Brevet FR2918634A1 — publié le 20090116

Véhicule terrestre à inclinaison contrôlée La présente invention concerne un véhicule terrestre à inclinaison contrôlée. Les véhicules visés sont principalement les tricycles qui ont un essieu à 5 deux roues relié à un cadre vertical sur lequel est fixée la troisième roue. L'essieu peut figurer soit à l'avant du véhicule, auquel cas il est directeur, soit à l'arrière. Un problème fondamental que pose ce type de véhicule est sa stabilité dans les virages lorsque la vitesse de déplacement est significative. 1 o Ainsi, le document FR 2 085 428 a proposé un tricycle inclinable sur lequel l'essieu prend la forme d'un parallélogramme déformable. Le cadre tout comme les roues peuvent alors s'incliner lorsqu'un virage est négocié, renforçant par la même considérablement la stabilité du véhicule. Il apparaît cependant que cet agencement qui comporte des avantages certains et qui a donné lieu à de 15 nombreuses évolutions présente une grande complexité mécanique. Cette complexité n'est pas souhaitable lorsqu'il s'agit de réaliser un véhicule économique. Elle n'est d'ailleurs pas totalement justifiée car si l'inclinaison du cadre contribue indéniablement à améliorer la sécurité, il n'est pas établi que l'inclinaison des roues avant apporte un avantage déterminant. 20 On connaît par ailleurs le document GB 2 382 334 qui propose un tricycle comportant un cadre inclinable supportant une roue arrière, ce cadre étant articulé en rotation sur l'essieu avant directeur au moyen d'un organe de couplage. Cet organe de couplage est constitué par un ensemble de roulements à billes disposés entre une couronne fixe solidaire de l'essieu et un manchon 25 cylindrique solidaire du cadre. On parvient ainsi à désolidariser la position angulaire du cadre de celle de l'essieu, ce qui permet au cadre de s'incliner indépendamment de la position de l'essieu. Cet organe de couplage présente une impédance mécanique angulaire nulle puisque le cadre est totalement libre en rotation. 30 En effet, l'inclinaison du cadre est ici commandée par un système du type palonnier actionné par les jambes du conducteur. Ainsi, l'inclinaison est directement liée à la position du palonnier. Cet agencement étudié pour les pilotes expérimentés peut s'avérer très pénalisant, voire dangereux, pour l'homme de la rue qui ignore les lois de la mécanique et qui n'a pas été formé au 35 maniement de ce genre d'engins. Ce quidam peut choisir une inclinaison inadaptée à la courbe qu'il envisage d'emprunter. II pourrait même mettre en oeuvre des commandes contradictoires en tournant le guidon dans un sens et en inclinant le cadre dans le sens opposé. Il apparaît donc qu'un véhicule dont l'inclinaison est commandée par son conducteur est inadapté au grand public. Pour un tel public, il est préférable que l'inclinaison du cadre soit naturelle comme sur un véhicule traditionnel à deux roues. Il convient donc de supprimer le système d'inclinaison commandée dans le tricycle décrit ci-dessus. Cependant, la liberté totale de l'organe de couplage en rotation n'est pas souhaitable car elle peut conduire à des déplacements angulaires du cadre non 10 souhaités qui peuvent parfois même nuire à la sécurité. En premier lieu, lorsque le tricycle est à l'arrêt, si le centre de gravité du cadre est situé au-dessus de l'axe d'inclinaison qui relie l'organe de couplage au point de contact entre la roue arrière et le sol, ledit cadre va tomber à terre. En second lieu, si le cadre est incliné brutalement, il peut être soumis à 15 des oscillations autour de l'axe d'inclinaison. Ces oscillations vont être répercutées par le conducteur sur le guidon, ce qui va entraîner une modification de la trajectoire. Le véhicule risque alors de zigzaguer. La présente invention a ainsi pour objet un véhicule qui se conduit intuitivement, offrant par là-même une bonne sécurité, véhicule qui présente de 20 surcroît une grande stabilité. Selon l'invention, un véhicule muni de trois roues au moins comporte - un essieu aux extrémités duquel figurent deux roues, - un cadre inclinable sur lequel est fixé au moins une roue additionnelle, - un organe de couplage disposé entre l'essieu et le cadre pour permettre une 25 rotation relative de ce dernier ; de plus, l'impédance mécanique angulaire de l'organe de couplage est non nulle. Il est en effet souhaitable que l'inclinaison du cadre soit freinée par un quelconque moyen : - on limite les mouvements erratiques, 30 - on améliore le confort, - on rassure le conducteur. De préférence, l'organe de couplage comprend un moyen de rappel angulaire. Cet agencement permet de conserver le cadre vertical lorsque le 35 véhicule est à l'arrêt, ceci quelle que soit la position de son centre de gravité. Il permet également d'éviter une inclinaison trop brutale en entrée de courbe et il favorise le retour à la position verticale en sortie de courbe. Avantageusement, en sus ou à la place de ce moyen de rappel angulaire, l'organe de couplage comprend un moyen d'amortissement angulaire. 5 De ce fait, on limite la vitesse angulaire d'inclinaison. Suivant une caractéristique préférentielle de l'invention, l'un au moins des moyens angulaires est réglable. On peut donc ajuster l'impédance mécanique à la charge du véhicule. Toutefois, le réglage de l'organe de couplage peut parfois poser des 10 difficultés, ne serait-ce que pour une raison d'accessibilité. Ainsi, éventuellement, le véhicule comporte de plus un organe de liaison pour relier l'essieu et le cadre en des points distincts, cet organe de liaison présentant une mobilité et une impédance mécanique linéaires non nulles. On répartit ainsi les efforts entre l'organe de couplage et le ou les 15 organes de liaison. Là encore, de préférence, l'organe de liaison comprend un moyen de rappel linéaire. De même, l'organe de liaison comprend un moyen d'amortissement linéaire. 20 Comme mentionné ci-dessus, de préférence, l'un au moins des moyens linéaires est réglable. Par ailleurs, l'organe de couplage étant fixé à un tube d'inclinaison faisant partie intégrante du cadre, ce tube d'inclinaison repose sur au moins un plot élastique fixé sur l'essieu. 25 Suivant un mode de réalisation privilégié, l'essieu étant disposé à l'avant, il est directeur. Dans ce cas, le conducteur se sent plus sécurisé, il peut même avoir l'impression de conduire une petite voiture. Suivant un premier mode de réalisation alternatif, l'essieu est disposé à 30 l'arrière. Dans ce cas, le conducteur a au contraire l'impression de conduire un deux-roues. Suivant un second mode de réalisation alternatif, un essieu additionnel est fixé sur le cadre. 35 Le fait de disposer d'un véhicule à quatre roues peut conduire à ressentir une plus grande sécurité. Suivant une première option, le véhicule comporte un mécanisme de propulsion prévu pour être entraîné par l'énergie musculaire. On peut éventuellement prévoir une assistance à l'effort musculaire, au moyen d'un moteur électrique par exemple. Suivant une seconde option, le véhicule comporte un moteur. Ici la propulsion est entièrement motorisée. La présente invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif en se référant aux figures annexées qui représentent : lo la figure 1, un schéma d'un tricycle vu côté gauche sans le porte-fusée gauche ni la roue gauche, - la figure 2, un schéma de ce tricycle vu de dessus, - la figure 3, une vue grossie d'une première variante du mécanisme de direction, plus précisément : 15 - la figure 3a, une vue de dessous de ce système, - la figure 3b, une vue de côté de ce même système, - la figure 4, une vue en coupe d'une deuxième variante du mécanisme de direction, - la figure 5, un schéma du montage de l'organe de couplage, plus 20 précisément : - la figure 5a, une vue d'une patte de fixation, - la figure 5b, une vue de cet organe de couplage, - la figure 5c, une vue d'une platine de fixation, et la figure 6, un schéma en coupe transversale faisant apparaître deux 25 organes de liaison. Les éléments présents dans plusieurs figures sont affectés d'une seule et même référence. En référence aux figures 1 et 2, un tricycle comporte essentiellement un essieu avant directeur 100, un cadre inclinable 200 et un organe de couplage 30 300 qui permet la rotation du cadre par rapport à l'essieu. L'essieu 100 se présente comme un châssis rectangulaire 110 qui comporte une traverse médiane 120 reliant ses deux petits côtés. Cette traverse qui est parallèle au grand côté du châssis 110 est de plus alignée avec l'axe qui joint la roue avant gauche 131 et la roue avant droite 132. Les porte-fusées 35 gauche 133 et droit 134 sont donc fixés sur le châssis 110 au droit de la traverse 120. Le châssis se prolonge vers l'avant du tricycle, dans son plan horizontal, par un support 140. Ce support 140 est muni à son extrémité d'une patte de fixation 141 verticale sur laquelle est fixé l'organe de couplage 300. Le cadre 200 est analogue à celui d'une bicyclette. Il comporte un tube horizontal supérieur 210 sur lequel est fixé un siège ou une selle 211. Ce tube supérieur 210 se prolonge par un premier tube oblique 220 et un premier tube vertical 230 tous deux orientés vers le bas. Un deuxième tube oblique 240 relie l'extrémité avant du premier tube oblique 220 et la base du tube vertical 230. Un troisième tube oblique 250 relie la base du tube vertical 230 à l'arrière du tube supérieur 210. La fourche amère ou base 260 sur laquelle est fixée la roue arrière 264 est ancrée à la base du tube vertical 230. Des haubans 265 relient le tube supérieur 210 à la base 260. Les haubans 265 peuvent éventuellement être remplacés par une suspension du type combiné ressort-amortisseur, auquel cas l'ancrage de la base 260 sur le cadre rigide doit permettre le pivotement de cette base. Le tube de direction 270 est agencé au point de jonction des premier 220 et troisième 240 tubes obliques. II supporte la colonne de direction 271 au sommet de laquelle est disposé le guidon 272 et à la base duquel est fixée une plaque de répartition 273 sur laquelle sont raccordées les biellettes de direction gauche 274 et droite 275. Le mécanisme de direction est explicité plus loin. A l'avant du tube de direction 270 est fixé un tube d'inclinaison 280 sensiblement horizontal, dont l'axe figure dans le plan du cadre 200. Une platine de fixation 281 est montée à l'extrémité avant du tube d'inclinaison 280 pour être fixée à l'organe de couplage 300. Ce tube d'inclinaison 280 repose de plus sur l'essieu 100 par l'intermédiaire d'un premier 282 et d'un second 283 plots élastiques du type silentbloc sur lesquels il est avantageusement fixé bien que cette fixation ne soit pas représentée. En référence aux figures 3a et 3b, un premier mode de réalisation du mécanisme de direction est explicité. La plaque de répartition 273 comporte une première section qui est rigidement fixée à la base de la colonne de direction 271 au moyen d'une vis 285. Elle pivote donc en synchronisme avec cette colonne. Cette première section se prolonge vers l'arrière par une deuxième section qui est sensiblement horizontale et cette plaque présente donc un angle entre ses deux sections qui compensent l'angle que fait la colonne de direction 271 avec la verticale. Néanmoins, si cette plaque était aplatie, elle se présenterait comme un triangle isocèle dont la base constitue son flanc arrière. Au sommet qui joint les deux côtés égaux figure l'ouverture pour la vis 185 et deux autres orifices sont ménagés aux deux autres sommets. Le premier orifice est muni d'une première rotule 286 sur laquelle est articulée la biellette de direction gauche 274. Le deuxième orifice est muni d'une deuxième rotule 287 sur laquelle est articulée la biellette de direction droite 275. La biellette gauche 274, respectivement droite 275 est par ailleurs raccordée par une troisième 288, respectivement une quatrième 289 rotule, au porte-fusée gauche 133 respectivement droit 134, ceci de manière tout à fait classique. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'offrir une grande simplicité mécanique. Il permet d'actionner les biellettes 274, 275 en tournant le guidon 272 pour les manoeuvres à basse vitesse. Il permet aussi d'actionner ces biellettes en inclinant le cadre 200 sans utiliser le guidon 272 dans les courbes prise à vitesse plus élevée. Il permet encore d'actionner ces biellettes en tournant le guidon et en inclinant le cadre simultanément. En référence à la figure 4, un second mode de réalisation plus conventionnel est proposé. Ici, le tube d'inclinaison 280 est creux et il s'assimile à un cylindre de révolution selon l'axe duquel est disposé un axe de renvoi 420. Le tube de direction 270 est quelque peu modifié puisqu'il intègre un renvoi d'angle 410 ou un joint homocinétique de type cardan pour transmettre la rotation de la colonne de direction 271 à cet axe de renvoi 420. La colonne 271 est maintenue dans le tube de direction 270 au moyen de deux roulements à bille 411, 412. Elle est de plus bloquée en translation par un système bien connu de l'homme du métier qui n'est donc pas représenté pour ne pas surcharger la figure. Le tube d'inclinaison 280 étant creux, il est maintenant fixé au second plot élastique 283 par l'intermédiaire d'une bague 430 ou d'un collier. L'extrémité de l'axe de renvoi 420 opposée à celle qui est jointe au renvoi d'angle 410 est équipé d'un organe d'adaptation 440 qui transmet le mouvement de rotation à un boîtier de direction 450 conventionnel. A titre d'exemple, on peut envisager une roue dentée solidaire de l'axe de renvoi 420 qui s'engage sur une crémaillère elle-même solidaire du boîtier de direction 450. En référence aux figures 5a, 5b et 5c un mode de réalisation préférentiel de l'organe de couplage 300 est détaillé. Sur la figure 5a, la patte de fixation 141 comporte trois trous 310 destinés à sa fixation sur le support 140 solidaire de l'essieu 100. Elle comporte également un premier 321, un second 322 et un troisième 323 orifices disposés à 120 par référence au centre du cercle sur lequel ils figurent. Sur la figure 5b, la platine de fixation 281 qui est montée à l'extrémité du tube d'inclinaison 280 comporte un quatrième 324, un cinquième 325 et un sixième 326 orifices disposés à 120 par référence au centre du cercle sur lequel ils figurent, ce cercle ayant même diamètre que le cercle sur lequel figurent les trois orifices 321, 322, 323 de la patte de fixation 141. Sur la figure 5b, l'organe de couplage 300 est un élément élastique en caoutchouc qui présente deux faces sensiblement parallèles. II est ici évidé en son centre pour augmenter son élasticité radiale. Il comporte successivement une première 331, une seconde 332, une troisième 333, une quatrième 334, une cinquième 335 et une sixième 336 ouvertures qui débouchent sur chacune des faces et dont les axes sont perpendiculaires à ces mêmes faces. Ces six ouvertures cylindriques sont disposées à 60 par référence au centre du cercle sur lequel elles figurent, ce cercle ayant même diamètre que ceux sur lesquels figurent les orifices 321, 322, 323 de la patte de fixation 141 et les orifices 324, 325, 326 de la platine de fixation 281. A titre d'exemple, on peut retenir comme organe de couplage 300 un accouplement élastique commercialisé sous la marque déposée JUBOFLEX par la société PAULSTRA domiciliée 61 rue Marius Aufan, 92305 Levallois-Perret, France. L'organe de couplage 300 est fixé à la patte de fixation 141 au moyen de trois boulons qui traversent l'un, le premier orifice 321 et la première ouverture 331, le deuxième, le deuxième orifice 322 et la troisième ouverture 333, et le troisième, le troisième orifice 323 et la cinquième ouverture 335. De même, un quatrième boulon traverse le quatrième orifice 324 ainsi que la deuxième ouverture 332, un cinquième boulon traverse le cinquième orifice 325 et la quatrième ouverture 334, alors qu'un sixième boulon traverse le sixième orifice 326 et la sixième ouverture 336. On peut imaginer bien d'autres types d'organes de couplage. Par exemple, une articulation élastique peut consister en un tube interne et un tube externe, ces deux tubes concentriques étant liés par une couronne d'élastomère ou de tout autre matériau élastique. Les deux éléments à coupler sont solidarisés l'un au tube interne et l'autre au tube externe. Le point important est que l'organe de couplage oppose une relative résistance à la rotation relative des deux éléments qu'il relie. Autrement, dit, cet organe doit présenter une impédance angulaire non-nulle. Ainsi, un simple plot cylindrique doté d'une certaine élasticité fixé d'une part à la patte de fixation 141 et d'autre part à la platine de fixation 281 peut tenir ce rôle. L'impédance est ici du type ressort, c'est-à-dire qu'elle présente une résistance à la rotation dont l'amplitude est sensiblement proportionnelle au s déplacement angulaire. Ainsi, en référence à la figure 6, un organe de liaison gauche 352 est prévu qui est fixé au moyen d'articulations (non représentées) d'une part à la périphérie du cadre 110 de l'essieu 100 et d'autre part à une butée verticale 351 faisant saillie du tube d'inclinaison 280 à sa partie supérieure. lo Cet organe de liaison 352 qui, contrairement à l'organe de couplage 300 travaille en translation, présente une mobilité et une impédance mécanique non nulle. Il s'oppose lui aussi à la rotation du tube d'inclinaison 280 autour de son axe longitudinal. Il consiste en un ressort, en un amortisseur ou en un module de suspension conçu pour assurer ces deux fonctions. Là encore, il est de 1s préférence réglable. Bien qu'un seul organe de liaison puisse assurer la ou les fonctions requises, pour des raisons de symétrie et d'équilibre des masses, il est préférable d'agencer un organe de liaison droit 353 symétriquement à l'organe gauche par référence au plan vertical qui contient l'axe longitudinal du tube 20 d'inclinaison 280. Le véhicule présenté jusqu'à présent est donc un tricycle muni d'un essieu directeur. L'homme du métier comprend bien que l'invention s'applique également à un tricycle muni d'une seule roue avant directrice et d'un essieu arrière car les modifications à apporter sont mineures : il s'agit même d'une 25 simplification puisque le système de direction est sensiblement simplifié. Le tube d'inclinaison est ici agencé à l'amère du cadre au lieu d'être à l'avant. L'invention s'applique aussi à un véhicule à quatre roues comportant un cadre inclinable relié par un premier organe de couplage à un essieu avant directeur et par un deuxième organe de couplage à un essieu arrière. 30 Par ailleurs, le système de propulsion du véhicule n'a pas été détaillé car il ne s'agit pas là du coeur de l'invention. En effet tous les systèmes connus peuvent s'adapter sans difficultés à ce véhicule : - propulsion musculaire à l'aide d'une chaîne reliant un pédalier à un pignon, 35 - propulsion musculaire assistée par un moteur électrique, ou -propulsion uniquement motorisée employant l'énergie électrique ou thermique. Les exemples de réalisation de l'invention présentés ci-dessus ont été choisis eu égard à leur caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de s répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre cette invention. En particulier, tout moyen décrit peut être remplacé par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1) Véhicule muni de trois roues au moins comportant : - un essieu (100) aux extrémités duquel figurent deux roues (131, 132), - un cadre (200) inclinable sur lequel est fixé au moins une roue additionnelle (264), - un organe de couplage (300) disposé entre ledit essieu (100) et ledit cadre (200) pour permettre une rotation relative de ce dernier, caractérisé en ce que l'impédance mécanique angulaire dudit organe de lo couplage (300) est non nulle. 2) Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe de couplage (300) comprend un moyen de rappel angulaire. 15 3) Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit organe de couplage (300) comprend un moyen d'amortissement angulaire. 4) Véhicule selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé 20 en ce que l'un au moins desdits moyens angulaires est réglable. 5) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que de plus il comporte au moins un organe de liaison (352, 353) pour relier ledit essieu (100) et ledit cadre (200) en des points 25 distincts, cet organe de liaison présentant une mobilité et une impédance mécanique linéaires non nulles. 6) Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit organe de liaison (352, 353) comprend un moyen de rappel linéaire. 7) Véhicule selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit organe de liaison (352, 353) comprend un moyen d'amortissement linéaire. 35 8) Véhicule selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'un au moins desdits moyens linéaires est réglable. 30 9) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, ledit organe de couplage (300) étant fixé à un tube d'inclinaison (280) faisant partie intégrante dudit cadre (200), ce s tube d'inclinaison repose sur au moins un plot élastique (282, 283) fixé sur ledit essieu (100). 10) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, ledit essieu (100) étant disposé à l'avant, il est io directeur. 11) Véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit essieu (100) est disposé à l'arrière. 15 12) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un essieu additionnel est fixé sur ledit cadre. 13) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de propulsion prévu pour 20 être entraîné par l'énergie musculaire. 14) Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur.