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DISPOSITIF DE FREINAGE PNEUMATIQUE PARTICULIEREMENT APPLICABLE AUX VEHICULES SUR RAIL.
La présente invention est relative à un dispositif de freinage pneumatique particulièrement applicable aux véhicules sur rail, du type dans lequel l'effort de freinage est contrôlé par un régulateur centrifuge actionné par les roues du véhicule. L'invention vise en particulier un dispositif de ce genre qui a été décrit par le demandeur dans son brevet belge n 398.953 et dans lequel le régulateur provoque au moment d'un ralentissement des roues une interruption défini- tive de l'alimentation du cylindre de frein en air comprimé,
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et, au moment où le calage des roues tend à se produire,
l'ouverture momentanée d'un clapet d'échappement qui se referme dès que les roues se remettent à tourner à leur vitesse normale par suite de la diminution de l'effort de freinage due à la chute de pression dans le cylindre de frein, et s'ouvre à nouveau dès que les roues tendent à caler. Il en résulte que l'effort de freinage/diminue d'une manière discontinue pendant la période de ralentissement du véhicule et peut être représenté en fonction du temps par le diagramme en échelons P représenté en fig. 1, dans lequel chaque chute verticale de l'effort de freinage correspond à un calage des roues, tandis que la vitesse de rotation des roues peut être représentée pour la même période par la courbe N.
Le perfectionnement faisant l'objet de la présente invention a pour but d'adoucir encore le freinage en prévenant les calages successifs des roues et il est caractérisé par le fait que le clapet d'échappement du cylindre de frein est commandé par les déplacements d'un piston sur lequel la force centrifuge et la pression de l'air comprimé contenu dans le cylindre agissent en sens opposé.
Grâce à ce perfectionnement, l'effort de freinage sera toujours proportionné à la vitesse de rotation de la roue. Il en résulte que l'effort de freinage et la vitesse de rotation des roues varieront pendant la période de ralen- tissernent conformément aux courbes P' et N' de la fig. 2 de sorte que le freinage s'effectue d'une manière extrêmement douce et progressive.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé deux formes de réalisation du dispositif conforme à l'invention.
Les fig. 1 et 2 sont des diagrammes illustrant le prin- cipe de l'invention qui a été ,énoncé ci-dessus.
La fig. 3 en est une vue en coupe élévation.
La fig. 4 représente en coupe-élévation une deuxième
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forme de réalisation perfectionnée du dispositif.
Le dispositif représenté en fig. 3 représente une valve de contrôle commandée par régulateur centrifuge du type décrit dans le brevet antérieur mentionné ci-dessus, et destinée à être montée sur le cylindre auxiliaire d'un dispositif de freinage à deux cylindres, dont le cylindre principal fournit un effort de freinage réglé suivant les prescriptions actuellement en cours, tandis que le cylindre auxiliaire fournit seulement l'appoint nécessaire pour obtenir un freinage complémentaire. Cette valve de contrôle est consti- tuée par un corps de valve 1 muni d'une part d'un orifice 2 connezté à la conduite d'alimentation en air comprimé et, à sa partie supérieure, d'orifices 3,3t par lesquels elle communique avec le cylindre auxiliaire de/freinage (nbn re- présenté) sur lequel elle est montée directement.
Sur le trajet de l'air comprimé pénétrant dans la valve 1 par l'orifice 2, se trouve un clapet d'admission, rappelé sur son siège 5 par un ressort 6, mais maintenu ,'¯écarté de ce siège, tant que l'air comprimé ntest pas envoyé dans la valve, par un poussoir 7 sur lequel vient stappuyer au repos une tige 8 solidaire du piston du cylindre de frein. A l'intérieur de la valve peut coulisser une tige 9 commandée, par exemple par l'intermédiai- re d'un câble 10, par un régulateur centrifuge qui déplace cette tige vers la gauche lorsque le véhicule est en mouvement et la laisse revenir vers la droite, sous l'action du ressort de rappel 11, lorsque la vitesse de rotation des roues s'annule. La tige 9 traverse un perçage 12 pratiqué dans le poussoir 7 et elle présente sur une partie 13 de sa longueur un diamètre plus faible.
D'autre part, cette tige 9 porte une pièce 14 commandant avec un certain jeu la tige 15 d'un clapet dtéchappement 16. Ce dispositif fonctionne de la ma- nière suivante : le véhicule est en marche et le frein desserré, le clapet 4 est d'une part maintenu écarté de son siège par le piston du cylindre de frein, et, d'autre part, bloqué dans cette position sur la tige 9 qui se trouve à ce @
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moment att irée vers la gauche, Au moment du serrure du frein, l'air comprimé est envoyé par la valve dans le cylindre dont il repousse le piston vers le haut, le clapet 4 n'étant maintenu ouvert que par la tige 9.
Au moment où, sous l'ac- tion du freinage ainsi produit, la vitesse de rotation des roues diminue, la tige 9 se déplace vers la droite et débloque le clapet 4 qui se ferme en coupant l'alimentation en air comprimé du cylindre. Si un calage des roues a tendance à se produire,la tige 9 se déplace davantage vers la droite et provoque l'ouverture du clapet d'échappement 16. Si du fait de la diminution de l'effort de freinage qui en résulte,
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/ a f.(U g, ' les roues du véhicule recommencent/tourner, la tige 9 revient AI.!. >' à gauche, en permettant au clapet 16 de se refermer. Si une tendance au calage se manifeste à nouveau, la tige 9 provoque à nouveau l'ouverture de ce clapet et ainsi de suite jusqu'à la fin du freinage, le clapet d'admission 4 restant fermé pendant toute dette période.
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Dans ce dispositif précédemment décrit par l'inventeur, apr le clapet d'échappement 16 n'est '.découvert qu'au moaeht d'un calage franc, ce qui donne lieu à un fonctionnement représenté en fig. 1 et exposé ci-dessus.
Conformément à la présente invention, la valve de con- trôle 1 comporte en outre un cylindre 17 communiquant avec l'intérieur de cette valve et par conséquent avec le cylindre de frein, et dans laquelle se meut un piston 18 calé sur la tige 9 commandée par le régulateur centrifuge. L'air compri- mé contenu dans le cylindre de frein agit sur le piston 18 en sens inverse à celui de la force centrifuge qui se trouve donc à tout instant équilibrée par la pression d'air dans le cylindre. D'autre part, le jeu avec lequel la tige de commande 9 agit sur le clapet d'échappement 16 possède juste la valeur nécessaire pour permettre à cette tige de déverrouiller le clapet dtadmission 4, tout déplacement ulté- rieur de la tige e vers la droite provoquant l'ouverture du
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clapet d'échappement 16.
Ce dispositif permet d'obtenir un freinage progressif sans calage des roues, car la pression dtair dans le cylindre de frein et par conséquent aussi l'effort de freinage, se trouve automatiquement adaptée à la vitesse de rotation des roues. En effet, dès que, par suite du serrage du frein, le véhicule ralentit quelque peu, la force centrifuge diminue et la pression d'air agissant sur le piston 18 déplace la tige 9 vers la d.roite en provoquant la fermeture du clapet dtadmis- sion 4.
A partir de cet instant, toute diminution de la vites- se de rotation de la roue du véhicule qui se traduit par une diminution correspondante de la force centrifuge, provoquera l'ouverture du clapet d'échappement qui reste ouvert jusqu'à ce que la pression d'air dans le cylindre de frein diminue
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suffisamment pour que l'action de la force centrifuge sur le re' 1 piston 18/devienne supérieure à celle de la pression d'air, (0, de sorte que la tige .-9 se déplace de nouveau à gauche, et permet au clapet 16 de se ref ermer. Il en résulte que, théo- Hquement, la pression dans le cylindre de frein devrait s'abais- ser par petits échelons successifs et la vitesse devrait oscil- ler légèrement de part et d'autre d'une valeur moyenne réguliè- rement décroissante.
Toutefois, du fait de la fréquence élevée et de la faible amplitude des oscillations du clapet d'échappe- ment ainsi que du fait de l'inertie des organes, le fonction- nement pratique du dispositif comporte un échappement léger et continu qui a pour effet de faire baisser la pression et la vitesse suivant les courbes P: et N' de la fig. 2 et cela sans à-coups ni'oscillations perceptibles.
Pour bien faire comprendre le fonctionnement de l'appa- reil, on supposera qu'avec les deux cylindres recevant la pleine pression l'effort total de freinage puisse atteindre par exemple 200% du poids total du véhicule et on examinera ce qui va se passer; 1 - dans le cas où cet effort peut s'obtenir sans caler les roues; 2 - dans le cas où, au contraire, cet effort serait trop grand et cela quelle qu'en soit la raison.
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Dans le premier cas, l'effort de freinage s'exerçant, le véhicule ralentit, la force centrifuge diminue avec la vitesse et l'action de la pression sur le piston 18 devient prépondérante; la tige 9 se déplace donc vers la droite et le clapet 4 vient reposer sur son siège, puis la vitesse continuant à diminuer l'air s'échappe du deuxième cylindre par le clapet 16 au fur et à mesure de la diminution de vitesse conformément à la courbe N' de la .fig. 2.
Dans le deuxième cas, l'air comprimé venant du premier cylindre arrive par le clapet 4 mais comme la pression dans le deuxième cylindre tend à devenir trop forte la rotation de la roue diminue et il en est de même de la force centrifuge; il arrive donc que l'effort produit par la force centrifuge ne peut équilibrer celui qui est fourni par l'air comprimé sur le piston 18. A ce moment, la tige 9 se déplace vers la droite, le clapet 4 se ferme et l'air comprimé est évacué par le clapet 16. La tendance au calage se traduit par une légère oscillation N" de la vitesse et une chute un peu plus rapid.e P" de la pression, sans toutefois que le calage puisse se produire effectivement par suite de l'intervention rapide du clapet d'échappement, puis tout se passe comme dans le premier cas et la vitesse décroit suivant la courbe N'.
L'effort de freinage est donc fonction non seulement de la vitesse mais encore du coefficient de frottement des roues sur le rail qui ne permet pas à la roue d'avoir une vitesse de rotation correspondant à l'effort maximum.
Le mode de réalisation décrit ci-dessus et représenté en fig. 3 exige le montage de la valve directement sur un cylindre de frein auxiliaire. Il en résulte d'une part la nécessité de relier la tige de commande de cette valve au régulateur centrifuge se trouvant à proximité d'un des essieux, au moyen d'une transmission, de préférence souple, assez longue et susceptible d'acquérir un jeu important. De plus, dans le cas où le véhicule comporte plusieurs cylindres de frein, il est nécessaire de prévoir autant de valves de @
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contrôle et de cylindres de frein auxiliaires que de cylindres principaux.
Le dispositif perfectionné représenté en fig. 4 a pour but de pemédier à cet inconvénient et il est caractérisé par le fait que le clapet d'admission de la valve de contrôle est commandé par un piston ou une membrane sur une face de laquelle agit, dans le sens de la fermeture de ce clapet, la pression d'air du ou des cylindres de freinage,' tandis que sur son autre face, et en sens contraire, agit un ressort taré de manière à compenser la pression d'air correspondant à la limite de patinage des roues sur le rail.
Il est clair que si l'on désire utiliser ce dispositif sur un véhicule comportant plusieurs cylindres- de frein, il suffit de monter la valve ci-dessus décrite sur la conduite d'alimentation commune de ces cylindres.
En se reportant au dessin on voit que la valve de contrôle se compose d'une enveloppe 21 divisée par une cloison 22 en deux chambres 23 µ[et 24, dont la première communique par l'orifice 25 avec la conduite d'air comprimé provenant du réservoir et dont la deuxième communique par l'orifice 26 avec la conduite allant aux cylindres de freinage, la communi- cation entre ces deux chambres étant assurée par le clapet d'admission 27 muni d'un ressort de rappel 28.
Au repos, le clapet 27 est maintenu écarté de son siège par un poussoir 29 dont les déplacements sont guidés dans la chambre 23 et qui est actionné par une membrane flexible 30 sur l'autre face de laquelle agit un autre poussoir 31 actionné par un ressort 32 dont la tension peut être réglée par l'écrou 33 et qui est taré, suivant la charge du véhicule, de manière à exercer sur la membrane 30 un effort égal à celui de la pression d'air dans les cylindres correspondant à la limite du patinage des roues sur le rail.
Le poussoir 29 est en outre verrouillé, dans la posi- tion correspondant à l'ouverture du clapet 27, tant que la vitesse des roues est suffisante, par l'intermédiaire de la butée 34 par une pièce 35 reliée au moyen d'un dispositif qui sera
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décrit plus loin à une tige de commande 36 qui porte d'une part un piston 37 mobile dans un cylindre 38 communiquant avec la chambre 24 de la valve 21 et, d'autre part, un manchon 39 sur la bittée 40 duquel agissent les masses centrifuges 41, 41' du régulateur qui oscillent sur leur arbre d'entraînement 42 entraîné lui-même en rotation par la poulie à gorges 43 commandée depuis un essieu du véhicule au moyen d'un câble.
La pièce de verrouillage 35 commande en même temps, en comprimant un petit ressort 44, la tige 45 d'un clapet d'é- chappemant 46 muni d'un ressort de rappel 47.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant: le véhicule étant au repos et les freins desserrés, le clapet 27 est maintenu ouvert sous l'action du poussoir 29 repoussé vers le bas par le ressort 32 par l'intermédiaire de la mem- brane 30, tandis que la tige de commande 36 est à bout de course à droite.
Dès que le véhicule se met en marche, la tige 36 est déplacée vers la gauche et verrouille, par la pièce 35 et la butée 34, le poussoir 29 dans la position d'ouverture du cla- pet 27.
Si, pendant que le véhicule est en marche, on serre les freins en envoyant dans les cylindres de l'air comprimé, le ralentissement des roues aura pour effet de libérer le poussoir 29, puisque l'action de l'air comprimé l'emportant sur celle des masses centrifuges 41,41t, la tige 36 et la pièce 35 se déplaceront vers la droite. Toutefois, si le freinage est modéré, c'est à dire si la pression dans les cylindres de frein ne dépasse pas la valeur correspondant à la limite du patinage, le clapet d'admission 27 reste ouvert.
Par contre, si le freinage est violent, l'action de la pression d'air l'emporte sur celle du ressort 32, la membrane 30 stinfléchit vers le haut, n'agit plus sur le poussoir 29, et le clapet d'admission 27 se ferme sous ltaction de son ressort de rappel 28 et l'alimentation des cylindres se trouvé interrompue
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une fois pour toutes jusqutà la fin de la période de freinage.
Dans ce cas, une tendance des roues au calage provoquera un déplacement suffisant de la tige de commande 36 vers la droite pour provoquer t'ouverture du clapet d'échappement 46 et tout se passe ensuite comme dans le dispositif de la fig. 3.
Afin de rendre plus sensible et plus rapide le dispositif de libération du poussoir 29 commandant le clapet d'admission 27, la pièce 34 est attelée à la tige de commande 36 par un coincement à billes comprenant une pièce conique 48 dans des logements de laquelle sont disposées les billes 49, 49'... en contact dtune part avec la tige 36, et, d'autre part, avec un alésage conique 50 prévu à l'extrémité de la pièce 34. Dans ces conditions, si la tige 36 se déplace vers la droite sous l'action prédominante de la pression d'air régnant dans les cylindres, les billes 49, 49t se coincent instantanément et la pièce 34 se trouve entraînée en libérant le poussoir 29.
Au contraire, si la tige 36 se déplace vers la gauche sous l'action prédominante de la force centrifuge, les billes sont libérées et la pièce 34 est entraînée cette fois vers la gauche par le ressort de rappel 47 du clapet d'échappement 46.
Lorsque la tige 36 vient en bout de course vers la droite, le coincement à billes est libéré par un appendice 51 de la pièce 48 qui vient henrtér une butée 52 solidaire de l'envelop- pe de la valve.
Le manchon 39 actionné par les masses centrifuges est de préférence rendu solidaire en rotation de l'arbre 42 du ré- gulateur au moyen d'une goupille 53 coulissant dans une rainure 54 de cet arbre, ce manchon 39 étant rendu solidaire en dépla- cements axiaux avec le piston 37 et la tige 36 au moyen d'une butée à billes 55.