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PERFECTIONNEMENTS AUX MODES D'ACTIONNERENT ELECTRIQUE DE VOITURES OU VEHICULES AERIENS OU ANALOGUES ACTIONNES PAR HELIGE.
Convention internationale: demande anglaise du 28 février 1934.
La présente invention est relative à l'actionnement électrique de voitures ou véhicules aériens actionnés par hélice aérienne ou d'autres véhicules analogues actionnés par hélice et suspendus à des lignes aériennes.
L'invention a pour objet des perfectionnements dans les actionnements de ces voitures ou véhicules, permettant d'assembler et de régler le moteur et l'hélice et de les mon- ter ensuite sur la voiture au avion, ou analogue.
Un autre objet de l'invention est de prévoir des per- feotionnements ayant pour but d'amortir des vibrations de tor- sion.
Suivant l'invention, un actionnement électrique dans le but décrit comprend un ou plusieurs moteurs électriques lo- gés à l'intérieur d'une enveloppe, un engrenage de réduction
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porté par la dite envelopoe. lin irbnm Pl-2, -
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fixée sur cet arbre et porté dans des coussinets portés égale- ment par la dite enveloppe et actionnes par le dit engrenage de réduction, et des moyens permettant d'attacher au corps de la voiture, véhicule aérien ou analogue la dite enveloppe com- plète avec moteur ou moteurs, engrenage, arbre d'hélice et hé- lice, le tout formant une unité indépendante..
Grâce au fait que les parties mentionnées ci-dessus sont assemblées en une seule unité, l'hélice aérienne peut être "assortie" au restant de l'unité quant à l'équilibre avant que l'unité ne soit fixée au corps du véhicule, avion ou ana- logue.
Par "assortir" on comprend ceci: faire en sorte qu'il n'y ait pas des vibrations produites par les causes suivantes :
1 - statique hors de l'équilibre, dû au fait que les centres de gravité ne se trouvent pas au centre ;
2 - cynétique hors de l'équilibre;
3 - aérodynamique hors de l'équilibre à cause de vices dans la formation des palettes d'hélice aérienne.
Par le fait que les moteurs, engrenage et autres par- ties sont ainsi disposés, il n'est pas nécessaire qu'un com- promis soit rêalisé entre la meilleure vitesse de rotation de l'hélice aérienne et la meilleure vitesse du moteur.
L'invention comprend également un actionnement électri- que dans le but décrit, comprenant un moteur électrique ayant un arbre d'armature creux, une hélice portée par un arbre qui traverse le dit arbre creux, et supportée par des tourillons portés par l'enveloppe du moteur, un engrenage de réduction logé dans une enveloppe qui est également portée par l'envelop- pe du moteur et grâce auquel l'énergie est transmise du moteur à l'arbre de l'hélice et un élément à rebords ou autres moyens porté par l'enveloppe du moteur et au moyen duquel le moteur, l'engrenage de réduction, l'arbre de l'hélice et l'hélice peu-
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vent être. fixes comme une unité indépendante au corps de,la voiture au véhicule aérien.
L'invention comprend de plus une unité indépendante comme expliqué ci-après, munie d'une enveloppe d'extrémité fixée de manière à pouvoir tourner avec l'arbre d'hélice, la dite enveloppe renfermant l'extrémité extérieure de l'arbre et s'étendant jusqu'à la dite enveloppe qui forme partie inté- grale de l'unité indépendante.
La présente invention comprend également une unité d'actionnement dans le but décrit, consistant en une combinai- son sous forme d'une unitéindépendante d'un moteur électrique d'une hélice aérienne, d'un engrenage de réduction entre le moteur et l'hélice et un dispositif ou des dispositifs d'em- brayage par glissement ou non positifs incorporés dans le méca- nisme d'actionnement, ce qui amortit les oscillations de tor- sion.
L'invention comprend également une unité motrice telle que spécifiée dans les alinéas précédents, ayant une roue d'en- grenage fixée sur l'arbre moteur, un certain nombre de pignons s'engageant avec eux et actionnant une autre série de pignons qui font prise avec une roue dentée fixée sur l'arbre d'hélice et des embrayages à friction incorpores dans chacune des séries de pignons, ce qui fait amortir les oscillations de torsion.
Dans les dessins ci-joints :
Fig. 1 est une élévation sectionnelle d'une unité motrice, l'unité étant montrée fixée à un véhicule suivant l'invention et avec un seul moteur.
Fig. 2 est une coupe faite le long de la ligne A - A, figure 1.
Fig. 3 est une élévation, en partie en coupe, d'une paire de pignons avec aispositif d'embrayage qui lui est incor- pore.
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Fig. 4 est une élévation sectionnelle d'une unité motrice avec plusieurs moteurs suivant l'invention, l'unité étant montrée fixée au véhicule, et
Fig. 5 est une coupe faite le long de la ligne B - B, figure 4.
En se reportant plus particulièrement aux figures 1, 2 et 3 :
1 est un moteur électrique de construction courante mais prévu avec un arbre d'armature creux 2, porté sur des roulements à billes3 et 4 portés par deux couvercles d'extré- mité 5 et 6 de l'enveloppe 7 du moteur.
L'arbre d'hélice 8 traverse l'arbre d'armature 2 et à cet arbre 8 se trouve fixée l'hélice aérienne 8a. Le dit arbre est porté à son extrémité intérieure, c'est-à-dire à l'extré- mité éloignée de l'hélice, dans un tourillon 9 à double pous- sée porté par le couvercle 5 de l'extrémité intérieure de l'en- veloppe du moteur. Fixée sur l'extrémité extérieure de l'arbre d'armature se trouve une roue dentée droite 10 avec laquelle font prise un certain nombre de pignons 11 de construction spéciale, l'arbre de chacun d'eux ayant un pignon pltis petit ,la formé solidairement avec lui. Le pignon 11 a son tour fait prise avec un pignon 12 fixé sur l'arbre d'hélice 8.
Les ar- bres de chaque paire de pignons 11 et 11a sont portés à leurs extrémités intérieures, par des roulements à billes 13 logés (tans des cavités annulaires formées sur la face extérieure du couvercle 6 de l'extrémité extérieure de l'enveloppe du moteur.
Les autres extrémités des dits arbres sont portées par des rou- lements à billes 14 logés dans des cavités annulaires formées dans une plaque 15 qui forme un couvercle d'engrenage. La dite plaque est munie d'un moyeu.16 à l'intérieur duquel se trouve logé un roulement à billes 17 à travers lequel s'étend l'arbre de l'hélice. Le commutateur est situé à l'extrémité du moteur, qui est éloignée de l'hélice.
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La plaque de couvercle extérieure 6 de l'enveloppe du moteur est munie d'un croisillon 18 ayant un rebord 19 qui se conforme au corps 20 du véhicule terrestre ou aérien et est adapté à être fixé à celui-ci, et à ce rebord se trouvent fi- xées des plaques ae revêtement 21 formées en sections, de for- me tronconique et s'étendant jusqu'à la dite plaque 15 de cou- vercle d'engrenage et'fixée à celle-ci.
Fixée à l'arbre de l'hélice se trouve une enveloppe en tôle légère, destinée à tourner avec l'hélice et à se conformer à la configuration du véhicule. Elle consiste en une plaque diaphragme circulaire 22 fixée à un rebord 23 fixé à l'arbre d'hélice et fixé à un rebord dressé 24 à son diamètre intérieur, avec une partie des plaques de revêtement s'étendant entre les palettes de l'hélice et une partie des plaques de revêtement
25 qui est logée et fixée avec le dispositif de verrouillage de l'écrou d'hélice 26.
Avec des hélices en bois ce nez tournant du véhicule serait fait en tout ou en partie solidaire du bossage de l'hé- lice.
Les pignons 11 de la construction spéciale mentionnée ci-dessus sont formés par une série de plaques 27 montées de manière à tourner avec leurs arbres, les aites plaques prenant chaque plaque alternative dans un embrayage à plaques multiples (voir fig. 3). chaque autre plaque 28 est prise par le pignon qui est situé axialement et périphériquement par les couvercles 29 de l'embrayage à plaques. Dans ce but, un logement est for- mé dans le couvercle intérieur et un anneau 30 fendu suivant un diamètre est inséré dans ce logement et s'appuie contre les extrémités des encoches formées sur l'arbre de sorte que le pignon est ainsi situé axialement.
Le tout est tenu ensemble Par des boulons ou rivets avec des rondelles formant ressort et la pression entre les plaques de l'embrayage est ,ainsi ré-
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glée et maintenue. Ces pignons font prise avec la roue dentée fixée sur l'arbre d'armature comme dit ci-dessus.
Il est à noter que le moteur, l'enveloppe, l'arbre de l'hélice et l'hélice peuvent être réunis en une unité qui pour- ra être fixée au véhicule. En enlevant les plaques 21 recou- vrant l'engrenage, on peut fixer une console temporaire au couvercle de l'enveloppe extérieure du mateur de sorte que l'unité pourra être suspendue au-dessus de son centre de gra- vite pour être enlevée du véhicule. Les avantages de ce systè- mes sont les suivants : a) des unités matrices complètes peuvent être retirées et rem- placées pour une raison quelconque. b) l'hélice aérienne peut être "assortie" au restant de l'uni- té quant à l'équilibre, avant d'être fixée au véhicule.
Avec un moteur accouplé directement à une hélice aérien ne un compromis doit être réalisé entre la meilleure vitesse du moteur et la meilleure vitesse de 1"hélice. Et puisqu'il y a une très faille 'variation dans la vitesse de rotation de l'hélice aérienne à mesure que la vitesse du véhicule augmente de zéro à un maximum, le moteur et l'hélice peuvent être cons- truits tous deux pour leurs meilleures vitesses si un engrena- ge de réduction tel que montré est.incorporé, le rapport des engrenages étant égal au rapport'entre la meilleure vitesse d'hélice et la meilleure vitesse de mateur..
Comme la vitesse linéaire de la palette d'hélice à son extrémité est fonction de l'étendue du bruit d'hélice, on ob- tient une hélice'pratiquement silencieuse sans nuire au rende- ment général.
De plus, le dispositif décrit permit également de don- ner une forme aérodynamique à cette partie d'hélice, notamment au bossage et aux racines aes palettes, qui diminuent le rende- ment de l'hélice sielles sont exposées dans l'air qui se-déplace.
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Le dispositif d'embrayage à plaques en connexion avec les pignons présente les raisons d'être suivantes :
Si chaque paire de pignons 11 et lla est fixée rigide- ment ensemble sur les arbres respectifs, il sera impossible d'arranger que des quantités égales d'énergie soient transmi- ses par chacun des quatre arbres ; fait, les chances sont toutes en faveur d'un seul arbre transmettant toute l'énergie.
L'intention est par conséquent de simplifier l'assemblage et en réglant convenablement la pression entre les plaques de s'assu- rer que ohaque arbre prend à peu près la même quantité d'éner- gie, et si des vibrations de torsion se produisent dans l'ar- bre de l'hélice à cause de vents latéraux sur les palettes de 1"hélice, les embrayages à plaques, en glissant, amortiront ces vibrations et empêcheront des efforts de torsion excessifs dans l'hélice et dans l'arbre de l'armature.
Dans l'unité motrice montrée dans les figs. 4 et 5 quatre moteurs 40, 40a, 40b et 40c sont employés, mais il est entendu que tout autre nombre de mot.eurs peut être employé.
Chaque moteur est complet en lui-même, ayant une arma- ture séparée, aes bobines de champ, des pôles auxiliaires, et sa propre culasse, de sorte qu'il y a quatre moteurs électri- ques distincts à courant continu., au point de vue électrique et magnétique. Il est cependant bien entendu que l'invention n'est pas limitée à cela, car par exemple les quatre culasses peuvent être combinées en une seule.
Les moteurs employés sont du type courant excepté que les culasses sont aplaties là où elles se touchent. Les armatu- res sont ae préférence faites plus longues et de diamètre plus petit que d'ordinaire, afin que les centres des moteurs se trou- vent l'Un près de l'autre et que les diamètres des roues den- tées fixées aux prolongements des arbres d'armature, soient réduits autant que possible.
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Chaque moteur actionne au moyen d'un pignon denté 41 une roue dentée droite ordinaire 42, qui est montée sur l'ar- bre 43 de l'hélice, auquel l'hélice 60 est clavetée. L'engrena- ge est de préférence doublement hélicoïdal, ce qui avec le aoussinet à double poussée mentionné ci-après, permet de situer axialement les arbres d'armature.
Les coussinets d'arbre d'armature 46 qui sont du type radial sont logés dans deux couvercles d'extrémité 44 et 45 des moteurs, l'un de ces couvercles 44 prenant les quatre coussinets d'armature à l'extrémité du commutateur. Les couvercles d'extré- mité sont boulonnés,ou fixés d'une autre manière appropriée, à l'enveloppe 47 qui porte les culasses des moteurs, en formant ainsi une seule unité rigide.
Le couvercle 45 qui éloigne les quatre armatures de 1 extrémité du commutateur est muni d'un rebord au croisillon 48 pour fixation à une plaque circulaire de rebord 49 qui est, au peut être fixée rigidement au châssis 50 du véhicule par des plaques d'éclissage,
Le coussinet 51 qui porte l'arbre 43 adjacent à l'héli- ae est logé dans un châssis 52 analogue à un croisillon, et qui est fixé rigidement aux rebords ou croisillon 48 du couver- cle d'extrémité éloigné de 1"extrémité du commutateur des mo- teurs par des membres longitudinaux 53 et des segments de pla- ques de recouvrement 54, assemblés suivant un tronc de cône, Le coussinet radial intérieur 55 de l'arbre d'hélice peut être logé dans un des deux couvercles d'extrémité des moteurs, mais de préférence dans le couvercle qui est éloigné de l'extrémité du commutateur,
afin de soutenir l'arbre d'hélice près de la roue droite ordinaire.
Un coussinet à double poussée 56 peut être fixé à l'en- veloppe du moteur pour porter l'extrémité intérieure de l'arbre de lnhélice. on pourra employer un coussinet à double poussée Mitchell ou autre forme convenable de coussinet à double pous- sée.
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Un autre châssis 57 en forme de croisillon et une fixa- tion ou prolongement 58 du dispositif de verrouillage 59 pour l'écrou qui fixe l'hélice à son arbre, sont adoptés pour for- mer une enveloppe légère en tôle qui s'adapte aux lignes aéro- dynamiques du véhicule, Si une hélice en bais est employée la basse peut être formée d'une manière spéciale, en tout ou en partie, pour prendre la configuration mentionnée.
Le dispositif décrit ci-dessus permet de ventiler les moteurs d'une manière efficace. Les moteurs avant peuvent être refroidis par un courant forcé de 1'hélice avant, et les mo- teurs arrière par ventilation induite de l'hélice arrière. On verra facilement que la quantité d'air pour la ventilation dé- pendra surtout de l'énergie transmise à l'hélice, et il sera ainsi évident qu'une ventilation efficace sera obtenue pour tous les moteurs.
Puisqu'une ventilation efficace augmente la vitesse du moteur; la ventilation du moteur de la manière décrite permet d'avoir un mateur plus petit de poids réduit par rapport aux moteurs qui seraient employés si la ventilation était mains efficace.
L'aménagement électrique des mateurs est tel que leur contrôle peut être réalisé avec une grande eff icacité. Si on emploie des résistances de démarrage dans le circuit d'armatu- re, elles seront maintenues dans le circuit pendant une période de temps si courte qu'elle soit presque négligeable. Au démar- rage, tous les huit moteurs, c'est-à-dire quatre à chaque ex- trémité du véhicule, sont connectés en série sur la ligne. Ceci correspond au premier arrêt du contrôleur si on n'emploie pas les résistances de démarrage mentionnées ci-dessus, Lorsque le contrôleur est au deuxièmearrêt, les deux séries de quatre mo- teurs sont connectées en série, parallèle sur la ligne.
Dans la troisième position du contrôleur, quatre séries de deux
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moteurs sont connectées en sériel-parallèle sur la ligne. En général cet arrêt est le dernier lorsqu'il s'agit de conditions de fonctionnement normales.
Au démarrage, les moteurs électriques doivent vaincre seulement l'inertie de l'armature, hélice et engrenage. Ce n'est qu'après que l'hélice a atteint environ la moitié de sa vitesse de rotation que toute poussée appréciable est disponi- ble, de.sorte que les moteurs atteignent pratiquement la vites- se désirée avant que le véhicule n'ait commencé à se mouvoir, et les moteurs ne doivent produire au démarrage aucun courant de surcharge ou d'effort statique. L'énergie disponible requise pour absorber la surcharge peut par conséquent être réservée pour être employée dans le cas de vents frontaux ou de pentes.
Ceci peut être effectué dans le cad d'un certain nombre de mo- teurs, par exemple huit, par un arrangement dans lequel le der- nier arrêt du contrôleur est employé pour connecter les huit moteurs en parallèle sur la ligne, en fixant ainsi l'énergie de surcharge nécessaire pour les vents frontaux et fortes pentes.