OA20366A - Moteur à pédale démultipliant le couple et la vitesse à partir d'un faible effort musculaire. - Google Patents

Abstract

L'invention est un moteur à pédale qui démultiplie un mouvement de rotation lent à partir d'un faible effort musculaire effectué par un opérateur. Elle se compose de plusieurs organes ayant pour rôle de transmettre un mouvement de rotation lent en le démultipliant pour entraîner un dispositif mécanique ou équiper et entraîner un véhicule léger ou être embarquer dans un véhicule électrique pour charger occasionnellement sa batterie. La démultiplication et la transmission du mouvement de rotation se font par jeu d'engrenage ou un jeu interactif d'une roue dentée principale d'attaque (1) mue est par une pédale excentrée (2), d'une roue principale de transfert d'énergie (6) et d'une roue lestée de décuplement (7), par le truchement de poulies (3, 8 et 9) et courroies ou chaînes de transmission (4 et 4').

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Moteur à pédale démultipliant le couple et la vitesse à partir d’un faible effort musculaire

L’invention concerne un moteur à pédale pédestre ou manuel, conçu pour produire un mouvement de rotation mécanique à partir de la force musculaire et accrue n fois tel que n >10, au travers d’un boîtier de démultiplication à engrenages ou non-interactifs par courroie ou chaîne de transmission en cale sèche ou humide. La transmission est mue par pédale excentrée accouplée à un rapport différentiel étagé permettant par un moindre effort musculaire non éprouvant pour l'opérateur, de convertir un mouvement de rotation lent en une vitesse démultipliée et couplée.

Le moteur à pédale selon l’invention est destiné à entraîner un dispositif mécanique tel qu’une dynamo pour le rechargement de batterie d’accumulateur, une broyeuses, une batteuse, une décortiqueuse, une concasseuse, une pompe et tout autre dispositif connexe ou encore à être embarqué dans un véhicule électrique pour recharger rapidement en secours et de façon ponctuelle, sa batterie en cas de détresse énergétique en zone démunie de borniers de rechargement. Toutes ces options font de l’invention une alternative rationnelle et effective à la dépendance aux énergies fossiles, au réseau électrique classique et au charbon de bois.

Un moteur est par définition un dispositif capable de transformer ou convertir une énergie en mouvement mécanique. L’histoire de la mécanique débute réellement avec Galilée, mais cette science prend ses racines dans des savoirs bien plus anciens, notamment avec les réflexions d’Archimède et d’Aristote. Jusqu’au XIX siècle, la notion de mécanique englobait aussi bien l'étude scientifique des corps en mouvements que la théorie des machines.

Dans révolution des temps, grâces aux recherches des ingénieurs et des inventeurs, chacun dans leurs domaines spécifiques respectifs ont été conçus différents types de moteurs, à savoir, entre autres :

- le moteur à balancier et ressort de rappel, inventé par Abraham Louis Perrelet dans l’horlogerie et qui fut également l’inventeur du mouvement mécanique ;

- les moteurs thermiques : il s’agit dans ce cas des moteurs :

• à vapeur, abordé par de multiples ingénieurs britanniques, dont James Watt qui inventa en 1769 une machine à vapeur performante ;

[2] • à combustion, fruits de 4 années de recherches de l’ingénieur Rudolf DIESEL, de 1893 à 1897. Ce moteur a connu par la suite un large développement à travers différents types de moteurs tels que : le moteur à explosion (2 temps et 4 temps), le moteur à hydrogène, (non vulgarisé), le moteur électrique et le moteur magnétique, (non vulgarisé).

- Autres moteurs : on distingue les moteurs particuliers et non encore vulgarisés tels que le moteur nucléaire, à fission chaude (pour les centrales électriques et autres), le moteur nucléaire à fission froide, les moteurs à réaction, stato-réaction, pulso-réaction et les moteurs fusé.

Tous ces moteurs, ont pour seul fonction de mouvoir ou propulser un corps. Ils ont l'avantage, grâce aux recherches et aux avancées technologiques, d’être fiables, performants et résistants, mais ont tous les mêmes inconvénients, celui d’être dépendants des énergies fossiles ou du réseau électrique. Leur entretien engendre un besoin quasi permanent de recherche de pièces détachées coûteuses souvent indisponibles et des frais de maintenance nécessitant une main-d’œuvre qualifiée.

Depuis lors, l’homme exprime constamment son besoin d’indépendance des réseaux électriques nationaux dont les mises en œuvre sont lentes et coûteuses et à cause surtout des nombreuses coupures intempestives. Les solutions alternatives les plus utilisées sont l’énergie solaire et les groupes électrogènes. L’installation de l’énergie solaire à un coup très élevé et occupe beaucoup d’espace. Cette énergie est en outre intermittente, sa performance varie en fonction du temps, elle dépend de la climatologie, ce qui élimine d’office la possibilité d’y avoir recours dans les régions où la couverture nuageuse est constante et/ou le temps solaire est plus court. De plus, l’inclinaison du soleil par rapport à la surface varie selon les différents jours de l’année et cela à une influence sur la performance des panneaux solaires. Afin de juguler ces difficultés en matière d’approvisionnement d’énergie, de nombreuses solutions sont envisagées.

Le brevet WO/2019/166402 déposé le 26 février 2019 par « E2 Drives » et publié le 06 septembre 2019, intitulée « Groupe motopropulseur pour véhicule à pédales » présente un groupe motopropulseur de véhicule à pédales qui comprend un axe de pédalier et un premier plateau de sortie ayant un premier axe de rotation. Le premier plateau de sortie est couplé avec une chaîne ou courroie de transmission de façon à entraîner la roue arrière du véhicule à pédales. Le couplage entre l'axe de pédalier et la chaîne ou courroie de transmission passe par

[3] un train épicycloïdal tournant autour d'un deuxième axe de rotation. L'axe de pédalier est en outre couplé au premier plateau de sortie par une première roue libre agencée pour empêcher le premier plateau de sortie de tourner moins vite que l'axe de pédalier lorsque l'axe de pédalier tourne dans le sens normal de pédalage. L’objet de l’invention étant de fournir un groupe motopropulseur capable de fournir un bon rendement quelles que soient les conditions de fonctionnement, même sans alimentation électrique et un groupe motopropulseur dont la transmission ne glisse pas, afin de rendre la conduite plus agréable. Cependant ce dispositif a l’inconvénient de ne pas décupler l’effort musculaire et d’être très orienté.

Le brevet WO/2020/212270 intitulé « système d'entrainement hybride musculaire/électrique », déposé par « ELLIOPI » le 09 avril 2020 et publié le 22 octobre 2020 concerne un système d'entraînement hybride musculaire/électrique fixe, portable ou mobile comprenant un convertisseur d'énergie musculaire en énergie rotative accouplé à une chaîne cinématique comprenant une génératrice électrique et un volant d'inertie. La génératrice fournissant un courant à un circuit de management de l'énergie commandant la recharge d'un moyen de stockage électrique et l'alimentant d'un moteur électrique. Ledit convertisseur d'énergie musculaire entraîne en outre une seconde génératrice électrique de puissance inférieure à la puissance de ladite génératrice électrique principale fournissant un courant électrique audit circuit de management de l'énergie, pour assurer un fonctionnement dégradé dudit système. Toutefois, cette invention ne décuple pas l’énergie musculaire et apparaît simplement comme une génératrice auto-entretenue.

La présente invention a pour but de concevoir un moteur dont le fonctionnement est indépendant des énergies fossiles et du réseau électrique ou de toute autre forme de production d'énergie et destiné à l’entrainement de tous types d’équipements mécaniques.

Conformément à l’invention, ce but est atteint avec le moteur à pédale pédestre ou manuel qui démultiplie n fois tel que n 2:10, le couple et la vitesse d’un mouvement de rotation lent à partir d’un faible effort musculaire effectué par un opérateur. Il s’agit d’un dispositif constitué de plusieurs organes dont le nombre et les dimensions dépendent de la puissance à déployer et qui sont en mouvement de rotation interactif avec pour rôle de transmettre un mouvement de rotation lent en démultipliant son couple et sa vitesse de rotation par variations étagées. Il est destiné à entraîner tout dispositif mécanique (broyeur, pompe, concasseur,

[4] dynamo, batteuse) ou à être embarqué dans un véhicule électrique pour recharger en secours, rapidement sa batterie en cas de détresse énergétique en zone démunie de bornier public de rechargement.

Dans un mode de réalisation, l’invention comporte globalement une roue dentée principale mue par une pédale excentrée et deux autres roues dentées, comportant chacune une poulie dans son axe central. Deux autres poulies indépendantes excentrées, reliées par courroies ou chaînes de transmission aux roues composent le système conforme à l’invention, ainsi qu’une selle pour l’opérateur ou moto-pédaleur et un support fixe tenant lieu de reposemain.

Dans son fonctionnement, la roue dentée principale d’attaque est mue par une pédale excentrée, actionnée avec une force musculaire faible. Le mouvement de la roue principale d’attaque est ensuite transmis grâce à des courroies ou des chaînes de transmission, à la roue principale de transfert d’énergie par l’intermédiaire d’une poulie démultiplicateur principale à deux gorges.

Ainsi, la roue de transfert d’énergie, par une poulie de démultiplication secondaire, située dans son axe central entraîne à son tour une poulie auxiliaire de démultiplication située dans l’axe central de la roue lestée de décuplement. Cette dernière, au cours de son mouvement de rotation entraîne donc la roue lestée de décuplement. Enfin, la roue lestée de décuplement entraîne dans son mouvement de rotation un rotor d’attaque grâce à une chaîne ou une courroie, auquel elle transmet un mouvement de rotation rapide par le biais d’une poulie de sortie.

Le système poulie de sortie-rotor d’attaque constitue l’organe de transmission du mouvement de rotation décuplé du moteur conforme à l’invention. Il permet d’entraîner un dispositif mécanique qui lui ait couplé via une courroie ou une chaîne de transmission. Il peut s’agir d’une dynamo pour la production de courant électrique pour recharger une batterie, d’une broyeuses, d’une batteuse, d’une décortiqueuse, d’une concasseuse, d’une pompe et de tout autre dispositif connexe.

Dans un autre mode réalisation, le moteur à pédale conforme à l’invention peut être modulé pour constituer un boîtier d’engrenage en cale humide, embarqué, pour équiper et entraîner un véhicule léger (bicycle, tricycle ou quadricycle) ou une machinerie lourde. Dans ce cas, le moteur à pédale selon l’invention est équipé d’un embrayage situé sur l’arbre d’attaque,

[5] permettant d’isoler la transmission et d’un moteur électrique alimenté par une batterie rechargée par un alternateur, dont le rôle est de vaincre les forces d’inertie au démarrage du véhicule.

Dans ce mode de réalisation, les pignons et les couronnes remplacent les roues dentées et lestés et interagissent pour démultiplier le mouvement de rotation et l’invention peut être embarquée dans un véhicule électrique dans lequel il permet de recharger en secours, rapidement et de façon ponctuelle la batterie, en quinze minutes (15 min) maximum, en cas de détresse énergétique en zone démunie de bornier public de rechargement.

Quel soit le mode de réalisation, plusieurs moteurs à pédale conforme à l’invention montés en assemblage multiple série juxtaposée permet d’entraîner un arbre coaxial pour la mise en œuvre de machinerie lourde.

Le moteur à pédale ou moto-pédalier conforme à l’invention présente de nombreux avantages qui sont les suivants :

- il peut servir à la production d’énergie électrique, par le rechargement d’une batterie, ou d’un accumulateur;

- il a un très bon rendement, il est cinq fois plus rapide en charge que l’énergie solaire, il est en outre écologique et totalement indépendant des énergies fossiles ;

- il permet de réduire considérablement les coûts de facteurs liés à la production et à la consommation d’énergie en induisant des économies substantielles allant de 50 à 90% à l’achat, sur les pièces de rechanges et les temps d’immobilisation, sur les frais de maintenance, et sur l’exploitation à court terme;

- son exploitation génère nouveau métier, celui de moto-pédaleur.

L’invention est décrite ci-après à l’aide d’un exemple de fabrication non limitatif avec référence aux dessins joints pour lesquels :

- la figure 1 est une vue de face d’une coupe longitudinale représentant les assemblages mécaniques ;

- la figure 2 est une vue de face d’une coupe longitudinale représentant l'équipement accouplé à 2 broyeurs montés en série à titre d’exemple:

- la figure 3 est une vue sommaire du boîtier d’engrenages à cale humide et embarqué pour l’entraînement de véhicule, de machinerie lourde ou de générateur de grosse puissance.

[6]

L’invention concerne un dispositif générant une force ayant pour but, la production d’un mouvement mécanique. Il s’agit d’un moteur à pédale qui démultiplie un mouvement de rotation lent à partir d’un faible effort musculaire effectué par un opérateur ou moto-pédaleur. L’invention est constituée de plusieurs organes dont le nombre dépend de la puissance à déployer, en mouvement de rotation interactif ayant pour rôle de transmettre un mouvement de rotation lent en démultipliant n fois tel que n >10, sa vitesse et son couple.

Dans un mode de réalisation non limitatif, le moteur à pédale ou moto-pédalier selon l’invention comporte les organes suivants :

- une roue dentée principale (1) qui est mue par une pédale excentrée (2) ;

- deux autres roues dentées, la roue principale de transfert d’énergie (6) et la roue lestée de décuplement (7). Chacune de ces roues est munie d’une poulie située dans son axe central (5 et 8);

- deux autres poulies indépendantes excentrées des roues ; la poulie de démultiplication primaire (3) et poulie de sortie (9), reliées par chaînes de transmission (4) aux roues.

Dans son fonctionnement, la roue dentée principale d’attaque (1) est mue par la pédale excentrée (2), qui est actionnée avec une force musculaire faible par un opérateur ou motopédaleur assis sur la scelle (19) et agrippé à un support fixe (20). Le mouvement de la roue dentée principale d’attaque (1) est ensuite transmis grâce à deux chaînes de transmission (4), à la roue dentée principale de transfert d’énergie (6), par le truchement de la poulie démultiplicatrice principale à deux gorges (3).

Dans son mouvement de rotation, la roue de transfert d’énergie (6), par la poulie de démultiplication secondaire (5), montée dans son axe central, entraîne la poulie auxiliaire de démultiplication (8), montée dans l’axe central de la roue lestée de décuplement (7) grâce à la courroie de détente (4’). Ainsi, dans son mouvement de rotation, la poulie auxiliaire de démultiplication (8) entraîne la roue lestée de décuplement (7). Enfin, cette dernière (7) entraîne dans son mouvement de rotation un rotor d’attaque (10), auquel elle transmet un mouvement de rotation rapide : dix fois plus important par le biais d’une poulie de sortie (9).

Dans un mode de réalisation préféré, la roue dentée principale d’attaque (1), la roue lestée de décuplement (7) et la roue dentée principale de transfert d’énergie (6) sont en alliage d’acier léger et mesurent chacune 40 cm de diamètre et toutes les poulies confectionnées dans la même matière mesurent quant à elles 10 cm de diamètre chacune.

[7]

Dans un mode de réalisation préféré, non limitatif, le système poulie de sortie (9)-rotor d’attaque (10) qui constitue l’organe de transmission du mouvement de rotation décuplé du moteur conforme à l’invention entraîne deux broyeurs (figure 2) qui lui sont accouplé via deux chaînes de transmission.

Dans un autre mode réalisation, le moteur à pédale conforme à l’invention peut être modulé pour constituer un boîtier d’engrenage en cale humide (figure 3), embarqué, pour équiper et entraîner un véhicule (bicycle, tricycle ou quadricycle) ou une machinerie lourde. Dans ce cas, le moteur à pédale selon l’invention est équipé des accessoires suivants : un embrayage (15) situé sur l’arbre d’attaque (10), qui permet d’isoler la transmission et un moteur électrique (12) alimenté par une batterie (13) rechargée par un alternateur (17), dont le rôle est de vaincre les forces d’inertie au démarrage du véhicule.

Dans ce mode de réalisation, l’invention peut être embarquée dans un véhicule électrique dans lequel il est destiné à recharger en secours et de façon ponctuelle, rapidement la batterie, en une durée de quinze minutes (15 min) maximum, en cas de détresse énergétique en zone démunie de bornier public de rechargement. Les pignons (14) et les couronnes (18) remplacent alors les roues dentées et lestés et interagissent pour décupler les mouvements de rotation.

Quel soit le mode de réalisation, plusieurs moteurs à pédale conforme à l’invention peuvent être montés en série juxtaposée pour entraîner l’arbre coaxial d’un moteur beaucoup plus puissant en démultipliant plus de cent fois le couple et la vitesse de rotation, toujours à partir d’un faible effort musculaire.

Claims (11)

1- Moteur à pédale produisant un mouvement mécanique caractérisé en ce que ce moteur démultiplie n fois tel que n >10, au travers d’un boîtier de démultiplication à engrenages ou non-interactifs de roues, par courroie ou chaîne de transmission et poulies, en cale sèche ou humide, un mouvement de rotation mécanique lent effectué à partir d’une faible force musculaire et transmise par pédale excentrée, pédestre ou manuelle et destiné à entraîner un dispositif mécanique tel qu’une dynamo, une broyeuses, une batteuse, une décortiqueuse et tout autre dispositif connexe ou encore à être embarqué dans un véhicule électrique.

2- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte une roue dentée principale d’attaque (1), mue par une pédale excentrée (2), actionnée par une force musculaire faible de l’opérateur ou moto-pédaleur.

3- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la roue principale de transfert d’énergie (6) reçoit le mouvement de la roue principale d’attaque (1) grâce à des courroies (4 et 4’) ou des chaînes de transmission à partir d’une poulie de démultiplication principale à deux gorges (3) excentrée.

4- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon les revendications 1, 2, et 3, caractérisé en ce que la roue lestée de décuplement (7) reçoit le mouvement de la roue principale de transfert d’énergie (6), grâce à une courroie de détente (4’), reliant la poulie de démultiplication auxiliaire (8) et la poulie de démultiplication secondaire (5).

5- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon la revendication 4, caractérisé en ce que la poulie de démultiplication auxiliaire (8) et la poulie de démultiplication secondaire (5) sont montées dans les axes centraux respectifs de la roue lestée de décuplement (7) et de la roue principale de transfert d’énergie (6).

[9]

6- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon les revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un rotor d'attaque excentré (10) reçoit le mouvement de rotation démultiplié de la roue lestée de décuplement (7) grâce à une courroie ou une chaîne montée sur la poulie de sortie (9) qui lui est solidaire.

7- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que le système poulie de sortie (9)-rotor d’attaque (10) est l’organe de transmission du mouvement de rotation démultiplié à un dispositif mécanique via une courroie ou une chaîne de transmission pour l’entraîner.

8- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en en cale sèche ou humide selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moteur peut équiper et entraîner un véhicule léger.

9- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les accessoires suivants: embrayage (15), moteur électrique (12), batterie (13) alternateur (17), équipent le moteur à pédale pour entraîner un véhicule léger.

10- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moteur électrique sert uniquement au démarrage du véhicule léger en vainquant les forces d’inertie.

11- Moteur à pédale démultipliant un mouvement de rotation lent au travers d’un boîtier de démultiplication en cale sèche ou humide selon toutes les revendications précédentes caractérisé en ce que la mise en série juxtaposée de plusieurs moteurs à pédale permet d’entrainer l’arbre coaxial pour l’entrainement d’une machinerie beaucoup plus puissante.