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MECANISME ANTE-PATINAGE POUR FREINS.
L'invention est relative aux mécanismes anti-patinage destinés à être utilisés avec des freins hydrauliques et plus particulièrement aux mécanismes de cette nature destinés à être utilisés avec des freins actionnés par un maître cylindre.
Suivant une solution connue, on combine avec les mécanismes de freinage des véhicules pour voies ferrées et autres des mécanismes qui em- pêchent automatiquement les roues du véhicule de patiner, qui sont destinés à supprimer l'usure excessive en un point de la roue du véhicule et qui font agir le frein avec toute son efficacité, quelles que soiehtles conditions des surfaces de friction de la roue du véhicule et de la surface sur laquelle la roue roule.
Les travaux les plus importants à ce sujet ont été effectués à propos des roues de véhicules pour voies ferrées, et le besoin se fait sen- tir actuellement de l'application des principes connus des mécanismes anti- patinage des roues des véhicules pour voies ferrées à d'autres véhicules;, par exemple aux roues freinées des avionso Mais les transformations de cette na- ture ne sont pas faciles à effectuer, car les conditions d'encombrement et de poids des roues et.freins d'avions et de leurs mécanismes anti-patinage sont beaucoup plus rigoureuses que dans le cas des roues de chemin de fer.
De plus les caractéristiques d'absorption de l'énergie d'un frein de roue d' avion sont généralement très élevées et compliquent encore le problème.
En outre de nombreux freins d'avions sont actionnés par des mai- tre-cylindres commandés à la main et les solutions ordinaires adoptées dans la pratique pour les mécanismes anti-patinage des roues de véhicules pour voies ferrées consistant à laisser s'échapper de l'installation le fluide de freinage pendant que la pression de freinage se détende ne peuvent pas s'ap- pliquer aux freins à maître-cylindre commandé à la main en raison de la di- minution indésirable de la pression de la pédale.
L'objectif principal de l'invention consiste à remédier aux dif-
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ficultés et inconvénients précités et autres des mécanismes et dispositifs an- ti-patinage connus, au moyen d'un mécanisme perfectionné relativement peu coù- teux, léger, relativement peu encombrant, combiné avec un dispositif de frei- nage à maître-cylindre commandé à la main, de façon à obtenir un fonctionnement anti-patinage du frein sans à coups et extrêmement efficace.
D'autres objectifs de l'invention sont les suivants : un mécanisme anti-patinage combiné avec un frein à maitre-cylin- dre, dans lequel la pression de freinage se détend sans changement de posi- tion du piston du maître-cylindre et sans perte de fluide de freinage; un mécanisme anti-patinage combiné avec un frein à maitre-cylin- dre dans lequel le fluide de freinage s'accumule dans un cylindre accumula- teur lorsque la pression de freinage se détend, mais revient dans l'installa- tion de freinage en sortant du cylindre accumulateur, lorsque la pression de freinage s'exerce de nouveau;
un mécanisme anti-patinage dans lequel les dimensions et le poids du dispositif de déclenchement qui s'oppose au commencement de l'action du pa- tinage sont réduits par rapport à ceux des mécanismes connus, mais dans le- quel ce dispositif de déclenchement fonctionne d'une manière extrêmement sûre et efficace pendant des périodes de longue durée avec un minimum de frais d' entretien ou de surveillance; un mécanisme du type précité, qui comporte un interrupteur de sé- curité actionné à la main, servant à isoler instantanément le mécanisme an- ti-patinage automatique, et ce à n'importe quel moment, de l'installation de freinage,s'il convient de le faire;
un dispositif combiné avec le mécanisme anti-patinage, monté sur un avion,qui empêche de faire fonctionner le frein de l'avion jusqu'à ce que la vitesse des roues de l'avion ayant atterri atteigne celle de l'avion ou une valeur suffisante pour faire fonctionner le mécanisme anti-patinage. un mécanisme anti-patinage du type précité dans lequel la fréquen- ce et la durée du cycle d'application et de détente de la pression de freina- ge sont notablement réduiteso
Les objectifs précités de l'invention ainsi que d'autres, qui ap- paraîtront au cours de la description, sont réalisés par la combinaison d'un élément rotatif, d'un frein hydraulique freinant cet élément et d'un maitre- cylindre actionné à la main communiquant par un tuyau avec le frein.
Une sou- pape à deux voies est montée dans le tuyau qu'elle sert à ouvrir ou à fermer et un cylindre accumulateur communique avec le tuyau entre la soupape à deux voies et le frein. Le cylindre accumulateur contient un piston et une soupape à trois voies communique avec le cylindre accumulateur à son extrémi- té éloignée du tuyau. La soupape à trois voies établit la communication avec un accumulateur hydraulique ou avec un échappement et un dispositif accouple la soupape à deux voies et la soupape à trois voies de sorte que lorsque la première s'ouvre, la seconde communique avec l'échappement.
La combinaison est complétée par un dispositif poussant normalement la soupape à deux voies en position d'ouverture, un solénoide poussant cette soupape en position de fermeture et un dispositif sensible à une variation de vitesse de Isolément rotatif et faisant fonctionner le solénoide. Ce dernier dispositif a de pré- férence la forme d'un interrupteur rotatif de renversement de polarité com- mandé par l'élément rotatif, une source de tension à courant continu connectée à l'interrupteur, un condensateur connecté à la sortie de l'interrupteur, un relais actionné par le condensateur sous l'effet d'une brusque diminution de vitesse de l'interrupteur et un dispositif connectant le relais au solénoïde, de façon à le faire fonctionner.
La combinaison peut comporter un dispositif actionné à la main provoquant l'ouverture du circuit de l'interrupteur aboutis- sant au solénoide et un dispositif maintenant la soupape à deux voies en posi- tion de fermeture jusqu'à ce que l'élément rotatif ait atteint sa vitesse.
L'invention sera mieux comprise d'après la description détaillée qui en est donnée ci-après avec le dessin ci-joint à l'appui donné uniquement
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à titre d'exemple et sur lequel :
La fig. 1 représente sous forme schématique un mode de réalisa- tion choisi de préférence de l'invention et la fig. 2 représente sous forme schématique une variante de la source de tension variable provoquant le déclenchement du mécanisme anti-pa- tinage.
Suivant le mode de réalisation de la fig. 1, la référence 1 dé- signe un élément rotatif, par exemple un disque de frein avec lequel peut ve- nir en contact de friction, pour l'empêcher de tourner, un frein hydraulique 2 communiquant par un tuyau 3 avec un maître-cylindre 4 actionné manuellement par une pédale 5. Le tuyau 3 contient une soupape à deux voies 6 normalement ouverte et se fermant sous l'action d'un solénoide 7 combiné avec une tige de soupape 8.
Le tuyau 3 est également en communication avec un cylindre accu- mulateur 9 contenant un piston 10 et l'extrémité du cylindre accumulateur 9 éloignée du tuyau 3, communique par un tuyau 11 avec une soupape à trois voies désignée d'une manière générale par 12. La soupape à trois voies 12 comporte un piston plongeur 13,fixé sur la tige 8 de la soupape à deux voies 6 et un ressort 14 pousse le piston plongeur 13 de façon à maintenir la soupape à deux voies 6 normalement en position d'ouverture et à amener le piston plon- geur 13 de la soupape à trois voies 12 dans une position dans laquelle il fait communiquer le tuyau 11 avec un tuyau 15 aboutissant dans un réservoir d'air comprimé ou accumulateur hydraulique,indiqué schématiquement et dé- signé par 16.
te piston plongeur 13 de la soupape à trois voies 12 comporte un canal qui fait communiquer le tuyau 11 avec un orifice d'échappement ou de retour 17, lorsque le solénoide 7 est actionné et provoque le mouvement du piston plongeur 13, de façon à fermer la soupape à deux voies 6 et à ame- ner l'orifice 17 en face du tuyau 11.
Le fonctionnement du mécanisme décrit ci-dessus parait être évi- dent d'après la description qui précède. Il suffit d'ajouter que le ressort 14 pousse normalement la tige de soupape 8 de façon à ouvrir la soupape 6 et qu'en agissant sur la pédale de frein 5, on fait arriver le fluide hy- draulique par le tuyau 3 dans le frein 2, de façon à exercer un effort de freinage sur l'élément rotatif ou disque de frein. Pendant ce fonctionnement normal du frein, le tuyau 15 communiquant avec l'accumulateur hydraulique 16 fait arriver le fluide hydraulique sous pression par le tuyau 11 du côté du piston 10 éloigné du tuyau 3, de sorte qu'en fait, le cylindre accumula- teur 9 ne fonctionne pas.
Si la pression exercée par le frein 2 sur l'élément rotatif 1 est assez forte pour provoquer un patinage ou une décélération ex- cessive, un dispositif décrit ci-après fait entrer en action le solénoide 7, de façon à provoquer le mouvement de la tige de soupape 8 de droite à gauche à l'encontre de l'effort de poussée du ressort 14, afin de fermer la soupape à deux voies 6 et de provoquer le mouvement du piston plongeur 13 de la sou- pape à trois voies 12 de droite à gauche.
Le mouvement du piston plongeur 13 de droite à gauche fait commu- niquer le tuyau 11 avec l'orifice d'échappement 17, et le piston 10 vient de gauche à droite dans le cylindre accumulateur 9, en faisant ainsi diminuer la pression dans le tuyau 3 et en faisant cesser la pression du fluide hy- draulique dans le frein 2. La pression de freinage cesse ainsi de s'exercer sur l'élément rotatif 1 en empêchant ou atténuant le patinage.
Dès que l'ac- tion de freinage cesse de s'exercer de la manière décrite ci-dessus le cou- rant cesse de passer dans le solénoïde 7 et le ressort 14 provoque la réouver- ture de la soupape à deux voies 6 et le retour du piston plongeur 13 de la soupape à trois voies 12 dans la position de la figo 1, de façon à faire communiquer de nouveau l'accumulateur hydraulique 16 par les tuyaux 15 et 11 avec le côté droit du piston 10 du cylindre accumulateur 9 en faisant ainsi revenir dans le tuyau 11 le fluide hydraulique déplacé dans le cylindre ac- cumulateur 9.
Il ne se perd donc pas de fluide dans le tuyau 3, la pression est
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maintenue sur la pédale 5 et le frein recommence à fonctionner sous l'ac- tion de cette pédale. La pression peut être plus forte dans l'accumulateur hydraulique 16 que dans le tuyau 3 pour provoquer le fonctionnement décrit ci-dessus ou, ainsi que l'indique la figure., la surface du piston du côté droit subissant l'action de la pression du fluide de l'accumulateur hydrau- lique 16, peut être plus grande que sa surface du côté gauche subissant l' action de la pression du fluide hydraulique dans le tuyau 3. Le résultat est le même dans les deux cas.
Si on considère maintenant la commande du solénoïde 7 et en particulier le mécanisme qui y fait passer le courant en cas de patinage ou de décélération trop rapide de l'élément rotatif 1, le dispositif qui provo- que cette action peut prendre diverses formeso Suivant un mode de réalisation choisi de préférence de l'invention, le dispositif de commande du solénoide 7 comporte un interrupteur inverseur de polarité désigné d'une manière géné- rale par 18 et contenu dans un carter indiqué en pointillé sur la fig. 1. L' interrupteur inverseur de polarité comporte un arbre 19 qui tourne à une vi- tesse proportionnelle à celle de l'élément rotatif 1 et le tracé en traits mixtes 20 indique que l'élément rotatif 1 et l'arbre 19 sont généralement ac- couplés de façon à tourner en synchronisme.
Une came 21 montée sur l'arbre 19 vient en contact avec des bras 22 de l'interrupteur de façon à les amener al- ternativement en contact avec les contacts supérieurs 23 ou inférieurs 24 du circuit électrique représenté dans le rectangle en pointillé et comportant un condensateur 25.
L'interrupteur inverseur de polarité 18 est d'un type de fabri- cation courante et son fonctionnement n'est pas décrit en détail; il suffit de dire que cet interrupteur a pour effet de faire apparaître une tension à courant continu dans une résistance de charge 26 sous l'action d9une batterie d'accumulateurs 27 montés sur l'avion ou autre véhicule à freiner lorsque les conditions électriques sont celles qu'indique le diagramme schématique. La tension qui apparaît dans la résistance de charge 26 est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'élément rotatif 1 et de l'arbre 19 de l'interrup- teur inverseur de polarité 18.
La fig. 2 représente une autre forme de source de tension varia- ble,qui consiste dans une génératrice de courant continu 28 commandée par l'élément rotatif 1, fournissant une tension proportionnelle à la vitesse de rotation de Isolément rotatif et pouvant remplacer l'interrupteur in- verseur de polarité 18. La sortie de la génératrice 28 est connectée aux bor- nes 29 et 30 de la fig. 1 et dans ce cas la résistance de charge 26 n'existe pas. Mais ainsi qu'il a déjà été dit, l'interrupteur inverseur de polarité 18 a l'avantage de coûter moins cher et d'être moins encombrant et moins lourd que la petite génératrice à courant continu 28 et par suite on lui donne la préférence.
Le schéma des connexions de la fig. 1 comporte aussi un conden- sateur 31 à constante de temps, un relais d'intensité 32,un relais de puis- sance 33, un relais 34 à déclenchement retardé, dont la période est d'environ 0,2 secondes, et un relais 35 de fermeture retardée, dont la constante de temps est d'environ 3,0 secondes. Le circuit contient encore une lampe d'a- vertissement 36, un interrupteur 37 de fermeture et d'ouverture commandé à la main et un micro interrupteur 38 combiné avec une came 39 solidaire de la béquille d'atterrissage 40 de l'avion. L'interrupteur 38 est normalement fermé par la came, à moins que le poids de l'avion agissant sur la béquille d'atterrissage 40 soit suffisant pour écarter la came 39 de l'interrupteur 38. Le solénoïde 7 est connecté au circuit de commande par des conducteurs 41 de la manière indiquée.
Le fonctionnement du circuit de commande et du solénoide 7 est le suivant :
L'élément rotatif 1 en rotation normale fait apparaître une ten- sion aux bornes 29 et 30 de façon à charger le condensateur à constante de temps 31. Si la décélération de l'élément rotatif 1 devient trop rapide, c'
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est-à-dire si un patinage se produit, la tension aux bornes 29 et 30 di- minue de façon à provoquer la décharge du condensateur 31 ou l'arrivée d'une tension de réaction suffisante pour exciter le relais d'intensité 32 qui fait fonctionner le relais de puissance 33 et fait ainsi passer le courant dans le solénoide 7.
Ainsi qu'il a déjà été dit, le solénoïde 7, en fonctionne- ment,provoque la fermeture de la soupape à deux voies 6 et fait venir la soupape à trois voies 12 dans une position dans laquelle la pression cesse de s'exercer du côté droit du piston 10 du cylindre accumulateur 9 en permet- tant ainsi au piston de se déplacer de gauche à droite et de faire cesser la pression de freinage dans le tuyau 3. La pression de freinage cessant de s' exercer, cela interrompt ainsi la décélération de l'élément rotatif 1, en fai- sant cesser la décharge du condensateur au moment où la tension réapparaît aux bornes 29 et 30 sous Inaction de l'interrupteur inverseur de polarité 18.
Il en résulte que"les relais 32 et 33 s'ouvrent, que le courant cesse de passer dans le solénoide 7 et que le ressort 14 provoque la réouverture de la soupa- pe à deux voies 6 et fait revenir la soupape à trois voies 12 dans une posi- tion dans laquelle le fluide hydraulique sous pression revient du côté droit du piston 10 en faisant ainsi revenir le fluide déplacé du cylindre accumula- teur 9 dans le tuyau 3. Il est facile de voir que la soupape à deux voies se ferme d'abord et s'ouvre ensuite et que par suite la suppression temporaire de l'effort de freinage de la manière ci-dessus ne fait pas diminuer le tra- jet de la pédale.
Pour que l'action d'anti-patinage s'exerce avec certitude, il est nécessaire de faire cesser l'effort de freinage ou de l'empêcher de s'exer- cer au moment où les roues de l'avion viennent en contact avec le solo Ce résultat est obtenu au moyen du relais 34 à déclenchement retardé, du micro- interrupteur 38 et de la came 39. Plus spécialement, lorsque le micro-inter- rupteur 38 est fermé, du fait que la came 39 vient en contact avec lui, le relais 34 est excité pour empêcher qu'il soit possible d'exercer un effort de freinage avant qu'une charge d'atterrissage suffisante s'exerce sur la béquille, de façon à éloigner la came 39 de l'interrupteur 38 et à ouvrir ainsi l'interrupteur, à ouvrir le relais 34 et faire cesser le passage du courant dans le solénoïde 7.
L'élément rotatif 1 peut ainsi atteindre la vitesse datterrissage et la tension de réglage peut être fournie par 1, interrupteur 18 ou la génératrice à courant continu 28. Etant donné qu'une charge très considérable peut s'exercer très rapidement sur la béquille d' atterrissage, le relais 34 est du type à déclenchement, retardant d'environ 0,2 seconde le passage du courant dans le solénoide 7, c'est-à-dire jusqu' à ce que les roues tournent assez rapidement pour faire arriver dans le cir- cuit anti-patinage une quantité d'énergie suffisante pour faire démarrer son fonctionnement de la manière décrite ci-dessus.
Le relais 35 est monté dans le circuit de façon à constituer un dispositif de sécurité en cas de mauvais fonctionnement. Dans le cas où un des relais ne retombe pas, ou le micro-interrupteur 38 ne s'ouvre pas, l'ef- fort de freinage ne s'exerce pas puisque le courant passe dans le solénoide 7. Si le courant passe dans le solénoide 7 plus longtemps qu'il ne convient, par exemple pendant 3,0 secondes, le relais 35 est excité de façon à ouvrir les contacts 42 et 43 et à fermer les-contacts 44 et 42. Il en résulte que le courant cesse de passer dans le solénoïde 7 et que la lampe 36 s'allume, en restant allumée tant que le dérangement subsiste.
L'interrupteur 37 ac- tionné à la main et disposé sur le tableau de bord empêche, lorsqu'il est ou- vert, le courant de passer dans le solénoide 7. En d'autres termes couver- ture de l'interrupteur 37 a pour effet d'isoler complètement le mécanisme anti-patinage du circuit de commande, et par suite aucun des éléments du mé- canisme anti-patinage ne fonctionne et le courant ne passe jamais dans le so- lénoide 7. Le fonctionnement du frein est ainsi complètement sous la commande de la pédale de frein 5.
Il est souvent avantageux de diminuer la fréquence du cycle de 1' application de la pression de freinage et la durée totale du cycle, et de fai- re prendre à la pression de freinage effective la valeur qui assure sensible-
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ment l'effort de freinage maximum sans patinage. A cet effet, le dispositif suivant l'invention comporte un régulateur de pression 45 disposé à l'inté- rieur du rectangle en pointillé. Ce régulateur comporte un cylindre 46 commu- niquant à ses extrémités avec le tuyau 3, une de ces extrémités communiquant avec le tuyau 3 par l'intermédiaire d'une soupape de retenue à une voie 47 s' ouvrant dans la direction de la flèche. Une soupape de retenue à une voie 48 s'ouvrant dans la direction de la flèche est montée dans une dérivation du cy- lindre 46.
Dans le cylindre 46 est monté coulissant un piston 49 poussé nor- malement par un ressort de compression 50 vers l'extrémité du cylindre éloig- née du frein 2. Le piston 49 est percé d'un canal 51, dont les dimensions sont choisies en marne temps que celles du reste du régulateur, de façon à faire fonctionner le régulateur de la manière suivante :
La pression appliquée au maître-cylindre 4 fait passer le fluide sous pression dans la soupape 47, mais non dans la soupape 48 et fait avancer le piston 49 à l'encontre de l'action du ressort 50 en refoulant le fluide hors du cylindre 46 et appliquant l'effort de freinage total sur le frein 2.
Lorsque la pression se détend dans le tuyau 3, du fait que le cylindre accu- mulateur 9 fonctionne par exemple, le fluide sortant du frein 2 passe par la soupape 48 et la soupape 47 se ferme. Il résulte de la fermeture de la soupa- pe 47 que le piston 49 fonctionne à la manière d'un amortisseur sous l'effet de la poussée de retour exercée par le ressort 50.
La vitesse de retour du piston 49 est constante et en choisissant d'une manière appropriée les dimensions relatives des éléments du régulateur, on fait durer généralement ce retour environ une demi-seconde.
Lorsque la pression de freinage s'exerce de nouveau du fait que le cylindre accumulateur 9 se vide, avant que le piston 49 soit revenu dans sa position de repos, la pression qui s'exerce de nouveau fait venir le pis- ton 49 à fin de course avant que la pression de freinage totale s'exerce sur le frein 2. Cette seconde pression ne s'établit donc pas dans le frein 2 aus- sitôt à la valeur de la pression dans le tuyau 3 en avant du régulateur 45.
Il résulte d'une détente et d'une réapplication répétées de la pression de freinage dans le tuyau 3 en avant du régulateur 45 qu'ainsi qu' il a été décrit, l'effort de freinage diminue progressivement dans le frein 2 cette pression étant déterminée par le débit du fluide dans le canal 51 du piston 49.
Il en résulte que la fréquence du cycle de détente et de réappli- cation de la pression de freinage diminue, que celle-ci a tendance à se ré- gler rapidement à une valeur pour laquelle elle exerce l'effort de freinage maximum., sans patinage, et que la durée de ces cycles diminue. Le régulateur a donc la propriété avantageuse de provoquer.des diminutions de pression plus fortes dans le frein 2, lorsque les resserrages du frein deviennent plus forts et/ou que leur fréquence augmente.
Le dispositif suivant l'invention comporte aussi si on le désire, un interrupteur 52 de contrôle à bouton poussoir, susceptible de connecter un des poles de la batterie 27 à la borne 29 par l'intermédiaire d'une résistan- ce 53. Lorsque l'interrupteur à bouton poussoir 52 est fenné, une.tension ap- paraît aux bornes 29 et 30 et est suffisante pour faire fonctionner le relais 32 et par suite le solénoide 7. Une lampe de vérification de patinage 54 con- nectée en parallèle avec le solénoïde 7 indique que le mécanisme anti-patina- ge fonctionne d'une manière satisfaisante. Un pilote énumérant sa "check list" avant l'atterrissage peut donc vérifier que le mécanisme anti-patinage de son avion est en bon état de fonctionnement.
Suivant l'invention le relais 32 du circuit décrit ci-dessus peut être remplacé par un relais polarisé à commutateur unipolaire.
Il,est facile de voir d'après ce qui précède que le but poursuivi par l'invention est atteint au moyen d'un mécanisme relativement simple, faci-
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le à installer et à entretenir combiné avec un frein actionne par maître-cy- lindre et exerçant sur lui une action anti-patinage très efficace. Cette combi- naison est caractérisée en ce que la pression exercée sur la pédale ne dimi- nue pas,même lorsque le mécanisme anti-patinage a fonctionné à plusieurs re- prises.
L'invention ne doit pas être. considérée comme limitée aux modes de réalisation représentés et décrits, qui n'ont été choisis qu'à titre d' exemple.