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L’automobile en 1902. 4e partie : Les voitures électriques et mixtes

Gérard Lavergne, la Revue Générale des Sciences Pures et appliquées — 30 Octobre 1902

Mis en ligne par Denis Blaizot le mercredi 1er septembre 2010

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Gérard Lavergne : L’automobile en 1902
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A près avoir décrit successivement les voitures à moteur explosif (à pétrole. ou à alcool), puis les voitures à vapeur [1] , il nous reste à examiner les voitures électriques (à accumulateurs ou à trolley) et les voilures mixtes.

 I. - Voitures à accumulateurs

Sept maisons principales seulement ont exposé, en décembre 1901, des accumobiles [2]. Ce petit nombre ne dénote pas un état bien prospère de la locomotion électrique ; et il faut avouer que cette apparence répond à la réalité des choses.

Pourtant un ingénieur des plus compétents en la matière a pu dire [3] : « La voiture électrique est actuellement parfaite. Le moteur, à haut rendement, est presque sans usure ; le combinateur permet de faire varier les vitesses et la puissance du moteur dans des limites très étendues. Les véhicules eux-mêmes, si critiqués dans leur forme dès leur apparition, sont confortables. L’art du carrossier les a rendus élégants. » Mais, si la voiture est parfaite comme mécanisme, le réservoir auquel elle emprunte l’énergie ne l’est pas : le seul qui puisse jusqu’à présent la fournir, l’accumulateur au plomb, ne réalise pas les qualités de légèreté, de solidité, de grande capacité spécifique [4] qu’on lui demande et grève de frais énormes l’automobile électrique.

L’essai, fort bien conduit et longtemps soutenu, au prix de lourds sacrifices, par la Compagnie générale des Voitures à Paris, li. nettement prouvé qu’en l’état actuel des choses une exploitation de fiacres électriques était vouée à l’insuccès par l’entretien fort onéreux des accumulateurs, encore aggravé par le peu de soin que les conducteurs prennent de l’atténuer. Une exploitation de voitures de- remise est possible, parce que les 50 ou 55 kilomètres que l’on peut demander normalement à ces voilures, sans recharge des accumulateurs, suffisent à leur service [5]. Les conditions sont encore meilleures pour une voiture de maître bien conduite ; mais, quelque soin que l’on prenne de ménager les accumulateurs, de ne jamais en épuiser la charge, la voiture accumobile reste une voilure de grand luxe, et, en somme, malgré quelques retentissants records, une voiture urbaine, tant que les stations de charge ne seront pas plus répandues chez nous.

Nous n’avons que peu de chose à ajouter aux généralités que nous avons déjà données sur les accumulateurs et moteurs électriques [6].

1. - Accumulateurs électriques.

Parmi eux, nous mentionnerons ceux qui sont le plus en faveur.

§ 1. - Accumulateurs à positives Planté et négatives Faure.

1. Accumulateurs Blot-Fulmen. - A positives du type navette, à négatives Fulmen, isolées les unes des autres par des feuilles d’ébonite perforées et ondulées.

2. Accumulateurs Tudor. - A positives en plomb doux, obtenues par fonderie, divisées dans le sens horizontal et sur les deux faces par cent quarante rainures, d’une profondeur d’environ 3,5mm, laissant entre elles une âme d’environ 1 millimètre. Les plaques négatives se composent de 900 cellules de 3 millimètres sur 11 millimètres. Elles sont isolées des premières par des tubes de verre en forme d’U.

3. Accumulateurs de la Société pour le travail électrique dos métaux. - Les plaques positives sont constituées par 120 lamelles de plomb doux ondulées, de 0,5mm d’épaisseur et de 8 millimètres de largeur, superposées. Les plaques négatives sont constituées par des pastilles de chlorure de plomb, autour desquelles on coule un quadrillage de plomb antimonié, et qu’on transforme en plomb spongieux en constituant, avec des lames de zinc, des couples zinc-chlorure de plomb. Elles sont séparées par des feuilles d’ébonite ondulées et perforées.

§ 2. - Accumulateurs à positives et négatives Faure.

1. Accumulateurs Faure, Sellon, Volckmar (Walls). - Les positives sont constituées par un grillage en plomb antimonié robuste, divisé en un grand nombre de petites cellules carrées ; les négatives, par un grillage ajouré dont les barrettes sont plus épaisses au centre qu’aux extrémités, pour mieux maintenir les pastilles.

2. Accumulateurs Fulmen. - Les positives, de 4 millimètres d’épaisseur, sont en deux parties qui se superposent, et présentent 3U divisions, formées par des tiges de plomb antimonié. Les négatives ont la même épaisseur et la même division.

3. Accumulateurs de la Société pour le travail électrique des métaux. - Les plaques sont constituées par des quadrillages très légers en plomb antimonié, garnis de matière active par des procédés tout nouveaux.

4. Accumulateurs Bouquet, Garein et Scbivre. - Ils ressemblent beaucoup aux Fulmen.

5. Accumulateurs Pope and Son. - Les positives sont constituées par neuf cylindres, formés d’une âme en plomb antimonié fondue en spirale perfoorée. Cette âme, une fois empâtée, est entourée par un ruban d’ébonite, dont la spirale est de sens inverse à celle de l’âme et qui cache la moi tié de la matière active.

Les neuf cylindres ainsi constitués sont soudés à leur partie supérieure, par le prolongement cylindrique de l’âme, sur une barre de plomb qu’ils traversent et qui porte la tige de connexion. Les plaques négatives sont simplement constituées par un quadrillage en plomb antimonié. Les plaques sont entourées par une gaine en ébonite perforée, qui assure l’écartement.

6. Accumulateurs de Dion-Bouton. - Les plaques sont constituées par deux grillages parallèles, à barreaux opposés, ces deux grillages et les barrettes qui les réunissent étant venus de fonte d’un seul coup. La solidité de la grille et, par suite, la durée de l’accumulateur sont, paraît-il, fort augmentées.

Nous mentionnerons encore comme accumulateurs à positives Planté et à négatives Faure le type Majert, et comme accumulateurs à oxydes rapportés les types Phénix, Pisca, Lagarde, Heimel , Heinz, Pescetto, Pollak,

Plusieurs des accumulateurs que nous venons de décrire (Blot-Fulmen, Tudor, Société des métaux, Fulmen, Phénix, Pope, Pescetto, Pollak) ont pris part à un concours, organisé en 1899 par l’Automobile-Club de France. Les meilleurs résultats ont été donnés par les quatre éléments consignés dans le tableau 1.

Les accumulateurs Tudor, .Majert, Pisca, Heinz, sont particulièr-ement solides et doivent être emmployés là où les courants de charge et de décharge sont élevés, et où l’on n’est pas trop serré comme poids : l’accumulateur Heinz -offre une capacité de 4 ampères-heure par kgamme de poids total, au régime de décharge d’une heure dix minutes.

Tableau 1
Éléments Nombre de kilowatts-heure fournisPoids en kgammesVolume en décimètres
Pope 155,5 100,0 87,5
Blot-Fulmen 143,9 98,0 58,7
Tudor 135,8 107,5 63.0
Fulmen 101,9 67,5 39,0

Les accumulateurs Blot-Fulmen sont aussi assez solides.

Les accumulateurs Fulmen, de la Société des métaux, Bouquet, Garein et Schivre sont des accumulateurs légers, mais vite usés : le Fulmen donne 13 ampères-heure par kg de poids total, au lieu de la moyenne 5 à 6 ; le B-G-S fournit le cheval-heure sous un poids de 26 kg, alors que le Fulmen ne le donne que sous un poids de 29 kg, au même régime de décharge de 5 heures.

L’accumulateur de Dion-Bouton se fait sur trois types : pour voitures légères jusqu’à 750 kg, voitures ordinaires jusqu’à 1.000 kg, voitures lourdes au-dessus. Ses constructeurs revendiquent pour lui une grande capacité et une grande durée.

D’une façon générale, quand la voiture peut supporter une batterie lourde, il y aura économie sérieuse à faire choix d’éléments de capacité moyenne et de réelle solidité [7]

II. - MOTEURS ÉLECTRIQUES.

Pour les moteurs électriques, le double enroulement de l’induit met à la disposition des constructeurs des moyens bien suffisants pour obtenir les changements de vitesse, sans recourir à ces couplages de batteries dont nous avons parlé [8] et qui sont regardés aujourd’hui comme néfastes.

III. - SCHÉMA D’UNE VOITURE ÉLECTRIQUE À ACCUMULATEURS.

Une pareille voiture comprend :

  1. ° Des accumulateurs, divisés en plusieurs batteries, ordinairement dissimulées dans les caissons, quelquefois groupées dans un cadre au-dessous du châssis ;
  2. ° Un moteur, parfois calé sur un arbre concentrique à l’arbre différentiel porteur des roues, le plus souvent sur un arbre actionnant par engrenages cet arbre différentiel, qui, lui, attaque par des chaînes Galle les roues folles sur l’essieu. Dans quelques voitures, il y a deux moteurs, commandant chacun une roue. Ce n’est que fort rarement qu’on a recours, pour les changements de vitesse, à des dispositifs mécaniques ;
  3. ° Un combinateur, pour distribuer le courant et établir les couplages appropriés à la manœuvre que nécessite, à chaque instant, la conduite de la voiture.

Un rhéostat à résistances graduées, un ampère-mètre, un voltmètre, parfois un compteur d’énergie, deux coupe-circuits, un interrupteur, espèce de clef que le conducteur emporte avec lui quand il abandonne sa voiture, complètent ordinairement cet ensemble fort simple.

IV. - VOITURES LÉGÈRES.

§ 1. - Voitures françaises.

Nous avons décrit, dans notre première étude, comme voitures françaises, celles de Jeantaud, Kriéqer, Jenatzy, Compagnie française des Voitures electromobiles, Mildé-Mondos, Doré, Patin, Bouquet, Garein et Schivre [9].

Nous ajouterons quelques mots pour celles qui, depuis cette époque, ont reçu des modifications notables ; nous décrirons ensuite un type nouveau.

1. Voitures Jeantaud. - Au Concours de fiacres, organisé pendant l’Exposition universelle, M. Jeantaud avait engagé une voiture, dont le châssis, en fers à U, très bien compris, peut recevoir jusqu’à sept formes de caisses interchangeables ; les roues motrices sont à l’arrière.

2. Voitures Kriéqer, - M. Kriéger est fidèle à son avant-train moteur, en faveur duquel il revendique justement : une grande simplicité d’organes, un montage et une visite faciles, une grande atténuation du dérapage, l’adaptation, sur un même châssis, de plusieurs caisses interchangeables.

Avec la silhouette de voitures hippomobiles qu’ont conservée les voitures électriques, les roues arrière doivent rester plus grandes que les roues avant. M. Kriéger fait remarquer que, dans ces conditions, il y a avantage à rendre motrices ces dernières, parce qu’elles permettent, avec une réduction par engrenages ne dépassant pas les limites pratiques, de laisser au moteur une vitesse considérable, de diminuer son poids et d’augmenter son rendement. En fait, son système se prête, comme il est facile de s’en convaincre par l’examen de la figure 1, à la construction de voitures très élégantes.

Les deux moteurs distincts et leur mode spécial d’excitation permettent d’obtenir facilement, au moyen d’une simple manette, sans l’emploi de résistances, un grand nombre de vitesses différentes, la marche arrière, le freinage électrique et même la récupération [10].

M. Kriéger a abandonné la forme hippomobile pour la construction d’une voiture particulière, avec laquelle il a parcouru, sans recharger ses accumulateurs, les 307 kilomètres qui séparent Paris de Châtellerault. Ce record, établi le 16 octobre 1901, ne sera probablement pas dépassé de longtemps. La voiture en question, de la forme tonneau, si commune pour les voitures à pétrole, pesait, en ordre de marche, 2.400 kg, dont 1.230 pour la batterie, composée de 60 éléments Fulmen à 41 plaques ; la capacité de celle batterie était de 50,5 kilowatts-heure, soit 41 kilowatts-heure par kg d’accumulateur complet, maximum qui, paraît-il, n’avait jamais été atteint par des accumulateurs industriels. Chaque moteur pesait 65 kg, et absorbait normalement 40 ampères sous 80 volts, à 2.300 tours, avec un rendement de 89 %. Les deux moteurs, marchant à 120 volts, développaient ensemble 14 chevaux. La consommation moyenne par tonne-kilomètre a été de G8 watts-heure, chiffre très bas, si l’on tient compte que, sur les 100 premiers kilomètres, la route était détestable, très glissante et qu’elle était très accidentée sur les 100 derniers.

Depuis quelque temps, les voitures Kriéger sont munies d’un appareil qui a pour but de couper le courant aux moteurs dès que l’un d’eux fait mine d’agir plus énergiquement que l’autre, et, dès lors, d’imprimer à sa roue une vitesse supérieure à celle de la roue opposée.

3. Voitures Mildé. - Le type de celles qu’a exposées la Société L’Ëlectromotion, en décembre 1901, comprend un châssis en acier à U cintré, supportant une victoria, un coupé ou un landaulet trois quarts. Le moteur, toujours du type différentiel à deux induits indépendants, placés bout à bout dans le même champ magnétique, de façon à réaliser un différentiel électrique, est bipolaire ou tétrapolaire suivant qu’on veut avoir un moteur haut ou plat. Sa puissance normale est de 3.200 watts sous 80 volts, à une vitesse angulaire de 1.100 tours par minute, pour un poids de 170 kg. A l’extrémité de l’arbre de chaque induit, opposée au palier central, se trouve calé un pignon, qui attaque une couronne de bronze solidaire du moyeu de la roue arrière de son côté, enfermée dans un carter.

Les 42 accumulateurs, d’une capacité de 150 ampères-heure en cinq heures, du poids d’environ 560 kg, sont répartis en deux caisses placées l’une à l’avant, l’autre à l’arrière, entre les deux trains et dissimulées dans les coffres ; un double treuil Greffe permet de’ manœuvrer très commodément ces caisses.

4. Voitures de Dion-Bouton, - La voiture légère de Dion-Bouton, qui a fait son apparition en décembre 1901, au Grand Palais, a un châssis disposé pour recevoir indifféremment un double phaéton, une victoria, un mylord, un cab ou un coupé ; il est rétréci à l’avant, pour permettre un angle de braquement plus grand que dans les voitures à pétrole ordinaires, et une manœuvre plus facile dans les encombrements urbains. A l’avant et à l’arrière, se trouvent les planchers destinés à recevoir les accumulateurs, qui sont indépendants de la carrosserie. Ces accumulateurs, du type T de Dion-Bouton, d’une capacité de 120 ampères-heure au régime de décharge de cinq heures, pèsent, avec leurs caisses, 480 kg. Ils alimentent un moteur blindé à 4 pôles, à induit en tambour, qui est placé sous le châssis dans l’axe du véhicule ; il tourne à vitesse réduite (800 tours) et attaque directement le différentiel par un arbre longitudinal à cardans et par un pignon d’angle. Le différentiel, à son tour, commande les roues motrices par le système de cardans et de fusées creuses, qui est de règle dans la maison de Dion-Bouton.

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Le combinateur (fig. 2), d’un volume restreint, est aussi d’un poids minime (8,350 kg), parce qu’il est monté sur carcasse en aluminium. Le rhéostat de démarrage, dans lequel passe le courant avant de se rendre à l’induit, est un appareil analogue au combinateur et du même poids.

§ 2. - Voitures étrangères.

Nous n’avons parlé, dans notre première étude, que de la voiture Columbia. Elle est maintenant construite en France par la Société L’ Electromotion, à un prix plus abordable que celui que nous avons mentionné.

Plusieurs autres voitures américaines ont été importées chez nous, notamment les Riker et Cleeveland.

1. Voitures Riker, - Le phaéton Riker, qui nous est arrivé en 1897, a un châssis en tubes d’acier étiré, dont les petits côtés sont formés par l’essieu d’avant et par le tube creux qui en taure l’essieu d’arrière. L’un des grands côtés est articulé autour de l’essieu d’avant et les deux peuvent tourner autour de celui d’arrière : il en résulte une très grande souplesse, les roues s’appliquant toujours sur le sol pendant que les essieux ne quittent pas des plans verticaux parallèles. Les roues sont à billes, à rayons tangents, avec pneus single-tube, du système Hartford. Celles d’avant, qui sont directrices, pivotent sur place ; à cet effet, l’axe de rotation, au lieu d’être, comme d’habitude, au dehors de la roue, lui est intérieur et rencontre le sol au point où ce dernier est en contact avec elle. Le moteur est suspendu au tube carter enveloppant l’essieu d’arrière, qui porte une couronne dentée engrenant avec le pignon en cuir vert du moteur et sur lequel sont calées les roues ; le différentiel est logé dans le moyeu de l’une d’elles. Le moteur est bipolaire ou multipolaire ; l’induit est en tambour, avec bobines faites sur gabarit ; l’excitation est en série ; sa puissance est de : 1 ,5 ou 2 kilowatts. Le combinateur est composé de touches en cuivre, disposées horizontalement et séparées par des disques en fibre, le tout formant un ensemble cylindrique dont les parties métalliques viennent frotter sur des balais reliés aux pôles des batteries et aux moteurs. Le combinateur réalise les couplages suivants : : 1° les quatre groupes de 11 éléments associés en quantité ; 2° deux groupes de 11 en tension, réunis en quantité avec les deux autres en tension ; 3° la batterie en tension ; 4° les inducteurs mis en parallèle.

2. Voitures Cleveland. - La voiture Cleveland, qui a paru à l’Exposition des Tuileries de 1899, est aussi un phaéton, avec la silhouette ordinaire des voitures électriques américaines, mais avec un caisson d’arrière moins long et des roues en bois au lieu d’acier. Les accumulateurs, pesant environ 350 kg pour un poids total de 900 kg, alimentent un moteur Sperry bipolaire à enroulement série, ne donnant que 2 chevaux sous 86 volts, à : 1.800 tours par minute, mais pouvant supporter une surcharge de 150 %. Il est attaché au milieu de l’essieu d’arrière par deux coussinets à billes situés de part et d’autre du différentiel, et relié au châssis par une suspension électrique. Il transmet son mouvement au différentiel par un système d’engrenages à double réduction. Trois vitesses différentes (4, 8, 16 kilomètres à l’heure) s’obtiennent par le procédé défectueux des couplages d’accumulateurs. Un accélérateur agit en diminuant l’excitation par shuntage des inducteurs et permet de marcher à 32 kilomètres. Il y a un changement de vitesse mécanique. La barre de direction manœuvre aussi le combinateur, et sert de levier d’arrêt et de levier de frein ; avec le bouton de l’accélérateur et la pédale du frein, elle constitue tous les organes de commande de la voiture.

3. Voitures Morris et Salem. - MM. Morris et Salorn, qui ont été, en Amérique, les premiers à s’occuper sérieusement d’automobiles électriques, en ont imaginé de plusieurs types. Actuellement leurs brevets sont exploités par l’Electric Vehicle Co, qui possède les fiacres électriques de New-York, en forme de hansom-cab et de coupé. Le poids d’un hansom est de 1.130 kg, dont 400 kg d’accumulateurs de l’ Electrical Power Storage Co, d’une capacité de 70 ampères-heure, alimentant deux moteurs Lundell d’une puissance de 1.100 watts chacun et d’un poids de 78 kg.

4. Voiture légère Joêl [11]. - Elle pèse 600 kg avec ses accumulateurs, qui entrent dans ce total pour 350 kg. Elle est actionnée par deux moteurs placés des deux côtés du châssis et reliés chacun par une chaîne à la roue dentée solidaire d’une roue d’arrière. Ces deux moteurs, du type Joël, ont un inducteur à 12 pôles et un induit en anneau ; ils pèsent chacun 51 kg et développent deux chevaux à 700 tours par minute.

5. Voitures de la City and Suburban Electric Carriage Co. - La City and Suburban Electric Carrieqe Co avait, à l’Exposition de l’Agricultural Hall, exposé des véhicules fort divers : un tonneau du type à pétrole connu, avec direction à volant et capot, une limousine avec la même direction et des voitures du type hippomobile avec guidon.

La Canadian Electric Vehicle Co, l’Electric Landaulet Co avaient aussi exposé des voitures de ce même type, parfois lourdes, mais confortables, pouvant faire, sans recharge, 50 à 80 kilomètres à raison de vingt par heure.

6. Voitures Scheele. - Heinrich Scheele, carrossier a Cologne, a construit, dès 1899, un mylord électrique à deux moteurs fixés à la caisse et commandant chacun une roue arrière par une chaîne et une roue à simple gorge ; la suppression des dents a amené celle du bruit, mais aussi un rendement défectueux pour la transmission.

Après plusieurs essais, le type adopté comporte un châssis il deux moteurs, suspendus au châssis par des ressorts, tournant à 700 tours et actionnant, par engrenages en bronze phosphoreux, que protègent des carters d’aluminium, les roues d’arrière. Le combinateur donne les couplages qu’indique le tableau II ci-dessous :

TABLEAU II. - Couplages du combinateur Scheele.
Position du combinateurRôlesBatteriesMoteurs
AR2 Marche arrière, 2e vitesse En parallèle En parallèle. position des inducteurs inverses de celles de la marche en avant.
AR1 Marche arrière, 1re vitesse En série, Inducteurs inversés.
F Freinage électrique. Hors circuit. En court circuit.
0 Arrêt Hors circuit.
1 1re vitesse en avant. En parallèle. En série.
2 2e - - En parallèle.
3 3e - - En série.

Ce combinateur est fixé autour de la tige de direction ; celle-ci se fait par chaîne et engrenages. La caisse est interchangeable. La voiture pèse environ 1.400 kg.

7. Voitures Lohner, -
M. Lohner, de Vienne, a construit, dès 1899, un coupé muni de 42 éléments Vüste et Rupprecht, pesant 480 kg pour une capacité d’environ 95 à 100 ampères-heure. Ils sont supportés par les roues d’avant (qui sont motrices), car ils sont logés sous le siège du conducteur et devant le siège. Le moteur, de la maison Egger, est suspendu d’un côté à l’essieu de devant, de l’autre à de longs ressorts en spirale, qui le laissent osciller. Il fait corps avec le différentiel, dont l’arbre le traverse pour transmettre le mouvement aux roues par des engrenages et des pignons, le démultipliant dans le rapport de 6 à 1, La direction se fait par les roues d’arrière, d’après le système Morris et Salorn.

Dans un modèle plus récent, il ya deux moteurs au lieu d’un, et on les a logés dans les roues elles-mêmes, par une disposition que nous retrouverons sur la voiture pétroléo-électrique Lohner-Porsche et dans un omnibus de Chicago.

V. - Poids Lourds.

Beaucoup, parmi les châssis que nous venons de décrire, reçoivent des caisses de livraison, notamment ceux de MM. Kriéger, Jenatzy, Mildé, Scheele.

On fait aussi des omnibus électriques. Celui de l’Allgemeine Omnibus Gesellschaft, de Berlin, à vingt places assises et six debout, pèse 6.650 kg, avec ses 24 bacs à 5 éléments, qui entrent dans ce poids pour 1.700 kg. Le démarrage se fait à 50 ampères sous 220 volts ; en vitesse (6 à 12 kilomètres à l’heure), l’intensité du courant varie de 35 à 40 ampères. L’omnibus peut effectuer 60 kilomètres sans rechargement.

Celui de la Hub Motor Transit Co, de Chicago, à vingt places, sans compter celles de la plate-forme et de l’impériale, a une batterie de 80 éléments disposés dans un cadre, qui se met sous la voiture et peut être enlevée aisément. Dans les moyeux de ses quatre roues motrices sont disposés des moteurs électriques de 7 chevaux, ce qui donne un total de 28 chevaux.

Enfin l’électricité a été employée à la traction de lourds camions. Celui de M. Scheele est fait pour porter une charge de 5 tonnes à une vitesse de 4 à 5 milles à l’heure en palier : il peut monter jusqu’à des rampes de 8 à 9 %. L’énergie électrique est fournie, par 44 accumulateurs, à deux moteurs électriques de 6 chevaux, actionnant chacun une des roues arrière.

Le camion de la Raffinerie Say pèse à vide 12 tonnes, et 22 en charge. La batterie de 84 plaques, à capacité totale de 320 ampères-heure, est renfermée dans une caisse suspendue entre les deux essieux et pesant 2 tonnes 1/2. Deux électro-moteurs de tramway, placés sous l’arrière du véhicule, actionnent chacun une des roues motrices par une paire d’engrenages, Ces électro-moteurs développent normalement 150 kilowatts, mais sont capables de coups de collier bien plus importants, Le combinateur, analogue à celui des tramways, permet de faire le réglage en série parallèle avec introduction de résistance pour graduer les variations de vitesse. L’allure normale est de 8 kilomètres à l’heure : le nombre de tours des moteurs est alors de 800 par minute ; la consommation en palier est de 70 ampères. La direction, du type ordinaire par avant-train à pivots, est facilitée par un servo-moteur électrique de 3 chevaux.

 II. - Voitures électriques à trolley.

L’emploi des accumulateurs au plomb grève la locomotion électrique de frais considérables et en restreint le rôle sur route à celui de locomotion de luxe. Il ne faut pas songer avec eux à des transports en commun économiques, Or, on ne peut affranchir le moteur électrique de l’accumulateur qu’en le reliant à une source de fluide extérieure. à la voiture par des conducteurs installés le long de la route. Les conducteurs souterrains sont, en l’espèce, à peu près inadmissibles, à cause de leur prix élevé, de la gêne, peut-être du danger, qu’ils imposeraient aux autres usagers de la route. Il ne reste donc que les conducteurs aériens : le trolley donne, d’ailleurs, avec les tramways, d’excellents résultats ; mais son extension aux voitures sans rails ne va pas sans modifications sérieuses. Effectivement, il faut : 1° assurer le retour du courant par un second conducteur et combiner le trolley de manière à ce qu’il suive à la fois les deux fils, le premier pour lui prendre le courant, le second pour le lui ramener ; 2° rendre la liaison du trolley et de la voiture assez élastique pour permettre à celle-ci de croiser et de dépasser les véhicules qu’elle rencontre ; 3° assurer le changement ou l’échange des trolleys entre les diverses voitures qui empruntent le courant à la même ligne.

Divers systèmes ont été essayés, notamment ceux de MM. Van Naerenberq à Greenwich, et Caffrey en Amérique. Mais, à notre connaissance, le système français Lombard-Gérin est seul appliqué. Il diffère des précédents en ce que le trolley, au lieu d’être remorqué par la voiture, est automoteur et la précède : ce trolley automoteur est représenté par les figures 3 et 4, fort explicites avec leur légende.

La voiture est équipée comme d’ordinaire, avec cette différence que son moteur à courant continu, avec enroulement en série, est disposé de manière . à envoyer au moteur du trolley le courant triphasé qui doit l’actionner : à cet effet, son arbre, du côté opposé au collecteur, porte trois bagues reliées à des points convenablement choisis du fil de l’induit ; quand le moteur tourne, ces trois bagues recueillent le courant triphasé que trois conducteurs amènent au moteur du trolley. La vitesse de ce dernier dépendant du nombre de périodes du courant qui l’actionne, et ce nombre de périodes dépendant lui-même du nombre de tours du moteur de la voiture, les deux moteurs tournent synchroniquement : trolley et voiture marchent de conserve.

Le raccord du câble à six conducteurs, qui les relie l’un à l’autre, se fait au sommet d’un mât (dont la longueur est calculée pour maintenir le câble à une hauteur suffisante au-dessus des véhicules rencontrés par la voiture), et à l’aide d’un accouplement susceptible de s’orienter de lui-même dans la direction .du câble, facile à démonter pour permettre aux divers. usagers de la ligne l’échange de leurs trolleys.

Ce système, qu’on a pu voir fonctionner en 1.900, dans l’annexe de l’Exposition, à Vincennes, est devenu la base de plusieurs exploitations industrielles.

 III. - Voitures mixtes

Le plus gros inconvénient du moteur à explosions est son manque d’élasticité, Pour le rendre, malgré ce défaut, capable de faire face aux travaux maxima qu’il doit accomplir, on est forcé de lui donner un excès de puissance, qui est sans emploi dans les conditions normales du parcours, et qui devient pour lui la cause d’une mauvaise utilisation de l’essence consommée [12], Pour le rendre capable d’assurer à la voiture des vitesses variables, on est forcé de lui adjoindre un jeu compliqué d’engrenages ou de poulies et de courroies, qui occasionne une perte notable dans le travail transmis (environ 40 à 50 %). En revanche, le moteur à explosions permet d’emporter sur la voiture une grande quantité d’énergie, dont le renouvellement en cours de route est, d’ailleurs, très facile.

Au contraire, le moteur électrique est doué d’une élasticité remarquable, qui, en lui permettant de mettre à chaque instant en œuvre la quantité d’énergie nécessaire et de se passer d’organes mécaniques de changements de vitesse, assure une très bonne utilisation du fluide ; mais il est astreint à des ravitaillements fréquents.

Cette opposition de caractères devait tout naturellement donner l’idée d’associer, dans une automobile, les services des deux moteurs, afin de parer aux inconvénients de l’un par les services de l’autre.

Cette idée a été appliquée, pour la première fois, croyons-nous, en 1898, à Chicago, par M. Patton, dans une voiture où l’énergie était fournie par un moteur à gazoline, transformée en électricité par une dynamo génératrice, emmagasinée dans une batterie d’accumulateurs et consommée par un moteur électrique, qui, finalement, actionnait le véhicule [13] .

§ 1. - Voiture Pieper.

En 1899, les Établissements Pieper, de Liége, ont exposé aux Tuileries une voiture plus simple. Un moteur à pétrole, d’environ trois chevaux et demi, est placé verticalement il l’avant. Sur son arbre est calé l’induit d’une dynamo, capable de marcher successivement comme génératrice et comme réceptrice, et sur les bornes de laquelle est placée en parallèle une batterie d’accumulateurs. Ce même arbre, porteur d’un embrayage à friction et de deux changements de vitesse par engrenages, muni d’ailleurs de deux articulations, se termine par un pignon conique, engrenant avec la couronne du différentiel monté sur l’essieu d’arrière moteur.

La voiture marchant en palier ne demande pas tout le travail produit par le moteur à pétrole tournant à sa vitesse de régime : l’excès est consommé par la dynamo calée, qui fonctionne comme génératrice et charge les accumulateurs. Si ce travail augmente assez pour que le moteur devienne impuissant à rassurer en conservant sa vitesse, celle-ci et, dès lors, celle de la dynamo décroissent : la différence de potentiel aux bornes, qui est fonction de cette vitesse, décroît aussi. Dès qu’elle devient inférieure il celle de la batterie d’accumulateurs, ceux-ci se déchargent dans la dynamo, qui fonctionne alors comme moteur [14].

Sa puissance s’ajoute alors il celle du moteur à pétrole, et le total disponible peut atteindre six chevaux, presque le double de la puissance du moteur à essence.

Comme celui-ci fonctionne toujours il pleine charge, il le fait économiquement. Sa mise en marche étant facilement assurée par la dynamo (en fermant sur elle le courant des accumulateurs , après avoir intercalé un rhéostat de démarrage), on peut l’arrêter dès que la voiture est au repos.

Les accumulateurs, étant uniquement destinés il emmagasiner et à restituer le surplus de la puissance du moteur, n’ont besoin que d’un nombre restreint d’éléments (ils ne pèsent que 25 kg). De plus, n’étant jamais que faiblement déchargés, ils travaillent toujours dans les meilleures conditions, à pleine charge, et ils peuvent fournir, éventuellement, des débits qui seraient excessifs s’ils devaient les donner il demi-charge seulement ; leur usure est fort atténuée.

Ces avantages, d’ailleurs communs à presque toutes les voitures mixtes, sont ici obtenus par des moyens fort simples. Nous croyons cependant savoir que les Établissements Pieper ne construisent plus celle voiture ; mais M. Jenatzy en fait une sur un dispositif à peu près analogue,

§ 2. - Voiture Jenatzy.

La Compagnie internationale des Transports automobiles, concessionnaire des brevets de l’ingénieur belge, construit des tonneaux de 8-16 chevaux, des omnibus pour transports en commun ; elle a aussi fait une voiture de course de 50 chevaux [15].

Cette voiture n’a que ses deux roues arrière motrices. Il serait pourtant facile, avec le système mixte, d’actionner les quatre roues. Peut-être même serait-ce, pour les constructeurs, le meilleur moyen de dépasser considérablement les vitesses déjà réalisées (que, pour notre part, nous trouvons plus que suffisantes). Mais il faudrait pour cela renoncer à charger une seule dynamo du double rôle de génératrice et de réceptrice : le groupe électrogène moteur-dynamo fournirait le courant à quatre moteurs électriques commandant chacun une roue, une batterie-volant étant toujours reliée en parallèle aux bornes de la dynamo.

Ce système est, d’ailleurs, employé avec deux moteurs électriques et deux roues motrices, pour des voitures de tourisme affectant d’ordinaire la forme tonneau, par plusieurs constructeurs, parmi lesquels MM. Lohner et Porsche et M. Kriéger.

§ 3. - Voiture Lohner-Porache.

MM. Lohner et Porsche, de Vienne, ont combiné une voiture, dont les brevets viennent d’être acquis par la maison Panhard pour la France, l’Angleterre et l’Italie. Dans ce système, un moteur de Wiener-Neustadt de 16-20 chevaux, disposé à l’avant, actionne une dynamo dont le courant est transmis directement aux moteurs électriques, placés dans les roues même d’avant ; à cet ensemble est annexée une petite batterie Planté-Puffer. Les caractéristiques en sont les suivantes ; châssis , hauteur au-dessus du sol 0,52m, longueur 3,17m, largeur 1,38m, empattement 2m,15 ; poids total sans eau ni essence 1.250 kg, vitesse maximum 90 kilomètres.

§ 4. - Voiture mixte Kriéger.

M. Kriéger a engagé, au Concours de l’Alcool de mai 1902, une voiture à avant-train de son type ordinaire, sur l’arrière de laquelle il avait disposé un groupe électrogène, formé par un moteur de Dion de 4,5 chevaux, actionnant, à 1.450 tours par minute, une dynamo shunt à 4 pôles, du même type que les moteurs électriques des roues d’avant. Ce groupe fournit, sous une différence de potentiel variable et égale à celle de la batterie d’accumulateurs (44 éléments Phénix nouveau type, d’un poids de 400 kg, d’une capacité de 108 ampères-heure pour une décharge de cinq heures, divisés en deux demi batteries), une puissance constante de 2.000 à 2.100 watts. Il fonctionne constamment et suffit à maintenir une vitesse moyenne de 15 kilomètres, tout en envoyant un peu de fluide aux accumulateurs. La batterie se charge surtout dans les descentes, où la récupération ajoute ses effets à celui du groupe électrogène. Le rapport des engrenages a été calculé pour permettre des vitesses de 45 à 50 kilomètres par heure. La voilure pèse 1.320 kg à vide et 1.585 en charge avec deux personnes [16].

§ 5. - Chariot de la « Fisher Equipment Co »,

Le type mixte à groupe électrogène, dynamo-volant et moteurs électriques actionnant deux roues, a même été employé pour les poids lourds. A Chicago, la Fisher Equipment Co avait, il y a deux ans, en service un chariot, pesant il. vide 4.082 kg, pouvant en porter 7.257, aux vitesses de 6,4, 9,6 et 11,20 kilomètres à l’heure, avec moteur à gazoline à trois cylindres de 8 chevaux, deux moteurs de 5 chevaux et batterie de 40 accumulateurs, ayant une capacité de 114 ampères-heure. Nous ne savons pas quels résultats a donnés cette application aux poids lourds d’ un système qui nous semble réservé aux véhicules de vitesse.

§ 6. - Voiture Champrobert.

Nous terminerons cette courte notice sur le système mixte par une voiture dans laquelle il se trouve simplifié, non plus par l’emploi d’une seule dynamo, mais par la suppression de la batterie d’accumulateurs. Nous voulons parler de la voiture Champrobert, que nous a fait connaître l’Exposition de décembre 1901.

La figure 5 en donne un schéma très explicite : le moteur à pétrole M (ordinairement un Buchet à deux cylindres de 8 chevaux), muni d’un régulateur qui l’empêche de s’emballer quand le circuit de la dynamo est ouvert, actionne directement une dynamo génératrice G, dont le courant est envoyé au moteur électrique R, qui commande par engrenages le différentiel de l’essieu d’arrière moteur, du système Coutal et Gasnier.

Le combinateur C et un rhéostat, par des couplages appropriés des deux inducteurs et des deux induits du moteur électrique, donnent 5 vitesses, la marche arrière, un freinage sur résistance et un autre sur court-circuit.

La suppression de la batterie affranchit la voiture d’une surcharge et d’une cause d’augmentation de frais de premier établissement et d’entretien, qui n’est pas négligeable. Mais il ne faut pas oublier qu’elle la prive d’un volant d’énergie, qui lui assurerait une meilleure utilisation du moteur.

Cette suppression lui a fait refuser la qualité de voiture mixte, que nous n’hésitons pas à lui reconnaître, par certains auteurs qui veulent voir simplement en elle une voiture à transmission électrique : effectivement les deux dynamos remplissent ici le rôle des changements de vitesse ordinaires, avec une souplesse dont ces derniers sont incapables et avec une économie réelle, car, en attribuant à chacune des dynamos un rendement de 85 %, le rendement final dépasse un peu 70%, alors qu’avec les transmissions usuelles, il n’atteint guère que 60 %, et, quelquefois, ne dépasse pas 50 %.

Gérard Lavergne,Ingénieur civil des Mines.

Portfolio


[1Voir la Revue des 15 septembre, p. 811 et suiv., 30 septembre, p 8 : ; 3 et suiv. et 15 octobre 1902, p. 916 et suiv.

[2Maison Jeantaud : Compagnie Parisienne de Voitures électriques (système Kriéger) ; L’Electromotion (systèmes Mildè, Columbia, Riker) ; Société Française des véhicules électriques (système Riker) ; Compagnie Française des voitures électro-mobiles ; Compagnie Internationale de transports automobiles (système Jenatzy) ; Maison de Dion-Bouton.

[3M. Jeantaud, dans sa préface des Automobiles Electriques de MM. G. Sencier et A. Delasalle. Paris, Dunod, 1901

[4Parti de 6 ampères-heure au kg de plaques en 1881, lors de sa création par Faure, il avait gagné un demi-ampère-heure par an, jusqu’en1898. Depuis,. il est resté stationnaire (M. Jeantaud, ibidem).

[5En fait, quelques entreprises de ce genre semblent rémunératrices. L’abonnement pour une voiture se paie d’ordinaire 1.200 francs ; la journée comprend une seule charge de batteries et 10 à 12 heures de présence d’affilée, durant lesquelles il est possible de faire 40 à 55 kilomètres, suivant le profil et l’état des routes, le nombre des démarrages et la vitesse moyenne de marche.

[6Rev. qén . des Sc., t. X, p. 144.

[7On a beaucoup parlé d’un accumulateur fer-nickel, avec solution de potasse caustique comme électrolyte, qu’a fait connaître M. Edison au commencement de 1901, et en faveur duquel il revendique une gronde capacité spécifique, la possibilité de charges et décharges rapides, une longue durée. Les plaques sont formées d’une tôle d’acier de 0,61mm d’épaisseur, dans laquelle on a découpé 24 trous rectangulaires. Dans chacun de ces trous, on a placé une boite plate en tôle d’acier au creuset nickelé de 0,075m d’épaisseur, dans laquelle se trouve la matière active : des trous permettent à l’électrolyte d’arriver jusqu’à cette dernière. La matière active est obtenue, pour les plaques négatives, en mélangeant une composition de fer finement divisé, préparée par un procédé chimique spécial, avec un volume à peu près égal de lames minces de graphite, et en comprimant avec une pression d’environ 300 kg par centimètre carré. Pour les plaques positives, on emploie un. mélange, également comprimé, de graphite et d’un composé de nickel, auquel il semble qu’on puisse attribuer la formule NiO². La force électro-motrice de l’élément à fin de charge est de 1,5 volts ; la différence de potentiel moyenne utile en décharge normale est de 1,1 volts. L’énergie spécifique est de 30,85 watts-heure par kg En ce qui concerne le prix, M. Edison estime qu’une fabrication industrielle permettra de vendre les accumulateurs nickel-fer au même prix, à énergie égale, que les accumulateurs au plomb actuels. Il faut attendre qu’une pratique un peu longue se soit prononcée sur leur valeur réelle.

[8Rev. qén, des Sc., t. X, p. 145.

[9Dans notre ouvrage L’Automobile sur route, nous avons aussi décrit celles de MM. G. Richard. H. Monnard, Draullette, Vedovelli et Priestley. Nous n’en dirons rien ici, car elles ne sont guère entrées dans la pratique.

[10Pour obtenir cette dernière, il a fallu modifier le combinateur que nous avons donné. Le nouveau comprend les crans suivants :

  • AH, Marche arrière en première vitesse ;
  • F, Frein électrique en court circuit ;
  • C, Repos et charge ;
  • 1, Première vitesse et démarrage ;
  • 2, Deuxième vitesse ;
  • R, Récupération à 50 volts (descentes) ;
  • 4, Troisième vitesse (montées) ;
  • 5, Quatrième vitesse (normale pour la ville) ;
  • R, Récupération à 100 volts (descentes) ;
  • 7, Cinquième vitesse (faibles montées à grande vitesse) ;
  • 8, Sixième vitesse (grande vitesse en palier).

Les positions 5 et 8, les plus usitées, correspondent à l’excitation série des moteurs. Les positions 4 et 7 correspondent à une excitation compound, qui donne un fort couple moteur à une vitesse réduite. Les positions R correspondent à une excitation shunt, mettant automatiquement les moteurs en état de fonctionner comme génératrices pour recharger les accumulateurs. Cette même excitation se retrouve dans la position de freinage électrique. Le couplage des batteries et des moteurs est, en somme, combiné pour donner le maximum de rendement possible avec la vitesse à obtenir. Le couplage en parallèle des deux demi-batteries, reconnu défectueux, n’est employé qu’exceptionnellement dans des positions transitoires.

[11Cette voiture et la suivante sont des voitures anglaises

[12Il faut, cependant, reconnaître que le réglage par l’admission, tel qu’on le pratique depuis quelques mois, atténue notablement ce défaut.

[13C’était, on le voit, une disposition analogue à celle que M. Heilmann a employée pour ses deux locomotives électriques.

[14Cette dernière est excitée en dérivation ou à excitation shunt, telle que le sens du courant reste le même dans l’enroulement inducteur, quelle que soit la direction du courant aux balais, de sorte qu’en passant de son rôle générateur li. son rôle récepteur, elle continue à tourner dans le même sens que le moteur à pétrole.

[15Le moteur a 4 cylindres de 135mm X 135mm, la dynamo une puissance de 30 chevaux, la batterie 44 éléments Aigle à 13 plaques donnant chacun 60 ampères-heure. Le châssis, en fer cornière, a 4 mètres de longueur sur 0,90m de largeur ; l’empattement est de 2,50m, la voie de 1,40m. Le poids atteint 1800 kg en ordre de marché.

[16M. Kriéger est allé de Paris à Bruxelles (400 kilomètres, dont 141 de pavés) à la vitesse moyenne de 23 kilomètres.

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