Brevet FR2755474A1 — publié le 19980507

La présente invention concerne un dispositif mécanique qui fonctionne par l'utilisation des forces de déséquilibre issues de différentes pieces tournantes dont les centres de gravité ne se situent pas dans les centres de rotation. Le but de l'invention est de mouvoir dans un espace. soumis exclusivement à un effet de pesanteur, le véhicule qui lui sert de support. L'invention n'utilise aucun support matériel comme l'eau l'air le sol ou l'action résultant de l'éjection à grande vitesse d'un jet de gaz issu d'un moteur de fusée, pour se mouvoir ou assurer sa sustentation dans un milieu terrestre ou planétaire, contrairement aux véhicules actuel. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure "1" représente le dispositif mécanique de base .( le carter de protection des éléments constitutifs, les différents roulements d'axe ainsi que le moteur d'entraînement ne sont pas représenté sur cette figure). Un arbre d'entraînement principal ( 1) reçoit solidairement deux ensembles identiques d'axes inclinés ( 2 et 2' ) (l'intérêt de l'inclinaison des axes ( 2 et 2' ) par rapport à l'axe ( 1 ) sera détaillé ultérieurement ) à trois branches (chacune des branches sont décalées de 120 degrés les unes par rapport aux autres. Ces deux ensembles d'axes (2 et 2' ) sont décalés de 60 degrés, l'un par rapporta l'autre, sur l'axe principal ( I ).( figure 1.1 ). Les six branches ,ainsi formées, reçoivent, chacune. un engrenage satellite de centre de gravite décentré, libre en rotation.,(3A à 3F ) ,calé en positionnement précis et engrenant sur un des deux engrenages fixes (4A et 4B ) que traverse ,librement en leurs centres, l'axe principal (1) . Les engrenages satellites mobiles ( 3A à 3 F ) sont identiques en dimensions et nombre de dents aux engrenages fixes. Leur rapport est égal à 1,/1 . Ils peuvent être en plastique ou en acier à denture droite ou spirale. Particularité des engrenages satellites mobiles ( 3A à 3F) Leur centre de gravité ne se situe pas dans leur centre de rotation. La figure "1" générale présente des engrenages ( 3A à 3F ) satellites mobiles, de centre de gravité décalé, des axes de rotation ( 2 et 2' ), par rajout de matière ,dont la densité est supérieure aux matériaux formant ces engrenages .et par retrait de matiére, dans la partie opposée à la masse décentrée. La figure "2" présente un des engrenages satellite mobile vue de face à denture spirale ( 2.1) ,équipé d'une masse rapportée ( 2.2 ) de densité supérieure à l'engrenage et d'alésage ( 2.3 ) dans la demi-section circulaire opposée. Afin d'assurer la libre rotation de l'engrenage satellite et son blocage longitudinal sur sa branche menante ,l'alésage central ( 2.4 ) reçoit un roulement combiné ( un roulement à rouleaux cylindrique et un roulement conique ).cet ensemble de roulement n'est pas représenté sur la figure " 2 " Fonctionnement du dispositif mécanique. Lors de la rotation de l'axe principal (1), par un système moteur, les deux axes inclinés (2 et 2' ) entraînent les différents engrenages mobiles (3A à 3 f) en rotation . Ceux-ci engrènent sur les engrenages fixes ( 4A et 4B ).De par le calage initial ( effectué lors du montage des éléments constituant la machine ) des engrenages mobiles, donc du positionnement des masses formées par la modification des centres de gravité des engrenages satellites ,vis-à-vis de leurs engrenages fixes associé ,l'axe principal (1) est soumis à un ensemble de force. La figure 5 représente les différentes forces, à un instant T de la rotation du dispositif mécanique pour un demi-ensemble de base ( trois engrenages 3A à 3C mobiles sur leur axe ( 2 ) à trois branches . Deux forces FCa et FDa issues de l'engrenage 3A et deux forces FCb et FDb issue de l'engrenage 3B . Les forces FCc et FDc issues de l'engrenage 3C ne sont pas représentées, car en arrière du plan. Les forces centrifuges FCa.b et c tendent à éjecter les différentes pièces mobiles de leur axe support ( 2 ) . Ces forces ayant même intensité, I'axe ( 1 ) est équilibré durant sa rotation. Les forces de déséquilibre FDa.b et c sont générées par l'action des masses décentrées des engrenages satellites (3A à 3C ) et entraîne par réaction l'axe menant ( 2 ) donc l'axe ( 1 ) solidaire dans le sens de cette action. La représentation en perspective du déplacement d'un des six engrenages ( 3A à 3 F ) donc de la direction de la force de déséquilibre est présentée par les figures 3.1 à 3.14. Ces figures prennent en compte la force de pesanteur du lieu notée ( FP ). On constate que la force de déséquilibre est soit orientée longitudinalement à l'axe principale (1) soit orientée dans une direction ascendante et descendante mais dont la résultante verticale est toujours contraire à la force de pesanteur notée (FP). Le choix des différents décalages d'axes 120 degrés pour les branches des axes (2 et 2' )décalés l'un par rapport à l'autre de 60 degrés ) permet une meilleure répartition des contraintes encaissées par l'axe principal ( 1 ) . Afin d'améliorer le rendement du dispositif mécanique les deux axes ( 2 et 2' ) présentent, suivant l'invention, un angle par rapport à l'axe d'entraînement principal ( 1 ) .(figure 6 ). Les figures (4.1 à 4.4 ) donnent la représentation des forces centrifuge ( Fic ), des forces de déséquilibre ( FD ) et de leur résultante ( FCD ) par rapport à la force de pesanteur ( FP ) pour quatre positions d'un engrenage satellite, calé sur son engrenage fixe associé. les figures (4.1 et 4 3 ) , présentent un engrenage satellite calé à 90 degrés de son engrenage fixe associé. C'est le mode droit. La figure ( 4.1 ) donne l'image de l'engrenage satellite à un instant ( T , durant la rotation de celui-ci ,en position horizontale haute parallèle à l'axe d'entraînement principale. La figure ( 4 .3 ) donne l'image de cet engrenage mobile en position basse après un demi-tour de rotation. Les figures ( 4.2 et 4.4 ) présentent un engrenage satellite formant un angle aigu par rapport à son engrenage fixe également associé. C'est le mode incliné. La figure ( 4.2 ) représente l'engrenage en rotation à l'instant T dans une position haute .La figure ( 4.4 )représente l'engrenage après une rotation de 180 degrés ,en position basse. Le mode incliné donne l'avantage de présenter des forces ascendantes supérieures et des forces descendantes inférieure au mode droit .Ces forces ascendantes et descendante sont notées FAS et FDI sur les figures 4 . 2 et 4 . 4 . Pour des forces de déséquilibre équivalentes issue des deux modes précités, le mode incliné permet, compte tenu du gain résultant, d'abaisser le régime de rotation de l'axe principal, donc de diminuer l'effet des forces centrifuges inhérent à l'entraînement des différentes pièces. Le dispositif de base, tel qu'il a été défini, présente un inconvénient lors de son fonctionnement : la force résultante de déséquilibre n'est pas constante ,elle est de forme vibratoire.Afin d'amortir celle-ci, un ensemble peut comporter plusieurs dispositifs de base entraînés en rotation synchrone dont les axes principaux sont décalés d'un nombre de degrés équivalent .(figure 7 ). Dispositif mécanique à forces directionnelles: contrairement au dispositif précédent ,qui comportait des engrenages satellites engrenant sur des engrenages fixes donc solidaire du carter, le dispositif à force résultante directionnelle possède des engrenages satellites engrenant sur deux engrenages dont la position, autour de l'axe principal d'entraînement, peut être modifiée de quelque degré par une commande de positionnement. Cette commande peut être de type synchrone ( rotation conjointe de quelques degrés autour de l'axe principal des engrenages ( 4A et 4 b ) ou asynchrone ( rotation indépendante ) . I1 en résulte une modification de la direction résultante des forces de déséquilibre issues des masses en rotation décentrées formées au niveau des engrenages satellites, donc d' une modification de la direction du véhicule que renferme le dispositif mécanique . . Afin d'atténuer l'effort à exercer sur la pièce de commande ( 5 ) figure 8.1,effort du aux poussés résultantes de la rotation des engrenages satellites sur les engrenages rendus ainsi amovibles de quelques degrés ,un ensemble mécanique peut comporter deux dispositifs de base identiques, défini précédemment ,animés en rotation synchrone mais inverse .Pour limiter le phénomène vibratoire, Les deux axes principaux des ensembles de base sont décalés de 30 degrés, figure 8, (donc décalage de 30 degrés des douze engrenages satellites ainsi formés ) . La limitation en dimensionnement et en poids du dispositif mécanique peut être optenu, par ailleur ,en rapprochant les deux sous ensembles (décalé de soixante degrés ), à trois engrenages satellites l'un par rapport à l'autre. Il en résulte un dispositif plus léger et plus compacte.(figure9) Dispositif mécanique à carter dynamique. Le dispositif mécanique à carter dynamique. objet de cette deuxième version repose sur les mêmes principes de fonctionnement que le dispositif de base vue précédemment aux différences mécaniques suivantes: l'axe principal (1) est amovible et reçoit solidairement ou non les deux engrenages ( 4 A et 4 B ) sur lesquels sont calés les engrenages satellites Les deux axes 2 et 2' sont mobiles autour de l'axe 1 Les différentes branches, décalées d'un nombre de degrés équivalent, sont fixées à leur extrémité à l'intérieur d'un carter libre en rotation sur l'axe I . Ce carter est entraîné par un dispositif moteur solidaire au véhicule. Le principal avantage d'un tel montage réside dans le fait que ce carter participe, en partie par sa structure, à résister aux effets mécaniques de la force centrifuge issue de la rotation des engrenages de centre de gravité déséquilibré. I1 pennet donc des vitesses plus élevées, une force de déséquilibre plus importante et un effet vibratoire atténué. Par ailleur le liquide assurant la lubrification des engrenages satellites se trouve plaqué, lors de la rotation du carter dynamique , par force centrifuge sur la face interne du celui-ci, contribuant ainsi à assurer une complète lubrification des engrenages en rotation. L'alimentation en lubrifiant des différents roulements est effectuée par l'intermédiaire de canaux communiquant pratiqués dans le coeur des axes fixes ou mobiles .Un conduit fixé sur l'arbre principal et débouchant dans ces canaux prélève à son extrémité une partie du liquide de lubrification dans la couronne de lubrifiant animé en rotation. Ce dispositif de collecte évite l'utilisation de pompe et permet d'ajuster la quantité de lubrifiant en fonction de la vitesse de rotation du dispositif mécanique. La direction du véhicule, que renferme le dispositif à carter dynamique, peut être obtenu en suivant le même principe exposé dans la version précédente. Rotation de quelques degrés de l'axe principal sur lequel sont fixés solidairement les engrenages ( 4 A et 4 B ), c'est le mode synchrone, ou en modifiant de manière asynchrone la position de ces deux engrenages. L'un un engrenage ( 4 A par exemple) peut être solidaire de l'axe (1) amovible, I'autre ( 4 B ) également amovible mais à commande indépendante. Afin d'annuler l'effort à exercer sur la pièce de commande, deux dispositifs à carter dynamique tournant de manière synchrone mais inverse peut être envisagée comme précédemment. Dans les différentes versions exposées, I'arbre principal (1 ) supporte, solidairement ou non, deux axes ( 2 et 2' ) à trois branches. Ce choix n'est pas limitatif. Le nombre de paire d'axe menant les engrenages satellite. décalé les uns par rapport aux autres d'un nombre de degrés équivalent, peut être multiplié par deux-trois ,quatre ect... REVENDICATIONS 1 ) Dispositif qui utilise les résultantes de forces de déséquilibre issue de pièces tournantes, calées en position précise ,dont les centres de gravités ne se situent pas dans les centres de rotation dont la finalité est de mouvoir dans un espace soumis exclusivement à un effet de pesanteur le véhicule qui lui sert de support sans prendre appui sur des éléments tel que l'air, l'eau ou le sol caractérisé en ce qu'il comporte, pour sa version de base, un axe principal d'entraînement (1) solidairement de deux axes ( 2 et 2' ) à trois branches, décalées l'une par rapport à l'autre de 120 degrés, recevant en rotation libre sur chacune des branches, un engrenage satellite ( 3 A à 3 F), dont la particularité essentielle est d'avoir leur centre de gravité ne se situant pas dans leur centre de rotation, positionné précisément, de part leur masse décentrée ainsi formée, et engrenant sur deux engrenages ( 4 A et 4 B ) que traverse librement en leur centre l'axe (1). 2 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les axes (2 2 et 2' ) solidaires de l'axe principal ( 1 ) ne sont pas perpendiculaire à celui-ci et qu'ils présentent en outre un décalage de 60 degrés l'un par rapport à l'autre. 3 ) Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisé en ce que chaque engrenage satellite mobile on leur centre de gravité qui ne se situe pas dans leur centre de rotation ,soit les axes ( 2 et 2' )par rajout d'une masse ( 2. 2 ) de densité supérieure aux matériaux formant l'engrenage et par retrait de matière ( 2. 3 ) dans la demi-section circulaire opposée. 4 ) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les engrenages ( 4 A et 4 B ) peuvent être fixes par rapport à la rotation de l'axe principal d'entraînement (1) ( donc solidaire du carter de protection), ou amovible, par l'action d' une commande de positionnement ,de quelques degrés par rapport à l'axe principal ( 1 ) (donc indépendant du carter de protection ) et cela d'une manière synchrone ou asynchrone. 5 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'assemblage de deux versions identiques de base, à six engrenages satellites de centre de gravité décentré, tournant en sens inverse et de manière synchrone, permet d'annuler l'effort à exercer sur la pièce de commande de positionnement des engrenages amovibles. 6 ) dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les deux ensembles mécaniques de base en rotation inverse et synchrone sont décalés de trente degrés l'un par rapport à l'autre. 7 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque demi-ensemble de base de trois engrenages, présentant un décalage de soixante degrés, permet par leur rapprochement un système plus compacte. 8 ) Dispositif selon une version différente mais dont la fonction est identique caractérisé en ce que l'axe principal (1) est fixe placé au centre d un carter rotatif dans lequel est fixé les extrémités des axes ( 2 et 2') libre en rotation autour de l'axe principal (1 ) 9 ) Dispositif selon la revendication 8 caractérise en ce que les différentes pièces mécaniques présentent les mêmes angles d'inclinaison de de recalage ou de positionnement que la première version à axe principal ( 1 ) mobile. 10 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le nombre d'axes ( 2 et 2' ) à trois branches n'est pas limitatif .