Brevet FR2441741A1 — publié le 19800613

La présente invention est un ensemble d1âlâments contribuant à la translation,à volonté et avec une autonomie illimitée, des véhicules évo -luant, à une certaine vitesse, dans un milieu fluide, sans autre apport deénergie extérieure à l'ensemble-que l'énergie initiale nécessaire au tout premier démarrage. Dans les modes de locomotion actuellement connus la source dléner- gie des moteurs zléctriques est soit,emmagasinée dans des accumulateurs soit,débitée au fur et à mesure des besoins par un générateur ou une ligne de tension.Indépendemment de leur poids et de leur manque de puis -sancd fiable,les accumulateurs ne possédent pas une autonomie accepta ble.L'énergie absorbée par les générateurs est plus importante que celle produite par ces derniers.Les aérogénérateurs,montés sur les véhicules de tourisme,par définition,ne fournissent de l'énergie que lorsque le véhicule est lancé.Quant à la ligne de tension,son application est pour l'instant,limitée aux transports publics. Le véhicule équipé de la présente invention posséde une autonomie presque illimitée;une possibilité de démarage répétés avec un apport d'énergie trés limité;une fiabilité accrue dûe essentiellement à la maléabilité de énergie éléctrique.La source d'énergie étant pratiquement intarrissable et disponible à volonté les problémes d'approvisionnement sont totalement supprimes. Les éléments composant l'invention sont groupés en deux sous-ensembles:un sous-ensemble mécanique et un sous-ensemble éléctrique.Le sousensemble mécanique est composé de trois éléments:1 )des capteurs d'éner -gie à fluide en forme d'hélices,type éolienne;;ou en forme de roue à aubes,type turbine L'efficacité opérationnelle des capteurs d'énergie fluide est liée étroitement à la vitesse du véhicule sur lequel ils sont montés.Par conséquent,plus l'accélération du véhicule est rapide au démarrage,plus vite le seuil de rentabilité des capteurs d'énergie à fluide est atteintes accumulateurs n'ayant pas a puissance requise pour lancer le véhicule rapidement, il est naturel d'opter la solution du générateur.Mais son grand défaut est d'absorber plus d'énergie qu'il n'en produit.L'équation à résoudre est donc d'obliger le générateur à fournir de l'énergie avec un minimum d'apport d'énergie.La solution pro -posée par la présenteinvention est l'intercalation d'un systéme hydraulique entre l'éléctromoteur alimenté par les accumulateurs et le générateur débitant de l'énergie au(x) moteurs principal(aux) peu mettant la translation du véhicule. 2) le système hydraulique:: Le systéme hydraulique est basé sur le principe des presses hydrauliques Une force f est appliquée sur un piston 1 de faible surface %.Cette force est transmise intégralement par un liquide incompressible à un piston 2 d'une surface S2 plus grande.La force x obtenue au niveau du pis ton 2 est:S2 = S2 S2 en posant Le volume déplacé par le piston t de surface S1 doit être égal au volume reçu par le piston 2 de surface S2. h1 et h2 étant les courses respec -tives des pistons 1 et 2, sur ltexemple de la planche une les dimension sont:Piston 1: rayon = 10 mm ; h1 = 320 mm.Piston 2: rayon = 40 mm h2 = 20 mm. k = 16.La puissance de l'éléctro oteur,Ie coéfficient k du systéme liydraulique et les rayons des différentes roues dentées par où s'achemine la puissance jusqu'au générateur sont déterminés selon l'im portance du couple résistant,de la vitesse de rotation optimale du rotor du générateur et de la puissance absorbée par ce dernier.La force lb disponible au niveau du piston 2 est assez importante pour vaincre le couple résistant du générateur et entrainer le rotor de ce dernicr à des vitesses optimales par l'intermédiaire de roues dentées surmulti- plicatrices.30) la boite de distribution est dictée par les impératifs des combinaisons des différentes sources d'énergie au diverses vitesses du véhicule,tout en isolant les éléments dont l'action n'est plus nece saire à l'évolution de ce dernier.te sous-ensemble éléctrique comprend quatre éléments:10)Des accumulateurs dont la fonction principale est de fournir et d'emmagasiner l'énergie pour les démarrages successifs du véhicule.20 ) un éléctromoteur employé à deux tâches, tantôt en transformatour d'énergie éléctrique, fournie par les accumulateurs, en énergie mécanique pour lancer le véhicule;;tantot en transformateur d'énergie mécanique,fournie par des capteurs d'énergie à fluide,en énergie éléctrique pour recharger les accumulateurs.30)Un générateur de courant pour alimenter le ou les moteurs principaux.1S ) le ou les moteurs principaux éléctriques employés à la translation du véhicule sur lequel ils sont montés.La planche une représente,à titre d'exemple, en vue plan3 l'avant d'un véhicule de tourisme avec un moteur éléctrique unique de puissance moyenne.La planche deux représente la boite dc distribution en coupe AB portée en 13 sur la planche une.Il y a quatre stades dans l'évolution du véhicule: 10) T,2 véhicule est à l'arrêt. Les accumulateurs 1 (P.1) préalablement chargés fournissent l'énergie initiale à l,éléctromoteur 5 (P.1) de faible puissance.Sur la planche 2 les roues dentées 2-et 3,4 et 14 et 7 et 8 sont engrenée. La roue 2 est solidaire de l'arbre 1, prolongement dc l'arbre du rotor de l'éléctromo- teur.Les roues 3 et 4 sont solidaires de l'arbre 15 mais peuvent coulis -ser transversalement, ainsi que la roue 7 le long de l'arbre 6.L'arbre 1 en tournant sous l'impulsion de l'éléctromoteur entraine par l'intermédiaire de la roue 2 les roues 3,4 et 14.La manivelle 12 solidairement reliée à la roue 14 par l'arbre 13 entraine deux pistons 9 (P,1) de fai -ble surface dans un mouvement alternatif et réctilime.Les pistons 9 (P.1) sont maintenus dans leur axe d'évolution par les guides 14 (P.1) placés de part et d'autre des tuyaux7 (P.1) et les glissiéres coulissantes 15 (P.1).Les bielles 16 (P.î) suivent par un bout la circonféren -cedécrite par la manivelle 10 (P.1) ou 12 sur la planche deux;;et par son autre bout,altérnativement elles pousses et tire les pistons 9 (P.1) suivant une ligne rectiligne située dans l'axe d'évolution de ces derniers.Les points 17 (P.1) sont les charniéres entre les bielles 16 (P.1 et les pistons 9 (p.1).Le mouvement alternatif des pistons 9 (P.1) est transmis par un liquide incompressible 8 (P.1) contenu dans les tuyaux 7 (p.1) à deux pistons 10 (P.2) d'une surface plus grande que les premiers.Simultanément la roue 3 (P.2) entraine l'arbre 15 dans un mouve- ment de rotation.Le disque 17 (P.2) étant en position embrayée, ce mouvement fait tourner les capteurs d'énergie à fluide 2 (P.1) à vide par l'intermédiaire des engrenages du point alpha et des arbres 12 et 3 (Pe1).Comme le couplc tangentiel est en faveur de l'éléctromoteur les pertes dûes à ce surcroit de résistance des capteurs est minime.Une au- tre possibilité consiste à maintenir le disque 17 (P.2) en position débrayée pour éviter un tel inconvénient.Le vilbrequin 9(P.2) sous les poussées des bielles 11(P.2) transforme le mouvement de va-et-vient de pistons 10 (P.2) en mouvement rotatif.Les roues dentées 8 (P.2) solide -re du vilbrequin 9 (P.2) et 7 (P.2) de l'arbre 6 (P.2) avec les engre- nages du point bêta et l'arbre 11 (P.1) font tourner le générateur de courant 6 (P.1). L'énergie, produite par le générateur et, transmise au(x) moteur(s) principal(aux) 4 (P.1) meut le véhicule 18 (P.1).La résistan- ce du fluide dans lequel évolue le véhicule applique une force de rotation sur les capteurs 2 (p.1).Les arbres 3 et 12 (P.1) transmettent cet -te force au point alpha (P.1 ct P.Z).Comme le disque 17 (P.2) est en position enbrayée cette puissance ainsi récuprée par les capteurs d'éne -rgie à fluide vient directement s'ajouter à la puissance premier fcur -nie par les accumulateurs.Cela permet le lancement rapide du véhicule avec un apport d'énergie réduit.Le disque 17 (P.2) est flottant.Sur con -mande il peut être coincé,sous la pression d'un ressort entre deux disques dont l'un est fixe et 1'autre coulissant. 2 ) Le véhicule possède une certaine vitesse. Les roues 2 et 3 (P.2) se désolidarisent l'une de l'autre par le levier 16 (P.2). Simultanement l'éléctromoteur est déconnecté.Ceci a pour effet d'isoler complétement l1éléctromoteur.ta résistance du fluide appliquée sur les capteurs conjuguée à l'énergie cénétique du véhicule fournissent une énergie suffisante pour faire tourner lc générateur de courant avec laide du systéme hydraulique. 30) le véhicule a une vitesse donnée. La roue dentée Li ft 2) se désolidarise de la roue dentée 14 (P.2) pour s'emboiter dans l'engrenar'e de la roue dentée 5 (P.2).Par la même commande les roues dentées 7 et 8 (P.2) se séparent.te systéme hydraulique est ainsi isoler.ta manoeuvre se fait par le levier 16 (P.2) tandis que le disque 17 (P.2) est cn position débrayée.Lc véhicule avance par la seule énergie récupérée par les capteurs d'énergie à fluide. 40) Le véhicule atteint sa vitesse de croisière. Les roues 3 et 2 (P.2) s'engrenent. Le disque 17 (P,2) est en position débrayée pendant la manoeuvre,effectuée par le levier 16 (P.2).L'éléc- trornoteur 5 (P.1) transforme l'énergie mécanique fournie par la résistance du fluide en énergie éléctrique.Ceci permet de recharger les accumulateurs pour un prochain usage. Sur la planche trois les figures une à quatre représentent en vue plan les différentes positions du levier 16 et des fourches A et B portés sur la planche deux. La croix indique l'emplacement du levier, et les fléches le trajet parcouru par ce dernier.Le véhicule est à l'arrêt, fig. une:Les éléments mis en oeuvre,les accumulateurs, l'éléctromoteur, les capteurs d'énergie à fluide,le syste hydraulique,le générateur de courant et le ou les moteur(s) principaux de traction...Eléments isolés néant.Le véhicule a une certaine vitesse, fig. deux.les éléments mis en oeuvre,Ies capteurs d'énergie à fluide,le systéme hydraulique,le généra teur et le ou les moteurs principaux de traction... Eléments isolés:les accumulateurs et l'éléctromoteur. Le véhicule a un vitesse donnée, fig. trois:les éléments mis en oeuvre,les capteurs d'énergie à fluide,le gé- nérateur de courant et le ou les moteurs principaux de traction.Elémcnt isolés: les accumulateurs, l'éléctromoteur et le systéme hydraulique, le véhicule atteint sa vitesse de croisiére fig. 4:Ies éléments mis on oeuvre,les capteurs d'énergie à fluide,le générateur de courant et le ou les moteurs principaux de traction, l'éléctromoteur en convertisseur d'énergie mécanique cn énergie éléctrique et les accumulateurs pour emmagasiner cette énergie éléctrique.Eléments isolés: Le systéme hydraulique Les fourchettes A et B par leur structure ne permettent pas au levier 16 (P.2) de passer indifféremrnent d'une position à une autre.Les positions se suivent dans l'ordre croissant de la premiére à la quatriéme et dé croissant de la quatre à la première en passant par la troisiéme et x la deuxiéme position.La figure 5 de la planche 3 représente en coupe deu positions remarquables du systéme hydraulique composé de la manivelle 10 les bielles 16 > 1es pistons 9 et les points-charniéres 17 portés sur la planche une en vue plan.A est le contrepoids de la manivelle 10 et B le cercle décrit par celle-ci. La présente invention peut-être utilisée de deux maniéres par tous les véhicules évoluant dans un miliôu fluide.Les véhicules rapides dotés de la présente invention peuvent avoir une autonomie presque illimitées car leur vitesse permet d'atteindre et de dépasser le seuil de rentabili -té des capteurs d'énergie à fluide.Dans ce cas l'autonomie est fonction du temps d'utilisation de l1élèctromoteur comme transformateur d'énergie éléctrique, fournie par les accumulateurs,en énergie mécanique pour lance le véhicule ou pour permettre l'ascension d'une pente, par exemple à un poids lourd. Quant aux véhicules lents dont la vitesse de pointe est en deçà du seuil de rentabilité des capteurs d'énergie à fluide leur auto -nomie dépend uniquement de la capacité en énergie électrique des accumu -lateurs. Les capteurs d'énergie à fluide,dans ce cas,constituent un appoint d'énergie pour-prolonger la durée de l'énergie emmagasinée dans les accumulateurs. REVENDI CÂTIOlS 1. Dispositif permettant d'obtenir des démarrages rapides et répétés et la translation d'un véhiculesconstitué de batteries fournissant l'énergie initiale à un moteur éléctrique à courant continu.L'énergie mécanique obtenue est transmise à un systéme hydraulique par l'intereé- diaire d'une boite dite de distribution.Ce système hydraulique multiplie la force initiale par un coefficient donné qui permet l'entrsinement d'un générateur de courant alternatif.Ce dernier en tournant fournit de l'énergie électrique à un ou plusieurs moteurs qui entrainenet les roues du véhicule sur lequel l'ensemble décrit ci-dcssus est monté.Des hélices reliées à la boite de distribution par des arbres de transmission parmettent de récupérer une certaine quantité énergie utilisable comme énergie d'appoint et dans le cas dù le profil du terrain le permet ( descente) employée à recharger les accumulateurs. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le systéme hydraulique est une presse hydraulique dont les volumes de liquide incompressible déplacé par les pistons à petite surface vers les pistons à grande surface et vis-versa demeure constant. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que la presse hydraulique comporte deux pistons à petite surface auxquels une manivelle, tournant autour de son axe, donne un mouvement alternatif et simultané de pression et de décompression.ta pression atmosphérique exercée sur les deux pistons à grande surface se trouve ainsi annihilée pendant l'effort de pression des pistons à petite surface. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la boite de distribution combine selon la vitesse du vihicule les énergies des accumulateurs et celle récupérée par les hélices et leur tranfert au générateur de courant alternatif. 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que la boite de distribution comporte trois compartiments:un premier compar triment est relié aux sources d'énergie (les hélices et les accumulateurs via le moteur éléctrique auxilliaire) par des arbres de transmission;un deuxiéme compartiment constitue une partie du systême hydraulique;un troisiéme compariment relie le premier au second par des arbres et des engrenages. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que dais le premier compartiment,d'une part,un premier engrenage est relié aux hélices par des arbres de transmission. Cet engrenage monté sur un premier arbre communique son mouvement de rotation à un deuxième arbre par frottement de deux surfaces l'une faisant corps avec le premier arbre et l'autre coulissant sur le deuxième arbre.En fonctionnement normal un ressort comprime l'ensemble.Une-commande manuelle désolidarise,au besoin le premier arbre du second en écartant l'une de l'autre les deux surfaces frottantes.D'autre part,un deuxième engrenage termine un troisième arbre solidaire du rotor du moteur éléctrique auxilliaire. 7. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le compartiment réservé au systéme hydraulique est constitué de deux cylindres dans lesquels évoluent les deux pistons à grande surface de la presse hydrautique.Un vilbrequin terminé par un bout d'un troisiéme engrenage est relié aux pistons à grande surface par des bielles. 8. Dispositif selon la revendication 5 cractérisé par le fait que dans le troisiéme compartiment,le deuxième arbre comporte un quatriéme et un cinquiéme engrenages coulissant sous l'impulsion d'une commande manuelle.Le quatrième engrenage s'engréne et se dés engrène dans le deuxième engrenage.Le cinquième fait pareillement dans un sixième engrenage so- lidaire d'un quatrième arbre terminé en manivelIe.Laquelle manivelle en tournant donne un mouvement alternatif aux pistons à petite surface du système hydraulique.Le troisiéme compartiment comporte ansii un sixiéme et un septième engrenages1l1fl coulissant et l'autre solidaire d'un même cinquième arbre.Un huitième engrenage solidaire du cinquiéme arbre communique des mouvements de rotation au rotor du générateur de courait alternatif par l'intermédiaire d'autres engrenages et arbres de trans- mission extérieurs à la boite de distribution.Un sixième arbres comporte par ses deux bouts un neuviéme et un dixième engrenages.Le neuvième reste en permanence embôitérndans le septième engrenage.Tandis que le di xiéme engrenage reçoit le cinquiéme engrenage quand il se désolidarise du sixième engrenage. 9. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que la commande manuelle est sonstitué d'un levier et de barres de transmission qui engrenent et désengrenent simultanément les cinquiéme et sixième engrenages et individuellement le quatrième. 10. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'énergie de récupération est captée par deux hélices à axe fixe placées à l'avant du véhicule et dont le diamétre ne dépasse pas l'épaisseur de l'avant du véhicule.