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Frein à air comprime.
La présente invention concerne un frein à air comprime convenant à tous véhicules et notamment aux auto-rails, tracteurs, camions, etc...
Elle a plus particulièrement pour objet un dis- tributeur servant à proportionner l'effort de freinage à la dépression créée dans la conduite générale, si le distributeur doit être appliqué à un frein automa- tique, ou, au contraire, à la pression admise dans cette conduite s'il s'agit d'un frein direct, Ce distributeur intercalé entre la source d'air comprimé, la conduite .d'air générale et le cylindre à frein, comporte essen-
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tiellement deux pistons ou diaphragmes reliés l'un à l'autre par -l'intermédiaire d'une transmission appropriée.
L'un de ces pistons est sournis à la pression régnant dans la conduite générale et l'orme moteur transmettant au. second un effort proportionnel à cette pression, ce second piston, qui contrôle l'admission et la vidange du cylindre à frein, est soumis de son coté, à la pression régnant dans le cylindre et réagit donc sur le premier proportionnellement à cette pression, de sorte qu'il tend à se produire un équilibre pour lequel la pression introduite dans le cylindre à frein, c'est-à-dire l'effort de freinage, est proportionnelle à la variation de pression créée dans la conduite générale.
On conçoit qu'un tel distributeur permet en outre d'adapter l'effort de freinage à la charge du véhicule; il suffit, à cet effet, de modifier le rapport des bras de levier de la transmission mécanique reliant les deux pistons de manière à faire varier dans la mesure voulue le coefficient de proportionnalité des efforts qu'ils se transmet tent, pour cela, les deux pistons ou diaphragmes pourront être reliés, par exemple, par l'intermédiaire d'un fléau à axe d'oscillation mobile.
L'invention comprend, en outre, un robinet de commande du frein contrôlant la pression dans la conduite générale et dont la course est proportionnelle à la variation de pression consécutive dans ladite conduite,
Le -principe de ce robinet est le suivant: un piston relié à une pédale ou autre organe de commande, porte l'un des siégea d'un double clapet dont l'autre
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siège est solidaire d'un deuxième piston soumis à l'action d'une force antagoniste et en relation avec l'atmosphère.
Le double clapet est intercalé entre la source d'air comprimé et l'atmosphère, la chambre qui le contient communiquant, de son côté, avec la conduite générale, La disposition est telle qu'un déplacement donné du. premier piston relié à la pédale corresponde une pression donnée dans la chambre du. double clapet et, par suite, dans la conduite générale.
La combinaison d'un tel robinet de manoeuvre et du distributeur décrit ci-dessus est particulièrement avantageuse, car une course donnée du. robinet correspond alors an effort de freinage bien déterminé et que l'on pont proportionner à la charge du. véhicule.
La description qui va suivre, en regard du. dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fige 1 représente, en coupe schématique, un distributeur pour frein automatique conforme à l'inven- tion ainsi que les organes connexes : conduite générale, cylindre à frein et réservoir d'air comprimé.
La fig. 2 montre de même en coupe schématique un distributeur particulièrement applicable au. frein direct. commande
Les fige 3 et 4 représentent des robinets de/ applicables respectivement au frein automatique et au frein direct.
Le distributeur est constitué par deux pistons ou diaphragmes 1 et 2 dont la premier 1 a sa partie inférieure à l'atmosphère et sa partie supérieure en communication aveu le cylindre de frein 3.
La chambre A peut être mise en comunication
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Qoit avec l'atmosphère, soit aveu le réservoir auxiliaire 4, par l'intermédiaire (l'une double-valve 5-6 .
Le piston 2 a sa partie inférieure B en comnu- nication avec la conduite générale 7.
La chambre C, au-dessus du piston 2, est en communication avec l'atmospnère et le piston 2 est poussé vers le bas par un ressort R1 dont l'effort est à peu près constant, étant aonné la faible course du piston 2. Cet effort est égal à la pression que peut exercer l'air com- primé à la partie supérieure au piston 2 lorsque la pression de régime est atteinte dans la conduite.
Si s2 est la section du piston, p la pression de régime on a:
Rl = p x s2
Un deuxième ressort R2 prend appui, d'une
2 part, sur le piston 2 ( à la partie supérieure de sa tige creuse 2a et, d'autre part, sur une pièce 8 qui appuie sur une tige rodée 9.
La force de ce ressort R2 est égale à la différence entre la @orce au ressort R1 et l'efiort que peut exercer l'air comprimé agissant à la partie inférieure du piston 2 lorsque la pression de régime a été réduite aux 2/3 de sa valeur (valeur correspondant au freinage maximum) uomme on le verra ci-dessus.
On a donc:
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R8* p x 52 - ! p X 52 = p X 52
La tige rodée 9 sert d'une part, à isoler la chambre B de la-, chambre D et appuie par sa partie infé- rie ure sur l'extrémité droite d'un levier 10, tamis que la tige la du piston'1 appuie sur son extrémité gauche, ce
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levier 10 est supporté par un axe-11 qui repose sur un plan 12. La position de cet axe 11 peut donc être modifiée au moyen diane fourchette 13 manoeuvrée de l'extérieur par l'in- termédiaire d'un axe 14.
Une bille 15 sépare la chambre E (réservoir auxi- liaire) de la chambre B (conduite générale).
Le fonctionnement de ce distributeur est le suivant:
1 -Desserrage et marche - La pression de régime est admise dans la conduite générale 7 à l'aide du robinet de manoeuvre du conaucteur, A ce moment, les efforts sont équilibrés sur les deux faces du piston 2 puisque R1 = p x s2.
Lair comprimé contenu dans le cylindre de frein pousse le piston 1 vers le bas, 5 s'ouvre et l'air s'échappe à l'atmos- phère par 16, 17 et 18. L'air comprimé admis dans la chambre.
B soulève la bille 12 et par B alimente le réservoir auxiliai- re 4.
2 - Freinage modéré - On fait dans la conduite générale une réduction de pression telle que la pression restante, dans cette uondaite, soit supérieure aux 2/3 de la pression initiale. Le ressort R1 pousse le piston 2 vers le bas entraînant R2, 8 et la tige 9. Il se produit donc sur l'extrémité droite du levier 10 un certain effort qui se trans- met, à l'autre extrémité, sur le piston 1. celui-ci se soulève) 5 se forme et 6 s'ouvre. Le réservoir auxiliaire alimente donc en air comprime la chambre A et le cylindre de frein 3, La pression admise dans le cylindre est déte minée par Inéquation d'équilibre.
Soient: sl la section du piston 1 s2 la section du piston 2
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p la pression de régime de la conduite p' la pression de cette même upndaite pendant le freinage x la pression cians le uylinare m et n les bras au levier 10, On a : pression sur 2 = pression sur 1 c'est-à-dire :
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R1 - p 1 , s2 n = x .
l m or R1 = P . s2 Il vient donc:
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bzz i P¯Pi ) . n x , si m d'où:
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82 x = ( p-p') . m , s2 (p-p . si
La pression du cylindre de frein est donc propor- tionnelle à :
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12 - P-PI c'est-à--aire à l'importance de la dépression produite dans la conduite;
2 - n/m valeur variable proportionnellement à la m charge totale du véhicule,
Il suffit en effet de faire tourner l'axe 14 pour raire varier le point d'application de l'axe 11 sur le plan 12.
3 - s2 dont les tonnes sont constants,
Donc, dès que la pression dans le cylindre aura tendance à dépasser la valeur x, le piston 1 s'abaissera légèrement. Le clapet 6 se fermera sans que 5 s'ouvre.
3 ) Desserrage partiel - Si l'on veut diminuer l'intensité du freinage il suffit d'augmenter la pression dans la conduite 7. A ce moment la pression x étant trop
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forte, rait baisser le piston 1. Le clapet 5 s ouvre laissant éahapper à l'atmosphère une partie de l'air du cylindre 3. Lorsque la pression sera abaissée à la valeur pour laquelle l'équilibre doit se réaliser, le piston 1 remontera légèrement fermant 5 sans ouvrir 6.
4 ) Freinage d'urgence. On remarque que les raisonnements précédents supposent que l'effort transmis à la tige 9 par le levier 10 sous l'effet de la pression qui s'exerce dans la cnambre A sur le piston 1 est inférieur à l'effort exerce sur la même tige 9 par le ressort R2, sans quoi ce ressort R2 céderait et, le clapet 5 s'ouvrant, la pression baisserait dans la chambre A et dans le cylindre à frein. Si x désigne comme précédemmnt la pression dans le cylindre à frein, cette condition s'écrit:
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x , # s . m < R2 . n Or, R2 = ;r P 82
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On a donc: 1 p. 82 111 si le deuxième nombre donnant la valeur du naximum de la pression de l'air qui peut être admise dans le cylindre à frein.
Dès que ce maximum est dépassé, le ressort R cède élastiquement et l'air s'échappe du cylindre par le clapet 5 qui s'ouvre, On voit que ce maximum est atteint lorsque la pression dans la conduite générale a été réduite aux 2/3 de la pression de régime, (ceci résulte de l'équation d'équilibre donnée ci-dessus). Donc, quand le conducteur vide la conduite générale en cas d'arrêt d'urgence, le freinage maximum est atteint très rapidement dès que la pression a baissé d'un tiers dans ladite conduite,
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on voit, en outre, que ce maximum ne dépend que du rapport n/m des bras du levier 10 que lion peut modifier en fonction de la charge.
Le distributeur pour frein direct représenté sur la fig. 2 comporte deux diaphragmes 1 et 2 dont le premier 1 a sa partie supérieure en communication avec le cylindre de irein 3 et sa partie inférieure en uommunication avec l'atmospnère par les orifices 17, 18, tandis que le second 2 ferme la partie inférieure d'une chambre B communiquant aveu la conduite générale 7. Un double clapet 5-6 a l'un de ses sièges disposé sur le diaphragme 1 tanais que l'autre est prévu dans la paroi de la chambre E communi- quant avec la chambre B.
Ledit diaphragme 1 comporte, en outre, une tige creuse la munie d'un orifice 16 et s'appu- yant sur l'un des bras au fléau. 10 pivotant autour de l'axe 11, Sur le bras opposé de ce fléau repose une tige 9 dont l'extrémité supérieure est en contact avec le second diaphragme 2.
L'air comprimé envoyé par le conducteur dans la conduite 7 pour le freinage ne va pas directement au cylindre 3. Il arrive dans la chambre B au-dessus du diaphragme 2 dont la partie inférieure est à l'atmosphère.
L'effort sur le piston 2 provoque le basculement du levier 10 autour de son point de pivotement 11 et le diaphragme 1 est poussé vers le haut.
Le clapet 5 se ferme tandis que 6 si ouvre et l'air admis dans la chambre B passe au cylindre de frein.
Soit p la pression admise en B, c'est-à-dire . ,dans la conduite générale.
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s1 la section du piston 1 s2 la section du piston 2 x la pression au cylindre 3 on a :
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x . sI . m p, s2 , !Il D'où n s2
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x ¯ P: m n sl s2
La pression admise au cylindre est donc propor- tionnelle à:
1 - p valeur variable au. gré du conducteur et lui permettant de modérer son effort.
2 valeur variable proportionnellement au poids du vénicule.
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3g - s2 valeur constante. s1
Il est avantageux de combiner avec l'un des distributeurs décrits ci-dessus un robinet de commande dont la course est proportionnelle à la dépression créée dans la conduite générale, s'il s'agit du frein automa- tique, ou à la pression de l'air admis dans cette conduite stil s'agit du frein direct,
Un robinet de ce genre, destiné au frein automatique est représenté sur la fig. 3. Ce robinet comporte un piston 20, se déplaçant dans un cylindre 21 à l'encontre d'un ressort 22, et relié par une transmission convenable 23 à une pédale de manoeuvre 24.
Le piston 20 porte le siège 25 d'un clapet 26 de grande dimension dont la tige 27 est creuse et reçoit la tige 28 d'un double clapet 29-30. Le clapet 29 coopère avec un siège prévu au centre du clapet 26 et le clapet 25 avec un
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siège prévu sur un second piston 31, soumis à l'action d'un ressort 32. Le piston 31 est creux et disposé dans un cylindre 33 muni n'un orifice 34 communiquant avec l'at- mosphère. Un orifice 35, prévu dans le cylindre 21, commu- nique avec la source d'air comprimé (réservoir principal ou compresseur et un aeuxième orifice 36 l'ait communiquer la face arrière du piston 20 avec la conduite générale 7.
Le
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fonutionriuirient au ce robinet ue vO!.!!rD!:Inde est le suivant:
L'air comprimé venant du compresseur arrive dans le cylindre 21 et repousse le piston 20 en déterminant L'ouverture des clapets 26 et 29 qui alimentent ainsi la unambre H et la conduite 7 à la pression de régime. Le piston 31 est repoussé vers la droite comprimant le ressort 32 qui équilibre la force de l'air comprimé sur ce piston.
Lorsque le conducteur appuie sur la pédale 24 en effectuant une course déterminée, l'effort s'exerce sur la tige 23 reliée au piston 20. Celui-ci est tiré vers la gauche. Les clapets 26 et 29 se ferment. Le mouvement continuant, 30 s'ouvre mettant la conduite générale à 11&trnospnéPe par la chambre H et l'orifice 34. La pression diminue dans cette conduite et l'effort s'exerçant dans le cylindre 21 sur le piston 20 et contrebalançant l'effort dû au pied augmente et a tendance à égaler celui-ci.
En même temps, puisque la pression diminue dans la chambre H, l'effort sur le piston 31 diminue et le ressort 32 devenant plus fort pousse le piston 31 vers la gauche. Le clapet 30 se formera lorsque la pression dans la conduite aura été suffisamment réduite pour que la nouvelle pression s'exerçant en H sur le piston 31
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contrebalance exactement la pression du ressort 32. pour maintenir cette position d'équilibre, le conducteur a été obligé d'une part, d'effectuer avec sa pédale une course déterminée et, d'autre part, d'exercer un effort, proportionnels à la valeur de la dépression produite dans la conduite générale.
Si, dans la position d'équilibre ainsi définie, il se produit une fuite dans la conduite ou une augmenta- tion de pression, par suite de faite au clapet, 1'équilibre d'effort est rompu entre la pression sur le piston 31 et le ressort 32, ce qui détermine, suivant les uas, l'ouver- ture soit du clapet 29 (alimentation) soit du clapet 30 (échappement) sans que le conducteur ait à modifier la position de sa pédale.
La présence du grand clapet 26 est nécessitée par le fait qu'on position de desserrage l'alimentation de la conduite doit être rapide pour ne pas provoquer de retard au desserrage. Il faut en effet, à ue moment, non seulement alimenter la conduite, mais aussi les réservoirs auxiliaires épuisés des véhicules qui ont été/partiellement par le freinage,
Le robinet pour 'rein direct représenté sur la fig. 4 repose sur le même principe que le robinet pour frein automatique qui vient d'être décrit. Quand on appuie sur la pédale 24 on déplace le piston 20 dans le cylindre 21, ue qui a pour effet d'ouvrir le clapet 29 et de former le clapet 30, de sorte que l'air comprimé est admis par 35, H et 36 dans la conduite générale 7.
Si la pression dans la conduite 7, donc dans la chambre H, est trop grande, elle repoussera le cylindre 31 à l'enuontre du ressort 32. Le
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clapet 30 s'ouvre et ae l'air de la conduite s'échappe à l'atmosphère par 34 jusqu'à ce que la pression en H équilibre la force du ressort 32. La pression admise dans la conduite est donc proportionnelle à l'effort exercé sur la pédale de commande 24.
Il va de soi que les modes d'exécution, qui viennent d'être décrits, ne sont donnés qu'à titre d'exemple et que l'on pourra s'en écarter sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
En particulier dans le distributeur de la fig, 1 on pourrait modifier le tarage des ressorts R , R et par conséquent la valeur de la dépression dans la conduite générale, qui correspond au freinage maximum,
REVENDICATIONS
1 Distributeur, particulièrement destiné aux freins à air comprimé pour auto-rails, camions, trac- teurs, etc..
et permettant de proportionner l'effort de freinage à la variation de pression créée dans la conduite générale, lequel distributeur comporte essentiellement deux pistons ou diaphragmes conjugués, dont le premier qui est moteur et supporte la pression de la conduite générale, transmet au second un effort proportionnel à cette pression, tandis que ce second piston ou diapnragme qui contrôle l'admission et la vidange du cylindre à frein, est soumis, de son côté, à la pression régnant dans ce cylindre et réagit sur le premier proportionnellement à cette pression.
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