<Desc/Clms Page number 1>
L'invention est relative à un transformateur hydraulique de couple et à un groupe moteur coopérant avec luie
L'objet de l'invention est de procurer des moyens perfec- tionnés pour le freinage hydraulique dans des transformateurs de couple et pour obtenir un effet de freinage réglable sélectivement.
Suivant la présente invention, un transformateur de couple pourvu d'aubes de pompe, d'aubes de turbine et d'une section d'aubes ou pales de guidage et d'une enveloppe ou carter enfermant lesdites sections à un carter construit pour tourner librement par rapport auxdites sections avec les aubages de roue'de pompe réglables angu- lairement.
De préférence les aubages de roue de pompe sont réglables de telle manière qu'ils peuvent fermer complètement le circuit hydrau- lique du transformateur de couple. Dans une construction préférée les aubes de roue de pompe sont réglables de manière continue dans au moins une partie du domaine de réglage. -
Au moyen du carter tournant librement, les pertes dynamiques dans le circuit hydraulique sont diminuées et les masses de volant pour l'accélération ou lé décélération rapides du transformateur de couple sont également réduites.
L'invention sera décrite ci-après'plus particulièrement en se référant à ses formes de réalisation montrées à titre d'exemple dans les dessins ci-annexés, où ; - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un transformateur hydraulique de couple suivant l'invention; - la figure 2 est une vue semblable d'un autre transformateur hydraulique de couple pourvu d'un embrayage à action directe et d'un engrenage primaire; @ - la figure 3 montre un engrenage de changement pour le transformateur de couple se référant à la figure 2 ; - la figure 4 est une vue schématique d'un système d'actionnement réglé par un agent sous pression pour passer d'un mode de fonctionnement à un autre du transformateur de couple;
- la figure 5 est une vue schématique d'un système combiné comprenant une multiplicité de groupes moteurs ayant un transformateur de couple construit suivant l'invention et utilisé pour la commande groupée de locomotives de chemins de fer à plusieurs moteurs ou de -toitures à moteur.
En se référant à la figure 1, le transformateur de couple a un arbre primaire 10 propre à être relié au moyen d'un plateau d'accouplement 12 à l'arbre moteur ou d'entraînement 16 (figure 5) d'un moteur électrique à vitesse constante 14. L'arbre primaire 10 est conformé avec un flasque ou bride 20 sur lequel sont montés en une couronne un certain nombre d'aubages de roue de pompe 22. Les aubages de roue de pompe 22 sont portés par des arbres en porte à faux 24 supportés dans le flasque 20 et dans une enveloppe annulaire 26 fixée au flasque 20 l'enveloppe 26 et le flasque 20 formant un carter pour un dispositif de réglage pour les aubages de roue de pompe 22.
La section de turbine du transformateur de couple comprend deux couronnes d'aubes de turbine 28 et 30 dont la seconde couronne d'aubes 30 est portée directement par l'arbre secondaire 32 du transformateur de couple au moyen d'un plateau circulaire 34 fixé à l'arbre
<Desc/Clms Page number 2>
32 La première couronne d'aubes de turbine 28 est portée par la deuxième couronne 30 par l'intermédiaire d'un plateau annulaire 36 faisant partie du noyau du circuit hydraulique. Entre les deux couronnes d'aubes de turbine 28, 30 est interposée une couronne d'aubes ou pales de guidage 38 portées par un arbre creux 40 entourant concentriquement le deuxième arbre 32. L'autre partie des noyaux du circuit hydraulique est formée d'un plateau annulaire 42 dans lequel les extrémités des arbres 24 sont vissées.
La paroi extérieure du circuit hydraulique est définie en partie par un carter tournant librement 44 porté par des paliers à bibles écartés axialement l'un de l'autre, 46, et 48 respectivement, et également en partie par les plateaux annulaires 20, 34. Le palier à billes 46 est monté sur un manchon 50 monté pour tourner avec l'arbre primaire 10 et le palier à billes 48 est monté sur un carter fixe 52 du transformateur de couple.
Pour produire le réglage angulaire des aubages de pompe 22, des segments d'engrenage 54 sont mis en rotation au moyen d'une roue d'engrenage 56 reliée par vissage à une bague déplaçable axialement 58 ayant une denture taillée hélicoidalement 60 avec laquelle la roue dentée engrène au moyen de bossages de guidage 62. La bague 58 peut coulisser le long du manchon 50 et est conformée à sa face vers l'intérieur avec des dents droites 64 coopérant avec des bossages de guidage 66 sur le manchon. Le déplacement axial de la bague 58 est effectué par des tiges 68 montées dans le manchon 50, et ayant leurs extrémités intérieures fixées à la bague 58, et leurs extrémités de sortie reliées à un levier de contrôle 70 monté sur le carter fixe.
Sur l'arbre 40 portant la section 38 d'aubes ou pales de guidage est fixé un plateau 72 entouré par une bande de frein 74 qui est serrée au moyen d'un piston 76 actionné par un agent sous pression (figure 4) bloquant ainsi la section d'aubes de guidage pour l'empêcher de tourner. Au lieu d'une bande de frein, un embrayage à friction peut par exemple être prévu dans le même but.
La section de pales de guidage 38 peut tourner dans les deux sens et peut être reliée à l'arbre 32 des sections de turbine 28, 30-par un engrenage planétaire interconnectable 78 pour transmettre de la puissance dans un sens ou l'autre entre l'arbre 40 de la section de pales de guidage et l'arbre 32 de la section de turbine.
Dans l'exemple illustré l'engrenage planétaire comprend une roue solaire 80 fixée à l'arbre 40 de la section de pales de guidage et coopérant avec une roue planétaire 82 montée sur une roue porte-planétaires 84 supportée par des paliers à billes 86 et 88 sur la roue solaire 80 et sur le carter fixe 52 respectivement. L'arbre 32 de la section de turbine porte un disque 90 ayant des dents intérieures en prise avec la roue planétaire 82. La roue porte-planétaires 84 peut être bloquée par un dispositif convenable qui dans la forme illustrée comprend une bande de frein 92 entourant le porteur 84 et qui peut être serrée par un piston 94 actionné par pression (figure 4). De la puissance est reprise sur l'arbre 32 de la section de turbine, c'est-à-dire l'arbre secondaire,.par un accouplement à plateaux 96.
Au moyen de l'engrenage planétaire, la section de pales de guidage du transformateur de couple peut être utilisé comme turbine à contre-rotation pour fournir de la puissance, cette fonction étant utilisée dans la partie du domaine de vitesses ou l'arbre secondaire tourne à faible vitesse. Au lieude reprendre de la puissance de l'arbre secondaire, elle peut être prise en variante sur un arbre de sortie séparé.
<Desc/Clms Page number 3>
Dans la construction en variante du transformateur de couple montrée à la figure 2 l'arbre secondaire comprenant l'arbre
32' de la section de turbine est prolongé jusqu'au devant du trans- formateur de couple et l'arbre primaire comprenant l'arbre 10' d'au- bes de roue de pompe est creux et est agencé concentriquement autour de l'arbre de turbine 32'. L'arbre 10' est entraîné par un engrenage primaire 98 monté sur un arbre 100 passant vers l'intérieur à partir du moteur de commande. Entre les arbres 10' et 32' des sections de pompe et de turbine est agencé un embrayage à friction 102 actionné hydrauliquement pour fournir une commande directe entre les arbres primaire et secondaire lorsqu'il est engagé.
Dans la construction montrée à la figure 3, l'engrenage primaire 98 de l'arbre à aubes de pompe 10' est combiné à un engrenage de changement inséré entre les arbres primaire et secondaire 10' et 32'. Ledit engrenage comprend une roue solaire 104 montée sur 1 arbre¯ de turbine 32', un certain nombre de roues planétaires 106 portées pair un porte-planétaires 108 monté sur l'arbre de ,pompe 10' et une bague 110 pourvue d'une denture intérieure et portée par le carter 52 et propre à être bloquée au moyen d'une bande de frein réglable 112 pour accoupler l'engrenage de changement de vitesse.
Dans l'agencement montré à la figure 4, un manchon d'accouplement 114 est monté sur l'arbre de turbine 32 et fait partie d'un engrenage inverseur 116 pour passer de la marche avant à la marche arrière et inversement. En déplaçant le manchon d'accouplement 114 en prise avec une roue dentée 118 vers la gauche, on obtient le mouvement vers l'avant sur l'arbre de sortie 122 par une roue dentée 120 coopérant avec l'engrenage 118. En déplaçant le manchon d'accouplement 114 en prise avec une roue dentée 124 vers la droite, le sens de rotation est inversé au moyen de la roue dentée intermédiaire 126 et la roue dentée 128 en sorte que la marche en sens inverse est obtenue sur l'arbre de sortie 122.
Pour actionner 1 'engrenage inverseur 116, le manchon d'accouplement est pourvu d'un bras de contrôle 130 déplaçable par un mécanisme 132 à piston actionné par pression. Celui-ci comprend un piston central 134 actionnant le bras de contrôle 130 et des pistons 136, 138 placés latéralement de chaque côté du piston central avec des positions limites intérieures déterminées par des bagues d'arrêt 140. Le mécanisme comprend aussi des soupapes 142, 144 et 146 pour régler d'amenée de l'agent de pression soit à l'une soit à l'autre des chambres 148,150 entre le piston central 134 et le piston latéral 136 ou 138 respectivement, ou comme autre alternative, aux chambres de pression 152, 154 de l'autre côté des pistons latéraux.
Avec la première et la seconde alternative, l'accouplement est établi pour la marche avant ou arrière respectivement et dans la troisième alternative. l'engrenage inverseur est en position neutre.
Pour régler les aubes de pompe 22 le transformateur de couple est pourvu d'un mécanisme à piston 136 actionné par huile sous pression, comprenant un piston 158 dans un carter 160 avec des chambres de compression 162 et 164 respectivement en avant et en arrière du piston, des canaux d'écoulement 166 et 168 dans la tige de piston menant desdites chambres de compression aux orifices de décharge 176, 178 et 180 pour l'agent sous pression. Ces derniers sont agencés de telle sorte, dans le cas illustré, que lorsque les aubes de pompe sont fermées, la chambre de compression antérieure 162 est remplie eL la
<Desc/Clms Page number 4>
chambre postérieure 164 est vide, et que pour l'ouverture des aubes de pompe 22 par déplacement de la soupape coulissante 174 la chambre de compression postérieure 164 est remplie et la chambre antérieure 162 est vide.
La quantité dont les aubages de pompe 22 sont ouverts est déterminée par la mesure dans laquelle se déplace la soupape coulissante 174 et par conséquent par l'entraînement du piston 158. Par ce moyen les aubages de pompe peuvent être rendus réglable de façon continue dans au moins une partie du domaine de réglage. Les aubes de pompe sont de préférence construites de telle sorte qu'en position fermée elles ferment complètement le circuit hydraulique du transformateur de couple.
Le transformateur de couple comprend encore un régulateur 182 dépendant du rapport des vitesses de la turbine et de la pompe pour mettre en oeuvre ou non la puissance transmise par la section de pales de guidage 38 à l'arbre de turbine et pour empêcher les pales dé guidage de tourner. Le régulateur 182 comprend deux organes principaux agencés coaxialement 184, 186, entraînés par les arbres de pompe et de turbine respectivement, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une transmission. Entre les organes principaux 184, 186 est disposée une soupape coulissante 188 reliée par vissage 190 à un organe 192 qui est lui-même lié par frottement en 194 à l'organe principal 186, La soupape coulissante 188 est reliée par une liaison à clavette à l'autre organe principal 184.
En raison du mouvement de vissage limité donné par la soupape coulissante 188 dans un sens ou dans l'autre, suivant que l'organe 186 tourne plus vite ou moins vite que l'organe 184, la soupape coulissante 188 ouvre ou ferme un tuyau 198. Celui-ci applique de l'agent sous pression pour régler une soupape à passages multiples 200 pour alimenter soit le dispositif de blocage 76 pour la section de pales de guidage 76, soit le dispositif de blocage 94 pour l'engrenage planétaire de ladite section avec l'agent sous pression, avec vidage simultané de l'autre dispositif de blocage.
Dans la position montrée, la soupape de régulation 188 est déplacée vers sa position limite de gauche dans laquelle le tuyau 198 est coupé et par conséquent il n'y a pas d'agent sous pression fourni -à la chambre sous pression 202 en avant du piston 204 à pression, dans la soupape principale. La soupape principale 200 est également dans sa position limite de gauche lorsque le piston à pression 94 pour la bande de frein 92 de l'engrenage planétaire des pales de guidage est alimenté d'agent sous pression tandis qu'en même temps la chambre de compression pour le piston 76 du frein de pales de guidage est vidée par la soupape principale.
Lorsque la soupape de régulation 188 est déplacée vers sa position limite de droite, la chambre de compression 2$@ est alimentée en agent sous pression et le piston 204 déplace la soupape principale vers sa position limite de droite, dans laquelle la chambre de compression du piston à pression 94 pour le frein de transmission planétaire des pales de guidage est vidée et la chambre de compression pour le piston à pression 76 des pales de guidage est alimentée diagentsous pression pan la soupape principale 200.
Une soupape auxiliaire 208 du type soupape coulissante est introduite dans un tuyau de liaison 206 pour transporter du fluide sous pression d'une source d'agent sous pression au dispositif de blocage des pales de guidage par la soupape principale 200. Lorsque l'engrenage d'inversion 116 est dans sa position neutre, la soupape 208 coupe le tuyau de liaison en sorte que les dispositifs de blocage sont libérés. Cette soupape auxiliaire 208 est contrôlée par l'agent sous pression au moyen de la même soupape 146 qui contrôle l'accouplement de l'engrenage d'inversion 156 en position neutre, et à la figure 4 la soupape auxiliaire est montrée en position limite de gauche où elle ouvre le tuyau de liaison 206.
En fournissant de l'air comprimé à une chambre
<Desc/Clms Page number 5>
de compression 209 derrière un piston à pression 210 de la soupape auxiliaire 208, la soupape auxiliaire est déplacée vers la droite en sorte qu'elle ferme le tuyau de liaison 206 et ouvre un tuyau de dé- charge 212.
Dans le système de régulation,hydraulique un organe régula- teur dépendant de la vitesse peut aussi être compris pour faire passer automatiquement l'accouplement de la commande hydraulique à la commande directeo
De l'agent sous pression sous forme d'huile sous pression ou analogue est fourni par une pompe 214 au circuit hydraulique du trans- formateur de couple vers le dispositif de réglage pour les aubes de pompe et vers les dispositifs pour bloquer la section de pales de guidage et l'engrenage planétaire de ces dernières, respectivement. Le système de tuyauterie comprend des é éléments convenables 216, 218, 220 sous forme de soupapes de retour, de refroidissement et de filtres.
Pour régler les soupapes 142, 144, 146 pour régler l'amener d'air comprimé au mécanisme à piston à pression de la soupape 'auxili- aire 208 et de l'engrenage d'inversion 116 un certain nombre de cames 222, 224, 226 sont prévues qui sont mises à tourner en même temps per un arbre tournant 228. Au moyen d'un mécanisme à bielles'230 le même arbre rotatif 228 règle la valve coulisssante 174 qui contrôle le réglage des aubes de pompe. Les dispositifs pour régler les aubes de pompe et pour accoupler la section d'aubes ou pales de guidage sont agencés de telle sorte que la section d'aubes de guidage peut être dégagée tandis qu'en même temps les aubes de pompes sont fermées dans le but d'interrompre la transmission de puissance dans un sens ou l'autre.
L'accouplement à changement pour l'engrenage d'inversion est prévu pour coopérer avec le dispositif pour régler les aubes de pompe et pour accoupler l'engrenage planétaire de la section d'aubes de guidage, de telle manière que les aubes de pompe sont fermées et que l'engrenage planétaire est relié à l'accouplement de l'embrayage inverseur.
Les organes d'actionnement pour les soupapes 142, 144, 146, 174, peuvent faire partie d'un régulateur à soupape 238 pour un contrôle par programme, qui est commandé par moteur, le moteur du régulateur à soupape étant réglé au moyen d'un contrôleur 240. Le contrôleur (con- troller et le moteur de régulateur à soupape peuvent être interconnectés par une installation à selsyn comprenant un générateur synchrone 242 et un moteur synchrone 2440 Un véhicule à plusieurs moteurs ou autre système de commande par moteurs peut comprendre un certain nombre de groupes moteurs suivant l'invention qui peuvent être construits de telle sorte qu'un quelconque des contrôleurs peut être monté comme maître contrôleur pour tout le système,
Si on le désire, ,
le système peut être pourvu d'un régulateur à soupapes unique pour régler tous les groupes moteurs en commun.
La figure 6 est une vue schématique d'un cadran montrant les différentes positions de connexions pour le contrôleur 240. Dans une position intermédiaire N du levier de commande 246, l'engrenage d'inversion est en une position neutre. De chaque côté de celle-ci des sections F et R sont prévues, dans lesquelles l'accouplement de la transmission ou engrenage d'inversion est dans la position de marche avant ou de marche arrière. Dans les sections désignées par R, N, et F les aubages de pompe sont fermés et par conséquent le circuit hydraulique du transformateur de couple est fermé.
Les intervalles S et P correspondent à une première et à une deuxième étape, à résistance, pour ouvrir les aubges de pompe et par conséquent enlever le coupla du transformateur en sorte que dans l'intervalle S la section d'aubes
<Desc/Clms Page number 6>
de guidage tourne en sens contraire par son engrenage planétaire, et dans l'intervalle P la section d'aubes de guidage est bloquée par son dispositif de freinage.
La position pour changer l'accouplement entre ces deux intervalles est déterminée automatiquement par la régulateur 182 qui dépend de la vitesse et qui est prévu pour faire changer l'accouplement pour un rapport de vitesses convenable déterminé par l'allure des courbes de rendement du transformateur de couple dans les positions d'accouplement respectives de la section d'aubes de guidage et la modification de ces courbes causée par la grandeur d'ouverture des aubages de pompes.
A l'accélération, le levier d'actionnement est déplacé vers le point de transition entre les intervalles S et P, et lorsque l'accélération a augmenté assez pour que le changement de l'accouplement soit achevé, une autre connexion a lieu dans l'intervalle P dans laquelle la. grandeur d'ouverture des aubages de pompe règle la quantité de puissance extraite plus ou moins continuellement.
Lorsque le freinage hydraulique est utilisé, il peut avoir lieu en accouplant le dispositif de blocage de la section d'aubes de guidages dans l'intervalle P jusqu'à l'intervalle S en descendant, après quoi l'effet de freinage augmente à mesure que le freinage graduel des aubages de pompe peut être exécuté en amenant la section d'aubes ou pales de guidage à tourner en sens contraire par accouplement de son engrenage planétaire.
Pour utiliser cet effet de freinage, un piston 248 réglé par un agent sous pression est indiqué à titre de suggestion sur le schéma, figure 4, qui lorsque la soupape 188 est dans sa position limite de droite correspondant au freinage hydraulique par blocage des aubes de guidage, déplace la soupape 188 vers sa position limite de gauche correspondant à l'accouplement de la section d'aubes de guidage comme turbine à rotation en sens contraire au moyen de son engrenage planétaire.
Dans les moitiés extérieures des intervalles R et F la section d'aubes de guidage est de préférence propre à tourner librement.
Le contrôleur sera équipé d'un dispositif automatique pour bloquer l'engrenage inverseur dans sa position de marche avant ou de marche arrière ce qui empêche le mouvement dans l'intervalle H B tandis que le véhicule roule.
Pour vérifier que la température du système de graissage n'est pas trop élevée ou que. la pression n'est pas trop basse, des indicateurs convenables 250 et 252 sont prévus, qui sont reliés à une lampe de signalisation 254. Un manomètre 256 indique- la-pression.
Pour obtenir une synchronisation effective de la turbine lorsque l'on couple la transmission inverseuse, la chambra de compression 209 pour le piston à pression 210 de la soupape auxiliaire 208 peut être alimentée par une soupape séparée contrôlée par came sur l'arbre rotatif 228 à la place de la soupape 146 qui déplace l'engrenage d'inversion dans sa position neutre. Dans la position neutre de l'engrenage d'inversion, la soupape auxiliaire 208 sera dans sa position limite de gauche en sorte que le piston à pression 94 du planétaire est alimentée en agent sous pression. La turbine est freinée par la contre-rotation de la section d'aubes de guidage en sorte que l'accouplement de l'engrenage d'inversion est synchronisé.
Sur le schéma de la figure 4, la position limite de gauche de la soupape auxiliaire correspond à l'intervalle H B pour le levier d'actionnement et la moitié extérieure de droite de l'intervalle F ou R respectivement.