Brevet FR2293354A1 — publié le 19760702

La présente invention concerne les éléments électriques fondamentaux et le secteur technique des pneumatiques, en nartiru- lier pour les véhicules tels les cycles, motocvcles ou autres en gins munis de pneumatiques, en vue d'engendrer directement de nar les dits pneumatiques coopèrant avec un ou des stators relativement fixes, de l'énergie sous forme électrique destinée aux multiples applications propres à l'énergie électrique. Il est bien connu, qu'actuellement sur les véhicules en général, l'énergie électrique est produite par des générateurs indépendants, tels dynamos, alternateurs, entraînés mécaniquement en rotation soit par le moteur soit encore nar les roues, par l'intermédiaire de transmission appropriée. Dans le cas de hi.cyclettes, le générateur électrique est constitué par un petit alternateur muni d'un galet d'entrainement aui lors de la mise en fonctionnement est mis en appui souple sur le flanc du pneumatique d'une des roues en vue de son entrainement en rotation par friction. L'on concoit nue dans cette réalisation l'entrainement mécanique de l'alternateur est tron rudimentaire et de ce fait d'un très faible rendement éneraétiaue, ce qui conduit à une fatigue sunplémentaire du cycliste. Suivant une caractéristique de l'invention, le Dneumatioue de l'engin , outre ses fonctions habituelles initiales Drincipa- les de roulement élastique et d'adhérence est également rendu maqnétique de par sa conformation, de manière à constituer directement l'organe tournant en général (rotor, inducteur) disposé ju- dicieusement en reqard d'un stator nlacé sur une partie, par exemple fixe, de l'engin, (telle fourche d'un cycle), de manière à aboutir à un mouvement relatif entre rotor et stator; cette disposition formant un machine électrique tournante engendrant lors de la rotation de la roue ou/et du stator des courants électriques destinés à toutes applications inhérentes à une fonction de l'engin propre à toutes celles possibles de l'énergie sous forme électrique. Suivant une autre caractéristique, e pneumatique est rendu magnétique Dar l'incorporation lors de son moulage ou de manière rapportée de corns magnétiques disposés de préférence sur ses flancs sous forme de produits magnétiques pulvérulents ou non, ou encore sous forme d'éléments magnétiques flexibles ou non iu dicieusement mis en nlace aux fins de créer une ou plusieurs al- ternances de zones aux propriétés magnétiques opposées. Suivant une autre caractéristique le stator est disposé en renard des narties magnétiques du pneumatique suivant un entrefer fixe ou règlable et comporte un noyau magnétique avec à ses extrémités des épanouissements épousant les zones magnétiques du pneumatique et établis le plus souvent à une distance égale/au nas- périphérique des zones aux pronriétés magnétiques opposées du pneumatique. Un ou des solénoïdes enroulés sur le noyau magnéti- que constituant une ou des bobines concentriques ou non munies de bornes pour réaliser les connexions électriques. Un carter de protection non magnétique enveloppant le stator tout en autorisant l'évacuation thermique en cas d'échauffements. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Pour fixer l'objet de 1 l'invention, sans toutefois le limiter dans le dessin annexé La figure 1 est à petite échelle une vue d'un générateur électrique connu monté sur un cycle et entraîné mécaniquement nar friction sur le flanc du pneumatique de la roue. La figure 2 est une vue schématique partiel le de fae, d 'un pneumatique selon l'invention avec une zone magnétique continue sous forme de couronne fractionnée en secteurs aimantés de pôles alternativement contraires. La fiqure 3 est une vue schématique nartielle de face, d'un pneumatique selon 1 'invention avec une zone magnétique continue sous forme d'aimants permanents placés les uns à la suite des autres avec des nolarités identiques se faisant face. La figure 4 est une vue schématique partielle de face, d'un pneumatique selon l'invention avec une zone comportant des secteurs magnétiques non aimantés ni aimantables en alternance avec des secteurs de longueur voisine aucunement magnétiques. La figure 5 est une vue schématique en perspective d'un stator selon l'invention. La figure 6 est une vue de profil en coupe transversale d'un pneumatique magnétique disposé en regard d'un stator en vue de la formation d'un courant électrique. Les f, qures 7 et 8 sont respectivement une vile de face et une vue de profil en coune transversale d 'tine variante d'un stator. La figure 9 illustretrois ondes magnétiques disposées resnectivement par rangées parallèles placées en regard de un ou plusieurs stators côte à cote ou placés à la suite les uns des autres nu mixtes. La figure 10 est une vue de face d'une réalisation en variante où 1 l'aimant permanent est incorporé dans le stator, tandis que la variation du flux est obtenue par le pneumatique avec une alternance de parfies magnétiques perméables avec des p-arties alîcune- ment maanétiaues tel que renrésenté fiqure 4. Selon la présente invention, le pneumatique 1 utilisé et mon- té à la façon connue sur la jante d'une roue nour ses fonctions habituelles de roulement élastique et d'adhérence est rendu magnétique sur ses flancs et/ou siir sa bande de roulement pour former une succession de zones magnétiques aux propriétés opposées coopèrant avec un ou des stators 2, fixes en position, de manière à former une machine tournante électrique et à engendrer directement lors du mouvement relatif entre pneumatique et stator un ou des courants électriques de caractéristiques déterminees et utilisables pour toutes applications. Ce pneumatique 1 est établi lors de son moulage, réalisé à la façon connue, avec uneincornoration de charqes sous forme de poudres magnétiques (tellesque céramiques, métaux et oxydes métalliques) oui donnent une perméabilité magnétique à la matière souple et/ou un pouvoir magnétique d'aimantation permanente ou non suivant des zones alternées aux propriétés magnétiques opposées Ces charges de poudres magnétiques peuvent en-dehors de 1 leur fonction magnétique venir en déduction ou en remplacement des charges de carbone entrant dans la composition de la matière souple du nneumatique et destines à résister à l'abrasion.En effet de par leur coefficient important de dureté/ces poudres magnéti- ques peuvent contribuer en outre à renforcer la résistance de la bande de roulement ou/et de la rigidité transversale du pneumatique Ces charges de poudres magnétiques sont disposées concentriauement suivant une ou plusieurs rånges. soit sur les flancs 11 du pneumatique. soit encore circulaire en rubans parallèles sur la bande de roulement 12. Selon une autre réalisation le pneumatique 1 reçoit lors de son moulaqe, des aimants nermanents 3 ou des éléments perméables magnétiquement, flexibles ou non, disposés longitudinalement ou transversalement et judicieusement mis en place dans le moule. On note également que les aimants permanents ou éléments 3 peuvent être rapportés sur un pneumatique existant et être fixés par collage, emmanchement, cloutage ou autrement sur la face in terne ou externe des flancs du dit pneumatique. On note également que dans le cas d'une disposition extérieur re des éléments magnétiques 3, ces derniers peuvent nu non entre encastrés et fixés pra des adhésifs complémentaires à seule fin d'accroître la cohésion avec le pneumatique. Il faut noter que les éléments magnétiques 3 peuvent être in corporés au pneumatique 1 suivant divers états magnétiques. Ils peuvent être en effet soit sans aucun magnétique permanent possible ouinitial c'est-à-dire sans propriété coersitive, puis rendus éventuellement et ultérieu rement permanent par l'action d'un champ magnétique extérieur ju dicieux, pour ceux présentant des propriétés coersitives, soit en core posséder initialement un magnétisme permanent. Lors de l'incorporation des éléments 3 il peut étalement être fait annel à un champ magnétisme externe pour orienter automati quement les dits éléments. Ce nneumatique 1 ainsi réalisé pt monté à la façon connue sur la ou les roues de l'engin Dour former ainsi rotor inducteur nar la succession de zones aux propriétés/magnétiques opposées et se présenter avec un entrefer judicieux en reqard du ou des stators 2 de manière à constituer une machine tournante électri- que. Chaque stator 2 fixe, comporte un noyau magnétique 2 en fer ou matériau magnétique doux de préférence divisé, ou en toute autre matière perméable magnétiquement et nrésente à ses extré mités des épanouissements 22 écartés l'un par rapport à l'autre et épousant la zone magnétique du pneumatique magnétique tel qiie décrit. Il faut considérer que la distance b formée entre les épanouissements 2 est égale ou multiple entier du pas péri phérique c de chaque zone de propriétés magnétiques opposées, en l'occurence la longueur de chaque élément magnétique 3 du pneu matique 1. Le noyau magnétique 2 est pourvu d'un solénoide formé d'un fil électrique isolé pour constituer une ou plusieurs bobines 4 concentriques. juxtaposées ou mixtes destinées à etre parcouru par le courant électrique à la façon bien connue des macines é lectriques tournantes. par suite de la rotation relative du pneu matique magnétique par rapport au stator. Des bornes 5 et 6 du stator 2 permettent la connexion d'un ou de circuits électriques de distribution aboutissant aux organes récenteurs alimentés quelconques. Ce stator 2 est monté sur une nartie de l'engin en regard du pneumatique avec un jeu a subsistant entre les épanouissements 22 et les parties magnétiques du pneumatique 1, comme illustré figure 4, ce jeu constituant l'entrefer pouvant etre fixe ou va riable. Il faut considérer aue chaque stator 2 est protégé totalement ou en nartie nar un carter 7 non magnétique réalisé avec des ouvertures et/ou ailettes, moyen de ventilation pour autoriser l'évacuation thermique due aux échauffements inhérants aux pertes de rendement électrique. Ce carter peut éventuellement supporter des déflecteurs de houes et tous corps étrangers indésirables... Il est bien évident qu'il est possible de disposer un ou plusieurs stators 2 en regard d'un pneumatique pour la formation,par leur décalage judicieux, de courants électriques monophasés ou po lyphasés Selon cette disposition l'on conçoit nue le pneumatique ma qnétique 1 agit en combinaison avec le ou les stators 2, et lors des mouvements relatifs pneumatique-stator, devient alors un gé nérateur électrique. Corollairement, il est également possible d'obtenir un entraînement en rotation nar action d'un courant électrique extérieur alimentant le ou les stators 2 pour agir magnétiquement sur le dit pneumatique maanétisuè. L'ensemble constituant alors un moteur électrique Il faut remarquer qu'en remplacement des stators 2 décrits il est possible de mettre en action des caDteurs magnétiques ne produisant pas un courant d'énergie directement utilisable mais plutôt des sianaux électriques exploitables en vue d'usaqes divers tels compte-tours, compteur kilométrique, On remarque également comme illustré figure 9, qu'il est possible de disposer sur un même pneumatique 1 plusieurs ranaées concentriques ou parallèles de zones magnétiques, ; mises en retard de stators 2 oii de capteurs indépen- dants ou non pouvant être aussi disposés à la suite les uns des autres ou côte à côte. Ces dispositions autorisent la circulation de courants électriques galvaniquement indépendants les iins des autres pour annlications nécessitant un isolement galvanique en- tre elles. Les avantages de ces disnositions ressortent bien de la description, et on souligne en particulier dans le cas de bicyclettes munies de pneumatiques magnétiques - un rendement mécanique parfait, par élimination de résistances mécaniaues dues à l'entraînement par friction de l'alternateur. - élimination de pannes mécaniques dues au montage et à ltentraî- nement de la dynamo. - élimination de l'usure du pneumatique par la friction avec le galet. - élimination du dispositif de verrouillage et de mise en nression du galet de l'alternateur sur le pneumatique Dour l'obtention de l'entraînement mécanique en rotation. Selon l'invention un simple interrupteur électrique provoque la fermeture ou l'ouverture du circuit électrique. - si.mplicité du système avec possibilité d'adjonctions électri- ques. - silence de fonctionnement. On remarque également selon l'invention qu'il est possible d'ad5oindre un dispositif mécaniaue nour autoriser la variation de l'entrefer en fonction de la vitesse nour pallier alix différences de tension liées aux différences de vitesse. A titre d' exemple, ces dernières peuvent être régularisées soit par des diodes Zoner tête-bèches montées en parallèle sur la ou les bobines de chaque stator, soit encore par des résistances commutées et tout autre système. Il est également possible pour pallier aux variations de tension : d'intercaler en série une self induction destinée à op Doser une impédance croissante au fur et à mesure que la tension et la fréquence augmenteront ; de prévoir un nnvau magnétique dii stator en matériau convenable et présentant des pertes en fonction croissante avec la fréquence ; de disposer en série ou en parallèle des résistances augmentant ou diminuant leur résistance en fonction de leur température variable engendrée nar le cou- rant électriqiîe les parcourant et nronortionnellr à la tension. Il est évident que tous les types de régulateurs mécaniques. magnétiques. électriques et électroniques peuvent être utilisés. Fnfin on note également nue selon l'invention, il ost possi- ble de fixer des éléments maqnétiques directement sur la jante de la roue indépendamment du nneumatiaue. T'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d' application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS i- Pneumatique magnétique et stator, caractériséspar le fait qu'en dehors de sa fonction de roulement élastique et d'adhéren ce, le dit pneumatique magnétique de par son mouvement par rapport au stator disposé en regard constitue directement les parties,inducteur et induit, pour engendrer ou recevoir des courants électriques, destinés à toutes applications inhérentes. 2- Pneumatique magnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est rendu magnétique suivant ses flancs et/ou sa bande de roulement par l'incorporation lors de son moulage d'éléments magnétiques pulvérulents ou non pour constituer une ou des couronnes fractionnées en zones magnétiques aux proprié tés opposées alternées disposées en succession suivant une ou plusieurs rangées concentriques. 3- Pneumatique magnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le pneumatique est rendu magnétique par l'incor- poration lors de son moulage d 1 éléments magnétiques ne pouvant éventuellement être, ni devenir des aimants permanents disposés transversalement ou longitudinalement en alternance régulière ou non. 4- Pneumatique magnétique selon la revendication 1, caractérisé par le fait' que les éléments magnétiques sont rapportés et fixés sur la face interne ou externe d'un pneumatique existant. 5- Pneumatique magnétiue selon les revendications 1-2-3 et 4 prises~ séparément, 'caractérisé par le fait que les zones magné tiques sont formées par des aimants permanents placés côte à côte avec des polarités identiques disposées en regard. 6- Pneumatique magnétique et stator selon les revendications 1-2-3 et 4 prises séparément, caractériséspar le fait que les zones magnétiques sont constituées par des éléments magnétiques non permanents alternés avec des espaces ou autres éléments aucunement magnétiques, tandis que la caractéristique générateur de flux étant incluse dans le circuit magnétique du ou des stators\ ou capteurs constitué par un ou des aimants ou électro aimants. 7- Pneumatique magnétique selon les revendications 1-2 prises ensemble, caractérisé par le fait que es éléments magnétiques pulvérulents ou non sont orientés magnétiquement par la présence d'un champ magnétique externe au moment de leur positionnement dans le pneumatique, et/ou lors de la vulcanisation et/ou prise de l'adhésif ou autre système de fixation. 8- Pneumatique magnétique selon les revendicationsBl-2-3-4-5 et 7 prises séparément, caractérisé par le fait que les éléments magnétiques à aimantation permanente partielle initiale ou non ont leur aimantation permanente renforcée ultérieurement après leur mise en place par l'action d'un champ magnétiseur externe. 9- Pneumatique magnétique et stator selon les revendicationsi et 2 prises ensemble , Caractérisés par le fait que chaque stator comporte un noyau magnétique avec à ses extrémités des épanouissements épousant la partie munie des zones magnétiques du pneumatique avec un entrefer relativement réduit et suivant un pas périphérique multiple de-celui correspondant à chaque zone de propriété magnétique opposée; des soléno'ides en fil électrique isolé étant enroulés sur le noyau magnétique pour engendrer ou recevoir le courant électrique à l'aide de connexions constituées par des bornes ; un carter de protection non magnétique avec moyen de ventilation et/ou de refroidissement. 10- Pneumatique magnétique et stator selon les revendications 1-2-3-4-5-6-7-8 et 9 prises séparément, caractérisés par le fait que dans le cas de plusieurs rangées concentriques ou parallèles de zones magnétiques à chaque rangée peut etre mis en regard un ou plusieurs stators indépendants ; les stators étant disposés à la suite les uns des autres,ou côte à cote ou mixtes, décalés ou non par rapport au pas des zones à un instant donné. 11- Pneumatique magnétique selon les revendications 1-2-3-4-56-7 et 8 prises séparément , caractérisé par le fait que dans le cas d'une ou plusieurs couronnes concentriques ou parallèles de zones magnétiques, chaque couronne peut être mise en regard d'un ou plusieurs capteurs permettant la détection magnétique disposés à la suite les uns des autres ou côte à côte ou mixtes, décalées ou non par rapport au pas des zones à un instant donné. 12- Pneumatique magnétique, stator et capteur magnétiques,carac térisés selon les revendications 1-2-3-4-5-6- 7-8-9- 10-et 11 pri ses séparément en vue de la disposition de capteurs et stators en regard d'une ou plusieurs rangées de zones magnétiques d'un pneumatique disposés à la suite les uns des autres ou côte à côte ou mixtes, décalés ou non par rapport au pas des zones à un instant donné. 13- Pneumatique magnétique et stator selon les revendications 1, 2-3-4 5-6-7-8-9-10-11 et 12, prises séparément, caractérisés par le fait que.l'entrefer est rendu règlable pour pallier aux dif férences de tension en fonction de la vitesse du mouvement re latif pneumatique stator ou capteur. 14- Pneumatique magnétique et stator selon les revendications 1 2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12 et 13 prises ensemble,caractérisés par le fait que des régulateurs mécaniques, magnétiques , électriques et électroniques sont prévus pour régulariser les différences de tension en fonction de la vitesse. 15- Pneumatique magnétique et stator selon les reVendications 1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13 et 14 prises ensemble, caractéri sés par le fait que le ou les stators peuvent etre totalement "ou partiellement remplacés par des capteurs magnétiques possé dant en substitutiNon ou en supplément du ou des solénoïdes, un ou des éléments quelconques sensibles au magnétisme destinés aux mêmes fins ou complémentaires de celles possibles avec le ou les stators à solénoides tels que ceux décrits dans les revendications 6 et 9.