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PATENTVERWERTUNG W. REIMERS G.m.b.H., résidantà BAD HOMBURG vodo Hohe (Allemagne)
COMMANDE A REGLAGE CONTINU DE LA VITESSE DE ROTATIONo
L'invention concerne une commande à réglage continu de la vites- se de rotation et vise à régler la vitesse de rotation d'un arbre d'une ma- nière progressive et constante, dans une large gamme de vitesses.
On connaît des mécanismes à réglage progressif au moyen desquels, et en faisant usage d'un système à réglage continu utilisant des engrenages et des accouplements d'amont et/ou d'aval, on peut élever la gamme de réglage constante du mécanisme de réglage à une certaine puissance, par exemple au carré ou au cube, compte tenu du nombre des étages de vitesse d'un mécanisme de changement de vitesse ou de la grandeur des rapports de transmission à engrenage de chaque étage de vitesse. Les commandes ainsi établies permettent, il est vrai, de parcourir une gamme de réglage très étendue; elles présen- tent cependant le désavantage d'une rupture de la chaîne cinématique lors du passage d'un étage de vitesse au suivant du mécanisme de changement de vites- se.
Il est vrai que, pour éliminer cet inconvénient, on a déjà établi certains mécanismes dans lesquels la manoeuvre s'opère pendant que les arbres intéressés tournent en synchronisme. Ces constructions présentent toutefois l'inconvénient de nécessiter un grand nombre de pignons et d'accouplements pour la réalisation d'un transfert constant de l'énergie d'un étage à l'autre.
Il est en outre connu d'utiliser pour la commande, aux fins du réglage continu de la vitesse de rotation, au lieu de la transmission régla- ge progressive, un moteur électrique à courant continu, ce moteur étant réglé dans une grande gamme de vitesse à l'aide de tubes électroniques à grille de commande ou de tubes à décharge gazeuse.
Toutefois, une telle commande à ré- glage électrique ne fournit une puissance constante que dans une gamme de vi- tesses de 1 :3. est vrai que cette gamme de réglage peut être élargie à vo- lonté à l'aide de mécanismes de changement de vitesse prévu en amont ; toutefois,ici également, on se trouve en présence de l'inconvénient d'une rupture de la
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transmission d'énergie lors de la manoeuvreo
La présente invention part d'une commande qui comporte également un moteur électrique à vitesse réglable, combiné avec un mécanisme de changement de vitesse.
L'objectif poursuivi consiste à établir une telle commande de fa- çon que, tout en n'utilisant qu'un nombre réduit de pièces mécaniques, on évi- te la rupture de la chaîne cinématique lors de la manoeuvre du mécanisme de changement de vitesse, ce qui permet de parcourir une grande gamme de réglage d'une manière continue.
Selon l'invention, ce but est réalisé par une construction telle de la commande, que le mécanisme de changement de vitesse est combiné avec deux moteurs électriques pouvant être embrayés alternativement à l'arbre récepteur, de manière à effectuer la commande, et sans rupture de la chaîne cinématique,, la vitesse d'au moins un de ces moteurs étant réglable d'une manière continue.
Le moteur à vitesse réglable comporte avantageusement une gamme de réglage de vitess continue à puissance constante, qui correspond à la gamme d'un étage de vitesse du mécanisme de changement de vitesse.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que le mo- teur à vitesse réglable peut être ramené au réglage initial dans le stade de fonctionnement dans lequel le deuxième moteur électrique est enclenché de fa- çon à produire la commande.
Dans un mode d'exécution de la commande selon l'invention, la dis- position consiste avantageusement en ce que le deuxième moteur électrique est prévu pour une vitesse constante et peut être enclenchée temporairement de façon à assurer la commande, pendant la manoeuvre du mécanisme de changement de vitesse et pendant que le moteur à vitesse réglable, débrayé à ce moment, est ramené à son réglage initial.Lorsque la commande est assurée par le moteur à vitesse réglable, le moteur à vitesse constante peut être entraîné à vide par la transmission. La vitesse nominale du moteur à vitesse constante sera avan- tageusement accordée à la vitesse à laquelle tourne l'arbre de transmission em- brayé lorsque le moteur à vitesse réglable tourne à la vitesse minimum de sa gamme de réglage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le moteur électri- que à vitesse constante peut être remplacé par un deuxième moteur à vitesse réglable. Dans ce cas,la commande selon l'invention est caractérisée par la prévision de deux moteurs électriques à vitesse continuellement réglable, qui peuvent être enclenchés alternativement, dans des étages de vitesse voisins du mécanisme de changement de vitesse, de façon à assurer la commande.
Dans chacun des modes d'exécution de l'objet de l'invention, le mé- canisme de changement de vitesse combiné avec les deux moteurs électriques peut être prévu de façon à porter la gamme de réglage de la vitesse du ou des moteurs à vitesse réglable au carré ou au cube.
Le mécanisme de changement de vitesse consiste avantageusement en couples de pignons de multiplication ou de démultiplication pouvant être atte- lés sélectivement, à l'aide d'embrayage, à un arbre principal, à un arbre au- xiliaire ou à l'arbre récepteur, ou encore à l'arbre ou aux arbres du ou des moteurs à vitesse réglable ou du moteur à vitesse constante. Les rapports de transmission des paires de pignons déterminent les étages de vitesse du mécanis- me et sont adaptées à la gamme de réglage continu du ou des moteurs à vitesse réglable.
L'invention et les détails s'y rapportant sont exposés à titre d'exemple dans les Figs. 1 à 4, dans lesquelles:
La Fige 1 est un groupe de commande à réglage continu de la vi- tesse, utilisant un moteur à vitesse réglable et un moteur asynchrone à vites- se constante, destiné à porter aucarré la gamme de réglage du moteur à vitesse réglable.
La Fig. 2 représente le même groupe de commande, mais avec un mé- canisme plus étendu, pour porter au cube la gamme de réglage du moteur à vites-
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se réglable.
La Fig. 3 est un groupe de commande à réglage continu de la vi- tesse de rotation, utilisant deux moteurs à vitesse réglable et destiné à por- ter la gamme de réglage au carré.
La Fig. 4 montre la même commande avec un mécanisme plus étendu, pour porter la gamme de réglage au cube.
Dans la Fig. 1, le moteur électrique à vitesse réglable 1 est re- lié à un petit pignon 9 au moyen de l'arbre 3. A cet arbre peut en outre s'em- brayer, au moyen de l'embrayage 8 un pignon 6, en prise avec un pignon 7 re- lié par l'arbre auxiliaire 4 à l'arbre récepteur 5 d'une part, et au moteur électrique à vitesse constante 2, d'autre part. En outre, un grand pignon 10 peut être relié, par l'embrayage 11, à l'arbre récepteur 5, ce pignon étant en prise avec le petit pignon 9 solidaire de l'arbre 3 du moteur électrique à vi- tesse réglable.
Lorsque ce dernier moteur tourne à la vitesse maximum, il entraîne l'arbre récepteur 5 par l'embrayage 8 et le couple de pignons 6,7. Le moteur à vitesse constante 2, relié par l'arbre auxiliaire 4 à l'arbre récepteur 5, est entraîné à vide. L'embrayage 8 est alors enclenchée et l'embrayage 11 dé- clenchée. Le rapport des engrenages 6,7 est tel que lorsque le moteur 1 tourne à la plus petite vitesse à laquelle correspond encore une puissance constante, le moteur 2 atteint sa vitesse nominale. Si l'on désire réduire davantage la vitesse de l'arbre récepteur 5, on connecte le moteur 2 de façon qu'il effectue la commande, par exemple par l'enclenchement de la tension du réseau, pour au- tant que le moteur 2 soit un moteur asynchrone.
A ce moment, on peut déconnec- ter le moteur 1, cependant que l'arbre récepteur 5 tournera à la vitesse pré- cédemment atteinte. On déclenche ensuite l'embrayage 8, après quoi le réglage du moteur à vitesse réglable 1 est ramené à la valeur initiale correspondant à la vitesse maximum. Cette dernière étant atteinte, les éléments moteur et ré- cepteur de l'embrayage 11 tournent à la même vitesse, le rapport des pignons 9, 10 étant calculés en conséquence. L'embrayage 11 peut désormais être enclenché, le moteur 1 ayant été préalablement mis en circuit. La commande incombe donc à nouveau au moteur 1, et le moteur 2 peut être mis hors circuit, sans qu'il y ait rupture de la chaîne cinématique à l'arbre 5 La vitesse du moteur 1 peut être à nouveau réduite, jusqu'à ce que la vitesse minimum de la commande soit atteinte.
On procède d'une manière correspondante pour une montée de vitesse.
Lorsque la gamme de réglage de la vitesse du moteur 1 est de 1:3 par exemple, cette commande à élévation au carré permet de parcourir une gamme de réglage totale de 1 :9 avec une puissance constante et sans rupture de la chaîne cinématique.
Dans la Fig. 2, le moteur à vitesse réglable 1 est relié par un arbre 3 au petit pignon 13 et un embrayage 15 relié lui-même d'autre part à l'arbre récepteur 5. A ce dernier arbre peuvent être embrayés sélectivement, soit un pignon 18, par un embrayage 20, soit un plus grand pignon 23, par l'em- brayage 22. Le moteur électrique à vitesse constante 2 est relié par un arbre 4, à un petit pignon 24 en prise avec le grand pignon 23; il est en outre re- lié à un embrayage 21, par lequel un pignon 19, en prise avec le pignon 18, peut être embrayé à l'arbre 4 Un grand pignon 14, en prise avec un petit pi- gnon 13, peut être accouplé au pignon 19 par un arbre 17 et un embrayage 16.
A l'étage de vitesse I de cette commande c'est-à-dire, dans la région de la vitesse maximum de l'arbre récepteur 5, l'énergie motrice du mo- teur 1 est transmise directement à l'arbre récepteur 5 par l'arbre 3 et l'em- brayage enclenché 15. L'embrayage 21 est également enclenché, et le moteur 2 tourne à sa vitesse nominale. Les embrayages 16, 20 et 22 sont déclenchés, de sorte que le moteur 2 n'exerce aucune influence sur l'arbre récepteur 5 et l'ar- bre 3. Lorsque le moteur 1 atteint sa vitesse minimum à puissance constante, les éléments de l'embrayage 20, tournent en synchronisme.
A ce stade de fonctionnement commence le passage à l'étage de vi- tesse 11. L'embrayage 20 est enclenché, cependant que l'embrayage 15 est déclen- ché. Le moteur 2 continue à entraîner l'arbre récepteur 5 à la même vitesse
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par l'entremise de l'arbre 4, de l'embrayage 21, du couple de pignons 18, 19 et de l'embrayage 20 tandis que le moteur 1 est à nouveau réglé, jusqu'à ce qu'il atteigne sa vitesse de rotation maximum. Les éléments de l'embrayage 16 arri- vent désormais à tourner en synchronisme, vu que le rapport des pignons 13, 14 correspond à la gamme de réglage du moteur 1. A ce moment, l'embrayage 16 est enclenché et l'embrayage 21, déclenché, de sorte que le moteur 1 reprend la commande, sans qu'il y ait rupture de la chaîne cinématique.
Dans ce stade de fonctionnement, la commande est transmise du moteur 1 à l'arbre récepteur 5 par l'arbre 3, le couple de pignons 13,14, l'embrayage 16, l'arbre 17, le couple de pignons 18, 19 et l'embrayage 20. La vitesse de rotation de l'arbre récep- teur 5 peut maintenant être réduite davantage, d'une manière continue, par le réglage du moteur 1 dans le sens de la réduction de la vitesse. Aussitôt que le moteur 1 atteint sa vitesse de rotation minimum à vitesse constante, les éléments de l'embrayage 22 tournent en synchronisme, le rapport de transmis- sion du couple de pignons 24 ayant été prévu en conséquence.
On peut ensuite passer à l'étage de vitesse III, en enclenchant l'embrayage 22 et en déclenchant l'embrayage 20. Le moteur 2 est à nouveau chargé de la commande de l'arbre 5. Après quoi le moteur 1 peut être ramené au réglage correspondant à la vitesse maximum. Dans cet étage de vitesse, les élé- ments de l'embrayage 21 sont en synchronisme et l'on enclenche celui-ci. La chaîne cinématique partant du moteur 1 comprend désormais l'arbre 3, le couple du pignon 13, 14, l'embrayage 16, l'arbre 17, l'embrayage 21, le couple de pignons 23,24 et l'embrayage 22, pour aboutir à l'arbre récepteur 5. On di- minue à nouveau le réglage du moteur 1 et, lorsque celui-ci tourne à sa vi- tesse minimum à puissance constante, l'arbre 5, a atteint sa vitesse la plus réduite.
Dans la Fig. 3 un moteur électrique à vitesse réglable 1 est réu- nis par son arbre 3 à l'arbre récepteur 5, tandis qu'un deuxième moteur à vi- tesse réglable 101 est relié par un arbre 4 à un petit pignon 31, en prise avec un plus grand pignon 30 pouvant être attelé à l'arbre récepteur 5 par un embrayage 32.
Dans l'étage de vitesse 1, qui est celui des plus grandes vites- ses, le moteur à vitesse réglable 1 commande directement l'arbre récepteur 5.
Pendant que le moteur 1 descend dans sa gamme de vitesse, le moteur 101 tour- ne à la vitesse maximum. Le rapport de transmission du couple de pignons 30, 31 est choisi de telle fagon qu'à la vitesse minimum à laquelle le moteur 1 peut tourner à puissance constante, les éléments de l'embrayage 32 tournent en synchronisme. Lorsqu'il s'agit de réduire à nouveau la vitesse de l'arbre 5, on passe à l'étage de vitesse II en enclenchant l'embrayage 32, cependant que le moteur 101, qui était jusqu'alors entraîné à vide, mais à la vitesse maximum, est commandé de façon à fournir de l'énergie motrice, tandis que, le moteur 1 est commandé de manière à être entraîné à vide. Par conséquent, le moteur 101 est désormais chargé de fournir de l'énergie motrice à l'arbre récepteur 5 par l'entremise de l'arbre 4, du couple de pignons 30,31 et de l'embrayage 32.
Lorsque le réglage du moteur 101 est diminué, le moteur 1 ré- duit également sa vitesse, étant donné que sa liaison avec l'arbre récepteur 5 n'a pas été interrompue. Dans cette variante, on obtient pour l'arbre ré- cepteur, à puissance constante, une gamme de réglage correspondant au carré de celle- d'un moteur à vitesse réglable, cela avec un seul couple de pignons, un embrayage et deux moteurs à vitesse réglable, sans rupture de la chaîne ci- nématique.
Dans la Fig. 4, un moteur électrique à vitesse réglable 1 est re- lié par un arbre 3 à un petit pignon 41, ainsi qu'à un embrayage 43 qui est relié d'autre part à l'arbre récepteur 5 auquel un pignon plus grand 45 peut être accouplé à l'aide d'un embrayage 47. Un deuxième moteur électrique à vi- tesse réglable 101 est relié par un arbre 4 à un petit pignon 46, en prise avec le pignon 5.A l'arbre 4 peut être accouplé, par un embrayage 44, un pignon plus grand 42, en prise avec un petit pignon 41 du premier arbre mo- teur 3.
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A l'étage de vitesse 1, l'embrayage 43 est enclenché et l'énergie est transmise directement par le moteur 1 à l'arbre récepteur 5. Les embraya- ges 44 et 45 sont alors déclenchés. Lorsqu'on réduit la vitesse du moteur 1, la vitesse du moteur 101, qui est entraîné à vide, varie dans le sens opposé , c'est-à-dire, augmente. Après que la vitesse minimum du moteur 1 a été attein- te, les arbres dont l'accouplement est commandé par l'embrayage 47 tournent en synchronisme. Ceci marque le début de l'étage de vitesse II, avec enclenche- ment de l'embrayage 47 et déclenchement simultané de l'embrayage 43. Le moteur
101 est chargé désormais de fournir l'énergie motrice à l'arbre récepteur 5 par l'entremise de l'arbre 4, du couple de pignons 45, 46 et de l'embrayage 47.
Bien que le moteur 1 est débrayé, sa vitesse varie cependant dans le sens op- posé. Lorsque le moteur 101 arrive à sa vitesse minimum à puissance constante, les éléments d'embrayage 44 tournent en synchronisme. Ceci marque le passage a l'étage de vitesse III, avec enclenchement de l'embrayage 44 et le parcours de la gamme avec le moteur 1. La force motrice est alors fournie par le moteur 1 à l'arbre récepteur 5 en passant par l'arbre 3, le couple de pignons 41, 42, l'embrayage 44, la paire de pignons 45,46 et l'embrayage 47. L'embrayage 43 est déclenché et le moteur 101 entraîné à vide. Dans cette variante, la gamme de réglage d'un moteur est portée au cube en utilisant seulement deux couples de pignons, trois embrayages et deux moteurs à vitesse réglable.
REVENDICATIONS.
1. - Commande à réglage continu de la vitesse de rotation, carac- térisée par un mécanisme de changement de vitesse combiné avec deux moteurs électriques pouvant être embrayés alternativement, de façon à effectuer la commande, et sans rupture de la chaîne cinématique, à l'arbre récepteur, la vitesse d'au moins un de ces moteurs étant réglable d'une manière continue.