Brevet FR3017680A1 — publié le 20150821

Système inertiel à vitesse croissante Domaine d'application L'invention est un système inertiel dont la vitesse augmente lorsqu'on lui fournit de l'énergie, 5 même sous forme de rotation d'un moteur à vitesse fixe. Problème posé L'objectif premier poursuivi par la présente invention est d'augmenter progressivement la vitesse d'un volant d'inertie, pour lui faire atteindre de très grandes vitesses, tout en l'entraînant par la transmission mécanique du mouvement d'une roue tournant à une vitesse qui peut être stable. 10 Art antérieur On connait différents volants d'inertie comme les toupies, les SISE (acronyme de Systèmes Inertiels de Stockage d'Energie) et les gyroscopes. On connait aussi les demandes suivantes - PCT/FR2013/000285 (Guigan et Simeray) qui décrit une roue à diamètre variable ou RDV, 15 comprenant au moins une aube roulant sur un support de roulement, la longueur totale de la surface de coopération de la RDV avec le support de roulement étant supérieure à la circonférence minimale de la roue, - et PCT/FR2014/000035 (Guigan) qui décrit une transmission mécanique à liaisons mécaniques sélectives qui décrit un arbre primaire muni d'un bras pouvant coopérer avec un 20 chemin de roulement associé à un arbre secondaire, la transmission étant munie d'un moyen mécanique qui empêche le connecteur d'entrainer le chemin de roulement sur une portion de ce dernier, qui la plus lointaine de l'axe de l'arbre primaire. Dans certaines configurations, ces deux types de transmission mécaniques et d'autres ont une caractéristique qui est que leur rapport de transmission varie mécaniquement en fonction du 25 couple résistant. Le rapport de transmission de certaines transmissions mécaniques ayant cette caractéristique peut varier de 1 à 3, et les transmission mécaniques sont alors reliées en série pour obtenir des variations plus importantes (9, 27, 81, etc.). D'autres ont des rapports qui peuvent varier de 1 jusqu'à l'infini. 30 Description sommaire des dessins L'invention sera bien comprise, et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 8. Les figures 1 à 4 représentent un exemple de transmission mécanique dont le rapport de transmission varie mécaniquement en fonction du couple résistant, et les figures suivantes représentent des dispositifs selon l'invention. La figure 1 est une vue en perspective d'un arbre primaire 1 relié à six bras 21 à 26 partiellement déformables, comportant chacun un connecteur, respectivement 219 à 269, muni de dents d'engrenage. La figure 2 montre l'arbre secondaire 6 muni d'un engrenage 61 pouvant coopérer successivement avec les dents des connecteurs 219 à 269. La figure 3 montre l'arbre secondaire et son engrenage 61 placés dans le bâti 3, lequel comporte deux guides 71 et 72. Le guide 71 empêche le chemin de roulement 61 de coopérer avec les dents de certains connecteurs 219 à 269 sur la partie du chemin de roulement la plus éloignée de l'axe de l'arbre primaire 1, et le guide 72 force au contraire cette coopération sur la partie du chemin de roulement la plus proche de l'axe de l'arbre primaire 1. La figure 4 montre l'ensemble des éléments des figures 11 à 13 assemblés pour former une transmission mécanique dont le rapport de transmission varie mécaniquement en fonction du couple résistant. En effet, le couple résistant tend à courber les bras déformables et donc à faire baisser l'arbre primaire 1 le long de la gorge 31. Le connecteur en prise avec l'engrenage 61 est alors plus proche de l'axe de rotation de l'arbre primaire 1 et sa vitesse tangentielle est moins grande. Les figure 5 et 6 montrent une transmission identique à celle illustrée aux figures précédentes, associée à un volant d'inertie 110. Un moteur 11 coulisse verticalement le long d'un rail 40 pour faire tourner l'arbre primaire 1, lequel entraîne le volant d'inertie 110 à une vitesse qui varie selon le rapport de transmission, lequel dépend du couple résistant et donc de la vitesse déjà acquise par le volant d'inertie 110. Les figure 7 et 8 montrent deux transmissions 100A et 100B identiques à celle illustrée aux figures précédentes, qui sont alignées en série. L'arbre secondaire 6A de la transmission amont 100A est en même temps l'arbre primaire de la transmission aval 100B. C'est une disposition connue, particulièrement intéressante parce que les arbres d'entrée et de sortie sont alors alignés. La transmission aval 100B est munie d'un volant d'inertie 110. Exposé de l'invention L'invention est un dispositif inertiel comportant un arbre dit primaire 1 relié à un moyen de stockage inertiel d'énergie 110 par une transmission mécanique 100, caractérisé par le fait le rapport de transmission de ladite que ladite transmission mécanique 100 varie en fonction du couple résistant. Description détaillée de l'invention Dans l'art antérieur, la vitesse du dispositif de stockage inertiel d'énergie 110 correspond à la vitesse du moyen d'acquisition d'énergie 1 multipliée par le rapport de transmission. Si la transmission mécanique est à rapport de transmission variable, la vitesse du volant d'inertie n'est pas proportionnelle à celle des roues. le rapport de transmission de la transmission mécanique 100 peut augmenter mécaniquement en fonction du couple résistant, ce qui peut être utile lorsqu'on utilise des volants d'inertie comme dispositif de freinage, mais le mode de mise en oeuvre préféré de la présente invention est celui dans lequel le rapport de transmission de la transmission mécanique 100 diminue mécaniquement en fonction du couple résistant. Par exemple, lorsqu'un enfant pousse une voiture comportant un volant d'inertie à 2 mètres par secondes, la démultiplication d'un ou plusieurs engrenages constituant la transmission mécanique fait tourner le volant d'inertie à 10 tours par seconde. Lorsque le volant d'inertie a atteint cette vitesse, cela n'a plus aucun intérêt de pousser à nouveau la voiture puisque cette vitesse ne pourra pas augmenter si la vitesse de la voiture reste de 2 mètres par seconde. Le rapport de transmission diminue alors automatiquement dès que le volant d'inertie atteint la vitesse de 10 tours par seconde, et la poursuite ou la répétition du mouvement consistant à pousser la voiture se traduit par une augmentation permanente de la vitesse du volant d'inertie. Cette augmentation de vitesse n'a pour limites que celles fixées par le rapport de transmission maximal, les frottements et la résistance mécanique du dispositif. On utilise avantageusement dans certains cas une transmission dont le rapport peut varier à l'infini, de telle sorte que l'un de ses arbres d'entrée/sortie soit immobile lorsque l'autre tourne. Cela permet d'augmenter jusqu'à l'infini la vitesse théorique du volant d'inertie 110, qui ne sera plus limitée que par les frottements et sa résistance mécanique. De telles transmissions sont décrites dans PCT/FR2013/000285 : les trains épicycloïdaux à diamètre variable. La transmission mécanique 100 peut être munie d'une roue libre 4, de telle sorte qu'elle n'est en service que lors du stockage de l'énergie. Elle n'est ainsi utilisée que pour le stockage de l'énergie. Une autre transmission mécanique 5, à rapport fixe ou variable peut être utilisée pour la restitution de l'énergie. On a décrit ici le moyen de stockage inertiel d'énergie 110 comme un volant d'inertie, mais des 30 systèmes inertiels de tous types pourraient être utilisés, comme par exemple un train de wagons formant une boucle continue sur un circuit fermé. Voici quelques exemples d'applications qui illustrent les principaux avantages de l'invention. On peut construire un jouet qui est un avion selon l'invention. En faisant rouler cet avion par terre, on accumule de plus en plus d'énergie dans son volant d'inertie 110, et lorsqu'on a accumulé assez d'énergie, on transfère cette énergie par une transmission mécanique différente 5 à une hélice qui fait voler l'avion. On peut aussi augmenter progressivement la vitesse d'une toupie 110, pour qu'elle reste en rotation plus longtemps, en utilisant un tout petit moteur tournant à une vitesse fixe. Une telle toupie peut être utilisée pour maintenir par effet gyroscopique en équilibre apparemment instable un support de bouteille, un luminaire, un meuble ou un constituant d'un autre dispositif comme un gadget ou un appareil de mesure. On peut faire tourner un disque 110 de plus en plus rapidement, et faire coopérer brutalement la circonférence du volant d'inertie avec une rampe de lancement 6 pour lancer ce volant d'inertie 110 lorsque l'on a accumulé assez d'énergie avec un petit moteur ou un autre moyen de fourniture d'énergie. Ce volant 110 peut alors être lancé à grande vitesse en utilisant l'énergie accumulée pour avoir une trajectoire très longue. Ce jouet peut devenir si dangereux que l'invention s'applique alors à des armes, le disque pouvant être une grenade ou une bouteille cassable en partie remplie de liquide inflammable comme de l'essence ou de l'alcool. On peut aussi munir ce volant 110 d'ailettes repliables ou non, afin qu'il bénéficie d'une sustentation aérodynamique après avoir été lancé. D'une façon générale l'avantage des très grandes vitesses de rotation que l'on peut obtenir est une diminution du poids du dispositif à l'arrêt. Une application particulièrement intéressante est un véhicule dans lequel la source d'énergie (un moteur de voiture ou les jambes d'un cycliste) fait tourner un volant d'inertie 110 par l'intermédiaire d'une transmission mécanique 100, le volant d'inertie entraînant à son tour les roues du véhicule. On peut avantageusement choisir librement la loi qui détermine la changement du rapport de transmission en fonction du couple résistant, et donc choisir le couple demandé à la source d'énergie. Dans ce cas, la restitution de l'énergie ne se fait pas par l'arbre primaire 1. Une organisation particulièrement favorable consiste à ce qu'une seconde transmission mécanique 5 transfère l'énergie aux roues, permettant à l'opérateur de choisir la quantité d'énergie qu'il souhaite récupérer à un moment donné. La seconde transmission est avantageusement un train épicycloïdal à diamètre variable telle que 30 décrite dans la demande PCT/FR2013/000285, car elle permet de maintenir le véhicule à l'arrêt lorsque le volant d'inertie 110 continue à tourner. D'autres dispositifs, comme un embrayage par exemple, permettraient aussi d'obtenir cet effet indispensable. Il est à noter que ce train épicycloïdal à diamètre variable permet aussi de récupérer l'énergie lors d'un freinage, puisqu'il suffit de choisir son rapport de transmission de telle sorte que la vitesse de rotation de la roue augmente la vitesse du volant d'inertie. Un tel freinage peut même être très brutal en cas de nécessité. Ce dispositif permet aussi de passer en marche arrière. Pour un vélo, l'ensemble des transmissions est avantageusement contenu dans la roue arrière. Cela permet de rendre moderniser un tel engin en ne changeant que la roue arrière, tout en augmentant sa stabilité. Pour une automobile, il est recommandé de disposer ces transmissions et le volant d'inertie à distance de la roue pour centrer la masse de l'élément suspendu à un emplacement où son déplacement est moins important lorsque la suspension de la roue la fait monter et descendre. L'invention s'applique en particulier : aux systèmes inertiels de toute nature, et en particulier à ceux servant à la régulation des moteurs et au stockage de l'énergie, aux patins à roulettes, aux trottinettes, au vélos et en règle générale à tous les véhicules, aux éoliennes et aux hydroliennes, et d'une façon plus générale à la régulation de la rotation des générateurs d'énergie électrique. aux appareils électroménager et à l'outillage, aux jouets comme voitures à friction, avions, bateaux, etc. et aux armes. REVENDICATIONS1. Dispositif inertiel comportant un arbre dit primaire 1 relié à un moyen de stockage inertiel d'énergie 110 par une transmission mécanique 100, caractérisé par le fait le rapport de transmission de ladite que ladite transmission mécanique 100 varie en fonction du couple résistant. 2. Dispositif inertiel selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ledit moyen de stockage inertiel d'énergie 110 est un volant d'inertie. 3. Dispositif inertiel selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le rapport de transmission de ladite transmission mécanique 100 diminue mécaniquement en fonction du couple résistant. 4. Dispositif inertiel selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le rapport de ladite transmission mécanique 100 peut varier jusqu'à l'infini. 5. Dispositif inertiel selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte un rampe de lancement 6 pouvant coopérer directement ou indirectement avec le volant d'inertie 110 pour lancer ledit volant d'inertie. 6. Dispositif inertiel selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la restitution de l'énergie ne se fait pas par l'arbre primaire 1. 7. Dispositif inertiel selon la revendication 6 caractérisé par le fait que la restitution se fait par l'intermédiaire d'une autre transmission 5 à rapport variable 8. Dispositif inertiel selon la revendication 7 caractérisé par le fait que les deux transmissions 100 et 5 ainsi que le volant d'inertie 110 sont rassemblés à l'intérieur d'une roue entrainée par ledit dispositif inertiel. 9. Machine comme un engin automobile comportant un dispositif inertiel selon la revendication 1. 10. Procédé de stockage d'énergie par un dispositif selon la revendication 1.