Brevet FR2214842A1 — publié le 19740819

La présente invention concerne les véhicules à chenilles, du type utilisé, notamment, sur des surfaces enneigées. Elle concerne également les dispositifs destinés à assurer l'entraînement, la direction et le freinage de tels véhicules. On connaît déjà de nombreux véhicules chenillés munis de groupes moto-propulseurs d'un type classique c'est-à-dire comportant un différentiel autorisant une vitesse d'entraînement différente pour les deux chenilles. I1 s'avère toutefois que ces dispositifs et ces véhicules sont en général mal adaptés à une utilisation sur terrain enneigé, et présentent des inconvénients en ce qui concerne leur stabilité directionnelle en ligne droite et en virage. Par ailleurs, ces véhicules sont en général lourds et coûteux, ce qui empêche de les utiliser de façon courante, notamment pour le transport des personnes et/ou de marchandises dans des stations de sports d'hiver ou dans d'autres applications. L'un des buts de cette invention est de réaliser un dispositif d'entrai- nement, de direction et de freinage destiné à équiper un véhicule à chenilles et qui, tout en étant d'un prix de revient faible et d'un fonctionnement particulièrement fiable, permette de remédier aux inconvénients précités des dispositifs connus. Un autre but de cette invention est de concevoir et réaliser un véhicule dont la construction soit particulièrement adaptée à une utilisation sur terrain enneigé, gras, sablonneux ou marécageux, ce véhicule pouvant toutefois bien entendu se déplacer sur des terrains non enneigés ou sur route. Elle a pour objet un ensemble moto-propulseur et directionnel pour véhicule à chenilles, comprenant un moteur, un dispositif de transmission à rapport variable et des moyens de direction, caractérisé en ce que le dispositif de transmission est du type à variation continue du rapport de transmission et comprend deux poulies primaires entraînées à partir du moteur et coopérant chacune avec une courroie pour entraîner deux poulies secondaires reliées à des barbotins engrenant avec les chenilles, des moyens de commande et d'actionnement étant prévus pour pouvoir agir sélectivement sur chaque poulie primaire, de façon à modifier la vitesse d'entraînement de la chenille associée et assurer ainsi un changement de direction du véhicule dans un sens ou dans l'autre. Suivant une deuxième caractéristique, il est prévu des moyens de freinage pour bloquer la chenille correspondant à la poulie primaire sur laquelle agissent les moyens de désolidarisation, afin de diminuer le rayon de braquage du véhicule. I1 est également prévu suivant une autre caractéristique des moyens pour simultanément accroître la liaison d'entraînement entre la poulie primaire sur laquelle n'agissent pas les moyens de désolidarisation, et la courroie d'entraînement, afin d'assurer le braquage du véhicule à l'arrêt et diminuer le rayon de braquage. La commande de ces divers moyens est de préférence réalisée à partir de deux leviers correspondant chacun au braquage dans un sens. L'invention a également pour objet un véhicule à chenilles destiné notamment à se déplacer sur un terrain enneigé et pouvant comporter application de l'ensemble que l'on vient de définir, ce véhicule présentant par ailleurs un certain nombre d'autres caractéristiques originales. En particulier, chaque chenille comprend deux bandes porteuses parallèles reliées sur leurs faces externes par des éléments destinés à entrer en contact avec le sol, et sur leurs faces internes par des organes remplis santsimultanément plusieurs fonctions et notamment : guidage des roues de support de la chenille, et engrènement avec la denture de la roue dentée ou du barbotin qui constitue l'organe d'entraînement de cette chenille. Suivant une autre caractéristique, chaque roue de support est portée par un bras monté rotatif sur le châssis du véhicule, des amortisseurs tels que des plots en élastomère étant interposés entre une partie de ce châssis et une partie du bras de suspension. L'invention va être mieux explicitée dans la description qui va suivre, faite en se référant aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels - la Fig. 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un véhicule suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue en plan avec arrachement d'un tel véhicule - la Fig. 3 est un schéma du dispositif d'entraînement, de direction et de freinage du véhicule représenté aux Fig. 1 et 2 - les Fig. 4 et 5 sont deux vues partielles représentant le schéma de la Fig. 3 dans deux autres états successifs - la Fig. 6 est une vue partielle en perspective d'une portion de la chenille du véhicule - la Fig. 7 est une vue partielle également en perspective représentant le montage d'un bras de suspension du véhicule. On va tout d'abord se référer aux Fig. 1 et 2 pour décrire dans son ensemble la structure d'un véhicule V suivant l'invention. Ce- véhicule comprend un châssis 1 réalisé sous la forme d'une poutre métallique de section rectangulaire, cette poutre étant constituée par des tubes carrés en acier étiré, à savoir par des longerons 2, des traverses 3 et des montants 4. Ce châssis porte une plate-forme 5 sur laquelle sont fixés des sièges 6 et des éléments 7 de maintien destbagages, un poste de pilotage 8 disposé à l'avant du véhicule et comprenant un pupitre de commande 9, un siège 10 pour le conducteur et des organes de commande que l'on décrira plus en détail dans la suite, enfin des panneaux latéraux 11 et arrière 12 destinés à protéger et masquer les organes mécaniques disposés à l'intérieur de la poutre châssis. Ces organes mécaniques qui ne seront pas décrits en détail comprennent essentiellement, comme on le voit mieux sur les Fig. 2 et3, un moteur 20 à combustion interne disposé verticalement et longitudinalement à l'avant du châssis, à peu près en-dessous et légèrement en arrière du poste de pilotage. Le vilebrequin de ce moteur entraîne à vitesse constante par l'intermédiaire d'un embrayage centrifuge, un arbre de transmission 21-qui s'étend axialement sur une partie importante de la longueur du véhicule et qui porte à son extrémité arrière un pignon conique 22 susceptible d'engréner avec l'un ou l'autre des deux pignons coniques 23, 24 d'un inverseur 25 monté sur un arbre moteur transversal 26 portant les poulies primaires 50, 150, d'un dispositif à variation continue du rapport de transmission, par exemple du type connu sous la marque "Variomatic". On aperçoit sur cette même Fig. 2 les réservoirs à combustible 27, la batterie 28 et la tubulure d'échappement 29 du moteur. On voit sur les Fig. 2et 7 que chaque roue 30 de support de chenille, du type à pneumatique, est portée par un bras de suspension 31 monté oscillant sur un essieu 32 solidaire du châssis. Chaque bras de suspension comporte sur sa face supérieure une plaque 33 destinée à coopérer avec un plot en élastomère 34 porté par une console 35 elle-même solidaire du châssis, Par ailleurs, il est prévu de préférence un amortis-seur à friction, connu en soi, disposé en bout de l'essieu, et destiné à freiner les débattements angulaires du bras. Une roue de tension réglable 36 sert de roue de renvoi pour chaque chenille 40. Chaque chenille 40 (Fig. 6) est constituée par deux bandes porteuses 41a, 41b en caoutchouc renforcé, par exemple, par des fibres ou des élements textiles en polyester ou autre, reliées entre elles sur leurs faces externes par des éléments 42 destinés à entrer en contact avec le sol et constitués dans l'exemple représenté par des barrettes en alliage léger de section carrée ou rectangulaire. Ces barrettes sont fixées sur les bandes porteuses par des ensembles à boulons et écrous 43 en saillie sur la surface externe de la barrette, des plaquettes de serrage 44 étant prévues sur les faces internes des deux bandes.Ces deux bandes sont par ailleurs reliées sur leurs faces internes par des éléments 45 qui comportent, à leurs extrémités,des pattes 46 d'accrochage et de fixation sur les bandes et sur les barrettes 42, et qui délimitent dans leur partie centrale des surfaces 47 de guidage des roues de support, ainsi que des surfaces 48 d'engrènement avec la denture du barbotin. Suivant un mode de réalisation préféré, la zone d'engrènement est simplement constituée par une surface hémi-cylindrique. Les éléments 45 ou guide-pneu sont de préférence réalisés en alliage coulé AU 5 GT, ayant subi un traitement thermique avant usinage. On va maintenant décrire plus en détail le dispositif d'entraînement, de direction et de freinage qui est associé à ce véhicule et qui est représenté aux Fig. 3, 4 et 5. Etant donné la construction symétrique de ce dispositif, on utilisera des références numériques décalées de 100 pour désigner les éléments correspondant respectivement aux deux côtés gauche et droit du véhicule. Sur le schéma de la Fig. 3, on peut voir l'extrémité de l'arbre de transmission longitudinal 21 ainsi queson pignon conique 22, l'inverseur 25 actionné par un levier (non représenté) et solidaire en rotation d'un arbre moteur 26 portant à ses deux extrémités les deux poulies primaires 50 et 150.Ces deux poulies primaires 50, 150 entraînent chacune au moyen d'une courroie trapézoidale 51, 151 une poulie secondaire 52, 152 solidaire d'une roue dentée 53, 153 appelée barbotin qui engrène avec la chenille associée. Chacune des deux poulies primaires 50, 150 comprend, comme connu en soi, deux flasques 55, 56 délimitant entre eux une gorge 57 de section triangulaire et pouvant être déplacés axialement l'un par rapport à l'autre. Les moyens mis en jeu pour éloigner ou rapprocher le flasque 56 comprennent des masselottes 57 soumises à l'action de la force centrifuge et deux chambres 58, 59 séparées par une cloison souple 60, dans lesquelles on peut sélectivement admettre soit la pression atmosphérique soit une dépression. Un tel agencement étant bien connu dans la technique n'a été représenté que schématiquement. La partie commande de ce dispositif comprend une électro-vanne centrale 61 qui est également représentée de façon schématique et qui est reliée par un conduit 62 à une source de dépression convenable, par exemple un réservoir et une pompe à vide entraînée par le moteur du véhicule. Elle est reliée également à la pression atmosphérique par un conduit 63 et comporte deux obturateurs 64, 164 commandés par deux électro-aimants 65, 165 qui agissent à l'encontre de la force de rappel exercée par la pression atmosphérique et par un organe élastique. Apartir de de cet électro-vanne s'étendent deux conduits 66 et 166.Le conduit 66 se subdivise en deux conduits 67, 168 reliés respectivement à la chambre extérieure 59 de la poulie de gauche 50 et à la chambre intérieure 158 de la poulie de droite 150, tandis que l'autre conduit 166 est relie par deux conduits 167, 68 à la chambre extérieure 159 de la poulie de droite et à la chambre intérieure 58 de la poulie de gauche. Les branches 68 et-168 de ces conduits reliées respectivement aux chambres intérieures sont par ailleurs commandées chacune par une soupape ou une vanne 69, 169 à commande électro-magnétique. Le dispositif de manoeuvre et de commande comprend deux leviers 70, 170 respectivement gauche et droit, disposés à l'avant du véhicule dans le poste -de pilotage et qui tendent à être ramenés dans leur position de repos par des ressorts 71, 171. Ces leviers peuvent occuper plusieurs positions successives et actionner chacun, dans ces diverses positions - un interrupteur 72 placé dans le circuit de l'électro-aimant 65 - la tige 73 d'un maître-cylindre 74 alimentant un frein 76 placé dans le barbotin 53. Ce frein peut être un frein à tambour classique. Sur le maître- cylindre 74 est prévu un contacteur 75 placé dans le circuit d'alimentation de la bobine de l'électro-vanne 169 et qui se ferme lors de la mise en pression du maître-cylindre. Le fonctionnement d'un tel véhicule va essentiellement se ramener à la description du fonctionnement de son ensemble d'entraînement, de direction et de freinage représenté aux Fig. 3 à 5. Sur le schéma de la Fig. 3, les deux leviers de commande 70, I70 sont en position de repos ; les interrupteurs 72, 75; 172, 175 sont alors en position d'ouverture, de sorte qu'auctlne dépression n'est transmise aux chambres des poulies primaires du dispositif de transmission. La position de l'inverseur 25 étant choisie de façon à obtenir soit l'entraînement en marche avant, soit l'entraînement en marche arrière, aussi longtemps que les deux leviers de commande demeurent dans la position de repos de la Fig. 3, le véhicule se déplace en ligne droite.Ce sont les masselottes 57, 157 qui, soumises à l'action de la force centrifuge maintiennent les flasques mobiles des poulies en pression sur les flancs des courroies. Le véhicile avance alors en ligne droite, la tenue de cap étant d'autant plus ferme que la vitesse du véhicule est élevée, ce qui constitue bien entendu un résultat particulièrement avantageux. Pour obtenir un déplacement en virage à rayon de courbure relativement important, le conducteur exerce simplement une traction sur le levier de direction situé vers l'intérieur du virage qu'il désire effectuer. Si l'on suppose que ce virage doit être effectué vers la gauche c'est le levier 70 représenté sur la Fig. 4 qui est déplacé ce qui provoque la fermeture de l'interrupteur 72, et le déplacement de l'obturateur 64 dans un sens tel que la chambre extérieure 59 de la poulie gauche 50 du dispositif de transmission tend à être mise en dépression, et tend par conséquent à agir à l'encontre de l'action des masselottes pour écarter le flasque mobile du flasque fixe de cette poulie.La courroie 51 se détend alors et glisse librement entre les deux flasques, provoquant ainsi une désolidarisation entre la chenille intérieure et l'ensemble moteur de sorte que la chenille extérieure continuant à être entraînée, le véhicule vire à gauche. Si l'on désire obtenir un rayon de braquage plus faible, le conducteur exerce une action plus forte sur le même levier, ce qui provoque l'actionnement du maitre-cylindre 74 et le serrage du frein 76. Simultanément, l'interrupteur 75 se ferme commandant ainsi l'ouverture de l'électro-vanne 169 et l'alimentation de la chambre intérieure 158 de la poulie primaire droite 150. Ces deux actions ont pour résultat de bloquer complètement la chenille gauche et d'accroître au contraire la pression de serrage exercée par les flasques 155, 156 de la poulie droite 150 sur la courroie de transmission 151, de sorte que cette chenille droite demeure motrice même à l'arrêt du véhicule, lorsque les masselottes 157 n'exercent aucune action de serrage sur le flasque mobile. On voit donc que l'on a réalisé successivement la désolidarisation de la chenille gauche et du dispositif d'entraînement, le blocage de cette chenille gauche et un entraînement accru de la chenille droite ce qui se traduit bien en pratique par une diminution du rayon de braquage, puisque toute la puissance motrice agit alors sur une seule chenille et que le- véhicule pivote pratiquement sur l'autre chenille. On comprend que si le conducteur agit simultanément sur les deux leviers de commande 70, 170 et amène ces deux leviers dans la position représentée pour le levier gauche sur la Fig. 5, on obtient un freinage effi cace du véhicule, de l'ordre de 7 m/s/s pour une. vitesse de 30 km/h. On peut par ailleurs prévoir un circuit de freinage de secours commandé par une pédale qui agit de façon indépendante suries tambours de freinage incorporés à des roues porteuses On peut également prévoir un frein à commande mécanique et crémaillière agissant sur les tambours des barbotins de façon à assurer l'immobilisation à l'arrêt. L'adaptation du dispositif de- transmission automatique du type "Vario matit" assure en dehors de sa fonction habituelle de variation de vitesse une fonction de direction particulièrement simple et efficace, dont la tenue de cap en ligne droite est sensiblement améliorée par rapport à celle des dispositifs de direction classiques et qui permet d'obtenir un rayon de braquage variable suivant les conditions d'utilisation du véhicule. Par ailleurs, le freinage est également obtenu de façon simple et il est commandé au moyen des mêmes organes qui assurent la commande de direction; la réalisation des moyens de suspens ion ainsi que la construction de la chenille elle-meme permettent d'obtenir un prix de revient particulière ment faible compte tenu de la robustesse et de la fiabilité de l'ensemble. En particulier la construction des chenilles est particulièrement avantageuse. Les éléments 45, coulés en alliage léger assument en effet plusieurs fonctions : ils guident les roues de support. 30, engrènent avec le barbotin 53 ou 153 et servent de plus à assurer le renforcement des barrettes tubulaires 42 dans une zone soumise aux efforts maximaux.Grâce à ces éléments 45, ces efforts sont transmis aux roues de support et les barrettes, bien que de construction légère résistent très bien à des conditions d'utilisation difficiles. Les têtes des boulons 43 servent de crampons d'accrochage sur le sol, Par ailleurs des vis 43b prenant appui sur la face interne des barrettes tubulaires solidarisent les éléments 45 des barrettes assurant ainsi le renforcement de ces dernières dans leur zone soumise à la flexion maximale. Grâce à ces diverses caractéristiques, un véhicule selon l'invention peut avoir des performances très intéres-santes, telles que par exemple - poids 950 kg - charge utile 500 à 800 kg. Avec un moteur de 1 289 cm3 tournant à un régime réglé à 3 800 t/mm la vitesse du véhicule peut être choisie dans une gamme de 30 à 45 km/h environ, en choississant convenablement le nombre de dents des barbotins. I1 est à noter à ce sujet que les roues de tension réglables autorisent cette adaptation. Bien entendu une augmentation du régime permettrait d'obtenir des vitesses supérieures. Bien entendu, le véhicule suivant l'invention peut subir de nombreuses adaptations, notamment en ce qui concerne la réalisation pratique de ses diverses parties ou bien la forme de sa superstructure, sans pour autant sortir du cadre du présent br-evet. R EVE NDICA TIONS 1 - Ensemble moto-propulseur et directionnel pour véhicule- à chenilles, comprenant un moteur, un dispositif de transmission à rapport variable et des moyens de direction, caractérisé en ce que le dispositif de transmission du type à variation continue du rapport de transmission comprend deux poulies primaires (50, 150) entraînées à partir du moteur et coopérant chacune avec une courroie (51, 151) pour entraîner deux poulies secondaires (52, 152) reliées à des barbotins (53, 153) engrenant avec les chenilles, des moyens de commande et d'actionnement étant prévus pour pouvoir agir sélectivement sur chaque poulie primaire de façon à modifier la vitesse d'entraînement de la chenille associée et assurer ainsi un changement de direction du véhicule dans un sens ou dans l'autre. 2 - Ensemble moto-propuls-eur et directionnel suivant la revendication 1, dans lequel chaque poulie primaire comprend un flasque fixe et un flasque mobile, un régulateur centrifuge tendant à rapprocher le flasque mobile du flasque fixe lorsque la vitesse de rotation de la poulie primaire augmente et un dispositif à pression différentielle agissant sur le flasque mobile pour le rapprocher ou l'éloigner du flasque fixe, caractérisé en ce que le dispositif à pression différentielle (58,-60 ; 158- 160) est alimenté par l'intermédiaire d'un distributeur central (61) commandé par deux leviers de direction (70, 170) pouvant occuper chacun au moins deux position, à savoir une première position ou position de repos correspondant au déplacement en ligne droite du véhicule et, une deuxième position dans laquelle un levier (70) provoque l'actionnement du distributeur central (61) pour alimenter le dispositif à dépression associé de telle façon que la poulie primaire correspondante (50) soit désolidarisée au moins partiellement de sa courroie (51). 3 - Ensemble moto -propulseur et directionnel suivant la- revendication 2, caractérisé en ce que chaque levier (70, 170) peut occuper une troisième position dans laquelle il provoque le serrage d'un frein (76) associé au barbotin (53, 153) situé du même côté. 4 - Ensemble moto-propulseur et directionnel suivant la revendication 3, caractérisé en ce que dans ladite troisième position chaque levier (70, 170) commande de plus le dispositif à pression différentielle de la poulie primaire opposée (150, 50), dans le sens qui provoque le serrage du flasque mobile de cette poulie. 5 - Ensemble moto-propulseur et direction suivant 11 une quelconque des revendication 2 à 4, caractérisé en ce que chaque dispositif à pression différentielle comprend deux chambres (58, 59 ; 158, 159) séparées par une cloison (60, 160), et raccordées chacune à un conduit (67, 68 ;; 167, 168) relié au distributeur central (61), de façon à pouvoir être mises sélectivement à la pression atmosphérique ou en dépression, les conduits (67, 168 et 167, 68) raccordés respectivement à la chambre extérieure de l'un des dispositifs et à la chambre intérieure de l'autre dispositif comprenant un tronçon commun (66, 166) relié à une sortie du distributeur central (61), chaque conduit (68, 168) raccordé à une chambre intérieure (58, 158) comportant une vanne supplémentaire (69, 169) commandée par le levier (170, 70) opposé lorsque ce derniér est amené dans sa troisième position. 6 - Ensemble moto-propulseur et directionnel suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le distributeur central (61) est une électro-vanne à deux obturateurs (64, 164) commandés chacun par un électro-aimant (65, 165), le circuit d'alimentation de chaque électroaimant comportant un interrupteur (72, 172) actionné par un levier (70, 170). 7 - Ensemble moto-propulseur et directionnel suivant les revendications 3 à 5 dans leur ensemble, caractérisé en ce que dans sa troisième position le levier (70, 170) actionne un maître - cylindre de frein (74, 174) équipé d'un contacteur (75, -175) placé dans le circuit de commande de l'électro- vanne supplémentaire associée (169, 69). 8 - Véhicule à chenilles comprenant un châssis, un ensemble motopropulseur et directionnel de préférence tel que défini dans les revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque chenille (40) comprend deux bandes (41a, 41b) de caoutchouc renforcé, reliées sur leurs faces externes par des barrettes (42), des éléments (45) étant fixés sur les faces internes des bandes en face des barrettes (42), ces éléments délimitant des surfaces (47) de guidage pour des roues de support (30) et des surfaces (48) d'engrènement avec le barbotin (53). 9 - Véhicule suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les barrettes (42) sont des tubes en alliage léger et leurs organes de fixation (43) constituent de préférence des crampons en saillie sur la face des barrettes qui est en contact avec le sol. d'autres organes de fixation (43b) étant prévus, de préférence, entre chaque élément (45) et la face adjacente de la barrette (42) associée. 10 - Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les éléments (45) sont coulés en alliage léger et sont fixés par des-pattes latérales (46) sur les bandes (41a, 41b) leur surface d'engrènement (48) présentant de préférence une forme convexe hémi-cylindrique. 11 - Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que chaque roue de support (30) est portée par un bras de suspension (31) articulé à l'extrémité d'un essieu solidaire du châssis du véhicule, les moyens amortisseurs comprenant de préférence un plot en élastomère placé entre le bras de suspension et le châssis et éventuellement un amortisseur à friction placé en bout de l'essieu. 12 - Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis (1) constitué par une poutre de section carrée ou rectangulaire à éléments longitudinaux (2), transversaux (3) et verticaux (4), à l'intérieur duquel sont montés l'ensemble moto-propulseur et directionnel et sur lequel sont fixés un poste de pilotage (8), une plate-forme (5) et des panneaux latéraux (11) et arrière (12).