Brevet FR2619765A1 — publié le 19890303

L'invention se rapporte à la récupération d'énergie dans les suspensions du type à amortisseurs à ressorts à lames en uti -lisant la piézo-électricité d' un matériau souple Les recherches effectuées dans le domaine concerné conduisent aux considèrations suivantes: L'utilisation de la piézo-électricitè pour produire du courant en quantité appréciable ne concerne pas encore le domaine des suspension de véhicules. Dans le domaine des suspe#nsions,aucune de celles compre -nant un dispositif de récupération de l'énergie mécanique perdue en amortissements ,n1est du type à amortisseurs ss ressorts à lames. L'invention exposée ici permet de récupérer une partie de l'énergie mécanique perdue en amorti -ssements,dans ce dernier type de suspensions,en la converti -ssant en énergie électrique grâce à la piézo-électricité d'un matériau plastique souple et ayant une certaine élasticité. Voici comment sont agencés les différents éléments du dispositif: On colle sur sa plus grande partie,au moins une feuille de matériau piézo-électrique contre la plus grande face d'une lame de ressort,les extrémités de la feuille pouvant être en plus rivées,pincées,cramponnees etc.. de façon à soulager un peu le collage de la tension qu'il subira pendant le fonctionnement. Evidemment on peut fixer ainsi,au verso de la lame une autre feuille de matériau piézo-électrique.Deux autres dispositions sont possibles:insérer au moins une feuille dudit matériau à l'intérieur même d'une lame de ressort;prendre en sandwich entre deux lames au moins une feuille de matériau,lwune au moins des faces internes des lames du sandwich étant recouverte par une feuille de matériau qui y est fixée comme décrit ci-dessus. On précise en outre qu'a fin de ne pas perdre de surface ou de ne pas endommager le matériau plastique qui au contraire dépas -serait,les contours de la feuille sont semblables,mais un peu en retrait,à ceux de la lame. Fonctiottement Considérons une feuille de matériau piézo-électrique ainsi solidement fixée à une lame d'un amortisseur.Ladîte feuille ne peut que se déformer comme le lui imposent les déformat:tons de la lame.Or cette dernière principalement se courbe sous l'effet des chocs qui out lieu quand le véhicule se déplace;la courbure qui en résulte s'accompagne d'un étirement de la face convexe. Cet étirement est transmis via les moyens de fixation à la feuille de matériau piézo-électrique se trouvant sur cette face. L'étirement est la contrainte principale s'exerçant sur la feuille,mais dans les cas où le matériau piézo-électrique est inséré dans une lame,ou coincé entre deux lames,une contrainte transverse de compression,ayant par conséquent le même effet, se manifeste .Les effets respectifs des deux contraintes se ren -forçant. Sous l'action de l'une ou des deux contraintes signalées ci-dessus,un déséquilibre électrique apparat entre les faces d'une feuille:(effet direct).Le recto et le verso de chaque feuille comportant au moins une électrode reliée par un élément conducteur à un dispositif de traitement et de stockage de l'électricité produite,for#ant circuit avec ladite feuille.Nati- rellemezttsi plusieurs feuilles subissent les m#mes contrainte simultanément,elles pourront être reliées entre elles ,en para -lelle,série,mixte. On conçoit,er ouvre facilement,que le débattement d'une lame d'amortisseur soit limité et que ses limites soient impo -sées par la limite d'élasticité du matériau piézo-électrique. On atteindra ce but en choisissant des ressorts assez forts pour ne pas être trop déformés par les chocs prévus en utilisation normale ce qui ntempêche pas de prévoir des butées de sécurité ces derniières pouvant aussi être les seuls éléments de limi -tation du débattement. Les figures dont il va maintenant titre question corres -pondent à un mode de réalisation de l'invention choisi en rai -son de sa simplicité. Figure I:elle montre vu du dessus une feuille de matériau piézo-électrique (I) (e.g. en fluorure de polyvinylidéne on PVDF), collée sur une lame de ressort e.g. en composite verre -epoxy(2),ces éléments sont encastrés(pincés)et collés dans un manchon(3)à chaque extrèmité,servant également à recueillir le courant grace à des électrodes situées sur ses faces internes. Des fils(4) reliés à ces électrodes véhiculent le courant. Figure 2:coupe transversale selon A-B (fig I) (I) On y voit que chaque feuille de matériau piézo-électrique/,ssè- -de des faces conductrices(e.g.aluminisées)(5),la lame d'an,ortis- -seur(2) est au centre. On remarque aussi que la lame de ressort est surélevée sur les côtés, ce sont des pare-chocs destinés à protéger le matériau piézo-électrique de contacts intempestifs avec une éventuelle butée de sécurité. Figure 3:coupe selon C-D (fig I),on y voit le manchon(3) entourant les deux feuilles de matériau piézo- électrique(I) ainsi que la lame du ressort(2) au centre,également quatre élec -trodes (6) insérées dans le manchon(3) au contact des faces con ductrices (5) des feuilles(I) Figure 4:coupe selon E-F(fig I),m#me commentaire que fig 3 on y distingue cependant les parois supérieure et itférieure(t) pinçant le matériau piézo-électrique(I),le talon (9)percé d'un trou de fixation sur un élément extérieur,les fils(4) du cir -cuit électrique. La principale application de ce dispositif aujourd'hui concerne les véhicules légers particulièrement ceux à propul -sion humaine:bicyclettes,triporteurs etc... REVENDICAmION' I) Dispositif de récupération d'une partie de l'énergie mécanique perdue en amortissements dans les amortisseurs du type à ressorts à lames ,caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de conversion de ladite énergie en énergie électrique. 2) dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que ces moyens comprennent ltutilisation de la piézo-électricité. 3) Dispositif piézo-électrique selon les revendications I et 2 caractérisé en ce qu'une partie des éléments le constituant sont en un matériau plastique souple et d'une certaine élasticité. 4) Dispositif comprenant des éléments en matériau souple piézo-électrique caractérisé en ce que lesdits éléments sont des feuilles fixées sur les faces des lames d'amortisseurs de manière à suivre leur mouvement de déformation directement sans aucun autre intermédiaire que simples moyens de fixation. 4 bis) Moyens de fixations selon la revendication 4 carac -térisés en ce qu'ils consistent en le collage de la plus grande part de la partie centrale d'une face d'une feuille sur une face de lame d'amortisseur , les extrèmités étant en plus du collage rivées,cramponnées ou pincées 5) Dispositif piézo-électrique selon les revendications 1 > 3,4,4 bis caractérisé en ce que au moins une feuille de matériau piézo-électrique,est fixée sur une face de la lame d'un amortisseur,ou les deux ou l'une des deux faces de deux laines la coinçant en sandwîch > ou est insérée à l'intérieur même d'une lame,ou enfin au moins une feuille est fixée sur le recto en même temps qu'au moins une feuille est fixée sur le verso. 6) Dispositif selon les revendications 4à 5,caractérisé en ce que la forme des feuilles de matériau piézo-électrique est la même que celle déterminée par le contour des lames de ressort. 7) Dispositif selon la reveadication 4 caractérisé en ce que la contrainte principale que subissent les feuilles de maté -riau piézo-électrique est un étirement longitudinal. 8) Dispositif selon les revendications 4,5 et 7,caractérisé en ce qu'une contrainte de compression transverse au plan de l'étirement et renforçant son effet ,est obtenue quand la ou les feuilles de matériau piézo-électrique,sont insérées dans une ou coincées entre deux lames de ressort. 9) Dispositif selon les revendications I,2,3 > 4,5,6,carac- -térisé en ce que le débattement des lames de ressort est limité par la force du ressort et par des butées de sécurité,afin de ne