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INSTALLATION D'EMBRAYAGE AUTOMATIQUE POUR LES BOITES DE VITESSE DE VEHICULES
A TRANSMISSION MECANIQUE, ACTIONNES PAR MOTEURS A COMBUSTION INTERNE.
Dans les véhicules à transmission mécanique, actionnés par mo- teurs à combustion interne, par suite de raisons connues, il faut insérer une boite de vitesse entre le moteur et l'arbre moteur du véhicule. Lors de chan- gement de la vitesse du véhicule, la boite de vitesse devra être commutée, à certaines vitesses critiquée, d'une prise de vitesse à l'autre.
Cette commuta- tion doit se faire pour les véhicules de grande puissance et de grand volume, par exemple pour les autobus, mais surtout dans les véhicules ferroviaires avec ule précision considérable, autrement, les organes de transmission méca- nique et le moteur seront exposés à une sollicitation inadmissible, Outre cala,
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si la commutation se fait à la main, et si l'accélération s'effectue à partir de la position de repos, il faut naturellement passer par toutes les prises de vitesse ; pour cette raison, surtout quand il faut s'arrêter fréquemment et dé- marrer de nouveau, il serait désirable de libérer le conducteur de cette opéra- tion exigeant une attention particulière.
Pour toutes ces raisons, on fait depuis un certain temps beau- coup d'essais pour rendre le changement de vitesse automatique, L'invention pré- sente se réfère à une installation avantageuse servant à ce but, entrant en ligne de compte surtout pour l'emploi dans des véhicules ferroviaires.
L'installation suivant l'invention se compose d'un nombre con- venable de servomoteurs de commande pour effectuer le changement de vitesse selon l'actionnement de tout temps, en plus, d'au moins trois organes de com- mande : notamment, d'un organe pour oontrôler le nombre de tours (par exemple, pour la commande électrique à distance entière ou partielle, un interrupteur actionné par force centrifuge), d'un organe de sélection pour le choix préala- ble du servomoteur appartenant à la prise à embrayer et, à la fin, d'un organe d'embrayage servant pour l'embrayage et le débrayage effectif du servomoteur choisi.
Au cas pris pour exemple, les organes de choix et d'embrayage peuvent être convenablement des manipulateurs à actionnement électro-pneumatique, tandis que les servomoteurs effectuant les commutations nécessaires au changement de vitesse peuvent être des moteurs à actionnement électrique, pneumatique, électro- pneumatique ou autre. L'organe contrôlant le nombre de tours, par exemple l'em- brayage centrifuge possède un certain nombre de positions; il passe d'une posi- tion à l'autre à la vitesse de voiture, à laquelle le changement entre les di- verses vitesses doit se faire. Le manipulateur sélecteur imite le mouvement de l'embrayage centrifuge, cependant son passage d'une position à l'autre ne s'ef- fectuera qu'au cas où les servomoteurs appartenant à la vitesse à débrayer lors du changement auront déjà débrayé.
Le manipulateur sélecteur choisira les servo- moteurs à embrayer lors de l'embrayage de la vitesse donnée. Le manipulateur d'embrayage assure que les servomoteurs choisis par le manipulateur sélecteur lors de l'embrayage des diverses prises de vitesse soient embrayés dans un ordre convenable.
Le manipulateur d'embrayage possède une position "débrayée" et une autre "embrayée". Lors des embrayages des diverses prises de vitesse, ce manipulateur passe de la position "débrayée" dans celle "embrayée" à une vitesse ajustable, tandis que lors du débrayage des prises de vitesse il rentre dans sa position "débrayée" sans aucun retardement* Entre le manipulateur
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dembrayage et celui de sélection il y a un verrouillage permettant d'une part que le manipulateur sélecteur ne puisse passer dans sa nouvelle position pres- crite par l'embrayage centrifuge qu'au cas où le manipulateur d'embrayage est venu préalablement dans la position " débrayée", d'autre part,
le manipulateur d'embrayage ne pourra partir de la position "débrayée" qu'au cas où le manipu- lateur sélecteur est déjà venu dans la position juste préparée par l'embrayage centrifuge; outre cela, le manipulateur d'embrayage se trouvant dans la position "embrayée" rentrera sans retard dans la position "débrayée", dès que la connexion d'action entre l'embrayage centrifuge et le manipulateur sélecteur aura cessé par suite d'un saut de l'embrayage centrifuge,
Les servomoteurs sont destinés à actionner les éléments d'embraya-. ge de la boite de vitesse, les leviers de l'embrayage de l'arbre principal entre la botte de vitesse et le moteur, ainsi que les organes ajustant l'admission du moteur* Ces servomoteurs, comme il a été déjà dit, peuvent être des moteurs du système électrique, pneumatique, électro-pneumatique ou autre.
Selon ce qui précède, l'embrayage effectué par le conducteur d'un véhicule démarrant à une certaine vitesse se fait de la façon suivante :
L'embrayage centrifuge se trouve dans la position répondant à la vitesse du véhicule et il détermine la prise de vitesse à embrayer* Au moment de l'embrayage à partir du poste de conducteur, le manipulateur sélecteur sautera dans la position préparée par l'embrayage centrifuge (le manipulateur d'embrayage restant dans la position "débrayée", parce que on est parti de la position de départ) et choisira les servomoteurs à embrayer à la prise de vitesse respective, Dès que le manipulateur sélecteur sera venu en effet dans la juste position pré- parée par l'embrayage centrifuge, le manipulateur d'embrayage se mettra en mou- vement et embrayera les servomoteurs choisis par le manipulateur sélecteur l'un après l'autre,
dans un ordre convenable. Par ceci, l'embrayage à la prise de . vitesse appartenant à la vitesse momentanée sera terminé,
Si par suite d'une accélération ou d'un ralentissement le véhicule atteint une vitesse à laquelle l'embrayage centrifuge change sa position et, par ceci, impose automatiquement le passage à une autre vitesse, le fonctionnement de l'installation sera le suivant : Lors du changement de la position de l'embrayage centrifuge, la connexion de fonctionnement entre l'embrayage centrifuge et le manipulateur sélecteur cessera.
Par suite, le manipulateur d'embrayage débrayera et, rentrant dans sa position "débrayée", elle dégagera la vitesse précédente à l'aide des 'servomoteurs. Cela fait, le manipulateur sélecteur sautera dans la
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nouvelle position préparée par l'embrayage centrifuge et choisira les servo- moteurs commutateurs récondant à la nouvelle prise de vitesse.
Après cela, simi- lairement au cours de fonctionnement précédent, aussi le manipulateur d'embrayage se mettra en mouvement et embrayera les servomoteurs choisis, en ordre convena- ble, Par ceci, la commutation sera terminée, Fig.l présente à titre d'exemple le schéma d'embrayage de l'exécution simple à actionnement électro-pneumatique de l'installation décrite, tandis que fig.2 représente le schéma de principe général de l'installation selon l'invention. Suivant fig.l, l'embrayage est effectué par l'installation dès que l'embrayage principal 1 situé au poste de conducteur est fermé et l'installation effectuera -sous commande de l'embrayage centrifuge- les changements de vitesse automatiquement.
Lors de l'ouverture de l'embrayage, l'installation débrayera et le véhicule se mettra en mouvement, L'embrayage 2 centrifuge possède --en sup- posant 4 prises de vitesse-- quatre positions (I, II, III et IV). Dans ces posi- tions, l'embrayage mettra sous tension celui des conducteurs 11, 12, 13 et resp.
14, qui est convenable.
Le manipulateur sélecteur 3 possède également quatre positions., convenables (I', II', III' et IV'); le manipulateur sélecteur sera porté dans ces positions par les servomoteurs électropneumatiques 31, 32, 33 et resp.34 alimentés à partir du'conducteur 11-14. Chacun de ces derniers est composé, à titre d'exemple, d'une soupape d'actionnement électrique et d'un cylindre à air,, Par exemple, si l'embrayage centrifuge 2 se trouve dans la position III, le con- ducteur 13 sera mis sous tension, le servomoteur 33 sera excité et le manipula- teur sélecteur sera porté par ce dernier dans la position III'.
Ceci se fait cependant seulement si le manipulateur d'embrayage 4 se trouve dans la position "débrayée" et si le conducteur négatif 15 commun des servomoteurs est connecté dans cette position avec la source de courant, Si le manipulateur sélecteur 3 est porté dans la position préparée par l'embrayage centrifuge 2, --et seulement dans ce cas--, aussi le conducteur 16 sera mis sous tension. Le manipulateur sélecteur, --dépendamment de sa position,-- reliera un des conducteurs 35,36, 37 et 38 au conducteur 17 et choisira par ceci,parmi les servomoteurs 5,6,7 et 8 actionnant la boite de vitesse, celui qui est à actionner à la vitesse en ques- tion.
Le manipulateur d'embrayage 4 possède deux positions d'extrémité (débrayée et embrayée). Ce manipulateur d'embrayage est mis en mouvement par le servomoteur électro-pneumatique 41, la vitesse de ses mouvements étant réglée par
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le pot d'huile (frein d'huile) 42, ce qui freine selon ce qui précède le mouve- ment du manipulateur 4 dans le sens du mouvement d'embrayage. Le servomoteur 41 reoevra son excitation à partir du conducteur 16, donc il n'est excité que dans le cas où le manipulateur séleoteur 3 est déjà dans sa juste position.
Le mani- pulateur 4 actionné par le servomoteur 41 mettra sous tension en ordre convenable d'abord le conducteur 17 et puis, par celui-ci, celui des conducteurs 35 à 38 qui a été choisi par le manipulateur sélecteur 3; puis, il mettra sous tension le conducteur 43 et puis 44, à partir duquel les servomoteurs 23 et 24 actionnant l'embrayage de l'arbre principal sont excités, enfin, le conducteur 45, excitant le servomoteur 25 influençant le dosage de combustible du moteur,
Donc, si le fonctionnement des parties de l'installation est celui exposé ci-dessus, au moment.du changement à partir de la prise de vitesse II à la prise III, c'est tout d'abord l'embrayage centrifuge 2 qui sautera de sa posi- tion II dans III.
Par ceci, l'harmonie entre l'embrayage centrifuge 2 et le mani- pulateur sélecteur 3 sera déréglée et, par oonséquent, le conducteur 16 et, avec lui, le servomoteur 41 perdra son excitation, donc, le manipulateur d'embrayage 4, descendra et débrayera les servomoteurs 6,23, 24 et 25 constamment embrayés à la vitesse II. Dès que le manipulateur d'embrayage 4 aura atteint la position "débrayée", le circuit du servomoteur 33 mis sous tension à partir de l'embrayage centrifuge se ferme à travers le conducteur 15, le manipulateur sélecteur 3 sau- tera dans la position III' et choisira d'entre les servomoteurs 5 à 8, en reliant le conducteur 17 à 37, le servomoteur 7 répondant à la vitesse III.
En outre, il mettra sous tension le conducteur 16; par celui-ci, le servomoteur 41 recevra une excitation, le manipulateur d'embrayage 4 se mettra en mouvement et mettra sous tension à travers 17 les servomoteurs d'actionnement de la vitesse III l'un après l'autre, à travers les conducteurs 43 et 44, les servomoteurs d'actionne- ment 23 et 24 de l'embrayage principe! d'arbre et, à la fin, à travers le conduc- teur 45, le servomoteur 25 influençant le dosage da combustible,
Bien entendu, le mouvement par saut de l'embrayage centrifuge (ou d'un autre embrayage d'un autre système sensible au nombre de tours) ne présente aucune exigence essentielle au point de vue de l'invention.
Par exemple, si sur Fig.l il y a sur le cylindre d'embrayage de l'embrayage centrifuge un recouvre- mententre les ares d'embrayage, l'installation fonctionnera d'une façon irrépro- chable même si l'embrayage centrifuge est constamment en mouvement,
Naturellement, outre les alternatives mentionnées déjà dans cette description, il est possible de sortir de la solution expliquée à titre d'exemple
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sur la base du schéma d'embrayage fig.l, en restant dans le cadre de l'invention.
Au lieu de l'embrayage centrifuge, comme déjà dit, n'importe quel organe sensible au nombre de tours, par exemple une pompe centrifuge, un compteur de périodes électrique ou un voltmètre pourra être employé ; et les manipulateurs sélecteurs et ceux d'embrayage, ensemble ou bien séparément,'peuvent être remplacés par des contacteurs électriques, ou bien, au cas d'une solution non électrique, par des tiroirs pneumatiques ou hydrauliques (par exemple à huile), ou-de même que le cylindre du manipulateur, par un cylindre à cames et aussi par des soupapes pneu- matiques ou hydrauliques actionnées par oe dernier. En cas de solution non-élec- trique, les fonctions des circuits électriques auxiliaires supprimés seront ef- fectuées en principe par des conduites pneumatiques ou à liquide d'une disposi- tion similaire.
Enfin, au lieu des cylindres à air d'embrayage actionnés par des servomoteurs, on peut employer aussi des cylindre à liquide (à huile), des électro-aimants, etc...
Compte tenu de toutes ces possibilités, on peut résumer l'essence de l'installation selon l'invention, en simplifiant et généralisant la solution selon fig.1-, sur le schéma de principe selon fig.2. Cette figure représente un embrayage 2 actionné par un régulateur centrifuge comme organe de commande sensi- ble au nombre de tours, embrayage qui, conformément à ce qui précède, peut être aussi un embrayage pheumatique (par exemple un tiroir). L'organe de sélection 3 se compose d'une partie d'actionnement 3a et d'une partie de sélection 3b, l'or- gane d'embrayage 4 comprend une partie d'actionnement 4a et une autre d'embrayage 4b.
La partie d'embrayage 3b de l'embrayage sélecteur 3 choisit ,entre les servo- moteurs d'actionnement 5-8 des cylindres à air (4 à titre d'exemple) commutant les diverses prises de vitesse, celui qui devra être mis en fonctionnement pour la prise de vitesse entrant en ligne de compte; toutefois, la mise en service effective de celui-ci, après sa sélection, s'effectuera cependant à travers la partie d'embrayage 4b de l'organe d'embrayage 4, à partir'duquel aussi les servo- moteurs 23 à 25embrayer indépendamment de la prise de vitesse choisie, connus déjà sur la base de ce qui précède, sont actionnés. L'organe 2 sensible au nom- bre de tours et l'organe de sélection 3 possèdent des positions correspondant aux prises de vitesse du véhicule et répondant l'une à l'autre (ici, elles ne sont pas représentées).
Le principe du fonctionnement est le suivant : Si la position de l'organe de commande 2 sensible au nombre de tours ne répond pas à la posi- tion de l'organe de sélection 3, ce dernier donne l'impulsion à la partie d'action. nement de l'organe d'embrayage 4 pour débrayage (dans le sens de la flèche marqué
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sur le schéma par simples traits), Après débrayage, l'organe d'embrayage 4 rend l'impulsion à l'organe de sélection 3 (dans un sens contraire à celui précédent, marqué par simples traits), après quoi ce dernier parvient dans une position identique à l'organe 2 sensible au nombre de tours et choisit le servomoteur d'aotionnement de la prise de vitesse à embrayer, par exemple le servomoteur 8.
Cela fait, l'organe de sélection 3 donnera de nouveau une impulsion à l'organe d'embrayage 4 (dans le sens de la flèche marqué par traits doubles) et par suite, la partie d'embrayage 4b de cet organe! à l'aide de l'impulsion donnée dans le sens de la flèche marqué par traits triples) effectuera l'embrayage effectif du servomoteur choisi à travers la partie de sélection 3b de l'organe de sélection, Comme il a été dit, l'embrayage des servomoteurs 23 à 25 dans la prise embrayée se fait directement par la partie d'embrayage 4b de l'organe d'embrayage.4.
Outre la pleine satisfaction aux exigences posées dans l'intro- duction, un avantage de l'installation selon l'invention réside dans le fait que par l'emploi simultané des organes de sélection et d'embrayage de la faqon dé- crite, on peut atteindre une considérable économie de construction, en tant que les diverses actions de fonctionnement de même nature, dans les diverses prises de vitesse, sont effectuées par les mêmes parties de l'installation, mises en action réitérément par la commande,
Pour rendre le fonctionnement de l'installation encore plus avantageux, il faut ajouter que pendant la durée de la commutation, le nombre de tours du moteur correspond au nombre de tours de régime maximum, toutefois,
l'admission du moteur est si réduite qu'Aille suffit à peine pour maintenir ce nombre de tours à marche à vide* Le changement de vitesse terminé, l'embrayage principal s'embraye successivement et, de cette sorte, réduira le nombre de tours du moteur jusqu'à la valeur nécessaire à l'embrayage. En cas d'exécution selon fig,l le réglage du retardement du manipulateur d'embrayage 4 se fait de telle sorte que le moteur ne reçoit l'entière admission qu'après l'ajustage du nombre de tours du moteur.
On peut atteindre ce retardement, sans employer un organe séparé, en faisant de la sorte que les divers organes eux-mêmes possèdent un retard suffisant pour permettre que les opérations ci-dessus mentionnées se fassent dans un ordre convenable et pendant une durée appropriée; dans l'intérêt d'un fonctionnement plus sur, il est cependant opportun d'employer un organe de retardement séparé
Cette circonstante mentionnée pour finir, rend possible l'omis- sion de la synchronisation du nombre de tours du moteur avant l'embrayage, ce qu
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qui fait que l'entière installation continuera de se simplifier et que sa sûreté augmentera considérablement.