Brevet FR2554772A1 — publié le 19850517

VEHICULE LEGER A EFFET DIRECTIONNEL POUR LA DESCENTE PAR GRAVITE DE PISTES SINUEUSES EN PENTE On connaît l'attraction sportive qui comprend une piste réalisée sur un terrain en pente et sur laquelle doivent circuler, par simple gravité, des petits véhicules à roues parfois dénommes "luges" par simple analogie avec les véritables luges car celles-ci, au contraire, glissent directement sur le sol par des patins. Cette attraction est particulièrement bien adaptée à équiper des emplacements en déclivité qui, en hiver, sont destinés aux sports de neige tels que le ski alpin. En effet, lorsque l'hiver est terminé et que la neige a disparu, ces emplacements deviennent sans objet et les équipements dont ils sont généralement pourvus,tels que des remonte-pentes,sont inutilisés et, donc, improductifs. I1 est alors intéressant d'installer une ou plusieurs pistes s'ouvrant près du point culminant d'un remonte-pente. pour aboutir après un parcours plus ou moins abrupt et sinueux près du point de départ de ce remonte-pente. Celui-ci est utilise pour la remontée mécanique des petits véhicules sur un chemin de roulement, puis les usagers descendent, par gravité, en contrôlant exclusivement le freinage du véhicule. Pour assurer le maintien des véhicules sur la piste malgré l'absence de mécanisme de direction, on donne à la piste une section substantiellement concave et l'on prévoit ses bords plus ou moins hauts selon la sinuosité de la piste, afin que les virages soient "relevés" pour absorber les effets de la force centrifuge comme cela est bien connu. Mais, malgré les précautions prises, il peut se produire des accidents quand un véhicule aborde une courbe de la piste à vitesse excessive compte tenu du poids de l'usager. Pour éviter ces accidents et, par voie de conséquence, pour permettre à ces installations d'offrir aux usagers une plus grande sécurité tout en autorisant les vitesses élevées que certains recherchent, la présente invention propose une structure de véhicule nettement améliorée à l'égard de la stabilité et du freinage. A cette fin, l'invention a pour objet un petit véhicule léger, du type de ceux comprenant une nacelle pour un usager. muni de roues avant indépendantes et de roues arrière, et destiné à descendre une pente par gravité sur une piste à section substantiellement concave et pouvant comprendre des tronçons courbes, caractérisé en ce que chaque roue avant est montée à rotation sur un support qui est relié à la nacelle, d'une part vers l'avant de celle-ci par un pivot d'axe substantiellement vertical et, d'autre part, vers l'arrière de la nacelle par un organe à débattement latéral sollicité en permanence, par un élément élastique, vers une position correspondant à l'orienstation que les roues avant doivent avoir pour assurer le déplacement en ligne droite du véhicule, les supports des roues avant étant rigidement attelés l'un à l'autre par leurs parties situées à l'arrière desdites roues avant. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - chaque organe à débattement latéral est du type formé par un bloc élastique comprimé, ces deux organes étant fixés à la nacelle dans un même plan virtuel vertical transversal, symétriquement à l'axe longitudinal du véhicule; - les deux organes sont fixés à la nacelle selon un écartement infé rieur à celui de leurs extrémités les plus éloignées de ladite na celle, celles-ci étant maintenues à cet écartement voulu grâce à une torsion permanente des blocs élastiques; - chaque pivot par lequel un support de roue est relié à la nacelle comprend un cylindre creux, d'axe substantiellement vertical et pré sentant une lumière latérale par laquelle s'étend une tige radiale munie d'une tête sphéroldale intérieure au cylindre, cette tige étant solidaire d'un support de roue;; - chaque roue est du type à pneumatique, de préférence à sculptures longitudinales rectilignes, et à mécanisme de freinage individuel, ce dernier étant relié à un ensemble cinématique d'actionnement qui est commun à toutes les roues et qui comprend un levier de commande émergeant au-dessus de la nacelle, à portée des mains de l'usager; - l'ensemble cinématique d'actionnement est sollicité en permanence, par au moins un organe élastique, vers une position dans laquelle le mécanisme de freinage des roues est actionné, ce mécanisme devant être libére par faction sur le levier de commande en antagonisme audit organe élastique;; - entre l'ensemble cinématique d'actionnement et le mécanisme de frei nage de chaque roue, est intercalé un organe de limitation d'effort de freinage destiné à empêcher individuellement le blocage de chaque roue; - l'organe de limitation d'effort de freinage est constitué par un ressort taré. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu, la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limi tatif. La figure 1 est une vue schématique en plan avec arrachement d'un véhicule léger conforme à l'invention La figure 2 est une vue schématique de face du même véhicule sur un tronçon rectiligne d'une piste; La figure 3 est une vue schématique de face du même véhicule sur un tronçon courbe, avec paroi relevée, d'une piste; La figure 4 est une vue schématique montrant en plan la disposition géométrique de la roue avant droite d'un véhicule conforme à l'invention lorsque ce dernier est dans la situation de la figure 2; La figure 5 est une vue schématique montrant en plan la disposition géométrique de la roue avant droite d'un véhicule conforme à l'invention lorsque ce dernier est dans la situation de la figure 3;; La figure 6 est une vue schématique partielle d'un mode de réalisation particulier d'un organe à débattement latéral et illustrant le montage de celui-ci par rapport à un support de roue avant; La figure 7 est une vue schématique partielle de profil montrant le montage de la roue avant gauche d'un véhicule conforme à l'invention; La figure 8 est un schéma illustrant un phénomène physique naturel qu'exploite la présente invention; La figure 9 est une vue schématique en coupe transversale d'un pivot de type connu mais particulièrement bien adapté au montage d'un support de roue avant; La figure 10 est- une vue schématique en coupe longitudinale du même pivot; La figure 11 est une vue schématique en perspective montrant l'ensemble du système de freinage d'un véhicule conforme à l'invention. En se reportant à la figure 1, on voit qu'un véhicule conforme à l'invention comprend une nacelle 1 constituée par une coque légère, par exemple en matière synthétique, destinée à recevoir un usager qui s'assied dans une sellette 2, les jambes presque tendues devant lui pour prendre appui sur une sorte de repose-pied 3, l'usager ayant à portée de ses mains un levier 4 placé dans l'axe du véhicule et susceptible de commander l'action de freins, comme cela sera décrit en détail plus loin. La nacelle 1 repose sur deux roues avant indépendantes 5 et 6 ainsi que sur deux roues arrière 7 et 8. Confonnément à l'invention, chacune des roues avant 5 et 6 est montée à rotation sur un support respectivement 9 et 10, lui-même monté par rapport a la nacelle 1 avec une latitude de mouvements provenant de l'interposition d'organes autorisant certains débattements.Chaque support 9 et 10 est formé par un cadre qui entoure la roue correspondante d'assez loin et sur deux branches latérales opposées duquel sont rapportés et fixés par soudure deux paliers rudimentaires 11, 12 et 13, 14 constitués chacun par une patte traversée d'un trou pour le passage de l'axe respectivement 15 et 16 des roues 5 et 6, leur immobilisation longitudinale étant obtenue par tous moyens connus tels qu'une simple rondelle 17 tenue par un écrou 18 de préférence indesserrable vissé sur chaque extrémité filetée de chaque axe, la roue proprement dite étant munie, ainsi que cela est connu, d'un roulement à billes 19 (Figure 6). Comme cela est connu en soi, les axes 15 et 16 des roues avant 5 et 6 sont inclinés sur l'horizontale pour que lesdites roues 5 et 6 aient un "carrossage" divergent vers le bas Cette disposition donne au véhicule une excellente assise sur une piste (voir en particulier les figures 2 et 3). Vers l'avant du véhicule, les supports 9 et 10 sont rendus solidaires d'une tige substantiellement horizontale respectivement 20 et 21 devant coopérer avec un pivot 22 et 23 de la manière qui sera décrite plus loin. Ce montage a pour but de permettre à chaque support 9 et 10 de pivoter dans un plan sensiblement horizontal autour de l'axe du pivot correspondant. Vers l'arrière du véhicule, les supports 9 et 10 sont rendus solidaires d'une patte respectivement 24 et 25 assujettie chacune à une extrémité d'un organe à débattement latéral 26 et 27 qui est constitué ici par un bloc élastique comprimé et connu dans le commerce sous la marque "'SILENTBLOC". Cet organe est fixé à la nacelle 1 par son extrémité opposée à celle qui reçoit la patte. Pour obtenir un bon effet "de nerf" des blocs élastiques, on donne à ceux-ci une sorte de précontrainte permanente. Les blocs proprement dits 26 et 27 sont placés entre deux plaques 28 et 29 et sont fixés à la nacelle 1 selon un écartement transversal inférieur à celui des axes longitudinaux des supports 9 et 10. L'extrémité de ces blocs la plus éloignée de ia nacelle 1 sont portées à ce écartement supérieur voulu et y sont maintenues, grâce à l'élasticité de la matière dont ils sont faits. En outre, cette position privilégie le sens dans lequel ils doivent s'incliner pour obtenir l'effet recherché. Enfin, les deux supports 9 et 10 sont rigidement attelés l'un à l'autre par leurs parties situées à l'arrière des roues et cet attelage est obtenu, ici, en reliant les deux pattes 24 et 25 par une barre transversale 30. Comme ces pattes sont assujetties à l'extrémité des blocs élastiques 26 et 27 la plus éloignée de la nacelle 1, c'est finalement la longueur de la barre 30- qui détermine l'écartement maximum de ces blocs. On remarque que les roues 5 et 6 sont du type comportant un voile muni d'un pneumatique 5a - 5b dont les reliefs sont des stries parallèles longitudinales dont l'effet, on le sait, est d'offrir un résistance marquée au dérapage et, par conséquent, de donner à la roue une grande stabilité dans le sens de l'avancement. Pour mémoire, on rappellera que le pneumatique en lui-même présente l'avantage de l'élasticité qui, à défaut de suspension du véhicule, contribue au maintien du contact de la roue sur le sol, c'est-à-dire assure ou augmente l'adhérence des roues. Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant Lorsque le véhicule est lâché en haut d'une piste en pente, il descend par simple gravité à une vitesse qui est fonction du poids de l'usager qui est assis dessus et des actions que ce dernier exerce sur le système de freinage, qui est évoqué plus loin, au moyen du levier 4. Sur les tronçons de piste rectilignes tels que celui A de la figure 2, le véhicule avance en ligne droite. La position des différents éléments est celle représentée sur les figures 1, 2 et 4. Les roues avant 5 et 6 ont toujours leur axe de rotation incliné sur l'horizontale mais leur axe de roulement a est parallèle à l'axe du véhicule. L'axe des pivots avant 22 et 23, l'axe des tiges 20 et 21 et l'axe des pattes 25 et 26 sont tous dans le plan de roulement de leur roue 5 et 6 correspondante. La barre 30 est symétrique par-rapport à l'axe du véhicule. Lorsque le véhicule atteint un tronçon courbe tel que celui B de la figure 3, la force centrifuge le pousse vers l'extérieur du virage et l'on a, bien entendu, prévu une paroi C en pente de hauteur et de profil adaptés au maintien du véhicule sur la piste et cet effet bien connu s'exerce naturellement sur tous les véhicules, quelle que soit leur structure. On comprend, dès lors, qu'à poids égal et en n'actionnant pas le système de freinage, tous les véhicules d'un même type parcourent la même trajectoire sur une piste donnée, lorsqu'ils sont équipés de roues qui font partie de l'état-de la technique. Lorsqu'un véhicule conforme à l'invention atteint un tronçon courbe, il commence, bien sûr, comme tous les véhicules, à s'incliner et à s'élever latéralement sur la paroi C. Mais en examinant le schéma de la figure 8, on voit qu'à poids égal, l'effet de celui-ci sur la dyna- mique du véhicule varie très rapidement avec l'emplacement que ce véhicule occupe sur la piste. On a représenté en P1 un mobile situé dans le centre de la piste et donc situé horizontalement en son point le plus bas. Il est clair que ce poids a pour seul effet de maintenir, par inertie, le mobile dans sa trajectoire et non de le solliciter latéralement. En P2, le mobile est incliné et se trouve dans une position instable que seule la force centrifuge maintient. L'effet du poids est ici de ramener le mobile vers le bas, dans la position de P1. En P3 on observe le même phénomène que ci-dessus mais l'effet est accru alors que l'effet de la force centrifuge est au contraire diminué de sorte que la résultante tend à ramener le mobile d'autant plus énergiquement que le mobile est plus haut sur la courbe. Après ces remarques, on comprendra mieux le comportement d'un véhicule conforme à l'invention Le poids P de l'usager (figure 3) s'applique verticalement quelle que soit l'inclinaison de la nacelle 1. Or, celle-ci prend appui sur les blocs élastiques 26 et 27 et dès que le véhicule s'incline latérale ment et s'élève sur la paroi C; le poids de l'usager a pour effet de déformer essentiellement le bloc élastique 27 qui est le plus extérieur par rapport au virages c'est-à-dire le plus élevé. Ce faisant, la partie arrière du support 10 se déporte vers l'extérieur du virage, selon la flêche F1 de la figure 5, mouvement qui est possible grâce au pivot avant 23.Le support 10 entraîne la roue 6 dans son débattement latéral et celle-ci s'oriente vers l'intérieur du virage, c'est-à-dire vers le bas de la paroi C, vers le centre de la piste, car les pneus évitent que les roues quittent le sol et leurs reliefs longitudinaux contribuent à éviter tout dérapage. Le véhicule tend ainsi à se recentrer automatiquement. En d'autres termes, l'effet de la force centrifuge est très nettement atténué de sorte qu'un véhicule conforme à l'invention est moins soumis au risque de la sortie de piste qu'un véhicule de type connu. La présence combinée du montage décrit cidessus, des roues à pneus et de stries longitudinales sur ceux-ci procure au véhicule une stabilité nettement supérieure à celle des véhicules connus et autorise des vitesses de descente de piste plus élevées sans accroissement des risques. Du fait que le support 10 est attelé rigidement au support 9 par la barre 30, le déplacement d'un support entraîne celui de l'autre et les axes de roulement a des deux roues avant 5.et 6 restent toujours parallèles. Un avantage supplémentaire réside dans la faculté qui découle des explications ci-dessus et qui est donnée aux usagers d'agir délibérément sur le comportement du véhicule en déplaçant leur poids latéralement par rapport à la nacelle 1. L'action volontaire de l'usager n'est donc plus limitée à la seule commande du système de freinage mais aussi à la maîtrise de ses positions qui lui permet d'infléchir la trajectoire naturelle du véhicule, d'affirmer sa personnalité comme avec tous les véhicules directionnels, après un entraînement rapide. On remarque qu'en principe le pivot avant des supports de roues ne doit être que vertical si l'organe à débattement latéral arrière n'agit qu'horizontalement. Mais, dans la pratique, et surtout en réalisant cet organe avec un bloc élastique, le débattement arrière a une composante verticale qui correspond à l'abaissement de la nacelle. Pour autoriser ces mouvements, on a- choisi pour ces pivots avant un dispositif de type connu et que l'on a représenté schématiquement sur les figures 9 et 10 en retenant l'exemple du pivot 23 Celuiaci est un cylindre creux muni d'une embase de fixation 23a et pourvu d'une lumière latérale 23b présentant une partie large 23c et une partie étroite 23 d, toutes deux circulaires. La tige 21 se termine par une tête sphéroîdale 21a de diamètre légèrement plus petit que celui de la partie large 23c afin que ladite tête 21a puisse pénétrer radialement dans le cylindre 23.Ce diamètre est plus grand que celui de la partie étroite 23d afin que la tête sphéroidale 21a NE ne puisse plus sortir du cylindre 23 quand on a déplacé longitudinalement la tige 21 pour que sa tête 21a se trouve en regard de la partie étroite 23d. Une douille 23e est montée coulissante à l'extérieur du cylindre 23 et est sollicitée par un ressort 23f appuyé contre l'embase 23a afin de masquer la partie large 23c, ce qui est une sécurité empêchant la sortie accidentelle de la tête 21a hors du cylindre 23. On a illustré l'invention en décrivant des organes à débattement latéral 26 et 27 réalisés sous forme de blocs élastiques car ils combinent de manière simple et efficace les deux conditions de bon fonctionnement : mobilité latérale et sollicitation élastique de rappel permanente. Mais on pourrait aussi choisir d'autres mécanismes si ces conditions sont remplies, séparément ou pas. Le fonctionnement sûr d'un véhicule conforme à l'invention, notamment dans les virages, suppose que l'usager n'agisse pas de manière intempestive sur le système de freinage. Aussi la présente invention prévoit-elle une structure particulière évitant les accidents dus au freinage, ou au contraire au non freinage, quand il-est utile. En se reportant à la figure 11, on voit que le levier de commande 4 est solidaire d'une barre transversale 40 montée pivotante dans deux soutiens demi-circulaires 41 et 42 fixés sous la nacelle et à laquelle les freins individuels des quatre roues 5, 6, 7 et 8 sont reliés par des organes de tout type connu tels que des chaînes respectivement 43 pour la roue avant 5, 44 pour la roue avant 6, 45 pour la roue arrière 7 et 46 pour la roue arrière 8. Ces chaînes aboutissent à des biellettes 47 qui font partie du dispositif individuel de freinage de chaque roue. La barre 40 et les organes 43 à 46 constituent un ensemble cinématique d'actionnement qui est sollicité en permanence par deux ressorts 48 et 49 disposés entre des pattes 50 et 51 fixées sur la barre 40 pour former un bras de levier d'une part et deux pitons 52 et 53 fixés à la nacelle 1. De la sorte, le véhicule est constamment freiné et pour qu'il puisse rouler, il faut que l'usager pousse le levier 4 vers l'avant pour relâcher l'action des organes 43 à 46 sur les roues. Si l'usager laisse échapper le levier 4, soit par inadvertance, soit à la suite d'un malaise ou d'une chute, les ressorts 48 et 49 rappellent la barre 40 qui actionne à nouveau les freins et le véhicule s'arrête automatiquement en quelques mètres. Pour des raisons d'encombrement et de facilités de construction, les roues avant 5 et 6 sont disposées de telle manière que leur dispositif de freinage est situé sur leur face extérieure. Ainsi, les chaînes 43 et 44 sont dans l'alignement des pattes 50 et 51. En revanche, les roues arrière 7 et 8 sont disposées de telle manière que leur dispositif de freinage soit situé sur leur face intérieure. On fixe alors des pattes 54 et 55 sous la barre 40 (a l'opposé des pattes 50 et 51) pour former des bras de levier dans l'alignement des biellettes 47 de ces roues arrière 7 et 8. Pour empêcher que les roues se bloquent si l'usager tire exagérément sur le levier de commande 4, on prévoit, selon l'invention d'intercaler un organe de limitation de l'effort de freinage sur chacun des freins individuels des roues. Ici, cet organe est constitué par un ressort taré. Pour la roue avant 5, ce ressort 56 est intercalé entre l'extrémité de la chaîne 43 et la patte 50. Pour la roue avant 6, le ressort 57 symétrique au précédent est interposé entre l'extrémité de la chaîne 44 et la patte 51. Pour la roue arrière 7 le ressort 58 est intercalé entre l'extrémité de la chaîne 45 et la biellette 47. Pour la roue arrière 8, le ressort 59 symétrique au précédent est intercalé entre l'extrémité de la chaîne 46 et la biellette 47. La force des ressorts 56 à 59 est choisie de telle manière qu'ils transmettent intégralement la traction exercée sur les chaînes 43 à 46 lors du pivotement de la barre 40 pour obtenir un freinage maximum et, qu'en revanche, ils s'étirent lorsque cet effort atteint une valeur excessive ce qui se produit, évidemment, dès que la roue correspondante tend à se bloquer. Comme ces ressorts cèdent avant le blocage, celui-ci ne se produit pas. On comprend que ce montage soit particulièrement important avec un véhicule conforme à l'invention car celui-ci peut atteindre des vitesses assez élevées et répond aux déplacements volontaires ou pas du poids de l'usager, de sorte que des sollicitations contraires pourraient provoquer des effets gênants. Cela serait notamment le cas si une roue freinée venait à se bloquer du côté intérieur d'un virage lorsque les roues avant du véhicule sont orientées automatique vers le centre de la piste, car l'excès de freinage disymétrique pourrait tendre à faire basculer le véhicule. Outre le dispositif de freinage qui a été décrit ci-dessus, on peut prévoir un ralentisseur automatique pour chaque roue et s'agissant d'un mécanisme de type connu il ne sera pas décrit en détail ici. La force des ressorts 56 à 59 doit donc tenir compte que l'effort de freinage dû au ralentisseur et l'effort de freinage proprement dit s'additionnent. REVENDICATIONS 1- Petit véhicule léger. du type de ceux comprenant une nacelle (1) pour un usager, muni de roues avant indépendantes (5 et 6) et de roues arrière (7 et 8), et destiné à descendre une pente par gra vité sur une piste à section substantiellement concave et pouvant comprendre des tronçons courbes (B), caractérisé en ce que chaque roue avant (5-6) est montée à rotation sur un support (9-10) qui est relié d la nacelle (1), d'une part vers l'avant de celle-ci par un pivot (22-23) d'axe substantiellement vertical et, d'autre part, vers l'arrière de la nacelle (1) par un organe (26-27) à débatte ment latéral sollicité en permanence, par un élément élastique, vers une position correspondant à l'orientation que les roues avant (5-6)-doivent avoir pour assurer le déplacement en ligne droite du véhicule, les supports (9 et 10) des roues avant (5 et 6) étant rigidement attelés l'un à l'autre par leurs parties (24 et 25) situées à l'arrière desdites roues avant (5 et 6). 2- Petit véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que cha que organe à débattement latéral (26-27) est du type formé par un bloc élastique comprimé, ces deux organes (26 et 27) étant fixés à la nacelle (1) dans un même plan virtuel vertical transversal, sy métriquement à l'axe longitudinal du véhicule. 3- Petit véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux organes (26 et 27) sont fixés à la nacelle (1) selon un écar tement inférieur à celui de leurs extrémités les plus éloignées de ladite nacelle (1), celles-ci étant maintenues à cet écartement voulu grâce à une torsion permanente des blocs élastiques. 4- Petit véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que cha que pivot (22-23) par lequel un support (9-10) de roue (5-6) est relié à la nacelle (1) comprend un cylindre creux (22-23), d'axe substantiellement vertical et présentant une lumière latérale (23b) par laquelle s'étend une tige radiale (20-21) munie d'une tête sphéroîdale (21a) intérieure au cylindre (22-23), cette tige (20 21) étant solidaire d'un support (9-10) de roue (5-6). 5- Petit véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que cha que roue avant (5-6) au moins est du type à pneumatique, de préfé rence à sculptures longitudinales rectilignes, et à mécanisme de freinage individuel, ce dernier étant relié à un ensemble cinéma- tique d'actionnement (4-40) qui est commun à toutes les roues (5, 6, 7 et 8) et qui comprend un levier de commande (4) émergeant au dessus de la nacelle (1), à portée des mains de l'usager. 6- Petit véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'en semble cinématique d'actionnement est sollicité en permanence, par au moins un organe élastique (48-49), vers une position dans laquelle le mécanisme de freinage des roues (5, 6, 7 et 8) est actionné, ce mécanisme devant être libéré par action sur le levier de commande (4) en antagonisme audit organe élastique (48-49). 7- Petit véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'entre l'ensemble cinématique d'actionnement (4-40) et le mécanisme de freinage de chaque roue (5-6-7-8), est intercalé un organe de limi tation d'effort de freinage destiné à empêcher individuellement le blocage de chaque roue (5-6-7-8). 8- Petit véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'or gane de limitation d'effort de freinage est constitué par un ressort taré (56-57-58-59).