Brevet FR2523914A1 — publié le 19830930

Véhicule à chenilles b configuration variable La présente invention concerne un véhicule à chenilles et elle a trait, plus particulièrement, à un véhicule convenant pour monter des escaliers et pour circuler le- long de trajets comportant divers obstacles. Les chenilles sur les chars et les bulldozers sont connues comme moyen permettant à ces véhicules de circuler sur des routes en mauvais état ou en dehors des routes Les chenilles sont tout b fait efficaces lorsque-le véhicule circule sur des sols mous o U sur des pentes, mais ne con- viennent absolument pas pour monter et descendre des escaliers. En particulier, lorsqu'un véhicule comportant des chenilles commence à escalader un escalier, les saillies se trouvant sur les chenilles viennent porter contre le bord avant de la première marche de l'escalier en engendrant une force qui soulève les roues avant car le niveau du trajet le long duquel le véhicule circule s'élève brusquement en raison de la pré- sence de la première marche de l'escalier Dans cet état, les roues avant et, par conséquent, les saillies se trouvant sur les chenilles qui portent contre le bord de la première marche supportent une grande partie du poids du véhicule, de sorte que les chenilles et le bord de la marche ont tendance b être endommagés ou broyés Dans ce cas, il n'est pas facile Jpour le véhicule de commencer à escalader l'escalier Pendant l'escalade ou la descente de l'escalier, le corps du véhicule se trouve sur les bords avant des marches et, de ce fait, est incliné par rapport à l'horizontale Par conséquent, si l'escalier présente une forte inclinaison, le véhicule peut débouler l'escalier en raison du déséquilibre du poids Pour pallier un tel accident, une mesure efficace consiste à donner aux chenilles de plus grandes longueurs Toutefois, l'augmen. tation des longueurs des chenilles accroit la résistance rencontrée lorsque le véhicule tourne b gauche ou à droite pendant qu'il circule. Dans ces conditions, la demande de brevet japonais n O 138071/1981 mise b l'inspection publique propose un véhicule qui peut circuler librement sur des escaliers ou en dehors des routes sur des trajets comportant des obstacles. Des véhicules de ce type peuvent être utilisés comme système mobile pour l'entretien ou la vérification de matériels dans des immeubles ou des usines Pour diriger et effectuer de façon satisfaisante diverses opérations d'entretien et de vérification, ce type de véhicule est nécessaire pour obtenir une plus grande liberté de mobilité. Ctest pourquoi, la présente invention a pour objet un véhicule compact de construction simple et capable de circuler librement dans des zones à l'intérieur d'un local. La présente invention a encore pour objet un véhicule présentant des performances de circulation supérieures pour franchir des obstacles. La présente invention a également pour objet un véhicule capable de commander b volonté sa position pendant qu'il circule. Un véhicule à chenilles b configuration variable selon la présente invention comprend un corps, une série de roues disposées sur chaque c 8 té dudit corps et comprenant une roue d'entraînement, une roue secondaire et une roue auxiliaire pouvant être déplacée par rapport audit corps dans un plan dans lequel sont disposées ladite roue d'entraînement et ladite roue secondaire, une chenille formant une boucle s'étendant autour desdites roues d'entraînement, secondaire et auxiliaire sur chaque c 8 té dudit corps, et un moyen pour déplacer ladite roue auxiliaire par rapport audit corps dans ledit plan de manière X modifier la configuration de la boucle de la chenille. D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description donnée ci-aprbs en référence aux dessins annexés, sur lesquels s la figure 1 est une vue en élévation frontale partiel- lement en coupe d'un véhicule selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en élévation du c 8 té droit du mode de réalisation représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective du mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2; les figures 4 à 8 montrent le véhicule du mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3 pendant qu'il escalade un escalier et se déplace sur ce dernier; la figure 9 est une vue en élévation frontale partiel- lement en coupe d'un moyen de déplacement de roue auxiliaire incorporé dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 8; la figure 10 est une vue en élévation du côté droit du moyen de déplacement de roue auxiliaire représenté sur la figure 9 g la figure il est une vue en élévation frontale partiel- lement en coupe d'un autre mode de réalisation du véhicule de l'invention g la figure 12 est une vue en élévation du cité droit du mode de réalisation représenté sur la figure 11 g la figure 13 est une vue en perspective du mode de réalisation représenté sur les figures 11 et 12; la figure 14 est une illustration du principe du déplace- ment des roues auxiliaires incorporées dans le mode de réalisation représenté sur les figures 11 à 13 g la figure 15 est une illustration de la course des roues auxiliaires et de la relation entre les angles de rotation des bras dans le mode-de réalisation représenté sur les figures 11 à 13 g la figure 16 est une vue en élévation frontale partiel- lement en coupe d'un moyen de déplacement de roue auxiliaire incorporé au mode de réalisation représenté sur les figures 11 à 13 1 la figure 17 est une vue en élévation du c 8 té droit du moyen de déplacement de roue auxiliaire Yepréserté sur la figure 16; et les figures 18 à 20 sont des illustrations du vehicule représenté sur les figures Il à 13, 16 et 17 dans des positions différentes. On va décrire ci-après des modes de réalisevtion préférés de l'invention en se référant aux dessins annexée Les figures 1 à 3 montrent un véhicule selon un mode de réalisation de l'invention, ce véhicule transportant un dispositif de mani- pulation M et une caméra TV T et peuvant se déplacer dans un espace intérieur pour inspecter divers points dans cet espace. Dans ce mode de réalisation, le véhicule est télé-commandé par un opérateur qui surveille le véhicule par l'intermédiaire de la caméra TV T Le véhicule est pourvu eur zhaeur de ses ctés d'une roue d'entraînement 2, d'une roue secondaire 3, de roues folles 4 et d'une roue auxiliaire 5 La roue 2 et/ou la roue 3 sont adaptées pour être entratnées par un moteur électrique (non représenté) qui est alimenté par une série de batteries électriques (non représentées) montées sur le corps 1 du véhicule Une description plus détaillée concernant le système d'entraînement électrique n'est pas donnée car ce système ne fait pas partie de l'invention La roue d'entraîne- ment 2, la roue secondaire 3 et les roues folles 4 font saillie latéralement du côté du corps 1 et sont montées de façon tournante sur ce corps 1 La roue auxiliaire 5, qui est aussi disposée sur le côté du corps 1, peut être déplacée par un moyen de déplacement de roue auxiliaire que l'on décrira en détail par la suite Une chenille 6 s'étend autour de la série de roues, à savoir la roue d'entraînement 2, la roue secondaire 3, les roues folles 4 et la roue auxiliaire 5 La roue auxiliaire 5 est montée sur une des extrémités d'un second bras 8 qui est articulé à son autre extrémité à un premier bras 7 dont l'extrémité de base est articulée au corps 1 Par conséquent, la roue auxiliaire 5 peut être déplacée par les mouvements de pivotement du premier bras 7 et du second bras 8 de manière à maintenir tendue la chenille 6. La configuration de la chenille vue latéralement est donc variable La roue d'entratnement 2 et/ou la roue secondaire 3 sont pourvues de dents périphériques 9 qui engrènent a-ec des dents 10 de la chenille 6 pour entraîner cette chenille 6 de manière à déplacer ainsi le véhicule vers l'avant et vers l'arrière. Pendant le fonctionnement, quand le véhicule est actionné de manière à circuler sur un sol plat dans un immeuble ou autre lieu analogue, la roue auxiliaire 5 est soulevée au-dessus du plan du sol comme représenté sur la figure 3 de manière à réduire la surface de contact de chaque chenille 6 avec le sol pour faciliter la conduite. Les figures 4 à 8 montrent comment le véhicule escalade un escalier Quand le véhicule 1 s'est approché de l'escalier 8 comme représenté sur la figure 4, les premiers bras 7 sur les deux c 8 tés du véhicule pivotent comme représenté sur la figure 5 de manière b soulever les roues auxiliaires 5 pour faciliter la montée du véhicule surila première marche de l'escalier S Ensuite, lorsque les roues d'entraînement 2 sont parvenues sur la première marche, comme représenté sur la figure 6, les premiers bras 7 pivotent jusqu'à la position représentée en traitr plein* sur la figure 6 de manière que les roues auxiliaires 5 soient déplacées vers l'arrière pour faire venir les chenilles 6 en contact avec la surface du sol afin d'empêcher le véhicule de débouler vers l'arrière. Ensuite, les roues d'entratnement 2 ou les roues secondaires 3 sont entraînées de manière à déplacer le véhicule vers le haut le long de l'escalier S tandis que l'angle du premier bras 7 est modifié comme représenté sur la figure 7 de manière telle que les surfaces d'appui des chenilles 6 se trouvent sensiblement dans un plan commun incliné Sur ou au voisinage de la marche supérieure extrême de l'escalier, les premier bras 7 pivotent davantage vers le bas, comme repré- senté sur la figure 8, de manière à assurer un entraînement sur et stable du véhicule sur le sol plat d'un palier d'escalier ou d'un étage Il est claire pour les techniciens en la matière, que la séquence inverse d'opérations du véhicule peut être exécutée pour obtenir que le véhicule descende l'escalier S. Pour éviter que chaque chenille s'échappe des roues associées, il est nécessaire de maintenir la boucle de la chenille tendue en permanence A cette fin, la roue auxiliaire sur chaque cuti du véhicule est poussée avec force vers l'extérieur par le second bras 8 à partir d'une position neutre dont il sera question par la suite Il va sans dire, qu'il est possible de faire en sorte qu'un moteur électrique fasse pivoter de façon indépendante les seconds bras 8 par l'intermédiaire de chaines Toutefois, les mouvements de pivotement des seconds bras 8 peuvent être obtenus à l'aide d'un mécanisme simple qui comprend des bielles et des ressorts que l'on va décrire ci-après en se référant spécifiquement aux figures 9 et 10 Le premier bras 7 sur chaque c 8 té du véhicule comporte une longue rainure ou fente 11 s'étendant le long de l'axe longitudinal de ce bras Dansla longue feniel logé de façon coulissante un coulisseau 12 auquel est articulée une des extrémités d'une bielle 13 qui, elle-même, est arti- culée b' son autre extrémité au second bras 8 Le coulisseau 12 est poussé en permanence par un ressort 14 en direction de l'extrémité extérieure du premier bras 7 * Par conséquent, une force est engendrée de manière b faire pivoter la roue auxi- liaire 5 vers l'extérieur depuis la position neutre eh les deux bras 7 et 8 sont alignés l'un avec l'autre jusqu'aux deux positions extrêmes o le déplacement du second bras 8 est limité par la chenille 6 Pour empêcher que le ressort 14 ne se déjète, une tige de guidage 15 s'étend b travers le coulisseau 12 et le ressort 14. Comme on le comprendra d'après la description qui précède, le véhicule du mode de réalisation décrit offre les avantages suivants La conduite du véhicule se trouve améliorée car# pendant qu'il se déplace sur une surface plate d'un rez-de- chaussée ou d'un étage, la longueur de contact de la chenille avec la surface du sol se trouve raccourcie,ce qui réduit la résistance à la force de pivotement De plus, l'escalade des marches de l'escalier par le véhicule se trouve facilitée car on peut déplacer les roues auxiliaires de manière que les chenilles puissent accéder à coup sûr facilement à la première marche de l'escalier En outre, on évite un dévale- ment accidentel du véhicule au moment o le véhicule commence à monter ou à descendre l'escalier car on peut faire pivoter les roues auxiliaires de manière à obtenir que les chenilles assurent une bonne assise au corps du véhicule sur la surface du rez-de-chaussée ou d'un étage Le mode de réalisation de l'invention décrit procure donc des caractéristiquesde roule- ment et de mobilité du véhicule dans un espace intérieur qui sont améliorées de façon remarquable. Les figures Il à 13 montrent un second mode de réalisa- tion du véhicule de l'invention destiné à être utilisé comme dispositif d'inspection mobile qui fonctionne de manière à inspecter divers matériels disposés àh l'intérieur d'un local. A cette fin, le véhicule supporte un dispositif de manipu- lation M et une caméra TV T Le véhicule comporte un corps 101 qui est pourvu sur chacun de ses c 8 tés d'une roue d'en- traînement 102, d'une roue secondaire 103, de roues folles 104 et d'une roue auxiliaire 105 qui peut être déplacée par rapport au corps 101, et une chenille 106 s'étendant autour de la série de roues 102 h 105 La roue auxiliaire 105 est supportée par un moyen de support 107 de manière que le centre ou axe de la roue auxiliaire 5 puisse se déplacer le long d'une ellipse dont les foyers coïncident avec les axes des roues 102 et 103 Le moyen de support 107 comprend un premier bras 108 et un second bras 109 Le premier bras 108 est fixé au corps 101 en vue d'un mouvement de rotation ou de pivote- ment autour d'un axe situé au point médian de la distance comprise entre l'axe des roues 102 et 103 Le second bras 109 est articulé à l'extrémité libre du prerier bras 108 Le second bras 109 supporte à son extrémité libre la roue auxiliaire 105 La relation de dimension entre ces éléments est déterminée comme suit Si on représente les rayons du premier bras 108 et du second bras 109 par R and r, respec- tivement, les positions des axes de la roue d'entraînement 102 et de la roue secondaire 103 coïncident avec les positions des foyers P de l'ellipse lorsque la condition suivante est satisfaite. P (R+ r)2 (R r)2 ( 1) = 2 V ^ ( 2) On détermine donc les longueurs du premier bras 108 et du second bras 109 de manière à satisfaire les exigences posées par la formule ( 2) Le diamètre de la roue auxiliaire est choisi de manière k Atre égal aux diamètres des roues 102 et 103. On va décrire ci-après en se référant aux figures 14 et le principe sur lequel est basé le déplacement de la roue auxiliaire 105 le long du trajet elliptique. Comme il est bien connu, la somme S des longueurs des trois côtés d'un triangle dont les sommets coïncident avec les foyers Pl et P 2 d'une ellipse et tout point voulu P sur l'ellipse est constant On trace trois cercles de même rayon r autour de ces trois points et l'on relie alors ces cercles par des lignes droites comme représenté sur la figure 14 La longueur L de la périphérie du dessin formé par les cercles et par les lignes droites prend une valeur constante donnée par: L = 24 r + S (( 3) On comprendra que, si les roues d'entraînement et secondaire 102 et 103 et la roue auxiliaire 105 sont formées respectivement par les cercles autour des foyers Pl et F 2 et autour du point P et si la chenille 106 s'étend autour de la série de ces trois roues, la chenille 106 ne prend jamais de mou mais est tendue en permanence par une force constante quelle que soit la position du point P sur l'ellipse dans la mesure oh les roues 102, 103 et 105 ont le même diamètre. La figure 15 montre un rayon R 1 ayant une longueur R et dont le centre se trouve au point 0, un rayon R 2 ayant une longueur r et dont le centre se trouve à l'extrémité V du rayon R 1,et une ligne droite AB passant par le point 0. Le rayon R, fait un angle c diculaire k la ligne AB et qui passe par le peint 0 Le rayon R 2 fait un angle 2 o avec le rayon R 1. Les valeurs de coordeonnées (x, y) du point P représentées sur la figure 15 sont données par t x = R sinc fois l'angle de rotation " On obtient ce résultat à l'aide d'un moyen de trans- mission de mouvement angulaire que l'on va décrire ci-après en se référant aux figures 16 et 17. Le premier bras 108 est fixé à une de ses extrémités à un arbre creux 110 qui est lui-m 8 me monté de façon tournante sur le corps 101 du véhicule à l'aide d'un palier 111 L'arbre creux 110 supporte un arbre rotatif 112 s'étendant dans cet arbre creux de manière à pouvoir tourner Le second bras 109 comporte un arbre 113 qui est supporté de façon tournante par l'autre extrémité extérieure du premier bras 108 L'arbre rotatif 112 et l'arbre 113 du second bras 109 supportent respectivement des roues à cha ne 114 et 115 qui ont le même diamètre et qui sont reliées en vue d'un entraînement par une chaîne sans fin 116 s'étendant autour de ces roues à chaîne 114 et 115 À l'intérieur du corps 101 du véhicule, un pignon 117 fixé à l'arbre creux 110 du premier bras 108 engrène avec un premier pignon fou 118 qui engrène lui- même avec un second pignon fou 119 Le second pignon fou 119 engrène avec un pignon 120 monté de façon fixe sur l'arbre 112 Le premier pignon fou 118 et le second pignon fou 119 ont un mème nombre de dents De façon similaire, les pignons 117 et 120 ont un même nombre de dents Par conséquent, la rotation du premier bras 108 est transmise au second bras 109 par l'intermédiaire de l'arbre creux 110, du pignon 117, du pignon fou 118, du pignon fou 119, du pignon 120, de l'arbre 112, de la roue à chaîne 114, de la chaîne 116 et de la roue à chaîne 115 De plus, l'angle de rotation du second bras 109 par rapport au premier bras est égal à l'angle de rotation du premier bras 108 par rapport au corps du véhicule, mais la direction de rotation du second bras 109 est opposée à celle du premier bras 108 Comme représenté sur la figure 17, un pignon 121 est monté sur l'arbre de sortie d'un moteur M et engrène avec le pignon 117 fixé au premier bras 108 Par conséquent, le il second bras 109 est entraîné automatiquement lorsque le premier bras 108 est entralné par le moteur M. Comme représenté sur les figures 11 à 13, le premier bras 108 et le second bras 109 sont disposés dans le sens latéral extérieurement à la chenille 106 sur chaque c 8 té du véhicule et, par conséquent, peuvent tourner librement autour de leurs axes sans aucune limitation angulaire. Le véhicule de ce mode de réalisation fonctionne d'une manière que l'on va décrire ci-après Comme dans le cas du premier mode de réalisation décrit précédemment, on peut modifier à volonté la configuration de chaque chenille 106 en déplaçant la roue auxiliaire 105 par rapport à la roue d'entrainement 102 et à la roue secondaire 103 en faisant pivoter les premier et second bras 108 et 109 On peut par conséquent commander à volonté la position du véhicule En particulier, le véhicule peut prendre la position qui est représentée sur la figure 13 et il se trouve dans un état qui convient pour un fonctionnement ou déplacement normal tandis que, dans la position représentée sur la figure 18, la roue auxiliaire 18 a été amenée dans une position située en dessous du corps 101 du véhicule pour permettre au véhicule d'escalader ou de descendre un escalier de façon stable et sûre pendant que le corps 101 est maintenu sensiblement horizontal En outre, dans la position représentée sur la figure 19, le corps 101 du véhicule est incliné vers l'avant pour faciliter tout travail qu'il conviendrait d'exécuter en avant du corps 101 du véhicule En outre, lorsque le véhicule est tombé accidentellement comme représenté sur la figure 20, la roue auxiliaire 105 peut &tre déplacée dans la direction représentée par une flèche C de manière que le corps 101 du véhicule pivote ou tourne autour de la roue 102 dans la direction représentée par une flèche D pour reprendre sa position normale. On voit d'après la description qui précède que le mode de réalisation décrit à propos des figures 11 à 20 procure des performances de rouleme;rt, une mobili Até et une co Mmmnde de position ou posture du vehicule suipérieures sans qutil y ait de crainte que les chenillea zr nen:e du mou car la roue auxiliaire 105 sur chaque c 8 é du véhicule se trouve sur une ellipse dont les foyers coïncident avec les positions des axes de la roue d'entraîtnement le&' et de la roue secondaire 103. REVENDICATIONS 1 Véhicule à chenilles à configuration variable, caractérisé par le fait qu'il comprend S un corps ( 101), une série de roues disposées de chaque c 8 ti dudit corps et comprenant une roue d'entratnement ( 2; 102), une roue secondaire ( 3 l 103)-et une roue auxiliaire ( 5 I 105) pouvant se déplacer par rapport audit corps dans un plan dans lequel sont disposées ladite roue d'entraînement et ladite roue secondsire, une chenille formant une boucle s'étendant autour desdites roues d'entraînement, secondaire et auxiliaire sur chaque côté dudit corps, et un moyen pour déplacer ladite roue auxiliaire par rapport audit corps dans ledit plan pour modifier la configuration de ladite boucle de ladite chenille. 2 Véhicule b chenilles à configuration variable suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit moyen servant à déplacer la roue auxiliaire comprend un premier bras ( 7 t 108) articulé b une première de ses extrémités audit corps dudit véhicule, et un second bras ( 8; 109) articulé à une première de ses extrémités à la seconde extrémité dudit premier bras et supportant de façon tournante ladite roue auxiliaire à sa seconde extrémité* 3 Véhicule à chenilles b configuration variable suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits premier et second bras sent disposés entre ladite chenille et le côté adjacent dudit corps dudit véhicule. 4 Véhicule b chenilles b configuration variable suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit moyen servant à déplacer la roue auxiliaire comprend, en outre, un coulisseau ( 12) pouvant coulisser le long dudit premier bras, une bielle ( 13) reliant entre ledit coulisseau et ledit second bras, et un ressort ( 14) poussant ledit coulisseau de manière b solliciter ledit premier bras et ledit second bras de telle sorte qu'il s'écartent l'un de l'autre 4 Véhicule à chenilles à configuration variable suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits premier et second bras sont disposeés latéralement à l'extérieur de ladite chenille. 6 Véhicule à chenilles à configuration variable suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que ladite première extrémité dudit premier bras est fixée audit corps dudit véhicule de telle sorte que l'axe de ladite roue auxiliaire se trouve sur une ellipse dont les foyers (P 1, F 2) coincident avec les axes de ladite roue d'entraînement et de ladite roue secondaire. 7 Véhicule 1 chenilles à configuration variable suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que les longueurs dudit premier bras et dudit second bras sont choisies de manière que l'angle formé entre ledit premier bras et ledit second bras soit égal à deux fois l'angle de rotation dudit premier bras par rapport audit corps. 8 Véhicule à chenilles à configuration variable suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit moyen servant à déplacer la roue auxiliaire comprend, en outre, un moyen de transmission de mouvement angulaire fonctionnant de manière à régler les angles de rotation desdits premier et second bras de telle sorte que ledit second bras tourne par rappert audit premier bras d'un angle égal à l'angle de rotation dudit premier bras par rapport audit corps mais dans la direction opposée à la direction de rotation dudit premier bras par rapport audit corps. 9 Véhicule à chenilles ' configuration variable suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit moyen de transmission de mouvement angulaire comprend un premier arbre creux ( 110) fixé à ladite première extrémité dudit premier arbre, un premier pignon ( 117) sur ledit premier- arbre, un premier pignon fou ( 118) engrenant avec ledit premier pignon, un second pignon fou ( 119) engrenant avec ledit premier pignon fou, un second arbre ( 112) s'étendant de façon tournante b travers ledit premier arbre creux, un second pignon ( 120) fixé à une première extrémité dudit second arbre et engrenant avec ledit second pignon fou ( 119), une première roue à chatne ( 114) fixée à la seconde extrémité dudit second arbre, un troisième arbre ( 113) articulant la seconde extrémité dudit premier bras à ladite première extrémité dudit second bras et fixé à cette dernière, une roue à chaîne ( 115) fixée audit troisième arbre, et une chaine ( 116) reliant en vue d'un entraînement ladite première roue à chatne à ladite seconde roue à chatne, les nombres de dents desdits pignons et desdites roues à chatne étant choisis de telle sorte que ledit second bras tourne par rapport audit premier bras du même angle que celui dudit premier bras par rapport audit corps mais dans la direction opposée à la direction de rotation dudit premier bras par rapport audit corps.