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La présente invention concerne un ensemble moteur perfectionné de lo- comotive.
L'invention se propose de fournir un ensemble moteur de locomotive qui est capable de fonctionner continuellement dans une gamme de vitesses très étendue.
Suivant l'invention, on atteint ce but à l'aide d'un ensemble moteur comprenant au moins deux moteurs, chaque moteur étant relié par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple à un agencement d'engrenage différentiel, la sortie de ce dernier étant reliée directement ou indirectement à une ou des roues d' entraînement de la locomotive, un dispositif étant prévu pour empêcher une rota- tion en sens inverse de l'élément de sortie de chaque convertisseur de couple lorsque le moteur associé à ce convertisseur de couple est au repos.
Ledit dispositif par exemple peut être un embrayage unidirectionnel qui pourrait être disposé entre le convertisseur de couple et l'agencement d' engrenage différentiel. Selon une variante, le dispositif peut être constitué par un dispositif de freinage qui pourrait maintenir immobile l'élément de sortie du convertisseur de couple ou l'un des engrenages de l'agencement d'engrenage différentiel.
Le convertisseur de couple peut-être du type hydrodynamique ou du type hydrostatique muni d'un régulateur.
Si on le désire, l'élément de sortie de l'agencement d'engrenage différentiel peut être relié par l'intermédiaire d'un engrenage de marche arriè- re aux roues d'entraînement. On peut prévoir une botte de vitesse supplémentaire pour obtenir par exemple deux rapports de vitesses.
Par agencement d'engrenage différentiel on entend un train d'engrena- ge par lequel le couple de deux éléments de commande est équilibré et transmis à un seul élément mené. Il peut consister en un engrenage droit ou en un engre- nage conique.
L'engrenage de marche arrière, s'il existe, peut être actionné par embrayage ou il peut s'agir d'un simple engrenage conique de marche arrière.
Selon une variante, on peut avoir recours à un engrenage droit de marche arrière.
Un ensemble moteur de locomotive suivant l'invention est particuliè- rement utile pour des machines de manoeuvre qui doivent fonctionner continuelle- ment' à des vitesses comprises dans une gamme qui peut être comprise entre 0,8 et 32 km par heure.
A l'extrémité de faible vitesse de la gamme, la puissance nécessaire est très faible et, dans un agencement à deux moteurs suivant l'invention, la puissance peut être facilement fournie de façon économique par un moteur. En ayant recours à un moteur seulement et à son convertisseur de couple associé, le moteur tourne à une vitesse plus élevée et sous une charge plus élevée que si l'on avait recours aux deux moteurs. A cette vitesse plus élevée, l'efficaci- té du moteur et du convertisseur de couple est meilleure qu'à des vitesses de moteur très faibles.
La consommation en carburant du moteur est inférieure et, par consé- quent, l'utilisation d'un moteur muni d'un convertisseur de couple est plus effi- cace et économique, aux faibles vitesses, que l'utilisation. des deux moteurs.
De même, en ayant recours à un convertisseur de couple, associé à chaque moteur, on peut avoir recours à l'un ou l'autre moteur seul pour une ma- noeuvre à faible vitesse.
Si l'on a recours à une vitesse supérieure ou à une botte de vitesse fournissant deux rapports de vitesse, l'ensemble moteur peut être utilisé avanta-
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geusement dans une locomotive de petite dimension pour trains de marchandises,
Les avantages de l'application d'un agencement d'engrenage diffé- rentiel pour combiner les deux moteurs sont les suivants ;
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1. Le fait de travailler à l'aide d'un seul moteur fournit automati- quement une réduction de vitesse de 2 à 1 entre l'entrée d'énergie et la command finale. La manoeuvre sur dos d'âne peut être effectuée à l'aide d'un moteur seu- lement en diminuant de moitié l'usure de moteurs, et en réduisant la consommatio de carburant tout en augmentant l'efficacité de transmission aux faibles vitesse sur rails.
2. Aucun mécanisme de changement de vitesse n'est nécessaire, et la commande est effectuée par le "régulateur" seulement.
3. On peut ajouter ou enlever les moteurs sans altérer le couple en mettant en marche ou en arrêtant simplement un moteur.
4. Le couple maximum pour la commande finale avec un moteur en fonc- tionnement est le même que le couple maximum lorsque les deux moteurs sont re- liés l'un à l'autre par engrenage.
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5. Lorsque les deux moteurs fonctionnent, le couple exercé par les deux moteurs doit être toujours égal, en évitant ainsi la possibilité qu'un mo- teur fasse la tonalité ou la plus grande partie du travail en raison de la différence de la régulation.
Sur les dessins annexés : La figure 1 représente très schématiquement une forme de réalisation de l'invention; la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de.la fi- gure 1; la figure 3 représente schématiquement une autre forme de réalisatio de l'invention; la figure 4 est une coupe en plan d'une partie de l'engrenage repré- senté sur la figure 1; la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 3 d'une vaxian te de transmission; la figure 6 est une vue schématique d'un engrenage de marche arrière convenant pour être utilisé dans un ensemble moteur suivant la présente inven- tion; la figure 7 est une coupe de l'engrenage de marche-arrière suivant la ligne VI-VI de la figure 6.
Sur la figure 1, on représente deux moteurs Diesel 10 et 11. L'arbre de sortie 8 du moteur Diesel 10 est relié au rotor d'un convertisseurde couple 12 et la turbine de ce dernier est reliée par l'intermédiaire d'un arbre de sortie 14 à un frein unidirectionnel 15 par l'intermédiaire duquel la commande est transmise à partir du convertisseur de couple. Le frein fonctionne pour em- pêcher l'arbre 14 d'être entraîné en marche arrière.
L'arbre de sortie du frein unidirectionnel 15 est relié à un engre- nage d'entrée 17 d'un différentiel à engrenage droit indiqué de façon générale en 18.
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Le différentiel à engrenage droit est représenté très schématiquement sur la figure 1, et de façon plus détaillée sur les figures 4 et 5, et consiste en un boîtier z de différentiel qui forme un premier engrenage dans le train d'engrenages de la commande final. Le boîtier 12 de différentiel porte trois paires de pignons engrenant les uns avec les autres, dont deux sont représentées
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sur la figure 1 en 20, 21, 22, 23, et une seulement sur les figures 4 et 5 en 22 23.
La roue dentée 17 engrène avec les pignons 21 et 22, et une roue dentée supplémentaire 24 engrène avec les pignons 20 et 23. La roue dentée 24 est entraînée par l'intermédiaire du train d'engrenages 25 26, 27 par un arbre 28 qui est relié à la sortie d'un frein unidirectionnel 16.
Le frein unidirectionnel 16 est commandé par la turbine d'un conver- tisseur de couple 13. Le rotor du convertisseur de couple 13 est entraîné par l'arbre de sortie 9 du moteur 11. Le bottier 19 d'engrenage différentiel commande un pignon 29 qui entraîne un arbre de sortie 30. Ce dernier porte un engrenage conique 31 qui vient en prise avec des engrenages coniques supplémentaires 32 et 33 portés par un arbre 34. L'un ou l'autre des engrenages coniques 32 et 33 peut venir en prise à volonté avec l'arbre 34 au moyen d'embrayages commandés hydrau- liquement et représentés schématiquement en 35, 36.
L'arbre de sortie 34 commande une roue d'entraînement 37 de la loco- motive par l'intermédiaire d'une paire d'engrenages démultiplicateurs 38 et 39.
Le convertisseur de couple 12 a la forme représentée sur la figure 2, le convertisseur de couple 13 étant analogue. L'arbre 8 est fixé à un rotor 41 portant un aubage 42. L'arbre de sortie 14 est relié à une turbine 43 qui porte trois jeux d'aubages 43a.
Le convertisseur de couple comprend également un boîtier fixe 44 portant un aubage de réaction 45 46.
En fonctionnement, lorsque les deux moteurs fonctionnent, la commande est effectuée à partir des convertisseurs de couple 12 et 13 (figure 1) et des embrayages unidirectionnels 15 et 16 et est transmise par l'intermédiaire de 1 engrenage différentiel et de l'engrenage de marche arrière à la roue d'entraîne- ment 37 de la locomotive. Si un moteur 10 ou 11 est arrêté, le frein unidirec- tionnel 15 ou 16 empêche la commande de l'autre moteur d'être transmise en arriè- re au moteur arrêté, et une réduction de vitesse 2 :1 automatiquement fournie entre la sortie du moteur restant et la commande finale.
Le convertisseur de cou- ple fournit, en fait, une vitesse variable de façon continue de sorte qu'un cou- ple est transmis de l'un ou l'autre moteur ou des deux de façon uniforme et éco- nomique .
Chaque moteur peut être équipé d'un régulateur de vitesse 47, 48, relié mécaniquement à un seul levier 49 de régulateur dans la cabine du conduc- teur de la locomotive. Un moteur peut être mis en fonctionnement en mettant sim- plement en marche le moteur, et il fonctionne alors à la vitesse réglée par le régulateur qui commande les deux régulateurs de vitesse.
Pour travailler avec un moteur seulement, il suffit d'arrêter un mo- teur, ce qui peut être effectué sans modifier le couple transmis aux roues d'en- trainement .
Les freins ou embrayages unidirectionnels sont du type connu comme accouplement à auto-synchronisation "Legge" (voir figures 4 et 5) et chacun d'eux comprend principalement un manchon 51 qui est muni sur sa surface externe d'un certain nombre de nervures hélicoïdales 51a qui viennent en prise avec des can- nelures internes formées sur un manchon 50 Ce dernier est muni de crabots 52 et de deux rebords périphériques 50a et 50b qui supportent un certain nombre de goujons 50c sur chacun desquels est monté un cliquet 1éger 52a
Un jeu de crabots 53 est agencé autour de la périphérie interne d'un anneau 53a supporté par une pièce fixe de structure et les cliquets 52a sont agencés pour passer sur les crabots 53 lorsque, par exemple la sortie de l'arbre 9 est transmise par l'intermédiaire de l'accouplement à fluide 13 au frein uni- directionnel 16.
Dans ces conditions, l'effet des nervures 51a et des rainures
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internes formées sur le manchon 50 est de solliciter l'élément 50 dans la positio représentée sur les figures 4 et 5, dans laquelle il bute contre une butée for- mée dans le boîtier externe fixe.
Dans ces conditions, les cliquets 52a passent sur les crabots 53
Toutefois, lorsque la commande de l'arbre 28 est renversée, les cli- quets 52a viennent en prise avec les crabots 53 pour empêcher le manchon 50 de tourner' avec l'arbre 28; dans ces conditions, le manchon 50 descend le long des rainures dans la mesure permise par une seconde butée fixe et les crabots 52 viennent en prise avec les crabots 53
Le manchon 50 est ainsi maintenu immobile et l'engagement des nervure ±la dans les rainures internes du manchon 50 maintient l'arbre 28 immobile, et par suite empêche toute rotation supplémentaire en marche arrière.
On représente sur les figures 4 et 5 des formes de deux engrenages de vitesse .
Le porte-satellite 19 est muni d'un manchon de prolongement 54 sur lequel est fixé par cannelures une roue dentée 55 Cette dernière engrène avec la roue dentée 56 montée librement sur l'arbre 30. La roue dentée 56) lorsqu'elle est en fonctionnement, est reliée à l'arbre 30 au moyen d'un accouplement à auto- synchronisation Legge 57 et la roue dentée 29 est reliée à l'arbre 30 au moyen d'un embrayage à friction métal contre métal 58 du type déjà connu dans les trans missions de marine et de locomotive.
Le rapport de vitesse entre la roue dentée 29 et le côté externe du porte-satellite 19 est de 1:1 et entre les roues dentées 5,6 et 55 de 2 :1.
Lorsqu'on met en marche un ou les moteurs, l'embrayage 58 est dé- brayé de sorte que la roue dentée 29 est libre sur l'arbre 30. La commande à par- tir du boîtier d'engrenage 19 est ainsi transmise par l'intermédiaire des roues dentées 55 et 56, et le sens de rotation de ces dernières est tel que l'accou- plement unidirectionnel 57 bolque la roue dentée 56 sur l'arbre 30 ; la commande est ainsi transmise à l'arbre 30 par l'intermédiaire d'une réduction d'engrenage 2 :1 constituée par les roues dentées 55 et 56.
Lorsqu'on a obtenu une vitesse appropriée de la locomotive, l'embray- age 58 est débrayé pour relier la roue dentée 29 à l'arbre 30.
Il résulte de cette opération un ralentissement du boîtier 19 d'en- grenage et un débrayage de l'accouplement unidirectionnel 57 Il ne se produit ainsi aucune interruption du couple fourni à l'arbre 30 lorsqu'on passe d'une faible vitesse à une vitesse élevée attendu que la faible vitesse est en action jusqu'à ce qu'elle soit remplacée par la vitesse élevée.
La vitesse de l'arbre 30 est maintenant doublée, et le couple appliqué à ce dernier est réduit de moi- tié en comparaison de la vitesse et du couple obtenus lorsqu'il est entraîné par l'intermédiaire de la roue dentée 55
Un ralentissement entraîne simplement le débrayage de l'embrayage 58 et la commande est alors transmise à l'arbre 30 dès que cette vitesse baisse au- dessous de celle de la roue dentée 55
Au lieu de l'embrayage à friction 58 on pourrait avoir recours à un accouplement à fluide pour régler la commande par son intermédiaire, par exem- ple en remplissant ou en vidant l'accouplement.
En se référant maintenant à la figure 5 dans laquelle les éléments correspondants présentent les mêmes numéros de référence que sur la figure 4, l'accouplement à auto-synchronisation Legge 57 et l'embrayage 58 sont remplacés ici par un double embrayage à griffes dont un embrayage à griffes 59 est fixé par cannelures à l'arbre 30 et peut être déplacé dans un sens pour venir en prisE avec la roue dentée 29. et dans l'autre pour venir en prise avec la roue dentée 56
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Ainsi, d'une façon bien connue en matière de construction de roues dentée droite, l'une ou l'autre des roues dentées 29 et 56 peut être reliée à l'arbre 30, tandis que l'autre reste libre.
Lorsque la locomotive tire sa charge maximum, l'embrayage à griffes est réglé pour relier la roue dentée 55 à l'arbre 30, et un couple s'élevant . jusqu'à un peu moins de la somme des couples des deux moteurs 10 et 11 peut être obtenu en faisant en sorte que le moteur 10 commande la roue 17 et que le moteur 11 commande la roue 24.
Lorsqu'une telle locomotive roule sans charge ou avec une faible char- ge seulement, il est possible que l'embrayage à griffes 59 vienne en prise avec la roue dentée 29.
Un exemple d'un engrenage de marche arrière autre que celui représen- té sur la figure 1 est représenté sur les figures 6 et 7. Dans ce cas, le pignon conique 31 est remplacé par une roue dentée droite 60. Cette dernière engrène de façon permanente avec une roue dentée intermédiaire 61 montée sur des roule- ments à galets 62 sur un arbre intermédiaire 63, (voir figure 7).
Une seconde roue dentée intermédiaire 65 vient également en prise avec la roue dentée 61 et présente le même nombre de dents que la roue dentée 60 et est montée de façon analogue sur des roulements à galets 66 sur l'arbre mené 67. Il ressort de la figure 5 que la roue dentée 61 est plus grande que la roue dentée 65 Toutefois, la roue dentée 60 a la même largeur que la roue dentée 65 et est axialement décalée par rapport à cette dernière d'une distance légère- ment supérieure à sa largeur, de sorte que la roue dentée 60, tout en venant en prise avec la roue dentée 61, n'engrène pas avec la roue dentée 65
Les arbres 63 et 67 sont montés sur des roulements à galets dans le carter d'engrenage 68,
un support supplémentaire étant prévu à l'aide d'un élé- ment transversal 69.
Des roues dentées 70 et 71 sont clavetées sur les arbres 63 et 67 respectivement, et présentent toutes deux le même nombre de dents. Entre ces roues dentées se trouve une roue dentée folle 72 qui est montée sur des roule- ments à galets 73 de façon à pouvoir librement tourner dans le carter d'engre- nage. La roue dentée 72 vient en prise avec les deux roues dentées 70 et 71.
Des éléments d'embrayage à dents 74 et 75 sont fixés par cannelures sur les arbres 63 et 67 respectivement de façon à ne pas pouvoir tourner, mais à être susceptibles de coulisser sur ces derniers. Les éléments d'embrayage 74 et 75 présentent chacun une rainure périphérique avec laquelle viennent en prise les extrémités fourchues d'un bras représenté schématiquement en 76 et monté à pivot en un point 77 à mi-chemin entre les arbres menés 63 et 67.
Dans la posi- tion du-bras 76 représenté par un trait plein sur la figure 7, l'élément 74 se trouve dans sa position d'extrême droite (en observant le dessin) dans laquel- le ses dents viennent en prise avec des dents internes formées sur un prolonge- ment en surplomb 78 de la roue dentée 61 de façon à bloquer cette dernière à 1' arbre 63 Toutefois, si le bras 76 tourne dans le sens sinistrorsum, l'élément 74 est débrayé et l'élément 75 est amené en prise avec le prolongement 79 de la roue dentée 65. A titre de sécurité, l'agencement est de préférence tel que 1 élément 75 ne vient au contact du prolongement 79 que lorsque l'élément 74 est complètement dégagé du prolongement 78.
En fonctionnement, la roue dentée 60 est entraînée par la source d'énergie à tout moment dans une direction constante qui est considérée aux fins de la présente description' comme étant le sens dextrorsum. Par conséquent, la roue dentée 61 tourne de façon constante dans le sens sinistrorsum et la roue dentée 65 dans le sens dextrorsum. Si le bras 76 se trouve dans la position représentée sur la figure 7, la roue dentée 61 est bloquée à l'arbre 63 qui tour- ne par conséquent dans le sens sinistrorsum. De façon analogue, la roue dentée
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71 qui est mise en rotation par la roue dentée 70 et la roue dentée folle 72 tourne également dans le sens sinistrorsum.
Les deux essieux d'entraînement de la locomotive sont commandés par les arbres intermédiaires 63 et 64 respectivement au moyen de toute transmission commode, par exemple par l'intermédiaire d'engre- nages droits et d'un montage télescopant ou par l'intermédiaire d'une commande à chaîne. Cette transmission, qui n'est pas représentée sur les dessins, peut comprendre les roues dentées 70 et 71.
Afin d'entraîner la locomotive en marche arrière, on fait tourner le bras 76, après que la transmission a été amenée au repos, dans le sens sinis- trorsum de façon que la roue dentée 61 soit libérée et que la roue dentée 65 soit bloquée à l'arbre 67. Ce dernier, avec sa roue dentée 71, tourne par consé- quent dans le sens dextrorsum, ce qui provoque la rotation de la roue dentée 70 dans le sens dextrorsum par l'intermédiaire de la roue dentée folle 72. Ainsi, en faisant tourner le bras 76, le sens de rotation des arbres intermédiaires est renversé, chaque arbre et sa roue dentée associée tournant toutefois dans le même sens que l'autre, qu'il s'agisse du sens dextrorsum ou sinistrorsum.
Sur la figure 3, on représente schématiquement une forme de réalisa- tion de l'invention dans laquelle on a recours à quatre moteurs agencés par pai- res. Chaque moteur de chaque paire agit par l'intermédiaire d'un convertisseur de couple et d'un embrayage sur un engrenage différentiel.
Les moteurs 80 et 81 entraînent par l'intermédiaire de convertisseur! de couple à fluide 82 et 83 et de freins unidirectionnels Legge 84 et 85 respec- tivement, un engrenage différentiel de compensation 86.
De façon analogue, les moteurs 87 et 88 munis de leur convertisseur de couple respectif 89 et 90 et de leurs freins unidirectionnels Legge 91 et 92 commandent un engrenage différentiel de compensation 93
L'engrenage différentiel 86 entraîne un pignon 94 qui est en prise avec un pignon 95, et l'engrenage différentiel 93 commande un pignon 96 qui est en prise avec un pignon 97, et les commandes de deux pignons 95 et 97 sont combinées dans un troisième différentiel 98 dont la commande est transmise par l'intermédiaire d'un engrenage de marche arrière 99 qui peut être comme repré- senté sur la figure 7, aux roues d'entraînement 37 de la locomotive.
Grâce à cet agencement, on peut avoir recours à toute combinaison de 1, 2,3 ou 4 moteurs suivant les conditions de fonctionnement.
Les roues dentées 94, 95 et 96, 97 présentent de préférence des rap- ports différents, par exemple 1,33:1 et 2,22:1 respectivement. Ceci a pour effet d'étendre la gamme de vitesses et rend l'agencement approprié pour une locomoti- ve légère pour trains de voyageurs.
Les avantages de cet agencement par rapport à un agencement dans le- quel quatre ensembles moteurs sont reliés par engrenage aux essieux sans les dif férentiels sont les suivants :
1) Avec un engrenage direct, la locomotive n'assure pas l'effort initial de traction ou est incapable d'atteindre la vitesse maximum nécessaire.
2) Avec le différentiel, en cas de panne de l'un ou l'autre des mo- teurs, l'effort maximum de traction est toujours disponible à la vitesse maximum réduite, tandis qu'avec un agencement de commande directe l'effort de traction est réduit de 25%
3) Avec l'agencement différentiel, la locomotive peut fonctionner av un effort maximum de traction sur deux moteurs si la vitesse maximum nécessaire permet de le réaliser, par exemple au cours des manoeuvres, ce qui constituerait une économie. On peut également l'obtenir à l'aide d'un seul moteur à faible vi- tesse pour une manoeuvre sur dos d'âne.
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Chaque convertisseur de couple fournit une courbe de vitesse dont la course de couple est descendante et qui est susceptible d'assurer que le couple engendré par deux ou quatre moteurs suivant le cas, reste en équilibre malgré les différences de la sortie de puissance dues à une condition générale ou à la régulation.
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The present invention relates to an improved locomotive engine assembly.
The invention proposes to provide a locomotive engine assembly which is capable of operating continuously in a very wide range of speeds.
According to the invention, this object is achieved with the aid of a motor assembly comprising at least two motors, each motor being connected by means of a torque converter to a differential gear arrangement, the output of this the latter being connected directly or indirectly to one or more driving wheels of the locomotive, a device being provided to prevent a reverse rotation of the output element of each torque converter when the motor associated with this converter is couple is at rest.
Said device for example may be a one-way clutch which could be arranged between the torque converter and the differential gear arrangement. Alternatively, the device may be constituted by a braking device which could keep the output element of the torque converter or one of the gears of the differential gear arrangement stationary.
The torque converter may be of the hydrodynamic type or of the hydrostatic type provided with a regulator.
If desired, the output member of the differential gear arrangement can be connected via a reverse gear to the drive wheels. An additional speed boot can be provided to obtain, for example, two speed ratios.
By differential gear arrangement is meant a gear train by which the torque of two control elements is balanced and transmitted to a single driven element. It can consist of a spur gear or a bevel gear.
The reverse gear, if present, may be clutch actuated or it may be a simple reverse bevel gear.
According to a variant, it is possible to have recourse to a reverse spur gear.
A locomotive engine assembly according to the invention is particularly useful for shunting machines which must operate continuously at speeds within a range which may be between 0.8 and 32 km per hour.
At the low speed end of the range the power required is very low and, in a two-motor arrangement according to the invention, the power can easily be supplied economically by one motor. Using only one motor and its associated torque converter, the motor will run at a higher speed and under a higher load than if both motors were used. At this higher speed, the efficiency of the motor and torque converter is better than at very low motor speeds.
The fuel consumption of the engine is lower and therefore the use of an engine equipped with a torque converter is more efficient and economical, at low speeds, than the use. of both engines.
Likewise, by having recourse to a torque converter associated with each motor, it is possible to have recourse to one or the other motor alone for an operation at low speed.
If a higher gear or a gear boot providing two gear ratios is used, the engine assembly can be used before-
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carefully in a small-scale freight train locomotive,
The advantages of applying a differential gear arrangement to combine the two motors are as follows;
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1. Working with a single motor automatically provides a 2 to 1 speed reduction between energy input and final command. Maneuvering on a speed hump can be performed with an engine alone by halving engine wear, and reducing fuel consumption while increasing transmission efficiency at low speeds on. rails.
2. No gear change mechanism is required, and control is performed by the "governor" only.
3. Motors can be added or removed without altering torque by simply starting or stopping a motor.
4. The maximum torque for final drive with one motor running is the same as the maximum torque when the two motors are geared together.
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5. When both motors are running, the torque exerted by the two motors should always be equal, thus avoiding the possibility of one motor doing the tone or most of the work due to the difference in regulation.
In the accompanying drawings: FIG. 1 very schematically shows an embodiment of the invention; Figure 2 is a vertical section taken on line 2-2 of Figure 1; Figure 3 schematically shows another embodiment of the invention; Figure 4 is a plan sectional view of part of the gear shown in Figure 1; FIG. 5 is a view similar to that of FIG. 3 of a transmission vaxian; Figure 6 is a schematic view of a reverse gear suitable for use in a motor assembly according to the present invention; Figure 7 is a sectional view of the reverse gear taken along line VI-VI of Figure 6.
In FIG. 1, two diesel engines 10 and 11 are shown. The output shaft 8 of the diesel engine 10 is connected to the rotor of a torque converter 12 and the turbine of the latter is connected via a shaft. output 14 to a one-way brake 15 through which control is transmitted from the torque converter. The brake operates to prevent the shaft 14 from being driven in reverse.
The output shaft of the one-way brake 15 is connected to an input gear 17 of a spur gear differential indicated generally at 18.
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The spur gear differential is shown very schematically in Figure 1, and in more detail in Figures 4 and 5, and consists of a differential z housing which forms a first gear in the final drive gear train. The differential housing 12 carries three pairs of gears meshing with each other, two of which are shown
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in Figure 1 at 20, 21, 22, 23, and only one in Figures 4 and 5 at 22 23.
The toothed wheel 17 meshes with the pinions 21 and 22, and an additional toothed wheel 24 meshes with the pinions 20 and 23. The toothed wheel 24 is driven via the gear train 25 26, 27 by a shaft 28 which is connected to the output of a one-way brake 16.
The one-way brake 16 is controlled by the turbine of a torque converter 13. The rotor of the torque converter 13 is driven by the output shaft 9 of the motor 11. The differential gear housing 19 controls a pinion 29 which drives an output shaft 30. The latter carries a bevel gear 31 which engages with additional bevel gears 32 and 33 carried by a shaft 34. Either of the bevel gears 32 and 33 may engage at will with the shaft 34 by means of hydraulically controlled clutches shown schematically at 35, 36.
The output shaft 34 controls a drive wheel 37 of the locomotive via a pair of reduction gears 38 and 39.
The torque converter 12 has the form shown in Figure 2, the torque converter 13 being similar. The shaft 8 is fixed to a rotor 41 carrying a blade 42. The output shaft 14 is connected to a turbine 43 which carries three sets of blades 43a.
The torque converter also comprises a fixed housing 44 carrying a reaction vane 45 46.
In operation, when both motors are running, control is effected from torque converters 12 and 13 (figure 1) and one-way clutches 15 and 16 and is transmitted through 1 differential gear and the shift gear. reverse to the locomotive drive wheel 37. If a motor 10 or 11 is stopped, the one-way brake 15 or 16 prevents the command of the other motor from being transmitted back to the stopped motor, and a 2: 1 speed reduction automatically provided between the output. remaining engine and final drive.
The torque converter, in fact, provides a continuously variable speed so that torque is transmitted from one or the other motor or both in a uniform and economical manner.
Each engine can be fitted with a speed regulator 47, 48, mechanically connected to a single regulator lever 49 in the driver's cab of the locomotive. An engine can be put into operation by simply starting the engine, and it will then run at the speed set by the governor which controls both speed governors.
To work with one engine only, it suffices to stop an engine, which can be done without modifying the torque transmitted to the drive wheels.
One-way brakes or clutches are of the type known as a "Legge" self-synchronizing coupling (see Figures 4 and 5) and each of them mainly comprises a sleeve 51 which is provided on its outer surface with a number of helical ribs. 51a which engage with internal grooves formed on a sleeve 50 The latter is provided with dogs 52 and two peripheral flanges 50a and 50b which support a number of studs 50c on each of which is mounted a light pawl 52a
A set of dogs 53 is arranged around the internal periphery of a ring 53a supported by a fixed structural part and the pawls 52a are arranged to pass over the dogs 53 when, for example the output of the shaft 9 is transmitted by through the fluid coupling 13 to the one-way brake 16.
Under these conditions, the effect of the ribs 51a and the grooves
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formed on the sleeve 50 is to urge the element 50 in the position shown in Figures 4 and 5, in which it abuts against a stop formed in the fixed outer housing.
Under these conditions, the pawls 52a pass over the dogs 53
However, when the drive for shaft 28 is reversed, pawls 52a engage dog clutches 53 to prevent sleeve 50 from rotating with shaft 28; under these conditions, the sleeve 50 descends along the grooves to the extent permitted by a second fixed stop and the dogs 52 come into engagement with the dogs 53
The sleeve 50 is thus kept stationary and the engagement of the ribs ± 1a in the internal grooves of the sleeve 50 keeps the shaft 28 stationary, and therefore prevents any further rotation in reverse.
Shapes of two speed gears are shown in Figures 4 and 5.
The planet carrier 19 is provided with an extension sleeve 54 on which is fixed by splines a toothed wheel 55 The latter meshes with the toothed wheel 56 mounted freely on the shaft 30. The toothed wheel 56) when in position. operation, is connected to the shaft 30 by means of a Legge self-synchronizing coupling 57 and the toothed wheel 29 is connected to the shaft 30 by means of a metal-to-metal friction clutch 58 of the type already known in marine and locomotive trans missions.
The speed ratio between toothed wheel 29 and the outer side of planet carrier 19 is 1: 1 and between toothed wheels 5,6 and 55 is 2: 1.
When one or more motors are started, the clutch 58 is disengaged so that the toothed wheel 29 is free on the shaft 30. The control from the gear box 19 is thus transmitted by through the toothed wheels 55 and 56, and the direction of rotation of the latter is such that the unidirectional coupling 57 bolts the toothed wheel 56 on the shaft 30; the control is thus transmitted to the shaft 30 by means of a 2: 1 gear reduction constituted by the toothed wheels 55 and 56.
When a suitable locomotive speed has been obtained, clutch 58 is disengaged to connect gear 29 to shaft 30.
The result of this operation is a slowing down of the gear box 19 and a disengagement of the one-way coupling 57. There is thus no interruption of the torque supplied to the shaft 30 when changing from a low speed to a low speed. high speed wait for low speed to be in action until it is replaced by high speed.
The speed of the shaft 30 is now doubled, and the torque applied to the latter is reduced by half compared to the speed and torque obtained when it is driven through the toothed wheel 55.
Slowing down simply causes the clutch 58 to disengage and the command is then transmitted to the shaft 30 as soon as this speed drops below that of the toothed wheel 55
Instead of the friction clutch 58, a fluid coupling could be used to adjust the control through it, for example by filling or emptying the coupling.
Referring now to Figure 5 in which the corresponding elements have the same reference numerals as in Figure 4, the Legge self-synchronizing coupling 57 and the clutch 58 are replaced here by a double claw clutch of which one claw clutch 59 is attached by splines to shaft 30 and can be moved in one direction to engage toothed wheel 29. and in the other to engage toothed wheel 56
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Thus, in a manner well known in the construction of straight toothed wheels, one or the other of the toothed wheels 29 and 56 can be connected to the shaft 30, while the other remains free.
When the locomotive is pulling its maximum load, the claw clutch is set to connect gear 55 to shaft 30, and increasing torque. up to a little less than the sum of the torques of the two motors 10 and 11 can be obtained by making the motor 10 control the wheel 17 and the motor 11 control the wheel 24.
When such a locomotive is driven without load or with only a light load, it is possible that the claw clutch 59 will engage with the toothed wheel 29.
An example of a reverse gear other than that shown in Figure 1 is shown in Figures 6 and 7. In this case, the bevel pinion 31 is replaced by a spur gear 60. The latter meshes so permanent with an intermediate toothed wheel 61 mounted on roller bearings 62 on an intermediate shaft 63, (see figure 7).
A second intermediate toothed wheel 65 also engages the toothed wheel 61 and has the same number of teeth as the toothed wheel 60 and is similarly mounted on roller bearings 66 on the driven shaft 67. It emerges from the Figure 5 that the toothed wheel 61 is larger than the toothed wheel 65 However, the toothed wheel 60 has the same width as the toothed wheel 65 and is axially offset with respect to the latter by a distance slightly greater than its width , so that the toothed wheel 60, while engaging the toothed wheel 61, does not mesh with the toothed wheel 65
Shafts 63 and 67 are mounted on roller bearings in gear case 68,
an additional support being provided by means of a transverse element 69.
Gear wheels 70 and 71 are keyed to shafts 63 and 67 respectively, and both have the same number of teeth. Between these toothed wheels is an idler toothed wheel 72 which is mounted on roller bearings 73 so as to be able to rotate freely in the gear case. The toothed wheel 72 engages with the two toothed wheels 70 and 71.
Clutch elements with teeth 74 and 75 are fixed by splines on the shafts 63 and 67 respectively so as not to be able to turn, but to be able to slide on the latter. The clutch elements 74 and 75 each have a peripheral groove with which the forked ends of an arm shown schematically at 76 and pivotally mounted at a point 77 midway between the driven shafts 63 and 67 engage.
In the position of the arm 76 shown by a solid line in FIG. 7, the element 74 is in its extreme right position (observing the drawing) in which its teeth engage teeth. internals formed on an overhanging extension 78 of the toothed wheel 61 so as to lock the latter to the shaft 63 However, if the arm 76 rotates in the reverse direction, the element 74 is disengaged and the element 75 is disengaged. brought into engagement with the extension 79 of the toothed wheel 65. As a safety measure, the arrangement is preferably such that the element 75 only comes into contact with the extension 79 when the element 74 is completely disengaged from the extension 78.
In operation, toothed wheel 60 is driven by the power source at all times in a constant direction which is considered for the purposes of this description to be the dextrorsal direction. Therefore, the toothed wheel 61 steadily rotates in the sinistrorsum direction and the toothed wheel 65 in the dextrorsum direction. If the arm 76 is in the position shown in Figure 7, the toothed wheel 61 is locked to the shaft 63 which therefore rotates in the sinistrorsum direction. Similarly, the toothed wheel
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71 which is rotated by the toothed wheel 70 and the idler toothed wheel 72 also rotates in the sinistrorsum direction.
The two drive axles of the locomotive are controlled by the intermediate shafts 63 and 64 respectively by means of any convenient transmission, for example by means of straight gears and a telescoping assembly or by means of 'a chain drive. This transmission, which is not shown in the drawings, may include the toothed wheels 70 and 71.
In order to drive the locomotive in reverse, the arm 76 is rotated, after the transmission has been brought to rest, in the sinister direction so that the toothed wheel 61 is released and the toothed wheel 65 is locked. to the shaft 67. The latter, with its toothed wheel 71, therefore rotates in the dextrorsum direction, which causes the toothed wheel 70 to rotate in the dextrorsal direction by means of the idler toothed wheel 72. Thus, by rotating the arm 76, the direction of rotation of the intermediate shafts is reversed, each shaft and its associated toothed wheel however rotating in the same direction as the other, whether it is in the dextrorsum or sinistrorsum direction.
FIG. 3 schematically shows an embodiment of the invention in which recourse is had to four motors arranged in pairs. Each motor of each pair acts through a torque converter and a clutch on a differential gear.
Motors 80 and 81 drive via converter! fluid torque 82 and 83 and Legge unidirectional brakes 84 and 85 respectively, a compensating differential gear 86.
Similarly, the motors 87 and 88 fitted with their respective torque converters 89 and 90 and their unidirectional Legge brakes 91 and 92 control a differential compensating gear 93
The differential gear 86 drives a pinion 94 which is in mesh with a pinion 95, and the differential gear 93 drives a pinion 96 which is in mesh with a pinion 97, and the two pinion drives 95 and 97 are combined into a third differential 98, the control of which is transmitted through a reverse gear 99 which may be as shown in Figure 7, to the drive wheels 37 of the locomotive.
Thanks to this arrangement, it is possible to use any combination of 1, 2, 3 or 4 motors depending on the operating conditions.
The gear wheels 94, 95 and 96, 97 preferably have different ratios, for example 1.33: 1 and 2.22: 1 respectively. This has the effect of extending the speed range and makes the arrangement suitable for a light passenger locomotive.
The advantages of this arrangement over an arrangement in which four motor assemblies are geared to the axles without the differentials are as follows:
1) With direct gearing, the locomotive does not provide the initial tractive effort or is unable to reach the maximum speed required.
2) With the differential, in the event of failure of one or the other of the motors, the maximum tractive effort is always available at the reduced maximum speed, while with a direct control arrangement the maximum traction traction is reduced by 25%
3) With the differential arrangement, the locomotive can operate with a maximum tractive effort on two engines if the maximum speed necessary allows it to be achieved, for example during maneuvers, which would constitute an economy. It can also be obtained using a single engine at low speed for maneuvering on a speed hump.
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Each torque converter provides a speed curve whose torque stroke is downward and which is capable of ensuring that the torque generated by two or four motors, as the case may be, remains in equilibrium despite the differences in power output due to a general condition or regulation.