Brevet FR2541960A1 — publié le 19840907

L'invention a pour objet un véhicule automoteur capable de se diriger de lui-même dans toutes les directions, même le long de trajectcires présentant des points de rebroussement successifs, cependant que-le châssis supporté par les roues conserve une orientation fixe. Un véhicule conforme à l'invention comprend un châssis, au moins deux roues porteuses qui sont toutes orientables en synchronisme sur 36-GO au moins chacune autour d'un axe propre perpendiculaire au sol sur lequel roule le véhicule et qui sont toutes entrathees simultanément en rotation également en synchronisme. De préférence, chaque roue est orientable dans un sens ou dans le sens opposé sur un nombre de tours illimité. Dans un mode de réalisation de type mécanique, à chaque roue sont associés un arbre d'orientation et un arbre d'entrainement qui sont disposés coaxialement l'un à l'intérieur de l'autre, perpendiculairement au sol sur lequel roule le véhicule, l'arbre d'entraînement étant monté à l'intérieur de l'arbre d'orientation. Ce montage est réalisable selon une première variante dans laquelle l'axe géométrique commun aux deux arbres, d'orientation et d'en- traînement, passe par le plan de symétrie général de la roue ; dans un premier cas, cet axe rencontre le sol au point théorique de contact de la roue et du sol; dans un second cas, la roue comprend deux jantes espacées de part et d'autre du plan de symétrie général et l'axe commun rencontre le sol en un point situé au milieu de la droite reliant les points théoriques de contact de chaque jante avec le sol. Le montage défini plus haut est réalisable selon une seconde variante dans laquelle la roue est déportée par rapport à l'axe géométrique commun et son point théorique de contact avec le sol est éloigné du point où ce dernier est rencontré par l'axe commun. Un véhicule conforme à l'invention est réalisable à l'aide de moyens électriques, par exemple à l'aide de moteurs individuels affectés à chaque roue, pour son orientation et pour son entraînement, à condition qu'ils soient rigoureusement asservis à un organe synchronisateur commun. Toutefois, seule une solution mécanique garantit, à l'aide d'organes simples, une synchronisation absolue et durable dans le temps. C'est donc une solution mécanique que l'on décrira maintenant, uniquement à titre d'exemple et sans intention limitative, en se reportant à un mode particulier de réalisation et à plusieurs variantes.On se réfèrera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en élévation d'un véhicule à quatre roues, conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de dessous du véhicule de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus schématique montrant une variante d'entraînement synchronisé des rouets d'un véhicule selon l'invention, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 montrant une variante d'orientation synchronisée des roues d'un véhicule selon l'invention, - la figure 5 est une vue de détail, en élévation et en coupe par un plan passant par l'axe général d'une roue du véhicule de la figure 1, - la figure 6 est une vue analogue à la figure 5 montrant une variante de réalisation avec une roue réalisée avec deux jantes symétriques, - la figure 7 est une vue analogue à la figure 5 montrant une variante de réalisation avec une roue déportée par rapport à l'axe commun des arbres d'orientation et d'entraînement, - la figure 8 est un tracé schématique d'une trajectoire parcourue par un véhicule conforme à l'invention. En se reportant aux figures 1 et 2, on peut voir un véhicule ayant un châssis 1 supporté par quatre roues 2,3,4,5- qui sont tenues chacune dans ure chape 6 correspon dante ; celle-ci est fixée à l'extrémité inférieure d'un premier arbre tubulaire 7 retenu et guidé dans un palier 8. A l'intérieur de ce premier arbre 7 passe un second arbre 9, monté concentriquement . On expliquera plus loin en détail le mode de montage de ces deux arbres 7,9 Le palier 8 et, par conséquent, les arbres qusil contient, est perpendiculaire au sol sur lequel roule le véhicule. Chaque arbre 7 s'étend au-dessus de la face supérieure du palier 8 et il est pourvu d'une roue dentée 10 calée en rotation. Une unique chaîne ou courroie crantée 11 passe autour des quatre roues dentées 10 et autour dsun pignon moteur -12 calé sur l'arbre de sortie d'un groupe moto-réducteur 13 fixé au châssis 1 Ce groupe 13 sert à commander 1 orientation des roues 2 à 5 Ces dernières sont donc orientables toutes simultanément, avec un synchronisme rigoureux, sur un nombre de tours illimité. Elles sont parallèles entre elles comme on le voit sur la figure 2 et elles restent constamment parallèles entre'elles. Chaque arbre 9 s'étend au-dessus de la roue dentée 10 calée sur l'arbre 7 et porte une roue dentée 14 calée en rotation. Une unique chaine ou courroie crantée 15 passe autour des quatre roues dentées 14 et autour d'un pignon moteur 16 calé sur l'arbre de sortie d'un moteur 17 fixé au châssis 1. Ce moteur 17 sert à ltentraînement des roues 2 à 5 pour l'avancement du véhicule. Les quatre roues 2 à 5 reçoivent un couple moteur identique, en synchronisme rigoureux. On peut réaliser mécaniquement un véhicule conforme à l'invention selon de nombreuses variantes équivalentes en faisant appel à des moyens connus. La figure 3 montre que sur un véhicule de faibles dimensions on peut prévoir un arbre moteur central 18 sur lequel est calé en rotation une roue dentée 19 de grand diamètre qui engrène simultané ment avec quatre roues dentées plus petites 20 calées chacune respectivement sur l'arbre 9 de chaque roue. La figure a montre que sur ce même vehicule on peut prévoir, en dessous de la roue dentée 19, un autre arbre moteur 21 relié par une bielle 22 à un ensemble-de leviers 23 en I à auatre extrémités qui sont articulées chacune respectivement sur une roue 24 ellesmeme calée sur l'arbre 7 de chaque roue 2 à 5.Ainsi on oriente simultanément ces dernières. La figure 5 montre le détail du montage des arbres 7 et 9 et de chaque rcue 2 à 5. Pour chacune de cellesci le châssis 1 du véhicule porte un palier vertical 8 dans lequel est retenu et guidé le premier arbre tubulaire 7 à l'aide de roulements 25. Au-dessus du palier 8 on voit la roue dentée 19 et la courroie crantée 11. A l'intérieur de l'arbre tubulaire 7, coaxialement à ce dernier, des roulements 26 retiennent et guident en rotation le second arbre 9 au sommet duquel se trouvent la roue dentée 14 et la courroie crantée 15. A l'extrémité inférieure de l'arbre tubulaire 7 est fixée la chape 6 qui contient entre ses branches une roue (la roue 3 sur la figure 5), grace à un axe de roue 27 sur lequel est calée en rotation une roue dentée 28. Au-dessus de la roue 3 la chape 6 contient entre ses branches un arbre intermédiaire 29 sur lequel sont calées en rotation une roue dentée 30 réunie par une channe 31 à la roue dentée 28 et une roue dentée conique 32. Celleci est disposée pour engrener avec un pignon denté conique 33 calé à l'extrémité inférieure de l'arbre 9 qui s'étend en-dessous de 11 arbre tubulaire 7 jusqu'à l'intérieur de la chape 6. Un carter latéral 34 abrite les roues dentées 28, 30 et la chaîne 31. Avec le montage qui vient d'être décrit, les deux arbres d'orientation 7 et d'entraînement 9 sont disposés coaxialement àun axe géométrique commun 35 qui rencontre en un point 35A le sol sur lequel roule le véhicule chaque roue telle que la roue 3 est montée à l'intérieur de la chape 6 de sorte que son point théorique de contact avec le sol se confond avec le point 39. La roue 3 ayant un plan général de symétrie 36 perpendiculaire à son axe de rotation,comme toutes les- roues, l'axe géométrique commun 35 est contenu dans ce plan 36 de symétrie de la roue. Quand on modifie l'orientation d'une roue ainsi montée, elle pivote autour de son point de contact avec le sol sans se déplacer sur ce dernier, de sorte que le véhicule ne se déplace pas non plus. La figure 6 se rapporte à une variante de réalisation selon laquelle chaque roue du véhicule montée à l'intérieur d'une chape 6 sur un axe de roue 27 est réalisée en deux parties 3A, 3B assemblées à l'aide de vis 37 de façon à présenter deux jantes distinctes et espacées 38A, 38B. Après assemblage les deux jantes 38A, 38B sont disposées symétriquement de part et d'autre du plan général de symétrie 36 qui contient encore l'axe géométrique 35 commun aux arbres 7 et 9. Cet axe 35 rencontre le sol au point 35Aqui se trouve au milieu de la droite joignant les points théoriques de contact 39A, 39B des jantes 38A, 38B (ou de leurs bandages respectifs) avec le sol. Quand on fait pivoter une telle roue, elle décrit un cercle autour du point 35A mais le véhicule ne se déplace pas. Avec une roue réalisée en deux parties assemblées et écartées dans la région de leurs jantes respectives, on peut prolonger l'arbre d'entrainement 9 jusque dans l'intervalle 40 qui existe entre ces jantes 38A, 38B. On peut fixer un pignon denté 41 à l'arbre 9, à l'intérieur de l'intervalle 40, et faire engrener ce pignon 41 avec une couronne dentée 42 prévue en correspondance sur l'une des parties 39A de la roue 3. On obtient ainsi une simplification importante de la transmission du couple moteur à chacune des roues 2 à 5. La figure 7 montre un mode de montage de chaque roue 2 à 5 analogue en grande partie à celui de la figure 5 sauf que l'axe de roue 27 porté par la chape 6 s'étend en dehors de cette dernière par une partie extrême extérieure 27A sur laquelle est calée la roue 3. Le plan général de symétrie 36 de cette dernière ne contient donc plus l'axe géométrique commun 35. -I1 lui est parallèle et il en est espacé de telle sorte que le point théorique 43 de contact de la roue 3 avec le sol est espacé du point 35A. Dans ce cas, l'arbre d'entraînement 9 étant espacé de la roue 3, il peut s'étendre plus loin vers le bas à l'inté- rieur de la chape 6 et la roue dentée conique 32 qui engrène avec le pignon denté conique 33 de cet arbre 9 peut être calée directement sur l'axe de roue 27. La figure 8 montre à titre d'exemple le tracé de la trajectoire que peut parcourir un véhicule conforme à l'invention. En fait, le tracé est celui du chemin suivi sur le sol par chacune des roues 2 à 5 qui supportent le châssis 1 sur lequel on a repéré un côté C. Après un point de rebroussement R qui correspond à un changement de direction de 900 du véhicule, le côté repéré C du châssis 1 est resté constamment parallèle à lui-même. L'ensemble du châssis conserve une direction fixe quand le véhicule suit une trajectoire quelconque-dont le rayon de courbure peut varier de zéro à l'infini avec de nombreux points anguleux ou points de rebroussement. Un véhicule conforme à l'invention peut constituer la base porteuse automotrice d'un robot commandé à distance ou suivant automatiquement un programme prédéterminé pour l'exécution de tâches diverses. RBVENDICATIONS 1. Véhicule comprenant un châssis (1),aunoin deux roues porteuses (2 à 5), caractérisé en ce que toutes ces roues (2 à 5) sont orientables et réunies à des moyens d'orientation en synchronisme sur 3600 au moins, chacune autour d'un axe (35) qui rencontre en un point (35A) le sol sur lequel roule le véhicule, et elles sont toutes réunies à des moyens d'entraînement en synchronisme. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que toutes -les roues sont orientables simultanément sur un nombre de tours illimité. 3. Véhicule selon la revendication 1, à orientation et à entraînement de type mécanique, le châssis (1) étant pourvu pour chaque roue d'un palier (8) contenant un arbre (7) dworientation~de cette roue, caractérisé en ce que le palier (8) est disposé perpendiculairement au sol, l'arbre (7) d'orientation et un arbre (9) d'entraînement sont disposés coaxialement l'un à l'autre autour de l'axe (36) qui leur est commun, à l'intérieur du palier (8) ces deux arbres (7, 8) s'étendant au-delà de ce dernier et étant réunies respectivement à un moyen de commande d'orien- tation (11) commun à toutes les roues et à un moyen de commande d'entraînement (15) commun à toutes les roues. 4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'arbre (7) d'orientation est creux, il contient l'arbre (9) d'entraînement et il est muni à son extrémité inférieure d'une chape (6) qui porte un axe de roue (27). S. Véhicule selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque roue (3) est montée sur l'axe (27) à l'extérieur de la chape (6) et elle a un point théorique (43) de contact avec le sol qui est espacé du point (35A) de rencontre de l'axe commun (35) avec le sol. 6. Véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce que la roue (3) est montée sur l'axe (27) à l'intérieur de la chape (6) et elle a un plan général de symétrie (36) qui contient lsaxe commun (35), son point théorique de contact avec le sol étant confondu avec le point (35A) de rencontre de 19axe commun (35) avec le sol 7.Véhicule selon l'une quelconque des revenS dications 5, 6, caractérisé en ce que l'arbre (9) d'en- trainement s'étend en-dessous de l'arbre (7) d'orientation et il est pourvu d'un pignon denté conique (33) qui engrène avec une roue dentee conique (32) accouplée fonctionnel- lement à l'axe de roue (27) 8 Véhicule selon la revendication 4, caracté- risé en ce que chaque roue (3) comprend deux jantes espacées (38A, 385), parallèles de part et d'autre d'un plan général de symétrie (36) et cette roue (3) est montée sur l'axe de roue (27) avec son plan général de symétrie (36) contenant 19axe commun (35), le point de rencontre (35A) de ce dernier axe avec le sol se trouvant au milieu de la distance qui sépare les points théoriques (39A, 39B) de contact des deux jantes (38, 38B) avec le sol. 9. Véhicule selon la revendication 8, caractia risé en ce qu'un intervalle (40) existe entre les deux jantes