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La présente invention est relative à un groupe moteur compre- nant un moteur électrique à vitesse constante et un transformateur hy- draulique de couple, et à un système à moteurs multiples ayant une multiplicité de ces groupes moteurs.
L'invention sera décrite en se référant aux conditions pré- valant dans le service des chemins de fer électriques, bien qu'elle ne soit pas limitée à cette application mais peut aussi être employée pour d'autres buts pour lesquels.la régulation de vitesse et de couple doit être située du côté mécanique du groupe moteur ayant pour généra- teur d'énergie premier un moteur électrique à vitesse constante.
Pour le service des chemins de fers électriques, une commande par courant alternatif est préférable à beaucoup de points de vue, mais la grande puissance du moteur et le courant intense produisent des dif- ficultés considérables en ce qui concerne le projetage de dispositifs régulateurs., Dans le but de commuter les circuits des moteurs, des commutateurs et contacteurs actionnés par relais sont nécessaires,
dans lesquels les circuits de relais sont reliés aux contacts du contrôleur Dans des locomotives à plusieurs moteurs et des voitures à moteur ayant une commande groupée par les moteurs ces installations deviennent compli- quées et coûteuses
L'objet de l'invention est de simplifier la transmission de la puissance dans ces cas et des cas semblables en utilisant des groupes moteurs comprenant un moteur électrique à vitesse constante et un transformateur hydraulique de couple.
Suivant la présente invention, le groupe moteur est pourvu de moyens pour commander le transformateur de couple en sorte de régler la puissance fournie par le groupe.
De préférence le couple du transformateur de couple est réglé automatiquement et/ou à la main, et dans une construction préférée le transformateur de couple est muni d'un sysème d'aubages de roue de pompe réglables angulairement et qu'une transmission planétaire peut mettre hors d'action.
L'invention sera décrite plus particulièrement dans ce qui suit en se référant à deux de ses exemples de réalisation montrés à ti- tre d'exemple sur les dessins ci-annexés dans lesquels : - 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'action- nement 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 voitures 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 cer-
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tain 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 1' 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 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 billes écartés axialement l'un de l'autre, 46 et 48 respectivement, et également en partie par les plateaux annulaires 20; 34. Le palie r 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 déplacable axialement 58 ayant une denture taillée hélicoîalement 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.
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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 uti- lisée dans la partie du domaine de vitesses où l'arbre secondaire tour- ne à faible vitesse. Au lieu de reprendre de la puissance de l'arbre secondaire,elle peut être prise en variante sur un arbre de sortie séparé.
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 transformateur de couple et l'arbre primaire comprenant l'arbre 10' d'aubes de roue de pompe est creux et est agencé concentriquement autour de l'arbre de turbine 32'e L'arbre 10 'est entraîné par un engrenage primaire 98 mon- té 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 104 et 32'.
Ledit engrenage comprend une roue solaire 104 montée sur l'arbre de turbine 32', un certain nombre de roues planétaires 106 portées par 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 l'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 placé 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 l'amenée de l'agent de pression soit à l'une soit à l'autre des cham- bres 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
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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 et la 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 réglables 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'arhre de turbine etpour empêcher les pales de 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 conséquént il n'y a pas d'agent sous pression fourni à la chancre sous pression 202 en avant du piston 204 à pression, dans la soupape principale. La soupape principale 200 est également dans sa position limité 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 202 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 d'agent sous pression par la soupape principale 200.
Çne 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 1' accouplement de l'engrenage d'inversion 156 en position neutre, et à
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la figure 4 la soupape auxiliaire est montrée en position limite de gau- che où elle ouvre le tuyau de liaison 206.
En fournissant de l'air com- primé à une chambre 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 décharge 2120
Dans le système de régulation hydraulique un organe régulateur dépendant de la vitesse peut aussi être compris pour faire passer auto- matiquement l'accouplement de la commande hydraulique à la commande directe.
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 gui- dage et l'engrenage planétaire de ces dernières, respectivement. Le système de tuyauterie comprend des 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'amenée d'air comprimé au mécanisme à piston à pression de la soupape auxiliaire 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 par un arbre tournant 228, Au moyen d'un mécanisme à bielles 230 le même arbre rotatif 228 règle la valve coulissante 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 244.
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 soupape 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 aubages de pompe et par conséquent enlever le couple du transformateur
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en sorte que dans l'intervalle S la section d'aubes 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 le 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 limité 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 chambre 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 2a 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.
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The present invention relates to a power unit comprising a constant speed electric motor and a hydraulic torque transformer, and to a multiple motor system having a multiplicity of such power units.
The invention will be described with reference to the conditions prevailing in the service of electric railways, although it is not limited to this application but can also be employed for other purposes for which speed regulation. and torque must be located on the mechanical side of the motor group having as primary energy generator an electric motor at constant speed.
For the service of electric railroads, control by alternating current is preferable in many respects, but the great power of the motor and the intense current produce considerable difficulties in the planning of regulating devices. In order to switch the circuits of the motors, switches and contactors actuated by relays are necessary,
in which the relay circuits are connected to the contacts of the controller In locomotives with several engines and motor cars having group control by the engines these installations become complicated and expensive
The object of the invention is to simplify the transmission of power in these and similar cases by using motor units comprising an electric motor at constant speed and a hydraulic torque transformer.
According to the present invention, the motor group is provided with means for controlling the torque transformer so as to adjust the power supplied by the group.
Preferably the torque of the torque transformer is adjusted automatically and / or by hand, and in a preferred construction the torque transformer is provided with a system of angularly adjustable pump impeller vanes and a planetary transmission can set. out of action.
The invention will be described more particularly in what follows with reference to two of its embodiments shown by way of example in the appended drawings in which: FIG. 1 is a longitudinal section of a transformer. torque hydraulics according to the invention; FIG. 2 is a similar view of another hydraulic torque transformer provided with a direct-acting clutch and a primary gear; - figure 3 shows a change gear for the torque transformer with reference to figure 2; FIG. 4 is a schematic view of an actuation system adjusted by a pressurized agent to switch from one operating mode to another of the torque transformer;
- Figure 5 is a schematic view of a combined system comprising a multiplicity of power units having a torque transformer constructed in accordance with the invention and used for the group control of multi-engine railway locomotives or motor cars .
Referring to Figure 1, the torque transformer has a primary shaft 10 suitable for being connected by means of a coupling plate 12 to the motor or drive shaft 16 (Figure 5) of an electric motor at constant speed 14. The primary shaft 10 is configured with a flange or flange 20 on which are mounted in a ring a ring.
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A number of pump impeller vanes 22. The pump impeller vanes 22 are carried by cantilever shafts 24 supported in the flange 20 and in an annular casing 26 fixed to the flange 20 the casing 26 and the flange. 20 forming a housing for an adjuster for the pump wheel blades 22.
The turbine section of the torque transformer comprises two crowns of turbine blades 28 and 30, the second crown of blades 30 of which is carried directly by the secondary shaft 32 of the torque transformer by means of a circular plate 34 fixed to the shaft 32. The first ring of turbine blades 28 is carried by the second ring 30 via an annular plate 36 forming part of the core of the hydraulic circuit. Between the two crowns of turbine blades 28, 30 is interposed a crown of guide vanes or blades 38 carried by a hollow shaft 40 concentrically surrounding the second shaft 32. The other part of the cores of the hydraulic circuit is formed of an annular plate 42 into which the ends of the shafts 24 are screwed.
The outer wall of the hydraulic circuit is defined in part by a freely rotating casing 44 carried by ball bearings spaced apart axially from one another, 46 and 48 respectively, and also in part by the annular plates 20; 34. The ball bearing 46 is mounted on a sleeve 50 mounted to rotate with the primary shaft 10 and the ball bearing 48 is mounted on a fixed casing 52 of the torque transformer.
To provide the angular adjustment of the pump vanes 22, gear segments 54 are rotated by means of a gear wheel 56 screwably connected to an axially displaceable ring 58 having helically cut teeth 60 with which the impeller toothed meshes by means of guide bosses 62. The ring 58 can slide along the sleeve 50 and is shaped on its inward face with straight teeth 64 cooperating with guide bosses 66 on the sleeve. The axial movement of the ring 58 is effected by rods 68 mounted in the sleeve 50, and having their inner ends fixed to the ring 58, and their output ends connected to a control lever 70 mounted on the fixed housing.
On the shaft 40 carrying the section 38 of guide vanes or blades is fixed a plate 72 surrounded by a brake band 74 which is clamped by means of a piston 76 actuated by a pressurized agent (Figure 4) thus blocking the guide vane section to prevent it from rotating. Instead of a brake band, a friction clutch can for example be provided for the same purpose.
The guide blade section 38 can rotate in either direction and can be connected to the shaft 32 of the turbine sections 28, 30 by an interconnectable planetary gear 78 to transmit power in either direction between the two. shaft 40 of the guide blade section and shaft 32 of the turbine section. In the example illustrated the planetary gear comprises a sun wheel 80 fixed to the shaft 40 of the guide blade section and cooperating with a planetary wheel 82 mounted on a planetary wheel 84 supported by ball bearings 86 and 88 on the sun gear 80 and on the fixed housing 52 respectively. The shaft 32 of the turbine section carries a disc 90 having inner teeth engaged with the sun gear 82.
The planetary carrier wheel 84 may be locked by a suitable device which in the form illustrated comprises a brake band 92 surrounding the carrier 84 and which may be clamped by a pressure actuated piston 94 (Figure 4). Power is taken from the shaft 32 of the turbine section, i.e. the secondary shaft, by a plate coupling 96.
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By means of the planetary gear, the guide blade section of the torque transformer can be used as a counter-rotating turbine to provide power, this function being used in the part of the speed range where the shaft secondary turns at low speed. Instead of taking power from the output shaft, it can alternatively be taken from a separate output shaft.
In the alternative construction of the torque transformer shown in Figure 2 the secondary shaft comprising the shaft 32 'of the turbine section is extended to the front of the torque transformer and the primary shaft comprising the shaft 10'. The pump wheel vanes are hollow and are arranged concentrically around the turbine shaft 32 '. The shaft 10' is driven by a primary gear 98 mounted on a shaft 100 passing inwardly from the shaft. drive motor. Between the shafts 10 'and 32' of the pump and impeller sections is a hydraulically actuated friction clutch 102 to provide direct control between the primary and secondary shafts when engaged.
In the construction shown in Figure 3, the primary gear 98 of the pump vane shaft 10 'is combined with a shift gear inserted between the primary and secondary shafts 104 and 32'.
Said gear comprises a sun wheel 104 mounted on the turbine shaft 32 ', a number of planetary wheels 106 carried by a planetary carrier 108 mounted on the pump shaft 10' and a ring 110 provided with internal teeth. and carried by the housing 52 and able to be blocked by means of an adjustable brake band 112 to couple the speed change gear.
In the arrangement shown in Fig. 4, a coupling sleeve 114 is mounted on the turbine shaft 32 and forms part of a reverse gear 116 for changing from forward to reverse and vice versa. By moving the coupling sleeve 114 engaged with a toothed wheel 118 to the left, the forward movement on the output shaft 122 is obtained by a toothed wheel 120 cooperating with the gear 118. By moving the sleeve. coupling 114 engaged with a toothed wheel 124 to the right, the direction of rotation is reversed by means of the intermediate toothed wheel 126 and the toothed wheel 128 so that the reverse direction is obtained on the output shaft 122.
To actuate the reverse gear 116, the coupling sleeve is provided with a control arm 130 movable by a pressure actuated piston mechanism 132. This comprises a central piston 134 actuating the control arm 130 and pistons 136, 138 placed laterally on each side of the central piston with internal limit positions determined by stop rings 140.
The mechanism also includes valves 142,144 and 146 to adjust the supply of the pressure medium to either one or the other of the chambers 148,150 between the central piston 134 and the side piston 136 or 138 respectively, or as another alternative, to the pressure chambers 152, 154 on the other side of the side pistons. With the first and second alternative the coupling is established for forward or reverse respectively and in the third alternative the reverse gear is in neutral position.
To adjust the pump vanes 22 the torque transformer is provided with a piston mechanism 136 actuated by pressurized oil, comprising a piston 158 in a housing 160 with compression chambers 162 and 164 respectively in front and behind the piston. flow channels 166 and 168 in the piston rod leading from said compression chambers to the discharge ports 176, 178 and 180
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for the agent under pressure. The latter are arranged so, in the illustrated case, that when the pump vanes are closed, the anterior compression chamber 162 is filled and the posterior chamber 164 is empty, and that for the opening of the pump vanes 22 by displacement of the sliding valve 174 the posterior compression chamber 164 is filled and the anterior chamber 162 is empty.
The amount by which the pump vanes 22 are open is determined by the extent to which the slide valve 174 moves and therefore by the drive of the piston 158. By this means the pump vanes can be made continuously adjustable in at least part of the adjustment range. The pump vanes are preferably constructed so that in the closed position they completely close the hydraulic circuit of the torque transformer.
The torque transformer further comprises a regulator 182 depending on the ratio of the speeds of the turbine and the pump to use or not the power transmitted by the guide blade section 38 to the turbine artery and to prevent the guide blades. to turn. The regulator 182 comprises two main members arranged coaxially 184, 186, driven by the pump and turbine shafts respectively, either directly or via a transmission. Between the main members 184, 186 is disposed a sliding valve 188 connected by screwing 190 to a member 192 which is itself frictionally connected 194 to the main member 186. The sliding valve 188 is connected by a key connection. to the other main organ 184.
Due to the limited screwing movement given by the slide valve 188 in either direction, depending on whether the member 186 rotates faster or slower than the member 184, the slide valve 188 opens or closes a pipe 198 .
This applies pressurized agent to adjust a multi-passage valve 200 to feed either the blocking device 76 for the guide blade section 76 or the blocking device 94 for the planetary gear of said section with the agent under pressure, with simultaneous emptying of the other blocking device.
In the position shown, the control valve 188 is moved to its left limit position in which the pipe 198 is cut and therefore there is no pressurized agent supplied to the pressurized canker 202 ahead of the canker. piston 204 under pressure, in the main valve. The main valve 200 is also in its left limited position when the pressure piston 94 for the brake band 92 of the planetary gear of the guide blades is supplied with pressurized agent while at the same time the compression chamber. for the guide blade brake piston 76 is emptied by the main valve.
When the control valve 188 is moved to its right limit position, the compression chamber 202 is supplied with pressurized medium and the piston 204 moves the main valve to its right limit position, in which the piston compression chamber pressure 94 for the planetary transmission brake of the guide blades is emptied and the compression chamber for the pressure piston 76 of the guide blades is supplied with pressurized agent by the main valve 200.
A sliding valve-type auxiliary valve 208 is introduced into a connecting pipe 206 to convey pressurized fluid from a source of pressurized agent to the blocking device of the guide blades by the main valve 200. When the gear d The reversal 116 is in its neutral position, the valve 208 cuts the connecting pipe so that the blocking devices are released. This auxiliary valve 208 is controlled by the pressurized agent by means of the same valve 146 which controls the coupling of the reversing gear 156 in the neutral position, and to
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FIG. 4 the auxiliary valve is shown in the left limit position where it opens the connecting pipe 206.
By supplying compressed air to a chamber of. compression 209 behind a pressure piston
210 of the auxiliary valve 208, the auxiliary valve is moved to the right so that it closes the connecting pipe 206 and opens a discharge pipe 2120
In the hydraulic regulating system a speed dependent regulator can also be included to automatically switch the coupling from the hydraulic control to the direct control.
Pressurized medium in the form of pressurized oil or the like is supplied by a pump 214 to the hydraulic circuit of the torque transformer to the regulator for the pump vanes and to the devices for blocking the blade section. guide and the planetary gear of the latter, respectively. The piping system includes suitable elements 216, 218, 220 in the form of return valves, cooling and filters.
To adjust the valves 142, 144, 146 to adjust the supply of compressed air to the pressure piston mechanism of the auxiliary valve 208 and the reversing gear 116 a number of cams 222, 224, 226 are provided. which are rotated at the same time by a rotating shaft 228, By means of a connecting rod mechanism 230 the same rotating shaft 228 adjusts the sliding valve 174 which controls the adjustment of the pump vanes. The devices for adjusting the pump vanes and for coupling the section of guide vanes or blades are arranged such that the guide vane section can be released while in. at the same time the pump vanes are closed in order to interrupt the transmission of power in one direction or the other.
The shift coupling for the reversing gear is provided to cooperate with the device for adjusting the pump vanes and for coupling the planetary gear of the guide vane section, such that the pump vanes are closed and the planetary gear is connected to the reversing clutch coupling.
The actuators for the valves 142, 144, 146 174 may be part of a valve regulator 238 for program control, which is motor controlled, the motor of the valve governor being adjusted by means of a controller 240. The controller and the valve governor motor can be interconnected by a selsyn installation comprising a synchronous generator 242 and a synchronous motor 244.
A multi-motor vehicle or other motor control system can include a number of power units according to the invention which can be constructed such that any one of the controllers can be mounted as a master controller for the entire system.
If desired, the system can be provided with a single valve regulator to regulate all the motor groups in common,
FIG. 6 is a schematic view of a dial showing the different connection positions for the controller 240. In an intermediate position N of the control lever 246, the reversing gear is in a neutral position.
On either side thereof sections F and R are provided, in which the coupling of the transmission or reversing gear is in the forward or reverse position. In the sections designated R, N and F, the pump vanes are closed and therefore the hydraulic circuit of the torque transformer is closed. The intervals S and P correspond to a first and a second step, resistance, to open the pump blades and therefore remove the torque from the transformer
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so that in the interval S the guide vane section rotates in the opposite direction by its planetary gear, and in the interval P the guide vane section is blocked by its braking device.
The position to change the coupling between these two intervals is determined automatically by the speed dependent governor 182 which is provided to change the coupling to a suitable gear ratio determined by the shape of the transformer efficiency curves. of torque in the respective coupling positions of the guide vane section and the modification of these curves caused by the magnitude of the opening of the pump vanes.
On acceleration, the actuating lever is moved to the point of transition between the intervals S and P, and when the acceleration has increased enough for the change of the coupling to be completed, another connection takes place in the 'interval P in which the magnitude of the opening of the pump blades regulates the amount of power extracted more or less continuously.
When hydraulic braking is used, it can take place by coupling the locking device of the guide vane section in the interval P up to the interval S on the way down, after which the braking effect increases as that the gradual braking of the pump vanes can be performed by causing the section of vanes or guide vanes to rotate in the opposite direction by coupling its planetary gear.
To use this braking effect, a piston 248 adjusted by a pressurized agent is suggested as a suggestion in the diagram, figure 4, which when the valve 188 is in its limited right position corresponding to the hydraulic braking by blocking the vanes of guide, moves the valve 188 to its left limit position corresponding to the coupling of the guide vane section as a counter-rotating turbine by means of its planetary gear.
In the outer halves of the intervals R and F the guide vane section is preferably able to rotate freely. The controller will be fitted with an automatic device to lock the reverse gear in its forward or reverse position which prevents movement in the H B interval while the vehicle is moving.
To verify that the temperature of the lubrication system is not too high or that the pressure is not too low, suitable indicators 250 and 252 are provided, which are connected to a signal lamp 254. A pressure gauge 256 indicates the pressure. pressure,
To achieve effective turbine synchronization when torqueing the reverse transmission, the compression chamber 209 for the pressure piston 210 of the auxiliary valve 208 may be supplied by a separate cam-controlled valve on the rotary shaft 228 to. in place of valve 146 which moves the reverse gear to the neutral position.
In the neutral position of the reversing gear, the auxiliary valve 208 will be in its left limit position so that the pressure piston 94 of the planetary is supplied with pressurized medium. The impeller is braked by the counter-rotation of the guide vane section so that the coupling of the reversing gear is synchronized. In the diagram of Fig. 4, the left limit position of the auxiliary valve corresponds to the interval H B for the operating lever and the right outer half of the interval F or R respectively.