Brevet FR2090197A1 — publié le 19720114

~1" '2090197 " J- '■ » - Comparativement aux moteurs à combustion interne et à pistons, les turbines à gaz pour véhicules automobiles à turbine de puissance libre présentent un inconvénient en ce sens que le compresseur ne peut normalement exercer aucune action de frei-5 nage, du fait que les roues motrices du véhicule n'ont aucune liaison directe avec le compresseur. On a.dé^à tenté d'éliminer cet inconvénient "en reliant la turbine de puissance accouplée aux roues motrices à l'arbre du générateur de gaz et, par conséquent, au compresseur par l'intermédiaire d'un mécanisme à en-10 grenages. Pour cela, l'arbre de sortie du mécanisme à engrenages doit nécessairement passer à l'intérieur de l'arbre de la turbine de puissance, qui est alors un arbre creux, Cette carac-. téristique implique une construction comprenant de nombreuses pièces et qui est par conséquent coûteuse. Dans un autre dispo-15 sitif de freinage, la turbine de puissance est reliée à l'arbre du générateur de gaz par un arbre parallèle à l'axe commun de ces deux organes. Toutefois, du fait de la grande distance à couvrir, cette construction exige un arbre très long qui demande de la place supplémentaire et qui exige des paliers coûteux. 20 L'invention a pour objjet un dispositif de freinage destiné à freiner au moyen d'un compresseur rotatif les véhicules automobiles propulsés par une turbine à gaz à turbine de puissance libre, l'invention a pour but d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus et de réaliser un dispositif de freinage 25 efficace et facile à commander, et qui puisse être logé dans le véhicule sans grande dépense constructive. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu par l'utilisation d'un compresseur rotatif intercalé dans le dispositif de transmission de puissance entre la turbine de puissance libre et les roues motrices in-30 tercalées ou en parallèle sur ce dispositif. La description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, donnés surtout à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins, qui représentent schématiquement deux exemples de réalisation d'un 35 ensemble de propulsion à turbine à gaz pour véhicule lourd de transport : - la figure 1 représente un dispositif de freinage intercalé le dispositif de transmission de puissance entre la •• 71 18439 i 2090197 turbine de.puissance et les mroues.motrices; et - la figure 2 représente un dispositif de freinage agencé parallèlement au .dispositif de transmission de puissance. Les éléments qui sont analogues dans les deux réalisations sont désignés par les mêmes numéros de référence sur les deux figures. L'ensemble de propulsion du véhicule est essentiellement composé d'une turbine à gaz 11, d'une boîte de vitesses 12, d'un différentiel 13, de roues motrices 14, et de divers éléments de transmission. La turbine à gaz 11 comprend un générateur de gaz 15 (figure 2) et une turbine de puissance libre 16. Le générateur de gaz 15 est composé d'un compresseur 17 et d'une turbine 18 gui sont montés sur un aïbre 19, d'une chambre de combustion 20, à laquelle le carburant arrive par une conduite 21 et d'un, échangeur de chaleur 22. La référence 23 désigne un conduit d'aspiration de l'air à comprimer. On a représenté en 24 et 25 des conduits de passage de l'air comprimé, qui mènent respectivement du compresseur 17 à l'échangeur de chaleur 22 et de ce dernier à la chambre de combustion 20. Un conduit 26 de transmission des gaz chauds relie la chambre de combustion 2 20 à la turbine 18 du générateur de gaz 15 et un conduit 27 relie la turbine 18 à la turbine de puissance libre 16. Finalement tin conduit 28 qui part de la turbine 16 envoie les gaz à l'échangeur 22 tandis qu'un conduit 29 rejette ces gaz à l'air libre. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 1, la turbine de puissance libre 16 transmet son couple à une boîte de vitesses 12 par un arbre 30. Des arbres 31 et 32 transmettent le couple de la boîte au différentiel 13 et, de là, aux roues motrices 14. Sur l'arbre 30 du dispositif de .transmission de la puissance est intercalé un compresseur rotatif 33 qui aspire l'air par un conduit 34 et refoule l'air comprimé par un conduit 35» Dans le conduit 34 est intercalé un robinet ou organe d'étranglement 36 au moyen duquel l'air aspiré peut être plus ou moins étranglé, ou bien l'arrivée d'air peut être entièrement fermée. Pendant la marche normale du véhicule, le canal 34 est normalement tenu fermé par le robinet 36 de sorte que le compresseur 33 n'aspire pas d'air et n'assure aucune compression; 71 18439 mais, au contraire, est simplement entraîné sans fournir de travail. En freinage, l'arrivée de carburant à la chambre de combustion 20 est réduite à une valeur minimale ou entièrement interrompue, la turbine de puissance libre* 16 ne transmet donc plus aucun couple aux roues motrices 14. Par contre, les roues 14 du véhicule, qui continuent à rouler, par exemple en descente, entraînent l'arbre 30 par l'intermédiaire des arbres 32, du différentiel 13, de l'arbre 31 et de la boîte de vitesses 12. Pour faire intervenir le compresseur rotatif 33 pour le freinage, on ouvre le robinet 36 de sorte que ce compresseur aspire de l'air et le comprime, la puissance qui est absorbée par le compresseur sous la forme d'une puissance de freinage est prise sur la périphérie des roues motrices 14 et ralentit le véhicule. l'insertion du compresseur 33 en amont de la boîte de vitesses 12 permet d'agir sur la vitesse de ce compresseur par sélection du rapport de la boîte. Etant donné que, lors d'un freinage, le compresseur 33 est entraîné par les roues motrices 14, contrairement à ce qui se produit dans le cas de la marche normale, le plus petit rapport de la boîte de vitesses 12 donne la surmultiplication maximale et fait par conséquent tourner le compresseur 33 à grande vitesse, la puissance de freinage ab-sorbéepar le compresseur 33 prend alors une valeur élevée. Toutefois, il est également possible de monter le compresseur 33 en tout autre point de la transmission du mouvement de la turbine de puissance libre 16 aux roues motrices 14. On peut régler la puissance absorbée par le compresseur rotatif 33 en agissant sur la position du robinet 36. Ce robinet 36 peut également être monté en aval du compresseur 33 au lieu d'être monté en amont, l'air comprimé par le compresseur peut être rejeté dans l'atmosphère libre, accumulé ou envoyé à un autre point d'utilisation. le dispositif de freinage représenté sur la figure 2 comprend une roue dentée cylindrique 38 calée sur l'arbre 37 de la turbine de puissance libre 16 et qui engrène avec une roue dentée cylindrique 39 calée sur l'arbre 40 d'entrée de la boîte de vitesses 12. La roue 38 entraîne en outre une roue dentée cylindrique 41 dont l'arbre 42 peut être relié au moyen d'un embrayage 43 à l'arbre 44 d'un compresseur rotatif 45. 71 18439 2090197 La référence 46 désigne le conduit d'aspiration du compresseur 45» De ce compresseur part un'Conduit 47 qui mène l'air comprimé à un distributeur tournant 48 au moyen duquel le conduit 47 peut être relié, soit à un conduit 49 qui débouche à 11air libre, soit à un conduit 51 qui mène à un autre distributeur 50. Ce dernier peut relier sélectivement le conduit d'aspiration 23 du compresseur 17» soit à un conduit 52 qui débouche à l'air libre, soit au conduit 51» L'installation peut également comporter des volets en remplacement des distributeurs 48 et 50 représentés sur le schéma. En marche normale, l'embrayage 43 est débrayé. Le compresseur 45 est donc séparé de l'entraînement et immobile. En freinage, l'embrayage 43 est enclenché de sorte que le compresseur 45 est entraîné par les roues motrices 14 par l'intermédiaire des roues dentées cylindriques 39» 38 et 41 et qu'il absorbe de la puissance, cette absorption se manifestant sous la forme d'une puissance de freinage sur la périphérie des roues motrices 14. Suivant la position du distributeur tournant 48, l'air comprimé est éjecté à l'extérieur par le conduit 49 ou bien, comme dans la position représentée sur la figure 2, refoulé vers le compresseur 17 du générateur de gaz 15 par le conduit 51, le distributeur tournant 50 et le conduit d'aspiration 23. Cette construction permet d'augmenter la vitesse de rotation de l'arbre 19 du générateur de gaz 25 qui tourne à vide lors d'un freinage, ce qui assure une accélération rapide aussitôt après le freinage. De même, en cas de panne du démarreur de la turbine à gaz 11, cette construction permet de fournir de l'air comprimé au générateur de gaz 152Qen. faisant descendre le véhicule le long d'une pente ou en/faisant remorquer pour faire tourner le générateur 15 à la vitesse de démarrage. L'embrayage 43 peut être manoeuvré, par exemple, au moyen d'un levier manuel, ou encore automatiquement, en fonction de la position de la pédale de freinage. Il est également possible de se dispenser d'un embrayage et d'agencer le compresseur rotatif qur son arbre de manière que, en marche normale, il soit fou sur son arbre, tandis qu'en freinage, il est solidarisé en rotation avec cet arbre et peut de cette façon absorber de la puissance. '7 f 18439 2090197 Un avantage essentiel de ce dispositif consiste en ce que le compresseur rotatif peut également être utilisé en marche normale pour la production d'air comprimé. En envoyant par exemple cet air comprimé au générateur de gaz, comme on l'a re-5 présenté sur la figure 2, on peut améliorer le fonctionnement de la turbine à gaz dans le régime de charge partielle ou d'accélération. la pression et le débit de l'air envoyé à ce générateur peuvent alors être réglés par des robinets d'étranglement ou des distributeurs. Une autre possibilité de réglage consiste à 10 modifier la vitesse de rotation du compresseur rotatif. Cette modification peut être obtenue au moyen d'un accouplement à glissement, par exemple d'un accouplement hydrodynamique quron peut commander par remplissage ou vidange. 7\ 18439 2090197 £ E V E HDICiTIOlS mmmmmmmmmmmmmwtmmmmmwimmmwtmmm 1.- Dispositif de freinage pour véhicules automobiles propulsés par une turbine à gaz, à turbine de puissance libre, dans lequel le freinage est assuré par un compresseur rotatif, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un compresseur rotatif intercalé dans le dispositif de transmission qui transmet la puissance de la turbine de puissance libre aux roues motrices. 2.- Dispositif de freinage pour véhicules automobiles propulsés par une turbine à gaz à turbine de puissance libre, dans lequel le freinage est assuré, par un compresseur rotatif, dispositif caractérisé en ce qu'un compresseur rotatif est agencé parallèlement au dispositif de transmission qui transmet la puissance de la turbine de puissance libre aux roues motrices. 3.- Dispositif .de freinage suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'absorption de puissance du compresseur rotatif peut être réglée par un robinet d'étranglement qui agit sur le débit d'air qui traverse le compresseur. 4-.- Dispositif de freinage suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la puissance absorbée par le compresseur rotatif peut être réglée par un accouplement à glissement, par exemple un accouplement hydrodynamique. 5.- Dispositif de freinage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le compresseur rotatif peut être mis en action ou hors d'action, respectivement en freinage et en marche normale, par un embrayage. 6.- Dispositif de freinage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le compresseur rotatif est mis en action ou hors d'action, respectivement en freinage ou en marche normale, par un mécanisme à roue libre. ?.- Dispositif de freinage suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie du compresseur rotatif peut être reliée à l'entrée du générateur de gaz.