Brevet FR2693970A1 — publié le 19940128

In présente invention concerne les véhicules aptes à se déplacer sur un sol sensiblement suivant une direction donnée tels que, par exemple, les bicyclettes, les motocyclettes ou analogues. On sait qutil existe de nombreux moyens de transport dits "à deux roues" qui présentent des avantages considérables par rapport aux véhicules automobiles, essentiellement un encombrement réduit, un poids relativement faible et une consommation en énergie nettement moins importante, mais également un inconvénient majeur: un manque de stabilité à faible vitesse, et surtout à l'arrêt. I)e ce fait, ils ne peuvent recevoir des carrosseries enveloppantes protégeant les passagers comme, par exemple, celles des véhicules automobiles. La présente invention a ainsi pour objet de réaliser un véhicule essentiellement du type "à deux roues", qui soit autostabilisé même à faible vitesse et à l'arrêt pour pouvoir, par exemple, bénéficier de l'avantage mentionné ci-aant, mais aussi d'une meilleure sécurité. Plus précisément, la présente invention a pour objet un véhicule apte à se déplacer sur un sol sensiblement suivant une direction donnée, comprenant un châssis et des moyens de déplacement du châssis par rapport au sol, caractérisé par le fait qu'il comporte: - une première armature, - des moyens pour associer ladite première armature audit châssis, - une deuxième armature, - des premiers moyens moteurs commandables pour entraîner ladite deuxième armature en rotation autour d'un premier axe par rapport à ladite première armature, cedit premier axe étant sensiblement perpendiculaire audit sol, - une masse inertielle, - des deuxièmes moyens moteurs pour animer ladite masse inertielle d'un mouvement de rotation autour d'un deuxième axe par rapport à ladite deuxième armature, ledit deuxième axe étant sensiblement parallèle audit sol, - des moyens montés en coopération avec ledit châssis pour mesurer la valeur de l'angle d'inclinaison dudit châssis par rapport à la verticale et délivrer un premier signal représentatif de la valeur dudit angle, et - un organe de traitement recevant, sur une entrée, ledit premier signal et apte à délivrer, sur une première sortie, un deuxième signal de commande fonction dudit premier signal, cedit deuxième signal étant appliqué auxdits premiers moyens moteurs commandables pour commander la rotation de la deuxième armature par rapport à la première armature en fonction dudit premier signal. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif dans lequel: Ia figure unique représente un schéma de principe d'un mode de réalisation d'un véhicule autostabilisé selon l'invention. La figure unique représente sous forme schématique un véhicule 1 du type bicyclette ou motocyclette apte à se déplacer sur un sol 2 sensiblement suivant une direction donnée, comprenant essentiellement un châssis 3 et des moyens de déplacement 4 du châssis par rapport au sol, par exemple deux roues. l.e véhicule selon l'invention comporte, selon le mode de réalisation avantageux illustré, une première armature 5, des moyens 6 pour associer cette première armature au châssis, une deuxième armature 7, et des premiers moyens moteurs commandables 8 pour entraîner cette deuxième armature 7 en rotation autour d'un premier axe 9 par rapport à la première armature 5, ce premier axe 9 étant sensiblement perpendiculaire au sol 2. Une masse inertielle 10, par exemple un disque cylindrique de révolution en matériau dense, est associée par des deuxièmes moyens moteurs 1 1 à la deuxième armature 7 pour être animée d'un mouvement de rotation autour d'un deuxième axe 12 par rapport à cette deuxième armature. Pour une bicyclette d'environ trente kilogrammes, la masse inertielle a un poids de l'ordre du kilogramme et sa vitesse de rotation est d'environ douze mille tours par minute. Ce deuxième axe 12 est choisi sensiblement parallèle au sol et perpendiculaire à la direction de déplacement du véhicule. Ie véhicule comporte en outre des moyens 13 montés en coopération avec le châssis pour mesurer la valeur de l'angle de l'inclinaison que peut prendre le châssis 3 par rapport à la verticale 14 et délivrer un premier signal représentatif de la valeur de cet angle d'inclinaison. Ces moyens peuvent être de différentes types, par exemple un pendule monté en coopération avec un potentiomètre ou un gyroscope de mesure ou même un accéléromètre. Ils sont connus en eux-mêmes et sont dénommés par les techniciens "inclinomètres". l e véhicule comporte en outre un organe de traitement 15 du type microprocesseur recevant, sur une entrée 1G, ce premier signal et apte à délivrer, sur une première sortie 17, un deuxième signal de commande fonction du premier signal. Le deuxième signal est appliqué aux premiers moyens moteurs commandables 8 pour commander la rotation de la deuxième armature 7 par rapport à la première 5 en fonction du premier signal délivré par l'inclinomètre 13. Le véhicule décrit ci-dessus dans le cadre de l'invention fonctionne de la façon suivante: Si le véhicule 1 a par exemple tendance à se pencher d'un côté par rapport à la verticale 14, l'inclinomètre 13 génère le premier signal qui est analysé par l'organe de traitement 15. Un deuxième signal est alors élaboré à partir du premier et les moyens moteurs commandables 8 font pivoter la deuxième armature 7 par rapport à la première 5 pour faire pivoter la masse inertielle 10 autour de l'axe 9. La multiplication vectorielle de la rotation de la masse inertielle 10 selon l'axe 12 et son braquage autour de l'axe 9 crée un couple de rappel orthogonal au plan de ces deux vecteurs. La rotation de l'armature 7 autour de l'axe 9 est conservée jusqu'à ce que le châssis reprenne sa position verticale.Dès que l'inclinomètre 13 détecte que le véhicule a repris sa position normale, le premier signal qu'il émet commande, par l'intermédiaire de l'organe de traitement 15, l'arrêt de la rotation de la deuxième armature par rapport à la première. Cependant, dans le cas d'inclinaisons importantes qui nécessitent la fourniture d'un couple de forces pendant un temps relativement long, la rotation de la deuxième armature 7 par rapport à la première peut être d'une amplitude telle que le couple de redressement créé par la masse inertielle en rotation peut, à partir de quatre-vingt-dix degrés, s'inverser et donner un effet inverse de celui qui était souhaité, en s'ajoutant au couple qui provoquait l'inclinaison du châssis. Pour éviter cet inconvénient, les moyens 6 pour associer la première armature 5 au châssis 3 comportent une troisième armature 20 liée au châssis et des troisièmes moyens moteurs commandables 21 pour monter la première armature 5 en rotation par rapport à la troisième armature 20 autour d'un troisième axe 22 perpendiculaire au premier axe 9, un demi-tour de cette première armature 5 étant suffisant. l.es troisièmes moyens moteurs commandables 21 peuvent comprendre un moteur du type électrique ou analogue, mais aussi un vérin du type électrique ou mécanique ou hydraulique. L'organe de traitement 15 est alors apte à délivrer sur, une deuxième sortie 23, un troisième signal fonction du deuxième signal. Ce troisième signal est appliqué aux troisièmes moyens moteurs commandables 21 pour commander la rotation de la première armature 5 par rapport à la troisième armature 20 en fonction de la rotation de la deuxième armature 7 par rapport à la première, comme il sera décrit ci-après. Selon une réalisation avantageuse, pour obtenir un équilibre aussi bien statique que dynamique, le deuxième axe 12 et le troisième 22 sont dans un même plan perpendiculaire au premier axe 9, comme illustré sur la figure unique. Le véhicule 1 fonctionne dans ce cas de la façon suivante: quand la deuxième armature 7 pivote autour de l'axe 9 d'un angle s'approchant de quatre-vingt-dix degrés, par exemple mesuré en fonction de la variation du deuxième signal délivré par l'organe de traitement 15, ce dernier délivre un troisième signal qui commande les troisièmes moyens moteurs commandables 21 pour effectuer une rotation de la première armature 5 de cent quatre-vingts degrés autour du troisième axe 22, et donc aussi de la deuxième armature 7 avec la masse inertielle 10. Ce retournement entraîne une inversion du couple de redressement créé par la masse inertielle et évite qu'il ne s'ajoute à celui qui tend à incliner le véhicule. 1Tne telle réalisation permet d'obtenir un couple de redressement qui agit toujours dans le même sens, mais peut périodiquement passer par une valeur nulle. Pour améliorer la stabilité du véhicule et éviter que le couple de redressement qui agit sur le véhicule ne prenne une valeur nulle, le véhicule comporte avantageusement au moins deux masses inertielles, par exemple, associées au châssis 3 respectivement par deux jeux de moyens tels qu'illustrés sur la figure, de façon que les deuxièmes axes de rotation soient perpendiculaires entre eux et parallèles au sol. De cette façon, quand le couple de redressement créé par l'une des masses inertielles passe par la valeur nulle, le couple de redressement créé par l'autre est à sa valeur maximum et la somme des deux couples de redressement n'est jamais nulle. Dans un mode de réalisation avantageux, les deux masses inertielles peuvent être toutes deux montées en rotation par rapport à la deuxième armature 7 autour de deux axes perpendiculaires entre eux. I)ans ce cas, les rotations des deux masses inertielles peuvent être parfaitement synchronisées, puisque les deux masses peuvent être couplées à un même moteur. L'utilisation de deux masses inertielles permet d'obtenir de façon satisfaisante la stabilisation d'un véhicule 1 du type "à deux roues". Cependant, il est bien évident qu'un tel véhicule peut comporter "n" masses inertielles animées en rotation autour respectivement de "n" axes de rotation perpendiculaires à l'axe 9 et régulièrement répartis en faisant entre eux des angles égaux à 180/n degrés. Bien entendu, les moyens qui permettent de faire pivoter les armatures les unes par rapport aux autres comprennent des pivots comme ceux représentés en 30, 31, etc, et les moteurs électriques qui commandent la rotation de ces armatures sont alimentés, de façon classique, par des liaisons électriques souples. Le moteur qui permet d'entraîner la masse inertielle 10 en rotation par rapport à la deuxième armature 7 est plus particulièrement avantageusement constitué par un moteur électrique dont le stator est lié à l'armature 7 et le rotor à la masse inertielle 10. Ces moyens sont biens connus en eux-mêmes et ne seront pas plus amplement décrits ici. Le véhicule décrit ci-dessus reste stable en position verticale, même s'il ne prend contact avec le sol qu'avec deux roues, et même à l'arrêt, sans que son utilisateur soit obligé de poser un pied sur le sol. Il peut alors recevoir une carrosserie comme celle d'un véhicule automobile, tout en conservant les avantages mentionnés ci-avant. REVENDICATIONS 1. Véhicule apte à se déplacer sur un sol (2) sensiblement suivant une direction donnée, comprenant un châssis (3) et des moyens (4) de déplacement du châssis par rapport au sol, caractérisé par le fait qu'il comporte: - une première armature (5), - des moyens (6) pour associer ladite première armature audit châssis, - une deuxième armature (7), - des premiers moyens moteurs commandables (8) pour entraîner ladite deuxième armature (7) en rotation autour d'un premier axe (9) par rapport à ladite première armature (5), cedit premier axe étant sensiblement perpendiculaire audit sol, - une masse inertielle (10), - des deuxièmes moyens moteurs (11) pour animer ladite masse inertielle d'un mouvement de rotation autour d'un deuxième axe (12) par rapport à ladite deuxième armature (7), ledit deuxième axe (12) étant sensiblement parallèle audit sol, - des moyens (13) montés en coopération avec ledit châssis (3) pour mesurer la valeur de l'angle d'inclinaison dudit châssis (2) par rapport à la verticale (14) et délivrer un premier signal représentatif de la valeur dudit angle, et - un organe de traitement (15) recevant, sur une entrée (16), ledit premier signal et apte à délivrer, sur une première sortie (17), un deuxième signal de commande fonction dudit premier signal, cedit deuxième signal étant appliqué auxdits premiers moyens moteurs commandables (8) pour commander la rotation de la deuxième armature (7) par rapport à la première armature (5) en fonction dudit premier signal. 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens (6) pour associer ladite première armature audit chassies compoflent une troisième armature (20) liée audit châssis (3) et des troisièmes mosans moteurs commandables (21) pour monter en rotation ladite première armature (5) par rapport à ladite troisième armature (2()) autour d'un troisième axe (22) perpendiculaire audit premier axe (9). 3. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit organe de traitement (15) est apte à délivrer un troisième signal fonction dudit deuxième signal, cedit troisième signal étant appliqué auxdits troisièmes moyens moteurs commandables (21) pour commander la rotation de ladite première armature (5) par rapport à ladite troisième armature (20) en fonction de la rotation de ladite deuxième armature (7) par rapport à ladite première armature. 4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits deuxième (12) et troisième (22) axes sont situés dans un plan perpendiculaire audit premier axe (9). 5. Véhicule selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte "n" masses inertielles animées en rotation par rapport à ladite deuxième armature (7) autour respectivement de "n" axes de rotation perpendiculaires au premier axe (9) et régulièrement répartis en faisant entre eux des angles égaux à 1 80/n degrés.