Brevet FR2780130A1 — publié le 19991224

DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT A AMPLIFICATION DE COUPLE La présente invention concerne un dispositif d'entraînement à amplification de couple, pourvu d'une roue d'entraînement magnétique rotative et de satellites rotatifs périphériques. Dans tous les systèmes d'entraînement connus, qu'ils soient mécaniques, hydrauliques ou électriques, lorsqu'il y a une transmission entre un petit disque et un grand disque, ces deux éléments doivent être liés par un réducteur de vitesse, par exemple sous la forme de courroie, de chaîne, de poulie, de pignons ou de tout autre dispositif similaire. La valeur de cette réduction de vitesse est égale au rapport des rayons des deux disques. En conséquence, comme la valeur du couple transmis par le système est constante, la puissance restituée à la sortie du système, qui est égale au produit du couple par la vitesse de sortie, sera inférieure à la puissance d'entrée. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif utilisant les propriétés des aimants, dans lequel on augmente la valeur du couple transmis pour que la puissance de sortie soit augmentée, en obtenant une vitesse identique sur les arbres d'entrée et de sortie du dispositif quelles que soient les dimensions des éléments de transmission. A cet effet, le dispositif selon l'invention tel que défini en préambule est caractérisé en ce que la roue d'entraînement magnétique comporte au moins deux aimants, en ce que les satellites comportent un ensemble d'aimants permanents montés à leur périphérie, en ce que l'axe de rotation de la roue d'entraînement magnétique est perpendiculaire aux axes de rotation des satellites, en ce que la roue d'entraînement et les satellites sont couplés par un mécanisme de synchronisation agencé pour que le nombre de tours effectué par la roue d'entraînement soit au moins égal au nombre de tours effectués par les satellites, et en ce qu'un moteur d'entraînement est couplé à au moins un desdits satellites. Le nombre de tours effectués par la roue d'entraînement peut également être égal à un multiple entier du nombre de tours effectués par les satellites. De façcon avantageuse le nombre de tours effectués par la roue d'entraînement est proportionnel au nombre d'aimants portés par les satellites. Dans toutes les formes de réalisation, les axes des pôles magnétiques des aimants de la roue d'entraînement forment un angle aigu avec le plan de la surface de ladite roue. Dans première forme de réalisation, I'axe de rotation des satellites forme un angle aigu avec l'axe longitudinal de la roue. Dans une seconde forme de réalisation, I'axe de rotation des satellites est parallèle à l'axe longitudinal de la roue. De façcon avantageuse, les satellites sont régulièrement espacés autour de la périphérie de la roue à ladite roue et forment entre eux un angle égal par rapport à l'axe de rotation de ladite roue. Lesdits satellites sont tangents à la roue. De préférence, chaque satellite comporte un corps cylindrique et les aimants sont régulièrement espacés autour de ce corps. Les aimants de la roue d'entraînement sont disposés de façon jointive sur le bandage de la roue, et les pôles desdits aimants sont alternés, le point de jonction inférieur d'un aimant n avec l'aimant consécutif n+ 1 et le point de jonction supérieur de l'aimant n+1 avec l'aimant consécutif n+2 étant situés sur un axe parallèle à l'axe de rotation de ladite roue d'entraînement. Lorsque l'axe de rotation des satellites forme un angle aigu avec l'axe longitudinal de la roue, les aimants montés sur chacun des satellites s'étendent sur toute la longueur du corps du satellite et leur axe longitudinal est parallèle à l'axe de rotation dudit satellite. Lorsque l'axe de rotation des satellites est parallèle à l'axe longitudinal de la roue, les aimants montés sur chacun des satellites s'étendent sur toute la longueur du corps du satellite et leur axe longitudinal est incliné par rapport à I'axe de rotation dudit satellite. Dans toutes les variantes, deux aimants diamétralement opposés ont une polarité de même nom. Chaque satellite qui n'est pas couplé au moteur d'entraînement est avantageusement entraîné en rotation par un axe solidaire d'un ensemble de pignons couplé à un pignon d'un mécanisme de synchronisation, ledit pignon de synchronisation tournant librement autour de l'axe de rotation de la roue d'entraînement. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'une forme de réalisation préférée et des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective du dispositif selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe verticale d'un des satellites du dispositif, la figure 3 illustre la disposition des aimants sur la roue d'entraînement, la figure 4 illustre la répartition des satellites dans le dispositif, les figures 5A et 5B illustrent deux variantes de positionnement d'un satellite par rapport à la roue, et la figure 6 illustre en détail le mécanisme central de synchronisation équipant le dispositif. En référence à la figure 1, le dispositif 10 comprend un châssis 11 comportant respectivement trois longerons 12 réunis par leurs extrémités pour former un triangle équilatéral et par trois bras 13 horizontaux formant chacun une médiane du triangle ainsi formé et dont le point de rencontre définit le centre de gravité du triangle. Chaque longeron 12 est solidaire d'un élément de support 14 de profil longitudinal triangulaire. Chaque élément de support 14 comporte à son extrémité correspondant sensiblement au milieu du longeron, deux montants verticaux 14a, 14b, définissant un logement pour des satellites identiques respectivement 15 qui seront décrits plus en détail en référence à la figure 2. Un des éléments 14 comporte un montant vertical supplémentaire 14c destiné a définir un logement pour un moteur d'entraînement 16 couplé à un des satellites 15. L'autre extrémité de chaque élément 14 est pourvu d'une équerre verticale 17 en forme de L inversé se trouvant à chaque angle du châssis 11. Chaque bras 13 est par ailleurs solidaire d'un montant cylindrique vertical 18 sur lequel repose un bras horizontal 19, parallèle au bras 13. Ces trois bras 19 se rejoignent également au centre de gravité du triangle. Une roue d'entraînement 20, qui sera décrite plus en détail en référence à la figure 3, est centrée sur un axe vertical 21 se trouvant au centre de gravité du châssis et occupe l'espace délimité par les satellites et les bras horizontaux 13 et 19, l'axe horizontal de ladite roue étant situé dans le plan horizontal défini par les trois centres des satellites 15. La taille de ladite roue 20 est définie de telle sorte que les trois satellites soient tangents à la roue. L'axe 21 forme l'arbre de sortie du dispositif 10. Chaque satellite est solidaire d'un axe horizontal respectivement 25, 26 et 27 fixé au centre de l'une de ses faces d'extrémité et dont la longueur est égale à la distance séparant le montant de support 14a du satellite à l'angle le plus proche du châssis 11. Un des satellites 15, et par conséquent son axe 25, est entraîné en rotation par le moteur 16, qui est de préférence un moteur électrique, solidaire de son autre face d'extrémité. Les axes 26, 27, et par conséquent les satellites 15 qui leur sont associés, sont entraînés par l'axe 25. A cet effet, cet axe est pourvu à son extrémité libre se trouvant sensiblement à un des angles du châssis 11 d'un pignon 35 conique qui s'engrène avec un pignon conique 35a identique complémentaire pour transformer la rotation horizontale de l'axe 25 en une rotation verticale d'un axe 25a, lié au châssis par l'équerre 17, et solidaire du pignon 35a. A son autre extrémité cet axe est également pourvu d'un pignon conique 35b comportant un nombre de dents égal à deux fois le nombre de dents des pignons 35 et 35a. Le pignon 35b s'engrène avec un pignon complémentaire c pour entraîner en rotation horizontale un axe 25c lié au bras 19 et parallèle à ce bras. L'autre extrémité de l'axe 25c est également pourvu d'un pignon 35d identique au pignon 35c, et ces deux pignons ont un nombre de dents égal à la moitié du nombre de dents du pignon 35b. Le pignon 35d s'engrène avec un pignon central de distribution tournant librement autour de l'axe 21 et faisant partir d'un mécanisme de synchronisation 40 qui sera décrit plus en détail en référence à la figure 6. Chaque satellite 15 est relié au mécanisme de synchronisation 40 par un système identique d'axes et de pignons solidaires des deux autres équerres 17 et des deux autres bras 19 du châssis 11. La figure 2 illustre plus particulièrement un des satellites 15. Ce satellite comporte un corps cylindrique creux 151 obturé à ses extrémités par des faces planes non représentées. Ce corps est pourvu, sur toute sa longueur, de quatre tronçons plats longitudinaux 152 ménagés dans sa surface extérieure et disposés à 90 I'un de l'autre. Ces tronçons sont agencés pour permettre la fixation de quatre aimants 153 de forme parallélépipédique et de section carrée dont le côté est égal à la hauteur desdits tronçons 152, et do.nt la longueur est égale à la longueur du corps 151. Ces aimants présentent deux à deux des polarités inverses, les deux aimants se trouvant diamétralement opposés ayant une polarité de même nom. La roue 20 telle que représentée par la figure 3 est une roue d'entraînement magnétique. A cet effet, elle comporte dans son bandage 201 des aimants jointifs 202 ayant sensiblement une forme de parallélogramme. Ces aimants sont disposés de façon qu'il y ait une alternance entre les pôles, un pôle nord étant entouré de deux pôles sud. Lorsque la roue d'entraînement 20 comporte plus de trois aimants, le point de jonction inférieur d'un aimant n avec l'aimant consécutif n+1 et le point de jonction supérieur de l'aimant n+1 avec l'aimant consécutif n+2 sont situés sur un axe parallèle à l'axe de rotation de ladite roue d'entraînement. Pour coopérer avec la roue 20, les satellites 15 doivent être répartis de manière équidistante autour de la circonférence de ladite. Une forme de disposition est illustrée par la figure 4 dans laquelle les satellites sont positionnés autour de la roue 20 en faisant un angle a de 120 entre chacun d'eux par rapport à l'axe 21 de la roue. Toutefois cet angle est variable suivant le nombre de satellites disposés autour de la roue, ce nombre pouvant aller jusqu'à neuf. Dans ce dernier cas, la position angulaire de chaque satellite par rapport à l'axe 21 est de 400. La figure 5A représente en vue latérale la position d'un satellite 15 par rapport à la roue 20. L'élément de support 14 sur lequel le satellite est fixé ayant un profil longitudinal triangulaire, I'axe horizontal du satellite 15 est décalé angulairement par rapport à l'axe de la roue 20 d'un angle 3 égal à I'angle que fait la surface de support des montants 14a, 14b de l'élément 14 avec le longeron 12. La valeur de l'angle 13 peut varier de 0 , cas o le satellite est parallèle à la roue, à 90 , cas o le satellite est perpendiculaire à la roue. Dans l'exemple tel qu'illustré l'angle est compris entre 12 et 15 Ce positionnement est déterminé en fonction du nombre de pôles autour de la roue et, par conséquent du diamètre de ladite roue. On peut également prévoir une variante de réalisation dans laquelle l'axe de rotation du satellite est parallèle au plan longitudinal de la roue 20 c'est-à- dire que l'élément de support 14 a un profil longitudinal rectangulaire et que, par conséquent, la valeur de l'angle 13 est égale à zéro. Dans ce cas, les aimants 153 sont montés de façcon inclinée sur le corps cylindrique 151 et leur axe longitudinal est incliné selon l'angle f3 par rapport à l'axe de rotation dudit satellite (figure 5B). On peut également imaginer une variante non représentée dans laquelle les aimants 151 présentent une forme sensiblement sinusoïdale. La figure 6 illustre, en coupe partielle, le mécanisme de synchronisation 40 centré sur l'axe 21 de la roue 20 et permettant l'entraînement simultané des satellites 15 et la rotation de la roue 20. Ce mécanisme comporte un pignon central de distribution 41 tournant librement autour de l'axe 21 par l'intermédiaire de roulements 42. Ce pignon central est conique et comporte un nombre dents égal à la moitié du nombre de dents des trois pignons 35d avec lesquels il s'engrène pour transmettre la rotation de l'axe horizontal 25c engendrée par le moteur d'entraînement 16 lié à un des satellites 15 aux autres axes 25c et ainsi entraîner en rotation les deux autres satellites par l'intermédiaire des axes 26 et 27. Ce mécanisme est également pourvu d'un cliquet de synchronisation 43 définissant une position anti-retour et coopérant avec doigt 44 solidaire de l'axe 21 lié à la roue d'entraînement 20. Ceci permet de recaler mécaniquement la position idéale des aimants 152 des satellites 15 par rapport aux aimants périphériques 202 de la roue pour réguler sa vitesse. Le principe de fonctionnement de ce dispositif d'entraînement est basé sur les propriétés magnétiques des aimants permanents et sur la disposition particulière de ces aimants sur le pourtour de la roue et sur les satellites. Le fait physique que deux pôles de même nom se repoussent tandis que deux pôles de nom contraire s'attirent permet en faisant tourner les satellites de faire tourner la roue liée à l'arbre moteur du dispositif. De plus, le système de transmission utilisé, entres autres les relations existant entre le nombre de dents des pignons du dispositif, permet de faire tourner la roue à la même vitesse que les satellites. Le fait de répartir régulièrement les satellites autour de la roue d'entraînement a pour conséquence que le champ magnétique périphérique autour de ladite roue devient continu en tournant et que la résultante des forces devient nulle. Suivant les rapports de pignons utilisés, il est également possible de faire tourner la roue d'entraînement à un nombre de tours égal à un multiple entier du nombre de tours effectués par les satellites. D'autre part, le nombre de tours effectués par la roue d'entraînement étant proportionnel au nombre d'aimants portés par les satellites, on peut également faire varier ce nombre de tours en ajoutant ou en retirant des d'aimants sur les satellites. Le rendement de ce dispositif est lié au rapport existant entre les diamètres des satellites et celui de la roue mais le rendement moyen est compris entre et 10. Ce dispositif peut être utilisé dans différents moyens de propulsion tels que les véhicules à moteur ou des bicyclettes. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites mais peut subir différentes modifications évidentes pour l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'entraînement à amplification de couple, pourvu d'une roue d'entraînement magnétique rotative et de satellites rotatifs périphériques, caractérisé en ce que la roue d'entraînement magnétique (20) comporte au moins deux aimants, en ce que les satellites (15) comportent des aimants permanents (153) montés à leur périphérie, en ce que l'axe de rotation (21) de la roue d'entraînement magnétique est perpendiculaire aux axes de rotation (25, 26, 27) des satellites, en ce que la roue d'entraînement et les satellites sont couplés par un mécanisme de synchronisation (40) agencé pour que le nombre de tours effectués par la roue d'entraînement (20) soit au moins égal au nombre de tours effectués par les satellites (15), et en ce qu'un moteur d'entraînement (16) est couplé à au moins un desdits satellites. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de tours effectués par la roue d'entraînement (20) est égal à un multiple entier du nombre de tours effectués par les satellites. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de tours effectués par la roue d'entraînement (20) est proportionnel au nombre d'aimants portés par les satellites. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes des pôles magnétiques des aimants de la roue d'entraînement (20) forment un angle aigu avec le plan de la surface de ladite roue. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation (25, 26, 27) des satellites (15) forme un angle aigu (3) avec l'axe longitudinal de la roue (20). Il 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation (25, 26, 27) des satellites (15) est parallèle à l'axe longitudinal de la roue (20). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les satellites (15) sont régulièrement espacés autour de la périphérie de la roue (20) et forment entre eux un angle (a) égal par rapport à l'axe de rotation (21) de ladite roue. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les satellites (15) sont tangents à la roue (20). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque satellite (15) comporte un corps cylindrique (151), et en ce que les aimants (152) sont régulièrement espacés autour de ce corps. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aimants (202) de la roue d'entraînement (20) sont disposés de façon jointive sur le bandage (201) de ladite roue, et en ce que les pôles desdits aimants sont alternés. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le point de jonction inférieur d'un aimant (n) avec l'aimant consécutif (n+ 1l) et le point de jonction supérieur de l'aimant (n+1l) avec l'aimant consécutif (n+2) sont situés sur un axe parallèle a l'axe de rotation de la roue d'entraînement (20). 12. Dispositif selon les revendications 5 et 9, caractérisé en ce que les aimants (152) s'étendent sur toute la longueur du corps (151) du satellite (15), et en ce que leur axe longitudinal est parallèle à l'axe de rotation dudit satellite. 13. Dispositif selon les revendications 6 et 9, caractérisé en ce que les aimants (152) s'étendent sur toute la longueur du corps (151) du satellite (15) et en ce que leur axe longitudinal est incliné par rapport à l'axe de rotation dudit satellite. 14. Dispositif selon les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que deux aimants (152) diamétralement opposés ont une polarité de même nom. 15. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque satellite (15) qui n'est pas couplé au moteur (16) est entraîné en rotation par un axe (26, 27) solidaire d'un ensemble de pignons (35d, 35c, 35b, 35a) couplé à un pignon (41) d'un mécanisme de synchronisation (40). 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le pignon de synchronisation (41) tourne librement autour de l'axe (21) de la roue d'entraînement (20).