FR2861679A1 - Systeme et methode de fourniture d'air filtre sec a un actionneur de frein - Google Patents

Abstract

Un actionneur de frein à ressort qui utilise une soupape pour fournir de l'air comprimé à une cavité de ressort, l'air ayant été préalablement séché et filtré de façon à empêcher les contaminants et l'humidité de corroder et/ou d'endommager le ressort dans la cavité de ressort, la soupape étant actionnée par une différence de pression d'un côté de la soupape à l'autre.

Description

L'invention concerne en général un système et une méthode de fourniture

d'air comprimé à une chambre de ressort, plus spécifiquement, l'invention concerne une soupape interne à deux voies sensible à la pression qui

ventile une cavité de ressort avec de l'air comprimé qui a été antérieurement filtré et séché.

Les systèmes de freinage mis en uvre par fluide ont depuis longtemps été utilisés pour réguler le mouvement de véhicules à moteur d'une manière sûre et efficace. En particulier, les freins à air sont communément utilisés dans des véhicules commerciaux tels que des camions, qui ont typiquement d'importants poids de véhicules. La masse d'inertie considérable de ces véhicules utilitaires lourds en combinaison avec les vitesses élevées auxquelles ils se déplacent requiert un système de freinage qui répond rapidement avec une puissance de freinage substantielle. Un composant de système qui est instrumental dans le fonctionnement des systèmes de frein à air est l'actionneur de frein, qui fournit la force nécessaire pour le freinage d'un véhicule.

Dans un actionneur de frein à ressorts à diaphragme typique, les freins peuvent être appliqués d'un certain nombre de manières. Pour une opération de freinage normale, de l'air comprimé est introduit dans la chambre de frein, qui co-agit avec un diaphragme, typiquement un diaphragme élastomère, et une tige de poussée pour appliquer les freins. Pour les applications de frein d'urgence et/ou à main, un ressort-moteur en forme de fût stocke de l'énergie potentielle et exerce la grande force requise pour le freinage dans le cas d'une défaillance de la pression d'air. Pendant une opération de conduite normale, la pression d'air comprime le ressort-moteur et le maintient dans sa position de libération de frein. Lorsque l'air est évacué, le ressort-moteur se détend, co- agissant avec le diaphragme et la tige de poussée et applique ainsi les freins dans le cas d'une défaillance de la pression d'air du système ou d'une évacuation de l'air comprimé alors que le véhicule n'est pas en fonctionnement ou est garé.

Le ressort-moteur est positionné dans une chambre de ressort, qui est typiquement formée par serrage d'un diaphragme élastomère entre une tête (quelquefois connu comme logement de ressort ou chambre de ressort) et un boîtier de flasque (quelquefois également connue comme adaptateur). Le ressort-moteur est comprimé à l'intérieur de la chambre de ressort entre la tête et le diaphragme. Le ressort-moteur a une constante de rappel élevée et est normalement comprimé à une hauteur inférieure à 3 pouces à partir d'une hauteur non comprimée d'origine et de 9 à 12 pouces. Le ressort- moteur, en conséquence, stocke une quantité substantielle d'énergie potentielle, exerçant habituellement une force sur la tête d'environ 2 000 à 3 000 livres.

Il est non souhaitable d'exposer de manière non nécessaire le ressortmoteur à des éléments corrosifs tels que la saleté et l'humidité, du fait qu'en raison des grandes forces impliquées, le ressort-moteur est sujet à une défaillance. Du fait que le ressort-moteur effectue un freinage d'urgence pour le véhicule si le système d'air fonctionne mal, une défaillance ou une rupture du ressort-moteur en raison, par exemple, d'une corrosion, pourrait être catastrophique conduisant à une défaillance complète du système de freinage du véhicule.

Typiquement, de l'air tiré à partir de l'atmosphère à utiliser avec les assemblages de frein d'air est projeté à travers un filtre à air/sécheur après être comprimé. Ceci permet au compresseur d'air de fournir de l'air propre, sec au système de freinage. Toutefois, l'air d'évent dans la chambre de freinage à ressort elle-même est généralement tiré directement de l'atmosphère du fait que de l'air comprimé n'est pas utilisé pour fournir l'air d'évent lorsqu'on actionne le frein d'urgence ou à main. Ceci est non souhaitable comme indiqué ci-dessus du fait que la saleté et l'humidité peuvent être attirées dans la chambre de freinage à ressort, qui peuvent corroder le ressort moteur.

Divers systèmes ont été proposés pour empêcher l'introduction de saleté et d'humidité dans la cavité de ressort. A titre d'exemple, les brevets US no. 3 736 842 et 3 800 668 tous deux de Valentine ( le brevet 842 et le brevet 668 ) décrivent un système de freinage pour des actionneurs de freins à ressort qui permet l'écoulement d'air à l'intérieur de l'assemblage d'actionneur vers et à partir de la cavité de ressort de sorte que la saleté et l'humidité présentes dans l'air extérieur ne sont pas délivrées à la cavité de ressort. Toutefois, tant le brevet 842 que le brevet 668 décrivent un système qui utilise un joint torique pour une étanchéité entre la cavité de commande et la chambre de service. Comme l'assemblage de frein effectue un va-et-vient latéral entre les positions mises en prise et hors de prise du frein à main, une communication fluide est sélectivement effectuée entre la cavité de ressort et la cavité de commande ou entre la cavité de ressort et la chambre de service. Le va-et-vient latéral de l'assemblage de frein entraînera une usure du joint torique de sorte qu'une purge de l'air mis sous pression entre la cavité de commande et la chambre de service conduit à une perte non nécessaire d'air comprimé dans le système. Ceci entraînera à son tour un aspect cyclique non nécessaire du système pour compenser les pertes d'air constantes.

Un autre désavantage des systèmes enseignés tant dans le brevet 842 que dans le brevet 668 est que l'assemblage de frein oscille une fois que la soupape de respiration interne est déplacée vers la position ouverte. Ceci entraînera également un aspect cyclique non nécessaire du système. Encore un autre désavantage du système enseigné tant dans le brevet 842 que dans le brevet 668 est que le logement pour la cavité de ressort doit être dimensionné pour supporter les grandes pressions introduites dans celle-ci à partir de la cavité de commande. De plus, la pression ajoutée à la cavité de ressort augmente la vitesse et la probabilité que le frein à ressort sera appliqué immédiatement si de l'air d'urgence/de stationnement du système est perdu.

Un autre système qui a été proposé pour aborder ce problème est le brevet US no. 4 890 540 de Mullins ( le brevet 540 ). Le brevet 540 décrit un système ayant une pluralité de trous de respiration disposés dans la section de logement du ressort- moteur. Les trous de respiration sont situés dans l'hémisphère supérieur du logement pour minimiser la quantité de poussière et de saleté qui entrent dans le logement. Ce système, toutefois, n'empêche pas l'humidité d'entrer dans la section de logement du ressort-moteur et n'empêchera également pas des contaminants d'entrer. Au mieux, le système ralentira simplement la quantité de contaminants qui entrent dans le logement.

Encore un autre système décrit dans le brevet US no. 6 006 651 de Pierce et al. ( le brevet 651 ). Le brevet 651 propose un élément de filtre perméable aux gaz sur l'ouverture dans le logement de telle sorte que l'air entrant dans la chambre interne du frein de service provenant de l'atmosphère sera sensiblement dépourvu de contaminants. Toutefois, ce système n'empêche pas l'introduction d'humidité dans la section de logement du ressort-moteur. Alors que le brevet 651 revendique que les filtres empêcheront l'introduction de contaminants, ces filtres, qui sont proches de la route, auront besoin constamment d'être changés du fait que de la saleté est tirée dans ceux-ci conduisant à un système qui requiert bien plus de maintenance et donc de temps d'arrêt pour le véhicule.

Encore un autre système est décrit dans le brevet US no. 4 889 037 de Goral et al. ( le brevet 037 ). Le brevet 037 propose une communication fluide entre la chambre de ressort-moteur et la chambre de respiration qui, à son tour, est éventée vers l'atmosphère. Ce raccord est proposé de sorte que des solides et des fluides qui entrent dans la chambre de respiration n'entraîneront pas de problèmes à l'intérieur de la chambre du ressort-moteur. Toutefois, ce système évente toujours la chambre du ressort-moteur vers l'atmosphère, rendant simplement le trajet un petit peu plus long. Des contaminants s'accumuleront dans la chambre de respiration, mais ceci n'éliminera pas l'accumulation de contaminants dans la chambre du ressort-moteur. De plus, ce système n'empêchera pas de l'humidité d'entrer dans la chambre du ressort-moteur.

Encore un autre système est décrit dans le brevet US no. 5 937 733 de Stojic ( le brevet 733 ). Le brevet 733, comme le brevet 651 propose un assemblage de filtre qui couvre des trous dans la chambre du ressortmoteur. L'assemblage de filtre est proposé pour une filtration de l'air tiré à partir de l'atmosphère dans la chambre du ressort-moteur. Ce système souffre des mêmes problèmes que le brevet 651, à savoir qu'il n'empêche pas l'humidité d'entrer et requerra une grande quantité de maintenance pour maintenir les filtres propres et fonctionnels.

En conséquence, ce qui est souhaité est de proposer un système de freinage qui minimise la quantité de saleté et d'humidité qui est introduite dans la chambre du ressort-moteur.

Il est en outre souhaité de proposer un système de freinage qui fournit de l'air sec, filtré à la chambre du ressort-moteur.

Il est en outre souhaité de proposer un système de 5 freinage qui minimise les pertes d'air.

Il est encore en outre souhaité de proposer un système de freinage qui facilite la communication fluide d'air du côté de service de l'actionneur de frein vers la chambre du ressort-moteur.

Il est encore en outre souhaité de proposer un système de freinage qui réduit la contrainte sur le ressort-moteur.

Ces objets et autres de l'invention sont atteints par l'utilisation d'un actionneur de freinage à ressort utilisant une soupape de respiration interne (IBV) couplant sélectivement une chambre de service à une chambre de freinage à ressort. De l'air sec, filtré est sélectivement introduit dans la chambre de service, qui est sélectivement introduite dans la chambre de freinage à ressort à travers l'IBV sur la base de la pression différentielle développée à travers l'IBV.

De cette manière, seul l'air sec, filtré est introduit dans la chambre de freinage à ressort, éliminant ainsi les dangers que la saleté et/ou l'humidité corrodant et endommageant le ressort-moteur de l'actionneur de frein à ressort.

L'IBV est équipée d'une partie de tête qui co-agit avec l'air comprimé qui est introduit dans la chambre de service pour fermer l'IBV, coupant ainsi le couplage fluide entre la chambre de service et la chambre du ressort-moteur, une fois qu'un différentiel de pression seuil est atteint. L'IBV s'ouvrira alors sélectivement, rétablissant ainsi un couplage fluide entre la chambre de service et la chambre de ressort-moteur, une fois que le différentiel de pression chute sous une valeur seuil.

Dans un mode de réalisation avantageux de la présente invention, un actionneur de frein à ressort est proposé comprenant une chambre de service, et une chambre de ressort divisée en une chambre de commande et une cavité de ressort. L'actionneur de frein à ressort comprend en outre une soupape reliant la chambre de service à la cavité de ressort, la soupape pouvant être mise en uvre entre une position ouverte, dans laquelle la chambre de service et la cavité de ressort sont couplées de manière fluide l'une à l'autre, et une position fermée, dans laquelle la chambre de service et la cavité de ressort sont isolées de manière fluide l'une de l'autre, la soupape est sollicitée vers la position ouverte par une force et est déplaçable vers la position fermée lorsqu'une différence de pression (DP) entre la chambre de service et la cavité de ressort excède la force.

Dans un autre mode de réalisation avantageux de la présente invention, une soupape dans un actionneur de frein à ressort est proposée ayant une chambre de service et une chambre de ressort, la chambre de ressort ayant une cavité de commande et une cavité de ressort. La soupape comprend un passage reliant la chambre de service à la cavité de ressort, le passage ayant une aire (A2). La soupape comprend en outre un corps de soupape situé dans le passage et pouvant être déplacé entre une position ouverte et une position fermée obturant une communication fluide entre la chambre de service et la cavité de ressort lorsque le corps de soupape est dans la position fermée, le corps de soupape ayant une tête de soupape avec une aire (A1) qui est plus grande que l'aire (A2), la tête de soupape coagissant avec une pression dans la chambre de service pour déplacer le corps de soupape vers la position fermée.

Dans encore un autre mode de réalisation avantageux de la présente invention, une méthode de mise en oeuvre d'un actionneur de frein à ressort pour un véhicule à partir d'une position mise en prise de frein à main vers une position hors de prise de frein à main, la méthode introduisant de l'air séché et filtré dans une cavité de ressort pour empêcher un endommagement du ressort-moteur qui y est contenu est proposée comprenant les étapes consistant à coupler de manière fluide une chambre de service avec la cavité de ressort à travers une soupape qui est ouverte par sollicitation par une force et à introduire de l'air comprimé dans la chambre de service pour générer une différence de pression (DP) entre la chambre de service et la cavité de ressort. La méthode comprend en outre les étapes consistant à fermer la soupape une fois que la différence de pression (DP) excède la force et à introduire de l'air comprimé dans une chambre de commande qui est isolée de manière fluide tant de la chambre de service que de la cavité de ressort pour comprimer la cavité de ressort. La méthode comprend encore en outre les étapes consistant à libérer l'air comprimé de la chambre de service, ouvrir la soupape une fois que la force excède la différence de pression (DP), et libérer l'air comprimé dans la cavité de ressort à travers la soupape.

Dans encore un autre mode de réalisation avantageux de la présente invention, une méthode de mise en oeuvre d'un actionneur de frein à ressort pour un véhicule à partir d'une position hors de prise de frein à main vers une position mise en prise de frein à main, la méthode introduisant de l'air séché et filtré dans une cavité de ressort pour empêcher l'endommagement d'un ressort-moteur qui y est contenu est proposée comprenant les étapes consistant à coupler de manière fluide une chambre de service avec la cavité de ressort à travers une soupape qui est ouverte par sollicitation par une force et à introduire de l'air comprimé dans la chambre de service pour générer une différence de pression (DP) entre la chambre de service et la cavité de ressort. La méthode comprend en outre les étapes consistant à fermer la soupape une fois que la différence de pression (DP) excède la force et à évacuer l'air comprimé d'une chambre de commande qui est isolée de manière fluide tant de la chambre de service que de la cavité de ressort pour détendre la cavité de ressort. La méthode comprend en outre les étapes consistant à libérer l'air comprimé de la chambre de service, ouvrir la soupape une fois que la force excède la différence de pression (DP), et tirer l'air dans la cavité de ressort pour égaliser la différence de pression (DP) développée à travers la soupape en raison de la détente de la cavité de ressort.

Dans encore un autre mode de réalisation avantageux de la présente invention, une soupape reliant une chambre de service avec une cavité de ressort d'un actionneur de frein à ressort à travers un passage ayant une aire (A2). La soupape comprend un corps de soupape situé dans le passage et pouvant être déplacée entre une position ouverte et une position fermée obturant la communication fluide entre la chambre de service et la cavité de ressort lorsque le corps de soupape est dans la position fermée, le corps de soupape ayant une tête de soupape avec une aire (A1) qui est plus grande que l'aire (A2), la soupape est sollicitée vers la position ouverte par une force (F) et peut être déplacée vers la position fermée lorsqu'une différence de pression (DP) entre la chambre de service et la cavité de ressort excède la force (F).

L'invention et ses caractéristiques et avantages particuliers ressortiront de la description détaillée suivante considérée en référence aux dessins annexés.

La Figure 1 est un schéma de principe illustrant le système d'actionnement du frein à ressort.

La Figure 2 est une illustration d'un assemblage de frein selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention incorporant l'IBV, l'assemblage de frein étant montré avec: le ressort-moteur contracté, la tige de poussée complètement rétractée et l'IBV ouverte.

La Figure 3 est une illustration de l'assemblage de frein selon la Figure 1, l'assemblage de frein étant montré avec: le ressort-moteur contracté, la tige de poussée complètement étendue et l'IBV fermée.

La Figure 4 est une illustration de l'assemblage de frein selon la Figure 1, l'assemblage de frein étant montré avec: le ressort-moteur complètement étendu, la tige de poussée complètement étendue et l'IBV ouverte.

La Figure 5 est une illustration de l'IBV selon la Figure 1, l'IBV étant montrée dans la position ouverte.

La Figure 6 est une illustration de l'IBV selon la Figure 1, l'IBV étant montrée dans la position fermée.

La Figure 1 est un schéma d'un principe du système de freinage 10 comprenant un compresseur à air/filtre/sécheur 20, un stockage d'air comprimé 30, une soupape à air 40 et un actionneur de frein à ressort 100.

Le compresseur à air/filtre/sécheur 20 est pourvu d'un orifice d'entrée d'air 22 pour tirer de l'air à partir de l'atmosphère. L'air tiré à partir de l'atmosphère est filtré pour éliminer tout contaminant qui peut s'y trouver et séché pour éliminer toute humidité provenant de l'air. Le compresseur d'air/filtre/sécheur 20 peut comprendre tout compresseur et filtre appropriés tels que communément utilisés dans l'art pour sécher et filtrer l'air tiré depuis l'atmosphère.

Le compresseur d'air/filtre/sécheur 20 est couplé de manière fluide à un stockage d'air comprimé 30, typiquement par l'intermédiaire d'un clapet de non-retour (non représenté). Une fois filtré et séché, l'air est transporté vers le stockage d'air comprimé 30. Le stockage d'air comprimé 30 peut comprendre tout moyen de stockage approprié, typiquement un réservoir d'air, pour maintenir l'air filtré et séché jusqu'àu moment où le système de freinage 10 en a besoin.

Le stockage d'air comprimé 30 est couplé de manière fluide à la soupape à air 40, qui est en outre couplée de manière fluide à l'actionneur de frein à ressort 100. La soupape à air 40 peut être sélectivement actionnée pour fournir de l'air comprimé du stockage d'air comprimé 30 à l'actionneur de frein à ressort 100 comme souhaité. La soupape à air 40 peut également être sélectivement actionnée, sous forme de valve de desserrage rapide, pour évacuer de l'air provenant de l'actionneur de frein à ressort 100 vers l'atmosphère. La soupape à air 40 peut être actionnée par un certain nombre d'entrées (non représentées) comprenant: l'actionnement d'une pédale de frein (non représentée) par un utilisateur; ou l'actionnement d'une commande de frein à main (non représentée). Bien qu'un seul raccord soit montré de la soupape à air 40 vers l'actionneur de frein à ressort 100, un certain nombre de raccords différents peut être effectué pour fournir de l'air comprimé à différentes chambres de l'actionneur de frein à ressort 100 en fonction de l'entrée d'actionnement. A titre d'exemple, l'actionnement d'une pédale de frein (non représentée) par un opérateur pourrait amener la soupape à air 40 à introduire de l'air comprimé vers l'actionneur de frein à ressort 100 pour appliquer les freins du véhicule (non représentée). En variante, l'actionnement d'une commande de frein à main de tableau de bord (non représentée) peut amener de l'air comprimé à être introduit vers ou évacué de l'actionneur de frein à ressort 100 soit pour mettre en prise, soit pour mettre hors de prise les freins à main du véhicule, respectivement.

La Figure 2 est une illustration de l'assemblage de frein à ressort 100 montré dans la position hors de prise du frein d'urgence (à savoir dans la position de conduite du véhicule). L'assemblage de frein à ressort est généralement divisé en la chambre de service 102 et la chambre de ressort 104. La chambre de service 102 est partagée par un diaphragme 114 en une cavité de retour de ressort 106 et une cavité de pression 108, alors que la chambre de ressort 104 comprend une cavité de commande 110 et une cavité de ressort 112. La chambre de service 102 est également partiellement définie par le logement de chambre de service 103, alors que la chambre de ressort est partiellement définie par le logement de chambre de ressort 105.

La tige de poussée 116, attachée à une plaque 120 de tige de poussée, effectue un va-et-vient latéral suivant si la pression d'air se trouve soit dans la cavité de pression 108, soit dans la cavité de commande 110. Le va-et-vient latéral de la tige de poussée 116 est illustré de manière variée sur les Figures 3 et 4, illustrant la pression d'air appliquée à la cavité de pression 108 et la pression d'air évacuée de la cavité de commande 110, respectivement. La tige de poussée 116 est une partie d'un assemblage de frein classique et met en prise une coupe (non représentée) sur un bras (non représenté) pour appliquer un mécanisme de freinage (non représenté).

Des orifices d'air 118 sont également illustrés sur la Figure 2, qui sont en communication fluide avec la cavité de pression 108 pour introduire sélectivement de l'air comprimé dans, ou évacuer de l'air à partir de, la cavité de pression 108. De l'air comprimé sera introduit dans la cavité de pression 108 lorsque, par exemple, un opérateur enfonce la pédale de frein d'un véhicule pour une opération de freinage normale (typiquement 45 psi est introduit dans la cavité de pression 108). Comme on peut le voir sur la Figure 3, une fois que l'air comprimé est introduit dans la cavité de pression 108, la plaque 120 de la tige de poussée du diaphragme 114, et la tige de poussée 116 sont latéralement déplacées, augmentant ainsi le volume de la cavité de pression 108 et diminuant le volume de la cavité du retour du ressort 106. Le volume d'air contenu dans la cavité du ressort du retour 106 est évacué vers l'atmosphère, alors que des soufflets 122 et le ressort de retour 124 sont comprimés. Ce déplacement latéral de la tige de poussée 116 appliquera le système de freinage du véhicule.

Une fois que la pression d'air est évacuée à partir de la cavité de pression 108, à savoir lorsque l'opérateur du véhicule libère la pression de la pédale de frein, le ressort de retour 122 déplacera latéralement la plaque de la tige de poussée 120 et donc la tige de poussée 116 en retour vers une position complètement rétractée de telle sorte que le système de frein n'est pas appliqué. Comme le volume dans la cavité de retour du ressort 106 augmente, de l'air est attiré dans la cavité de retour du ressort 106 à partir de l'atmosphère, toutefois, ce volume d'air est séparé du volume d'air dans la cavité de pression par le diaphragme 114.

Est également illustrée sur les Figures 2 et 3 une soupape de respiration interne 126. La soupape de respiration interne 126 relie sélectivement la cavité de pression 108 à un cylindre à air 128 contenu dans un piston 134, qui, à son tour, est couplé de manière fluide avec la cavité de ressort 112. La cavité de ressort 112 comprend un ressort à barillet 130, qui est illustré complètement comprimé sur les deux Figures 2 et 3 en raison de la présence d'air comprimé dans la cavité de commande 110. Typiquement, il y aura environ psi dans la cavité de commande 110 pour comprimer le ressort à barillet 130 comme illustré sur les Figures 2 et 3. La cavité de commande 110 a un orifice d'air (non représenté) pour introduire et évacuer de l'air comprimé vers et à partir de la cavité de commande 110. Typiquement, un moyen de commande monté sur le tableau de bord, tel qu'un interrupteur, est prévu pour appliquer ou mettre hors de prise le frein à main en commandant l'introduction et l'évacuation d'air comprimé vers et à partir de la cavité de commande 110.

Est également illustré sur la Figure 2 un arbre 132, qui est relié à une extrémité du cylindre à air 128. L'arbre 132 est pourvu de filets de telle sorte que, si une maintenance devait être effectuée sur l'assemblage du frein à ressort 100, le ressort à barillet 130 peut être mis en cage dans la position comprimée par l'application de l'écrou fileté sur l'arbre 132 du piston 134. Ceci permettra au personnel de maintenance de désassembler l'assemblage du frein à ressort 100 d'une manière classique sans être blessé, par exemple, par la détente soudaine du ressort à barillet 100.

La Figure 4 est une illustration de l'assemblage de frein à ressort 100 lorsque de l'air comprimé a été évacué de la cavité de commande 110. Une fois que la pression d'air dans la cavité de commande 110 chute en dessous de la force de rappel du ressort à barillet 130, le ressort à barillet 130 se détendra, augmentant le volume de la cavité de ressort 112 et diminuant le volume de la cavité de commande 110. L'effet est le même que celui détaillé en relation avec la Figure 3, à savoir, la tige de poussée 116 est latéralement déplacée de telle sorte que le système de freinage est actionné. La Figure 4 illustre l'assemblage de frein à ressort 100 lorsque le véhicule, par exemple, ne se déplace pas ou est garé.

Comme on peut le voir à partir des Figures 2 à 4, l'air comprimé peut sélectivement être introduit dans la cavité de pression 108, à travers la soupape de respiration interne 16, dans le cylindre à air 128 et dans la cavité de ressort 112. Lorsque le ressort à barillet 130 exerce une force relativement importante, il est important de minimiser et/ou d'éliminer l'introduction des contaminants et d'humidité dans la cavité de ressort 112, qui peuvent avoir l'effet de corroder et/ou d'endommager le ressort à barillet 130.

En conséquence, l'air tiré de l'atmosphère est filtré et séché avant l'utilisation dans le système. De cette manière, seul l'air sec, filtré est introduit dans la cavité de ressort 112. Il devrait également être noté que la cavité de commande 110 est isolée de manière fluide de la cavité de ressort 112.

Les Figures 5 et 6 illustrent de manière variée une vue en coupe de la soupape de respiration interne 126 dans une position ouverte et une position fermée, respectivement. La soupape de respiration interne 126 comprend en général un logement 150, un corps de soupape 152, une tête de soupape 154 et un passage 158.

Comme représentée sur les Figures 5 et 6, la soupape de respiration interne 126 est fournie sous forme de soupape-champignon. La pression d'air agissant sur la tête de soupape 154, qui est reliée au corps de soupape 152, amènera le corps de soupape 154 à se déplacer latéralement dans le passage 158. Le corps de soupape 152 agit pour obturer la communication fluide d'un côté de la soupape de respiration interne 126 vers l'autre lorsqu'elle est dans la position fermée. Pour obturer la communication fluide, le corps de soupape 152 peut être déplacé pour semettre en prise à la manière d'un siège avec une partie de rebord latérale 160 disposée dans le passage 158.

Est également disposé dans la soupape de respiration interne 126 un ressort de sollicitation 162, qui sollicite le corps de soupape 152 vers la position ouverte. Dans un mode de réalisation avantageux, le ressort de sollicitation 162 co-agit avec un grade 164 disposé à une extrémité du passage 158 de façon à retenir le ressort de sollicitation 162 dans le passage 158. Dans un autre mode de réalisation avantageux, une partie de retenue 166 est disposée au niveau d'une extrémité du corps de soupape 152 pour mise en prise avec le ressort de sollicitation 162.

Dans un mode de réalisation avantageux, le ressort de sollicitation 162 a une pression de ressort (SP) sélectionnée exerçant une force (F) pour surmonter approximativement une différence de pression (DP) de 9 psi. Toutefois, il est envisagé que le ressort de sollicitation 162 puisse être sélectionné pour surmonter toute différence de pression sélectionnée (DP) comme souhaité.

Dans un mode de réalisation avantageux, le corps de soupape 152 est pourvu d'un joint 156, qui peut comprendre, par exemple, un joint torique attaché au corps de soupape 152. Le joint 156 est conçu pour se mettre en prise avec la partie de rebord latérale 160 pour former un joint à partir d'un côté de la soupape de respiration interne 126 vers l'autre côté. Le joint 156 peut comprendre tout matériau approprié qui formera un joint efficace, tel que, par exemple, un caoutchouc ou une matière plastique flexible.

La tête de soupape 154 est attachée à une extrémité du corps de soupape 152 et est disposée pour co-agir avec une pression d'air développée dans la cavité de pression 108. L'actionnement du corps de soupape 152 de la soupape de respiration interne 126 dépend d'un certain nombre de facteurs comprenant: (DP), le rapport de l'aire (A2) de la partie de tête 154 sur l'aire (A1) du passage 158; et (SP).

Dans un mode de réalisation avantageux, la tête de soupape 154 a une aire (A2) et le passage 158 a une aire (A1) où (A2)- 10(A1). De cette manière, lorsqu'une différence de pression (DP) d'approximativement 1 psi se produit à travers la soupape de respiration interne 126, le corps de soupape 152 se déplacera vers la position fermée. Une différence de pression d'approximativement 1 psi fermera le corps de soupape 152 du fait que le rapport 10: 1(A2) = 10 (A1) de la tête de soupape 154 sur le passage 158 conduira à : (1 psi x 10) qui est approximativement égal à 10 psi. 10 psi est plus grand que la pression de ressort sélectionnée (SP) du ressort de sollicitation 162. En pratique, lorsque de l'air comprimé est introduit dans la cavité de pression 108 en raison, par exemple, de l'application de la pédale de frein, la pression d'air vue par la tête de soupape 154 augmentera à approximativement 45 psi, conduisant à la fermeture rapide de la soupape de respiration interne 126. Dans un mode de réalisation avantageux, l'aire (A2) est approximativement égale à la racine carrée de 10 ou 3, 16.

Dans un autre mode de réalisation avantageux, la pression dans la chambre de service 108 est (P108) et la pression dans la cavité de ressort 112 vaut (P112). La soupape de respiration interne se fermera lorsque la condition suivante est vraie: [ (P108) x (A2) ] - (SP) > (P112) x (A1) . La soupape de respiration interne s'ouvrira lorsque la condition suivante est vraie: (SP) [(Plos) x (A2) ] > (P112) x (A1) . Bien que dans ce mode de réalisation particulier, le rapport 10: 1 ait été choisi, il est envisagé que tout rapport puisse être choisi, tel que 2: 1, 5: 1, 10: 1 ou tout autre rapport selon la sensibilité souhaitée.

Est également illustrée sur les Figures 5 et 6 en relation avec la soupape de respiration interne 126 une plaque 168, qui retient le corps de soupape 152 dans le passage 158. Une ouverture 170 est disposée dans la plaque 168 pour assurer une communication fluide de la tête de soupape 154 avec la cavité de pression 108.

Une séquence d'opérations sera à présent présentée pour décrire davantage les interfonctionnements du système.

Démarrage et conduite initiale du véhicule. Dans la position garée, l'assemblage de frein à ressort 100 démarre initialement comme illustré sur la Figure 4.

Lors de l'entrée du véhicule, un opérateur met en prise la pédale de frein, qui met sous pression la cavité de pression 108. Ceci fermera rapidement la soupape de respiration interne 126 du fait qu'une pression d'air agit sur la tête de soupape 154. De l'air essaie d'entrer dans le cylindre à air 128 mais ne le peut pas du fait que la soupape de respiration interne se ferme à une différence de pression d'environ 1 psi.

L'opérateur pousse ensuite le robinet de freinage à main pour libérer le frein à main à ressort. Ceci met sous pression la cavité de commande 110 et amène le ressort à barillet 130 à être comprimé. Ceci amène à son tour une pression à s'accumuler dans la cavité de ressort 112, qui met immédiatement sous pression le cylindre à air 128. Toutefois, la pression d'air accumulée dans le cylindre à air 128 ne peut pas mettre sous pression la cavité 108 du fait que la soupape de respiration interne 126 est fermée en raison de la pression dans la cavité de pression 108. La pression (approximativement 45 psi) est toujours dans la cavité de pression 108 (à partir de l'application de la pédale de frein par l'opérateur) de telle sorte que la soupape de respiration interne 126 restera fermée et la pression s'accumulera tant dans le cylindre à air 128 que dans la cavité de ressort 112 à approximativement 13 psi lorsque le ressort à barillet 130 est complètement comprimé. La pression dans la cavité de commande 110 continuera à s'accumuler de façon à surmonter la force du ressort à barillet 130 et l'accumulation de 13 psi additionnelle à l'arrière du piston. A ce point, l'assemblage de frein à ressort 100 est dans la position illustrée sur la Figure 3.

A présent que l'opérateur a libéré le frein à main par mise sous pression de la cavité de commande 110 à approximativement 100 psi, l'opérateur peut libérer la pédale de frein pour libérer la pression de la cavité de pression 108. La pression dans la cavité de pression 108 est rapidement libérée à travers la ligne de service (non représentée) et vers l'extérieur à travers une valve de desserrage rapide (non représentée). La pression dans la cavité de pression 108 est à présent de 0 psi et le ressort de sollicitation 162 fonctionne pour ouvrir la soupape de respiration interne 126 pour éventer les 13 psi tant dans le cylindre à air 128 que dans la cavité de ressort 112. A ce point, l'assemblage de frein à ressort 100 est dans la position illustrée sur la Figure 2, les freins sont désactivés et le véhicule peut être piloté.

Conduite et application de frein normales. Initialement, la pression dans la cavité de pression 108 est de 0 psi comme illustré sur la Figure 2. La pression dans la cavité de commande 110 est approximativement de 100 psi, et la pression tant dans le cylindre à air 128 que dans la cavité de ressort 112 est de 0 psi, la soupape de respiration interne 126 étant ouverte.

Une fois qu'une application de freinage est effectuée par l'opérateur, la pression dans la cavité de pression augmente rapidement à 45 psi, l'élévation soudaine amenant la soupape de respiration interne 126 à se fermer. Théoriquement, si l'application de freinage est effectuée suffisamment lentement, de l'air sera capable d'atteindre la partie de tête 154 et, à présent, le rapport d'aire n'est plus de 10: 1, mais approche plutôt 1: 1. Toutefois, l'aire d'écoulement autour de la partie de tête 154 est dimensionnée pour concorder avec l'aire d'écoulement d'orifice pour maximiser la fermeture rapide de la soupape de respiration interne 126. Comme précédemment décrit, la pression dans la cavité de pression 108 surmonte la force exercée par le ressort de sollicitation 162 pour fermer la soupape de respiration interne 126. A ce point, l'assemblage de frein à ressort 100 est dans la position illustrée sur la Figure 3.

Le ressort de retour 124 mettra hors de prise le système de freinage une fois que l'opérateur arrête d'appliquer la pédale de frein. La pression dans la cavité de pression 108 est éventée comme précédemment décrit et l'assemblage de frein à ressort 100 retourne vers la position illustrée sur la Figure 2.

Application du frein à main. Comme précédemment décrit en relation avec la conduite normale , initialement la pression dans la cavité de pression 108 est de 0 psi comme illustré sur la Figure 2. La pression dans la cavité de pression 110 est d'approximativement 100 psi, et la pression tant dans le cylindre à air 128 que dans la cavité de ressort 112 est de 0 psi, la soupape de respiration interne 126 étant ouverte.

L'opérateur effectue ensuite une application de freinage comme décrit en relation avec la conduite normale de telle sorte que la pression dans la cavité de pression augmente rapidement à 45 psi, l'élévation soudaine amenant la soupape de respiration interne 126 à se fermer et le frein est maintenu par l'opérateur. L'assemblage de frein à ressort 100 est à présent dans la position comme décrite sur la Figure 3.

Le véhicule est arrêté et l'opérateur tire le robinet de freinage à main (non représenté) pour appliquer le frein à main et ainsi la pression dans la cavité de commande 110 chute d'approximativement 100 psi à 0 psi. Alors que la cavité de commande 110 chute à 0 psi, le ressort à barillet 130 est capable de surmonter la chute de pression pour déplacer le piston 134 et appliquer le frein à main comme illustré sur la Figure 4.

La pression dans la cavité de pression 108 est toujours à approximativement 45 psi, assurant que la soupape de respiration interne 126 reste fermée. Avec la soupape de respiration interne 126 fermée et le piston 134 en mouvement de va-et-vient latéral, un vide est généré tant dans le cylindre à air 128 que dans la cavité de ressort 112 d'approximativement - 9 psi.

Avec le véhicule arrêté et le frein à main appliqué, l'opérateur libère ensuite la pédale de frein, évacuant ainsi la pression dans la cavité de pression 108, qui chute d'approximativement 45 psi à 0 psi. Tant le cylindre à air 128 que la cavité de ressort 112 sont à présent à un vide de - 9 psi, toutefois, puisque la cavité de pression 108 a atteint 0 psi, le ressort de sollicitation 162 surmontera le vide de - 9 psi et la soupape de respiration interne 126 s'ouvrira. L'ouverture de la soupape de respiration interne 126 facilite l'éventement du vide tant dans le cylindre à air 128 que dans la cavité de ressort 112 à la ligne de service (non représentée), qui s'ouvre finalement vers la pression atmosphérique via le robinet de desserrage rapide (non représenté). A ce point, la cavité de pression 108, le cylindre à air 128, la cavité de commande 110 et la cavité de ressort 112 sont tous à 0 psi.

Bien que l'invention ait été décrite en référence à un agencement particulier de parties, particularités et similaires, celles-ci ne sont pas entendues représenter tous les agencements ou particularités possibles, et, en fait, de nombreuses autres modifications et variations pourront être effectuées par l'homme du métier.

Claims (26)

REVENDICATIONS

1. Actionneur de frein à ressort comprenant: une chambre de service; une chambre de ressort divisée en une chambre de commande et une cavité de ressort; et une soupape reliant ladite chambre de service avec ladite cavité de ressort, ladite soupape pouvant être mise en oeuvre entre une position ouverte, dans laquelle ladite chambre de service et la cavité de ressort sont couplées de manière fluide l'une à l'autre, et une position fermée, ladite soupape est sollicitée vers la position ouverte par une force et est déplaçable vers la position fermée lorsqu'une différence de pression (DP) entre ladite chambre de service et la cavité de ressort excède la force.

2. Actionneur de frein à ressort selon la revendication 1, dans lequel la chambre de commande est isolée de manière fluide tant de ladite chambre de service que de la cavité de ressort.

3. Actionneur de frein à ressort selon la revendication 1, dans lequel lorsque la (DP) est d'au moins 1 psi, la soupape se déplace vers la position fermée.

4. Soupape dans un actionneur de frein à ressort ayant une chambre de service et une chambre de ressort, la chambre de ressort ayant une cavité de commande et une cavité de ressort, la soupape comprenant: un passage reliant la chambre de service à la cavité de ressort, ledit passage ayant une aire (A2) ; et un corps de soupape situé dans ledit passage et pouvant être déplacé entre une position ouverte et une position fermée obturant une communication fluide entre la chambre de service et la cavité de ressort lorsque ledit corps de soupape est dans la position fermée, ledit corps de soupape ayant une tête de soupape avec une aire (A1) qui est plus grande que l'aire (A2), la tête de soupape co-agissant avec une pression dans ladite chambre de service pour déplacer ledit corps de soupape vers la position fermée.

5. Soupape selon la revendication 4, dans laquelle ledit passage comprend en outre une partie de rebord latéral et ledit corps de soupape comprend en outre un joint co-agissant avec la partie de rebord latéral pour isoler de manière fluide la chambre de service et la cavité de ressort l'une de l'autre lorsque ledit corps de soupape est dans la position fermée.

6. Soupape selon la revendication 5, dans laquelle le joint comprend un joint torique.

7. Soupape selon la revendication 5, dans laquelle ledit corps de soupape comprend en outre une partie de retenue pour maintenir de manière serrée le joint sur celle-ci.

8. Soupape selon la revendication 4, dans laquelle ledit corps de soupape est sollicité vers la position ouverte par une force et est déplaçable vers la position fermée lorsqu'une différence de pression (DP) entre ladite chambre de service et la cavité de ressort excède la force.

9. Soupape selon la revendication 8, comprenant en outre un ressort situé dans ledit passage et mis en prise avec ledit corps de soupape, ledit ressort fournissant la force pour solliciter ledit corps de soupape vers la position ouverte.

10. Soupape selon la revendication 8, dans laquelle lorsque la différence de pression (DP) est supérieure à une valeur seuil, ledit corps de soupape se déplace vers la position fermée.

11. Soupape selon la revendication 10, dans laquelle lorsque la différence de pression (DP) est supérieure à 1 psi, ledit corps de soupape se déplace vers la position fermée.

12. Soupape selon la revendication 8, dans laquelle lorsque la différence de pression (DP) est inférieure à une valeur seuil, ledit corps de soupape se déplace vers la position ouverte.

13. Soupape selon la revendication 4, dans laquelle un rapport d'aire entre ladite tête de soupape et ledit corps de soupape est supérieur à 2: 1.

14. Soupape selon la revendication 4, dans laquelle un rapport d'aire entre ladite tête de soupape et ledit corps de soupape est supérieur à 5: 1.

15. Soupape selon la revendication 4, dans laquelle un rapport d'aire entre ladite tête de soupape et ledit corps de soupape est d' approximativement 10: 1.

16. Méthode de mise en ouvre d'un actionneur de frein à ressort pour un véhicule à partir d'une position mise en prise de frein à main vers une position hors de prise de frein à main, la méthode introduisant de l'air séché et filtré dans une cavité de ressort pour empêcher l'endommagement d'un ressort- moteur qui y est contenu, comprenant les étapes consistant à : coupler de manière fluide une chambre de service à la cavité de ressort par l'intermédiaire d'une soupape qui est ouverte par sollicitation par une force; introduire de l'air comprimé dans la chambre de service pour générer une différence de pression (DP) entre la chambre de service et la cavité de ressort; fermer la soupape une fois que la différence de pression (DP) excède la force; introduire de l'air comprimé dans une chambre de commande qui est isolée de manière fluide tant de la chambre de service que de la cavité de ressort pour comprimer la cavité de ressort; libérer l'air comprimé de la chambre de service; ouvrir la soupape une fois que la force excède la différence de pression (DP) ; et libérer l'air comprimé dans la cavité de ressort à travers la soupape.

17. Méthode selon la revendication 16, dans laquelle lorsque la différence de pression (DP) est supérieure à 1 psi, la soupape se déplace vers la position fermée.

18. Méthode de mise en oeuvre d'un actionneur de frein à ressort pour un véhicule à partir d'une position hors de prise de frein à main vers une position mise en prise de frein à main, la méthode introduisant de l'air séché et filtré dans une cavité de ressort pour empêcher l'endommagement d'un ressort- moteur qui y est contenu, comprenant les étapes consistant à : coupler de manière fluide une chambre de service à la cavité de ressort à travers une soupape qui est ouverte par sollicitation par une force; introduire de l'air comprimé dans la chambre de service pour générer une différence de pression (DP) entre la chambre de service et la cavité de ressort; fermer la soupape une fois que la différence de pression (DP) excède la force; évacuer l'air comprimé d'une chambre de commande qui est isolée de manière fluide tant de la chambre de service que de la cavité de ressort pour détendre la cavité de ressort; libérer l'air comprimé de la chambre de service; ouvrir la soupape une fois que la force excède la 15 différence de pression (DP) ; et attirer de l'air dans la cavité de ressort pour égaliser la différence de pression (DP) développée à travers la soupape en raison de la détente de la cavité de ressort.

19. Soupape reliant une chambre de service à une cavité de ressort d'un actionneur de frein à ressort à travers un passage ayant une aire (A2), la soupape comprenant: un corps de soupape situé dans ledit passage et pouvant être déplacé entre une position ouverte et une position fermée obturant la communication fluide entre la chambre de service et la cavité de ressort lorsque ledit corps de soupape est dans la position fermée, ledit corps de soupape ayant une tête de soupape avec une aire (A1) qui est plus grande que l'aire (A2), ladite soupape est sollicitée vers la position ouverte par une force (F) et est déplaçable vers la position fermée lorsqu'une différence de pression (DP) entre ladite chambre de service et la cavité de ressort excède la force.

20. Soupape selon la revendication 19, dans laquelle ledit passage comprend en outre une partie de rebord latéral et ledit corps de soupape comprend en outre un joint co-agissant avec la partie de rebord latéral pour isoler de manière fluide la chambre de service et la cavité de ressort l'une de l'autre lorsque ledit corps de soupape est dans la position fermée.

21. Soupape selon la revendication 19, comprenant en outre un ressort situé dans ledit passage et mis en prise avec ledit corps de soupape, ledit ressort fournissant la force (F) pour solliciter ledit corps de soupape vers la position ouverte.

22. Soupape selon la revendication 19, dans laquelle lorsque la différence de pression (DP) est supérieure à une valeur seuil, ledit corps de soupape se déplace vers la position fermée.

23. Soupape selon la revendication 22, dans laquelle lorsque la différence de pression (DP) est supérieure à 1 psi, ledit corps de soupape se déplace vers la position fermée.

24. Soupape selon la revendication 19, dans laquelle l'actionnement de la soupape dépend de (DP), du rapport de l'aire (A2) sur l'aire (A1) , et de la force (F).

25. Soupape de respiration interne selon la revendication 19, dans laquelle la soupape se fermera lorsque: [une pression dans la chambre de service (P108) ] x (A2) - F > [une pression dans la cavité de ressort (P112) ] x (A1) .

26. Soupape de respiration interne selon la 5 revendication 19, dans laquelle la soupape s'ouvrira lorsque: F - [une pression dans la chambre de service (P108) ] x (A2) > [une pression dans la cavité de ressort (P112) ] x (A1) .