Brevet FR2136987A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne les générateurs de courant pour véhicules à roue et plus particulièrement des alternateurs pour bicyclette ou analogue. Les générateurs de courant connus destinés à entre entraînés par frottement sur le pneu d'une roue présentent de nombreux inconvénient s dus à la complexité de leur mécanisme interne et de leur mécanisme de positionnement en contact avec le pneu de la roue.La complexité des mécanismes internes augmente considérablement le prix de revient, crée des pertes par frottements et diminue la durée de vie de l'appareil. Les solutions connues de tel ou tel des défauts ci-dessus ne sont pas compatibles avec la suppression des autres défauts. La présente invention se propose de réaliser un appareil formé d'éléments simples, facilement usinés, facilement assemblés et fabriqués en matériaux peu comateux. L'invention se propose aussi de réaliser un appareil présentant un faible couple résistant, permettant l'obtention d'une bonne adhérence d'un galet sur le pneu d'une roue d'entraînement et d'une faible pression de ce galet sur le pneu, et fonctionnant correctement dans des conditions variables et en particulier avec une roue d'entraînement voilée. L'invention se propose enfin de réaliser un appareil fiable, ayant une longue durée de vie et pouvant être démonté et remonté sans outillage spécialisé avec possibilité d'interchangeabilité aisée de tous les éléments constitutifs. La présente invention a pour objet un générateur de courant pour véhicule à roue, comprenant un stator, un rotor, un galet d'entraqnement monté sur l'axe du rotor et un mécanisme appliquant ledit galet sur ladite roue, est caractérisé par le fait que ledit axe est maintenu libre en rotation dans un coussinet emmanché à force dans une percée réalisée dans un bottier en matière thermodurcissable, ledit galet et ledit rotor étant disposés de part et d'autre dudit coussinet. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description ci-dessous se référant aux figures annexées à titre illustratif et nullement limitatif, parmi lesquelles La fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un alternateur selon l'invention tandis que la figure 2 est une vue de dessous de cet alternateur. L'alternateur illustré par la figure 1 comporte un boîtier 1 en matière synthétique, de préférence en matière thermodurcissable par exemple en A.B.S. pouvant être recouvert extérieurement par un revetement chromé. Le boîtier 1 comporte une partie cylindrique 2 capable de recevoir, par emmanchement à force, un coussinet 3 réalisé de préférence en métal fritté à coefficient de frottement aussi faible que possible. Le coussinet 3 comporte à sa partie supérieure un épaulement 4 coopérant avec un logement 5 réalisé dans la partie supérieure de la partie cylindrique 2. La hauteur du coussinet a une dimension bien déterminée. Un arbre 6 est disposé à l'intérieur du coussinet 3 et comporte à sa partie supérieure une portion crenelée 7 présentant un épaulement 8 et éventuellement un téton protubérant 9 coopérant avec une percée réalisée dans un galet d'entra9nement 10. L'arbre comporte un épaulement du côté de son extrémité côté galet sur lequel celui-ci viendra prendre appui. Ce galet est réalisé de préférence en matériau synthétique facile à mouler et présentant une bonne résistance au frottement. A titre d'exemple le galet 10 peut entre réalisé en un mélange de matériaux tels que ceux connus sous la dénomination commerciale " nylon " et " delrin ". La partie inférieure du galet 10 peut éventuellement comporter une rondelle métallique 11. Le galet 10 est emmanché à force sur la partie supérieure de l'arbre 6. Eventuellement la liaison mécanique entre le galet 10 et l'arbre 6 peut être améliorée par une soudure par ultra-sons par exemple. La rondelle 11 est une rondelle lisse protégeant la partie inférieure du galet 10 et est réalisée de préférence en un matériau présentant un faible coefficient de frottement avec le matériau constituant le coussinet 3. En pratique cependant les dimensions de la percée réalisée dans le galet 10 et des parties constituant la portion supérieure de l'arbre 10 sont telles qutil y a un certain jeu entre la rondelle 11 et la partie supérieure du coussinet 3. A la partie inférieure de arbre 3 on fixe le rotor de l'alternateur, constitué par un aimant multipolaire 12. La position de l'aimant par rapport à son arbre est soigneusement déterminée en particulier la distance entre la face supérieure de l'aimant et l'épaulement de l'arbre. Cet aimant multipolaire est mécaniquement relié à l'arbre 6 par un assemblage classique pouvant par exemple mettre en oeuvre le collage par des matériaux tels que l'araldite. On emmanche l'aimant muni d'une rondelle sur l'arbre de telle sor te que la distance de la face supérieure de l'aimant à l'Epaule- ment de l'arbre soit toujours supérieur de très peu à la hauteur totale du coussinet; si 1 est la hauteur du coussinet la distance aimant épaulement sera toujours 1 + dl avec dl compris entre et 2/10. Le montage des éléments décrits ci-dessus est effectué dans l'ordre suivant : montage du rotor 12 sur l'arbre 6, insertion sur l'arbre 6 d'une rondelle lisse 13 prenant appui sur le rotor 12, insertion de l'arbre 6 dans le coussinet 3 jusqu'à ce que la rondelle 13 prenne appui sur la partie inférieure du coussinet 3, emmanchement du galet 10 sur la partie supérieure de l'arbre 6 et soudage éventuel par ultra-sons du galet 10 sur l'arbre 6. Ainsi on est sflr que l'aimant et son arbre peuvent tourner librement dans le coussinet avec un jeu longitudinal petit mais suffisant et sans que le montage soit complexe, en effet le montage du galet se fait sans précaution puisqu'il faut l'amener en butée sur ltépaulement. On voit en particulier l'assemblage de tous les éléments dé crins ci-dessus ne met en oeuvre aucun filetage ce qui présente l'avantage d'une économie de temps en ce qui concerne le montage et une économie générale en ce qui concerne les opérations d'usinage des pièces. Le galet 10, le corps 1 et l'élément cylindrique 3 sont réalisés par moulage de matériaux thermodurcissables permettant l'emmanchement à force dans ou sur des pièces métalliques ce qui permet d'être moins sévère sur les cotés et diminuer le coût des pièces. Par ailleurs le prix de l'assemblage de ces pièces est encore réduit par le fait qu'il ne nécessite pratiquement aucun outillage spécialisé. Les considérations ci-dessus sont valables pour les autres pièces formant le reste de l'alternateur et le support. Le reste de l'alternateur est formé par le stator comportant une bobine 14 montée entre deux jeux de branches en tôles magnétiques, dont les partie latérales 16 sont introduites dans des logements prévus dans la surface interne de la portion 17 du boîtier de l'alternateur. Une lame de contact 18 reliée à la bobine 14 prend appui sur une languette 19 traversant ne percée réalisée dans une embase 20. L'embase 20 est réalisée aussi en matériau synthétique et ferme la partie inférieure du boîtier 1-17 par engagement élastique d'une rainure périphérique 21 sur la partie inférieure 22 du boi- tier 1-17 ce qui est possible grace à la flexibilité des matériaux. La partie inférieure 17 du bottier de l'alternateur comporte deux cavités, l'une servant au logement du rotor et du stator de l'alternateur, l'autre servant de logement à un mécanisme de déclenchement permettant la mise en contact du galet avec la roue servant à entrainer l'alternateur. Le mécanisme de déclenchement comporte un embout 23 en matière synthétique, du nylon par exemple, monté sur l'extrémité supérieure d'une tige 24 solidaire d'une patte 25 servant de support extérieur et fixée par exemple au cadre d'un véhicule dont la roue doit entratner l'alternateur. La tige 24 est munie d'une bague d'arrêt 26. L'embout 23 pénè- tre dans un logement 27 pratiqué dans le bottier de l'alternateur tandis que la partie inférieure de la tige 24 est maintenue libre en rotation dans un tourillon 28 emmanché à force dans une ouverture pratiquée dans embase 20. Ainsi le montage décrit ci-dessus permet la rotation de l'alternateur autour de l'axe formé par la tige 24. Un ressort de rappel 29 prend appui d'une part sur la tige 24 et d'autre part sur une portion saillante 30 des tôles 16, traversant la paroi 31 séparant les deux cavités du bottier. Le montage des éléments décrits ci-dessus est très aisé puisque le système d'embrayage et de support est déjà tout monté sur ltem- base 20 et qu'il suffit pratiquement d'appliquer celle-ci sur la base du bottier pour terminer l'assemblage de l'alternateur puisqu'il suffit d'introduire la tige 24 munie de l'embout 23 dans la cavité 27, de faire tourner la tige 24 pour bander le ressort 29 et d'engager l'extrémité du ressort dans la partie saillante et rabattue d'une des branches supérieures du circuit magnétique et de fermer le bottier par engagement de l'embase 20. On obtient ainsi un alternateur dont l'arbre est capable de pivoter autour d'une tige 24 servant à la fois de pivot et de pièce de fixation à un ensemble utilisateur, par exemple le cadre d'une bicyclette ou analogue. Pour pouvoir assurer à l'alternateur deux positions stables ctest-à-dire une position de repos lorsque le galet ne touche pas la roue de la bicyclette et une position de service correspondant à une position de l'alternateur telle que le galet prend appui sur cette roue, l'alternateur selon l'invention comporte un cliquet déclencheur 32 pivotant autour d'un axe 33 solidaire de ltem base 20 ainsi le passage de la position repos à la position travail se fait par rotation autour d'un axe parallèle à l'arbre du rotor de l'alternateur. Ainsi en position travail le galet est parfaitement tangent à la surface de la roue d'entraînement ce qui facilite le mouvement par un meilleur contact. La figure 2 illustre le fonctionnement du cliquet déclencheur. Le cliquet 32 est muni d'un ressort de rappel 34 fixé à l'une extrémité à une portion 35 du cliquet et à l'autre extrémité à l'axe 33. En position de repos, un prolongement aplati et cémenté 36 du support 25 pénètre dans une encoche étroite 37 réalisée dans le cliquet 32, bloquant l'alternateur dans une position angulaire prédéterminée autour du pivot 24. Une action mécanique exercée sur une patte 38 solidaire du cliquet 32 dégage le prolongement 36 de l'encoche 37 permettant la rotation de l'alternateur autour du pivot 24 sous l'effet du ressort 29, cette rotation s'effectuant dans le sens des aiguilles d'une montre dans le cas particulier de la figure 2.Une butée 39 solidaire du cliquet 32 prend appui sur une butée correspondante ménagée sur la surface de embase 20 et empêche la rotation du cliquet sous l'effet du ressort 34 tandis que la rotation de l'alternateur autour du pivot 24 est stoppée par le contact du galet 10 sur la roue d'entratnement de l'alternateur. L'extrémité 36 au support 25 se trouve alors dans la zone définie par une découpe large 40 du cliquet 32, c'est-à-dire sans contact mécanique avec le cliquet. Ainsi en position de service, le galet est en contact avec la roue d'entranen'ent tandis que le support du pivot ntest pas en contact avec le cliquet déclencheur: si la roue d'entranement est voilée, il y aura oscillation de l'alternateur agissant contre le ressort 29, l'amplitude de l'os- cillation autorisée étant déterminée par la largeur de la découpe 40.Le ressort a tendance à ramener ltextrémité cémentée 36 vers le centre de la découpe, dans le cas d'une oscillation d'une amplitude exceptionnelle il viendrait seulement porter sur la rampe adoucie de cette déccupe. On voit ainsi que l'alternateur selon l'invention présente non seulement de nombreux avantages dus notamment à l'économie réalisés dans la fabrication des pièces et le montage de ces pièces mais aussi des avantages de fonctionnement par le fait que tous les frottements sont réduits au minimum : diminution du couple résistant, bonne adhérence galet-pneu, allègrement de la pression du galet sur le pneu, régularité de fonctionnement dans des conditions variables et en particulier dans les cas où la roue d'entraînement est voilée. La description ci-dessus se référait à un alternateur mais il est bien entendu que l'invention s'applique aussi bien à des générateurs de courant continu. REVESiDICATIONS 1 - Générateur de courant pour véhicule à roue et actionné par la roue comprenant un rotor composé d'un arbre terminé à une extrémité par un aimant cylindrique multipôle et à l'autre par un galet d'entraSnement l'ensemble tournant dans un coussinet emmanché dans le bottier en matière isolante moulée, un mécanisme appliquant le dit galet sur la dite roue caractérisé par le fait que l'arbre est épaulé et que la distance entre la face de l'aimant est très légèrement supérieure à la hauteur du coussinet de manière à ce que l'emmanchement du galet sur l'arbre se fasse sans précaution jusqu'à la butée de l'épaulement et que la rotation soit libre, la fermeture définitive du boîtier se faisant rapidement par simple embottement sans vissage de l'embase, sur la partie inférieure du boîtier ladite embase portant déjà tout assemblé le mécanisme appliquant le galet sur la roue. 2 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le bottier en matière thermodurcissable légèrement élastique tel que 1'A.B.S. chromé comporte deux logements l'un pour le stator l'autre pour le système permettant le pivotement de l'alternateur avec une communication entre les deux logements 3 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le stator comprenant le circuit magnétique à brancher (8 ou 10) et la bobine est introduit dans le logement dans un sens tel que la saillie d'une des branches pénètre dans la zone de communication entre les deux logements. 4 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 2 caractérisé par le fait que la partie du galet en regard dudit coussinet est protégée par une rondelle lisse en matériau présentant un faible coefficient de frottement avec le matériau du coussinet. 5 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 2 caractérisé par le fait que ledit rotor prend appui sur ledit coussinet par l'intermédiaire d'une rondelle lisse en matériau présentant un faible coefficient de frottement avec le matériau du coussinet. 6 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que ledit coussinet est en métal fritté. 7 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que ledit galet comporte les matériaux connus sous la dénomination commerciale nylon et i' " delrin ". 8 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le mécanisme de pivotement peut entre entièrement monté sur ltembase 9 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 8 caractérisé par le fait que le boîtier comporte une nervure la base une gorge tels que ltemboltement est possible aux aux propriétés élastiques des matières synthétiques utili- sées. 10 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 8 caractérisé par le fait que ledit pivot est disposé à l'intérieur d'un tourillon métallique formant coussinet emmanché à force dans une percée réalisée dans une embase en matière thermodurcissable formant couvercle inférieur dudit bottier. 11 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la. reven- dication 10 caractérisé par le fait que le pivot comporte une bague d'arrêt et un ressort, le dit ressort prenant appui sur le pivot par une extrémité sur la saillie d'une branche du stator par l'autre extrémité. 12 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 10 caractérisé par le fait que ladite patte de fixation comporte un prolongement coopérant avec une encoche d'une pièce métallique formant cliquet et disposée rotative autour d'un axe solidaire avec ladite embase. 13 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 11 caractérisé par le fait que ladite pièce métallique formant cliquet est rappelée par un ressort, le dit cliquet, lorsqu'il est libéré et soumis au ressort vient buter sur un bossage de 1' embase. 14 - Générateur de courant pour véhicule à roue selon la revendication 11 caractérisé par le fait que ladite pièce métallique formant cliquet comporte une seconde encoche relativement plus large que la première, la position de cette encoche, sa largeur et sa forme comportant une rampe douce définissant une plage de positions angulaires dudit bottier autour dudit pivot correspondant aux positions dudit galet en contact avec ladite roue d'en traînement .