Brevet FR2911655A1 — publié le 20080725

La présente invention concerne un dispositif mécanique permettant de générer un mouvement de translation à partir d'un mouvement de rotation. Un tel dispositif s'adresse particulièrement aux industriels désirant disposer de systèmes mécaniques intégrant à la demande des forces de translation aptes à générer une contre poussée. Tel est le cas des éoliennes lorsqu'elles sont soumises à des rafales de vent sur leurs pales. La tête de mât regroupe les pales et le bloc générateur. Lors d'une rafale de vent , la pression du vent sur les pales fait reculer la tête de mât jusqu'au moment où la flexibilité du mât lui oppose des forces égales. Il n'est actuellement pas possible de neutraliser ce recul en lui opposant une contre poussée générée sur mesure. Les dispositifs existants ne permettent pas de générer de forces de translation à partir de pièces en rotation sans contact avec le milieu ambiant. En effet, les véhicules terrestres sont souvent mus par des roues, et les navires par des hélices. Dans ces deux cas les pièces en rotation génèrent un mouvement de translation de leur support du fait qu'elles sont en contact avec le milieu ambiant, et prennent appui sur ce dernier. Ces dispositifs ne sont pas sans présenter un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels : ils sont complexes, ils présentent des frottements plus ou moins importants, ils ont un rendement énergétique médiocre, ils ont un long temps de réponse, ils sont dépendants du milieu ambiant. Afin de pallier ces différents problèmes, le but de l'invention est de proposer un dispositif mécanique apte à générer un mouvement de translation à partir d'un mouvement de rotation. Selon une caractéristique majeure de l'invention, mettant en rotation au moins un groupe de deux paires de masses actives, les masses actives étant solidaires d'un support et indépendantes du milieu ambiant, et produisant des forces d'inertie et des forces centrifuges, le dispositif génère à partir desdites forces qu'il organise une force résultante agissant sur un seul axe moteur et un seul sens, la force résultante générant un mouvement de translation du support . Il est ainsi possible de s'abstraire des contraintes liées au milieu ambiant, et de générer une force de translation sur un axe défini et toujours dans le même sens. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque paire de masses actives comporte deux masses actives générant des forces centrifuges identiques -2- tournant de façon synchrone en sens inverse autour de deux axes primaires parallèles. Ces mouvements inverses permettent de neutraliser deux à deux les composantes transversales des forces centrifuges. Selon une autre caractéristique de l'invention, les masses actives étant supportées par des solides mobiles autour de ces axes primaires sont préférentiellement situées dans la partie des solides qui est la plus éloignée des axes primaires. On augmente ainsi les forces d'inertie et centrifuges générées par les rotations. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits solides se présentent sous la forme de disques. Ces disques étant équipés sur leur face extérieure de dentures, lesdites dentures s'engrènent. Ces structures sont simples mécaniquement, et plus pratiques à mettre en oeuvre que des barres rigides. L'engrènement des dentures permet de synchroniser parfaitement la rotation de deux disques entre eux. Selon une autre caractéristique de l'invention, les axes primaires, étant agencés sur des cadres, chacun des cadres tourne de façon synchrone avec les masses actives qu'il supporte autour d'un axe secondaire, ledit axe secondaire étant perpendiculaire et coplanaire aux axes primaires. Les masses actives sont donc soumises à un double mouvement synchronisé de rotation : la rotation du disque les supportant autour de son axe primaire, et la rotation du cadre supportant cet axe primaire autour de son axe secondaire. Cette double rotation permet de maintenir en permanence la masse active dans le demi espace orienté vers le zénith. Selon une autre caractéristique de l'invention, les axes secondaires étant parallèles, ladite deuxième paire de solides évolue de façon synchrone et en rotation inverse relativement à ladite première paire de solides, dont elle est une image. De ce fait les composantes latérales des forces centrifuges des deux paires de masses actives s'annulent deux à deux. Selon une autre caractéristique de l'invention, les masses actives sont agencées de façon à pouvoir se trouver simultanément à leur zénith. La force résultante est alors maximale. -3-Selon une autre caractéristique de l'invention, indépendamment du poids et de la disposition des masses actives et des variantes de montage, les forces centrifuges développées par chaque masse active étant identiques, la force résultante est dirigée vers le zénith relativement au plan équatorial défini par les axes secondaires. La force résultante est donc toujours perpendiculaire au plan équatorial de l'espace dans lequel évoluent les masses actives, et dirigée vers son zénith. Selon une autre caractéristique de l'invention, comprenant n groupes de deux paires de masses actives, les axes secondaires supportant les n groupes étant dans des plans parallèles ou confondus, les masses actives sont préférentiellement agencées de façon à présenter un décalage angulaire de 360/n degrés entre groupes. Il est ainsi possible de lisser la force résultante , qui dans le cas d'un simple quartet de masses actives oscillerait entre zéro et une valeur maximale. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus de façon non limitative apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode préférentiel de réalisation. Cette description est faite en relation avec les dessins joints: La figure 1 est une vue synoptique latérale de deux masses actives en 2,0 rotation et conformes à l'invention, La figure 2 est une vue synoptique en coupe des mêmes deux masses actives montées dans un cadre mobile et conformes à l'invention, La figure 3 est une vue synoptique de deux paires de masses actives montées en vis à vis dans deux cadres mobiles et conformes à l'invention, 25 La figure 4 est un schéma des quatre masses actives en mouvement, La figure 5 est une courbe représentant les forces de translation générées par le dispositif. L'invention consiste initialement en la mise en rotation d'un groupe de deux paires de masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 solidaires d'un support SUP et 30 indépendantes du milieu ambiant. Ces masses actives solides génèrent chacune une force centrifuge dont l'axe passe par le centre de rotation et dont le sens est opposé à ce centre. La figure 1 représente une paire de masses actives MA1-MA2 générant des forces centrifuges identiques tournant en sens inverse autour de deux axes 35 primaires parallèles AXP1-AXP2. Lesdites masses actives MA1-MA2 peuvent différer par leur masse et par la distance par rapport à l'axe primaire AXP1-AXP2, mais il est impératif que les forces centrifuges générées soient identiques. Elles sont -4- montées sur une paire de solides SOLI-SOL2 qui se présentent sous la forme de disques dans le mode de réalisation présent. Lesdits disques sont constitués par des couronnes reliées auxdits axes primaires AXP1-AXP2 de rotation par plusieurs rayons. Lesdits solides SOL1-SOL.2 étant équipés sur leur face extérieure de dentures, lesdites dentures s'engrènent. Ceci garantit une rotation synchronisée desdits deux solides SOLI-SOL2 l'un par rapport à l'autre, et par conséquent desdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 l'une par rapport à l'autre. Lesdits disques sont mis en rotation par un moteur MOT associé à un motoréducteur RED1, RED2 en prise directe avec une denture. Lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 sont de préférence situées dans la région desdits solides SOLI-SOL2, SOL3-SOL4 la plus éloignée de leur axe primaire de rotation AXP1-AXP2, AXP3-AXP4. Elles peuvent par exemple être situées à l'extrémité de l'un des rayons desdits solides SOLI-SOL2, SOL3-SOL4 quand ils se présentent comme dans le cas actuel sous forme de disques et être l5 mises en oeuvre sous la forme de masselottes. Il convient d'équilibrer lesdits solides SOLI-SOL2, SOL3-SOL4 adjacents en les équipant de masselottes produisant des forces centrifuges identiques et situées préférentiellement mais non obligatoirement à équidistance de leurs arbres primaires AXP1-AXP2, AXP3-AXP4 respectifs. Relativement à la figure 3, chaque paire de disques SOLI-SOL2, SOL3- 20 SOL4 équipé de masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 est logée dans un cadre mobile CAD12, CAD34 relié audit support SUP par l'intermédiaire d'un axe secondaire AXS12, AXS34. Lesdits axes primaires AXP1-AXP2, AXP3-AXP4 supportant chaque paire de masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 sont liés audit cadre mobile CAD12, CAD34 qui les héberge. De plus, ils sont perpendiculaires et 25 coplanaires auxdits axes primaires AXP1-AXP2, AXP3-AXP4. Chacun desdits cadres CAD112, CAD34 tourne de façon synchrone avec les masses actives MA1-MA2, MA3-M,A4 qu'il supporte autour de l'axe secondaire AXS12, AXS34 qui le relie audit support SUP. Lesdits cadres CAD12, CAD34 tournent en sens inverse l'un par rapport à l'autre. Lesdites paires de masses 30 actives MA1-MA2, MA3-MA4 sont agencées en vis à vis. Lesdits axes secondaires AXS12, AXS34 étant parallèles, ladite deuxième paire de masses actives MA3-MA4 évolue de façon synchrone et en rotation inverse relativement à ladite première paire de masses actives MAI-MA2, dont elle est une image. Lesdites paires de masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 tournent en sens 35 inverse l'une par rapport à l'autre. De plus, lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 sont agencées de façon à pouvoir se trouver simultanément à leur zénith. -5- Conformément à la figure 4, lesdites quatre masses actives MAI-MA2, MA3-MA4 tournent au sein de chaque paire de solides l'une dans le sens horaire, ou anti trigonométrique, telles les première et quatrième masses actives MAI, MA4, et l'autre dans le sens antihoraire, ou trigonométrique, telles les seconde et troisième masses actives MA2, MA3. La force centrifuge FC1, FC2, FC3, FC4 de chaque masse active MAI-MA2, MA3-MA4 balaie l'espace. Son axe passe par son centre de rotation et son sens est opposé à ce centre. Lesdits deux axes secondaires AXS12, AXS34 coplanaires et parallèles définissent un plan équatorial. Ils sont mis en rotation en sens inverse l'un par rapport à l'autre par ledit moteur MOT associé à deux motoréducteurs RED12, REID34. Ledit même moteur MOT assure également une rotation synchrone desdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 autour de leurs axes primaires respectifs AXPI-AXP2, AXP3-AXP4, couronnes et cadres mobiles étant engrenés dans un rapport synchrone adéquat. Il convient de rappeler que de ce fait lorsque les masses actives tournent de n degrés, les berceaux tournent également de n degrés, relativement à leurs sens de rotation respectifs. Chaque périphérie de disque peut être numérotée de 0 à 360 degrés dans le sens horaire, le zéro se trouvant relativement à la figure 4 dans la partie gauche du disque intersectant ledit plan équatorial. Dans un premier quart de rotation d'un tour, débutant par exemple avec les quatre disques coplanaires audit plan équatorial, lesdits quatre disques pivotent de 90 degrés, passant du plan équatorial horizontal à une position verticale perpendiculaire audit plan. Lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4, pivotent également de 90 degrés. Elles pivotent respectivement de 0 à 90, de 180 à 90, de 0 à 270 et de 180 à 270 degrés. Les cieux solides de la deuxième paire tournant en sens inverse de ceux de la première paire, leurs zéniths respectifs correspondent à 90 et 270 degrés. La figure 4 représente les masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 au milieu de ce premier quart de rotation et occupant respectivement des positions angulaires de 45, 135, 315 et 225 degrés. Au cours de ce déplacement, les composantes horizontales des forces centrifuges FC1, FC2, FC3, FC4 développées 3D par lesdites masses actives MA1-MIA2, MA3-MA4 s'annulent deux à deux entre masses actives d'une même paire d'une part, et masses actives en vis à vis de paires différentes du groupe d'autre part. Seule demeure la composante verticale de la force centrifuge, représentée sur la figure 5. Sa résultante RES passe de 0 à une valeur maximale représentée par la courbe au point Pi /2. 35 Dans un deuxième quart de rotation d'un tour, débutant avec les quatre disques verticaux et perpendiculaires au plan équatorial, lesdits quatre disques pivotent de 90 degrés, passant d'une position verticale au plan équatorial horizontal. -6- Lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 pivotent respectivement de 90 à 180, de 90 à 0, de 270 à 180 et de 270 à 360 degrés. La résultante RES de la force centrifuge décroît d'une valeur maximale à une valeur nulle représentée par la courbe au point Pi sur la figure 5. Dans un troisième quart de rotation d'un tour, débutant avec les quatre disques à nouveau coplanaires au plan équatorial, lesdits quatre disques pivotent de 90 degrés, passant du plan équatorial horizontal à une position verticale perpendiculaire à ce plan. Lesdites les masses actives pivotent respectivement de 180 à 270, de 0 à 270 , de 180 à 9C' et de 360 à 90 degrés. Les deux solides de la deuxième paire tournant en sens inverse de ceux de la première, leurs zéniths respectifs correspondent maintenant à 270 et 90 degrés. La résultante RES des forces centrifuges croit de 0 à une valeur maximale représentée par la courbe pointillée au point 3 Pi /4. La courbe pleine illustre ce que serait cette force dans le cas d'un mode de réalisation divergeant de l'invention : les masses actives MA1- MA2, MA3-MA4 seraient alors sous île plan équatorial et la résultante verticale RES de la force centrifuge orientée non pas vers le zénith, mais vers le nadir, ce qui va à l'encontre de l'invention. Dans un quatrième et dernier quart de rotation d'un tour, débutant avec les quatre disques verticaux et perpendiculaires au plan équatorial, lesdits quatre disques pivotent de 90 degrés, passant d'une position verticale à une position horizontale coplanaire au plan équatorial. Lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 reviennent dans le plan équatorial. Elles pivotent respectivement de 270 à 360, de 270 à 180, de 90 à 0, de 90 à 180 degrés. La résultante verticale RES de la force centrifuge décroît d'une valeur maximale à zéro représentée par la courbe pointillée de la figure 5 au point 2Pi . Les composantes horizontales des forces centrifuges FC1, FC2, FC3, FC4 s'éliminant mutuellement, le présent dispositif garantit l'obtention d'une force résultante RES supportée par l'axe moteur de la figure 3, et ledit axe moteur AXM est perpendiculaire audit plan équatorial contenant lesdits axes secondaires AXS12, AXS34. Elle est constamment dirigée vers le zénith et sa valeur oscille entre zéro et un maximum. Afin de lisser ladite courbe et d'obtenir une force résultante RES plus constante, il est possible de mettre en oeuvre n groupes de deux paires de masses actives MA1-MA2, MA3-MA4, lesdits axes secondaires AXS12, AXS34 supportant 3.5 lesdits n groupes étant dans des plans équatoriaux parallèles ou confondus. Lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 sont alors préférentiellement -7- agencées de façon à présenter un décalage angulaire de 360/n degrés entre groupes. Il est possible de changer le sens de la force résultante RES en inversant le sens de rotation desdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 et desdits cadres mobiles CAD12, CAD34, ou sans arrêter la rotation en faisant glisser par un moyen adéquat les masses actives sur les rayons opposés aux rayons initiaux. Ladite force résultante se trouve alors orientée vers le nadir, et produit un effet inverse à l'effet précédemment obtenu. De même, le plan équatorial servant de référence à l'observateur humain étant considéré comme horizontal, lorsqu'il est incliné la force résultante RES est également inclinée mais reste perpendiculaire au plan équatorial auquel elle est liée. Un tel dispositif est particulièrement adapté à des engins de nettoyage industriel, telles des brosses et des ponceuses, dont il facilite la mobilité. Il convient également tout particulièrement à des générateurs d'éoliennes en permettant de générer une force s'opposant à la poussée du vent sur les pales. Il convient de préciser que le dispositif précédemment décrit peut recevoir tout élément non décrit et s'inscrivant dans le cadre de l'invention. Les exemples de réalisation de l'invention présentés ci-dessus ont été 2.0 choisis du fait de leur caractère pratique. Il ne serait cependant pas possible de répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre cette invention. En particulier, tout moyen décrit peut être remplacé par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. 25 Revendications 1) Dispositif mécanique DIS apte à générer un mouvement de translation à partir d'un mouvement de rotation, caractérisé en ce que mettant en rotation au moins un groupe de deux paires de masses actives MA1-MA2, MA3-MA4, lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 étant solidaires d'un support SUP et indépendantes du milieu ambiant quelqu'il soit, et produisant des forces d'inertie et des forces centrifuges, ledit dispositif DIS génère à partir desdites forces qu'il organise une force résultante RES agissant sur un seul axe moteur AXM et un seul sens SEN, ladite force résultante RES générant un mouvement de translation dudit support SUP. 2) Dispositif mécanique DIS selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque paire de masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 comporte deux masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 générant des forces centrifuges identiques tournant de façon synchrone en sens inverse autour dle deux axes primaires parallèles AXP1-AXP2, AXP3-AXP4. 2.0 3) Dispositif mécanique DIS selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 étant supportées par des solides SOLI-SOL2, SOL3-SOL4 mobiles autour desdits axes primaires AXP1-AXP2, AXP3-AXP4, elles sont préférentiellement situées dans la partie desdits solides SOLI-SOL2, SOL3- 25 SOL4 la plus éloignée desdits axes primaires AXP1-AXP2, AXP3-AXP4. 4) Dispositif mécanique DIS selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits solides SOLI-SOL2, SOL3-SOL4 se présentant sous la forme de disques, lesdits disques sont aptes à être équipés sur leur face extérieure de dentures, lesdites 30 dentures s'engrenant. 5) Dispositif mécanique DIS selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lesdits axes primaires AXP1-AXP2, AXP3-AXP4 étant agencés sur des cadres CAD12, CAD34, chacun desdits cadres CAD12, CAD34 35 tourne de façon synchrone avec lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 qu'il supporte autour d'un axe secondaire AXS12, AXS34, ledit axe secondaire AXS12, 8-9- AXS34 étant perpendiculaire et coplanaire auxdits axes primaires AXP1-AXP2, AXP3-AXP4. 6) Dispositif mécanique DIS selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits axes secondaires AXS12, AXS34 étant parallèles, ladite deuxième paire de solides SOL3-SOL4 évolue de façon synchrone et en rotation inverse relativement à ladite première paire de solides SOL1-SOL.2, dont elle est une image. 7) Dispositif mécanique DIS selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, 10 caractérisé en ce que lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 sont agencées de façon à pouvoir se trouver simultanément à leur zénith. 8) Dispositif mécanique DIS selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, indépendamment de la masse et de la 15 disposition desdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4 et des variantes de montage, les forces centrifuges développées par chaque masse active étant identiques, ladite force résultante RI=S est dirigée vers le zénith relativement au plan équatorial défini par lesdits axes secondaires AXS12, AXS34. 20 9) Dispositif mécanique DIS selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que comprenant n groupes de deux paires de masses actives MA1-MA2, MA3-MA4,... lesdits axes secondaires AXS12, AXS34,... supportant lesdits n groupes étant dans des plans équatoriaux parallèles ou confondus, lesdites masses actives MA1-MA2, MA3-MA4,... sont 25 préférentiellement agencées de façon à présenter un décalage angulaire de 360/n degrés entre groupes. 30 35