Brevet FR2608688A1 — publié le 19880624

Dispositif de propulsion d'un véhicule utilisant la force centrifuge. L'invention concerne un dispositif de propulsion comportant des pièces mécaniques en mouvement, applicable aux véhicules terrestres, nautiques et aériens. Le terme propulsion est entendu dans un sens général et inclut notamment la traction. Dans les systèmes de propulsion connus de ce genre, la chaine de propulsion se termine par un élément mobile tel qu'une roue ou une hélice qui exerce une poussée ou une traction sur le sol ou sur le milieu environnant, la réaction du sol ou du milieu faisant avancer le véhicule. L'invention se base sur un principe entièrement différent, et utilise comme force de propulsion la force centrifuge s'exerçant sur des corps rotatifs. Le dispositif selon l'invention comprend, portés par le véhicule, au moins deux corps rotatifs pesants et des moyens pour entraîner chacun des corps rotatifs suivant un mouvement de rotation alternatif sur une course angulaire inférieure à 3600 autour d'un axe ne passant pas par son centre de gravité, ce mouvement produisant une force centrifuge, les mouvements des corps rotatifs étant synchronisés de façon que la résultante des forces centrifuges engendrées par lesdits mouvements ait une orientation sensiblement constante. De préférence, la course angulaire des corps rotatifs ne dépasse pas 1800 environ. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend au moins une paire de corps rotatifs dont les axes de rotation sont orientés selon une même direction, les positions angulaires des deux corps d'une paire étant à chaque instant symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan moyen parallèle à ladite direction et ladite résultante étant orientée perpendiculairement à ladite direction dans le plan moyen. Les axes de rotation des corps rotatifs peuvent etre parallèles entre eux ou confondus. Selon une caractéristique avantageuse, chaque corps rotatif comprend une masse solidarisée à un arbre rotatif par un bras radial. I1 est utile d'adjoindre au dispositif des moyens d'accumulation pour recevoir de l'énergie des corps rotatifs lorsque ceux-ci s'approchent d'une extrémité de leur course et pour restituer de l'énergie aux corps rotatifs lorsque ceux-ci s'éloignent de ladite extrémité. Ces moyens d'accumulation peuvent comprendre au moins un ressort. Selon une variante, les moyens d'accumulation comprennent des pistons appartenant aux corps rotatifs et qui sont reçus dans des cylindres en fin de course de ceux-ci, la compression du gaz contenu dans les cylindres lors de la pénétration des pistons assurant le freinage des corps rotatifs et la détente de ce gaz repoussant les corps rotatifs en sens inverse. Des moyens peuvent être prévus pour produire des explosions dans les cylindres. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, les moyens d'entraînement comprennent au moins un moteur et des organes de transmission mécaniques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-après et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de dessus d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est une vue en élévation du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue partielle en élévation d'une variante du dispositif; - la figure 4 représente un détail d'une autre variante. Le dispositif des figures 1 et 2 est monté sur un support plat 1 et est destiné à soulever ce support. Un moteur 2 d'un type quelconque, par exemple électrique, est fixé sur le support 1. L'arbre 3 du moteur 2 porte une poulie 4 qui entraine par l'intermédiaire d'une courroie 5 une autre poulie 6 montée sur un arbre 7 parallèle à l'arbre 3 et tournant dans des paliers 8 fixés sur le support 1. Les extrémités de l'arbre 7 portent respectivement des manivelles 9 et 10 sur lesquelles sont articulées respectivement des bielles 11 et 12. Deux arbres 13 et 14, parallèles aux arbres 3 et 7, sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre et tournent dans des paliers 15 fixés sur le support 1. Les extrémités des arbres 13 et 14 opposées l'une à l'autre portent respectivement des manivelles 16 et 17 articulées respectivement aux bielles 11 et 12, aux extrémités de celles-ci opposées à celles par lesquelles elles sont articulées aux manivelles 9 et 10. Les extrémités des arbres 13 et 14 tournées l'une vers l'autre portent des bras radiaux 18 et 19 terminés par des masses 20 et 21. Les extrémités d'un ressort hélicoldal 22 sont solidaires respectivement des bras 18 et 19. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. Le moteur 2 entraîne l'arbre 7 selon un mouvement de rotation continu. Grâce à un choix approprié des rayons des manivelles 9, 10, 16 et 17, ce mouvement de rotation continue se transforme en des mouvements de rotation alternatifs des arbres 13 et 14 sur une course angulaire inférieure à 1800. Les longueurs des manivelles 9 et 16 et de la bielle 11 étant égales respectivement à celles des manivelles 10 et 14 et de la bielle 12, les courses angulaires des deux arbres 13 et 14 sont aussi égales entre elles. En outre, le calage angulaire des bras 18 et 19 par rapport aux manivelles 16 et 17 est choisi de telle façon que les positions angulaires des masses 20 et 21 soient à chaque instant symétriques par rapport à un plan moyen 23 passant par l'axe de rotation 24 commun aux corps rotatifs formés par les arbres 13 et 14, les bras 18 et 19 et les masses 20 et 21.Ceci signifie que les centres de gravité des deux corps rotatifs, qui sont à une même distance de l'axe 24, sont également équidistants du plan 23. Les moments d'inertie des corps rotatifs étant égaux, les forces centrifuges qu'ils subissent du fait de leur mouvement de rotation autour de l'axe 24 sont aussi égales et les vecteurs F1 et F2 qui les représentent sont symétriques l'un de l'autre par rapport au plan 23. Les forces centrifuges F1 et F2 appliquées aux deux corps rotatifs étant perpendiculaires à l'axe 24 et symétriques l'une de l'autre par rapport au plan 23, leur résultante R est perpendiculaire à l'axe 24 et contenue dans le plan 23. Cette résultante garde constamment la même direction et le même sens et constitue donc une force de propulsion permettant de soulever le véhicule formé par le support 1 équipé du dispositif de propulsion selon l'invention. Le rendement et la régularité du mouvement sont améliorés par le ressort 22 qui se tend en absorbant de l'énergie lorsque les corps rotatifs s'écartent l'un de l'autre et se contracte en restituant cette énergie lorsque les corps rotatifs se rapprochent l'un de l'autre. Cette fonction d'accumulateur d'énergie favorise le freinage nécessaire des corps rotatifs en fin de course et leur accélération en début de course. Le ressort 22 s'étend dans un plan perpendiculaire à l'axe 24 de façon à ne pas exercer sur les corps rotatifs d'efforts selon cet axe. Les points de fixation du ressort sur les deux corps rotatifs sont à des distances différentes de l'axe 24 de façon à ne pas gêner le croisement des deux corps rotatifs. La figure 3 illustre une variante dans laquelle la bielle 11 est remplacée par une crémaillère ll' articulée de la même façon que celle-ci sur la manivelle 9 et dont la denture 30 coopère avec celle 31 d'un pignon 32 monté sur l'arbre 13 de la figure 1 en remplacement de la manivelle 16. Bien entendu, les moyens de transmission entre l'arbre 7 et l'arbre 14 sont modifiés de la même façon. Cette variante permet d'augmenter la course angulaire'des corps rotatifs, qui peut ainsi atteindre et même dépasser 1800. Cependant, il n'est pas avantageux de dépasser sensiblement une course de 1800. En effet, au-delà de cette valeur, la force centrifuge tend, sur une fraction de la course, à diminuer la force de propulsion, car sa projection dans le plan moyen est opposée au sens de la propulsion. Les figures 1 à 3 illustrent une première voie pour la réalisation du dispositif selon l'invention, dans laquelle les corps rotatifs sont entrainés par un organe moteur tel que le moteur 2 par l'intermédiaire d'organes de transmission mécaniques. Bien entendu, à l'intérieur de cette voie, il est possible d'utiliser les types de moteurs et les types de transmissions mécaniques les plus divers.Par ailleurs, au lieu d'entrainer directement chaque corps rotatif par des organes de transmission séparés, on peut entraîner l'un des corps rotatifs par des organes de transmission primaires et assurer la synchronisation des mouvements des corps rotatifs par un ou plusieurs systèmes de transmission secondaires entre les différents corps rotatifs, le nombre de ces derniers pouvant être supérieur à deux comme il sera expliqué ci-après. Le ressort 22 reliant entre eux deux corps rotatifs peut être remplacé par des ressorts séparés associés à chacun d'eux, par exemple des ressorts spiraux enroulés autour des arbres tels que 13 et 14, ou par d'autres moyens d'accumulation d'énergie. A la figure 2, c'est seulement à titre d'exemple que la manivelle 16 et le bras 18 (et de même la manivelle 17 et le bras 19) ont été représentés comme étant orientés selon un même rayon à partir de l'axe 24. La figure 4 illustre une seconde voie. On a représenté dans cette figure une masse 40 reliée par un bras radial 41 à un arbre 42 pouvant tourner autour d'un axe 43 perpendiculaire au plan de la figure. Deux pistons 44 et 45,solidaires de la masse 40, sont disposés de part et d'autre de celle-ci par rapport à la direction de son mouvement autour de l'axe 43. On voit également à la figure 4 un cylindre 46 à l'intérieur duquel le piston 44 peut coulisser au voisinage d'une extrémité de la course du corps rotatif formé par la masse 40, le bras 41, l'arbre 42 et les pistons 44 et 45. La paroi interne 47 du cylindre 46 présente de préférence à cet effet, sur une partie au moins de sa longueur, une courbure centrée sur l'axe 43. Lorsque le piston 44 pénètre dans le cylindre 46, il y définit une chambre fermée 48 dont le volume décroît. La compression du gaz, notamment de l'air, contenu dans cette chambre, assure le freinage du corps rotatif en fin de course. A un moment convenablement choisi pendant que le piston 44 est à l'intérieur du cylindre, on provoque dans la chambre 48 une explosion au moyen d'un carburant introduit par une buse d'injection 49 et d'une étincelle produite par une bougie 50. Cette explosion élève la pression dans la chambre et projette le piston 44 hors du cylindre, assurant ainsi l'entraînement du corps rotatif. On ouvre alors une soupape 51 séparant l'intérieur du cylindre d'une conduite 52 et on envoie par cette dernière un jet d'air dans le cylindre pour en chasser les gaz brûlés.Un autre cylindre non représenté, semblable au cylindre 46, coopère de la même façon avec le piston 45 pour freiner celui-ci à l'autre extrémité de la course du corps rotatif et le renvoyer en direction du cylindre 46. La synchronisation des mouvements des différents corps rotatifs du dispositif est assurée par un couplage mécanique entre ceux-ci par tout moyen approprié, par exemple par des pignons. Un dispositif selon l'invention peut également comporter, au lieu des cylindres 46 tels que décrits, des cylindres non équipés de moyens pour produire des explosions, et assurant seulement un freinage des corps rotatifs par compression du gaz et une restitution d'énergie aux corps rotatifs par détente de ce gaz. De tels cylindres jouent le rôle du ressort 22 des figures 1 et 2, et il est nécessaire de prévoir par ailleurs des moyens d'entraînement pour compenser les pertes d'énergie dues aux frottements. Les exemples décrits n'épuisent pas les voies possibles quant à l'entraînement des corps rotatifs et à l'accumulation d'énergie en fin de course de ceux-ci, ces fonctions pouvant être assurées, ensemble ou séparément, par tous autres moyens, par exemple des moyens hydrauliques, électrostatiques ou électromagnétiques. Indépendamment de la voie choisie à cet égard, le nombre de corps rotatifs n'est pas limité à deux comme décrit en relation avec les figures 1 et 2. Le dispositif peut compor ter par exemple deux paires ou plus de corps rotatifs, les mouvements des corps d'une paire étant symétriques, comme décrit, par rapport à un plan moyen commun aux différentes paires. De préférence, les corps rotatifs appartenant à des paires différentes arrivent en fin de course à des moments différents, de façon à améliorer la souplesse de fonctionnement du dispositif. On peut également prévoir trois corps rotatifs ou plus dont les mouvements, sans présenter de symétrie, sont synchronisés de façon que la résultante des forces centrifuges soit orientée selon une direction au moins approximativement constante. La vitesse angulaire moyenne des corps rotatifs et par conséquent la fréquence de leurs mouvements sont de préférence élevées pour obtenir des forces centrifuges élevées en limitant le moment d'inertie des corps rotatifs. La fréquence du mouvement est avantageusement de plusieurs milliers de hertz. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour la propulsion de tous les types de véhicules, y compris les jouets. Pour les véhicules terrestres, il présente l'avantage considérable, par rapport aux systèmes de propulsion à roues, de ne pas dépendre d'une adhérence au sol. Le dispositif peut être monté sur le véhicule de façon à pivoter dans son ensemble, ce qui lui permet d'assurer en outre la fonction de changement de direction ou de compensation de la force centrifuge exercée sur le véhicule, et la fonction de freinage du véhicule par un pivotement de 1800 par rapport à sa position de propulsion. Revendications. 1. Dispositif de propulsion pour véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend, portés par le véhicule, au moins deux corps rotatifs (20, 21) pesants et des moyens (2-12) pour entraîner chacun des corps rotatifs suivant un mouvement de rotation alternatif sur une course angulaire inférieure à 3600 autour d'un axe (24) ne passant pas par son centre de gravité, ce mouvement produisant une force centrifuge (F1, F2), les mouvements des corps rotatifs étant synchronisés de façon que la résultante (R) des forces centrifuges engendrées par lesdits mouvements ait une orientation sensiblement constante. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire (20, 21) de corps rotatifs dont les axes de rotation (24) sont orientés selon une même direction, les positions angulaires des deux corps d'une paire étant à chaque instant symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan moyen (23) parallèle à ladite direction et ladite résultante étant orientée perpendiculairement à ladite direction dans le plan moyen. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque corps rotatif comprend une masse (20) solidarisée à un arbre rotatif (13) par un bras radial (18). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'accumulation (22) pour recevoir de l'énergie des corps rotatifs lorsque ceux-ci s'approchent d'une extrémité de leur course et pour restituer de l'énergie aux corps rotatifs lorsque ceux-ci s'éloignent de ladite extrémité. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation comprennent au moins un ressort (22). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'accumulation comprennent des pistons (44) appartenant aux corps rotatifs et qui sont reçus dans des cylindres (46) en fin de course de ceux-ci, la compression du gaz contenu dans les cylindres lors de la pénétration des pistons assurant le freinage des corps rotatifs et la détente de ce gaz repoussant les corps rotatifs en sens inverse. 7. Dispositif selon la revendication o, caractérisé en ce que des moyens (49, 50) sont prévus pour produire des explosions dans les cylindres. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement comprennent au moins un organe moteur (2) et des organes de transmission mécaniques (4-12). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la course angulaire des corps rotatifs ne dépasse pas 1800 environ.