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Transmission de force mécanique-hydraulique pour automotrices @ sur rails et véhicules analogues.
La présente invention concerne une transmission de force pour automotrices sur rails à commande par moteurs à combustion interne et véhicules analogues dans lesquels, en particulier à cause de la masse des pièces rotatives et des grandes résistances de marche, l'adaptation du couple de rotation de la commande aux résistances de marche et le passage d'une vitesse à l'autre occasionnent des difficultés dues aux interruptions dans la forée de traction car, par suite des temps de manoeuvre relativement grands, il se ,produit une réduction de la vitesse de marche dans les pauses de manoeuvre, un lent démarrage, un pouvoir d'accé- lération insuffisant du véhicule et des chocs dans la commande,
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Afin d'éviter le saut dans la force de traction se produisant dans les mécanismes de changement de vitesse mécaniques pendant le passage d'une vitesse à l'autre, on a prévu des mécanismes de transmission dans lesquels un mécanisme hydraulique à courant est monté en avant du méca- nisme de changement de vitesse mécanique et on obtient par ce mécanisme hydraulique une transformation du couple dans l'intérieur des vitesses ou étages de transmission et une adaptation des valeurs finales du couple de rotation aux points de manoeuvre. Toutefois, pour la, manoeuvre des vitesses dans le mécanisme de changement de vitesse, il est nécessaire de prévoir un embrayage à friction principal par lequel le flux de force est interrompu pendant la manoeuvre.
Dans ce cas, la transition recherchée par l'utilisa- tion du mécanisme hydraulique à courant d'une vitesse ou étage de transmission à l'autre n'existe plus. En outre, un passage d'une vitesse à l'autre nécessite un certain espace de temps à cause de l'accélération ou du ralentissement des éléments à mettre en action de l'embrayage à friction, surtout lorsque ce dernier ne doit pas être trop encombrant et lorsque l'usure des surfaces de friction ne doit pas dépasser une certaine valeur minimum. Des transmissions de ce genre comportant des embrayages à friction présentent également avant tout cet inconvénient que les forces de masses des éléments rotatifs de l'embrayage à friction et du circuit hydraulique rendent l'enclanchement de l'embrayage difficile.
Au démarrage et lors des changements de vitesses, elles donnent lieu à des chocs assez violents qui provoquent une grande usure .
Toutes ces difficultés sont supprimées selon l'invention .
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du fait que l'on prévoit pour la transmission de force un mécanisme de changement de vitesse mécanique comportant des accouplements à griffes à dépassement (rationnellement sous la forme d'accouplements de changement de vitesse) combiné avec un mécanisme hydraulique à courant disposé devant ce dernier et comportant un rotor de turbine pouvant être retiré du circuit .
Il existe déjà des mécanismes de changement de vitesse comportant des accouplements à griffes à dépassement, Par la combinaison avec un mécanisme hydraulique à courant comportant un rotor de turbine pouvant être retiré du cir- cuits non seulement on épargne l'embrayage à friction lui- même avec ses surfaces sensibles et soumises à l'usure, mais on obtient encore une série d'avantages particuliers.
Avant tout, le rotor de turbine mobile assume aussi en même temps le rôle des dispositifs auxiliaires usuels pour obtention de courts laps de temps de manoeuvre en vue de l'accélération de la manoeuvre. En effet, lorsque la moi- tié se trouvant du côte de la commande de l'accouplement de manoeuvre à embrayer doit être accélérée pour l'obten- tion du nombre de tours de dépassement, cette moitié d'ac- couplement est amenée sans à-coups au plus vite au nombre de tours de dépassement lors du réenclanchement du rotor de turbine dans le circuit hydraulique et il est alors en- clanché sans aucun choc,
Le nombre de tours d'une moitié d'accouplement se trouvant du côté de la commande et qui doit être ralentie pour obtenir le nombre de tours de dé- passement peut être réduit au nombre de tours d'enclandhe- ment lors du dégagement du rotor de turbine par l'effet de frein se produisant dans ce dernier sans plus et lorsque
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cela est nécessaire à l'aide d'un simple aubage auxiliaire.
Les dispositifs auxiliaires de manoeuvre autrement nécessai- res pour l'obtention de courts laps de temps de manoeuvre ne sont donc plus utiles dans une transmission de force selon l'invention ,
L'invention crée une transmission de force qui satis- fait à toutes les conditions posées dans des véhicules de ce genre. Les tempsde manoeuvre les plus courts sont ob- tenus avec une courte interruption de la force de traction pendant le changement de vitesse.
La masse des éléments tournants avec le rotor de turbine du mécanisme hydraulique est faible et le mécanisme de changement de vitesse utilisé rend possible une augmentation ou une réduction subite du nombre de tours au nombre de tours d'enclanchement des accouplements de manoeuvre ,
Un enclanchement accéléré de la même façon, tel qu'il peut être obtenu par le dispositif Selon l'invention, n'est pas possible dans d'autres mécanismes de changement de vites- se à accouplements à griffes .
Des mécanismes de changement de vitesse à accouple- ments de synchronisation ne peuvent également pas être uti- lisée de cette manière, parce qu'avec l'accélération ou le ralentissement rapides le nombre de tours de synchronisation serait dépassé, les éléments d'accouplement glisseraient les uns contre les autres et des coups, et dans le cas d'em- brayages violents, des détériorations se produiraient, tandis que dans des accouplements à griffes à dépassement, lorsque le nombre de tours de dépassement est atteint, la vitesse relative des deux moitiés d'accouplement est fai- ble à l'instant de l'embrayage également avec une
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accélération ou un ralentissement encore aussi grand et en conséquence il ne se produit pa.s de chose nuisibles .
La transmission de force qui n'est encore constituée que par le transformateur hydraulique et le mécanisme de changement de vitesse est simplifiée par la suppression de l'embrayage à friction et reçoit de petites dimensions par rapport aux transmissions comportant un embrayage à friction.
Par le déplacement du rotor de turbine, qui peut être effectué par un dispositif simple, qui n'exige qu'une dépense de force beaucoup plus faible qu'un dispositif d'actionnement pour un embrayage à friction et qui est en conséquence plus petit, le flux de force peut être rapi- dement interrompu puis rétabli.
Pour cela, une régulation particulière de la puissance de commande du moteur à combus- tion interne n'est pas nécessaire, parce que la puissance est reçue par le circuit hydraulique également lorsque le rotor de turbine est dégagé. Toute opération de manoeuvre se déroule dans le temps le plus court et avec une sûreté de fonctionnement absolue, ce qui ne peut pas être obtenu lorsqu'on utilise un embrayage à friction sous les condi- tions se présentant dans des véhicules de ce genre, et lorsque l'opération de manoeuvre est terminée, la transmis- sion de la puissance de commande est reçue immédiatement sans choc ,
Les interruptions de la force de traction sont rédui- tes dans des transmissions de force selon l'invention à 1/8 à 1/2 seconde pour une manoeuvre.
Des durées de manoeu- vre aussi courtes ne peuvent pas être obtenues d'une autre manière. La raison est l'action rapide du rotor de turbine mobile tant lors du dégagement de ce rotor du circuit de
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courant qu'également lors du réenclanchement et la construction particulière du mécanisme de changement de vitesse mécanique par laquelle une élévation ou une réduc- tion rapide immédiate du nombre de tours et un embrayage subit sans choc des accouplements de manoeuvre sont obtenus lorsque le nombre de tours de dépassement est atteint. De ce fait, il est possible d'utiliser dans une mesure beaucoup plus grande les propriétés du transforma- teur hydraulique de couple de rotation que cela était le cas dans les transmissions de force analogues utilisées jus- qu'à présent .
Dans des transmissions de force selon l'invention qui sont munies d'un dispositif à force auxiliaire pour la manoeuvre des vitesses, la construction est réalisée d'une manière avantageuse servant à une nouvelle accélération de l'ensemble de l'opération de manoeuvre de façon que par ce dispositif à force auxiliaire le rotor de turbine mobile soit aussi commandé en dépendance impérative de l'opération de manoeuvre. Le dispositif de manoeuvre est rationnellement déclanché par un dispositif de réglage automatique dépendant de la vitesse ou du nombre de tours, de sorte que l'ensemble de l'opération de manoeuvre ne nécessite pas de surveillance par le conducteur du véhicule, mais se déroule impérative- ment sans plus .
Les propriétés de fonctionnement d'une transmission de force selon l'invention et par là du véhicule muni d'une transmission de ce genre correspondent à celles d'une trans- mission de force électrique, qui présente comme on le sait une variation toujours constante du couple de rotation, sans que la transmission de force selon l'invention présente les
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inconvénients de la transmission électrique, à savoir un, grand encombrement, un poids élevé et de grands frais par unité de puissance .
Le dessin annexé représente un exemple de réalisation d'une transmission de force selon l'invention ,
La figure 1 est une vue schématique en majeure partie en coupe longitudinale .
La figure 2 est une élévation extérieure de la transmis- sion de force représentée schématiquement vue de côté ensemble avec le dispositif de commande y afférent .
Dans ces figures, 1 désigne l'arbre primaire, 2 le pignon de commande pour un mécanisme hydraulique à courant, 3,4 sont les aubes directrices, 5 le rotor de pompe, 6 le rotor de turbine de ce mécanisme. Le rotor de turbi- ne 6 est relié à un cylindre 7 portant sur sa périphérie extérieure une denture 8 dans laquelle engrène une dentu- re 9 disposée sur un organe d'entrainement 10 fixé de façon à ne pouvoir ni coulisser ni tourner sur l'arbre secondaire 11 du mécanisme à courant., 12 est un piston solidaire de l'arbre 11 et sur lequel le cylindre 7 peut coulisser. 18 désigne un alésage longitudinal prévu dans l'arbre 11 dans lequel un tube 14 est disposé, 15 et 16 sont des alésages radiaux pratiqués dans l'arbre 11 qui conduisent à des chambres du cylindre 7 placées à gauche et à droite du piston 12.
17 et 18 désignent aussi des alésa.ges radiaux pratiqués dans l'arbre 11, qui débouchent à l'extérieur de l'arbre dans des rainures annulaires 19 et 20, disposées dans des pièces annulaires 21 et 22 et auxquelles se raccordent des conduits d'amenée d'huile sous pression 23 et 24. 25 désigne la chambre annulaire
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ménagée entre le tube 14 et l'alésage longitudinal 13 .
30 est un mécanisme de changement de vitesse mécanique contenant les paires de pignons 31, 32; 33, 34 ; 35, 36.
Ces paires de pignons sont manoeuvrées par des accou- plements à griffes de changement de vitesse 37, 38 ; 39, 40.
41 est le tronçon d'arbre sortant du mécanisme de change- ment de vitesse .
La commande de la transmission de force représentée dans la figure 1 se fait à partir d'un moteur à combustion interne non spécialement représenté par l'intermédiaire du pignon 2 posé sur l'arbre primaire 1 et par là sur le rotor de pompe 5 du mécanisme hydraulique à courant, puis elle est transmise à l'arbre secondaire 11 par le rotor de turbine 6 représenté à l'état enclanché dans la partie inférieure de la figure 1 et par les dentures 8, 9.
Cet arbre 11 est relié au premier pignon 31 du mécanisme de changement de vitesse 30. Quatre vitesses peuvent être obtenues avec les paires de pignons représentées.
Les accouplements à griffes 37, 38, 39 et 40 sont consti- tués de façon connue sous la forme de quatre accouplements à griffes à dépassement à surfaces d'extrémités biseautées des dents des griffes. La transmission de la puissance est poursuivie à partir de l'arbre 41, par exemple sur les essieux d'une automotrice sur rails .
Le mécanisme de changement de vitesse 30 est représenté en première vitesse, la transmission se faisant par les pignons 31, 32, les accouplements 38 et 40 et les pignons 36 et 35 à l'arbre 41. lorsque par exemple l'accouplement 40 est débrayé et, à sa place, l'accouplement 39 est embrayé, de l'huile sous pression est tout d'abord amenée par le
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dispositif de commande non spécialement représenté sur le dessin au conduit 23 et cette huile parvient par la rainure annulaire 19, les trous 17, l'intérieur du tube 14 et les alésages 16 dans la chambre du cylindre 7 se trouvant à droite du piston 12.
La chambre se trouvant à gauche du piston 12 est en même temps reliée par les alésages 15, la chambre annulaire 25, les trous 18, la rainure annulai- re 20 et le conduit 24 au moyen du même dispositif de com- mande à l'échappement d'air, de sorte qu'aucune pression n'agit dans cette chambre. Par la pression d'huile amenée dans la chambre du cylindre 7 se trouvant à droite du pis- ton 12, le cylindre 7 et avec celui-ci le rotor de tur- bine 6 sont déplacés vers la droite et amenés dans la posi- tion représentée dans la partie supérieure de la figure 1, dans laquelle le rotor de turbine 6 est dégagé du circuit hydraulique. Ensuite, l'accouplement de manoeuvre 40 est débrayé et la moitié coulissante de l'accouplement de ma- noeuvre 39 vient s'appliquer contre la moitié coopérante.
A présent, par l'amenée de pression d'huile par le trajet indiqué du conduit 24 par les trous 15 dans la chambre du cylindre 7 se trouvant à gauche du piston 12, le cylindre 7 peut être de nouveau déplacé immédiatement vers la gauche et de ce fait le rotor de turbine 6 peut être enclanché de nouveau dans le circuit hydraulique, la chambre du cylindre 7 se trouvant à droite du piston 12 pouvant en même temps être reliée par les trous 16 et le trajet indi- qué passant par le conduit 23 avec l'échappement d'air, Le nombre de tours du rotor de turbine 6 est immédiatement élevé sans à-coups lors de l'engagement dans le circuit, de sorte que lorsque le nombre de tours de dépassement est
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atteint,
la moitié coulissante de l'accouplement 39 est embrayée et la transmission de force est reprise immédia- tement. La manoeuvre s'effectue de cette manière dans le temps le plus court ,
La figure 2 représente de nouveau le mécanisme hydrau- lique à courant 3 avec le mécanisme de changement de vites- se mécanique 30 en élévation latérale. On peut encore voir dans cette figure les cylindres de manoeuvre 51 et 52, dont les pistons agissent par l'intermédiaire de bielles 53 et 54 sur des leviers 55 et 56, par lesquels les ac- couplements 37, 38, 39, 40 (Figure 1) sont déplacés.
Les cylindres 51 et 52 sont reliés par des conduits 57, 58, 59, 60 à une boite de commande 61, à laquelle se raccor- dent aussi les conduits 23 et 24 pour le déplacement du rotor de turbine du mécanisme à courant 3. 62 désigne un arbre arrivant d'un dispositif de réglage, par lequel la manoeuvre est déclanchée impéra.tivement en dépendance du nombre de tours ou de la vitesse de marche. 63 désigne une barre par laquelle la manoeuvre peut être déclanchée arbitrairement par le conducteur du véhicule lorsque cela est nécessaire ou des vitesses peuvent être sautées.
64 est un conduit par lequel du fluide sous pression est amené à la boite de commande 61.
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