Brevet FR2081218A1 — publié le 19711203

La présente invention concerne les transmissions mécaniques des véhicules de transports et toutes machines mécaniques, dont le couple d'un arbre récepteur offre une résistance variable pendant son fonctionnement La présente invention réalise une transmission mécanique de puissance motrice, avec une effective indépendance de la vitesse réceptrice par rapport à la vitesse motrice La.présente invention se compose essentiellement de 1 - un train d'engrenages, tel que :Wr = k.We avec : - Wr = vitesse de rotation de l'arbre récepteur, - We = vitesse de rotation d'entraînement du train d'engrenages, - W' = vitesse de rotation ae la deuxième sortie du train, - k et l' - coefficients propres au train 20- un dispositif tel que : l'un des éléments du train serve directement ou indirectement de référence à la rotation motrice qui conduit un autre élément du train ; le troisième élément du train étant accouplé à l'arbre récepteur Par exemple : la deuxième sortie d'un train différentiel, sert de référence à la rotation motrice qui conduit l'entraînement du train .Ainsi, nous aurons : Cr.Wr + C'.W' = Ce.We = C'.W' +Pm avec : - Cr = couple résistant du récepteur, - Ce = couple d'entrainement du train, - C' = couple s'exerçant sur la deuxième sortie du train, - Pm = puissance motrice Ce deuxième point de l'invention sera satisfait par les dispositifs suivants : -En prenant un mgteur possédant une totale liberté de rotation autour d'un axe Ainsi, la figure 1 de la planche j donne nour exemple : un moteur électrique constitué de deux rotors concentriques avec l'axe de rotatIon d'entraînement du train ; en fait,l'un des rotors sera le stator libéré en rotation ; et dont on rend solidaire l'un des rotors t la deuxième sortie du train différentiel, et l'autre rotor, à la rotation d'entratnement de ce train @Nous pourrions interposer des transmissions épicycloïdales ou hypocy cloidales ou autres , à ces liaisons . Tja sortie libre du train, sera accouplée à l'arbre récepteur Dans la figure 2 , l'axe de liberté de rotation du moteur ne coïncide pas avec l'axe de rotation de son rotor, et, u-n flasque solidaire de la deuxième sortie d'un train différèntiel, porte le stator de ce moteur de façon à cé que l'axe de liberté en rotation du moteur, coïncide avec l'axe de rotation du train Le rotor du moteur conduit la rotation d'entraînement du train Des moteurs hydrauliques et pneumatiques, satisfont également à ces constructions, malgré les sujétibns de leurs alimentations tournantes ; tandis que d'autres moteurs- sont- plus difficilement envisageables -Ou bien, en utilisant un mouvement moteur rectiligne alternatif suivant l'axe de rotation d'un flasque solidaire ou en rapport avec l'un des éléments du train .Ce flasque portera un organe récepteur et de transformation en mouvement de rotation de ce mouvement alternatif, afin de conduire la rotation d'un autre élément du train Dans les réalisations pratiques, il faudra veiller à ce que I'orga.ne Ide-transmission et de transformation du mouvement alternatif, n'entrave pas la liberté de rotation du flasque ta figure 7 schématise un exemple de cettesource de solutions -Ou bien, en utilisant un mouvement noteur résultant de la coordination de deux rotations, concentriaues, de même sens, dont l'un au moins, est un--mouvement varié, et concentriques avec l'axe de rotation d'un flasque porteur de l'organe de coordination de ces deux rotations en une seule qui conduit la rotation de l'un des éléments du train alors que le flasque conduit la rotation d'un autre élément du train; le troisième étant accouplé au récepteur . La figure 4 schématise un exemple de réalisation -Ou bien, en utilisant un mouvement moteur composé de deux rotations en-réaction l'une par rapport à l'autre. Ceci est une généralisation des dispositifs précédents aui permettent d'obtenir d'un moteur : deux rotations motrices en réaction entre elles. Ces rotations seront le plus souvent concentrioues entre-elles, mais purront être quelconoues par rapport à l'axe de rotation du train d'engrenages. Mais, ceci est également intrinsècue à certains moteurs ; per exemple : es turbines type " Ljungström " à deux rotors concentriques tournant en sens inverses dans une chambre de revolu-tion, qui sera solidaire du carter de l'ensemble, tandis aue : l'un des rotors sera lié ou en rapport avec l'un des éléments du train, et l'autre rotor sera lié ou en rapport avec un autre élément du train ; le troisième élément du train étant accou@lé à l'arbre récepteur . L'axe de rotation de la turbine, @ourra être concentrique, parallèle ou orthogonal à l'axe de rotation du train . La planche I contient donc : les @uatre schémas appartenant à différents types de réalisations La planche II, figure 5, est un exemple de réalisation suivant le type de la figure 1 ; on distingue : arbre r@ce@teur "Ar", le train différentiel de type cylindrique "Td", l'arbre secondaire "As" qui porte solidaire le rotor int@rieur "@i" du moteur électrique, tandis que le rotor ext@rieur "Re", est solidaire du boîtier du train . Enfin, le dispositif d'ali@e@tation énergétique du moteur "Da" est en partie repr sent@ ; l'ensemble étant enfermé dans un carter "C" cul nourra être étanche . Notons que cet exemple est uniquement su@@estif, et l'on pourra lui Inclure tous les éléments de perfectionnement des techniques actue@les ;par exemple : profils, inclinaisons et traitements des dents des engrenages...etc. La planche @II représente quelques possibilités et applications du précédent mécanisme à moteur électrique @ntégré . Ce dispositif apporte une grande amélioration à la traction électrique . En effet, au démarrage, le moteur peut imméd@atement prendre sa puissance maximum et offrir un couple moteur maxi@um au récenteur, alors que dans les transmissions actuelles : la nuissance motrice étant fonction de la vitesse de rotation du moteur, laquelle est liée à la vitesse de rotation du récepteur, le couple moteur est donc très limité et ne permet pas de grandes accélérations sous charges . Le démarrage s'effectue avec un très mauvais rendement éner@@tique . Il en est de même nour tout moteur électrique directe@ent accouplé à une charge D'autre part, dans les transmissions directes, c'est à grande vitesse que le moteur fournit un couple maximum, lorsque justement les accélérations sont rinimes . I1 s'en suit une faible charge du moteur : ce qui est incompati@le avec son bon rendement. Le dispositif o@jet de l'invention permet de résoudre ces probl@mes et réalise donc : une tr@ns@ission électri@ue avec un très bon rendernent Hotons que ce dispositif permet même l'emploi de moteurs synchrones ; ce qui était impossible jus@u'à maintenant .Pour son lancement, il suffira d'intégrer un netit moteur asynchrone, continu, ou autre moteur, disposé : soit identiquement au moteur principal, soit en prenant un stator solidaire du cnrter de l'en- semble, et un rotor lié ou en rapport avec l'un des éléments du train ; ce moteur auxiliaire pourra également et @uelque soit le moteur principal, servir comme frein et comme auxiliaire au démarrage et parfois en marche Ce dispositif nous donne les moyens pratiques de multiplier le nonbre des roues motrices des véhicules de transports pour obtenir de meilleurs performances du véhicule ; c'est ce aue traduit la figure @ de la planche III Ce dispositif permet de réduire la garde au sol des transports urbains; ce qui facilite leur accès . Voir figure 7 Avec la généralisation de la transmission électrique, il est souhaitable de réaliser partiellement ou complétement : la dissociation du générateur, de la cellule de transports ; outre le confort accru, et étant données les fiabilités très diverses des deux éléments , cette solution apnorte la sécurité d'emploi, la spécialisation des fonctions (protection anti-choc par exemple) et donc la rationnalisation des fabrieations . La figure 8 renr sente un convoi ferroviaire comprenant une génératrice motrice qui conduit des wa@o@s automoteurs, ceci permet un meilleur démarrage du convoi, mais cela serait bien insuffisant nour Justifier son intérêt, aussi, conne le fait la figure 9 , nous sunposerons que le convoi arrive dans une gare électrifiée, les wagons automoteurs vont directement dessorvir leurs points de dépôt : cela supprime les longues et fastidieuses manoeuvres de triage, de distribution, et de formation des convois La formation des convois pourra être per@anente . Nous pourrons ainsi réaliser un dynamioue compro@is @ail-Route . Diverses solutions du même type sont plausibles ta fi@ure 10 représente une autre application de ce di.snositif à un s@stème de transport:"Métro @@tomatique" . Des wagons automoteurs et sans nilote, @ouvant co-tenir quelques voyageurs ou dizaines de voyageurs au maximum , circulent sur un réseau électrifié alternatif . L'essieu moteur nourra être du type à moteur synchrone intégré .A l'approche d'une gare, un signal "S1" enclanche un moteur asynchrone intégré aui freine le wagon . ta mise hors-circuit du moteur asynchrone pourra autre temporisée afin de permettre le nouveau départ du wagon au cas où il n'y aurait aucun transfert de voyageurs ; en d'autres cas, c'est la refermeture des portières nui conditionne le nouveau départ par la seule mise nors circuit du moteur asynchrone . norsoue le wagon franchit "S1", il déclanche "@2" qui protégera ce wagon au cas où un nouveau wagon surviendrait . Le franchissement de "S3" rétablit "S1" .Divers systèmes de sécurité sont possibles De même, nous nouvons réaliser la banalisation entre wagons . Par transducteurs et autres moyens , il sera possible de ré@ler la puissance électrique de certains tronçons de lignes et d'amménager des ralentisseurs . Là encore, les solutions varient à- l'infini I1 semble nécessaire de ranneler que c'est le d-isnositif objet de l'invention qui permet d'envisager une telle vulgarisa- tion de la transmission électrique qui ne se limite pas d'ailleurs ,aux seuls secteurs inventoriés La planche IV, figure ll , représente une réalisation avec une puissance motrice pouvant être extérieure à l'ensemble du train .Cette puissance motrice sera transformée en un mouvement alternatif suivant l'axe de rotation du train . te mouvement, transmis par une bielle "B" au llaneton d'une manivelle ou d'un @ @ @ @ @ d'un @@@ @ @ @ plateau porte-maneton solid@ire arbre guidé en rotation sur un flasque "F" solidaire de la sortie secondaire du train différentiel "Td" . L'arbre de la manivelle porte un engrenage oui entratne une couronne dentée solidaire du bottier du train il faut @nterposer dans le système de traismrnssîon du mouvement alternatif : une liaison axiale permettant la rotation . Dans la réalisation présente : une articulation snhèrioue de la tête de bielle pourra convenir . Le simple guidage cyl@ndrique d'un @iston de machine directe@ent lié à la bielle "@" @ourrait suffire mais pourra être complété comme précédemment . Les versions de moteurs directement ou indirectement liés --à ce dispositif sont nombreuses ; ainsi on neut envisager la réalisation de moteurs thermiques deux tenus à deux postons onposés et lQés par un a.xe dans le prolongement de la bielle "@" . il existe de nombreux systèmes de transformation d'un mouvement rectiligne alternatif en-mouvement de rotation, mais le système bielle-manivelle décrit en est le plus répendu . Certaines applications pourront justifier l'emploi d'autres systèmes Un organe de neutralisation des poussées axiales alternatives "On" pourra int-égré à ce disnositif, bien que ce problème suisse se résoudre dans les organes de guidage en rotation D'autres perfectionnements dûs aux techniques actuelles, peuvent s'y adapter ; exemple : les rondelles anti-vibratoires "Rv" . ta planche V, figure 12, est une réalisation d'application de la coordination de deux mouvements concentriques, et dont la figure 4 de la planche I donnait une autre disposition Statiauement, ces moteurs sont connus et ils consistent à matérialiser à l'intérieur d'une enveloppe de révolution : deux demi-sections diamétrales ou deux groupes de demi-sections diamétrales découpant ainsi le volume en divers secteurs . Ces demisections r sont liées à un arbre commun par l'intermédiaire de deux channes cinématiques dont l'une au moins, réalise un mouvement de rotation varié . Nous obtiendrons ainsi une variation possible et périodique des volumes limités par les demi-sections dans l'enveloppe .Cette enveloppe étant de révolution, il sera possible de conjuguer ce type de moteur avec le dispositif objet de l'invention . Ainsi,l'arbre commun aux deux chaînes cnnémati- ques "Ac" sera guidé en rotation sur un flasque "F" solidaire de la sortie secondaire du train "Td", l'axe de révolution de l'enve- loppe étant concentrioue avec l'axe de révolution du flasque. Cependant, l'organe d'alinentation devra être en rapport avec la rotation de ce flasque,.afin d'obtenir son fonctionnement avec une réelle liberté en rotation autour de l'axe de révolution de l'enveloppe qui pourra alors : être solidaire du carter général La planche VI, figures 13,- 14, et 15, représente des channes cinématiques avec des pignons excentrés ou à dentures et tracés corrigés, réalisant des mouvements de rotation uniformément variés @ chaines @ @ @ D'autres4,utîlisées parois sur des machines outils, sont possibles ; par exemple : bielle- manivelle sur train én,cyc-ol- dal ou hypocycloïdal....etc. ta planche VII vient en complément , en rassemblant ouelaues cycles utilisables avec ce tyne de moteurs -La figure 16 re@résente un cycle à deux palettes simples pour moteurs pneumatiques ou hydrauliques . -@@ figure 17 représent@ un cycle à deux palettes doubles pour moteurs @neu@ati@@es ou hydraul@@ues . -La fi@ure l@ représente un cycle pour moteurs explosions ou moteurs ther@@@@es à quatre te@@s . -La figure l@ re@résente un cycle pour moteurs à explosions ou thermiques à @u@tre tem@s équilibrés . -La figure 20 représente un cycle a@ec deux palettes doubles pour moteurs à explosions ou thermiques à deux tem@s, @quilibr@s . Les applications du dispositif objet de l'invention alli@ à des turbines du type "Ljungström" , ou @ deux rotors, sont les suivantes : -Turbo-moteurs , not@@@ent pour véhicules , car les @roblèmes de transmission se voient être partiellement résolus . -Turbines de prod@ction d'@lectricit@, car ce dispositif @er@@t l'accouplement à un seul alternateur d'une turb ne type "@jungström" ou @ deux rotors , dont la grande @ou@lesse @er@et une utilisation en intermittence . Cet ense@ble, a l'avant@@e d'un grand rendement et de fournir à un alternateur une puissance adaptée à la de@ande du r@seau sans pour cela @odifier la fré@uence mais en @ouvant modifier la vitesse de rotation de la turbine à vapeur, ou à @az ou hydraulique ...etc. Cette liste n'est @as limitative . 1- Dispositif mécanique permettant de transmettre une puis sance motrice % un arbre récepteur avec une effective indépendan- ce de la vitesse réceptrice ar rapport à la vitesse de rotation motrice, caractérisé ar le fait qu'il se compose ; d'un train d'engrenages dont les divers @ouvements sont liés par la relation de "Willis", conjointement avec un dispositif permettant de transmettre la puissance motrice à l'un des éléments de ce train, en ayant un deuxième élément de ce train co@@e système de référence de cette rotation motrice ; le troisième elément du train sera accouplé au récepteur . 2- Dispositif selon la revendication 1, caract@risé par le fait @ue : la puissance motrice mécanique est fou@nie par un moteur possédant une totale liberté en rotation autour d'un axe @ui, éventuellement,@ourra être l'axe de rotation du rotor du moteur, le cor@s ou stator du moteur sera li@ ou en r@@@ort avec l'un des éléments du train, et, son rotor sera lié ou en rapport avec un autre élément du train ; le troisième élément sera accouplé à l'arbre du récepteur . 3- Dispositif selon la revendication 1, caractéris@ par le fait que : le mouvement moteur est un mouvement rectili@ne alternatif suivant l'axe de rotation d'un flas@ue, ce mouvement est recu, transformé en rotation oui est. transmise à l'un des éléments du train, cette rotation étant guidée sur le flasque qui est lié ou en rapport avec un autre élément du train ; le troisième élément du train sera @ccouplé à l'arbre récepteur 4- Dispositif selon la revendication I, caractérisé nar le fait que : le mouvement moteur se compose de deux rotations concentri@ues et dont l'une ou @oins est variée, ces deux rota tions sont coordonnées en une seule, aui. sera transmise à l'un des éléments du train, en (--GOnt guidée sur un flasaue dont la rota tion concentriaue aux deux premières rotations, lequel flasaue, sera lié ou en rapport avec un deuxième élément du train ; le troisième sera accouplé à l'arbre réce@teur . 5- @ispositif selon la revendication 1, caractéris@ par le fait aue : le mouvement moteur se cor ose de deux rotations en réaction l'une par rapport à l'autre et libres en rotation par rapport à leur carter commun qui pourra être le carter de l'ensemble, l'une des rotations sera liée ou en rapport avec l'un des éléments du train, l'autre rotation sera liée ou en rapport avec un autre élément du train ; le troisième élément sera accouplé à l'arbre du récepteur 6- Dispositif selon les revendications, 1,2,3,4,5 caractérisé par le fait que l'on pourra amménager une puissance auxilliaire motrice ou récentrice entre un ou nlusieurs des éléments du train et le carter de l'ensemble, cette puissance auxilliaire viendra ainsi modifier temporairement ou en permanence la puissance motrice principale .