Brevet FR2237791A1 — publié le 19750214

La présente invention concerne un dispositif de transmis- sion de force motrice pour véhicule sur rails et en particulier pour voiture motrice de chemin de fer entraînée par moteur à turbine à gazO Ba général, chaque bogie d'une telle voiture motrice comporte deux essieux entraînés et il est indispensable qu'il n1y ait aucune connexion mécanique entre eux afin d'éviter un blocage mutuel des couples moteurs. Un procédé destiné à- satisfaire à cette exigence consiste à monter sur chaque essieu un moteur électrique alimenté par un courant provenant d'un alternateur entraidé par un moteur.Un autre procédé consiste à utiliser un moteur à turbine à gaz unique ayant deux mécanismes de sortie indépendants, tel que décrit dans la demande de brevet britannique au veme nom nO 32 444/75. La présente invention comporte également une source de puissance unique, telle qu'un moteur à turbine à gaz, disposée de façon à entratner les deux essieux par l'intermédiaire d'un engrenage différentiel permettant un certain glissement entre ses deux arbres de sortie L'invention réalise donc une boite d'engrenages différentiels comportant un carter, au moins une paire de pignons en prise montés rotatifs-dans le carter, et deux pignons de sortie, chaque pignon de la paire de pignons en prise étant disposé de façon à engrener avec un des pignons de sortie, et une alimentation d'huile étant disposée de façon à être conduite à ladite paire de pignons en prise et à betre évacuée vers l'extérieur du carter0 L'huile pourra être amenée à un compartiment clos à l'intrieur du carter par un conduit passant dans un arbre joint à l'un des pignons de sortie. Elle pourra ensuite autre conduite, par des soupapes de retenue, aux deux côtés de la paire de pignons en prise0 Elle pourra être évacuée du carter par des orifices ou des soupapes de détente. L'huile pourra également être amenée au pignon engrenant entre les pignons de sortie et la paire de pignons en prise, un nombre approprié quelconque de paires de pignons en prise correspondant à chaque pignon de sortie. La bofte d'engrenages différentiels sera de préférence du type à pignons droits, la paire de pignons en prise étant constituée, dans ce cas, par des pignons droits dont les tourillons seront montés rotatifs dans un carter disposé de façon à être entraîné par une source appropriée de puissance, de préférence un moteur à turbine å gaz. Les pignons droits comporteront des extensions disposées de façon à engrener avec leurs pignons de sortie respectifs, et les arbres sur lesquels sont montés ces derniers pourront être disposés de façon à entrainer les essieux d'un bogie d'une voiture motrice de chemin de fer. L'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un mode préféré, non limitatif, de réalisation représenté aux figures 3 à 6 des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un mécanisme différentiel connu à pignons droits - la figure 2 est une vue perspective du mécanisme de la figure 1 - la figure 3 est une vue de côté, en coupe, du mécanisme différentiel selon l'invention - la figure 4 est une vue partielle en bout du mécanisme de la figure 9 - la figure 5 est une vue de dessus d'une partie du méca- nisme des figures 3 et 4; et - la figure 6 est une coupe selon la ligne 6-6 de la figure 5. Le différentiel à pignons droits 10 représenté aux figures 1 et 2 colporte deux planétaires 12 et 14 montés sur des arbres moteurs 16 et 18, respectiveeent, eux-E8mes montés ro tarifs dans un carter 20. Une paire de trains de pignons intermédiaires 22, 24 est également montée rotative dans le carter 20; ces trains comprennent chacun un arbre 22a ou 24a et une paire de pignons 22b, 22c ou 24b, 24c. Le planétaire 12 engrè- ne avec le pignon 22b,le pignon 22c engrène avec le pignon 24b, et le pignon 24c engrène avec le planétaire 14.Le carter 10 est entratné en rotation sur l'axe A-A par des moyens non représentés, et d'autres trains de pignons d'ergrenage, non représentés, peuvent être répartis sur la périphérie de chacun des planétaires 12, -14. Si le carter 20 est bloqué et que le planétaire 12 tourne dans le sens des aiguilles de montre, le train de pignons 22 tournera dans le sens inverse des aiguilles de montre. Donc, si l'un des planétaires 12, 14 tourne plus vite que le carter 20, l'autre planétaire tournera moins vite, d'une valeur égale, que carter, Le -couple agissant sur le planétaire 12 est dû à la pres si & sur les dents du pignon 22b, laquelle tend à entraîner en rotation le train de pignons -22 et son arbre 22a, cette tendance étant contrecarrée par la pression entre les pignons 22c et 24b. Cette dernière pression tend à faire tourner le pignon 24b et son arbre 24a, cette tendanse étant contrecarrée par la pression entre les dents du pignon 24c et le planétaire 14.Si l'on suppose que les trains de pignons 22, 24 sont immobiles par rapport au carter 20 ou tournent uniformément dans ce carter, les deux pressions agissant sur chaque train doivent etre égales. Par conséquent toutes les pressions agissant entre les planétaires 12, 14 et les trains de pignons 22, 24 doivent être égales et les couples- agissant sur les planétaires,donc sur les arbres moteurs 16, 18,.doivent être égaux. Si l'on considère la-possibilité d'entrainer deux essieux moteurs de voiture de chemin- de fer au moyen d'un mécanisme d'entrainement unique, une objection est que, si les diamètres des roues entratnées des divers essieux sont quelque peu différents, des couples prendront naissance entre les essieux dont l'un aura tendance à tourner dans le mauvais sens et-l'autre à accélérer dans le bon sens. Une solution consiste à utiliser un engrenage diffSrentiel tel que décrit .ci-dessus en se référant aux figures 1 et 2 mais l'inconvénient de cette disposition est que le couple ne peut pas dépasser celui de-ltessieu de moindre adhérences En cas de dépassement, l'essieu patinant atteint des vitesses très élevées du fait que la force de frottement est due au glissement et non à un frottement statique, donc très réduit, ce qui-peut avoir pour résultat de biler le rail, La- présente- invention, décrite ci-après en se-référant aux figures 3 à 6, réalise un différentiel à pignons droits modifié surmontant ces inconvénients0 Sur la figure 3, semblable à-la figure îi et sur les figures 4 à 6, les éléments correspondants à des-élénents de la figure 1 portent les mêmes numéros et, leur fonctionnement étant identique à celui qui vient- d'être décrit, ne seront pas décrits à-nouveau. Le carter 20 est constitué par une pluralité de plateaux circulaires 30 eonvenablem-ent vidés pour loger les divers planétaires, pignons, arbres et conduites d'huile que doit renSer- mer le carter. Les plateaux 30 sont maintenus en position par deux culasses 32 et trois boulons de serrage 34 joignant ces dernières. Le carter est monté rotatif sur des paliers 36 dans une boîte d'engrenages 38, partiellement représentée, et deux roues dentées 40, pouvant être sselectivement entrainEes par une source de puissance non représentée, sont jointes au carter 20 par les culasses 32.Les roues dentées 40 pourront 8tre entratnées, par exemple, par le mécanisme représenté et décrit dans la demande de brevet britannique au même nom N0 22 987/74 dans lequel les roues dentées 40 sont constamment en prise avec des pignons pouvant être connectés à la source e puissance, l'une des roues dentées 40 engrenant directement tandis que l'autre roue dentée 40 engrène avec un pignon fou pour permettrede faire tourner le carter 20 dans le sens des aiguilles de montre ou dans le sens inverse. L'arbre 16 est percé d'un alésage 50 abritant une goupille creuse 52 faisant partie d'un circuit d'huile 54-réprésenté schématiquement et non décrit. De l'huile motrice, contenue dans un bac 56 pouvant être celui de la boSte d'engrenages 38 ou diffèrent comme représenté, est mise en circulation dans le circuit par une pompe 58 pour maintenir le plein du carter 20 en pénétrant dans la goupille creuse 52 par un raccord oe et des ouvertures dans la culasse 32, l'arbre 16 et la goupille 52. Un réfrigérateur d'huile et un désaérateur d'huile, non représentés, sont placés en amont du bac 56 et la pompe 58 peut être équipée d'une soupape de trop-plein, non représentée, llempê- chant de pressuriser l'huile dans le carter 20 et renvoyant l'excès d'huile au bac 56. L'huile sort de l'extrémité de lfar- bre 16 entre les extrémités des arbres 16 et 18 pour gagner la paire de pignons engrenés 22c, 24b. Gomme la figure 4 le montre schématiquement, trois paires de jeux de pignons22, 24 sont réparties sur la périphérie des planétaires 12 et 14 et l'huile motrice ex amenée aux pignons engrenés de chaque paire de jeux de pignons, bien que le circuit hydraulique ne soit représenté en détail que pour une paire de pignons engrenés 22c, 24b (voir également figure 6). En ce qui concerne chaque paire de pignons engrenés 2suc, 24b, deux soupapes de retenue 62, 64 toutes deux laissant seulement l'huile s'échapper du centre de l'arbre 16, assurent l'arrivée d'huile à l'entrée et à la sortie des pignons engrenés 22c, 24b. En outre le carter 20 comporte deux soupapes de détente 66, 68 une de chaque coté de la paire de pignons engrenés0 En marche normale, le différentiel fonctionne de la façon habituelle telle que décrite en se référant aux figures 1 et 2 et lthuile.motvice, parcourant le circuit 54, n'a aucun effet sur ce fonctionnement.Lorsque les arbres 16 et 18 tournent l'un par rapport à l'autre, les pignons engrenés 22c, 24b fonctionnent corme des pompes à liquide à engrenage et l'huile pénètre librement du côté aspiration de l'engrenage par la soupape de retenue 62, son retour vers l'arbre étant interdit par la soupape de retenue 64.L'huile se trouvant du côté pression est envoyée par la soupape de détente 68 à la partie externe du carter 20 et de là au bac 56fur Si l'huiLe ne peut pas franchir la paires de pi gnons-engrenégou la soupape 64, elle peut être extraite du carter par les soupapes de détente 66 eut 68 respectivement0 Si, lorsque les pignons 22c, 24b fonctionnent en pompe à liquide à engrenage, il se produit une différence importante de couple entre les deux essieux du véhicule, les pignons tournent comme dans un différentiel normal mais leur action de pompage d'huile produit un couple restrictif, ce qui permet de maintenir de grandes différences de couple par l'action de la pompe à engrenage due à- la rotation relative des deux mécanismes de sortie.De même, de petites différences de vitesses de sortie, causées par de faibles différences des diamètres des roues du véhicule ou des degrés différents de patinage, peuvent se maintenir longuement avec de faibles différences de couple et sans formation de couple. Toute caractéristique désirée de différence de couple par rapport à une-différence de vitesses (tours/minute) entre les arbres de sortie peut etre obtenue--par une conformation appropriée des soupapes de détente qui peuvent être constituées par de- simples orifices des pompes à engrenage. En outre les soupapes de détente peuvent être rendues sensibles aux variations de température et d'écoulemeat de l'huile motride pour tenir compte des conditions variables de fonctionnement et des changements de température de huile se produisant, par exemple, entre le démarrage à froid et ltétat de régime. L'effet de pompage hydraulique peut être augmenté en appli quant la même technique aux engrènements entre les planétaires 12, 14 et les pignons 22b, 24c. Bien que trois paires seulement de jeux de pignons engrenés 22, 24 aient éta représentées, il peut en être disposé plus ou moins selon les circonstances0 RE VEND I GÂT 10 NS 1.- Boite d'engrenage différentielle caractérisée en ce qu' elle comporte un carter, au moins une paire de pignons intermédiaires en prise montés rotatifs dans ledit carter, et deux pignons de sortie, chaque pignon de la paire de pignons inter médiaires en prise étant disposé de façon à engrener avec l'un des pignons de sortie respectif, une alimentation d'huile pouvant être conduite selon un circuit d'huile à ladite paire de pignons intermédiaires en prise, laquelle sera susceptible de fonction ner -coinNe une pompe à engrenage et à évacuer l'huile vers l'extérieur du carter par des organes restrictifs d'écoulement. 2.- Boite d'engrenage différentielle selon la revendication 1, caractérisée en ce .qu'une pluralité de paires de pignons intermédiaires en prise sont montées rotatives dans le carter. 3.- Boute dtengrenage différentielle selon une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que chacun des engrenages intermédiaires-comprend deux pignons calés sur un arbre monté rotatif dans le carter, l'un desdits pignons engrenant avec l'un des pignons de sortie et l'autre pignon engrenant avec le pignon correspondant formant la paire de pignons intermé- diaires. 4.- Boîte d'engrenage différentielle selon une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le circuit d'huile comporte-un conduit ménagé dans un arbre raccordé à l'un des pignons de sortie, ledit conduit menant à un compartiment fermé à l'intérieur du carter1 puis de là, par une soupape d'arrêt, au côté entrée de la paire engrenée de pignons intermédiai- res. So Boîte d'entrenages différentielle selon une quelconque des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que le circuit d'huile comporte une dérivation autour des pignons intermédiaires en prise allant du compartiment fermé au çôté de pression des pignons intermédiaires, ladite dérivation comportant une- soupape de-retenue disposée de façon à permettre l'écoule- ment d'huile du compartiment fermé au coté de pression des pignons intermédiaires. 60- Boîte d'engrenages différentielle selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que le circuit d'huile comporte une-dérivation du côté aspiration des pignons intermédiaires en prise vers l'extérieur du carter, ledit circuit d'huile comprenant des organes restrictifs d'6cou liement, 7.- Boîte d'engrenages différentielle selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que chacun des organes restrictifs d'4coulement a la forme d'un orifice. 8.- Boitte d'engrenages différentielle selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que chacun des organes restrictifs d'écoulement a la forme d'une soupape de détente. 9.- Boite d'engrenages différentielle selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caractérisée en ce que les caracteristiques de fonctionnement des organes restrictifs d'écoulement peuvent varier en fonction d'un ou de plusieurs paramètres de l'huile. 10.- Boîte d'engrenages différentielle selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, aaractériaée en ce qu'une alimentation d'huile est dirigée sur les pignons engrenant entre les pignons de sortie et les pignons intermédiaires. '11,- Boîte d'engrenages différentielle. selon une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractéri- sée en ce qu'elle a la forme d'une différentiel à pignons droits.