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DISPOSITIF DE RATTRAPAGE DE JEU POUR FREINS PNEUMATIQUES.
La présente invention est relative à un dispositif de rattrapage de jeu applicable notamment aux freins à air comprimé et permettant de maintenir automatiquement une dis- tance constante au repos entre les sabots de freins et les bandages (ou entre les segnents et les tambours ) quels que òient l'usure des pièces de freinage et le jeu de la timonerie, de manière à maintenir également constante la longueur de la course du piston du cylindre de frein.
Ce dispositif est caractérisé par le fait que la course de retour au repos de la tige actionnée par le piston du cylindre de frein et
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commandant la timonerie est limitée par des butées mobiles reliées au cylindre de frein ou au bâti par des dispositifs de blocage et que ces butées sont libérées et, déplacées en avant par le piston lorsque, du fait de l'usure ou du jeu, la course dépasse sa longueur normale.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé deux formes de réalisation du dispositif faisant l'objet de l'invention.
La fig. lest une vue en coupe-élévation axiale d'un cylindre de frein muni du dispositif conforme à l'invention.
La fig. 2 représente, en coupe-élévation, une deuxième forme de réalisation de ce dispositif applicable au cas où le cylindre de frein est combiné avec un cylindre auxiliaire des- tiné à amener les pièces de freinage en contact, le cylindre principal effectuant uniquement l'effort de freinage.
La fig. 3 représente, en coupe axiale, une variante du dispositif de la fig.l.
La fig. 4 représente schématiquement la timonerie de frein.
La fig. 5 représente le dispositif de rattrapage de jeu modifié en vue de l'adaptation du frein à main.
Le cylindre de frein 1 représenté en fig. 1 comporte un piston 2 muni d'un ressort de rappel et fixé sur une tige 3 disposée à l'intérieur d'une pièce en forme de fourreau 4 cou- lissant à travers le fond 5 du cylindre. Le fourreau 4 comporte une cloison intérieure 6 et il agit par poussée, à l'aide d'une embase 7 disposée à son extrémité libre, sur une tige 8 commandant la timonerie du frein et munie à cet effet d'un épau- leuent 9. La tige 3 portant le piston 2 est accouplée au fourreau 4 par un dispositif de blocage constitué par une pièce 10 librement montée sur la tige 3 et portant les billes 11, un ressort 12 tendant à coincer ces billes entre la tige 3 et un logement conique 13 ménagé à l'extrémité du fourreau 4.
Grâce
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à ce dispositif, la tige 3 entraîne le fourreau 4 lorsqu'elle se déplace dans le sens de la flèche! mais elle en est désoli- darisée pendant son mouvement de retour au repos. L'embase 7 du fourreau 4 commandant la timonerie par l'intermédiaire de la tige 8, est en contact, dans sa position de repos, avec les ex- trémités de deux tiges 14,14' servant de butées réglables et pouvant coulisser à travers le fond 5 du cylindre 1 auquel elles sont reliées par des dispositifs de blocage à billes 15, 15' semblables à celui accouplant la tige 3 avec le fourreau 4 mais montés en sens opposé à ce dernier, de'sorte que ces tiges 14,14' peuvent se déplacer librement de gauche à droite, mais sont empêchées-de se déplacer de droite à gauche.
Le fourreau 4 est muni à son extrémité intérieure d'un épaulement circulaire 16 susceptible de venir buter en fin de cour se du piston contre les extrémités intérieures 17, 17' des tiges 14, 14'; la position initiale des tiges 14,14' est réglée de telle manière que la distance entre l'épaulement 16 du fourreau 4 à leurs extrémités 17,17' soit égale à la longueur de course du piston nécessaire pour effectuer le freinage.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant:
L'air comprimé étant envoyé sous le piston 2, celui-ci se déplace vers la droite et entraîne, par l'intermédiaire de sa tige 3 et du dispositif de blocage 10-13, le fourreau 4 qui pousse à son tour vers la droite la tige 8 qui actionne le frein.
Si, à un certain moment, l'usure des pièces de freinage ou le jeu de la timonerie oblige le piston 2 à allonger sa course pour effectuer la mise en contact des -'pièces de freinage, l'épaule- ment 16 du fourreau 4 vient buter en bout de course contre les extrémités 17, 17' des deux tiges 14,14' qui seront déplacées vers la droite d'une quantité égale à l'allongement de la course nécessitée par le jeu, et viendront dans la position 141, 14'1 représentée en pointillé.
Dans ce cas, au desserrage du frein,
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lorsque l'ensemble des organes reviendra vers la gauche vers sa position de repos, l'embase 7 du fourreau 4 viendra buter con tre les extrémités libres des tiges 14, 14' et :sera arrêtée dans la position 71 représentée en pointillé qui est décalée vers la droite par rapport à sa position primitive 7 d'une longueur égale au supplément de course du piston nécessité par l'usure ou le jeu, de sorte que la longueur de la trans- mission se trouve raccourcie d'autant. Comme pendant ce retour, au repos, le dispositif de blocage 10-13 libère le fourreau 4 de la tige 3 du piston 2, ce dernier pourra venir reprendre sous l'action de son ressort de rappel, sa position de repos initiale à fond de course à gauche.
La longueur de la trans- mission ayant été ainsi diminuée, au coup de frein suivant le freinage sera obtenu avec la course initiale du piston qui est ainsi maintenue constante, tandis que si une nouvelle usure sensible se produit, la. position des tiges 14, 14' servant de butée et limitant la course de retour du fourreau 4 sera de nouveau réglée automatiquement de la manière décrite ci-dessus de manière à compenser l'usure ou lejeu.
Dans le dispositif qui vient d'être décrit, le piston de cylindre de frein a une course relativement grande car elle correspond d'une part au mouvement de rapprochement des pièces de freinage et, d'autre part, au mouvement de déformation élas- tique de ces pièces et de la timonerie, nécessaire pour le frei- nage proprement dit, de sorte qu'à chaque freinage la consom- mation d'air comprimé est assez élevée.
Comme la première partie de la course, correspondant au rapprochement des organes de freinage, ne nécessite pas un effort considérable, on a déjà proposé de remplacer le cylindre unique par deux cylindres fonctionnant successivement et dont le premier, destiné seule- ment à rapprocher les pièces de freinage, a une section faible tandis que le piston du deuxième cylindre qui est destiné à exercer l'effort de freinage, a une petite course et une forte
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section. Toutefois, en l'absence d'un rattrapage de jeu automa- tique, toute usure des pièces de freinage ou tout jeu anormal de la timonerie, provoque une augmentation de la course du piston de cylindre de freinage, de sorte que l'écohomie en air comprimé tend à disparaître. %'invention permet de remédier à cet inconvénient.
La fige 2 représente un tel dispositif muni d'un dispositif automatique de rattrapage de jeu conforme à l'invention permettant de maintenir constante, malgré l'usure, la course du piston du cylindre principal. Ce dispositif est constitué par deux cylindres opposés 18,19 assemblés par leur fond commun 20 et dont les pistons 21,22 commandant deux tiges distinctes 23,24 accouplées de façon connue à la timonerie, de manière à l'actionner dans le même sens bien que leurs déplacements soient de sens opposés.
La tige 23 portant le piston 21 du cylindre auxiliaire 18 de faible section est accouplée directement à la timonerie par snn extrémité 25 et elle coulisse dans un fourreau 26 qui peut également coulisser à travers le flasque terminal 27 du cylindre 18 auquel il est relié par un blocage à billes 28 du type décrit à propos de la fig. 1 et qui est monté de manière à permettre au fourreau 26 de se déplacer de gauche à droite, et d'empêcher ses mouve- ments de droite à gauche. Ce fourreau 26 sert dans ce cas de butée automatiquement réglable limitant la course de retour de la tige de commande 24 et il est muni à cet effet à son extrémité intérieure d'un épaulement 29 sur lequel vient buter le piston 21 lorsque, du fait de l'usure ou du jeu, sa course se troùve allongée.
L'extrémité externe 30 de ce fourreau limite alors la course de retour de la tige 23 dont la tête 25 forme à cet effet un épaulement 31 venant s'appli- quer sur l'extrémité 30 dudit fourreau qui joue ainsi exac- tement le même rôle que les tiges 14,14' du dispositif de la figure 1.
Le fond 20 commun aux deux cylindres 18 et 19 est muni en son centre d'un évidement en forme d'une douille cylindrique
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32 rentrant dans le grand cylindre 19 et fermé son extré- mité. Dans cette douille 32 coulisse la tige 23 du piston 21 du cylindre auxiliaire 18 et, dans l'entrée conique 33 de cette douille 32 est disposé un dispositif de coincement à billes 34 du type décrit ci-dessus permettant à la tige 23 du piston 21 de se déplacer librement de gauche à droite, mais empêchant le mouvement de cette tige en sens contraire.
Les billes 34 sont maintenues coincées entre la tige 23 et l'entrée conique 33 par des ressorts 35,35' montés sur des tiges 36,36' qui peuvent coulisser à travers le fond 20 des deux cylindres et sur les extrémités desquelles s'appuie au repos le piston 22 du cylindre principal 19 de manière à maintenir le dispo- sitif de blocage ouvert. La partie centrale de ce piston prin- cipal 22 est en forme d'un fourreau 37 coulissant sur la douille centrale 32 et dont l'extrémité est fixée à la tige 24 accouplée à la timonerie par sa tête 38.
L'air comprimé est admis dans le dispositif par l'ori- fice 39 ménagé dans le cylindre auxiliaire 18 qui doit fonc- tionner en premier lieu tandis que le fond 20 commun aux deux cylindres est muni d'un orifice calibré 40 pour l'admission de l'air comprimé dans le cylindre principal, cet orifice 40 étant éventuelle ent muni d'un clapet 41 maintenu fermé par le piston auxiliaire 21 lorsque ce dernier se trouve dans sa position de repos.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant:
Lorsque l'air comprimé est envoyé dans l'orifice d'ad- mission 39, le piston auxiliaire 21 se déplace aussitôt vers la droite avec sa tige 23 et amène les pièces de freinage en contact ; entre-temps, l'air comprimé a pénétré également dans le cylindre principal 19 par l'orifice calibré 40 et le piston 22 se déplace vers la gauche et produit l'effort de freinage.
Pendant que le freinage s'exerce, un effort de réaction très important s'exerce sur la tige 23 du piston auxiliaire 21 et
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tend à le pousser à gauche, ce qui aurait pour conséquence une augmentation de la course du piston principal 22 et donc la disparition de l'économie recherchée de l'air comprimé.
Toutefois, ce déplacement nuisible de la tige du piston auxi- liaire vers la gauche est empêché par le coincement à billes 34 qui s'y oppose et bloque la tige 23 dans le fond 20 des deux cylindres. Au desserrage du frein, le piston principal 22 revient au repos sous l'action de son ressort dé rappel 42 et repousse vers la droite tiges 36,367' des ressDrts de blocage 35,35' et libère ainsi la tige 23 qui peut revenir dans sa position de repos à gauche sous l'action du ressort de rappel 43 du piston auxiliaire 21.
En cas d'usure des sabots de frein, ou d'un jeu anormal de la. timonerie. la course du piston auxiliaire 21 se trouve momentanément allongée :;,et ce piston repousse vers la droite le fourreau 26 qui est bloqué dans sa nouvelle position par le coincement 28 de sorte que, lors de son retour au repos, la tige 23 prend une nouvelle position de repos décalée vers la droite par rapport à sa position de repos primitive et produit ainsi un raccourcissement de la transmission corres- pondant à l'usure ou au jeu.
Afin de permettre dans ce cas au piston auxiliaire 21 de reprendre néanmoins sa position de repos primitive à fond de course à gauche, on peut, au lieu de le caler sur la tige 23, le relier à cette tige par un coincement à bille disposé, comme dans le cas de la fig. 1, en sens opposé au coincement 28 qui limite la course de repos de cette tige. Dans tous les cas, le piston principal conserve une course constante de très faible longueur ce qui permet de réaliser uhe économie d'air comprimé extrêmement importante.
Dans la variante représentée en fig. 3, le piston 2 du cylindre de frein 1 est muni de la manière habituelle d'un ressort de rappel et il est solidaire d'une douille ou fourreau axial 44 coulissant à travers le couvercle 45 du cylindre. A
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l'intérieur de ce fourreau 44 fixé au piston, est logé un deuxième fourreau 46 relié au premier par un dispositif de coincement à billes du type décrit ci-dessus à propos de la fig.
1 et constitué par un logement conique 47 ménagé à l'extrémité du fourreau externe 44 et dans lequel viennent se coincer les billes 48 en contact avec le fourreau interne 46 et supportées par un collier 49, lorsque le fourreau 44 est déplacé dans le sens de la flèche par le piston 2 pendant la course de frei- nage de ce dernier. Le fourreau interne 46 qui est ainsi entraîné par le piston pendant la course de freinage actionne par poussée, au moyen de son fond 50, la tige 51 accouplée à la timonerie du frein.
Ce fourreau 46 porte en outre, à son extrémité sortant du cylindre 1, une pièce 52 formant traverse, aux deux extrémités de laquelle sont fixées deux douilles 53,53t disposées parallèlement à l'axe du cylindre 1, ces douilles ayant leur extrémité externe fermée, par exemple par des capuchons filetés 54,54', et présentant à leur autre extrémité un étranglement 55 laissant passage à des tiges 56,56' munies chacune de deux butées 57,58 et reliées au couvercle 45 du cylindre de la manière décrite à propos de la fig. 1 par des coincements à billes 59,59' leur permettant de se déplacer librement dans le sens de la flèche F, c'est-à- dire dans le même sens que le piston 2 pendant sa course de travail, et empêhhant tout déplacement en sens opposé.
La distance entre les butées 57-58 est sensiblement égale à la course du piston correspondant à la distance normale au repos entre les sabots de frein et les bandages des roues.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Lors d'un serrage des freins, l'air comprimé admis sous le piston 2 déplace celui-ci dans le sens de la flèche. Le fourreau externe 44 solidaire du piston 2, se déplace également et entraîne par le coincement 47-48-49 le fourreau interne 46 qui déplace à son tour, par la poussée exercée par son fond 50,
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la tige 51 commandant la timonerie. La traverse 52 se déplace avec le fourreau interne 56 en entraînant les douilles 53,53' qui en sont solidaires, tandis que les tiges 56,56' restent pour l'instant immobiles et ne seront pas déplacées si les pièces de freinage viennent en contact avant que les étrangle- ments 55,55' des douilles 53,53' viennent heurter les butées d'extrémité 58,58' des dites tiges.
Si par contre, par suite de l'usure ou du jeu, le contact des pièces de freinage ne se produit pas avant cet instant, la traverse 52 continue à se déplacer avec les douilles 53,53' jusqu'au moment où le freinage s'effectue et déplace les tiges 56,56', par l'inter- médiaire des étranglements 55,55' et des butées 58,58',d'une quantité correspondant à l'usure et au jeu.
Au moment du desserrage des freins, l'air comprimé est évacué du cylindre 1 et la tige de commande 51 revient également en arrière sous l'action des ressorts de rappel de la timonerie (non représen- tés) et entraîne avec elle le fourreau intérieur 46 et la traverse 52 avec ses douilles 53,53' jusqu'au moment où les étranglements 55,55' viennent heurter les butées 57,57' des tiges 56 ,56', tout déplacement ultérie en arrière se trouvant empêché par les coincements 59,59' qui bloquent les tiges 56,56'. Le piston 2 continue sa course de retour et revient à sa position initiale sous l'action de son ressort de rappel sans entraîner le fourreau intérieur 46 qui ne se trouve plus solidarisé avec le fourreau extérieur 44 par le coincement 57,58,
59. Comme les tiges 56,56' se sont dépla-
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,C,6z', en avant, pendant la course de freinage, d'une quantité correspondant ..4Wda/à l'usure ou au jeu, on comprend que la position de repos du fourreau intérieur 46 et de la tige de commande 51 se trouve déplacée d'autant, de sorte que le jeu se trouve compensé et qu'au coup de frein suivant, les pièces de freinage seront amenées au contact par une course du piston 2 qui ne dépassera pas sa valeur normale. A la fin de chaque course
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de retour, le coincement 57-58-59 est libéré automatiquement à l'aide de tiges 60,60' vissées dans le collier 49 portant les billes 48, ces tiges traversant par des ouvertures 61,61' une douille externe 62 reliée au coincement par un ressort 63 tendant à maintenir les billes dans leur logement 47.
Vers la fin de la course de retour, la pièce 62 heurte le fond 45 du cylindre et déplace le collier 49 vers la droite em comprimant le ressort 63 et en décoinçant les billes 48.
Ce fonctionnement se reproduira à chaque variation du jeu et de l'usure.
Afin de pouvoir ramener à leur point de départ le fourreau 46, la tige de commande 51 et les tiges 56,56' au moment où l'on remplace les pièces de freinage usées par des pièces neuves, les coincements à billes des tiges 56,56' sont munis d'un dispositif de déblocage constitué par une tige 64,64' vissée dans le collier 65 portant la couronne de billes et traversant la douille externe 66,66' du coincement par une rainure de forme hélicoïdale 67,67'. On comprend qu'en appuyant sur les tiges 64,64' on éloigne la pièce 65, portant les billes du logement tronconique de celles-ci, de sorte que le dispositif se trouve décoincé.
On sait que dans les installations de freinage pour vé- hicules de chemin de fer, on prévoit généralement un frein actionné à la main et commandant la même timonerie que le frein
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à air comprimé. Ce dispositif est réalisé comme s ch e mati qu em ent représenté/en fige 4, dans laquelle le piston du cylindre 1 commande par l'intermédiaire de la tige 51 un parallélogramme articulé 68,68', 69, dont le levier 68', pivoté en un point fixe 70, par exemple sur le fond 71 du cylindre 1, attaque la tringle 72 commandant les freins.
Le frein à main, sché- matiquenent représenté par la tringle 73 attaque la timonerie au moyen d'une coulisse mobile 75 dans laquelle peut se déplacer l'axe 76 par lequel cette coulisse 75 attaque le
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levier 68 de la timonerie, tandis que la tige de commande 51 du frein pneumatique est articulée sur ce bras 68 en 77, à l'aide d'une autre coulisse 78 solidaire de la tige 51.
On comprend que si les pièces de freinage ou de la timonerie s'usent ou prennent du jeu, le dispositif de rattrapage décrit ci-dessus agissant sur le point d'attaque 77 provo- quera un déplacement dans le sens de la flèche f de la position de repos du point d'attaque 76 dans la coulisse 75, de sorte que la course de la tringle 73, nécessaire pour amener les pièces de freinage au contact, se trouvera aug- mentée d'autant.
Conformément à la présente invention cet inconvénient est éliminé et la course du levier à main est rendue indé- pendante du jeu et de l'usure, soit en accouplant le frein à main à la timonerie du côté opposé au point d'attaque du frein pneumatique, c'est à dire du côté du fond 71 du cylindre dans le cas de la f ig . 4, soit en faisant agir le dispositif de rattrapage de jeu non plus sur la position de repos du point d'attaque 77, mais sur la position du point d'appui 70 de la timonerie en amenant le levier 68' dans la position 68'1 de sorte que la course de l'axe du point d'attaque 76 de la timonerie de frein à main sera toujours sensiblement la même q'elle que soit l'usure des sabots, et le jeu de la timonerie.
La fige 5 représente schématiquement, à titre d'exemple, un mode d'adaptation du dispositif de rattrapage de jeu au cas qui vient d'être mentionné, ce dispositif pouvant être constitué comme décrit ci-dessus à propos des fig. 1 ou 3.
Dans ce cas, le piston 2 du cylindre de frein 1 est rendu solidaire de la tige de commande 51 qui attaque en 77 le bras 68 de la timonerie. Sur le fond 71 du cylindre est fixé un arbre 79 sur lequel est montée, par l'intermédiaire d'un coincement à billes 80 du type décrit ci-dessus, une pièce en forme de plateau ou de travetse 81 munie d'une douille 82
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à laquelle est fixée une tige 83 articulée au bras 68' de la timonerie en un point 70 qui en constitue le point fixe.
Dans le plateau 81 sont montées deux tiges 84,84' disposées parallèlement à l'axe du cylindre 1 et reliées audit plateau par des coincements à billes 85,85'. Ces tiges 84,84' pénètrent dans des douilles 86,86' fermées d'un côté en 87, 87' et pré- sentant un étranglement de l'autre côté en 88,88', tandis queues dites tiges portent à leurs extrémités des butées 89,89'.
Les douilles 87,87' sont solidaires d'une traverse ou plateau 90 calé sur la tige de commande 51 du piston 2.
Le fonctionnement du dispositif est identique à celui de la fig. 1 avec cette seule différence qu'il agit sur la position de repos du point d'appui 70; en effet, au moment du serrage des freins, le piston 2 se déplace dans le sens de la flèche, en actionnant la timonerie par la tige 51, le point d'appui 70 étant immobilisé par le fait que le coincement 80 empêche le plateau 81 portant la douille 82 de se déplacer vers la droite malgré la réaction de la timonerie. En cas d'usure ou de jeu, les douilles 86,86', rendues solidaires de la tige 51 par le plateau 90, déplacent vers la droite les tiges 84,84' à l'aide des étranglements 88,88' et des butées 89,89', ce déplacement vers la droite étant autorisé par les coincements 85,85'.
Par contre, au desserrage, pendant le retour au repos de la tige 51 et du plateau 90, les fonds 87,87' des douilles 86,86' viendront heurter les butées 89,89' des tiges 84,84' qui seront déplacées vers la gauche d'une quantité égale au jeu et à l'usure et entraineront avec elles, du fait du blocage des coincements 85,85', le plateau 81 dont les déplacements vers la gauche sont autorisés par le coince- ment 80. La position de repos du point d'appui 70 de la timone- rie se trouvera donc déplacée de la quantité nécessaire. Le point d'attaque 77 de la timonerie par la tige 51 revenant toujours à la même position initiale, le frein à main 73 peut être accouplé au bras 68 de la timonerie sans que sa course varie par suite de l'usure ou du jeu