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Renvoi ou transmission électrique.
La présente invention est relative à une transmission électrique se composant de deux machines électriques à courant continu et à excitation séparée, parmi lesquellesl'une desparties de la première machine est accouplée à l'arbre entraîneur, et l'autre partie à l'arbre entraîné, alors que l'une des parties de la seconde machine est accouplée à l'arbre entraîné, l'autre partie de cette seconde machine restant fixe. Dans une telle disposition, la première machine travaille en fait comme générateur, et la seconde comme moteur.
Le but de l'invention est de réaliser une telle transmission qu'avec un rendement toujourssatisfaisant il soit possible de régler le rapport de transmission entre des limites très étendues, le dispositif étant en outre de poids rédùit et de faibles dimensions, de sorte qu'il sera bien approprié au montage sur les véhicules automobiles. Enfin, la variation du rapport de transmission s'effectuera automatiquement lorsqu'on agira simple-
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ment sur le dispositif de réglage du moteur d'entraînement, par exemple le moteur de l'automobile, en fonction de la vitesse et de la résistance à chaque instant. D'autres objetsde l'invention portent sur des dispositifs destinés au lancement ou démarrage et au freinage de l'arbre entraîné.
Conformément à l'invention, lesenroulements d'induit des deux machines forment un circuit fermé sur lui-même, sans interposition de résistances, et en vue de la modification du rapport de transmission, on a exclusivement prévu des moyens permettant de modifier l'excitation de champ de la seconde machine depuis une valeur positive jusqu'à une valeur négative plus faible, en passant par zéro.
Le dessin annexé montre un exemple de réalisation de l'objet de l'invention.
Dans ce dessin :
La fig.l est une coupe longitudinale de la transmission.
La fig.2 est un schéma de connexion.
La fig.5 représente un détail, en perspective.
On a désigné en 1 l'arbre entraîneur, 2 montre l'arbre entraîné, 3 l'induit de la machine génératrice, 4 son collecteur et 5 l'armature magné tique commune portant l'enroulement de cnamp de la génératrice 6, et l'enroulement de champ du moteur 7. 8 désigne l'induit du moteur et 9 son collecteur. 10 montre les balais du générateur et 11 ceux du moteur. Les bagues collectrices 13 conduisent le courant d'excitation à l'enroulement de champ du moteur. Les bagues collectrices 12 alimentent l'enroulement de champ de la génératrice. Le retour du courant s'effectue par exemple par la masse. 14 désigne le carter fixe de la partie moteur, et le carter 15 tourne avec l'arbre entraîné 2.
Les enroulements de champ des deux-machine s sont connectés directement en circuit, sans interposition, de résistances. L'alimentation desenroulements de champ est assurée par l'accumula teur 30, dont un pôle est misà la masse en 31, et par l'inter -
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médiaire desdispositifs de réglage qu'on décrira plusen détail par la suite, ainsi que descanalisations 32 et 33, aboutissant aux bagues collectrices 12 et 13 auxquelles sont connectés les enroulements de champ.
Si on désigne par nl la vitesse de rotation de l'arbre entraîneur 1, et par n2 celle de l'arbre entraîné 2, le calcul montre que le rapport de transmission n2/n1 est d'autant plus petit que l'excitation du moteur est 'Puissante, (pour une excitation de la génératrice maintenue constante ), si l'excitation du moteur est égale à 0, n2/n1 est sensiblement égal à 1.
Si l'excitation du moteur prend des valeurs négatives, au-delà, de 0, n2/n1 devient plusgrand que 1 c'est-à-dire que n2 devient plus grand que n1. pour une excitation négative de plusforte valeur de la partie moteur, le sens de rotation de l'arbre est inversé. il est par conséquent possible en procédant exclusivement par une variation continue de l'excitation de l'enroulement de champ du moteur, passant d'une valeur positive maxima jusqu'à une valeur négative plus faible, au-delà de zéro, de réaliser une variation continue du rapport de transmission, entre des limites étendues, de même également un renversement du sens de rotation.
La disposition des p8les du système magnétique 6, 7 de la partie moteur et de la partie génératrice sur l'armature magnétique commune 5, les dits pôles étant orientés radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur, (on pourrait naturellement aussi, au lieu de p6les isolés prévoir des enroulements d'excitation répartis, logés dans des rainures) offre l'avantage que les'balais 10 et 11 tant de la génératrice que du moteur doivent tourner en même temps que l'armature 5 et que par conséquent les canalisa tions de connexion du générateur au moteur peuvent être prévues fixes par exemple le long de la monture des balais.
Si on choisit en outre le même nombre de pôles pour la génératrice et pour le moteur, l'armature peut en outre être de dimensions réduites
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attendu qu'alors, pour une disposition appropriée, les forces émanant du moteur et de la génératrice s'annulent partiellement dans l'armature commune. Ce n' e st que lorsque l'excitation du moteur devient négative (dans le cas où n2 doit être plus grand que ni) que lesdeux force s s'ajoutent.
Attendu toutefois que même une force négative trè faible du moteur augmente notablement le rapport de transmission ne/ni du renvoi, il suffit largement que l'armature magnétique commune soit calculée pour un flux magnétique égal à une ou une foiset demie, et de préférence 1,2 fois celui de la génératrice, à pleine excitation.
Si la puissance fournie par le moteur d'entraînement et si la vitesse de rotation n1 sont constantes, on peut obtenir une vitesse de rotation maxima n2 déterminée, pour une certaine charge s'exerçant sur l'arbre 2. A cet effet, toutefoi s, le rapport de transmission doit être correctement modifié par variation de l'excitation du moteur, Ceci peut être réalisé automatiquement comme on l'a représenté au dessin, en un exemple de réalisation montrant l'application de l'invention à la transmission de l'entraînement d'un véhicule automobile.
16 désigne par exemple une résistance potentiomètre dont le milieu est relié à la masse en 31', et dont les deux extrémités sont reliées au p8le non à la masse de la source de courant, par exemple l'accumulateur 30. Une tige de commande 17 est reliée par l'intermédiaire des articulations 20 et 21 à la pédale d'accélérateur 19 du moteur du véhicule, ou, de façon plus générale, au dispositif de réglage du moteur d'entraînement, Cette tige porte deux contacts mobiles34 qui prélèvent sur la résistance potentiomètre 16 le courant d'excitation de la partie moteur.
L'articulation 22 de la tringlerie de commande 20-21 ne peut se mouvoir que sur le trajet curviligne 23. La résistance potentiomètre 16 est déplacée versla droite en même tempsque la valeur de n2 augmente, ce qui peut par exemple être réalisé au moyen d'un régulateur à masses centrifuges 18 sur le manchon 35 duquel
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est fixée la résistance. L'a paire de contactsde la tige de commande 17 ne doit pas pouvoir être déplacée au-delà des extrémités de la rési stance 16. A cet effet, lescontactssont arrêtéspar debutées à l'extrémité droite et gauche de la résistance 16. Le ressort désigné en 27, prévu dans la tringlerie de commande, fait en sorte que l'organe de réglage 19 du moteur peut toutefoisêtre davantage déplacé.
A la position représentée de la tige de commande 17, la partie moteur est excitée avec toute la tension de la batterie, et par conséquent le rapport de transmission n1/n2 a sa valeur la plus grande. Lorsque n2 augmente, la puissance du moteur du véhicule restant constante (position non modifiée de la tige de réglage 17) l'excitation de la partie moteur se trouve affaiblie attendu que par suite du déplacement du manchon 35, une partie de la résistance se trouve mise en circuit dans le système d'excitation.
Le rapport de transmission n1/n2 devient donc plus faible, jusqu'à ce que l'équilibre soit réalisé entre la puissance fournie et la charge, si la puissance fournie est augmentée par action sur la pédale d'accélérateur 19, la tige de commande 17 est déplacée vers la droite, en même temps que lescontacts 34. De ce fait, le rapport de transmission est tout d'abord augmenté, Ce rapport de transmission augmenté et la puissance fournie également augmentée déterminent un moment d'accélération très énergique. De ce fait, la vitesse de rotation n2 s'élève jusqu'à ce que l'équilibre soit à nouveau rétabli, une telle installation travaille de façon corre spondante en cas de variation de la charge.
Dans ce qui précède, le rapport de transmission est déterminé par la position relative de la résistance 16, et de la paire de contacts 34 appartenant à la tige de commande 17,laquelle position est automatiquement réglée suivant la grandeur de n2 et suivant la position du dispositif de réglage du moteur d'entraînement, En réalisant de façon correspondante la tringlerie de commande, tant en ce qui concerne le déplacement de la résistance que celui de la
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tige de commande 17 portant la paire de contacts 34, on peut facilement obtenir une action modificatrice air le réglage automatique du rapport de transmission, Si par exemple la rampe de guidage 23 est modifiée dans sa position ou dans sa forme,
la position relatire de 16 ou de 17 se trouve ainsi modifiée pour une valeur donnée de n2 et pour une position donnée de l'organe de réglage 19.
On peut de cette façon faire en sorte que la position relative puisse être déterminée d'après certaines directives, par exemple de telle façon qu'on puisse obtenir automatiquement et toujours le rendement le plus favorable de toute la transmission, ou bien la puissance maximum.
Afin de pouvoir exercer sur l'arbre 2 un moment de rotation correspondant, lorsque le dit arbre entraîné est immobile, il faut réduire le champ de la génératrice. Ceci peut être réalisé soit grâce à un réglage effectué à la main, ou automatiquement au moyen d'une résistance 25 dans le circuit d'excitation de la génératrice, ainsi qu'on l'a schématiquement représenté, dans le dessin, résistance qui est progressivement mise horscircuit au moyen du régulateur centrifuge 18 et par l'intermédiaire de la tige 24, lorsque la vitesse n2 de l'arbre entraîné s'élève.
Le sens de rotation de l'arbre 22 est, comme on l'a mentionné opposé à celui de l'arbre 1 lorsque la partie moteur est excitée énergiquement, mais avec une polarité inversée. A cet effet, on interpose par exemple un inverseur de pole 26 dans la canalisation 33 aboutissant à l'enroulement d'excitation de la partie moteur.
A l'aide du dispositif décrit, on peut aussi provoquer le lancement du moteur d'entraînement, en prévoyant des organes de connexion qui permettront d'envoyer, depuis la batterie 30, le courant dans les enroulements d'induit de la partie génératrice et de la partie moteur, l'excitation desdeux partiesétant ainsi réglée que le moment de rotation de la partie moteur et de la partie génératrice sur l'armature commune s'équilibreront exactement.
Il n'existera alors seulement qu'un moment de rotation appliqué à l'arbre entraîneur 1.
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si l'arbre 1 est freiné, l'arbre 2 est également freiné, et ceci d'autant plus énergiquement que la partie moteur est fortement excitée, Si par conséquent l'on prévoit la possibilité de déplacement de la tige de réglage 17 avec les contacts 34 sans que la position de l'organe de réglage du moteur d'entrai- nement s'écarte de la position de marche à vide, il est possible de régler au moyen d'un tel dispositif l'effet de freinage du moteur dans la mesure désirée.
Ceci est par exemple possible à l'aide du dispositif représenté à la fig,3. Le second lévier 27 disposé à coté de l'accélérateur 19 actionne la tringlerie de réglage 20 à 22 exactement comme l'accélérateur 19, mais non pas la tringlerie de réglage 28 aboutissant à l'organe de réglage du moteur d'entraînement.
La commande automatique du rapport de transmission cidessusdécrite n'est toutefoispas seulement applicable aux transmissions électriques. On comprend qu'elle peut être également appliquée à toutes les transmissions à rapport susceptible d'une variation continue.
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Forwarding or electrical transmission.
The present invention relates to an electric transmission consisting of two direct current electric machines with separate excitation, among which one of the parts of the first machine is coupled to the drive shaft, and the other part to the driven shaft. , while one of the parts of the second machine is coupled to the driven shaft, the other part of this second machine remaining stationary. In such an arrangement, the first machine actually works as a generator, and the second as a motor.
The object of the invention is to achieve such a transmission that with an always satisfactory efficiency it is possible to adjust the transmission ratio between very wide limits, the device being moreover of reduced weight and small dimensions, so that it will be well suited for mounting on motor vehicles. Finally, the variation of the transmission ratio will be carried out automatically when one acts simple-
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ment on the adjustment device of the driving motor, for example the motor of the automobile, according to the speed and resistance at each moment. Other objects of the invention relate to devices intended for launching or starting and braking the driven shaft.
According to the invention, the armature windings of the two machines form a closed circuit on itself, without the interposition of resistors, and with a view to modifying the transmission ratio, means have been exclusively provided for modifying the excitation. field of the second machine from a positive value to a lower negative value, passing through zero.
The accompanying drawing shows an embodiment of the object of the invention.
In this drawing:
The fig.l is a longitudinal section of the transmission.
Fig. 2 is a connection diagram.
Fig. 5 shows a detail, in perspective.
The drive shaft is designated by 1, 2 shows the driven shaft, 3 the armature of the generating machine, 4 its collector and 5 the common magnetic armature carrying the cnamp winding of the generator 6, and l The motor field winding 7. 8 designates the motor armature and 9 its collector. 10 shows the generator brushes and 11 the motor brushes. The slip rings 13 conduct the excitation current to the field winding of the motor. The slip rings 12 feed the field winding of the generator. The return of the current is effected for example by the mass. 14 designates the fixed housing of the motor part, and the housing 15 rotates with the driven shaft 2.
The field windings of the two-machine s are connected directly in circuit, without interposition, resistors. The field windings are supplied by the accumulator 30, one pole of which is earthed at 31, and by the inter-
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medial desdispositifs adjustment which will be described in more detail later, as well as conduits 32 and 33, leading to the slip rings 12 and 13 to which the field windings are connected.
If we denote by nl the speed of rotation of the drive shaft 1, and by n2 that of the driven shaft 2, the calculation shows that the transmission ratio n2 / n1 is all the smaller as the excitation of the motor is' Powerful, (for an excitation of the generator kept constant), if the excitation of the motor is equal to 0, n2 / n1 is approximately equal to 1.
If the motor excitation takes negative values, beyond 0, n2 / n1 becomes greater than 1, i.e. n2 becomes greater than n1. for a higher value negative excitation of the motor part, the direction of rotation of the shaft is reversed. it is therefore possible by proceeding exclusively by a continuous variation of the excitation of the motor field winding, passing from a maximum positive value to a lower negative value, beyond zero, to achieve a continuous variation of the transmission ratio, between extended limits, as well as a reversal of the direction of rotation.
The arrangement of the poles of the magnetic system 6, 7 of the motor part and of the generator part on the common magnetic armature 5, the said poles being oriented radially inwards and outwards, (one could naturally also, at instead of isolated poles providing distributed excitation windings housed in grooves) offers the advantage that the brushes 10 and 11 of both the generator and the motor must rotate at the same time as the armature 5 and therefore the conduits for connection of the generator to the motor may be provided fixed, for example along the frame of the brushes.
If we also choose the same number of poles for the generator and for the motor, the armature can also be of reduced dimensions
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Whereas then, for an appropriate arrangement, the forces emanating from the motor and the generator partially cancel each other out in the common frame. It is only when the excitation of the motor becomes negative (in the case where n2 must be greater than ni) that the two forces are added.
Given, however, that even a very small negative force of the motor noticeably increases the transmission ratio ne / ni of the return, it is largely sufficient that the common magnetic armature is calculated for a magnetic flux equal to one or one and a half times, and preferably 1 , 2 times that of the generator, at full excitation.
If the power supplied by the drive motor and if the speed of rotation n1 are constant, it is possible to obtain a determined maximum speed of rotation n2, for a certain load exerted on the shaft 2. For this purpose, always , the transmission ratio must be correctly modified by varying the excitation of the engine, This can be achieved automatically as shown in the drawing, in an exemplary embodiment showing the application of the invention to the transmission of the engine. drive of a motor vehicle.
16 denotes for example a potentiometer resistor whose middle is connected to the ground at 31 ', and whose two ends are connected to the pole not to the ground of the current source, for example the accumulator 30. A control rod 17 is connected via the articulations 20 and 21 to the accelerator pedal 19 of the engine of the vehicle, or, more generally, to the adjustment device of the drive motor, This rod carries two movable contacts 34 which take from the potentiometer resistor 16 the excitation current of the motor part.
The joint 22 of the control linkage 20-21 can only move on the curvilinear path 23. The resistance potentiometer 16 is moved to the right at the same time as the value of n2 increases, which can for example be achieved by means of 'a centrifugal mass regulator 18 on the sleeve 35 of which
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resistance is fixed. The pair of control rod contacts 17 must not be able to be moved beyond the ends of the resistor 16. For this purpose, the contacts are stopped by starting at the right and left end of the resistor 16. The designated spring at 27, provided in the control linkage, ensures that the adjustment member 19 of the motor can however be moved further.
In the shown position of the control rod 17, the motor part is energized with all the voltage of the battery, and therefore the transmission ratio n1 / n2 has its greatest value. When n2 increases, the power of the engine of the vehicle remaining constant (unchanged position of the adjustment rod 17) the excitation of the engine part is weakened since, as a result of the displacement of the sleeve 35, part of the resistance is found. switching on in the excitation system.
The transmission ratio n1 / n2 therefore becomes lower, until the balance is achieved between the power supplied and the load, if the power supplied is increased by acting on the accelerator pedal 19, the control rod 17 is shifted to the right, together with the contacts 34. Therefore, the transmission ratio is first of all increased. This increased transmission ratio and the power supplied also increased determine a very energetic acceleration moment. Therefore, the speed of rotation n2 rises until equilibrium is again reestablished, such an installation works corre spondently in the event of a variation in the load.
In the foregoing, the transmission ratio is determined by the relative position of the resistor 16, and of the pair of contacts 34 belonging to the control rod 17, which position is automatically adjusted according to the magnitude of n2 and according to the position of the device for adjusting the drive motor, By correspondingly making the control linkage, both as regards the movement of the resistance and that of the
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control rod 17 carrying the pair of contacts 34, one can easily obtain a modifying action air the automatic adjustment of the transmission ratio, If for example the guide ramp 23 is modified in its position or in its shape,
the relative position of 16 or 17 is thus modified for a given value of n2 and for a given position of the adjustment member 19.
In this way, it is possible to ensure that the relative position can be determined according to certain directives, for example in such a way that one can automatically and always obtain the most favorable efficiency of the whole transmission, or else the maximum power.
In order to be able to exert a corresponding torque on the shaft 2, when said driven shaft is stationary, the field of the generator must be reduced. This can be achieved either by adjustment made by hand, or automatically by means of a resistor 25 in the generator drive circuit, as has been schematically shown in the drawing, which resistor is. gradually put out of circuit by means of the centrifugal regulator 18 and by means of the rod 24, when the speed n2 of the driven shaft rises.
The direction of rotation of shaft 22 is, as mentioned above, opposite to that of shaft 1 when the motor part is energetically energized, but with reversed polarity. For this purpose, for example, a pole reverser 26 is interposed in the pipe 33 leading to the excitation winding of the motor part.
Using the device described, it is also possible to initiate the starting of the drive motor, by providing connection members which will make it possible to send, from the battery 30, the current to the armature windings of the generator part and of the motor part, the excitation of the two parts being thus regulated that the torque of the motor part and the generator part on the common armature will be exactly balanced.
There will then only be a torque applied to the drive shaft 1.
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if the shaft 1 is braked, the shaft 2 is also braked, and this all the more energetically as the motor part is strongly excited, If consequently the possibility of displacement of the adjustment rod 17 with the contacts 34 without the position of the drive motor adjusting member deviating from the idle position, it is possible to adjust by means of such a device the braking effect of the motor in the desired measurement.
This is for example possible using the device shown in fig, 3. The second lever 27 disposed next to the accelerator 19 actuates the adjustment linkage 20 to 22 exactly like the accelerator 19, but not the adjustment linkage 28 leading to the adjustment member of the drive motor.
However, the automatic control of the above-described transmission ratio is not only applicable to electric transmissions. It will be understood that it can also be applied to all transmissions with a ratio liable to continuous variation.