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Dispositif de rattrapage de jeu, destiné en particulier aux freins des véhicules de chemin de fer .
Le freinage d'un véhicule de chemin de fer, comporte les deux phases successives suivantes
1 par un effort modéré exercé sur la timonerie reliant la tige du piston aux sabots de frein, on approche du bandage des roues à freiner la surface de friction de ces sabots, supposés au départ dans la position de repos;
2 en exerçant alors un effort énergi- @ que, on serre plus ou moins fortement les sabots con- tre la ou les roues .
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A chacune de ces deux opérations correspond un certain déplacement du piston dans le cylindre de frein .
On voit que, la course du piston étant limi tée par la longueur du cylindre, si la longueur des différents organes de la timonerie reste constante, il peut arriver que l'usure des sabots soit telle que le piston arrive à fin de course avant que le contact des sabots et des roues ait eu lieu, ou, tout au moins, avant qu'un serrage suffisant ait pu être produit .
On échappe habituellement à cet inconvénient en modifiant à la main la longueur de la timonerie, dans une révision périodique plus ou moins fréquente, ce qui est évidemment insuffisant pour assurer constam- ment un fonctionnement Satisfaisant au dispositif de freinage
La présente invention a pour objet un dispo- sitif destiné à compenser automatiquement l'usure des sabots, au fur et à mesure qu'elle se produit, à main- tenir toujours entre les sabots et les bandages un in- tervalle constant, quelle que soit cette usure, et à assurer un freinage efficace, jusqu'à ce que cette usure soit complète, sans qu'on ait à procéder à aucun réglage de la timonerie .
Un autre avantage de ce dispositif est qu'il réduit fortement la consommation d'air comprimé pendant la première phase de l'opération, qui correspond à la plus longue course du piston .
Le dispositif suivant l'invention est princi- palement caractérisé en ce qu'un organe de la timonerie @ qui est fixe dans les dispositifs ordinaires, par exem-
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ple le pivot dit "point fixe", a ici une position ré- glable en fonction du degré d'usure des freins, de telle sorte que le jeu laissé entre les garnitures des sa- bots et les jantes des roues en position de desserrage ait toujours sa valeur normale, dite"jeu de garde" .
A cet effet, cet organe réglable est comman- dé par un cylindre auxiliaire, dit "cylindre d'appro- che", adjoint à un autre cylindre qui sert uniquement qu serrage, et le système de distribution du fluide moteur dans ces deux cylindres, ainsi que la liaison établie entre leurs pistons par la timonerie, sont tels que le freinage s'effectue de la façon suivante
Au début le fluide moteur est admis dans le cylindre d'approche, et, le piston dserrage res- tant fixe, le piston auxiliaire entraîne la timonerie jusqu'à appliquer les sabots de frein sur les jantes des roues, déplaçant ainsi l'organe réglable qu'il commande d'une quantité qui correspond au rattrapage de l'usure et du jeu de garde .
A ce moment, le fluide moteur est admis dans le cylindre de serrage, dont le piston se déplace, et, par l'intermédiaire de la timonerie, ramène en arrière le piston d'approche, qui est libre à ce moment, et, avec lui, l'organe réglable, jusqu'à ce que le dépla- cement de ce dernier ne corresponde plus qu'au rattra- page de l'usure, les sabots restant au contact des jantes et servant de points fixes de la timonerie pen- dant nette seconde partie du déplacement @
Le piston d'approche est ensuite bloqué, et, l'organe réglable redevenant fixe, le serrage des sabots,sur les jantes est produit de la façon ordinai-
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re, par le piston de serrage qui continue sa course .
A chaque freinage le jeu de garde est ainsi ramené automatiquement à sa valeur normale .
De plus, le cylindre d'approche, qui assure le rattrapage de l'usure, n'a qu'un alésage relative- ment faible, de sorte que la dépense de fluide moteur est réduite au minimum .
Divers modes de réalisation de l'objet de l'- invention vont être décrits ci-après, à titre d'exemple seulement, en référence au dessin annexé dans lequel:
Les fig. 1, 2, 3 sont des schémas représen- tant respectivement trois de ces modes de réalisation,
Les fig. 4et 5 sont des schémas relatifs à un autre mode de réalisation,
La fig. 6 est une coupe verticale plus détail- lée de ce dernier mode de réalisation .
Dans les schémas fig. 1 à 5, les cercles seuls indiquent des articulations, et les cercles accompagnés d'un petit triangle, les pivots fixes .
Le mode de réalisation suivant la fig, 1 est appliqué à un dispositif de freinage comportant un cy- lindre C2 dont le piston actionne, par l'intermédiaire d'une timonerie de type usuel, les sabots s1, s'1,..., s4 s'4 des roues r1, ...., r du véhicule .
Suivant l'invention, à ce cylindre Cs est adjoint un cylindre auxiliaire, dit cylindre d'appro- che Ca, disposé extérieurement au cylindre C , suivant - son axe, et de telle façon que les fonds de ces deux cylindres soient tournés l'un vers l'autre .
La tige du piston coulissant dans le cylindre
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Ca porte le pivot f qui, d'ordinaire, constitue le "point fixe" de la timonerie .La tige du piston de serrage est reliée à la timonerie en t1.
La distribution de fluide moteur aux cylin- dres Ca, Cs est assurée par une triple valve Vl, la- quelle, dans l'exemple considéré, envoie ce fluide, au début du freinage, dans le cylindre Ca .
Le piston d'approche amène alors la timone- rie de la position de repos figurée en traits pleins à la position figurée en traits interrompus . Au fours de ce déplacement, tl servant de point fixe, les sa- bots de freins sont amenés en contact avec les jantes des roues et le pivot f est déplacé d'une quantité U + J correspondant au rattrapage des jeux dus à l'usure et du jeu de garde normal .
Le fluide moteur est alors envoyé automati- quement dans le cylindre C , par exemple au moyen d'un s dispositif qui sera décrit plus en détail ci-après, et qui comporte, entre les cylindres Ca et Cs, un conduit de communication muni d'une soupape tarée; le piston de serrage agit sur la timonerie qui a alors les sabots de freins comme points fixes, et entraîne, par l'intermédiaire des balanciers bl, b2 et de la bille d'accouplement de la timonerie, le piston d'- approche qui revient en arrière jusqu'à ce qu'il ait parcouru la distance J ;
la timonerie occupe alors la position indiquée en traits mixtes, dans laquelle les jeux correspondants à l'usure sont rattrapés, et, à partir de ce moment, le piston d'approche étant immo- bilisé automatiquement par un dispositif-' approprié
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quelconque, dont un mode de réalisation sera décrit ci-après, si le piston de serrage continue à se dépla- cer, il provoque le serrage des sabots de freins sur les jantes des roues, ! servant alors de point fixe .
Dans le mode de réalisation suivant la fig. 2, les deux cylindres, C'a et C's, sont orientés dans le même sens, et leurs axes, au lieu d'être confondus, sont parallèles .
La distribution de fluide moteur à ces deux cylindres est assurée par une triple valve V 2 et par des conduits 50, l'ensemble étant agencé de telle façon que cette distribution ait les mêmes caractéristiques et fonctionne de la même façon que celles précédemment décrites ,
Les pistons d'approche et de serrage comman- dent la bielle 51 d'entraînement des sabots de freins par l'intermédiaire d'un levier 52, à l'extrémité du- quel la tige du piston de serrage est articulée, en t . Le piston d'approche commande ce levier 52 par -2 l'intermédiaire d'une bielle 53 et d'un balancier 54, monté sur un pivot fixe 55, et auquel la tige du pis- ton d'approche est articulée en f1.
Au moment du freinage, le piston d'appro- che amène d'abord la timonerie à la position figurée en traits Interrompus, puis le piston de serrage la ra- mène à celle figurée en traits mixtes, après quoi, il peut presser les sabots sur les jantes des roues
Enfin, suivant le mode de réalisation repré- senté à la fig. 3, les deux cylindres, C" a' C" , ont leurs axes parallèles, et sont orientés dans le même sens, mais sont placés l'un contre l'autre .
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La triple valve, V3, commande la distribu- tion de fluide moteur dans ces cylindres par l'inter- médiaire de conduits tels que 55, et cette distribution assure le fonctionnement du dispositif suivant le méca- nisme déjà décrit .
Les deux pistons entraînent respectivement deux balanciers 56, 57, reliés entre eux par une bielle
58 . La tige du piston d'approche est articulée sur le balancier 56 en f , et celle du piston de serrage, sur le balancier 57 en t .
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Enfin, les--deux balanciers 56, 57 sont reliés aux sabots s2, s1 des freins qu'ils commandent, par l'- intermédiaire de bielles respectives 59, 60 .
Comme dans les figo précédentes, la partie en traits interrompus représente la position de la timone- rie à la fin de la course d'approche et la partie en traits mixtes, la position de la timonerie au moment où le piston de serrage a ramené le piston dtapproche dans la position correspondant au rattrapage des jeux anormaux
Les modes de réalisation décrits ci-dessus offrent cet avantage qu'on peut les appliquer aux ins- tallations ordinaires, sans modification des cylindres de frein ou autres organes existants de ces installa- tions, et en disposant le cylindre d'approche et au- tres organes annexes du mécanisme de réglage dans l'- espace libre laissé entre les mécanismes existant sur le châssis des véhicules .
On va décrire ci-après un autre mode de réalisation, dans lequel l'ensemble du cylindre de serrage et du cylindre d'approche a un encombrement -identique à celui d'un cylindre de frein ordinaire, de
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sorte que les deux dispositifs sont interchangeables, et qu'on peut aisément monter l'appareil suivant l'in- vention sur un système de freinage existant, sans en- combrer davantage l'espace disponible sous le châssis.
On décrira également en détail, dans ce mode de réalisation, un système de distribution du fluide moteur et un système d'immobilisation du piston d'ap- proche .
Dans ce dispositif, le cylindre de serrage et le cylindre d'approche sont concentriques (fig. 4, 5); le'piston de serrage P s comporte une partie cylin- drique qui glisse sur le cylindre d'approche, et le piston d'approche Pa glisse dans ce dernier . Le pis- ton d'approche a sa tige articulée sur un balancier b1 de la timonerie en un point fqui constitue norma.- lement le point fixe de cette timonerie ; piston de serrage est solidaire d'une tige t munie d'une cou- lisse e dans laquelle s'engage l'extrémité t1 de 1'- autre balancier b2; la présence de la coulisse c per- met, suivant un mécanisme connu, d'actionner indiffé- remment la timonerie au moyen de la commande à main ou au moyen de la commande à air comprimé .
Comme dans les modes de réalisation précé- demment décrits, le piston d'approche est destiné à amener au contact des jantes des roues w1, r les sabots de frein s1,s2 au début du serrage des freins et subit, à cet effet, un déplacement U + J, U étant le déplacement nécessaire pour rattraper l'usure des organes de la timonerie et des garnitures de frein, et J le déplacement correspondant au "jeu de garde" .
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Le piston de serrage se déplace ensuite, et ramène vers sa position initiale le piston Pa par l'- intermédiaire des balanciers b1,b2 et de leur bielle d'accouplement a, et, lorsque les deux pistons ont ainsi parcouru une course J, le piston Pa est bloqué, le piston Ps se déplaçant alors seul d'une quantité E pour provoquer le serrage des sabots sur les roues .
La succession de ces trois phases est assu- rée automatiquement de la faon suivante :
La tige du piston Pa coulisse librement dans un fourreau F qui traverse à frottement doux le fond du cylindre de serrage, et coopère avec un enclique- tage e, préférablement à billes, disposé pour permet- tre son déplacement vers la gauche du dessin, et pour le bloquer dès qu'il tend à se déplacer en-sens in- verse .
Une commande à main 1 permet de mettre cet encliquetage hors fonction pour régler le dispositif .
Le mouvement relatif du fourreau F et de la tige du piston P est limité par deux épaulements e e2 de cette tige, et la longueur du fourreau F est -2 inférieure à l'écartement de ces deux épaulements d'- une quantité J .
Le fonctionnement est le suivant :
En position de desserrage, et en supposant que le frein n'a pas encore servi, les divers organes du système de freinage occupent la position représen- tée en traits pleins à la fig. 4 ; en particulier, le piston Pa est appuyé contre le fond du cylindre dans , lequel il coulisse .
@
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Au moment du serrage des freins, l'air est admis d'abord derrière le piston Pa, et celui-ci se déplace vers la gauche du dessin, en entrainant la ti- monerie qui a alors t1 comme point fixe, le piston P étant immobile
Au cours de son déplacement, la tige du pis- ton P glisse dans le fourreau F, lequel reste immobi- le jusqu'à ce que l'épaulement e vienne s'appuyer con- -2 tre lui -. A ce moment, le piston Pa a subi un déplace- ment J, et s'il y a des jeux à rattraper, il subit un déplacement supplémentaire U en entraînant le fourreau avec lui, jusqu'à ce que les sabots soient appliqués contre les jantes des roues (voir la partie en traits pointillés, fig. 4).
L'air est alors admis automatiquement dans le cylindre de serrage et celui-ci commence à se dépla- cer vers la droite du dessin, en entraînant avec lui la timonerie, qui a les sabots de frein comme points fixes, et le piston Pa qui s'enfonce dans son cylin- dre, tandis que sa tige glisse dans le fourreau F .
Lorsque les deux pistons ont ainsi subi un déplacement J, l'ensemble occupe la position représen- tée en traits mixtes à la fig. 4 ; l'épaulement e1 est revenu au contact du fourreau F, et le piston Pa est immohilisé par ce fourreau, lequel se trouve bloqué
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par l'encliquetage e .
La timonerie a alors f comme point fixe, et le déplacement du piston Ps serre les sabots sur les roues .en la déformant élastiquement, jusqu'à ce qu'il ait
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ainsi subi un déplacement E correspondant au serrage voulu (voir la partie en traits pointillés, fige 5) @
Au moment du desserrage, les cylindres sont mis à l'échappement, et le piston P revient seul à sa s position initiale, tandis que le piston P est immobi- @a lisé par le fourreau F et l'encliquetage '; (voir la par- tie en traits pleins, fig. 5) .
Le rattrapage des jeux a donc été obtenu par un déplacement de valeur U du fourreau F et du piston P , et, avec ce dernier, du pivot f de la timonerie; au freinage suivant, le jeu à rattraper ne correspondra plus qu'à l'usure des divers organes qui s'est produite au freinage précédent
Grâce à ce dispositif, le déplacement C du piston Ps, qui consomme une quantitéd'air relativement importante en raison de son grand diamètre, est cons- tant et égal à J + E, quel que soit le degré d'usure des organes de freinage @
La commande à main qui agit sur la timonerie, concurremment avec la commande à air comprimé, a, elle aussi, grâce au déplacement du pivot f, une course constante et égale à J + E,
correspondant à un frein bien réglé @
Ce dispositif permet le remplacement d'un ou plusieurs sabots, sans nécessiter aucune manoeuvre de réglage : il suffit, grâce au levier 1, de ramener le fourreau en arrière, et, après la première manoeuvre de freinage, ce fourreau est automatiquement amené dans une position telle que le piston Pa n'a plus à parcou- @rir qu'une course constante J + E .
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Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 6, le piston P s glisse dans le cylindre de frein
1, et porte un corps cylindrique qui est solidaire de la tige t portant la coulisse ± .
Le piston d'approche Pa glisse dans un petit cylindre 2 porté par le fond du cylindre l, et logé dans le corps cylindrique du piston P . s
Le fond 2a du cylindre 2 est percé d'un con- duit qui fait communiquer ce cylindre avec le cylindre
1 et qui, normalement, est fermé par une soupape 20, chargée par un ressort de rappel convenablement taré, et s'ouvrant vers le cylindre 1 ,
Ce fond 2a est encore percé d'un conduit 2b qui se trouve obturé par le piston Pa lorsque celui-ci est en position de repos, et démasqué dès que ce piston commence à se mouvoir ;
ceconduit 2b est destiné à faciliter à'admission dans le cylindre 1 au moment du serrage, et à permettre l'échappement de ce cylindre au moment du desserrgge
La tige 4 du piston Pa porte le fourreau F, dans lequel elle coulisse librement, et se termine par une crosse percée d'un trou f recevant l'axe d'articu- lation qui constitue le "point fixe" de la timonerie .
Le coulissement relatif du fourreau F et de la tige 4 est limité, d'une part, par la base de la crosse, qui forme l'épaulement e1, d'autre part, par la base du piston Pa, qui forme l'épaulement . a -2
Le fourreau F traverse à frottement doux un guide fixé à l'extrémité du cylindre 3;
dans ce guide @est ménagée une cuvette à parois tronconiques 7, à l'in-
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térieur de laquelle sont logées les billes 8 d'un encliquetage à coincement, ces billes portant au fond de rainures longitudinales 5t ménagées à la surface du fourreau F Un levier 10 commande la cage portant les billes 8, et permet de mettre l'encliquetage hors fonction 0 Le fourreau F peut ainsi normalement se déplacer vers la gauche du dessin, mais est bloqué dès qu'il tend à se déplacer vers la droite .
Des ressorts 29,31 sollicitent respectivement le piston Ps vers la gauche du dessin, et le fourreau F vers la droite
Enfin, la triple valve (non figurée) de la eanalisation de frein est en communication avec un conduit 49 percé dans la paroi du cylindre 2, et débouchant, au fond de ce cylindre, derrière le piston Pa .
Le fonctionnement est le suivant :
Au moment du serrage des freins, lorsque la pression dans la conduite générale diminue, la triple valve met en communication le réservoir auxiliaire du véhicule et la conduite 49, et l'air comprimé, admis dans le cylindre 2, repousse vers la gauche le piston
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Pa .
Lorsque ce dernier s'est déplacé d'une quanti- té U + J, les sabots de frein sont appliqués sur les jantes des roues, et la pression augmente dans le cy- lindre 2 .
Cette augmentation de pression provoque auto- matiquement l'admission dans le cylindre 1 par la sou- pape 20)et le piston Ps se déplace en comprimant son res- sort de rappel 29 (Ltadmission se faisant ensuite également par le conduit 2b comme il a été dit) .
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Le piston Ps entraîne d'abord avec lui le piston Pa, jusqu'à ce qu'ils aient ainsi subi un déplacement égal à J, et que l'épaulement e1 soit venu au contact du fourreau F. A ce moment, le piston Pa est bloqué par l'encliquetage 7-8, et le serrage se produit.
Au desserrage, grâceà une augmentation de pression dans la conduite générale, la conduite 49, et, par suite, les cylindres 1 et 2 sont mis à l'échappement ; le piston Ps revient à sa position initiale sous m'action de son ressort de rappel 29, tandis que le pisto Pa est maintenu immobile par l'encliquatage 7-8, par l'intermédiaire du fourreau F, sur lequel agit d'autre part le ressort de rappel 31, qui évite tout déplacement intempestif de ce fourreau.
Bien entendu, on pourra,sans s'écarter de l'invention, apporter toutes modifications appropriées aux modes de réalisation ci-dessus décrits uniquement à titre d'exemples, notamment pour adapter ce dispositif de rattrapage de jeu à des véhicules agencés de façon quelconque. On pourra également, dans un dispositif du type représenté à la fig. 6, modifier la combinaison des butées et de l'encliquetage limitant les déplacements du piston d'approche à la valeur nécessaire au rattrapage des jeux, la disposition de ce piston et du piston de serrage, l'agencement des organes de distribution d'air comprimé dans les deux cylindres, etc.....