Brevet FR2529157A1 — publié le 19831230

La présente invention se rapporte à un véhicule mû par quatre chenilles qui se déplace sur ou le long du sol dans un milieu dangereux,sous la commande d'une commande à distance ou d'une commande automatique pour effectuer l'inspection et l'entretien dans une centrale nucléaire, par exemple. D'une manière générale, l'utilisation de véhicules à chenilles robots commandés à distance dans une centrale nucléaire, par exemple à l'intérieur de l'enceinte de con- finement primaire pour en effectuer l'inspection et l'en- tretien, est essentielle dans le but de réduire la dose d'exposition au rayonnement du personnel d'exploitation et un véhicule robot de ce type comprend un châssis principal sur lequel sont montés les équipements de contrôle ou de commande nécessaires pour l'inspection et l'entretien, des ensembles de chenilles montés de part et d'autre du châssis, un mécanisme de direction monté sur le châssis pour diriger les roues àchenille, un mécanisme d'entraînement pour en- traîner le véhicule à chenilles et un mécanisme de transmis- sion de puissance pour transmettre l'énergie motrice depuis le mécanisme d'entraînement jusqu'aux roues à chenille. Cependant, un véhicule à chenilles classique ne com- prend, en général, qu'un seul ensemble de chenille de chaque côté, et il est déplacé par la rotation de ces en- sembles de chenille de sorte que le véhicule n'a qu'un faible degré de liberté de mouvement et qu'il ne peut se déplacer que dans des conditions limitées. Pour pallier les inconvénients du véhicule à chenilles du type décrit cidessus, on a déjà proposé de réaliser un véhicule à chenilles muni de quatre ensembles de chenille, deux de chacun des côtés du véhicule,pour accroître le de- gré de liberté de mouvement de façon que le véhicule puisse se déplacer dans diverses conditions de fonctionnementeton conduit et pilote le véhicule à quatre chenilles en provo- quant l'entraînement à des vitesses différentes des che- nilles situées sur les côtés opposés du châssis du véhicule. Cependant, avec le véhicule à quatre chenilles de ce type, il est difficile d'obtenir une condition de déplacement idéale pendant son fonctionnement du fait que les degrés de pati- nage des chenilles des ensembles de chenille situés sur les deux côtés peuvent être très largement différents par suite des conditions du sol sur lequel le véhicule à chenilles se déplace. En outre, il est nécessaire que le véhicule à chenilles présente de bonnes performances pour franchir des obstacles ou monter et descendre des escaliers ou des marches dans l'enceinte de confinement primaire, par exemple,ainsi que de bonnes performances de braquage Bien que pour obtenir des performances excellentes de franchissement des obstacles ou de montée et descente d'escaliersil soit généralement nécessaire d'accro 5 tre le diamètre des roues à chenille, l'accroissement du diamètre a des effets nuisibles sur la stabilité du véhicule et sur l'espace de support de charge du châssis du véhicule. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un véhicule mû par quatre chenilles qui puisse être facile- ment piloté et qui présente d'excellentes performances pour franchir des obstacles et gravir des escaliers ou des pentes. Un autre but de l'invention est de réaliser un véhicule mû par quatre chenilles muni de quatre ensembles de chenille dont chacun comporte une chenille en forme d'arc qui se dé- place ou se meut facilement et avec précision sur le sol ou sur des escaliers. Conformément à la présente inventon, il est ainsi prévu un véhicule mû par des chenilles, commandé à distance et déplacé dans un milieu dangereux, ce véhicule à chenilles étant caractérisé en ce qu'il comporte un châssis de véhicule; quatre ensembles de chenille en forme d'arc comprenant deux ensembles de chenille avant et deux ensembles de chenille ar- rières montés sur les côtés du châssis du véhicule, chaque ensemble de chenille comprenant une chenille tendue autour de la périphérie de l'ensemble de chenille de façon à présen- ter une surface de roulement arquée en contact avec le sol sur lequel le véhicule à chenilles se déplace; des moyens d'entraînement pour entraîner les ensembles de chenille; des moyens de transmission de puissance reliés de manière opé- rante aux moyens d'entraînement pour transmettre la force motrice des moyens d'entrainement aux ensembles de chenille et des moyens de direction reliés de manière opérante aux ensembles de chenille avant pour les diriger. D'autrescaractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: la Fig 1 est une vue de côté schématique d'un véhicule à quatre chenilles d'un type connu; la Fig 2 est une vue en plan schématique d'un véhicule mû par quatre chenilles selon la présente invention; la Fig 3 est une vue de côté, avec coupe partielle, d'un ensemble de chenille du véhicule à chenilles représenté sur la Fig 2, et de son mécanisme d'entraînement; la Fig 4 est une vue de face de la Fig 3; la Fig 5 a est une vue en plan schématique qui repré- sente un mécanisme de direction pour les ensembles de che- nille avant du véhicule de la Fig 2; la Fig 5 b est une vue en plan schématique qui repré- sente un mécanisme d'entraînement du véhicule de la Fig 2; la Fig 6 est une vue schématique de l'ensemble de che- nille avant du véhiculereprésenté sur la Fig 2 lorsque le véhicule monte en escalier; la Fig 7 est une vue schématique qui représente une variante de montage des ensembles de chenille selon la pré- sente invention; les Fig 8 a et 8 b sont des vues qui servent à expliquer les performances de montée des escaliers de l'ensemble de chenille représenté sur la Fig 7; la Fig 9 est une vue schématique qui représente des mé- canismes à engrenage différentiel couplés aux mécanismes d'entraînement des chenilles du véhicule à chenilles repré- senté sur la Fig 2; la Fig 10 est une vue schématique d'une variante d'un ensemble de chenille du véhicule représenté sur la Fig 2, va- riante dans laquelle un mécanisme d'entraînement de chenille est logé dans l'ensemble de chenille; la Fig 11 est une vue en coupe transversale horizontale de la Fig 10; les Fig 12 a et 12 b et la Fig 13 sont des vues schéma- tiques d'autres modifications du véhicule à chenilles de la Fig 2 dans lesquelles un mécanisme de coulissement est uti- lisé dans la base du châssis du véhicule; la Fig 14 est une vue schématique d'un mécanisme de coulissement utilisable comme mécanisme de coulissement re- présenté sur les Fig 12 a, 12 b et 13; et les Fig 15 et 16 sont des vues qui représentent un dis- positif permettant d'accroître l'espace de réception de charge du véhicule à chenilles représenté sur la Fig 2. On a représenté sur la Fig 1 une vue schématique d'un véhicule à chenilles de type classique pour faciliter une pleine compréhension de la présente invention, ce véhi- cule classique comprenant un châssis A de véhicule sur le- quel sont montés des équipements d'inspection et de commande C et quatre ensembles B de chenille montés à rotation de part et d'autre du châssis A Le véhicule à chenilles com- porte, en outre, un mécanisme d'entraînement, un mécanisme de direction et un mécanisme de transmission de puissance qui sont dans l'ensemble connus et n'ont pas été représentés sur la Fig 1. Le véhicule à chenilles représenté sur la Fig 1 est muni de quatre ensembles B de chenille pour améliorer le degré de liberté de mouvement des ensembles de chenille res- pectifs par rapport à un véhicule à chenilles ayant deux en- sembles de chenille, un de chaque côté Cependant, étant don- né que le véhicule à chenilles de ce type est piloté au moyen d'une différence de vitesse entre les ensembles B de chenille disposésde part et d'autre du châssis, le degré de patinage ou de glissement des chenilles peut différer forte- ment en fonction de l'état du sol sur lequel se déplace le véhicule à chenilles. La Fig 2 représente une vue schématique de principe d'un véhicule à chenilles selon la présente invention cons- truit en tenant compte des inconvénients de la technique an- térieure et en visant également à améliorer la stabilité et à accroître l'espace de chargement Le véhicule à chenilles de la Fig 2 comprend un châssis 1 de véhicule, sur lequel sont montés des équipements ou qui porte une charge, et quatre ensenbles 9 de chenille comprenant les chenilles 2, 3, 4 et 5 dont deux sont respectivement disposées de chaque côté du châssis 1 Les ensembles de chenille avant 9 c'est-à- dire les chenilles 2 et 4 sont couplées par un mécanisme de direction 6, qui comprend également un mécanisme d'entraîne- ment et un mécanisme de transmission de puissance, et que l'on décrira en détail ci-après en se référant aux Fig 3 à 5. L'ensemble 9 de chenille représenté sur la Fig 3 com- prend une chenille 2, par exemple, formée par une courroie ou chaîne sans fin tendue autour d'une roue dentée 7 ' accou- plée d'une manière opérante à un pignon 7 d'entraînement de chenille, d'une roue dentée folle de renvoi 8, d'un support de chenille arqué 10 et d'un châssis 50 de chenille (Fig 4). La chenille est tendue de façon à présenter une surface ar- quée qui est en contact avec le sol lorsqu'elle est entraî- née Le pignon 7 d'entraînement de la chenille est accouplé à un pignon menant 30 par l'intermédiaire d'une chaîne sans fin 31 et le pignon menant est monté sur un arbre de trans- mission de puissance 51 qui traverse le châssis 50 de che- nille et pénètre dans une boîte d'engrenage 60 fixée au châssis 50, dans laquelle il est porté à rotation par des roulements 52 La roue dentée 7, la roue dentée 8 de renvoi et le support 10 de chenille sont tous portés de manière opé- rante par le châssis 50 de chenille Un pignon conique 53 est calé sur l'extrémité de l'arbre 51 qui s'étend dans la boîte d'engrenage 60 et engrène avec un pignon conique 56 calé sur un arbre detransmission 54 porté à rotation par des roulements 55 a et 55 b dans la boite d'engrenage 60 L'arbre 54 s'étend vers le haut à travers la base du châssis 1 du véhicule et pénètre dans une boîte d'engrenage 61 dans la- quelle il est porté à rotation par des roulements 62 a et 62 b Un pignon conique 63 est calé sur l'arbre 54 dans la boîte 61 et engrène avec un pignon conique 64 calé sur un arbre d'entraînement 63 à l'intérieur de la boîte d'engre- nage 61 L'arbre d'entraînement 65 est accouplé de manière opérante à un moteur électrique 66 par un accouplement 67 et est porté à rotation par un roulement 68 dans la boîte d'engrenage 61 laquelle est fixée à la base du châssis 1 du véhicule. Dans la construction décrite ci-dessus, lorsque le mo- teur électrique 66 tourne, l'arbre d'entraînement 65 tourne et l'arbre 54 tourne également par suite de l'engrènement entre les pignons coniques 63 et 64 La force d'entraînement est transmise à l'arbre 51 par l'arbre 54 par suite de l'en- grènement entre les pignons coniques 53 et 56 Ainsi, le pi- gnon menant 30 de-l'ensemble 9 de chenille est entrains en rotation et le pignon 7 d'entraînement de la chenille est également entraîné en rotation par l'intermédiaire de la chaîne 31 de manière ainsi à faire tourner la chenille avant 2 La chenille avant 4 est également entrainée en rotation approximativement de la même manière que celle décrite ci- dessus. Sur la Fig 5 a,on a représenté un mécanisme de direc- tionen soi connu, pour les chenilles avant 2 et 4 du véhi- cule à chenilles selon la présente invention Le mécanisme de direction comprend un arbre de direction 70 qui est ac- couplé de manière opérante à une source d'énergie motrice, non représentée, telle qu'un moteur électrique et qui s'é- tend vers le bas à travers la base du châssis 1 du véhicule, 310 un levier de direction 71 accouplé de manière opérante à une extrémité à l'arbre de direction 70 et des biellettes de di- rection 72 dont chacune est accouplée, à une extrémité, au châssis 50 de chenille de l'ensemble de chenille corres- pondant et, à l'autre extrémité, à la seconde extrémité du levier de direction 71 Ainsi on Fait tourner les ensembles de chenille avant autour des arbres de transmission 54 en manoeuvrant le mécanisme de direction. La Fig 5 b représente l'agencement de montage des en- sembles de chenille arrières dont les boites d'engrenage 60 sont rigidement assemblées entre elles par des plaques 80. Les chenilles arrière 4 et 5 sont entraînées essentiellement de la manière que l'on a décrite ci-dessus en se référant à la chenille avant 2 Les ensembles de chenille sont faciles à diriger du fait que chaque chenille présente une surface arquée de façon à entrer en contact avec le sol sur une sur- face d'appui relativement petite. La Fig 6 montre la situation qui existe lorsque le vé- hicule à chenilles muni des ensembles 9 de chenille cons- truits et montés de la façon décrite ci-dessus en se réfé- rant aux Fig 3 et 5 doit gravir un escalier D Dans ce cas, il est évident que le véhicule à chenilles, représenté par la chenille 4 sur la Fig 6,peut gravir l'escalier D lors- que le rayon R de l'ensemble 9 de chenille est plus grand que la hauteur H d'une marche de l'escalier D Conformément à la présente invention, étant donné que l'ensemble 9 de chenille est construit de façon à avoir une surface infé- rieure arquée, il est possible de réduire la hauteur de l'ensemble d'une distance h par rapport à celle des ensembles de chenille des véhicules connus de sorte que le centre de gravité du véhicule à chenilles est situé à un point relati- vement bas au voisinage de la partie centrale du châssis à chenille de manière ainsi à accroître la stabilité du véhicule. La Fig 7 représente un mode de réalisation dans lequel les ensembles 9 de chenille sont montés sur le châssis 1 du véhicule dans une disposition inclinée vers le haut par rap- port à la direction de déplacement, le châssis 50 de che- nille de chaque ensemble-étant fixé à la boite d'engrenage dans une disposition inclinée Par exemple, comme repré- senté sur la Fig 8 a, dans le cas o un véhicule à chenilles muni d'ensembles de chenille arqués 9 ayant un rayon R' peut gravir une marche D dont la hauteur est H (R'> H), le même véhicule peut gravir une marche ayant une hauteur H+H' si l'on fixe les ensembles 9 de chenille dont un est représenté sur la Fig 8 a dans une disposition inclinée vers le haut d'un angle e dans le sens de la marche par rapport à la sur- face horizontale du sol, comme représenté sur la Fig 8 b, la hauteur H' étant égale à R' sin e. La Fig 9 représente une vue schématique d'un autre mode de réalisation de la présente invention dans lequel les chenilles avant 2 et 4 et les chenilles arrières 3 et 5 sont entraînées par des moyens d'entraînement par l'intermédiaire d'engrenages différentiels respectifs 11 et 13 Plus préci- sément, les chenilles avant 2 et 4 sont entraînées par l'é- nergie motrice fournie par une source motrice 12 p 4 r l'inter- médiaire d'un arbre de transmission de puissance 15 et la chenille intérieure 4 est entraînée à une vitesse relative- ment lente grâce à l'action de l'engrenage différentiel 11 par l'intermédiaire d'unarbre de transmission 17 b tandis que la chenille extérieure 2 est entraînée à une vitesse re- lativement élevée par l'action de l'engrenage différentiel 11 par l'intermédiaire d'un arbre de transmission 17 a En ce qui concerne les chenilles arrières 3 et 5, la chenille in- térieure 5 est entraînée à une vitesse relativement lente et la chenille extérieure 3 est entraînée à une vitesse relati- vement élevée, essentiellement de la même manière que les che- nilles avant, par une source motrice 14, un arbre de trans- mission de puissance 16, l'engrenage différentiel 13 et des arbres de transmission 18 b et 18 a Ainsi, les chenilles in- térieures et extérieures sont entraînées en rotation à des vitesses différentes de façon à obtenir de ce fait de bonnes performances de pilotage et de braquage. Les Fig 10 et 11 représentent un autre mode de réalisa- tion de l'invention dans lequel les chenilles 2, 3, 4 et 5 sont actionnées indépendamment par des moyens d'entraînement correspondants logés dans l'ensemble 9 de chenille respec- tif Par exemple, dans le cas de la chenille 4, des arbres rotatifs 22 et 25 sont portés horizontalement par des roule- ments 21 et 24 dans la partie supérieure du châssis 29 de chenille de l'ensemble 9 de chenille Une roue dentée motrice 7 et une roue dentée folle 8 sont calées respectivement sur l'arbre 22 et sur l'arbre 25 Un moteur électrique 26 est monté sur le châssis 29 et l'énergie motrice du moteur est transmise par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur 27 à un arbre de transmission de puissance 23 auquel est fixée une vis sans fin 28 qui engrène avec une roue 20 de vis sans fin fixée à l'arbre rotatif 22 de telle sorte que la roue dentée motrice 7 est entraînée lorsque le moteur électrique 26 est mis sous tension. Dans ce mode de réalisation, on peut entrainer indépen- damment les roues dentées motrices 7 en mettant sous ten- sion les moteurs 26 indépendamment de façon à entraîner les chenilles respectives 2, 3, 4 et 5 à des vitesses différentes sans avoir besoin d'utiliser des engrenages différentiels. En outre, étant donné que le moteur 26 est fixé au châssis 29 et que le mécanisme de transmission de puissance est éga- lement fixé à l'ensemble 9 de chenille, on évite ainsi d'a- voir à monter la source motrice, telle que le moteur 26,et le mécanisme de transmission de puissance sur le châssis du véhicule, ce qui rend le mécanisme d'entraînement de che- nille plus compacte et améliore la distribution du poids du châssis du véhicule. Habituellement, des équipements d'inspection et de com- mande ou d'autres charges 30 et 31 sont montés sur la base du châssis 1 du véhicule, comme représenté sur les Fig 12 aet 12 b qui représentent un mode de réalisation de l'invention dans lequel la base du châssis 1 du véhicule comprend deux parties la et lb ayant une construction coulissante télesco- pique Dans ce mode de réalisation, les ensembles de chenille avant et arrières sont respectivement montés sur la partie de châssis avant la et sur la partie de châssis arrière lb. Sur la Fig 12 a, la distance entre les ensembles de chenille avant et arrières est diminuée (distance 1) et sur la Fig. 12 b la distance est accrue (distance 1 ') au moyen d'un méca- nisme de coulissement que l'on décrira ci-après. Dans le cas o le véhicule à chenilles se déplace sur un sol plat, la distance entre les ensembles de chenille avant et arrières estréduitel comme représenté sur la Fig. 12 a, de sorte que le véhicule peut facilement virer avec un petit rayon de braquage et, dans le cas o le véhicule à che- nilles se déplace le long d'une pente ou gravit un escalier, la distance est accrue comme représenté sur la Fig 12 b de sorte que le véhicule peut se déplacer ou rouler d'une ma- nière stable. La Fig 13 représente un autre mode de réalisation de la base du châssis 1 de véhicule qui comprend trois parties lc, id et le,les parties id et le étant montées télescopi- quement coulissantes par rapport à la partie centrale 16 au moyen de mécanismes de coulissement 32 Les ensembles de chenilles avantetarrières sont montés respectivement sur les parties id et le de la base du châssis du véhicule et on peut réduire ou accroître la distance 1 " entre les ensembles de chenille avant et arrières en fonction de l'état du sol, comme précédemment décrit. Bien que le mécanisme de coulissement 32 soit bien con- nu en soi, on en décrira ci-après un exemple appliqué au vé- hicule à chenilles (Fig 12 a) en se référant à la Fig 14. Comme représenté sur la Fig 14, la partie arrière lb de la base du châssis 1 du véhicule est munie d'un organe support 37 auquel un moteur électrique 34 est fixé et une tige filetée 35 est accouplée à l'arbre de sortie du moteur ou constitue cet arbre La tige filetée 35 est vissée dans un écrou 36 fixé à un organe support 38 fixé à la partie avant la de la base du châssis de sorte qu'on peut réduire ou ac- croître la distance de séparation entre les ensembles de che- nille avant et arrières en excitant le moteur 34 de façon qu'il fasse tourner l'arbre de sortie 35 dans le sens des aiguilles d'une montre ou en sens inverse. En outre, conformément à la présente invention, en par- ticulier en ce qui concerne le mode de réalisation représen- té sur les Fig 10 et 11, un espace pour recevoir des charges ou des équipements peut étre formé au-dessous de la partie arrière lb de la base du châssis du véhicule entre les che- nilles arrières 3 et 5, comme représenté sur les Fig 15 et 16 qui montrent une caisse 41 de réception de charge fixée à la partie arrière lb de la base du châssis Des organes sup- ports 40 a et 40 b ont chacun une de leurs extrémités respec- tives fixées à l'un des-côtés respectifs de la caisse 41 de réception de charge et leur autre extrémité fixée au châssis de chenille de l'ensemble de chenille arrière correspondant. Ainsi, on obtient un espace accru pour recevoir ou porter des charges ou équipements et, en outre, le centre de gra- vité du véhicule à chenilles peut être situé à un emplacement relativement bas de façon ainsi à accroître la stabilité du véhicule pendant son fonctionnement. Les spécialistes de la technique comprendront aisément que la description qui précède se rapporte à certains modes de réalisation préférés de l'invention et que diverses modi- fications, changements et combinaisons peuvent être réalisés sans sortir du cadre ni s'écarter de l'esprit véritable de l'invention telle que définie dans les revendications an- nexées. REVENDICATIONS Un véhicule mû par des chenilles, commandé à distance et déplacé dans un milieu dangereux, ce véhicule à chenilles étant caractérisé en ce qu'il comporte un châssis ( 1) de vé- hicule; quatre ensembles ( 9) de chenille en forme d'arc com- prenant deux ensembles de chenille avant ( 24) et deux en- sembles de chenilles arrières( 3, 5) montés sur les côtés du châssis du véhicule, chaque ensemble de chenille comprenant une chenille tendue autour de la périphérie de l'ensemble de chenille de façon à présenter une surface de roulement arquée en contact avec le sol sur lequel le véhicule à chenilles se déplace; des moyens d'entraînement ( 66; 12, 14; 26) pour en- traîner les ensembles de chenille; des moyens de transmission de puissance ( 7, 7 ', 30, 31, 51-65; 11, 13, 15, 16, 17 a, 17 b, 18 a; 18 b; 7, 20, 22, 23, 27, 28) reliés de manière opérante aux moyens d'entraînement pour transmettre la force motrice des moyens d'entraînement aux ensembles de chenille;et des moyens de direction ( 7 a, 7 b) reliés de manière opérante aux ensembles de chenille avant pour les diriger. 2 Véhicule à chenilles selon la revendication 1, caracté- risé en ce que chaque ensemble ( 9) de chenille comporte une roue dentée ( 30) d'entraînement montée sur un arbre rotatif ( 51) des moyens de transmission de puissance, une roue den- tée rotatif, une roue dentée folle( 8)montée de manière à être en- traînée conjointement avec la roue dentée d'entraînement de chenille, une plaque support de chenille arquée ( 10) et un châssis ( 50; 29) de chenille portant la roue dentée d'entrai- nement de chenille, la roue dentée folle et ladite plaque support et en ce que la chenille est tendue autour de la roue dentée d'entraînement de chenille, de la roue dentée folle et de la plaque support de façon à former une surface de roule- ment arquée pour le véhicule à chenille. 3 Véhicule à chenilles selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que les ensembles de chenille sont montés sur le châssis ( 1) du véhicule dans une disposition inclinée d'un angle prédéterminé vers le haut par rapport au sens de marche du véhicule à chenilles. 4 Véhicule à chenilles selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens d'entraînement comprennent des engrenages différentiels ( 11, 13) de façon à faire tourner les ensembles de chenille respectifs à des vitesses diffé- rentes. Véhicule à chenilles selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens d'entraînement ( 26) sont contenus dans les ensembles de chenille respectifs ( 9). 6 Véhicule à chenilles selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le châssis ( 1) du véhicule comporte une base qui comprend plusieurs parties (la, lb; lc, ld, le) qui sont assemblées entre elles de manière télescopiques et peuvent être déplacées les unes par rapport aux autres par un méca- nisme de coulissement ( 32) de façon à modifier la distance entre les ensembles de chenille avant ( 2, 4) et arrières ( 3, 5).