Brevet FR2835887A1 — publié le 20030815

DISPOSITIF AMPLIFICATEUR DE FORCE POUR LA PRODUCTION ET LE STOCKAGE D'ENERGIE DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif amplificateur de force pour la production et le stockage d'énergie utilisant l'action combinée d'au moins un bras de levier mécanique et d'au moins un vérin à piston mis en mouvement par ledit bras de levier et pourvu d'une canalisation de sortie véhiculant le fluide déplacé par chaque piston pour alimenter directement, ou par l'intermédiaire d'au moins une unité de stockage tampon, au moins un moyen d'entraînement provoquant, par exemple, le déplacement d'un véhicule terrestre, aquatique ou aérien. Les bras de levier articulés sont utilisés dans tous les domaines de l'industrie pour amplifier des forces. Ils se fondent sur le principe que le couple est le même en tous points de celui-ci. En conséquence, un grand déplacement au niveau de l'extrémité libre du bras de levier, engendré par une force modérée, provoque en tous points de celui-ci, plus particulièrement en se rapprochant de son axe d'articulation, un déplacement plus faible et une force de récupération plus importante qui est multiple de la force appliquée sur son extrémité libre. La force en question est inversement proportionnelle à la distance existant entre son point de récupération et l'axe d'articulation. Les vérins à piston, pneumatiques ou hydrauliques, sont également utilisés dans tous les domaines de l'industrie pour commander des déplacements ou pour servir d'amortisseurs selon des montages mécaniques et hydrauliques fonction de l'application. Les unités de stockage d'air comprimé sont également utilisées dans de nombreux domaines de l'industrie. L'invention vise à réaliser une combinaison nouvelle et originale de ces divers moyens dans le but d'amplifier une force, de produire et de stocker l'énergie engendrée pour une utilisation immédiate ou différée. Elle concerne à cet effet un dispositif qui se caractérise en ce qu'il comporte, en combinaison : - au moins un bras de levier mécanique, de longueur bien déterminée, relié, à l'une de ses extrémités, à un support au moyen d'une articulation et mis en mouvement, à son autre extrémité, au moyen d'une force manuelle ou motorisée ; - au moins un vérin à piston, pneumatique ou hydraulique, de longueur variable, relié, à l'une de ses extrémités, audit support au moyen d'une articulation située à une distance bien déterminée de la précédente et mis en traction ou en compression par une force appliquée à son autre extrémité et générée par le bras de levier auquel il est relié par une liaison coulissante le long dudit bras de levier sous la seule action de la mise en mouvement de ce dernier de telle manière que la distance existant entre ladite liaison et la l'articulation du bras de levier décroisse sous le seul effet du mouvement dudit bras de levier ; - au moins une canalisation de sortie d'au moins un vérin véhiculant le fluide déplacé par chaque piston de chaque vérin pour alimenter directement, ou par l'intermédiaire d'au moins une unité de stockage tampon, au moins un moyen d'entraînement. Selon des réalisations particulières de l'invention : - plusieurs ensembles bras de levier et vérins peuvent être montés, en paralléle, sur un même support fixe pour additionner leurs forces ; - plusieurs ensembles bras de levier et vérins peuvent être montés, uniformément répartis, sur un même support rotatif pour additionner leurs forces. La mise en mouvement du ou des bras de levier est réalisée au moyen d'une force utilisant tout type d'énergie, notamment électrique, à combustion, solaire, éolienne. Les caractéristiques et les avantages de l'invention vont apparaître plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'au moins un mode de réalisation préféré de celle-ci donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique du dispositif selon l'invention adapté sur un support fixe ; - la figure 2 est une vue schématique dudit dispositif adapté sur un support rotatif ; - la figure 3 est une vue schématique d'une variante de réalisation de la liaison coulissante disposée entre le vérin et le bras de levier ; - la figure 4 est une vue schématique d'une autre variante de réalisation de ladite liaison et du bras de levier qui lui est associé ; - la figure 5 est une vue schématique d'une autre variante de réalisation de ladite liaison et du bras de levier qui lui est associé ; - la figure 6 est une vue schématique d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention sur un support rotatif. Le dispositif représenté à la figure 1 comporte : - au moins un bras de levier mécanique (L), de longueur (dol), relié, à l'une de ses extrémités, à un support (S, R) au moyen d'une articulation (A 1) et mis en mouvement, à son autre extrémité, au moyen d'une force manuelle ou motorisée (F1) ; - au moins un vérin à piston (V), pneumatique ou hydraulique, de longueur variable (D), relié, à l'une de ses extrémités, au support (S, R) au moyen d'une articulation (A2) située à une distance bien déterminée (D3) de l'articulation (A 1) et mis en traction ou en compression par une force (F2) appliquée à son autre extrémité et générée par le bras levier (L) auquel il est relié par une liaison (A3) coulissante le long dudit bras de levier sous l'effet de la mise en mouvement de ce dernier de telle manière que la distance (D2) existant entre ladite liaison (A3) et l'articulation (A 1) décroisse sous le seul effet du mouvement dudit bras de levier ; - au moins une canalisation de sortie (C) d'au moins un vérin (V) véhiculant le fluide déplacé par chaque piston de chaque vérin pour alimenter directement, ou par l'intermédiaire d'au moins une unité de stockage tampon (U), au moins un moyen d'entraînement (E). Plusieurs ensembles bras de levier (L) et vérins (V) peuvent être montés, en paralléle, sur le même support fixe (S) pour additionner leurs forces (F2). Les bras de levier (L) sont mis en mouvement simultanément par le même moyen d'entraînement de l'extrémité libre desdits bras de levier. Le dispositif représenté à la figure 2 comporte plusieurs ensembles bras de levier (L) et vérins (V) montés, uniformément répartis, sur un même support rotatif (R) pour additionner leurs forces (F2). Les bras de levier (L) sont mis en mouvement alternativement au cours d'une rotation complète du support (R), ou d'un sous-ensemble dudit support, au moyen d'au moins un téton (T), ou d'une came (P) de profil d'attaque bien déterminé (fig. 6), placé sur la trajectoire des extrémités libres desdits bras de levier. Le profil d'attaque de la came est défini pour actionner les leviers avec un minimum d'effort. Un support rotatif (R) peut comporter par exemple trois ensembles bras de levier (L) et vérins (V) et deux tétons (T), ou cames (P), de manière à actionner deux fois chaque ensemble (L, V) au cours de chaque rotation soit six mouvements des pistons au total. La liaison coulissante (A3) peut être réalisée : - au moyen (fig. 1) d'au moins un élément (Q), notamment roulant, placé d'un côté du bras de levier (L) pour agir en extension ; - au moyen de deux éléments (Q1, Q2), notamment roulants, placés (fig3 et fig. 4) d'un même côté du bras de levier (L) ; - au moyen de deux éléments (Q3, Q4), notamment roulants, placés (fig. 5) de chaque côté du bras de levier (L). Dans le cas du montage de la figure 3, il y a inversion de l'effort et la roulette (Q2) réduit les besoins en forces (F1) quand elle dépasse le point d'articulation (Al). Un tel montage permet également un meilleur passage du point mort (orthogonal). Dans le cas du montage de la figure 4, l'action du levier (L) provoque le déplacement des éléments (Q1, Q2) le long d'une trajectoire (W). Ledit levier est dans ce cas solidaire desdits éléments. Dans le cas du montage de la figure 5, les éléments (Q3, Q4) facilitent également le passage du point mort (orthogonal). La mise en mouvement du ou des bras de levier (L) est réalisé au moyen d'une force utilisant tout type d'énergie, notamment électrique, à combustion, solaire, éolienne. Le dispositif selon l'invention est adapté pour actionner le déplacement de tout véhicule terrestre, aquatique ou aérien. Une caractéristique importante dudit dispositif consiste à avoir un point de liaison (A3), entre le bras de levier (L) et le vérin (V), coulissant, entraîné par le déplacement dudit levier. Le bras de levier (L) a une longueur (D1) et le point de liaison (A3) se trouve à une distance (D2) de l'articulation (Al). La force (F1) est appliquée à l'extrémité libre du bras de levier et l'effort de traction (F2) sur la tige du piston du vérin (V) est appliqué sur la liaison (A3). Le couple F1 x D1 est égal au couple F2 x D2. Lorsque l'axe du vérin est perpendiculaire au bras de levier, l'angle (A) formé par l'axe du vérin et le support (S, R)) a une valeur de 30 . L'effort (F1) a tendance à rapprocher le point de liaison (A3) de l'articulation (A 1) autrement dit à faire passer l'angle (A) de 300 à théoriquement 00. Dans le cas de l'utilisation du dispositif selon l'invention pour le déplacement d'un véhicule, comme par exemple une bicyclette, l'énergie dépensée par le cycliste, une fois la vitesse de croisière atteinte, sert au maintien de la vitesse. Pendant la descente, l'énergie cinétique peut être stockée dans l'unité de stockage qui peut être dans ce cas une bouteille appropriée. Le dispositif selon l'invention peut être monté, sur le pédalier d'une bicyclette, sur le guidon articulé d'un fauteuil roulant, sur le bras de levier flexible d'un siège, etc.... Pour optimiser le système, on peut faire varier les longueurs du bras de levier et du vérin ainsi que la distance existant entre les deux articulations (A 1) et (A2). Parmi les autres engins susceptibles d'être mus, on peut citer la planche à roulette, à neige, à voile etc.... Tous les dispositifs et tous les moteurs d'entraînement pourront être identiques pour permettre des fabrications en grandes séries. Les pressions seront définies pays par pays en fonction des législations en vigueur. Les matériaux seront choisis selon des critères permettant d'obtenir le meilleur rapport qualité/prix. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes, en particulier dans : - la nature, la forme et les dimensions des divers sous-ensembles constitutifs du dispositif ; - les types de vérins et d'unités de stockage de l'énergie produite ; - les types de moyens d'entraînement des bras de levier ; - les applications utilisant l'énergie produite et le type d'adaptation dudit dispositif à chacune desdites applications. REVENDICATIONS 1-Dispositif amplificateur de force pour la production et le stockage d'énergie caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison : - au moins un bras de levier mécanique (L), de longueur (dol), relié, à l'une de ses extrémités, à un support (S, R) au moyen d'une articulation (A 1) et mis en mouvement, à son autre extrémité, au moyen d'une force manuelle ou motorisée (F1) ; - au moins un vérin à piston (V), pneumatique ou hydraulique, de longueur variable (D), relié, à l'une de ses extrémités, au support (S, R) au moyen d'une articulation (A2) située à une distance bien déterminée (D3) de l'articulation (A 1) et mis en traction ou en compression par une force (F2) appliquée à son autre extrémité et générée par le bras levier (L) auquel il est relié par une liaison (A3) coulissante le long dudit bras de levier sous l'effet de la mise en mouvement de ce dernier de telle manière que la distance (D2) existant entre ladite liaison (A3) et l'articulation (A 1) décroisse sous la seule action du mouvement dudit bras de levier ; - au moins une canalisation de sortie (C) d'au moins un vérin (V) véhiculant le fluide déplacé par chaque piston pour alimenter directement, ou par l'intermédiaire d'au moins une unité de stockage tampon (U), au moins un moyen d'entraînement (E). 2- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs ensembles bras de levier (L) et vérins (V) peuvent être montés, en paralléle, sur un même support fixe (S) pour additionner leurs forces (F2). 3-Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs ensembles bras de levier (L) et vérins (V) peuvent être montés, uniformément répartis, sur un même support rotatif (R) pour additionner leurs forces (F2). 4-Dispositif, selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bras de levier (L) sont mis en mouvement simultanément par le même moyen d'entraînement de l'extrémité libre desdits bras de levier. 5- Dispositif, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les bras de levier (L) sont mis en mouvement alternativement au cours d'une rotation complète du support (R), ou d'un sous-ensemble dudit support, au moyen d'au moins un téton (T), ou d'une came (P) de profil d'attaque bien déterminé, placé sur la trajectoire des extrémités libres desdits bras de levier. 6- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison coulissante (A3) est réalisée au moyen d'au moins un élément (Q), notamment roulant, placé d'un côté du bras de levier (L). 7-Dispositif, selon la revendication 6, caractérisé en ce que la liaison coulissante (A3) est réalisée au moyen de deux éléments (01, 02), notamment roulants, placés d'un même côté du bras de levier (L). 8- Dispositif, selon la revendication 6, caractérisé en ce que la liaison coulissante (A3) est réalisée au moyen de deux éléments (Q3, Q4), notamment roulants, placés de chaque côté du bras de levier (L). 9-Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mise en mouvement du ou des bras de levier (L) est réalisé au moyen d'une force utilisant tout type d'énergie, notamment électrique, à combustion, solaire, éolienne. 10-Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est adapté pour actionner le déplacement de tout véhicule terrestre, aquatique ou aérien.