhicule est chargé (figure 2). Lorsque le véhicule est chargé, la force mécanique Q agissant sur le capteur de charge augmente, et les deux forces pneumatique et mécanique cessent d'être en équilibre. L'augmentation de la force mécanique Q agissant sur le disque 25 ou la plaque 10 du diaphragme 11 surmonte la force pneumatique au-dessus du diaphragme 11. La tige (point 8) se déplace vers le haut, la vanne d'admission K1 s'ouvre. L'air comprimé provenant du réservoir auxiliaire s'écoule par le conduit R jusque dans la cavité située au-dessus du 30 diaphragme 11 et entre par le biais de la vanne anti-retour 13 dans le conduit de sortie, conduit T. Par conséquent, l'équilibre des forces entre les côtés mécaniques et pneumatiques est rétabli. Le capteur de charge retourne à 3038712 9 l'équilibre, formant la pression de sortie en fonction de la charge du véhicule. Purge lorsque le véhicule est déchargé (figure 3). Lorsque la force mécanique Q provenant du capteur de 5 charge est supprimée, le véhicule est considéré comme déchargé. L'équilibre des forces entre les efforts pneumatiques et mécaniques est modifié. La force pneumatique agissant sur le disque ou la plaque 10 du diaphragme 11 devient supérieure à la force mécanique Q opposée et le 10 poussoir 9 se déplace vers le bas en agissant sur le disque 3. La tige 15 suit le mouvement du disque ou de la plaque 10 du diaphragme 11 sous l'action du ressort de compression. La vanne de décharge K2 est ouverte. La pression de sortie dans le conduit T est déchargée à travers l'orifice 18 dans la 15 vanne anti-retour 13 et arrive à la cavité située au-dessus du diaphragme 11, qui est purgée par le biais de l'orifice 19 dans la vanne de décharge K2 vers l'atmosphère. Ensuite, le poussoir 9 et la tige 15 se déplacent vers le haut et la vanne de décharge K2 se ferme lorsque l'équilibre est rétabli 20 entre les forces mécanique et pneumatique. Compensation des fuites Dans le cas de fuites de pression de sortie, le capteur de charge est capable de fonctionner de manière à compenser celles-ci. L'air comprimé est rapidement reconstitué par le 25 biais de la vanne anti-retour 13. Cette invention est applicable industriellement et décrit la fabricabilité et les caractéristiques de conception qui éliminent les distorsions des parties en mouvement sous chargement forcé. 30 REVENDICATIONS1.Capteur de charge, conçu pour mesurer en continu la charge d'un véhicule ferroviaire et transmettre la pression de l'air de sortie utilisé pour le freinage, lequel capteur de charge comporte un corps (1), dont la partie inférieure contient une cavité ouverte logeant une butée (2) mobile et un disque (3) déformable élastiquement en appui sur la périphérie des deux côtés sur des bagues (4, 5) dont l'une (4) est placée dans l'évidement annulaire de la butée (2), la partie centrale du corps (1) possède une cavité (7) en liaison, par le biais d'un orifice (8) logeant un poussoir (9) en appui sur ledit disque (3), avec la cavité entourant le disque (3) déformable élastiquement, la cavité de cette partie centrale du corps (1) renferme un disque (10) en appui sur un diaphragme (11) monté sur la périphérie du corps(1), et la partie supérieure du corps (1) comporte un premier orifice (12) en liaison avec la cavité située au-dessus du diaphragme (11), dans laquelle un clapet anti-retour (13) est monté pour produire une pression d'air au conduit de frein d'un véhicule ferroviaire, et un second orifice (14) en liaison avec la cavité située au-dessus du diaphragme (11) dans laquelle la tige (15) en contact avec le diaphragme (11) est montée, et cette tige (15) est contrainte par ressort pour presser la tige (15) contre le diaphragme (11), et la paroi de l'orifice au-dessus de la tige (15) est pourvue d'un trou destiné à établir une liaison avec le conduit de pression d'air et comporte une vanne de selle (16) contrainte par ressort en direction de la tige (15) pour fermer le trou situé au-dessus et la liaison entre le premier orifice (12) et le second orifice (14), le poussoir (9) et la tige (15) sont montés l'un au-dessus de l'autre dans un manchon (17) pourvu dans sa paroi d'un trou destiné à la liaison avec le 3038712 11 conduit de pression d'air, caractérisé en ce que le ressort de la vanne de selle (16) est placé autour de la patte de la vanne en s'appuyant contre son siège, la cavité ouverte de la partie inférieure du corps (1), qui renferme la butée (2), 5 comporte un limiteur (6) annulaire fixe de mouvement de butée de cette cavité, la face d'extrémité de la tige (15) du côté contact du disque (3) déformable élastiquement et la face d'extrémité du poussoir (9) du côté contact du diaphragme (11) sont plats afin de former une zone de contact pour 10 chaque partie.