<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention a trait à un mécanisme de transmission motrice à engrenages; convenant spécialement pour l'actionnement de charges ayant une caractéristique centrifuge, telles que les ventila- teurs, les pompes et les hélices. Une forme bien connue de transmis- sion à double démultiplication, servant à transmettre la commmande entre un organe menant tel qu'une turnbine et un organe mené tel qu'une hélice marine, est celle de ce qu'on appello le"train verrouillê" dans -lequel la commande fournie par l'organe menant est partagée entre deux ou plusieurs voies parallèles dont chacune consiste en un train d'en- 'grenages mécaniques.
Par exemple, dans une forme simple de transmission démultiplicatrice à train verrouillé, un pignon, accouplé à l'arbre de sortie de la turbine à grande vitesse, vient en'prise avec deux engrenages respectivement montés sur des arbres paralléles dont chacun porte un pignon, les deux pignons montés sur ces arbres s'engrenant avec un engrenage porté par l'arbre d'hélice de petite vitesse.
Un des avantages d'un tel train verrouillé est que, du fait que la charge est partagée-entre les deux voies de commande, les pignons et les engrenages de chaque voie peuvent être relativement petits par comparaison avec les dimensions que ces pièces devraient avoir si toute la commande était transmise par une seule doie, ce qui donne lieu à l'économie et au caractère compact du mécanisme.
Toutefois, un désavantage majeur du train verrouillé est qu'une précision extrêmement élevée est requise dans la fabrication des pignons, des engrenages, des coussinets de support et de la 'boite à engrenages pour assurer que les deux voies de commande se partagent sensiblement la charge.
Le but de la présente invention est de présenter un mécanisme de transmission motrice à engrenages, dans lequel la commande est transmise par deux ou plusieurs voies, en parallèle}et qui écarte le désavantage majeur susdit du train verrouillé, et qui a d'autres avantages qui seront mentionnés ci-dessous.
Selon la présente invention, on présente un mécanisme de transmission motrice à engrenages, convenant spécialement pour les commandes d'hélice, le mécanisme comprenant une première et une seconde voies de commande parallèles entre un organe menant et un organe mené, cette première voie constituant une transmission mécanique et la seconde voie comprenant un embrayage à glissement (qui peut être du type à glissement réglable) les rapports des engrenages étant tels que l'arbre d'entrée de l'embrayage à glissement tourne àune vitesse convensliemente plus élevée que l'arbre de sortie de cet embrayage pour pourvoir au glissement qui y est nécessaire lorsque la proportion désirée de la commande est transmise.
L'embrayage à glissement susmentionné peut être un embrayage du type turbo-hydraulique ou un embrayage du type électromagnétique.
Par le terme de "réglage", on entend que la capacité de transmission de couple de l'embrayage peut être modifiée alors que la roue menante de l'embrayage tourne; dans le cas d'un embrayage turbo-hydraulique la capacité de transmission de couple peut être réglable au moyen d'un tube puiseur réglable qui sert à modifier le degré de remplissage du circuit d'oeuvre de l'embrayage. su on le désire, un manchon (d'embrayage) peut être inclus dans la voie de commande mécanique.
En débrayant ce manchon et en ne faisant usager que de la voie de commande dans laquelle est inclus l'em- brayage à glissement lorsque le système travaille à puissance réduite, le démutiplicateur de su vitesse de l'hélice ou d'un autre organe mené peut être aisément obtenue en augmentant le degré de glissement de
<Desc/Clms Page number 2>
l'embrayage, sans nécessairement faire descendre la vitesse de l'organe menant en-dessous d'une vitesse minimum désirable.
Dans une variante, en gardant le manchon susdit embrayé et en diminuant la capacité de transmission de couple de l'embrayage à glissement dans une mesure convenablede manière à rendre la voie dans laquelle il est inclus sensiblement inefficace en ce qui concerne la transmission de commande, la voie mécanique peut être employée sans perte par glissement, par exemple pour actionner l'hélice à une vitesse réduite en réduisant convenablement la puissance sortante de l'organe menant. De cette manière, le couple transmis par l'embrayage réglable à glissement et donc la p&rte par glissement qui s'y produit (embrayage qui fonctionne avec un glissement prédéterminé de, par exemple 2 % dû aux rapports des engrenages) sont réduits à une valeur négligeable.
Le manchon susmentionné peut être un manchon à griffes, la présence de l'embrayage à glissement dans la voie de commande parallèle permettant que le manchon à griffes soit aisément amené à l'état de vitesse et de charge, pour embrayage et débrayage aisé, une régulation appropriée de la commande transmise par le mécanisme étant assurée. Dans une variante, le manchon peut être un manchon à friction, qui peut être de petites dimensions et être à forte charge spécifique, car la présence de.l'embrayage àtgdissément dahs la voie de commsapde parallèle permet'd'embrayer et de débrayer le manchon à friction dans les conditions d'un glissement sensiblement nul dans le manchon à friction.
Toutefois, de préférence, le manchon susdit peut être un manchon du type synchrone à auto-déplacement.Dans ce cas, la présence de l'embrayage à glissement dans la voie de commande parallèle' permet au manchon synchrone à auto-déplacement d'être aisément amené à l'état de charge et de vitesse qui est requis pour l'embrayage automatique et qui est convenable pour le débrayage;si c'est nécessaire, cette opération est accompagnée=de la régulation appropriée de la. commande transmise par le mécanisme.
Pour permettre au mécanisme d'être employé à volonté et aussi pour fournir les commandes avant et arrière, un dispositif d'inversion peut être inclu dans la voie de commande dans laquelle se trouve l'embrayage à glissement. Dans ce cas, la présence d'un manchon est essentielles dans la voie de commande mécanique parallèle, ce manchon étant débrayé lorsque le dispositif d'inveion doit être ajusté pour fournir la commande arrière par l'intermédiaire de l'embrayage à glissement.
Dans une variante du présent agencement, convenant particulièrement pour les transmissions de turbine à gaz, l'embrayage à glissement peut être remplacé par une paire d'embrayages à glissement dont les éléments primaires sont reliés entre eux et dont les éléments secondaires sont normul ement accouplés entre eux, mais dont les éléments secondaires sont respectivement accouplés aux pignons de marche avant et arrière du dispositif d'inversion lorsque le dispositif d'inversion est ajusté pour donner la commande avant ou la commande arrière.
Dans un développement plus poussé de l'invention, il peut y avoir une ou plusieurs voies de commande additionnelles parallèles à celles qui ont déjà été mentionnées, ces voies de commande additionnelles comprenant des embrayages à glissement qui peuvent être des embrayages réglables à glissement. C'est-à-dire que le mécanisme selon l'invention peut comprendre une voie de commande mécanique et deux ou plusieurs voies additionnelles dont chacune comprend un embrayage à glissement, ou deux embrayages à glissement, comme dit ci-dessus, qui peuvent être du type réglable, en conjonction avec le dispositif d'inversion de marche.
De préférence, lorsque le moteur est une turbine à gaz, les embrayages à glissement sont d'un type tel que leur capacité de trans-
<Desc/Clms Page number 3>
mission de couple ne puisse être réduite, en marche, en - dessous d'une valeur minimum qui fournit une charge minimum sur le moteur. Cette mesure assure que le moteur, si c'est une turbine, ne soit pas complè- tement privé de charge et ne s'emballe pas lorsque la voie mécanique est débrayée et que la commande est transmise par les embrayages à glissement. Lorsque l'embrayage à glissement est du type électromagnéti- que, il peut comporter un dispositif tel qu'une excitation à aimant per- manent, qui fournit une capacité minimum de transmission de couple de l'embrayage.
Dans le cas d'un embrayage turbo-hydraulique, il peut être construit de manière que le circuit d'oeuvre ne puisse être vidé en-dessous d'une valeur qui assure l'existence d'une capacité minimum de transmission de couple.
Un avantage du mécanisme selon l'invention est que la perte par glissement dans la voie qui comprend l'embrayage à glissement ou les embrayages à glissement correspond seulement à la moitié de la commande transmise, si l'on suppose que les deux voies, c'est-à-dire la voie mécanique et la voie comportant l'embrayage à glissement, se partagent la charge également. Le glissement normal d'un embrayage turbo-hydraulique fonctionnant à pleine vitesse alors que son circuit d'oeuvre est rempli, peut être d'environ 2 % et si les rapports d'en- grenages de la voie dans laquelle l'embrayage est inclus sont tels que l'embrayage à glissement prend par exemple la moitié de la puissance totale, il est évident que la perte par glissement ne sera que de
1% de la commande fournie par le moteur.
Pour que l'invention puisse être clairement comprise et aisément mise en oeuvre, elle va maintenant être décrite plus en détail en se référant aux dessins annexée,
Les figé 1 et 2 sont des plans schématiques de deux formes de mécanisme de transmission motrice à engrenages selon la présente invention.
Le mécanisme de transmission motrice représenté fig.l comprend un moteur 1, par exemple une turbine, un arbre de sortie 2 sur lequel est fixé un pignon 3 qui s'engrène avec les engrenages 4 et 5 qui sont fixés respectivement sur des arbres 6 et 7. Pour plus de clarté, les tourillons des divers arbres ont été supprimés fig. 1 et 2. L'arbre 6 est aligné sur un arbre 8, un manchon (d'embrayage) mécanique 9, du type sychrone à auto-déplacement, étant interposé entre les arbres 6 et*8. Un pignon 10 est fixé sur l'arbre 8 et s'engrène avec un engrenage 11 fixé sur l'arbre de sortie 12, par exemple un arbre d'hélice , du mécanisme.
L'arbre 7 est accouplé à la roue à palettes 13 d'un embrayage tunbo-hydraulique A et, par l'intermédiaire des enveloppes 14 et 15. à la roue à palettes 16 d'un embrayage turbo-hydraulique B. Les turboembrayages A et B comportent des tubes puiseurs coulissants 17 et 18, respectivement,par lesquels le degré de remplissage des circuits d'oeuvre des embrayages peut être codifié.
Les tubes puiseurs travaillent dans des chambres 19 et 20 respectivement, qui sont en libre communication avec les circuits' d'oeuvre y associés, les tubes 17 et 18 étant connectés entre eux par un conduit (non représenté) .par lequel le liquide d'oeuvre peut être transvasé directement d'un circuit d'oeuvre dans l'autre, par exemple lorsqu'on manoeuvre en marche en avant et en arrière. Ce conduit comporte aussi un raccord par une soupape vers un réservoir dans lequel le liquide peut être transvasé, par exemple lorsqu'on vide le circuit d'oeuvre de l'embrayage A alors que le circuit d'oeuvre de¯l'embrayage B est rempli.
Le liquide est renvoyé du réservoir par une pompe vers
<Desc/Clms Page number 4>
les circuits d'oeuvre .L'arbre mené 21 du turbo-embrayage A porte un pignon 22,monté librement là- dessus.L'arbre mené 23 du turbo-embrayage B est un arbre craux entourant l'arbre 21 et ports, un-pignon de marche avant 24, y fixé et s'engrenant avec l'engrenage Il. L'arbre 21 est susceptible d'être sélectivement embrayé au pignon 24 ou au pignon 22 au moyen de manchons (d'embrayage) synchrones à auto-déplacement 24A et 24B. Le pignon 22 s'engrène avec un pignon 25 fixé sur un arbre de renvoi 26 sur lequel est aussi fixé un pignon de marche arrière 27 s'engrenant avec l'engrenage 11.
Sur l'arbre 21 est fixé un engrenage 28 s'angrenant avec un engrenage 29 qui peut être embrayé, lorsque c'est requis, avec l'arbre 26, au moyen d'un manchon a plateau à friction 30. Le manchon 9 comprend une douille de réglage 37 qui est libre de charge par couple lorsque le manchon est à l'état embrayé et qui peut être sélectivement déplacée, à l'aide d'un mécanisme de réglage comportant une fourche ( non représentée) qui vient en prise avec une rainure 41, vers une position de blocage dans laquelle l'arbre .18 est bloqué pour les deux sens sur l'arbre 6, ou vers une position de déblocage dans laquelle le manchon 9 est libre pour un sens, c'est-àdire est apte à s'embrayer ou à se débrayer automatiquement, d'après le sens de la rotation relative des arbres 6 et 8.
Lorsque le manchon 9 est débloqué par la douille de réglage 37, il permet à l'arbre 8 de tourner dans le sens opposé à l'arbre 6, comme il est requis lorsque la commande de marche arrière fonctiohne.
Les pièces 24,22,25,26 et 27 constituent le dispositif d'inversion par lequel, selon que l'arbre 21 est embrayé au pignon de marche avant 24 pat le manchon synchrone à auto-déplacement 24 A ou au pignon 22 par le'manchon synchrone à auto-déplacement 24B, la commande est transmise du turbo-embrayage A à l'arbre de sortie 12 soit par le pignon de marche avant 24 ou par le pignon de marche arrière 27. Le manchon à friction 30 sert, lorsqu'il est embrayé et que l'em- brayage A est vide, de moyen destiné à amener les pièces 21 et 22 du dispositif d'inversion à l'état de synchronisme requis pour le passage de la commande avant à la commande arrière.
De ce fait, lorsque l'arbre 21 est embrayé au pignon 22, l'arbre d'délice 12 est commandé en marche arrière par le remplissage du turbo-embrayage B et est commandé en marche avant par le remplissage du tnrbo-embrayage A.
Pendant le fonctionnement en marche avant à pleine puissance, le manchon 9 est en prise, de sorte que l'arbre 6 est embrayé à l'arbre 8 et le manchon 24 A est en prise, par suite de quoi l'arbre 21 est embrayê au pignon démarche avant 24 .Le manchon 24 B est débrayé.
Les tubes puiseurs 17 et 18 sont mis dans des positions dans lesquel- les les circuits d'oeuvre des deux turbo-embrayages A et B sont tenus remplis par la pompe du réservoir.
Dans ces conditions, la commande est transmise du moteur 1 à l'arbre de sortie 12 par deux voies parallèles, à savoir une première voie mécanique qui comprend les arbres 6 et 8, et une seconde voie qui comprend les deux turbo-embrayages A et B, qui transmettent tous deux la commande au pignon de marche avant 24.
Le dispositif est agencé de manière que,pendant la marche avant à pleine puissance, la commande soit partagée sensiblement également entre les deux voies de façon que la perte par glisssement dans cette seconde voie sott seulement d'environ la moitié de ce qu'elle serait we la commande était transmise uniquement;par cette seoonde voie, c'est-à-dire par les deux turbo-embrayages. Ainsi. , si le glissement normal dans les turbo-embrayages, pendant le fonctionnement à pleine puissance, les circuits d'oeuvre étant remplis, est par exemple, de 2 %, lorsque la
<Desc/Clms Page number 5>
puissance totale est également partagée cnter ces premières et seconde voies, la perte par glissement dans la seconde voie sera seulement de 1 % de la puissance fournie par le moteur 1.
L'agencement désiré du dispositif peut par exemple, être obtenu si l'engrenage 5 est con- venablement plus petit que l'engrenage 4, de manière que l'arbre 7 tourne par exemple, de 2% plus rapidement que l'arbre 6; ou; dans une variante, comme le montre le dessin, ce résultat peut être obtenu si le pignons de marche avant 24 est plus grand d'environ 2 %, au diamètre primitif, que le pignon 10. Tout autre agencement convenable peut être adopté par quoi de rapport des vitesses entre le pignon 3, l'arbre 7 et l'engrenage 11, relativement au rapport des vitesses entre le pignon
3, l'arbre ? et l'engrenage 11, est tel qu'il pourvoit au glissement qui est nécessaire lorsque la seconde voie transmet la proportion désirée, dans le présent cas da moitié, de la commande.
Dans le cas de navires pour lesquels de longues périodes de navigation à vitesse et puissance réduites est une condition de ser- vice, les circuits d'oeuvre des deux turbo-embrayages A et B sont vidés dans une mesure suffisante, par exemple de manière que chacun soit plein à 50 %, de façon que, sensiblement toute la puissance soit transmise par la voie mécanique, les pertes par glissement pour le faible couple ré- sultant du remplissage réduit du circuit d'oeuvre dans l'autre voie -de commande étant sensiblement nulles ;
Dans le cas où la commande en marche arrière n'est pas requese. le dispositif .3'inversion peut être supprimé et un seul turbo-embrayage de dimensions convenablement augmentées peut être employé au lieu des -;,deux turbo-embrayages A et B.
En outre, le manchon 9 n'est alors pas requis, si bienque les deux arbres 6 et 8 peuvent être remplacés par un seul arbre portant l'engrenage 4 et le pignon 10.
Pendant la manoeuvre en marche avant et arrière, exécutée à l'aide de l'agencement de la fig. 1 , la commande est transmise seulement par l'un ou l'autre des turbo-embrayages A et B, la manchon 9 étant débrayé. Pour passer de la commande en marche avant à celle en marche arrière, la première opération consiste à réduire la puissance ..de sortie de la turbine 1 à la puissance minimum, tout en conservant sa stabilité de fonctionnement, sur quoi, du fait.
la petite différence des rapports d'engrenages des transmissions passant par les arbres 6 et 7, la commande est transmise entièrement par les turbo-embrayages et le manchon 9 est soulagé de charge par couple sur la douille de réglage 37, qui est alors débrayée.l'opération suivante,qui peut être concomitante à la première opération, consiste à vider le circuit d'oeuvre de l'embrayage B. et ensuite, à actionner le dispositif d'inversion de manière que l'arbre 21 soit débrayé du pignon de marche avant 24 et soit embrayé au pignon 22, qui tourne dans le sens opposé. Pour effectuer cet embrayage, l'arbre 21 est amené au sens de rotation approprié et au synchronisme avec le pignon 22 en embrayant temporairement le manchon 30 et en mettant en action les engrenages de synchronisation 28 et 29.
L'opération suivante, requise pour appliquer le couple de la turbine 1 all'arbre 2 de l'hélice dans le sens de la marche arrière, consiste à vider l'embrayage B de manière à déconnecter la commande passant par le pignon 24 et à transvaser le contenu du circuit d'oeuvre de l'embrayage B à l'embrayage A, sur quoi le couple est transmis par le pignon de marche arrière 27.
Les turbo-embrayages A et Bosont de préférence d'un type tel que leurs capacités de transmission de couple ne peuvent être réduites en-dessous d'une valeur minimum qui impose une charge minimum suffisante à la turbine 1 pendant le changement de vitesses. A cet effet, les turbo-embrayages peuvent être construits de manière que leurs circuits
<Desc/Clms Page number 6>
d'oeuvres ne puissent être vidés ensemble en-dessous d'une valeur mini%- mum convenable, par exemple en prévoyant d'un d'ispositif d'arrêt qui détermine le degré maximum d'introduction simultanée des tubes puiseurs 17 et 18 dans les chambres de tube puiseur 19 et 20.
L'arbre de sortie 21 du turbo-accouplement A étant maintenant embrayé avec le pignon 22 et l'arbre creux de sortie de l'embrayage B étant embrayée au pignon de marche avant 24, la manoeuvre avant et arrière peut être exécutée en remplissant alternativement les circuits d'oeuvre des turbo-embrayages B ou A. L'état neutre ystème est réalisé lorsque les deux turbo-embrayages sont partiellement -*remplis, de sorte que le cuuple dit à l'embrayage A par le pignon 24 est opposé au couple dû à l'embrayage B par le pignon 27; d'oeil suit qu'aucun couple n'est transmis à l'arbre d'hélice 12.
Lorsque la manoeuvre est finie et qu'il est requis de revenir à la marche avant normalel'embrayage B seul est rempli et le manchon 24 B est débloqué, sur quoi l'embrayage A est aussi rempli et le manchon 24 A est de ce fait embrayés. Les deux turbo-embrayages sont à présent embrayés au pignon de marche avant 24. Pour mettre en prise le manchon 9, la puissance produite par la turbine 1 est momentanément réduite et, du fait de la différence des rapports d'engrenages, la rotation relative entre les arbres 6 et 8 cesse et le manchon 9 s'embraie et est alors bloqué dans la posisionom-embrayée. La puissance produite par la turbine 1 est alors augmentée à la valeur désirée pour la puissance voulue en marche avant.
Dans le mécanisme représenté fig.2,l'agencement général est le même que celui qui a déjà été décrit en se référant à la fig. 1, mais il ne comporte dans la seconde voie de commande, qu'un seul embrayage turbohydraulique E, au lieu des deux turbo-embrayages A et B de la fig.l, et le manchon 9, disposé en parallèle avec un turbo-embrayage F relié au pignon 10, constitue l'autre poyen d'embrayer ;L'arbre d'entrée 6 au pignon 10, de manière à établir'une voie mécanique de commande entre le pignon 3 et l'arbre 12. Pour la marche avant à pleine puissance,le circuit d'oeuvre turbo-embrayage E est reppli, le circuit d'oeuvre du turbo-embrayage F est vide et le manchon 9 est embrayé.
La commande. est divisée entre les deux voies et la perte totale par glissement à pleine puissance est d'environ 1%; en supposant que le glissement du turbo-embrayage E serait d'environ 2% s'il transmettait la totalité de la puissance fournie par le metear 1.
Dans ce cas, les manchons 24A et 24B servent à embraypr l'arbre de sortie 62 de l'embrayage E alternativement,au pignon de marche avant 24 ou au pignon 22. Pour la manoeuvre , l'arbre de sortie 62 est embrayé au pignon 22 et la,marche avant ou arrière est obtenue sélectivement en remplissant alternativement les circuits d'oeuvre F et E, le manchon 9 étant débrayé. En transmission neutre, les circuits d'oeuvre des turboembrayage E et F sont partiellement remplis et donc les couples sont opposés et aucune commande n'est transmise à l'arbre d'hélice 12. Pour la marche avant à pleine puissance, l'arbre de sortie 62 est embrayé au pignon de marche avant 24, la manchon 9 est embrayé et les circuits d'oeuvre des turbo-embrayages E et F sont respectivement plein et vide.
On voit que la fonction du manchon 9 , lorsqu'il est embrayé, est de by-passer le turbo-embrayage F, ce dernier étant apte à fonctionner seulement lorsque le manchon 9 est débrayé,, Toutefois, si on le préfère, le manchon 9 et le turbo-embrayage F peuvent être présents dahs des voies de commandes entièrement séparées qui sont alternativement utilisées pour fournir la transmis- sion mécanique par le manchon ou la transmission hydraulique par le turbo- -embrayage F.