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Dispositif destiné à supprimer ou à prévenir l'enrayage dans les véhicules munis de freins à air comprimé.
Lorsque les conditions de circulation se trouvent modifiées dans le mauvais sens, un enrayage peut se produire dans les installations de freinage à fluide comprimé montées sur des véhicules et en particulier sur des véhicules ferrovi- aires.
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L'invention objet du brevet principal porte sur un dispositif supprimant automatiquement l'enrayage et même l'em- pêchant de se produire dans la plupart des cas, quelle que soit la cause de cet enrayage.
Le dispositif décrit dans le brevet principal se caractérise principalement en ce qu'on met en oeuvre une tri- ple valve de type usuel, branchée sur un distributeur d'air comprimé sur le ou l'un des cylindres de frein et sur un régu- lateur centrifugé.
Dans le cas où le frein considéré est un frein auto- variable, le brevet principal prévoit que le régulateur centri- fuge avec lequel est combinée la triple valve est le régulateur habituel dans de tels freins.
Dans le brevet principal on a fait remarquer que l'intérêt du désenrayeur est plus grand pour le frein auto- variable que pour le frein à pression-constante, étant donné que pour ce dernier la pression maxima fournie par le distri- buteur a une valeur déterminée à l'avance et telle que l'en- rayage ne se produise pas.
La présente invention due aux travaux de Messieurs Raoul BORDE, Théophile TARISIEN et Louis RICHARD a pour objet un mode d'exécution pratique d'un frein autovariable à dé- senrayeur et en particulier le groupement des différents or- ganes de l'installation.
La présente invention est caractérisée principale- ment en ce que : - L'équipement associé à chaque cylindre de frein comportant les organes habituels et en particulier une triple valve de distribution, un réservoir auxiliaire combiné avec un réservoir de détente, un réservoir supplémentaire réuni
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à la conduite générale par l'intermédiaire d'un clapet s'op- posant au retour du fluide sous pression du réservoir supplè- mentaire vers la conduite générale, les autres organes princi- paux associés au cylindre de frein sont groupés en trois en- sembles distincts réunis entre eux pax des conduites de con- nexion convenables, à savoir un ensemble relais de frein autc variable, un bloc de désenrayage et un autorégulateur centri- fuge.
- L'ensemble relais de frein autovariable comprend le relais transformateur et la valve de maintien de frein au- tovariable, ces deux organes étant montés sur un support com- mun dans lequel sont ménagées des canalisations raccordant à ces deux organes les conduites de connexion aboutissant à ceux-ci.
- Le bloc de désenrayage comprend la valve de dé- senrayage, le relais accélérateur et la valve de coupure, ces trois organes étant montés sur un support unique comportant des canalisations raccordant à ces organes les conduites de connexion aboutissant à ces derniers.
- L'équipement comporte en outre une valve d'échappé ment rapide associée au cylindre de frein et commandée par la valve de coupure.
D'autres caractéristiques et avantages particuliers de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen de la figure unique du dessin annexé qui représente schématiquement l'ensemble de l'ins- tallation de freinage installé sur un véhicule.
Le fonctionnement du frein est obtenu de la façon habituelle par la vidange totale ou partielle de la conduite générale 1 réalisée à partir du robinet de mécanicien (non représenté).
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Lorsque la voiture équipée de ce frein est immobile ou se déplace à faible vitesse, la pression dans le cylindre de frein 3 est réduite à une valeur environ moitié de ce que donne le régime habituel de freinage. Il est bien! entendu que le cylindre de frein 3 a une dimension telle que l'effort de freinage produit par cette pression réduite lors du serrage à est fond est égal à ce qui/obtenu sur les voitures de même poids destinées aux trains express ou aux trains omnibus.
Lorsque la voiture équipée de ce frein roule à grande vitesse, la pression dans le cylindre de frein 3 est fonction à la fois de la dépression produite dans la conduite générale 1 par le mécanicien et de la vitesse du véhicule. Pour un serrage à fond à vitesse maxima, la pression dans le cylin- dre de frein 3 est égale à celle qui est prévue dans les règle- ments en usage pour le freinage des trains de voyageurs, ce qui provoque un effort approximativement double de l'effort normal.
Au cours du ralentissement produit par le freinage, la pression dans le cylindre de frein 3 reste constamment éga- le à celle définie par la vitesse initiale du .véhicule et ce- la jusqu'à ce que la vitesse décroissante soit tombée aux en- virons d'une vitesse prédéterminée et généralement de l'ordre de cinquante Km à l'heure. A partir de cette vitesse, la pres- sion dans le cylindre de frein devient celle qui règne à l'arrêt du véhicule.
Si un enrayage se produit du fait du grand effort de freinage pendant le ralentissement entre la vitesse initia- le et la vitesse minimum, la variation de vitesse anormale de l'essieu provoque la vidange rapide du cylindre de frein 3 jusqu'à ce que l'essieu puisse reprendre sa vitesse de rota-
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tion normale. Le principe du mécanisme désenrayeur qui permet d'obtenir ce résultat a été exposé dans le brevet principal.
A ce moment, la pression dans le cylindre de frein 3 se rétablit presqu'instantanément à une valeur égale ou légèrement inférieure à la valeur précédente.
Ces divers résultats sont obtenus par la combinai- son de divers appareils de types connus. La présente inven- tion envisage principalement une disposition particulière de ces appareils, disposition que l'on va maintenant décrire en envisageant le cas d'un frein comportant un cylindre à deux étages de pression, alimenté par un relais à deux chambres d'excitation, un réservoir auxiliaire combiné avec un réser- voir de détente et enfin un réservoir supplémentaire.
On a représenté en 1 la conduite générale source de fluide sous pression et en 2 la triple valve de distribu- tî on. Celle-ci est du type habituel, mais le réglage des temps : alimentation du réservoir auxiliaire, serrage, des- serrage, peut tenir compte de conditions de fonctionnement spéciales à cet équipement.
Entre la triple valve 2 et la conduite générale 1 est placé un robinet d'isolement 32, une tuyauterie 33 relie la triple valve 2 à un réservoir auxiliaire 34 et une tuyau- terie 35 relie à la triple valve 2 le réservoir de détente 36..De la tuyauterie 35 part une conduite 37 qui aboutit à l'ensemble relais de frein autovariable. Cet ensemble compor- te :un support 38 auquel viennent se raccorder toutes les tuyauteries aboutissant à l'ensemble relais, dans lequel est logé un clapet de retenue 39 et sur lequel sont assemblés les appareils formant l'ensemble relais. Un relais transfor- mateur 40 constitué par un corps dont la partie inférieure
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est cylindrique intérieurement et dans lequel peuvent se déplacer deux pistons 41 et 42 de sections différentes et réunis entre eux par une tige commune 43.
Ces pistons entraî- nent dans leurs mouvements un tiroir d'échappement 44 et un clapet d'admission 45. Le tiroir 44 coopère avec un orifice d'échappement 46 qui réunit à l'atmosphère la chambre 47 du relais transformateur. Le clapet 45 permet de réunir à la chambre 47 la conduite 48 qui débouche par le support 38. A la chambre 47 aboutit directement une conduite 49. En dessous du piston 41 débouche une conduite 50 à laquelle se raccorde la canalisation 37. Sous le piston 42 et au-dessus du piston 41 débouche une canalisation 51 allant à la valve de maintien représentée sur le dessin à droite du support 38.
Le clapet 39 est disposé dans un élargissement de la canalisation 51 et permet d'isoler de celle-ci une conduite 52 ménagée dans le support 38 et à laquelle se raccordent une conduite 53 allant à l'autorégulateur centrifuge 4, et une conduite 54 allant au bloc de désenrayage. La valve de maintien 55 est constituée par un corps et un chapeau entre lesquels est serré un dia- phragme flaxible 56 dont les déplacements commandent par la tige 57 la position du clapet d'échappement 58. Une conduite 59 met en communication le diaphragme 56 avec la canalisation 52.
La canalisation 37 communique avec une canalisation 60 allant au support du bloc de désenrayage. Une conduite 61 se raccordant à la canalisation 49 et une conduite 62 dans laquelle débouche la canalisation 48 vont également au bloc de désenrayage.
Ce dernier comporte d'abord un support 63 auquel viennent se raccorder toutes les tuyauteries aboutissant au
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bloc de désenrayage et sur lequel sont assemblés les appa- reils constituant ce dernier.
Dans ce support sont ménagés le logement 64 d'un clapet de retenue 65 et une capacité 66. Sur le support 63 sont montés : - une valve de désenrayage 5 qui comme on l'a dit dans le brevet principal peut être une triple valve de type connu ou ne présentera que des différences de détail ou de forme avec les triple valves classiques, le piston 12 de cette triple valve entraîne dans ses déplacements un tiroir 20.
- une valve de coupure 67 constituée par un corps dans lequel peut se déplacer un piston 68 qui entraîne dans ses déplacements un clapet 69 de coupure et d'admission. La tige 70 réunit le piston 68 au clapet 69 et des ressorts 71 et 72 tendent à maintenir le clapet 69 en position fermée.
- une valve-relais 25 constituée par un corps dans lequel peuvent se déplacer deux pistons 73 et 74 qui entraî- nent l'un un clapet d'échappement 75, l'autre un clapet d'ad- mission 76.
Les pistons 73 et 74 se déplacent dans une chambre 77 réunie par la lumière 78 à l'échappement 79. Ce dernier met à l'atmosphère une capacité 80 réunie par la conduite 81 et la tuyauterie 82 au cylindre de frein 3. La capacité 80 est reliée en 83 à l'orifice du clapet 76 qui lui-même est mis en communication avec l'ensemble relais par la canalisa- tion 84 à laquelle se raccorde la tuyauterie 62. L'espace 77 compris entre les pistons 73 et 74 est relié par la conduite 85 et la chambre 86 à la valve de coupure 67.
La capacité 66 est réunie par le canal 87 à la val- ve de désenr ayage. La tuyauterie 54 débouche par la conduite
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88 dans le cylindre 89 où se meut le piston 12. La tuyauterie 60 aboutit au logement 64 du clapet 65.
La canalisation 90 et la tuyauterie 91 réunissent la valve de coupure au cylindre de frein 3 par l'intermédiaire d'une valve 92 à échappement rapide. La tuyauterie 61 aboutit à une canalisation 93 arrivant au clapet 69.
La valve d'échappement rapide 92 comprend un corps dans lequel se déplace un piston 94 qui peut ouvrir un clapet 95 de large section.
L'autorégulateur centrifuge 4 qui complète l'équi- pement comprend comme connu, un régulateur centrifuge 6 en- traîné depuis l'essieu du véhicule par une poulie 7. Ce régu- lateur agit sur un détendeur à pression variable 8 réuni par la tuyauterie 94 sur laquelle est inséré un robinet d'isole- ment 95 à la canalisation 61. La tuyauterie 53 aboutit égale- ment au détendeur 8 dont on voit en 21 le piston de commande et en 22 le clapet d'admission.
L'équipement comporte en outre, comme connu, un réservoir supplémentaire 96 que la conduite 97 réunit à l'en- semble de distribution par l'intermédiaire d'un clapet de retenue à piston 98. Une conduite 99 relie les canalisations 62 et 97.
Les capacités 34 et 36 sont déterminées de façon que dans le serrage à fond la pression d'égalisation soit d'environ 3,750 Kg/cm2 lorsque la pression de régime est de 5 Kg.cm2.
Le réservoir supplémentaire 96 a une capacité suf- fisante pour alimenter le cylindre a la pression de freinage maximum et pour compenser partiellement la perte d'air pro- duite par des désenrayages successifs.
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Deux valves de purge 100 et 101 sont montées res- pectivement sur le réservoir auxiliaire 34 et le réservoir supplémentaire 96.
On remarquera les joints 102 et 103, 104 et 105 qui assurent un raccordement étanche entre lessupports 38 et 63 et les appareils que ces supports maintiennent.
On va maintenant décrire le fonctionnement du frein autovariable à désenrayeur.
1 ) ALIMENTATION - DESSERRAGE -
Lorsque la conduite générale 1 est alimentera la pression de régime par l'air venant du robinet de mécanicien (non représenté sur le dessin), le piston de la triple-valve 2 permet l'alimentation du réservoir auxiliaire 34, tandis que le clapet de retenue à piston 98 permet l'alimentation du réservoir supplémentaire 96.
En même temps que l'air arrive au réservoir supplè- mentaire 96, il passe par la conduite 99 puis par la conduite 62, arrive au-dessus du clapet d'alimentation 45 du relais transformateur 40 faisant partie du bloc de transformation.
Il passe également par la conduite 84 et arrive sous le cla- pet 76 du piston d'alimentation 74 de la valve relais 25 du bloc de désenrayage.
Le tiroir de la triple valve 2 met en relation avec l'atmosphère par l'orifice calibré de desserrage, le réser- voir de détente 36, la conduite 37 et la dérivation 60. La conduite 37 aboutit sous le petit piston 41 du relais diffé- rentiel 40 dans le bloc de transformation. En conséquence, l'ensemble mobile vient dans la position desserrage repré- sentée sur le schéma. Le clapet d'alimentation 45 est fermé.
Le tiroir 44 découvre l'orifice d'échappement qui met à l'at- mosphère la conduite 61, sa dérivation 94 et son prolongement.
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L'autorégulateur centrifuge 4, la conduite 53, la chambre inférieure du diaphragme 56 de la valve de maintien 55, la conduite 54 sont à l'atmosphère.
Le diaphragme 56 permet l'ouverture du clapet 58 qui met à l'atmosphère l'espace situé entre les deux pistons 41 et 42 du relais transformateur 40.
Par la conduite 54, la chambre supérieure du piston 12 de la valve de désenrayage 5, est mise à l'atmosphère.
Par la conduite 61 et le clapet 69 ouvert, la cham- bre 77 comprise entre les pistons 73 et 74 de la valve-relais est mise à l'atmosphère.
Le clapet 76 du piston 74 est fermé et empêche l'ali- mentation du cylindre de frein 3. Le clapet 75 du piston 73 est ouvert ce qui met le cylindre de frein 3 à l'atmosphère.
Par le clapet 65 et la conduite 60 qui aboutit, par les conduits 37 et 35, au tiroir de la triple valve 2, la capacité 66 de la valve de désenrayage est mise directement en relation avec l'orifice d'échappement de la triple valve 2.
Les deux faces du piston 12 de la valve de désen- rayage 5 sont ainsi mises en relation avec l'atmosphère. Le ressort 13 repousse le piston 12 et son tiroir 20 dans la po- sition représentée sur la figure où la chambre supérieure du piston 68 de la valve de coupure 67, est mise à l'atmosphère, Le piston 68 est repoussé vers le haut par son ressort 71.
La chambre en-dessous du piston 94 de la valve d'échappement rapide 92 est mise à l'atmosphère par la con- duite 91 et l'orifice d'échappement 106 de la velve de cou- pure 67.
Lorsque le réservoir auxiliaire 34 et le réservoir supplémentaire 96 sont alimentés à la pression de régime, le frein est desserré et prêt à fonctionné.
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2 ) - SERRAGE -
Lorsque le mécanicien provoque une baisse de pres- sion partielle .'.ou totale dans la conduite générale 1, le clapet 98 se ferme et empêche le retour d'air du réservoir supplémentaire 96 à la conduite générale 1.
La triple valve 2 vient dans la position serrage et met en relation le réservoir auxiliaire 34 avec le réser- voir de détente 36 et la conduite 37.
La chambre en-dessous du petit piston 41 est ali- mentée à la pression du réservoir de détente 36. L'équipage mobile se déplace vers le haut. Le tiroir 44 ferme l'échappe- ment 46 et le clapet 45 ouvre l'admission de l'air venant du réservoir supplémentaire 96 par 99 et 62 dans la chambre 47 à la conduite 61 et à son prolongement au-delà de la dériva- tion 95.
De la conduite 61, l'air passe par le clapet 69 ouvert, de la valve de coupure 67 et arrive entre les pistons 73 et 74 de la valve relais 25. Le piston 73 se soulève et ferme l'échappement 79. Le piston 74 s'abaisse et ouvre le clapet d'alimentation 76. Le cylindre de frein 3 est alimenté à la pression déterminée par le relais transformateur 40 et répétée par le relais accélérateur 25.
Si la voiture est à l'arrêt, la valve de l'autoré- gulateur met à l'échappement la conduite 53. Il n'y a donc pas d'air dans la chambre entre les pistons 41 et 42 du relais transformateur 40. Etant donné les sections relatives des pistons 41 et 42 lorsque la pression dans la chambre 47 du tiroir 44 est égale à la moitié de la pression dans le réser- voir 36 de détente et la chambre en-dessous du piston 41, l'équipage mobile se déplace vers le bas. Le clapet d'admis-
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sion 45 se ferme et l'équilibre de l'équipage mobile étant réalisé, le tiroir 44 maintient l'échappement 46 fermé. La pression dans la conduite 61 sera transmise au cylindre de frein 3 par le relais 25.
Lorsque la voiture est à l'arrêt ou roule à vites- se lente, la pression dans le cylindre de frein 3 sera tou- jours la moitié de celle obtenue dans le réservoir de détente 36 par la triple valve 2 qui obéit à la façon habituelle à la baisse de pression dans la conduite générale 1.
Si la voiture se déplace à grande vitesse, la valve de 1' autorégulateur 8 ferme l'échappement et permet l'admis- sion de l'air à une pression proportionnelle à la vitesse du véhicule dans la conduite 53.
Cet air passe d'une part directement sous le dia- phragme 56 qui ferme le clapet 58, d'autre part, il soulève ,le clapet 39 et arrive dans la chambre entre les pistons 41 et 42 du relais transformateur 40. L'équipage mobile reçoit une poussée vers le haut proportionnelle au réglage de la triple valve et à la vitesse du .véhicule. La pression dans la chambre 47 du tiroir 44 qui est répétée dans le cylindre de frein 3 par le relais accélérateur 25 est donc fonction de ces deux variables. Lorsque la vitesse de l'autoragulateur 6 auto- rise dans la chambre entre les pistons 41 et 42 une pression égale à celle qui règne dans la conduite 94, la pression dans le cylindre de frein 3 est égale à celle dans le réservoir de détente 36.
Par la dérivation 54, ltautorégulateur 6-8 alimen- te également la chambre du piston 12 de la valve de désen- rayage 5.
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Par l'orifice 108 dans le piston, l'air s'écoule dans la chambre du tiroir 20. et alimente la capacité 66.
La valve de désenrayage est prête à fonctionner.
Le désenrayage s'effectue de la façon suivante :
Si le coefficient de frottement du sabot sur le bandage dépasse le coefficient d'adhérence de la roue sur le rail, la vitesse de la roue décroît très rapidement et la valve de l'autorégulateur 8 met la conduite 53 en communica- tion franche avec l'atmosphère.
La pression baisse rapidement dans la chambre du piston 12 de la valve de désenrayage b. L'air contenu dans la chambre du tiroir 20 et dans la capacité 66 repousse le piston 12 vers le haut contre le ressort 13. Le tiroir 20 découvre l'orifice 17 d'alimentation de la valve de coupure 67. L'air du réservoir 66 arrive sur le piston 68 qui s'abais- se et repousse le clapet 69. La communication entre la condui- te 61 et la chambre 77 entre les pistons 73 et 74 du relais 25 est coupée.
Cette chambre 77 et la capacité 86 qui lui est associée, sont mises enrelation avec la partie inférieure de la valve d'échappement rapide 92. Le piston 94 se lève et ouvre le clapet d'échappement 95 qui met le cylindre de frein 3 à l'échappement par un orifice de large section 107 qui assure un desserrage du frein presqu'immédiat.
Le frottement du sabot sur la roue s'étant annulé elle reprend sa vitesse normale et la valve de l'autorégula- teur admet de nouveau l'air de la conduite 94 dans la condui- te 53. L'air dans le réservoir 66 du bloc de désenrayage s'étant échappé par l'orifice calibré dans le piston 12, ce piston est repoussé dans sa position normale par le ressort
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13. Le tiroir 20 met la chambre supérieure de la valve de cou- pure 67 à l'échappement. Le ressort 71 de cette valve repous- se le piston 68 dans sa position normale. L'air dans la con- duite 91 et sous le piston 94 est mis à l'échappement par l'orifice 106. Le clapet 95 ferme l'échappement du cylindre de frein 3.
Le clapet 69 ouvre de nouveau la communication en- tre la conduite 61 et la chambre 77 entre les deux pistons 73 et 74 du relais 25. Le cylindre de frein 3 est de nouveau alimenté par l'air du réservoir supplémentaire 96 à une pres- sion qui est fonction de la pression dans le réservoir de détente 36 et de la nouvelle vitesse du véhicule.
Pendant le ralentissement dû au freinage précédant un arrêt, la valve de l'autorégulateur ( 6 - 8 ) provoque la vidange progressive de l'air contenu dans la conduite 53, L'orifice calibré 108 dans le piston 12 permet à la pression dans la capacité 66 et la chambre du tiroir 20 de s'égaliser constamment avec la pression dans les conduites 53 et 54 sans que la valve de désenrayage 5 fonctionne.
Le clapet 39 empêche l'échappement de l'air de la chambre entre les pistons 41 et 42 du relais transformateur 40. L'équipage mobile reste immobile et la pression dans le cylindre de frein 3 est maintenue pendent le. ralentissement à -Sa valeur initiale.
Lorsque la vitesse du véhicule est descendue aux environs de 50 Km/heure, la faible pression qui règne dans la conduite 53 permet au diaphragme 56 de s'abaisser sous l'effet de la pression initiale, donnée précédemment par l'autorégulateur 6-8 qui règne sur le clapet 58 de la valve de maintien 55.
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Ce clapet 58 s'ouvre et l'air contenu entre les pistons 41 et 42 du relais transformateur 40 s'échappe ra- pidement à l'atmosphère. L'équilibre de l'équipage diffé- rentiel du relais transformateur est détruit. L'équipage s'abaisse et permet l'échappement de l'air de la conduite 61 jusqu'à ce que la pression au-dessus du piston 42 soit envi- ron la moitié de celle qui règne sous le piston 41 et dans le réservoir de détente 36.
La baisse de pression dans la conduite 61 commande l'ouverture du clapet d'échappement 75 du relais accélara- teur 25 jusqu'à ce que la pression dans le cylindre de frein 3 soit celle correspondant au véhicule arrêté.
REVENDICATIONS
1 - Dispositif désenrayeur pour frein autovariable caractérisé par le fait qu'il comporte, associés aux organes habituels de l'équipement constitués en particulier par une triple valve de distribution, par un réservoir auxiliaire combiné avec un réservoir de détente et pax un réservoir supplémentaire réuni à la conduite générale par l'intermédi- aire d'un clapet s'opposant au retour du fluide sous pres- sion du réservoir supplémentaire vers la conduite générale, trois ensembles distincts réunis entre eux par des conduites de connexion, à savoir un ensemble relais de frein autovaia- ble, un bloc de désenrayage et un autorégulateur centrifuge.