Brevet FR2688465A1 — publié le 19930917

ODISPOSIFI OE Sf ILSMT)N POUR VEHJULE Il a été recherché, depuis rinvention du véhicule ô deux roues motorisé, différents mtoyens de rendre sta- ble à rarrêt ce type de véhicule qui présente de grands avantages en circultion et en stationnerment grace à son faible encombrement En effet, cetle possiblité permettrait de le dore, et de lui donner le même confort et h même sécurité qu'un véhicule a trois ou quatre roues. L'éat de la technique le plus récent est représenté par les brevets 86 09 332 et 88 14 823 du nmême inventeur, M Pierre PAIN, brevets basés sur le prfincipe suivant: le veéhicule comporte deux élémennts, chssis et caisse, la caisse étant articule sur le chassis de façon telle que blorsque rensemble du véhiule s'écorte de l veticale apparente - résultante de lb pesanteur et de la force centrifuge-, une aison entre le chassis et la caisse est créée qui tend ô provoquer la montée du centre de griavté de l caisse par rapport au chissis, en- o traînant également un déplacement vers le haut du centre de gravité de rensemble Un tel mouvemeni qui consomme de rénergie est éidemment impossible sans apport d'énerge extérieure, ce qui entraîne la stabirdé du véhicule. L'objet de rinvention est de perfectionner certains d'solitifs utiisés dans le brevet 88 14 823 par oppi- cation d'un prinipe impriquant toujours que la chute du veéhicule est rendue impossible perce qu'elle entraîne- 1 rail son soulèvement. Conformément ô r'invention, un tel véhicule incmble comprend: une partie primaire (I) d'appui roulant sur le sol A centrée sur un plan nmédian normalement vertical et comportant au moins deux trains porteurs, respectivement avant et arriere, run des trains portant deux roues écartées et loutre train portant au mroins une troime roue, une partie secondaire ( 11) suspendue ab l parie p wrimaire et pouvant srminer, sous les effets conju- gués de la pesanteur et de la force centrifuge, par rapport à la partie primaire en tournant autour d'un axe de suspenon paralle au sol et aux plans nmdians P 1, P 2 de la partie pr'maire et de lh partie secondaire. un système ô paralleélogramme déformable associé au train porteur ô deux roues et permettant rmeg- naion de la partie prinaire et des deux roues par rapport au sol, comprenant deux montants latéraux paral- lèles au plan mdian et articulés leurs extrnlités sur deux ba Ilanciers paraes adriculés eux-mêmes sur la parte p lriaire, respetivement autour de deux axes superposés placés dans le plan méian et paralles au sol, les axes des deux roues eétant montés respectivement sur lesdits montants perpendiculairement au plan dian La partie secondaire smermne lbrement avec la partie primaire tant que leurs plans mndians comncident sensilement et la partie secondaire prend appui sur la partie primaire par rintermédioire d'un système de soli- darisatin angulaire blorsque son plan médian s'écate aux jeux près du plan nmédian de la partie primaire dans le sens o le véhicule tend ô tomber. A 2 2688465 Le système de sordorisation comprend une traverse sor'oire onqubirement de b partie secondaire et prenant appui par ses deux extréiés, respectiveent sur deux chariots montés courssants, respeivemnt, sur les deux montants latéraux du para Ielogramme, bdi Re traverse commandant selectivement le blocage de run au moins des chariots sur le montant latéral correspondant pour la sodriowtion angulaire de la partie secondaire avec h padrie primraire La traverse est suspendue la parrie pr'maire par un système de deux bielles articules, respetvement, par leurs extrémiés inférieures sur la troverse, et par leurs derémités supé- rieures sur la partie primaire, les points d'adricution inférieurs sur la traverse étant écartdés symtriquement de part et d'autre du plan rrmdian de la partie secondaire, et e points d'ari'lubtion supérieurs étant écdrtés sy- meriquerment de pari et d'outre du plan médian de la partie primaire et les bielles étant orientées de façon a 1 Q converger vers le haut en un point constituant un centre instantané de rotation et un axe de suspension vir- tuel de la traverse; chaque extrémité de b traerse est sordarisée anguloirement avec le chariot correspondant par rinterméniire d'une lison glissante permnettant le coulisserment longitudinaloi de b traverse avec maintien de son or'ientation par rapport au chariot et chaque chariot est muni d'un moyen de bblocge de son coulisse- ment le long du montant latéral correspondant dons un sens de coulisserment correspondant ô un eéignement du po Mi de rencontre des bielles par rapport au plan mdian de la partie pr'imire, le coulissement restant libre dans rautre sens correspondant ô un rapprochement dudit point vers ldit plan mnédian La partie secondaire, qui peut étre réduite au sige du conducteur, est suspendue à l partie primire par des bieliettes analogues aux biellettes de suspension de la traverse celle-ci pouvant etre rendue solidaire de la pariie secondaire blors- que le train roulant stabisateur est le train amrre ou un train intermn}diire. > Le dispositif de stabilisateon peut étre conçu soit pour que les moyens de blocage du courssement des chariots interdisent la decnte vers le bas, le long du montant latéral correspondant, du chariot se trouvant du côté vers lequel le plan mdiun de hla partie secondaire s'écarte de celui de k partie primaire, et permet- tent la descente vers le bas du chariot opposé, soil pour que les nmoyens de blocage du coulissemnt des chariots interd'isent la remontée vers le haut, le long du montant latéral correspondant, du choriot se trouvant du côté opposé ô celui vers lequel le plan mdian de h parie secondoire s'éarte de celui de la partie pri- maire et permettent la montée vers le haut du chariot opposé. I vu de soi qu'un ve'hiule terrestre D deux roues n'étant pas stable naturellement, un vehicule aulostable comportera au m'iimum trois roues, soit deux ô arrtre et une à ravant, soit deux ô roavant et une ô arre- re Une solution ô deux roues avant et deux roues orrire, et une solution ô dux roues mdianes, une roue 3 o avant et une roue arrire, sont évidemmnent aussi envisageables. Chaque système stabiliteur ô deux roues (avant ou arrière ou médin) est qul" de la même façon pour assurer la stabilité A titre d'exemple non limitatif, les fi- gures 1 à 6 décrivent le système de stabilisation d'un "diabolo" avant, c'est-à- dire d'un système articulé de deux roues montées en parallèle de façon telle que lorsque le véhicule est en route, cet ensemble est équivalent à une roue unique située dans la plan axial du véhicule en alignement. La figure 1 représente schématiquement cet ensemble articulé vu de l'a- vant. La figure 2 est une vue de côté schématique. La figure 3 est une perspective du dispositif de blocage (chariot et barre de 0 bblocage). La figure 4 représente le système de blocage en position libre. La figure 5 représente le système de blocage en position de blocage. La figure S représente la suspension du siège du conducteur et sa liaison avec la barre de blocage. Sur les figures 1 et 2 1 est l'axe de la colonne de direction: le véhicule étant vertical à l'arrêt, cet axe est vertical et placé dans le plan moyen vertical du véhicule, 2 est la trace sur le plan axial du véhicule du plan moyen du dispo- sitif articulé représenté sur la figure 1; ce plan moyen est parallèle à l'axe 1 et passe par les axes Oa et Gb des deux roues 3 a et 3 b et par les points de contact Ta, Tb des roues avec le sol Pour assurer la stabilité en ligne droite, il est un peu en arrière de l'axe 1 Toutefois, le centre de gravité de l'ensemble rotatif sera, de préférence en avant de ce même axe, ce qui permet une orien- tation par simple inclinaison du véhicule. La colonne de direction 1 porte deux tétons 4, 5 sur lesquels sont articulés les balanciers Sa, Sb, 7 a, 7 b qui constituent avec les montants a 8 b un parallélogramme articulé Chaque axe de roue Oa Gb est fixé à un plateau 9 a, Sb articulé sur les extrémités du montant correspondant Sa, Sb par des biellettes 10 ia 10 b lla ilb, de façon à constituer d'une façon connue, un dispositif en forme de parallélogramme ou de trapèze assurant les mouvements de la suspension de chaque roue; ces mouvements sont contrôlés par des ressorts- amortisseurs 12 a i 2 b articulés d'une part sur un ergot 1 i 3 a 1 i 3 b solidaire du plateau, d'autre part sur une console 1 4 a, 1 4 b solidaire du montant. Une traverse de blocage 15 est suspendue par deux biellettes i Sa, 1 i b à une console double 17 portée par la colonne de direction Cette traverse porte deux chariots de blocage 1 8 a 1 8 Sb dont le fonctionnement va maintenant être étudié sur les figures 3, 4 et 5. La figure 1 est une vue en perspective de l'élément de blocage constitué par la traverse suspendue 15, le chariot 1 Sa et le montant Sa Comme il sera exposé plus loin, le mouvement de la traverse 15 sera avantageusement contrôlé par le siège du conducteur suspendu de manière analogue à cette tra- verse 15 Toutefois, pour l'explication du fonctionnement du système, il suffit de considérer la traverse 15 comme soumise uniquement aux forces d'inertie (pe- santeur et force centrifuge). Comme il a été dit précédemment, la traverse de blocage 15 constituée de deux plats 15, 15 b assemblés rigidement par des entretoises 20 a, 20 b est suspendue à la console 17 par des biellettes obliques 16 a, 16 b. Un chariot de blocage 1 Sa est constitué de deux plaques 21 a, 21 b assem- blées par des entretoises cylindriques 22 a, 22 b, 22 c, 22 d qui servent égale- ment d'axes à des roulements 23 aa, 23 ab, 23 ba, 23 bb, 23 ca 23 cb, 23 da, 23 db et à des roues libres 24 a et 25 a. Les roulements 23 maintiennent le chariot en coulissement rigoureux sur la traverse 15, les plaques 21 a et 21 b coulissant à frottement doux le long de cet- te traverse. Lorsque le système est en position d'équilibre (figure 4) il existe un jeu entre les roues libres et les montants Le jeu total à l'intérieur d'un chariot, égal à la différence d-h entre la distance d qui sépare deux entretoises de même niveau et l'épaisseur h du montant, permet un coulissement sans frottement de son montant quand celui-ci se déplace, par déformation du parallélogramme, par rapport à la traverse 15 On notera qu'un petit mouvement de cette traverse s'effectue, comme il est bien connu, autour du centre instantané de rotation 1 placé au point de rencontre des prolongements des biellettes 1 Sa, 1 Sb. Supposons maintenant que le système tende à tomber, du fait de la pesan- teur ou de la force centrifuge, dans le sens indiqué par la flèche 26 (figure 5). La traverse 15 se déplace vers la droite sous l'action de ces forces et son cen- tre instantané de rotation vers la gauche en 1 ' La traverse 15 subit donc à la fois une translation vers la droite et une rotation en sens inverse de la flèche 26, l'angle a entre la traverse 15 et le montant Sb qui était droit, devient obtus, et les roues libres 24 b et 25 b viennent s'appuyer sur le montant Sb, le chariot 1 Sb tendant à descendre le long de ce montant. Or, les roues libres 24 b, 25 b sont montées de façon à pouvoir tourner de le sens des flèches 27 b, 28 b, mais non en sens inverse Lorsqu'elles viennent s'appuyer sur le montant Bb elles arrêtent le mouvement du chariot 1 Sb et le solidarisent du montant Si la chute se poursuivait, la rotation du montant entraînant celle de la traverse amènerait celle-ci à soulever l'ensemble du véhicule par l'intermédiaire des biellettes 1 Sa 1 6 h Cette action, en exerçant un couple sur les roues libres 24 b, 25 b tend évidemment à augmenter le blocage et la chute est arrêtée A contrario, tout mouvement de retour à l'équilibre est rendu possible par une roue-libre tournant alors dans le sens normal. On voit également que du côté gauche de la figure, les jeux vont augmen- ter Si, au contraire, la traverse de blocage 15 était repoussée vers la gauche, par exemple par la force centrifuge, l'inclinaison serait autorisée, aussi bien par le chariot 18 b qui prendrait le jeu maximum que par le chariot 1 ia, dont les roues-libres tourneraient dans le sens autorisé. Théoriquement, un tel système serait suffisant pour assurer à un véhicule selon l'invention la stabilité à l'arrêt et la liberté d'inclinaison dans le bon sens vis-à-vis de la force centrifuge En pratique, le comportement du conducteur rend le système un peu plus complexe, du fait qu'il s'incline en anticipant sur l'apparition et le développement de la force centrifuge De ce fait, il est néces- saire de placer la traverse de blocage sous le contrôle du siège du conducteur. Ce siège est suspendu à un système de biellettes rigoureusement analogue à celui de la traverse de blocage dont le mouvement devient l'image de celui du siège grâce à une transmission par câbles ou par barres tout à fait classique. Ainsi, sur la figure 6, le siège 30 est suspendu à des consoles doubles 31 a, 31 b par des biellettes 32 a, 32 b 33 a, 33 b Une barre 34 fixée à la base du siè- ge entraîne par un ergot 35 et une fourchette 36 la rotation d' une poulie 37. Sur cette poulie est frappé un câble qui, s'appuyant sur des poulies de renvoi, commande la rotation de la poulie 38 qui, par la fourchette 39 et l'ergot 40 en- traîne pour la traverse de blocage 15 un mouvement identique à celui de la barre 34 De préférence la fourchette 39 sera élastique pour limiter les efforts dans cette transmission. Lorsque le conducteur veut s'orienter vers la droite, par exemple (flèche 411, il se penche du côté droit, ce qui a pour effet de déplacer la barre 34 vers sa gauche La force centrifuge appliquée au siège et au conducteur agit d'ail- leurs de même Dans ces conditions, la traverse de blocage 15 se déplace également vers la gauche, ce qui a pour effet d'autoriser l'inclinaison à droite. Il est évident que, sans sortir du cadre de l'invention, des dispositions légèrement différentes de celles décrites précédemment, mais tendant aux mêmes résultats, pourraient être utilisées, par exemple dans la réalisation du système élastique et amortisseur de la suspension et dans la liaison entre la partie secondaire et la traverse de blocage. REVENDICATIONS 1.Dispositif de stabilisation d'un véhicule inclinable comprenant: une partie primaire (I) d'appui roulant sur le sol centrée sur un plan médian (P 1) normalement vertical et comportant au moins deux trains porteurs, respectivement avant et arrière, l'un des trains portant deux roues écartées ( 3 a,3 b) et l'autre train por- tant au moins une troisième roue, une partie secondaire ( 11), qui peut être réduite au siège du conducteur, suspen- due à la partie primaire ( 1) et pouvant s'incliner sous les effets conjugués de la pesanteur et de la force centrifuge, par rapport à la partie primaire en tournant autour d'un axe de suspension (O-O') parallèle au sol (A) et aux plans médians (PI) de la o 10 partie primaire ( 1) et (P 2) de la partie secondaire ( 11), un système à parallélogramme déformable associé au train porteur à deux roues et permettant l'inclinaison de la partie primaire (I) et des deux roues ( 3 a,3 b) par rapport au sol (A), ledit système comprenant deux montants latéraux ( 8 a,8 b) parallèles au plan médian (P 1) et articulés a leurs extrémités sur deux balanciers ( 6,7) articulés eux-mêmes sur la partie primaire ( 1), respectivement autour de deux axes superposés ( 4, 5) placés dans le plan médian (PI) et paralleles au sol, les axes des deux roues ( 3 a,3 b) étant montés respectivement sur lesdits montants ( 8 a,8 b) perpendiculairement au plan median (P 1), la partie secondaire s'inclinant librement avec la partie primaire tant que leurs plans meédians (P 2) (PI) coïncident sensiblement et la partie secondaire prenant appui sur la partie primaire par l'intermédiaire d'un système de solidarisation angulaire lorsque son plan médian s'écarte aux jeux prés du plan médian de la partie primaire ( 1) dans le sens o le véhicule tend a tomber, le système de solidarisation comprenant une traverse solidaire angulairement de la partie secondaire et prepant appui par ses deux extrémités, respectivement sur deux chariots montés coulissants, respectivement, sur les deux montants latéraux du parallélogramme, ladite traverse commandant sélectivement le blocage de l'un au moins des chariots sur le montant latéral correspondant pour la solidarisation angulaire de la partie secondaire avec la partie primaire, caractérisé par le fait que la traverse ( 15) est suspendue à la partie primaire par un système de deux bielles ( 16 a,16 b) articulées, respectivement, par leurs extrémités inférieures sur la traverse, et par leurs extrémités supérieures, sur la partie primaire, les points d'articulation inférieurs sur la traverse étant écartés symétriquement de part et d'autre du plan médian de la partie secondaire, et les points d'articulation supé- rieurs étant écartés symétriquement de part et d'autre du plan médian de la par- tie primaire et les bielles ( 1 6 a l Sbl étant orientées de façon à converger vers le haut en un point constituant un centre instantané de rotation et un axe de sus- pension virtuel de la traverse ( 15) et que chaque extrémité de la traverse ( 15) est solidarisée angulairement avec le chariot correspondant par l'intermédiaire d'une liaison glissante permettant le coulissement longitudinal de la traverse avec maintien de son orientation par rapport au chariot et que chaque chariot est muni d'un moyen de blocage de son coulissement le long du montant latéral correspondant dans un sens de coulissement correspondant à un éloignement du point de rencontre des bielles par rapport au plan médian de la partie primai- re, le coulissement restant libre dans l'autre sens correspondant à un rappro- chement dudit point de rencontre vers ledit plan médian. 2 Dispositif de stabilisation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de blocage du coulissement des chariots interdisent la descen- te vers le bas, le long du montant latéral correspondant, du chariot se trouvant du côté vers lequel le plan médian de la partie secondaire s'écarte de celui de la partie primaire, et permettent la descente vers le bas du chariot opposé. 3 Dispositif de stabilisation selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les moyens de blocage du coulissement des chariots interdisent la remon- tée vers le haut, le long du montant latéral correspondant du chariot se trou- vant du côté opposé à celui vers lequel le plan médian de la partie secondaire s'écarte de celui de la partie primaire et permettent la montée vers le haut du chariot opposé. 4 Dispositif de stabilisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractéri- sé par le fait que les deux bielles de suspension de la traverse sont articulées à leur partie supérieure respectivement sur deux consoles opposées s'écartant de part et d'autre d'un montant central solidaire de la partie primaire et placé dans le plan médian de celle-ci. Dispositif de stabilisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractéri- sé par le fait que la traverse est suspendue par les bielles à la partie primaire in- dépendamment de la partie secondaire et que celle-ci est suspendue à la partie primaire par au moins un système de deux bielles orientées de la même façon que les bielles de suspension de la traverse, celle-ci étant reliée à la partie se- condaire par un système de transmission d'angle de telle sorte que la traverse constitue une image de la partie secondaire suivant exactement les mouvements angulaires de celle-ci par rapport à la partie primaire. S Dispositif de stabilisation selon la revendication 5, caractérisé par le fait que, au moins le siège du conducteur est suspendu à la partie primaire par deux paires de bielles disposées dans deux plans parallèles orthogonaux au plan médian de la partie primaire, les bielles de chaque paire étant articulées par leurs extrémités inférieures sur le siège en deux points écartés symétrique- ment de part et d'autre du plan médian de celui-ci et, à leurs extrémités supé- rieures, sur la partie primaire en deux points écartés symétriquement de part et d'autre du plan médian de celle-ci et d'une distance inférieure à l'écartement des points d'articulation inférieurs de telle sorte que les deux paires de bielles convergent vers le haut sur un axe constituant un axe de suspension virtuel dudit siège sur la partie primaire (l la traverse étant suspendue à la partie pri- maire par des bielles orientées de la même façon et reliées au siège par un sys- tème de transmission angulaire sans jeu de façon à reproduire exactement les mouvements du siège. 7 Dispositif de stabilisation selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé par le fait que le train porteur auquel est associé le système à parallé- logramme déformable est le train avant directeur. 8 Dispositif de stabilisation selon l'une des revendications 1 à 4 caractéri- sé par le fait que la traverse est fixée rigidement sur le siège du conducteur, ce dernier étant suspendu à la partie primaire par deux systèmes de bielles convergeant sur un axe de suspension virtuel, et que le train porteur auquel est associé le système à parallélogramme déformable est le train arrière, ou un train porteur intermédiaire à deux roues, interposé entre un train avant et un train arrière a une seule roue.