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FR2555114A1 - Electric transmission for a tracked vehicle - Google Patents

Electric transmission for a tracked vehicle Download PDF

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FR2555114A1
FR2555114A1 FR8318616A FR8318616A FR2555114A1 FR 2555114 A1 FR2555114 A1 FR 2555114A1 FR 8318616 A FR8318616 A FR 8318616A FR 8318616 A FR8318616 A FR 8318616A FR 2555114 A1 FR2555114 A1 FR 2555114A1
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Daniel Simon
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Jeumont Schneider SA
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Abstract

The subject of the invention is an electric transmission device for tracked vehicles. According to the invention the device comprises an engine 10, such as a diesel engine, whose output shaft drives an alternator 14 by means of a multiplier 12. The output from the alternator 14 is connected to the input of two cycloconverters with thyristors 16a and 16b mounted in parallel. Each of the cycloconverters respectively powers a reciprocating motor 18a, 18b. Each motor 18a, 18b is connected to its respective track sprocket 22a, 22b by means of a reduction gear train 20a and 20b respectively. The device further comprises a control unit 26 provided so as to deliver to the alternator and to the cycloconverters, control signals (intended particularly for controlling the thyristors) as a function of steering, accelerator and brake controls from the driving position. Application to tracked vehicles, such as military tanks or the like.

Description

Transmission électrique pour véhicules à chenilles.Electric transmission for tracked vehicles.

La présente invention concerne d'une manière générale les véhicules dits à chenilles, et plus particulièrement des perfectionnements apportés aux moyens de propulsion et de transmission de tels véhicules.The present invention relates generally to so-called tracked vehicles, and more particularly to improvements made to the means of propulsion and transmission of such vehicles.

On sait que certains véhicules à chenilles actuels ,tels que des chars militaires, sont entraînés par des moteurs conventionnels ,par exemple thermiques, la puissance que délivrent ceux-ci étant fournie aux barbotins des chenilles à travers une boîte de transmission mécanique. Ce type d'entrainement est désavantageux en ce que le moteur (ou la turbine) ne tourne pas en permanence à son régime optimal, que l'effort
de traction présente des discontinuités indésirables, et quten outre une grande partie de lténergie de propulsion est perdue par freinage mécanique lors de virages ou de pivotements sur place dudit véhicule. Enfin la conduite de ce genre de véhicule est complexe et astreignante.
It is known that certain current tracked vehicles, such as military tanks, are driven by conventional, for example thermal, engines, the power which these deliver being supplied to the sprockets of the tracks through a mechanical transmission box. This type of drive is disadvantageous in that the motor (or the turbine) does not run continuously at its optimal speed, that the effort
traction has undesirable discontinuities, and that in addition a large part of the propulsion energy is lost by mechanical braking during turns or swiveling on the spot of said vehicle. Finally driving this kind of vehicle is complex and demanding.

La présente invention vise à pallier ces inconvénients et a pour premier objet de proposer un dispositif de transmission dans lequel le moteur (ou la turbine) fonctionne en permanence à son régime de rendement optimal, dont l'utilisation soit souple et sans à-coups, avec une variation continue de l'effort de traction.The present invention aims to overcome these drawbacks and has the primary object of proposing a transmission device in which the motor (or the turbine) operates continuously at its optimum efficiency speed, the use of which is flexible and smooth, with a continuous variation of the traction force.

Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif de transmission qui offre la possibilité de récupérer de l'énergie sur la ou les chenilles devant être freinées, par exemple en virage ou en descente, cette récupération se substituant à un freinage mécanique.Another object of the invention is to provide a transmission device which offers the possibility of recovering energy from the track or tracks to be braked, for example when cornering or descending, this recovery replacing mechanical braking.

A cet effet la présente invention concerne un dispositif de transmission pour véhicule à chenilles du type comportant comme source d'entraînement un moteur, de type conventionnel, caractérisé par le fait qu'il comprend des premiers moyens reliés à la sortie du dit moteur et agencés pour engendrer un courant électrique, deux moteurs électriques agencés pour entrarner les barbotins des chenilles du dit véhicule, et des moyens pour faire varier les paramètres du courant électrique de sortie des premiers moyens et pour appliquer deux courants électriques différents aux deux moteurs électriques d'entraînement,
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée du dispositif de transmission selon l'invention, donnée à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé, sur lequel la figure unique est un schéma-bloc du dispositif de l'invention.
To this end, the present invention relates to a transmission device for a tracked vehicle of the type comprising as a drive source a motor, of conventional type, characterized in that it comprises first means connected to the output of said motor and arranged to generate an electric current, two electric motors arranged to drive the sprockets of the tracks of said vehicle, and means for varying the parameters of the electric current output from the first means and for applying two different electric currents to the two electric drive motors ,
The invention will be better understood on reading the following detailed description of a preferred embodiment of the transmission device according to the invention, given by way of example and made with reference to the appended drawing, in which the single figure is a block diagram of the device of the invention.

En référence au dessin, le dispositif comprend tout d'abord un moteur conventionnel, par exemple un moteur diésel, dési gné par le numéro de référence 10 , qui équipe traditionnellement un véhicule à chenilles de type char d'assaut militaire, et dont l'arbre de sortie entraîne un alternateur 14 par l'intermédiaire éventuellement d'un multiplicateur de vitesse 12 approprié.With reference to the drawing, the device firstly comprises a conventional engine, for example a diesel engine, designated by the reference number 10, which traditionally equips a tracked vehicle of the military assault tank type, and whose output shaft drives an alternator 14 possibly via an appropriate speed multiplier 12.

Dans le présent exemple est concernée la transmission d'un char d'un poids de 30 à 35 tonnes comprenant un moiteur qui développe une puissance d'environ 800 Ch pour un régime de 2500 t/mn. Le mlltiplicateur 12 est agencé pour convertir une telle vitesse de rotation de sortie d'arbre de 2500 t/mn en une vitesse de rotation de 9000 t/mn. On verra par la suite l'utilité d'un tel multiplicateur. L'alternateur 14, entraîné à cette vitesse de rotation, est conçu pour délivrer un courant alternatif triphasé d'une fréquence de 1200 Hz, sous une puissance d'environ 750 kVA.La sortie de l'alternateur 14 est raccordée, par des câbles électriques de section appropriée, à l'entrée de deux cycloconvertisseurs à thyris tors 16a et 16b, montés en parallèle, agencés pour fournir en sortie des courants dont la fréquence peut varier entre
O et 300 Hz et la tension de O à 700 V. De tels convertis- seurs sont bien connus dans la technique et sont, par exemple, composés de deux ponts de Graetz montés en antiparallèle par phase.On pourra faire fonctionner les moteurs que les cycloconvertisseurs alimentent aussi bien en marche avant quen marche arrière en modifiant simplement l'ordre de succession des phases, clss'-à-dire par simple action sur la commande des thyristors des cycloconvertisseurs, ce qui permet d'éviter l'emploi de mécanismes notamment lors d'une rotation sur place du véhicule.
In the present example, the transmission of a tank weighing 30 to 35 tonnes is concerned, including a wetness which develops a power of around 800 hp at a speed of 2500 rpm. The multiplier 12 is arranged to convert such a shaft output rotation speed of 2500 rpm into a rotation speed of 9000 rpm. We will see below the usefulness of such a multiplier. The alternator 14, driven at this speed, is designed to deliver a three-phase alternating current with a frequency of 1200 Hz, at a power of about 750 kVA. The output of the alternator 14 is connected, by cables electrics of appropriate section, at the input of two twisted thyris cycloconverters 16a and 16b, mounted in parallel, arranged to output currents whose frequency can vary between
O and 300 Hz and the voltage from O to 700 V. Such converters are well known in the art and are, for example, composed of two Graetz bridges mounted in antiparallel by phase. We can operate the motors that the cycloconverters feed both forward and reverse by simply changing the order of the succession of phases, ie by simple action on the thyristor control of the cycloconverters, which avoids the use of mechanisms in particular during an on-site rotation of the vehicle.

chacun des cycloconvertisseurs 16a, lob alimente respective ment un moteur alternatif asynchrone 18a, 18b à quatre poles, de type à cage d'écureuil. L'utilisation de tels moteurs est avantageuse du fait de leur robustesse, de leur faible glissement, de leur rendement et de leur couple élevés.each of the cycloconverters 16a, lob respectively supplies an asynchronous reciprocating motor 18a, 18b with four poles, of squirrel cage type. The use of such motors is advantageous because of their robustness, their low slip, their high efficiency and their torque.

Pour un char du type précité, compte tenu des exigences de comportement en côte et en virage, on utilisera des moteurs d'une puissance de 240 kW chacun. Ainsi, avec un courant de sortie des cycloconvertisseurs dont la fréquence peut varier entre 0 et 300 Hz et la tension de O à 700 V , on obtiendra une vitesse de rotation de ces moteurs pouvant varier conti rament entre 0 et 9000 t/mn.For a tank of the aforementioned type, taking into account the hill and cornering behavior requirements, engines with a power of 240 kW each will be used. Thus, with an output current of cycloconverters, the frequency of which can vary between 0 and 300 Hz and the voltage from 0 to 700 V, a speed of rotation of these motors can be obtained which can vary continuously between 0 and 9000 rpm.

Chaque moteur 18a, 18b est relié à son barbotin de chenille respectif 22a, 22b par l'intermédiaire d'un train dsengrenagefi réducteur, respectivement 20a et 20b, convertissant la vitesse de rotation de 9000 t/mn en une vitesse de rotation de 600 t/m9 vitesse d'entraînement maximale souhaitable des barbotins compte tenu des exigences.Each motor 18a, 18b is connected to its respective crawler sprocket 22a, 22b by means of a reducing gear train, respectively 20a and 20b, converting the rotation speed of 9000 rpm into a rotation speed of 600 t / m9 maximum drive speed desirable for sprockets taking into account the requirements.

Le dispositif de l'invention comprend en outre une unité de commande 26 agencée pour délivrer à l'alternateur et aux cycloconvertisseurs des signaux de commande (destinés notait ment à la commande des thyristors) en fonction des commandes de directions d'accélérateur et de frein du poste de conduite.The device of the invention further comprises a control unit 26 arranged to deliver to the alternator and to the cycloconverters control signals (intended in particular for controlling the thyristors) as a function of the commands from the accelerator and brake directions. from the driving position.

11 est intéressant de noter que, lorsque le freinage dlune des deux chenilles est souhaité, par exemple pour amorcer un virage, il suffit de modifier la fréquence et la tension en sortie du cycloconvertisseur correspondant de manière à ce que le moteur asynchrone associé passe en mode générateur, une récupération d'énergie électrique ayant alors avantageusement lieu, par exemple pour l'entrainement de l'autre moteur.It is interesting to note that, when the braking of one of the two tracks is desired, for example to initiate a turn, it suffices to modify the frequency and the voltage at the output of the corresponding cycloconverter so that the associated asynchronous motor goes into mode generator, recovery of electrical energy then advantageously taking place, for example for driving the other motor.

Ce mode de freinage peut aussi être utilisé dans les descentes: les moteurs asynchrones fonctionnent alors en génératrices asynchrones et renvoient de l'énergie à I'alternaear, le moteur thermique constituant alors un frein-moteur.This braking mode can also be used on descents: the asynchronous motors then operate as asynchronous generators and return energy to the alternaear, the heat engine then constituting an engine brake.

Si celui-ci devenait insuffisant, et pour éviter de l ntrat- ner en survitesse, des résistances de freinage par exemple connectées en parallèle, peuvent être connectées sur commande, dans le circuit triphasé entre l'alternateur et les cycloconvertisseurs, permettant ainsi d'assurer un freinage rhéostatique d'appoint.If this becomes insufficient, and to avoid entering overspeed, braking resistors for example connected in parallel, can be connected on command, in the three-phase circuit between the alternator and the cycloconverters, thus allowing provide additional rheostatic braking.

Bien entendu,les aiverses parties du dispositif décrit seront dimensionnées en fonction des exigences concernant les performances du véhicule à chenilles, en particulier de sa vitesse maximale, de son accélération maximale, de sa vitesse en rampe, de sa vitesse en virage, etc... Notamment, on pourra avantagez sement surdimensionner l'alternateur de manière qu'il puisse fournir les pointes de tension nécessaires, par exemple au démarrage et en entrée de virage et, du fait d'un cos T des cycloconvertisseurs assez faible, de l'ordre de 0,75, sa puissance de sortie sera prévue supérieure à celle consommée à 11 entrée des cycloconvertisseurs Bien évidemment, les courants dans le dispositif peuvent être aussi bien monophasés que triphasés.Of course, the various parts of the device described will be sized according to the requirements concerning the performance of the tracked vehicle, in particular its maximum speed, its maximum acceleration, its ramp speed, its cornering speed, etc. In particular, it may be advantageous to oversize the alternator so that it can supply the necessary voltage spikes, for example at the start and at the start of a turn and, due to a relatively low cos T of the cycloconverters, around 0.75, its output power will be expected to be greater than that consumed at the input of the cycloconverters. Obviously, the currents in the device can be either single-phase or three-phase.

Enfin, les thyristors des cycloconvertisseurs fonctionnant en mode de commutation naturelle, il n1 est pas nécessaire de prévoir des circuits de commutation annexes. Finally, since the thyristors of the cycloconverters operate in natural switching mode, it is not necessary to provide auxiliary switching circuits.

Le refroidissement de l'ensemble qui. dans le présent exemple, dissipera une puissance thermique de l'ordre de 10 kW, sera avantageusement effectué par brouillard d'huile pour les machines tournantes et par circulation d'huile pour les cycloconvertisseurs, solution qui permet un débit raisonnable et qui s'adapte bien aux machines à vitesse de rotation élevée.The cooling of the whole which. in the present example, will dissipate a thermal power of the order of 10 kW, will be advantageously carried out by oil mist for rotating machines and by oil circulation for cycloconverters, solution which allows a reasonable flow rate and which adapts good at high speed machines.

Comme on l'a vu, le dispositif peut comporter un multiplicateur de vitesse en sortie du moteur thermique et deux réducteurs de vitesse en sortie des moteurs asynchrones. Ceci présente l'avantage de pouvoir faire tourner les divers compo sants électriques à une vitesse de rotation élevée, au profit d'une diminution de ltencombrement de ceux-ci.As we have seen, the device can include a speed multiplier at the output of the heat engine and two speed reducers at the output of the asynchronous motors. This has the advantage of being able to rotate the various electrical components at a high speed of rotation, for the benefit of a reduction in their size.

On a décrit ci-dessus un dispositif fonctionnant avec un générateur de courant alternatif et des moteurs à courant alternatif. On notera que l'on pourrait également faire appel à un système alternatif-continu, ou encore continu-continu, bien que ces solutions soient moins bien adaptées au cas de la transmission d'un char militaire, oui implique des puissances relativement élevées, et nécessiteraient des opérations de maintenance supplémentaireS.We have described above a device operating with an AC generator and AC motors. Note that one could also use an alternative-continuous, or continuous-continuous system, although these solutions are less well suited to the case of the transmission of a military tank, yes implies relatively high powers, and would require additional maintenance.

3ien que le dispositif décrit ci-dessus offre la possibilité de faire varier continûment la vitesse de rotation des barbotins entre la marche avant et la marche arrière, il peut etre avantageux, pour exploiter au mieux les caractéristiques de couple et de puissance des moteurs asynchrones, qui fonctionnent sur des plages très larges, de prévoir entre les dits moteurs et les barbotins des réducteurs à deux rapports, "une petite vitesse permettant de disposer d'une puissance suffisante même pour des vitesses du char relativement faibles. While the device described above offers the possibility of continuously varying the speed of rotation of the sprockets between forward and reverse gear, it may be advantageous to make the best use of the torque and power characteristics of asynchronous motors, which operate over very wide ranges, to provide between the said motors and the sprockets two-speed reducers, "a low speed allowing to have sufficient power even for relatively low tank speeds.

vn sait en effet que la puissance développée par les moteurs asynchrones pour des vitesses de rotation basses est largement inférieure à leur puissance maximale. vn indeed knows that the power developed by asynchronous motors for low rotational speeds is much lower than their maximum power.

Notons qu'il est avautågeux de'placeur un capteur de vitesse à faible--résolution sur chaque moteur de manière à optimaliser les courants d'alimentation des dits moteurs, en fonction de la fréquence des courantes rotoriques dans le moteur.Note that it is advisable to place a low-resolution speed sensor on each motor so as to optimize the supply currents of said motors, as a function of the frequency of the rotor currents in the motor.

Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite, et couvre également toute modification on variante que pourra y apporter l'Homme de l'Art dans le cadre de ses connaissances normales. Of course, the present invention is not limited to the embodiment described, and also covers any modification or variant that may be made by those skilled in the art within the framework of their normal knowledge.

Claims (4)

REVEND-CATIONS 1. Dispositif de transmission pour véhicule à chenilles du type comportant comme source d'entrainement un moteur conventionnel tel un moteur thermique, caractérisé par le fait qu'il comprend des premiers moyens (12, 14 ) reliés à la sortie du dit moteur (10) et agencés pour engendrer un courant électrique, deux moteurs électriques (18a, 18b) agencés-pour entraîner les barbotins (22a, 22b ) des chenilles du dit véhicule, et des seconds moyens (26; lova, lob ) pour faire varier les paramètres du courant électrique de sortie des premiers moyens et pour appliquer deux courants électriques différents aux deux moteurs électriques dtentraanementO 2.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les premiers moyens comprennent un alternateur (14). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un entraînement par un moteur ther- mique on dispose, entre le dit moteur thermique et l'alterna teur (14), un multiplicateur de vitesse (12).CLAIMS 1. Transmission device for a tracked vehicle of the type comprising as a drive source a conventional engine such as a heat engine, characterized in that it comprises first means (12, 14) connected to the outlet of said motor (10) and arranged to generate an electric current, two electric motors (18a, 18b) arranged to drive the sprockets (22a, 22b) of the tracks of said vehicle, and second means (26; lova, lob) for making varying the parameters of the electrical output current of the first means and for applying two different electrical currents to the two dtentraanementO electric motors 2.A device according to claim 1 characterized in that the first means comprise an alternator (14). 3 Device according to claim 1, characterized in that in the case of a drive by a heat engine there is, between said heat engine and the alternator (14), a speed multiplier (12). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moteurs d'entraînement sont des moteurs asynchrones de type à cage d'écureuil. 4. Device according to claim 1, characterized in that the drive motors are asynchronous motors of squirrel cage type. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les seconds moyens comprennent deux cycloconvertisseurs (16a, 16b).  5. Device according to claim 1, characterized in that the second means comprise two cycloconverters (16a, 16b). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que sont en outre prévus,entre les moteurs d'entralnement et les barbotins, deux réducteurs de vitesse ( 20a 20 b). 6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that there are further provided, between the drive motors and the sprockets, two speed reducers (20a 20 b). ?. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 , caractérisé en ce que le refroidissement est effectué par brouillard d'huile pour les machines tournantes et par circulation d'huile pour les cycloconvertisseurs. ? Device according to any one of Claims 1 to 6, characterized in that the cooling is carried out by oil mist for the rotating machines and by oil circulation for the cycloconverters. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des résistances de freinage connectables sur commande dans le circuit électrique entre l'alternateur et les cyclocontertisseurss pour éviter d'entraSner le moteur thermique en survitesse.  8. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it further comprises braking resistors connectable on command in the electrical circuit between the alternator and the cycloconterters to avoid entraining the internal combustion engine. overspeed.
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