Brevet FR2749631A1 — publié le 19971212

L'invention se rattache au secteur technique des équipements et matériels générateurs de forces destinés à mouvoir, porter, tracter, mettre en vitesse les corps sur lesquels elle s'exercent, ces forces pouvant être linéaires ou rotatives. L'invention concerne un générateur d'effort mécanique à inertie obtenu par variation continue et synchronisée des déphasages des balourds vibrants. Cette invention n'a pas, à notre connaissance, de précédent et s'applique à des domaines tant militaires que civils, puisqu'elle permet de mettre en mouvement de façon linéaire, ou en rotation, toute masse. A cette application consistant à déplacer toute masse dans l'espace de façon indépendante, correspond des applications tels que motorisation et propulsion d'engin ou structure portante. L'association de plusieurs systèmes, objet de l'invention, permet à la fois de vaincre l'action de la pesanteur, et diriger les éléments dans toute direction désirée. De façon plus spécifique, cette invention s'applique à l'industrie et offre des moyen, d'entraînement de machine avec contrôle de la vitesse et du couple d'entrainement, ce contrôle pouvant être continu et asservi, et peut dans la plupart des cas remplacer les boites de vitesse tout en permettant à la fois une variation de vitesse à couple constant ou à couple variable, les variations, soit de vitesse, soit de couple, se faisant sans embrayages et en fonctionnement. Dans ce cas précis, il s'agit d'organes moteurs à vitesse et couple variable obtenu par action en marche sur des masses balourdées et de leur vitesse d'entraînement. Selon une première caractéristique, le dispositif destiné à produire des forces et couples mécaniques à inertie et d contrôle d'intensité et de vitesse est remarquable en ce qu'il consiste à positionner sur un même chassis : un organe moteur, un générateur de vibration unidirectionnelle à balourds variables. un système de déphasage. et de supprimer la vibration pendant une certaine durée par tour du vibrateur Cctte suppression de vibration se fait en intervenant sur le système de déphasage et a pour effet. à chaque rotation, de ne pas produire de force dans un seul sens. La force globale moyenne générée par le su stère est donc positive et sollicite le chassis. Afin de répéter rigoureusement la même action de déphasage à chaque tour, le système de déphasage est synchronisé avec le moteur d'entraînement du vibrateur. Selon une autre caractéristique, le dispositif est remarquable en ce qu'il utilise un générateur dc vibration multidirectionnelle à balourds variables. Selon une autre caractéristique, le dispositif est remarquable en ce qu'il permet, à l'aide d'un générateur de v librations unidirectionnelles à balourds variables monté sur une platine équipée d'une roue libre. d'entraîner un arbre moteur, à contrôle de couple et de vitesse, sans embrayage, le moteur, ainsi que Ic générateur de vibration restant toujours en mouvement. Selon une autre caractéristique, le dispositif est remarquable en ce qu'il consiste à entraîner un arbre moteur en réducteur ou multiplicateur de vitesse, dans chacun des cas avec couple et vitesse variable. par l'intemlediaire d'un générateur de vibrations pluridirectionnelles, à balourds variables, montés sur supports élastiques, et dont l'excentration s'exerce directement sur un manchon solidaire de l'arbre de sortie. Pour fixer l'objet de l'invention illustré non limitativement aux figures des dessins où - La figure I est une vue d'ensemble du dispositif montrant le moteur, le vibrateur, et le svstéme de déphasage monté sur un même chassis. - La figure 2 montre l'arrangement des masselottes au cours d'une rotation de O à 21I - La figure 3 est une représentation de la force générée dans le cas général, vue de gauche, et la force générée dans le cas de l'invention, vue de droite - La figure 4 est une représentation de la force générée par 2 systèmes couplés ensemble. - La figure 5 est une vue du dispositif d'entraînement d'un arbre à couple et vitesse variables, à l'aide d'un générateur de vibrations unidirectionnelles et platine oscillante. - La figure 6 est une vue de l'entralnement d'un arbre à l'aide d'un vibrateur pluridirectionnel à balourd variable à partir d'un alésage solidaire de l'arbre - La figure 7 est une représentation d'une variante du dispositif précédent mais ici, l'entraînement se fait directement sur l'arbre. Le dispositif selon l'invention consiste à positionner un générateur de vibration unidirectionnelle ( I ) qui peuvent être ceux décrits dans le brevet 2713958 ou la demande 9411767 sur un chassis (8) à l'aide de moyens de fixation (10). Ce générateur de vibration (1) est entraîné par un organe moteur (3) à l'aide d'un moyen d'accouplement (2). ce moteur (3) étant solidaire du chassis (8), par moyens de fixations (4). Le générateur de vibration (1) est également couplé à l'aide de moyens (5) à un dispositif de déphasage (6), fixé au chassis (8) par des moyens (7) et dont le but est de permettre le déphasage des masses balourdées du générateur de vibration en cours de rotation. En cours de fonctionnement, le vibrateur (1) génère une force vibrante dans une seule direction ct dont I'intensité est de fonne sinusoïdale. L'idée de l'invention est de transfomler la force alternative en une force continue positive, de la même façon qu'une diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens et permet de transformer un courant alternatif en courant continu. Comme le générateur de vibration (1) est du t"pe à balourds variables, I'invention consiste à intervenir au cours du cycle sinusoïdal sur la position des balourds, à l'aide de l'organe de déphasage (6). et de mettre les balourds en opposition et donc de supprimer la force pendant une période déterminée du cycle. Sur la figure 2 et 3 sont représentés les actions du déphasage sur une période - de O à f112 : force sinusoïdale dirigée vers l'axe positif des Y et passant du maxi à O - de #/2 à 3#/2 : force quasiment nulle par action rapide en f112 sur l'organe de déphasage de tellc façon que les balourds soient en opposition de phase et produisent une vibration nulle - de 3/#/2 à 2f1 : force dirigée vers l'axe positif des Y et variant de O au maximum, les balourds étant remis au maximum en 3#/2. L'effort résultant moyen est positif. La commande du déphasage (6) se fait en continu et en synchronisme, cette commande de déphasage (6), peut être couplée mécaniquement, hydrauliquement, ou électriquement à l'organe moteur (3) pour assurer le synchronisme En juxtaposant 2 systèmes déphasés de tI, I'effort résultant obtenu est plus régulier, figure 4 Le même principe peut être appliqué avec un générateur de vibrations pluridireetionnelles et cn supprimant l'action des balourds, par déphasage, pendant une demi-période. De ce fait. les forces générés par le système sont toute dirigées dans un même sens, produisant une force moenne positive. Deux ou plusieurs systèmes peuvent également être juxtaposés afin d'obtenir une force nloyonne la plus élevée possible et la plus régulière possible. Lc dispositif peut être utilisé pour entraîner un arbre (14), sur lequel sera fixé un récepteur, à couple variable et à vitesse variable. L'arbre (14) reposant sur 2 paliers (15) est équipé d'une platine (12), la liaison entre cette platine (12) et l'arbre (14) étant assurée par une roue libre (18). La platine oscille autour de l'arbre (14) et la roue libre (18) filtre cette oscillation et n'entraîne l'arbre (14) que dans un seul sens. La roue (18) peut être du type à double sens à commande du sens par action extérieure et selon Ic sens choisi l'arbre (14) sera entraîné dans un sens ou dans un autre. Les paliers (15) sont solidaires d'un chassis commun (17) par l'intermédiaire de moyens (16). La platine (12) reçoit en son extrémité un générateur de vibration unidirectionnelle (11) comprenant le moteur d'entraînement (I lA), le vibrateur proprement dit (1 lob) et le système de déphasage (I lC). Lorsque le moteur (liA) tourne et que les balourds du vibrateur sont en opposition de phase, il n' a pas de vibrations, et la platine (12) n'est pas sollicitée, et l'arbre (14) ne tourne pas. Lorsque les balourds se mettent en phase, par action sur le système (11C), la platine reçoit une libration unidirectionnelle dont l'amplitude ct la force sont fonction du déphasage des balourds. La force maximale est obtenue par des balourds en phase totale. A une position donnée des balourds correspond un couple transniissible à l'arbre (14) Lc ressort (13) n'a pour but que de supporter au repos l'extrémité de la platine (12) équipée dc son système de vibration (il). Si l'on applique le dispositif à L'entraînement des roues d'un véhicule, le fonctionnement serait le snisallt - Avant démarrage. le moteur (i lA) tourne à une vitesse N, les balourds étant en opposition de phase, le véhicule est à l'arrêt. - Au démarrage, on actionne le déphasage. le vibrateur exerce une force unidirectionnelle sur la platine et entraîne le véhicule - Après démarrage, lorsque le couple de démarrage décroît jusqu'au couple nominal, une nouvelle action sur le déphasage pour diminuer les balourds, calera le véhicule à sa vitesse nominale et à son couple nominal. - En cas de surcharge, cote para exemple, une augmentation des balourds par action sur le déphasage, augmentera le couple moteur - Pour modifier la vitesse, on pourra agir sur la vitesse du moteur (11A) En cas de blocage des roues, par exemple, le vibrateur continuera à tourner au couple illaximum mais sans entraîner l'arbre (14) et donc les roues, et sans frottement puisqu'il n'y a pas dans le systênie ni embrayage ni coupleur, à poudre, hydraulique, ou autre. Le dispositif peut également utiliser un générateur de vibrations pluridirectionnelles à balourds variables (21) pour entraîner directement un arbre de transmission (25). La vibrateur (21) est fixé à un support (27) par l'intennédiaire de ressorts flexibles (24), cette tlexibllite pennet au vibrateur (21) d'évoluer, par excentration, à l'intérieur d'un alésage (22), solidaire de l'arbre à entraîner. Le manchon comprend une denture (23A) et la vibrateur également (23B). Lorsque le générateur de vibration (21 ) est en fonctionnement, l'excentration produite provoque l'engrènement de la denture (23), et la rotation de l'ensemble arbre (25) et manchon (22). Lc diamètre du manchon (22) est supérieur à celui du vibrateur (21) et il y aura en conséquence réduction de vitesse dans le rapport des diamètres. Comme pour le dispositif précédent, unc variation des balourds variera le couple transmissible a l'arbre (25). Le générateur de vibration pluridirectiolltlelle à balourds variables (31) peut être à arbre creux Ct an variante du principe précédent, le vibrateur (31) peut entrainer directement l'arbre (34) posé sur paliers (35). Le vibrateur est également solidaire d'un chassis (36) par l'intermédiaire de tiges flexibles (33). L'entraînement se fait par l'intermédiaire d'engrenages (32) Dans ce cas, le système est multiplicateur de vitesse, dans le rapport des diamètres intérieurs du vibrateur et extérieur de l'arbre. et à variation de couple. En variante, l'entraînement du vibrateur sur l'arbre peut se faire par fnction. REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant de générer une force mécanique à inertie caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de vibrations unidirectionnelles à balourds variables(l), entraîné par un organe moteur(3) et moyen d'accouplement(2), ce dit générateur de vibrations(l) étant couplé à une commande de déphasage (6) par moyen d'accouplement (5). l'organe moteur (3), le générateur de vibration (1), 1 ' organe de déphasage (6) étant solidaires d'une platine (8), elle-meme pouvant être fixée par des moyens (9) aux éléments auxquels s'applique le dispositif, et cn ce que le déphasage agisse au cours de chaque rotation et en synchronisme avec l'organe moteur(3) afin de modifier l'amplitude de la vibration, et ne pas générer de force vibrante pendant un temps donne dc cette période ou rotation, la force globale obtenue étant positive et ainsi que dans un sens désiré. 2 - Dispositif selon revendication I caractérisé en ce que ce générateur de vibration (I) et de type pluridirectionnelles à vibration d'amplitude (1). 3 - Dispositif selon revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que plusieurs générateurs de vibration (1) peuvent être couplés entre eux et déphasés de manière à obtenir une force résultante positive la plus régulière possible. 4 - Dispositif pour transformer un mouvement oscillant d'une platine en un mouvement rotatif d'un arbre couplé à la platine par l'intermédiaire d'une roue libre, caractérisé en ce que le mouvement oscillant de la platine est produit par un dispositif de génération de force selon les revendications I à 3 disposé sur la platine, la platine reposant sur le chassies (17) par I ' intermédiaire d'un élément élastique (13), I'action de la vibration faisant osciller la platine(l2), cette même platine faisant tourner 1'arbre(14) dans un seul sens par action de la roue libre(l8), ct en ce que la variation des masses balourdées (île) permette le contrôle du couple transmissible par l'arbre (14) en fonction de la charge sur l'arbre (14), et en ce que, en cas de blocage par surcharge du récepteur sur l'arbre (14), le générateur (il) continu de tourner en sécurité sans frottements induits. 5 - Dispositif selon revendication 4 caractérisé en ce que l'ensemble vibrateur (11) soit entralné par moteur à vitesse variable permettant le contrôle du couple délivré à l'arbre de sortie (14) par action sur les masses balourdées (lic) pour toute vitesse désirée. 6 - Dispositif selon revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que la roue libre (18) peut être à double sens par action externe sur cette dite roue, permettant un changement de sens de l'arbre de transmission (14). 7 - Dispositif selon revendication 4 à 6 caractérisé en ce que deux ou plusieurs générateurs de vibration (11) peuvent être juxtaposés et déphasés les uns par rapport aux autres pour obtenir une rotation la plus continue possible de l'arbre de transmission (14). 8 - Dispositif pour transformer un mouvement oscillant d'un élément comportant une denture en un mouvement rotatif d'un arbre comportant également une denture, disposés l'un dans l'autre sans engrénement au repos, caractérisé en ce que le mouvement oscillant est produit par un dispositif de générateur de force selon les revendications I à 3, fixé par des moyens élastiques (24, 33) à un support (27, 36), la mise en vibration du générateur (21, 31) provoquant par excentration l'engrènement de sa denture avec celle de l'arbre (25, 34) et ainsi la rotation de l'arbre. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le générateur de force (21), évolue à l'intérieur d'un manchon disposé à une extrémité de l'arbre (25), la vitesse de rotation de l'arbre (25) étant réduite par rapport à la vitesse d'excitation du générateur de vibration (21) dans le rapport respectif des diamètres du générateur et du manchon. 10 - Dispositif selon revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que l'entraînement entre le générateur et le manchon se fasse par friction.