Brevet FR2740092A1 — publié le 19970425

VEHICULE ROUTIER ULTRA-LEGER La présente invention concerne un véhicule routier ultra-léger ne comportant qu'un faible nombre de composants, notamment un véhicule du type appelé "voiture de ville" à vocation pendulaire, en particulier à propulsion électrique, comportant une structure portante, des roues liées au moyen de suspensions à ladite structure portante et un habitacle indépendant adapté sur cette structure portante. On connaît déjà de nombreux véhicules de ce type qui sont la plupart du temps conçus sur le principe d'une miniaturisation des automobiles classiques. De ce fait, ils ont habituellement un châssis ou un habitacle autoportant qui remplit les fonctions de cabine pour les voyageurs et de châssis supportant les bras de suspension des roues, le moteur et tous les éléments périphériques assurant l'entraînement, la direction, les équipements de sécurité, notamment le freinage etc.. Ces véhicules ont habituellement quatre roues qui doivent être suffisamment écartées dans le sens de la longueur et celui de la largeur, c'est-à-dire définir un empattement et une voie suffisants pour garantir une stabilité minimale à l'ensemble. ll en résulte que leur poids est important malgré le recours à des matériaux légers, tels que des composites ou des substances thermoplastiques, en particulier pour l'habitacle. En raison de ce poids, la quantité d'énergie nécessaire devient importante, ce qui constitue un handicap particulièrement grave pour un véhicule à entraînement électrique, sachant que les batteries d'accumulateurs sont lourdes. Or plus le véhicule nécessite d'énergie, plus le volume et le poids de batteries à prévoir seront élevés.La réduction du poids ayant des limites pour les véhicules connus, les développements se sont orientés vers des véhicules à moteur à combustion interne, en attendant l'arrivée sur le marché de batteries plus légères. Actuellement, le poids de base des véhicules de ce type est trop important pour que l'énergie requise pour leur assurer une autonomie optimale pour la fonction à laquelle ils sont destinés, puisse être stockée sous la forme d'énergie électrique, en raison du poids des moyens de stockage de ce type d'énergie. Outre le problème du poids des véhicules actuels, se pose le probléme du nombre de pièces. Un véhicule classique, relativement petit et de bas de gamme comporte plus de 30'000 piéces. Le prix de ces piéces et surtout le coût du montage renchérissent les véhicules à un point tel que le concept "véhicule de ville" n'est économiquement pas rentable. La présente invention se propose de pallier ces inconvénients en offrant un véhicule du type susmentionné, conçu de manière à alléger au maximum sa structure de base pour qu'il puisse être entraîné au moyen d'un moteur électrique, sans réduire son autonomie en dessous d'un seuil au-delà duquel le véhicule perd tout son attrait. En outre, sa conception permet un encombrement minimal, notamment pour le stationnement, et sa construction est faite avec un nombre réduit de pièces constitutives. Ce but est atteint par le véhicule selon l'invention, caractérisé en ce que la structure portante comporte une poutre centrale creuse, constituée par un profilé extrudé en un matériau léger, en ce que le véhicule comporte deux roues directrices situées à l'avant et une roue motrice disposée à l'arrière, sensiblement dans le prolongement de ladite poutre centrale, le moteur de propulsion ainsi qu'une réserve d'énergie étant logés à l'intérieur de ladite poutre centrale creuse. De préférence, le véhicule comporte une platine avant et une platine arrière, ces platines étant agencées pour s'engager au moins partiellement dans des profils d'extrémité de ladite poutre centrale creuse, et ces platines sont adaptées pour porter respectivement les roues avant et la roue arrière ainsi que les suspensions correspondantes. De préférence, la poutre centrale creuse a un profil en T inversé dont la face inférieure est prolongée latéralement par deux parois latérales disposées symétriquement par rapport à un plan longitudinal médian traversant cette poutre. Les parois latérales peuvent comporter chacune au moins une gorge longitudinale agencée pour fixer des composants et/ou des accessoires. Dans la forme de réalisation préférée, la platine arrière porte un support de la roue arrière, ce support comprenant un bras de suspension à deux branches pivotantes dont une extrémité est fixée par un axe à cette platine et dont l'autre extrémité porte l'axe de la roue arrière, cette dernière étant disposée entre lesdites branches pivotantes. Dans cette forme de réalisation, la platine arrière porte une extrémité d'un organe ressort-suspension, I'autre extrémité étant reliée au bras de suspension de la roue arrière. De façon avantageuse, le bras de suspension de la roue arrière est agencé pour permettre au véhicule de prendre une position normale et une position raccourcie, les branches pivotantes portant la roue étant disposées sensiblement dans le prolongement de la poutre centrale lorsque le véhicule est dans sa position normale, et ces branches étant inclinées par rapport à cette poutre centrale lorsque le véhicule est dans sa position raccourcie. Dan la forme de réalisation préférée, les branches pivotantes sont articulées sur la platine arrière et montées sur un axe traversant portant un moteur électrique sur la carcasse duquel est monté un berceau qui porte l'extrémité inférieure d'un ensemble ressort-amortisseur de la suspension, dont l'extrémité supérieure est fixée à un bras solidaire de la platine arrière. Le berceau peut comporter deux goupilles qui s'étendent latéralement de part et d'autre de ce berceau et qui sont agencées pour coopérer avec deux crochets pour verrouiller le véhicule dans sa position normale. Ces crochets sont pivotants et articulés sur un support porté par une traverse couplée aux deux branches pivotantes. Pour son maintien en position raccourcie, le véhicule comporte de préférence un vérin bloquant monté entre le moteur et la traverse portant les crochets. Dans la forme de réalisation préférée, le véhicule comporte un arceau constituant une armature de siège, les extrémités de cet arceau étant pourvues de deux brides engagées respectivement dans les gorges longitudinales des parois latérales de la poutre centrale. De préférence, la poutre centrale creuse comporte un support coulissant pour contenir au moins un accumulateur d'alimentation du moteur de propulsion électrique. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un mode de réalisation préféré et de ses variantes, et aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble en élévation du véhicule routier ultra-léger selon l'invention, - la figure 2 représente une vue de dessus du véhicule de la figure 1, - la figure 3 est une vue frontale du véhicule des figures précédentes, - la figure 4 représente une vue éclatée du véhicule selon l'invention, tel que représenté par les figures 1 à 3, - la figure 5 représente une vue en perspective du châssis du véhicule selon l'invention, - la figure 6 est une vue frontale du châssis du véhicule tel qu'il est représenté par la figure 5, - la figure 7 est une vue latérale du châssis équipé des roues, dans sa position normale, - la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 7 mais où le châssis est représenté dans sa position raccourcie, et - la figure 9 représente le châssis avec les roues, vu de dessus. En référence aux figures, le véhicule routier ultra-léger 10 comporte principalement, comme le montrent les figures 1 à 3, une structure portante ou châssis 9 et un habitacle ou cellule 8, indépendante, montée sur ce châssis. ll est équipé de trois roues réparties de telle manière que l'une 15 est disposée à l'arrière, sensiblement dans le prolongement du châssis, et les deux autres 17 et 18 à l'avant, de part et d'autre de ce châssis. La roue arrière est motrice et les roues avant sont directrices. Comme le montre plus particulièrement les figures 4 et 5, le châssis comporte essentiellement une poutre centrale 12 creuse, réalisée au moyen d'un profilé en aluminium extrudé ayant une forme de T inversé, dans des profils d'extrémité respectifs de laquelle sont engagées deux platines 13 et 14. La platine arrière 13 porte la roue arrière 15 du véhicule 10 et le bras de suspension 16 de cette roue. La platine avant 14 du véhicule 10 porte les roues avant 17 et 18 et leur suspension, respectivement 19 et 20. Un arceau constituant l'armature 21 du dossier réglable d'un siège, ce dossier étant fait d'un tissu tendu entre les bras de l'arceau, est par ailleurs fixé sur la poutre centrale. Plus spécialement, les extrémités de cet arceau sont pourvues de deux brides 22 qui sont respectivement engagées dans des gorges 23 de deux parois latérales 24 du profilé dont est constituée ladite poutre centrale. Le blocage en position des brides 22, et par suite de l'arceau 21, s'effectue au moyen de goupilles à ressort 25, qui s'engagent dans des ouvertures ménagées dans les gorges 23. La roue arrière 15 est montée sur un axe 26 dont les extrémités sont portées par un bras de suspension 16 constitué de deux branches pivotantes 27 qui définissent un support oscillant de cette roue. Les deux branches pivotantes sont articulées sur la platine arrière 13, à leur extrémité opposée à celle qui porte l'axe 26. Ce bras de suspension 16, par sa conception, permet au véhicule de prendre une position normale et une position raccourcie qui diminue sa voie, par le fait que les branches pivotantes 27, qui portent la roue 15, sont disposées sensiblement dans le prolongement de la poutre centrale 12 lorsque le véhicule est dans sa position normale et sont inclinées par rapport à cette poutre lorsque le véhicule est dans sa position raccourcie.La platine arrière 13 porte également un moteur électrique 28 dont l'arbre de sortie est équipé d'un pignon moteur 29 (voir figure 9) destiné à être couplé par une chaîne ou par une courroie à un pignon d'entraînement 30 solidaire de la roue arrière 15. Le bras de suspension 16 comporte un ressort hélicoïdal 31 disposé coaxialement autour d'un amortisseur 32 qui est monté entre un bras rigide 33 solidaire de la platine 13 et un élément d'appui ngide qui sera défini par la suite en référence aux figures 10 et 11. Les roues avant 17 et 18 sont reliées au châssis par des triangles de suspension solidaires de la platine avant 14, comme illustré plus particulièrement par la figure 6. Chaque roue est tenue par une lame de suspension inférieure 35 articulée sur une piéce 36 solidaire de la platine avant 14, et par un triangle de suspension supérieur 37 articulé sur un axe 38 tenu par un support approprié 39 solidaire de cette même platine avant 14. Chacun des deux triangles de suspension supérieur 37 est équipé d'un renvoi 40 disposé en oblique, les deux renvois étant reliés entre eux par un ressort-amortisseur 41 qui assure à la fois la suspension et l'amortissement de l'ensemble avant du véhicule. La lame de suspension inférieure 35 est de préférence du type composite. Le véhicule est essentiellement destiné à une utilisation à propulsion électrique. La source d'énergie électrique est constituée par des accumulateurs qui sont logés à l'intérieur de la poutre centrale 12, sur un support coulissant solidaire de la poutre. La figure 4 représente plus particulièrement l'intérieur de la poutre centrale 12, et en particulier un ensemble d'alvéoles 50 ménagés dans un cadre allongé 51 et destinés à recevoir une sérine d'accumulateurs 52. Pour leur mise en place et pour leur maintenance, les accumulateurs 52 sont d'abord déposés dans les alvéoles prévus à cet effet, puis le cadre allongé est introduit dans la poutre centrale par une de ses extrémités, notamment par l'extrémité arrière, la platine arrière 13 étant solidaire du cadre allongé 51, et guidée dans cette poutre. D'autres organes, notamment les câbles du faisceau électrique, sont également logés à l'intérieur de la cavité de la poutre centrale 12. La cellule ou habitacle 8, est montée sur la poutre centrale 12 par des moyens de fixation appropriés, notamment par emboîtement et par boulonnage ou similaire. Cette cellule est disposée de manière à reposer sur les parois latérales 24 du profilé constituant la poutre centrale 12 et est fixée à ces parois par boulonnage. La cellule se compose d'une carcasse rigide en matière synthétique, par exemple en un matériau qui se prête aux techniques du roto-moulage ou de soufflage. Les surfaces vitrées sont réalisées en une matière synthétique thermoformable transparente qui est encastrée dans des ouvertures appropriées de la carcasse. La cellule est prévue pour deux places disposées l'une derrière l'autre. Toutefois, cette construction peut être modifiée en fonction des besoins. Cette conception permet d'obtenir une cellule bien profilée, aérodynamique et qui favorise l'abaissement du coefficient de pénétration dans l'air et par conséquent de la consommation. Les figures 10 et 11 représentent plus particulièrement la roue 15 et le bras de suspension arrière 16 du véhicule, vus en perspective lorsque ce dernier est respectivement en position normale et en position raccourcie. Comme le montrent ces figures, la roue arrière est portée par les branches pivotantes 27 qui sont articulées sur la platine 13, et plus exactement sur un axe traversant 60 qui porte un moteur électrique 61, logé dans la platine 13. Ce moteur est monté librement sur cet axe au moyen d'un roulement. La carcasse de ce moteur porte un berceau 62, constituant ledit élément d'appui rigide défini précédemment, qui sert d'appui à l'extrémité inférieure de l'ensemble ressort 31-amortisseur 32 du bras de suspension 16, dont l'extrémité supérieure est articulée sur le bras rigide 33.On notera que le berceau 62 comporte deux goupilles 63 qui s'étendent latéralement de part et d'autre de sa partie centrale. Ces goupilles 63 sont agencées pour coopérer avec deux crochets 64 articulés sur un support 65 monté sur une traverse 66 couplée aux deux branches pivotantes 27. Dans la position normale représentée par la figure 10, les crochets 64 sont en prise avec les goupilles 63, de sorte que la suspension, à savoir l'ensemble ressort 31 amortisseur 32, est opérationnelle, car couplée entre le châssis et les bras de suspension. Dans la position raccourcie représentée par la figure 11, les crochets 64 sont désaccouplés par rapport aux goupilles 63 et le support de la roue est libre de pivoter autour de l'axe 60. C'est cette construction qui permet d'amener le véhicule en position raccourcie, dans le but de diminuer sa voie et de faciliter le parcage. Lorsque tout le dispositif ci-dessus est mécanique, cette manoeuvre s'effectue de la façon suivante: - on déverrouille les crochets 64 qui sont commandés par un vérin hydraulique ou par un câble (non représenté) - on actionne simultanément la pédale de frein (non représentée) qui bloque les roues avant et la pédale d'accélération qui fait tourner la roue arrière. De ce fait, l'arrière se soulève. Le maintien dans la position raccourcie ou dans une position intermédiaire, est assuré par un vérin pneumatique bloquant 67 qui est ouvert pendant la phase de montée et dont les ouvertures se ferment en fin de course. La diminution de la voie par soulèvement de l'arrière du châssis s'effectue jusqu'à l'arrivée en butée du vérin 67 (voir figure 11). Dans cette position bloquée en hauteur, il est possible d'enclencher la marche arrière ou la marche avant pour effectuer des manoeuvres de parcage ou similaires. n est également possible de rouler en position raccourcie, le vérin 67 renvoyant l'effort dans la suspension de la roue arrière. Pour ramener le véhicule dans sa position normale, qui correspond à son utilisation routière, il est prévu une commande qui débloque le vérin bloquant 67 et permet ainsi à l'arrière du véhicule de reprendre sa position normale par gravité. Le système décrit ci-dessus est entièrement mécanique, mais il pourrait également être partiellement ou complètement automatisé. Le système mécanique est avantageux étant donné qu'il ne comporte qu'un minimum de pièces, et qu'il met l'amortisseur à contribution, ce qui permet d'amortir les chocs contre les trottoirs ou d'autres obstacles. Le véhicule selon l'invention est particulièrement avantageux pour diverses raisons. D'une part tous les composants principaux sont aisément démontables et leur remplacement en cas de dommages peut se faire sans frais importants. L'assemblage est simple et n'utilise que des équipements ne nécessitant pas de gros investissements. D'autre part, tous ces composants sont faits de matériaux recyclables. Au montage, tous les éléments opérationnels sont liés au châssis, de sorte que le véhicule est roulant en usine, même sans habitacle. La maintenance est très simple et peut être effectuée par des personnes n'ayant pas une qualification exceptionnelle. Le fonctionnement du véhicule est économique et les manoeuvres sont à la portée de quiconque. Le fait que les passagers sont assis à califourchon sur la poutre centrale qui constitue vraiment la pièce principale, permet de réaliser un véhicule simple, comportant au moins dix à cent fois moins de pièces qu'un véhicule classique, à un prix réduit, tout en ayant une stabilité et une tenue de route remarquables et en présentant des garanties de sécurité particulièrement élevées. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites, mais peut s'étendre à d'autres variantes évidentes pour l'homme du métier. REVENDICATIONS 1. Véhicule routier ultra-léger ne comportant qu'un faible nombre de composants, notamment un véhicule du type appelé "voiture de ville" à vocation pendulaire, en particulier à propulsion électrique, comportant une structure portante, des roues montées au moyen de suspensions à cette structure portante et un habitacle indépendant adapté sur cette structure portante, caractérisé en ce que la structure portante (9) comporte une poutre centrale creuse (12), constituée par un profilé extrudé en un matériau léger, en ce que le véhicule comporte deux roues directrices (17, 18) situées à l'avant et une roue motrice (15) disposée à l'arrière, sensiblement dans le prolongement de ladite poutre centrale (12), et en ce que le moteur de propulsion (28) ainsi qu'une réserve d'énergie sont logés à l'intérieur de ladite poutre centrale creuse (12). 2. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une platine avant (14) et une platine arrière (13), ces platines étant agencées pour s'engager au moins partiellement dans des profils d'extrémité de ladite poutre centrale creuse, et en ce que ces platines sont adaptées pour porter respectivement les roues avant (17, 18) et la roue arrière (15) ainsi que les suspensions correspondantes. 3. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre centrale creuse (12) a un profil en T inversé dont la face inférieure est prolongée latéralement par deux parois latérales (24) disposées symétriquement par rapport à un plan longitudinal médian traversant cette poutre. 4. Véhicule selon la revendication 3, caractérisé en ce que les parois latérales (24) comportent chacune au moins une gorge longitudinale (23) agencée pour fixer des composants et/ou des accessoires. 5. Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que la platine arrière (13) porte un support de la roue arrière, ce support comprenant un bras de suspension (16) à deux branches pivotantes (27) dont une extrémité est fixée par un axe à cette platine et dont l'autre extrémité porte l'axe (26) de la roue arrière, cette dernière étant disposée entre lesdites branches pivotantes. 6. Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que la platine arrière (13) porte une extrémité d'un organe ressort-suspension, I'autre extrémité étant reliée au bras de suspension (16) de la roue arrière. 7. Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que le bras de suspension de la roue arrière (15) est agencé pour permettre au véhicule de prendre une position normale et une position raccourcie, les branches pivotantes (27) portant la roue étant disposées sensiblement dans le prolongement de la poutre centrale (12) lorsque le véhicule est dans sa position normale, et ces branches étant inclinées par rapport à cette poutre centrale lorsque le véhicule est dans sa position raccourcie. 8. Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que les branches pivotantes (27) sont articulées sur la platine arrière (13) et montées sur un axe traversant (60) portant un moteur électrique (61) sur la carcasse duquel est monté un berceau (62) qui porte l'extrémité inférieure d'un ensemble ressort (31) - amortisseur (32) du bras de suspension (16) dont l'extrémité supérieure est fixée à un bras (33) solidaire de la platine arrière (13). 9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que le berceau (62) comporte deux goupilles (63) qui s'étendent latéralement de part et d'autre de ce berceau et qui sont agencées pour coopérer avec deux crochets (64) pour verrouiller le véhicule dans sa position normale. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que les crochets (64) sont pivotants et articulés sur un support (65) porté par une traverse (66) couplée aux deux branches pivotantes (27). 11. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un vérin bloquant (67) agencé pour maintenir le véhicule dans sa position raccourcie. 12. Véhicule selon la revendication 11, caractérisé en ce que le vérin bloquant (67) est monté entre le moteur (61) et la traverse (66) portant les crochets (64). 13. Véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un arceau (21) constituant une armature de siège, les extrémités de cet arceau étant pourvues de deux brides (22) engagées respectivement dans lesdites gorges longitudinales (23). 14. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poutre centrale creuse (12) comporte un support coulissant pour contenir au moins un accumulateur (52) d'alimentation du moteur de propulsion électrique (28).