FR3057219A1 - Vehicule automobile autonomie illimitee- pollution zero - Google Patents

Abstract

Dispositif qui permet à tout véhicule automobile, ou tout autre véhicule équipé de pneus de préférence sans chambre à air de produire lorsqu'il roule l'énergie électrique suffisante pour assurer son autonomie : De propulsion, D'alimentation de ses accessoires, De maintient en pleine charge de son bloc batterie, Cette production d'énergie n'exige aucun plein, quel qu'il soit, ni aucune recharge d'énergie électrique ou autres quelles qu'elles soient. Lorsque que le véhicule électrique roule équipé du dispositif selon l'invention décrite il n'émet aucune pollution. Zéro pollution atmosphérique dûe à son utilisation. Pour atteindre ce résultat le dispositif selon l'invention exploite l'énergie produite par les déformations successives de la partie du pneu en contact avec le sol, au fur et à mesure que les roues du véhicule tournent. Jusqu'à ce jour cette énergie là était perdue ; le dispositif mis en œuvre selon l'invention la récupère et l'utilise.

Description

Titulaire(s) : LABARRE ANDRE,LABARRE NATHALIE,LABARRE PHILIPPE, LABARRE JEAN CHRISTOPHE.

Demande(s) d’extension

Mandataire(s) : LABARRE ANDRE.

FR 3 057 219 - A1 (£4) VEHICULE AUTOMOBILE AUTONOMIE ILLIMITEE- POLLUTION ZERO.

©) Dispositif qui permet à tout véhicule automobile, ou tout autre véhicule équipé de pneus de préférence sans chambre à air de produire lorsqu'il roule l'énergie électrique suffisante pour assurer son autonomie:

De propulsion,

D'alimentation de ses accessoires,

De maintient en pleine charge de son bloc batterie,

Cette production d'énergie n'exige aucun plein, quel qu'il soit, ni aucune recharge d'énergie électrique ou autres quelles qu'elles soient.

Lorsque que le véhicule électrique roule équipé du dispositif selon l'invention décrite il n'émet aucune pollution.

Zéro pollution atmosphérique dûe à son utilisation.

Pour atteindre ce résultat le dispositif selon l'invention exploite l'énergie produite par les déformations successives de la partie du pneu en contact avec le sol, au fur et à mesure que les roues du véhicule tournent.

Jusqu'à ce jour cette énergie là était perdue ; le dispositif mis en oeuvre selon l'invention la récupère et l'utilise.

-1- Domaine technique de l’invention.

Dispositif qui permet à chaque véhicule automobile électrique de produire lorsqu'il roule l'énergie dont il a besoin pour :

Sa propulsion,

L’alimentation de ses accessoires,

Le maintient pleine charge de son bloc batterie.

Sans aucun plein ou recharge à faire, sans pollution produite dûe à son utilisation.

- 2- Etat de la technique antérieure.

L'automobile électrique et son autonomie.

L’autonomie d'une voiture électrique fait partie du principal obstacle qui reste à ce jour à améliorer afin qu’elle puisse se poser en alternative viable au moteur à explosion.

Actuellement l'énergie électrique consommée est embarquée sur le véhicule, stockée dans des batteries.L'autonomie s’en trouve limitée à cause de l’encombrement et le poids des batteries. C'est un obstacle majeur.

Pour le vaincre des véhicules hybrides sont proposés ; équipés d'un moteur thermique qui entraîne une génératrice, l’électricité produite améliore l'autonomie du véhicule.

Le moteur thermique peut-être suffisamment puissant pour permettre seul au véhicule de satisfaire ses caractéristiques initiales.

Dans ce cas de fonctionnement il devient polluant comme les véhicules thermiques classiques.

D'autres solutions opérationnelles existent afin d’apporter une énergie d'appoint susceptible de prolonger l'autonomie des véhicules électriques.

On peut citer :

Récupération de l’énergie lors des freinages.

Possibilité d'utiliser les amortisseurs de la voiture en récupérant l’énergie reçue lors des compressions.

Des pneumatiques qui transformeraient la chaleur et le mouvement en électricité par utilisation de composants thermoélectriques et piézoélectriques.

Les routes piézoélectriques pour transformer la circulation en électricité.

La multiplication de micro-générateurs piézoélectriques convertissant l'énergie mécanique récupérée en énergie électrique.

L’utilisation des propriétés électromécaniques des monocristaux.

De nouvelles batteries améliorant les capacités de stockage de l’énergie.

Les projets en cours d'études sont multiples.La plupart sont à longs termes.

L’hydrogène utilisé comme source de génération d’électricité pour des piles à combustible peut représenter un carburant non polluant pour la propulsion des voitures automobiles électriques.

La possibilité d'utiliser l'hydrogène qui grâce à une réaction chimique produit de l’électricité est futuriste, même si la pile à combustible n’émet ni polluant, ni CO2 quand elle roule, produire de l’hydrogène coûte en amont beaucoup d'énergie.

-3- Exposé de l’invention.

Dispositif qui permet à un véhicule automobile électrique, équipé de préférence de pneus sans chambre à air, de produire lorsqu’il roule l'énergie électrique suffisante pour assurer son autonomie :

De propulsion,

D'alimentation de ses accesssoires,

De maintient en pleine charge de son bloc batterie,

Sans aucun plein ou recharge à faire.

Pour ce faire le dispositif mis en œuvre exploite le travail perdu produit par les déformations successives de la partie du pneu en contact avec le sol lorsque la roue tourne. Ce travail est caractérisé par le déplacement vertical de la partie écrasée ainsi que de la transmission des forces Fe produites.------croquis page 20.

Le dispositif proposé ne modifie pas la valeur du coefficient de roulement du pneu considéré, pour une charge donnée.

Ce travail perdu se traduit à chaque écrasement selon la formule :

Travail en joules = Fe en Nm X DV en m où

Fe = Valeur des forces captées par le dispositif installé,

DV = déplacement vertical correspondant à la hauteur d'écrasement en m......

croquis page 20.

La surface de contact engendrée à chaque écrasement, multipliée par la pression d'air régnant dans le pneu, crée un ensemble de forces qui compensent le poids supporté par les roues du véhicule.

L'exploitation du travail ainsi produit va permettre via un dispositif mécanique interposé, de motoriser de mini-générateurs.

La puissance utile de chacun d’eux, pour les besoins des véhicules automobiles actuels sera comprise entre 200 et 600 watts sachant que toute autre puissance peut-être retenue pour des véhicules plus importants ; seules les dimensions de ces mini-générateurs seront augmentées en fonction des caractéristiques exigées.

La fabrication de telles puissances dans des dimensions réduites ne posent pas de problèmes spécifiques aux industriels concernés.

Nous savons que certains vélos à assistance électrique utilisent des mini-générateurs délivrant une puissance de 250 watts efficaces, installés dans le tube de selle dont le diamètre est inférieur à 40mm.

Dans une roue de voiture automobile, lorsque le pneu est mis en place, il est hermétiquement relié à la jante métallique.

Lorsqu'il est gonflé, l'air est contenu dans un volume aux parois étanches, constituées par l'espace intérieur du pneu et la partie de la jante qui lui fait face.

Ce volume unique ne contient aucun autre élément à l'exception de l’air ou de l'azote, une fois gonflé à la pression souhaitée.

Pour éviter que la chaleur produite par le fonctionnement des mini-générateurs et des mécanismes correspondants qui vont y être installés ne puissent produire par échanges thermiques des dysfonctionnements, le volume unique initial est scindé selon l'invention décrite en deux compartiments indépendants.

Le premier compartiment correspond au volume du pneu air proprement dit

Le deuxième compatiment, en-dessous du premier se trouve dans la partie haute de la jante.ll abritera les mini-générateurs, leurs mécanismes, l’ensemble des capteurs qui transmettront les informations utiles au logiciel pilote, permettant d'assurer ainsi la totalité de la production d’énergie électrique nécessaire.

Ce compartiment logera un mini-compresseur d’air. Selon programmation il maintiendra dans les limites autorisées les pressions définies par extraction ou ajout d’air.

Des capteurs thermostats et hygrostats installés dans chaque compartiment transmettront toutes les informations au logiciel programme qui agira en fonction des consignes mémorisées.

Le compresseur assurera une ventilation forcée lorsque les conditions de refroidissement l’exigeront.Les variations de températures qui pourront se produire dans l’environnement de la centrale de production de l'énergie, doivent être prises en compte pour éviter toute condensation.

Les actions de ce compresseur remplacent le système dit TPMS imposé par la réglementation européenne depuis 2014.

La cloison séparant les deux compatiments sera composée d'un support léger, rigide, en matériaux composites fibres de carbone, fibre de verre ou autres polymères de la famille des polyacetals.

Ce support léger de formes et dimensions adaptées à sa fonction, reposera en partie centrale sur le châssis principal porteur des mini-générateurs et des mécanismes ; les bords latéraux s’appuieront sur les bords intérieurs de la jante.

Cette cloison servira de support à un anneau ceinture qui va permettre de délimiter l'espace air du pneu. Ainsi sera créé un volume d'air fermé identique à une chambre à air constituée de deux parties ; la gomme étanche du pneu dite calandrage, en partie supérieure, l'anneau ceinture en partie inférieure.

La mise en place de cet anneau assurera l'étanchéité à l’air entre les deux compatiments. Fabriqué d'une membrane souple, élastique, résistante type Butyl ou son équivalent, il comportera à son centre un nombre de trous correspondant au nombre de minigénérateurs qui seront installés.

Le diamètre de ces trous sera inférieur de quelques mm à celui des tubes cylindriques porteurs des joints torriques ; ces trous seront centrés sur ces tubes ; par appui la membrane constituant l'anneau s’enfilera autour des cylindres indiqués jusqu’à reposer sur la cloison déjà mise en place.

Les faces d'appui centrales et de rives de l'anneau ceinture seront adhésives, protégées par un support siliconé pelable.Celui-ci sera enlevé en finale pour assurer l'étanchéité air entre les deux compatiments.

La roue d’une voiture automobile est constituée de trois parties principales :

L'enveloppe pneu.

La jante.

Le flasque, sa partie centrale.

L'ensemble constitue le pneumatique.

L'aire de contact AC de la bande de roulement correspond à la partie du pneu qui est à l'instant t, en contact avec la chaussée, au fur et à mesure que la roue tourne.

La bande de roulement sensiblement égale à la circonférence extérieure du pneu considéré peut en linéaire se présenter comme une succession d'aires de contact lorsque la roue tourne.

La longueur et la largeur de chaque aire de contact dépend des caractéristiques du pneu qui équipe le véhicule, leur nombre, sur une durée donnée, de la vitesse linéaire de la roue. La surface de chaque aire de contact varie selon trois principales causes :

Les caractéristiques de conception du pneu, notamment la rigidité de ses flancs.

La pression de gonflage conseillée.

Le poids du véhicule augmenté de la charge qu'il transporte.

Chaque écrasement provoque :

Une réduction de hauteur DV distance verticale entre la gomme interne du pneu, calandrage, et la partie de la jante qui lui fait face. DV correspondant à la différence de hauteur entre le rayon extérieur Rext Et le rayon sous charge Rsch. Croquis page 20.

Un ensemble de forces d’écrasement Fe.

Un dispositif approprié mis en place va récupérer et exploiter le travail produit à chaque écrasement lorsque la roue tourne, travail non rentabilisé jusqu'à ce jour.

L’exploitation de ces forces d’écrasement, ainsi que le déplacement qui en découle, vont par multiplicateur interposé actionner les mini-générateurs fixés sur la jante. Croquis page 24.

La puissance mécanique d'une force est l'énergie que l'on peut acquérir ou perdre avec cette force sur un temps donné. Jusqu'à présent l'énergie d’écrasement indiquée ci-dessus était perdue.

Pour un véhicule donné l'énergie utile à sa propulsion, alimentation de ses accessoires, de maintient pleine charge de son bloc batterie proviendra selon l'invention des minigénérateurs installés sur chaque roue du véhicule ou du nombre de roues qui en seront équipées.

Lorsque les roues du véhicule automobile tournent la motorisation des mini-générateurs est obtenue par :

Le va et vient des crémaillères propulsées par des Platines de Transmission des Forces.

PTF.

Les platines de transmission PTF sont poussées, compressées par les forces Fe, forces d’écrasement, produites par la déformation du pneu, avec création d’une aire de contact AC.

Ces mouvements de va et vient entraînent le mécanisme de chaque boîtier multiplicateur, mécanisme qui motorise les rotors des mini-générateurs correspondants. Croquis page 26.

Le retour en position haute des PTF se fait sous les actions simultanées de ressorts aux forces calibrées et des forces gravitationnelles ; une roue libre rendant neutre ce déplacement.

Chaque écrasement est caractérisé par deux actions :

- Compression dûe aux forces Fe d'écrasement,

- Détente dûe au ressort et forces gravitationnelles.

La platine de transmission des forces PTF, va transmettre le déplacement subi à la crémaillère qui la supporte ; tout autre système mécanique, tel que bieille manivelle, cames et suiveurs, peut être utilisé.....

La PTF concernée va suivre, dès que la gomme du calandrage du pneu par sa partie écrasée rentre à son contact, le déplacement qui lui est imposé.

Pour ce faire la PTF est fixée à l’extrémité haute de la tige d’action de la crémaillère correspondante par une liaison à rotule qui assure tous les mouvements pivotants qu'elle est à même d'accepter, ainsi que les forces et contraintes élevées produites.

Le mécanisme retenu est réglé pour que les PTF ne soient jamais en contact avec la gomme interne du pneu sauf lorsqu’elles deviennent opérationnelles lors des écrasements qui se produisent au fur et à mesure que la roue du véhicule automobile tourne.

Un jeu de l’ordre de 2 mm est prévu et maintenu entre la gomme calandrage et la partie supérieure de la PTF, la pression de gonflage étant régulée afin de rester dans les limites définies, autorisées.

D’autre part par sûreté et exigence d’un bon fonctionnement chaque PTF est maintenue à la hauteur définie par quatre filins, deux de chaque côté, sens de rotation de la roue, qui relient les extrémités gauches et droites de la PTF à des points d’ancrage fixes prévus sur le tube central porteur du joint torique.

Lors de chaque écrasement, les deux surfaces en contact gomme du calandrage et matériaux constituant le dessus de la PTF, des micro-glissements peuvent se produire. De par leurs répétitions et fréquences ils pourraient altérer la fiabilité et durabilité des organes impliqués ; pour éviter cela les PTF seront de préférence fabriquées en alliage de titane type alfa-bêta ou tout autre matéraux composites qui puissent satisfaire aux exigences nécessaires à un bon fonctionnement.

La déformation du pneumatique génère une aire de contact AC. La somme des réactions verticales dans le contact égale la charge appliquée.

Le développement de la partie intérieure du pneu qui rentre en contact avec le dessus de la PTF ne présente pas une partie plane. Selon l’analyse et la connaissance de la partie déformée de la structure du pneu à l’écrasement, le dessus de la PTF sera fabriquée ou coulée autant que possible en correspondance.

Les fabricants de pneus compte tenu de leurs connaissances, expériences, spécificités du pneu, pourront s’ils le jugent nécessaire renforcer la gomme de la zone calandrage.

Le dispositif mis en place évitera que les forces gravitationnelles subies par les PTF ne modifient lorsque la roue tourne la verticabilité de la tige d’action liaison de crémaillère.Si tel était le cas l'étanchéité des joints toriques pourrait à la longue faire défaut.

Afin que cela ne se produise quatre filins identiques aux précédents seront utilisés. Ils relieront deux points d'ancrage hauts de part et d'autre du centre de la PTF, sens de rotation de la roue, à deux points d’ancrage fixes prévus sur le tube central porteur du joint torique.

Ces filins seront du type Liros D-Pro 01505 pour exemple. Simples tresses très légères en dyncerna, elles reçoivent un traitement polyruéthane qui leur confère une excellente résistance à l'abrasion ; d’un diamètre de 1,5 mm la résistance à la rupture est supérieure à 200daN. Faciles à tresser leurs extrémités se termineront par un œil épissé.Simple à mettre en place, soumises à de multiples flexions aucun bruit ne sera émis.

Chaque PTF sera reliée au tube central porteur du joint torique par 8 filins au total.Ils seront pouvu d’un anneau élastique les encerclant à mi-hauteur.Lorsque la PTF sera en position basse imposée par le programme de l’ensemble du dispositif, les 8 filins repliés seront maintenus en bonne position sous la PTF par l'action de l’anneau élastique cité.

Si le véhicule automobile étudié pour exemple a quatre roues, la surface de chaque aire de contact AC supportera le quart du poids du véhicule augmenté du poids des charges transportées.

Par construction la surface de contact du dessus des PTF sera inférieure à la surface de l’aire de contact pneu/sol. La dimension maximale de la PTF dans le sens de rotation de la roue dépend du linéaire de la circonférence où toutes les PTF se trouvent lorsqu’elles sont en position basse, position de repos.

Le résultat valeur du linéaire/le nombre de mini-générateurs à installer indique la dimension maximale possible de la PTF dans le sens de rotation de la roue.

La deuxième dimension des PTF dépend uniquement de la largeur proprement dite du pneu.

La poussée subie par chaque PTF est égale aux forces d'écrasement compte tenu du rapport des surfaces en contact PTF/ aire de contact pneu sol soit :

Fe transmission = Fe écrasement X Surface PTF/ Surface aire de contact pneu sol.

Les PTF sont positionnées automatiquement par la programmation qui en est faîte soit en position de service, soit en position basse, position de repos.

- Dès qu'une perte de pression de gonflage est signalée au programme qui pilote l'ensemble, toutes les PTF de la roue concernée vont dans l'immédiat être mises et maintenues en position basse.

- Lors d’un changement de pneu, avant le démontage de la roue concernée toutes les PTF sont mises automatiquement et maintenues en position basse.

- Après un arrêt de la voiture, selon timing programmé par le constructeur, toutes les PTF de l'ensemble des roues du véhicule sont mises en position basse.

- Selon choix du constructeur toutes autres programmations peuvent-être réalisées.Toutes les informations du fonctionnement ou de dysfonctionnement sont remontées au tableau de bord du véhicule, notamment le niveau de production de l'énergie électrique produite et consommée, ainsi que les défaillances éventuelles d'un mini-générateur.

Le nombre de mini-générateur à installer va dépendre de l’énergie totale à produire, de leurs caractéristiques électriques et dimensionnelles, ainsi que du nombre de roues qui seront équipées.

Prenant en compte l’ensemble de ces variables il est possible de définir :

- La hauteur DV, fonction du déplacement souhaité de la crémaillère.

- La surface de Taire de contact pneu/chaussée.

- Les forces Fe d’écrasement.

- Les forces Fe de transmission.

- La puissance possible de chaque mini-générateur.

- Leur nombre.

- La dimension de ia Jante.

- Le pneu et ses caractéristiques, la pression de gonflage compatible avec le déplacement DV, le déplacement de la crémaillère, la largeur de la bande de roulement.

La production de l'énergie produite par les mini-générateurs pourra selon les choix du constructeur délivrer du courant continu ou du courant alternatif. Quel que soit le choix retenu la gestion de la puissance fournie sera gérée de manière adaptée et conventionnelle par convertisseur, onduleur et autres selon des techniques connues.

- Présentation des différents croquis.

Croquis page 20 :

Illustration de la déformation de la partie du pneu en contact avec le sol.

Désignation :

De Faire de Contact AC.

De la hauteur d'écrasement DV.

Représentation linéaire d'une succession d'aires de contacts.

Croquis page 21 :

Coupe sens de rotation de la roue pour présenter une partie du dispositif.

Platine de transmission des forces PTF.

Tige d’action crémaillère portant la PTF.

Cette tige d’action crémaillère simple tube rond traverse le joint torrique puis se visse au sommet de la crémaillère.

Le châssis porteur qui réunit :

Les éléments permettant le va et vient de la crémaillère, coulisseau, guide. La partie haute du châssis est circulaire et comporte le joint torrique.

Le mini-générateur sur l’un de ses côtés, sur le second côté le boîtier multiplicateur de mouvement

Au centre du châssis se trouve le pignon principal entraîné par la crémaillère. Représentation des deux compartiments, volume air et centrale de production.

Croquis page 22 :

Coupe face à la roue.

L’ensemble des châssis et leurs mécanismes d’une roue équipée y sont figurés.

emplacements identiques dans l’exemple choisi pour 11 mini-générateurs et 1 compresseur.

Toutes les PTF sont positionnées en service, sauf celle qui se trouve en face de Faire de contact formée par l'écrasement qui elle est active.

Représentation de la séparation des deux compartiments par l'anneau d'étanchéité en butyl ou matière de même caractéristiques.

Croquis page 23 :

Coupe sens de rotation de la roue.

La course totale de la crémaillère est égale à celle de la PTF qui l'actionne diminuée du jeu qui est défini par construction ente la gomme interne du pneu et le dessus de la PTF, soit les 2 mm indiqués.

Cette course n'amène pas la rainure de retenue de l’extrémité basse de la crémaillère devant les goupilles de verrouillages. Le ressort principal renvoi la crémaillère, le va et vient peut continuer.

Si la programmation pour une réelle cause mets une PTF en position basse de repos, l'action que cela déclenche arrête son mini- générateur qui passe aussitôt en mode moteur ; cette action comprime le ressort jusqu’au passage de la rainure d'extrémité de la crémaillère devant les goupilles de vérouillages qui vont sous Faction de leurs propres ressorts pénétrer dans la rainure circulaire bloquant ainsi la crémaillère en position basse. Le va et vient est intérrompu. La PTF est à l'arrêt en position basse.

Pour dévérouiller, le programme déclenche l’alimentation de la bobine électro-aimant de dévérouillage, les goupilles se retirent, la TPF est de nouveau active.

Croquis page 24 :

Cette coupe face à la roue représente la fixation du châssis sur la partie flasque de la jante. Croquis page 25 :

Cette coupe vue de dessus du dispositif représente une des possibilités réalisables d’exploitation du travail perdu, produit à chaque écrasement.

Le pignon principal actionné par le va et vient de la crémaillère est fabriqué sur un arbre creux, ce qui permet à l’arbre du rotor du mini-générateur de le traverser tel que cela est dessiné.

L'arbre du pignon principal porte à son extrémité côté boîtier multiplicateur, un engrenage de 48 dents montés sur roue libre.

L’engrenage de 48 dents entraîne un engrenage de 12 dents qui sans autre multiplication de mouvement motorise l’arbre du rotor mini-générateur.

Lorsque la crémaillère à une course utile de 16 dents, le pignon principal de 16 dents même module, fait 1 tour ainsi que le pignon de 48 dents monté sur son axe

Ce dernier entraînant un 12 dents, la multiplication de mouvement donne un rapport de transmission égal à 4.

L'extrémité de l’arbre rotor mini-générateur porte un volant d’inertie qui participe à la régulation de sa vitesse.

Tous les pièces concernées, roulement à billes, paliers, engrenages, roues libres, glissières, crémaillères doivent assurer une durée de vie de 10000 heures.

Les engrenages seront de préférence à dentures hélicoïdales ce qui donne une transmission plus douce et silencieuse.

La fermeture du boîtier multiplicateur assurera une étanchéité totale pour éviter toute fuite d’huile..La brosse de graissage du pignon principal ne devra en aucun cas sécher, durcir, se détériorer.

Croquis page 26 :

Coupe sens de rotation de la roue avec repères des principaux constituants.

- 5 - Exposé détaillé d'un mode possible de réalisation.

Pour capter les forces Fe, forces produites lors de chaque écrasement de la partie du pneu en contact avec la chaussée, les solutions mécaniques possibles à mettre en œuvre sont nombreuses.

Toutes doivent atteindre le même but :

Que le véhicule considéré produise et consomme sa propre énergie :

De propulsion,

D’alimentation de ses accessoires

De maintient pleine charge de son bloc batterie.

L’invention décrite permet d’utiliser une batterie conventionnelle de faible autonomie complétée par de super-condensateurs haute densité. Ceux-ci sont chargés de récupérer l'énergie cinétique de la voiture lors des phases de décélération ou de freinage.

La capacité de charge très rapide de ces super-condensateurs permet de récupérer toute l’énergie ainsi produite, ce que ne peuvent faire les batteries traditionnelles.C’est un apport d'énergie complémentaire certain, notamment lorsque la circulation est très dense avec des arrêts fréquents suivis d'autant de départs.

Le poids et le volume du bloc batterie ainsi formé, traditionnelle + super-condensateurs, restent faibles.

Eléments retenus pour un exemple de réalisation et de faisabilité.

- Voiture familiale, poids avec conducteur 1600Kg.

- Quatre roues de 17 pouces, 11 mini-générateurs dans chaque roue.

- Pneus 225/45 R 17 gonflés selon recommandations.

- Aire de contact AC sous charge indiquée à chaque écrasement du pneu :.........252 cm2

- Surface de contact de la PTF considérée.....................................................................168 cm2

- Raport surface PTF/ AC...........................................................................................0,66

- Distance DV obtenue à chaque écrasement du pneu :........................................18mm

- Déplacement de la crémaillère correspondante.....................................................16mm

- Diamètre primitif du pignon principal actionné par la crémaillère :..................16mm

- Forces Fe d’appui d’une roue 1600/4 X 9,81 ....................................................3924 Nm

- Forces de contrainte ressort 40 Kg pour remonter crémaillère 40kg X 9,81 = 392 Nm

- Forces théoriques exploitables par une seule PTF= ( 3924 X 0,66 ) -392 .=.....2198 Nm

Si le rendement retenu est de 0,60 le travail en joules pour 1 écrasement est égal à :

Fe en Nm X DV en m X 0,6 rendement = 2198 X 0,016 X 0,6 = 21,10 joules.

Si par seconde il se produit 1 écrasement quand la roue du véhicule tourne, la puissance théorique exploitable par PTF est de 21,10 watts.

La connaissance de la puissance doit être complétée, point important dans cet exemple par la connaissance du couple moteur au niveau du pignon principal en première étape . Crémaillère en prise avec le pignon principal de 16 dents, diamètre primitif de 16 mm.

Couple moteur = Fe motrice X rayon du pignon = 2198 Nm X 0,008 = 17, 58 Nm au pignon principal

Si l’on retient ensuite un rendement global de 0,80 de l'ensemble du dispositif multiplicateur le couple moteur disponible est égal à 17,58 X 0,8 = 15,17 Nm.

Le rapport de transmission entre le pignon principal et l’arbre du mini-générateur étant de 4, le couple disponible en régime nominal sera de 15,17 / 4 = 3,79 Nm ;

Pour entraîner un mini-générateur de puissance efficace de 370 watts à 3000 tr/mn en régime nominal le couple utile nécessaire est de :

C utile nécessaire = 370/( 3000 X 2PÎ/60 ) = 1,17 Nm

Résultat :

Le couple moteur disponible est suffisant pour entraîner correctement le mini-générateur retenu.

Lorsque le véhicule automobile équipé du dispositif selon l’invention décrite démarre, l'énergie électrique alimentant son ou ses moteurs provient du bloc batterie qu’elle transporte.

Les mini-générateurs vont dès cet instant là commencer à produire de l’énergie électrique. Lorsque la voiture automobile fait 7,2 km/heure.

La bande de roulement de la roue qui l’équipe fait 2m. de long..

Pour couvrir 7200 métrés à l’heure la roue fait 1 tour par seconde.

Une PTF va entraîner sa crémaillère sur un déplacement actif de 16 mm.

Le pignon principal de crémaillère fait 1 tour.

Via le multiplicateur le rotor du mini-générateur fait 4 tours/seconde soit 240 Tr/mn.

Le mini-générateur délivrant 370 watts à 3000 Tr.Mn. lorsqu'il esta 240 Tr/Mn la puissance délivrée sera voisine de (240/3000 ) X 370 = 29,6 watts.

Les quatres roues étant équipées, 44 PTF, soit autant de mini-générateurs, la puissance électrique fournie dès la vitesse de 7,2 Km/ heure est de 29,6 X 44 = 1302 Watts.

Pour une vitesse de 72km/heure la puissance électrique délivrée est de 13024 Watts.

Pour une vitesse de 90 km/heure la puissance électrique délivrée est de 16280 Watts.

Cette dernière puissance pour le véhicule défini est suffisante pour alimenter l’ensemble de ses besoins jusqu’à une vitesse allant au-delà de 180 Km/heure. Il est possible suivant les caractéristiques techniques de fabrication des mini-générateurs d'aller à des vitesse bien supérieures en améliorant la ventilation, certaines caractéristiques du compresseur, des choix plus performants de quelques matériaux premièrement spécifiés.

La production d'énergie au-delà des caractéristiques nominales des mini-générateurs spécifiés ne peut être qu’exceptionnelle et de courte durée.Cette régulation d’énergie se fait simplement par contrôle du déplacement de la remontée des crémaillères. Lorsque la vitesse du véhicule dépasse les plages définies, une course réduite des crémaillères provoque immédiatement une diminution de la vitesse de rotation des mini-générateurs selon la programmation établie.

Limiter la remontée de la crémaillère à la hauteur choisie selon instruction du programme se fait simplement par blocage, du coulisseau crémallière, par patin de pression autobloquant commandé par électro-aimant selon programmation souhaitée.

Le dispositif de récupération et d’exploitation décrit, peut aussi être utilisé lorsque les pneus ont une chambre à air, seules les PTF sont à modifier pour transmettre le mouvement aux crémaillères. Un anneau d'efforts calibrés entoure la chambre à air ; lors de l'écrasement du pneu, l'anneau ne suit que partiellement la déformation horizontale du pneu, se déplace vers le centre de la jante comprimant de la valeur de son déplacement la chambre à air, déplacement DV, pour donner le mouvement de va et vient à la crémaillère correspondante comme tel que décrit pour des pneus sans chambre à air.

Claims (4)

1. Revendications.

   -1 - Dispositif qui permet à un véhicule automobile électrique équipé de pneus sans chambre à air de produire lorsqu'il roule, l’énergie électrique nécessaire pour assurer son autonomie de :

   Propulsion,

   D’alimentation de ses acccessoires,

   De maintient pleine charge de ses batteries.

   Ce dispositif se caractérise par le fait que l’énergie ainsi produite n'exige aucun plein, quel qu’il soit, n'exige aucune recharge d’énergie électrique ou autres quelles qu'elles soient. Lorsqu’il roule le véhicule selon ce dispositif n’émet aucune pollution atmosphérique.

   - 2 - Dispositif selon revendication 1 qui se caractérise par la récupération et l’exploitation en continue du travail perdu, produit par les déformations successives avec écrasement de la partie du pneu en contact avec le sol, lorsque la roue tourne.

   - 3 - Selon revendication 1 et 2 l’exploitation de ce travail perdu est caractérisée par l’utilisation du déplacement vertical de la partie écrasée du pneu en contact avec le sol ainsi que par l’utilisation des forces issues de ces déformations qui créent au fur et à mesure que la roue tourne une succession d’aires de contact AC pneu/ sol.

   - 4 - Dispositif selon revendication 3 constitué par des Platines de Transmission des Forces en abrégé PTF dont leurs surfaces utiles sont inférieures par construction à celles des aires de contact AC.

   Ces PTF se caractérisent par leur position, leur forme, leur fonction.

   Chacune d'entre elles est positionnée par son support à l’intérieur du pneu, maintenue approximativement à 2 mm de la gomme intérieure du pneu dite calandrage.

   La forme des PTF qui fait face au calandrage du pneu, épouse au mieux la forme du pneu, sans contact avec la gomme le constituant.

   A chaque écrasement de la partie du pneu en contact avec le sol, la PTF qui se trouve face à cet écrasement est propulsée par les Forces Fe d’écrasement ; elle se déplace de la hauteur de l'écrasement, transmet les forces de poussée qu'elle reçoitCes Forces Fe d'écrasement entraînent par multiplicateur de mouvement interposé le dispositif de motorisation des mini-générateurs fixés à la jante.

   - 5 -Dispositif selon revendication 3 et 4 qui provoque, lorsque la roue du véhicule automobile tourne, un mouvement de va et vient des crémaillères supports des PTF.

   La phase 1 de ce mouvement se caractérise par la poussée de la crémaillère vers le centre de la roue, sous l'action des forces d'écrasement agissant sur la PTF qu'elle porte.

   La phase 2, se caractérise par le mouvement inverse de la crémaillère, c’est à dire son retour en position haute, retour fait sous les actions simultanées de ressorts aux forces calibrées et de la force centrifuge du moment.

   Ce dispositif se caractérise d’autre part, par une roue libre qui rends neutre ce mouvement de remontée de la PTF.

   - 6 - Dispositif des PTF selon revendications 3,4,5, qui se caractérise par le fait unique et nouveau qu’elles sont installées en partie dans le volume air du pneu.

   Cette partie du dispositif constitué par les PTF, participe à la récupération et exploitation de l'énergie perdue, produite par les écrasements successifs du pneu lorsque la roue du véhicule automobile tourne.

   La mise en place de ces PTF telle que prévue se caractérise par le fait qu'elle ne modifie pas la valeur du coefficient de roulement du pneumatique considéré, pour une charge donnée. D'autre part le nombre de PTF possible à installer à l’intérieur du volume air du pneu, détermine le nombre de mini-générateurs qui pourront être fixés sur la jante.

   - 7 - Dispositif selon revendication 6 qui se caractérise au niveau de chaque roue du véhicule automobile par la création de deux compartiments séparés, indépendants, étanches à l’air, chacun ayant ses propres fonctions.

   Le premier compartiment constitue le volume d'air du pneu sans chambre à air, monté sur sa jante.Ce compartiment se caractérise par son contenu autre que l'air, soit toutes les PTF d’une roue. C’est le compartiment récupération du travail produit par la déformation du pneu partie en contact avec le sol, travail perdu jusque là.

   Le deuxième compartiment situé sous le premier dans l'espace Jante est celui où les minigénérateurs, le compresseur d’air, tous les capteurs, pré-câblage et autres accessoires sont installés.C'est le compartiment centrale de production d'énergie électrique, avec sources de chaleur à maîtriser.

   Pour éviter des échanges thermiques ces deux compartiments sont séparés par une cloison étanche. Une seule liaison mécanique permet au travers d'un joint torrique ou quadrilobe d'assurer par la tige d'action de la crémaillère la liaison nécessaire.

   - 8 - Dispositif qui selon revendication 7 permet de délimiter l'espace air du pneu, créant ainsi un volume fermé identique à une chambre à air, constituée ce qui le caractérise de deux parties ; la gomme d’étanchéité interne du pneu, zone calandrage, en partie supérieure, un anneau ceinture en partie inférieure. Une cloison légère, rigide mise en place entre les deux compartiments sert d'appui à l’anneau ceinture. Cet anneau est constitué d'une membrane souple, élastique, résistante, étanche à l’air, membrane de préférence en butyl ou de son équivalent ; ses faces d'appui centrales et de rives seront adhésives, protégées par un support siliconé enlevé au moment de sa pose.

   - 9 - Dispositif selon revendication 4 permettant le maintien au bon emplacement des PTF. Pour ce faire ce qui caractérise ce montage, chaque PTF est maintenue à la hauteur définie, en plus du butoir fin de course des crémaillères, par quatre filins, deux de chaque côté, sens de la largeur du pneu.

   Pour éviter que les forces gravitationnelles subies par les PTF lorsque la roue tourne ne modifient pas la verticabilité de leurs supports, quatre autres filins identiques aux précédents seront mis en place, reliant deux points d’ancrage hauts de part et d’autre du centre des PTF dans le sens de rotation de la roue à deux points d'ancrage fixes bas, bien positionnés.

   -10 - Dispositif selon revendication 7 qui se caractérise par la mise en place dans le compartiment centrale de production d'énergie d'un mini-compresseur d'air. Il assurera le maintient des pressions d'air telles que définies des deux compartiments, par ajout ou extraction d’air. Des capteurs, thermostats et hygrostats installés dans chaque compartiment transmettront toutes les informations au programme qui agira en fonction des consignes mémorisées. Le maintien du volume d’air à la pression prescrite est nécessaire pour le bon fonctionnement des PTF.

   De plus ce dispositif évite au propriétaire du véhicule de contrôler la pression d'air des pneus de sa voiture tout en remplaçant le système dit TPMS imposé par la réglementation Européenne depuis 2014.

   -11- Le dispositif de fixation des PTF revendication 4 sur leur tige d'action de commande crémaillère se caractérise par leur montage sur rotule. Située au centre de la platine la rotule permet tous les mouvements pivotants qu'une PTF est à même d'accepter, ainsi que les forces et contraintes élevées qui en résultent La partie de la PTF en contact avec la gomme du pneu zone calandrage à chaque écrasement est caractérisée par le dessin de sa conception qui tiendra compte autant que faire se peut de la forme prise par la partie du pneu déformée au moment de l'écrasement formant une aire de contact AC.. A ce moment là, la partie écrasée du pneu de la zone calandrage ne présente pas une partie plane, sa forme peut varier selon les caractéristiques propres du pneu considéré.

   -12 - Le dispositif de récupération et d'exploitation de l’énergie selon revendication 1,2,4, 5, permet lorsque la vitesse du véhicule automobile est au-delà des limites retenues, par la programmation réalisée de tenir compte des caractéristiques nominales des minigénérateurs spécifiés, et des limites de tours/minutes à ne pas dépasser. Pour ce faire une régulation automatique de l’énergie produite par les mini-générateurs se fait par contrôle du déplacement de la remontée des crémaillères. Lorsque la vitesse du véhicule dépasse les plages définies une course réduite des crémaillères provoque immédiatement une diminution de la vitesse de rotation des mini-générateurs selon choix établis.

   Limiter la remontée de la crémaillère à la hauteur choisie selon instructions du programme se fait simplement par blocage du coulisseau crémaillère, par patin de pression autobloquant commandé par électro-aimant selon instructions mémorisées.

   -13 - Le dispositif de mise en œuvre tel que que décrit dans cette possibilité de réalisation, permet selon revendication 1,2,3,4,5 à une voiture ainsi équipée de produire sa propre énergie sans aucun plein ni recharge, sans pollution produite, avec autonomie du véhicule automobile illimitée. Ce mode de réalisation se caractérise par sa nouveauté. Il exploite et récupère une énergie produite, perdue jusque là, en utilisant des composants matures, connus de l’industrie, tous ayant déjà faits leurs preuves.

   Ce dispositif peut aussi être utilisé lorsque les pneus ont une chambre à air, seules les PTF sont à modifier pour transmettre le mouvement aux crémaillères. Un anneau d'efforts calibrés entoure la chambre à air ; lors de l’écrasement du pneu, l’anneau suit que partiellement la déformation horizontale du pneu, se déplace vers le centre de la jante pour donner le mouvement de va et vient à la crémaillère correspondante comme décrit précédemment.

   Effets d’écrasements

   Successions d’aires de contact
2. 2/7

   Vue sur coupe Sens de rotation rp-ue.

   30572
3. 3 /?

   Coupe face à roue.
4. 4//

   Coupe sens de rotation roue.

   I

   Goupille de verrouillage.

   //F

   Coupe du dispositif vue de dessus.

   Roue libre.·

   Y?^,ant Engrenages 48 dents dinertie.

   Paliers.

   Brosse de graissage

   Sangle mét

   M iittinlinateur

   Crémaillère·

   Coulisseau matière cestidur.

   \ Châssis porteur.

   Coupe sur les éléments du dispositif