Installation motrice de véhicule routier L'invention a pour objet une installation motrice de véhicule routier, comprenant un moteur à combustion interne, par exemple un moteur Diesel, qui, au moyen d'un train d'en grenages différentiel, entraîne, d'une part, un arbre de propulsion du véhicule et, d'autre part, par l'intermédiaire d'un train d'engrenages surmultiplicateur, un compresseur de surali mentation de ce moteur.
Cette installation est caractérisée selon l'in vention en ce que les trains différentiel et sur- multiplicateur sont agencés de telle sorte que, lorsque la vitesse dudit arbre de propulsion est égale à zéro, le rapport de multiplication entre le moteur et le compresseur soit supérieur à 6.
Dans les figures ci-annexées, différentes formes de réalisation de l'invention sont repro duites schématiquement et à titre d'exemple.
La fig. 1 représente une première forme de réalisation.
La fig. 2 représente une deuxième forme de réalisation.
Les fig. 3 et 4 sont des diagrammes illus trant le fonctionnement de ces formes de réa lisation.
La fig. 5 montre un détail des formes de réalisation des fig. 1 et 2. La fig. @ 6 montre un dispositif d'arrêt du compresseur, pouvant faire partie -des instal lations des fig. 1 et 2. La fig. 7 montre un dispositif de robinet à trois voies, dont les installations des fig. 1 et 2 peuvent être pourvues. La fig. 8 montre une troisième forme de réalisation.
La fig. 9 montre la chambre de combustion d'une variante de l'installation de la fig. 8. La fig. 10 montre une variante du détail de l'installation -de la fig. 8.
Dans la fig. 1, le volant V est fixé sur le bout B du vilebrequin du moteur à combustion M. En arrière du volant V est monté rigide ment sur la partie extérieure de l'arbre B, un pignon planétaire S d'un train d'engrenages différentiel à pignons droits. Le porte-satel- lites P du train différentiel est rigidement relié à l'arbre de sortie A, qui sert à la propulsion du véhicule. Sur le carter renfermant l'ensemble du volant et du train différentiel, est fixée une boîte auxiliaire de vitesse H, à la sortie de laquelle se trouve la transmission allant au pont du véhicule.
La couronne extérieure E du train différentiel comporte une denture inté- rieure qui engrène avec les pignons de porte- satellites, et une denturé extérieure qui engrène avec un pignon denté monté" fixe sur l'arbre C d'un compresseur de suralimentation K, qui est logé en arrière du volant du moteur, de façon que le train différentiel, le train sur- multiplicateur et le compresseur soient dispo sés ensemble.
Les trains différentiel et surmultiplicateur sont agencés de façon que; lorsque la vitesse de l'arbre A est égale à zéro, le rapport de multiplication entre le moteur et le compres seur K soit supérieur à 6.
Le compresseur K alimente le moteur M de la façon connue par la conduite F.- Celle-ci passe transversalement à l'avant du moteur et est pourvue d'ailettes de refroidissement R. Sur la conduite de refoulement F est prévue une conduite de décharge Q, qui comporte une soupape de décharge 4 réglable à l'aide d'un levier G.
Les fig. 3 et 4 donnent une illustration graphique du fonctionnement de cette forme d'exécution.
Dans la fig. 3, la vitesse V, de compresseur est portée en ordonnée, et la vitesse Va de l'arbre de sortie en abscisse. Pour chaque vi tesse arbitraire Vd, une droite oblique Yb = const. existe, le.long de laquelle la vitesse du moteur est constante et égale<I>à</I> Yb, Vb étant ainsi le paramètre de ces lignes.
Pour des raisons déduites de l'équation dé terminante du train différentiel, les différentes vitesses de moteur appartenant aux différents paramètres Yb sont obligatoirement propor tionnelles aux distances entre l'origine et les points où ces droites Yb = const. coupent l'axe des abscisses.
- Si l'arbre B était accouplé .directement à l'arbre A, sans intermédiaire d'un train diffé rentiel, et si le rapport de multiplication entre le moteur et le compresseur était constant, le lieu de toutes les vitesses de compresseur serait déterminé par une droite l passant par l'ori gine.
Dans la fig. 4, les pressions de suralimen tation sont \indiquées à titre d'eiemple, pour lès lignes<I>1,</I><B>Il</B> et<I>m.</I> Le long de la droite oblique Yb,., le moteur tourne à la vitesse de ralenti et le long de la droite oblique Ybi, à une vitesse six fois plus grande.
La ligne <B>Il</B> correspond au fonctionnement de l'installation motrice avec un compresseur à déplacement. En ralentissant le véhicule en pleine charge, par exemple sur une forte côte, la ligne de vitesse de compresseur<B>Il</B> s'appro chera, pour une certaine vitesse faible du véhicule, de la ligne Vbr, ce qui veut dire que le régime du moteur est descendu jusqu'à la vitesse de ralenti. Sans risque de caler le mo teur, son régime ne peut pas descendre plus bas, c'est pourquoi le dispositif de décharge L s'ouvre, quand le véhicule en côte continue à ralentir.
A ce moment, la vitesse du compres seur remonte (partie décrochant vers le haut de la courbe<B>ID,</B> la vitesse du moteur restant toujours celle de ralenti (Vb,). A l'arrêt du véhicule, la courbe<B>Il</B> joint l'ordonnée verticale dans un point B. L'ordonnée de ce point in dique la vitesse b du compresseur, puisque la vitesse V,, de l'arbre de sortie A est à ce moment égale à zéro et que la vitesse Yb du moteur est celle de ralenti = Vb,. A droite du diagramme, le point A présente le point d'intersection entre la ligne<B>Il</B> et la droite oblique Vbi,
le long de laquelle la vitesse du moteur est six fois celle du ralenti. Pour le point A, la pression d'alimentation est 1,6 kg/cm2 comme on le voit dans la fig. 4.
L'ordonnée du point A donne la vitesse <I> a ,</I> la vitesse du moteur étant six fois celle du ralenti et que la pression d'alimentation est de 1,6 kg/cm2, le dispositif de décharge L étant fermé.
Un régime de marche correspondant à un point figuratif Z quelconque du champ des vitesses, fig. 3, pourra être obtenu dans la marche pratiquée du véhicule, à condition d'un côté, que la pression de suralimentation ne soit pas trop élevée et, de l'autre, que la vitesse du compresseur ne devienne pas trop faible, pour présenter un intérêt pratique. Pour un tel point quelconque Z, le rapport des dis tances (d + c) /c est égal au rapport de la puissance du moteur à la puissance du com presseur.
Le tracé de la ligne m correspond au fonc tionnement avec un compresseur centrifuge. Les caractéristiques de ces compresseurs im posent une autre allure que celle de la courbe 11, si la pression de suralimentation suit à peu près la même forme, voir fig. 4. D'un autre côté, il n'est pas possible, au cas de l'utilisation d'un compresseur centrifuge, de diminuer le couple d'entraînement du compresseur par l'ouverture d'un dispositif de décharge, lors que (en côte et en traction) la vitesse du véhi cule diminue et que la vitesse du ralenti du moteur est atteinte. Ainsi, pour éviter que le moteur cale, on est obligé dans ce cas, de débrayer le moteur par le moyen d'un em brayage.
A partir de ce moment, le moteur ne tire évidemment plus et la courbe de vitesse du compresseur redescend vers zéro. On a fait allusion à ceci par la déviation vers le bas du tracé de la courbe m, en s'approchant des faibles vitesses du véhicule. Pour obtenir le point<I>B'</I> correspondant aux points<I>B</I> dans le cas du compresseur à déplacement, on pourra prolonger la courbe m dans sa trajectoire nor male jusqu'à l'intersection avec l'ordonnée ver ticale. Un autre moyen, pour obtenir b, consiste à calculer cette vitesse à la base des nombres de dents des pignons, intercalés dans la trans mission entre l'arbre du moteur B et l'arbre du compresseur C.
La forme de réalisation représentée dans la fig. 2 diffère de celle de la fig. 1. Le train différentiel y est disposé entre le moteur M et un volant V, et le compresseur K est situé à côté du moteur M. Le volant V est solidaire avec le porte-satellites P, qui est monté fixe sur l'arbre du moteur<I>B.</I> L'arbre de sortie<I>A</I> qui porte la roue planétaire centrale, tourne librement dans un coussinet central du volant. Pour le reste cette installation présente les mêmes caractéristiques que celle de la fig. 1.
La soupape de décharge L permet d'obte nir une commande de l'installation motrice à pédale unique, en supprimant l'embrayage or dinaire sur le volant et en faisant réagir la soupape de décharge L comme- moyen de débrayage, comme c'est déjà mentionné lors de la discussion des fig. 3 et 4.
A cette intention, le levier G commandant la soupape de décharge est relié à la pédale d'accélérateur 7 (fig. 5). La soupape de dé charge est déplacée progressivement vers sa position de fermeture lorsqu'on appuie sur la pédale d'accélérateur pour augmenter l'alimen tation en combustible du moteur M.
La soupape de décharge reste toutefois partiellement ouverte, tant que le véhicule n'a pas atteint une vitesse déterminée.
Ceci est obtenu, au moyen d'un piston 8, soumis à -la pression d'un liquide, fourni par une pompe à engrenages 9, entraîné par l'ar bre 10 allant aux roues du véhicule. La pres sion du liquide augmente dans la mesure où la vitesse du véhicule croît, et, agissant sur le piston 8, ferme la soupape de décharge défi nitivement à partir d'une certaine faible vi tesse du véhicule.
Dans une autre réalisation, la pression d'air dans la conduite Q, pourrait servir à empêcher la fermeture complète de la soupape de dé charge, au-delà d'une certaine valeur de pres sion, par l'action antagoniste de cette pression.
La commande à pédale unique de cette installation se fait comme suit 1 < 1 <I>Démarrage</I> La soupape de décharge est ouverte, la pédale. d'accélérateur étant dans sa position de départ. Le compresseur se met à -tourner si multanément avec le moteur et refoule presque sans pression., On se trouve au point B de la fig. 3.
2o <I>Départ</I> En appuyant sur la pédale d'accélérateur, la soupape de décharge se déplace vers sa position de fermeture. Le compresseur com mence à être partiellement chargé, sa pression et le couple du moteur croissent. La vitesse du compresseur diminue, celle du moteur ne va riant pas beaucoup de celle de ralenti (voir l'allure de début de la courbe 11 dans 1a fig. 3). Le véhicule se met en marche. 3 <I>Marche</I> A une certaine vitesse minimum, la sou pape de décharge L est entièrement fermée. A ce moment, le point le plus bas de la courbe 11 est atteint.
Si, dès lors, on continue à appuyer sur la pédale d'accélérateur, la vi tesse du compresseur recommence à croître simultanément avec la vitesse du moteur et du véhicule. La pression de suralimentation s'adapte continuellement et automatiquement à la résistance à l'avancement du véhicule et suit, par exemple, la courbe 11 dans la fig. 4. En marche prolongée à charge réduite, la puissance absorbée par le compresseur est, en principe, beaucoup plus faible qu'avec l'en traînement direct, sans intermédiaire d'un train différentiel du compresseur, si la pression maximum de suralimentation est supposée la même.
Pour éviter encore la perte de ce reste de puissance du compresseur, on peut arrêter le compresseur pour les charges réduites du moteur -volontairement ou automatiquement, par exemple "en fonction de la position de la crémaillère ou de la pression de suralimenta tion.
I A cet effet, les installations décrites com prennent le dispositif montré à la fig. 6. Sur l'arbre de transmission C entraînant le compresseur, est monté sur cannelures et glis sant en sens longitudinal, un crabot 18 qui peut engrener avec un crabot fixe 19. Par l'action sur un levier 20, le crabot 18 peut être engagé, de façon que le compresseur soit arrêté.
On peut faire faire cette action en fonction de la position de la crémaillère de la pompe d'injection par le moyen d'un robinet 23, contrôlant la pression sur les deux côtés d'un piston 22, agissant par l'intermédiaire d'un ressort 21, sur le levier 20.
Lors de l'arrêt du compresseur, il est pro posé d'ouvrir un orifice sur la conduite de refoulement du -compresseur vers l'air libre, de façon que le moteur puisse aspirer à travers cet orifice. Un tel orifice est tracé sur la fig. 1 à l'endroit du clapet U. Pour freiner le compresseur, dans le cas d'utilisation d'un compresseur à déplacement, les installations décrites comprennent un dis positif de robinet à trois voies U (fig. 1), qui relie la conduite d'admission du moteur à l'air libre tout en étranglant le compresseur.
Ce dispositif de robinet est montré en détail à la fig. 7. Un organe U permet de fermer le côté refoulement 24 du compresseur, tout en ouvrant un orifice 26 à l'air libre.
Les flèches en trait plein de la fig. 7 in diquent le sens du courant en. marche nor male. Lors du freinage du véhicule par le moteur, ces flèches changent de sens (traits pointillés). A ce moment, on peut freiner le compresseur par fermeture du côté normal d'aspiration 25, par une soupape 27, et relier l'action de cette fermeture à l'action de la pédale de freinage, de façon que la soupape 27 se ferme automatiquement au moment du freinage. .
Dans le cas d'utilisation d'un compresseur centrifuge, la soupape de décharge, outre son utilité comme élément de décharge d'excès d'air aux faibles régimes du moteur, peut être utilisée pour éviter un éventuel pompage. Pour obtenir cet effet, sa régulation peut se faire par exemple en fonction de la vitesse de l'air, relevée à un endroit approprié de mesure, par exemple W (fig. 1 et 2).
Bien que la pédale soit unique, la marche des installations des fig. 1 et 2 ne permet pro bablement pas l'abandon d'une boîte de vi tesses auxiliaire comme prévue dans la fig. 1. On- peut naturellement prévoir cette boîte dans le genre d'une boîte de surmultiplication ac tionnée sans levier de vitesses par la pédale d'accélérateur (appui ou relâche) après avoir présélectionné la vitesse directe ou la survi- tesse. L'abandon total de la boîte de vitesses et la marche complète à pédale unique est rendue possible par l'installation représentée dans la fig. 8.
Dans cette installation, une turbine d'échap pement<I>T</I> entraîne l'arbre de sortie<I>A,</I> au moyen ,d'une démultiplication intermédiaire DD, un pignon<I>J</I> et une couronne dentée EE. Pour le reste, cette installation présente les mêmes caractéristiques que les installations des fig. 1 et 2.
La turbine d'échappement peut être alimentée volontairement ou automatique ment avec de l'air provenant du compresseur K, par M' conduite QQ, cet air étant, le cas échéant, amené à un aubage directeur LL de la turbine, réglable au moyen d'un levier GG. Les gaz d'échappement venant de la conduite d'échappement FF, sont amenés à la turbine par un autre aubage directeur<I>TT,</I> la turbine étant ainsi aménagée, avec aubage directeur double.
On peut cependant et naturellement renoncer aux deux aubages en question, en remplaçant la fonction de fermeture de l'au- bage LL par un robinet dans la conduite QQ.
L'aubage directeur<I>TT</I> est réglable au moyen d'un levier N, qui est accouplé avec un dispositif d'étranglement UU, situé dans la conduite d'échappement en aval de la déri vation allant à la turbine, de sorte que, dans la mesure où la voie en direction de la turbine est ouverte aux gaz d'échappement, par l'ac- tionnement du levier N, la voie à l'air libre leur est fermée.
Le pignon d'entrainement J est monté sur roue libre, de façon que la turbine reste en repos, quand elle n'est pas alimentée.
Dans cette forme de réalisation, à cause du couple élevé de la turbine à l'arrêt ou à de petites vitesses et à cause de l'augmentation progressive de la vitesse du compresseur et du moteur, lors d'un démarrage difficile, qui est accompagnée d'un accroissement continuel de l'alimentation de la turbine, et du côté ali mentation en air, et du côté alimentation en gaz, on peut obtenir un couple de sortie élevé, jusqu'à dix fois le couple du moteur non suralimenté.
Une telle augmentation peut être facilitée dans une variante de l'installation de la fig. 8 en chauffant l'air sortant du compresseur et dévié pour la turbine avant son entrée dans la turbine par exemple, par une injection de carburant et par sa combustion.
Dans cette variante (fig. 9), une chambre de combustion CH est intercalée dans le conduit QQ, reliant le compresseur K à la turbine d'échappement T. Cette chambre est pourvue d'un injecteur de carburant RR et d'une bougie d'allumage SS.
Pour obtenir le fonctionnement à pédale unique de l'installation motrice de la fig. 8, les leviers G, GG et N sont reliés avec la pé dale d'accélérateur de la façon suivante La course de la pédale d'accélérateur se compose de trois courses partielles, le passage de l'une à l'autre étant signalé au conducteur par une faible résistance de passage. La pre mière course partielle commande la soupape de décharge L comme décrit pour les instal lations motrices représentées aux fig. 1 et 2.
A la fin de cette course, la crémaillère de la pompe d'injection a été avancée jusqu'à sa butée, liée à la pression de suralimentation et la conduite de décharge L est encore partiel lement ouverte, tant que le véhicule n'a pas démarré ou n'a pas dépassé une certaine vi tesse limite minimum.
Pendant la deuxième course de la pédale, la turbine d'échappement est alimentée par les gaz d'échappement par l'intermédiaire du le vier N.
Pendant la troisième partie de la course de la pédale, la partie LL pour l'air de l'au- bage directeur de la turbine s'ouvre par l'in termédiaire du levier GG, tandis que la conduite de décharge Q se ferme complètement (à moins qu'elle ne se soit déjà fermée auto matiquement après le démarrage du véhicule).
Les différentes courses de la pédale d'ac célérateur peuvent se faire aussi dans un autre ordre ou simultanément ou avec un croisement partiel.
Cette forme de réalisation est particulière ment avantageuse pour les camions lourds, les autorails et les locomotives.
Dans cette forme de réalisation, en cas d'utilisation d'un compresseur centrifuge, la soupape de décharge L peut être supprimée, étant remplacée par l'aubage directeur LL de la turbine. De même, un dispositif éventuel destiné à empêcher le pompage et placé à l'endroit W, comme décrit auparavant, peut agir sur l'aubage directeur LL de la turbine, au lieu d'agir sur la soupape de décharge L. Grâce à cette disposition, le surplus d'air du compresseur centrifuge aux vitesses faibles et: aux couples élevés du moteur peut être utile ment consommé dans la turbine.
On peut, dans ce cas; réunir le compres seur centrifuge avec la turbine dans un seul carter pour éviter des pertes de charge. On peut disposer le train différentiel dans le même carter. La marche arrière peut, dans ce cas, être combinée avec le train différentiel, de sorte que l'ensemble remplace la boite de vitesses ordinaire, la turbine à gaz et l'embrayage hydraulique, tout en fournissant une trans mission à variation continue du couple ayant un rendement élevé.
Dans certaines formes de réalisation, il peut s'avérer utile d'actionner simultanément avec le 'compresseur, d'autres appareils auxiliaires de la même façon, c'est-à-dire par l'intermé diaire 'du train différentiel. On pourrait, par exemple, entraîner par la prise de force ser vant à entraîner le compresseur, la pompe à huile du-moteur, dont la pression augmenterait ainsi avantageusement avec la charge du mo teur, ou le ventilateur, ou la pompe à eau ou d'autres organes dont le plein fonctionnement à vitesse faible et charge élevée du moteur présenterait un avantage.
Pour -utiliser l'énergie- des gaz d'échappe ment de la turbine d'échappement, non seule ment au démarrage et aux vitesses faibles du véhicule, mais également à sa pleine vitesse, l'installation de la fig. 8 pourrait être, dans une variante, pourvue d'un dispositif de chan gement de taux de démultiplication (fig. 10).
Dans cette variante (fig. 10), la turbine T entraîné d'abord, c'est-à-dire aux faibles ré gimes de l'arbre A, par l'intermédiaire du train démultiplicateur -<I>J -</I> EE; comme décrit auparavant. Dès que l'arbre A dépasse une certaine vitesse, le pignon EA, tournant jusque- là fou sur l'arbre A, devient solidaire de cet arbre par action de l'embrayage centri fuge AA. A ce moment, la turbine est ralentie et le pignon J commence à tourner sur sa roue libre,
prévue pour le cas de la non-ali- mentation de la turbine, comme décrit aupa ravant. A partir de là, l'entraînement de l'arbre par la turbine se-fait par l'intermédiaire du train de démultiplication JJ-EA moins démultiplié que le train J-EE, le pignon JJ étant monté fixe sur son arbre de transmission.