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" DISPOSITIF ADAPTANT AUTOMATIQUEMENT LE COUPLE
MOTEUR AU COUPLE RESISTANT APPLICABLE AUX ENGINS
POURVUS D'UN CONVERTISSEUR DE COUPLE ,SPECIALEMENT
AUX VEHICULES AUTOMOBILES."
Le principe de la commande automatique d'un convertisseur de couple est basé selon l'invention d'une part sur la position de la pédale de l'accélérateur
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et d'autre part le nombre de tours du moteur.
Pour chaque position déterminée de l'ac- célérateur le moteur fournira un certain travail. On peut donc concevoir un état d'équilibre entre le travail fourni et le nombre de tours du moteur pour chacune des positions de la pédale de l'accélérateur . Dans cet état d'équilibre, la puissance disponible est nulle.
Envisageons un tel état d'équilibre réa- lisé pour une position déterminée de la pédale de l'accélé- rateur. Lors d'une modification de ce facteur d'équilibre, par exemple en appuyant sur ladite pédale on communiquera au moteur une certaine puissance disponible, laquelle puis- sance tendra à faire augmenter le nombre de tours du moteur.
Cette augmentation du nombre de tours du r 'leur et l'augmentation de puissance qui en résulte aura pour effet d'augmenter la vitesse de la voiture compte tenu de l'accroissement des résistances au frottement, de la résistance à l'air et du profil de la route. L'augmen- tation de puissance du moteur citée ci-dessus sera donc absorbée par le supplément de travail demandé à celui-ci et un nouvel état d'équilibre s'établira entre l'effort moteur et l'effort résistant et ce pour un plus grand nombre de tours du moteur. Le second état d'équilibre à un nombre de tours du moteur plus élevé sera atteint en donnant à la voiture une certaine accélération dont la valeur sera en rapport avec l'importance de l'enfoncement de la pédale.
Si on appuie brusquement sur l'accélé- rateur on augmentera brusquement la puissance disponible -
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du moteur , l'accélération angulaire de l'arbre du moteur qui en résultera pourra être importante, la valeur de oel- le-ci dépendra de divers facteurs, notamment du profil de la route.
A une variation du nombre de tours du moteur correspondra nécessairement une variation du nom- bre d'impulsions de la bobine, celui-ci étant proportion- nel au premier.
Des considérations reprises ci-dessus il résulte que nous disposons de deux facteurs qui nous permettront de réaliser l'équilibre entre le couple mo- teur d'une part résultant d. la position de la pédale d'accélérateur et entre le couple résistant d'autre part, celui-ci conditionnant le nombre de tours du moteur.
L'objet de l'invention est de traduire électriquement les variations mécaniques de ces deux facteurs, afin de réaliser automatiquement l'adaptation du couple moteur au couple résistant.
Dans ce but, d'une part un potentiomètre adapté à l'accélérateur nous fournira une tension continue en relation avec la position de celui-ci , et d'autre part un intégrateur nous fournira une tension continue en relation avec le nombre d'impulsions reçues de la bo- bine, ce nombre d'impulsions étant lui-même proportionnel au nombre de tours du moteur.
La différence entre ces deux tensions électriques continues nous indiquera si le moteur possè- de une puissance disponible qui tendra à augmenter son nombre de tours.
Si cette différence est importante,
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le nombre de tours du moteur augmentera rapidement et dans ce cas l'accélération angulaire de l'arbre du moteur sera importante.
La tension de sortie de l'intégrateur qui est fonction du nombre de tours du moteur sera dif- férenciée avec une très longue constante de temps, la tension continue ainsi obtenue sera fonction de l'accélé- ration angulaire de l'arbre du moteur.
A l'équilibre, c'est-à-dire quand la puissance disponible est nulle, la tension du potentiomètre qui dépend de la position de la pédale de l'accélérateur, sera égale à la tension de l'intégrateur, qui elle dé- pend de la vitesse de rotation du moteur, la différence entre ces deux tensions sera donc nulle.
Etant donné qu'à l'équilibre le nombre de tours du moteur est constant, la dérivée de la tension donnée par l'intégrateur et qui est une mesure de l'accé- lération, sera nulle également.
Si on pousse sur la pédale de l'accélé- rateur, la tension fournie par le potentiomètre relié à celle-oi, augmentera, tandis que le moteur recevant de la puissance disponible verra son nombre de tours augmenter en fonction du déséquilibre créé par la péda- le de l'accélérateur . La tension de l'intégrateur, dé- pendant du nombre d'impulsions reçues de la bobine, lequel est fonction du nombre de tours du moteur, augmentera également et tendra vers la valeur de la tension fournie par le potentiomètre de l'accélérateur.
La différence X des tensions continues du potentiomètre et de celle de l'intégrateur qui naît
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brusquement lorsqu'on appuie sur la pédale d'accélérateur diminue lentement et tend vers zéro, réalisant ainsi un nouvel'état d'équilibre du système.. ,
La dérivée de la tension Y de l'intégra- teur, qui est une mesure de l'accélération, prendra brusquement une valeur déterminée et diminuera lentement pour tendre vers zéro jusqu'au nouvel état d'équilibre.
Les tensions X et Y suivent une courbe analogue à allure tombante, c'est-à-dire, qu'elles ap- paraissent brusquement et tendent ensuite vers zéro, leurs valeurs dépendent de l'amplitude du déséquilibre provoqué par l'accélérateur.
Le dispositif est réglé de manière à ce que pour un véhicule déterminé roulant en palier, la tension X représentant la puissance disponible du moment et la tension Y représentant l'accélération angulaire de l'arbre du moteur soient de valeur égale*
Lorsque x- Y l'accélération angulaire de l'arbre du moteur est dite "normale".
Dans le cas où l'accélération angulaire de l'arbre du moteur est inférieure à la normale, la tension X sera supérieure à la tension Y, cette différen- ce de tension après amplification, servira à mettre la boîte de vitesse dans un rapport de vitesse inférieure.
Dans le cas où l'accélération angulaire de l'arbre du moteur est supérieure à la normale, la tension X sera plus petite que la tension Y et la tension résultante, après amplification, placera la boîte de vitesse dans un rapport de vitesse supérieure.
On voit donc que la tension résultante
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crée par la différence entre les deux tensions continues X et Y permet de réaliser l'adaptation automatique du couple moteur au couple résistant.
Selon l'invention une des formes de réa- lisation peut être conçue comme schématisé dans la fige 1.
Une autre forme de réalisation selon l'invention est schématisée dans la fige 3.
La fige 2 donne les courbes qui s'y rapportent.
Dans la fige 1, un potentiomètre 1 aura son curseur déplacé par la pédale de l'accélérateur, la valeur de la tension continue disponible variera selon l'emplacement du curseur, c'est-à-dire, selon la position de la pédale de l'accélérateur.
L'intégrateur représenté en 2 recevra les pulsions de la borne ET de la bobine et fournira une tension continue proportionnelle au nombre de ces impulsions, celui-ci étant lié au nombre de tours du moteur.
La sortie de l'intégrateur 2 sera reli-' ée au curseur du potentiomètre 1 par une résistance 3. Le circuit sera réalisé de façon telle qu'à un enfoncement de la pédale de l'accélérateur correspondra une élévation positive de tension au curseur du potentiomètre 1, et que lors d'une augmentation du nombre de tours du moteur, une augmentation négative de la tension aura lieu, à la sor- tie de l'intégrateur 2.
A l'équilibre, la tension positive au curseur du potentiomètre 1 sera égale à la tension néga-/ tive de la sortie de l'intégrateu
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Il existera donc au milieu de la résis- tance 3, un point 4, ou la tension sera égale à zéro, quel que soit l'état d'équilibre.
La tension au point 4 deviendra positive si on appuie brusquement sur la pédale de l'accélérateur c-est-à-dire, si on augmente la tension du curseur* Cet- te manoeuvre aura également pour effet d'accroître le nombre de tours du moteur, ce qui fera augmenter négative.. ment la tension de sortie de l'intégrateur 2, avec oomme. conséquence de ramener le point 4 à une tension zéro et réaliser ainsi un nouvel état d'équilibre.
La sortie de l'intégrateur 2 est relié à l'entrée du différenciateur 5 qui différencie la ten- sion de sortie de l'intégrateur 2 avec une très grande constante de temps.
Le différenciateur donnera donc une ' ' . tension proportionnelle à l'accélération angulaire de l'arbre du moteur.
A l'état d'équilibre. l'accélération est nulle et la tension de sortie du différenciateur 5 le , sera également, mais à l'équilibre, la tension au point 4 est aussi nulle et le point 7, milieu de la résistance
6.qui relie d'une part la sortie du différenciateur tension nulle) et d'autre, part le point 4 (à tension nulle), ledit point 7 sera nécessairement au potentiel zé- ro
En appuyant brusquement sur la pédale de l'accélérateur, une tension positive apparaîtra en 4 et diminuera lentement jusqu'à une valeur nulle ainsi qu'il a été dit plus haut.
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Simultanément avec l'apparition de la tension posi- tive en 4 une partie de cette tension positive apparaîtra en
7 mais en ce point 7 apparaîtra en môme temps une tension' négative provenant de la tension négative apparaissant à la sortie du différenciateur 5, et résultantde l'accé- lération angulaire de l'arbre du moteur sous l'effet de l'enfoncement -brusque de la pédale de l'accélérateur. cet accélération angulaire diminuant progre@s@vement et devenant nulle lorsqu'un nouvel état d'équilibre est atteint. D'une façon corrélative la tension de sortie du différenciateur montera brusquement négativement puis ten- dra vers zéro.
L'allure de la courbe des tensions au point 4 est analogue 4 celle de la courbe des tensions de sortie du différenciateur 5 mais ces deux tensions sont de signe contraire.
Par l'intermédiaire de la résistance 6 elles sont mises en opposition et le point 7 sera soumis à une ten- sion qui sera la somme algébrique des deux tensions précitées.
En fait, c'est la tension au point 7 qui régit la commande du convertisseur de couple différentiel.
Ce point 7 est en effet connecté au point commun des deux relais 8 et 9. L'autre borne du relais 8 est portée à une tension positive tandis que l'autre borne du relais 9 est portée à une tension négative mais de même valeur absolue que la précédente. La valeur de ces deux'tensions -et telle que dans les deux relais, il passera un courant qui sera légèrement inférieur à la va- leur nécessaire pour provoquer l'enclenchement des relais, de sorte qu'une augmentation minime de la tension aux bornes de ces relais suffira pour provoquer cet
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enclenchement.
Cette minime augmentation de tension qui suffira à provoquer l'enclenchement est précisément fournie par la tension apparaissant au point 7.
Trois cas sont à envisager;
1) l'accélération angulaire de l'arbre du moteur est normale, ce qui sera le cas quand le profil de la route est en palier, Dans ce cas, l'augmentation positive de la tension au curseur du potentiomètre 1 résultant de l'enfoncement de l'accélérateur fait apparaîtra une ten- sion positive au point 4.
L'accélération angulaire de l'arbre du moteur fera apparaître @@ne tension négative à la sortie du différenciateur 5. La tension positive au point 7 et la tension négative à la sortie du différentiateur 5 ont à peu près ia même valeur absolue, ce qui maintien- dra le point 7 (milieu de la résistance 6) sensiblement à la tension zéro.
Les deux tensions (en 7 et en 5) qui sont en opposition, diminuent en valeur absolue jusqu'à la valeur nulle et la tension résultant au point 7 est nul- le avec comme conséquence que les micro-relais 8 et 9 ne sont pas excités.
2) l'accélération angulaire de l'arbre du moteur est
Inférieure à la normale, ce qui se produira en cote.
Dans ce cas, la tension apparaissant au point 4 sera plus grande en valeur absolue que la tension de sortie du différenciateur 5. De ce fait, la tension devient positive au point 7, ce qui fait augmen- ter la tension aux bornes du micro-relais 9. Cette
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tension est devenue suffisante pour faire enclencher ce micro-relais 9.
L'action de celui-ci permet de placer la boîte automatique dans un rapport inférieur, communiquant ainsi aux roues motrices un couple moteur plus puissant qui communiquera à la voiture une accélération normale.
3) l'accélération angulaire de l'arbre du moteur est plus grande que la normale, ce qui est le cas sur un profil en pente.
Contrairement à ce qui se passe dans le cas précédent, la tension au point 7 devient négative.
De ce fait, la tension aux bornes de l'autre micro-relais c'est-à-dire le micro-relais repéré 8 sera accrue et cet' accroissement de tension permet de faire enclencher le- dit micro-relais, ce qui mettra la boite dans un rapport de -vitesse plus élevé.
L'automatisme est donc réalisé à l'aide des deux facteurs précités selon le principe de l'inven- tion.
Il existe un autre mode de réalisation de l'invention, théoriquement plus simple mais répondant toutefois aux exigences d'utilisations pratiques.
Nous avons vu que dans le cas normal, l'accé- lération angulaire de l'arbre du moteur dépend du déséqui- libre qui existe entre le nombre de tours du moteur (responsable de la tension de sortie de l'intégrateur 2) et la position de la pédale de l'accélérateur (responsable de la tension au curseur du potentiomètre 1).
Ces données nous permettent d'établir une courbe , qui sera valable pour toutes les positions de
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l'accélérateur, et donnant les nombres de tours auxquels il est indiqué que soient modifiés les rapports des vi- tesses (fig. 2)*
La courbe Ó donne la variation de la ten- sion de sortie de l'intégrateur en fonction du temps La courber donne la tension au curseur du potentiomètre en fonction du temps, cette courbe est une droite lors- que la position de la pédale de l'accélérateur ne varie pas.
Dans la fig. 2 cette dernière tension est constante, c'est-à-dire correspond à une position bien déterminée de l'accélérateur est égale à f.
La différence *% chaque instant entre les ordonnées des courbes ss etc\. est représentative de la puissance disponible du moteur et dans une certaine mesu- re de l'accélération angulaire de l'arbre du moteur.
Les'ordonnées a, b, c, d, et e, sont re- présentatives du nombre de tours auquel il est indiqué que la boîte passe d'un rapport de vitesses à un autre.
Pour toute autre valeur de f correspondant à une autre position de la pédale de l'accélérateur, cha- que rapport: f , f, f , f, f a une valeur + constante. a b, c d e Ceci signifie que, lorsque l'on enfonce davantage l'accé- lérateur, le changement des rapports s'effectue à un nom- bre de tours du moteur plus élevé que lorsque l'accéléra- teur est peu enfoncé* On dispose donc dans ce cas d'une accélération plus élevée car les vitesses auxquelles on change les rapports de transmission sont plus élevées.
La réalisation pratique du second procédé d'automatisme peut s'effectuer comme nuits
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Le potentiomètre 11 est relié à l'accélé- rateur , son curseur est connecté par l'intermédiaire du micro-relais 14 à la sortie de l'intégrateur 12, En "première vitesse" le commutateur 17 se trouve dans la position indiquée fige 3, à ce moment la valeur de la tension au curseur du potentiomètre 11 est égale à "a" (représenté fige 2).
Le nombre de tours du moteur augmente , par conséquent , la tension de sortie de l'intégrateur 12 également. Lorsque cette dernière atteint la même valeur que la tension au curseur du potentiomètre 11, aucun courant ne passe plus dans l'excitateur du micro-re- lais 14. Celui-ci déclenche et ferme le contact 24 qui commande le passage de la première en seconde vitesse,
Pendant ce passage, le commutateur 17 met en court circuit la résistance 18, ce qui fait monter la tension au curseur du potentiomètre 11 jusqu'à la valeur "b" (voir fig. 3).
Une différence de tension apparaît à nou- veau aux bornes de la bobine d'excitation du micro-relais 14 qui enclenche et ouvre le contact 24.
Le moteur accélérera de nouveau jusque ce que la tension de sortie de l'intégrateur 12 ait at- teint la valeur de la tension au curseur du potentiomètre 11.Lorsque pour une position déterminée de la pédale d'accélérateur et pour un rapport déterminé de la botte de vitesse le nombre de tours du moteur diminue, par exemple lors d la montée d'une cote, il est nécessaire de passer à un rapport de vitesse Inférieure
Ceci est réalisé de la façon suivantes :
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outre le potentiomètre 11 on connecte un potentiomètre 10 à l'accélérateur mais il est raccordé, en série avec la résistance variable 16 au commutateur 17.
De cette façon la tension au curseur du potentiomètre 10 est toujours inférieure à la tension au curseur du potentiomètre 11 même lorsque la pédale de l'accélérateur est complètement relevée, ce qui est réalisé grâce à la résistance variable 25.
Si pour une position donnée de l'accéléra- teur, le nombre de tours du moteur diminue, la tension de sortie de l'intégrateur diminue également en se rap- prochant de la tension du curseur du potentiomètre 10.
Lorsque la valeur de la tension de sortie de l'intégra- teur sera égale à celle de la tension au curseur du po- tentiomètre 10, aucun courant ne passera dans la bobine d'excitation du micro-relais 13, ce qui provoquera son déclenchement et la fermeture du contact 23.
Ce dernier fera passer la boîte de vites- se à un rapport de vitesse inférieurs
Les résistances variables 16 et 25 déter- minent l'amplitude de la zone dans laquelle peut varier le nombre de tours du moteur sans que le rapport de vi- tesse ne change.
L'interrupteur 26 qui est ouvert lorsque l'on appuie sur la pédale de l'accélérateur ou que l'on maintient celle-ci dans une position déterminée, se fer- me lors du moindre relâchement de l'effort exercé sur la pédale et place la boite dans les différents rapporte de vitesses décroissante jusqu'à plus petit rapport qui ser- vira ainsi de frein moteur.
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En réagissant sur la résistance variable 15, les passades successifs des rapports des vitesses se font à un régime de rotation du moteur plus ou moins élevé* On peut donc opter entre une allure de conduite pour voiture sport ou une allure de conduite pour voiture de tourisme.
Le "Kick down" s'opère automatiquement en enfonçant l'accélérateur puisque l'on passe avec la tension de sortie de l'intégrateur, de la zone c-d à la zone b-o car toutes les valeurs a-b-o-d-e- augmen- tent braque l'on appuie sur l'accélérateur.
Lorsque l'on se trouve en position "plein gaz" on peut appuyer davantage sur l'accélérateur pour fermer l'interrupteur 27, qui met en court circuit la résistance 15 et fait augmenter la valeur de a b o d e
Ce second mode d'exécution de commande auto- matique d'un convertisseur de couple peut se faire d'une façon plus économique par suite de l'absence du diffé- renciateur.
Les deux exemples d'exécution de commande automatique des convertisseurs de couple décrits ci-des- sus et réalisés selon le principe exposé dans la présen- te invention présentent d'incontestables avantages sur les types de commandes automatiques connus à ce.jour.
En effet, le dispositif selon l'invention est beaucoup plus simple et moins coûteux , il ne com- porte aucun régulateur centrifuge, aucune pompe ni cir- cuit hydraulique, aucun organe soumis à dépression, au- cun traducteur à membrane, aucune pièce sujette à usure.
Non seulement le dispositif selon l'invention est de
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construction beaucoup moins coûteuse que les systèmes actuellement connus, mais comme il ne comporte aucuns pièce sujette à usure ses frais d'entretien sont minimes . et la sécurité de fonctionnement en est accrue.
Il va de soi que des modifications pouvant .
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être apportées aux modes de réalisation. qui ont été décrits, notamment par substitution de moyens techniques ' équivalents sans sortir pour cela du cadre de la présente invention.