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PERFECTIONNEMENTS AUX FREINS , A CHARGE AUTOMATIQUE.
La présente addition a pour but d'apporter au frein à charge automatique décrit dans le brevet principal et dans la première addition des améliorations de deux ordres différents consistant
1 ) En une meilleure réalisation mécanique permettant d'aug- menter le rendement mécanique général du dispositif et de rendre sa fabri- cation moins couteuse.
2 ) Dans l'obtention du freinage optimum pour toutes les char- ges du véhicule grâce à un dispositif particulier permettant de trans- former la courbe de freinage en fonction de la charge en une droite qui soit entièrement comprise entre les limites maximum et minimum imposées par les prescriptions de l'U.I.C. pour les freins Il à. charge automatique".
Le premier de ces deux objectifs est atteint grâce à une nou- velle conception de l'ensemble du levier multiplicateur, de l'organe mobi- le et du moyen permettant de bloquer l'organe mobile sur le levier multi- plicateur au moment où s'exerce l'effort de freinage.
La présente invention due aux travaux de monsieur Anselme NEVEU est caractérisée à ce point de vue par un organe mobile constitué par un levier articulé à l'extrémité de la bielle de commande et muni à ses extré- mités respectivement d'une denture fixe et d'une roue dentée rotative, un ressort ancré sur la bielle de commande maintenant constamment la roue dentée en prise avec une denture fixe correspondante du levier multipli- cateur.
D-autre part,, en ce qui concerne le deuxième objectif, la présen- te invention est caractérisée par le fait-que des moyens mécaniques entraî- nés par la bielle de commande, quand celle-ci tourne sous l'action du sys- tème articulé commandant la position de l'organe mobile par rapport au le- vier multiplicateur, sont-agencés de manière à modifier l'action du ressort
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compensateur en vue de réaliser un déplacement de l'organe mobile qui fournisse un effort de freinage rigoureusement proportionnel à la charge du véhicule.
On décrira maintenant, à titre d'exemples, différentes modes de'réalisation de l'invention, en se référant au dessin annexée mais il est bien entendu que les exemples choisis ne sont nullement limitatifs et qu'il est possible de concevoir un grand nombre de variantes des dispositifs décrits et représentés sans échapper pour cela au domaine de l'invention
Sur le dessin annexé :
La figure 1 représente en élévation, avec coupes partielles, l'ensemble d'un mode de réalisation dans lequel on a omis, dans un but de clarté et de simplification le dispositif permettant de transformer en une droite la courbe de freinage courante ;
les figures 2, 3 et 4 représentent respectivement en élévation, de profil et en plan, avec une plus grande échelle, 1$ensemble du levier multiplicateur et de 1'organe mobile du dispositif de la figure 1, la figu- re 4 étant coupée suivant la ligne IV-IV de la figure 2; la figure 5 représente le diagramme des efforts de freinage en fonction du poids à freiner, dans le cas d'un frein ordinaire à charge automatique et dans le cas d'un frein conforme à l'invention, les droites limites imposées par les prescriptions de l'U.I.C. étant également repré- sentées; la figure 6 représente en élévation un premier mode de réalisa- tion du dispositif de transformation de la courbe de freinage; la figure 7 représente en élévation un deuxième mode de réali- sation de ce dispositif.
Le mode de réalisation représenté sur la figure 1 est une application de l'invention à un wagon à deux essieux. L'ensemble du levier multiplicateur, de l'organe mobile et du système de blocage de celui-ci est identique pour chaque essieu.
On voikt en 1 la bielle de traction actionnée par le cylindre de frein, en 2 le levier multiplicateur et en 3 la bielle de commande agis- sant sur la timonerie d'essieu. Le point d'articulation de la bielle de commande sur le levier multiplicateur au moment du freinage varie en fon- ction de la charge à freiner comme dans la première addition au brevet principal et contrairement au système de frein décrit dans le brevet prin- cipal.
1, organe mobile ou verrou 4 consiste en un levier articulé en 5 à l'extrémité de la bielle de commande 3 et muni à ses extrémités respec- tivement d'une denture fixe 6 et d'une roue dentée rotative 7. Le levier multiplicateur 2 articulé en 8 sur le châssis du véhicule est muni d'une denture 9 avec laquelle engrène, soit-la denture fixe 6 soit la roue dentée 7 de l'organe mobile 4, suivant que le frein se trouve en position de serrage ou en position de desserrage comme on va l'expliquer plus en détail un peu plus loin.
En position de desserrage, le ressort 10 fixé à une extrémité en un point de la bielle de commande 3 et à l'autre extrémité sur l'axe de la roue dentée 7 maintient celle-ci engrenée avec la roue 9 comme on le voit sur la figure 1. Au moment du freinage, la bielle de traction 1 fait pivoter le levier multiplicateur 2 dans le sens des aiguilles d'une montre autour de son axe 8, provoque par conséquent la rotation de l'organe ,mobile ou verrou 4 dans le même sens malgré l'action antagoniste du ressort 10 et amène finalement la denture fixe 6 en prise avec la denture 9, la roue den- tée 7 restant toujours engrenée avec la denture 9.
Le système articulé commandant la position de l'organe mobile 4 le long du levier multiplicateur 2 est identique à celui décrit dans la pre- mière addition au brevet principal. Ce système articulé, qui reçoit son
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mouvement des jumelles 11 des ressorts de suspension de l'essieu considéré au moment où la charge du véhicule est modifiée;, comprend un levier 12 articulé en un point fixe 13 du châssis,une biellette 14 articulée à une extrémité sur le levier 12, un levier 15 susceptible de pivoter autour d'un axe fixe 16 et articulé à ses extrémités d'une part en 17 sur la biellette 14 et d'autre part en 18 sur une biellette 19 articulée elle-même par ail- leurs en 20 sur la bielle de commande 3 de la timonerie d'essieu.
Un ressort compensateur 21, dont l'extrémité inférieure est fixée sur le levier multiplicateur 2 et dont l'extrémité supérieure est fixée sur l'axe 5 du verrou 4, tend à maintenir celui-ci dans sa position basse. On comprend que, lorsque la charge du véhicule est modifiée, le verrou 4 se déplace le long du levier multiplicateur 2, la roue dentée 7 tournant sur elle-même en restant toujours engrenée avec la denture 9; si on augmente la charge, la bielle de commande 3 tourne dans le sens des aiguilles dune montre par rapport à la timonerie d'essieu et le verrou 4 se déplace vers le haut en tendant le ressort compensateur 21.
Des butées.22,23 et 24 sont prévues pour limiter les déplace- ments respectifs de la bielle de commande 3 , du levier 12 et du levier 15.
La timonerie d'essieu est inchangée et il n'est donc pas utile de la décrire ici.
Il est avantageux de munir le dispositif que l'on vient de dé- crire d'un régleur automatique de timonerie réglant de façon précise la course de collage des sabots sur les roues et rattrapant automatiquement l'usure des sabots, des bandages de roues et des axes de timonerie. Ce régleur ne faisant pas partie de l'invention ne sera pas décrit en détail ici.
Comme on l'a précisé plus haut, le véhicule à deux essieux com- porte un dispositif identique à celui que l'on vient de décrire pour chacun de ses deux essieux; les deux dispositifs de freinage sont montés de.façon que les quatre jumelles (côté centre du wagon) des ressorts de suspension participent au réglage du verrou 4 en fonction de la charge à freiner.
De cette manière, chaque essieu est freiné en fonction de sa charge propre, conformément au but exposé dans le brevet principal.
On remarquera que le levier 15 est disposé différemment d'une part sur la figure 1 et d'autre part sur la figure 2; cette différence corres- pond évidemment à deux réalisations distinctes.
On va expliquer maintenant, en se référant à la figure 5, l'inté- rêt qu'il y a à transformer en ligne droite la courbe de freinage habituelle en fonction de la charge. Les diagrammes représentés sur la figure 5 corres- pondent à un wagon dont la tare est de 12,5 tonnes et dont le chargement maximum est de 16 tonnes. Pour faciliter les explications qui vont suivre, on considèrera plus particulièrement les charges suivantes sur rails.:
EMI3.1
<tb> Tare <SEP> seule <SEP> = <SEP> 12 <SEP> T.5
<tb> Tare <SEP> plus <SEP> 1/4 <SEP> de <SEP> charge <SEP> = <SEP> 16 <SEP> T.5.
<tb>
Tare <SEP> plus <SEP> 1/2 <SEP> charge <SEP> = <SEP> 20 <SEP> T.5.
<tb>
Tare <SEP> plus <SEP> 3/4 <SEP> charge <SEP> = <SEP> 24 <SEP> T.5. <SEP> et <SEP> enfin
<tb> Tare <SEP> plus <SEP> charge <SEP> totale <SEP> = <SEP> 28 <SEP> T.5.
<tb>
Les différents points correspondant respectivement à ces charges sur rails sont indiqués par :
EMI3.2
T - 1/4 - 1/2 - 3/4 - Gh
Les droites 3 et 4 correspondent respectivement aux limites infé- rieure et supérieure imposées par l'U.I.C. pour le genre de frein considéré ici.
La courbe 1 représente le diagramme des efforts de freinage pour un frein à charge automatique dun modèle quelconque et pour la position "voyageurs" ;on voit d'après cette courbe que le rapport de l'effort de frei-
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nage au poids sur rails n'est pas constant dans ce cas. Même lorsque les points extrêmes T et Ch de cette courbe 1 sont fixés à l'avance d'après la valeur du freinage maximum admissible, la flèche de la courbe 1 par rapport à la droite 2 est très importante pour la charge 1/2 et la courbe 1 est pres- que tangente à la droite 3 de limite inférieure pour cette valeur de la char- ge; c'est pourquoi, quand on passe de la position "voyageurs" à la position "marchandises", le milieu de la courbe 1 dépasse franchement la limite in- férieure 3 imposée par l'U.I.C.
Il y a par conséquent intérêt à établir un frein donnant des efforts de freinage représentés par la droite idéale 2.
Si on considère le wagon particulier défini ci-dessus et les charges sur rail qui ont été indiquées plus haut on peut établir le tableau suivant qui montre bien la différence entre les résultats obtenus avec un frein cor- respondant à la courbe 1 et un frein correspondant à la ligne droite 2
EMI4.1
<tb> Charges <SEP> . <SEP> T <SEP> 1/4 <SEP> 1/2 <SEP> : <SEP> 3/4 <SEP> : <SEP> C
<tb>
<tb> Ligne <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 14T.8 <SEP> 17T.2 <SEP> : <SEP> 21 <SEP> T. <SEP> 25T.8 <SEP> 30T.8 <SEP> : <SEP>
<tb>
<tb> Ligne <SEP> 2 <SEP> : <SEP> 14T.8 <SEP> 18T.8 <SEP> : <SEP> 22 <SEP> T.8 <SEP> 26T <SEP> .8 <SEP> 30T.8 <SEP> :
<SEP>
<tb>
On se rend compte, en examinant le -tableau, de l'importance du perfectionnement réalisé avec un frein correspondant à la ligne droite 2, puisqu'un tel frein fournit des efforts de freinage qui restent toujours compris entre les limites maximum 4 et minimum 3, aussi bien en freinage lent (marchandises) qu'en freinage rapide (voyageurs).
Pour obtenir ce freinage idéal, on ajoute au frein décrit pré- cédemment un dispositif mécanique que la bielle de commande entraîne quand elle tourne sous l'action du système articulé commandant la position du verrou et qui modifie l'action du ressort compensateur de manière à obte- nir un effort de freinage rigoureusement proportionnel à la charge du vé- hicule On a représenté sur les figures 6 et 7 deux modes de réalisation de ce dispositif mécanique permettant de transformer la courbe 1 en une ligne droite 2 (figure 5).
Le dispositif de la figure 6 comporte un balancier 25 articulé vers son centre sur le verrou 4; le, ressort compensateur 21 est fixé à son extrémité supérieure sur une des extrémités du balancier ; 3 l'autre extrémi- té du balancier est commandée,3 pour provoquer des rotations du balancier autour de son axe 26, par un renvoi de sonnette 27 articulé à une extrémi- té sur le balancier en 28, à son sommet sur une biellette 28a articulée elle- même d'autre part en 29 sur le levier multiplicateur 2, et enfin portant à son autre extrémité un galet 30 appuyé constamment par l'action du res- sort compensateur sur une came 31 portée par la bielle de commande 3.
On a représenté sur la figure 6 en traits mixtes les positions de l'axe central 26 et des extrémités du balancier 25 pour les cinq charges différentes définies précédemment et désignées par T, I/4, I/2, 3/4 et Ch.
Il est facile de démontrer que les positions de l'axe central 26 correspon- dant respectivement à ces différentes charges ne sont pas équidistantes dans le cas où le diagramme de freinage est une ligne droite. Pour obtenir les différentes positions du balancier représentées sur la figure 6 et correspondant aux cinq charges considérées, ces positions fournissant un effort de freinage proportionnel à la charge il faut modifier à chaque in- stant l'action du ressort compensateur de manière à transformer la courbe 1 en ligne droite 2 (figure 5); pour cela, il faut augmenter d'abord la pente de la courbe jusqu'à la charge I/2, puis la diminuer ensuite;
l'in- clinaison du balancier qui va-d'abord en augmentant jusqu'à la charge 1/2 puis en diminuant au fur et à mesure de l'augmentation de la charge, four- nit d'abord une diminution.,puis une augmentation de Inaction du ressort et permet ainsi d'obtenir la transformation désirée de la courbe 1.
On remarquera sur la figure 6 la constance de l'allongement du ressort entre les positions considérées successives du verrou 40
Le dispositif représenté sur la figure 7 et permettant de réa- liser le diagramme de freinage de la ligne droite 2 'comporte un levier 32
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articulé à son extrémité inférieure en 33 sur le levier multiplicateur 2, une première biellette 34 articulée d'une part en un point intermédiaire 35 de ce levier et d'autre part sur l'axe 26 du verrou 4, et enfin une deu- xième biellette 36 articulée à une extrémité en 37 sur le levier 32 au- delà du point intermédiaire 35 et portant à son autre extrémité un galet 38 sur lequel est fixée l'extrémité supérieure du ressort compensateur 21;
le galet 38 peut rouler sur un chemin de roulement 39 prolongeant la biellette 34 au-delà du verrou 4; on voit que,lorsque la bielle de commande 3 s'élève sous l'action d'une augmentation de la charge, ,le sys- tème articulé que l'on vient de décrire se déforme et le galet 38 se dé-. place vers l'extrémité du chemin de roulement 39 en augmentant ainsi le bras de levier d'action du ressort sur le verrou.
On a représenté en traits mixtes sur la figure 7 les positions successives de l'axe 26 et du galet 38 correspondant aux cinq charges par- ticulières déjà considérées. On voit que, contrairement à ce qui se passe dans le dispositif de la figure 6, l'allongement du ressort compensateur 21 n'est pas constant entre les positions successives du verrou correspon- dant aux charges particulières considérées; cet allongement diminue, mais par compensation, le bras du levier, avec lequel le ressort compensateur 21 agit sur la biellette 34 et par conséquent sur le verrou 4, augmente en même temps que la charge suivant une loi qui fournit des positions correc- tes du vermu et réalise la proportionnalité entre l'effort de freinage et la charge.
REVENDICATIONS
1 - Frein à charge automatique caractérisé par le fait .qu'un organe mobile constitué par un levier articulé à l'extrémité de la bielle de commande est muni à ses extrémités respectivement d'une denture fixe et d'une roue dentée rotative, un ressort ancré sur la bielle de commande sol- licitant la roue dentée rotative en prise avec une denture fixe correspon- dante prévu sur un levier multiplicateur, et les dispositions étant telles que toute traction exercée par la timonerie centrale sur le levier multi- plicateur fasse pivoter l'organe mobile en tendant ledit ressort jusqu'au moment où la denture dudit organe vienne en prise avec la denture du levier multiplicateur.