Brevet FR2389500A1 — publié le 19781201

La présente invention concerne les génératrices électriques et plus particulièrement une génératrice incorporée dans une roue de voiture automobile dans le but d'entre utilisée pour charger la batterie de ce véhicule et dlagir également comme frein. L'invention se propose principalement de procurer une génératrice de ce type présentant des caractéristiques nouvelles et améliorées, de construction simple, très compacte et facile a installer. Cette génératrice se présente sous forme d'un alternateur muni de moyens convenables de redressement et de filtrage permettant la production d'un courant continu. Elle comporte un nombre minimal de pièces, et est relativement légère, tout en ayant un rendement élevé. Cette génératrice utilise le frottement sur la roue a laquelle elle est associée en vue de produire le couple nécessaireà son entrainement. Elle peut être incorporée a une roue de véhicule, sans en augmenter l'encombrement ni en affecter sensiblement les caractéristiques d'equilibrage.La génératrice conforme a l'invention comporte des moyens pour assurer une contre-rotation de son ensemble inducteur par rapport a son stator en vue de créer une vitesse relative élevée du stator par rapport a l'indcteur, en augmentant ainsi de façon substantielle le rendement du dispositif. Celui-ci est en outre agencé de façon a pouvoir être facilement démonté pour faciliter le changement du pneu de la roue ou le remplacement de cette dernière par une autre. Deux exemples de réalisation d'une génératrice conforme a l'invention sont décrits ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels fig. 1 est une vue en élévation latérale dhne roue de véhicule automobile munie d'une génératrice électrique conforme a l'invention, complètement assemblée; fig. 2 est une vue partielle, a plus grande échelle en coupe par la ligne 2-2 de fig. 1 . Fig .3 est une vue partielle en coupe verticale selon la ligne 3-3 de fig. 2 fig. 4 est une vue partielle a plus grande échelle, en coupe verticale par la ligne 4-4 de fig. 2 fig. 5 est une vue analogue, en coupe par la ligne 5-5 de fig. 2; fig. 6 est une vue semblable a celle de la fig. 2; mais éclatée; fig. 7 est une vue prise selon la ligne 7-7 de la fig. 6; fig. 8 est une vue en coupe verticale , generalement-sem blable a la fig. 2, mais concernant une variante de la génératrice conforme a l'invention . Telle qu'elle est représentée aux dessins, la génératrice conforme a l'inventinn est contenue dans une roue de véhicule automobile il qui comprend un flasque circulaire 12 fixé à un moyeu 13 à l'aide de plusieurs boulons amovibles 14 .Le moyeu 13 est monté a rotàtion sur une fusée de vdhicule 15 > immobiliséen rotation par rapport au châssis du véhicule et faisant par exemple partie de l'ensemble de suspension d'une roue avant usuelle d'un véhicule a propulsion arrière .Le moyeu 13 est monté à rotation sur la partie de plus grand diamètre 15 de la fusée par l'intermé- diaire dé roulements à billes 16 et 17 I1 faut noter que la fusée 15 présente une extrémité libre 18 de diamètre réduit par rapport au corps de la fusée et dans laquelle sont ménagées deux rainures 19 , 19 diamétralement opposées, ladite extrémité étant en outre filetée pour recevoir un écrou 20 qui vient s'appuyer sur une rondelle 21 .L'écrou peut être verrouillé au moyen d'une goupille amovible 22 qui traverse I 'écrou et l'extrémité 18 de la fusée , comme le rrontrert clairement les fig. 1 et 2. A la-périphérie du flasque 12 de la roue est assujettie une jante de type usuel 23 présentant un creux dans lequel vient se monter un pneumatique 24 Un anneau d'ancrage 25 est fixé rigidement , par exemple par soudage, sur la partie extérieure de la jante 23,et une paroi 27 , de forme généralement circulaire, est fixée de façon amovible sur l'anneau 25, par exemple a l'aide de boulons 26, cette paroi présentant une partie centrale renfonce g Sur la paroi 27 et concentriquement a celle-ci, au voisinage de sa périphérie, est fixée une couronne annulaire 29 dirigée vers l'intérieur et sur la partie marginale de laquelle est assujettie une entretoise annulaire 30 qui pénètre par glissement dans la surface interne de la jante 23. Sur la face intérieure de la couronne 29 et au voisinage de l'extrémité interne de celle-ci est assujetti un stator 31,qui se trouve ainsi supporté,pa la périphérie de la paroi 27. La référence 32 désigne une coupelle comportant une paroi terminale annulaire 33 qui est d'une pièce avec un pignon conique 34.Cette paroi 33 est assXettie rigidement la partie interne de la paroi 28 , coaxialement avec la fusée 18. Un inducteur d'alternateur 35 , disposé concentriquement a l'intérieur du stator 31, est monté sur une plaque support circulaire 36 munie d'un flasque 37 qui forme un logement ouvert vers I'extérieur et qui est destiné a recevoir l'ensemble inducteur 35. Celui-ci comporte un anneau de blindage 38 qui est exposé dans l'entrefer relativement étroit qui existe entre l'inducteur 35 et le stator 31. La plaque circulaire 36 qui supporte l'inducteur comporte une ouverture centrale 39 autour de laquelle est rigidement fixée une rondelle 40 dont est solidaire un pignon conique 41, comme le montre la figure 6. Ce pignon 41 se trouve en opposition avec le pignon conique 34 précédemment décrit et qui est porté par la face interne 28 de la paroi principale 27. La plaque circulaire 36 et le logement 37 qui en est solidaire sont constitués en un matériau conducteur . Sur la face ex térieurgdela plaque circulaire 36, c'est- -dire sur le côté gauche de cette dernière telle qu'elle est représentée a la figure 6, sont fixés deux collecteurs concentriques 42 et 43,tandis que sur la face interne de cette plaqua 3f c'e$t-t-dire sur son c6té ue raçon isolante, droit a la figure 6 , est monten autre collecteur 44 qui est re- lié électriquement au collecteur 42.Un corps isolant 45 comportant un prolongement en forme de manchon 46 qui traverse concentriquement l'ouverture centrale 39 de la plaque 36 est assemblé par crènelage avec un autre manchon 47 coaxial au manchon 46, de façon a recevoir la fusée 18 , comme le montre la figure 6.Une paire d'axes 48 , diamètralement opposés et dirigés radialement vers I'extérieur,sont assujettis sur le manchon 47 et comportent des appendices 49 en queue d'aronde qui font saillie a l'intérieur de ce manchon et sont agencés pour s'engager dans les rainures 19 de la fusée . Sur ces axes 48 sont montés à rotation libre des pignons coniques 50 qui engrènent avec les pignons 41 et 34 lorsque l'ensemble est assemblé comme le montre la figure 2. Ainsi,les manchons 46 et 47 avec le corps 45 sont clavetés sur la fusée 18 et immobilises par rapport a celle-ci , tandis que les pignons 50 sont libres en rotation Il en résulte que la rotation de la roue et de la paroi 27 détermine l'entralnement du pignon 41 par le pignon 34 , en sens opposé , par l'intermédiaire des pignons fous 50. Le corps isolant 45 comporte un bras porte-balais 51,venu d'une pièce avec ledit corps 45 et sur lequel sont montés deux balais 52 et 53 agencés pour frotter respectivement sur les clerc~ teurs 42 et 43 . Ces deux balais sont reliés , par l'intérieur du bras 51, a l'aide de conducteurs convenables, respectivement à des plots de contact élastiques 54 dirigés vers l'intérieur de l'alésage du manchon 46 et agencés pour coopérer respectivement avec des élé- ments de contact 55 montés de façon isolante dans la partie de pied (partie de gauche dans la figure 6) de la fusée 18 , les plots de contact élastiques 54 étant situés de façon à correspondre aux éléments de contact stationnaires 55 et a coopérer avec ceux-ci lorsque les pièces sont assemblées,avec les appendices 49 engagés dans les rainures 19, et l'ensemble des pièces réunies de la façon représentée à la figure 1. Les contacts 55 sont respectivement reliés par des conducteurs 56 a la borne non mise a la masse de la batterie du véhicule . Le collecteur 43 est relié a la borne non mise a la masse de l'ensemble inducteur 35 qui se trouve ainsi alimenté par la batterie, par l'intermédiaire du balai 53 et du collecteur 43. L'autre borne de l'inducteur 35 est naturellement mise å la masse de toute façon convenable , par exemple par connexion avec le disque support 46 , en 57 , ce qui complète le circuit d'excitation de l'inducteur . Les anneaux collecteurs respectifs 42 43 et 44 portés par le disque 36 comportent des moyens convenables qui les isolent électriquement de ce dernier Sur le collecteur 44 frotte un balai 58 monté sur un porte-balai 59 fixé sur la partie renfoncée 28 de la paroi principale 27 . L'une des bornes du stator 31 est mise a la masse et l'autre est reliée de façon usuelle au balai 58 par l'intermédiaire d'un redresseur , par exemple un redresseur a diode , représenté en 60 et monté sur la partie oblique 61 de la paroi principale 27. Cette partie oblique porte également un condessateur de filtrage usuel , ou tout autre dispositif de filtrage équivalent , repré senté en 62 et connecté de façon a filtrer le courant redressé fourni au balai de sortie 58 . Ce courant alimente la borne non mise a la masse de la batterie du véhicule par l'intermédiaire de l'un des contacts 55 et du conducteur de batterie 56 qui y est associé En fonctionnement, la rotation de la roue 24 entraîne la rotation du stator 31 autour de la fusée 18 et ceci entraîne a son tour la rotation de l'inducteur 35 dans le sens opposé, comme il a été expliqué ci-dessus, sous l'action des pignons 34,50 et 41. La contre-rotation de l'inducteur par rapport au stator augmente considérablement la tension engendrée par rapport a ce qui ré sul te- rait si l'inducteur était maintenu fixe par rapport a la fusée 18. Grâce a cela, on peut diminuer le nombre des bobines du stator tout en rendant possible une charge convenable de la batterie, même a des vitesses relativement faibles. Comme on le conçoit également, cette caractéristique diminue également de façon importante la quanT tité de cuivre a la réalisation des divers bobinages de 1'alternateur. Lorsque l'on desire démonter l'ensemble conforme à l'invention, par exemple pour changer de roue,il suffit de dévisser l'é- crou 20, ce qui permet de retirer la roue de la fusée, du fait que les appendices 49 des axes 48 des pignons 50 coulissent dans les rainures 19 de la fusée. Les contacts électriques 54 et 55 se dégagent facilement l'un de l'autre pour permettre a l'ensemble d'étre retiré de la fusée. Pour replacer l'ensemble, on procède en sens inverse,la roue étant orientée de façon a permettre aux contacts 54 et 55 de coopérer a nouveau une fois l'assemblage terminé. Lorsque les pièces ont été ainsi assemblées à nouveau, on remet en place la rondelle 21 et l'écrou 20 sur la fusée 18 et l'on serre l'écrou 20 pour bloquer la rondelle 21 sur la tranche du manchon 47.Une fois l'écrou convenablement serré, la goupille 22 peut être remise en place pour verrouiller l'ensemble. Ainsi qu'on le conçoit, il faut retirer l'écrou 20 et la rondelle 21 ainsi que les boulons 26 de fixation de l'ensemble de l'alternateur sur la jante 23 pour séparer l'alternateur de la roue et donner accès aux boulons 14 de fixation de la roue, qui doivent etre dévissés pour séparer la roue du moyeu 13. Pour remonter les pièces constitutives de l'alternateur une fois la roue fixée sur le moyeu, on engage tout d'abord l'inducteur sur la fusée 18, après quoi la paroi 27 portant le stator est fixée à la jante 25.La rondelle 21 et l'écrou 20 sont alors engagés sur l'extrémité filetée de la fusée 18, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus, l'écrou étant convenablement serré, puis verrouillé a l'aide de la goupille 22. Dans l'exemple représenté a la figure 8 , les moyens de contre-rotation de l'inducteur ne sont pas prévus et le disque de support 36' de l'inducteur 35' est boulonné sur le corps 51' d'un manchon isolant 46' qui s'engage sur la fusée 18 .Dans ce mode de réalisation, l'organe isolant 51' est claveté de toute façon convenable sur la fusée , et l'inducteur 35' rest donc fixe tandis que le stator 31 tourne avec la jante de roue 23 Ainsi, l'inducteur est alimenté par la batterie du véhicule de la meme façon que celle précédemment décrite, avec cette différence que l'inducteur n'est pas mis en contre-rotation par rapport au stator et que la tension engendrée ne dépend que de la vitesse de rotation du stator par rapport a l'inducteur immobile. Comme dans l'exemple de réalisation précédemment décrit, l'alternateur peut etre facilement démonté lorsque l'on désireaccé- der aw boulom 14 de fixation de la roue, en retirant l'écrou 20 et la rondelle 21 , puis les écrous 26 de fixation sur la jante. On conçoit qu'il est possible d'apporter diverses modifications d'ordre constructif, a la portée de l'homme de l'art, aux modes de realisation de l'invention ci-dessus décrits, sans sortir du cadre de l'invention telle qu'elle est définie par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Roue de véhicule automobile montée sur une fusé et óm- prenant un flasque circulaire principal coopérant avec un moyeu central agence pour tourner sur ladite fusée, et une jante fixée à la périphérie de ce flasque et agencée pour recevoir un bandage pneumatique , caractériséeen ce qu'elle comporte en outre une paroi externe de forme générale circulaire, des moyens pour assujettir cette paroi sur la partie externe de la jante, ladite paroi étant agencée pour recevoir la fusée , a travers sa partie centrale, de façon rotative, un stator d'alternateur assujetti dans la jante, des moyens de fixation de ce stator à la partie périphérique de la paroi,un inducteur d'alternateur disposé concentriquement a I1 intérieur du stator, des moyens pour supporter l'inducteur sur la fusée, un conducteur d'alimentation de l'inducteur, un premier circuit de connexion de l'inducteur avec ce conducteur, un conducteur de sortie et un second circuit comportant un anneau collecteur monté sur les moyens de support de l'inducteur sur la fusée , ainsi que des balais frottant sur ce collecteur et agencés pour relier le stator au conducteur de sortie. 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée par des moyens pour faire tourner l'inducteur par rapport a la fusée en sens inverse de la rotation du stator. 3. Roue selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens pour faire tourner l'inducteur comprennent un train d'engrenages interposé entre le support de l'inducteur et ladite paroi externe. 4. Roue selon la revendication 3, caractérisée en ce que le train d'engrenages comprend des pignons fixés coaxialement, respectivement sur la paroi externe et sur les moyens de support de l'inducteur sur la fusée, un pignon d'accouplement engrenant avec lesdits pignons , les moyens de support en rotation de ce pignon d'accouplement ayant un axe perpendiculaire a celuide la fusée. 5. Roue selon la revendication 4, caractérisée en ce que le pignon d'accouplement comporte un axe de support muni d'un pied agencé pour pénétrer par coulissement dans une rainure axiale ménagée dans la fusée 6. Roue selon l'une quelconque des revendications 1 a 5, caractérisée en ce que lesdits premier et second circuits comportent respectivement des paires d'éléments de contact séparables capables d'établir entre eux un contact de conduction du courant lorsque les moyens de support de l'inducteur sont dans la position qui correspond a celle de fonctionnement de ce dernier a l'intérieur du stator. 7. Roue selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caractérisée en ce que le premier circuit comprend un second anneau collecteur monté sur les moyens de support de laindcteur et un second balai immobilisé en rotation par rapport a fusée et frottant sur ce second collecteur 8. Roue selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caractérisée en ce que les moyens de fixation de l'inducteur sur la partie périphérique de la paroi comprennent une couronne annal laire dirigée vers l'intérieur , portée par ladite paroi coaxialement a la jante, et des moyens pour fixer le stator sur la partie marginale interne de cette couronne. 9. Roue selon l'une quelconque des revendications 1 a 8, caractérisée en ce que les moyens de support de l'inducteur sur la fusée comprennent un disque qui entoure cette dernière.