Brevet FR3087230A1 — publié le 20200417

DISPOSITIF D'ACTIONNEUR ROTATIF POUR VEHICULE OU POUR SYSTEME DE GENERATION D'ENERGIE La présente invention a trait au domaine des systèmes et mécanismes permettant d'améliorer l'efficacité d'un actionneur du type rotatif, tel qu'une roue, une hélice ou un arbre rotatif. Les actionneurs du type rotatif reçoivent et/ou transmette une énergie pour générer un mouvement, par exemple pour déplacer un véhicule ou un système générateur d'énergie électrique. Dans la configuration de ce type d'actionneur, il y a un besoin de favoriser les mouvements de l'actionneur pour en accroitre l'efficacité. Plusieurs systèmes ont été proposés dans l'art antérieur, mais ne permettent pas d'arriver à un dispositif satisfaisant du point de vue de l'efficacité. En outre, les systèmes de l'art antérieur sont de constitution très complexe impliquant de nombreuses pièces non courantes, ce qui aboutit à des temps et cout de fabrication et de maintenance significativement importants. Un autre besoin est de proposer des systèmes d'actionneurs permettant de réaliser à la fois des applications de transmission d'énergie mécanique et de génération d'énergie électrique avec une efficacité significativement importantes dans les deux types d'application. Un premier objectif de la présente invention est de proposer un système simplifié par rapport à l'art antérieur, tout en étant significativement efficace par rapport aux anciens systèmes, nécessitant peu de pièces, et des pièces de constitution courante. Un deuxième objectif est de proposer un système adapté à plusieurs différentes applications. Pour atteindre cet objectif, l'invention propose un dispositif d'actionneur rotatif comprenant - un support de roue monté rotatif autour d'un axe de roue, - au moins un logement satellite rigide de type annulaire ou de section de type annulaire, s'étendant centré sur ledit axe de roue, et comprenant au moins un moyen roulant rigide configuré pour se déplacer par roulement dans le logement satellite. Selon un premier aspect, ledit logement satellite est solidaire dudit support de roue. Selon un autre aspect, le moyen roulant est libre dans le logement satellite. Avantageusement, le dispositif d'actionneur selon l'invention est de constitution simple par ledit logement et ledit moyen roulant, qui peuvent être des éléments courants. En outre, le déplacement du moyen roulant augmente l'efficacité de l'actionneur à des grandes vitesses de rotation selon la masse dudit moyen roulant. 5 Selon d'autres aspects pris isolément ou combinés selon toutes les combinaisons techniquement réalisables : - le dispositif comprend au moins 2, de préférence au moins 3 logements satellites, concentriques ; et/ou - ledit logement satellite comprend un tube rigide, de préférence en acier, et le moyen 10 roulant comprend une bille, de préférence en acier, plus préférentiellement de 1 kg ; et/ou - le moyen roulant comprend une sphère remplie d'un plasma ou liquide conducteur de courant électrique ; et/ou - ledit logement satellite, de préférence hermétique, est à vide ; et/ou 15 - ledit logement satellite comprend un moyen de lubrification ; et/ou - au moins deux logements satellites définissent des trajectoires inscrites dans des plans obliques l'un par rapport à l'autre ; et/ou - ledit logement satellite défini une trajectoire annuloïde, en particulier ovoïde ou circulaire avec au moins un méplat. 20 Un autre objet de l'invention concerne une roue comprenant un dispositif d'actionneur selon l'invention, dans lequel le corps de la roue forme ledit support de roue et l'axe de la roue est ledit axe de roue. L'invention concerne en outre une hélice comprenant un dispositif d'actionneur selon l'invention, dans lequel le corps de l'hélice forme ledit support de roue et l'axe de 25 l'hélice forme ledit axe de roue. Un autre objet de l'invention concerne un arbre rotatif comprenant au moins un dispositif d'actionneur selon l'invention. L'invention concerne en outre un système de génération d'énergie comprenant au moins un dispositif d'actionneur selon l'invention. 30 Un autre objet de l'invention concerne un véhicule comprenant au moins un dispositif d'actionneur selon l'invention, une roue selon l'invention, une hélice selon l'invention, un arbre rotatif selon l'invention, et/ou un système de génération d'énergie selon l'invention. L'invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des modes de réalisations préférés de l'invention, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en plan d'un dispositif d'actionneur selon une variante 5 préférée de l'invention ; - la figure 2 est un schéma illustrant des applications du dispositif de la figure 1 dans des véhicules ; et - la figure 3 est un schéma illustrant une application du dispositif de la figure 1 dans un système de génération d'énergie. 10 L'invention se rapporte aux actionneurs du type rotatif et aux systèmes et mécanismes permettant d'améliorer l'efficacité de ces actionneurs. L'invention porte en particulier sur un dispositif d'actionneur rotatif 1, plus particulièrement du type pouvant être entrainé en rotation. Le dispositif 1 comprend un support de roue 2 monté rotatif autour d'un axe de 15 roue 3. Le support de roue 2 peut avoir une forme discoïde, annulaire ou en étoile en fonction de l'application considérée. Des exemples d'applications seront détaillés plus bas. Le support de roue 2 est disposé sur l'axe de roue 3, de sorte à pouvoir être entrainé en rotation autour dudit axe 3. 20 Le dispositif 1 comprend en outre au moins un logement satellite rigide 4. Le logement satellite 4 est suffisamment rigide pour résister aux contraintes mécaniques qu'il subit, et le cas échéant, pour appliquer des contraintes mécaniques sur le support de roue 2. Par exemple le logement comprend un métal, tel que de l'acier, ou du kevlar. Le logement satellite 4 peut être de type annulaire. Par exemple, ledit logement 25 satellite 4 comprend un tube rigide, de préférence en acier ou en kevlar. Dans la même optique, on peut envisager un logement ayant une section de type annulaire. Le logement satellite 4 s'étend de préférence de manière centrée sur ledit axe de roue 3. Par exemple, le logement 4 est annulaire avec une forme de cercle dont le centre est ledit axe de roue 3. 30 Le logement 4 comprend au moins un moyen roulant rigide 5 (ou élément roulant rigide) configuré pour se déplacer par roulement dans le logement satellite 4. Le moyen roulant 5 est suffisamment rigide pour appliquer des contraintes mécaniques au logement satellite 4. En outre, le moyen roulant 5 a de préférence une masse lui permettant d'appliquer des contraintes sur le logement 4. Dans la variante préférée, le moyen roulant 5 à une masse d'environ 1kg. A partir de 500g, l'inertie I du moyen roulant 5 peut être utilisée efficacement pour les applications décrites ci-dessous. Une masse supérieure à 1kg peut 5 aussi être utilisée pour des besoins plus importants d'inertie de moyen roulant 5. Les premiers calculs et analyses semblent indiquer que placer plusieurs moyens roulants S dans chaque logement 4 augmenterait la puissance du dispositif si on manque de place pour multiplier le nombre de logements 4. Dans une première variante préférée, le moyen roulant 5 est une bille rigide, de 10 préférence métallique, par exemple en acier. La forme de bille est en particulier utilisée avec un logement satellite 4 tubulaire. Dans une autre variante préférée, le moyen roulant 5 est une sphère, par exemple métallique telle qu'en acier, remplie d'un liquide conducteur du courant électrique, par exemple du mercure liquide ou un liquide aqueux. On peut aussi envisager d'utiliser un 15 plasma conducteur de courant tel qu'un plasma utilisé dans les domaines industriels par exemple. Remplir une sphère de liquide devrait permettre de créer des champs magnétiques favorables en considérant notamment l'effet dynamo à l'échelle du dispositif 1 de l'invention. Ces champs magnétiques semblent être significatifs dans les conditions 20 d'utilisation du dispositif 1 et pourraient accentuer la rotation des moyens roulants 5. On peut envisager une autre variante dans laquelle moyen roulant 5 est un dispositif de type roulement à bille ou à rouleau ou un rouleau par exemple cylindrique. Ces éléments peuvent être associés à un logement satellite 4 à section annulaire, par exemple cylindrique. Ces variantes complexifient la constitution de l'actionneur de sorte 25 qu'une bille ou une sphère sont préférées. Selon l'invention, ledit logement 4 est solidaire dudit support de roue 2, et le moyen roulant 5 est libre dans le logement satellite 4. Avantageusement, le dispositif d'actionneur 1 est de constitution simple. En effet, ledit logement satellite 4 peut être fabriqué aisément ou être mis en place en utilisant 30 une structure disponible dans le commerce, telle qu'un tube rigide, ce qui limite les couts de fabrication. De même, le moyen roulant 5 est également facile à fabriquer ou à trouver, par exemple une bille rigide, ou un roulement. De plus la rigidité et le poids du moyen roulant 5 peuvent être mis à profit pour créer des forces sur le dispositif d'actionneur 1 tournant, et augmenter son inertie I. En 5 particulier, le déplacement du support de roue 2 dans une vitesse dépendant de l'application spécifique, donne une inertie I au moyen roulant 5, ce qui, outre l'énergie cinétique Ec et la fronde gravitationnelle FG vis-à-vis de la terre, est couplé à la gravité G qui accentue la rotation des moyens roulants 5. Il en résulte une augmentation de 5 l'efficacité du dispositif d'actionneur à des grandes vitesses de rotation selon la masse dudit moyen roulant 5. Selon une variante, le dispositif 1 comprend une pluralité de logements concentriques, en particulier au moins 2, de préférence au moins 3 logement satellite. On pourra parler de « roue à gravitationnelle et inertielle à étages » ou « roue GIE ». 10 Par exemple, 3 tunnels (4) en acier sont solidarisés au support de roue 2 dans l'une ou l'autre application détaillée ci-dessous. Un tunnel (4) est proche de l'axe central 3 et les deux autres s'éloignent vers l'extérieur. Avantageusement, cette configuration permet d'avoir davantage de moyens roulants S ayant un poids qui se combine à la force centrifuge. 15 Selon une variante, ledit logement satellite 4 est de préférence hermétique, et est à vide. Par exemple, le vide est créé par aspiration de l'air dans le logement 4 comportant ledit moyen roulant 5. Un autre moyen pour créer du vide peut être envisagé. Avantageusement, cela favorise l'augmentation de la vitesse car le rendement est augmenté étant donné que la force centrifuge est plus importante, les frottements de 20 l'air étant significativement diminués. En outre, les tubes vides d'air ne s'oxydent pas. Selon une variante, ledit logement satellite 4 comprend un moyen de lubrification. Par exemple, de l'huile est prévue dans les tubes (4) en acier pour les lubrifier. On peut aussi envisager un matériau ou un revêtement autolubrifiant tel que du PTFE (TEFLONTM) dans le logement satellite 4. 25 Selon une variante, ledit logement satellite 4 défini une trajectoire annuloïde, en particulier elliptique, ovoïde ou circulaire pouvant être avec au moins un méplat. Des combinaisons peuvent être envisagées avec plusieurs logements satellites. La variante préférée est celle avec le logement satellite en forme de cercle parfait. Une forme elliptique semble également efficace car ne semble pas induire de perte de force ou de 30 génération d'un mouvement en hauteur ou de vibration. Selon une variante, au moins deux logements satellites 4 définissent des trajectoires inscrites dans des plans obliques l'un par rapport à l'autre. En particulier, des tubes annulaires (4) en acier sont concentriques et non coplanaires. Cette variante est adaptée aux billes sphériques remplie de liquide conducteur. ' 6 Selon une variante, au moins deux logements satellites 4 définissent des trajectoires inscrites dans des plans parallèles décalés l'un par rapport à l'autre. En particulier, des tubes annulaires (4) en acier sont décalés en fonction des tailles croissantes. Cette variante est adaptée à l'occupation d'espace dans une structure de 5 roue en forme de type conique ou en forme d'obus. Un autre objet de l'invention concerne une roue 6 comprenant un dispositif d'actionneur 1 selon l'invention, dans lequel le corps de la roue, par exemple la gente, forme ledit support de roue 2 et l'axe de la roue est ledit axe de roue 3. La roue est de préférence utilisée dans une position verticale ou oblique pour mettre à profit la gravité 10 dans l'utilisation du dispositif 1. Ainsi, l'invention peut être appliquée aux roues 6 de véhicules et forme un moteur d'appoint lorsque les moyens roulants 5 sont lancés à très grandes vitesse, car leur inertie I applique des contraintes sur le logement satellite 4 dans le sens du roulage 7 ce qui se traduit en actionnement de la roue 6. La référence 7a schématise la direction de 15 déplacement du véhicule, et la référence 7b illustre un schéma de support de roulage par exemple le sol. La « Roue GIE » 1 peut se monter ou s'adapter à tous les véhicules existants, en adaptant les jantes ou en créant des jantes incorporant le système de la « Roue GIE ». Quand le véhicule démarre (à la force d'un moteur), la roue 6 tourne, les billes (5) 20 appuient sur les parois du logement 4 et elles entrainent encore davantage la roue 6, car elles tournent chacune sur un diamètre différent : donc elles ne sont jamais aux mêmes endroits les unes par rapport aux autres (sauf à l'arrêt). Ainsi, une force G s'exerce vers le bas quand la bille (5) est vers le sol, et l'inertie ainsi que l'énergie cinétique la fait remonter; cela induit une force G constante vers le sol 25 du fait du mouvement à étages. Les meilleurs résultats sont obtenus avec au moins 2 étages/niveaux. Ce système sert de récupérateur d'énergie et utilise les forces gravitationnelles et inertielles, et/ou de moteur d'appoint. Les forces gravitationnelles s'exercent entre elles et entre les billes métalliques. 30 Si on roule 130 km/h, la roue tourne à 1170 tours/minute : soit 19 tours/seconde. Exemples : A 130km/h, le poids de chaque bille (5) est multiplié entre 400 et 500 G chacune Soit 1200kg par roue, multiplié par 4 roues (dans le cas d'une automobile). ' 7 A 65km/h, le poids de chaque bille (5) est multiplié entre 200 et 250 G chacune Soit 600kg par roue, multiplié par 4 roues (dans le cas d'une automobile). Donc l'inertie et l'énergie cinétique combinées avec la force gravitationnelle entrainent les roues 6 plus rapidement (théoriquement, cela pourrait représenter la 5 puissance d'un réacteur d'avion) dans un mouvement constant, poussé, linéaire vers l'avant, car la gravité est prépondérante de la planète et pousse donc vers le sol comme illustré dans la figure 1. Le moteur du véhicule 8 ne sert plus qu'à faire démarrer la roue 6. Ensuite, il n'y en a plus besoin si l'on considère que l'on peut récupérer l'énergie produite par le 10 mouvement. La « Roue GIE » reprend les mêmes principes que le système des planètes (le soleil et des planètes qui tournent autour) : la force gravitationnelle est infaillible depuis des milliards d'années, et induit des déplacements de masse en orbite. Le système a une totale fiabilité, est léger et simple. 15 La consommation des moteurs est nettement diminuée, l'autonomie de l'engin équipé de « Roue GIE » peut être multipliée par trois (minimum). La « Roue GIE » 1 peut s'envisager sur tout ce qui tourne : roues 6 de voitures 8, hélices 9 d'avions 10, réacteurs 9a, hélices 11 de bateaux 12 ou sous-marins, drones, etc. 20 L'invention concerne en outre une hélice 11 comprenant un dispositif d'actionneur 1 tel que décrit précédemment, dans lequel le corps de l'hélice forme ledit support de roue 2 et l'axe de l'hélice forme ledit axe de roue 3. De la même manière que précédemment, le dispositif d'actionneur tel que décrit précédemment augmente les performances des hélices de véhicules de sorte à former un 25 moteur d'appoint. Le système peut également s'envisager sur les moteurs électriques, les transmissions, les arbres de transmission, etc. Ainsi, un autre objet de l'invention concerne un arbre rotatif 13 comprenant au moins un dispositif d'actionneur 1 tel que décrit précédemment. Une autre application est 30 également envisagée sur les compresseurs et turbocompresseurs, notamment les turbocompresseurs de voiture. L'invention concerne en outre un système de génération d'énergie 14 comprenant au moins un dispositif d'actionneur 1 tel que décrit précédemment. La récupération d'énergie peut être mise à profit dans un système générateur d'énergie 14, en particulier d'énergie électrique, par des moyens additionnels 15, 16 connus en eux-mêmes par l'homme du métier. A titre d'exemple illustratif, l'actionneur 1 peut être associé à un rotor d'alternateur ou le mouvement des moyens roulants, 5 conducteurs du courant, en particulier métalliques, peut être utilisé pour générer du courant par induction au moyen d'au moins une bobine et d'un système électronique adapté. Un autre objet de l'invention concerne un véhicule comprenant au moins un dispositif d'actionneur 1 tel que décrit précédemment, une roue 6 telle que décrite 10 précédemment, une hélice 9 telle que décrite précédemment, un arbre rotatif 13 selon l'invention, et/ou un système de génération d'énergie 14 tel que décrit précédemment. Les bénéfices de la roue GIE, dans la variante préférée, sont nombreux : - Le système a une totale fiabilité, est léger et simple. - La consommation des moteurs est nettement diminuée, l'autonomie de l'engin 15 équipé de « Roues GIE » peut être multipliée par trois (au minimum). - La « Roue GIE » peut se monter ou s'adapter à tous les véhicules existants, en adaptant les jantes ou en créant des jantes incorporant le système de la « Roue GIE ». - La « Roue CE » ne prend pas de place, ne nécessite aucun entretien. 20 - La « Roue GIE » peut se positionner dans le roue d'origine ou dessus - La « Roue GIE » ne peut pas tomber en panne. - Economies d'énergie. - Matière acier ou kevlar (ou autre matière résistante) : très solide, facile à fabriquer. - Force G : plus on se rapproche du centre, plus ça tourne vite, comme les planètes. 25 - La force G est encore plus importante. - Pas de production de pollution : zéro émission. - Pas de consommation d'énergie dès lors que la « Roue GIE » est en marche. - Le système de la « Roue GIE » pourrait se décliner sur des groupes électrogènes, des turbines, etc. 30 - Le système peut également se jumeler à lui-même au besoin pour augmenter la puissance souhaitée. - Rendement énergétique très important. - Le problème de la pollution est réglé avec la « Roue GIE » pour tous les moyens de transport du monde : le paradigme des moteurs change radicalement. - On pourrait peut-être même lancer la « Roue GIE » manuellement pour le démarrage, suivant les véhicules et leur dimension. - Transformation d'une force gravitationnelle en mouvement mécanique. Pour la première fois, on se sert de la force gravitationnelle de la planète Terre... La roue « GIE » a également des applications en physique théorique, par exemple comme modèle d'étude REVENDICATIONS1. Dispositif d'actionneur rotatif (1) comprenant - un support de roue (2) monté rotatif autour d'un axe de roue (3), - au moins un logement satellite rigide (4) de type annulaire ou de section de type annulaire, s'étendant centré sur ledit axe de roue (3), et comprenant au moins un moyen roulant rigide (5) configuré pour se déplacer par roulement dans le logement satellite (4), caractérisé en ce que ledit logement (4) est solidaire dudit support de roue (2), et en ce que le moyen roulant (5) est libre dans le logement satellite (4). 2. Dispositif d'actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend au moins 2, de préférence au moins 3 logements satellites (4), concentriques. 3. Dispositif d'actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit logement satellite (4) comprend un tube rigide, de préférence en acier, et le moyen roulant (5) comprend une bille, de préférence en acier, plus préférentiellement de 1 kg. 4. Dispositif d'actionneur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen roulant (5) comprend une sphère remplie d'un plasma ou liquide conducteur de courant électrique. 5. Dispositif d'actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit logement satellite (4), de préférence hermétique, est à vide. 6. Dispositif d'actionneur selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'au moins deux logements satellites (4) définissent des trajectoires inscrites dans des plans obliques l'un par rapport à l'autre. 7. Dispositif d'actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit logement satellite (4) défini une trajectoire annuloïde, en particulier ovoïde ou circulaire avec au moins un méplat. 8. Arbre rotatif (13) comprenant au moins un dispositif d'actionneur selon l'une des revendications précédentes. 9. Système de génération d'énergie (14) comprenant au moins un dispositif d'actionneur selon l'une des revendications 1 à 7. '11 10. Véhicule (8 ; 10 ; 12) comprenant au moins un dispositif d'actionneur 1 selon l'une des revendications 1 à 7 ou un système de génération d'énergie (14) selon la revendication 9. 5