Brevet FR2430516A1 — publié le 19800201

La présente invention est relative à des dispositifs de stabilisation de la vitesse de rotation de l'arbre d'un moteur et notamment aux régulateurs de vitesse de moteurs. L'invention est avantageusement applicable au réglage de la vitesse de rotation dans les moteurs Diesel amployés pour la propulsion de véhicules. I1 est bien connu quten vue d'améliorer l'adaptation du moteur aux conditions de travail d'un véhicule, ou autre matériel utilisant lténergie d'un tel moteur, ce dernier est muni d'un régulateur de vitesse permettant d'imposer les régimes de fonctionnement nécessaires. Le régulateur doit maintenir avec précision la vitesse de rotation donnée, minimiser les erreurs statique et dynamique ainsi que le temps de passage à un régime suivant. Il doit assurer la remise de la vitesse de rotation à sa valeur initiale en cas d'une variation de la charge, ce qui est rendu possible en incorporant dens le circuit du régulateur un mécanisme isodrome. On connaît un régulateur de vitesse comprenant un indicateur de vitesse centrifuge, associé à un distributeur à tiroir qui sert à régler le débit du fluide moteur vers le servomoteur du régulateur. Afin d'obtenir le réglage stable et la remise de la vitesse de rotation à sa valeur initiale, en cas d'une variation de la charge, on utilise un mécanisme isodrome inséré dans le circuit de rétroaction de transmission du régulateur et constitué par un levier dont l'une des extrémités est articulée au piston du servomoteur du régulateur de vitesse, alors que son autre extrémité est articulée au piston d'un servomoteur auxiliaire, le point intermédiaire ou d'appui du levier étant relié à l'extrémité supérieure d'un tiroir de distributeur qui règle le débit du fluide moteur vers ledit servomoteur auxiliaire.L'extrémité inférieure de ce tiroir de distributeur du servomoteur auxiliaire s'appuie sur le ressort de l'indicateur en changeant ainsi sa tension. Pendant le fonctionnement de ce dispositif, le changement de position du servo-piston du régulateur, se produisant par suite d'une variation de la charge, provoque le pivotement du levier par rapport à l'articulation du piston du servomoteur auxiliaire, apres quoi le levier déplace ledit tiroir et change la tension du ressort de l'indicateur. Sous l'action du mouvement consécutif du piston du servomoteur auxiliaire, le distributeur à tiroir est remis à son état de départ et le ressort de l'indicateur retrouve sa tension initiale ce qui signifie qu'on obtient un réglage isodrome, c'est-à-dire un réglage à action proportion nele et intégrale.La vitesse de déplacement du piston du servomoteur auxiliaire est réglée à l'aide d'une vanne limitatrice. Le régulateur de vitesse décrit permet d'obtenir un réglage isodrome sans erreur statique, mais le processus de rétablissement de la vitesse, aux moments qui suivent immédiatement la variation de la charge, se trouve ralenti avec altération résultante des caractéristiques dynamiques et du temps de rétablissement de la vitesse. Pour améliorer ces caractéristiques, il faudrait augmenter la rapidité de fonctionnement du servomoteur auxiliaire en ouvrant la vanne limitatrice. Cependant, une telle disposition aurait pour effet une instabilité du processus de réglage, pris dans son ensemble, du fait de l'intervention du mécanisme isodrome dans le circuit de rétroaction de transmission du régulateur de vitesse du moteur. La stabilité de réglage et les caractéristiques dynamiques peuvent entre améliorées en utilisant dans les régulateurs de vitesse un mécanisme isodrome qui actionnerait une douille orientable entourant le tiroir du distributeur de l'indicateur de vitesse, c'est-à-dire en introduisant le mécanisme isodrome dans le circuit de rétroaction cinématique du régulateur. On connatt un régulateur de vitesse (voir le brevet des EtatS-Unis d'Amérique no 2 613 072) comprenant un indicateur de vitesse centrifuge associé à un distributeur à tiroir placé dans des douilles, orientable et fixe, séparées et réglant le débit du fluide moteur vers les servomoteurs principal et auxiliaire. Le mécanisme assurant le réglage isodrome est constitué par un levier dont l'une des extrémités est articulée au piston du servomoteur principal et l'autre au piston du servomoteur auxiliaire, le point intermédiaire ou d'appui du levier étant relié à une douille orientable. Le changement de position du tiroir, dû à une variation de la charge, provoque le déplacement des pistons, principal et auxiliaire.Au cours du fonctionnement, le levier pivote par rapport au point de son raccordement avec le piston du servomoteur auxiliaire, en déplaçant la douille orientable le long de l'axe du tiroir, en sens de déplacement de celle-ci, tandis que le piston du servomoteur auxiliaire, qui se déplace avec un certain retard, fait revenir la douille en position de départ délimitée par les lumières ménagées dans la douille fixe. Le degré du retard et la vitesse de mouvement du piston du servomoteur auxiliaire sont tributaires des dimensions et du profil des lumières de la douille fixe du distributeur i tiroir faisant partie de l'indicateur. Ce régulateur de vitesse permet une meilleure stabilité de réglage ainsi que les caractéristiques dynamiques accrues, mais, du fait de l'emploi d'un servomoteur auxiliaire et d'une tringlerie encombrante, son schéma cinématique devient trop compliqué. L'invention vise d fournir un régulateur de vitesse du moteur utilisant un mécanisme isodrome tel que soient obtenus un réglage stable tout en minimisant l'erreur dynamique et le temps du processus transitoire, ainsi qu'une simplification de la structure du régulateur. A cet effet, on prévoit un régulateur de vitesse d'un moteur comprenant un indicateur de vitesse de l'arbre du moteur pourvu d'un distributeur ayant un tiroir placé dans une douille déplaçable et se trouvant en liaison hydraulique avec un servomoteur, le piston duquel est relié par un levier à ladite douille déplaçable, la remise de celle-ci à la position de départ étant assurée par un mécanisme isodrome, dans ce régulateur, conformément à l'invention, le mécanisme isodrome comporte un organe élastique associé à la douille déplaçable et un appni mobile relié audit levier en un point situé entre le piston du servomoteur et la douille déplaçable. Une telle conception constructive du mécanisme isodrome permet d'obtenir un réglage isodrome sans avoir à utiliser le servomoteur auxiliaire, ce qui simplifie substantiellement la structure d'ensemble du régulateur. Gracie à l'organe élastique, associé à la douille dépla- çable et possédant une prétention et une force considérable, la douille déplaçable peut être remise avec précision à sa position de départ nonobstant les coincements éventuels survenant dans les parties du mécanisme isodrome. D'autre part, le fait que le levier est relié audit appui mobile évite d'avoir à utiliser un servomoteur auxiliaire pour obtenir un réglage isodrome. I1 est souhaitable de réaliser l'appui mobile sous forme d'un vérin à fluide doté d'un clapet régulateur et dont le piston est relié au levier en un point situé entre le piston du servomoteur et la douille déplaçable. Une telle structure de l'appui permet un retour progressif de la douille déplaçable en position de départ sous l'effet de l'organe élastique. Il y a intérêt à ce que le vérin soit à deux pistons disposés d'une façon symétrique. Ceci assure son fonctionnement symétrique indépendamment du sens de mouvement du piston. I1 est avantageux d'insérer en parallèle avec le clapet régulateur du vérin, une soupape ou obturateur d'interception que l'on reliera à la douille déplaçable, ce qui permet de déconnecter provisoirement le vérin et, par conséquent, le mécanisme isodrome pour la période transitoire de réglage et d'assurer, de ce fait, une rapidité de fonctionnement maximale du régulateur de vitesse. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée qui va suivre d'exemples préférés de réalisation et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une coupe schématique d'un régulateur de vitesse selon l'invention, - la figure 2 est une coupe analogue à la figure 1 d'un régulateur de vitesse dans lequel est utilisé un autre mode de liaisons mécaniques de l'organe élastique et du vérin, et - la figure 3 est une coupe analogue aux figures 1 et 2, comportant une variante d'exécution du vérin. Le régulateur de vitesse d'un moteur comprend un indicateur 1 (figure 1) de vitesse de l'arbre du moteur pouvant être de n'importe quel type qui convienne à la présente invention et se trouvant en liaison mécanique avec un tiroir 2 de distributeur ayant une collerette d'arrêt 3 et une collerette d'obturation 4, ainsi qu'une cavité ou chambre 5. Le tiroir 2 est placé dans une douille déplaçable 6 présentant des lumières 7, 8, 9. Le fluide moteur passe à travers la lumière 7 vers la cavité 5. Cette dernière communique par les lumières 8 et 9 et par l'intermédiaire de canaux 10 et 11, avec les cavités ou chambres 12 et 13 d'un servomoteur 14 comportant un piston 15. Celui-ci est relié par un levier 16 à la douille déplaçable 6. Ce levier 16 est relié en 17 au piston 18 d'un vérin à fluide 19 pourvu d'un clapet régulateur 20, On a inséré dans le canal 21, parallèlement au clapet régulateur 20, un obturateur 22 qui est en liaison cinématique avec la douille déplaçable 6. Cette dernière est associée à un organe élastique 23 disposé dans un corps immobile 24. Le vérin 19, l'organe élastique 23 et le levier 16 forment ensemble le mécanisme isodrome 25. La figure 2 représente une variante selon laquelle le piston 15 du servomoteur 14 est relié à la douille déplaçable 6 au moyen des leviers 16 et 26. Dans cette variante, le piston 18 du vérin 19 est relié à l'extrémité libre du levier 16, tandis que l'organe élastique 23 est raccordé au point 27 de la liaison articulée entre les levier 16 et 26. Ceci permet une liberté accrue d'arrangement spatial des parties du régulateur et une possibilité de modifier les rapports de transmission. Ainsi, par exemple, si les possibilités des rapports de transmission entre le piston 15 du servomoteur 14 et le piston 18 du vérin 19 dans le mode de réalisation du régulateur de vitesse du moteur représenté en figure 1 sont assez limitées, le même rapport peut être, par contre, absolument quelconque dans la variante montrée en figure 2. Donc, on a la possibilité d'agir d'une façon positive sur la stabilité de réglage et d'effectuer le choix de rapports optimaux entre les parties du régulateur, au stade de sa mise au point. La figure 3 représente un mode d'exécution du vérin à fluide 19, lequel comporte deux pistons symétriques 28 et 29 reliés entre eux par une tige 30 et par des cavités ou chambres 31 et 32. Les cavités 31 et 32 sont en communication par un canal 33 dans lequel sont placés le clapet régulateur 20 et l'obturateur 22. En outre, les cavités 31 et 32 communiquent, au moyen d'un canal 34, avec la canalisation de refoulement du régulateur. Le régulateur de vitesse du moteur qui vient d'être décrit fonctionne de manière suivante. Une fois la charge imposée au moteur stabilisée, toutes les parties du schéma du régulateur sont en état d'équilibre, puisque la douille 6 a été remise en position de départ sous l'action de l'organe élastique 23 et que la collerette d'arrêt 3 du tiroir 2 recouvre la lumière 8 en empêchant ainsi le passage du fluide moteur dans le canal 10 et la cavité 12 du servomoteur 14. En cas d'une variation de la charge, par exemple, de sa brusque réduction, il se produit, au premier moment, un accroissement de la vitesse de rotation de l'arbre du moteur. L'indicateur 1 de vitesse de l'arbre du moteur déplace alors le tiroir 2 vers le haut. Le fluide moteur s'écoule de la lumière 7 vers la cavité 5 et, de là, passe à travers la lumière 8 ouverte par la collerette d'arr8t 3, vers le canal 10 et la cavité 12 du servomoteur 14. Etant donné la différence des surfaces de dessus et de dessous du piston 15, celui-ci se déplace vers le bas en diminuant le débit du carburant vers le moteur. Ce mouvement du piston 15 est transmis, par l'intermédiaire du levier 16, à la douille coulissante 6 qui se déplace vers le haut, parce que le levier 16 pivote par rapport à l'appui 17.Dans ce mouvement vers le haut, la lumière 8 de la douille coulissante 6 atteint le niveau de la collerette d'arrêt 3 par suite de quoi le passage du fluide moteur vers la cavité 12 cesse et le piston 15 est arrêté en une position qui correspond au débit suivant du combustible vers le moteur. Cependant, la vitesse de rotation de l'arbre du moteur est alors toujours supérieure à celle qui avait lieu avant ladite variation (réduction) de la charge. te rétablissement de la valeur de la vitesse de rotation de l'arbre antérieure à la variation de la charge s'effectue comme suit. En même temps que la douille 6 s'est déplacée vers le haut, l'organe élastique 23 s'est déformé par rapport au corps immobile: 24. I1 tend à faire revenir la douille 6 en position de départ, mais ceci est empêché par le piston 18 du vérin 19 sur lequel s'appuie, comme montré en 17, le levier 16 relié à la douille 6. Sous l'effet de l'organe élastique 23, le piston 18 du vérin 19 se déplace progressivement vers le bas pour occuper une nouvelle position correspondant à la position du piston 15 du servomoteur 14, tandis que la douille 6 revient à sa position de départ. Cette position correspond strictement à la vitesse de rotation de l'arbre du moteur qui avait lieu antérieurement à la variation de la charge. La vitesse de retour de la douille 6 est réglée par ouverture du clapet régulateur 20. En cas d'écartements importants de la douille 6 l'obturateur d'interception 22 actionne la vidange du liquide du canal 21 et de la cavité du vérin 19 en assurant ainsi un mouvement rapide du piston 18 et le retour de la douille 6, ce qui réduit notablement le temps de rétablissement de la vitesse de rotation de l'arbre du moteur. En cas d'accroissement brusque de la charge, le régulateur de vitesse du moteur fonctionne de la manière suivante. L'indicateur 1 de vitesse de l'arbre du moteur déplace le tiroir 2 vers le bas ; la collerette d'arrêt 3 ouvre la lumière8, et le fluide moteur se déverse de la cavité 12 par le canal 10. Le piston 15 est alors soulevé et la douille 6 est abaissée. Au moment où la lumière 8 coincide avec la collerette d'arrêt 3, le mouvement du piston 15 est terminé. Le débit du combustible vers le moteur correspond alors à la nouvelle charge. Par suite du déplacement de la douille 6 vers le bas, l'organe élastique 23 s'est contracté par rapport au corps immobile 24 et tend à remettre la douille en sa position précédente, tandis que le piston 18 est déplacé par le levier 16 vers le haut. Le processus de réglage sera terminé lorsque la douille orientable 6 aura occupé sa position de départ. Dans le mode d'exécution de la structure du régulateur de vitesse du moteur montrée sur la figure 2 le fonctionnement du régulateur est exactement le même que décrit ci-dessus. Si l'on réalise le vérin 19 avec deux pistons 28 et 29 (figure 3), la variation du régime de fonctionnement du régulateur, par exemple, par suite d'une réduction ou d'un accroissement brusque de la charge imposée au moteur, cause le déplacement des pistons 28 et 29 de ce vérin 19, par exemple, vers le haut. Dans ce déplacement, le piston 29 contribue à la création d'une surpression dans la cavité 32 et déplace le fluide vers la cavité 31 à travers le clapet régulateur 20. Lorsque le piston se meut vers le bas, le fluide se déplace en sens inverse, vers la cavité 32. La vitesse de déplacement est réglable, tout comme décrit plus haut, par l'ouverture du clapet régulateur 20. Etant donné que le fluide remplissant les cavités 31 et 32 est soumis à la pression provenant de la canalisation da refoulement du régulateur, le fonctionnement du vérin n'est pas influencé par l'air dissous dans le fluide. De plus, ce fonctionnement sera égal dans les deux sens, du fait que les surfaces des pistons 28 et 29 sont égales. La réalisation de l'invention qui vient d'être décrite n'a été donnée qu'à titre d'exemple préféré et ne limite aucunement le cadre de l'invention. Il va de soi que d'autres modes de réalisation et diverses modifications sont possibles sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Régulateur de vitesse d'un moteur comprenant un indicateur de vitesse de l'arbre du moteur pourvu d'un distributeur à tiroir entouré d'une douille déplaçable et se trouvant en liaison hydraulique avec un servomoteur,le piston duquel est relié par un levier à ladite douille dépla çable, la remise de celle-ci à la position de départ étant assurée par un mécanisme isodrome, caractérisé par le fait que ledit mécanisme isodrome comporte un organe élastique associé à la douille déplaçable, et un appui libre relié audit levier en un point situé entre le piston dudit servomoteur et la douille déplaçable. 2. Régulateur de vitesse d'un moteur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit appui libre est réalisé sous forme d'un vérin doté d'un clapet régulateur dont le piston est relié audit levier 3. Régulateur de vitesse d'un moteur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit vérin est muni d'un distributeur d'interception qui est inséré en parallèle avec son clapet régulateur et relié à ladite douille déplaçable. 4. Régulateur de vitesse d'un moteur suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit vérin est réalisé avec deux pistons disposés d'une façon symétrique.