Mécanisme à répulsion pour la commande des freins de véhicules remorqués. Il est connu que les freins à. répulsion pour véhicules remorqués ont le but de réa liser le freinage du véhicule remorqué en faisant agir sur le dispositif -de commande des freins -de ce véhicule la réaction qui se développe entre le véhicule remorqué ou re morque et le véhicule remorqueur ou trac teur lorsque ce dernier est soumis à un ra lentissement.
Les exigences auxquelles une installation de freinage de ce type doit satisfaire sont les suivantes: a) L'application de la réaction du trac teur à l'organe de commande des freins de la remorque doit être exempte de chocs qui pourraient, d'une part, provoquer le blocage des freins -et, d'autre, part, produire des ef forts inadmissibles dans le mécanisme de transmission des freins de<B>la,</B> remorque (pres sions dangereuses dans le cas de freins hy drauliques);
b) Afin de permettre un freinage .continu et sûr, il -est pratiquement indispensable que le sens de la vitesse relative entre le trac teur et la remorque ne soit jamais renversé pendant un freinage déterminé; c) Le retard du freinage de la remorque par rapport au freinage du tracteur doit être amené au minimum admissible en tenant compte des -exigences rappelées 'ci-dessus;
d) Lerapport entre la réaction appliquée par le tracteur à la remorque et la force de ralentissement .développée par les freins de cette dernière doit être le minimum admis sible en tenant compte des exigences précé demment définies et de l'espace à disposition pour le dispositif de commande; de cette fa çon, la surcharge des freins du tracteur qui 'est due au freinage de la remorque est ré duite à un minimum.
Les exigences précédemment définies ont toutes une influence sur la constitution du -dispositif de commande des freins qui co opère avec le dispositif d'attelage entre le tracteur et la remorque. Lesdites exigences sont particulièrement lourdes du fait que le mécanisme de trans mission de commande du frein accomplit une course morte qui est petite lorsque les freins sont bien réglés, mais augmente graduelle ment au fur et à mesure que le degré de ré glage .desdits freins .diminue.
Ledit jeu ou course morte peut donner lieu à des diffé rences sensibles entre les vitesses des deux véhicules avant le commencement du frei nage de la remorque et, par conséquent, il peut facilement produire les chocs que l'on voudrait éviter. D'autre part, l'introduction d'un facteur fortement variable en fonction de l'usure des freins, tel qu'est ledit jeu ou course morte, complique davantage la pose et la résolution du problème.
Les dispositifs à, répulsion appliqués jus qu'ici ont révélé tous des inconvénients telle ment lourds qu'ils se sont avérés pratique ment non réalisables.
La présente invention se rapporte à. un mécanisme de commande à répulsion pour freins de véhicules remorqués -qui tend à. éli miner les inconvénients mentionnés ci dessus.
On a. constaté que parmi les différentes solutions, réalisables on obtient des résultats particulièrement satisfaisants en insérant, pour la transmission de l'action de répul sion, un amortisseur entre le tracteur et la remorque et un ressort entre le tracteur et l'organe mobile qui entraîne les freins de la remorque.
Une forme d'exécution de la présente in vention est décrite ci-après, à titre d'exem ple, dans le cas d'une remorque pourvue de freins hydrauliques. Sur le dessin annexé, la fig. 1 représente schématiquement un méca nisme à répulsion; la- fi-. 2 en représente schématiquement une variante; les fig. 3, 4 et 5 sont des diagrammes qui représentent le phénomène de freinage dans ses diffé rentes phases; la fig. 6 représente une forme d'exécution pratique du mécanisme.
Dans .la- fig. 1, 1 indique le tracteur, \? la remorque, 3: une pompe destinée à enben, drer la pression qui actionne les freins de la remorque, non représentés, auxquels le fluide :sous pression est amené par un tube 4.
Sur une barre 5 attelée au tracteur est fixé un piston G qui forme le pistou d'un amortisseur 7 monté sur la partie avant de la. remorque; ladite barre 5 agit aussi sur le piston 8 de la. pompe 3 par l'entremise d'un ressort de compression 9.
Ci-après sont rappelés les résultats de l'étude mathématique du mouvement rela tif entre le tracteur et la remorque, résul tats utilisés pour réaliser l'installation de freinage.
On nomme: Wil :la masse du tracteur, 7n,2 : la masse de la remorque, Fl : la force ralentissante développée par les freins du tracteur, F., : la force ralentissante développée par les freins de la remorque, f :
la force appliquée au dispositif de commande .des freins de la remorque, Kl:la constante (en kgfm) -du ressort 9 à l'aide duquel est actionné le piston 8 de la pompe 3 qui commande les freins de la remorque, K@ : la constante (kg@sec!m) de l'amortis seur 7 inséré entre la masse du tracteur 1 et la masse de la remorque 2-, h; <I>: f</I> /F.y : constante, s : la course morte. Le phénomène du mouvement relatif entre les deux masses 1 et 2 pendant le frei nage doit être examiné en deux temps.
Le premier temps est constitué par la période dans laquelle la- course morte s est parcou rue; pendant cette période, seul l'amortisseur 7 est en action, tandis que le ressort 9 est inactif; par contre, dans le second temps, le ressort 9 est aussi en -action.
De l'équilibre (les forces sur les deux masses on obtient pour la première période la, loi du mouvement:
EMI0002.0050
EMI0003.0000
tandis que la vitesse relative entre la remor que et le tracteur -est donnée par
EMI0003.0004
d'où l'on obtient la réaction de l'amortisseur
EMI0003.0005
A partir de l'instant où k ressort 9 entre en jeu,
le phénomène devient plus compli qué et l'équation de l'équilibre des forces agissant dans le système fournit des solu tions différentes conformément aux relations qui existent entre les différentes constantes. L'exigence précédemment .définie sous b), c'est-à-dire que le signe de- la vitesse re lative entre I1e tracteur et la remorque ne soit jamais renversé,
impose entre autres la condition que le phénomène soit apériodique. Cette condition est satisfaite si
EMI0003.0022
EMI0003.0023
EMI0003.0024
Dans le .cas particulier où
EMI0003.0026
la loi du mouvement est:
EMI0003.0027
EMI0003.0028
La vitesse est:
EMI0003.0029
d'où l'on obtient: la réaction du ressort 9-, c'est-à-dire:
EMI0003.0032
et la réaction de l'amortisseur 7:
EMI0003.0034
Afin que le signe de la vitesse relative entre le tracteur et la remorque ne soit ja mais renversé, il est indispensable que, en plus de la relation (I), soit satisfaite aussi la condition:
EMI0003.0037
Dans ce cas, pendant un freinage déter miné, la course x ne diminuera jamais, mais, par contre,
elle augmentera graduellement vers une valeur maximum. En conformité aux relations existant entre les différentes constantes ci-dessus mentionnées et en particulier suivant la va leur de la constante 7c, il peut être difficile .de réaliser la condition (I) ou bien la condi tion (II).
Si la condition (I) est la plus difficile à réaliser, on peut obtenir l'amortissement de l'oscillation en combinant, comme repré senté à la fig. 2, avec l'amortisseur 7 inséré entre la masse du tracteur .et la masse de la remorque, un second amortisseur 10 inséré en parallèle avec .le ressort 9 entre la masse du tracteur et l'organe de commande des freins. De cette façon, on réalise un amor tissement suffisant du ressort 9 sans rendre l'amortisseur 7 excessivement raide, ce qui amènerait à un retard excessif de l'action des freins de la remorque par rapport à. l'action des freins du tracteur.
En se référant aug diagrammes des fi-,. 3, 4 et<B>5,</B> dans la fi-. 3 (abcisses: temps en secondes, Tl: premier temps, T2: second temps; ordonnées: cm -et cm/sec. respective ment) est représentée l'allure de la course et de la vitesse relative entre le tracteur et la remorque :en fonction du temps; on voit que la course (courbe x) augmente toujours jus qu'à atteindre son maximum et aucune in version du signe de la, vitesse relative n'a lieu (courbe v).
La fig. 4 représente (abcisses: temps en secondes, ordonnées: kg) la réaction (fin) ,dit ressort 9 et la réaction<I>(fa.)</I> de l'amortis seur 7 ainsi que la force F. développée par les freins de la remorque.
Enfin, dans la fi-. 5 (abcisses: temps en secondes, ordonnées: kg) sont comparées la force totale de ralentissement (Fd) dévelop pée par la remorque et la. réaction totale (R) entre le tracteur et la remorque; la différence entre ces -deux forces est la force F..
Des diagrammes rapportés dans la fi-. â, il résulte que l'allure de la force de ralentis sement de la remorque et l'allure de la réac tion entre les deux véhicules ne comportent pas de pointes ni des fronts, abrupts; ce fait signifie qu'aucun choc n'aura lieu entre les deux véhicules et que l'exigence mentionnée sous b) est satisfaite.
La fig. 6 représente, à. titre d'exemple, une forme d'exécution du mécanisme d'après la présente invention. Dans cette figure, indique une barre reliée ait tracteur pour la répulsion, par exemple à l'aide d'un attelage à crochet, et qui, à l'aide d'une disposition d'arrêt appropriée, peut aussi servir à trans mettre à la remorque l'effort de traction du tracteur;
la. barre 5 porte un piston 6 pou vant coulisser dans le cylindre 1.1 de l'amor tisseur 7 et près des tètes de ce cylindre sont logées deux soupapes 12, 13 s'ouvrant auto matiquement vers l'intérieur du cylindre et ayant leurs tiges percées pour l'écoulement étranglé du liqni@de. Le cylindre<B>Il</B> est en communication, là travers ces soupapes, avec un réservoir 1.4 à pression atmosphérique, qui contient le liquide servant à 'l'alimenta tion de la pompe 3 destinée à la commande des freins de la remorque ainsi qu'au rem plissage de l'installation des freins de la re morque.
La barre 5 se termine par un man chon 15 à l'intérieur duquel est loge le res sort 9 qui bute contre. une tige 16 disposée pour coulisser dans le manchon 15 et desti née à. commander par poussée le piston 8 de la pompe 3,, ce piston étant rappelé par le ressort 32. La tige 16 peut aussi être com mandée directement par l'entremise d'un le vier 17 qui est pourvu d'une glissière 18 dans laquelle est engagé un doigt 19- fixé sur la tige 16; le levier 17 appartient à un disposi tif, non représenté, destiné à la commande à la main de la pompe 3.
La pompe 3 est pourvue d'un dispositif de sûreté comportant une chambre d'expan sion 20 en communication, en 21, avec le cylindre de la pompe 3 et contenant un pis ton 22 chargé par un ressort 23, afin d'éviter que la pression dans les tuyauteries puisse, par suite de circonstances ae.eidentelles, dé passer une valeur prédéterminée.
Dans la tige 16 est ménagée une rainure hélicoïdale 24 qui maintient d'une façon per manente l'intérieur du manchon 15 en com munication avec le réservoir 14, de sorte que l'ensemble 15, 16 agit lui-même comme amor tisseur; on évite ainsi qu'une pression diffé- rente de la pression atmosphérique puisse s'établir à l'intérieur -du manchon. 15.
L'extrémité -de la, barre 5 reliée au trac teur passe :à travers un anneau de garniture 25 monté à l'aide d'un collier presse-étoupe 26, de l'écrou 27 et du contre-écrou 28; afin d'éviter que lors -de la course de retour de l'amortisseur, .l'anneau 25 ne soit soumis à une forte pression qui, dans le temps, pour rait l'endommager, une cloison 29 est :logée entre le piston 6 et la tête du cylindre<B>Il</B> dans laquelle est logé ,l'anneau 25;
-dans le passage en regard de nette cloison, la, pres sion qui existe dans le cylindre 11 de l'amor tisseur décroît jusqu'à atteindre la, pression atmosphérique dans la chambre circulaire de bout .30 qui communique en 31 avec le réservoir 14.
Dans les conditions de marche normales, c'est-à-dire lorsque la barre 5 ne subit au cune action de répulsion & la, part du trac- teur, l'ensemble décrit est maintenu inactif par le ressort de rappel 32 agissant sur le piston 8 de la, pompe 3 et parle ressort 9 qui agit entre la tige 16 et la, barre 5 de l'amor tisseur 7.
Lorsque la, vitesse du tracteur di minue, le rapprochement de la, remorque du- dit tracteur provoque, par effet,de <B>la,</B> répul sion agissant sur la, barre 5 et par consé quent sur la tige 16 et sur le piston 8, .le fonctionnement de la pompe 3 qui produit le serrage des freins de la remorque;
ce fonc tionnement a ,lieu dans les conditions men tionnées ci-dessus, de façon .à satisfaire aux exigences menitionnées, par suite de l'exis tence! de l'amortisseur 7 -et du ressort 9.
Repulsion mechanism for controlling the brakes of towed vehicles. It is known that the brakes at. repulsion for towed vehicles are intended to achieve the braking of the towed vehicle by causing the brake control device of this vehicle to act on the reaction which develops between the towed or towed vehicle and the towing or towing vehicle when the latter is subjected to a slowdown.
The requirements which a braking system of this type must meet are the following: a) The application of the reaction of the tractor to the control unit of the trailer brakes must be free of impacts which could, on the one hand , cause the brakes to lock -and, on the other hand, produce unacceptable forces in the transmission mechanism of the brakes of the <B> the, </B> trailer (dangerous pressures in the case of hydraulic brakes) ;
b) In order to allow continuous and safe braking, it is practically essential that the direction of the relative speed between the tractor and the trailer is never reversed during a determined braking; c) The delay of the braking of the trailer in relation to the braking of the tractor must be brought to the minimum permissible, taking into account the requirements recalled above;
d) The ratio between the reaction applied by the tractor to the trailer and the retarding force developed by the brakes of the latter must be the minimum admissible, taking into account the requirements previously defined and the space available for the device. control; In this way, the overload of the tractor brakes which is due to the braking of the trailer is reduced to a minimum.
The requirements defined above all have an influence on the constitution of the brake control device which co-operates with the coupling device between the tractor and the trailer. Said requirements are particularly onerous since the brake control transmission mechanism performs a backstop which is small when the brakes are properly adjusted, but gradually increases as the degree of adjustment of said brakes. decreases.
Said backlash or backlash can give rise to appreciable differences between the speeds of the two vehicles before the start of the braking of the trailer and, therefore, it can easily produce the shocks which one would like to avoid. On the other hand, the introduction of a highly variable factor depending on the wear of the brakes, such as said backlash or backlash, further complicates the installation and resolution of the problem.
The repellant devices applied heretofore have all revealed such serious drawbacks that they have proved to be practically impracticable.
The present invention relates to. a repulsion control mechanism for towed vehicle brakes -which tends to. eliminate the drawbacks mentioned above.
We have. found that among the various solutions that can be achieved, particularly satisfactory results are obtained by inserting, for the transmission of the repulsion action, a shock absorber between the tractor and the trailer and a spring between the tractor and the moving member which drives the trailer brakes.
An embodiment of the present invention is described below, by way of example, in the case of a trailer provided with hydraulic brakes. In the accompanying drawing, FIG. 1 schematically represents a repulsion mechanism; la- fi-. 2 schematically represents a variant thereof; figs. 3, 4 and 5 are diagrams which represent the braking phenomenon in its different phases; fig. 6 shows a practical embodiment of the mechanism.
In .la- fig. 1, 1 indicates the tractor, \? the trailer, 3: a pump intended to release the pressure which actuates the brakes of the trailer, not shown, to which the fluid: under pressure is supplied by a tube 4.
On a bar 5 coupled to the tractor is fixed a piston G which forms the piston of a shock absorber 7 mounted on the front part of the. trailer; said bar 5 also acts on the piston 8 of the. pump 3 by means of a compression spring 9.
The results of the mathematical study of the relative movement between the tractor and the trailer are recalled below, results used to carry out the braking installation.
We name: Wil: the mass of the tractor, 7n, 2: the mass of the trailer, Fl: the slowing force developed by the brakes of the tractor, F.,: the slowing force developed by the brakes of the trailer, f:
the force applied to the control device of the trailer brakes, Kl: the constant (in kgfm) of the spring 9 by means of which the piston 8 of the pump 3 which controls the trailer brakes is actuated, K @ : the constant (kg @ sec! m) of the shock absorber 7 inserted between the mass of tractor 1 and the mass of trailer 2-, h; <I>: f </I> /F.y: constant, s: the dead travel. The phenomenon of the relative movement between the two masses 1 and 2 during braking must be examined in two stages.
The first time is constituted by the period in which the dead race has passed or has passed; during this period, only the damper 7 is in action, while the spring 9 is inactive; on the other hand, in the second step, the spring 9 is also in -action.
From equilibrium (the forces on the two masses we obtain for the first period la, law of motion:
EMI0002.0050
EMI0003.0000
while the relative speed between the trailer and the tractor is given by
EMI0003.0004
from where we get the reaction of the shock absorber
EMI0003.0005
From the moment when k spring 9 comes into play,
the phenomenon becomes more complicated and the equation of the equilibrium of the forces acting in the system provides different solutions according to the relations which exist between the different constants. The requirement previously defined under b), that is to say that the sign of the relative speed between the tractor and the trailer is never overturned,
imposes, among other things, the condition that the phenomenon be aperiodic. This condition is satisfied if
EMI0003.0022
EMI0003.0023
EMI0003.0024
In the specific case where
EMI0003.0026
the law of motion is:
EMI0003.0027
EMI0003.0028
The speed is:
EMI0003.0029
from where one obtains: the reaction of the spring 9-, that is to say:
EMI0003.0032
and the reaction of damper 7:
EMI0003.0034
In order that the sign of the relative speed between the tractor and the trailer is never but reversed, it is essential that, in addition to relation (I), the condition is also satisfied:
EMI0003.0037
In this case, during a determined braking, the stroke x will never decrease, but, on the other hand,
it will gradually increase towards a maximum value. In accordance with the relationships existing between the various constants mentioned above and in particular depending on the value of the constant 7c, it may be difficult to achieve condition (I) or else condition (II).
If condition (I) is the most difficult to achieve, the damping of the oscillation can be obtained by combining, as shown in fig. 2, with the shock absorber 7 inserted between the mass of the tractor. And the mass of the trailer, a second shock absorber 10 inserted in parallel with the spring 9 between the mass of the tractor and the brake control member. In this way, sufficient damping of the spring 9 is achieved without making the shock absorber 7 excessively stiff, which would lead to an excessive delay of the action of the trailer brakes with respect to. the action of the tractor brakes.
Referring to the fi- diagrams ,. 3, 4 and <B> 5, </B> in the fi-. 3 (abscissa: time in seconds, Tl: first time, T2: second time; ordinates: cm -and cm / sec. Respectively) is represented the pace of the travel and the relative speed between the tractor and the trailer: as a function of time; we see that the stroke (curve x) always increases until reaching its maximum and no change in the sign of the relative speed takes place (curve v).
Fig. 4 represents (abscissa: time in seconds, ordinate: kg) the reaction (end), called spring 9 and the reaction <I> (fa.) </I> of the damper 7 as well as the force F. developed by the trailer brakes.
Finally, in the fi-. 5 (abscissa: time in seconds, ordinate: kg) are compared the total deceleration force (Fd) developed by the trailer and the. total reaction (R) between tractor and trailer; the difference between these -two forces is the force F ..
Diagrams reported in fi-. â, it follows that the shape of the slowing down force of the trailer and the pace of the reaction between the two vehicles do not include sharp peaks or fronts; this fact means that no impact will occur between the two vehicles and that the requirement mentioned under b) is satisfied.
Fig. 6 represents, to. by way of example, an embodiment of the mechanism according to the present invention. In this figure, indicates a bar connected to the tractor for repulsion, for example by means of a hook hitch, and which, with the aid of a suitable stopping arrangement, can also be used for transmission. the trailer the pulling force of the tractor;
the. bar 5 carries a piston 6 which can slide in the cylinder 1.1 of the damper 7 and near the heads of this cylinder are housed two valves 12, 13 opening automatically towards the inside of the cylinder and having their rods pierced for the strangled flow of liqni @ de. The cylinder <B> Il </B> is in communication, there through these valves, with a reservoir 1.4 at atmospheric pressure, which contains the liquid used to supply the pump 3 intended to control the brakes of the trailer as well as filling the trailer brake system.
The bar 5 ends with a man chon 15 inside which is housed the res out 9 which abuts against. a rod 16 arranged to slide in the sleeve 15 and intended for. push the piston 8 of the pump 3 ,, this piston being returned by the spring 32. The rod 16 can also be controlled directly by means of a lever 17 which is provided with a slide 18 in which is engaged a finger 19- fixed on the rod 16; the lever 17 belongs to a device, not shown, intended for the manual control of the pump 3.
The pump 3 is provided with a safety device comprising an expansion chamber 20 in communication, at 21, with the cylinder of the pump 3 and containing a pis ton 22 loaded by a spring 23, in order to prevent the pressure in the pipes may, due to aeidental circumstances, exceed a predetermined value.
In the rod 16 is formed a helical groove 24 which permanently maintains the interior of the sleeve 15 in communication with the reservoir 14, so that the assembly 15, 16 itself acts as a shock absorber; this prevents a pressure other than atmospheric pressure from building up inside the sleeve. 15.
The end of the bar 5 connected to the plotter passes: through a packing ring 25 mounted with the aid of a gland 26, the nut 27 and the lock nut 28; in order to prevent -during the return stroke of the shock absorber, the ring 25 is subjected to a high pressure which, over time, could damage it, a partition 29 is: housed between the piston 6 and the head of the cylinder <B> Il </B> in which the ring 25 is housed;
-in the passage opposite the clear partition, the pressure which exists in the cylinder 11 of the damper decreases until it reaches the atmospheric pressure in the end circular chamber .30 which communicates at 31 with the reservoir 14 .
Under normal running conditions, that is to say when the bar 5 does not undergo any repulsive action from the tractor, the assembly described is kept inactive by the return spring 32 acting on the piston 8 of the pump 3 and the spring 9 which acts between the rod 16 and the bar 5 of the shock absorber 7.
When the speed of the tractor decreases, the bringing together of the trailer and said tractor causes, by effect, <B> the, </B> repulsion acting on the bar 5 and consequently on the rod 16 and on the piston 8, the operation of the pump 3 which produces the application of the trailer brakes;
this operation takes place under the conditions mentioned above, so as to meet the requirements mentioned, as a result of the existence! of the shock absorber 7 - and of the spring 9.