FR3052729A1 - Dispositif de traction perfectionne pour un vehicule, notamment pour un vehicule ferroviaire - Google Patents

Dispositif de traction perfectionne pour un vehicule, notamment pour un vehicule ferroviaire Download PDF

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Abstract

Le dispositif de traction (10) comporte deux moteurs (18), et un onduleur (20) alimentant les au moins deux moteurs (18). Il comporte, pour chaque moteur (18), un train épicycloïdal (22), et pour au moins l'un des moteurs (18), un moyen motorisé de contrôle (34), propre à entraîner en rotation le planétaire extérieur (26) correspondant. Des moyens (40) de commande de chaque moyen de contrôle sont 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. Des moyens d'embrayage (44) libérables sont agencés entre chaque moyen motorisé de contrôle (34) et le planétaire extérieur (26) correspondant. Des moyens (46) de commande sont propres à maintenir les moyens d'embrayage (44) dans une configuration d'embrayage lorsqu'on ne détecte pas d'anomalie, et de passer les moyens d'embrayage (44) dans la configuration débrayée lorsqu'une anomalie est détectée.

Description

Dispositif de traction perfectionné 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, un 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’un réducteur.
Dans le cas d’un moteur synchrone, 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 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.
Par ailleurs, dans certains cas, le moteur peut rencontrer des anomalies pouvant nuire à son fonctionnement, voire menacer son intégrité. Par exemple, dans le cas d’un moteur synchrone, des courts circuits peuvent survenir au niveau du stator ou dans le circuit d’alimentation électrique, générant ainsi une forte émission de chaleur augmentant la température localement. Une telle température peut endommager le moteur, et nécessite la présence d’équipements anti-incendie à proximité. L’invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients, en proposant un dispositif de traction plus économique, et dont la sécurité est améliorée vis-à-vis des anomalies de fonctionnement. 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 un premier, un deuxième et un troisième éléments, choisis parmi un planétaire intérieur, un planétaire extérieur, et un porte-satellites portant des satellites engrenant chacun avec le planétaire intérieur et avec le planétaire extérieur, le premier élément étant solidaire en rotation avec l’arbre de sortie, le deuxième 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 détection d’une anomalie sur chaque moteur, et - pour chaque moyen motorisé de contrôle : • des moyens d’embrayage libérables, agencés entre le moyen motorisé de contrôle et le troisième élément du train épicycloïdal correspondant, pouvant prendre une configuration d’embrayage dans laquelle le troisième élément est lié en rotation avec le moyen motorisé de contrôle, et une configuration débrayée dans laquelle le troisième élément est libre en rotation, et • des moyens de commande des moyens d’embrayage, propres à maintenir les moyens d’embrayage dans la configuration d’embrayage lorsque les moyens de détection ne détectent pas d’anomalie, et de passer les moyens d’embrayage dans la configuration débrayée lorsque les moyens de détection détectent une anomalie.
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 d’un des éléments des trains épicycloïdaux, pour que les vitesses et les positions angulaires des arbres de sortie soient identiques.
Plus particulièrement, lorsque les vitesses des arbres de sortie sont sensiblement identiques, les moyens de contrôle entraînent en rotation les troisième éléments des trains épicycloïdaux à une vitesse identique, 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 ou diminuent la vitesse d’au moins l’un des troisièmes éléments pour compenser cette différence.
Par ailleurs, en cas d’anomalie détectée, le troisième élément est libéré en rotation, si bien que la rotation de l’essieu entraîne la rotation de ce troisième élément plutôt que celle de l’arbre du moteur. Ainsi, le moteur peut être arrêté sans rotation résiduelle due à l’essieu, en vue de mettre fin aux conséquences de l’anomalie détectée.
Un dispositif de traction selon l’invention peut comporter en outre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. - Le dispositif de traction comporte : 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. - Les moyens de commande sont configurés pour commander les vitesses de rotation des troisième éléments des trains épicycloïdaux de manière à compenser les différences de vitesse des arbres de sortie et/ou le décalage angulaire entre ces arbres de sortie. - Les moyens de détection d’anomalie sont propres à détecter un court-circuit dans le moteur. - Chaque moteur est du type synchrone. - Chaque deuxième élément est formé par le porte-satellites correspondant et comporte une partie circulaire dentée destinée à engrener 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 protection d’un dispositif de traction tel que défini précédemment, caractérisé en ce que : - les moyens de détection surveillent en continu la présence d’une anomalie sur chaque moteur, et - lorsqu’une anomalie est détectée, les moyens de commande passent les moyens d’embrayage dans la configuration débrayée. 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 de conception identique, 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 de conception identique, 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 comprend un premier, un deuxième et un troisième éléments, choisis parmi un planétaire intérieur 24, un planétaire extérieur 26, et un porte-satellites 30 portant des satellites 28 engrenant chacun 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, et le deuxième élément 30 étant destiné à entraîner en rotation un essieu 12 respectif du véhicule.
Dans l’exemple décrit, le premier élément est le planétaire intérieur 24, qui est alors solidaire en rotation avec l’arbre de sortie 19 correspondant, donc mobile en rotation autour du second axe X2 correspondant.
Dans l’exemple décrit, le troisième élément est le planétaire extérieur 26 respectif, qui 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 formé par le porte-satellites 30 respectif, qui 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 troisième élément correspondant, formé par le planétaire extérieur 26 dans l’exemple décrit.
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, engrenant avec une partie dentée du planétaire extérieur 26 correspondant.
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 annuler 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/freinage 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 font varier la vitesse d’au moins l’un des planétaires extérieurs 26 pour annuler cette différence.
Avantageusement, le dispositif de traction 10 comporte des moyens 42 de détection d’une anomalie sur chaque moteur 18. Dans la présente description, on appellera « anomalie » tout dysfonctionnement du moteur pouvant nuire à son bon fonctionnement et/ou à son intégrité. Les moyens de détection 42 comportent par exemple des moyens classiques de détection d’un court-circuit, et/ou des moyens de mesure de température permettant de détecter une hausse de température au-delà d’un seuil prédéterminé. Ainsi, une anomalie est par exemple considérée comme détectée lorsqu’un court-circuit est détecté ou lorsque la température dépasse le seuil prédéterminé.
Le dispositif de traction 10 comporte alors, pour chaque moyen motorisé de contrôle 34, des moyens d’embrayage 44 libérables, agencés entre le moyen motorisé de contrôle 34 et le planétaire extérieur 26 correspondant, et plus particulièrement agencé sur l’organe rotatif de sortie 36. Les moyens d’embrayage 44 peuvent prendre une configuration d’embrayage dans laquelle le planétaire extérieur 26 est lié en rotation avec le moyen motorisé de contrôle 34 correspondant, et une configuration débrayée dans laquelle le planétaire extérieur 26 est libre en rotation.
Le dispositif de traction 10 comporte également, pour chaque moyen motorisé de contrôle 34, des moyens 46 de commande des moyens d’embrayage 44, propres à maintenir les moyens d’embrayage 44 dans la configuration d’embrayage lorsque les moyens de détection 42 ne détectent pas d’anomalie, et de passer les moyens d’embrayage 44 dans la configuration débrayée lorsque les moyens de détection 42 détectent une anomalie. Ainsi, les moyens de commande 46 sont reliés aux moyens de détection 42, si bien que la commande des moyens d’embrayage 44 est conditionnée par la détection d’anomalies.
Plus particulièrement, les moyens de commande 46 sont configurés pour maintenir les moyens d’embrayage 44 dans la configuration d’embrayage lorsque les moyens de détection 42 ne détectent pas d’anomalie, et pour passer les moyens d’embrayage 44 dans la configuration débrayée lorsque les moyens de détection 42 détectent une anomalie.
Lorsque les moyens d’embrayage 44 sont en configuration d’embrayage, les moyens motorisés de contrôle 34 influent sur la vitesse de rotation du planétaire extérieur 26, donc sur le rapport de vitesse entre l’arbre de sortie 19 et l’essieu 12 correspondant.
Lorsque les moyens d’embrayage 44 sont en configuration débrayée, le planétaire extérieur 26 est libre en rotation. Lorsque l’essieu 12 est en rotation autour du premier axe XI, cet essieu 12 entraine le porte-satellites 30 en rotation autour du second axe X2 par l’intermédiaire de la route dentée 16 engrenant avec la partie circulaire dentée 32.
Sous l’effet de la rotation du porte-satellites 30 autour du second axe X2, les satellites 28 se déplacent autour de ce second axe X2, tout en subissant une rotation autour de leur troisième axe respectif X3. Chaque satellite 28 engrène avec le planétaire extérieur 26, qui est libre en rotation, et le planétaire intérieur 24, qui est solidaire de l’arbre de sortie 19. La résistance à la rotation du planétaire intérieur 24 est donc très supérieure à celle du planétaire extérieur 26. Ainsi, la rotation des satellites 28 autour de leur troisième axe respectif X3 est transmise au planétaire extérieur 26 plutôt qu’au planétaire intérieur 24. Il en résulte que le moteur 18 peut être arrêté sans interférence avec la rotation de l’essieu 12.
Un tel arrêt du moteur 18 est souhaitable en cas d’anomalie sur ce moteur, notamment en cas de court-circuit dans ce moteur ou dans l’alimentation électrique.
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.

Claims (9)

  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 un premier, un deuxième et un troisième éléments, choisis parmi un planétaire intérieur (24), un planétaire extérieur (26), et un porte-satellites (30) portant des satellites (28) engrenant chacun 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), le deuxième 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 (42) de détection d’une anomalie sur chaque moteur (18), et - pour chaque moyen motorisé de contrôle (34) : • des moyens d’embrayage (44) libérables, agencés entre le moyen motorisé de contrôle (34) et le troisième élément (26) du train épicycloïdal (22) correspondant, pouvant prendre une configuration d’embrayage dans laquelle le troisième élément (26) est lié en rotation avec le moyen motorisé de contrôle (34), et une configuration débrayée dans laquelle le troisième élément (26) est libre en rotation, et • des moyens (46) de commande des moyens d’embrayage (44), propres à maintenir les moyens d’embrayage (44) dans la configuration d’embrayage lorsque les moyens de détection (42) ne détectent pas d’anomalie, et de passer les moyens d’embrayage (44) dans la configuration débrayée lorsque les moyens de détection (42) détectent une anomalie.
  2. 2. Dispositif de traction (10) selon la revendication 1, comportant : - des moyens (38) de mesure des vitesses de rotation de chaque arbre de sortie (19) et/ou de leurs positions angulaires, - 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.
  3. 3. Dispositif de traction (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de commande (40) sont configurés pour commander les vitesses de rotation des troisième 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).
  4. 4. Dispositif de traction (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de détection d’anomalie (42) sont propres à détecter un court-circuit dans le moteur (18).
  5. 5. Dispositif de traction (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque moteur (18) est du type synchrone.
  6. 6. 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 engrener avec une roue dentée complémentaire (16) portée par l’essieu correspondant (12).
  7. 7. 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).
  8. 8. 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).
  9. 9. Procédé de protection d’un dispositif de traction (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que : - les moyens de détection (42) surveillent en continu la présence d’une anomalie sur chaque moteur (18), et - lorsqu’une anomalie est détectée, les moyens de commande (40) passent les moyens d’embrayage (44) dans la configuration débrayée.
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