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Système d'indication et de détection des états de fonctionnement du moteur d'un véhicule auto- mobile en vue de sa conduite optimale.
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La présente invention se rapporte à un système d'indication et de détection d'états de fonctionnement du moteur d'un véhicule automobile en vue de la conduite op- timale de celui-ci.
On sait quels changements brusques de régime sont souvent imposes au moteur d'un véhicule automobile lorsque le conducteur change de vitesse. Certes, un bon conduc- teur peut obtenir des reprises souples et harmonieuses du moteur de son véhicule à la condition qu'il effectue les manoeuvres de changement de vitesse dans certaines plages de vitesses de rotation du moteur de telle sorte que le régime du moteur pour la vitesse qu'il engage soit sensible- ment la môme que pour la vitesse qui était engagée.
Il est bien connu de disposer sur le tableau de bord d'un véhicule automobile un indicateur de vitesse indiquant la vitesse linéaire du véhicule sur la route.Il est connu aussi d'y adjoindre un compte-tours qui permet au conducteur de connaître à tout instant le régime du mo- teur. La considération simultanée des cadrans de ces deux appareils permet d'améliorer la conduite de la voiture, le conducteur pouvant apprécier ainsi si la combinaison de la botte de transmission qu'il a engagée réalise ou non une bonne adaptation de la vitesse sur route au nombre de tours du moteur.
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Il est bien connu aussi que les bas régimes des moteurs à explosion sont peu recommandés voire môme néfastes aussi bien pour la conduite proprement dite et la bonne tenue du moteur que pour la pollution de l'atmosphère et la nuisance. Les gaz d'éohappement, dont la teneur en gaz et composés toxiques est déjà élevée en raison des moyens utilisée par les producteurs de carburants pour enrichir leurs produits et en augmenter les indices d'octane, aug- mentent en effet pour les bas régimes du moteur.
Il faudrait donc idéalement que les changements de vitesse se fassent en sorte que le moteur ne tombe jamais en dessous d'un régime de base que l'on peut appeler régime plancher. Chaque type de moteur se caractérise par un ré- gime planoher déterminé à partir duquel il s'accommode d'une accélération totale en charge. Ce régime est le régime économique du moteur par excellence au-dessus duquel le temps d'aspiration diminue et donc au-dessus duquel le taux de remplissage diminue, le rendement énergétique bais- se, la consommation en carburant augmente et ce, d'autant plus que, pour compenser la diminution du taux de compres- sion réel, les producteurs de carburants tendent à relever le pourcentage d'essence afin d'améliorer la rapidité de l'explosion.
Or si le compte-tours indique le régime de rotation du moteur et permet d'indiquer l'opportunité de rétrograder quand le régime descend à une certaine valeur, il est in- suffisant pour indiquer le moment opportun de passer à la vitesse supérieure. Une décision prématurée de passer à la
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vitesse supérieure, cependant, entraine systématiquement le moteur dans la zone dangereuse des bas régimes où il ne faudrait précisément accélérer que très prudemment pour évi- ter les risques d'auto-allumage alors que c'est à ce moment que le conduoteur est normalement tenté d'alimenter généreu- sement son moteur pour améliorer l'accélération de son véhi- cule.
Présenter simultanément, efficacement et ration- nellement au conducteur les informations pertinentes rela- tives aux régimes du moteur et aux combinaisons possibles de la boite de transmission permettrait donc d'éliminer sensiblement ou tout au moins réduire dans une mesure considérable les changements brusques de régime du moteur et améliorerait les conditions de la conduite automobile.
De plus, détecter les moments où le moteur s'ap- proche du régime plancher permettrait de retirer du moteur le rendement énergétique optimal, d'obtenir la consommation minimale et également de réduire considérablement la pollu- tion de l'atmosphère et la nuisance.
L'invention est donc basée sur l'idée fondamentale de présenter systématiquement en temps réel un état évolu- tif du régime effectif du moteur et des régimes théoriques possibles de oelui-ai, ainsi que des combinaisons permises de la boite de transmission, compte tenu éventuellement de condition particulières.
Le système selon l'invention se caractérisa en ce qu'il comprend, outre un indicateur de vitesse irliquant sur un cadran la vitesse linéaire de déplacement d'un véhi-
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cule, de premiers moyens pour fournir une première indica- tion représentative du régime effectif du moteur pour la combinaison de la boite de transmission engagée, et de seconde moyens pour fournir une seconde indication repré- sentative d'un régime limite donné du moteur. Il peut com- prendre en outre de troisièmes moyens pour fournir une troisième indioation représentative des régîmes théoriques du moteur pour les autres combinaisons possibles de la boite de transmission.
L'objet de l'invention qui apporte une solution à ce problème est un indicateur nouveau équipé, en regard du oadran d'un indicateur de vitesse et de celui d'un compte-tours, d'un système de repères ou voyante associés ohacun à un rapport donné, dont l'un indiquera la vitesse engagée, et par voie de conséquence, la vitesse du véhicule, et qui tous indiqueront, par leur position en regard du cadran du compte-tours, les régimes du moteur qui seraient obtenue si l'on engageait les vitesses ou rapports qui leur sont associés.
Plue précisément, dans un exemple de forme de réalisation, l'indioateur selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend, en nombre égal au nombre des rapporte de démultiplication du transformateur de couple, des repères mobiles par rapport au cadran de l'in- dicateur de vitesse et, autant de fois qu'i' existe de rap- porte de démultiplication, un mécanisme de transmission Bonté entre un repère associé à ce rapport et un arbre entraîné par le flexible de commande de l'indicateur de vitesse, déplaçant ledit repère d'une distance, comptée à partir
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d'une ligne fixe du cadran, proportionnelle au rapport de démultiplication de la combinaison de transmission associe à ce repère.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le mécanisme de transmission établi entre l'arbre entraîné par le flexible de oommande de l'indica- teur de vitesse et l'un quelconque des repères mobiles eet assuré par une roue calée sur ledit arbre entrainant un élément à mouvement de translation porteur dudit repère, les diamètres des différentes rouee étant entre eux comme les rapporte de démultiplication du transformateur de couple.
Suivant une autre particularité d'une forme de réalisation de l'invention, les repérée se déplacent devant un cadran divisé en plages coloriées correspondant à au- tant de régimes du moteur. Enfin, il est avantageux de prévoir des caches dissimulant les repères mobiles lorsque les positions de ceux-ci indiquent des régimes du moteur n'autorisant pas une accélération normale, ou présentant un risque d'auto-allumage, ou situant la limite en dessous de laquelle le régime du moteur ne devrait pas tomber.
Selon un aspect avantageux du système selon l'in- vention, le régime limite choisi peut être fixé par le conducteur lui-mine pour correspondre, par exemple, au ré- gime plancher réel du moteur, que l'on appellera régime plancher absolu, ou un régime plancher arbitraire que s'impose le oonductour. Le régime limite pent aussi être fixé pour correspondre à un régime plafond du moteur. le condsetsur peut ainsi adapter les régimes du moteur de son
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véhicule à son style de conduite ou à un style de conduite qu'il peut se choisir au préalable et, pour ce style choisi, obenir le rendement optimal du moteur et la consommation minimale de carburant.
Le dispositif indicateur peut également être complété par un dispositif de détection qui détecte en permanence le régime effectif du moteur et fournit un signa], quelle que soit la vitesse engagée, chaque fois que le moteur atteint un régime limite déterminé: régime plancher et/ou régime plafond. Un tel dispositif de détection peut se présenter sous diverses formes de réalisation :mécanique, pneumatique. électromécanique, électrique, électronique.
L'invention sera décrite ci-après à l'aide des dessine joints dans lesquels: - La figure 1 est une vue de face d'un tableau selon l'invention pour véhicule à quatre vitesses ; - la figure 2 est une vue de face d'un autre tableau, analogue au précédent, adapté à un véhicule à cinq vitesses ; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale montrant schématiquement un dispositif de transmission constituant un mécanisme nouveau associé à un indicateur selon l'invention ; - la figure 4 illustre schématiquement une forme de réalisation d'un dispositif de détection pouvant être associé en dispositif indicateur selon l'invention pour fournir un signal chaque fois que le moteur atteint un régime limite déterminé.
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Le tableau selon l'invention est constitué essen- tiellement d'un cadran indicateur et de mécaniemes ayant pour fonction de déplacer les repérée devant dee indicateurs du tableau. De ces mécanismes, deux sont classiques! l'un est un indicateur de vitesse, dont l'index se déplace devant une échelle linéaire 1 placée en haut du cadran. L'autre est un compte-tours, dont l'index se déplace devant une échelle linéaire 2 placée au bas du cadran, parallèlement à l'échelle supérieure. Quand la vitesse est en prise, lee deux index sont à la même hauteur.
Entre lee deux échelles précitées s'étendent autant de pistes P1, P2...P1 que le transformateur de couple du véhicule comporte de rapporte de démultiplication possibles.
La figure 1 montre un tableau pour un véhicule à quatre vitesses ;la figure 2 montre un tableau analogue pour un véhicule à cinq vitesses. Sur les pistes Picirculent des repèes R1, R2...R1 indiquant par un chiffre la non)- binaison de vitesse correspondante. On voit encore sur le tableau deux particularités nouvelles. L'échelle des nom- bres de tours est partagée en plages coloriées, correspon- dant à des gammes de fonctionnement du moteur. Par exemple, la plage 5 comprise entre l'indication de 2. 500 tours par minute et l'indication de 3.500 tours par minute sera bleue, la plage 6 correspondant aux régimes compris entre 4.000 tours par minute et 5. 000 tours par minute sera verte, la plage 7 correspondant aux régimes compris entre 5.500 tours par minute et 6.000 tours par minute sera rouge, etc.
Le tableau porte d'autre part un cache noir 8 qui peut être avantageusement mobile, relié à la commande du
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régime planoher, dissimulant les repérée mobile* R1, sauf R1, qui viendraient occuper des positions situées dans eon étendue. Ce oache est dimensionné en aorte que les posi- tions des repérée dissimulées sont celles qui correspon- draient à des combinaisons de vitesses inacceptables compte tenu des régime@ du moteur inférieure au régime plancher fixé par le oonstructeur ou le oonduoteur , en vue d'un objectif à atteindre. Le bord de droite du cadran limite la visibilité des repères dans la mesure où les régimes qu'ils indiquent sont interdits par le construoteur.
Derrière le tableau sont placée les mécanismes. Ceux de l'indicateur de vitesse et du compte-tours qui eont classiques, ne seront pas déorits. Le mécanisme commandant le déplacement des repères qui parcourent les pistes et dont on a représenté schématiquement un exemple de forme de réalisation sur la figure 3, comprend les éléments suivante.
Un arbre 14 est entraîné par un dispositif classi- que d'entraînement pour indicateur de vitesse, à partir d'un flexible 15 lié au mécanisme de transmission. Ce di&positif comprend un aimant 16 entraîné en rotation di- reotement par le flexible ; il tourne dans une boite en matière conductrice de l'électricité. Sa rotation produit dans la botte dee courants de Fouoault. Le champ créé par ceux-ci se combine au champ magnétique de l'aimant en im- primant à la botte une tendance à suivre le mouvement de l'aimant. La botte est rappelée par un ressort spiral 17 suivant une disposition classique.
Grâce à ce dispositif, l'arbre subit un déplacement angulaire dont l'amplitude est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'aimant, et par
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conséquent, du flexible venant de la transmission.
L'arbre 14 porte des poulies parallèles 19, 20,21, 22 calées sur lui. Les diamètres de ces poulies sont entre eux comme les rapporte de démultiplication de la boite de transmission. Dans la gorge de chaque poulie passe, sana glissement, un fil 23...26 auquel est fixé, en un point ohoiei, un repère (R1, R2...R4). Chaque fil porte donc un repère correspondant à une combinaison de vitesse donnée.
Tous oee repères, qui sont alignée sur le bord de gauche du cadran à l'arrêt du véhicule, se déplacent ensemble lors- que l'arbre tourne. Lorsque l'arbre s'immobilise dans une position quelconque correspondant à une allure déterminée du véhicule, les repères se trouvent en face d'indications de l'échelle des nombres de tours. On dimensionne les pou- lies et le cadran pour que chaque repère se trouve placé en face de l'indication du nombre de tours qui serait celui du moteur si l'on engageait, pour la vitesse de déplacement donnée du véhicule, la combinaison correspondant au repère coneidéré.
Dans ces conditions, la distance de chaque repère au bord de droite du cadran est proportionnelle au rapport de transmission qui correspond au repère considéré. Si une vitesse est engagée (voir figures 1 et 2), l'index 9 indi- quant le nombre de tours et le repère indiquant le numéro de cette vitesse sont en alignement : tel est le cas de la quatrième vitesse sur les figures 1 et 2 ; parconstruction, en outre, le repère qui correspond à la vitesse de pointe se situe aussi en face de l'index 10 de l'indicateur de vi- tesse.
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Comme les repères indiquent sur l'échelle 2 des nombree de toure, les régimee que l'on imposerait au moteur en les engageant, l'appareil indique au conducteur la com- binaison optimale correspondant à un style de conduite donné.
Il lui permet également de ohanger de vitesse dans les conditions optimales.
On a dit que, selon un aspect avantageux de l'inven- tion, le conducteur peut fixer lui-même un ou plusieurs régimes limite. C'est à cette fin que sont prévus, sur les figures 1 et 2, les boutons 11 et 12 pouvant être dépla- cés le long d'un guide 13 par exemple. Sur la figure 1, le bouton 11 correspond à un régime plancher, le bouton 12 à un régime plafond. On voit ainsi, par exemple, que le re- père R4 oorrespondant à la quatrième vitesse engagée et correspondant au régime effectif du moteur (indiqué par l'index 9), est situé dans la plage comprise entre les ré- gimes limites fixés par les boutons 11 et 12. On voit aussi qu'aux troisième et deuxième vitesses correspondraient des régimes du moteur qui seraient en dehors de la plage de ré- gime fixée au préalable.
On remarquera que si le repère R4 se trouvait en regard de l'indication de 50 km/h par exem- ple, sur l'échelle supérieure 1 (il serait alors en fait invisible), la quatrième vitesse ne pourrait être engagée et que, si elle l'était, le conducteur devrait, pour bien faire, rétrograder sans tarder puisque le régime du moteur se trouverait alors dans la zone interdite des bas régimes, à moins qu'il n'accélère que très modérément auquel cas le signal l'avertirait du risque d'auto-allumage.
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Il est bien évident que l'on peut aussi réaliser le tableau selon l'invention dans uns version simplifias qui ne comporterait pas les repères correspondant aux régimes théoriques possibles du moteur.
Le dispositif indicateur peut être complété, selon l'invention, par un dispositif de détection des moments où le régime du moteur atteint ou dépasse un régime limite fixé. Comme on l'a déjà dit plus haut, ce dispositif peut se présenter sous diverses formes mécanique, électroméca- nique, électronique, eto. Une version mécanique est illus- trée sur la figure 3 dont on a déjà décrit la partie rela- tive au mécanisme de l'indicateur selon l'invention. A celui-oi est ajouté un dispositif à seuil réglable destiné à avertir le conducteur lorsque, une combinaison de trans- mission du transformateur de couple étant choisie, les cnnditions sont devenues telles qu'un certain régime limite est dépassé dans un sens contraire à l'objectif que s'est fixé le conducteur.
Le flexible du compte-tour entraîné par le moteur commande, par l'intermédiaire d'un accouplement magnétique, un tambour 27 dont le déplacement angulaire est propor- tionnel au nombre de tours du moteur.
Le tambour 27 porte une bande métallisée 28 à bord hélicoïdal 29. Un curseur 31, conducteur de l'électricité, vient porter sur cette bande métallisée lorsque le déplace- ment angulaire du tambour 27 est suffisant, c'est-à-dire, pour une position donnée du curseur, lorsque le moteur tourne à une vitesse limite (seuil) fixée à l'avance. Le curseur peut être déplacé parallèlement à l'axe du tambour.
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Curseur et bande métallisée sont les terminaisons d'un cir- cuit comprenant une source de courant électrique et un gé- nérateur de signal, non représentés. Le fonctionnement du moteur provoque donc l'émission d'un signal, pour autant que le régime du moteur dépasse un seuil fixé par la posi- tion du curseur. Cette position peut correspondre, par exemple, à un régime à faible nombre de tours, le seuil dé- finissant ce que l'on a appelé un "plancher".
Il est évidemment possible de fixer un autre seuil aux régimes du moteur,correspondant par exemple à un régime choisi arbitrairement comme "plafond". On utilise à cette fin un autre curseur 32 et une autre bande métallisée, ou encore la même bande dont on exploitera l'autre bord, 30, parallèle à celui,29. qui détermine la rencontre de la bande et du premier curseur lorsque le premier seuil est atteint. Le deuxième curseur 32 fermera le circuit d'un deuxième générateur, ou servira à produire, au moyen du premier générateur, l'émission d'un signal de fréquence différente de celle du signal correspondant à l'atteinte, par le moteur, du premier seuil de régime qu'on lui a fixé à l'aide du premier curseur.
Les contacts correspondant à la détection des régi- mes limites peuvent aussi être réalisés sous diverses au- troo formes telles que électromagnétique, électrique, électronique, pneumatique.
Un premier dispositif comparateur peut alors être prévu pour comparer l'indication représentative du régime effectif du moteur, donnée soit par le compte-tours, soit par le repère de la vitesse engagés, et l'indication repré-
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sentative d'un ou de plusieurs régimes limite déterminés et pour fournir un signal lorsque l'écart entre ces deux indications change de sens. Un deuxième dispositif compara- teur peut aussi être prévu pour comparer l'une ou l'autre des indications représentatives des régimes théoriques possibles du moteur et l'indication représentative d'un ou plusieurs régimes limite déterminés et pour fournir un ai- gnal lorsque l'écart entre les indications comparées change de sens.
Dans un exemple de forme de réalisation, les dis- positifs comparateurs peuvent être constitués par des ponts de Wheatstone comme schématisé sur la figure 4. Des poten- tiomètres sont couplée aux repères du tableau indicateur.
Un commutateur quelconque 40, connu en soi, commandé par le levier de changement de vitesse par exemple, insère le potentiomètre approprié P1...P1 dans une branche d'un pont de Wheatetone 41. Un potentiomètre 43 est également prévu, dont la position du curseur fixe un régime limite choisi du moteur, par exemple un régime plancher. Ce potentiomètre est inséré dans une deuxième branche du pont de Wheatstone dont les troisième et quatrième branches contiennent des résistances fixes.
Le fonctionnement du pont de Whsatsione est connut un signal apparaîtra dans la branche de mesure ou de détection lorsque l'écart entre les signaux corres- pondant aux deux potentiomètres change de sens. Un second pont de Wheatstone 42 peut être prévu pour un régime pla- fond qui pourrait être fixé par le curseur d'un potentio- mètre 44.
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Suivant une forme de réalisation avantageuse de ce montage, les potentiomètres peuvent être constitués par les file portant les repères Ri et les boutons 11 et 12 du tableau indicateur représenté sur les figures 1 et 2.
Il va de soi que d'autres montages peuvent être réalisés, celui qui a été décrit ci-dessus n'étant qu'un exemple simple permettant d'illustrer des possibilités du système selon l'invention. Les signaux engendrés par le dispositif de détection peuvent actionner des dispositifs quelconques lumineux, sonores ou autres. C'est ainsi, par exemple, qu'il est possible à partir de ces signaux, de faire varier l'alimentation en vue de synchroniser le moteur et le dispositif de transmission.