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Dispositif pour régler le rapport d'amplifieation variable
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r.wrwr.w¯.¯..¯r¯.,r....¯rr¯¯.,r,r.,¯rr.r...¯rr......¯,¯¯rrr.¯¯¯.¯¯..r dans des freins de véhicules. suivant le degré de chargement
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L'invention se rapporte à des freins pour véhicules, ferroviaires principalement, dans lesquels le rapport d'amplifioation de la timonerie de frein entre la source de l'effort de freinage (cylindre de frein) et les organes de freinage (sabots de frein), est rendu variable dans la but d'adapter l'effort de freinage à la charge du véhicule; cette variation du rapport d'amplification est obtenue en déplaçant le point d'appui d'un ou de plusieurs leviers de la timonerie.
On sait que, pour réaliser automatiquement le déplacement de, ce point d'appui en fonction de la charge du véhicule, on peut tirer parti du changement de forme d'un ressort sur lequel agit la charge du véhicule ou une partie appropriée de -celle-ci. Pour le déplacement du point d'appui, il faut tenir compte du fait que le rapport d'amplification de la timonerie de frein dépend du rapport entre deux bras de levier, ,dont l'un est allongé lors du déplacement du point d'appui
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alors que l'autre est raccourci dans la même mesure. Il en résulte que, pour des modifications également grandes du rapport d'amplification, correspondant à des augmentations également grandes de la charge du véhicule, le déplacement du point d'appui doit devenir de plus en plus petit au fur et à mesure que le rapport d'amplification croit.
Cette condition est mentionnée par exemple dans le brevet français n 540,853, dans lequel on propose également des moyens de réaliser le déplacement variable désiré du point d'appui. Les moyens suggérés dans ce brevet et ultérieurement présentent cependant l'inconvénient que le dispositif de transmission par tringles entre le ressort et le point d'appui déplaçable doit oomporter un guidage par coulisse avec tourillon ou coulisseau se mouvant dans la coulisse, ou bien d'autres dispositifs analogues peu pratiques qui ont une influence défavorable sur la séourité de marche. Dans un guidage par coulisse, des souillures ou autres peuvent facilement donner lieu à un fonctionnement dé- feotueux.
D'après l'invention, la variabilité désirée du déplacement du point d'appui est obtenue directement par une disposition appropriée du ressort de manière à écarter toute subdivision multiple dans la disposition des tringles de transmission. En principe, l'invention est caractérisée par le fait que le ressort et les membrures qui transmettent la partie de la charge du véhicule agissant sur ce ressort, sont conformés et reliés entre eux de manière à former ensemble un dispositif élastique qui devient d'autant plus raide que la charge devient plus forte.
Les dessins représentent quelques exemples de réalisation du dispositif conforme à l'invention. On trouvera : sur les fig. 1,2 et 3, un châssis de wagon de chemin de fer, vu schématiquement en élévation, plan et coupe de pro-
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fil, muni d'un dispositif formant ressort selon l'invention, ayant la forme d'un ressort à lame cintrée qui est tendu dans le sens longitudinal par les tringles de transmission; sur les fige 4, 5 et 6, un dispositif formant ressort, vu de la même façon, en forme d'un parallélogramme articulé qui est tendu suivant l'une des diagonales par les tringles de transmission, alors qu'un ressort de compression à boudin est monté suivant l'autre diagonale perpendiculairement au sens dans lequel s'exerce la tension;
sur la fig. 7, un dispositif formant ressort, avec ressort à boudin soumis à l'action d'un piston hydraulique à membrane développable dont la surface de pression utile diminue au fur et à mesure que le déplacement augmente; sur la fig. 8, un dispositif à ressort, avec ressort de compression à boudin soumis à l'action d'une partie de la charge du véhicule par l'intermédiaire d'un levier qui roule sur une butée d'appui et modifie de ce fait le rapport de ses bras au cours de la compression du ressort.
Dans les dessins, le repère 1 indique le châssis du vé- hioule auquel les ressorts porteurs 2 sont suspendus par des dispositifs de suspension 3. A chaque extrémité du véhicule, l'un de ces dispositifs est relié à un levier à deux bras ¯5 articulé sur le support 4, au lieu d'être raccordé directement au dit support 4. Dans la forme d'exécution selon les tige 1 à 3, les deux leviers 5 sont constitués par des leviers d'angle reliés entre eux par deux tringles dé traction 6, entre lesquelles est intercalé le dispositif formant ressort conforme à l'invention. Sur les fig. 1 à 3, ce dispositif se compose d'un ressort à lame 1 relié à ses extrémités aux deux tringles 6; ce ressort 7, vu en plan (fig. 2), a une forme cintrée.
Ses extrémités sont articulées à la fois aux tringles 6 et à des extrémités libres d'articulations de sup-
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ports pendulaires montés sur le châssis. Dans cette disposition, le déplacement du point d'appui du levier de frein est conditionné par la flexion de la lame cintrée du ressort 7 sous tension.
Pour une même modification de la charge du véhicule, c'est à dire pour une même modification de la traction dans les tringles 6, la modification de la courbure du ressort 7 diminue au fur et à mesure que la charge du véhicule augmente; il en résulte qu'en choisissant de manière appropriée la forme et les dimensions du ressort on obtient, pour le déplacement du point d'appui du levier de frein en fonction de la modification de la charge du véhicule, une variabilité correspondant à celle du déplacement du point d'appui par rapport à la modification du rapport d'amplification de la timonerie de frein; une relation constante entre la charge du véhicule et l'effort de freinage est ainsi réalisée.
Pour tirer parti de la courbure du ressort 1 en vue du déplacement du point d'appui, ce ressort porte en son milieu un oeillet 7a, sur lequel est articulé l'un des bras en forme de fourche d'un levier 1 à deux bras. Ce dernier est articulé sur un appui 10 qui est fixe par rapport au châssis du véhicule; cet appui 10 se compose de deux bras perpendiculaires à un longeron du châssis du véhicule et leurs faoes supérieures servent de surface de glissement à la partie médiane du ressort 7. L'extrémité libre du levier à deux bras ± est reliée par une tringle 11 au point d'appui déplaçable 12 qui, dans l'exemple figuré, fonctionne conjointement avec un levier spécial 13, intercalé entre le cylindre de frein 14 et les leviers de frein habituels 15 de la timonerie de frein.
Des butées 16 et 17 sont p révues pour limiter la rotation des leviers d'angle 5, ainsi que la diminution de la fléche de la lame du ressort 7.
Le dispositif décrit ci-dessus, représenté par les fig.
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1 à 3, fonctionne comme suit : si la charge d'un véhicule faiblement chargé augmente dans une certaine mesure, la forme du ressort 1 subit une modification relativement importante se traduisant par un déplacement relativement grand du point d'appui 12, du levier. Si le véhicule est plus chargé, c'est à dire si le'ressort 7 se trouve déjà plus tendu, et que la charge du véhicule augmente dans la même mesure, la forme du ressort est modifiée dans une proportion moindre par rapport à la variation de la charge du véhicule que lorsque ce dernier est faiblement chargé initialement.
Dans ces conditions, le déplacement du point d'appui la du levier devient proportionnellement moins important.,
Dans la .forme d'exécution représentée par les fig. 4 à 6, on utilise un dispositif de transmission par tringles analogue à celui des fig. 1 à 3 pour effectuer la transmission de l'ef- ,fort proportionnel à la charge du véhicule. Cette forme d'exé- cution ne diffère de celle montrée par les fig. 1 à 3 que par la constitution du dispositif formant ressort. Ce dispositif se compose dtun parallélogramme articulé 18 dont deux sommets opposés sont articulés aux tringle stators qu'entre les deux autres sommets un ressort de compression à boudin 19 est comprimé dans le sens perpendiculaire au sens de la traction exercée par les tringles 6.
Les deux extrémités du ressort de compression 19 son t logées dans des organes en forme de coquilles, munis de tourillons articulés dans les angles oorres- pondants du parallélogramme 18. L'un de ces tourillons porte un prolongement 20 à l'extérieur du parallélogramme articulé et sur lequel est articulés l'extrémité supérieure en forme de fourche du levier 9.
Lorsque la charge du véhicule augmente, la tension dans les tringles à augmente et le parallélogramme articulé 18 s'allonge en comprimant le ressort 19. Plus l'angle des deux
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membrures articulées sur chacune des tringles 6 diminue, plus la composante de la pression agissant sur le ressort se réduit; il en résulte que, si la charge du véhicule est faible, une augmentation déterminée de cette dernière provoque une plus grande compression du ressort 19 que si la charge du véhicule est forte. La transmission du changement de longueur du ressort 19, correspondant à la modification de la courbure du ressort à lame 7 d'après la fig. l, est réalisée de la même manière que dans la forme d'exécution décrite plus haut, par le le- vier 9 et la tringle 11, ainsi que le montre la f ig. 6.
Il est possible d'utiliser, en lieu et place du parallé- logramme 18 complet, la moitié seulement de oelui-oi, de sorte que le dispositif formant ressort se compose de deux membrures disposée$ l'une à la suite de l'autre, soumises à la traction, ainsi que d'un ressort s'appuyant au milieu, perpendiculairement à la direction de l'effort de traction.
Dans la disposition représentée par la fig. 7, la transmission de l'effort provenant de la charge du véhicule, se fait à l'aide d'un fluide sous pression. Pour engendrer dans ce fluide une pression proportionnelle à la charge du véhicule, on utilise une boite à pression 21, en soi connue, avec pis- ton 22 rendu étanche par une membrane ; ce piston agit un effort prélevé à la suspension élastique 2 et transmis par les tringles 5, 23 et 34. La botte à pression 21 est reliée par une conduite 25 à la chambre de pression 26 du boîtier conique 27 dans lequel un piston à membrane développable 28 en soi connu est disposé de manière connue de façon que son déplacement sous l'action de la pression existant dans la chambre 26 provoque une réduction de la surface de -pression utile du piston 28.
Le piston à membrane développable est soumis à l'action d'un ressort 29 agissant à l'enaontre de la pression existant dans la chambre 26; le changement de lon-
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-gueus de ce ressort 29 est uniformément proportionnel à la variation de l'effort agissant sur lui. Comma le piston 28 a la forme d'un piston conique à membrane développable, la force agissant sur le ressort 29 augmente plus rapidement, au cours d'une égale augmentation de la pression du fluide lorsque cette pression est faible, o'est à dire pour une charge réduite du véhicule, que lorsque la pression est plus élevée, c'est à dire pour une plus forte charge du véhicule. Les mou- vements du piston 28 sont transmis par la tige de piston 30 et le levier 31 à la tringle 32 actionnant le point d'appui déplaçable du levier.
Dans ces conditions, le piston à membrane développable 28 et le ressort 29 forment ensemble un dispositif formant ressort dont la raideur augmente avec la charge du véhicule.
Dans la forme d'exécution représentée par la fig. 8, le dispositif formant ressort comprend un ressort de compression et un levier roulant 3 qui participe à la transmission d'une partie de la charge du véhicule au ressort et qui, à cet effet, roule sur une butée d'appui 43, de sorte que son rapport de bras de levier ohange avec la charge du véhicule et ce, de telle manière que la raideur du dispositif formant ressort augmente avec l'accroissement de la charge du véhicule.
Le levier roulant 33 et le ressort de compression 34 sont pla- cés dans une botte 36 dont l'une des parties est constituée par un cylindre 37 renfermant un piston 38. Sur ce piston 38 agissent d'un côté le ressort 34 et de l'autre une tige 39 montée sur l'une des*extrémités du levier roulant 33. La transmission de l'effort exercé par la charge du véhicule sur le levier roulant 33, se fait par le levier 40-41. dont l'un des bras 40 est articulé sur le levier roulant 33, à l'extrémité opposée au point d'appui de la tige 39.
Le levier rou- lant 33 est conformé de manière à présenter une surface de
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roulement 42, située dans le plan passant par les axes des articulations du poinçon 39 et du bras de levier 40, cette surface de roulement 42 travaillant conjointement avec une butée d'appui bombée 43. L'axe de support du levier coudé 40-il, dans la botte µµ est situé de telle manière par rapport à la butée 43 qu'en service, lorsque le ressort est oomprimé, on n'engendre qu'un frottement aussi réduit que possible entre la butée d'appui 43 et la surface de roulement 42.
Lorsque la charge du véhicule augmente, le bras il du levier coudé, sur lequel agit l'effort dérivé de la charge du véhicule, tourne vers la gauche. Il en résulte que l'extrémité gauche du levier roulant 33, articulée au bras 40 dulevier coudé, pivote vers le haut et son extrémité droite vers le bas, le levier roulant s'appuyant contre la butée 43. Dans ces conditions, le point d'appui du levier roulant 33 se déplace vers la gauche, par roulement de la surface 42 sur là butée d'appui , de sorte que le rapport des bras du levier roulant se modifie.
Plus le bras 41 pivote vers la gauche, sous l'action de la charge croissante du véhicule, plus le point d'appui du levier roulant sur la butée 43 se déplace de ce fait vers la gauche, et plus la modification de la compression du ressort 34 devient petite pour une même modification de la charge du véhicule. Le mouvement du point d'appui déplaçable du levier de frein est convenablement dérivé du mouvement du bras 41. Dans l'exécution pratique, le piston 38 sera avantageusement utilisé en même temps comme piston amortisseur à liquide.
Dans ce but, le cylindre 37 et l'espace annulaire 44 qui le surmonte sont remplis de liquide et le fond du piston 38 est percé d'une petite ouverture d'étrangle- ment 45. Pour éviter que l'air ne se rassemble à l'intérieur du piston 38, son fond est constitué de manière à présenter de tous côtés une pente montant vers le point où est percé
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l'orifice d'étranglement 45.
L'invention ne se limite pas aux exemples d'exécution décrits ci-dessus en vue d'en faire comprendre le principe, mais on peut utiliser également d'autres dispositifs formant ressort tombant dans le domaine protégé, répondant aux condi- tions imposées dans le résumé, et visant à réaliser une raideur augmentant en même temps que la charge. On pourrait ainsi utiliser un ressort de compression à boudin à pas d'enroulement croissant, soumis à une pression variant uniformément avec la charge du véhicule, dont le nombre de spires actives diminue, lorsque la compression augmente, par le fait que les spires se posent les unes contre les autres en un nombre qui croît avec la compression.