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"DISPOSITIF POUR LE DEBLOCAGE DES ESSIEUX FREINES A BLOC, DES VEHICULES SUR RAILS.
Faisant l'objet de huit premières demandes de brevet déposées en ALLEMAGNE: le 1 avril 1939, pour l'objet des revendications 1 à 4 et des
Figures 1 à 3; le 13 mai 1939, pour l'objet des revendications 5 à 7 et de la
Figure 4 ; le 15 mai 1939, pour l'objet des revendications 8 à 10 et des
Figs. 5 et 6 ; le 6 octobre 1939, pour l'objet des revendications 11 à 13 et des Figs. 7 a 10; le 25 octobre 1939, pour l'objet des revendications 14 à 16 et des Figs. 11 et 12; le 25 octobre 1939, pour l'objet de la revendication 17 et de la Fig. ple le 4 novembre 1939, pour l'objet des revendications 18 et 19 et de la Fig. 14; le 4 novembre 1939, pour l'objet des revendications 20 à 23 et des Figs. 15 et 16.
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L'invention se rapporte à un dispositif destiné à remettre en rotation, avec une rapidité maxima, par désaérage du cylindre de frein, les essieux bloqués lors du freinage de véhicules sur rails.
On connaît déjà des dispositifs de ce genre. Dans les dispo- sitifs connus, il est fait usage d'un régulateur centrifuge accouplé à un essieu de véhicule et qui coopère avec un interrupteur, de telle manière que, lorsque l'essieu est freiné à bloc, le régulateur amène l'interrupteur dans la position d'établissement du circuit électrique, ce qui a pour effet de mettre en action le dispositif de désaérage du cylindre de frein.
Les dispositifs connus laissent encore à désirer, en ce sens que l'interrupteur, amené à la position d'établissement du circuit, n'est pas maintenu dans celle-ci pendant un temps suffisamment prolongé, de sorte que la durée du désaérage du cylindre de frein est insuffisante pour assurer la remise en rotation de l'essieu bloqué.
L'invention a pour but de remédier à cette insuffisance.
Ce but est réalisé grâce au fait que le régulateur actionné par un essieu du véhicule n'est pas accouplé directement à l'in- terrupteur précité, mais agit sur un dispositif qui fonctionne comme relais à temps et qui, à son tour, contrôle l'interrupteur de telle manière que le dispositif de désaérage du cylindre de frein reste actif pendant un temps suffisant pour assurer une décompression importante du cylindre de frein, laquelle est nécessaire pour permettre la remise en rotation de l'essieu bloqué.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif agissant comme relais à temps'est constitué par un interrupteur dont le boîtier est divisé en deux chambres par une membrane, la chambre inférieure étant réunie à un réservoir qui, lors du freinage, est désaéré, tout came la chambre supérieure, mais avec interposition d'un ajutage, par le régulateur entraîné par l'essieu.
Lors d'un freinage
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avec ralentissement normal, les deux chambres sont désaérées de telle manière qu'il ne se produit aucune modification du rapport des forces à l'intérieur de ces chambres, de sorte que l'interrup- teur reste au repos, tandis qu'en cas de blocage de l'essieu freiné, la chambre supérieure de l'interrupteur se désaère plus rapidement que la chambre inférieure, ce qui amène l'interrupteur à déterminer la mise en action du dispositif de désaérage du cylindre de frein et à maintenir ce dispositif en action pendant un laps de temps déterminé.
On décrira ci-après, en se référant aux dessins annexés, les moyens constructifs destinés à atteindre le but visé. Dans ces dessins,
Fig. 1 est une disposition schématique de principe de l'installation suivant l'invention.
Le régulateur 1 entraîné par un essieu du véhicule agit, avec interposition d'un organe intermédiaire élastique, donc amortisseur, 2, sur un piston 3 agencé dans un cylindre 10. Une cloison 11 prévue dans le cylindre 10 divise ce dernier en deux chambres. L'une de celles-ci contient le piston 3, tandis que l'autre est en communication avec un réservoir d'air comprimé. La cloison 11 présente une ouverture contrôlée par une soupape 4a montée sur une tige commune avec une soupape 4ho Cette dernière contrôle un orifice de sortie prévu dans le piston 3. La chambre du cylindre 10, comprise entre la cloison 11 et le piston 3 communique, par un conduit, avec le bottier 5 d'un interrupteur à plots 6 et 7.
Le plot 6 occupe une position fixe dans le boîtier, tandis que le plot 7 est solidaire d'un piston ou d'une membrane 12 sollicitée par un ressort 13 dans le sens de la séparation des plots. La membrane 12 divise l'intérieur du bottier 5 en deux. L'espace situé au-dessous de cette membrane est en communication avec un réservoir d'air comprimé 9. Un conduit en dérivation sur le boîtier 5 comporte un étranglement 8.
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Le dispositif fonctionne comme suit :
Dès que l'essieu qui commande le régulateur 1 commence à tourner, ce régulateur refoule le piston 3 vers l'intérieur du cylindra 10, avec obturation, par la soupape 4b. de l'orifice du piston 3 - au cas où cet orifice serait resté ouvert jusqu'alors.
Ensuite, la soupape 4a s'ouvre et permet une admission d'air comprimé dans la charnbre du boîtier 5 située au-dessus de la membrane 12, d'une part, et à travers l'ajutage 8, dans le réservoir 9 et dans la chambre du boîtier 5 située au-dessous de la membrane 12, d'autre part. Le remplissage des deux chambres situées respectivement au-dessus et au-dessous de la membrane 12 s'effectue suivant le diagramme de la Fige..40
Lors d'un freinage, le régulateur 1 déplace le piston 3 vers la droite, la soupape 4a se ferme et la soupape 4b s'ouvre. Si le freinage se déroule normalement, la soupape 4b s'ouvre d'abord légèrement, et ensuite d'une quantité qui croit rapidement.
L'air comprimé s'échappe alors tant de la chambre du boîtier 5 située au-dessus de la membrane 12, que de celle située au-dessous de cette membrane ; ils'échappe également du réservoir 9. Si l'air comprimé ne peut s'échapper par l'orifice prévu dans le piston 3 et contrôlé par la soupape 4b, qu'avec un débit égal ou légèrement supérieur à celui fixé par l'étranglement 8, la membrane 12 reste dans sa position de repos déterminée par le ressort 13 et représentée au dessin. Par contre, dans le cas où l'essieu est freiné à, bloc, le régulateur 1 commandé par celui-ci s'arrête, l'orifice du piston 3 s'ouvre sans être étranglé et la chambre située audessus de la membrane 12 se désaère rapidement.
L'air comprimé contenu dans le réservoir 9 ne peut s'échapper que lentement, étant donnée la présence de l'ajutage ou étranglement 8. Par suite, la membrane 12 s'infléchit vers le haut, les plots 6 et 7 viennent en contact et le cylindre de frein est désaéré. Le désaérage continue aussi longtemps que la différence des pressions de part et d'autre
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de la membrane 12 est suffisamment élevée pour comprimer la ressort 13.
Chacun des essieux d'un véhicule peut être pourvu d'un équipage comprenant un régulateur 1 et un cylindre 10 avec ses accessoires, tous les équipages ainsi constitués agissant sur un interrupteur commun pourvu de ses organes connexes. Toutefeis, dans ce cas, il y a lieu d'intercaler dans la liaison entre le réservoir d'air comprimé représenté au dessin et chacun des cylindres 10, un ajutage, au moins aussi étroit que l'ajutaga 8, afin que, dans le cas où un essieu viendrait à se bloquer, le désaérage du réservoir 9 à travers l'étranglement 8 ne soit pas contrecarré par un afflux d'air comprimé depuis les autres cylindres 10.
Le type représenté du relais à. temps,n'est pas exclusif.
Il va de soi que le retard voulu peut tout aussi bien être obtenu au moyen d'un relais hydraulique ou électrique approprié.
La Fig. 3 représente un exemple d'exécution simplifié, dans lequel l'interrupteur à pression 5 est combiné avec le régulateur de vitesse. Ici, l'orifice d'échappement prévu dans le piston 3 remplit les fonctions.de l'ajutage 8 et constitue, conjointement avec le réservoir 9, le relais retardateur. Les plots électriques 6 et 7 qui commandent la soupape de déblocage peuvent, dans ce cas, être actionnés, par le piston 3 ou par le manchon du régulateur.
Si le véhicule ralentit suivant l'allure propre au freinage à action rapide, l'air du réservoir 9 s'échappe à travers l'crifice, correspondant à l'ajutage 8, prévu dans le piston 3 et contrôlé par la soupape 4b, de sorte que la pression décroissante qui s'exerce sur le piston 3, et la force de déplacement, égale- ment décroissante, du régulateur, sont à peu près en équilibre.
Par contre, si la force de déplacement du régulateur disparaît brusquement en raison du blocage des essieux, la pression du réservoir 9 reste seule en jeu, et le piston 3 se déplace vers la droite, contre la tension initiale du ressort 14, d'une distance
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telle que les plots 6 et 7 se ferment. Le ressort 14 assure en outre l'ouverture de l'interrupteur 6, 7 pendant l'arrêt du véhicula, de sorte que le cylindre de frein peut se remplir lorsque le véhicule est freiné.
Dans les exemples de réalisation décrits jusqu'ici, il peut arriver que l'effet poursuivi par un désaérage rapide et complet du cylindre de frein lors d'un freinage à bloc des essieux, ne se produise pas, ce qui peut avoir lieu dans le cas où la vitesse de marche étant très réduite et l'action du régulateur étant de ce fait peu importante, et vu la valeur élevée du frottement, qui s'établit aux petites allures entre le boudin de roue et le sabot de frein, la pression de part et d'autre du piston ou de la membrane 12 est très faible.
Dans ce dernier cas, l'air contenu dans le réservoir 9 s'échappe avec une vitesse relativement élevée malgré la présence de l'ajutage 8, et le ressort 13 interrompt aussitôt à nouveau le contact établi entre les conducteurs 6 et 7. Ceci a pour effet d'interrompre prématurément le désaérage du cylindre de frein, de sorte que le déblocage des essieux freinés à bloc ne se produit pas.
La construction perfectionnée de l'objet de l'invention, représentée à la Fig. 4, a pour but de remédier à ces inconvénients.
Le moyen pour réaliser ce perfectionnement consiste en un relais retardateur qui agit sur le dispositif de désaérage du cylindre de frein et maintient le désaérage jusqu'à épuisement de la pression du cylindre de freine
La Fig. 4 montre la manière dont ce problème peut être résolu par des moyens purement pneumatiques.
L'interrupteur actionné par air comprimé, montré dans les Figs. 1 et 3, est remplacé par un dispositif 15, également comnandé par air comprimé, et qui commande à son tour une soupape-relais 16 qui contrôle le remplissage et le désaérage du cylindre de frein.
Le dispositif suivant Fig. 4 fonctionne comme suit :
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Lorsque le véhicule roule à petite allure, la pression d'air comprimé qui règne dans le boîtier 10 et de part et d*autre du piston 12a, et qui est déterminée par le régulateur 1, est faible; en effet, à chaque vitesse de marche correspond une pression déterminée par le régulateur 1. En cas de blocage de l'essieu lors du freinage, la présence de l'ajutage 8a pour effet que le désaérage, dû à l'ouverture de la soupape 4b, s'opère plus rapidement dans la chambre située à droite du piston 12a que dans celle (réservoir 9) située à gauche de ce piston ; dernier se déplace vers la droite et ouvre la soupape 19.
En raison de la faible pression initiale de part et d'autre du piston 13a, pression déterminée par la vitesse de marche réduite, l'ouverture de la soupape 19 est limitée, il est vrai, à un court laps de, temps ; toutefois, la section de passage de la soupape 19 est calculée de telle façon que ce faible espace de temps suffit pour remplir le réservoir 21 avec de l'air comprimé venant du réservoir d'alimentation. L'ajutage 20 est si étroit que l'air comprimé contenu dans le réservoir 21 ne peut s'échapper à travers cet ajutage avant l'écoulement d'un laps de temps qui suffit pour désaérer complètement le cylindre de frein C.
L'air comprimé contenu dans le réservoir 21 agit, par l'intermédiaire d'un piston 17, sur une soupape 18 à double siège, la disposition étant telle que, lorsque le réservoir 21 est décomprimé, cette soupape établit la communication entre une conduite 22 reliant le distributeur (non représenté) au boîtier de la soupape 18, d'une part, et le cylindre de frein 0, d'autre part.
Lorsque le réservoir 21 est rempli d'air comprimé, la soupape 18 interrompt cette communication et établit la communication entre le cylindre de frein C et un orifice 23 ouvert à l'atmosphère.
Tout en restant dans le cadre de l'invention, on peut adopter une disposition suivant laquelle l'échappement de l'air hors du réservoir 21 à travers l'ajutage 20 est contrôlé par un organe commandé par la pression du cylindre de frein, de telle manière
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que l'ajutage 20 ne s'ouvre qu'après la décompression du cylindre de frein.
Dans les véhicules en question, le frein à air comprimé est souvent combiné non seulement avec le dispositif décrit ci-dessus, mais encore avec un dispositif particulier qui, aux allures réduites et jusqu'à une certaine limite supérieure (50 Km/h. par exemple), maintient l'intensité du freinage à une valeur déterminée, correspondant à une partie (par exemple 80%) du poids effectif du véhicule, et, aux allures supérieures à cette vitesse-limite, détermine une intensité de freinage sensiblement plus élevée (jusqu'à 220% du poids du véhicule), chacun de ces dispositifs étant influencé par un régulateur à poids rotatifs, entraîné depuis un essieu du véhicule.
La nécessité de munir le véhicule de plusieurs régulateurs augmente le coût de construction des véhicules.
En considérant que d'autres dispositifs spéciaux, tels que les dynamos d'éclairage et les indicateurs de vitesse, doivent également être entraînés par les essieux, il est recommandable de réserver ceux-ci, autant que possible, pour l'entratnement de ces derniers dispositifs.
Le mode de réalisation de l'invention qui sera décrit ci-après est établi de telle manière que le régulateur prévu pour le déblocage d'essieux freinés à bloc a également pour mission de régler la pression de freinage en fonction de la vitesse, dans le sens des indications ci-dessus.
Dans le cadre de cette deuxième fonction, on peut encore faire appel au régulateur pour résoudre un problème qui se rattache à celle-ci et qui se pose à propos du réglage de la pression de freinage en fonction de la vitesse :
Lorsqu'un essieu du véhicule vient à se bloquer à la suite d'un freinage aux grandes allures et que le régulateur, en exécution du rôle qui lui est assigné,, remet cet essieu en rotation moyennant désaérage du cylindre de frein, l'intensité du freinage s'établit à la valeur élevée qui .correspond à la. vitesse de marche,
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laquelle reste encore élevée.
Ceci peut avoir pour effet - si les circonstances, (feuilles tombées sur les rails ; railshumides et glissants) qui déterminent la blocage des roues persistent - que, par l'enchaînement automatique des phénomènes, un ou plusieurs essieux se trouvent de nouveau bloqués.
Dans le cadre de la présente invention, la fonction supplémentaire (réglage de la pression de frein) assignée au régulateur peut, en ce qui concerna l'évolution de la pression de freinage, être remplie de telle manière que, lors du déblocage d'un essieu freiné à bloc, l'intensité de. freinage élevée, qui a été la cause du blocage, ne puisse pas immédiatement s'exercer de nouveau, et cela malgré que la vitesse de marche est encore comparativement élevée, mais qu'il se produise d'abord un freinage: d'une faible intensité - celle prévue pour les petites allures -, ce freinage étant maintenu pendant un certain temps, dont la durée peut être déterminée à volonté.
Ce n'est qu'au bout de ce laps de temps que l'intensité de freinage élevée peut de nouveau entrer en jeu, mais cela seulement au cas où, à. ce manant, la vitesse de marche présente encore la valeur élevée à laquelle doit correspondre, con- 'fermement au mode de fonctionnement préétabli, une intensité de freinage élevée.
Afin d'éviter, lors du passage de la faible intensité à. la forte intensité de freinage, un accroissement rapide de la pression de frein, accroissement qui crée à nouveau le risque d'un freinage à.bloc des essieux, l'invention prévoit en outre des moyens grâce auxquels le passage de la faible intensité à la forte intensité de freinage s'effectue graduellement.
Les moyens pour réaliser le but poursuivi sont simples et n'exigent nullement une construction compliquée.
La Fig. 5 représente schématiquement la réalisation de ce principe.
La Fig. 6 montre un diagramme qui fait ressortir l'action du
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régulateur et l'évolution de la pression du cylindre de frein lors de l'application du dispositif décrit en dernier lieu
En amont de l'adaptateur de pression connu 24 se trouve. un dispositif à soupapes 25, qui, par l'intermédiaire de la soupape double 26, 27, contrôle la communication entre le réservoir d'air de freinage disposé au-dessus du boîtier 10, d'une part, et celle des chambres de l'adaptateur de pression 24, qui détermine le passage d'une intensité de freinage à l'autre - chambre dont l'alimentation en air comprimé signifie une diminution, et dont le désaérage signifie une augmentation, des forces qui maintiennent ouverte la soupape de remplissage du cylindre de frein -, d'autre part,
le fonctionnement du dispositif 25 étant régi par la pression déterminée par le régulateur en fonction de la vitesse. La double soupape est commandée par un piston différentiel 28, 29, soumis à l'action d'un ressort 30,.et dont la petite partie 29, qui constitue en quelque sorte une tige de piston particulièrement épaisse, traverse une ouverture pratiquée dans une cloison transversale 31 prévue dans le boîtier 25. La partie de ce dernier, qui entoure le ressort 30, est réunie à l'atmosphère. Le piston différentiel 28-29 présente un alésage central, contrôlé par la soupape 26.
La chambre 35 du boîtier 25, située entre le piston 28 et la cloison transversale 31 est en communication avec la chambre du bottier 10, dans laquelle règne la pression déterminée par le régulateur 1 et qui correspond à la vitesse de marche instantanée. A la conduite réunissant ces deux chambres entre elles vient se raccorder un réservoir 32, un étranglement 33 étant destiné à déterminer, con- jointement avec le réservoir 32, la valeur de l'accroissement de la pression qui influence le piston différentiel 28-29 contre l'antagonisme du ressort 30. Un conduit de dérivation contournant le réservoir 32 et l'ajutage 33 comporte une soupape de retenue 34.
Ce dispositif fonctionne comme suit :
Lorsqu'on freine aux grandes allures, et qu'il en résulte un
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blocage des essieux à frein, influencés par le dispositif qui vient d'être décrit, la vitesse de rotation des essieux et, par conséquent, celle du régulateur l,diminue très rapidement et se réduit instantanément à zéro, comme il ressort de la partie de gauche du diagramme 1 de la Fig. 6, lequel représente la rotation des poids centrifuges du régulateur. L'arrêt instantané du régulateur provoque une chute très rapide de la pression du cylindre de frein, ce qui est représenté par le diagramme II de la Fig. 6.
La chute rapide de la pression qui règne dans le boîtier 10, entre le piston 3 et la cloison 11, a pour conséquence una diminution correspondante de la pression dans la. chambre 35 du dispositif à soupapes 25. Le ressort 30 refoule le piston différentiel 28-29 vers la droite, la soupape 26 se ferme, la soupape 27 s'ouvre et l'adaptateur de pression 24 est alimenté en air comprimans le sens de la diminution de l'intensité de freinage. Si, à ce moment, l'essieu, jusqu'alors bloqué, se remet à tourner par suite du désaérage du cylindre de frein, l'action du régulateur 1 aura pour effet un'nouvel accroissement de la pression dans la chambre du boîtier 10, comprise entre les organes 3 et 11.
Cependant, la pression dans la. chambre 35 du dispositif à soupapes 25 ne parvient pas à s'accroître dans la même mesure, car ceci est empêché par l'ajutage 33 en combinaison avec le réservoir 32. Cette pression ne peut donc augmenter que progressivement jusqu'à la valeur qui suffit pour déplacer le piston différentiel 28-29 vers la gauche, en surmontant l'antagonisme du ressort 30. Par conséquent, lorsque, après décompression du cylindre de frein, l'essieu, jusqu'alors bloqué, se remet à tourner, et que ceci donne lieu à un nouveau remplissage du cylindre de frein, ce remplissage s'effectue d'abord pendant que la soupape 27 est ouverte, c'est-à-dire que le freinage est de faible intensité.
Ce fait est mis en évidence, dans le diagramme II de la Fig. 6, par la position du point P1, qui indique le niveau de la pression du cylindre de frein, correspondant à la
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faible intensité de freinage. Le point P2' marqué sur la ligne en trait mixte qui prolonge le diagramme II, indique qu'il est possible, par un choix judicieux des dimensions du réservoir 32 et de la section de passage de l'ajutage 33, de déterminer à volonté l'espace de temps pendant lequel est maintenu le freinage de faible intensité.
Lorsqu'il s'agit non pas de déterminer l'allure de ce diagramme une fois pour toutes, mais de pouvoir, au besoin, la modifier à volonté suivant les conditions de la voie ou autres facteurs essentiels, on peut raccorder au réservoir 32 un ou plusieurs autres réservoirs, et intercaler des soupapes d'obturation ou d'étranglement dans la liaison entre ces réservoirs. Un autre moyen pour modifier la distance P1 P2 consiste à remplacer l'ajutqge fixe 33 par un robinet de réglage à plusieurs sections de passage différentes.
Le diagramme pointillé IIb, qui représente une variante d'allure du diagramme II à partir de la remise en rotation de l'essieu débloqué subséquemment à un freinage à bloc, montre une pente d'accroissement moins raide que celle des diagrammes II et IIa. Cet accroissement plus graduel de la pression dans le cylindre de frein est obtenu en donnant à la partie 29 du piston différentiel 28-29 une plus forte section que dans le cas qui correspond à l'accroissement plus rapide de la pression.
Afin que le freinage de faible intensité ne soit pas retardé lors du ralentissement, on peut prévoir, en dérivation sur l'ajutage 33, une soupape de retenue 34 s'ouvrant vers le régulateur, c'est-à-dire vers le boîtier 10, et qui permet un désaérage de la chambre 35 sans intervention de l'effet retardateur de l'ajutage 33, c'est-à-dire, provoque une ouverture immédiate de la soupape 27.
Dans les dispositifs de déblocage décrits jusqu'ici, la distance de freinage peut parfois devenir trop longue, étant donné qu'après que le patinage de l'essieu freiné a été amorcé et que la pression du cylindre de frein a été ramenée à. la valeur corres-
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pondant au frottement entre la roue et le rail, le désaérage du cylindre,de frein continue encore et se maintient pendant un certain laps de temps, le nouvel accroissement de la pression dans le cylindre de frein n'ayant lieu qu'au bout de ce temps.
Le dispositif doit donc être perfectionne en ce sens que, tout en permettant de pousser rapidement la diminution de la pression du cylindre de frein jusqu'à ce que l'essieu se remette de nouveau en rotation, et tout en assurant que, aux petites vitesses également, le nouvel accroissement de la pression du cylindre de frein nè s'amorce pas trop tôt, pour laa causes déjà citées, afin d'éviter que l'essieu ne reste à l'état bloqué, ce dispositif agisse cependant de telle manière que l'accroissement de la pression du cylindre de frein ne soit pas inutilement retardé, car il pourrait en résulter un allongement de la distance da freinage.
Le moyen pennettant de réaliser ce perfectionnement consiste en la prévision d'un dispositif de désaérage contrôlé ou commandé, ce dispositif étant adjoint à la chambre dont la teneur en air comprimé influence le piston de commande pour la soupape à double siège qui, suivant la situation instantanée, décomprime le cylindre de frein ou le réunit à la source d'air comprimé. Le contrôle du dispositif de désaérage adjoint, suivant l'invention, à la chambre précitée, est assuré, d'une part, en faisant usage de la pression maintenue par le régulateur centrifuge en fonction de la vitesse, et, d'autre part, en appliquant un ressort de fermeture, ainsi qu'une pression qui ne peut s'équilibrer avec la dite pression déterminée par le régulateur qu'à travers un orifice d'étranglement ou ajutage.
Ce mode de réalisation est représenté à la Fig. 7.
Fig. 8 montre des diagrammes dont le supérieur représente l'allure de la rotation de l'essieu freiné considéré, à savoir, une rotation alternativement avec et sans patinage, tandis que le diagramme inférieur indique l'évolution de la pression du cylindre
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de frein. Ces diagrammes se rapportent au mode de réalisation suivant Fig. 4.
Fig. 9 montre un graphique correspondant à celui de la Fig. 8, mais tenant compte du nouveau perfectionnement apporté à l'objet de l'invention.
Fig. 10 représente un détail du dispositif, visant à la sim- plification du mode de réalisation suivant Fig. 7.
Dans le graphique montré à la Fig. 8, le point 1.0 pris sur l'axe horizontal désigne le début du freinage.
Le point 1.1 désigne, sur le diagramme supérieur, le début du patinage de l'essieu freiné qui, jusqu'alors, tournait, il est vrai, à une vitesse constamment décroissante, mais ne montrait pas une tendance au patinage. ts indique le début du désaérage du cylindre de frein. 1.3 désigne le point à partir duquel la pression réduite du cylindre de frein descend au-dessous de la valeur correspondant au coefficient de frottement. Le diagramme supérieur montre qu'à partir de ce moment, le patinage de l'essieu freiné diminue et que ce dernier tend vers la rotation exempte de patinage.
L'abaissement de la pression du cylindre de frein se poursuit cependant encore jusqu'à désaérage complet de ce cylindre (point t4), après quoi, et si l'essieu tourne librement, la pression du cylindre de frein recommence à croître au point t4 pour atteindre à nouveau, au point t5. une valeur suffisamment élevée. Cet accroissement de la pression est d'ailleurs nécessaire, car il est impossible de prévoir si le point 13 sera atteint pendant que la pression du cylindre de frein est encore en décroissance ou seulement après décompression complète de ce cylindre. L'emplacement de ce point sur le graphique sera toujours incertain; il dépena de conditions très variables, telles que la vitesse de marche, la température, l'état des rails, les conditions météorologiques, et analogues.
Donc, si le désaérage du cylindre de frein n'était pas suf-
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fisamment poussé en partant du point t2, il pourrait en résulter - dans le cas où la pression du cylindre de frein subirait prématurément un nouvel accroissement - un blocage de l'essieu pendant le restant du processus de freinage.
Comme il ressort du graphique de la Fig. 8, toute diminution ultérieure de la pression du cylindre de frein, depuis le point t3 jusqu'au point t4, signifie un allongement indésirable de la distance de freinage. Pratiquement, le nouvel accroissement de la pression du cylindre de frein pourrait commencer au point t3 ou. tout au moins à une faible distance en aval de ce point ; n'est pas nécessaire que le véhicule roule non freiné pendant le laps de temps limité par les points :!La et t4' et légèrement freiné pendant le laps de temps qui sépara les points et , si, dans un cas favorable, l'accélération de l'essieu se produisait déjà plus tôt.
Si l'on évalue trois secondes seulement l'espace de temps de t3 à t4 augmenté de la moiti,é du laps de temps qui sépare t4 de t5' on obtient, pour une vitesse de marche s'élevant à 180 Km/h. au début du freinage, un allongement de la distance de freinage, de 150 m. environ.
Le dispositif suivant Fig. 7 permet d'éviter cet allongement.
Outre las éléments représentés à la Fig. 4, ce dispositif comporte : une soupape 36 contrôlant un orifice amplement calculé pour le désaérage de la chambre 21, un piston de commande 37 actionnant cette soupape, et un ressort de charge 38 pour ce piston.
Le dessin indique les chambres sous pression qui communiquent respectivement avec les espaces du cylindre situés de part et d'autre du piston 37.
Ce dispositif fonctionne comme suit :
A mesure que la vitesse de rotation- de l'essieu augmente, la pression déterminée par la régulateur 1 dans l'espace situé au-dessus du piston 12a et dans celui situé à gauche du piston 37 s'accroît. Passant à travers l'ajutage 8, la pression se commu-
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nique également à l'espace situé au-dessous du piston 12a et, de ce fait, règne également dans la chambre située à droite du piston 37. La soupape 36 est donc fermée sous l'action du ressort 38.
Si, lors du freinage, l'essieu se met à patiner, la pression dans la chambre située au-dessus du piston 12a baissé très fortement, de sorte que l'air comprimé qui se trouve sous ce piston soulève ce dernier, ce qui a pour effet d'ouvrir la soupape 19 et de faire agir l'air comprimé sur la face de droite du piston 17.
La soupape 18 à double siège se trouve de ce fait actionnée de telle manière qu'elle interrompt l'arrivée de l'air comprimé au cylindre de frein C par la conduite 22, et met ce cylindre en com- rnunication avec l'orifice 23 s'ouvrant à l'atmosphère. Lorsque l'essieu se remet à tourner, la pression déterminée par le régulateur 1 augmente; vu la présence de l'ajutage 8, le piston 12a est refoulé vers le bas, tandis que le piston 37 est repoussé vers la droite ; la soupape 36 s'ouvre, et la pression agissant sur la face de droite du piston 17 s'échappe très rapidement. La soupape 18 à double siège est renversée de manière à venir occuper la position représentée au dessin ; lecylindre de frein C est mis en communi- cation avec la conduite 22 et se remplit à nouveau d'air comprimé.
Ce processus est représenté par le diagramme supérieur de la Fig. 9, en ce qui concerne le roulage, la patinage et la reprise du roulage. L'évolution de la pression du cylindre de frein, qui correspond à ce processus, est représentée par le diagramme inférieur de cette Fig. Les points t1' t2' t3 et t5 correspondent aux mêmes points du graphique de la Fig. 8. On constate que les divers points du graphique de la Fig. 9 sont sensiblement plus rapprochés que les points correspondants de la Fig. 8, ce qui indique une plus courte durée du processus, et par conséquent, l'absence d'un allongement indésirable de la distance de freinage.
La soupape 36 peut être remplacée par un canal coudé 39 pratiqué dans l'extrémité supérieure de la tige du piston 12a,
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comme montré à la Fig. 10, la descente du piston s'effectuant dans ce cas contre l'antagonisme d'un ressort 40.
Afin de réduire le risque d'un nouveau freinage à bloc après un déblocage de l'essieu, consécutif à un patinage, l'installation suivant l'invention peut être combinée avec un dispositif dont le rôle consiste à interrompre, pendant un certain temps, l'arrivée de l'air comprimé au réservoir d'air de freinage, lors de l'intervention de la dite installation, de sorte que le freinage qui se produit après le déblocage de l'essieu atteint une intensité maxima inférieure à celle du freinage initial.
Si, conformément à la Fig. 11, le dispositif montré dans la Fig. 7 est modifié en ce sens que la face inférieure du piston 12a. est pourvue d'une tige 43 dont l'extrémité inférieure présente un canal coudé 44, on obtient un fonctionnement amélioré comme suit :
Dans le cas où l'essieu à frein se met à patiner lors du freinage, le régulateur centrifuge entraîné par cet essieu détermine une décompression de la conduite 42 et, par conséquent, de l'espace situé au-dessus du piston 12a, de sorte que ce dernier est refoulé vers le haut et ouvre la soupape 19, permettant ainsi à l'air comprimé, venant de la conduite 41, de pénétrer dans la chambre 21 et de déplacer vers la gauche le piston 17, qui ouvre alors la soupape de décompression du cylindre de frein.
De ce fait, la pression dans la chambre située au-dessous du piston 12a, et donc aussi la pression régnant dans l'espace situé à droite du piston 37 et dans le réservoir 9, pression qui, jusqu'à ce moment, ne pouvait s'équilibrer avec la pression - abaissée lors du patinage - de l'espace situé au-dessus du piston 12a, qu'à travers l'ajutage 8, subit désormais une diminution supplémentaire par le canal 44 pratiqué dans la tige de piston 43.
On obtient ainsi que la pression qui, après la remise en rotation de l'essieu qui a patiné, s'établit, grâce à. l'action du régulateur entraîné par cet essieu, dans l'espace situé au-dessus du piston 12a, et partant
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dans la chambre située à gauche du piston 37, sunmonte rapidement la pression antagoniste qui aurait pu encore s'exercer sur ce piston, de sorte que la soupape 36 s'ouvre, après quoi le piston 17 retourne à la position représentée au dessin et le cylindre de frein peut se remplir à nouveau, ce qui constitue une garantie que l'essieu remis en mouvement sera, sans retard, freiné à nouveau. la Fig. 12 montre un autre exemple de réalisation.
Ici, le piston 12a,en remontant, entraîne une soupape 45 qui en est solidaire, ce qui a pour effet d'ouvrir une chambre 46, qui abaisse rapidement, d'une certaine quantité, la pression qui règne au-dessous du piston 12.
Afin que le dispositif ainsi modifié puisse se déclencher avec la même certitude que les modes de construction précédents, il y a lieu de veiller à ce que le canal 44 suivant Fig. 11 ou la soupape 45 suivant Fig. 12, n'intervienne qu'après l'ouverture de la soupape 19.
Dans le mode de réalisation suivant Fig. 13, le relais à temps suivant Fig. 7 est amélioré en ce sens qu'il déclenche toujours pour un mêma ralentissement, et cela dans toute la gamme des vitesses du véhicule. Ceci n'est pas le cas dans le relais suivant Fig. 7, qui comporte les éléments 8, 9, 12a, 47, étant donné que, lors de l'ouverture de la soupape de désaérage, également commandée par le régulateur centrifuge, de la conduite 42, l'air - dont la pression dans les espaces situés de part et d'autre du piston 12a s'établit, sous l'action du régulateur centrifuge, en fonction de la vitesse (grande vitesse - pression élevée, petite vitesse - faible pression) - s'échappe plus rapidement de l'espace situé au-dessus du piston 12a, lorsqu'il est sous une forte pression, que lorsqu'il est légèrement comprimé.
Comme il a été démontré par les essais, le relais retardateur, qui est réglé pour un ralentissement de 1,5 par exemple à la vitesse de marche d'environ 120 Km/h., ne réagit, à la vitesse de 80 Km/h.,
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que pour un ralentissement d'environ 2,5.
Pour remédier à cet inconvénient, la force de retenue du relais retardateur est rendue dépendante de la vitesse, en ce sens qu'on réunit au piston 12a un piston 48, qui exerce un plus grand effort aux vitesses élévées qu'aux vitesses réduites, assurant ainsi la compensation nécessaire, de sorte que le relais retardateur 8,9, 12a, 47,48 réagit pour un même ralentissement dans toute la gamme des vitesses.
Suivant le mode de réalisation montré dans la Fig. 14, le dispositif de déblocage représenté dans la Fig. 7 est spécialement adapté en vue de son emploi dans les locomotives et les automotri- ces, et cela grâce à l'adjonction d'un dispositif anti-patinage permettant d'éviter le patinage sur place des roues motrices, qui se produit, conne on le sait, non seulement au démarrage, mais en général à toutes les vitesses dès que la limite d'adhérence est dépass ée .
Suivant l'invention, le dispositif pour empêcher le patinage sur place est commandé par le même régulateur centrifuge qui commando le dispositif connu servant à débloquer les essieux freinés à bloc, dorte que le but poursuivi est atteint avec un petit nombre d'organes supplémentaires..
Les éléments qui viennent s'ajouter au dispositif connu sont les suivants : le piston 49 pourvu d'un ajutage 50, le ressort 51, le réservoir 52, la double soupape 53, 54 et la soupape de commande 55.
Le dispositif anti-patinage sur place fonctionne comme suit :
Lors des accélérations normales, qui sont d'environ 0,5 m/sec.2 l'espace situé à droite du piston 49, y compris le réservoir 52, se remplit,à travers l'ajutage 50, avec de l'air à la méme pres- sion que celle qui règna sur la face de gauche du piston 49, ce remplissage se faisant avec une régularité telle que, grâce au ressort 51, le prston 49 maintient la soupape 54 fermée et la sou-
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pape 53 ouverte.
Toutefois, si l'accélération dépasse la valeur précitée (par exemple a,u début du patinage sur place), le piston 49 se déplace vers la droite sous l'effet de l'élévation brusque de la pression sur sa face de gauche, élévation provoquée par la soupape 4a qui, dans ce cas, s'ouvre largement sous l'action du régulateur 1, le déplacement de ce piston ayant pour effet d'ouvrir la soupape 54, après avoir préalablement déterminé la fermeture de la soupape 53, de sorte que l'air sous pression peut pénétrer dans la soupape de commande 55. Cette dernière actionne le sablier ou élimine la force motrice de la manière connue en soi, selon les circonstances.
Pouvant être réglé pour une.accélération déterminée, ce dispositif peut intervenir assez tôt au début du patinage, pour que le phénomène du patinage sur place ne puisse pas atteindre son plein développement.
Pour faciliter la compréhension des courbes de la Fig. 15, on se référera une fois de plus à la Fig. 7.
La. valeur de la pression dans les espaces situés de part et d'autre du piston de commande 12 est déterminée par le régulateur centrifuge 1 en fonction de la vitesse, étant donné que la pression qui s'établit agit également contre le piston commandé par le régulateur et que l'énergie de déplacement du régulateur centrifuge, qui aumente avec la vitesse, peut toujours faire face à une pression antagoniste croissante.
comme on le sait, l'énergie motrice d'un régulateur centrifuge n'atteint une valeur appréciable que dans la gamme des vitesses moyennes} il peut donc se produire que, dans le cas d'un freinage à bloc des essieux, survenu aux faibles allures, la différence de pression agissant sur le piston 12,-), du dispositif de déblocage, soit insuffisante pour vaincre les efforts antagonistes (ressort 47, soupape 19), de sorte que le piston de commande 12a n'effectue aucun déplacement, et que les essieux restent bloqués.
D'autre
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part, on a réussi, il est vrai, à abaisser cette limite d'interven- tion inférieure du dispositif de déblocage au moins au-dessous de la vitebse à laquelle correspond un abaissement de l'intensité de freinage de 220% à 80% du poids du véhicule, c'est-à-dire la vitesse à laquelle le risque d'un blocage est atténué.
Cependant, si le véhicule comporte des freins pourvus non pas d'une garniture dont-le coefficient de friction varie avec la vitesse, mais d'une garniture à coefficient de friction à peu près indépendant de la vitesse, le risque du blocage susbiste encore également aux petites allures.
Il est donc nécessaire d'abaisser davantage la limite d'inter- vention du dispositif. Comme on ne peut pas rendre plus sensible la partie pneumatique, avec piston de commande, etc.., de ce dispositif, car, dans ce cas, ce dernier réagirait également à la suite de freinages normaux, on établit le régulateur du dispositif de déblocage, conformément à l'invention, de telle manière que la courbe de pression déterminée par ce régulateur présente, dans la gamme des petites vitesses, une pente plus raide que celle à laquelle on pourrait normalement s'attendre dans le cas d'un régulateur centrifuge.
Le diagramme pression-vitesse suivant Fig. 15 montre la courbe X, telle que déterminée jusqu'à présent par le régulateur et qui est corrigée par le régulateur perfectionné, pour former la courbe X1. La courbe X2, qui est située,, dans son ensemble, plus haut que la courbe x, est obtenue moyennant une autre modification du régulateur.
La Fig. 16. montre le régulateur perfectionné. Comme on le sait, le piston 56, pourvu d'un canal de désaérage 57, se déplace vers la gauche sous l'action des poids centrifuges du régulateur, pendant la rotation de l'essieu, ce déplacement ayant pour effet de fermer la soupape 4b et d'ouvrir la soupape 4a, de sorte que
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l'air sous pression afflue du réservoir d'air vers la chambre située au-dessus du piston 12a. La pression qui s'établit alors également dans la chambre 58,' tend à repousser le piston 56 vers la droite, ce qui aurait pour effet-de refermer la soupape 4a.
Toutefois, aussi longtemps que cette pression antagoniste est absorbée par les ressorts 59 du piston 60, qui entoure le piston 56, son effet reste peu important, étant données les petites dimensions de la surface du piston 56 sur laquelle cette pression s'exerce. La pression dans la chambre 58 n'atteint son plein effet que lorsque le piston 60 vient s'appliquer contre l'épaulement 61 du piston 56. Cette disposition pennet de réaliser le but visé, à savoir, l'obtention, même aux faibles vitesses, d'une énergie de commande élevée, comme représenté par la courbe x1 de la Fig. 15.
Une solution équivalente consisterait à prévoir des arti- culations destinées à modifier, en fonction du nombre de tours, le rapport de transmission des bras de leviers sur lesquels agissent les poids centrifuges, la disposition étant par exemple telle qu'aux faibles allures, les centres de pivotement sont situés aux points 62, tandis qu'aux grandes vitesses, ils viennent se placer aux points 63.
Une autre solution du même problème est représentée par la courbe x2 de la Fig. 15. Cette courbe est obtenue grâce au ressort 64, dont la tension initiale détermine, dès le début de la rotation, la pression p1 correspondant à la courbe x2.
Les deux pistons 56, 60 qui entrent en action successivement, peuvent être remplacés, par un piston dont la surface active augmente avec la pression. Le brevet allemand ? 639.201 montre des exemples de réalisation d'un tel piston.
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"DEVICE FOR RELEASING BLOCK BRAKED AXLES, VEHICLES ON TRACKS.
Subject to the first eight patent applications filed in GERMANY: April 1, 1939, for the subject of claims 1 to 4 and
Figures 1 to 3; on May 13, 1939, for the purpose of claims 5 to 7 and of the
Figure 4; on May 15, 1939, for the purpose of claims 8 to 10 and
Figs. 5 and 6; on October 6, 1939, for the purpose of claims 11 to 13 and Figs. 7 to 10; on October 25, 1939, for the purpose of claims 14 to 16 and Figs. 11 and 12; on October 25, 1939, for the purpose of claim 17 and FIG. ple on November 4, 1939, for the purpose of claims 18 and 19 and of FIG. 14; on November 4, 1939, for the purpose of claims 20 to 23 and Figs. 15 and 16.
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The invention relates to a device intended to put into rotation, with maximum speed, by air release of the brake cylinder, the axles blocked during the braking of vehicles on rails.
Devices of this kind are already known. In the known devices, use is made of a centrifugal governor coupled to a vehicle axle and which cooperates with a switch, so that when the axle is fully braked, the governor moves the switch to the position of establishment of the electrical circuit, which has the effect of activating the device for deaerating the brake cylinder.
The known devices still leave something to be desired, in that the switch, brought to the position of establishing the circuit, is not maintained therein for a sufficiently long time, so that the duration of the deaeration of the cylinder brake is insufficient to ensure the re-rotation of the locked axle.
The object of the invention is to remedy this shortcoming.
This object is achieved by the fact that the regulator actuated by an axle of the vehicle is not directly coupled to the aforementioned switch, but acts on a device which functions as a time relay and which, in turn, controls the switch. 'switch such that the brake cylinder deaeration device remains active for a sufficient time to ensure significant decompression of the brake cylinder, which is necessary to allow the locked axle to rotate again.
In this embodiment, the device acting as a time relay consists of a switch whose housing is divided into two chambers by a membrane, the lower chamber being joined to a reservoir which, during braking, is deaerated, any cam the upper chamber, but with the interposition of a nozzle, by the regulator driven by the axle.
When braking
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with normal slowing down, the two chambers are deaerated in such a way that there is no change in the ratio of forces inside these chambers, so that the switch remains at rest, while in case of locking of the braked axle, the upper chamber of the switch deaerates more quickly than the lower chamber, which causes the switch to determine the actuation of the brake cylinder deaeration device and to keep this device in action for a specified period of time.
With reference to the accompanying drawings, the constructive means intended to achieve the intended aim will be described below. In these drawings,
Fig. 1 is a schematic arrangement in principle of the installation according to the invention.
The regulator 1 driven by an axle of the vehicle acts, with the interposition of an elastic intermediate member, and therefore a shock absorber, 2, on a piston 3 arranged in a cylinder 10. A partition 11 provided in the cylinder 10 divides the latter into two chambers. One of these contains the piston 3, while the other is in communication with a compressed air tank. The partition 11 has an opening controlled by a valve 4a mounted on a common rod with a valve 4ho The latter controls an outlet orifice provided in the piston 3. The chamber of the cylinder 10, between the partition 11 and the piston 3 communicates, by a conduit, with the casing 5 of a switch with pins 6 and 7.
The pad 6 occupies a fixed position in the housing, while the pad 7 is integral with a piston or a membrane 12 biased by a spring 13 in the direction of the separation of the pads. The membrane 12 divides the interior of the housing 5 in two. The space located below this membrane is in communication with a compressed air reservoir 9. A branch pipe on the housing 5 has a constriction 8.
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The device works as follows:
As soon as the axle which controls the regulator 1 begins to rotate, this regulator pushes the piston 3 back to the inside of the cylindra 10, with closure, via the valve 4b. piston hole 3 - if this hole has been left open until then.
Then, the valve 4a opens and allows an admission of compressed air into the hinge of the housing 5 located above the membrane 12, on the one hand, and through the nozzle 8, into the reservoir 9 and into the chamber of the housing 5 located below the membrane 12, on the other hand. The filling of the two chambers located respectively above and below the membrane 12 is carried out according to the diagram in Fig. 40
During braking, the regulator 1 moves the piston 3 to the right, the valve 4a closes and the valve 4b opens. If braking proceeds normally, valve 4b opens slightly first, and then by a rapidly increasing amount.
The compressed air then escapes both from the chamber of the housing 5 located above the membrane 12, and from that located below this membrane; it also escapes from the reservoir 9. If the compressed air cannot escape through the orifice provided in the piston 3 and controlled by the valve 4b, with a flow rate equal to or slightly greater than that fixed by the throttle 8, the membrane 12 remains in its rest position determined by the spring 13 and shown in the drawing. On the other hand, in the case where the axle is braked to, block, the regulator 1 controlled by the latter stops, the orifice of the piston 3 opens without being throttled and the chamber located above the membrane 12 is deaerates quickly.
The compressed air contained in the tank 9 can only escape slowly, given the presence of the nozzle or constriction 8. As a result, the membrane 12 bends upwards, the pads 6 and 7 come into contact. and the brake cylinder is deaerated. Deaeration continues as long as the pressure difference on both sides
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of the membrane 12 is high enough to compress the spring 13.
Each of the axles of a vehicle can be provided with a crew comprising a regulator 1 and a cylinder 10 with its accessories, all the crews thus constituted acting on a common switch provided with its associated members. However, in this case, it is necessary to insert in the connection between the compressed air tank shown in the drawing and each of the cylinders 10, a nozzle, at least as narrow as the nozzle 8, so that, in the In the event that an axle jams, the deaeration of the tank 9 through the throttle 8 is not thwarted by an influx of compressed air from the other cylinders 10.
The type shown from relay to. time, is not exclusive.
It goes without saying that the desired delay can just as easily be obtained by means of a suitable hydraulic or electrical relay.
Fig. 3 shows a simplified embodiment, in which the pressure switch 5 is combined with the speed regulator. Here, the exhaust port provided in the piston 3 fulfills the functions of the nozzle 8 and, together with the reservoir 9, constitutes the delay relay. The electrical pads 6 and 7 which control the release valve can, in this case, be actuated by the piston 3 or by the sleeve of the regulator.
If the vehicle slows down according to the pace proper to rapid-action braking, the air from the reservoir 9 escapes through the opening, corresponding to the nozzle 8, provided in the piston 3 and controlled by the valve 4b, from so that the decreasing pressure exerted on the piston 3, and the also decreasing displacement force of the regulator, are roughly in equilibrium.
On the other hand, if the force of displacement of the regulator suddenly disappears due to the locking of the axles, the pressure of the reservoir 9 remains alone in play, and the piston 3 moves to the right, against the initial tension of the spring 14, of a distance
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such that the pads 6 and 7 close. The spring 14 also ensures the opening of the switch 6, 7 during the stopping of the vehicle, so that the brake cylinder can be filled when the vehicle is braked.
In the exemplary embodiments described so far, it may happen that the effect pursued by a rapid and complete deaeration of the brake cylinder during full braking of the axles, does not occur, which may occur in the case where the running speed is very low and the action of the regulator is therefore not very important, and given the high value of friction, which is established at low speeds between the wheel flange and the brake shoe, the pressure on either side of the piston or the membrane 12 is very weak.
In the latter case, the air contained in the reservoir 9 escapes with a relatively high speed despite the presence of the nozzle 8, and the spring 13 immediately again interrupts the contact established between the conductors 6 and 7. This has the effect of prematurely interrupting the deaeration of the brake cylinder, so that the unlocking of the fully braked axles does not occur.
The improved construction of the object of the invention, shown in FIG. 4, aims to remedy these drawbacks.
The means to achieve this improvement consists of a delay relay which acts on the brake cylinder deaeration device and maintains the deaeration until the brake cylinder pressure is exhausted.
Fig. 4 shows how this problem can be solved by purely pneumatic means.
The compressed air operated switch, shown in Figs. 1 and 3, is replaced by a device 15, also controlled by compressed air, and which in turn controls a relay valve 16 which controls the filling and venting of the brake cylinder.
The device according to Fig. 4 works as follows:
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When the vehicle is traveling at low speed, the compressed air pressure which prevails in the housing 10 and on either side of the piston 12a, and which is determined by the regulator 1, is low; in fact, at each running speed corresponds a pressure determined by the regulator 1. If the axle jams during braking, the presence of the nozzle 8 has the effect of deaeration, due to the opening of the valve 4b, takes place more quickly in the chamber located to the right of the piston 12a than in that (reservoir 9) located to the left of this piston; the latter moves to the right and opens valve 19.
Due to the low initial pressure on either side of the piston 13a, pressure determined by the reduced operating speed, the opening of the valve 19 is limited, it is true, to a short period of time; however, the section of passage of the valve 19 is calculated in such a way that this small space of time is sufficient to fill the tank 21 with compressed air coming from the supply tank. The nozzle 20 is so narrow that the compressed air contained in the reservoir 21 cannot escape through this nozzle before a period of time has elapsed which is sufficient to completely deaerate the brake cylinder C.
The compressed air contained in the reservoir 21 acts, by means of a piston 17, on a double-seat valve 18, the arrangement being such that, when the reservoir 21 is decompressed, this valve establishes communication between a pipe 22 connecting the distributor (not shown) to the valve housing 18, on the one hand, and the brake cylinder 0, on the other hand.
When the reservoir 21 is filled with compressed air, the valve 18 interrupts this communication and establishes communication between the brake cylinder C and an orifice 23 open to the atmosphere.
While remaining within the scope of the invention, it is possible to adopt an arrangement according to which the escape of the air out of the reservoir 21 through the nozzle 20 is controlled by a member controlled by the pressure of the brake cylinder, such way
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that the nozzle 20 does not open until after the decompression of the brake cylinder.
In the vehicles in question, the compressed air brake is often combined not only with the device described above, but also with a particular device which, at reduced speeds and up to a certain upper limit (50 km / h. example), maintains the braking intensity at a determined value, corresponding to a part (for example 80%) of the effective weight of the vehicle, and, at speeds greater than this speed limit, determines a significantly higher braking intensity ( up to 220% of the vehicle's weight), each of these devices being influenced by a rotary weight regulator, driven from an axle of the vehicle.
The need to provide the vehicle with several regulators increases the cost of constructing the vehicles.
Considering that other special devices, such as lighting dynamos and speed indicators, must also be driven by the axles, it is advisable to reserve these, as much as possible, for the training of the latter. devices.
The embodiment of the invention which will be described below is established in such a way that the regulator provided for the release of fully braked axles also has the task of adjusting the braking pressure as a function of the speed, in the meaning of the above indications.
As part of this second function, we can also call on the regulator to solve a problem related to it and which arises in connection with the adjustment of the brake pressure according to the speed:
When an axle of the vehicle becomes blocked following braking at high speeds and the regulator, in execution of the role assigned to it, sets this axle back in rotation by deaerating the brake cylinder, the intensity braking is established at the high value corresponding to the. walking speed,
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which still remains high.
This may have the effect - if the circumstances (leaves fallen on the rails; wet and slippery rails) which determine the locking of the wheels persist - that, by the automatic sequence of phenomena, one or more axles are again blocked.
In the context of the present invention, the additional function (adjustment of the brake pressure) assigned to the regulator can, with regard to the development of the brake pressure, be fulfilled in such a way that, when a axle fully braked, the intensity of. high braking, which was the cause of the blocking, cannot immediately be applied again, and this despite the fact that the driving speed is still comparatively high, but first braking occurs: of low intensity - that provided for low speeds -, this braking being maintained for a certain time, the duration of which can be determined at will.
It is only after this time that the high braking intensity can come into play again, but only in case, to. In this way, the running speed still exhibits the high value to which a high braking intensity must correspond, firmly in accordance with the preset operating mode.
In order to avoid, when switching from low intensity to. the high braking intensity, a rapid increase in brake pressure, an increase which again creates the risk of locking axles, the invention further provides means by which the passage from low intensity to strong braking intensity occurs gradually.
The means for achieving the aim pursued are simple and in no way require complicated construction.
Fig. 5 schematically represents the realization of this principle.
Fig. 6 shows a diagram showing the action of the
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regulator and the evolution of the pressure of the brake cylinder during the application of the device described last
Upstream of the known pressure adapter 24 is located. a valve device 25, which, by means of the double valve 26, 27, controls the communication between the brake air reservoir arranged above the housing 10, on the one hand, and that of the chambers of the 'pressure adapter 24, which determines the change from one braking intensity to the other - chamber whose compressed air supply means a decrease, and whose deaeration means an increase, of the forces which keep the filling valve open of the brake cylinder -, on the other hand,
the operation of the device 25 being governed by the pressure determined by the regulator as a function of the speed. The double valve is controlled by a differential piston 28, 29, subjected to the action of a spring 30,. And of which the small part 29, which in a way constitutes a particularly thick piston rod, passes through an opening made in a transverse partition 31 provided in the housing 25. The part of the latter, which surrounds the spring 30, is joined to the atmosphere. The differential piston 28-29 has a central bore, controlled by the valve 26.
The chamber 35 of the housing 25, located between the piston 28 and the transverse partition 31 is in communication with the chamber of the casing 10, in which the pressure determined by the regulator 1 prevails and which corresponds to the instantaneous operating speed. A reservoir 32 is connected to the pipe joining these two chambers together, a constriction 33 being intended to determine, together with the reservoir 32, the value of the increase in pressure which influences the differential piston 28-29 against the antagonism of the spring 30. A bypass duct bypassing the reservoir 32 and the nozzle 33 comprises a check valve 34.
This device works as follows:
When braking at high speeds, and this results in a
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locking of the braked axles, influenced by the device which has just been described, the speed of rotation of the axles and, consequently, that of the governor l, decreases very quickly and is instantly reduced to zero, as it emerges from the part of left of diagram 1 of FIG. 6, which represents the rotation of the centrifugal weights of the regulator. The instantaneous stopping of the regulator causes a very rapid drop in the pressure of the brake cylinder, which is represented by diagram II in Fig. 6.
The rapid drop in the pressure in the housing 10, between the piston 3 and the partition 11, results in a corresponding decrease in the pressure in the. chamber 35 of the valve device 25. The spring 30 forces the differential piston 28-29 to the right, the valve 26 closes, the valve 27 opens and the pressure adapter 24 is supplied with compressed air in the direction of the decrease in braking intensity. If, at this moment, the axle, hitherto blocked, starts to rotate again as a result of the deaeration of the brake cylinder, the action of the regulator 1 will have the effect of a further increase in the pressure in the chamber of the housing 10. , between components 3 and 11.
However, the pressure in the. chamber 35 of the valve device 25 fails to increase to the same extent, as this is prevented by the nozzle 33 in combination with the reservoir 32. This pressure can therefore only increase gradually to the sufficient value. to move the differential piston 28-29 to the left, overcoming the antagonism of the spring 30. Consequently, when, after decompression of the brake cylinder, the axle, hitherto blocked, begins to rotate again, and this gives rise to a new filling of the brake cylinder, this filling is carried out first while the valve 27 is open, that is to say that the braking is low.
This fact is shown in diagram II of FIG. 6, by the position of point P1, which indicates the pressure level of the brake cylinder, corresponding to the
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low braking intensity. Point P2 'marked on the dashed line which extends diagram II, indicates that it is possible, by a judicious choice of the dimensions of the reservoir 32 and of the passage section of the nozzle 33, to determine at will l 'space of time during which low intensity braking is maintained.
When it is not a question of determining the shape of this diagram once and for all, but of being able, if necessary, to modify it at will according to the conditions of the track or other essential factors, it is possible to connect to the tank 32 a or more other reservoirs, and insert shut-off or throttle valves in the connection between these reservoirs. Another means of modifying the distance P1 P2 consists in replacing the fixed adjutqge 33 by an adjustment valve with several different passage sections.
The dotted diagram IIb, which represents a variation of the appearance of diagram II from the re-rotation of the unlocked axle subsequent to block braking, shows a less steep increase slope than that of diagrams II and IIa. This more gradual increase in the pressure in the brake cylinder is obtained by giving part 29 of the differential piston 28-29 a larger section than in the case which corresponds to the more rapid increase in pressure.
So that low-intensity braking is not delayed during slowing down, it is possible to provide, bypassing the nozzle 33, a check valve 34 opening towards the regulator, that is to say towards the housing 10. , and which allows deaeration of the chamber 35 without intervention of the retarding effect of the nozzle 33, that is to say, causes an immediate opening of the valve 27.
In the release devices described so far, the braking distance can sometimes become too long, since after the braked axle slip has been initiated and the brake cylinder pressure has been reduced to. the corresponding value
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Due to the friction between the wheel and the rail, the deaeration of the brake cylinder continues and is maintained for a certain period of time, the further increase in pressure in the brake cylinder only taking place at the end of this time.
The device must therefore be improved in the sense that, while allowing the decrease in the pressure of the brake cylinder to be rapidly pushed until the axle starts rotating again, and while ensuring that, at low speeds also, the new increase in the pressure of the brake cylinder does not start too early, for the causes already mentioned, in order to prevent the axle from remaining in the blocked state, this device however acts in such a way that the increase in the pressure of the brake cylinder is not unnecessarily delayed, as this could result in an extension of the braking distance.
The means to achieve this improvement consists in providing a controlled or controlled deaeration device, this device being added to the chamber whose compressed air content influences the control piston for the double-seat valve which, depending on the situation instantaneous, decompresses the brake cylinder or connects it to the compressed air source. The control of the deaeration device added, according to the invention, to the aforementioned chamber, is ensured, on the one hand, by making use of the pressure maintained by the centrifugal regulator as a function of the speed, and, on the other hand, by applying a closing spring, as well as a pressure which can only be balanced with said pressure determined by the regulator through a throttle orifice or nozzle.
This embodiment is shown in FIG. 7.
Fig. 8 shows diagrams of which the upper one represents the speed of the rotation of the braked axle considered, namely, a rotation alternately with and without skidding, while the lower diagram indicates the evolution of the cylinder pressure
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of brake. These diagrams relate to the embodiment according to FIG. 4.
Fig. 9 shows a graph corresponding to that of FIG. 8, but taking into account the new improvement brought to the subject of the invention.
Fig. 10 shows a detail of the device, aimed at simplifying the embodiment according to FIG. 7.
In the graph shown in FIG. 8, point 1.0 taken on the horizontal axis designates the start of braking.
Point 1.1 designates, on the upper diagram, the start of slipping of the braked axle which until then had turned, it is true, at a constantly decreasing speed, but did not show a tendency to slip. ts indicates the start of deaeration of the brake cylinder. 1.3 designates the point from which the reduced pressure of the brake cylinder drops below the value corresponding to the coefficient of friction. The upper diagram shows that from this point on the braked axle slip decreases and that the latter tends towards the slip free rotation.
The lowering of the pressure of the brake cylinder continues, however, until complete deaeration of this cylinder (point t4), after which, and if the axle turns freely, the pressure of the brake cylinder begins to increase again at point t4 to reach again, at point t5. a sufficiently high value. This increase in pressure is also necessary, because it is impossible to predict whether point 13 will be reached while the pressure of the brake cylinder is still decreasing or only after complete decompression of this cylinder. The location of this point on the graph will always be uncertain; it depended on widely varying conditions, such as speed, temperature, condition of rails, weather conditions, and the like.
So, if the deaeration of the brake cylinder was not sufficient
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If the pressure in the brake cylinder is prematurely increased again, this could result in the axle locking up during the remainder of the braking process.
As can be seen from the graph of FIG. 8, any subsequent decrease in the pressure of the brake cylinder from point t3 to point t4 means an unwanted extension of the braking distance. In practice, the further increase in brake cylinder pressure could begin at point t3 or. at least at a short distance downstream from this point; it is not necessary for the vehicle to run unbraked during the time limited by the points:! La and t4 'and slightly braked during the time between the points and, if, in a favorable case, the acceleration of the axle was already happening earlier.
If one evaluates only three seconds the space of time from t3 to t4 increased by half, é of the time interval which separates t4 from t5 'one obtains, for a walking speed amounting to 180 km / h. at the start of braking, an increase in the braking distance of 150 m. about.
The device according to Fig. 7 avoids this lengthening.
In addition to the elements shown in FIG. 4, this device comprises: a valve 36 controlling an orifice fully calculated for deaeration of the chamber 21, a control piston 37 actuating this valve, and a load spring 38 for this piston.
The drawing shows the pressure chambers which communicate respectively with the spaces of the cylinder located on either side of the piston 37.
This device works as follows:
As the speed of rotation of the axle increases, the pressure determined by the regulator 1 in the space above the piston 12a and in that to the left of the piston 37 increases. Passing through the nozzle 8, the pressure switches
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also denies the space located below the piston 12a and, therefore, also prevails in the chamber located to the right of the piston 37. The valve 36 is therefore closed under the action of the spring 38.
If, during braking, the axle starts to slip, the pressure in the chamber located above the piston 12 has dropped very sharply, so that the compressed air which is located under this piston lifts the latter, which has the effect of opening the valve 19 and causing the compressed air to act on the right face of the piston 17.
The double-seat valve 18 is therefore actuated in such a way that it interrupts the supply of compressed air to the brake cylinder C via line 22, and puts this cylinder in communication with port 23. opening to the atmosphere. When the axle starts to turn again, the pressure determined by regulator 1 increases; given the presence of the nozzle 8, the piston 12a is forced downwards, while the piston 37 is pushed to the right; the valve 36 opens, and the pressure acting on the right face of the piston 17 escapes very quickly. The double-seat valve 18 is reversed so as to occupy the position shown in the drawing; the brake cylinder C is connected to line 22 and fills again with compressed air.
This process is represented by the upper diagram in Fig. 9, with regard to rolling, skating and resuming rolling. The evolution of the pressure of the brake cylinder, which corresponds to this process, is represented by the lower diagram of this Fig. The points t1 't2' t3 and t5 correspond to the same points of the graph of FIG. 8. It can be seen that the various points of the graph of FIG. 9 are appreciably closer together than the corresponding points of FIG. 8, indicating a shorter duration of the process, and therefore the absence of an undesirable extension of the braking distance.
The valve 36 can be replaced by an elbow channel 39 formed in the upper end of the piston rod 12a,
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as shown in Fig. 10, the descent of the piston taking place in this case against the antagonism of a spring 40.
In order to reduce the risk of full braking again after release of the axle, following a slip, the installation according to the invention can be combined with a device whose role is to interrupt, for a certain time, the arrival of compressed air to the braking air reservoir, during the intervention of the said installation, so that the braking which occurs after the release of the axle reaches a maximum intensity lower than that of the braking initial.
If, according to Fig. 11, the device shown in FIG. 7 is modified in that the lower face of the piston 12a. is provided with a rod 43 whose lower end has a bent channel 44, improved operation is obtained as follows:
In the event that the brake axle begins to slip during braking, the centrifugal governor driven by this axle determines a decompression of the line 42 and, consequently, of the space located above the piston 12a, so that the latter is forced upwards and opens the valve 19, thus allowing the compressed air, coming from the pipe 41, to enter the chamber 21 and to move the piston 17 to the left, which then opens the valve of decompression of the brake cylinder.
As a result, the pressure in the chamber located below the piston 12a, and therefore also the pressure prevailing in the space located to the right of the piston 37 and in the reservoir 9, a pressure which, until this moment, could not to balance with the pressure - lowered during slippage - of the space located above the piston 12a, that through the nozzle 8, now undergoes a further decrease by the channel 44 formed in the piston rod 43.
We thus obtain that the pressure which, after the re-rotation of the axle which has slipped, is established, thanks to. the action of the regulator driven by this axle, in the space located above the piston 12a, and hence
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in the chamber located to the left of piston 37, the opposing pressure which could still have been exerted on this piston rapidly rises, so that the valve 36 opens, after which the piston 17 returns to the position shown in the drawing and the The brake cylinder can be refilled, which guarantees that the restarted axle will be braked again without delay. Fig. 12 shows another exemplary embodiment.
Here, the piston 12a, going up, drives a valve 45 which is integral with it, which has the effect of opening a chamber 46, which rapidly lowers, by a certain amount, the pressure which prevails below the piston 12 .
So that the device thus modified can be triggered with the same certainty as the previous construction methods, it is necessary to ensure that the channel 44 according to FIG. 11 or the valve 45 according to Fig. 12, only intervenes after opening the valve 19.
In the embodiment according to FIG. 13, the time relay according to Fig. 7 is improved in that it always triggers for the same slowing down, and that in the whole range of vehicle speeds. This is not the case in the relay according to Fig. 7, which comprises the elements 8, 9, 12a, 47, given that, when opening the deaeration valve, also controlled by the centrifugal regulator, of the line 42, the air - whose pressure in the spaces located on either side of piston 12a are established, under the action of the centrifugal regulator, as a function of the speed (high speed - high pressure, low speed - low pressure) - escapes more quickly from the space above the piston 12a, when it is under high pressure, than when it is slightly compressed.
As it has been shown by the tests, the delay relay, which is set for a slowing down of 1.5 for example at the walking speed of about 120 km / h., Does not react, at the speed of 80 km / h. .,
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that for a slowdown of about 2.5.
To remedy this drawback, the retaining force of the delay relay is made dependent on the speed, in the sense that a piston 48 is joined to the piston 12a, which exerts a greater force at high speeds than at low speeds, ensuring thus the necessary compensation, so that the delay relay 8, 9, 12a, 47, 48 reacts for the same slowing down in the whole range of speeds.
According to the embodiment shown in FIG. 14, the unlocking device shown in FIG. 7 is specially adapted for use in locomotives and motor vehicles, and this thanks to the addition of an anti-skid device making it possible to prevent the driving wheels from spinning in place, which occurs, as knows this, not only when starting, but generally at all speeds as soon as the grip limit is exceeded.
According to the invention, the device for preventing skidding in place is controlled by the same centrifugal regulator which controls the known device serving to release the axles braked to the block, so that the aim pursued is achieved with a small number of additional components. .
The elements which come in addition to the known device are the following: the piston 49 provided with a nozzle 50, the spring 51, the reservoir 52, the double valve 53, 54 and the control valve 55.
The on-site anti-slip system operates as follows:
During normal accelerations, which are about 0.5 m / sec. 2 the space to the right of piston 49, including reservoir 52, fills up, through nozzle 50, with air at the same pressure as that which prevailed on the left face of the piston 49, this filling being done with a regularity such that, thanks to the spring 51, the prston 49 keeps the valve 54 closed and the depressor
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pope 53 open.
However, if the acceleration exceeds the aforementioned value (for example a, u start of skating in place), the piston 49 moves to the right under the effect of the sudden rise in pressure on its left face, the rise caused by the valve 4a which, in this case, opens widely under the action of the regulator 1, the movement of this piston having the effect of opening the valve 54, after having previously determined the closing of the valve 53, of so that the pressurized air can enter the control valve 55. The latter operates the hourglass or eliminates the motive force in the manner known per se, depending on the circumstances.
Being able to be adjusted for a determined acceleration, this device can intervene early enough at the start of skating, so that the phenomenon of skating in place cannot reach its full development.
To facilitate the understanding of the curves of FIG. 15, reference will once again be made to FIG. 7.
The value of the pressure in the spaces located on either side of the control piston 12 is determined by the centrifugal regulator 1 as a function of the speed, given that the pressure which is established also acts against the piston controlled by the governor and that the displacement energy of the centrifugal governor, which alters with the speed, can always cope with an increasing counter pressure.
as is known, the motive energy of a centrifugal governor only reaches an appreciable value in the range of medium speeds} it can therefore happen that, in the case of block braking of the axles, occurred at low speeds, the pressure difference acting on the piston 12, -), of the release device, is insufficient to overcome the opposing forces (spring 47, valve 19), so that the control piston 12a does not perform any movement, and that the axles remain locked.
Else
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On the other hand, we have succeeded, it is true, in lowering this lower intervention limit of the release device to at least below the speed to which corresponds a reduction of the braking intensity from 220% to 80% of the speed. vehicle weight, that is, the speed at which the risk of jamming is reduced.
However, if the vehicle has brakes provided not with a lining, the coefficient of friction of which varies with speed, but with a lining with a coefficient of friction more or less independent of the speed, the risk of blocking is still too high. at small paces.
It is therefore necessary to further lower the intervention limit of the device. As the pneumatic part, with control piston, etc., of this device cannot be made more sensitive, because, in this case, the latter would also react following normal braking, the regulator of the release device is established. , in accordance with the invention, such that the pressure curve determined by this regulator exhibits, in the low speed range, a steeper slope than that which one would normally expect in the case of a centrifugal regulator .
The pressure-velocity diagram according to Fig. 15 shows curve X, as heretofore determined by the regulator and which is corrected by the improved regulator, to form curve X1. The curve X2, which is situated, as a whole, higher than the curve x, is obtained by another modification of the regulator.
Fig. 16. shows the advanced regulator. As is known, the piston 56, provided with a deaeration channel 57, moves to the left under the action of the centrifugal weights of the regulator, during the rotation of the axle, this movement having the effect of closing the valve. 4b and open the valve 4a, so that
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the pressurized air flows from the air tank to the chamber located above the piston 12a. The pressure which is then also established in the chamber 58, 'tends to push the piston 56 to the right, which would have the effect of closing the valve 4a.
However, as long as this counteracting pressure is absorbed by the springs 59 of the piston 60, which surrounds the piston 56, its effect remains insignificant, given the small dimensions of the surface of the piston 56 on which this pressure is exerted. The pressure in the chamber 58 only reaches its full effect when the piston 60 comes to rest against the shoulder 61 of the piston 56. This arrangement makes it possible to achieve the intended goal, namely, obtaining, even at low speeds , of a high control energy, as represented by the curve x1 in FIG. 15.
An equivalent solution would consist in providing articulations intended to modify, as a function of the number of turns, the transmission ratio of the lever arms on which the centrifugal weights act, the arrangement being for example such that at low speeds, the centers pivot points are located at points 62, while at high speeds they are placed at points 63.
Another solution of the same problem is represented by the curve x2 in FIG. 15. This curve is obtained by means of the spring 64, the initial tension of which determines, from the start of the rotation, the pressure p1 corresponding to the curve x2.
The two pistons 56, 60 which come into action successively, can be replaced by a piston whose active surface increases with pressure. The German patent? 639.201 shows exemplary embodiments of such a piston.