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UDis"posit1,f' électromagnétique pour la tànsmision d'un couple màfµqé"1 , moteur"
La présente invention est relative à, un dispositif .électro- magnétique pour la transmission d'un couple moteur, d'un organe moteur à un organe' à entraîner.
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L'invention a pour but de prévoir un système qui permette un embrayage et un débrayage aisés et qui permette en outre un démarrage progressif, sans paliers, de l'organe à entraîner. A cet effet, le dispositif selon l'invention comprend une génératrice de courant électrique dont l'inducteur est solidaire d'un des orge- nes précités et dont l'induit est solidaire de l'autre organe précité, l'inducteur et l'induit étant montés de manière à pouvoir tourner l'un et l'autre, l'alimentation du circuit inducteur de la génératrice pouvant être modifiée par un interrupteur placé sous la commande de l'opérateur.
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Dans une forme de réalisation avantageuse, le dispositif com- prend une génératrice de courant continu, de préférence une dynamo shunt.
Dans une autre forme de réalisation particulière, le dispositif comprend deux enroulements inducteurs, l'un de ces enroulements donnant un flux inducteur faible, mais suffisant pour produire l'amorçage,de la génératrice, lorsque l'organe moteur tourne et que l'organe entraîné est encore immobile ou encore lorsque la vitesse relative de l'organe entraîné par rapport à l'organe moteur devient très faible ou nulle, le second enroulement donnant un flux indue- teur correspondant au couple normal de la génératrice.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, des dessins annexés au présent mémoire et qui représentent deux formes de réalisations particulières de l'objet de l'invention.
La figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif conforme à l'invention.
La figure 2 est analogue à la figure 1, mais se rapporte à une variante.
Les figures 3 à 7 sont des schémas de principe relatif$ à diverses phases du fonctionnement du dispositif de la figure 2.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments analogues.
Le dispositif électromagnétique pour la transmission d'un couple moteur, représenté à la figure 1, comprend une génératrice de courant électrique 1 qui, dans le cas présent, est une dynamo shunt. Le rotor 2 de cette dynamo 1 est monté sur un arbre 3 et est solidaire de l'organe moteur, dans l'exemple choisi; l'inducteur 4, qui dans le cas d'une génératrice normale serait le stator, est monté sur un arbre 5 ; cet inducteur 4 est solidaire de l'organe à entraîner. Il est à noter que les rôles du rotor 2 et de l'inducteur
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4 pourraient être inversés, en ce sens que le rotor 2 pourrait être solidaire de l'ergane à entraîner et l'inducteur 4 de l'organe moteur.
L'inducteur 4 porte deux enroulements inducteurs désignés par 6 et 7, L'enroulement 6 est l'enroulement inducteur principal et produit donc un flux inducteur plus fort que celui de l'enroule- ment 7 dont le flux inducteur est tout juste suffisant pour pro- , /notamment/ duire l'amorçage de la génératrice,/lors que l'organe moteur tourne et que l'organe à entraîner est encore immobile.
Le rotor 2 est solidaire d'un collecteur 8 identique à celui que l'on trouve sur les génératrices habituelles. Sur ce collecteur posent deux balais 9 qui sont solidaires de l'arbre 5, donc de l'inducteur 4. D'autre part,, l'arbre 5 porte trois bagues conduc- trioes désignées par 10, 11 et 12 Sur'les bagues 10,11 et 12 posent des balais fixes 13, 14 et 15.
Le circuit de l'enroulement inducteur 7 est simplement mis en parallèle sur les balais 9. Quant à l'enroulement inducteur 6, il est raccordé d'une part à un des balais 9 et d'autre part à la bague 12. Les balais 9 sont raccordés aux bagues 10 et 11. Les ba- lais correspondant à ces deux dernières bagues sont raccordés aux deux pôles d'un inverseur 16, tandis que la bague 15 est raccordée à une résistasse variable 17 qui est mise en. série avec un interrup- teur 18, qui perment de couper le circuit de l'enroulement inducteur 6. L'ubterrupteur 18 est placé sous la commande de l'opérateur'.
L'inverseur 16 pe@@et de mettre une batterie 19 dans le cirouit de l'induit de la génératrice 1 ; celle-ci, suivant le sens de raccordement donné par l'inverseur 16, charge la batterie 19 ou est alimentée par celle-ci pour fonctionner en moteur.
Ayant ou**** l'inverseur 16 et l'interrupteur 18, on fait démarrer l'organe moteur, donc le rotor 2; on permet à la dynamo de s'amocer sous l'infl@@@@@@ du flux inducteur produit par l' en- roulement 7 et l'organe à entraîner se met à tourner. On peut alors
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fermer l'interrupteur 18 qui commande le circuit de l'enroulement inducteur 6. On augmente ainsi la puissance que peut fournir la génératrice, donc le couple moteur qu'elle peut transmettre.
Le dispositif décrit est particulièrement applicable aux véhi- cules automobiles ou aux motocyclettes. En fermant l'interrupteur 18, on augmente la rapidité de la variation de la vitesse de l'organe à entraîner. Si les deux enroulements 6 et 7 sont bien proportionnés, la manoeuvre de l'interrupteur 18 permet le débreyag ou l'embrayage.
Le courant'qui traverse l'enroulement 6 est assez important, de sorte que le fil constituant cet enroulement doit être prévu plus gros que dans les génératrices normales.
Il a été dit que l'inverseur .16'est laissé ouvert, donc que le circuit de l'induit de la génératrice est ouvert, mais on peut également, au moyen de,l'inverseur 16, raccorder ce circuit sur la batterie 19 qui est celle normalement prévue dans le véhicule ou
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j la motocyclette. On assure ;ainsi la charge de cette batterie. Il est à noter que l'inverseur 16 pourrait être fermé automatiquement, par exemple lorsque la vitesse )de l'organe à entraîner atteint une certaine valeur. Il suffirait de prévoir un interrupteur centrifuge ou un disjdncteur-conjoncteur.
Le rotor 2 de la génératrice 1 entraîne l'inducteur de plus en plus rapidement, de sorte que la vitesse relative de l'inducteur et de l'induit diminue, la vitesse absolue de l'organe à entraîner augmentant. Il est bien entendu qu'il subsiste toujours un certain glissement, c'est-à-dire que la vitesse de l'inducteur n'atteint pas celle du rotor 2. On arrive ainsi à un démarrage progressif sans paliers de l'organe à entraîner.
On peut se servir de la dynamo 1 pour le démarrage. A cette fin, on inverse les connexions de le batterie 19 au moyen de l'in- verseur 16. Cette batterie 19 alimente alors la génératrice, qui fonctionne alors en moteur, car le rotor se met à tourner en provo-
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quant un démarrage de ltorgane moteur.
Le fait de prévoir la génératrice 1 comme indiqué ci-avant, en la montant de manière que..le rotor sait solidaire de l'organe moteur ou de l'organe à entraîner, tandis que l'inducteur est solidaire de l'organe à entraîner ou de l'organe moteur, permet, dans un véhicule automobile, de supprimer le mécanisme d'embrayage et de débrayage généralement utilisé, la boite de vitesse, le démar- reur et la petite génératrice qui sert à la charge de la batterie.
De plus, la masse de l'inducteur, donc de la partie de la machine qui, dans une génératrice normale, serait le stator, étant assez importante, si l'inducteur est solidaire de l'organe moteur, on peut supprimer le volant régulateur qui est normalement prévu sur cet organe moteur. Dans ce qui précède, il a été dit que le rotor et l'inducteur sont solidaires d'un des deux organes s organe mo- teur et organe à entraîner. Il doit être entendu que cette solda- risation peut se'faire éventuellement par l'intermédiaire d'une démultiplication ou d'une multiplication appropriées.
Il est à noter qu'il n'est pas indispensable d'avoir recours à une génératrice à courant continu. On pourrait également prévoir un alternateur. Ce dernier cas est intéressant pour certains véhi- cules servant à la publicité ou au reportage et sur lesquels sont 'montés des appareils de radio ou de télévision ou encore sur des véhicules servant au soudage, qui exigent une alimentation en cou- rant alternatif. Cependant dans ce cas, on ne peut évidemment se servir de la génératrice 1 pour charger la batterie 19 ou pour fonctionner en moteur eu démarrage, que si l'on prévoit un redres- seur.
Il est encore à noter qu'il n'est pas indispensable de prévoir deux enroulements inducteurs 6 et 7. Le magnétisme rémanent peut du reste être suffisant pour l'amorçage de la génératrice. Dans l'exemple choisi, le circuit de l'enroulement inducteur 7 ne com- porte pas d'interrupteur. On pourrait prévoir un tel interrupteur, mais dans ce cas il faut une quatrième bague conductrice sur l'ar-
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bre 5.
Le dispositif de la figure 2, bien que basé sur le même prin- cipe que celui de la figure 1, en diffère par le raccordement des enroulements inducteurs 6 et 7 et par certaines possibilités sup- plémentaires qui, comme on le verra plus loin, rendent la manoeuvre d'un véhicule équipé de ce dispositif, plus aisée et plus sûre.
Cette fois, l'enroulement inducteur principal 6 est raccordé en permanence aux bornes de l'enroulement induit; il est donc mis en parallèle sur les balais 9 et les bagues 10 et 11, alors que l'en- roulement inducteur auxiliaire 7 est raccordé aux bagues 10 et 12.
Les bornes 20 et 21 de la batterie d'accumulateurs 19 peuvent être raccordées auxbagues 11 et 10 par un interrupteur,.22. Ces mêmes bornes peuvent être 'mises ,en'relation avec les bagues 10 et 12 ou 12 et 10 respectivement par les interrupteurs 2)'et 24- qui sont actionnés, le premier par 'la' pédale de frein,le second par la
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pédale d'accélérateur. 'Un doue cohjônoteur-disjoncteur 25, dont l'enroulement de commande 26 est. raccordé en parallèle sur les bagues 10 et 11, permet de raccorder ces.
bagues aux bornes 21 et 20, lorsque le courant dans l'enroulement 26 a le sens voulu et que la tension aux bornes de la génératrice est supérieure à celle de la batterie.
Le dispositif décrit appliqué à un véhicule automobile, à une voiture, par exemple, permet toutes les manoeuvres requises: si l'on actionne le bouton du démarreur, ce qui ferme l'interrupteur 22, on se trouve dans la situation représentée à la figure 3. La génératrice 1 est alimentée par la batterie 19, l'enroulement in- ducteur 6 étent seul en service; la génératrice fonctionne alors en moteur shunt et le rotor se met à tourner, provoquant le démar- rage du moteur du véhicule. Les flèches 27,28, 29,30 et 31 indi- quent respectivement le sens de rotation du rotor et le sens de circulation du courant dans l'induit, dans l'enroulement inducteur 6, dans la batterie 19 et dans l'enroulement 26.
Le-conjoncteur-dis-
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joncteur 25 reste ouvert, bien que le sens du courant corresponde à la fermeture, car la tension aux bornes des balais 9 est infé- rie ure à celle de la batterie.
Le moteur du véhicule prenant de la vitesse, il PEUL arriver que la génératrice fonctionne normalement, donc en génératrice, (figure 4) et charge même la batterie 19, si le conjoncteur-disjonc- teur 25 se ferme, parce que la tension aux bornes de la génératrice devient suffisamment élevée.
Si l'on commence à pousser la pédale d'accélérateur, on ferme l'interrupteur 24, ce qui correspond aux raccordements de la figure 5. L'enroulement inducteur 7 est cette fois mis en service et ali- menté par la batterie 19, le courant ciculant dans le sens de la flèche 32 et ce indépendamment de l'inducteur 6;le flux inducteur augmentant, il en est de même du couple anta- 'goniste développé par la génératrice, de sorte que la vitesse rela- tive de l'induit et de l'inducteur diminue et le véhicule démarre.
Lorsque l'on pousse plus avant la pédale d'accélérateur, l'interrup- teur 24 s'ouvre et l'on se trouve dans la situation de la figure 6, où l'on a supposé le conjoncteur-disjoncteur 25 fermé, bien que selon les valeurs relatives du couple antagoniste et du couple moteur, ce conjoncteur-disjoncteur soit ouvert ou fermé, la généra- trice chargeant ou non la batterie 19.
Dans une descente, lorsqu'on lâche la pédale d'accélérateur, la vitesse du moteur du véhicule diminue, tandis que la vitesse de la voiture a tendance à se maintenir et même à augmenter. La vites- se relative du rotor par rapport à l'inducteur diminue, puis peut s'annuler et même s'inverser. Si l'on désire alors que le moteur ralentisse la voiture, donc si l'on désire "freiner par le moteur", on pousse légèrement sur la pédale de frein, ce qui a pour effet de fermer l'interrupteur 23; on se trouve alors dans la situation de la figure 7.
La vitesse relative du rotor et de l'inducteur (flèche 27) s'est inversée, mais le couple moteur demeure supérieur
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au couple antagoniste, de sorte que la génératrice fonctionne encore en génératrice, mais la polarité de ses balais s'est in- versée.
L'enroulement inducteur 7 est en service, ce qui facilite l'amorçage de la génératrice, dans le sens de rotation relative indiqué par la flèche 27 et ce qui contribue à augmenter le couple antagoniste, donc le freinage.
Le sens du courant dans l'enroulement 26 empêche cette fois toute fermeture du conjoncteur-disjoncteur 25. donc toute circula, tion d'un courant néfaste à la batterie 19.
Il doit du reste être entendu que l'invention'n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que' bien des modifi- cations peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre du présent brevet. C'est ainsi que le circuit de l'induit de la génératrice 1 peut alimenter une source d'utilisation varie- ble, une résistance dans le cas d'une génératrice à courant continu.
En modifiant une telle résistance', on peut agir sur la vitesse de l'organe à entraîner. La chaleur dissipée pans une telle résistance peut servir éventuellement'au chauffage du véhicule, La source d'uti- lisation variable pourrait aussi être un moteur qui aiderait la génératrice à faire tourner l'organe à entraîner. Si les puissances de la génératrice et d'un tel moteur,sont sensiblement les mêmes, on peut arriver à supprimer-le différentiel, dans les véhicules dans lesquels un tel différentiel est normalement prévu.
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UDis "posit1, f 'electromagnetic for the transmission of a torque màfµqé" 1, motor "
The present invention relates to an electromagnetic device for transmitting a driving torque from a driving member to a member to be driven.
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The object of the invention is to provide a system which enables easy engagement and disengagement and which furthermore enables progressive starting, without stages, of the member to be driven. For this purpose, the device according to the invention comprises an electric current generator whose inductor is integral with one of the aforementioned barley and whose armature is integral with the other aforementioned member, the inductor and the armature. armature being mounted so as to be able to rotate both, the supply of the inductor circuit of the generator being able to be modified by a switch placed under the control of the operator.
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In an advantageous embodiment, the device comprises a direct current generator, preferably a shunt dynamo.
In another particular embodiment, the device comprises two inductor windings, one of these windings giving a weak inductive flux, but sufficient to produce the ignition, of the generator, when the motor member is running and the member driven is still stationary or when the relative speed of the driven member with respect to the motor member becomes very low or zero, the second winding giving an inductive flux corresponding to the normal torque of the generator.
Other details and features of the invention will emerge from the description, given by way of nonlimiting example, of the drawings appended to this specification and which represent two particular embodiments of the subject of the invention.
Figure 1 is a schematic representation of a device according to the invention.
Figure 2 is similar to Figure 1, but relates to a variant.
Figures 3 to 7 are block diagrams relating to various phases of the operation of the device of Figure 2.
In the various figures, the same reference notations designate similar elements.
The electromagnetic device for transmitting a motor torque, shown in FIG. 1, comprises an electric current generator 1 which, in the present case, is a shunt dynamo. The rotor 2 of this dynamo 1 is mounted on a shaft 3 and is integral with the motor member, in the example chosen; the inductor 4, which in the case of a normal generator would be the stator, is mounted on a shaft 5; this inductor 4 is integral with the member to be driven. It should be noted that the roles of rotor 2 and of the inductor
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4 could be reversed, in that the rotor 2 could be integral with the device to be driven and the inductor 4 with the motor device.
Inductor 4 carries two inductor windings designated by 6 and 7, Winding 6 is the main inductor winding and therefore produces a stronger inducing flux than that of winding 7, the inducing flux of which is just sufficient to pro-, / in particular / reduce the starting of the generator, / when the motor unit is rotating and the unit to be driven is still stationary.
The rotor 2 is integral with a collector 8 identical to that found on the usual generators. On this collector place two brushes 9 which are integral with the shaft 5, therefore with the inductor 4. On the other hand, the shaft 5 carries three conductive rings designated by 10, 11 and 12 On the rings 10, 11 and 12 install fixed brushes 13, 14 and 15.
The circuit of the inductor winding 7 is simply put in parallel with the brushes 9. As for the inductor winding 6, it is connected on the one hand to one of the brushes 9 and on the other hand to the ring 12. The brushes 9 are connected to the rings 10 and 11. The strips corresponding to these last two rings are connected to the two poles of an inverter 16, while the ring 15 is connected to a variable resistor 17 which is put in. Series with a switch 18, which allows to cut the circuit of the field winding 6. The switch 18 is placed under the control of the operator.
The inverter 16 pe @@ and put a battery 19 in the circle of the armature of the generator 1; the latter, depending on the direction of connection given by the inverter 16, charges the battery 19 or is supplied by the latter to function as a motor.
Having either the inverter 16 and the switch 18, we start the motor unit, therefore the rotor 2; the dynamo is allowed to initiate under the inflection of the inducing flux produced by the winding 7 and the member to be driven begins to rotate. We can then
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close the switch 18 which controls the circuit of the inductor winding 6. This increases the power that the generator can provide, and therefore the engine torque that it can transmit.
The device described is particularly applicable to motor vehicles or motorcycles. By closing switch 18, the rapidity of the variation in the speed of the member to be driven is increased. If the two windings 6 and 7 are properly proportioned, the operation of the switch 18 allows the debreyag or the clutch.
The current which passes through the winding 6 is quite large, so that the wire constituting this winding must be made larger than in normal generators.
It has been said that the inverter 16 is left open, so that the armature circuit of the generator is open, but it is also possible, by means of the inverter 16, to connect this circuit to the battery 19 which is that normally provided in the vehicle or
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j the motorcycle. This ensures the charge of this battery. It should be noted that the reverser 16 could be closed automatically, for example when the speed) of the component to be driven reaches a certain value. It would suffice to provide a centrifugal switch or a circuit breaker.
The rotor 2 of the generator 1 drives the inductor more and more quickly, so that the relative speed of the inductor and the armature decreases, the absolute speed of the member to be driven increasing. It is understood that there is always a certain slippage, that is to say that the speed of the inductor does not reach that of the rotor 2. We thus arrive at a gradual start-up without stages of the component. to train.
Dynamo 1 can be used for starting. To this end, the connections of the battery 19 are reversed by means of the inverter 16. This battery 19 then supplies the generator, which then operates as a motor, because the rotor begins to rotate in provocation.
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when starting the engine.
The provision of the generator 1 as indicated above, by mounting it so that the rotor is secured to the motor member or to the member to be driven, while the inductor is secured to the member to drive or the motor unit, makes it possible, in a motor vehicle, to eliminate the clutch and disengagement mechanism generally used, the gearbox, the starter and the small generator which is used to charge the battery.
In addition, the mass of the inductor, therefore of the part of the machine which, in a normal generator, would be the stator, being quite large, if the inductor is integral with the motor member, the regulating flywheel can be omitted. which is normally provided on this motor unit. In the foregoing, it has been said that the rotor and the inductor are integral with one of the two members, the driving member and the member to be driven. It should be understood that this discounting can possibly be done by means of an appropriate reduction or multiplication.
It should be noted that it is not essential to use a direct current generator. One could also provide an alternator. The latter case is interesting for certain vehicles used for advertising or reporting and on which radio or television sets are mounted, or else on vehicles used for welding, which require an alternating current supply. However, in this case, it is obviously not possible to use the generator 1 to charge the battery 19 or to operate as an engine when starting, unless a rectifier is provided.
It should also be noted that it is not essential to provide two inductor windings 6 and 7. The remanent magnetism may moreover be sufficient for starting the generator. In the example chosen, the circuit of the inductor winding 7 does not include a switch. Such a switch could be provided, but in this case a fourth conductive ring is required on the ar-
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bre 5.
The device of figure 2, although based on the same principle as that of figure 1, differs from it by the connection of the inductor windings 6 and 7 and by certain additional possibilities which, as will be seen later, make maneuvering a vehicle fitted with this device easier and safer.
This time, the main inductor winding 6 is permanently connected to the terminals of the armature winding; it is therefore placed in parallel on the brushes 9 and the rings 10 and 11, while the auxiliary inductor winding 7 is connected to the rings 10 and 12.
The terminals 20 and 21 of the accumulator battery 19 can be connected to the rings 11 and 10 by a switch, .22. These same terminals can be 'put in' relation with the rings 10 and 12 or 12 and 10 respectively by the switches 2) 'and 24- which are actuated, the first by' the 'brake pedal, the second by the brake pedal.
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accelerator pedal. 'A doue cohjônoteur-circuit breaker 25, of which the control winding 26 is. connected in parallel on the rings 10 and 11, allows these to be connected.
rings at terminals 21 and 20, when the current in winding 26 has the desired direction and the voltage at the terminals of the generator is greater than that of the battery.
The device described applied to a motor vehicle, to a car, for example, allows all the required maneuvers: if the starter button is actuated, which closes the switch 22, we find ourselves in the situation shown in FIG. 3. The generator 1 is supplied by the battery 19, the inductor winding 6 alone are in service; the generator then operates as a shunt motor and the rotor starts to turn, causing the vehicle engine to start. Arrows 27,28, 29,30 and 31 respectively indicate the direction of rotation of the rotor and the direction of current flow in the armature, in the field winding 6, in the battery 19 and in the winding 26 .
The-contactor-dis-
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Junction 25 remains open, although the direction of the current corresponds to closing, since the voltage at the terminals of the brushes 9 is lower than that of the battery.
As the engine of the vehicle picks up speed, the generator may work normally, therefore as a generator, (figure 4) and even charge battery 19, if contactor-circuit breaker 25 closes, because the voltage at the terminals of the generator becomes high enough.
If you start to push the accelerator pedal, you close switch 24, which corresponds to the connections in FIG. 5. Inductor winding 7 is this time put into service and supplied by battery 19, the current ciculating in the direction of the arrow 32 and this independently of the inductor 6; the inductor flux increasing, it is the same for the antagonistic torque developed by the generator, so that the relative speed of the 'armature and inductor decreases and the vehicle starts.
When the accelerator pedal is pushed further, the switch 24 opens and we find ourselves in the situation of FIG. 6, where we have assumed the contactor-circuit breaker 25 closed, although that depending on the relative values of the opposing torque and the motor torque, this contactor-circuit breaker is open or closed, the generator charging or not charging the battery 19.
When going downhill, when you let go of the accelerator pedal, the engine speed of the vehicle decreases, while the speed of the car tends to be maintained and even increased. The relative speed of the rotor to the inductor decreases, then can cancel out and even reverse. If you then want the engine to slow the car, so if you want to "brake by the engine", you push lightly on the brake pedal, which has the effect of closing switch 23; we are then in the situation of figure 7.
The relative speed of the rotor and the inductor (arrow 27) has reversed, but the motor torque remains higher
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to the antagonist couple, so that the generator still functions as a generator, but the polarity of its brushes is reversed.
The inductor winding 7 is in service, which facilitates the starting of the generator, in the relative direction of rotation indicated by the arrow 27 and which contributes to increasing the counter torque, and therefore the braking.
The direction of the current in the winding 26 this time prevents any closing of the contactor-circuit breaker 25. therefore any circulation of a current harmful to the battery 19.
It should, moreover, be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to the latter without departing from the scope of the present patent. Thus the armature circuit of generator 1 can supply a variable source of use, a resistor in the case of a direct current generator.
By modifying such a resistance, it is possible to act on the speed of the organ to be trained. The heat dissipated by such a resistor can possibly be used for heating the vehicle. The variable use source could also be a motor which would help the generator to turn the component to be driven. If the powers of the generator and of such an engine are substantially the same, it is possible to eliminate the differential in vehicles in which such a differential is normally provided.