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"COMBINATEUR DE CIRCUITS ELECTRIQUES
APPLICABLE A LA TRACTION"
La présente invention a pour objet un combi- nateur de circuits électriques dont la manoeuvre se fait en deux étapes à l'aide d'un mécanisme qui sera décrit plus loin.
Dans une première étape on peut, à l'aide dtune commande à main, placer le combinateur dans un cer- tain nombre de positions de préparation.
A chacune de ces positions de préparation correspond un même nombre-de positions qu'on appelle positions de marche..
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Dans une seconde- étape on peut, à partil de la position de préparation qui a été précédemment réalisée, amener le combinateur dans les positions de marche qui lui correspondent. Dans cette seconde étape le combinateur est ma par un servo-moteur électromagnétique ou par un servo- moteur pneumatique ou hydraulique ou par tout autre servo- moteur qui donne naturellement un mouvement de translation.
Quand le combinateur se trouve dans une position de marche, la commande à main est débrayée de l'axe du dit combinateur et est immobilisée dans une position exactement repérée. Le débrayage de la commande à main et son verrouil- lage à l'arrêt se produisent tout au début du mouvement qui doit amener le combinateur dans la position de marche. Le combinateur étant dans une position de marche, si on coupe volontairement ou involontairement le courant qui excite le servo-moteur électromagnétique, le combinateur revient rapi- dement et automatiquement dans la position de préparation correspondante.
Ce combinateur est décrit ci-dessous en regard des fig. 1 à 5 des dessins ci-annexés dans sa réalisation la plus générale. Il est exposé par la suite, à titre d'exem- ple, en regard de la fig. 6 les modalités d'application à la traction électrique d'un combinateur jouissant des propriétés énoncées ci-dessus, modalités qui rentrent naturellement dans le cadre de l'invention.
Le combinateur se compose de deux parties : le combinateur proprement dit et le mécanisme qui le commande.
Le combinateur proprement dit peut être exécuté sous une forme quelconque, par exemple, sous la forme d'un tambour isolant portant des pièces conductrices et se déplaçant devant des doigts de contact ou encore sous la forme
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d'une batterie de contacteurs commandes-par un arbre à cames ou sous n'importe quelle autre forme appropriée.
Le combinateur proprement dit est seulement caractérisé en ce que : les crans ou positions qu'il peut occuper se succèdent suivant plusieurs séries qui comportent chacune un même nombre de crans ; dans chaque série existe une seule position de préparation et les crans de marche de la série sont répartis de part et d'autre du cran de préparation de la série. Par exemple, si les séries de position comportent cinq crans, il y.aura quatre crans de marche et un cran de préparation dans chaque série. Les positions N 3-; N 8 et N 13, etc... du combinateur seront les positions de pré- paration des première, seconde, troisième, etc.:, séries, les autres crans du combinateur seront les positions de marche correspondantes.
Le mécanisme qui entraîne le combinateur est décrit, ainsi qu'il a été dit précédemment, en regard des fig. 1 à 5 des dessins ci-annexes.
La 1 est une vue en plan ;
La fig. 2 est.une perspective cavalière par- @ tielle; La fig. 3 est une perspective cavalière partielle complétant la f ig. 2 ;
La fig. 4 est une vue'de détail, en-perspective ;
La fig. 5 est une perspective correspondant à la fig. 2 montrant une autre position du mécanisme de commande du co mbinateur.
Sur toutes ces figures, les mêmes lettres de référence désignent les mêmes éléments ou organes.
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Le dit mécanisme de commande comporte les arbres suivants : I .- Un arbre A1 dont une extrémité commande le combi- nateur proprement dit. A l'autre extrémité, l'arbre A1 porte une pièce B qui peut être entraînée par la commande à main. Entre le combinateur et la pièce B, l'arbre A1 porte encore deux disques à encoches ; l'un d'eux, le disque Dsert à rendre sensible le passage des crans de prépara- tion à la personne qui manoeuvre la commande manuelle, l'autre disque Dreçoit les impulsions de la commande élec-
2 tromagnétique.
2 .- Un arbre A2' qui se trouve dans le prolongement de l'arbre A ; l'extrémité extérieure de cet arbre A
2 reçoit le mouvement de la commande manuelle et l'autre extrémité, en regard de la pièce B, porte le dispositif qui embraye, ou débraye, les arbres A et A.
3 .- Un ou plusieurs arbres A, parallèles aux arbres A1 et A2' qui ne sont soumis qu'à un mouvement de rotation
1 2 partielle. Le nombre de ces arbres A est égal au nombre de
3 crans de marche qu'il faut réaliser à partir d'une position de préparation.
Sur chaque arbre A3 sont calés quatre bras :
Le bras L1 qui a son extrémité articulée sur une biellette le reliant au noyau d'un électro-aimant M. Sur la fige 1, le bras Lest visible sur l'arbre A situé dans la partie inférieure de la figure, l'électro-aimant M étant enlevé dans ce but.
Le bras Lse termine par un doigt ± qui entraîne le disque D'en s'accrochant à des encoches d'avancement e (voir fig. 2) dont ce dernier est muni à cet effet.
Le bras L3 qui commande par son extrémité libre l'embrayage et le débrayage de l'arbre Aavec l'arbre A,
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ainsi qu'il sera exposé en détail par la suite. Il fait dépendre la liaison entre ces arbres de la position occupée par l'arbre A3' donc de la position occupée par l'arbre A et par le combinateur proprement dit.
Le bras L4 subissant de rappel d'un@res- sort R qui ramène le mécanisme dans la position de repos ou de préparation dès que 1'électro-aimant M n'est plus excité,
Les organes qui embrayent les arbres A1 et A2 quand le combinateur est dans une position de préparation- et qui les désolidarisent dès que le combinateur commence son mouvement vers une position de marche, sont agencés comme suit :
Une bague 0 est enfilée sur l'arbre Aà l'ex- trémité de cet arbre qui est en regard de l'arbre A1' La liaison entre la bague C et l'arbre A2 permet à la-dite bague de coulisser librement dans le sens axial, mais elle empêche la rotation de'cet organe relativement à l'arbre à .
Sur la fig. 1 et en perspective sur la fig. 3, la bague 0 est creusée d'une rainure longitudinale tandis' que l'arbre A porte un ergot formant cale et engagé dans,
2 cette rainure,mais tout autre dispositif approprié réalisant la liaison déterminée ci-dessus peut être adoptée,
La bague 0 porte aussi deux regots e1 et e2.
Dans une des positions extrêmes que peut - occuper la bague 0 par rapport à l'arbre A , l'ergot e vient s'engager dans une encoche portée par la pièce B, qui est solidaire de l'arbre A , Les arbres A et A se trouvent
1 1 2 ainsi embrayés et en manoeuvrant la commando manuelle on peut entraîner l'arbre A1 et le combinateur,
Dans l'autre position extrême que peut occuper .alternativement la bague 0, l'ergot e2 vient s'engager dans @ une encoche portée par une pièce fixe(Sur les fig. 1 et 3
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cette pièce fixe est le palier de l'arbre A2).
L'ergot e1 se trouve alors dégagé de la pièce B et la rotation de l'arbre A1 se fait librement alors que la rotation de l'arbre A2 -se trouve empèchée par l'ergot e2. Le servo-
2 moteur électromagnétique peut manoeuvrer librement le combinateur etla commande manuelle est verrouillée dans une position de repos.
Il reste à voir par quel mécanisme la bague C est amenée dans l'une ou dans l'autre des positions ex- trêmes envisagées ci-dessus :
La bague C est creusée extérieurement d'une gorge g qui s'étend sur tout son pourtour. Dans cette gorge sont engagés deux courts axes à1 et a2 qui sont portés par les extrémités d'une fourche F et dirigés vers l'intérieur de la fourche (fig. 3).
La bague 0 peut ainsi'tourner librement par rap- port aux axes a1 et a2 mais'tout déplacement de ceux-ci qui comporte une composante suivant l'axe de la bagne C fait coulisser cette dernière dans le sens axial par rap- port à l'arbre A .
La fourche F qui porte les axes 1 et a2 peut basculer autour d'un axe X-X' disposé horizontalement et transversalement par rapport à l'arbre A .
Un ressort sollicite la fourche F à se délacer dans le sens qui assure l'embrayage des arbres A et il et une butée réglable limite le déplacement de la fourche F sous l'effet du ressort .
La fourche F porte encore des axes autour des- quels tournent librement des galets r. Dans le cas repré- senté fig. 1 et fig. 3 on a supposé que l'on ne devait réaliser que deux positions de marche correspondent à une
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position de préparation de sorte qu'il nty a qu deux arbres A3 et la fourche'? ne porte que deux galets r. Les axes de ces derniers sont dans le prolongement 'extérieur à la fourche F des axes a1 et a2.
0'est par l'intermédiaire d'un de ces galets .,, que chacun des bras L correspondant à chacun des arbres A commande le déplacement axial de la bague C. A cet effet, .. l'extrémité du bras L 3 porte un arc de roulemènt (fig. 1,
3 et vue de détail fig. 4).
Dans la plus grande partie de son développement, 'arc s présente au galet r un chemin de roulement qui est dans un plan perpendiculaire à l'arbre A , seule l'extrémité supérieure de l'arcs est taillée en biseau et présente au galet r un chemin de roulement qui est contenu dans un plan incliné sur le plan précédent.
Le calage du bras L sur l'arbre A 3 est tel que lorsque la partie inférieure de l'arc s porte sur le galet r, la bague C est amenée dans la position qui débraye les arbres,4 et A2
1 2
Le mode de fonctionnement du mécanisme de commande est le suivant :
Quand l'électro-aimant M n'est pas excité, la partie inférieure de l'arc s n'est pas amenée en contact avec le galet r de sorte'que les arbres A1 et A sont
1 2 embrayés sous l'action du ressort ,.
Dès que l'on excite l'électro-aimant M, le bras L commence à tourner dans le sens contraire à.celui des aiguilles d'une montre et amène le biseau de l'arc de roulement s en contact avec le galet r; ce dernier se déplace sur le biseau et par suite la bague 0 est amenée dans la position qui détermine le débrayage des arbres A1 et A2. Il est important ,de remarquer que le débrayage des
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arbres Aet A est obtenu dès les premiers instants
1 2 du mouvement et que dans la suite du déplacement du bras L3 le galet r roule libre lent sur la partie de l'arc s qui présente un plan perpendiculaire à l'arbre
A.
3
Ainsi le dispositif décrit ci-dessus permet de commander le combinateur à la main si aucun des électro- aimants M ne se trouve excité, donc si le combinateur est dans une position de préparation.
Quand le servo-moteur électromagnétique commence le mouvement qui fait passer le combinateur de la position de préparation à une position de marche, la manoeuvre ma- nuelle du combinateur est rendue impossible. Le verrouil- lage de la commande manuelle et son débrayage de l'arbre
A1 commandant le combinateur se produisent tout au début du mouvement et bien avant que le combinateur ne soit sorti de la zône dans laquelle la combinaison des circuits de la position de préparation se trouve réalisée.
On va examiner maintenant comment est déterminé l'entraînement du disque D2 par les doigts ± portés par les bras L :
2
Les encoches d'avancement eradiales portées par le disque D2 sont disposées à sa périphérie de façon que .pour chacun des crans de préparation du combinateur il se présente une encoche devant chacun des doigts d.
Le dispositif étant au repos dans une position de préparation (fig. 2) si on excite un des électros M, le bras L2 qui lui correspond va tourner autour de l'arbre A3 correspondant,dan s le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre.
La rotation du bras L se fait d'abord à vide sur
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un pâtit parcours angulaire, (c'est pendant .de parcours que le mécanisme déjà décrit débraye les arbres A1 et A2).
Ensuite le doigt ± vient frapper le disque D dans'
2 l'encoche e qui se trouve en face de lui. Il, entraîne
3 par suite le disque Det le fait tourner dans. le' sens des aiguilles d'une montre d'un certain angle jusqu'à l'amener dans la position qui met le combinateur dans la position de marche désirée. A ce moment, le doigt Teste engagé dans l'.encoche radiale .si, , considérée.
Si on supprime l'excitation de l'électro- aimant M, un ressort de rappel R agissant sur le bras L
4 ramène le bras L vers la position de repos, le doigt d resté engagé dans l'encoche e ramené le disque D vers
3 2 la position de préparation..
Il est important.de remarquer que l'en- trée des encoches portées par le disque D est profilée suivant un biseau tangentiel à la trajectoire du doigt autour de l'arbre A ; de cette façon le doigt ,, ramène exactement le combinateur dans sa position de préparation.
.Le disque D , en plus de's encoches d'avan- cernent e3' comporte trois rainures destinées à recevoir lors de la montée du bras L le corbeau du levier L
2 (fige 2 et5). Cette disposition a pour but d'empêcher le mécanisme de dépasser, sous l'action de rappel du ressort. ?,la position de préparation marquée sur le disque D. disque D1. Lorsque l'électro M n'est pas excité, le Lorsque l'électro M n'est pas excité, le bras L2 s'appuyant sur le levier L5 libère le disque D2 et permet au dispositif d'être actionné à la main pour- le choix de la position de préparation.
Il est naturellement loisible, sans sortir du cadre de l'invention, d'agencer les éléments
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tot t'r' du nouveixn ".L" ' 't /'1 J ' constitutifs du nouveau due circuits c,.3CGTIÇLUGS de manière à réaliser des variantes iîl'(;SC:1t..nt les pro- ;Jriétés fondamentales sus-indiquées et se coe:laart:ît pra- tiayuenienE de la mêüo façon que le dispositif décrit en regard des fig'. 1 à 5.
Ainsi qu'il a été ,2molacê i- 6 ce; e il va être expose, à titre d'exemple, la façon particulière
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dont le combinateur décrit ci-dessus ou un c.tltil1:.tenr analogue, tombant sous le coup de la présente invention, peut être appliqué à la traction électrique.
Les modalités suivant lesquelles est réalisée cette application entrent naturellement dans le cadre de l'invention.
Il convient de préciser que par combi- natéur analogue au combinateur décrit on entend un combi- nateur qui présente les deux propriétés fondamentales ci- après :
1 .- la manoeuvre se faiten deux étapes : une première étape dans laquelle la manoeuvre est manuelle et au cours de laquelle on installe le combinateur dans une position de préparation ; une seconde étape dans laquelle la ma- noeuvre se fait par un servo-moteur quelconque et au cours de laquelle on installe le combinateur dans une position de marche à partir de la position de préparation installée à la main dans la première étape.
2 .- le combinateur revient automatiquement à la position de préparation s'il y a interruption volontaire ou involontaire du courant qui alimente ou qui commande l'alimentation du servo-moteur.
Le mécanisme qui entraîne le combina-
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leur.et qui règle la liaison entre celui-ci et la commande manuelle peut donc être le mécanisme déjà décrit ou tout autre mécanisme analogue.
Dans Inapplication considérée, les positions que le combinateur peut occuper se partagent -en un certain nombre de séries composées chacune d'une position de pré- paration et de deux positions de marche. Si le véhicule à traction électrique comporte n. moteurs les différentes séries de positions que le combinateur pourra présenter se partagent comme suit :
1 série de positions correspondant à la mise en ser- vice des à moteurs du véhicule
N séries de positions correspondant chacune à un des n modes de fonctionnement avec mise hors service d'un des n moteurs du véhicule. n (n-1) séries de positions correspondant aux modes de lx2 fonctionnement avec mise hors service de deux quelconques des n moteurs du véhicule n (n-1)...1 =n série de positions correspondant aux 1 2 3...(n-1) modes de fonctionnement avec un seul des n moteurs installés sur le véhicule.
Le nombre des séries de positions mentionnées ci-dessus constitue un maximum que le combinateur ne pré- sentera pas toujours en pratique.
Les trois positions qui composent une série sont les suivantes :
1- La position de préparation dans laquelle le combi- nateur met en court-circuit tous les moteurs qui sont en service dans le mode de fonctionnement auquel la série se rappprte. Quand le combinateur est installé dans cette
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position les moteurs s'amorcent en génératrice série des que l'on entraine le véhicule dans un sens inverse au sens de marche qui est détermine par les inverseurs des moteurs.
Les acteurs débitant en court-circuit freinent énergiquement le mouvement de recul du véhioule
2 - Une position de marche qui combine les circuits pour la marche en traction avec les moteurs qui sont en service dans le mode de fonctionnement au- quel la série se rapporte.
3 - Une autre position de marche du combi- nateur qui installe les circuits pour la marche en freinage, freinage rhéostatique ou 1; 1 en freinage avec récupération, en utilisant les seuls moteurs qui sont en service dans le mode de fonctionnement auquel la série se rapporte.
En plus des éléments qui com inent les circuits, le combinateur comporte encore un interrupteur à grande capacité de rupture insère dans le circuit général des moteurs ; il est ouvert quand le combinateur est placé dans une position de préparation et fermé quand le combinateur se trouve dans une position de marche.
La présence de cet interrupteur a pour but de préserver les éléments du combinateur. de l'érosion due aux étin- celles de rupture du courant.
A cet effet la fermeture et l'ouver- ture de l'interrupteur chevauchent la fermeture et couverture des contacts qui combinent les circuits, de façon qutun contact du combinateur proprement dit ntait jamais à fermer ou à ouvrir un circuit sous cou- rant.
Ainsi conçu le combinateur peut
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remplir les rôles suivants :
Manoeuvre à la main il sert n'éliminateur de moteurs avariés.
Manoeuvre à l'aide du servo=moteur il combine les circuits pour la marche en traction 'ou pour la marche en¯freinage,
En cas de suppression volontaire ou invo- lontaire du courant qui alimente ou bien qui commande l'alimentation de son,servo-moteur il coupe automatique- ment et lmmédiatement le circuit des moteurs à la façon d'un interrupteur général, puis il se met dans une posi- tion pour laquelle la marche en arrière du véhicule se trouve freinée d'une façon énergique.
Cette façon de réagir à la suppression du courant de contrôle constitue un facteur important de sécurité quand le véhicule moteur est commandé à partir d'un poste qui est porté par un autre véhicule du train, c'est-à-dire dans le cas où une rupture d'attelage peut faire échapper le véhicule considéré au contrôle du méca- nicien.
La fig. 6 des dessins ci-annexés repré- sente le.schéma d'application du combinateur.à un véhicule équipé à l'aide de deux moteurs électriques à courant continu.
Les trois séries -de positions que le combinateur peut occuper se rapportent aux modes de fonc- tionnement suivants :
Les deux moteurs sont en service ;
Le moteur 1 est seul en service ;
Le moteur II est seul en service
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- - Dans chaque série les positions que le combi- nateur peut occuper sont :
La position 01 ou position de préparation pour laquelle chaque moteur est mis en court-circuit ;
La position M1 ou position de marche en traction ;
La position F1 ou position de marche en freinage rhéostatique.
T représente l'interrupteur qui ouvre et qui ferme le circuit général en liaison avec les positions occupées par le combinateur ;
R1 représente un interrupteur ouvert quand,le controller est en position C et ferme dans toutes les autres positions de celui-ci ;
S représente un interrupteur ferme pour le couplage en série des moteurs et ouvert pour leur couplage en parallèle ;
P et P' représentent des interrupteurs qui sont ouverts pour le couplage en série des moteurs et qui sont fermés pour leur couplage en parallèle.
Le controller peut être quelconque.