Brevet FR2510201A1 — publié le 19830128

Générateur de couple. La présente invention concerne un générateur de couple utilisable notamment pour le levage de poids, ou pour vaincre des efforts résistants, du type comportant un mécanisme mobile pivotant sur un bâti fixe. La présen-te invention a pour but de fournir un générateur de couple permettant de réaliser des écono- mies substantielles d'énergie, notamment en ce qui concerne l'énergie nécessaire pour vaincre un effort résistant en cherchant à équilibrer la force résistante ou le couple par une autre force ou un autre couple, rigoureusement égal à tout moment, avec comme résultat celui de mouvoir simplement un equi- libre, ce qui ne requiert qu'un faible effort lié aux forces de frottement et résistances passives relativement faibles. Ce problème est résolu conformément à l'invention, à l'aide d'un dispositif du type indiqué plus haut, grâce au fait que le mécanisme comporte un châssis rotatif contenant un système d'engrenagescoagissants, à rotations inverses solidaires, du côté entraînement, d'une roue dentée portée par le châssis et reliée par une chaîne Galle à une roue dentée fixe du bâti et, du côté entraîné, d'une roue dentée portée par le châssis et reliée par une chaîne Galle à une roue dentée sur laquelle agit l'effort résistant. Selon une forme de réalisation préférée de ce dispositif, le système d'engrenages à rotations inverses reliant les deux roues dentées portées par le châssis est constitué par deux roues dentées engrenant avec une roue dentée liée au châssis et dont l'axe est perpendiculaire aux axes desdites deux roues, et par un ou deux cardans respectifs transmettant les efforts entre la roue liée au châssis et dont l'axe est perpendiculaire aux axes des deux autres roues, et ces dernières. Comme le montrera de façon plus détail lée la description qui va suivre, en liaison aux dessins annexés, l'utilisation d'un tel dispositif agencé de façon symétrique autour de l'axe de rotation du châssis mobile et l'emploi de cardans reconduisant les efforts comme sur une ligne de transmission rectiligne, sans aucun effort perpendiculaire au plan des axes reliés par ces cardans, permet de produire des couples moteurs moyennant un moteur d'entraine ment en rotation du châssis, de faible puissance ayant "qua siment" à vaincre uniquement des forces passives faibles. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés, une forme de réalisation préféree du dispositif conforme a l'invention. - Les Fig. 1, 2 et 3 sont des schémas de principe destinés à faire comprendre et illustrer les prin cipes à la base de l'invention. - La Fig. 4 est un schéma plus détaillé d'un générateur de couple conforme à l'invention. - La Fig. 5 montre une variante de réali sation de la Fig. 4. Sur la Fig. 1, on a représenté une pers pective cavalière d'une structure de principe permettant d'ex pliquer des principes de fonctionnement à partir desquels on expliquera l'invention. Une-première roue dentée 1 est montée fixe, dans un plan vertical, sur un arbre 2 solidaire d'un bâti fixe 3s, et en face de cette roue est disposée une seconde roue 4 dentée identique pouvant tourner autour de son arbre 5 sur lequel est enroulé un câble 6 portant un poids 7 (ou sur lequel s'exerce un effort dit résistant). Les arbres 2 et 5 sont coaxiaux.Par ailleurs, les roues 1 et 4 sont reliées par des chaînes galle 8 et 9 (ou un type de transmission ana logue) à deux autres roues dentées 10 et Il identiques et montées solidaires sur un arbre commun 12 parallele aux ar bres 2 et 5, l'ensemble étant maintenu dans un châssis mobile représenté schématiquement par 13, pouvant pivoter autour de l'arbre 2 et dans lequel sont tourillonnés les arbres 5 et 10. Lorsque l'on fait tourner le châssis 13 d'un tour dans le sens de la flèche F, la roue 10, reliée par la chaîne 8 à la roue 1, tourne - par rapport au châssis13 - d'un tour en sens inverse, ainsi que la roue 11, qui en est solidaire par l'arbre 12, et par conséquent la roue 4, reliée par la chaine 9 à la roue 11, tourne dans le même sens que celle-ci d'un tour en sens inverse, par rapport au mouvement du châssis 13 (flèche F'), c'est-à-dire que la roue 4 ne tourne pas par rapport à la roue 1, c'est-à-dire au bâti fixe 3. Donc ce système ne souleve pas le poids 7. Pour obtenir ce soulèvement du poids 7, il faut faire tourner la roue 11 en sens inverse de la roue 10 en intercalant, par exemple, une roue dentée 14 liée au châssis 13 (voir Fig. 2) et engrenant avec les dentures des roues dentées 10 et 11 et dont l'arbre est perpendiculaire aux arbres des roues 10 et 11, qui sont maintenant désolidarisés l'un de 11 autre. Lorsque le châssis 13 tourne comme précédemment indiqué, la roue 10 tourne d'un tour en sens inverse par rapport au châssis, et donc la roue 14 inversant le sens de rotation transmis par la roue 10, la roue 11 tourne d'un tour dans le même sens que celui du châssis 13 (flèche F1, Fig. 1), c'est-à-dire que la roue 11 effectue une rotation de deux tours suivant la flèche F, de même que la roue 4 à laquelle elle est reliée par la chaîne Galle 9, c'est-à-dire que l'arbre 6, tourne de deux tours par rapport au bâti fixe 3 et donc le poids 7 est levé sur une hauteur de deux tours de roue. Toutefois, l'effort 16 s'exerçant au centre 15 de la roue intermédiaire 14 est égal au double du poids 7 et donc on ne réalise aucune économie de l'énergie à dépenser pour soulever le poids. Pour obtenir ce résultat, il faudrait rendre la réaction 16 nulle pour réaliser une économie maximale, le seul effort à développer pour faire tourner le châssis mobile 13 étant de vaincre les réactions de frottement sur les roulements des paliers principaux des arbres, ce qui est un effort relativement minime. La Fig. 3 illustre ce principe. Sur cette figure, on a représenté un système semblable à celui de la Fig. 2, simplement en rajoutant deux roues 10' et 11' identiques aux roues 10 et 11 et engrenant à leur place avec la roue intermédiaire 14, ces roues 10' et 11' étant raccordées à des paliers 17 et 18. Les arbres 19 et 20 de ces roues sont sur un même axe faisant l'angle Oc avec l'horizontale. En designant par P le poids 7, et étant donné qu'on est en point fixe sur la roue supérieure 10 et qu'il faut fournir un effort 2?CR.P (R=rayondes roues 10, 11, 10', 11') sur la roue inférieure 11 et donc 11' pour soulever le poids 7 (P) d'une distance d'un tour de roue, il faut fournir un effort double 2 P sur l'axe de la roue intermédiaire (donc sur le châssis) et donc avec l'inclinaison d'angle Oc , il faut seulement exercer l'effort E = 471R P cos Oc (aux pertes près). Et par conséquent, si l'on rendait a = 900, cette composante serait nulle et donc la force à exercer pour monter le poids correspondrait seulement aux pertes à vaincre pour faire tourner le châssis placé en "équilibre d'efforts, C'est cette solution (Oc 900) que représente la Fig. 4, sur laquelle les mêmes éléments que ceux de la Fig. 1 sont repérés par des références identiques.On a utilisé des cardans 17 et 18 connus dans le commerce sous le nom de cardans "MATCH" dont la caractéristique est qu'il ne s'exerce aucun effort perpendiculaire au plan des axes 21, 22 et 23, 24 liés aux roues 10, 10' et 11, 11' respectivement, c'est-à-dire que ces cardans reconduisent les efforts comme sur une ligne de transmission rectiligne, où l'on a agence l'ensemble du système dans une position symétrique par rapport à l'axe alors commun du châssis 13, de la roue 1 et de la roue 4. On voit qu'alors la force de réaction R au centre de la roue 14 est horizontale. On voit que, dans ce système, un moteur (non représenté) entraînant le châssis mobile 13 exerce son effort sur la roue 10 et donc sur la roue 10' liée à cette dernière par le cardan 17. Cette force équilibre l'effort (résistant)' imposé à la roue 4, sur l'arbre de laquelle est enroulé le câble portant le poids 7 (P) et tendant à entrainer la roue 14 (par l'intermédiaire des roues 11, 11' et du cardan 18) en sens inverse du sens de rotation qu'impose le moteur. Sur la Fig. 5 montrant une variante de réalisation, on a simplement supprimé, d'une part, le cardan 17 en disposant la roue 10' parallèlement à la roue 10 et en donnant à ia roue 14 un rayon double, et, d'autre part, la roue 4 et la chaîne Galle associée 9 en disposant à leur place sur l'arbre 23 (Fig. 4) le tambour 25 d'enroulement du câble soutenant le poids 7 (P) à soulever. L'ensemble fönc- tionne de ia même manière que le système de la Fig. 4. On notera, par ailleurs, que selon une autre variante de réalisation du dispositif de la Fig. 4, il est possible de prévoir que les deux roues 10' et 11' soient disposées dans un plan commun et engrenant directement ensemble. I1 est important de remarquer que les cardans utilisés se comportent colmle une seule ligne de transmission, quel que soit l'angle des deux arbres concourants. Dans ce cas, si la première ligne (liée à la roue 10) tourne relativement par rapport au châssis 13, la ligne qui fait un angle de 900 tourne également relativement par rapport au même châssis. On notera encore que la force résistante du couple - ou le poids - est rigoureusement et exactement équilibrée par la force développée sur la roue fie 1. Cet équilibre est permanent dans toutes les positions. La preuve en est que si l'on arrête le mouvement de l'ensemble, en immobilisant le châssis (arrêt de celui-ci ne recevant plus d'im pulsion motrice), le poids (ou le couple) reste parfaitement immobile et suspendu; il est donc bien équilibré.Dans ce cas, l'effort fourni au châssis n'a plus du tout une force vive à déplacer, mais un simple équilibre (deux forces en opposition), ce qui s'effectue sans aucun effort théorique autre que les seules résistances passives du système Enfin, compte tenu des propriétés des cardans utilisés qui ont un fonctionnement satisfaisant et identique à tous les angles jusqu'à 450, on peut augmenter sensiblement l'angle (21-23, 22-24) des deux arbres (fixE dans les deux réalisations décrites à 900) de 100, par exemple. Cette modification (qui ne change absolument rien au fonctionnement, change toutefois le sens de la petite composante de la force principale (composante qui n'est pas équilibrée par la torsion du châssis et répercutée sur les paliers principaux, d'où un frottement augmenté). Cette petite composante changera donc de sens - et viendra aider la force motrice sur l'armature (voir Fig. 6). Cette force motrice (servant à vaincre les forces passives : frottement de roulements à billes divers) sera donc ainsi encore plus faible. Cette amélioration (qui n'est pas négligeable) peut être appliquée aux deux réalisations décrites plus haut. REVENDICATIONS 10) - Générateur de couple, utilisable notamment pour le levage de poids ou pour vaincre des efforts résistants, du type comportant un mécanisme (8 à 24, mobile pivotant sur un bâti fixe (3), caractérisé en ce que le mXca- nisme (8-24) comporte un châssis rotatif (13) contenant un système d'engrenages coagissants â rotations inverses 45 t 11') solidaires du côté entraînement, d'une roue (10) portée par le châssis et reliée par une transmission à conservation du sens de rotation (F) à une roue fixe (1) du bâti (3) et du côté entraîné, à un arbre (5) sur lequel agit l'effort résistant (7, P). 2 ) - Générateur de couple selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'engrenages (10', 11') est solidaire, du côté entraîné, d'une roue (11) portée par le châssis et reliée par une transmission à conservation du sens de rotation (9) à une roue (4) portée par l'arbre (5) sur lequel agit l'effort resistant (7, P). 30) - Générateur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les roues (10, 10', 11, 11') sont des roues dentées et les transmissions à conservation du sens de rotation (8, 9) sont des chaînes Galle. 40) - Générateur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le système d'engrenages à rotations inverses (10', 11') reliant les deux roues dentées (10, 11) portées par le châssis (13) est constitué par deux roues dentées (10', 11'), engrenant avec une roue dentée (14) liée au châssis (13) et dont l'axe (15) est perpendiculaire aux axes desdites deux roues (10', 11'), et par un ou deux cardans (17, 18) respectifs transmettant les efforts entre la roue (14) liée au châssis et dont l'axe est perpendiculaire aux axes des deux autres roues (10', 11') et ces dernières. 50) - Générateur de couple selon la revendication 4, caractérisé en ce que les cardans (17, 18) sont des cardans, par exemple du type connu sous le nom de cardans "MATCH", dans lesquels il n'existe aucun effort perpendiculaire au plan des axes reliés par ces cardans. 60) - Générateur de couple selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'axe du châssis rotatif (13) colncide avec l'axe de la roue fixe (1) et avec celui d'un tambour (25) sur lequel s'exerce l'effort résistant (7, P), l'ensemble ayant la forme d'une structure symétrique équilibrée autour de l'axe de rotation commun.