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Méoanisme de frein à deux rapports.
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L'invention vise un mécanisme de frein à deux rapports, tel qu'utilisé plus particulièrement dans les véhicules de chemin-de-fer, destinés au transport de marchandises.
De tels véhicules comportent en effet pour la plupart des dispositifs permettant d'obtenir deux freinages effectifs de puissance différente, dont l'un, dit freinage de tare, pour freiner le wagon vide et l'autre, dit freinage de charge, pour freiner le wagon chargé. Cette disposition est nécessaire par le fait que l'effort nécessaire pour freiner un wagon char- gé est trop puissant pour freiner la tare : le wagon vide se mettrait à glisser sur les rails avec ses roues bloquées. Le freinage de tare doit donc être inférieur au freinage de charge.
De nombreux dispositifs plus ou moins compliqués ont déjà été proposés dans le but de pouvoir obtenir le freinage de charge et le freinage de tare, par le simple basculement d'un levier de commande ou par d'autres moyens. On utilise en par- ticulier deux cylindres de freinage, ce qui est une complica- tion.
Le mécanisme selon l'invention permet d'obtenir deux puis- sances de freinage différentes à partir d'un seul et même cy- lindre et par des moyens extrêmement simples.
La tige du piston du cylindre agit à cet effet et de la manière habituelle sur l'extrémité d'un levier d'une paire de leviers disposés à peu près parallèlement l'un à l'autre et dont l'extrémité de l'autre levier, symétrique au point d'at- tache de la tige de piston sur le premier levier, est un point de rotation fixe, par exemple un pivot fixé sur le châssis du véhicule. Les extrémités libres des deux leviers agissent de part et d'autre sur la tringlerie, tandis qu'au moins une barre relie entre eux deux points de pivotement des leviers,
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disposés sur ces derniers de manière à en diviser la longueur dans un même rapport pour les deux leviers.
On sait que dans un arrangement de ce genre, plus les points d'attache de la barre aux leviers seront distants du point d'attaque de la tige de piston et du point de pivotement fixe, c'est-à-dire plus ils seront proches des points d'atta- che de la tringlerie aux extrémités libres des leviers, plus la course du piston devra être grande lors d'un freinage, mais plus le freinage sera puissant.
L'invention prévoit deux barres entre les leviers et des moyens permettant de rendre active à volonté l'une ou l'autre desdites barres, donc d'obtenir des freinages effectifs dif- férents, étant donné que les points d'attache des deux barres ne se superposent pas, mais divisent au contraire la longueur des deux leviers en des rapports différents pour les deux bar- res.
Pour obtenir le résultat désiré, il suffit de prévoir la barre située le plus près des points d'attache de la tringle- rie, de telle manière qu'elle autorise un certain mouvement relatif aux deux leviers. Il suffit pour cela que l'un de ces points d'attache à l'un des pivots de levier présente une ouverture allongée donnant du jeu au pivot.
L'autre barre, celle située le plus près du point d'atta- que de la tige de piston et du point de rotation fixe, sera en deux tronçons maintenus ou non l'un à l'autre au moyen d'un encliquetage ou d'un clavetage, dont l'effet peut être supprimé à volonté, et susceptible d'accoupler les deux tron- çons seulement dans le*,sens d'un effort de traction.
Divers moyens, dont le détail ressortira de l'exemple que l'on va décrire, sont en outre prévus pour permettre de
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régler le mécanisme pour un freinage de charge ou pour un freinage de tare, aussi bien avec frein serré qu'avec frein desserré, et pour faire que l'action du piston au moment du freinage ait dans tous les cas lieu dans la meilleure position des deux leviers, dans celle où ils sont à peu près parallèles l'un à l'autre.
Le dessin annexé montre une forme de réalisation de l'ob- jet de l'invention donnée à simple titre d'exemple.
La figo 1 représente l'ensemble du mécanisme, le frein étant desserré et les divers organes en position de freinage de la tare.
Les fig. 2 et 3 montrent, en coupe axiale, les moyens d'accouplement cités plus haut.
Voici d'abord, selon la fig. 1, comment fonctionne le mécanisme représenté :
Dans le cylindre de freinage unique 1 se meut le piston 2 qui occupe ici la position correspondant au frein desserré et se déplace vers la gauche lors du serrage. Sa tige 1 pousse alors un levier 4, à l'extrémité duquel elle est articulée en 5 Ce levier fait partie d'une paire de leviers 4,6 identi- ques, l'extrémité du levier 6 correspondant à l'articulation 5 du levier 4 étant constituée par un point de rotation fixe 7 Les extrémités libres des deux leviers sont articulées en 8 aux barres de la tringlerie.
Deux pivots 10 et 11, divisant les leviers 4 et 1 en des rapports égaux, servent de point d'attache à une barre de liai- son 12, dont une extrémité comporte une ouverture allongée 13 permettant un léger coulissement du pivot 10, donc un certain mouvement relatif des deux leviers 4 et 6.
S'il n'y avait que la barre de liaison 12, le freinage
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s'effeotuerait en ce sens qu'en se déplaçant à gauche, le piston 2, par sa tige 3 repousse l'extrémité 1 du levier ¯4 et, le cylindre étant également un organe fixe, cherche à éloigner le point 5 du pivot 7
L'écartement des pivots 10 et 11 étant à un moment don- né limité par la barre de liaison 12, les leviers 4 et 6 se verront obligés de tourner autour desdits pivots et leurs extrémités 8 de se rapprocher l'une de l'autre en exerçant un effort de traotion sur les tringles.2, c'est-à-dire une action de freinage.
L'effort transmis par la tige de piston 3 sera approxi- mativement multiplié dans le rapport de la distance entre les points 8 et 10 ou 11 et entre les points 10 et 1 ou 11 et :Le
Un autre rapport de freinage peut être obtenu en utili- sant non plus les pivots 10,11 et la barre 12, mais les pivots 14,15 et la barre en deux tronçons 16,17 et de la manière que l'on va expliquer plus loin.
On peut déjà se rendre compte que le freinage fort, donc de charge, sera obtenu par les pivots 10,11 et la barre 12 et le freinage faible, donc de tare, par les pivots 14,15 et la barre 16,17 plus rapprochés du point d'attache 1 de la tige de piston et du point fixe 7.
Pour permettre de passer de l'un des modes de freinage à l'autre, les deux tronçons de barre 16,17 sont reliés en- tre eux par un organe d'accouplement 18, représenté en détail aux fig 2 et 3 et qui est susceptible, soit de faire des deux tronçons un tout rigide résistant à la traction comme une barre unique, soit au contraire de laisser pleine liberté de mouvement relatif axial aux deux tronçons 16,17
Dans le premier cas, on aura le freinage de tare, les
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leviers 4,6 oscilleront autour des points 14,15 de distance invariable et les pivots 10,11 se rapprocheront l'un de l'au- tre comme les extrémités 8 ce qui est rendu possible par l'ouverture allongée 13
Dans le second cas, on aura le freinage de charge, les leviers 4,6, oscilleront autour des pivots 10,11 et la barre 16,
17 non accouplée s'allongera de la quantité nécessaire.
Un levier de commande extérieur 19 permet d'agir sur l'organe d'accouplement 18 par l'intermédiaire de la tige 20, de la plaque triangulaire 21, de la tige 22, de la plaque tri- angulaire 23 et de la tige 24.
En déplaçant le levier 19 à droite, dans la position in- diquée en traits mixtes, on déplace la tige 20 du même côté, fait tourner la plaque 21 dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui pousse la tige 22 vers le bas, fait tourner la plaque 23 dans le sens précédemment indiqué et produit en- fin un effet de traction vers la droite sur la tige 24, agis- sant elle-même sur l'organe 18.
Dans la position représentée, que l'on a dit correspon- dre au freinage de tare, les tronçons 16 et 17 sont donc ac- couplés par l'organe 18. En basculant le levier 19 on produi- rait leur désaccouplement en vue du freinage de charge. Il est à remarquer que la commande du levier 19 sera toujours trans- mise à l'organe 18 avec une amplitude approximativement égale, ceci par le fait que la plaque 21 tourne autour du point fixe 7 du levier 6 et la plaque 23 autour du point d'attache 15 du tronçon 17 Les distances entre centres de rotation de ces organes sont donc indépendants de la position du levier 6
Voici maintenant en quoi consiste l'organe 18 représenté en position de freinage de tare à la fig. 1 et de freinage de
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charge à la fig. 2.
Il comporte un enveloppe cylindrique extérieure, appe- lons-la aussi 18, sur laquelle agit la tige 24 par l'intermé- diaire d'une oreille 25 Les deux fonds plats de cette envelop- pe sont percés chacun d'une ouverture, l'une pour le passage du tronçon de tige 17 l'autre pour le passage d'une douille 26 entourant elle-même le tronçon de tige 16, qui pénètre avec elle dans l'enveloppe. la douille 26 comporte à chacune de ses extrémités une butée, la butée 27 extérieure à l'enveloppe et la butée 28 intérieure à cette dernière. Entre la butée 28 et l'intérieur du fond correspondant de l'enveloppe, un ressort 29 entourant la douille 26 travaille à la compression, maintenant normale- ment la butée extérieure 27 appliquée contre l'enveloppe 18.
Le tronçon de barre 17 est percé axialement en 30 et re- çoit l'extrémité du tronçon 16 dans la cavité ainsi formée. Il s'élargit en outre à l'intérieur de l'enveloppe 18, de manière à former une botte cylindrique 31 partiellement fermée par une bague 32 comportant un siège conique 33 tourné vers l'intérieur de la botte.
Enfin, le tronçon de barre 16 comporte une partie filetée 34 sur laquelle est placé un cavalier 35 constitué par un écrou en plusieurs pièces, quatre par exemple, maintenues entre elles par un ressort à boudin 36 les entourant, la face extérieure de l'écrou étant conique, comme le siège 33 et de dimensions telles qu'une fois appliquéd sur le siège, le cavalier 35 dépasse un peu la bague ,32 ,en 37 (voir fig.2) et est ainsi susceptible d'être rencontré et déplacé par la butée 28 (voir fig.3).
Dans la position des organes représentée à la fig.2, on voit qu'un effort de traction exercé sur les tronçons 16,17 et
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tendant à les séparer axialement, aura pour effet de les ac- coupler l'un à l'autre. En effet, le cavalier 35 se logeant sur son siège 32 serrera la partie filetée 34 d'autant plus fort que la traction exercée sera plus forte. Les tronçons 16, 17 forment une barre rigide à la traction, le freinage sera transmis par elle, donc par les points 14,15 ce sera le frei- nage le moins fort, celui de tare.
Dans la position des organes représentée à la fig.3, on voit qu'un effort de traction exercé sur les tronçons 16,17 et tendant à les séparer axialement, les séparera effective- ment. La butée 28 maintenant le cavalier 35 à une certaine distance de son siège, l'effet d'accouplement ne pourra se produire, les quatre éléments constituant ledit cavalier s'é- carteront l'un de l'autre en sautant de filet en filet sur le filetage 34 laissant échapper le tronçon de barre 16 sans le retenir. La barre 16,17 n'offrant ainsi aucune résistance à la traction, le freinage s'opérera en prenant appui sur la bar- re 12, ce sera le freinage de charge.
On remarque que ce dernier effet a été obtenu par le fait qu'en supposant le levier 19 basculé à gauche, la tige 24 a tiré l'enveloppe 18 du même côté ce qui a comprimé le res- sort 29 en poussant la douille 26 le plus possible contre la bague 32 dégageant le cavalier par l'appui de la butée 28 contre son extrémité conique.
Voyons maintenant comment le mécanisme décrit fonctionne en service normal : 'Freinage de charge:
Les organes occupent les positions des fig. 1 et 2, à l'exception du levier 19 qui se trouve à droite dans la po- sition indiquée en traits mixtes. Le freinage s'opère par le
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mouvement à gauche du piston 2, les leviers 4 et 6 oscillent autour des pivots 10 et 11, l'effort est supporté par la bar- re 12.
Le tronçon de barre 16 sort peu à peu du tronçon 17, ses filets échappant à l'action du cavalier 35
Lorsqu'on desserre le frein, les divers organes repren- nent leur position, mais le cavalier #35 est toutefois entrat- né par le tronçon 16 dans son mouvement de retour vers la droite et jusqu'à ce qu'il rencontre le fond 38 de la botte 31. Si le mouvement du tronçon de barre a une amplitude plus grande, le filetage 34 continue sa course au travers du cava- lier, qui s'ouvre pour le laisser passer.
Freinage de tare:
Les organes occupent les positions des fig.l et 3, à l'exception du cavalier 35 qui est appliqué contre le fond 38 de la botte 31. Le freinage s'opère par le mouvement à gauche du piston 2, les leviers 4 et 6 s'écartent l'un de l'autre, osoillant d'abord autour des pivots 10 et 11, tandis que le tronçon de barre 16 et son cavalier 35 parcourent à vide le chemin libre entre le fond 38 et le siège 33
Dès que le cavalier 35 occupe son siège, les tronçons 16,17 sont rigidement accouplés à la traction et travaillent comme une barre unique : le freinage effectif s'accomplit au- tour des points 14,15 tandis que le pivot 10 coulisse dans l'ouverture 10.
L'amplitude du mouvement de freinage effectif des leviers 4,6 étant plus petite autour des points 14,15 que des pivots 10,11 et le fait que le freinage doit autant que possible s'ef- fectuer dans le voisinage de la position parallèle de ces deux leviers, a déterminé la raison de la course à vide du
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tronçon 16 avec le cavalier 35 entre le fond 38 et la siège 33. Le freinage effectif se produit ainsi dans les deux cas dans le voisinage de la position optima des leviers, la cour- se à vide étant utilisée pour l'application des sabots sur les bandages, sans pression.
Passage de la position de freinage de tare à la position de freinage de charge et inversément, le frein étant serré :
Il n'est pas nécessaire de desserrer le frein pour pas- ser avec le levier 19 d'une position à l'autre. Ce mouvement peut être exécuté avec le frein serré, mais l'effet qu'il doit produire ne devient effectif qu'après que le prochain desserrage a eu lieu.
Supposons que le frein étant serré, on veuille passer de la position du levier 19 correspondant à la position des orga- nes dans les fig. 1 et 2 à celle correspondant à la position des organes dans la fig. 3.
A frein serré, le cavalier 35 est fortement appliqué con- tre son siège 33 et ne peut en être délogé par l'appui de la butée 28. Cette butée n'en prendra pas moins appui contre le cavalier, et ne pouvant le déplacer, le ressort 29 se compri- mera un peu plus.
Dès que l'on desserrera le frein, le tronçon de barre 16 cesse de tirer sur le cavalier, revient même en arrière et, dès que le cavalier est dégagé de son siège, le ressort 29 se détendant, la butée 28 vient se placer contre la bague 32 en poussant le oavalier devant elle. Les divers organes ont ainsi passé de la position de freinage de tare (fig.1 et 2) à la position de freinage de charge (fig.3) et le prochain freinage agira en effet sur la barre 12.
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Supposons maintenant que, le frein étant serré, on veuille passer de la position du levier 19 correspondant à la position des organes dans la fig.3 à celle correspondant à la position des organes dans les fig. 1 et 2.
Dans ce cas, le serrage du frein se faisant par l'inter- médiaire de la barre 12, les organes du dispositif 18 ne tra- vaillent pas. La manoeuvre que l'on effectue consiste simple- ment à éloigner la butée 28 de la bague 32 Ceci fait et après desserrage du frein, rien ne s'opposera plus à ce que le cavalier 35 vienne se poser sur son siège 33 donc à ce que le freinage se fasse par les tronçons de barre 16 et 17 accouplés. On aura bien passé du freinage de charge au frei- nage de tare.