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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
B R E V E T D'INTENTION " Perfectionnements aux freins électro-pneumatiques ".
L'invention se rapporte aux freins électro-pneumatiques et plus spécialement aux freins électro-pneumatiques appliqués aux véhicules de chemin de fer dans lesquels des dispositifs sont prévus pour remédier à l'enrayage des roues,quand il se produite et pour commander le degré de décélération du véhioule.
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Il est connu que si les freins d'un véhicule roulant sur rails sont trop serrés, l'intensité du freinage peut dépasser le coefficient d'adhérence des roues sur les rails.
Il en résulte que les roues commencent à patiner, c'est-àdire que leur vitesse de rotation diminue en dessous de la vitesse du véhicule et si la force de freinage n'est pas immédiatement réduite les roues sont enrayées et ne tournent plus. lion seulement l'enrayage des roues est préjudiciable parce qu'il donne lieu à des méplats sur les bandages nuisibles à un service régulier, mais encore parce que la déoélération provoquée par l'enrayage des roues est considérablement moindre que la décélération produite par une roue en rotation. Il s'ensuit qu'il faut éviter l'enrayage des roues à un double point de vue, d'abord pour éviter un effort de freinage dispendieux et ensuite pour arrêter le train sur la plus courte distance possible.
Le danger dû à l'enrayage des roues augmente à mesure que la décélération du véhicule augmente. Cela est dû au fait que pour obtenir une plus grande décélération, il faut augmenter l'intensité du freinage. Dans la prévision des dispositifs pour supprimer l'enrayage des roues, il faut tenir compte que ces dispositifs ne doivent entrer en action que lorsque les degrés permis de décélération sont obtenus.
La principale particularité de l'invention consiste en ce que les dispositifs prévus pour supprimer l'enrayage des roues entrent seulement en action lorsque la déoélération a dépassé un degré déterminé.
Pour supprimer rapidement l'enrayage des roues lorsque les conditions de la voie sont défavorables, il est désirable que le desserrage des freins soit effectué seulement à un certain degré de décélération. D'autre part, lorsque l'état
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de la voie est en bonne condition et que le risque d'enrayage est réduit, on peut tolérer un plus grand degré de décélération. Cependant, même dans de bonnes conditions des rails,on . doit limiter le degré de décélération de façon à arriver doucement à l'arrêt.
Une autre particularité de l'invention consiste en ce que non seulement les dispositifsde freinage suppriment 1' enrayage des roues, mais encore limitent le degré extrême de décélération effectué par le serrage des freins.
Suivant la principale particularité de l'invention, le système de frein comporte des dispositifs qui, lors de l'enrayage ou du patinage des roues, effectuent un desserrage gradué des freins pendant un temps suffisant pour supprimer l'enrayage ou le patinage et, en outre,ces dispositifs limitent le degré de décélération quand il dépasse une valeur déterminée. En outre, suivant une autre particularité de l'invention, les dispositifs qui en font l'objet réduisent le serrage des freins quand le degré de décélération a dépassé une valeur déterminée, que cela se produise ou non lorsque les roues patinent ou sont enrayées.
Les dispositifs qui limitent l'entrée en action du desserrage des freins lors du patinage des roues comprennent de préférence un organe agissant par son inertie et qui fonctionne comme on le décrira dans la suite.
Les autres particularités de l'invention sont exposées dans la description.
Sur les dessins annexés.qui montrent,à titre d'exemple,,, un mode d'exécution de l'invention :
La figure 1 est un schéma montrant l'application de l' invention à un seul véhicule comportant quatre essieux.
La figure 2 est une vue partielle montrant une position des contacts du régulateur de décélération de la figure 1 et
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que l'on désignera dans la suite sous le nom de position correspondant à la limite inférieure de décélération.
La figure 3 est une vue semblable à la figure 2, montrant une position des contacts du régulateur de décélération et que l'on désignera sous le nom de position correspondant à la limite supérieure de décélération.
La figure 4 est une vue en coupe montrant un commutateur électrique centrifuge monté sur l'essieu d'une roue.
La figure 5 est une vue de détail en coupe suivant la ligne 5 - 5 de la figure 4.
Pour illustrer un mode d'exécution de l'invention, on a représenté sous sa forme la plus élémentaire un équipement de frein à fluide sous pression. Cet équipement oomprend un cylindre de frein 10, un robinet du mécanicien 11 et un réservoir d'alimentation 12. Le réservoir 12 est maintenu chargé de fluide sous pression par les procédés ordinaires. Le robinet 11 admet le fluide sous pression du réservoir 12 au cylindre de frein 10 par le parcours suivant : réservoir 12, conduite 13, robinet 11, électro-valve 15, conduite 16 et cylindre de frein 10.
Tour commander le fonctionnement de l'électro-valve 15, on a prévu un régulateur 17 de décélération et des commutateurs israéliennes par la force centrifuge,et chacun de ces commutateurs est monté sur un essieu.
En considérant avec plus de détail les éléments énumérés, on indiquera que le robinet du mécanicien 11 est d'un modèle en usage. Dans l'exemple,le robinet du mécanicien est du type rotatif; toutefoissi on le désire, on pourrait employer un robinet du type à retenue automatique. Le robinet est muni d'une poignée 20,au moyen de laquelle on a les positions usuelles : desserrage, serrage et retenue de la pression.
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Le corps de 1'électro-valve 15 renferme une soupape d'admission 21 et une soupape d'échappement 22 et,de préfé- renoeoes soupapes sont reliées ensemble. Un ressort 23 tend à coller la soupape d'admission 21 sur son siège et à décoller la soupape d'échappement 22, tandis que l'électro 24,quand il est excité.décolle la soupape d'admission 21 et colle la soupape dtéohappement 22.
Les soupapes d'admission et d'échappement 21 et 22 occupent respeotivement les positions montrées sur les dessins lorsque l'éleotro 24 est excité. Dans cette position, la soupape d'alimentation 21 établit la communication entre les conduites 14 et 16,et la soupape d'échappement 22 coupe la communication entre la conduite 16 et le trou calibré 25 d'échap- pement. Lorsque l'éleotro 24 est désexcité, le ressort 23 colle et décolle respectivement les soupapes d'admission et d' échappement.
La communication entre les conduites 14 et 16 est alors fermée et la conduite 16 est mise en communication avec l'atmosphère par l'ouverture de la soupape d'échappement 22 et par le trou calibré 25. si on considère maintenant le régulateur de décélération, ce régulateur comprend un pendule 27 dont la tige est articulée sur un axe anti-friction 38.fixé sur une partie fixe, telle que 29, du véhicule. Le pendule 27 porte une masse pesante 30, à son extrémité inférieure,et cette masse est, de préférence,isolée par une pièce isolante 31 de la tige du balancier.
Dans la position montrée sur la figure 1, le pendule 27 est appliqué oontre un arrêt 32 par un ressort 33 comprimé entre le pendule 27'et une pièce fixe 26. Dans cette position, du pendule, la masse 30 engage les trois contacts fixes 34 et 35 et 36. Ces contacts fixes sont,de préférence.élastiques.de façon à pouvoir oéder facilement aux impulsions du pendule 27
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sans lui opposer une résistance sensible.
Le régulateur de décélération est de préférence monté sur le véhicule de telle façon que lorsque la vitesse du véhicule diminue, le pendule oscille à gauche. Le ressort 33 est taré de telle façon que l'amplitude de l'oscillation du pendule à gauche est en raison de la décélération du véhicule.
Lorsque le véhicule a atteint ou a dépassé ce qu'on appellera limite inférieure du degré de décélération, le pendule 27 peut prendre la position montrée sur la figure 2 et,dans cette position,on remarquera que la masse 30 n'engage plus le contact fixe 36, tandis qu'elle continue à engager les deux contacts fixes 34 et 35.
Lorsque l'oscillation du pendule 27 vers la gauche correspond à ce qu'on appellera limite supérieure du degré de décélération, il prend la position montrée sur la figure 3 dans laquelle la masse 30 a quitté les contacts fixes 35 et 36. On décrira dans la suite le fonctionnement de ces contacts de réglage de la décélération.
Des commutateurs 18 actionnés par la force centrifuge et installés sur chaque essieu d'un véhicule à quatre essieux sont indiqués en 42a, 42b, 42c et 42d sur la figure 1. Un manchon 41 est fixé sur chaque essieu et tourne avec lui.
Chaque manchon est solidaire d'un boîtier 40 dirigé dans l' axe d'un rayon de l'essieu. Le manchon 41 et le boîtier 40 sont,de préférence.en matière non conductrice de l'électricité, telle que micastite, bakélite ou ébonite.
Le boîtier 40 comprend,à l'intérieur,deux contacts fixes 45 et un contact mobile 46 réalisé sous forme d'une bille.
Les contacts fixes 45 et la bille 46 sont disposés de telle façon que lorsque l'essieu sur lequel ils sont montés est stationnaire, un ressort 47 exerce une pression sur la bille qui l'écarte des contacts fixes. Toutefois, lorsque l'essieu
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tourne à une faible vitesse correspondant,par exemple,à un déplacement du véhicule de 5 à 8 km. à l'heure, la force centrifuge s'exerçant sur la bille 46 comprime le ressort 47,qui engage les deux oontacts fixes 45.
Un des contacts fixes 45 est connecté,par un conducteur 49 ( figure 5 ),à une bague 48,fixée rigidement sur le manohon 41. Un balai 50 frotte sur la bague 48 pour proourer une oonnexion électrique à l'extérieur. De même,l'autre contact 45 est connecté.par un conducteur 52à une bague 51,sur laquelle frotte un balai 55. On remarquera que les contacts 45 et la bille 46 constituent un commutateur actionné par la force centrifuge et qui peut être connecté dans un circuit au moyen de balais 50 et 53.
Chacun des essieux du véhicule comporte deux roues 43 qui roulent chacune sur le rail 44. De ce qui a été dit/il s'en suit que lorsqu'une paire de roues montées sur le même essieu tourne en dessus d'une faible vitesse déterminée, la bille 46 engage les oontaots fixes 45, mais lorsque la vitesse des roues diminue en dessous d'une valeur déterminée, la bille 46 se sépare des contacts fixes 45.
D'ailleurs l'invention sera encore mieux comprise par la desoription de son fonctionnement.
Fonctionnement.
Dans l'explication du fonctionnement, on supposera que le véhicule marche à une vitesse supérieure à une faible vitesse déterminée et que, dans ces conditions,la bille 46 de chaque commutateur centrifuge 18 engage les deux contacts fixes45.
Maintenant.si le véhicule est muni d'un trolley 55 se déplaçant sur un fil conducteur 56, alimenté par un courant éleotrique, deux circuits peuvent être établis entre le trolley et 1'électro-valve 15. Un premier circuit partant du
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trolley 55 comprend une résistance 57 de réduction du courant, un conducteur 58, des contacts 36, 30 et 35 du régulateur de décélération, un conducteur 39, un signal indicateur 60 ( décrit en détail plus loin ) et un conducteur 61. Si la source du courant d'alimentation du fil conducteur est connectée à la terre, le circuit passant par l'électro-valve 15 peut être complété par une connexion à la masse en 62.
1 aintenant,en admettant que le véhicule marche à la vitesse indiquée, le second circuit partant du trolley comprend une résistance 63, un fil conducteur 64, des commutateurs centrifuges 18, montés chacun respectivement sur chaque essieu 42a, 42b, 42c et 42d connectés en série ( comme montré clairement figure 1 ) conducteur 65, contacts 34,30 et 35 du régulateur de décélération et de là en suivant le parcours précédemment décrit. On remarquera qu'entre le trolley 55 et le régulateur de ralentissement, il y a deux circuits indépendants disposés en parallèle, l'un de ces circuits comprend la résistance 57 et le conducteur 58, tandis que l'autre circuit comprend la résistance 65 ( de même valeur en ohms que la résistance 57 ) et le dispositif en série des quatre oommutateurs oentrifuges 18.
Avec le circuit établi de la source de courant à l'éleo- tro-valve 15, comme on l'a décrit, l'éleotro 24 sera excité et les soupapes d'admission 21 et d'échappement 22 occupent les positions montrées sur les dessins.
Si, maintenant, on désire serrer les freins, la poignée 20 du robinet 11 est tournée à la position de serrage et laissée dans cette position jusqu'à ce que le fluide sous pression admis au cylindre de frein lui ait donné la pression désirée. Alors on tourne la poignée 20 à la position de retenue.
Comme il a été dit, un indicateur 60 est intercalé dans le circuit allant à 1'électro-valve 16. Lorsque l'éleotro 26
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de cette valve est excité, le oourant passe aussi par l'in- a dicteur 60. Cet indicateur avertit que l'électro 24 est ex- oité et que la communication avec le cylindre de frein est ouverte.
Lorsque les freins sont serrés et que le véhicule com- menoe à ralentir, la force d'inertie s'exerçant sur le pen- dule 27 le fera dévier à gauche. En supposant que le degré de décélération soit équivalent ou plus grand que le degré de la limite inférieure de ralentissement, comme indiqué plus haut, le pendule prendra la position indiquée sur la figure 2. Dans cette position du pendule, la masse 30 a quitté le contact fixe 36 et il y a ouverture du circuit allant du trolley 55 à 1'électro-valve 15 en passant par la résistance 57 et le conducteur 58. Cependant, il y a maintien du circuit qui comprend la résistanoe 63 et les commutateurs centrifuges 18 oonnectés en série, parce que le contact 30 du régulateur de décélération attaque encore le contact 35.
En conséquence, on voit que l'éleotro-valve 15 est maintenant commandée à la fois par les quatre commutateurs oentrifuges 18 et le régula- teur 17 de décélération.
On supposera maintenant que la force de freinage est telle qu'une paire de roues 43, montées sur un des essieux commence à glisser. Lorsqu'une roue commence à glisser, sa vitesse diminue par rapport à oelle du véhicule dans une pro- portion correspondant au degré d'enrayage de la roue. Lorsque la vitesse de rotation de la roue diminue, on dit qu'elle patine et qu'elle glisse, lorsqu'elle est complètement blo- quée ou enrayée. Maintenant, lorsque la roue continue à pati- ner et que sa vitesse est réduite en dessous d'une faible vi- tesse déterminée ( 5 à 7 km. à l'heure ) la bille 461?montée sur l'essieu, ouvre les contacts 45.
Puisque tous les commutateurs centrifuges 18 sont montés
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en série, il s'ensuit qu'il y aura ouverture du circuit aboutissant à l'électro 24 de l'électro-valve 15, lorsque l'un des contacts des commutateurs centrifuges sera ouvert.
Ion conséquence, le ressort 23 de l'électro-valve remontera les deux soupapes 21 et 22, ce qui collera la soupape 21 sur son siège et en décollera la soupape 22, alors la communica- tion entre la conduite 14 et la conduite 16 sera fermée, tandis que la conduite 16 du cylindre de frein sera mise à l'échappement par l'ouverture de la soupape 22 et le trou calibré 25 débouchant dans l'atmosphère. Le fluide sous pression du cylindre de frein 10 s'échappera ainsi progressivement dans l'atmosphère.
Lorsque la pression du cylindre de frein a été suffisamment réduite,la ou les roues enrayées recommancent à tourner et atteignent progressivement une vitesse correspondant à celle du véhicule.
Lorsque le circuit de l'électro-valve a été interrompu comme on l'a décrit, l'indicateur 60, de préférence placé dans la cabine du conducteur ou en deux endroits, a fait connaître au conducteur qu'une roue est enrayée.
Maintenant lorsqu'une roue enrayée recommence à tourner à une vitesse supérieure à la faible vitesse déterminée, la bille correspondante 48 attaque les contacts fixes 45 et oomplète le circuit de l'électro-valve 15. La vidange du cylindre de frein est terminée et la communication est ouverte entre les conduites 14 et 16. Le conducteur tourne avec précaution la poignée 20 du robinet pour serrer à nouveau les freins et éviter que la roue soit de nouveau enrayée.
Lorsque les freins sont desserrés à la suite de l'enrayage d'une ou plusieurs roues, le degré de décélération du véhicule diminue. Mais. même au cas où le ralentissement diminue suffisamment pour fermer les contacts 30 et 36 du régula-
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teur de décélération, l'électro-valve 15 ne peut pas être réexcitée tant que l'enrayage n'a pas été supprimé et que les contacts 45 et 46 du commutateur n'ont pas été fermés. Ainsi/ les freins ne peuvent pas être resserrés tant que l'enrayage n'a pas été supprimé.
D'après ce qui précède, on remarquera que les commuta- teurs oentrifuges 18 agissent seulement au cas où le degré de décélération est égal ou supérieur à une faible limite in- diquée précédemment. Maintenant,dans le cas où l'état des rails est dans de bonnes conditions et si aucune roue n'est enrayée, le degré de serrage des freins peut être grandement augmenté de telle façon que le degré de ralentissement peut s'élever beaucoup au-dessus de la limite inférieure imposée.
Le pendule 27 du régulateur de décélération s'inclinera encore plus à gauche et,lorsque sa position correspond à un degré au-dessus du degré limite supérieur précité de décélération, il prend la position montrée sur la figure 3. Dans cette position, puisque la masse 30 a quitté le contact 35, le circuit passant par 1'électro-valve 15 sera interrompu exactement dans les mêmes conditions que lorsqu'il est interrompu par un des commutateurs centrifuges 18. La pression du cylindre de frein sera réduite de la manière décrite pré- oédemment et l'indicateur 60 fera connaître au conducteur qu'un degré excessif de décélération a été atteint.
Lorsque la pression du cylindre de frein est réduite par l'électro-valve 15, le degré de ralentissement est réduit d'une manière correspondante. Le pendule 27 oscille à droite et lorsque la masse 30 a réattaqué le contact 35, l'électrovalve 15 est de nouveau excitée et termine le desserrage.
Lorsque la masse 30 réattaque le contact 35, l'indicateur 60 avertit le conducteur que le degré de décélération a été réduit à la limite supérieure ou en dessous. Le conducteur
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manoeuvre alors la poignée 20 du robine t .
D'après la description précédente, on voit que les commutateurs centrifuges agissent pour tous degrés de décélération compris entre une limite supérieure et inférieure, mais lorsque la limite supérieure est atteinte ou dépassée, le régulateur de décélération désexcite l'électro-valve 15 et est seul capable de oontrôler la pression du cylindre de frein.
La description a donné,à titre d'exemple, un mode d' exécution de l'invention, mais il est évident qu'on peut apporter des modifications sans se départir des oaractéristi- ques prinoipales.