<Desc/Clms Page number 1>
APPAREIL REGULATEUR POUR MECANISMES DE TRANSMISSION, NOTAMMENT DE VEHICULES
AUTOMOBILES.
La présente invention concerne un appareil régulateur pour mécanismes de transmission comportant un moteur à combustion interne, une boîte de vites- ses et un dispositif de changement de vitesse automatique pour cette dernièreo
Cet appareil régulateur est plus particulièrement destiné au mécanisme de trans- mission de véhicules de chemin de fer (locomotives, motrices) ou de véhicules automobiles analogues, tels qu'autobus lours à grande puissance de propulsion, comportant des masses rotatives relativement importantes,, et auxquels on deman- de des gammes de vitesse étendues, véhicules sur lesquels le conducteur est par ailleurs fréquemment incapable de déterminer l'instant précis des changements de vitesse en se basant sur le fonctionnement du moteur,
son attention étant du reste principalement accaparée par Inobservation de la circulation ou de la voie et des signaux, de sorte qu'il est nécessaire de prévoir des dispositifs de chan- gement automatique pour les vitesses de la boîte.
Jusqu'ici, il n'était pas possible d'appliquer de façon intense les dispositifs de changement automatiques connus pour boîtes de vitesses, parce que leur application exige fréquemment du moteur de propulsion un fonctionnement à des vitesses ou des régimes relativement élevéso En particulier et pendant la marche à charges partielles sur des parcours de grande longueur, il en résulte des régimes inutilement élevés et des bruits, de fortes contraintes et par con- . séquent une usure importante des organes du mécanisme de transmissiono Sur les véhicules routiers, les régimes élevés du moteur sont signalés au conducteur par les bruits de celui-ci et il peut les limiter par des changements effectués à la main.
On a également déjà prévu des interventions manuelles pour les mé- canismes de transmission à dispositif de changement automatique. Or, sur les véhicules précités, et notamment sur les véhicules de chemin de fer, non seule- ment ceci est impossible parce que le conducteur ne dispose pas de bruits aver- tisseurs, mais parce qu'il en résulte une brèche dans le principe du fonctionne- ment automatique, tandis que le fait de faire dépendre le fonctionnement de 1' attention et de l'adresse du conducteur introduit des difficultés et des incon- vénients dans la circulation, ce qui est totalement inadmissible sur les grosses locomotives par exempleo
Suivant la présente invention, ces inconvénients sont évités par un appareil régulateur du mécanisme de transmission,
muni d'un dispositif grâce au- quel le réglage sur des puissances inférieures fait que les régimes de passage
<Desc/Clms Page number 2>
des vitesses de la boîte sont réduits à des valeurs très inférieures par rap- port aux valeurs usuelles, qui restent constantes même lors de variations de puissance.
La gamme des régimes pour les vitesses de la boite est donc rédui- te pour les échelons inférieurs de puissance, par rapport à celle des échelons supérieurs. Alors que la même gamme de régimes est utilisée dans les mécanis- mes connus,, même pour la marche à charges partielles, la présente invention pré- voit pour les charges partielles des gammes de régimes plus réduits, et la gam- me supérieure n'est utilisée que lorsque le moteur de propulsion doit réelle- ment fournir le maximum de puissance.
Par exemple, si lors d'une grande résis- tance à l'avancement et pour un maximum de puissance, le dispositif de chan- gement automatique effectue les changements de vitesse à 1800/2600 tours-minute, une réduction de la puissance à la moitié, par exemple, permet de reporter les changements à 1200 et 1700 tours-minute, tandis qu'une réduction de la puissan- ce au quart permet de reporter les changements à 800 et 1200 tours-minute.
Pour les mécanismes de transmission comportant des convertisseurs de couple hydrauliques, ou par des convertisseurs ou embrayages hydrauliques sui- vis d'une boite de vitesses mécanique, on sait qu'il est nécessaire de modifier la valeur des régimes de passage du dispositif de changement automatique en fonction de la caractéristique de puissance des convertisseurs hydrauliques.
Les régimes varient donc positivement suivant la fonction cubique donnée. Sui- vant la présente invention on utilise par contre un dispositif spécial dans les mécanismes de transmission à boîte de vitesses mécanique, dans lesquels on ob- tient de cette manière des rapports très différents entre la puissance et le régime, tout en obtenant de grands avantages par un mode différent de changement des vitesses. Pour les boites à changement des vitesses à la main il est usuel de choisir pour les vitesses inférieures des régimes de passage plus réduits que pour les vitesses supérieures.
Abstraction faite de l'arbitraire et de l'im- précision du réglage,, les régimes du moteur de propulsion sont néanmoins déjà relativement élevés, même pour les vitesses inférieures de la boiteo Ces boi- tes ne sont donc pas fondées sur le principe essentiel de la présente invention.
En principe, on sait également que les points de changement de vites- se, pour les valeurs les plus favorables de la puissance et de la consommation en carburant, correspondent à des régimes plus réduits lorsque l'admission des gaz au moteur de propulsion est ralentieo On a surtout constaté ceci au démar- rage de véhicules routiers. Le but de l'appareil régulateur, objet de l'inven- tion, n'est pas d'obtenir les valeurs les plus favorables des régimes de passage résultant de recherches précises et dépendant du mode de construction du moteur.
Mais l'invention permet de réaliser un appareil qui assure automatiquement le réglage, en principe permanent, sur des -valeurs élevées de la puissance et sur des régimes correspondants du moteur qui ménagent celui-ci d'une manière inusi- tée. L'adaptation des régimes a lieu positivement et exactement à l'instant vou- lu, ce que ne peut réaliser le conducteur le plus adroit.
La présente invention prévoit surtout l'application sur les véhicules marchant avec des charges partielles, pendant de longues périodes, souvent même la plupart du temps, et sur lesquels le conducteur effectue quotidiennement des centaines et même des milliers de changements de vitesse. On doit également en- visager de nombreux démarrages, par exemple sur les autobus de villeo Sur les motrices de chemin de fer'et les locomotives, destinées aux longs parcours avec des arrêts peu nombreux, les démarrages sont par contre relativement rares, tandis que les changements de vitesse s'imposent constamment pendant la marche par suite des variations des résistances à l'avancement. C'est précisément pour ces conditions de marche que l'invention présente de grands avantages.
La modification des régimes de passage, prévue par l'invention, n' exclue pas que certains échelons de puissance puissent utiliser partiellement ou entièrement la même gamme de régime. Suivant l'invention, une même vites- se de la boîte n'est utilisée qu'autant qu'elle donne des vitesses de marche correspondant à la gamme de régimes de la puissance mise en jeu pour celle-ci.
Les avantages de l'invention se manifestent surtout avec une boîte comp tant un nombre relativement élevé de vitesses, par exemple six vitesses ou plus.
<Desc/Clms Page number 3>
Pour une marche à une vitesse déterminée l'invention permet d'obte- nir la même puissance du moteur de propulsion avec un régime plus réduit et avec un remplissage plus importante c'est-à-dire d'une manière plus économi- que et avec des contraintes plus faibles qu'avec les appareils connus. La consommation en carburant du moteur de propulsion, équipé d'un appareil ré- gulateur suivant l'invention, est donc très inférieure à celle des disposi- tifs de propulsion existants.
Le dispositif modifiant les régimes de passage peut être commandé par le conducteur du véhicule à l'aide d'une timonerie spéciale, mais on peut également l'accoupler à un dispositif régulateur de'la puissance du moteur à combustion internée
En dehors d'une boîte de vitesses mécanique, le mécanisme de trans- mission suivant l'invention peut également comporter d'autres dispositifs de changement de vitesse, par exemple des convertisseurs hydrauliques, qui sont alors prévus pour des vitesses déterminées,
L'invention élimine les difficultés fondamentales qui se sont jus- qu'ici opposée's à l'application de transmission purement mécaniques aux vé- hicules de chemin de fer, et elle permet donc pour la première fois l'utili- sation de ces transmissions sur ces véhicules et sur d'autres véhicules ana- logues.
Ci-après,, on expliquera d'abord le principe de l'invention à l'aide de diagrammes de puissance et de vitesse d'une petite locomotive,destinée à être équipée d'un mécanisme de transmission à moteur Diesel et boîte à six vitesses accouplée aux essieux moteurs du véhiculée
Ce véhicule est propulsé par un moteur à combustion interne, dont les courbes de puissance en pleine charge, pour les différentes ouvertures du papillon, sont reproduites sur la Fig. 1 en fonction du régime du moteur.
Sur la Fig. 2, la vitesse de marche a été reportée pour les diffé- rentes vitesses de la boite également en fonction du régime du moteur.
Des courbes de puissance N1 à NVI, on n'utilisa que la partie tra- cée en trait gras entre les régimes indiquésPar exemple NIII est utilisé entre les régimes de passage 1250 et 1630 tours-minute, NV entre 2300 et 3000e
NVI entre 2450 et 3000o En l'espèce si le mécanisme est réglé sur 1-'échelon de puissance VI, les vitesses de la boite sont modifiées par le dispositif de changement automatique à 2200 tours-minute pour "remonter" les vitesses, et à
1700 tours-minute pour "descendre" les vitesses, La boîte passe donc de la troisième à la quatrième vitesse à une vitesse de marche de 33,5 km/heure et de la quatrième à la cinquième vitesse à une vitesse de marche de 43,5 km/ heure.
Si le conducteur juge la vitesse de marche trop grande, et fait passer le moteur de l'échelon de puissance IV à 18 échelon III, les régimes de passage sont respectivement reportés à 1630 et 1250. Si le véhicule marchait précédem- ment à 35 km/heure en quatrième vitesse avec l'échelon de puissance IV, le pas- sage à l'échelon de puissance III déclenche immédiatement le passage en cin- quième vitesse, étant donné que le moteur tourne à 1790 tours-minute, ce qui est donc supérieur aux régimes de passage supérieurs (1630) prévus pour l'éche- lon IIIo Avec cette vitesse de la boite, et à la vitesse de marche de 35 km/heure, le moteur tourne alors à 1400 tours-minute.
Si on prévoit, non pas un changement graduel, mais un changement pro- gressif des régimes de passage des vitesses,, on obtient un diagramme tel que le montre la figo 3. Les régimes de passage inférieurs et supérieurs sont respec- tivement indiqués par les courbes U et 0, entre lesquelles, en fonction du ré- glage du levier des gaz, la puissance est déterminée par des courbes dont quel- ques-unes sont tracées sur le-diagramme.
Les régimes de passage des vitesses de la boite sont donc modifiés par l'appareil suivant l'invention dans.le même sens que la puissance du mo- teuroSi l'appareil est réglé sur un échelon de puissance plus faible, le moteur est lui-même réglé sur un régime plus bas pour le passage des vitesses.
<Desc/Clms Page number 4>
La fige 4 du dessin représente schématiquement, avec de nombreu- ses coupes, un appareil régulateur suivant l'invention. La modification des régimes de passage des vitesses est effectuée en même temps que la modifica- tion de la puissance par une même commande manoeuvrée par le conducteur du véhicule.
En 1 est indiqué un moteur Diesel, destiné à la propulsion de la petite locomotive précitée et équipé d'une pompe à carburant 2. Ce moteur Diesel 1 actionne par l'arbre 3 une boîte de vitesses 4 munie de cylindres de commande 5 et 6 et dont l'arbre de sortie 7 est accouplé aux essieux du véhicule. En 8, 9 et 10 sont indiqués des pignons qui actionnent des régula- teurs centrifuges 11 et 12 agissant sur des tiroirs distributeurs 13 et 14.
Un fluide hydraulique, constitué par de l'huile et arrivant par la tuyaute- rie 22, passe par les conduits 23 et 24 dans les boisseaux 15 et 16 des ti- roirs 13 et 14. Les tiroirs 13 et 14 présentent des gorges périphériques 19 et 20 et sont sollicités par des ressorts de compression 17 et 18. Par des conduits 25 et 26, le fluide hydraulique distribué est introduit dans des cylindres 27 et 28, dont les pistons (non représentés) agissent par des ti- ges et des cliquets sur des rochets 29 et 30 solidaires d'un arbre à cames 31 monté à rotation dans la boite 32., En 33 est indiquée la tuyauterie d'arrivée du fluide hydraulique dans la boîte 32, de laquelle partent des conduits 35, 36, 37, 38 vers les cylindres de commande 5 et 6. Le volant du moteur est in- diqué en 39.
40 est un levier destiné au réglage du carburant et solidaire d'un plateau 42 présentant deux cames 43 et 44. Contre ces cames sont appliqués des galets 45 et 46 montés sur des leviers 47 et 48, solidaires d'autres le- viers 49 et 50 auxquels sont accrochés des ressorts de traction 51 et 52.
53 est une tige d'accouplement entre le levier 49 et un levier 54 solidaire de l'arbre de réglage de la pompe à carburant 2. En 55 est indiquée une tige articulée au levier 50, d'une part, et à des leviers 57 et 58, d'autre part, ces derniers leviers agissant par des doigts 59 et 60 sur des petits pistons 61 et 62, contre l'extrémité opposée desquels s'appuient les resssorts 17 et 18.
La figure 4 représente le levier 40 dans la position de marche à vi- de. Le moteur de propulsion 1 tourne au ralentie Le véhicule est arrêté ou dé- marre lentement. Le régulateur centrifuge 11, prévu pour le changement des vi- tesses en remontant, occupe sa position intérieure, de même que le tiroir 13, tandis que les masselottes du régulateur centrifuge 12, prévu pour le change- ment des vitesses en descendant,se sont déjà écartées vers l'extérieur, de sorte que le tiroir, 14, occupe sa position extérieure.
Si le conducteur déplace le levier 40 dans le sens de la flèche, les cames 43 et 44 déplacent les galets 45 et 46 radialement vers l'extérieur. Le galet 45 fait pivoter les leviers 47 et 49 dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre, la tige 53 s'abaisse et pousse le levier 54 pour ré- gler la pompe à carburant 2 sur un débit plus grand. La puissance du moteur augmente.
En même temps, le galet 46 déplace les leviers 48 et 50, la tige 55, les leviers 57 et 58, les doigts 59 et 60, et les pistons 61 et 62, pour com- primer les ressorts 17 et 18. Pour un changement de vitesse en remontant, le déplacement du tiroir 13 vers la droite fait communiquer la tuyauterie d'arri- vée 22, 23 du fluide hydraulique avec le conduit 25, qui était précédemment relié à l'extérieur par la gorge 19 du tiroir 13 et l'orifice 56'.
Le fluide hydraulique passe dans le cylindre 27, dont le piston fait tourner le rochet 29 et l'arbre à cames 31 et commande les organes distributeurs de façon que le fluide hydraulique arrivant par la tuyauterie 33 soit introduit dans les conduits 35,36, 37 ou 38 nécessaires au changement désiré, le piston de l'un des cylindres 5 et 6 étant ainsi amené à la position appropriée pour l'embray- age de la vitesse supérieure sélectionnée.
Pour le changement des vitesses en descendant, le rappel des masse- lottes du régulateur centrifuge 12 vers l'intérieur fait revenir le tiroir 14 vers la gauche. Le conduit 26, qui était précédemment relié @ @ @
<Desc/Clms Page number 5>
à l'extérieur par la gorge 20 et l'orifice 56, est alors mis en communica- tion avec la tuyauterie d'arrivée 24. Le fluide hydraulique est introduit dans le cylindre 28, dont le piston fait tourner le rochet 30 dans le sens contrai- re à celui du changement de vitesse en remontant, L'arbre à cames 31 commande les organes distributeurs de façon que le fluide hydraulique arrivant par la tuyauterie 33 passe par l'un des conduits 35, 36, 37,38 dans l'un des cylindres 5 et 6, qui embraye ainsi la vitesse inférieure correspondante.
La modification de la compression des ressorts 17 et 18 à l'aide du levier régulateur de carburant 40 modifie également les régimes de réponse des régulateurs centrifuges 11 et 12. Le changement des vitesses a donc lieu à des régimes d'autant plus élevés que la puissance est accrue par une augmen- tation du carburant arrivant au moteur. Inversement les régimes de passage sont réduits lorsque le conducteur ramène le levier 40 vers la position de dé- part en partant d'une position de travail quelconque.
Il va de soi que l'on peut apporter des modifications au mode de réalisation décrit, dans le domaine des équivalences techniques.
REVENDICATIONS.
1. Appareil régulateur pour mécanismes de transmission comportant un moteur à combustion interne, une boite de vitesses et un dispositif de changement automatique des vitesses, notamment pour véhicules automobiles, caractérisé par un dispositif qui règle les régimes de passage des vitesses sur des valeurs beaucoup plus réduites que les valeurs usuelles qui demeu- rent à peu près constantes par rapport aux variations de la puissance, lorsque la puissance est réglée sur une valeur plus faible.