Brevet FR2424842A1 — publié le 19791130

La présente invention due à la collaboration de Monsieur Robert MICHEL se rapporte a un dispositif d'articulation pour des véhicules comprenant plusieurs éléments articulés, en particulier pour un véhicule de transport en commun comprenant un élément avant pourvu d'au moins deux essieux dont l'un est directeur et un élément arrière ou remorque à un seul essieu moteur. En général, sur des véhicules de transport en commun du type articulé, les organes de propulsion sont disposés sous le plancher de l'élément avant du véhicule. Cela implique une hauteur de plancher relativement élevée qui diminue l'accessibilité du véhicule. C'est la raison pour laquelle on a également déjà proposé d'installer les organes de propulsion dans la remorque, de préférence dans la partie arrière de cette dernière, ce qui permet d'obtenir une faible hauteur de plancher pour l'ensemble du véhicule. Pour éviter une transmission allant de la partie arrière de la remorque à l'élément avant du Véhicule, à travers l'articulation du véhicule, il est alors avantageux de choisir l'essieu unique de la remorque comme essieu propulseur de l'ensemble du véhicule. Ce mode de propulsion présente toutefois l'inconvénient que sur des trajets en courbe, l'angle formé par les axes longitudinaux des deux éléments du véhicule, appelé ci-après "angle de flambage", tend à augmenter sous l'effet de la poussée exercée par la remorque sur l'élément avant tant en phase d'accélération qu'en phase de freinage.L'essieu arrière de l'élément avant du véhicule subit ainsi des efforts latéraux qui peuvent devenir tres élevés lors des démarrages en virage serré et peuvent même être dangereux si des défauts d'adhérence se manifestent entre les pneus de cet essieu et le sol, auquel cas le guidage latéral de cet essieu n'est plus assuré, On R déjà cherché à remédier à cet inconvénient par l'utilisation d'un ensemble de vérins bloquant l'articulation en cas de détresse. I1 s'agit là d'un dispositif de sécurité qui n'entre en action que dans des cas extrêmes et supprime alors la mobilité que l'articulation procure à la remorque par rapport à l'élément avant du véhicule. Ce dispositif connu n'est pas satisfaisant du fait qu'il n'intervient pas en permanence, quelle que sait la valeur de l'angle de flambage du véhicule, pour réduire les efforts latéraux exercés sur l'essieu arrière de l'élément avant du véhicule La présente invention a pour objet un dispositif d'articulation remédiant aux inconvénients de ce dispositif connu et permettant de compenser à tout moment le déséquilibre de flambage du véhicule par l'introduction, au niveau de l'arti- culation du véhicule, d'un moment de forces ayant pour action de décharger l'essieu arrière de l'élément avant du véhicule des forces latérales pour transférer ces dernieres aux essieux extrêmes du véhicule, crest- -dire à l'essieu unique de la remorque et à l'essieu avant de l'élément avant du véhicule. Le dispositif d'articulation conforme à l'invention comprend un ensemble de quatre vérins disposés deux à deux de part et d'autre de l'axe longitudinal du véhicule, symétriquement par rapport au centre de l'articulation du véhicule et articulés d'une part deux à deux sur la structure de l'élément avant et sur la structure de l'élément arrière ou remorque du véhicule et, d'autre part, sur un support transversal de l'articulation du véhicule. Ce support est relié aux structures de l'élément avant et de la remorque de ma nière que la médiatrice de la droite joignant les deux points d'articulation des quatre vérins sur ledit support forme, quel que soit l'angle de flambage, approximativement la bissectrice de cet angle de flambage.Le dispositif d'articulation conforme à l'invention comprend, en outre, un circuit de régulation assurant une alimentation desdits vérins en fonction de l'angle de flambage du véhicule de manière que lesdits verins compensent à tout moment les efforts latéraux exercés sur l'essieu arrière de l'élément avant du véhicule sous la poussée de la remorque. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, ledit circuit de régulation assure une alimentation desdits vérins non seulement en fonction de l'angle de flambage du véhicule, mais également de la poussée exercée par la remorque sur l'élément avant du véhicule. En se référant au dessin annexé, on va décrire ci-après plus en détail plusieurs exemples de réalisation illustratifs et non limitatifs du dispositif d'accouplement conforme & l'invention; sur ce dessin la fig, l est une vue d'ensemble schématique d'un véhicule équipé d'un dispositif dlarticulatlon conforme à l'invention; la fig. 2 représente, à plus grande échelle, un mode de réalisation d'un dispositif d'articulation suivant l'invention, avec une partie du circuit de régulation de l'alimentation des vérins de ce dispositif; les fig. 3, 4 et 5 représentent trois modes de réalisation d'un circuit de compensation de pression du circuit de relation d'alimentation des vérins du dispositif d'articulation;; la fig. 6 représente un mode de réalisation d'un dispositif de détection de la poussée de la remorque sur l'élément ayant du véhicule articulé; la fig. 7 représente une variante simplifiée du dispositif d'articulation et de son circuit de régulation. Le véhicule articulé illustré par la fig. 1, par exemple un Bua articulé, se compose d'un élément avant l et d'un élément arrière 2 ou remorque. L'élément avant l comprend un essieu avant 3 directeur et un essieu arrière 4. La remorque 2 comprend un essieu unique 5 moteur assurant la propulsion de l'ensemble du véhicule sous l'action d'un moteur 6 installé à l'extrémité arrière de la remorque 2. L'élément avant l et la remorque 2 sont reliés l'un à l'autre à l'aide d'un dispositif d'articulation 7 dont une partie es reliée à la structure 8 de l'élément avant 1 et l'autre partie i la structure 9 de la remorque 2. Les habitacles de l'élément avant l et de la remorque 2 du véhicule sont, de façon connue en soi, reliés l'un à l'autre par un soufflet 10. Le dispositif d'articulation 7 est représenté plus en détail sur la fig. 2. Ce dispositif comprend une rotule il solidaire de la structure 8 de l'élément avant du véhicule. Cette structure 8 est représentée sous la forme de deux longerons 12, 13 et d'une traverse 14. La structure 9 de la remorque, représentée également sous forme de deux longerons 15, 16 et d'une traverse 17, porte un cavalier 18 dfinissant une cavité sphérique destinée à recevoir la rotule Il, Le cavalier 18 porte lui-même une plate-forme 19 essentiellement constituée par une poutre-support 20 transversale articulée sur le cavalier 18 suivant un axe vertical colnci- dant avec le centre de la rotule 11. Au cours du déplacement du véhicule suivant une trajectoire courbe, la plate-forme 19 tourne autour de l'axe d'articulation vertical précité de manière que la perpendiculaire élevée sur l'axe 21 de la poutre-support 20 audit axe d'articulation vertical forme à tout moment approximati repent la bissectrice de l'angle de flambage a formé par l'axe longitudinal 22 de l'élément avant et l'axe longitudinal 23 de l'élément arrière du véhicule. Cet angle de flambage est mesuré par la position de la structure de remorque 9 par rapport à la structure 8 de l'élément avant, à l'aide d'un-capteur 24. Quatre vérins 25, 26, 27 et 28 sont installés en position symétrique autour de la rotule 11, entre la structure 8 de l'élément avant et la structure de remorque 9, d'une part, et la poutre-support 20, d'autre part. Les deux vérins 25 et 26 sont articulés par deux rotules 29, 30 sur la traverse 17 de la structure de remorque 9 et par deux rotules 31, 32 sur la poutre-support 20 de manière à occuper une position symétrique par rapport i l'axe longitudinal 23 de la remorque. De mêmef les deux vérins 26 et 28 sont articulés par deux rotules 33, 34 sur la traverse 14 de la structure 8 de l'élément avant et par les deux rotules 31 et 32 sur la poutre-support 20 de manière à occuper une position symétrique par rapport à l'axe longitudinal 22 de l'élément avant 8 du véhicule. Les grandes chambres 25A et 26A et les petites chambres 25B et 26B des deux vérins 25, 26 situés d'un côté de l'axe longitudinal 22, 23 du véhicule sont reliées respectivement entre elles par deux conduits respectivement 36, 35. 36. De la même manière, les grandes chambres 27A et 28A et les petites chambres 27B, 28B des deux vérins 27, 28 situés de l'autre côté de l'axe longitudinal 22, 23 sont reliées entre elles par deux conduits respectivement 37, 38. L'alimentation des quatres vérins 25, 26, 27 et 28 s'effectue ainsi par quatre conduits 35, 36, 37 et 38, Les quatre conduits 35, 36, 37 et 38 sont reliés à quatre orifices respectivement E, B, C et F d'un distributeur 39 a six orifices et deux positions, du type à commande par électro-aimant à un enroulement et à rappel par ressort. Dans la position de repos du distributeur 39, les conduits 35 et 38, d'une part, et les conduits 36 et 37, d'autre part, communiquent l'un avec l'autre. Dans l'autre position du distributeur 39, c'est-à-dire la position d'excitation de l'électro-aimant, le conduit 35 communique avec le conduit 37 et le conduit 36 communique avec le conduit 38. Par tailleurs, dans cette position d'excitation, les quatre conduits 35, 36, 37 et 38 sont reliés par les deux autres orifices A et D du distributeur 39 à un circuit de compensation de pression qui sera décrit ci-apres. Enfin, chacun des conduits 35, 36, 37 et 38 est relié à la bache par un clapet de non-retour taré 40 et deux pompes de gavage 41 sont reliées aux deux conduits 35, 36, d'une part, et aux deux conduits 37, 38, d'autre part, chaque fois en passant par un clapet de non-retour 42. La situation de repos correspond à un angle de flambage nul ou inférieur à une valeur prédéterminée. Dès que cet angle de flambage dépasse la valeur prédéterminée, le capteur 24 produit un signal de commande envoyé à l'électro-aimant du distributeur 39 pour amener ce dernier à sa position d'excitation dans laquelle les petites chambres 25B et 26B des vérins 25 et 26 communiquent avec les grandes chambres 27A et 28A des vérins 27 et 28, et les grandes chambres 25A et 26A des vérins 25 et 26 communiquent avec les petites chambres 27B et 28B des vérins 27 et 28. De plus, comme déjà mentionné, tous les conduits, donc toutes les chambres des vérins, sont reliés dans cette position d'excitation du distributeur 39, par les orifices A et D, un circuit de compensation. Ce circuit de compensation peut être réalisé suivant plusieurs variantes illustrées par les fig. 3, 4 et 5. Toutes ces variantes ont en commun un distributeur à quatre orifices et trois positions, référencé 43. Ce distributeur 43 qui est du type à commande par électro-aimant à deux enroulements agissant en sens contraire et à rappel par ressort en position de repos est amené dans l'une ou l'autre de ces deux positions d'excitation en fonction du signe de l'angle de flambage détecté par le capteur 24 (fig. 2). Les deux orifices A et D sont reliés aux orifices correspondants du distributeur 39. En position de repos du distributeur 43, les deux orifices A et D communiquent l'un avec l'autre, tandis que dans les deux positions d'excitation, les deux orifices A et D sont reliés directement ou de façon croisée aux deux autres orifices G et H. Ces deux orifices G et H sont reliés à la partie restante du circuit de compensation. On va decrire ci-après trois variantes de réalisation de ce circuit de compensation. Selon la fig. 3, les deux orifices G et H du distributeur 43 sont reliés, l'un à un accumulateur oléopneumatique 44 et l'autre à la bache. En position de repos du distributeur 43, l'accumulateur 44 est relié à la bache. Dans les deux positions d'excitation du distributeur 43, dans lesquelles ce dernier est amené pour un angle de flambage déterminé, en fonction du signe de cet angle, les deux orifices G et H sont reliés directement ou de façon croisée aux orifices A et D. Par conséquent, du fait qu'en cas de flambage, le distributeur 39 (fig. 2) est également excite, les chambres des vérins dont le volume diminue lors de la mise en virage du véhicule communiquent avec l'accumulateur 44 et remplissent ce dernier. La décharge de l'accumulateur 44 est obtenue par remise en ligne droite du vehicule. Les chambres des vérins dont le volume a augmenté lors de la mise en virage ont été alimentées par la pompe de gavage 41 (fig. 2). L'accumulateur 44 est dimensionné et préchargé de façon à produire, lors de son remplissage, une pression proportion- nelle à l'angle de flambage. Ce montage ne tient pas compte de la valeur de la poussée P exercée à tout instant par la remorque sur l'élément avant du véhicule, mais la compensation obtenue est telle qu'elle se rapproche, lorsque l'angle de flambage est maximal, de la valeur nécessaire à compenser le couple produit par la remorque sur l'élément avant du véhicule sous l'effet de la poussee maximale. Selon la fig. 4, l'orifice G du distributeur 43 est relié a une pompe hydraulique 45, l'orifice H étant relié a la bache, La pression fournie par la pompe 45 est controlée par un régulateur de pression 46 qui relie le côté refoulement de la pompe 45 à la bache en assurant entre les deux orifices G et H une différence de pression contrôlée. Cette différence de pression est contrôlée par l'alimentation de l'electro- aimant de réglage du régulateur de pression 46 avec un courant électrique produit en tenant compte à la fois de la valeur de l'angle de flambage et de la poussée de la remorque sur l'élément avant du véhicule d'une manière décrite ciaprès. Tant que l'angle de flambage est nul ou inférieur à une yaleur prédéterminée, l'electro-aimant du régulateur 46 n'est pas alimenté et le régulateur de pression 46, complétement ouvert, permet à la pompe 45 de se décharger dans la bache sans perte de charge, Par contre, dès que survient un angle de flambage notable et qu'une poussée est exercée par la remorque sur l'élément avant du véhicule, l'excitation de l'electro-aimant provoque une fermeture du régulateur de pression 46 de sorte que la pompe 46 assure, par l'interme- diaire du distributeur 43 amené dans l'une ou l'autre de ses positions d'excitation sous l'action du détecteur 24 et du distributeur 39 amené en position d'excitation par ce meme détecteur 24, une mise en pression des chambres correspondantes des vérins. Selon la fig. 5, les bornes G et H du distributeur 43 sont reliées l'une à l'autre à travers le régulateur de pression 46, les parties restantes du circuit de régulation conservant les mêmes fonctions que dans l'exemple de la fig. 4. On reconnait donc que les chambres des vérins dont le volume diminue se déchargent dans les chambres des vérins dont le volume augmente, à travers le régulateur de pression 46 assurant la compensation de pression nécessaire en fonction de la valeur de l'angle de flambage et de la poussée. Le but de ce circuit de compensation est de fournir, lors de la mise en virage du véhicule, c'est-à-dire lors de la formation d'un angle de flambage a, un couple de forces proportionnel au produit M t = k.Csin a).b.P. a ou k est un coefficient de réglage arbitraire b est la distance séparant la rotule 11 du centre de gravité de l'élément avant 1 du véhicule P est la poussée exercée par la remorque 2 sur l'élément avant 1 it est un coefficieRt de répartition des masses M +M Les valeurs b et k soni pratiquement indépendantes du taux de charge du véhicule et, comme le coefficient k, peuvent être fixés une fois pour toutes. La détermination de l'angle a est faite par le capteur 24, La détermination de P peut faire appel a plusieurs procédées utilisant des techniques connues en soi, qui seront brièvement decrites en référence à la fig. 6. a) Dans le cas d'un véhicule à propulsion électrique, un calculateur analogique ou numérique 47 peut fournir un signal proportionnel au couple appliqué aux roues motrices, partir de la connaissance des courants d'excitation et d'induit. b) Dans le cas d'une propulsion du véhicule par moteur -thermique, comme c'est le cas pour l'exemple de la fig. 1, un couple-mètre 48 placé sur l'arbore de transmission peut fournir une image du couple moteur. c) Indépendamment du couple moteur, il est possible de déterminer la poussée de la remorque sur l'élément avant du vehicule, tant en freinage qu'en accélération, en réalisant, comme illustré par la fig. 6, une liaison élastique entre le cavalier 18 coiffant la rotule 11 et la structure 9 de la remorque. Dans l'exemple représenté sur la fig. 7, le support 49 du cavalier 18 est articulé par un axe horizontal 50 sur la structure 9 et un ressort 51 est intercalé entre le support 49 et un appui 52 prévu sur la structure 9. Un capteur de déplacement 53 monté entre le support 49 et l'appui 52 détecte un déplacement du support 49 qui est proportionnel i la poussée exercée par la remorque sur l'élément avant du véhicule. Ce dispositif est analogue à ceux utilisés pour le freinage dit "freinage à inertie" de remorques attelées. Le produit des paramètres sin a, P, (k,b,Â) est effectué par un calculateur 54 qui définit, compte tenu du dimensionnement des vérins, une différence de pression à maintenir aux orifices A et D. En se référant à la fig. 7, on va décrire ci-après un mode de réalisation d'un dispositif d'accouplement conforme à l'invention, comportant un circuit hydraulique simplifié, Du fait de la position symétrique des vérins 25, 26, 27 et 28 par rapport au centre de la rotule 11, les grandes chambres 27R et 28A des vérins 27 et 28 peuvent etre reliées en permanence par un conduit unique 55 aux petites chambres 25B et 26B des vérins 25 et 26; de même, les petites chambres 27B et 28B des vérins 27 et 28 peuvent êre reliées par un conduit unique 56 aux grandes chambres 25A et 26A des vérins 25 et 26.Les deux conduits 55 et 56 sont reliés à deux orifices K et L d'un distributeur 57 à quatre orifices et à trois pOsitions, à commande par électro-aimant à deux enroulements et à rappel par ressort en position de repos médiane. Les deux autres orifices M et N du distributeur 57 correspondent aux orifices G et H du distributeur 43 des exemples de circuits de compensation de pression des fig. 3, 4 et 5, dont l'un ou l'autre peut être utilisé. Dans la position médiane du distributeur 57, qui correC pond i un angle de flambage nul ou inférieur à une valeur prédéterminée, les deux conduits 55 et 56 sont mis en communication de sorte que toutes les chambres des quatre vérins communiquent les unes avec les autres; une pompe de gavage 41 reliée par un clapet de non-retour 42 aux deux conduits 55 et 56 assure les appoints de fluide s'il y a lieu. Dans l'une ou l'autre de ses deux positions d'excitation dans lesquelles le distributeur 57 est amené sous l'action du détecteur d'angle de flambage 24, selon le signe de cet angle, les orifices K et L, donc les conduits 55 et 56, sont reliés directement ou de façon croisée aux orifices M et N, ce qui assure une compensation de pression telle que décrite au sujet des exemples des fig. 3, 4 et 5. On reconnaet que l'exemple qui vient d'être décrit permet de simplifier le circuit hydraulique, non seulement du point de vue des conduits, mais encore en ce qui concerne le nombre d'appareils (un distributeur 57 unique assurant les fonctions des deux distributeurs 39 et 43) REVENDICATIONS 1. Dispositif d'articulation pour des véhicules comprenant plusieurs éléments articulés, en particulier pour des véhicules de transport en commun comprenant un élément avant pourvu d'au moins deux essieux dont l'un est directeur et un élément arrière ou remorque a un seul essieu moteur, la remorque étant articulée sur l'élément avant du véhicule par une articulation i rotule, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble de quatre vérins (25, 26, 27, 28) disposés deux à deux de part et d'autre de l'axe longitudinal du véhicule symétriquement par rapport au centre de la rotule d'articulation (11) du véhicule et articulés d'une part deux a deux sur la structure (8) de l'élément avant (1) et sur la structure (9) de la remorque (2) du véhicule et, d'autre part, sur un support transversal (20) de l'artisula- tion du véhicule, ledit support (20) étant relié aux structures (8, 9) de l'élément avant (1) et de la remorque (2) de manière que la médiatrice de la dr-oite joignant les deux points d'articulation (31, 32) des quatre vérins (25, 26, 27, 28) sur ledit support (20) forme, quel que soit l'angle de flambage (a) entre les axes longitudinaux (22, 23) de l'élément avant (1) et de la remorque (2) du véhicule, approximativement la bissectrice de cet angle de flambage (a), ainsi qu'un circuit de régulation assurant une alimenta tron desdits vérins (25, 26, 27, 28) en fonction de l'angle de flambage précité (a) de manière que lesdits vérins compensent à tout moment les efforts latéraux exercés sur l'essieu arriere de l'élément avant (1) du véhicule sous la poussée de la remorque (2). 2. Dispositif d'articulation suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit circuit de régulation assure une alimentation desdits vérins non seulement en fonction de l'angle de flambage'du véhicule, mais également en fonction de la poussée exercée par la remorque (2) sur l'élément avant (1) du véhicule. 3. Dispositif d'articulation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les petites chambres et les grandes chambres des deux vérins situés de chaque cté de lssaxe longitudinal du véhicule sont respectivement reliées entre elles et que lesdits vérins sont commandés par un premier distributeur (39) actionné en fonction de la valeur de l'angle de flambage et par un second distributeur (43) actionné en fonction du signe de l'angle de flambage, de manière que lorsque l'angle de flambage est nul ou inférieur a une valeur prédéterminée, les petites (25B, 26B) et les grandes chambres (25A, 26A) des deux vérins (25, 26) situés sur un premier côté de l'axe longitudinal du véhicule connu niquent respectivement avec les petites (27B, 28B) et les grandes chambres (27A, 28A) des deux vérins (27. 28) situés sur le second c8té de l'axe longitudinal du véhicule et que, lorsque l'angle de flambage n'est pas nul ou est supérieur a ladite valeur prédéterminée, les petites (25B, 26B) et les grandes chambres (25A, 26A) des deux vérins (25, 26) situés sur le premier côté de l'axe longitudinal communiquent respectivement avec les grandes (27A, 28A) et les petites chambres (27B, 28B) des deux vérins (27, 28) situés sur le second côté de l'axe longitudinal du véhicule et soient en meme temps reliées a un circuit de compensation de pression, dans un sens défini par le signe de l'angle de flambage. 4, Dispositif d'articulation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les petites chambres (25B, 26B) des deux vérins (25, 26) situés sur le premier côté de l'axe longitudinal du véhicule sont reliées aux grandes chambres (27A, 28A) des deux vérins (27, 28) situés sur le second côté de l'axe longitudinal du véhicule, et inversement, et que lesdits vérins sont commandés par un distributeur (57) actionné en fonction de la valeur et du signe de l'angle de flambage de maniere que lorsque l'angle de flambage n'est pas nul ou est supérieur à ladite valeur prédéterminée, les petites chambres (25B, 26B) des deux vérins (25, 26) situés sur un premier côté de l'axe longitudinal du véhicule et les grandes chambres t27A, 28A) des deux vérins (27, 28) situés sur le second côté de l'axe longitudinal du véhicule, d'une part, et les grandes chambres (25A, 26A) des deux vérins (25, 26) situés sur le premier côté de l'axe longitudinal du véhicule et les petites chambres (27B, 28B) des deux vérins (27, 28) situés sur le second côté de l'axe longitudinal du véhicule, d'autre part, soient reliées à un circuit de compensation de pression, dans un sens défini en fonction du signe de l'angle de flambage. 5, Dispositif d'articulation suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que ledit circuit de compensation de pression comprend un accumulateur oléopneumatique (44) préchargé sous une pression prédéterminée. 6, Dispositif d'articulation suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que ledit circuit de compensation de pression comprend une pompe de fourniture (45) et un régulateur de pression (46) dont la valeur de consigne est contrôlée à tout instant en fonction de la valeur de l'angle de flambage et de la poussée de la remorque sur l'élément avant du véhicule. 7. Dispositif d'articulation suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé par le fait que ledit circuit de compensation de pression comprend un régulateur de pression (46) dont la valeur de consigne est controlée à tout instant en fonction de la valeur de l'angle de flambage et de la poussée de la remorque sur l'élément avant du véhicule et qui contrôle la vidange des chambres des vérins dont le volume diminue en fonction du signe de l'angle de flambage.