Brevet FR3027991A1 — publié le 20160506

- 1 - MECANISME POUR LA TRANSFORMATION D'UN MOUVEMENT ALTERNATIF LINEAIRE EN UN MOUVEMENT UNIDIRECTIONNEL CIRCULAIRE CONTINU DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un mécanisme pour la transformation d'un mouvement alternatif linéaire axial d'un arbre en un mouvement unidirectionnel circulaire continu d'un tambour pourvu de moyens aptes à entraîner une charge couplée à celui-ci. 5 EXPOSE DE L'ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE La technique antérieure a proposé de nombreux mécanismes mettant en oeuvre divers concepts entraînés par diverses énergies (mécaniques, hydrauliques, pneumatiques, électriques, solaire,...). Ils présentent tous des avantages et des inconvénients qui sont en rapport avec leur 10 conception et la source d'énergie utilisée et qui sont principalement fonction de leurs coûts, fiabilité et rendements. RESUME DE L'INVENTION L'invention vise à proposer un mécanisme, nouveau et original, destiné à transformer un mouvement alternatif linéaire d'un arbre en un mouvement unidirectionnel circulaire 15 continu. Le mécanisme selon l'invention se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte : a) un arbre pourvu : - de cannelures longitudinales conçues pour assurer le guidage en translation longitudinale axiale alternative dudit arbre en association avec un support, pourvu de 20 cannelures internes compatibles, servant de guide audit arbre et solidaire du châssis fixe du mécanisme de transformation de mouvement ; ledit arbre étant mis en mouvement au moyen d'une force d'entraînement spécifique ; - deux filetages à pas rapide, inversés, conçus pour transformer le mouvement longitudinal alternatif de l'arbre en un mouvement circulaire continu en association 25 avec deux écrous à pas rapide, compatibles avec les pas rapides inversés de l'arbre, de manière à tourner en sens inverse à chaque mouvement longitudinal dudit arbre ; b) un tambour entraîné en rotation par lesdits écrous par l'intermédiaire de roulements à roue libre unidirectionnels qui sont montés de telle manière qu'ils tournent dans le même sens, l'un pendant le mouvement aller de l'arbre et l'autre pendant le 30 mouvement retour dudit arbre agissant ainsi en continu sur ledit tambour qui est relié au châssis fixe du mécanisme par l'intermédiaire de roulements à billes ou à rouleaux ; C) un moyen, notamment un engrenage ou une poulie, solidaire en rotation du tambour, apte entraîner une charge couplée à celui-ci ; d) un volant d'inertie solidarisé au tambour pour une meilleure régularité du mouvement. Le mécanisme selon l'invention est plus efficace que l'utilisation de la technique « bielle-manivelle » utilisée sur le plus part de moteurs car la force est toujours tangentielle sur l'axe de rotation et le couple de sortie est directement proportionnel à la force, tandis qu'avec la technique « bielle-manivelle » le couple a une forme sinusoïdale par rapport à la force. L'amplitude de la force peut être variable et est parfaitement adaptée à certaines applications, comme par exemple la force engendrée par les vagues de la mer. Pour diminuer les frottements et pour accroître la fiabilité du mécanisme : - les écrous à pas rapide et les filetages à pas rapide de l'arbre sont conçus pour fonctionner avec des billes roulées ;. - le support à cannelures de l'arbre est un écrou à billes roulées. Pour accroître la puissance du dispositif, au moins deux mécanismes peuvent être montés pour entraîner un arbre commun. La particularité du mécanisme de faire tourner l'arbre de sortie commun même quand les deux forces d'entraînement sont en sens inverse est un avantage important car il donne la possibilité de produire des machines très simples compactes et de grande puissance. On peut par exemple monter six mécanismes autour d'un arbre de sortie commun donnant la possibilité d'une très grande puissance dans un petit volume. Comme il n'est pas nécessaire pour les forces d'entré d'être en phase on peut utiliser simultanément des forces de différents origines. Une application possible est le moteur à combustion interne couplé à un moteur à combustion externe type « Stirling qui utilise comme source de chaleur la chaleur d'échappement du moteur à combustion interne, tous deux utilisant comme mécanisme de transformation de mouvement des pistons le mécanisme selon l'invention. Ainsi le rendement total est supérieur à tout autre moteur. PRESENTATION DES FIGURES 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. -3 Sur ces dessins : - la figure 1 représente, en coupe longitudinale, le mécanisme selon l'invention ; - la figure 2 représente, en coupe longitudinale, deux mécanismes selon la figure 1, entraînant un axe de sortie unique ; - la figure 3 représente, en vue transversale schématisée, six mécanismes selon la figure 1, entraînant un axe de sortie unique. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le mécanisme représenté aux figures est destiné à transformer un mouvement alternatif linéaire en un mouvement unidirectionnel circulaire continu. Le mécanisme selon l'invention (Figure 1) comporte : a) un arbre (1) pourvu : - de cannelures longitudinales (11) conçues pour assurer le guidage en translation longitudinale axiale alternative dudit arbre (1) en association avec un support (2), pourvu de cannelures internes compatibles, servant de guide audit arbre (1) et solidaire du châssis fixe (3) du mécanisme de transformation de mouvement ; ledit arbre (1) étant mis en mouvement au moyen d'une force d'entraînement spécifique ; - deux filetages à pas rapide (12) et (13), inversés, conçus pour transformer le mouvement longitudinal alternatif de l'arbre (1) en un mouvement circulaire continu en association avec deux écrous à pas rapide (4) et (5), compatibles avec les pas rapides inversés (12) et (13) de l'arbre (1), de manière à tourner en sens inverse à chaque mouvement longitudinal dudit arbre (1) ; b) un tambour (6) entraîné en rotation par lesdits écrous (4) et (5) par l'intermédiaire de roulements à roue libre unidirectionnels (7) et (8), notamment à rouleaux, qui sont montés de telle manière qu'ils tournent dans le même sens, l'un (7) pendant le mouvement aller de l'arbre (1) et l'autre (8) pendant le mouvement retour dudit arbre (1) agissant ainsi en continu sur ledit tambour qui est relié au châssis fixe (3) du mécanisme par l'intermédiaire de roulements à billes ou à rouleaux (9) ; c) un moyen (10), notamment un engrenage ou une poulie, solidaire en rotation du tambour (6), apte à entraîner une charge couplée à celui-ci ; d) un volant d'inertie (14) solidarisé au tambour (6). Les écrous à pas rapide (4) et (5) et les filetages à pas rapide (12) et (13) peuvent être du type à billes roulées comme celles commercialisées par Eichenberger Gewinde AG sous la référence « Carry Speedline » Le support (2) peut être également un écrou à billes roulées. Selon la figure 2, au moins deux mécanismes (1,5) peuvent être montés pour entraîner un arbre commun (15) afin d'accroître la puissance développée. Ledit arbre (15) est associé à 2 roulements à billes (16) et à un moyen (17), notamment un engrenage ou une poulie, entraîné par les moyens (10) des mécanismes de base. Selon la figure 3, au moins six mécanismes (1,5) peuvent être montés pour entraîner un arbre commun (18) afin d'accroître la puissance développée. Selon des variantes d'utilisation du mécanisme selon l'invention : - des aimants, placés à l'intérieur de bobines à fil isolé, sont fixés sur le tambour pour 10 former un générateur de courant électrique ; - l'engrenage (10) est conique pour que la rotation de sortie puisse être perpendiculaire à l'arbre (1) : cette solution donne la possibilité d'entrainer une rue de vélo avec plus d'efficacité ; - les cannelures (11) de l'arbre (1) sont remplacées par une forme polygonale et un 15 guide (2) approprié à rotules (rouleaux) ; - les roues libres unidirectionnelles (7,8) ne sont pas fixées directement sur le tambour mais par l'intermédiaire d'un ressort à spirale comme dans une horloge, donnant ainsi la possibilité de rotation du tambour en continu sans intermittence ; - l'axe entrainant (1) est lui-même un cylindre creux qui se déplace autour de deux 20 pistons fixes ; le cylindre étant fermé au milieu pour obtenir deux chambres droite et gauche ; ainsi il se déplace de gauche à droite et vice versa selon la différence de pression dans les deux chambres ; - les vis-écrous peuvent être à pas rapide multiples. Selon d'autres variantes d'utilisation de l'invention, les forces d'entraînement des 25 arbres (1) sont choisies, de manière non limitative, parmi : - les vagues de mer, de lac ou de bassin ; - des pistons à air, à vapeur ou pistons hydrauliques ; - des solénoïdes magnétiques ou électromagnétiques ; - la force humaine ou animale ; 30 - des ressorts à métal à mémoire ; - la force du vent ; - des vibrations gravitationnelles comme les forces engendrées par les ressorts d'amortissement d'une voiture. Bien entendu, l'homme de métier sera apte à réaliser l'invention telle que décrite et représentée en appliquant et en adaptant des moyens connus sans qu'il soit nécessaire de les décrire ou de les représenter. Il pourra également prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention tel que déterminé par la teneur des revendications. REVENDICATIONS1- Mécanisme pour la transformation d'un mouvement alternatif linéaire en un mouvement unidirectionnel circulaire continu caractérisé en ce qu'il comporte : a) un arbre (1) pourvu : - de cannelures longitudinales (11) conçues pour assurer le guidage en translation longitudinale axiale alternative dudit arbre (1) en association avec un support (2), pourvu de cannelures internes compatibles, servant de guide audit arbre (1) et solidaire du châssis fixe (3) du mécanisme de transformation de mouvement ; ledit arbre (1) étant mis en mouvement au moyen d'une force d'entraînement spécifique ; - deux filetages à pas rapide (12) et (13), inversés, conçus pour transformer le mouvement longitudinal alternatif de l'arbre (1) en un mouvement circulaire continu en association avec deux écrous à pas rapide (4) et (5), compatibles avec les pas rapides inversés (12) et (13) de l'arbre (1), de manière à tourner en sens inverse à chaque mouvement longitudinal dudit arbre (1) ; b) un tambour (6) entraîné en rotation par lesdits écrous (4) et (5) par l'intermédiaire de roulements à roue libre unidirectionnels (7) et (8) qui sont montés de telle manière qu'ils tournent dans le même sens, l'un (7) pendant le mouvement aller de l'arbre (1) et l'autre (8) pendant le mouvement retour dudit arbre (1) agissant ainsi en continu sur ledit tambour qui est relié au châssis fixe (3) du mécanisme par l'intermédiaire de roulements à billes ou à rouleaux (9) ; c) un moyen (10), notamment un engrenage ou une poulie, solidaire en rotation du tambour (6), apte entraîner une charge couplée à celui-ci. 2- Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé en ce que un volant d'inertie (14) est solidarisé au tambour (6). 3- Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les écrous à pas rapide (4) et (5) et les filetages à pas rapide (12) et (13) sont conçus pour fonctionner avec des billes roulées. 4- Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (2) est un écrou à billes roulées. 5-Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins deux mécanismes (1,5) sont montés pour entraîner un arbre commun (15) afin d'accroître la puissance développée. 6- Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé en ce que des aimants, placés à l'intérieur de bobines à fil isolé, sont fixés sur le tambour pour former un générateur de courant électrique.-7 7- Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'engrenage (10) est conique pour que la rotation de sortie puisse être perpendiculaire à l'arbre (1). 8- Mécanisme, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les forces d'entraînement des arbres (1) sont choisies parmi : - les vagues de mer, de lac ou de bassin ; - des pistons à air, à vapeur ou pistons hydrauliques ; - des solénoïdes magnétiques ou électromagnétiques ; - la force humaine ou animale ; - des ressorts à métal à mémoire ; - la force du vent ; - des vibrations gravitationnelles comme les forces engendrées par les ressorts d'amortissement d'une voiture.