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EMI1.1
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La présente invention est relative à des moyens électriques pour contrôler les dispositifs de changement de vitesse du type dans lequel n'importe lequel d'un cer- tain nombre de rapports de vitesse est automatiquement engagé par des moyens répondant à la tension d'un généra- teur électrique entraîné suivant la vitesse d'un élément du dispositif.Il est un objet de la présente invention' de procurer des moyens de contrôle perfectionnés du type précité et qui sont particulièrement adaptés au contrôle de la vitesse de véhicules entraînés par moteur et particuliè- rement les véhicules sur rails bien que l'invention ne soit pas limitée à de telles utilisations.
La présente invention comprend un ou plusieurs re- lais électriques contrôlant chacun l'engagement et le dé- couplage de l'un des rapports d'engrenage ou le changement d'un rapport d'engrenage au suivant et chacun de ces re- lais étant adaptés pour être excité par un courant dans un seul sens à partir d'un générateur entraîné à une vitesse proportionnelle à la vitesse d'un élément du dispositif d'engrenages, et des moyens pour appliquer aux relais ou à chaque relais une tension constante en opposition à la tension de la génératrice, lesdites tensions constantes étant différentes pour deux ou plusieurs relais.
Le fonc tionnement à sensunique requis du relais ou de chacun d'en- tre eux peut être assuré en interposant.un dispositif de courant à sens unique, tel qu'un redresseur, dans.la con- nexion entre chaque relais et la génératrice, ou en employant un ou des relais polarisés par exemple .
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, une tension constante est obtenue en connectant
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la bobine de relais à une résistance ou à un potentiomètre convenable alimenté par une source à courant continu indé- pendante de la tension de la génératrice. Lorsque deux ou plusieurs relais sont utilisés, les bobines de relais sont connectées à différentes résistances ou potentiomètres ali- mentés par la dite source, ou elles peuvent être connectées en différents points d'une résistance ou d'un potentiomètre unique alimenté d'une façon similaire. Une telle disposition permet l'utilisation de relais ayant les mêmes caractéristi- ques, lesquels seront excités et désexcités suivant un ordre défini lorsque la tension de la génératrice s'élève et tombe.
L'utilisation d'un relais qui ne fonctionne que dans une seu- le direction conjointement avec une tension constante opposée assure un fonctionnement du relais plus précis et une plus, petite différence dans les tensions d'ouverture et de ferme- ture du relais qu'il ne serait possible d'en obtenir autre- ment .
Suivant une autre caractéristique de la présente in- vention, le ou lesrelais précités, appelés ci-après relais primaire ou primaires, contrôlent chacun le circuit d'un relais secondaire dont les contacts sont a daptés pour con- trôler le fonctionnement de dispositifs, tels que des sou papes électropneumatiques par exemple, qui à leur tour con- trôlent les dispositifs de puissance pour réaliser l'engage- ment et le découplage des rapports d'engrenage.
Suivant une autre caractéristique de la présente in- vention, les circuits des relais primaires, lorsque deux ou plusieurs de ces relais sont utilisés sont disposés de ma- nière à ce que, lorsque les relais sont excités par ordre, ils demeurent excités jusqu'à ce qu'une chute de la tension de la génératrice les désexcite, et les circuits des jbelais
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secondaires comprennent des contacts actionnés par ces re- lais en vue de désexciter chaque relais secondaire lorsque le relais suivant est excité.
Suivant une disposition con- venable, ceci est réalisé par des contacts contrôlés par les relais primaires et qui permettent l'alimentation de courants d'excitation aux relais secondaires associés*
Une autre caractéristique de la présente invention comprend l'apport de moyens fonctionnant suivant l'étrangle- ment d'une machine motrice à combustion interne entraînant le dispositif d'engrenages, par exemple, la transmission de commande d'un véhicule, pour fermer l'étranglement pendant une courte période durant le changement de rapport d'engre- nages.
Suivant une disposition convenable réalisant cette caractéristique, l'ajustement de l'étranglement est réalisé par des moyens électriques contrôlés par un relais qui peut être actionné pour réaliser la fermeture de l'étrangement pendant la période déterminée, ce, par la décharge d'un con- densateur, une telle décharge étant contrôlée par des con- tacts actionnés par les relais secondaires lorsqu'une opéra- tion de changement d'engrenage est effectuée. Lorsque deux ou plusieurs relais sont utilisés, deux condensateurs sont prévus, lesquels peuvent alternativement être chargés et déchargés sous le contrôle d'un relais .
Suivant une autre caractéristique de la présente in- vention, lorsqu'elle est appliquée à des engrenages de trans- mission de véhicule, le courant pour exciter le premier re- lais primaire, celui de la vitesse la plus faible.est alimen- té au démarrage par une source séparée de la génératrice sous le contrôle d'un interrupteur actionnable par le contrôle de l'étrang lement de la machine motrice .
Suivant une autre caractéristique de la présente in- vention, un moyen est prévu pour modifier la tension s'oppo-
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saut à la génératrice aux dérivations des relais primaires dans le potentiomètre, suivant la position de l'étranglement de la machine motrice.
Dans une disposition convenable, ceci est obtenu en insérant des résistances supplémentaires en série avec le potentiomètre et en court-circuitant progres- sivement ces résistances supplémentaires lorsque l'organe contrôlant l'étranglement est déplacé dans la position com- plètement ouverte.
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Une autre caractéristique' de la présente/invention comprend l'apport d'un moyen de verrouillage électromagnéti- que qui est excité simultanément avec l'excitation de n'im- porte quel relais contrôlant la vitesse, en vue d'empêcher le mouvement de certains leviers qu'il est désirable de verrouiller pendant que le véhicule se déplace, tel que par exemple le levier qui contrôle la direction de rotation des pignons moteurs et/ou un interrupteur maître fournissant le courant qui excite le contrôle de la vitesse des relais exu- mêmes.
Dans une forme d'exécution convenable de la présente invention, le circuit de relais de base comprend une série de relais semblables dont chacun est adapté pour actionner, au travers de circuits intermédiaires convenables, un disposi- tif de puissance pour engager et découpler un des rapports d'engrenage. Un côté de chacune des bobines de relais est connecté à travers un dispositif de courant unidirectionnel par exemple un redresseur au côté positif d'une génératrice à courant continu entraînée par l'organe de sortie d'un dis- positif de changement de vitesse . Les redresseurs peuvent être du type à oxyde de cuivre, sélénium, ou autre type con- nu.
Les autres côtés des bobines de ralais sont connectés en différents points, également espacés par exemple, d'une ré- sistance ou potentiomètre continu alimenté par une source à
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courant continu qui alimente également l'enroulement induc- teur de la génératrice. Le pôle négatif de la génératrice peut être connecté au côté négatif de la source de courant continu. Si la chute de tension dans chaque section de la résistance est par exemple de six volts, alors chaque relais peut être arrangé pour se fermer lorsque la tension de la génératrice est par exemple de deux volts au dessus de la tension continue opposée et pour s'ouvrir lorsque la tension- de la génératrice est par exemple inférieure d'un volt et demi à la dite tension constante.
De cette manière, une suite déterminée de fonctionnement de râlais est facilement obtenue et la différence entre les tensions auxquelles cha- que relais se ferme et s'ouvre peut être rendue convenable- ment petite. Une disposition en variante qui peut être pré- férée, est d'appliquer la tension constante à la bobine de' chaque relais (excepté celui devant.fonctionner à la tension la plus basse), à travers une résistance ou un potentiomètre réglable séparé. Un avantage de cette disposition est que la tension constante appliquée à chaque bobine de relais peut être ajustée sans affecter la tension appliquée des autres relais .
D'autres caractéristiques de la présente invention comprennent une position de maitien pour le contrôle du conducteur dans laquelle on ne peut réaliser de changement ultérieur vers le haut, des moyens produisant un bref enga- gement de l'engrenage inférieur lorsqu'on part de la position d'arrêt, l'apport d'un retour direct à la position du point mort, des moyens indicateurs d'erreurs et des moyens de pro- tection de la transmission dans le cas de certaines manipula- tions d'un contrôle manuel de survitesse lorsqu'un tel con- trôle est prévu.
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Dans les dessins suivants: - la figure 1 est un diagramme des connexions d'un moyen électrique pour contrôler un dispositif de changement de vitesse suivant la présente invention, tel qu'il est ap- pliqué à un véhicule sur rails ou automotrice; - la figure 2 est un diagramme des connexions d'un moyen modifié pour contrôler le dispositif de changement de vitesse dans un véhicule sur route ; - la figure 3 est un diagramme des connexions d'une caractéristique protectrice pour être utilisé dans le moyen de contrôle suivant la présente invention .
En exécutant la présente invention suivant un mode convenable, illustré à la figure 1, tel qu'appliqué à titre d'exemple à l'engagement et au découplage automatique de rap-: ports d'engrenages dans la transmission de puissance d'un vé- hicule sur rail ou automotrice, il est prévu deux machines motrices et transmissions à boîte de vitesse (non représen- tées) toutes deux avec un dispositif de commande unique, com- prenant un circuit de relais de base qui sera décrit ultérieu- rement .
Les engrenages de la transmission offrent quatre rapports de vitesses avant et quatre rapports de vitesses ar- rière et dans l'exemple actuel , chaque transmission.comprend - quatre unités d'engrenages épicycloïdaux contrôlés par frei- nage qui procurent les rapports de vitesses, et une unité d'inversion. Les freins des engrenages épicycloïdaux de rap- ports de vitesses sont actionnés par des dispositifs de puis- sance actionnés pneumatiquement ou par un autre fluide, sous . le contrôle de ouatre valves électro-pneumatiques qui peuvent être de n'importe quel type convenable. Ces soupapes contrô- lent les dispositifs commandant la puissance dans les deux transmissions sous le contrôle de quatre relais primaires tels qu'ils seront décrits ultérieurement.
L'inversion est
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obtenue au moyen d'un engrenage supplémentaire contrôlable manuellement dans chaque transmission. Deux génératrices G- et G2 ayant des enrouelentents inducteurs f1 etf2 sont pré- vus et ceux-ci sont entraînés par les arbres de sortie du dispositif de changement de vitesse des machines motrices respectives.-Ces génératrices sont connectées en parallèle pour fournir une tension variable aux circuits des relais primaires de sorte qu'une telle alimentation sera maintenue dans l'éventualité d'un défaut dans l'une des génératrices* Les quatre relais primaires sont indiqués par 1P 2P, 3P, et .-' et ceux-ci contrôlent l'engagement et le découplage, res- pectivement des première, seconde,
troisième et quatrième rap ports de vitesse de la boîte de vitesse .Une source de cou- tant continu, qui peut être par exemple une batterie, four- nit du courant à un potentiomètre dont les différentes déri- vations appliquent une tension constante aux circuits de re- lais. La bobine du relais primaire 1P de la- première vitesse est connectée d'un côté à la ligne négative 1 de la source à tension constante et également à travers une résistance potentiométrique 3, .4 ayant un contact réglable-5, à un côté de la bobine du relais primaire 2P de la deuxième vitesse.
La résistance 3, 4 est également connectée à une seconde résistance potentiométrique 6,7 ayant un contact réglable 8 connecté semblablernent à un côté du relais primaire 3P .de la troisième vitesse. La résistance 6,7 est connectée à une autre résistance 9,10 ayant un contact réglable 11 connecté à un côté de la. bobine de relais primaire 4P de la quatrième vitesse.
La série de résistances poteutiométriques est con- nectée à la ligne positive 12 de l'alimentation à travers des contacts de contrôle qui seront décrits plus loin. L'a- limentation positive de la batterie à partir de la ligne 12 pour les circuits de relais secondaires, les soupapes élec- tromagnétiques et les contrôles d'étranglement est contrôlée.
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par un contrôle maître actionnable à la main dans la cabine du conducteur . Ce contrôle comprend trois leviers (non représentés) adaptés chacun à réaliser un mouvement relatif entre une plaque de contact et un jeu de contacts .
Les contrôles sont doublés, chacun d'eux se trouvant dans une des cabines du conducteur. A la figure 1, seuls les contacts et les plaques de contact sont représentées. Le contrôle avant et le contrôle arrière comprennent une plaque de con- tact 14 avec une position inverse 15, une position avant 16 et une position "ouvert" 17, et également les contacts 18 19, 20 et 21 connectés respectivement à l'alimentation posi- tive 12, un fil de train avant 22, un fil de train inverse 23, et aux contrôles d'étranglement et de commande. Le con- trôle d'étranglement comprend une plaque de contact 24 ayant les positions T'1, T'2, T'3 et T'4 et une position morte T'5 et assure la connexion de l'alimentation positive 12 aux fils d'étranglement indiqués par Tl, T2, T3, T4 pour le moteur actionnant l'étranglement et indiqué par TM.
Les fils Tl, T2 et T3 ont également des connexions alimentant le potentiomè- tre qui modifie les relais E et F. Le contrôle de la commande comprend une plaque de contact 25 et les contacts 26, 27 et 28 et a des positions de commande, de maintien et neutre in- diquées respectivement par 29, 30 et 31. Le contrôle de com- mande est muni d'une poignée à clef amovible et réalise soit dans la position de commande ou dans la position de maintien une connexion au positif de l'alimentation des circuits des relais secondaires (qui seront décrits plus loin) au moyen d'un conducteur 32 et à travers ces derniers circuits aux li- gnes de train Gl, G2, G3 et G4.
Dans la position de maintien 30 ce contrôle est adapté pour modifier l'état d'un relais H qui agit de manière à empêcher des changements d'engrenages
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positive vers le haut .La ligne d'alimentation/ 12 a une connexion shunt 33 qui permet à certains circuits d'être alimentés indépendamment du contrôle maître ceci étant l'alimentation à tension constante vers le premier relais primaire 1P les enroulemens inducteurs f1 et f2 et les relais indicateurs de défauts de la génératrice.
Avec la disposition décrite, les fils de train de deux ou plusieurs automotrices peuvent être interconnectés au moyen des; connexions volantes habi- tuelles et ainsi le contrôle simultané de la direction et de l'étranglement peut être réalisé à partir de la cabine avant de la voiture de tête lorsque le levier du maître con- trôle est en position. Le train ainsi contrôlé peut compren- i dre des automotrices ayant un contrôle manuel des circuits contrôlant les solénoïdes de changement de vitesse, et étant donné que les fils de train pour le changement de vitesse sont excités à partir de la voiture de tête, le contrôle du train sera manuel si la voiture de tête est du type arrangé pour un contrôle manuel.
Chacun décelais primaires de con- trôle de. vitesse 1P, 2P 3P et 4P est arrangé de manière à actionner des contacts pour fermer et ouvrir les ,circuits des relais secondaires correspondants 1S, 2S, 3S et 4S dont cha- cun (excepté le relais 1S) a deux bobines indiquées respecti- vement par SA et SB. Ces remais secondaires sont adaptés pour actionner les contacts contrôlant le fonctionnement des sou- papes électromagnétiques et pour d'autres buts, tel qu'il sera décrit ultérieurement.
Le côté positif du relais primai- re de première vitesse 1P est connecté à travers un redresseur 34 ou autre dispositif de courant unidirectionnel et également à travers trois paires de contact 2P3, 3P3 et 4P3 (actionna- bles par les second, troisième et quatrième relais primaires) à une ligne '35 qui est le côté positif des génératrices Gl et G2. Un dispositif de courant unidirectionnel 36 est insé-
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ré dans chaque connexion de génératrice en vue d'empêcher une des génératrices de fournir du courant à l'autre dans le cas d'un défaut à l'une d'elles. Les contacts de relais 2P3, 323 et 4P3 sont shuntés par Des résistances R6 R7 et R8 et les contacts sont disposés de manière à s'ouvrir lors- que les relais sont excités.
Le relais primaire de première vitesse 1P est diposé de manière à fermer les contaçts 1P1 normalement ouverts en vue de connecter la ligne positive 12 d'alimentation de tension constante au dispositif potentiomé trique 3, 4, 6, 7,9, 10 et aux bobines inductrices f1 etf2 de la génératrice, et également pour fermer les contacts 1P4 qui ferment le circuit d'alimentation du relais secondaire de première vitesse 1S à travers les contacts normalement fermé 2S3, 3S3 et 4S3 associés respectivement aux relais se- condaires de seconde, troisième et quatrième vitesse 2S, 3S et 4S .
L'excitation du relais secondaire de première vitesse 1S ferme le contact 1S2 de manière à fermer le circuit de la bobine d'actionnement de la soupape électromagnétique de pre- mière vitesse (non représentée) qui sera inclus dans la ligne de train Gl, actionnant de ce fait le dispositif de puissance pour engager l'engrenage de première vitesse. 'La dite bobine d'actionnemnt est connectée à travers des paires de contacts normalement fermés 2S3, 3S3, et 4S3 des relais secondaires de deuxième, troisième et quatriè mevitesse à la ligne d'alimen- tation positive 12 Ce circuit est tel que lorsque le relais secondaire de deuxième vitesse 2S est excité, ces contacts associés 2S3 s'ouvriront et interrompront ainsi l'alimenta- tion de courant au relais secondaire de première vitesse 1S de manière à désexciter celui-ci.
Une disposition semblable est prévue pour les relais secondaires de troisième et de quatrième vitesse 3S et 4S au moyen des contacts 3S3 et 4S3.
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.Le relais primaire de deuxième 'vitesse 2P est con- necté à travers un dispositif de courant unidirectionnel 36' au côté positif d'une oaire de contacts 2P3 normalement fermés contrôlés par ledit relais. Lorsque les contacts 2P3 s'ouvrent, une résistance de protection R6 est placée en série avec le premier relais primaire 1P. Une disposition semblable des contacts 3P3 et 4P3 pour les relais primaires de troisième et de quatrième vitesse 3P et 4P insère les ré- sistances R7 et R3 lorsque les contacts 3P3 et 423 se sont ouverts.
Le contrôle d'étranglement des machines motrices est réalisé électriquement à travers des relais contrôlant des soupapes électropneumatiques qui à leur tour contrôlent les dispositifs d'actionnement de puissance d'une manière bien connue pour actionner les étranglements. Ces dispositifs ne font pas partie de la présente invention et n'ont pas été représentés.
Le dispositif commutateur 24 de contrôle d'étran- glement a une position morte indiquée en T6 et peut être dé- placé dans les positions du quart, de la moitié ou de la to- talité de l'étranglement dans lesquelles une connexion est établie de la ligne d'alimentation positive 12 à travers le contrôle avant-arrière (plaque de contact 14) aux circuits de relais d'étranglement indiqués sur le schéma par Tl, T2, T3 et T4. Dans l'exemple représenté, les positions d'étran- glement et les circuits de relais correspondant sont 1 pour la position d'étranglement au quart, 1 et 2 pour la position d'étranglement à la moitié,
2 et 3 pour la position d'étran- glement aux trois-quart et 3 et 4 pour la position d'étran- glernent entièrement ouverte. Avec cetto disposition, toute paire de positions adjacentes a un relais qui est commun aux deux,' ce qui assure desactions progressives. La modifica tion de la tension s'opposant à la génératrice (ou génératri
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ces) aux dérivations de relais primaires 5, 8 et 11 dans le potentiomètre est obtenue au moyen des relais E et F qui sont actionnés suivant les positions d'étranglement* Lorsque le contrôle d'étranglement est déplacé dans la position Tl, le relais F est excité à travers un conducteur 37.
Les contacts de r elais correspondants Fl sont fermés-, connectant ainsi l'alimentation de tension continue positive au relais primai- re de première vitesse 1P à travers une résistance RI. De même, les contacts F5 sont fermés en vue de court-circuiter une résistance R3. Le premier relais primaire 1P étant exci- té, ses contacts 1P1 sont fermés de manière à fermer le.cir- - cuit partant de la ligne positive de tension constante 12 au potentiomètre 3, 4, 6,7, 9, 11 et aux enroulements induc- teurs f1 et f2 de la génératrice. Pour la position de moitié d'étranglement dans laquelle les ±.ils Tl et T2 du moteur d'étranglement sont excités, le relais F demeure excité.
Pour la position d'étranglement aux trois-quart dans laquelle les fils T2 et T3 sont alimentés, le relais E est également exci té de manière à fermer les contacts E5 qui court-circuitent la résistance R2. De même, pour la position d'étranglement totale laquelle requiert les fils d'étranglement T3 et T4, les deux résistances R2 et R3 sont court-circuités. Un moyen est prévu pour fermer l'étranglement pendant une courte période durant chaque changement d'engrenage vers le haut, ce, au moyen d'un relais G et d'un relais D agissant en même temps ce dernier étant contrôlé par les contacts Gl du relais G., Les contacts normalement fermés G2 G4 et D2, D4 sont ou- verts par leur relais respectif G et D de manière à inter- rompre les circuits de commande d'étranglement Tl,
T2 T3 et T4 Le côté positif du relais G est connecté à un contact de chacune des quatre paires de contacts normalement ouverts.
4S4 3S4, 2s4 et 1S4 adaptés pour être actionnés respective-.
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ment par les relais secondaires de vitesse 4S, 3S, 2S et 1S.
Ces contacts sont connectés respectivement aux condensateurs C4 C3j C2 et Cl. Chaque condensateur est connecté au positif de l'alimentation de courant au travers de contacts normale- ment fermés 3P5, 2P5, 1P5, 4S5 3S5,2S5 et 1S5 des relais pri- maires et secondaites, dans le but d'être chargé. Dans ce dis- positif, ce circuit de charge de condensateur est interrompu en correspondance avec le fonctionnement d'un relais primaire vu que le circuit de charge n'est pas fermé tant qme le re- lais secondaire correspondant n'est pas excité. La recharge d'un condensateur n'aura pas lieu tant que le relais ou les relais secondaires associés à son circuit de charge est désexcité, et par conséquent il n'y aura pas de fonctionne- ment de relais de fermeture d'étrangelement pendant les chan- gements d'engrenage vers le bas.
Pour démarrer, le commuta- teur d'étranglement (ayant une plaque de contact 24 est dé- placé dans la position désirée pour exciter le relais d'é- tranglement F et de ce fait fermer les contacts FI qui four- nissent du courant pour exciter le relais primaire de premiè- re vitesse 1P, ouvrant de ce fait les contacts 1P5 de manière à interrompre le circuit de charge du condensateur Cl. Les contacts 1P4 se fermeront pour exciter le premier relais se- condaire 1S et ce relais fermera.les contacts 1S4 de manière à établir la connexion entre le condensateur chargé C1 et le relais de fermeture d'étranglement G qui est cécité et demeure tel tandis que le condensateur se décharge, par exemple pour une période de deux secondes.
Le fonctionnement des dispositifs de commande d'étranglement est de ce fait empêché pendant cette période et les machines motrices ne pourront accélérer tant que le premier engrenage n'aura pas été complètement engagé Dès que la vitesse du véhicule dé passe une vitesse faible prédéterminée, les .génératrices Gl
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et G2 fournissent une tension au relais primaire de pre- mière vitesse 1P et assurent que celui-ci demeure excité même si l'alimentation contrôlée par les étranglements est interrompue, par exemple si le commutateur d'étranglement est ramené en arrière dans la position neutre.
Si la vitesse du véhicule est augmentée, la tension croissante de la géné- ratrice excite le relais primaire de seconde vitesse 2P qui ferme les contacts 2P4 de manière à exciter le relais secon- daire 2S et réaliser de ce fait l'engagement de l'engrenage de seconde vitesse. Au même instant, les contacts 2S3 du relais secondaire de deuxième vitesse 2S s'ouvrent de maniè- re à interrompre l'alimentation de courant au relais secon- daire de nremière vitesse 1S en vue de désexciter celui-ci et de relâcher l'engrenage de première vitesse.
Lors de l'excitation du relais primaire' de deuxième vitesse 2P, l'ouverture de ses contacts 2P3 interrompt- l'alimentation directe de courant au relais primaire de première vitesse 1P mais une alimentation est mainteneue à travers la résis- tance R6 qui empêche un surchauffement du relais primaire 1P par la tension croissante de la génératrice. Ainsi, le relais 1P demeure excité.
De même, l'excitation du relais secondaire de deuxième vitesse 2S ferme les contacts 2S4 en vue de déchar- ger le condensateur C2 à travers le relais G et amène' ainsi l'étranglement à être fermé dans la position neutre pendant une courte période prédéterminée tandis que le rapport d'en- grenage est changé.
Une série similaire d'opérations a lieu lorsqu'une augmentation ultérieure de la vitesse du véhicule amène le relais primire de troisième vites se 3P à être exci. té, le circuit de charge du condensateur étant interrompu par les contacts 3P5 du relais primaire et le circuit de décharge vers le relais G étant fermé par les contacts 3S4
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du relais secondaire 3s L'interaction entre les divers circuits est empêchée au moyen de différents dispositifs unidirectionnels de courant représentés .
Poux* des changements d'engrenage vers le bas,la caractéristique de fermeture d'étranglement décrite ci-des- sus n'est pas requise. En supposant que la troisième vitesse soit engagée et que la vitesse du véhicule soit suffisamment réduite pour demander l'engagement d'un rapport d'engrenage inférieur, le relais primaire de troisième vitesse 3p sera désexcité de manière à relâcher ses contacts 3P4 en vue de désexciter le relais secondaire 3S correspondant, relâchant de ce fait le troisième engrenage* Au même instant,
les con- tacts 3S3 sont fermés pour fermer le circuit du relais se- condaire de deuxième vitesse 2s à travers les contacts 2P4 déjà maintenus ternies par le relais primaire de deuxième vitesse 2p Le relais secondaire de deuxième vitesse 2S est -de ce fait excité et réalise l'engagement de l'engrenage de deuxième vitesse
Tel que mentionné précédemmentle contrôle de la commande (ayant la plaque de contact 25 a une position de maintien indiqué*en 30 à la figure 1.
Lorsque le levier de contrôle est dans cette position, il n'est pas possible de réaliser un changement d'engrenage vers le haut* indépendam ment de la position d'étranglement et comprenant un état dans lequel le nombre de tours du moteur peut excéder momentané- ment le maximum autorise, Le relais H est excité lorsque le contrôle est dans la position de commande 29, les contacts Hl, H2 et H3 sont formés et les résistanes R9 RIO et Rll sont court-circuit les contacts H4 sont ouverts et les résistances dans le circuit de voltage constant sont con- trôlées suivant la position d'étranglement:
.. Lorsque le con- trôle de commande est dans/la position de maintien 30 le
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relais H est désexcité et lesésistances contrôlées par l'étranglement sont court-circuitées à travers les contacts H4.
Dansjces circonstances, les contacts Hl, H2 et H3 sont ouverts, de sorte que si par exemple le véhicule monte en seconde vitesse, il y a une résistance supplémentaire RIO dans le circuit de la génératrice vers le troisième relais primaire 3P. Dans la façon dont est excité le relais H, il peut être disposé en variante que celui-ci soit excité uni- quement lorsque le contrôle de commande est dans la position de maintien, les contacts Hl, H2 et H3 étant alors des con- tacts de rupture et H4 étant un contact d'établissement.
Etant donné que le relais H ne sera alors pas excité avec le contrôle dans la position de comuande 29, il y a une 'écono- mie dans la consommation de courant avec cette disposition.
Un dispositif est également prévu pour commencer une brève oériode d'engagement de l'engrenage de quatrième vitesse lorsqu'on se prépare à démarrer le véhicule à partir de l'arrêt, le but étant de reprendre le jeu dans la trans- mission de commande du véhicule. Ceci est réalisé au moyen d'un condensateur C5 chargé antérieurement qui est chargé à travers les contacts 1P3 du premier relais primaire à par- tir du fil positif 38 venant du contrôle de commande. Lors- que l'étranglement est déplacé dans la position ouverte au quart, les contacts F1 sont fermés de manière à exciter le relais 1P et les contacts 1P3 de ce relais s'ouvrent et les contacts 1P2 se ferment.
Le condensateur C5 est de ce fait déchargé à travers le relais secondaire du quatrième engrenage 4SA qui est de ce fait excité pendant la période de décharge.
Les contacts 4P5 sont prévus pour interrompre ce circuit de décharge pendant le fonctionnement normal de l'engrenage de quatrième vitesse .
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Une disposition est également prévue pour obtenir un retour direct de l'engrenage dans la position neutre au moyen de circuits de maintien qui sont insérés lorsque l'étranglement est ramené en arrière dans position ouverte au quart et si le deuxième , le troisième ou le quatrième engrenage est engagé, un tel engrenage demeurera engagé jusqutà ce que le véhicule soit amené au repos* Dans n'impor- te laquelle des positions d'engrenage précitées, une ferme- ture de l'étranglement amène les contacts F2 du relais d'é- tranglement F à se fermer et ainsi fermer un circuit'de.
la ligne d'alimentation positive 12 à travers les contacts 1P1 du premier relais nrimaire, les contacts F2 et 4S1 3S1 ou @ 2S1 quels que soient ceux qui @ fermés maintenant ainsi l'en- gagement de l'engrenage jusqu'à ce que le véhicule vienne à s'arrêter. A cet instant, le relais 1P sera désexcité et l'engrenage retournera à la position neutre
Des relais indicateurs- de défauts sont prévus pour chacune des génératrices et sont actionnés par une différen- ce de potentiel si la tension de l'une ou l'autre des géné- ratrices et notablement inférieure à l'autre. Deux relais à double bobine JA, JB et KA ,KB sont prévus.
Les relais JA et KA sont connectés aux bornes des redresseurs 36 de leurs génératrices resnectives Gl et G2 et sont au circuit lorsoue l'étranglement est ouvert et le véhicula en mouvement à travers les contacts F3, F4 et 4P1 3P1 Dans la disposi- tion actuelle, ceci corresnond au moins à une ouverture d'é tranglement au quart et à l'engagement de l'engrenage de troisième ou de quatrième vitesse . Si la tension de la gé nératrice Gl seule tombe d'une manière appréciable le relais? JA est excita de manière à fermer les contacts Jl et à fermer le circuit de la bobine de maintien JB et également d'une lu- mière indicatrice de véhicule LB.
La fermeture de contact;
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supplémentaire J2 ferme le circuit d'une lumière (ou lumiè- res) indicatrice de train. De même les contacts J3 s'ouvrent de sorte que la génératrice défectueuse est déconnectée. La bobine de maintien JB est connectée directement au côté positif de l'alimentation de courant de sorte que l'indica- tion de défaut subsiste lorsque le véhicule s t arrête. Il est à noter que chacun des relais indicateurs de défaut J et K sont dépendants du fonctionnement d'un contact du relais d'étranglement et d'un contact de relais primaire. La raison de cette disposition est que des conditions peuvent se pré- senter lorsque les axes entraînant les génératrices tour- nent à des vitesses différentes actionnant de ce fait inuti- lement le signal avertisseur.
Une cause possible de ce glis- sement des roues entre elles neut se nroduire lorsqu'on ac- célère sur une rampe en première ou en seconde vitesse. En introduisant les contacts soit du troisième, soit du quatriè- me relais primaire dans le circuit d'avertissement, on s'as sure qu'une des vitesses supérieures doit être en-gagée avant que l'indication de défaut devienne effective* Une autre condition possible est celle dans laquelle le conducteur fer- me soudainement l'étranglement et applique le sereins du véhi- cule. Dans un tel cas, le relais d'étranglement F est désexci té et les contacts F3 et F4 s'ouvrent pour interrompre les circuits de relais indicateurs de défauts jusqu'à ce que les conditions de marche normale soient rétablies.
On préfère lorsque le véhicule remorque, que les bobines inductrices de la génératrice demeurent excitées, spécialement si lesgénératrices sont au type à collecteur.
Tel que réorienté, lesenroulements inducteurs f-, et f2 de La génératrice sont connectes au côté positif de l'ali- mentation de courant à travers les contacts 1P1 contrôlés par le relais prmaire de première vitesse 1P Si le véhicule
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remorque et est accouplé électriquement, les relais d'étran- glement sont excités à partir de la voiture de téta .et donc, le circuit du relais 1P est fermé, lorsque l'étranglement de la voiture de tête est ouvert, par les contacts El ou Fl.
Donc, le circuit de l'enroule nient inducteur à travers les contacts 1P1 est maintenu aussi longtemps que le véhicule est en mouvement, les circuits dei refais secondaire étant inac- tifs du fait de l'enlèvement de-la clef'principale du con- ducteur.
Dans un autre mode d'exécution de la présente inven- tion, représenté à la figure 2 et appliqué à un dispositif de changement de vitesse pour véhicule moteur sur route, le dispositif de relais de base dé l'exemple précédent est uti- lisé mais certaines de ses caractéristiques sont supprimées ou modifiées tel qu'il sera décret maintenant.
Une génératrice unique g est utilisée et des résis-
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.tances'potentiométriques 40, 41 et 42 à partir desquelles une t ension constante est fournie aux relais, sont en série avec une résistance réglàble ou potentiomètre 43 ajustée suivant le fonctionnement du dispositif habituel*de fonction- nement de l'étranglement d'un moteur, de manière à réduire la résistance lorsque l'étranglement s'ouvre. Un simple le- vier commutateur 44 pour contrôler l'alimentation de tension constante 45 aux circuits des relais a une position neutre N , une position de marche avant F et une position de marche arrière R. Il y a quatre engrenages de marche avant contrô- lés par les soupapes électro-pneumatiques REV, GB1 GB2, GB3 et GB4 comme dans l'exemple précédent.
Le relais primaire 1P de première vitesse ou vitesse inférieure est muni de (feux paires de contacts 1P1 et 1P2 qui se forment lorsque le relais est excité. Les contacts 1P2 ferment le circuit d'un relais secondaire de fable vitesse 1S. Les contacts 1P1 sont
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achetés pour ferr une partie d'un circuit en vue de main- tenir une alimentation de courant à travers une résistance RI à partir d'une source 45 indépendante de la génératrice G le circuit de cette alimentation indépendante étant fermé lorsoue le commutateur 44 est en position R. Donc, si le comuutateur est déplacé dans la position arrière tandis que le relais 1P est excité, ce relais demeurera excité même si le véhicule est amené au repos.
Le relais secondaire de pre- mière vitesse a des contacts de fermeture et d'ouverture* Les contacts 1S1 qui se ferment lorsque le relais est excité sont adaptés pour former un circuit pour maintenir une ali- mentation de courant à la résistance potentiométrique et à l'enroulement inducteur F de la génératrice indépendamment de la position du commutateur de contrôle 44 Donc, si ce dernier est déplacé en N ou en R tendis que le véhicule se dénlace et que le relais 1S est excité, les relais continue- ront à être excités suivant la vitesse du véhicule, de sorte que si le commutateur 44 est à nouveau déplacé dans la posi- tion F tandis oue le véhicule se déplace,
le relais appro- prié à la vitesse du véhicule aura déjà été excité et la sou- pape électropneumatique GB appropriée aura fonctionné. Les contacts 1S2 qui s'ouvrent lorsque le relais 1S est excité fait partie du circuit qui alimente la soupape électromagné- tique REV et ce circuit sera fermé lorsque le commutateur 44 est déplacé en position R. Etant donné que le relais 1S est maintenu excité dans l'éventualité où le commutateur 44 se- rait déplacé par inadvertance en position R pendant que le véhicule se déplace vers l'avant à une vitesse suffisante pour exciter le relais, les contacts 1S2 demeureront ouverts et le circuit de la soupape électromagnétique REV ne sera de de fait pas formé.
Si In véhicule ralentissait alors jusqu'à un. vitesse pour laquelle les relais de première vitesse 1P et 1S seraient normalement désexcites, ceux-ci seraient main-
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tenus par l'alimentation prévue, tel que décrit précédemment, de sorte qu'on évite le danger de l'engagement d'un engrena- ge de marche arrière lorsque le véhicule ralentit en marche avant,et il est nécessaire de remettre le commutateur 44 en position N et d'amener le véhicule au repos avant que les re- lais puisent être relâchés et l'engrenage de marche arrière engagé .
Tel que mentionné précédemment, le système de contr8- le suivant la présente invention, peut être utilisé,conjoin- tement avec un contrôle manuel de survitesse . Dans de tel- les circonstances, on désire protéger la transmission dù vé- hicule contre les effets de certains mouvements du contrôle manuel par exemple, le déplacement du levier de contrôle d'une position d'engrenage de vitesse élevée à une position d'engrenage de vitesse très basse lorsque le véhicule se dé- place à vitesse élevée* Pour obtenir ce résultat, on utilise
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la caraot4riatique que, pendant que les solénoïdes de com- mande d'engrenage sont contrôlés manuellement,
les relais sensibles à la tension sont toujours adaptés pour être ac- tionnés en ordre suivant la vitesse du véhicule* De ce fait, si un circuit d'engrenage de faible vitesse contrôlé maunuel lèvent est muni d'une paire de contacts de rupture actionnes par le relais d'un engrenage de vitesse plus élevée, il ne sera pas possible de choisir l'engrenage de faible vitesse lorgne le véhicule se déplace à vitesse élevée Si en plus
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dudit dispositif, une paire de contacts dab,.sse;reat est eoaaeetê aux bornes de claque paire de contacts de l"in'ter- rUJPtewr/ie contrôle manuel, alors le choix d'9m eugsrianage de faible vitesse lrorslëue la vitesse du vêMLc'alo est élevée pratira la .:
re1t"ll(eturo d'un anafere cirent, les ooutact.s dft<é- ab,ssrrex eteit disposés un ordre desceiadamt et rouvrant pNtb1N1Jssivlèlmoot lors.e bzz vitesse du 6M.c!lIlJLlre im1OO)J '0 si
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la vitesse est maintenue, ledit autre circuit sera maintenu jusou'à ce que la nosition du commutateur de contrôle soit à nouveau modifiée. Un circuit de contrôle comprenant les ca-
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rsctristiquessusdites est représenté à la figure 3 tel qu'il est appliqué à un véhicule sur route ayant cinq vitesses, une marche arrière.
Un commutateur de contrôle est prévu avec des bornes de contact R pour la marche arrière, 1, 2,3et 4 pour les engranges respectifs et A Dour le contrôle automatique, cette dernière correspondant également à la cinquième vites- se lorsque le commutateur est en position A.. Les changements automatiques de et vers la cinquième vitesse et la seconde vitesse sont obtenus par l'actionnèrent progressif des con-
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tacts z, 335, 4S4, 435 et 5S4, 5S5 suivant la vitesse du véhicule, tel que déterminé par les relais 3P, 4P 5P et 3S, 4S et 5S. Les soupapes électro-magnétiques sont représentées par REV Gl, G2, G3, G4 et G5.
Les circuits contrôlés manuel- lement vers les solénoïces d'engrenage Gl, G2 et G3 compren- nent les contacts de rupture 333, 4S3 et 583 respectivement et ces circuits sont interconaectés par les contacts df éta- blissements 3S1 entre les bornes de contact 1 et 2 du commu-
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tateur, 4SI, entre les bornes 2 et 3 et 5Sl entre les bornes 3 et 4. La disposition est telle que si le véhicule circule dans un engrenage de vitesse élevée, un changement vers le
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bas con.tencé manue 1.1F¯ltent peut uniquement produire un chan- gement vers la vitesse inférieure suivante, indépendamment de la vitesse inférieure réclle qui est choisie manuelLe ment.
Si brs d'un réglage d'étranglement réduit, la vitesse du vé- hicule est ultérieure: font réduite, des changements de vitesse vers la bas successifs auront lieu jusqu'à ce que l'engrena-
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.0 (10cIJio!l:1' manuellement soit C11;;';' 0U')'10S011S nor exem- ple que le vr'llicu10 circule en C1:1C.'.!.LiIItC' TJ7.i.4': G, les relais
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secondaires 3S, 4S -et 5S étant excités.,- et que le commutateur manuel soit déplacé eh position 1:
Dans .'de telles circontstan ces@;les contacts de relais 3S3 seront ouverts et;. lessolénoi de Gl ne peut dont être excité, mais il y a maintemant un au tre circuit à travers les contacts 3S1 4S1 et 4S1 vers le circuit- manuel d'engrenage de quatrième vites,se..' Si la vites- se du véhiculé tombe ces contacts s'ouvriront progressive- ment et'lorsque la vitesse deviendra trop faible pour jexciter le relais 3S, le circuitcontrôlé manuellement du solénoide
Gl de l'engrenage 'de première vitesse sera fermé:
.¯
La caractéristique décrite ci-dessus procure le fait que le'contrôle manuel peut supplanter le relais de contrôle automatique correspondant à la vitesse du véhicule à cet instant, mais uniquement dans ))étendue d'une vitesse infé- rieure à celle qui est engagée lorsque le commutateur de con- trôle manuel est déplacé. On peut noter que le circuit de contrôle manuel de l'engrenage de troisième vitesse comprend un contact 13 mais celui-ci n'affecte pas le principe exposé ci-dessus- étant donné que le relais de première,vitesse 1 est excité lorsque le véhicule est en mouvement.
Le but de ce relais est (a) de procurer une connexion du positif de l'alimentation au potentiomètre PT indépendamment du commu- tateur de contrôle lorsque le véhicule se déplace, au travers des contacts Il; (b) il empêche l'engagement de la marche arrière, sauf si le véhicule est arrêté, au moyen des contacte
12; (c) il empêche toute tentative de partir en troisième vitesse, au moyen des contacts 13. Le fonctionnement du sys- tème de controile est par ailleurs tel que décrit en relation avec les exemples antérieurs.
La présente invention n'est pas .limitée aux exemles ci-dessus. Ainsi, les moyens pour engager les différents rap- ports d'engrenage peuvent varier largement et des systèmes de
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changement de vitesse autre qu'avec des trains épicycloïdaux peuvent être utilisés. De même, si deux vitesses sont unique- ment nécessaires le changement vers la vitesse supérieure et vice-versa peut être réalisé au moyen d'un relais unique.
REVENDICATIONS* -
1.- Moyens de contrôle du type spécifié comprenant un ou plusieurs relais électriques contrôlant chacun l'en- gagement et le découplage d'un des rapports d'engrenages ou le changement d'un rapport d'engrenages au suivant et adaptés chacun à être excité par du courant dans un s eul sens à par- tir d'une génératrice entraînée à une vitesse proportionnelle à la vitesse d'un élément du système d'engrenages, et des moyens pour appliquer au relais ou à chacun des relais, une tension relativement constante en opposition avec la tension de la génératrice, lesdites tensions constantes étant dif- férentes pour deux ou plusieurs relais.
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The present invention relates to electrical means for controlling speed changing devices of the type in which any one of a number of speed ratios is automatically engaged by means responsive to the voltage of a generator. - Electric tor driven according to the speed of an element of the device. It is an object of the present invention to provide improved control means of the aforementioned type and which are particularly suitable for controlling the speed of vehicles driven by motor and particularly - Rely vehicles on rails although the invention is not limited to such uses.
The present invention comprises one or more electrical relays each controlling the engagement and disengagement of one of the gear ratios or the change from one gear ratio to the next and each of these relays being. adapted to be excited by a current in one direction from a generator driven at a speed proportional to the speed of an element of the gear device, and means for applying to the relays or to each relay a constant voltage in opposition to the voltage of the generator, said constant voltages being different for two or more relays.
The required one-way operation of the relay or each of them can be provided by interposing a one-way current device, such as a rectifier, in the connection between each relay and the generator, or by using one or more polarized relays for example.
According to another feature of the present invention, a constant voltage is obtained by connecting
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the relay coil to a suitable resistor or potentiometer supplied by a direct current source independent of the generator voltage. When two or more relays are used, the relay coils are connected to different resistors or potentiometers supplied by said source, or they can be connected to different points of a single resistor or potentiometer supplied in one way. similar. Such an arrangement allows the use of relays having the same characteristics, which will be energized and de-energized in a defined order when the voltage of the generator rises and falls.
Using a relay that only operates in one direction together with an opposite constant voltage ensures more accurate relay operation and a smaller difference in the opening and closing voltages of the relay that 'it would not be possible to obtain it otherwise.
According to another characteristic of the present invention, the aforementioned relay (s), hereinafter referred to as primary or primary relays, each control the circuit of a secondary relay, the contacts of which are suitable for controlling the operation of devices, such as as electro-pneumatic valves for example, which in turn control the power devices to achieve the engagement and decoupling of the gear ratios.
According to another feature of the present invention, the circuits of the primary relays, when two or more of these relays are used are arranged so that, when the relays are energized in order, they remain energized until that a drop in the voltage of the generator de-energizes them, and the jbelais circuits
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secondary include contacts actuated by these relays to de-energize each secondary relay when the next relay is energized.
According to a suitable arrangement, this is achieved by contacts controlled by the primary relays and which allow the supply of excitation currents to the associated secondary relays *
Another feature of the present invention comprises the provision of means operating according to the throttling of an internal combustion engine machine driving the gear device, for example, the control transmission of a vehicle, to close the engine. 'throttling for a short time during gear change.
According to a suitable arrangement achieving this characteristic, the adjustment of the throttle is carried out by electrical means controlled by a relay which can be actuated to effect the closing of the throttle during the determined period, this, by the discharge of a capacitor, such discharge being controlled by contacts actuated by the secondary relays when a gear changing operation is performed. When two or more relays are used, two capacitors are provided, which can alternately be charged and discharged under the control of a relay.
According to another feature of the present invention, when applied to vehicle transmission gears, the current to drive the first primary relay, that of the lowest speed, is supplied to the starting from a source separate from the generator under the control of a switch operable by the throttle control of the prime mover.
According to another feature of the present invention, means is provided for modifying the opposing voltage.
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jump to the generator to the branches of the primary relays in the potentiometer, according to the position of the throttle of the prime mover.
In a suitable arrangement, this is achieved by inserting additional resistors in series with the potentiometer and gradually shorting these additional resistors as the throttle controlling member is moved to the fully open position.
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Another feature of the present invention comprises the provision of an electromagnetic locking means which is energized simultaneously with the energization of any speed controlling relay, in order to prevent the movement of the speed control relay. certain levers which it is desirable to lock while the vehicle is moving, such as for example the lever which controls the direction of rotation of the driving gears and / or a master switch providing the current which energizes the speed control of the exu relays - same.
In a suitable embodiment of the present invention, the basic relay circuit comprises a series of similar relays each of which is adapted to actuate, through suitable intermediate circuits, a power device for engaging and decoupling one of the relays. gear ratios. One side of each of the relay coils is connected through a unidirectional current device, for example a rectifier, to the positive side of a direct current generator driven by the output member of a gear change device. The rectifiers may be of the copper oxide, selenium, or other known type.
The other sides of the relay coils are connected at different points, equally spaced for example, by a DC resistor or potentiometer supplied by a source to
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direct current which also supplies the inductor winding of the generator. The negative pole of the generator can be connected to the negative side of the direct current source. If the voltage drop across each section of the resistor is for example six volts, then each relay can be arranged to close when the voltage of the generator is for example two volts above the opposite DC voltage and for s' open when the voltage of the generator is, for example, one and a half volts less than said constant voltage.
In this way, a determined sequence of rattling operations is easily obtained and the difference between the voltages at which each relay closes and opens can be made conveniently small. An alternate arrangement which may be preferred is to apply constant voltage to the coil of each relay (except the one which is to operate at the lowest voltage), through a separate adjustable resistor or potentiometer. An advantage of this arrangement is that the constant voltage applied to each relay coil can be adjusted without affecting the applied voltage of other relays.
Further features of the present invention include a master position for driver control in which no subsequent upward change can be made, means producing brief engagement of the lower gear when starting from the top. stop position, the provision of a direct return to the neutral position, means for indicating errors and means of protecting the transmission in the case of certain manipulations of a manual control of the gear. overspeed when such a check is planned.
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In the following drawings: FIG. 1 is a diagram of the connections of an electrical means for controlling a gear change device according to the present invention, as applied to a rail or self-propelled vehicle; FIG. 2 is a diagram of the connections of a modified means for controlling the gear change device in a vehicle on the road; - Figure 3 is a diagram of the connections of a protective feature for use in the control means according to the present invention.
By carrying out the present invention in a suitable mode, illustrated in Figure 1, as applied by way of example to the automatic engagement and decoupling of gears in the power transmission of a vee - rail-mounted or self-propelled machine, two driving machines and gearbox transmissions (not shown) are provided, both with a single control device, comprising a basic relay circuit which will be described later.
The gears in the transmission offer four forward and four reverse gear ratios and in the current example, each transmission includes - four brake-controlled epicyclic gear units that provide the gear ratios, and an inversion unit. The epicyclic gear ratio brakes are actuated by pneumatically actuated power devices or other fluid, under. the control of other electro-pneumatic valves which may be of any suitable type. These valves control the devices controlling the power in the two transmissions under the control of four primary relays as will be described later.
The inversion is
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obtained by means of an additional manually controllable gear in each transmission. Two generators G- and G2 having winding inductors f1 and f2 are provided and these are driven by the output shafts of the speed changing device of the respective driving machines.-These generators are connected in parallel to provide a variable voltage. to the circuits of the primary relays so that such a power supply will be maintained in the event of a fault in one of the generators * The four primary relays are indicated by 1P 2P, 3P, and .- 'and these control engagement and decoupling, respectively of the first, second,
third and fourth gear ratios of the gearbox. A direct current source, which can be for example a battery, supplies current to a potentiometer whose different derivations apply a constant voltage to the circuits of relay. The coil of the primary relay 1P of the first speed is connected on one side to the negative line 1 of the constant voltage source and also through a potentiometric resistor 3, .4 having an adjustable contact-5, to one side of the coil of the 2P primary relay of the second speed.
Resistor 3, 4 is also connected to a second potentiometric resistor 6, 7 having an adjustable contact 8 connected similarly to one side of the primary relay 3P. Of the third speed. Resistor 6,7 is connected to another resistor 9,10 having an adjustable contact 11 connected to one side of the. 4th gear primary 4P relay coil.
The series of poteutiometric resistors is connected to the positive line 12 of the power supply through control contacts which will be described later. Positive battery supply from line 12 for secondary relay circuits, electromagnetic valves and throttle controls is checked.
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by a hand-operated master control in the driver's cabin. This control comprises three levers (not shown) each adapted to achieve a relative movement between a contact plate and a set of contacts.
The controls are doubled, each of them being in one of the driver's cabins. In Figure 1, only the contacts and the contact plates are shown. The forward control and the reverse control include a contact plate 14 with a reverse position 15, a forward position 16 and an "open" position 17, and also the contacts 18 19, 20 and 21 respectively connected to the posi power supply. - Tive 12, a front end wire 22, a reverse gear 23 wire, and to the throttling and control controls. The throttle control comprises a contact plate 24 having positions T'1, T'2, T'3 and T'4 and a dead position T'5 and connects the positive power supply 12 to the wires. throttle indicated by T1, T2, T3, T4 for the motor operating the throttle and indicated by TM.
The wires T1, T2 and T3 also have connections feeding the potentiometer which modifies the relays E and F. The control of the control comprises a contact plate 25 and the contacts 26, 27 and 28 and has control positions, maintenance and neutral indicated respectively by 29, 30 and 31. The command control is provided with a handle with removable key and makes either in the command position or in the maintenance position a connection to the positive of the supplying the circuits of the secondary relays (which will be described later) by means of a conductor 32 and through these latter circuits to the train lines G1, G2, G3 and G4.
In the hold position 30 this control is adapted to modify the state of a relay H which acts in such a way as to prevent gear changes.
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positive upwards. The supply line / 12 has a shunt connection 33 which allows certain circuits to be supplied independently of the master control, this being the constant voltage supply to the first primary relay 1P the inductor windings f1 and f2 and generator fault indicator relays.
With the arrangement described, the train wires of two or more railcars can be interconnected by means of; usual steering wheel connections and thus simultaneous steering and throttle control can be achieved from the front cabin of the lead car when the master control lever is in position. The train thus controlled may include multiple units having manual control of the circuits controlling the gear change solenoids, and since the train wires for the gear change are energized from the lead car, the control of the train will be manual if the lead car is of the type arranged for manual control.
Each detected primary control of. speed 1P, 2P 3P and 4P is arranged so as to actuate contacts to close and open the circuits of the corresponding secondary relays 1S, 2S, 3S and 4S, each of which (except the 1S relay) has two coils indicated respectively by SA and SB. These secondary remotes are adapted to actuate the contacts controlling the operation of the solenoid valves and for other purposes, as will be described later.
The positive side of the first speed primary relay 1P is connected through a rectifier 34 or other unidirectional current device and also through three contact pairs 2P3, 3P3 and 4P3 (operable by the second, third and fourth relays primary) to a line '35 which is the positive side of generators G1 and G2. A unidirectional current device 36 is inserted
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d in each generator connection to prevent one generator from supplying current to the other in the event of a fault in one of them. The relay contacts 2P3, 323 and 4P3 are bridged by resistors R6 R7 and R8 and the contacts are arranged so as to open when the relays are energized.
The primary 1P first speed relay is positioned so as to close the 1P1 normally open contacts in order to connect the positive line 12 of the constant voltage supply to the potentiometric device 3, 4, 6, 7.9, 10 and to the coils. inductors f1 and f2 of the generator, and also to close contacts 1P4 which close the supply circuit of the first speed secondary relay 1S through the normally closed contacts 2S3, 3S3 and 4S3 associated respectively with the second, third secondary relays and fourth gear 2S, 3S and 4S.
The energization of the secondary first speed relay 1S closes the contact 1S2 so as to close the circuit of the actuating coil of the first speed electromagnetic valve (not shown) which will be included in the train line Gl, actuating thereby the power device to engage the first gear gear. 'Said actuator coil is connected through pairs of normally closed contacts 2S3, 3S3, and 4S3 of the second, third and fourth speed secondary relays to the positive supply line 12 This circuit is such that when the second speed secondary relay 2S is energized, these associated contacts 2S3 will open and thus interrupt the current supply to the secondary first speed relay 1S so as to de-energize the latter.
A similar arrangement is provided for the secondary relays of third and fourth speed 3S and 4S by means of contacts 3S3 and 4S3.
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The 2P second speed primary relay is connected through a unidirectional current device 36 'to the positive side of a normally closed 2P3 contact area controlled by said relay. When the 2P3 contacts open, a protective resistor R6 is placed in series with the first 1P primary relay. A similar arrangement of contacts 3P3 and 4P3 for the third and fourth speed primary relays 3P and 4P inserts resistors R7 and R3 when contacts 3P3 and 423 have opened.
The throttle control of prime movers is achieved electrically through relays controlling electro-pneumatic valves which in turn control the power actuators in a well-known manner for actuating throttles. These devices do not form part of the present invention and have not been shown.
The choke control switch device 24 has a dead position indicated at T6 and can be moved to the quarter, half or full throttle positions in which a connection is made. the positive supply line 12 through the front-to-rear control (contact plate 14) to the throttle relay circuits indicated in the diagram as T1, T2, T3 and T4. In the example shown, the choke positions and the corresponding relay circuits are 1 for the quarter choke position, 1 and 2 for the half choke position,
2 and 3 for the three-quarter choke position and 3 and 4 for the fully open choke position. With this arrangement, any pair of adjacent positions has a relay which is common to both, which ensures progressive actions. The modification of the tension opposing the generator (or generatri
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ces) to the branches of primary relays 5, 8 and 11 in the potentiometer is obtained by means of relays E and F which are actuated according to the throttle positions * When the throttle control is moved to the Tl position, the relay F is excited through a conductor 37.
The corresponding relay contacts Fl are closed, thus connecting the positive DC voltage supply to the primary first speed relay 1P through a resistor RI. Likewise, contacts F5 are closed in order to short-circuit a resistor R3. The first primary relay 1P being energized, its contacts 1P1 are closed so as to close the circuit - starting from the positive line of constant voltage 12 to the potentiometer 3, 4, 6,7, 9, 11 and to the windings inductors f1 and f2 of the generator. For the half throttle position in which the ± .ils Tl and T2 of the throttle motor are energized, relay F remains energized.
For the three-quarter throttle position in which wires T2 and T3 are energized, relay E is also energized so as to close contacts E5 which short-circuit resistor R2. Likewise, for the total throttle position which requires throttling wires T3 and T4, the two resistors R2 and R3 are short-circuited. A means is provided for closing the throttle for a short period during each upward gear change, by means of a relay G and a relay D acting at the same time, the latter being controlled by the contacts Gl relay G., The normally closed contacts G2 G4 and D2, D4 are opened by their respective relays G and D so as to interrupt the throttling control circuits Tl,
T2 T3 and T4 The positive side of relay G is connected to one contact of each of the four pairs of normally open contacts.
4S4 3S4, 2s4 and 1S4 adapted to be actuated respectively-.
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by the secondary speed relays 4S, 3S, 2S and 1S.
These contacts are connected respectively to capacitors C4 C3j C2 and Cl. Each capacitor is connected to the positive of the power supply through normally closed contacts 3P5, 2P5, 1P5, 4S5 3S5,2S5 and 1S5 of the primary relays and second, in order to be charged. In this device, this capacitor charging circuit is interrupted in correspondence with the operation of a primary relay since the charging circuit is not closed until the corresponding secondary relay is energized. Recharging of a capacitor will not take place as long as the relay or secondary relays associated with its load circuit is de-energized, and therefore there will be no strangely closing relay operation during the periods. downward gear changes.
To start, the throttle switch (having a contact plate 24 is moved to the desired position to energize the throttle relay F and thereby close the FI contacts which supply current for energize the primary first speed relay 1P, thereby opening contacts 1P5 so as to interrupt the charging circuit of capacitor Cl. Contacts 1P4 will close to energize the first secondary relay 1S and this relay will close them. contacts 1S4 so as to establish the connection between the charged capacitor C1 and the throttle closing relay G which is blinded and remains as such while the capacitor discharges, for example for a period of two seconds.
The operation of the throttle control devices is therefore prevented during this period and the prime movers will not be able to accelerate until the first gear has been fully engaged.As soon as the vehicle speed exceeds a predetermined low speed, the .Gl generators
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and G2 supply voltage to the primary first speed relay 1P and ensure that it remains energized even if the supply controlled by the throttling is interrupted, for example if the throttle switch is brought back to the neutral position .
If the speed of the vehicle is increased, the increasing voltage of the generator energizes the primary relay of the second speed 2P which closes the contacts 2P4 so as to energize the secondary relay 2S and thereby effect the engagement of the second speed gear. At the same time, the contacts 2S3 of the second speed secondary relay 2S open in such a way as to interrupt the current supply to the second speed secondary relay 1S in order to de-energize the latter and release the gear. first gear.
When the primary relay 'of second speed 2P is energized, the opening of its contacts 2P3 interrupts the direct current supply to the primary relay of first speed 1P but a power supply is maintained through resistor R6 which prevents overheating of the primary relay 1P by the increasing voltage of the generator. Thus, the 1P relay remains energized.
Likewise, the energization of the second speed secondary relay 2S closes contacts 2S4 in order to discharge capacitor C2 through relay G and thus causes the throttle to be closed in the neutral position for a short predetermined period. while the gear ratio is changed.
A similar series of operations take place when a subsequent increase in vehicle speed causes the 3P third speed primary relay to be energized. tee, the capacitor charge circuit being interrupted by contacts 3P5 of the primary relay and the discharge circuit to relay G being closed by contacts 3S4
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of the secondary relay 3s The interaction between the various circuits is prevented by means of various unidirectional current devices shown.
Lice * of downward gear changes, the choke close feature described above is not required. Assuming third gear is engaged and vehicle speed is reduced enough to require engagement of a lower gear ratio, the 3rd gear primary relay 3p will be de-energized so as to release its 3P4 contacts for de-energize the corresponding 3S secondary relay, thereby releasing the third gear * At the same time,
the 3S3 contacts are closed to close the circuit of the second speed 2s secondary relay through the 2P4 contacts already kept tarnished by the second speed primary relay 2p The second speed 2S secondary relay is therefore energized and realizes the engagement of the second gear
As previously mentioned the control of the command (having the contact plate 25 in a holding position indicated * at 30 in Figure 1.
When the control lever is in this position, it is not possible to perform an upward gear change * independent of the throttle position and including a state in which the number of engine revolutions may momentarily exceed - the maximum allowed, relay H is energized when the control is in control position 29, contacts Hl, H2 and H3 are formed and resistors R9 RIO and Rll are short-circuited contacts H4 are open and resistors in the constant voltage circuit are controlled according to the throttle position:
.. When the operating control is in / the hold position 30 the
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relay H is de-energized and the resistors controlled by the throttle are short-circuited through contacts H4.
In these circumstances, the contacts H1, H2 and H3 are open, so that if for example the vehicle goes up in second gear, there is an additional resistance RIO in the circuit from the generator to the third primary relay 3P. In the way in which the relay H is energized, it can be arranged as a variant that the latter is energized only when the command control is in the hold position, the contacts H1, H2 and H3 then being contacts. of rupture and H4 being a contact of establishment.
Since relay H will then not be energized with the control in control position 29, there is a saving in current consumption with this arrangement.
A device is also provided for starting a brief period of engagement of the fourth gear when preparing to start the vehicle from a standstill, the object being to resume play in the control transmission. of the vehicle. This is done by means of a previously charged capacitor C5 which is charged through contacts 1P3 of the first primary relay from the positive wire 38 coming from the command control. When the throttle is moved to the quarter open position, the F1 contacts are closed so as to energize the 1P relay and the 1P3 contacts of this relay open and the 1P2 contacts close.
The capacitor C5 is thereby discharged through the secondary relay of the fourth gear 4SA which is thereby energized during the discharge period.
Contacts 4P5 are provided to interrupt this discharge circuit during normal operation of the fourth speed gear.
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Provision is also made to obtain a direct return of the gear to the neutral position by means of holding circuits which are inserted when the throttle is brought back to the quarter open position and if the second, third or fourth gear is engaged, such a gear will remain engaged until the vehicle is brought to rest * In any of the aforementioned gear positions, closing the throttle brings up contacts F2 of the power relay. - tranglement F to close and thus close a circuit.
the positive supply line 12 through contacts 1P1 of the first primary relay, contacts F2 and 4S1 3S1 or @ 2S1 whichever are @ closed thus maintaining the engagement of the gear until the vehicle comes to a stop. At this moment, the 1P relay will be de-energized and the gear will return to the neutral position.
Fault indicator relays are provided for each of the generators and are actuated by a potential difference if the voltage of one or other of the generators is appreciably lower than the other. Two double coil relays JA, JB and KA, KB are provided.
The JA and KA relays are connected to the terminals of the rectifiers 36 of their respective generators Gl and G2 and are in the circuit when the throttle is open and the vehicle is moving through the contacts F3, F4 and 4P1 3P1 In the current arrangement , this corresponds at least to a throttle opening to the quarter and to the engagement of the third or fourth speed gear. If the voltage of the generator Gl alone drops appreciably the relay? JA is energized so as to close contacts J1 and to close the circuit of the holding coil JB and also of a vehicle indicator light LB.
Contact closure;
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additional J2 closes the circuit of a train indicator light (or lights). Likewise, contacts J3 open so that the defective generator is disconnected. The JB holding coil is connected directly to the positive side of the power supply so that the fault indication remains when the vehicle comes to a stop. It should be noted that each of the fault indicator relays J and K are dependent on the operation of a throttle relay contact and a primary relay contact. The reason for this arrangement is that conditions may arise when the axes driving the generators rotate at different speeds thereby unnecessary actuation of the warning signal.
One possible cause of this slippage of the wheels between them is not produced when accelerating on a ramp in first or second gear. By inserting the contacts of either the third or the fourth primary relay in the warning circuit, it is ensured that one of the higher speeds must be engaged before the fault indication becomes effective * Another possible condition is one in which the driver suddenly closes the throttle and applies the vehicle's peace of mind. In such a case, the throttle relay F is de-energized and the contacts F3 and F4 open to interrupt the fault indicator relay circuits until normal operating conditions are restored.
It is preferred when the vehicle is towing that the generator field coils remain energized, especially if the generators are of the collector type.
As reoriented, the inductor windings f-, and f2 of the generator are connected to the positive side of the current supply through contacts 1P1 controlled by the primary relay of first gear 1P If the vehicle
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trailer and is electrically coupled, the throttle relays are energized from the teta car. and therefore, the 1P relay circuit is closed, when the throttle of the lead car is open, by the contacts El or Fl.
Therefore, the circuit of the inductor winding through the contacts 1P1 is maintained as long as the vehicle is in motion, the circuits of the secondary remake being inactive due to the removal of the main key from the switch. driver.
In another embodiment of the present invention, shown in FIG. 2 and applied to a gear change device for a motor vehicle on the road, the basic relay device of the previous example is used but some of its characteristics are removed or modified as it will be decree now.
A single generator g is used and resistors
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.potentiometrictances 40, 41 and 42 from which a constant voltage is supplied to the relays, are in series with an adjustable resistor or potentiometer 43 adjusted according to the operation of the usual device * for operating the throttle of a motor, so as to reduce the resistance when the throttle opens. A simple switch lever 44 to control the constant voltage supply 45 to the relay circuits has a neutral position N, a forward position F and a reverse position R. There are four forward gears controlling. Welded by the electro-pneumatic valves REV, GB1 GB2, GB3 and GB4 as in the previous example.
The primary 1P first speed or lower speed relay is fitted with (lights pairs of 1P1 and 1P2 contacts which form when the relay is energized. The 1P2 contacts close the circuit of a low speed 1S secondary relay. The 1P1 contacts are
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purchased to ferr part of a circuit in order to maintain a current supply through a resistor RI from a source 45 independent of the generator G the circuit of this independent supply being closed when the switch 44 is on position R. So if the switch is moved to the rear position while the 1P relay is energized, that relay will remain energized even if the vehicle is brought to rest.
The secondary first speed relay has make and break contacts * The 1S1 contacts which close when the relay is energized are adapted to form a circuit to maintain a current supply to the potentiometric resistance and to the switch. inductor winding F of the generator regardless of the position of the control switch 44 Therefore, if the latter is moved to N or R as the vehicle moves and relay 1S is energized, the relays will continue to be energized depending on the speed of the vehicle, so that if the switch 44 is again moved to position F while the vehicle is moving,
the appropriate relay for the vehicle speed will have already been energized and the appropriate GB solenoid valve will have operated. The 1S2 contacts that open when the 1S relay is energized is part of the circuit that powers the REV electromagnetic valve and this circuit will be closed when the switch 44 is moved to the R position. Since the 1S relay is kept energized in in the event that switch 44 is inadvertently moved to the R position while the vehicle is moving forward at a speed sufficient to energize the relay, contacts 1S2 will remain open and the REV solenoid valve circuit will not be in fact not formed.
If the vehicle then slowed down to one. speed at which the 1P and 1S first speed relays would normally be de-energized, they would be main-
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required by the supply provided, as described above, so that the danger of engaging a reverse gear when the vehicle slows down in forward gear is avoided, and it is necessary to reset the switch 44 in position N and bring the vehicle to rest before the relays can be released and the reverse gear engaged.
As previously mentioned, the control system according to the present invention can be used in conjunction with manual overspeed control. In such circumstances, it is desired to protect the vehicle transmission from the effects of certain manual control movements, for example, moving the control lever from a high speed gear position to a high speed gear position. very low speed when the vehicle is moving at high speed * To obtain this result, we use
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the motorists that, while the gear control solenoids are being manually controlled,
voltage-sensitive relays are always suitable to be actuated in order according to the speed of the vehicle. * Therefore, if a manually controlled low speed gear circuit is provided with a pair of break-out contacts actuated by the relay of a higher speed gear, it will not be possible to choose the low speed gear eyeing the vehicle is moving at high speed If in addition
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of said device, a pair of contacts dab, .sse; reat is eoaaeetê at the terminals of the pair of contacts of the inter- rUJPtewr / ie manual control, then the choice of low-speed eugsrianage reduces the speed of the vêMLc alo is high will practice the.:
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the speed is maintained, said other circuit will be maintained until the control switch position is changed again. A control circuit comprising the cells
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rsctristiquessus said is shown in Figure 3 as applied to a road vehicle having five speeds, one reverse.
A control switch is provided with contact terminals R for reverse gear, 1, 2, 3 and 4 for the respective gears and A D for automatic control, the latter also corresponding to the fifth gear when the switch is in position. A .. The automatic changes to and from fifth gear and second gear are obtained by the progressive actuation of the controls.
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tacts z, 335, 4S4, 435 and 5S4, 5S5 depending on the speed of the vehicle, as determined by the relays 3P, 4P 5P and 3S, 4S and 5S. The electromagnetic valves are represented by REV G1, G2, G3, G4 and G5.
The manually controlled circuits to the gear solenoids G1, G2 and G3 comprise the break contacts 333, 4S3 and 583 respectively and these circuits are interconnected by the contacts of the 3S1 plants between the contact terminals 1 and 2 of the community
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tator, 4SI, between terminals 2 and 3 and 5Sl between terminals 3 and 4. The arrangement is such that if the vehicle is traveling in a high speed gear, a shift towards the
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Manual low con.tent 1.1F¯ltent can only produce a shift to the next lower gear, regardless of the newly selected lower gear which is manually selected.
If brs from a reduced throttle setting, the vehicle speed is further: reduced, successive downward gear changes will take place until the gear engages.
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.0 (10cIJio! L: 1 'manually or C11 ;;'; '0U') '10S011S nor example that the vr'llicu10 circulates in C1: 1C.'.!. LiIItC 'TJ7.i.4': G, the relays
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secondary 3S, 4S -and 5S being energized., - and that the manual switch is moved to position 1:
In such circontstan these @; relay contacts 3S3 will be open and ;. The solenoid of Gl cannot therefore be energized, but there is now another circuit through the contacts 3S1 4S1 and 4S1 to the manual fourth speed gear circuit, it is .. 'If the vehicle speed drops. these contacts will open gradually and when the speed becomes too low to energize the 3S relay, the manually controlled circuit of the solenoid
Gl of the first speed gear will be closed:
.¯
The feature described above provides that the manual control can override the automatic control relay corresponding to the vehicle speed at that instant, but only within)) extended a gear lower than that engaged when the manual control switch is moved. It can be noted that the manual control circuit of the third speed gear includes a contact 13 but this does not affect the principle explained above - since the first relay, speed 1 is energized when the vehicle is in motion.
The purpose of this relay is (a) to provide a positive connection of the power supply to the potentiometer PT independently of the control switch when the vehicle is moving, through contacts II; (b) it prevents the engagement of reverse gear, except when the vehicle is stopped, by means of the contacts
12; (c) it prevents any attempt to start in third gear, by means of the contacts 13. The operation of the control system is moreover as described in relation to the previous examples.
The present invention is not limited to the above examples. Thus, the means for engaging the different gear ratios can vary widely and
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speed change other than with epicyclic gears can be used. Likewise, if two speeds are only required, the change to a higher speed and vice versa can be carried out by means of a single relay.
CLAIMS * -
1.- Control means of the specified type comprising one or more electric relays each controlling the engagement and decoupling of one of the gear ratios or the change from one gear ratio to the next and each adapted to be excited by current in one direction only from a generator driven at a speed proportional to the speed of an element of the gear system, and means for applying to the relay or to each of the relays a voltage relatively constant in opposition to the voltage of the generator, said constant voltages being different for two or more relays.