Système de freinage par pompe à déplacement positif Domaine Technique de l’invention :

La présente invention concerne un système de freinage et de réduction d'énergie cinétique d'un véhicule automobile ou tout autre moyen de transport de bien ou de personnes : voiture automobile, train, motocycle, avion,

Technique antérieure :

Les techniques antérieures consistent en : système de freinage par friction et pinçage d'un disque, comme le frein à disque utilisant des plaquettes ou le freinage par tambour en utilisant des segments, système de freinage par champ électromagnétique qui induit un champ pour diminuer et réduire la vitesse d'un disque métallique tournant, ainsi que d'autres système plus ou moins élaborés. Cependant, la technique de freinage par utilisation de la résistance d’un liquide mu par une pompe volumétrique entraînée à l’aide de l’énergie de l’axe de rotation de la roue de la machine en mouvement n'a jamais été utilisée à présent.

Exposé de l’invention :

La présente invention a pour but de réduire l'énergie cinétique, donc la vitesse d'un véhicule, par l'utilisation d'un système générant un moment de force inverse sur les roues par le pompage d’un liquide à l’aide d’une pompe à déplacement positif.

L’ensemble des éléments composant le système sont : une pompe volumétrique pour un nombre donné de roues (pompe à palettes, à engrenages ou autre), le système d’entraînement de la pompe, un ou plusieurs réservoirs de liquide utilisé dans le système, un ensemble de tubulures de différents diamètres avec des robinets, le liquide circulant dans les tubulures et le système d’actionnement.

La pompe peut avoir comme axe celui de la roue (enfilée directement dans l’axe de la roue) avec des fixations adéquates du corps de la pompe, ou peut être fixée sur le châssis de véhicule et couplée à l’axe de la roue par le moyen d’une chaîne métallique ou une courroie et entraînée par une roue (dentée pour la transmission avec une chaîne), cette roue est solidaire à l’axe de la roue et permettra de multiplier la vitesse angulaire de la roue du véhicule.

Les pompes sont connectées au réservoir (ou réservoirs) du liquide par un ensemble de tubulures et flexibles hydrauliques ; pour chaque pompe, le diamètre de la tubulure de refoulement est plus petit que celui de l’aspiration (un sixième par exemple) ; un ensemble de trois robinets actionnés par des moteurs électriques ou des vérins hydraulique sont positionnés sur les tubulures, ces trois robinets sont installés séparativement sur la tubulure de l’aspiration, la tubulure de refoulement et le dernier sur un by-pass qui relie les deux tubulures d’aspiration et de refoulement, dans le but de prévenir des pressions négatives importantes, une soupape est placée sur la conduite d’aspiration en aval de la vanne d’aspiration dans le sens réservoir pompe, cette soupape est tarée pour qu’elle s’ouvre au dessous d’une pression négative (dépression) donnée. Additivement aux composants de mécanisme qui agit sur la roue directement, un nombre donné de réservoirs sont installés pour recueillir et restituer le liquide qui circule dans l’ensemble des tubulures, chaque deux roues au minimum comportent un réservoir commun dans lequel les tubulures rentrent par le haut d’une façon symétrique pour permettre à leurs jets de se dissiper, des cloisons canalisent le liquide vers le fond et le stabilisent, les tubulures de refoulement sont situées vers le fond de réservoir, une soupape d’évacuation d’un surplus d’air pressurisé est prévue dans le haut du réservoir, ainsi qu’une ouverture dans la cloison de dissipation pour permettre à l’air de s’échapper vers le haut du réservoir, les jets du liquide sont contenus dans un bout de conduite perforée pour ne pas agiter le liquide du réservoir et pour dissiper d’avantage l’énergie du liquide, qui s’écoule ensuite au travers les perforations pour descendre vers le fond du réservoir. Le principe de fonctionnement du système repose sur la résistance créée par l’évacuation du liquide et qui agit sur l’organe moteur (impulseur) de la pompe volumétrique, qui, à son tour répercute cette résistance sur l’axe de la roue ; la pompe, en puisant une importante quantité de liquide de la tubulure de l’aspiration et en la faisant transiter par une section relativement réduite de la conduite de refoulement créera un moment important qui agit sur l’axe de la roue dans le sens inverse du sens de rotation initial, l’effort requis peut être obtenu en diminuant la section de passage dans la conduite de refoulement.

L’utilisation de système se fait comme suit :

Au repos, l’axe de la pompe doit bloquer la roue de la machine, donc la vanne de refoulement et de by passe restent fermées, tandis que celle de l’aspiration reste ouverte.

En marche normale des roues, et pour ne pas créer de la résistance au mouvement, les vannes de refoulement et d’aspiration sont fermées, et celle du by-pass ouverte, le liquide utilisé doit être lubrifiant pour la marche à sec des organes de la pompe, étant donné que les pompes à palettes ou à engrenages peuvent tourner à sec, en cas d’une pression négative importante, le clapet d’entrée d’air s’ouvre automatiquement pour pressuriser le système.

Pour utiliser le frein, on ouvre la vanne de l’aspiration et celle de refoulement tout en fermant celle de by-pass, pour freiner d’avantage, on agit sur la vanne de refoulement pour rétrécir d’avantage la section de passage en la fermant.

Le système décrit est rempli tout le temps par un liquide incompressible et lubrifiant, une jauge d’un niveau minimale est maximale seront installées, quelques mesures de pressions doivent êtres incorporées pour s’assurer de la non défectuosité du système ; l’actionnement de système peut être fait avec un levier et une pédale. Description sommaire des schémas :

Les schémas présentés sont en nombre de quatre, dont la première figure : Fig. 1 représente la vue en profil du système principal, avec la pompe volumétrique installée sur l’axe de la roue, avec la vue sur les flexibles et tubulures ainsi que les vannes, la seconde : Fig. 2 est un schéma synoptique d’un exemple d’implémentation, la troisième Fig. 3 expose le réservoir du liquide en deux vues : profil Fig. 3. B et face Fig. 3. A, et enfin, la quatrième Fig. 4, montre le même système avec une installation multipliant la vitesse angulaire de la poulie de la pompe

La figure Figl , représente une vue de profil du système principal comportant les organes créant le moment ainsi que les vannes et l’endroit de leur installation ;

Sur cette figure on y voit, le corps de la pompe à palettes 1 dans le premier plan, ainsi que l’axe de la pompe 16, qu’est en fait l’axe de rotation de la roue même 19, le 2 correspond au rotor de la pompe comportant les palettes coulissantes 3, en cas de pression importante au refoulement une soupape interne 4 s’ouvre pour permettre au liquide de retourner à l’aspiration, 5 et 6 représentent respectivement les raccordements de la pompe aux flexibles de l’aspiration 7 et de refoulement 15, le by-pass 8 relie la tubulure de refoulement à celle de l’aspiration, il comporte la vanne 9 pour ouvrir ou fermer le by-pass, 10 correspond à la soupape contre des dépressions excessives, la tubulure d’aspiration 12 est équipée d’une vanne 1 1 pour son isolement ou sa connexion avec la pompe, il est de même pour celle de refoulement 14, équipée d’une vanne 13 d’un moindre diamètre qui permet de manier le débit de refoulement, on y voit aussi sur cette figure la jante de la roue 18 en deuxième plan derrière le système, la pompe est supportée par un ensemble de supports qui permettraient une fixation vigoureuse sur le châssis du véhicule parmi eux on voit la fixation 17.

La figure : Fig. 2 montre un schéma synoptique d’un exemple d’implémentation sur un véhicule automobile sur quatre roues, on y voit ainsi ces quatre roues 11 , le système générant le moment 1 , ainsi que les réservoir de stockage et de restitution du liquide : 2 coté avant et 3 coté arrière ( ou l’inverse), ces réservoir sont reliés par une conduite 10 d’interconnexion pour faciliter l’opération de jaugeage du liquide, l’ensemble des vannes de refoulement et d’aspiration sont représentées par des schémas appropriés : 8 vanne de by-pass, 7 vannes de refoulement et d’aspiration, 9 clapet d’entrée d’air, les pompes volumétriques 1 sont reliées aux réservoir 2 et 3 par les tubulures de refoulement 4 et celle de l’aspiration 5, les sens d’écoulement sont indiqués par des flèches dirigées 6, 12 représente l’axe des roues qui est en même temps celui de deux pompes.

La figure Fig. 3 : comporte deux vues du réservoir 1 du liquide :

Fig. 3. A : une vue de face où on voit les deux tubulures de refoulement 4 en haut qui rentrent d’une façon symétrique dans le réservoir pour que leurs jets se neutralisent, un dispositif de cloisons 5, en pointillé, qui empêche le jet d’agiter le liquide et le conduit vers le fond, une ouverture 7 dans le haut de cette cloison pour évacuer l’air, en bas du réservoir on y voit les deux tubulures de l’aspiration 3 qui sortent vers les orifices des pompes, et pour que la pression de l’air entrée par le clapet d’entrée d’air de la tubulure de l’aspiration (10, Fig. 1 ) n’augmente pas pour déstabiliser la marche du système, une soupape de surpression 8 est installée sur le haut de chaque réservoir 1 , pour une stabilisation efficace de liquide dans le réservoir, un bout de tube perforé 6 contenant les jets des tubulures de refoulement 4 est installé entre les bouts de ces tubulures, la surface du liquide 2 doit être toujours en dessus de la génératrice supérieure de l’orifice de l’aspiration de la pompe (6, Fig. 1 ) d’au moins une vingtaine de centimètre pour permettre au liquide d’avoir une charge initiale et s’écouler facilement, la pressurisation de cette surface peut faciliter la réaction du système.

Fig. 3. B : vue de profil de réservoir 1 ou l’on voit les même articles qui apparaissent sur la vue de face, avec un détail sur leurs positionnement : on y voit ainsi les tubulures de refoulement 4, celles de l’aspiration 3, l’ouverture en haut de la cloison 7, la soupape de surpression 8, le niveau du liquide 2, avec un détail de la forme de la cloison 5 ainsi que le sens de la descente du liquide 9, le bout de tube perforé 6 est coaxial avec les conduites de refoulement 4.

La figure Fig. 4, représente une vue de profil du système principal comportant la pompe, le système de transmission de l’énergie (par courroie) de l’axe de la roue à la pompe, la roue entraînant la pompe, les vannes et l’endroit de leur installation.

Sur cette figure on y voit, le corps de la pompe à palettes 1 dans le premier plan, l’axe de la pompe 20 qui diffère de celui de la roue 19, le rotor de la pompe 2 comportant les palettes coulissantes 3, la soupape interne 4, 5 et 6 représentent respectivement les raccordements de la pompe aux flexibles de l’aspiration 7 et de refoulement 15, le by-pass 8 relie la tubulure de refoulement à celle de l’aspiration, il comporte la vanne 9 pour ouvrir ou fermer le by-pass, la soupape des dépressions excessives 10, la tubulure d’aspiration 12 est équipée d’une vanne 11 pour son isolement ou sa connexion avec la pompe, il est de même pour celle de refoulement 14, équipée d’une vanne 13 d’un moindre diamètre qui permet de manier le débit de refoulement, on y voit aussi sur cette figure la jante de la roue 18 en deuxième plan derrière le système, la pompe est supportée par un ensemble de supports qui la fixe sur le châssis du véhicule entre autre, on voit le support 17, pour la transmission de l’énergie de l’axe de la roue à la pompe, il y’a la courroie 21 qui est entraîner par la grande poulie 22, fixée et solidaire sur l’axe de la roue 16, la poulie d’entraînement de la pompe est derrière la pompe et n’apparaît pas sur cette figure.

Manière de réalisé l’invention

L’invention objet de ce mémoire peut être réalisée sur tout véhicule automobile ou autres moyen de transport de biens ou de personnes, se déplaçant sur terre, sur une voie carrossable ou sur le chemin de fer, ou dans les airs, d'une manière générale, le principe consiste à utiliser l’énergie de rotation des axes de la machine (voiture ou autre), pour animer un fluide d’un mouvement à l’aide d’une pompe volumétrique, qui crée un moment de force négatif sur les roues du véhicule par sa résistance à transiter dans une tubulure de refoulement d’une section moindre que celle de l’aspiration; les organes utilisés sont :

- Un pompe déplacement positif(à palettes ou à engrenages) dont l’axe est celui de la rotation de la roue, cette pompe, ou son installation doit produire un écoulement qui sorte d’une façon tangentielle par rapport à son corps.

- Un système de transmission de l’énergie (courroie ou chaîne).

- Un ensemble de robinets à commande hydraulique ou électrique pour faire marcher le système.

- Des tubulures pour l’aspiration, le refoulement et le by-pass, ainsi que des flexibles supportant jusqu’à 300 bars de pression.

- Un ou plusieurs réservoir pour contenir le liquide.

- Des soupape d’entrée et de sortie d’air.

- Une quantité du liquide qui transite par les tubulures du système dont l’unes des caractéristiques principale est la lubrification et l’incompressibilité.

- Un système d’actionnement du dispositif de freinage, composé de files pour la manoeuvre de vannes ou de tubulures hydrauliques, ainsi que des capteurs pour les pressions dans le dispositif.

Exemple : système de réduction de mouvement ou de freinage d’un véhicule automobile de tourisme composé des éléments énumérés dans le paragraphe précédent avec quatre pompes à palettes, une vanne au refoulement, une à l’aspiration et une du by-pass pour chaque pompe, un réservoir, une longueur suffisante pour la tuyauterie, des flexibles hydrauliques; la pompe est installée du coté intérieur de la roue à une distance suffisante de l’axe de cette dernière (la roue), l’axe de la pompe et l’axe de roue sont parallèle, la poulie de la pompe est couplée à une roue de transmission solidaire à l’axe de la roue (comme sur la figure Fig. 4) ; le réservoir commun pour les quatre roues avant et arrière sera logé dans une réservation derrière le moteur vers le coté ou l’espace et la disposition des autres éléments le permettent, le niveau bas du liquide dans cet réservoir est un peu en dessus de la génératrice supérieur de la tubulure de l’aspiration avec l’ensemble des tubulures remplies, les pompes sont reliées au réservoir par l’ensemble des tubulures, pour un véhicule de tourisme, le sens utilisé pour les grande vitesses c’est celui de la marche vers l’avant, toutes les vannes et soupapes sont mises en place comme exposé dans les paragraphes précédents, tous les by-pass sont mis en place pour le fonctionnement du dispositif lors de la marche normale du véhicule, une soupape est mise sur le haut du réservoir du liquide pour évacuer l’air en cas d’augmentation de pression dans le réservoir, cette soupape doit pouvoir être actionnée pour évacuer l’air en cas d’une opération de maintenance qui nécessite l’ouverture du bouchon du réservoir, une jauge ou des indication du niveau du liquide dans le réservoir est prévue pour une vérification du système (le liquide doit être incompressible, donc la pression de l’air n’influe pas sur le niveau du liquide).

Pour la commande du système, de multiple procédé peuvent être adoptés, la commande hydraulique est la plus conseillé pour des petits véhicules de tourisme ou de marchandise, tandis, que les grandes machines de transport de marchandise ou les trains, le système d’actionnement des vannes par moteurs électriques peut êtres la plus adapté, particulièrement les trains ;

Le même exemple peut être réaliser sur une autre machine : camion, train, bus.., une adaptation des diamètre des tubulures et des vannes est nécessaire, ainsi que la disposition des flexibles de refoulement et des orifices de sorties des pompes étant donné qu’on peut disposé le système de freinage pour une utilisation dans les deux direction (avant ou arrière), l’espace pour loger les réservoir du liquide et les chemins des tubulures sont aussi à adapter selon le cas.