DISPOSITIF PRODUCTEUR DE COUPLE OU D'ENERGIE DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif producteur de couple ou d'énergie : - mettant en oeuvre, en combinaison, au moins un bras de levier articulé, en un point bien déterminé, et au moins un dispositif, de longueur variable, notamment de type vérin pneumatique, articulé, à l'une de ses extrémités, en un point bien déterminé distinct du précédent, et relié, à son autre extrémité, à un point intermédiaire dudit bras de levier au moyen d'une liaison coulissante adaptée pour que la distance existant entre ladite liaison et le point articulé dudit levier, varie sous l'action, soit du mouvement de rotation du bras articulé, soit du mouvement en translation de la tige du piston dudit vérin ; - utilisant, pour mettre en mouvement ledit bras de levier ou modifier la longueur dudit dispositif, tout type d'énergie, notamment humaine, mécanique, pneumatique, électrique, à combustion, solaire, éolienne ; - adapté pour actionner le déplacement de tout véhicule terrestre, aquatique ou aérien.

Les bras de levier articulés sont utilisés dans tous les domaines de l'industrie pour amplifier des forces. Ils s'appuient tous sur le fait que le couple est le mme en tous points de celui-ci. En conséquence, un grand déplacement au niveau de l'extrémité libre du bras de levier, engendré par une force modérée, provoque en tous points de celui-ci, plus particulièrement en se rapprochant de son axe d'articulation, un déplacement plus faible et une force de récupération plus importante qui est multiple de la force appliquée sur son extrémité libre. La force en question est inversement proportionnelle à la distance existant entre son point de récupération et l'axe d'articulation.

Les dispositifs de longueur variable, de type vérin, câble et poulie d'enroulement, sont également utilisés dans tous les domaines de l'industrie pour actionner des déplacements ou pour servir d'amortisseurs selon des montages mécaniques et hydrauliques fonction de l'application.

Parmi les documents les plus proches de l'état de la technique, on peut citer : - le brevet US-1430923 qui décrit l'action d'un bras de levier articulé sur la tige du piston d'au moins une pompe avec déplacement du point de liaison le long d'une fente, servant également de butées extrmes, en relation avec un bras articulé nécessaire audit déplacement dudit point de liaison ; - le brevet FR-2605699 qui décrit un dispositif de transmission et de démultiplication de l'effort musculaire aux fins de propulsion de véhicules et de machines.

Le premier document enseigne une application basique utilisant un bras de levier dans le cadre d'un mouvement oscillatoire de la pompe. Les caractéristiques qui y sont décrites et représentées ne semblent pas transposables, de manière évidente, au moteur rotatif réversible selon l'invention.

Le deuxième document enseigne une application plus complexe utilisant, en cascade, des dispositifs bielle manivelle, plateaux à diamètres variables et tambour à gorge cannelée. Les caractéristiques qui y sont décrites et représentées ne semblent pas transposables, mme en combinaison avec les précédentes, de manière évidente, au moteur rotatif réversible selon l'invention.

L'invention vise donc à réaliser une combinaison nouvelle et originale de ces divers moyens dans le but d'amplifier et transformer une force pour, d'une part, produire de l'énergie pour une utilisation immédiate ou différée (après stockage) et, d'autre part, produire un couple.

Elle concerne à cet effet un dispositif du genre mettant en oeuvre un levier articulé relié à un dispositif de longueur variable, de type vérin par une liaison coulissante, qui se caractérise essentiellement en ce que : a) lorsque le bras de levier passe d'une position à une autre afin de produire de l'énergie, le point de liaison, appartenant à la trajectoire circulaire la plus éloignée du point d'articulation du levier, passe à la position appartenant à la trajectoire la plus proche dudit point pour se retrouver à la position initiale lorsque le bras de levier se retrouve dans la position initiale après avoir effectué une rotation complète ; b) lorsque le bras de levier passe d'une position à une autre afin de produire un couple, le point de liaison, appartenant à la trajectoire circulaire la plus proche du point d'articulation du levier, passe à la position appartenant à la trajectoire la plus éloignée dudit point pour se retrouver à la position initiale lorsque le bras de levier se retrouve dans la position initiale après avoir effectué une rotation complète.

Selon une réalisation particulière de l'invention plusieurs ensembles « bras de levier et vérins » peuvent tre regroupés pour additionner leurs effets.

Dans une première variante de réalisation, les bras de levier sont solidaires d'un mme axe et les couples « bras de levier et vérins » respectifs appartiennent à des plans parallèles entre eux.

Dans une deuxième variante de réalisation, les bras de levier appartiennent à un mme support rotatif ayant pour centre le point d'articulation desdits bras et la liaison coulissante de chaque point de liaison est réalisée au moyen d'une lumière

de guidage radiale le long de laquelle l'extrémité de la tige du piston de chaque vérin de longueur variable se déplace.

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.

Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue de principe du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique de plusieurs dispositifs adaptés à un support rotatif commun ; - la figure 3 est une vue schématique de profil, en coupe, de plusieurs dispositifs adaptés à un support rotatif commun ; - la figure 4 est une vue schématique du montage en série des vérins ; - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale du corps d'une réalisation particulière du vérin et de son piston ; - la figure 6 est une vue schématique en coupe d'un moteur traditionnel associé à son diagramme donnant le couple en fonction de la rotation du vilebrequin.

Le dispositif producteur de couple ou d'énergie (figure 1) met en oeuvre, en combinaison : a) au moins un bras de levier (L) articulé, à l'une de ses extrémités, autour d'un point (A) ; b) au moins un dispositif (V), de longueur variable, notamment de type vérin pneumatique, articulé, à l'une de ses extrémités, autour d'un point (B), distinct du point (A), et relié, à son autre extrémité, à un point intermédiaire (C) du bras de levier (L) au moyen d'une liaison coulissante adaptée pour que la distance existant entre le point (C) et le point (A) varie sous l'action, soit du mouvement de rotation du bras (L) générant la force (F1), soit du mouvement en translation de la tige (P) du piston du vérin (V) générant la force (F2).

Selon deux variantes d'utilisation de l'invention : a) lorsque le bras de levier (L) passe de la position (L1) à la position (L2) afin de produire de l'énergie, le point (C1), appartenant à la trajectoire circulaire (H1) la plus éloignée du point (A), passe, sous l'effet de la force (F1), à la position (C2), appartenant à la trajectoire (H2) la plus proche du point (A), pour se retrouver à la position (C1) lorsque le bras de levier (L) se retrouve dans la position (L1) après avoir effectué une rotation complète ;

b) lorsque le bras de levier (L) passe de la position (L2) à la position (L1) afin de produire un couple, le point (C2), appartenant à la trajectoire circulaire (H2) la plus proche du point (A), passe, sous l'effet de la force (F2), à la position (C1), appartenant à la trajectoire (H1) la plus éloignée du point (A), pour se retrouver à la position (C2) lorsque le bras de levier (L) se retrouve dans la position (L2) après avoir effectué une rotation complète.

Lorsque l'ensemble est producteur d'énergie, le vérin (V) produit de l'énergie (E), par exemple de l'air comprimé, résultant de l'action de la force (F1) amplifiée par le bras de levier (L) à déplacement du point de liaison (C).

Lorsque l'ensemble est producteur de couple mécanique, le vérin (V), alimenté par de l'énergie (E), par exemple de l'air comprimé, produit une force (F2) amplifiée par le bras de levier (L) à déplacement du point de liaison (C).

Plusieurs ensembles « bras de levier (L) et vérins (V) » peuvent tre regroupés pour additionner leurs effets.

Selon deux variantes de réalisation de l'invention : a) les bras de levier (L) peuvent tre solidaires d'un mme axe (A) et les couples « bras de levier (L) et vérins (V) » respectifs peuvent appartenir à des plans parallèles entre eux ; b) les bras de levier (L) peuvent appartenir (figure 2) à un mme support rotatif (R) ayant pour centre le point (A) et la liaison coulissante de chaque point (C) peut tre réalisée au moyen d'une lumière de guidage radiale (G) le long de laquelle l'extrémité de la tige du piston (P) de chaque dispositif (V) se déplace.

Les lumières de guidage radiales (G) peuvent tre uniformément réparties autour de l'axe (A) de manière à tre opérationnelles, chacune, sur un secteur (K) dont l'angle est égal à 360° divisé par le nombre de lumières.

Les points d'articulation (B) des dispositifs (V) peuvent tre uniformément répartis autour du support rotatif (R) et peuvent tre placés de part et d'autre (figure 3) du plan passant par ledit support rotatif (R). Lorsque plusieurs vérins sont placés du mme côté dudit plan (R), les vérins sont, dans ce cas, dans des plans distincts de manière à faire en sorte que les tiges des pistons ne se croisent pas. Ils peuvent tre également associés à des supports (R) superposés solidarisés les uns au autres.

Les dispositifs (V), de types vérins, peuvent tre montés en série (figure 4) de manière à tre alimentés en cascade selon deux variantes de fonctionnement :

a) chaque cylindre, en fin d'action du piston, se vide dans le suivant, du premier au dernier, au travers d'un clapet anti-retour et se met à l'air libre : les pressions successives des cylindres sont les suivantes : par exemple, si elle est de 10 bars pour le 1er, elle sera de 5 bars pour le 2mène, de 2,5 bars pour le 3sème, de 1,25 bars pour le 4à", etc ; b) chaque cylindre, en fin d'action du piston, se vide dans le suivant sans mise à l'air libre à chaque transfert mais seulement en fin de cycle : les pressions successives des cylindres sont les suivantes : par exemple, si elle est de 10 bars pour le 1er, elle sera de 5 bars pour le 2ème, de 3,33 pour le 3ème, de 2,5 bars pour le 4eme, etc ; la deuxième variante améliorant le rendement.

Selon une réalisation particulière du vérin (figure 5), applicable à la version compresseur seul, la chambre (1) du corps du vérin (V) peut tre à section quadrilatérale croissante et le piston interne (2) peut tre constitué d'un corps (3) et de plusieurs segments racleurs coulissants (4) pourvus de ressorts (5) d'appui contre la paroi interne de la chambre dudit corps.

Cette configuration permet une meilleure exploitation des forces au fur et à mesure que la liaison (C) se rapproche de l'articulation (A).

Dans le cas d'un moteur à air comprimé utilisant le principe selon l'invention, 6 vérins, positionnés en étoile, peuvent tre montés, 3 par 3, de chaque côté d'un plateau rotatif. Ils sont donc disposés à 60° et, comme ils sont à double effet, ils couvrent, chacun, deux secteurs angulaires de 30°. Leur course est donc limitée à la circonférence parcourue sur un seul secteur.

Dans le cas (figure 6) d'un moteur traditionnel (MT), la course du piston est théoriquement égale à celle du diamètre du vilebrequin. Le rapport des puissances entre lesdits moteurs est en relation directe avec les rapports des diamètres correspondants.

Le couple développé dans ce cas est en dent de scie avec des passages par des points hauts (D2, D4) où le couple est maximum et bas (D1, D3) où le couple est nul.

Cela est représenté dans le diagramme (figure 6) des couples (CP) en fonction des positions angulaires (PA).

La puissance d'un moteur à air comprimé, selon l'invention, pour un nombre identique de pistons ou de vérins, est très supérieure à celle d'un moteur traditionnel puisque le diamètre de son rotor peut tre très supérieur à celui d'un vilebrequin pour une course des pistons très inférieure et limitée seulement dans le secteur (K) où le couple est maximum.

Lorsque un compresseur et un moteur selon l'invention sont montés en boucle, du fait de la récupération d'énergie par le système d'alimentation en série des vérins, l'ensemble crée un excédent d'énergie.

Tous ces résultats sont liés au fait que l'énergie utilisée est de l'énergie pneumatique.

Bien évidemment, le dispositif producteur d'énergie et le dispositif producteur de couple peuvent tre utilisés séparément ou ensemble dans une mme application.

Le dispositif selon l'invention peut tre monté, sur le pédalier d'une bicyclette, sur le guidon articulé d'un fauteuil roulant, sur le bras de levier flexible d'un siège, etc.

Pour optimiser le système, on peut faire varier les longueurs du bras de levier et du vérin (V) ainsi que la distance existant entre les deux articulations (A) et (B).

La mise en mouvement du bras de levier (L) ou la variation de la longueur du vérin (V), peut tre réalisée au moyen de tout type d'énergie, notamment humaine, mécanique, pneumatique, électrique, à combustion, solaire, éolienne.

Le dispositif selon l'invention peut tre adapté pour actionner le déplacement de tout véhicule terrestre, aquatique ou aérien.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés pour lesquels on pourra prévoir d'autres variantes, en particulier dans : - la nature, la forme et les dimensions des divers sous-ensembles constitutifs du dispositif ; - les types et le nombre de moyens de liaison (C), de vérins (V) et de bras de leviers (L) ; et l'étendre à d'autres applications.