Valve de sécurité pour le freinage d'un véhicule muni de freins à air comprimé à double circuit
La présente invention concerne une valve de sécurité pour le freinage d'un véhicule muni de freins à air comprimé, à double circuit.
On a décrit des valves de sécurité applicables notam- ment aux véhicules lourds qui sont équipés de circuits de commande séparés pour les cylindres de freins avant et arrière et d'un circuit de secours pour les freins arrière.
Ces valves ont pour but, en cas de défaillance du circuit normal de commande des freins arrière, de mettre automatiquement le cylindre de freins arrière en communication avec le circuit de secours.
Ces valves connues comportent essentiellement un piston mobile dans un cylindre et actionnant un clapet qui met en communication le cylindre de freins arrière avec le circuit de secours. La pression de commande des freins avant et la pression du circuit normal de commande des freins arrière agissent en sens inverse sur ce piston. Si la pression normale de commande des freins arrière est inférieure d'une quantité prédéterminée à la pression de commande des freins avant, le piston provoque l'ouverture du clapet. Le cylindre de freins arrière est alors actionné par le circuit de secours.
Dans ces conditions, on provoque effectivement le serrage des freins arrière, mais ce serrage s'effectue d'une façon très brutale. En effet la pression maximale du circuit de secours est appliquée instantanément au cylindre de freins arrière. II n'existe aucune dépendance entre cette pression dans le cylindre de freins arrière et la pression de commande, c'est-à-dire l'effort musculaire exercé par le conducteur du véhicule sur la pédale de freins.
L'effort de serrage des garnitures de freins arrière atteint sa valeur maximale de façon pratiquement instantanée, ce qui provoque le blocage des roues arrière du véhicule et risque d'entraîner une perte totale d'adhérence de ces roues, particulièrement si les conditions atmosphériques sont mauvaises ou si l'état de la chaussée est défectueux,
La situation est encore aggravée du fait que le conducteur du véhicule se trouve à ce moment en état d'infériorité psychologique.
En effet le temps de réponse de la valve de sécurité n'est pas rigoureusement négligeable si bien que la période de freinage maximal sur les roues arrière, qui vient d'être décrite, est précédée d'une courte période pendant laquelle l'effort de freinage arrière est nul ou treks faible, Le conducteur est ainsi alerté et risque d'être privé d'une partie de ses réflexes au moment où il doit s'efforcer de reprendre le contrôle de son véhicule.
On comprend dans ces conditions que les valves de ce genre puissent être à l'origine de très graves accidents.
La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients en rendant possible l'exploi- tation industrielle des valves de sécurité. L'invention vise à réaliser une valve de sécurité à action progressive qui permette d'obtenir, à partir du circuit de secours, un effort de freinage qui soit à chaque instant fonction de l'effort exercé par le conducteur sur la pédale de freins.
Selon l'invention, la valve de sécurité pour le freinage des véhicules munis de freins à l'air comprimé, qui permet d'actionner le cylindre de freins arrière au moyen d'un circuit de secours en cas de défaillance du circuit normal, cette valve comprenant au moins un piston de commande, mobile dans un cylindre et sur lequel agissent en sens inverse les pressions de commande des freins avant et du circuit normal des freins arrière, et un clapet actionné par ce piston et faisant communiquer le circuit de secours avec le cylindre de freins arrière, est caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif pour asservir à chaque instant la pression dans le cylindre de freiris arrière à la pression effective agissant sur le piston de commande.
On obtient de cette façon une action progressive de la valve de sorte que l'effort de serrage des freins varie avec l'effort exerce sur la pédale de freins, aussi bien quand on utilise le circuit de secours que lorsqu'on utilise le circuit normal.
Selon une réalisation préférée de rinveùtion, -le--dis-- positif d'asservissement comporte un piston de contreréaction, qui fait corps avec le piston de commande et qui est soumis à l'action de la pression d'air admise dans le cylindre de freins arrière. On réalise ainsi un dispositif particulièrement simple et robuste.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple, on a représenté une-réalisation préférée de l'invention.
La fig. 1 est un schéma d'un dispositif de freinage comportant une valve de sécurité;
la fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'une valve de sécurité conforme à l'invention, la valve étant représentée dans sa position de freinage normal;
la fig. 3 est une vue en cqupe de la valve de la fig. 2 représentée dans sa position de desserrage des freins;
la fig. 4 représente la valve de la fig. 2 en position de freinage de secours.
Pour faciliter la compréhension, on va d'abord décrire brièvement, en référence à la fig. 1, le schéma du dispositif de freinage d'un. véhicule 'lourd:.équipéd'une valve de sécurité.
- Ce'dis'positif comporte trOiS réservoir d'air comprimé2, 3, 4 qui sont alimentés en parallèle par un compresseur 1 à travers des organes de régulation et de sécurité non.
représentés Un premierwéservoir 2 alimente le cylindre de freins avant 5, un second réservoir 3 alimente, en fonctionnement normal, le cylindre de freins arrière 6 et un troisième réservoir 4est prévu pour l'alimentation de secours de ce même cylindre 6, en cas de défaillance du circuit normal. Le cylindre de freins arrière 6 est du genre à double piston ou à piston télescopique et comporte une entrée 9 pour le freinage normal et une entrée 11 pour le freinage de secours. Un robinet de commande 7, à double corps, actionné par la pédale de freins 8, met en communication les réservoirs 2 et 3 respectivement avec le cylindre de freins avant 5 et avec l'entrée normale 9 du cylindre 6 de freins arrière, par les circuits 12 et 13.
'Le--dispositif comporte en outre une valve de sécurité 14 dont le rôle est de mettre automatiquement en service le circuit de secours pour le freinage arrière en cas de défaillance du circuit principal. La valve 14 comporte une entrée de secours 15 reliée au réservoir de secours 4 et une sortie 16 connectée à l'entrée de secours ll-du cylindre de freins arrière 6. La valve 14 comporte en outre une entrée de commande avant 17 et une entrée de commande arrière 18 reliées respectivement à des conduites 19 eut 21 qui sont branchées en dérivation sur les circuits 12 et 13 alimentant les deux cylindres de freins 5 et 6 en fonctionnement normal. La valve 14 comporte de plus un orifice 22 d'échappement à l'atmosphère.
La valve de sécurité 14 (fig. 2) comprend un corps cylindrique 23 percé d'orifices latéraux formant des entrées, de commande avant 17, arrière 18, et une sortie 16. Le cylindre 23 est fermé à ses deux extrémités par des bouchons vissés 24 et 25. Le bouchon 24 présente un Qri- fice d'échappement 22 qui est muni d'un filtre 27 maintenu par un jonc élastique 28. L'entrée de secours 15 est ménagée dans le bouchon 25, qui porte un joint d'étanchéité 26.
.A l'intérieur - du cylindre 23 est logé un équipage mobile 29 qui comporte une tige cylindrique creuse 33 guidée par une entretoise annulaire 38. Cette éntretoise 38 est maintenue par des joncs élastiques 39 et porte des joints d'étanchoite 41 et.42, La -tige 3,3,, 'qui ,est'percée, d'un canal"axial 48; -p-ort- un piston d"é 6'6m mande' avant
31qui délimite avecl'entretoise 38 une -chambre 43 dans
laquelle débouche l'entrée 17 de commande avant.
A
l'extrémité de la tige 33 opposée au piston 31 par rapport
à l'entretoise 38 est fixé un piston de commande arrière
34 qui est maintenu par un jonc élastique 45. Ce piston
34 de même diamètre que le piston de commande ayant
31, délimite avec l'entretoise 38 une chambre 44 qui est
reliée à l'entrée de commande arrière 1.8, Des joints 35,
36, 37 assurent l'étanchéité'entre les pistons 31 et 34, le cy- 9
lindre 23 et la tige 33. Lepiston 34 de commande arrière
porte des butées 46, 47 qui peuvént prendre appur res-
pectivement sur le bouchon 24 et l'entretoise 38 lorsque
l'équipage mobile 29 est à l'une ou l'autre des extrémités
de sa course.
Le canal axial 48 débouche dans une cham
bre 61 dans laquelle s'ouvre l'orifice d'échappement 22.
Le cylindre 23 comporte une cloison transversale 49
séparant une chambre d'entrée 51, reliée à l'entrée de
secours 15, d'une chambre de sortie 52 reliée à la sortie
16. La cloison 49 est percée d'un orifice 53 qui peut être
obturé par un clapet 54. Ce clapet est actionné par l'ex
trémité 55 de la tige 33 de l'équipage mobile. Un ressort
56 ramène le clapet 54 en p6sition 'de' fermeture et un
ressort 57 écarte la tige 33 du clapet 54.
-Un dispositif d'asservissement de la pression admise
dans le cylindre 6 de freinage arrière à la pression de
commande effective agit sur les pistons=de commande 31 et 34 Ce dispositif comporte un piston-de-contre-rcaction
32 formant corps avec le piston de commande avant 31
et dont la paroi frontale délimite la chambre de sortie 52.
Le diamètre du piston de contre-réaction 32 est inférieur
à celui des pistons de commande avant 31 "et arrière 34 et
est choisi de façon que, compte tenu des forces de rappel
exercées par les ressorts 56 et 57, le clapet 54 se ferme
lorsque la pression dans la chambre 52 est égale à la
pression de commande effective agissant sur les pistons
de commande 31 et 34, comme il sera expliqué plus loin.
Les pistons de commande avant 31 et de contre-réaction
32 délimitent une chambre intermédiaire 58 qui est reliée
à l'atmosphère par un orifice 59 percé radialement dans
le¯piston de. contre-réaction 32, et débouchant dans le
canal 48.
En dehors des périodes de freinage, aucune pression
n'étant appliquée aux entrées de commande 17 et 18,
L'équipage mobile 29 est maintenu écarté du clapet 54
par le ressort 57 et la butée 46 est en appui sur le bou-
chon 24. Le clapet 54 obture l'orifice 53 sous l'action du
ressort 56 et la chambre 52 de sortie est reliée à l'atmo
sphère par le canal 48.
Au moment du freinage (fig. 2), si les circuits de
commande normaux sont en état correct de marche, des
pressions égales sont appliquées aux deux entrées de
commande 17 et 18. L'équipage mobile 29 est alors sou
mis à deux forces égales et opposées s'exerçant sur les
deux pistons de commande de même diamètre 31 et 34
et cet équipage reste par suite dans sa position de repos.
La chambre de sortie 52 reste en communiçation, avec
l'atmosphère et les pressions de commande sont trans
mises aux cylindres 5 et 6 par les conduites 12 et 13
(fig. 1).
En cas de défaillance, par suite d'une fuite par exem:
ple, du circuit normal de freinage arrière, la pression
appliquée à l'entrée 18 est inférieure à la pression appli-
quée à l'entrée 17 (fig. 4)., Le piston de commande arrière
34 reçoit une force inférieure à la force rappliquée au piston de commande avant l;et la résultante de ces deux:
forces tend à déplacer l'équipage¯29-dans le sens If. Si
cette résultante est supérieure aux forces antÅagon-;stes exercées par les ressorts 56 et 57, l'équipage 29 se déplace effectivement dans le sens f et l'extrémité 55 de la tige 33 fait ouvrir le clapet 54.
Ceci se produit si la différence entre les pressions appliquées aux entrées de commande 17 et 18 est supérieure à une valeur déterminée par la section effective des pistons de commande 31 et 34 et par la force des ressorts 56 et 57. La fig. 4 correspond au cas où la pression appliquée à l'entrée 18 de commande arrière est nulle, c'est-à-dire au cas où le circuit normal de commande des freins arrière est totalement défaillant.
Dans ces conditions, l'air du réservoir de secours 4 est admis dans la chambre de sortie 52 et arrive, par la sortie 16 à l'entrée de secours 11 du cylindre 6 de freinage arrière. En même temps, l'extrémité 55 du canal axial 48 est obturée par le clapet 54, de sorte que la communication entre la chambre de sortie 52 et l'atmosphère est coupée (la position de la fig. 4 correspond à cette phase du fonctionnement). La chambre 58 étant maintenue à la pression atmosphérique par le canal 59, aucune force antagoniste parasite ne se développe dans cette chambre.
Le piston de contre-réaction 32 subit alors une force proportionnelle à la pression régnant dans la chambre de sortie 52, et cette force s'ajoute aux forces antagonistes exercées par les ressorts 56 et 57. Lorsque la pression dans la chambre 52 atteint une valeur telle que la somme de ces forces antagonistes dépasse la valeur de la résultante des forces de commande exercées sur les pistons 31 et 34, l'équipage 29 se déplace dans le sens g, opposé au sens f. Le clapet 54 obture alors à nouveau l'orifice 53 et l'extrémité 55 de la tige 33 n'est plus appliquée contre le clapet 54, ce qui rétablit la communication entre la chambre de sortie 52 et l'atmosphère. I1 en résulte une baisse de pression dans la chambre 52 qui provoque à nouveau un mouvement de l'équipage 29 dans le sens f.
L'équilibre s'établit lorsque la pression dans la chambre 52 est telle que la somme de la force du ressort 57 et de la force agissant sur le piston de contre-réaction 32 équi- libre la résultante des forces de commande exercées sur les pistons 31 et 34. Dans cet état d'équilibre, le clapet 54 ferme l'orifice 53 sous l'action du ressort 56 et l'extrémité 55 de la tige 33 est appliquée contre le clapet 54, ce qui coupe la communication entre la chambre de sortie 52 et l'atmosphère.
La valeur de la pression d'équilibre est déterminée par le rapport entre les diamètres du piston de contreréaction 32 et des pistons de commande 31 et 34 et par la force des ressorts 56 et 57. I1 est prévu par l'invention de dimensionner le piston de contre-réaction 32 de telle sorte que cette valeur de la pression à l'équilibre soit égale à la pression effective agissant sur les pistons de commande 31 et 34, c'est-à-dire à la différence entre la pression de commande avant et la pression de commande arrière. Dans ces conditions, la force de freinage appliquée sur les pistons du cylindre 6 de freinage arrière est la même qu'en fonctionnement normal. En particulier cette force est à chaque instant fonction de l'effort musculaire exercé par le conducteur sur la pédale de freinage 8 et le freinage de secours est aussi progressif que le freinage normal.
Lorsque le conducteur du véhicule relâche la pédale de freinage 8 pour desserrer les freins, les pressions de commande appliquées aux entrées 17 et 18 s'annulent (fig. 3). Les forces antagonistes dues à l'effort du ressort 57 et à la force exercée sur le piston de contre-réaction 32 font déplacer l'équipage mobile 29 dans le sens g.
L'extrémité 55 de la tige 33 s'écarte du clapet 54 et l'air contenu dans le cylindre 6 s'échappe par l'orifice de secours 1 1 vers l'atmosphère par le canal 48, la chambre 61 et l'orifice d'échappement 22. Lorsque l'air s'est échappé en totalité, l'équipage mobile 29 est maintenu écarté du clapet 54 par le ressort 57.
La valve de sécurité conforme à l'invention assure ainsi un freinage de secours aussi progressif que le freinage normal et évite les risques de perte d'adhérence que présentent les valves utilisées jusqu'ici. Cette valve procure ainsi une sécurité totale et peut être utilisée industriellement, alors que les valves connues ne procuraient qu'une sécurité illusoire.
Le mode de réalisation du dispositif d'asservissement de la pression de freinage par un piston de contre-réaction faisant corps avec le piston de commande assure une construction compacte et robuste de la valve.
Aucun organe n'exige de réglage délicat de sorte que le fonctionnement est sûr et la maintenance pratiquement nulle. Le prix de revient n'est pratiquement pas augmenté par rapport à celui des valves connues.
Bien que l'utilisation d'un piston de contre-réaction soit préférée, le dispositif d'asservissement peut comporter des membranes métalliques ou autres. Ce dispositif peut aussi comporter des organes qui ajoutent à l'action proportionnelle une action intégrale ou dérivée.