FR3052728A1 - Dispositif de traction a plusieurs moteurs pour un vehicule, notamment pour un vehicule ferroviaire - Google Patents

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Abstract

Le dispositif de traction (10) comporte deux moteurs (18), un onduleur (20) alimentant les deux moteurs (18), et pour chaque moteur (18), un train épicycloïdal (22), comprenant des premier, second et troisième éléments, choisis parmi un planétaire intérieur (24), un planétaire extérieur (26), et un porte-satellites (30). Le premier élément (24) est solidaire en rotation avec l'arbre de sortie (19) correspondant, et le second élément (30) est destiné à entrainer en rotation un essieu (12) respectif du véhicule. Pour au moins l'un des moteurs (18), un moyen motorisé de contrôle (34) entraîne en rotation le troisième élément (26) correspondant. Des moyens (38) mesurent les vitesses de rotation de chaque arbre de sortie (19) et/ou de leurs positions angulaires. Des moyens (40) commandent une vitesse de rotation du troisième élément (26) correspondant en fonction des vitesses de rotation de chaque arbre de sortie (19) et/ou de leurs positions angulaires.

Description

Dispositif de traction à plusieurs moteurs pour un véhicule, notamment pour un véhicule ferroviaire
La présente invention concerne un dispositif de traction pour un véhicule, notamment un véhicule ferroviaire.
On connaît déjà, dans l’état de la technique, dispositif de traction comportant au moins deux moteurs, comprenant chacun un arbre de sortie respectif. Chaque arbre de sortie est destiné à entraîner un essieu respectif du véhicule, généralement par l’intermédiaire d’une boîte de vitesse.
Chaque moteur est alimenté par un onduleur qui lui est propre. En effet, les dispositifs de traction connus ne permettent pas d’alimenter plusieurs moteurs synchrones avec un même onduleur, car ils ne permettent pas d’assurer des vitesses et des positions angulaires identiques des arbres de sortie des différents moteurs.
Il en résulte un coût important pour le dispositif de traction, lié à la présence d’une pluralité d’onduleurs. L’invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient, en proposant un dispositif de traction plus économique. A cet effet, l’invention a notamment pour objet un dispositif de traction pour un véhicule, notamment pour un véhicule ferroviaire, comportant au moins deux moteurs, comprenant chacun un arbre de sortie respectif, caractérisé en ce qu’il comporte : - un onduleur alimentant les au moins deux moteurs, - pour chaque moteur, un train épicycloïdal, comprenant des premier, second et troisième éléments, choisis parmi un planétaire intérieur, un planétaire extérieur, et un porte-satellites portant des satellites engrenant avec le planétaire intérieur et avec le planétaire extérieur, le premier élément étant solidaire en rotation avec l’arbre de sortie correspondant, et le second élément étant destiné à entraîner en rotation un essieu respectif du véhicule, - pour au moins l’un des moteurs, un moyen motorisé de contrôle, propre à entraîner en rotation le troisième élément du train épicycloïdal correspondant, - des moyens de mesure des vitesses de rotation de chaque arbre de sortie et/ou de leurs positions angulaires, et - des moyens de commande de chaque moyen motorisé de contrôle, propres à commander une vitesse de rotation du troisième élément du train épicycloïdal correspondant en fonction des vitesses de rotation de chaque arbre de sortie et/ou de leurs positions angulaires.
Conformément à l’invention, un seul onduleur alimente l’ensemble des moteurs.
Grâce aux moyens de contrôle, il est possible de modifier la vitesse de rotation des troisièmes éléments des trains épicycloïdaux, pour les adapter aux vitesses des arbres de sortie, et plus particulièrement à la différence entre ces vitesses des arbres de sortie.
Plus particulièrement, lorsque les vitesses des arbres de sortie sont sensiblement identiques, les moyens de contrôle entraînent en rotation les troisièmes éléments des trains épicycloïdaux à une vitesse très faible ou nulle, contribuant ainsi à la force de traction délivrée par le dispositif de traction.
En revanche, en cas d’une différence de vitesse et/ou de position angulaire entre les arbres de sortie, les moyens de contrôle augmentent la vitesse d’au moins l’un des troisièmes éléments des trains épicycloïdaux pour annuler cette différence.
Un dispositif de traction selon l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - Les moyens de commande sont configurés pour commander les vitesses de rotation des troisièmes éléments des trains épicycloïdaux de manière à annuler les différences de vitesse des arbres de sortie et/ou le décalage angulaire entre ces arbres de sortie. - Chaque moteur est du type synchrone. - chaque deuxième élément est formé par le porte-satellites correspondant et comporte une partie circulaire dentée destinée à engrainer avec une roue dentée complémentaire portée par l’essieu correspondant. - Chaque moyen motorisé de contrôle est alimenté par l’onduleur. L’invention concerne également un véhicule ferroviaire, comportant au moins deux essieux, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un dispositif de traction tel que défini précédemment, dans lequel chaque train épicycloïdal est relié cinématiquement à l’un respectif des essieux. L’invention concerne enfin un procédé de contrôle d’un dispositif de traction tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu’il comporte : - la mesure de la vitesse de rotation de chaque arbre de sortie, et/ou la détection de la position angulaire de chaque arbre de sortie, et - la commande des vitesses de rotation des troisièmes éléments des trains épicycloïdaux en fonction de la vitesse de rotation de chaque arbre de sortie et/ou de la position angulaire de chaque arbre de sortie.
Avantageusement : - lorsque les vitesses des arbres de sortie sont sensiblement identiques, et/ou que leur décalage angulaire est sensiblement nul, les moyens de contrôle entraînent en rotation les troisièmes éléments des trains épicycloïdaux à une vitesse très faible ou nulle, et - lorsque la différence de vitesse et/ou la position angulaire entre les arbres de sortie est supérieure à une valeur prédéfinie, les moyens de contrôle augmentent la vitesse d’au moins l’un des troisièmes éléments des trains épicycloïdaux pour annuler cette différence. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant à la figure unique annexée représentant schématiquement un dispositif de traction selon un exemple de mode de réalisation de l’invention.
On a représenté, sur la figure, un dispositif 10 de traction destiné à équiper un véhicule, notamment un véhicule ferroviaire.
Le véhicule comporte au moins deux essieux 12 portant chacun deux roues 14. Dans le cas d’un véhicule ferroviaire, celui-ci comporte habituellement au moins un bogie, comprenant par exemple au moins lesdits essieux 12. En variante, les essieux 12 sont chacun porté par un bogie différent.
Les essieux 12 sont identiques, si bien qu’ils seront décrits ci-dessous avec les mêmes références.
Chaque essieu 12 est mobile en rotation autour d’un premier axe XI respectif.
Chaque essieu 12 est solidaire en rotation avec une roue dentée 16 respective par l’intermédiaire de laquelle cet essieu 12 est relié cinématiquement au dispositif de traction 10.
Le dispositif de traction 10 comporte deux moteurs 18. Les moteurs 18, et les éléments qui y sont liés, sont identiques, si bien qu’ils seront décrits ci-dessous avec les mêmes références.
Avantageusement, chaque moteur 18 est un moteur synchrone. Un tel moteur synchrone est plus efficace et présente une meilleure compacité qu’un moteur asynchrone.
Chaque moteur 18 comporte de manière classique un stator et un rotor, le rotor étant solidaire en rotation avec un arbre de sortie 19 respectif. Chaque arbre de sortie 19 est mobile en rotation autour d’un second axe X2 respectif.
Les moteurs synchrones 18 sont alimentés par des moyens d’alimentation, comportant notamment un onduleur 20. Conformément à l’invention, l’onduleur 20 est commun aux moteurs synchrones 18.
Le dispositif de traction 10 comporte par ailleurs, pour chaque moteur 18, un train épicycloïdal 22 respectif, disposé entre l’arbre de sortie 19 et la roue dentée 16 correspondants.
Chaque train épicycloïdal 22 comporte des premier, second et troisième éléments, choisis parmi un planétaire intérieur 24, un planétaire extérieur 26, et un porte-satellites 30 portant des satellites 28 engrenant avec le planétaire intérieur 24 et avec le planétaire extérieur 26. Le premier élément est solidaire en rotation avec l’arbre de sortie 19 correspondant, et le second élément est destiné à entrainer en rotation un essieu 12 respectif du véhicule.
Dans l’exemple décrit, le premier élément est le planétaire intérieur 24, et le troisième élément est le planétaire extérieur 26 respectif. Ce planétaire extérieur 26 présente une forme générale de révolution autour du second axe X2. Chaque planétaire extérieur 26 présente par exemple une forme de couronne, comprenant une surface intérieure dentée.
Chaque train épicycloïdal 22 comporte également au moins un satellite 28, généralement trois satellites 28, chacun engrenant avec le planétaire intérieur 24 et avec le planétaire extérieur 26 correspondants (notamment avec la surface intérieure dentée). Ainsi, chaque satellite 28 est disposé radialement entre le planétaire intérieur 24 et le planétaire extérieur 26 correspondants. Chaque satellite 28 présente une forme générale de révolution autour d’un troisième axe respectif X3, et chaque satellite 28 est mobile en rotation autour de ce troisième axe respectif X3.
Dans l’exemple décrit, le second élément est le porte-satellites 30 respectif. Le porte-satellites 30 comporte une partie circulaire dentée 32, mobile en rotation autour du second axe X2, et complémentaire de l’une respective des roues dentées 16 et engrenant avec cette roue dentée 16. Le porte-satellites 30 comporte également, pour chaque satellite 28, une partie de support 33 en liaison pivot avec ce satellite 28, cette liaison pivot étant définie autour du troisième axe X3 correspondant.
Le dispositif de traction 10 comporte, pour au moins l’un des moteurs 18, un moyen motorisé de contrôle 34, propres à entraîner en rotation le planétaire extérieur 26 correspondant.
Avantageusement, chaque moteur 18 est associé à un moyen motorisé de contrôle 34 respectif.
Chaque moyen motorisé de contrôle 34 comporte un organe rotatif de sortie 36, engrainant avec la surface intérieure dentée du troisième élément correspondant, formé par le planétaire extérieur 26 dans l’exemple décrit.
Chaque moyen motorisé de contrôle 34 est par exemple alimenté par l’onduleur 20.
On notera que la puissance de chaque moyen motorisé de contrôle 34 est très inférieure à la puissance de chaque moteur 18. Par exemple, la puissance de chaque moyen motorisé de contrôle 34 est inférieure ou égale à 5% de la puissance de chaque moteur 18. Ainsi, les moyens motorisés de contrôle 34 n’impliquent pas de consommation électrique additionnelle notable.
Le dispositif de traction 10 comporte par ailleurs des moyens 38 de mesure des vitesses de rotation de chaque arbre de sortie 19, et/ou de mesure de leurs positions angulaires. Ces moyens de mesure 38 sont notamment configurés pour calculer les différences de vitesses de rotation entre les arbres de sortie 19 et/ou leurs décalages angulaires.
Le dispositif de traction 10 comporte enfin des moyens 40 de commande de chaque moyen motorisé de contrôle 34, propres à commander une vitesse de rotation du planétaire extérieur 26 correspondant en fonction des vitesses de rotation de chaque arbre de sortie 19 et/ou de leurs positions angulaires.
Plus particulièrement, les moyens de commande 40 sont configurés pour commander les vitesses de rotation des planétaires extérieurs 26 de manière à compenser les différences de vitesse des arbres de sortie 19 et/ou le décalage angulaire entre ces arbres de sortie 19.
Ainsi, lorsque les vitesses des arbres de sortie 19 sont sensiblement identiques, et/ou que leur décalage angulaire est sensiblement nul, les moyens de contrôle 40 entraînent en rotation les planétaires extérieurs 26 à une vitesse très faible ou nulle, contribuant ainsi à la force de traction délivrée par le dispositif de traction 10.
En revanche, en cas d’une différence de vitesse et/ou de position angulaire entre les arbres de sortie 19, les moyens de contrôle 40 augmentent la vitesse d’au moins l’un des planétaires extérieurs 26 pour compenser cette différence.
On notera que l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit.
Par exemple, le dispositif de traction 10 pourrait comporter plus de deux moteurs 18.
Conformément à une autre variante, un seul parmi les moteurs 18 n’est pas associé à un moyen de contrôle 34. Ainsi, le dispositif de traction 10, s’il comporte un nombre N de moteurs, comporte N-1 ou N moyens de contrôle 34.
Par ailleurs, les trois éléments du train épicycloïdal peuvent être reliés indifféremment à l’un ou l’autre des éléments moteur, roue ou organe de contrôle.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de traction (10) pour un véhicule, notamment pour un véhicule ferroviaire, comportant au moins deux moteurs (18), comprenant chacun un arbre de sortie (19) respectif, caractérisé en ce qu’il comporte : - un onduleur (20) alimentant les au moins deux moteurs (18), - pour chaque moteur (18), un train épicycloïdal (22), comprenant des premier, second et troisième éléments, choisis parmi un planétaire intérieur (24), un planétaire extérieur (26), et un porte-satellites (30) portant des satellites (28) engrenant avec le planétaire intérieur (24) et avec le planétaire extérieur (26), le premier élément (24) étant solidaire en rotation avec l’arbre de sortie (19) correspondant, et le second élément (30) étant destiné à entrainer en rotation un essieu (12) respectif du véhicule, - pour au moins l’un des moteurs (18), un moyen motorisé de contrôle (34), propre à entraîner en rotation le troisième élément (26) du train épicycloïdal (22) correspondant, - des moyens (38) de mesure des vitesses de rotation de chaque arbre de sortie (19) et/ou de leurs positions angulaires, et - des moyens (40) de commande de chaque moyen motorisé de contrôle, propres à commander une vitesse de rotation du troisième élément (26) du train épicycloïdal (22) correspondant en fonction des vitesses de rotation de chaque arbre de sortie (19) et/ou de leurs positions angulaires.
  2. 2. Dispositif de traction (10) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de commande’(40) sont configurés pour commander les vitesses de rotation des troisièmes éléments (26) des trains épicycloïdaux (22) de manière à compenser les différences de vitesse des arbres de sortie (19) et/ou le décalage angulaire entre ces arbres de sortie (19).
  3. 3. Dispositif de traction (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel chaque moteur (18) est du type synchrone.
  4. 4. Dispositif de traction (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque deuxième élément est formé par le porte-satellites (30) correspondant et comporte une partie circulaire dentée (32) destinée à engrainer avec une roue dentée complémentaire (16) portée par l’essieu correspondant (12).
  5. 5. Dispositif de traction (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque moyen motorisé de contrôle (34) est alimenté par l’onduleur (20).
  6. 6. Véhicule ferroviaire, comportant au moins deux essieux (12), caractérisé en ce qu’il comporte au moins un dispositif de traction (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque train épicycloïdal (22) est relié cinématiquement à l’un respectif des essieux (12).
  7. 7. Procédé de contrôle d’un dispositif de traction selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte : - la mesure de la vitesse de rotation de chaque arbre de sortie (19), et/ou la détection de la position angulaire de chaque arbre de sortie (19), et - la commande des vitesses de rotation des troisièmes éléments (26) des trains épicycloïdaux (22) en fonction de la vitesse de rotation de chaque arbre de sortie (19) et/ou de la position angulaire de chaque arbre de sortie (19).
  8. 8. Procédé de contrôle selon la revendication 7, dans lequel : - lorsque les vitesses des arbres de sortie (19) sont sensiblement identiques, et/ou que leur décalage angulaire est sensiblement nul, les moyens de contrôle (40) entraînent en rotation les troisièmes éléments (26) des trains épicycloïdaux (22) à une vitesse très faible ou nulle, et - lorsque la différence de vitesse et/ou la position angulaire entre les arbres de sortie (19) est supérieure à une valeur prédéfinie, les moyens de contrôle (40) augmentent la vitesse d’au moins l’un des troisièmes éléments (26) des trains épicycloïdaux (22) pour annuler cette différence.
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