Brevet FR2183581A1 — publié le 19731221

Dans la demande de brevet E.U.A. N0159 292 déposée le 2 Juillet 1971 au nom du même Demandeur et intitulée t'Apparatus and Process for Developing Electromagnetic Energy from Tire Plexure", on a décrit l'idée fondamentale d'utilisation de la flexion des pneumatiques comme source d'énergie et on a fait ressortir les nombreux avantages pouvant découler d'un tel agencement. Il est intéressant de pouvoir obtenir de l'énergie d'une source qui n'a pas encore été exploitée, c'est-à-dire de la flexion des pneumatiques et l'énergie électrique ainsi obtenue peut procurer de nombreux renseignements utiles concernant les conditions du pneumatique, comme par exemple un gonflage excessif, un gonflage insuffisant, un surchauffage, etc. Les informations de ce genre permettent également de connattre la vitesse de rotation du pneumatique et aussi de déterminer l'efficacité de l'antidérapage. En déterminant la vitesse de rotation des diverses roues du véhicule, on peut savoir si le véhicule est ou n'est pas en état de dérapage. Il est certain que la possibilité d'obtenir de l'énergie électrique d'une source qui a été négligée jusqu'à maintenant, à savoir la flexion du pneumatique, constitue une innovation précieuse. La présente invention vise à réaliser les objectifs importants qui ont fait l'objet de la demande précitée, sur un mode encore plus perfectionné en utilisant la flexion du pneumatique. Dans ce cas, le dispositif comporte un agencement diffé- rent de composants électromagnétiques et de l'accouplement du type embrayage entre le dispositif électromagnétique et le mécanisme chargé de le faire fonctionner, à savoir que l'une des parties est fixée à la roue et que l'autre partie est assujettie au pneumatique et se déplace quand le pneumatique fléchit. La présente invention offre l'avantage inhérent d'etre un un ensemble autonome qui est logé dans un pneumatique et qui est bien protégé. Le courant engendré peut émettre un signal qui ne subit aucune influence ou pratiquement aucune influence des con disions externes. En conséquence, les principaux buts de l'invention sont - de réaliser un ensemble unitaire perfectionné, pouvant être logé à l'intérieur d'un pneumatique et qui est actionné par la flexion normale du pneumatique pour produire un signal capable de contrdler les conditions du pneumatique, telles que le gon Plage, la température, la charge, etc ; - de réaliser un dispositif perfectionné qui utilise la flexion normale du pneumatique comme source de courant pour produire de l'énergie électrique utilisable pour des applications variées, comprenant, de façon non limitative, l'éclairage, l'envoi de signaux à fréquence élevée, d'ondes soniques, etc. - d'une façon plus générale, de créer une source d'énergie qui n'a pas encore été exploitée sur un mode plus ou moins analogue à celui décrit dans la demande de brevet précitée. Selon l'invention, un dispositif pour obtenir de l'énergie à partir de la flexion d'un pneumatique est caractérisé en ce qu'il comprend un organe en liaison de fonctionnement avec une partie de la roue-, entrainé en fonctionnement avec cette dernière et occupant une position radiale fixe sur ladite roue ; un piston coopérant mobile, par rapport à cet organe, dans un sens radial en réponse à la flexion du pneumatique qui se produitlors- que le pneumatique vient en contact avec le sol au cours de chaque révolution ; un élément élastique pour éloigner ledit piston dans un sens radial opposé ; un mécanisme d'entrainement dans le piston capable d'un mouvement transversal limité dans ce dernier; et un générateur ayant une roue dentée avec laquelle vient en contact le mécanisme d'entrainement pendant le mouvement de vaet-vient du piston pour entrainer ledit générateur. Avantageusement, le générateur est disposé perpendiculairement à la course radiale du piston. La description détaillée qui suit permettra de mieux comprendre l'invention et les objectifs *we cette invention permet de réaliser. Cette description se réfère aux dessins annexés dans lesquels La fig. l est une coupe d'un pneumatique de véhicule automobile comportant le dispositif selonl'invention; l'organe d'action nement est représenté en deux positions, à savoir une position en trait plein dans laquelle il est entièrement enfoncé par contact avec le sol et une position en tirets qui montre l'organe d'actionnement après que la section correspondante du pneumatique a tourné pour ne plus être en contact avec le sol. La fig. 2 est une coupe & plus grande échelle de l'organe d'actionnement. La fig. 3 est une coupe par la ligne 3-3 de la fig. 2. Les fig.,4A à 4D sont des vues progressives montrant la façon dont l'organe d'actionnement alimente le générateur aussi bien pendant la course ascendante que pendant la course descendante. La fig. 5,enfin,estunschéma synoptique montrantla façondont le courant électrique fourni par le dispositif électromagnétique peut servir d détecter un dérapage ou patinage de la roue. En se référant tout particulièrement aux fig. l et 2, un manchon 12 de construction tubulaire est fixé à une roue 10. La fixation du manchon 12 à la roue peut se faire par soudage ou par un autre assujettissement mécanique, comme on peut le voir en 14. Pendant que le manchon tourne avec la roue 10, il reste radialement fixe par rapport à cette roue. A l'intérieur du manchon 12, un piston 20 coulisse en un mouvement de va-et-vient et comprend une section fendue 21 qui lui permet de se mouvoir par rapport à une roue dentée 22 présentant plusieurs dents régulièrement espacées 24. Le piston 20 est animé d'un mouvement de va-et-vient dans le sens radial, comme indiqué par la flèche à deux tetes 25. Le piston 20 est maintenu dans une position normalement éloignée à l'aide d'un ressort 26 qui est comprimé entre ltextrd- mité 27 du manchon 12 et l'épaulement 28 du piston 90. Le piston 20 comporte une tête 70 qui vient en contact avec la surface intZ- rieure 32 du pneumatique 10 de sorte que lorsque la section associée du pneumatique vient en contact avec le sol, elle forme un méplat 34, c'est-à-dire que la section du pneumatique est radialement aplatie et la tête 30 remonte jusqu'au moment où la section associée du pneumatique se libère du contact avec le sol et est rappelée à sa forme initiale aussi bien par l'élasticité nntlrelle du pneumatique que par la pression de gonflage établie à l'intérieur 36 dudit pneumatique. Lorsque le piston 20 se déplace vers le haut (voir figure 4B), une cheville 50 c action de came, maintenue par un verrou flexible 52 dans une ouverture 54, vient en prise avec l'une des dents 24 pour la déplacer de la position indiquée dans la partie de droite de la figure 4A à la position de la figure 4C. A l'extrémité supérieure de la course du piston (figure 4C), l'extrémité 56 de la cheville 50 vient en prise avec une surface de came fixe 58 ce qui oblige la cheville 50 à se mouvoir vers l'intérieur. Après que le piston 20 a atteint la limite supérieure de sa course, il change de sens et se déplace de la position de la figu- re 4C à la position de la figure 4B et de nouveau 1? position de la figure 4A (c'est-à-dire la position du début du cycle), ce mouvement de retour étant commandé par le ressort 26 a mesure que la section du pneumatique se dégage avec le sol.Pendant la course descendante, l'éxtrémité 56 de la cheville 50 se déplace au-delà de la dent 24 jusqu'au moment où cette extrémité 56 touche la surface de came 62 dans le manchon 12, de sorte que l'éxtrémité amenée à l'extérieur en vue d'une coopération vec la dent suivante 24 lors do la course ascendante suivante du piston 20. Pendant la course descendante, c'est une autre cheville 50' qui actionne la roue dentée étant donné que l'agencement des surfaces de came 58' et 62' est inversé de sorte que la cheville 50' se rapproche de la roue dentée pendant son mouvement descendant (figure 4D) et subit un retrait pendant la course ascendante (figure 4B). Le but de ce node réalisation de L#invention est de faire tourner la roue dentée génératrice 22 en réponse à une petite course du piston 20. On comprend que la rotation du pneumatique se fait à une considérable et la caractéristique indispensable est l'établissement d'une force de propulsion suffi sente du générateur sens avoir à donner au piston 20 une longueur de course excessive pouvant voir une action destructrice sur le pneumatique.Le piston 20 est guidé dans une surface cylindrique 54 formant portée à l'extrémité du manchon 12 et en prévoit une longueur de portée suffisante pour permettre un va-et-vier.t linéaire du piston, contre il est indiqué par la flèche à deux tttes 25. La limite supérieure de la course du piston est déterminée par une butée annulaire 66 formée d'un seul tenant avec l'extré- mité 30 et venant contre la face 27 à l'extrémité du manchon 12. Pendant chaque course de va-et-vient du piston 20, les chevilles 50 et 50' se déplacent vers l'intérieur et vers l'exté- rieur, en étabilssement une prise avec l'une des dents 24 et en impriment une force de rotation à la roue dentée 22. Alors que la roue 22 tourne, ce mouvement de rotation entratne également un arbre 70 nui est relié à une armature 72. Cette armature 72 coupe les lignes de force entourant une bobine 74/et une série de balais 76 qui sont chartes par des ressorts 78 viennent porter contre un collecteur 80 pour faire passer du courant électrique dans un circuit ayant une destination utile quelconque.Les extrémités 81 de l'arbre 70 sont montées dans des paliers anti-friction 84,comme indiqué sur la figure 3. Si l'on se réfère mainatenant à la fugire chaque dispositif émet un signal à fréquence élevée tu un autre signal et les quatre dispositifs associes chacun à lùne des roues du véhicule sont désignés par les références 140, 142, 144 et 146. Ces quatre dispositifs transmettent chacun un signal qui indique la tesse de rotation de la roue associé, ce signal passant par un conduc- teur associé 148 dans la direction de le flèche 150 pour arriver dans un circuit comparateur 152.Ce comparateur détermine si une roue tourne plus lentement que les autres et il transmet le signal correspondant à travers un conducteur 154 à un régulateur de freins 156 comportant des liaisons hydrauliques 158, 160, 162 et 164 avec les freins 166 associés à chacune des quatre roues du véhi- cule. Dans le cas du blocage de l'une des roues, par exemple de la roue associé à l'émetteur 142, cp qui indique Ur dérapage, la force de serrage du frein est réduite de sorte que la roue pourra reprendre sa vitesse normale. Ainsi chaque dispositif peut émettre un signal qui n'indique pas seulement l'état du pneumatique mais aussi la vitesse de la roue. L'invention englobe zgalement la possibilité d'utiliser un signal sortant du dispositif pour indiquer les conditions des pneumatiques et la vitesse des roues ou une combinaison des deux, c'est-à-dire qu'on dispose d'un réglage parfait d'anti-dérapage. En fonctionnement, à chaque fois qu'un pneumatique effectue une rotation et que sa section associée à l'extrémité 30 du piston 20 vient en contact avec le sol, le piston 20 est enfoncé du fait que le pneumatique forme un méplat ou "empreinte", Etant donné que le pneumatique subit de ce fait une compression radiale, le piston 20 se déplace vers le haut et ltextrémité 56 d'une cheville de eame (figure 4B) attaque l'une des dents 24 de la roue 22 en faisant tourner cette roue dentée 22 et en produisant de l'énergie électrique au moyen du générateur électromagnétique composé de l'armature 72 qui entoure une bobine 74. L'énergie électrique est transmise par les balais 76 et les collecteurs 80 aux circuits électriques comme on l'a expliqué.Alors que la section aplatie du pneumatique reprend sa forme initiale, la cheville 50 passe en regard de la roue dentée sur sa course descendante mais elle a déjà subi un retrait suffisant pour ne pas faire tourner la roue dentée. Cette course descendante est produite par le ressort 26 et quand le piston atteint son maximum d1allon- gement, la cheville 50 attaque la surface de came 62 pour s'allonger et permettre ainsi un nouvel actionnement de la roue dentée. Pendant la course descendante, la cheville 50' reste disponible pour agir sur la roue 22 (figure 4D). Dans ces conditions, la force du couple est transmise à deux reprises à la roue dentée 22 au cours de chaque révolution du pneumatique. La rotation du pneumatique 13 est suffisamment fréquente et l'énergie produite pendant chaque révolution de la roue et du pneumatique est suffisamment forte pour créer des impulsions très importantes d'énergie d'entrée par la flexion périodique du pneumatique. Pendant le premier contact avec le sol, la section du pneumatique est déformée en un méplat ou "empreinte" et ensuite cette section se sépare du sol et reprend son profil circonférentiel. L'énergie électrique produite de la façon décrite peut être interprétée et est également d'une force suffisante pour permettre son application pour divers réglages utiles, parmi lesquels le fonctionnement des divers feux pour améliorer la visibilité du véhicule, le déclenchement d'un signal d'alarme pour indiquer un gonflage insuffisant, un gonflavie excessif ou un surchauffage du pneumatique, etc ; le signal peut agilement permettre l'indication d'une décélération excessive de la roue ou même d'un blocage complet de cette roue, c'est-à-dire des paranbtres concernant le dérapage. On peut incorporer dans chaque pneumatique plus d'un dispositif et, quand il en est ainsi, une connexion-série permettra la production de la tension maximale et d'un courant constant en variante, la bobine de champ et les collecteurs associés peuvent être remplacés par des aimants permanents ; ou bien encore les dispositifs peuvent titre connectés en parallèle pour obtenir le courant maximal et une tension constante. On peut également obtenir un signal de sortie de chaque roue à l'aide d'un émetteur associé, l'information des émetteurs étant transférée à un circuit comparateur qui agit à son tour sur le régulateur des freins pour contrtler les freins correspondants. Il va de soi qu'on peut apporter diverses modifications aux modes de réalisation qui ont été décrits/uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour obtenir de l'énergie à partir de la flexion d'un pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend un organe en liaison de fonctionnement avec une partie de la roue, entrainé en rotation avec cette dernière et occupant une position radiale fixe sur ladite roue ; un piston coopérant mobile, par rapport à cet organe, dans un sens radial en réponse à la flexion du pneumatique qui se produit lorsque le pneumatique vient en contact avec le sol au cours de chaque révolution ; un élément élastique pour éloigner ledit piston dans un sens radial opposé ; un mécanisme d'entrainement dans le piston capable d'un mouvement transversal limité dans ce dernier ; et un générateur ayant une roue dentée avec laquelle vient en contact le mécanisme d'entrainement pendant le mouvement de va-et-vient du piston pour entratner ledit générateur. 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que le générateur est disposé perpendiculairement à la course radiale du piston. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe entrainé en rotation est fixé'rigidement au châssis de la roue par une fixation mécanique à ce dernier. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit organe est constitué par un manchon. 5. Dispositif pour obtenir de l'énergie à partir de la flexion d'un pneumatique, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de transmission de force disposés à l'intérieur du pneumatique et agencés pour se mouvoir circonférentiellement avec lui ; des moyens radialement mobiles en réponse à la flexion du pneumatique pendant la rotation de ce dernier et coopérant avec lesdits moyens de transmission de force ; un ensemble bobineaimant également à l'intérieur du pneumatique et occupant une position transversale par rapport à la direction du mouvement radial desdits moyens radialement mobiles ; et des moyens établissant une liaison d'entraînement débranchable entre les moyens à mouvement radial de va-et-vient et ledit ensemble bobine-aimant, pour convertir ainsi la flexion du pneumatique en courant électrique