Brevet FR2835888A1 — publié le 20030815

DISPOSITIF PRODUCTEUR DE COUPLE OU D'ENERGIE DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif, réversible, producteur de couple ou d'énergie : - exploitant l'action combinée d'au moins un bras de levier et d'au moins un dispositif de longueur variable ; - utilisant, pour mettre en mouvement ledit bras de levier ou modifier la longueur dudit dispositif, tout type d'énergie, notamment humaine, mécanique, pneumatique, électrique, à combustion, solaire, éolienne ; - adapté pour actionner le déplacement de tout 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 dispositifs de longueur variable, des types à vérin ou à câble et poulie d'enroulement, sont également utilisés dans tous les domaines de l'industrie pour actionner des déplacements ou pour servir d'amortisseurs selon des montages mécaniques et hydrauliques fonction de l'application. L'invention vise à réaliser une combinaison nouvelle et originale de ces divers moyens dans le but, d'une part, d'amplifier une force, de produire et de stocker l'énergie engendrée pour une utilisation immédiate ou différée et, d'autre part, de transformer, réciproquement, une énergie en couple. Elle concerne à cet effet un dispositif qui se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte, en combinaison : a) au moins un bras de levier, de longueur bien déterminée, relié, à l'une de ses extrémités, à un support au moyen d'une articulation et, à son autre extrémité, ou en un point quelconque, à un moyen produisant ou récupérant une force ; b) au moins un dispositif mécanique, de longueur variable, relié, à l'une de ses extrémités, audit support au moyen d'une articulation située à une distance bien déterminée de l'articulation du bras de levier et, à son autre extrémité, à un point intermédiaire dudit bras de levier au moyen d'une liaison coulissante adaptée pour que la distance existant entre ladite liaison et ladite articulation décroisse sous la seule action du mouvement de rotation dudit bras soumis, soit à l'action de la force exercée sur le bras de levier, soit à l'action d'une l'énergie adaptée pour faire varier la longueur dudit dispositif. Selon des réalisations particulières de l'invention : - plusieurs ensembles bras de levier et dispositifs peuvent être montés, en parallele, sur un même support fixe pour additionner leurs effets ; - plusieurs ensembles bras de levier et dispositifs peuvent être montés, uniformément répartis, sur un même support rotatif pour additionner leurs effets. 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 ; - la figure 2 est une vue schématique de plusieurs dispositifs adaptés 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 ; - la figure 7 est une vue en coupe longitudinale du corps d'une réalisation particulière du vérin et de son piston. Le dispositif représenté à la figure 1 comporte essentiellement : a) au moins un bras de levier (L), de longueur (D1), relié, à l'une de ses extrémités, à un support (S, R) au moyen d'une articulation (A 1) et, à son autre extrémité (A4), à un moyen exerçant une force (F1) sur ladite extrémité ; ledit bras de levier (L) produisant une force (F2) en un point (A3) situé à une distance (D2) du point d'articulation (A 1) ; b) au moins un dispositif (V), 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) du point d'articulation (A 1) et, à son autre extrémité, à un point intermédiaire (A3) du bras de levier (L) au moyen d'une liaison coulissante adaptée pour que la distance (D2) existant entre ladite liaison (A3) et l'articulation (A 1) décroisse sous la seule action du mouvement de rotation dudit bras (L) soumis, soit à l'action de la force (F1), soit à l'action du dispositif (V) dont la longueur (D) varie sous l'action d'une énergie (E). Selon deux variantes d'application dudit dispositif : a) lorsque l'ensemble est producteur d'énergie, le dispositif (V) fournit de l'énergie (E) résultant de l'action de la force (F1), amplifiée (F2) par le bras de levier (L) et transformée par ledit dispositif (V) ; ladite énergie (E) pouvant être stockée dans une unité (U) pour une utilisation différée, par exemple pour mettre en mouvement un moyen (M) ; b) lorsque l'ensemble est producteur de couple, le bras de levier (L) fournit un couple F1xD1, ou F2xD2, résultant de l'action de l'énergie (E) sur le dispositif (V). Selon une variante de réalisation du dispositif, le bras de levier (L) peut appartenir à un support rotatif (R) ayant pour centre le point (A 1) et la liaison coulissante du point (A3) peut être réalisée au moyen d'une lumière de guidage radiale (G) le long de laquelle l'extrémité de la tige du piston (P) se déplace. Lors de la rotation du bras de levier ou de son support : a) de la position (L) à la position (L 1), le point (A3), appartenant à la trajectoire (H1), passe, sous l'effet de la force (F1), dans la position (A31), proche du point (Al), pour se maintenir sur la trajectoire (H2) jusqu'au passage du levier dans la position (L2), opposée à (L1), soit dans la position (A32) ; b) de la position (L2) à la position (L3), le point (A3) passe, sous l'effet de la force (F21), de la position (A32) à la position (A33), appartenant à la trajectoire (H1). Le passage du bras de levier de la position (L) à la position (L 1), dont la longueur du déplacement peut correspondre à celle de la course du dispositif (V), s'effectue sous l'effet de la force (F2). Le passage du bras de levier de la position (L2) à la position (L3), dont la longueur du déplacement peut correspondre à celle de la course du dispositif (comme précédemment), s'effectue sous l'effet de la force (F21). Les forces (F2) et (F21) additionnent donc leurs effets. Plusieurs ensembles bras de levier (L) et dispositifs (V) peuvent être montés, en paralléle, sur le même support fixe (S) pour additionner leurs effets. Les bras de levier (L) peuvent être mis en mouvement simultanément par le même moyen d'entraînement de l'extrémité libre desdits bras. Plusieurs ensembles bras de levier (L) et dispositifs (V) peuvent être montés (fig. 2), uniformément répartis, sur un même support rotatif (R) pour additionner leurs effets. Le dispositif (V) peut être un vérin muni d'un piston (P) soumis à une énergie pneumatique (E) ou fournissant une énergie pneumatique (E). Il peut être à double effet, canalisations (C1) et (C2), de manière à faire passer le levier (L) de la position (L) à la position (lui) et de la position (L2) à la position (L3). Le dispositif (V) peut être constitué d'un câble s'enroulant sur une poulie, notamment à profil d'enroulement hélicoïdal, soumise à une énergie (E), notamment pneumatique, ou fournissant une énergie mécanique (E). 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 également réalisée : -au moyen (fig. 1) d'au moins un élément (Q), notamment rouiant, piacé d'un côté du bras de levier (L) pour agir en extension ; - au moyen de deux éléments (qui, 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 (01, 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 (03, 04) facilitent également le passage du point mort (orthogonal). La chambre (1) du corps du vérin (V) peut être réalisée à section quadrilatérale croissante et le piston interne (2) peut être constitué d'un corps (3) et de plusieurs segments racleurs coulissants (4) pourvus de ressorts (5) d'appui contre la paroi interne de la chambre dudit corps. Cette configuration permet une meilleure exploitation des forces au fur et à mesure que la liaison (A3) se rapproche de l'articulation (Al). Lorsque l'axe (P) du vérin est perpendiculaire au bras de levier, l'angle (A) formé par ledit axe et le support (S, R)) a une valeur de 300. 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 0 . Dans le cas d'un moteur à air comprimé utilisant le principe selon l'invention, 3 vérins, positionnés en étoile, peuvent être montés de chaque côté d'un plateau rotatif. Ils sont donc disposés à 600 et, comme ils sont à double effet, ils couvrent, chacun, deux secteurs angulaires de 300. Leur course est donc limitée à la circonférence parcourue sur un seul secteur. Dans le cas d'un moteur traditionnel, la course du piston est théoriquement égale à celle du diamètre du vilebrequin. Le rapport des puissances entre lesdits moteurs est en relation directe avec les rapports des diamètres correspondants. La puissance d'un moteur à air comprimé, seion ie montage ci-avant, pour un nombre identique de pistons ou de vérins, est très supérieure à celle d'un moteur traditionnel (diamètre du rotor beaucoup plus important). 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 dispositif (V) 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, les avions, les hélicoptères, etc. La mise en mouvement du bras de levier (L) ou du piston (P), ou câble, du dispositif (V) peut être réalisée au moyen de tout type d'énergie, notamment humaine, pneumatique, mécanique, électrique, à combustion, solaire, éolienne. Le dispositif peut être adapté pour actionner le déplacement de tout véhicule terrestre, aquatique ou aérien. 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 moyens de liaison (A3) et de dispositifs (V) 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 leurs moyens d'adaptation au dispositif. REVENDICATIONS 1-Dispositif producteur de couple ou d'énergie caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison : a) au moins un bras de levier (L), de longueur (D1), relié, à l'une de ses extrémités, à un support (S, R) au moyen d'une articulation (A1) et, à son autre extrémité (A4), à un moyen exerçant une force (F1) sur ladite extrémité ; ledit bras de levier (L) produisant une force (F2) en un point (A3) situé à une distance (D2) du point d'articulation (A 1) ; b) au moins un dispositif (V), 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) du point d'articulation (A 1) et, à son autre extrémité, à un point intermédiaire (A3) du bras de levier (L) au moyen d'une liaison coulissante adaptée pour que la distance (D2) existant entre ladite liaison (A3) et l'articulation (A 1) décroisse sous la seule action du mouvement de rotation dudit bras (L) soumis, soit à l'action de la force (F1), soit à l'action du dispositif (V) dont la longueur (D) varie sous l'action d'une l'énergie (E). 2-Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque l'ensemble est producteur d'énergie, le dispositif (V) fournit de l'énergie (E) résultant de l'action de la force (F1), amplifiée (F2) par le bras de levier (L) et transformée par ledit dispositif (V). 3- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque l'ensemble est producteur de couple, le bras de levier (L) fournit un couple F1xD1 ou F2xD2 résultant de l'action de l'énergie (E) sur le dispositif (V). 4- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras de levier (L) appartient à un support rotatif (R) ayant pour centre le point (A 1) et la liaison coulissante du point (A3) est réalisée au moyen d'une lumière de guidage radiale (G) le long de laquelle l'extrémité (A3) du dispositif (V) se déplace. 5- Dispositif, selon la revendication 1 ou la revendication 4, caractérisé en ce que, lors de la rotation du bras de levier : a) de la position (L) à la position (L 1), le point (A3), appartenant à la trajectoire (H1), passe, sous l'effet de la force (F1), dans la position (A31), proche du point (Al), pour se maintenir sur la trajectoire (H2) jusqu'au passage du levier dans la position (L2), opposée à (li), soit dans la position (A32) ; b) de la position (L2) à la position (L3), le point (A3) passe, sous l'effet de la force (F21), de la position (A32) à la position (A33), appartenant à la trajectoire (H1). 6-Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif (V) est un vérin muni d'un piston (P) soumis à une énergie pneumatique (E) ou fournissant une énergie pneumatique (E). 7 - Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif (V) est constitué d'un câble s'enroulant sur une poulie, notamment à profil d'enroulement hélicoïdal, soumise à une énergie (E), notamment pneumatique, ou fournissant une énergie mécanique (E). 8-Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que plusieurs ensembles bras de levier (L) et dispositifs (V) peuvent être montés, en paralléle, sur un même support fixe (S) pour additionner leurs effets. 9-Dispositif, selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que plusieurs ensembles bras de levier (L) et dispositifs (V) peuvent être montés, uniformément répartis, sur un même support rotatif (R) pour additionner leurs effets. 10- Dispositif, selon la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre (1) du corps du vérin (V) est à section quadrilatérale croissante et le piston interne (2) est constitué d'un corps (3) et de plusieurs segments racleurs coulissants (4) pourvus de ressorts d'appui (5). 11-Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mise en mouvement du bras de levier (L) ou la variation de la longueur du dispositif (V), est réalisée au moyen de tout type d'énergie, notamment humaine, mécanique, pneumatique, électrique, à combustion, solaire, éolienne. 12-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. t Li