Brevet FR3003814A1 — publié le 20141003

Le dispositif selon l'invention permet de capter et de transformer indépendamment deux formes d'énergies perdues dans un véhicule en mouvement (particulièrement un véhicule tout électrique ou hybride) selon deux opportunités : - L'inertie liée au déplacement de la masse du véhicule produisant une force dirigée verticalement de haut en bas qui, selon les inégalités de la route, fait jouer les amortisseurs. - Cette même inertie produisant une force dirigée horizontalement de l'arrière vers l'avant du véhicule pendant les périodes de décélération ou de frein moteur lors d'une longue descente. Le principal inconvénient affectant les véhicules électriques est leur faible autonomie pour une charge complète des batteries embarquées comparativement à celle d'un véhicule équipé d'un moteur thermique. Les recherches actuelles dans cette branche d'industrie se portent sur : - L'amélioration des performances des batteries (matériaux, poids, coùt, temps de recharge,...), La répartition de stations permettant leur recharge, La disponibilité des batteries dans le cas d'éventuels échanges standart Il est à noter que les dernières générations de batteries sont composées de lithium, métal rare et extrait actuellement du sol de certains pays desquels nous sommes dépendants. Par ailleurs, un parc généralisé de véhicules électriques nécessitant des recharges fréquentes des batteries demandera une production nationale d'électricité supplémentaire importante. Ceci peut remettre en question la notion de « propreté » des véhicules électriques. Le dispositif selon l'invention fait par contre appel à une énergie disponible récupérable, totalement gratuite et 100% propre. Ce dispositif, dans sa forme la plus générale, s'adapte à au moins une roue d'un véhicule si son installation est prévue dès sa conception. Il peut également être monté sur un véhicule existant en mettant en oeuvre une roue supplémentaire plaquée au sol par un ressort assurant sa propre suspension (cas le plus fréquent), cette roue supplémentaire étant entraînée en rotation par l'avancement du véhicule. Cette dite roue entraîne un premier arbre guidé librement en rotation à l'intérieur d'un boîtier. A l'extérieur de ce boîtier, sur sa face supérieure, 5 est fixé un rail disposé verticalement et coulissant en va-et-vient dans un manchon adapté fixé sur le châssis du véhicule. Ainsi donc, la roue, le premier arbre, le boîtier et le rail forment un ensemble guidé verticalement dans le manchon en va-et-vient en fonction de la course des amortisseurs au gré des inégalités du terrain que le 10 véhicule traverse. Un deuxième arbre est disposé parallèlement au premier arbre. Ce deuxième arbre est entraîné en rotation indépendamment par un premier et un deuxième roulements à prise unique irréversible, dits « roues libres ». Ce deuxième arbre est l'arbre d'entrée d'un dispositif additionnel de 15 stockage et de transformation de pulsions rotatives aléatoire et de sens alterné en rotation rapide et régulée appliquée en sortie et entraînant un alternateur. Ce dispositif additionnel est conçu selon des techniques connues ( par exemple en regard du brevet US 2007/0186702 Al ou la demande de brevet en cours n° 1103120), ce dit dispositif ne faisant pas 20 partie de la présente demande de brevet. Le rail vertical transmettra sa course va-et-vient en premières pulsions rotatives appliquées par l'intermédiaire d'un premier bras de transmission conçu en façon de levier et agissant sur le premier roulement irréversible. A l'intérieur du boîtier, le premier arbre est équipé d'au moins un palier 25 excentré en vilebrequin permettant à un deuxième bras, indépendamment du premier bras, de transmettre au deuxième arbre, par le deuxième roulement irréversible, des secondes pulsions rotatives de sens alterné uniquement lors des périodes de décélération du véhicule et ce par un système d'embrayage/débrayage automatique commandé par 30 l'entraînement inertiel d'une masselotte évoluant entre deux butées. Cette fonction peut éventuellement être envisagée de manière plus discrète par l'action d'électro-aimants commandés électroniquement aux moments opportuns. Les véhicules électriques existants sont déjà pourvus de cette dernière récupération d'énergie par la conversion des moteurs en génératrices rechargeant les batteries lors des périodes de décélérations. Le dispositif selon l'invention ajoutera avantageusement son apport d'énergie à celle citée ci -dessus. Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif comprend : Un premier arbre présentant un palier excentrique conçu en façon de vilebrequin, entraîné en rotation par une roue plaquée au sol (dans le cas d'une roue supplémentaire ajoutée sous le véhicule), elle même entraînée librement en rotation par l'avancement du véhicule, Un deuxième arbre disposé parallèlement au premier arbre, entraîné en rotation indépendamment par un premier et un deuxième roulements à prises irréversibles, dits « roues libre ». - Un boîtier guidant en rotation libre le premier arbre et son palier excentré, - Un arbre cannelé disposé verticalement, fixé solidairement au boîtier à l'une de ses extrémités à la face supérieure du dit boîtier, - Un manchon cannelé intérieurement disposé verticalement, fixé au châssis du véhicule et recevant l'autre extrémité de l'arbre cannelé, lui permettant de coulisser librement en va-et-vient Un ressort à fil spiralé de compression enroulé autour de l'arbre cannelé, prenant appui en partie basse sur une bague fixée sur ledit arbre cannelé et en partie haute sur la base du manchon, Un premier bras lié à une de ses extrémités à l'arbre cannelé par un ergot en libre pivot, agissant à son autre extrémité sur une bague montée sur le premier roulement irréversible qu'il entraîne en pulsions rotatives de sens alternés. Un deuxième bras entraîné en va-et-vient à une de ses extrémités par la course excentrique du palier du vilebrequin, Une roue creuse montée en rotation libre sur le deuxième arbre et recevant en un point de sa périphérie l'autre extrémité du deuxième bras selon un pivot libre, permettant de ce fait à cette roue de subir des pulsions rotatives de sens alternés induites par la course du palier excentré, Une roue d'engrenage montée à l'intérieur de la roue creuse sur le deuxième arbre et l'entraînant en rotation par l'intermédiaire d'un deuxième roulement à prise irréversible dit « roue libre » - Deux blocs comportant chacun un secteur denté concave de même diamètre primitif et de même module que celui de la roue d'engrenage. Ces deux blocs sont guidés chacun linéairement en va-et-vient de façon synchronisée selon deux axes convergeant au centre du deuxième arbre. Ainsi donc ils se côtoient et leurs dents viennent aux moments opportuns, s'emboîter parfaitement sur celles de la roue d'engrenage. Ils assurent de ce fait la position embrayée de la roue creuse sur cette roue d'engrenage. Deux roulettes liées chacune à un bloc, guidées par deux chapes repoussées vers l'extérieur par un ressort s'appuyant sur le bord externe de la roue creuse, Une fourche comportant un secteur circulaire destiné à guider les deux roulettes pour provoquer sur les deux blocs les positions embrayées et débrayées sur la roue d'engrenage centrale. Cette fourche est elle même guidée linéairement selon un axe horizontal passant par l'axe du deuxième arbre et perpendiculaire à celui-ci, Un troisième bras pivotant librement dans la direction de l'avancement du véhicule entre deux butées autour d'un axe fixe, pourvu à son extrémité supérieure d'une masselotte, et lié à la fourche en lui appliquant un va-et-vient commandé par l'inertie de cette masselotte soumise aux mouvements accélération/décélération du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels : La figure 1 représente l'ensemble du dispositif en vue perspective, La figure 2 représente schématiquement une coupe transversale du dispositif, La figure 3 représente schématiquement une coupe longitudinale du dispositif, 3 0 03 8 14 5 La figure 4 représente les deux blocs à secteurs dentés en position débrayée, la roue d'engrenage centrale, la roue creuse et la fourche sur laquelle seront plaquées et guidées les deux roulettes, ainsi que le mouvement de la fourche et du levier assurant le déclanchement des deux 5 positions embrayage et débrayage des deux blocs sur la roue d'engrenage. En référence à ces quatre figures, le dispositif comprend : Une roue plaquée au sol (1) par un ressort (7), Un premier arbre (2) avec son palier excentré en vilebrequin (3), Un boîtier (4) guidant librement en rotation le premier arbre (2), 10 Un arbre cannelé vertical (5) fixé à son extrémité au boîtier (4), - Un manchon cannelé (6) recevant et guidant l'arbre cannelé (5) et fixé au châssis du véhicule, - Un ressort (7) s'appuyant d'une part sur une bague (8) solidaire de l'arbre cannelé (5) et sur la base du manchon (6) d'autre part, 15 Un premier bras (9) lié à l'arbre cannelé (5) par un ergot jouant dans un oeilleton oblong (10), Un deuxième arbre (11) disposé parallèlement au premier arbre (2) sur lequel sont montés un premier et un deuxième roulement à prise irréversible (12, 13), cet arbre actionnant un dispositif de régulation 20 (14) fonctionnant selon des techniques connues et non représentées, Une couronne (15) portée par le premier roulement à prise irréversible (12), - Une roue creuse (16) montée en rotation libre sur le deuxième arbre (11), 25 Un deuxième bras (17) reliant le palier excentré du vilebrequin (3) du premier arbre (2) à un point périphérique de la roue creuse (16) sur lequel il pivote librement, Une roue d'engrenage centrale (18) montée sur le deuxième roulement à prise irréversible (13), 30 Deux blocs à secteurs dentés (19, 20) guidés par des glissières (21, 22), Deux tiges (23, 24), chacune liée à l'un des blocs et se terminant par une roulette (25, 26) portée par une chape (27, 28), Une fourche (29) comprenant un secteur circulaire, guidée linéairement par quatre roulements à billes (30, 31 32, 33), Un troisième bras (34) pivotant sur un axe (35) et pourvu d'une masselotte (36) en extrémité et d'une aiguille (37) en partie médiane, Une roue dentée (38) montée en rotation libre sur un axe fixe, Une tige (39) agissant en balancier solidairement aux pulsions rotatives appliquées sur la roue (38), Une première bague (40) liée à la fourche (29) dans laquelle coulisse librement la tige (39), Un ressort de compression (41) s'appuyant sur une deuxième bague (42) solidaire de la tige (39) et sur la première bague (40). Ainsi défini, le dispositif fonctionne de la manière suivante : Le premier arbre (2) est entraîné en rotation par la roue (1) elle même entraînée par l'avancement du véhicule. Ce premier arbre (2) est porté et guidé en rotation par deux roulements à billes dans le boîtier (4) conçu en plaques de métal assemblées par vissage ou thermoformé d'une pièce avec un couvercle vissé sur lequel est fixé par vissage à une de ses extrémités l'arbre cannelé (5) disposé verticalement. Cet arbre cannelé (5) est guidé linéairement en va-et-vient à son autre extrémité dans un manchon cannelé intérieurement (6) à collerette vissée sur le châssis du véhicule, éventuellement au fond d'un décaissé aménagé dans le plancher. Un ressort à fil spiralé (7) s'appuyant sur une bague (8) solidaire du dit l'arbre cannelé d'une part et sur la collerette du manchon (6) d'autre part, assure le placage au sol et la suspension de l'ensemble roue (1)/ premier arbre (2)/boîtier (4)/arbre cannelé (5). L'arbre cannelé (5) fait pivoter par un ergot un premier bras (9) venant, par une de ses extrémités coulisser dans cet ergot par un oeilleton oblong (10). Ce premier bras (9), à son autre extrémité, provoque, par les courses va-et-vient de l'arbre cannelé (5), des pulsions rotatives de sens alternés appliquées sur une couronne (15) portée par un premier roulement à prise 30 irréversible (12) monté sur le deuxième arbre (11) qu'elle entraîne en premières pulsions rotatives toujours de même sens. Le premier arbre (2) est pourvu à l'intérieur du boîtier (4) d'un palier conçu en façon de vilebrequin (3) entraînant dans sa course excentrique le deuxième bras (17) par l'une de ses extrémités, son autre extrémité 3 0 03 8 14 appliquant par ce mouvement va-et-vient des premières pulsions rotatives de sens alternés à une roue creuse (16) guidée en rotation libre sur le deuxième arbre (11). La roue creuse (16) entraîne dans ses pulsions rotatives deux blocs (19, 20) 5 présentant chacun un secteur denté pouvant s'insérer ou se désolidariser des dents d'une roue d'engrenage centrale (18), portée par un deuxième roulement à prise irréversible (13) entraînant le deuxième arbre (11) selon des deuxièmes pulsions rotatives toujours de même sens, indépendamment des premières pulsions appliquées sur ce même arbre par le premier 10 roulement irréversible (12). Les deux bloc (19, 20) sont guidés linéairement par des glissières (21, 22) fonctionnant par clavettes coulissant librement dans des rainures aménagées sur la face interne de la roue creuse (16) et sur une face de chacun des dits blocs selon deux axes concourant en un point de l'axe du 15 deuxième arbre (11). Chaque bloc entraîne une tige (23,24) traversant le rebord de la roue creuse (16) et se terminant chacune par une roulette (25, 26) portée par une chape. Les deux chapes (27, 28) sont chassées vers l'extérieur, chacune par un ressort s'appuyant sur le rebord de la roue creuse (16) . 20 Il est à remarquer qu'un seul bloc denté pourrait suffire en fonction du module d'engrenage choisi et du nombre de dents pouvant s'enclencher l'une dans l'autre avec un minimum de frottements. Les deux roulettes (25, 26), entraînées par les mêmes pulsions rotatives que la roue creuse (16), se plaquent sur le secteur arrondi d'une fourche 25 (29) animée d'un mouvement linéaire va-et-vient provoquant les positions alternatives embrayage et débrayage des deux blocs (19, 20) sur la roue d'engrenage centrale (18). Ces deux positions embrayage/débrayage sont commandées automatiquement par un troisième bras (34) pivotant librement entre deux 30 butées autour d'un axe fixe (35). Ce troisième bras comporte à son extrémité supérieure une masselotte (36) déclanchant les mouvements du bras par son inertie soumise aux accélérations et décélérations du véhicule. Ce troisième bras (34) est pourvu d'une aiguille (37) solidaire disposée perpendiculairement à son axe. Cette aiguille (37) s'insère entre les dents d'une deuxième roue d'engrenage (38) guidée en rotation libre selon un axe fixe en la faisant pivoter en pulsions rotatives de sens alternés selon un angle finement déterminé jusqu'à ce que l'aiguille échappe à l'emprise des dents de la roue 5 (38), dans un sens comme dans l'autre. Plus clairement, en référence à la figure 4, le système troisième bras (34)/aiguille (37)/roue dentée (38) fonctionne de la manière suivante : Au départ (véhicule à l'arrêt ou en vitesse constante sur un sol plat horizontal), le troisième bras (34) est en position inclinée vers la gauche, 10 maintenu sur une première butée par un ressort de rappel. Les deux blocs (19, 20) sont en position débrayée, les roulettes (25, 26) se situant hors de la fourche (29), celle-ci occupant la position la plus éloignée de l'axe du deuxième arbre. Lorsque le véhicule démarre ou accélère, cette position reste inchangée. La 15 roue creuse (16) subit ses pulsions rotatives induites par le deuxième bras (17) en mouvement provoqué par l'action constante du vilebrequin (3) et ce sans aucun effet sur l'entraînement du deuxième arbre (11). Lorsque le véhicule décélère, la masselotte (36) est projetée vers l'avant et provoque le pivot du troisième bras (34) selon un premier angle qui ne met 20 pas encore l'aiguille (37) en contact avec les dents de la roue (38). Lorsque l'effet de décélération se poursuit, le troisième bras (34) poursuit son pivot selon un deuxième angle durant lequel l'aiguille (37) entraîne entre deux de ses dents la roue (38) selon un angle déterminé finement. En troisième phase de décélération, le troisième bras (34) poursuit sa 25 course selon un troisième angle jusqu'à la deuxième butée, l'aiguille (37) ayant échappé à son contact avec les dents de la roue (38). Durant son faible angle d'action, la roue dentée (38) aura provoqué le glissement de la fourche (29) et son contact avec les deux roulettes (25, 26) provoquant la position embrayée des deux blocs (19, 20) sur la roue dentée 30 (18). ) qui impulsera alors une rotation utile sur le deuxième arbre (11). Cette action sera possible grâce à une tige (39) entraînée solidairement en balancier par la roue (38) en coulissant librement dans une première bague (40) liée à la fourche (29). Un ressort (42) s'appuyant sur une deuxième bague (43) fixée à la tige (39) et sur la première bague (41) liée à la fourche (29) viendra achever et bloquer, par ses détentes, le déclanchement final des deux positions extrêmes de la fourche (29) commandant les actions embrayage/débrayage, et ce juste au moment où l'aiguille (37) a quitté son emprise sur les dents de la roue (38). L'enchaînement de ces trois angles d'action complété par celle du ressort (42) par rapport à l'aiguille (37) entraînant les dents de la roue (38) est primordiale car elle évite des alternances embrayage/débrayage provoquées de façon trop aléatoires au moindre déplacement de la masselotte (36) et du troisième bras (34). Par ailleurs, il sera nécessaire de limer les faces des deux dents entre lesquelles viendra s'incérer l'aiguille (37) pour faciliter cette action. Le dispositif selon l'invention est adaptable à une roue à bandage pneumatique d'un diamètre d'environ 350 mm, de type roue de remorque dans le cas où cette roue et les mécanismes ci-dessus décrits sont rapportés à l'intérieur d'un décaissement aménagé sous le châssis d'un véhicule existant. Le boîtier présente l'encombrement d'un cube d'environ 120mm. d'arête. 20 et le dispositif de transformation (non compris dans la présente demande) peut se concevoir selon un parallélépipède de 240 x 240 x 400mm. Ce dispositif trouve son opportunité dans la double récupération de l'énergie dispensée par la masse d'un véhicule se déplaçant, aussi bien selon une direction verticale conséquemment aux inégalités de la route :5 agissant sur les amortisseurs qu'horizontalement lors des phases de décélération du véhicule. Ceci dans le but d'augmenter de manière conséquente l'autonomie des véhicules tout électriques ou d'augmenter la part électrique des véhicules hybrides. REVENDICATIONS1. - Dispositif permettant de transformer les forces induites par les déplacements de la masse d'un véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : A) Un premier arbre (2) guidé en rotation dans un boîtier (4) et comprenant au moins un palier excentré (3) en façon de vilebrequin entraîné en rotation par une roue du véhicule, B) Un rail vertical (5) fixé à une de ses extrémité au boîtier (4) et guidé librement en courses va-et-vient à son autre extrémité dans un manchon adapté (6) fixé au châssis du véhicule. C) Un deuxième arbre (11) disposé parallèlement au premier arbre (2) et équipé de deux roulements à prise irréversibles (12, 13), D) Un premier bras (9) agissant en levier transformant les mouvements linéaires va-et-vient du rail (5) en premières pulsions rotatives appliquées sur le premier roulement irréversible (12), E) Un deuxième bras (17) transformant la course excentrique du palier du vilebrequin (3) en deuxièmes pulsions rotatives appliquées sur le deuxième roulement irréversible (13), F) Des moyens permettant le déclanchement automatique de fonctions embrayage/débrayage appliquées sur le deuxième roulement irréversible (13) respectivement lors des périodes de décélération et d'accélération du véhicuiz. 2. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la roue entraînant le premier arbre (2) est une roue supplémentaire (1) aménagée sous le châssis du véhicule, plaquée au sol, et entraînée en rotation libre par l'avancement du véhicule. 3. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les positions 25 embrayage/débrayage s'obtiennent par la course va-et-vient de blocs à secteurs dentés d'engrenage concaves (19, 20) venant s'incérer de façon synchronisée sur une première roue d'engrenage (18) de même module montée sur le deuxième roulement à prise irréversible (13). 4. - Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que la course 30 va-et-vient des blocs (19, 20) est provoquée alternativement par l'inertie d'une masselotte (36) soumise aux accélérations et décélérations du véhicule. 5. - Dispositif selon les revendications let 3 caractérisé en ce que la course va-et-vient des blocs (19, 20) est provoquée par l'action d'un électroaimant commandé électroniquement aux moments opportuns. 6. - Dispositif selon les revendications 1, 4 et 5 caractérisé en ce que la 5 masselotte ou l'électro-aimant commande le mouvement linéaire va-et- vient d'une pièce (29) en forme de fourche présentant un secteur circulaire. 7. - Dispositif selon les revendications 1, 4, 5 et 6 caractérisé en ce que le secteur circulaire de la fourche (29) est en contact avec deux roulettes (25, 26) liées chacune à l'un des deux blocs (19, 20).