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La présente invention a pour objet un perfectionnement à la trans- mission, aux roues d'un véhicule, de la puissance d'un moteur thermique, par l'intermédiaire d'une génératrice électrique accouplée au moteur thermique et alimentant des moteurs de traction.
Ce perfectionnement permet, à la fois, la suppression du régulateur de vitesse du moteur thermique et une complète utilisation des possibilités de celui-ci; en particulier, il permet, à tout instant, de disposer de la puissance maximum du moteur thermique, propriété qui est particulièrement intéressante lorsqu'il s'agit d'accélérer la marche du véhicule.
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Ce perfectionnement est essentiellement, caractérisé, en ce que le @ couple résistant opposé par la génératrice étant systématiquement réduit à une valeur faible ou nulle dès que le conducteur agit sur la pédale de commande dans le sens d'un accroissement de puissance, ou, au contraire, porté à une valeur maximum, de préférence supérieure à celle du couple moteur primaire, dès que le conducteur relâche la pédale de commande pour ralentir, cette variation du couple résistant est provoquée par le jeu d'un interrupteur électrique, ou de tout autre appareil équivalent, qui ouvre ou ferme un circuit commandant le débit de la gé- nératrice, soit directement, soit indirectement au moyen d'un relais, d'un moteur couple ou de tout autre organe équivalent,
suivant que la puissance développée par le moteur thermique est insuffisante ou excessive.
La mesure de cette puissance peut être effectuée de toute manière connue ; mais, dans une réalisation préférée de l'invention, elle sera effectuée par utilisation de la dépression relevée à l'aspiration du mélange combustible alimentant le moteur thermique (par exemple, à l'aspiration du carburateur si le moteur thermique en compte un), la pédale de réglage d'admission du fluide moteur agissant, d'autre part, sur la position d'au moins un des,contacts de l'interrupteur qui doit faire varier le couple résistant, en vue de régler in- directement la valeur de la puissance pour laquelle l'équilibre de ces contacts doit s'établir.
En se référant aux figures schématiques 1 à 3 ci-jointes, on va décrire divers exemples, donnés à titre non limitatif, de mise en oeuvre du perfectionnement objet de l'invention. Les dispositions de réalisation qui seront décrites à propos de ces exemples devront être considérées comme faisant partie de l'invention, étant entendu que toutes dispositions équivalentes pourront aussi bien être utilisées sans sortir du cadre de celle-ci.
La Figure 1 représente un premier exemple de mise en oeuvre du per- fectionnement objet de l'invention. Dans cet exemple, un moteur thermique 1 entraîne une dynamo 2 qui alimente les moteurs de traction (non représentés) d'un véhicule. L'enroulement d'excitation 3 de la dynamo 2 eet alimenté par la batterie d'accumulateur 4 . La pédale 5 agit, par un dispositif non repré- senté, sur l'admission au moteur thermique 1 du mélange combustible. Elle agit d'autre part, par l'intermédiaire du câble 6 et de la .lie 7 ,sur le con- tact 8 ,solidaire de la poulie 7, d'un interrupteur imméré dars le circuit
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.' sarcit3iors de la ;1,,fl,i<;o 2 .
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Le contact 8 est maintenu dans sa position de repos par le ressort 9 et la butée 10 .
D'autre part, la dépression à l'aspiration du mélange combustible (supposée ici prélevée sur le carburateur 11) est traduite par le déplacement d'un diaphragme, déplacement transmis par le câble 12 à la poulie 13 ,soli- daire de l'autre contact 14 de l'interrupteur inséré dans le circuit d'exci- tation de la dynamo 2 . Le contact 14 est maintenu dans sa position de repos par le ressort 15 et la butée 16 .
Conformément à la présente invention, l'interrupteur comportant les contacts 8 et 14 ferme le circuit d'excitation de la dynamo 2 lorsque la dépression à l'aspiration du carburateur 11 dépasse un certain seuil, et ouvre ce circuit dès que la dépression est réduite au-dessous de ce seuil par suite d'une baisse de régime. Cette diminution de la dépression à l'aspiration peut se produire si les conditions de fonctionnement du moteur thermique se modifient ou si le couple résistant opposé par la génératrice s'accroît. Inversement, une augmentation de la dépression apparaitra si,le couple résistant opposé par la génératrice diminue, ce qui entraîne une augmentation du régime.
Le fonctionnement est le suivant :le conducteur agit sur la pédale 5 dans le sens de la flèche F pour augmenter la vitesse du véhicule. Le con- tact 8 quitte alors sa position de repos. La pédale 5 agissant, en même temps, sur l'admission du fluide moteur, le groupe moteur thermique 1-dynamo 2 accélère, ce qui provoque un accroissement de la dépression à l'aspiration du carburateur 11 et, par suite, un déplacement du câble 12 ,dans le sens de la flèche F'. qui entraîne un déplacement du contact 14.
Aucun couple résistant n'étant, à l'origine, imposé par la dynamo 2 du fait que les contacts 8 ,et 14 ne sont pas fermés, le groupe parvient rapidement au régime pour lequel la dépression à l'aspiration du carburateur 11 atteint une valeur suffisante pour qu'en se déplaçant, 14 établisse le contact avec 8 . Dès cet instante l'excitation de la dynamo 2 s'établit, ce qui provoque l'apparition d'un couple résistant déterminé par le débit de la dynamo 2 sur le ou les moteurs électriques (non figurés) qui assurent la propulsion.
Si ce couple devient excessif, le régime du moteur thermique baisse, ce qui entraîne une réduction de la dépression à l'aspiration et, par suite, l'ouverture des contacts 8 et 14 , consécutive au relâchement du câble 12
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transmettant le mouvement au contact 14. Le couple résistant opposé par la génératrice est alors supprimé, ce qui provoque l'accélération du groupe moteur thermique 1-dynam) 2 jusqu'à la refermeture des contacts 8 et 14 et ainsi de suite.
Il s'établit ainsi un régime de courant haché dans 11 enroulement in- ducteur 3 dont la valeur moyenne dépend du rapport des temps de fermeture et d'ouverture des contacts 8 et 14 et détermine un couple résistant moyen opposé par la dynamo, couple moyen qui équilibre celui du moteur thermique, lequel dé- pend de la position de la pédale 5 et de-la vitesse du groupe électrogène.
Dans ces conditions, si le conducteur désire augmenter encore la vitesse de son véhicule, par exemple pour doubler un,autre véhicule, il lui suf- fit d'appuyer davantage sur la pédale 5 pour que, en même temps qu'il modifie l'admission, il provoque l'ouverture des contacts 8-14 , ce qui produit ltaccé- lération rapide du groupe 1-2 jusqu'à la vitesse qui correspond au nouveau régime désiré. Le conducteur peut ainsi disposer, à tout instant, de la puis- sance maximum, contrairement aux dispositions utilisées jusqu'à présent, ce qui procure la reprise maximum, avantage très recherché sur les véhicules mo- dernes.
L'exemple de réalisation de la Figure 1 peut être complété par toute disposition habituellement liée à l'emploi de contacts. C'est ainsi qu'une résistance fixe ou variable peut relier 8 à 14 en vue d'éviter la coupure com- plète du circuit d'excitation de la dynamo 2 ; on peut aussi employer plusieurs contacts en série ou remplacer les contacts par une pile de charbon. Des con- densateurs, associés ou non à des résistances, ou des redresseurs secs, dans le but de faciliter la courune des contacts, peuvent également ''être utilisés.
Dans une variante de réalisation de l'exemple de la Figure' 1 , on peut agir à l'aide des contacts 8 et 14 sur tout relais ou amplificateur in- termédiaire, par exemple sur l'excitation d'une dynamo auxiliaire, excitatrice ou survoltrice, ou sur un amplificateur magnétique.
La Figure 2 représente unaitre exemple de mise en oeuvre du per- fectionnement objet de l'invention, dans lequel le relais intermédiaire ci-dessus estconformément à la présente invention, constitué par un moteur-couple 17 entraînant mécaniquement le curseur 18 d'un rhéostat 19 qui corroie le cou- rant débité par la batterie 4 dans l'inducteur 3 de la dynamo 2 .
Le moteur
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couple 17 est muni d'un ressort de rappel (non figuré) qui, lorsque les cortact
8 et 14 sont ouverts, maintient le curseur 18 sur la position de résistance maximum (ou de coupure); lorsque, au contraire, les contacts 8 et 14 ,actionnés comme dans l'exemple de la Fig.l, sont fermés, le moteur-couple 17 entraîne le curseur 18 vers la position de résistance minimum.
La Fig.3 représente un perfectionnement aux dispositions décrites dans les exemples des Fig. 1 et 2, qui constitue une protection contre le risque d'emballement du moteur thermique 1. Cet emballanent peut, en effet, se produire si le profil de la route, une descente en particulier, ne permet pas à la dynamo pleinement excitée (rhéostat 19 entièrement court-circuité dans le cas de la Fig. 2) de débiter sur le ou les moteurs de traction un courant suffisant ; les contacts 8 et 14 restent alors fermés et le courant d'excitation dans l'enrou- lement 3 est maximum.
Conformément à la présente invention, le moteur-couple 20 ,monté en série avec l'enroulement 3 , provoque, dans ces conditions, la fermeture de l'admission du moteur thermique 1 , opération qui est schématisée ,dans l'exem- ple de la Fig.3, par la flèche 21 ; couple moteur du moteur thermique 1 est alors réduit jusqu'à la valeur nécessaire à l'équilibre du couple résistant de la génératrice 2 ,ce qui empêche l'emballement du groupe électrogène. Bien entendu; ce dispositif de protection contre l'emballement du groupe pourrait tout aussi bien être monté en parallèle avec l'enroulement 3 au lieu d'être monté en série avec lui, ou, encore ,dans l'exemple de la Fig. 2, être remplacé par une action directe du curseur 18 du rhéostat 19 en position de fin de'course.
Au lieu d'un moteur-couple on pourrait aussi utiliser tout dispositif équivalent, relais électromagnétique par exemple.
D'autre part, il est bien connu que tout réglage automatique.peut, suivant la valeur du statisme, être accompagné d'oscillations et que la suppres- sion de celles-ci exige souvent un dispositif d'asservissement. On peut, à cet effet, utiliser toute manifestation directe ou indirecte de l'accélération du groupe électrogène pour agir, avec une légère avance, sur le circuit de commande, de toute manière appropriée, et, éventuellement, sur le moteur-couple 20 , en vue de réduire momentanément l'admission, si 1',accélération du groupe est trop élevée.
On peut, dans le même but, fausser l'équilibre du moteur-couple 17 (cas de la Fig. 2) en le munissant, par exemple, d'un enroulement inducteur suplémen-
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-taire traversé par le courant du ou des moteurs de traction ou, de préférence,' par le courant secondaire d'un transformateur dont le primaire est traversé par le courant du vu des moteurs de traction, afin de provoquer, par action sur le curseur 18 du rhéostat 19 , une réduction passagère de 11 excitation de la dy- namo 2 lorsque le courant traversant le ou les moteurs de traction augmente ra- pidement.
Dans les exemples de réalisation des Fig. 1 2 et 3 , on a supposé que la variation du couple résistant opposé par la génératrice était effectuée par un contrôle c,e l'excitation de cette génératrice. Mais tout autre procédé de variation de ce couple résistant pourrait aussi bien être utilisé: c'est ainsi qu'au lieu de modifier l'excitation de la génératrice, on pourrait agir sur le calage de ses balais ou encore sur tout élément de son circuit magnétique, entre- fer conique par exemple.
De même, il est possible de combiner les dispositions décrites avec toute,disposition particulière d'excitation de la génératrice; d'est ainsi qu'une dynamo amplidyne ou qu'une dynamo à courant limité du type dit à trois enroulements, par exemple, peut être aisément contrôlée de la manière indiquée ci-dessus en réglant le circuit séparé ou en combinant ce réglage avec un réglage dans le circuit d'excitation dérivé. Toute disposition de ce genre comportant un relais ou une excitatrice intermédiaire, du type amplidyne par exemple, peut éga- lement être utilisée.
D'autre part, les dispositions de réglage exposées ci-dessus ne portant que sur le mode de réglage de la dynamo 2, toutes les combinaisons de ce réglage avec un réglage portant sur le ou les moteurs de propulsion sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention. L'équipement du véhicule peut, par exemple,' comporter deux moteurs à excitation série couplés en série pour'la marche en montagne, couplés en parallèle, avec croisement des enroulements série en vue d'égaliser les couples toute en maintenant l'indépendance des vitesses,pour la marche sur route peu accidentée, et couplés en série avec inversion d'excitation pour la marche arrière, une résistance étant alors introduite dans le circuit de change en vue, d'une part, de permettre le freinage électrique en descente, le coupleur était alors placé sur la position de marche arrière, et,
d'autre part, de limiter à une valeur modérée la vitesse maximum en propulsion arrière.
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The present invention relates to an improvement in the transmission, to the wheels of a vehicle, of the power of a heat engine, by means of an electric generator coupled to the heat engine and supplying traction motors.
This improvement allows, at the same time, the elimination of the speed regulator of the heat engine and a complete use of the possibilities of this one; in particular, it makes it possible, at all times, to have the maximum power of the heat engine available, a property which is particularly advantageous when it comes to accelerating the speed of the vehicle.
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This improvement is essentially characterized in that the @ resistive torque opposed by the generator being systematically reduced to a low or zero value as soon as the driver acts on the control pedal in the direction of an increase in power, or, at the On the contrary, brought to a maximum value, preferably greater than that of the primary motor torque, as soon as the driver releases the control pedal to slow down, this variation of the resistive torque is caused by the play of an electric switch, or any other equivalent device, which opens or closes a circuit controlling the flow of the generator, either directly or indirectly by means of a relay, a torque motor or any other equivalent device,
depending on whether the power developed by the heat engine is insufficient or excessive.
The measurement of this power can be carried out in any known manner; but, in a preferred embodiment of the invention, it will be carried out by use of the vacuum recorded at the intake of the fuel mixture supplying the heat engine (for example, at the intake of the carburetor if the heat engine has one), the motor fluid intake adjustment pedal acting, on the other hand, on the position of at least one of the switch contacts which must vary the resistive torque, in order to adjust the value of the power for which the equilibrium of these contacts must be established.
With reference to the attached schematic figures 1 to 3, various examples, given without limitation, of the implementation of the improvement which are the subject of the invention will be described. The embodiments which will be described with regard to these examples should be considered as forming part of the invention, it being understood that any equivalent arrangements could equally well be used without departing from the scope thereof.
FIG. 1 represents a first example of implementation of the improvement which is the subject of the invention. In this example, a heat engine 1 drives a dynamo 2 which supplies the traction motors (not shown) of a vehicle. The excitation winding 3 of the dynamo 2 is supplied by the accumulator battery 4. The pedal 5 acts, by a device not shown, on the admission to the heat engine 1 of the fuel mixture. It acts on the other hand, by means of the cable 6 and of the .lie 7, on the contact 8, integral with the pulley 7, of an immersed switch in the circuit.
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Contact 8 is maintained in its rest position by spring 9 and stopper 10.
On the other hand, the vacuum at the intake of the fuel mixture (here assumed to be taken from the carburetor 11) is reflected by the displacement of a diaphragm, displacement transmitted by the cable 12 to the pulley 13, integral with the. other contact 14 of the switch inserted in the excitation circuit of the dynamo 2. Contact 14 is maintained in its rest position by spring 15 and stop 16.
In accordance with the present invention, the switch comprising the contacts 8 and 14 closes the excitation circuit of the dynamo 2 when the vacuum at the intake of the carburetor 11 exceeds a certain threshold, and opens this circuit as soon as the vacuum is reduced. below this threshold due to a drop in speed. This reduction in suction pressure can occur if the operating conditions of the heat engine change or if the resistive torque opposed by the generator increases. Conversely, an increase in depression will appear if the resistive torque opposed by the generator decreases, which leads to an increase in speed.
The operation is as follows: the driver acts on the pedal 5 in the direction of the arrow F to increase the speed of the vehicle. Contact 8 then leaves its rest position. The pedal 5 acting, at the same time, on the admission of the working fluid, the heat engine unit 1-dynamo 2 accelerates, which causes an increase in the vacuum at the intake of the carburetor 11 and, consequently, a displacement of the cable 12, in the direction of arrow F '. which causes a displacement of the contact 14.
As no resistive torque was originally imposed by the dynamo 2 due to the fact that the contacts 8 and 14 are not closed, the group quickly reaches the speed for which the suction depression of the carburetor 11 reaches a sufficient value so that while moving, 14 establishes contact with 8. From this moment the excitation of the dynamo 2 is established, which causes the appearance of a resistive torque determined by the flow of the dynamo 2 on the electric motor (s) (not shown) which provide the propulsion.
If this torque becomes excessive, the engine speed drops, which leads to a reduction in the suction pressure and, consequently, the opening of the contacts 8 and 14, following the release of the cable 12
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transmitting movement to contact 14. The resistive torque opposed by the generator is then eliminated, which causes the acceleration of the heat engine unit 1-dynam) 2 until the contacts 8 and 14 are closed again and so on.
A chopped current regime is thus established in the inductor winding 3, the average value of which depends on the ratio of the closing and opening times of the contacts 8 and 14 and determines an average resistance torque opposed by the dynamo, average torque. which balances that of the heat engine, which depends on the position of pedal 5 and the speed of the generator set.
Under these conditions, if the driver wishes to further increase the speed of his vehicle, for example to overtake another vehicle, it suffices for him to depress pedal 5 more so that, at the same time that he modifies the speed. admission, it causes contacts 8-14 to open, which produces rapid acceleration of group 1-2 to the speed corresponding to the new desired speed. Contrary to the arrangements used hitherto, the driver can thus have maximum power at all times, which provides maximum recovery, an advantage much sought after on modern vehicles.
The exemplary embodiment of Figure 1 can be supplemented by any arrangement usually associated with the use of contacts. It is thus that a fixed or variable resistor can connect 8 to 14 in order to avoid the complete cut-off of the excitation circuit of the dynamo 2; it is also possible to use several contacts in series or to replace the contacts with a carbon battery. Capacitors, whether or not associated with resistors, or dry rectifiers, in order to facilitate the running of the contacts, can also be used.
In an alternative embodiment of the example of FIG. 1, it is possible to act using contacts 8 and 14 on any intermediate relay or amplifier, for example on the excitation of an auxiliary dynamo, exciter or. booster, or on a magnetic amplifier.
Figure 2 shows a master example of implementation of the improvement object of the invention, in which the above intermediate relay is in accordance with the present invention, constituted by a torque motor 17 mechanically driving the cursor 18 of a rheostat. 19 which cores the current delivered by battery 4 into inductor 3 of dynamo 2.
Engine
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torque 17 is provided with a return spring (not shown) which, when the cortact
8 and 14 are open, keep cursor 18 at the maximum resistance (or cut-off) position; when, on the contrary, the contacts 8 and 14, actuated as in the example of Fig.l, are closed, the torque motor 17 drives the cursor 18 towards the position of minimum resistance.
FIG. 3 represents an improvement to the arrangements described in the examples of FIGS. 1 and 2, which constitutes a protection against the risk of runaway of the heat engine 1. This runaway can, in fact, occur if the profile of the road, a descent in particular, does not allow the dynamo to be fully excited (rheostat 19 entirely short-circuited in the case of Fig. 2) to deliver sufficient current to the traction motor (s); contacts 8 and 14 then remain closed and the excitation current in winding 3 is maximum.
In accordance with the present invention, the torque motor 20, mounted in series with the winding 3, causes, under these conditions, the closing of the intake of the heat engine 1, an operation which is shown schematically, in the example of Fig.3, by the arrow 21; engine torque of heat engine 1 is then reduced to the value necessary to balance the resistive torque of generator 2, which prevents the generator set from running away. Of course; this group runaway protection device could just as easily be mounted in parallel with the winding 3 instead of being mounted in series with it, or, again, in the example of FIG. 2, be replaced by a direct action of the cursor 18 of the rheostat 19 in the end-of-travel position.
Instead of a torque motor, any equivalent device could also be used, for example an electromagnetic relay.
On the other hand, it is well known that any automatic adjustment may, depending on the value of the droop, be accompanied by oscillations and that the suppression of these often requires a servo-control device. For this purpose, any direct or indirect manifestation of the acceleration of the generator can be used to act, with a slight advance, on the control circuit, in any suitable manner, and, possibly, on the torque motor 20, in order to temporarily reduce the admission, if 1 ', the acceleration of the group is too high.
For the same purpose, it is possible to distort the equilibrium of the motor-torque 17 (case of FIG. 2) by providing it, for example, with an additional inductor winding.
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- silencer crossed by the current of the traction motor (s) or, preferably, by the secondary current of a transformer whose primary is crossed by the current seen from the traction motors, in order to cause, by action on the slider 18 of the rheostat 19, a transient reduction in the excitation of the dynamo 2 as the current through the traction motor (s) increases rapidly.
In the exemplary embodiments of FIGS. 1 2 and 3, it was assumed that the variation of the resistive torque opposed by the generator was effected by a control c, e the excitation of this generator. But any other method of varying this resistive torque could just as well be used: thus instead of modifying the excitation of the generator, we could act on the timing of its brushes or even on any element of its circuit. magnetic, conical air gap for example.
Likewise, it is possible to combine the arrangements described with any particular arrangement for excitation of the generator; is as well as an amplifying dynamo or a limited current dynamo of the so-called three-winding type, for example, can be easily controlled as indicated above by adjusting the separate circuit or by combining this adjustment with a adjustment in the branch excitation circuit. Any such arrangement comprising a relay or an intermediate exciter, of the amplidyne type for example, can also be used.
On the other hand, since the adjustment provisions described above relate only to the mode of adjustment of dynamo 2, all combinations of this adjustment with an adjustment relating to the propulsion engine (s) are possible without departing from the scope of the present invention. The vehicle equipment may, for example, 'comprise two series excitation motors coupled in series for mountain walking, coupled in parallel, with crossing of the series windings in order to equalize the torques while maintaining the independence of the series. gears, for walking on slightly uneven roads, and coupled in series with excitation inversion for reverse gear, a resistor then being introduced into the changeover circuit with a view, on the one hand, to allow electric braking in descent, the coupler was then placed in the reverse gear position, and,
on the other hand, to limit the maximum speed in rear propulsion to a moderate value.