Brevet FR2350479A1 — publié le 19771202

La présente invention est aite à dessein de disposer d'une source d'énergie à bon marché, inépuisable, non polluante, silencieuse et sans danger. Le secteur de la technique sur lequel porte l'invention et ltétat de la technique dans ce secteur sont bien connus; les possibilités d'applica- tions industrielles sont évidentes et multiples en tant que moteurs à poste fixe, notamment en vue de la production d'énergie électrique, moteurs mobiles routiers ou ferroviaires, moteurs marins, etc... La dénomination d'énergie artificielle se justifie par le fait que, dans ce moteur etcon- trairement aux idées reçues, l'énergie apparat de façon spontanée grace à certains artifices et sans apport extérieur sous quelque forme que ce soit. A proprement parler l'énergie artificielle ne revêt pas une nouvel- le forme amans le sens où on l'entend d'ordinaire.C'est tout simplement de l'énergie mécanique produite artificiellement. Les notions de théorie pure, non brevetables, ayant conduit à la présente réalisation, le déroulement logique de la mise en oeuvre de ces notions, le calcul complet des forces et couples mis en jeu, le robinet régulateur et quelques considérations sur la possibilité de l'existence du dit moteur font l'objet d'un opuscule séparé. Le moteur est composé de deux parties : le mécanisme moteur et le mécanisme équilibrant. Son schéma, exact dans les proportions de ses dimensions principales, hormis celles des accessoires, s'établit comme suit : I - MECANIS}NE MOTEUR - Les figures I et 2 en donnent respectivement l'élévation et le plan. Un balancier I, pouvant osciller sur un axe fixe 2 interrompu dans sa partie médiane, porte un axe 3 sur lequel s'articule une bielle 4 reliée à un maneton 5 du vilebrequin d'axe 6, muni de son volant. Ce même balancier présente un axe 7 autour duquel peut osciller un levier un 8 pourvu d'axe 9 sur lequel peut tourner un pignon 10 de rayon quelconque r0. Sur chacun des axes fixes II et I2 peut tourner un pignon (I3 et I4) de même rayon r0 que le pignon IO. Un lien flexible et inextensible I5, par exemple une chaînes s'enroule sur les pignons I3, IO et I4. L'une des extrémités de cette chaîne est fixée en bout de la tige d'un piston I6 pouvant se déplacer dans un cylindre I7 ouvert vers le haut. L'autre extrémité, engrenée sur le pignon 14, est constamment tirée par le ressort de traction 33.La tige du piston présente une ouverture transversale I8 de section-appropriée, circulaire, rectangulaire ou autre, dans laquelle peut s'engager la butée effaçable I9 sollicitée vers la droite en position de blocage du piston par le ressort de compression 20. La position de dégagement de la butée peut être obtenue par le mouvement du levier 21 commandé par la tige 22 portant le galet 23 roulant sur la came 24 liée au vilebrequin. La partie du cylindre située sous le piston est constamment alimentée en air comprimé fourni par une petite pompe 25 placée en bout du vilebrequin. Cet air, emmagasiné dans le réservoir 26 muni d'une soupape de sûreté 27, est admis sous le piston à la pression voulue, réglée par le robinet régulateur de pression 28 manoeuvré, par exemple, par une pédale.Deux manomètres indiquent la pression dans le réservoir et dans le cylindre. La butée effaçable I9, traversant la tige du piston, peut pousser et maintenir la touche 29 qui actionne le cliquet 30 pivotant sur l'axe 31 et appliqué par le ressort de compression 32 sur un disque à encoche solidaire du pignon I4. Un pignon 34, situé dans le plan du levier 8 et dont le cercle primitif passe par le centre de l'axe interrompu 2, est claveté sur l'arbre 35 (Fig. Iet2). Sur le pignon 34 est fixée la channe 36 attachée à son autre extrémité à l'axe 37 porté par le levier 8. Ce pignon 34 est tangent aux directions extrêmes de la chaîne 36 déterminées par les positions initiale et terminale H i et H t du centre H de l'axe 37 (Fig. 8). Le balancier présente aussi les axes 38 et 39 servant d'articulation -aux bielles 40 et 41 qui relient les mécanismes moteur et équilibrant. Les centres F et F' des axes fixes II et 12 sont placés aux foyers d'une ellipse de demi-grand axe OA. Le centre de courbure en A est le point K. L'arc de cercle A G G. est une portion du cercle osculateur en A. G. est la position initiale du centre G de l'axe 9, ie maneton étant alors en Mi, et Gt sa position terminale lorsque le maneton se trouve en Mt. Le centre W de l'axe interrompu 2 se trouve sur la perpendiculaire en E. à AK, à la distance de K égale au demi-grand axe 0A (Fig. I et 8). L'arbre 35 portant le pignon 34 se prolonge en deçà du plan de ce dernier et porte le pignon 42 claveté surrlui (Fig. 2). Les dimensions principales des organes énumérés ci-dessus ainsi que ceux du mécanisme équilibrant sont des multiples d'une longueur donnée n égale au rayon de manivelle du vilebrequin, ou le résultat d'un calcul. Ainsi le demi-grand axe de l'ellipse est égal à 5n; le demi-petit axe OB à 4n; le rayon k du cercle osculateur à 3,2n; la demi-distance focale OF à 3n; le segment de droite AG. à 3n; les côtés du triangle équilatéral S.W St à 2,5n; le segment KW à 5n; le bras de levier SH à 2n; le rayon WE à 2n; la bielle EM à 5n.(Fig. 8). 20- MECANISME EQUILIBRANT - Les figures 3 et 4 en donnent respectivement l'élévation et le plan. La roue dentée fixe 43 est clavetée sur l'axe 44 claveté lui-même sur le bâti. Cet axe porte deux galets fous 45, un de chaque c8té de la roue 43. Sur ces galets roulent les deux glissières 46 faisant corps avec les crémaillères 47 et 48 appelées crémaillères à glissières (Fig. 6). En outre, sur l'axe fixe 44 sont articulés, par paires symétriques, les bras 49, 50 et 51. Les bras 49 supportent à leur autre extrémité l'axe 52 sur lequel peuvent tourner deux galets fous 53 ; sur ces galets roulent les mêmes glissières 46. La roue dentée 54 tourne sur l'axe 52, entre les galets 53. Les roues 43 èt 54 engrènent respectivement avec les crimaillères 47 et 48.Les bras 50 portent l'axe 55 sur lequel peut tourrer ia roue dentée 56 qui engrène avec la roue dentée 57 portée par l'axe 58 lui-même maintenu par les bras 51. L'axe 58 porte aus -si deux galets fous 59 un de chaque caté de la roue 57. La crémaillère à glissières 60 Fig. 5) engrène avec les roues 54 et 56, les glissières 6I, faisant corps avec elle, roulant sur les galets 53 et 59. Dans un plan de front en deçà du plan de la roue 43 (Fig. 4) se trouve un pignon 63 claveté sur ltarbre 62.Le centre géométrique de l'arbre 62 occupe, en éléva tint, à peu près l'emplacement du centre de gravité du segment de cercle de rayon CX délimité- par le segment de droite Xi X -(Fig. 8). Un double i t joint de Gardan coulissant relie l'arbre de la roue 57 à l'arbre du pignon 63. La distance du plan de la roue 57 à celui du pignon 63 est telle que l'angle maximal de l'arbre intermédiaire du double Cardan avec la direction de l'axe de la roue 57 soit d'environ 300, valeur nettement inférieure à la limite théorique de 450 Le pignon 65 et le pignon 42 du mécanisme moteur sont reliés par la channe sans fin 64 (Fig. 2 et 4).Sur les axes 52 et 58 s'articulent lesbielles de liaison 40 et 41 déjà mentionnées. En ce qui concerne les dimensions, le certre géométrique C de la roue 43 se trouve sur le prolongement de K à la distance 6n de W (Fig.8). Le rayon r de cette roue 43 mesure r = 2/3 n pour raison d'encombrement. La roue dentée 54 de centre D a pour rayon 3,5 r. Le bras de levier de la crémaillère "coudée", ensemble des crémaillères 47 et 48, mesure donc 2,5 r. Les bielles de liaison 40 et 4I ont pour longueur 6n. Le point de rencontre V du bras 50 avec la crémaillère 60 est tel que CV = 5n. La parallèle, a la distance r, de la demi-droite VV', symétrique de la crémaillère VU par rapport à CV, coupe le prolongement de DC en X, centre de l'axe 58. La roue 57 a pour rayon r. Le centre Y de la roue 56 est à l'intersection de CV avec la perpendiculaire à VV' menée par X (Fig. 8). Le rayon r' du pignon 63 sera déterminé plus loin. La figure 7 présente, en élévation, l'ensemble dit moteur élémentaire. Le bâti de ce moteur élémentaire est constitué essentiellement par un socle et des flasques parallèles supportant notamment les axes 2, II, I2, 31, 35, 44, 62 ainsi que l'arbre moteur 6 et les accessoires. Pour que l'ensemble soit de construction plus "mécanique" les channes peuvent astre remplacées par des crémailleres à-glissières. L'équilibrage, statique et dynamique, relève des dessins de construction. FONCTIONNEMENT DU MECANISME MOTEUR - L'instant initial est celui où le maneton se trouve en haut de sa course, en M. (Fig. 8). Avant l'instant ini tial le piston I6 est bloqué en position haute par ia butée effaçable I9 qui maintient poussée vers la droite la touche 29 ; le pignon I4 est donc libéré de son cliquet. A l'instant initial le centre G de l'axe 9 est en Gi, l'axe 37 en Hi, l'axe 38 en Ni, l'axe 39 en Pi (Fig. 8).Le contour de la channe I5 entre ses points de tangence avec les pignons I3 et I4 est minimum ; du fait que le ressort 33 tire sur la chaîne, l'encoche liée au pignon I4 se trouve en place pour recevoir le cliquet 30 Fig. I). La came 24 est calée sur le vilebrequin de façon que le piston soit libe- ré à l'instant initial. Mais, peu auparavant, la butée I9 se déplaçant vers la gauche a libéré la touche 29, et le cliquet 30 s'est enclenche dans l'encoche prévue pour bloquer le pignon I4. La partie inférieure du cylindre étant constamment sous pression, le pfatcn devenu libre tire sur ltextrémité F0 de la chaîne avec une force f (Fig. 8).Le blocage du pignon I4 étant acquis, le pignon IO, embrassé par les deux trins de la chaîne, est sollicité par la force g, dirigée vers l'intérieur de ltellnp- se suivant la bissectrice de l'angle de ces brins et égale à la résultan- te de leurs tensions f (compte noL tenu du frottement des pignons IO et I3 sur leur axe, ni de la raideur de la chaîne). La force g, intérieure à l'ensemble du moteur, est extérieure au système triangulé déformable cons- titué par le balancier I, le levier B et le brin de channe 56 compris en- tre l'axe 37 et le point de tangence avec le pignon 34.Par conséquents sous l'action de la force g, ce système triangulé pivote autour de l'axe 2 qui est- axe instantané de rotation Le mouvement du balancier entralne celui de la bielle 4 qui provoque la-rotation du vllebrequin. C'est la course motrice. Cette course prend fin lorsque le maneton est en Mt ; le centre G est alors en Gt près du sommet h de l'ellipse. On démontre que lorsque les pignons 13 et 14 sont fixes et le pignon IO libre sur son axe si, la chaîne tendue, on déplace le dit axe, son centre G décrit l'ellipse de foyers F et F'. Or, la somme des distances de G t à F et F' est plus grande que la somme des distances de Gi à ces mêmes foyers, puisque Gi est intérieur à l'ellipse.Par conséquent, la chaîne étant inextensible, le piston se trouve en fin de course un peu plus bas (de quelques millimètres) qu'il n'était au début. Cette disposition est prévue affin que le blocage du piston, indispensable pendant la course de retour, soit réalisé d'une manière certaine en fin de course motrice. Il n'y a pas d'échappement d'air pendant le fonctionnement à puissance constante. L'échappement a l'atmosphère ne se fait que par le robinet régulateur, partiel pour le ralentissement, total pour l'arrêt. Ainsi et en résume, le pistnn est libre pendant la course motrice ; il tire sur la chaîne, maintenue à son autre extrémité, et la force g s'exerce sur le système triangulé.Pendant la course de retour le piston est bloqué, par conséquent les forces f et g disparaissent1 et la chaîne se trouve libérée de ltencliquetage afin que le pignon 10 puisse évoluer sans contrainte de G t à G. La continuité de la marche du moteur est possible parce que le point d'application de la force f revient, apres un demi-tour du vilebrequin, à sa position initiale sans dépense d'énergie puisqu'il n'y a pas d'échappement d'air. FONCTIONNEMENT DU MECANISME EQUILIBRANT - Le mécanisme moteur ne peut fonc tionner que si, pendant la course motrice, le mécanisme- équilibrant con duit sans dépense d'énergie 11 axe 37 du levier 8 de Hi à Ht par traction sur la channe 30 (Fig. I et 8). Cela se réalise de la manière suivante. Pendant la course motrice les bielles de liaison 40 et 4I provoquent la rotation du mécanisme équilibrant autour de l'axe fixe 44. Le centre D de la roue dentée 54 passe de Di à Dt sur le cercle de centre C (Fig. 8). En même temps la crémaillère "coudée" i I' T' T passe de sa position ini tiale Ii Ti à sa position terminale It Tt, le point de tangenge Ti, considéré comme lié à la crémaillère, venant en Tt. La roue D s'est déplacée de la longueur T t T' sur la crémaillère et a tourné, dans le sens trigonométrique, par rapport à son bras porteur CD, de l'angle correspondant à cette longueur Tt Tt'. Or le point ti, appartenant à la tangente Ii ti au cercle C, venant en tt après avoir parcouru une développante de ce cercle, la longueur Tt Tt , égale à tt tt', est égale à celle de l'arc de la roue fixe 43 sur lequel a roulé la crémaillère 47 (I I'), soit Tt Tt' = #/3 r. Cette rotation de la roue 54 (D) est transmise à la roue 57 (X) par la crémaillère 60 (UV) et la roue 56 (Y), ce qui entraîne pour la roue 57, par rapport à son bras 5I (CX), une rotation d'angle #/3 r : r = #/3 dans le sens inverse du sens trigonométrique. Comme le bras 51 (CX) tourne lui même de #/3 dans le sens inverse du sens trigonométrique par rapport à toute direction fixe de la figure, la roue 57 (X) tourne du double, soit 2/3# dans ce même sens inverse pendant la course motrice, par rapport à toute direction fixe. Cet angle de rotation de 2/3 est transmis intégra lement au pignon 63 (J) par le double joint de Cardan coulissant parce que, les axes de la roue 57 (X) et du pignon 63 (J) étant constamment parallè les, ce double joint est homocinétique. Par conséquent z = WH. - WHt étant la distance dont le point H se rapproche de W, le rayon r' du pignon 63a a pour valeur 3 z/2 7f (Fig. 8). Le double joint de Cardan transporte un couple entre la roue 57 et le pignon 63 à l'exclusion de touté force, couple provoqué par la traction h qu'exerce le levier 8 sur la chaîne 36. Ce couple a pour valeur Cr = h r' = 2 r i. Il s'exerce sur la roue 57 et s'oppose au mouvement de rotation autour de l'axe 44 du mécanisme équili brant tout entier. Or, les roues 54 (D), 56 (Y) et 57 (X) constituent, avec leurs bras supports 49, 50 et 51, des solides indépendants auxquels s'appliquent des forces mutuelles de contact qui sont des forces extérieures à chacun d'eux (Fig. 3 et 8). Ainsi la roue 57 exerce la force i sur la roue 56 qui la répercute sur la crémaillère 60 (aux frottements près). Réciproquement1 cette crémaillère 60 exerce sur la roue 56 la même force i' = i. La résultante des forces i et i' appliquées à la roue 56 ayant la direction du bras support 50 n'affecte pas l'équilibre du solide constitué par la roue 56 et son bras. De même, la crémaillère 60 exerce sur la roue 54 la force i' qui se transmet sous la forme de i" à la crémaillère "coudée" I I' T' T. Réciproquement, la crémaillère "coudée" exerce sur la roue 54 la force égale et directement opposée à i". La roue 54 est donc soumise aux deux forces i' et i" parallèles au bras support 49 et qui n'affectent pas son équilibre. Enfin la crémaillère "coudée" est soumise aux deux forces extérieures, de valeur i", appliquées aux contacts avec la roue 54 et la roue fixe 43.Ces deux forces sont parallèles, de sens contraires, et constituent un couple de sens favorable au mouvement du mécanisme équilibrant, de valeur C = 2,5 r i". Comme la force i" a une n' valeur plus petite que i, mais peu différente, le couple C est certaine m ment plus grand que le couple Cr = 2 r i, ce qui ne peut que faciliter le mouvement. Il est à noter que les bielles de liaison 40 et 41, destinées à assurer le synchronisme des mouvements du balancier et du mécanisme équilibrant, ne transmettent aucun effort lorques compte tenu des frottements, il y a équilibre strict des couples Cm et Cr. Le mécanisme équilibrant remplit donc son rôle de maintenir en équilibre sans dépense d'énergie le levier 8 en position requise. En conjugaison avec le fonctionnement du mécanisme moteur1 il en résulte une production intarissable de l'éner- gie recueillie sur l'arbre du vilebrequin. L'ensemble de cette réalisation constitue le moteur dit élémentaire. Pour construire un moteur donnant un couple ininterrompu, sauf aux points morts haut et bas, il suffit de juxtaposer deux moteurs élémentaires. Le vilebrequin comporte alors deux manetons décalés de , les joints de Cardan étant situés l'un en deçà du premier maneton, l'autre au delà du deuxième maneton. REVENDICATIONS - moteur dit à énergie artificielle fournissant effectivement sans apport extérieur d'aucune sorte, silencieusement, sans pollution et sans danger, une énergie mécanique inépuisable et à bon marché, caractérisé par le fait qu'il est constitué essentiellement par deux mécanismes jumelés : le mécanisme moteur et le mécanisme équilibrant. 7.- Dispositif selon la revendication I, caractérisé essentiellement par le fait que, dans le mécanisme moteur, un piston, poussé constamment par de l'air comprimé, tire sur un lien flexible et inextensible, par exemple une chaîne, s'enroulant sur trois pignons dont deux, à axe fixe, sont placés aux foyers d'une ellipse : l'axe du troisième, qui évolue dans le voisinage d'un sommet de l'ellipse à partir d'un point du cercle osculateur le plus proche, est soumis à la résultante oes tension des deux brins de la chaîne et actionne un levier articu1é sur non balancier qui entraîne un vilebrequin au moyen d1une bielle. 3.- Dispositif selon la revendication I, caractérisé essentiellement par le fait que, grace à l'agencement ci-dessus, le troisième pignon évolue, pendant la course motrice de la bielle, entre deux positions telle que le piston se retrouve en fin de course -sensiblement en sa même position qu'à l'instant initial, en sorte que la force pressante de l'air comprimé produit t du travail sans qu'il y ait, finalement, déplacement de son point d'application. 4.- Dispositif selon la revendication I, caractérise essentiellement par ie fait qu'un mécanisme de verrouillage commandé par une came calée sur l'arbre moteur permet, pendant la course motrice, de libérer le piston afin que la force pressante de l'air s'exer- ce sur une extrémité de la chaîne alors que l'autre extrémité est sainte- nue fixe. Pendant la course de retour ce mécanisme verrouille le plston, constamment soumis à l'air comprimé, et libère l'autre extrémité de la chaîne afin que le troisième pignon puisse revenir sans contrainte à sa position initiale. 5.- Dispositif selon la-revendication I, caractérisé essentiellement par le fait que l'alimentation permanente en air comprimé sur une seule face du piston est assurée par une petlte pafr- pe actionnée par l'arbre moteur, l'air est emmagasiné dans un réservoir muni d'une soupape de sûreté et admls dans le cylindre à la pression von- lue par l'intermédiaire d'un robinet régulateur de pression. Il n'y a pas d'échappement d'un pendant le fonctionnement à puissance constante. L'échappement, partiel ou total, à l'atmosphère est commandé par le robinet régulateur pour obtenir le ralentissement ou l'arrêt; la mise en mar che se fait par admission d'air dans le cylindre au moyen c robinet. 6.- Dispositif selon la revendication I, caractérisé essentiellement par le fait que le levier supportant le troisième pignon est maintenu en équilibre par rapport au balancier et en position convenable au début et à la fin de la course motrice au moyen d'une chaîne, par exemple, tirée par le mécanisme équilibrant. Le levier, le balancier et la channe constituent un système déformable qui tourne autour de son axe instantané de rotation confond avec l'axe du balancier sous l'action de la résultante des tension agissant ur le troisième p-- gnon. 7.- Dispositif selon la revendication I, caracterisé essentiellement par le fait que le mécanisme équilibrant comme prend d'une part, un ensemble de trois roues dentées supportées par des bras articulés sur un axe fixe; d'autre part, des crémaillères, dites a glissières, qui engrenent avec deux de ces roues et avec une quaûième fixée au bâti. Les trois roues et leurs bras constituent des solides n- dépendants auxquels stappliquent des forces mutuelles de contact qui sont extérieures à chacun d'eux et les maintiennent en équilibre. 8.- Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que chaque crémaillère à glissières du mécanisme équilibrant fait corps avec deux glissières qui lui sont parallèles et qui roulent ou glissent sur deux galets portés par l'axe de la roue den- tée avec laquelle elle est ainsi maintenue engrenée. 9.- Dispositif selon-la revendication I, caractérisé essentiellement par le fait qu'un double joint de Cardan coulissant permet de transmettre, entre les mécanismes équilibrant et moteur, un couple destiné à maintenir en équilibre, sans dépense d'énergies le troisième pignon qui évolue dans le voisinage de l'ellipse, comme indiqué dans la revendication- 2. IO.- Dispositif selon la revendication I, caractérisé essentiellement par le fait que-l'emploi de la crérnaillêre dite coudée du mécanisme équilibrant permet de faire naître un couple favorable au mouvement de ce mécanisme et qui contreèalance largement le couple résistant transporté par te double joint de Cardan.