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Dispositif de freinage à fluide sous pression.
L'invention se rapporte aux dispositifs de freinage à fluide sous pression comportant plusieurs cylindres de frein dont l'un au moins est commandé au moyen d'une soupa- pe actionnée par la force musculaire, tandis que les autres cylindres sont commandés par une autre soupape actionnée par la différence de pressions produite par la première soupape dans la conduite de raccordement des deux soupapes. On em- ploie des dispositifs de ce. genre pour simplifier la comman- de des cylindres de frein et, avant tout, pour arriver, dans la mesure du possible, au fonctionnement simultané de tous les cylindres.
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Dans une commande connue de ce genre on prévoit un organe mobile pour la commande à distance qui est perfo- ré et disposé de telle manière que, dans sa position neutre, il se produise une égalisation des pressions entre les cham- bres qui communiquent chacune avec un cylindre de frein. Mal- gré que les ouvertures ne soient pas très grandes, il en ré- sulte néanmoins l'inconvénient que l'organe mobile ne réagit qu'aux changements de pression relativement considérables et brusques, qui se produisent lorsqu'on serre et desserre le frein rapidement et par à-coups, alors que cet organe reste inopérant lorsqu'on actionne lentement la soupape prin- cipale, de sorte que la soupape de commande à distance, elle aussi, reste inopérante et que la,
pression dans le second cylindre de frein ne s'établit que peu à peu au niveau de la pression dans le premier cylindre de frein; aussi, lors- qu'on actionne lentement la soupape de commande principale, les cylindres secondaires fonctionnent-ils avec du retard, malgré l'intercalation d'une commande à distance.
Suivant l'invention, pour remédier à cet inconvénient, l'organe de commande mobile de la soupape de commande est constitué par une cloison de séparation complètement fermée, logée dans un carter de telle manière qu'elle ne subit les variations de pression que sur l'une de ses faces, tandis que son autre face est constamment en communication avec l'air atmosphérique. Une autre caractéristique de l'invention ré- side dans le fait que les soupapes actionnées par l'organe mobile, ainsi que leurs sièges, sont logées dans un carter séparé d'une manière étanche du carter renfermant cet or- gane mobile et communiquant d'une part avec l'air atmosphé- ric,ue, d'autre part avec la source de fluide sous pression (générateur de pression ou réservoir de fluide sous pression)
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et, par surcroît, avec le cylindre de frein.
Le dessin annexé montre un exemple d'exécution de l'invention.
La fig. 1 est une vue d'ensemble du dispositif.
La fig. 2 une coupe longitudinale de la soupape de commande actionnée par la force musculaire.
La fig. 3 une coupe longitudinale de la soupape ac- tionnée par la pression.
La fig. 4 un graphique du fonctionnement du dispo- sitif. et les figs. 5 et 6 montrent chacune une forme d'exé- cution spéciale de la soupape suivant la fig. 3
A est un tracteur actionné par un .moteur à combus- tion interne 1 et auquel est attelé une remorque B. Sur le tracteur est montée une pédale de frein 2 à ressort de rap- pel 3 reliée, par l'intermédiaire d'une tringle 4, d'un le- vier 5, d'une tringle 6 et d'un levier à deux branches 7, à un arbre 8 actionnant les mâchoires de frein des roues ar- rière.
Le levier 5 agit en outre sur une soupape logée dans un carter 9, communiquant par une conduite 10 avec une conduite 12 qui aboutit au tuyau d'aspiration 11 du moteur
1 et reliée par uneconduite 13 à un cylindre 14. Dans ce dernier coulisse un piston 15 auquel est articulée la bran- che du levier 7 dirigée vers le bas. La conduite 12 débouche dans un tuyau 17 dont une extrémité est reliée à un réser- voir 18 et dont l'autre extrémité communique avec un carter à soupapes 19. Une conduite 20 mène en outre du carter à soupape au cylindre de frein 21 sur la remorque. Dans ce cylindre coulisse un piston 22 qu'un puissant ressort 23 tend à déplacer vers la droite. Le piston 22 appuie sur une
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m.anivelle 24 fixée à un arbre 25 agissant sur les mâchoires de frein de la remorque.
Contre le carter à soupapes 19 est monté un carter 26 dans lequel débouche la conduite 27 re- liée au carter à soupapes 9.
Le carter à. soupapes 9 comporte deux chambres 28 et 29 séparées par une cloison 30 La chambre 28 est reliée par l'intermédiaire de la conduite 10 à la conduite d'aspi- ration 12, elle communique par l'intermédiaire du raccord 31 avec les conduites 3.5 et 27 et elle est reliée à tra.vers l'orifice 32 à la chambre 29. La, conduite 10 peut être ob- turée par un pla.teau de soupape 33 et l'ouverture 52 par un plateau 54. Les plateaux 55 et 34 sont montés à coulissement sur une tige 35; un ressort 36 tend à les appuyer sur leurs sièges respectifs ou sur les butées 37 et 38 de la tige 35, Le bout de la tige 55 est articulé au levier 5 qui s'engage dans la chambre 29 à travers une fente. Des trous 40 font communiquer la chambre 29 avec l'air atmosphérique.
Dans le carter 26 est logé un piston 41 dont la tige 55 traverse un alésage 56 dans la cloison 42 de ce car- ter et, pendant sa course à droite, il presse sur le piston 43 L'endroit où la tige 55 traverse la cloison est rendu étan- che au moyen d'une bague 44, de sorte que la face de droite du piston 41 est constamment exposée à la pression admise dans la conduite 27, tandis que sa face de gauche subit di- rectement l'action de l'air atmosphérique pénétrant à tra- vers le tamis 45. Le piston 43 divise le carter 19 en deux chambres. La chambre à gauche du piston communique avec l'air extérieur à travers un orifice 46 ménagé dans la paroi du carter. A la. chambre à droite du piston sont raccordées les conduites 17 et 20. Le piston 45 comporte une ouverture 47
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fermée par un plateau de soupape 48.
Le plateau 48 est guidé par des ailettes 49 dans l'ouverture 47 et il est relié par une tige 50 à un plateau 51 muni d'ailettes de guidage 52 et commandant l'ouverture de la conduite 17. Un ressort 53 tend à faire coulisser vers la gauche le piston 43. En outre, les plateaux 48 et 51 sont munis d'un ressort de fermeture 54.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante:
Lorsqu'on abaisse la pédale de frein 2, le levier 5 pivote autour du point où est articulée la tringle 6. De ce fait la tige 35 subit un déplacement vers la droite, de tel- le manière que la soupape d'admission de l'air atmosphérique 32/34 se ferme d'abord et que la soupape d'admission de la dépression 10/33 s'ouvre ensuite. Il en résulte que l'air est aspiré à travers la conduite 13 hors du cylindre 14 et que, sous la pression de l'air atmosphérique, le piston 15 se déplace vers la droite de sorte que les freins du trac- teur sont serrés.
Le piston de frein 15 réagit sur le le- vier de commande 5 dans un sens tel que, la soupape 32/34 restant fermée, la soupape 10/33 se ferme elle aussi, si le conducteur ne continue pas à appuyer sur la pédale 2, et que la soupape d'admission d'air frais 32/34 s'ouvre si le conducteur permet à la pédale de revenir en arrière.
Lors de l'ouverture de la soupape d'admission de la dépression du frein du tracteur, l'air est aspiré non seulement hors de la conduite 13 débouchant dans le cylin- dre de frein du tracteur mais encore hors de la conduite 27 et, par conséquent, aussi hors du carter 26, de sorte que le piston 41 avance vers la droite et, de ce fait, déplace vers la droite également et contre l'action du ressort 53 le piston 43. Il en résulte que, d'abord, le plateau 51 vient
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s'appliquer sur son siège et que, par conséquente la source de dépression se trouve séparée du cylindre de frein 21 de la remorque, et qu'ensuite la. soupape d'admission d'air extérieur 47/48 s'ouvre.
Par conséquent de l'air frais pé- nètre dans la chambre de gauche du cylindre 21, de sorte que le ressort 23 se détend dans la. mesure correspondante et serre les freins de la. remorque. Comme d'autre part, par suite de l'entrée d'air frais, la dépression décroît non seulement dans le cylindre de frein 21 mais encore dans le carter de commande 19, le ressort 53 se détend lui aussi, de sorte que le piston 43 se déplace vers la gauche, contre l'action du piston 41, si l'on n'augmente plus la dépression dans la chambre 26. Dans ce ca.s le piston 43 s'immobilise dans une position telle que ses deux soupapes 47/48 et 51/17 soient fermées et que l'intensité de serrage du frein conser- ve ainsi la valeur acquise.
Le frein de la remorque ne se desserre que lorsqu'on desserre le frein de la motrice, en d'autres termes, lorsque de l'air frais est admis dans la chambre à droite du piston 41, de manière que le ressort 53 déplace le piston 43 à gauche de sa position neutre jusqu'à ce que la soupape d'admission de la dépression 51/17 se soit ouverte et que, par suite d'une nouvelle aspiration de l'air, le ressort 23 se tende de nouveau. Il est facile à voir que le piston de commande 41 (qui, bien entendu, pourrait être remplacé par un diaphragme) suit toutes les variations de pression (même les plus lentes) provoquées dans le frein du tracteur, de sorte que'le frein de la remorque se règle de lui -même, sans aucune intervention du conducteur, d'après le frein du tracteur.
La séparation de la chambre de commande 26 de la chambre à soupapes 19 présente encore cet autre avantage qu'il en résulte une commande à distance qui con-
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vient notamment pour les dispositifs de freinage dans les- quels une partie des freins se desserre sous l'action d'un fluide sous pression, alors qu'une autre partie des freins se serre sous l'action d'un fluide sous pression.
On choisit, de préférence, la surface active du piston 43 de manière qu'elle soit moindre que celle du pis- ton 41, afin que l'intensité de serrage du frein sur la re- morque s'accroisse plus rapidement que sur le tracteur et que la poussée gênante de la remorque soit sûrement évitée pour toutes les vitesses. Dans ce qui suit on expliquera ce mode de freinage en se référant à l'exemple d'exécution re- présenté (Fig. 1 et 3). On suppose que la dépression dans le cylindre de frein de la remorque est, par exemple, de 6 mètres de colonne d'eau. Cette dépression règne également à droite du piston 43. Le ressort 53 équilibre la force qui agit sur le piston 43 en raison de la différence des pres- sions sur les deux faces de celui-ci. Il est clair qu'on peut choisir un ressort 53 d'autant plus faible que la sur- face active du piston 43 est moindre.
Lorsqu'on admet une légère dépression sur la face de droite du piston 41, ce dernier ainsi que le piston à soupapes 43 avancent vers la droite, et le piston 41 avance d'autant plus rapidement et d'autant plus à droite que la poussée qu'il exerce est plus grande, c'est-à-dire que son diamètre est plus grand. Lors du freinage, de l'air frais entre dans la chambre à droite du piston 43, de sorte que ce piston se décharge de plus en plus de la différence des pressions et que le ressort 53 de- vient de plus en plus lâche. Dans la chambre à droite du piston 41 la dépression croit en même temps, car le trac- teur est équipé d'un frein à dépression.
Or, si le piston 41 est suffisamment grand pour ouvrir complètement et rapi-
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dément, à la moindre augmentation de la. dépression, la sou- pape d'admission de l'air atmosphérique 47/48, le processus du freinage s'accomplira, évidemment, en un laps de temps plus court sur la remorque que sur le tracteur, de sorte que, par exemple, l'intensité de freinage totale sera atteinte sur la remorque quand la dépression dans les conduites 27, 13 et dans le cylindre de frein 14 de la motrice n'aura mon- té que jusqu'une valeur qui est encore en-dessous de l'in- tensité de freinage maximum.
Cette relation est représentée sur la fig. 4. On reporte sur l'axe des abscisses de ce graphique la dépression qui est admise, lors du freinage, dans les conduites 13 et 27 et, par conséquent, aussi dans le cylindre de frein 14 et la chambre de commande 26. On suppose que la dépression maxi- mum est de 6 mètres de colonne d'eau. On reporte en ordonnées les intensités de serrage P des freins et on admet, pour la clarté du dessin, que les intensités de freinage maxima sont égales sur le tracteur et sur la remorque.
Si les dimensions du piston de commande et du piston à soupapes sont choisies pour la soupape de la remorque de telle manière que l'inten- sité de serrage maximum sur la remorque soit atteinte pour une dépression de 4,5 mètres de colonne d'eau, on obtient pour le freinage de la remorque la ligne a fortement incli- née, alors que sur le tracteur l'intensité de freinage varie suivant la ligne moins inclinée Z.
D'autre part il est avantageux de choisir le ressort 55 agissant sur le piston à soupapes 43 de telle manière que la soupape d'admission du fluide sous pression se ferme dès avant que la pression maximum, susceptible d'être atteinte à la source de pression, ne règne dans le cylindre de frein de la remorque. La puissance d'un générateur de fluide sous
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pression dans les freins à dépression, la puissance d'aspi- ration d'un moteur à combustion interne par exemple, ne reste pas toujours la même. Dans les freins à dépression, on ne dispose parfois que d'une dépression de 6 mètres de colonne d'eau, alors que la valeur maximum atteint 8 mètres.
Aussi faut-il, pour que la sécurité du fonctionnement du frein soit assurée, que le frein soit dimensionné de telle manière qu'il assure encore une intensité de freinage suffi- sante pour la valeur la plus faible jusqu'à laquelle la dépression peut tomber normalement (6 mètres de colonne d'eau, par exemple). Pour les freins à ressort cela signifie que, pour cette pression minimum, le ressort de frein puisse en- core atteindre une tension suffisante. Si dans les freins dimensionnés de cette manière, la tension du fluide sous pression s'élève au-dessus de la valeur la plus faible, il se produit soit une augmentation de l'intensité de freinage (dans les freins à vide), soit une augmentation de la pres- sion de desserrage (dans les freins à ressort).
Dans le, dernier cas, lorsqu'on serre de nouveau les freins il se passe un certain temps avant que le ressort de frein ne commence à fonctionner. Ces deux perturbations sont égale- ment désagréables pour le conducteur, car elles se produisent d'une manière imprévue. Or, si le ressort 53 du piston à soupapes 43 est dimensionné comme on l'a proposé ci-dessus, c'est-à-dire de telle manière que la soupape à fluide sous pression 17/51 se ferme avant que la pression à droite du piston 43 ait atteint sa valeur maximum, il ne peut pas se produire d'augmentation indésirable de la dépression dans le cylindre de frein 21.
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Afin que, dans ce cas, le piston 43 soit à même de revenir de sa position extrême de gauche dans la position de fermeture de la soupape 51/17 sans être entravé par le piston de commande 41 supportant une différence de pressions dirigée en sens inverse, on accouple entre eux, dans un sens, les deux pistons 41 et 43 soit d'une manière lâche (Fig. 3), soit par l'intermédiaire d'un faible ressort 57 (Fig. 5).
En outre, l'accouplement lâche du piston de commande 41 avec le piston à soupapes 41 présente encore un autre avantage, Lors- que les freins sont desserrés, le piston de commande 41 oc- cupe sa position extrême de gauche, tandis que le piston à soupapes 43 est maintenu, par suite d'un choix convenable du ressort 53, dans sa position neutre dans laquelle la soupape d'admission d'air frais 48/47 ainsi que la. soupape d'ad- mission de la dépression 51/17 sont fermées. En raison de la liaison lâche, le piston à soupapes a donc pu revenir, après desserrage du frein de la remorque, dans cette position neutre. Quand les freins sont desserrés, la dépression règne dans le cylindre de la remorque, tandis que le cylindre du tracteur est rempli d'air frais.
De ce fait une dépression règne évidemment aussi dans la chambre à soupapes à droite du piston 43, tandis que dans la chambre de commande la pression atmosphérique règne aussi à droite du piston de commande 41. Si maintenant, pour une raison ou pour une au- tre, il se produit une fuite dans la conduite 20 du frein de la remorque, l'air extérieur pénètre dans cette conduite et, évidemment, aussi dans la chambre 19, de sorte que le piston 43 se déplace vers la gauche et que la soupape d'admission de la dépression 51/17 s'ouvre.
Le piston 43 est à même d'accomplir ce mouvement sans être aucunement gêné par le piston de commande qui reste dans sa position extrême de gau-
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che et il pourra revenir, sans aucune entrave également, à droite, lorsque la dépression dans la conduite du frein de la remorque sera revenue à la valeur prédéterminée. De ce fait le piston à soupapes est à même de réagir, très rapide- ment et sans être entravé par le piston de commande, à cer- taines variations de la pression.
Le piston de commande ne doit posséder une grande surface active que jusqu'à ce qu'il ait produit, pour une pression voulue (une dépression de 4,5 mètres de colonne d'eau, par exemple Fig. 4), le serrage maximum. Après, cette surface pourrait diminuer, sans inconvénients, en rapport avec la dépression toujours croissante dans la chambre 26, car la poussée du piston de commande ne doit alors équili- brer que la poussée du ressort 53, restant invariable, pour que la soupape 51/17 puisse rester fermée et la soupape 47/48 puisse rester ouverte. Lors de l'emploi d'un piston la sur- charge inutile n'a pas, pratiquement, d'effet nuisible. Il n'en n'est pas ainsi dans le cas où le piston 41 est remplacé par un diaphragme flexible 58 (Fig. 6).
Dans ce cas on aura, de préférence, recours à une disposition dans laquelle la surface active du diaphragme diminue lorsque la différence des pressions sur les deux faces du diaphragme s'accroît. On y arrive, par exemple, en évasant vers l'extérieur en forme de cône le carter 29 et en disposant le diaphragme de telle manière que, pendant son déplacement vers la droite, il vien- ne s'appliquer de plus en plus contre la surface conique et diminue ainsi de plus en plus sa surface exposée à la diffé- rence des pressions. Pour une surface initiale suffisamment grande, l'intensité de freinage monte très rapidement et suit une ligne bombée vers le haut (cf. la ligne pointillée m sur la fig. 4).
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Afin que le piston de commande 41 ou le diaphragme flexible 58 puisse suivre le plus vite possible les varia- tions de pression dans la soupape de commande 9, il est avan- tageux de monter la soupape 26/19 commandée par la pression au voisinage de la soupape 9. Dans le cas de trains de véhi- cules on montera,de préférence, la soupape commandée par la pression au moins sur celui des véhicules sur lequel est aussi montée la soupape actionnée par le conducteur et non pas sur le véhicule dont elle commande le cylindre de frein; donc, en règle générale, sur le tracteur et non pas sur la remorque.
L'invention peut être appliquée à tous les disposi- tifs de freinage actionnés par un fluide sous pression, par exemple aux freins normaux à une chambre, à deux chambres ou aux freins à réservoir à fluide sous pression.
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