Brevet FR2638698A1 — publié le 19900511

Dispositif de suspension a articulé de galets de roulement pour véhicules à chenille. DESCRIPTION La présente invention a pour objet un dispositif de suspension articulé de galets de roulement pour véhicules à chenilles. Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication des systèmes de locomotion par chenille. Une des applications de l'invention est la réalisation des chemins de roulement pour des robots de déminage. On connaît en effet différents dispositifs de locomotion adaptés aux véhicules à chenilles. Ils comportent tous des galets de roulement montés de chaque côté du véhicule sur un chariot supportant le chassis; l'un au moins desdits galets est moteur et les autres assurent la reprise des efforts de portance du véhicule sur le sol transmis par la chenille; la répartition de ces efforts sur une grande surface et un bon choix de la forme des dessins de celle-ci assurent une locomotion sur tout terrain. Cependant, ces galets sont soumis à des efforts et à des chocs importants car, en général, le véhicule est assez lourd compte tenu des missions qu'on lui confie, et du fait justement de son utilisation sur des terrains durs et accidentes. Il est connu alors de suspendre ces galets individuellement et d'intercaler entre ceux-ci et le chariot ou le chassies du véhicule des amortisseurs pour absorber au mieux et indépendamment les uns des autres, les accidents du terrain. Pour cela, il est habituel d'employer des amortisseurs télescopiques de choc et qui absorbent aussi les petites variations brusques de dénivelé entre deux galets comme sur les véhicules automobiles, ou divers autres systèmes dont certains ont fait l'objet de demandes de brevets tels que : le brevet P. 19 61 0008.3 dépose le 05 Décembre 1969 par la Société Ing.KCF PORSCHE en ALLEMAGNE FEDERALE, intitulé "suspension de roues pour véhicules, en particulier suspension de galets de roulement pour véhicules à chenilles", decrit un système à ressort progressif monté sur un bras oscillant portant le galet; le brevet P.V. 50.453 déposé le 15 .septembre 1970 par la société USINE EMILE HENRICOT en BELGIQUE, intitulé "Dispositif amortisseur et de contrôle d'une traverse de boggie", décrit un système à double ressorts aux deux extrémités d'un levier coudé dont l'un supporte ladite traverse; le brevet n.506.566 déposé le 16 Septembre 1974 par la société CATERPILLAR TRACTOR CO aux ETATS UNIS intitulé "Véhicule chenille à galets de chenille montés sur amortisseurs", decrit un dispositif élastique support de l'axe de chaque galet, qui permet un petit déplacement de celui-ci dans tous les sens. Si les systèmes amortisseurs ci-dessus permettent effectivement d'absorber les chocs même à grande vitesse, aucun ne permet en même temps ou même à vitesse lente d'absorber une grande dénivellation ponctuelle du terrain. Aussi, lors d'un passage d'une grosse pierre, par exemple c'est l'ensemble du chariot supportant le galet et la chenille correspondante qui se soulève, déséquilibrant latéralement le véhicule, mais surtout longitudinalement, car le reste des galets et de la chenille non supporté par ladite pierre peut ne plus être en contact avec le sol, créant un effet de basculement d'avant en arrière du véhicule, quand l'obstacle constitué par cette pierre arrive à la verticale de son centre de gravité. Ceci est aggravé quand il s'agit en plus de descendre une pente comme par exemple un escalier, dont l'écart entre chaque marche est bien supérieur au diamètre des galets et à leur espacement. La première marche agit alors comme une grosse pierre autour de laquelle le véhicule bascule brutalement. Le problème posé est de réaliser un dispositif de suspension de galets de roulement pour véhicules à chenille, qui permet, d'une part, d'absorber les chocs dus aux accidents de terrain et, d'autre part, de passer sur un obstacle ponctuel avec le minimum de déséquilibre longitudinal. Une solution au problème posé est un dispositif de suspension articulé de galets de roulement pour véhicule à chenilles, monté sur un chemin de roulement, comportant au moins un galet-moteur d'entrainement de la chenille, des éléments de guidage latéraux de celle-ci et un système de maintien en tension et de compensation des allongements de la surface d'appui de ladite chenille, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bras reliant deux galets de roulement placés l'un derrière l'autre et articulé par rapport à un axe parallèle à ceux desdits galets. et situé dans un plan coupant perpendiculairement celui défini par lesdits axes, lequel axe est freiné en rotation et supporté par tout système élastique par rapport au chassies du véhicule. Dans un mode de réalisation préférentiel, ledit axe d'articulation du bras est à une distance par rapport au plan contenant les axes des deux dits galets, telle que si l'on pivote dans le même sens, ledit bras et la verticale issu du centre de gravité du véhicule d'un même angle quelconque, celle-ci coupe toujours la surface plane interne reliant les droites supportant les axes des deux galets. Le résultat est un nouveau dispositif de suspension articulé de galets de roulement pour véhicules à chenille. Les avantages d'un tel dispositif résident essentiellement dans la capacité qu'il procure audit véhicule de franchir un obstacle ponctuel ou de descendre un escalier sans mouvement de basculement brusque et incontrôlable. En effet, d'une part, le mouvement important autorisé et freiné élastiquement du bras reliant les deux galets et, d'autre part, la position du centre de gravité du véhicule par rapport à ceux-ci, quand la verticale de celui-ci est maintenue toujours dans le polygone de sustentation défini par les axes de ces galets, empêchent ledit basculement par absorption élastique de l'inertie de balancier provoqué par le mouvement de la masse du véhicule autour de son axe instantané de rotation et par le maintien d'une succession d'état d'équilibre jusqu'au franchissement dudit obstacle. Des essais réels et des simulations sur ordinateur ont prouvé l'efficacité d'un tel dispositif. De même, une pierre qui, en général, fait déraper et déchausser les courroies des chenilles, ne fait qu'arrondir le dispositif; celuici peut être du reste reproduit et installé tout le long du chemin de roulement, de part et d'autre, devant-et derriere celui placé autour de la verticale du centre de gravité. Le dispositif efface alors un galet, puis l'autre par rotation autour de l'axe d'articulation. Ainsi le véhicule monte dessus d'une hauteur plus faible que ladite pierre ou obstacle améliorant le confort de route garantissant une meilleure tenue des chenilles et empêchant des chocs de basculement brutaux. L'avantage de ce système est intéressant dans un escalier que le véhicule peut alors descendre sans risquer de tomber brusquement en avant sans contrôle du pilote. Cette caractéristique concerne surtout les petits véhicules de type téléconandés, qui ne comportent qu'un jeu de deux galets situés entre les galets d'extrémité avant et arrière et dont les dimensions des galets et du châssis sont comparativement faibles par rapport aux dimensions des marches desdits escaliers, le problème étant moindre les dimensions du véhicule sont très grandes par rapport à celle-ci; ceci est du reste vrai pour tout obstacle. La description suivante se réfère aux dessins annexés, sans aucun caractère limitatif, décrivant un exemple de réalisation d'un dispositif de suspension articulé adapté à des galets de roulement pour petits véhicules à chenilles, mais d'autres réalisations et d'autres applications peuvent être envisagées. La figure 1 est une vue latérale simplifiée d'un engin à chenille équipé d'un dispositif suivant l'invention. La figure 2 est une vue latérale du même engin à chenille descendant un escalier. La figure 3 est une vue détaillée de l'axe d'articulation du dispositif. La figure 4 est une vue en coupe de la courroie associée à divers galets de roulement et d'entrainement. La figure 5 est une vue en coupe du galet d'entrainement et de la courroie. La figure 1 est une vue latérale simplifiée d'un véhicule ou engin à chenilles 1, équipé d'un dispositif suivant l'invention. Cette vue montre en fait un ensemble chariot portant un côté du châssis 2 du véhicule et constitué d'un chemin de roulement portant une courroie 3 faisant chenille et reposant sur le sol 4. Ledit chemin de roulement comporte, d'une manière connue, au moins un galet-moteur d'entrainement 5, situé vers l'avant du véhicule et décollé du sol, et un galet de roulement et de guidage 6 situé à l'arrière du véhicule. Dans cet exemple de réalisation, l'axe 7 dudit galet arrière est monté libre longitudinalement par rapport au châssis 2, auquel il est relié par un ressort 8 linéaire réglable en tension et poussant toujours ledit galet 6 au maximum vers l'arrière. Ainsi, la chenille 5 est toujours maintenue en tension par ce système, qui permet de compenser des allongements de la surface d'appui de ladite chenille quand un obstacle se présente, comme représenté dans la figure 2. Le ressort 8 se comprime alors et la courroie-chenille peut épouser la forme dudit obstacle, tout en restant tendue. Le chemin de roulement comporte également un galet d'appuis de roulement et de guidage avant 9, en général du même diamètre que le galet arrière, mais de profil de roue different comme indiqué dans la figure 4. Dans un mode de réalisation tel que représente ici pour un petit véhicule à chenilles tel que par exemple les engins télécommandés utilisés dans les opérations de déminage devant pénétrer dans tous locaux et rouler sur tout terrain pour atteindre un objet à détruire ou pour manipuler celui-ci dans une enceinte contaminée par exemple, interdisant donc dans tous les cas l'approche et l'aide de l'homme, le chariot support de chenilles ne peut comporter que deux galets 101 et 102 de roulement et de guidage intermédiaire. Dans une réalisation devant supporter par exemple un véhicule plus lourd et de plus grandes dimensions, d'autres jeux de galets tel que décrit ci-apres peuvent être rajoutés entre ceux-ci et les galets avant 9 et arrière 7. Ces deux galets intermédiaires 101 et 102 sont montés libres en rotation sur des axes portés par un bras 11. Ce bras est articulé par rapport à un axe 12 parallèle à ceux des galets. L'ensemble constituant le bras il et la liaison de celui-ci avec ledit axe peut être de forme quelconque, de façon à constituer un triangle rigide aux sommets duquel sont situes les trois axes. La position de l'axe 12 par rapport aux deux autres peut être quelconque, mais dans un mode préférentiel de réalisation tel que représenté ici, il est dans le plan perpendiculaire à celui défini par lesdits axes des galets 10 et le coupant à égale distance de ceuxci. De plus, dans cet exemple de réalisation, compte tenu de la position du centre de gravité G du véhicule et de la hauteur h définie ci-dessus, ledit axe 12 d'articulation est situé à égale distance entre les deux galets de roulement placés respectivement à l'airant 9 et à l'arrière 7 du véhicule 1. articulation de l'axe 12 est freinée en rotation par un systèm amortisseur élastique tel que décrit dans la figure 3. Quand la position de l'axe le permet en hauteur, ce qui est le cas dans notre exemple. le support de l'axe 12 peut comporter au moins un élément 13 en matériau tendre et glissant ayant un bon coefficient de frottement situé sous la partie haute de la chenille, de telle façon que celle-ci ne batte pas verticalement. Si l'axe n'est pas assez haut pour cela, l'élément 13 est fixé sur le châssis 2 audessus dudit axe d'articulation 12. La hauteur h du triangle constitué par les trois axes 101, 102 et 12 peut être au minimum nulle ou au maximum égale à la hauteur disponible entre les parties haute et basse de la courroie 3. Cette distance est elle-mame déterminée d'une manière connue par les positions et les diamètres des galets avant 5 et 9 et arrière 7, eux-mêmes définis par ailleurs par rapport à la dimension du véhicule, de son poids, de la surface de la courroie-chenille, de la vitesse d'avancement souhaitée etc.... Le diamètre des galets intermédiaires 10 est en général inférieur à ceux des galets d'extrémité 9 et 7. La distance h, dans un mode de réalisation préférentiel et afin d'obtenir l'effet d'amortissement optimum désiré est telle que si l'on pivote dans le même sens le bras 11 et la verticale V issue du centre de gravité G du véhicule 1 d'un même angle quelconque jusqu'a 450 par exemple, celle-ci coupe toujours la surface plane interne reliant les droites supportant les axes des deux galets 10. La figure 2 est une vue latérale du même engin à chenilles 1 descendant l'escalier 14 et illustrant la définition de la hauteur h ci-dessus. L'angle de pivotement figuré ici a est le même pour le bras 11 par rapport au châssis du véhicule que pour la verticale V du centre de gravité par rapport à sa situation initiale de la figure 1. On voit ainsi que cette verticale V tombe alors entre les points d'appui des galets 10 et que, tant que le galet 102 ne bascule pas lui-meme, l'ensemble est stable. Ceci n' est cependant possible que si en même temps, l'axe 12 est freiné en rotation par rapport au châssis par un système élastique dont le couple de rappel est égal pour l'angle a d'équilibre à celui créé par le poids du véhicule autour de l'axe 12.Ainsi, le véhicule 1 peut avancer progressivement sur ses chenilles et s'arrêter à tout moment en position d'équilibre, le système élastique absorbant en plus l'inertie de balancier et cela jusqu'à ce que le galet 102 bascule lui-meme, mais alors le galet avant 9 sera très proche de la marche 14 suivante, et même suivant les dimensions respectives de celle-ci et du véhicule, il peut être en contact avant. Le véhicule s'appuie alors en douceur sur ladite marche. La figure 3 est une vue détaillée de l'axe d'articulation 12 du dispositif tel que décrit dans la figure 1. Ledit élément élastique permettant ici jusqutå une rotation par exemple de 300 vers l'arrière et composé d'une partie 16 qui est destinée à être mobile et d'une partie 17 destinée a. être fixe et d'un espace intermédiaire contenant des blocs élastiques 18 tel que du caoutchouc précontraint, autorisant une rotation relative entre les deux parties avec une augmentation de la résistance avec la rotation. La partie fixe 17 est solidaire du châssis 2 du véhicule 1 et la partie mobile 18 accouplée au bras 11 pour permettre l'articulation de celui-ci autour de l'axe 12. Dans cette représentation, l'élément 13 défini dans la figure 1 est fixe sur la partie mobile 17 et est arrondi pour permettre le meilleur frottement de la chenille 3 qui s'appuie dessus quel que soit l'angle d'inclinaison du dispositif. Dans un autre mode de réalisation, le système élastique 15 peut être constitué dlun type d' axe 12 connu, et par exemple un système amortisseur à ressort ou à vérin reliant une partie du bras 11 mobile à une partie fixe du châssis 2. De même et en option afin d'améliorer encore l'effet amortisseur dans le plan vertical pour le confort de route et limiter les vibrations, l'axe d'articulation du bras 11 et le système élastique 15 freinant sa rotation sont montés sur un système amortisseur de tout type connu reliant dans l'exemple ci-dessus la partie 17 appelée fixe au châssis 2. La figure 4 est une vue en coupe d'ur temple de chenille 3 utilisée avec le dispositif de la présente invention et disposée avec les différents galets de guidage et d'entrainement cités dans les figures précédentes. Ladite chenille 3 peut être une courroie armée de type connu comportant sur sa face interne des dents 19 à créneau central transversal 20, permettant son guidage dans lesdits galets et séparées par des orifices 21, lesquelles dents comportent une armature rigide 22 permettant son entraînement par le galet-moteur 5 de type barbotin, comportant lui aussi des dents 23 qui viennent se loger entre celles de la courroie 3 et dans les orifices 21 correspondants, lesquelles armatures sont reliées entre elles par des nappes 24 d'acier continu qui transmettent la tension. Cette courroie 3 est guidée dans le galet arrière 6 qui passe dans les créneaux 20 desdites dents 19 et constitue donc un guidage de type interne, tandis que les galets de roulement avant 9 et de roulement 10 du dispositif central sont à guidage externe et passe à l'extérieur des dents 19. La figure 5 est une vue en coupe du galet d'entraînement 5 muni de ses dents 23 prenant appui dans les orifices 21 de la courroie 3, entre les dents 19 de celle-ci. Sur sa face externe, la courroie comporte des dessins 25 connus adaptés à la nature des sols. La combinaison de cette courroie, des galets d'entrainement, de roulement et de guidage et du dispositif suivant l'invention apporte à l'ensemble du système de locomotion des capacités de roulement sur tout terrain, de passage sur obstacle et de franchissement d'escaliers, incomparables. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et qui ne constituent qu'un exemple de réalisation auquel des modifications et des variantes peuvent être apportées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement pour véhicule à chenilles, monté sur un chemin de roulement, comportant au moins un galet-moteur (5) d'entrainement de la chenille (3), des éléments de guidage latéraux de celle-ci et un système (8) de maintien en tension et de compensation des allongements de la surface d'appui de ladite chenille, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bras (11) reliant deux galets (10) de roulement placés l'un derrière l'autre et articulé par rapport à un axe (12) parallèle à ceux desdits galets. et situé dans un plan coupant perpendiculairement celui défini par lesdits axes, lequel axe (12) est freiné en rotation et supporté par tout système élastique (15) par rapport au châssis du véhicule (2). 2. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit axe (12) d'articulation du bras est dans le plan perpendiculaire à celui défini par lesdits axes des galets (10) et le coupant à égale distance de ceux-ci. 3. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit dispositif est placé au voisinage de la verticale du centre de gravité dudit véhicule (1) et ledit axe d'articulation (12) du bras (11) est à une distance par rapport au plan contenant les axes des deux dits galets (10), telle que si l'on pivote dans le même sens, ledit bras et la verticale issu du centre de gravité du véhicule d'un même angle quelconque, celle-ci coupe toujours la surface plane interne reliant les droites supportant les axes des deux galets (10). 4. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, et comportant un éIémentélastique (15) composé d'une partie (16) qui est destinée & BR 5. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'axe de l'articulation du bras (11) et le système élastique (15) freinant le supportant et sa rotation, sont montés sur un système amortisseur de tout type connu. 6. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément (13) en matériau tendre et glissant ayant un bon coefficient de frottement, situé sous la partie haute de la chenille (3) et au-dessus dudit axe d'articulation (12), de telle façon que celle-ci ne batte verticalement. 7. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le système de maintien en tension de ladite chenille (3) est un ressort (8) linéaire, réglable, reliant le châssis (2) à l'axe (7.) du galet (6) de roulement situé à l'arrière du véhicule. 8. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit axe (12) d'articulation du dispositif est situé à égale distance entre les deux galets de roulement placés respectivement à l'avant (9) et à l'arrière (6) dudit véhicule (1). 9. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite chenille est une courroie (3) armée, de type connu, comportant sur sa face interne des dents (19) à créneau central transversal (20), permettant son guidage dans lesdits galets et séparées par des orifices (21), lesquelles dents comportent une armature rigide (22) permettant son entraînement par legalet-moteur (5) de type barbotin, comportant lui aussi des dents (23) qui viennent se loger entre celles de la courroie (3) et dans les orifices (21) correspondants, lesquelles armatures sont reliées entre elles par des nappes (24) d'acier continu qui transmettent la tension. 10. Dispositif de suspension articulé de galets de roulement suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le galet arrière (6) de roulement est un galet à guidage interne, et les galets de roulement (10) du dispositif et avant (9) sont à guidage externe par rapport aux dents (19) de ladite courroie (3).