Brevet FR2928304A1 — publié le 20090911

"Engin motorisé à usage urbain à propulsion à air comprimé" La présente invention concerne un engin motorisé terrestre, notamment à usage urbain. L'invention vise à proposer un nouvel engin motorisé qui réponde notamment, et parmi d'autres, aux impératifs suivants : - l'engin doit être d'une grande compacité, et notamment présenter une longueur totale, selon son sens de roulage, particulièrement réduite ; - l'engin doit présenter une grande manoeuvrabilité, c'est-à-dire une grande facilité pour son pilote à le conduire, et ceci de manière intuitive et ergonomique en ne nécessitant pas d'apprentissage particulier; - l'engin doit utiliser une source d'énergie embarquée non fossile et non polluante, notamment dans la mesure où il est 15 appelé à être utilisé sous la forme de flottes de nombreux engins, par exemple, selon un système en régie et/ou en libre-service ; - les moyens de stockage à bord de l'engin pour la source d'énergie servant à la propulsion de l'engin doivent être d'une part non dangereux et non polluants, à l'encontre par exemple des 20 batteries d'accumulateurs qui ne répondent pas à ces impératifs, et ils doivent d'autre part permettre un rechargement aisé et rapide et, de préférence, de manière automatisée, c'est-à-dire sans intervention manuelle ; - l'engin doit permettre soit le transport de deux passagers, 25 soit le transport de charges dans le cadre de livraisons urbaines. L'invention vise donc à répondre à un nouveau besoin qui est apparu, notamment dans les villes dans lesquelles il est la seule mise à disposition du public de flottes de vélos ou de bicyclettes en libre-service ne permet pas de répondre aux 30 multiples besoins de diversification des moyens de transport pour les citadins. Les engins de type tricycle à pédales ou analogues ne sont pas satisfaisants car non motorisés. De plus, un tel engin motorisé, comme dans le cas d'un vélo ou d'une bicyclette, ne doit pas imposer que son pilote ou 2 conducteur soit titulaire d'une licence ou d'un permis de conduire afin de pouvoir en généraliser l'utilisation. Dans ces buts, l'invention propose un engin motorisé terrestre, notamment à usage urbain, comportant : - deux roues arrière latérales motrices, définissant un axe arrière de l'engin motorisé, dont chacune est solidaire en rotation d'un moteur à air comprimé à vitesse variable, et dont le guidage directionnel est assuré par le conducteur qui agit sur un organe de pilotage pour faire varier le couple appliqué à chacune des io deux roues arrière par le moteur associé ; - au moins un dispositif complémentaire non guidé d'appui de l'engin sur le sol qui est situé longitudinalement en avant de l'axe arrière moteur ; - un réservoir d'air comprimé constituant la source 15 d'alimentation des deux moteurs à air comprimé ; - un siège avant pour le conducteur ; - et un espace arrière de chargement accessible par la face transversale arrière de l'engin. Selon d'autres caractéristiques de l'engin 20 - l'espace arrière de chargement comporte au moins un siège arrière pour un passager qui est orienté vers l'arrière ; - l'espace arrière de chargement comporte deux sièges arrière pour des passagers qui sont orientés vers l'arrière ; - l'engin comporte au moins une porte d'accès à l'espace 25 arrière de chargement qui est apte à pivoter autour d'au moins un axe vertical de manière à permettre de sortir de l'engin vers l'un ou l'autre des côtés gauche ou droit, selon le sens de la marche, en fonction du stationnement de l'engin du côté gauche ou droit de la route ; 30 - le réservoir est en position longitudinale centrale et basse, et en ce que l'espace arrière de chargement est globalement délimité vers l'avant par un plan transversal situé sensiblement au droit du réservoir central ; 3 - l'engin comporte au moins un élément structurel formant châssis qui est réalisé sous la forme d'une coque moulée en matière plastique ; - chaque siège est réalisé venu de matière par moulage avec la dite coque formant châssis ; - le dispositif complémentaire non guidé d'appui de l'engin sur le sol est un dispositif de sustentation à air alimenté par le réservoir d'air comprimé et/ou par l'échappement des moteurs à air comprimé ; io - le dispositif complémentaire non guidé d'appui de l'engin sur le sol comporte au moins une roue avant auto-orientable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins 15 annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématisée, en perspective de dessus et de trois-quarts avant gauche, qui illustre l'architecture générale d'un exemple de réalisation d'un engin motorisé selon l'invention, ici sans carrosserie ; 20 - la figure 2 est une vue de l'engin de la figure 1 selon une vue de trois-quarts arrière gauche ; - la figure 3 est une vue latérale à plus grande échelle illustrant l'engin des figures 1 et 2 avec son pilote ou conducteur à l'avant et au moins un passager à l'arrière ; 25 - la figure 4 est une vue de dessus à plus grande échelle de l'engin illustré aux figures 1 à 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective de trois-quarts avant gauche illustrant un exemple de réalisation d'un engin motorisé selon l'invention du type de celui illustré aux figures 1 à 30 4 avec une carrosserie de protection et à caractère esthétique habillant l'engin ; - la figure 6 est une vue de trois-quarts arrière droit de l'engin de la figure 5 avec sa carrosserie ; 4 - la figure 7 est un schéma illustrant les circuits d'air comprimé à bord de l'engin selon l'invention pour la réalisation des principales fonctions de pilotage et de guidage, de propulsion et ici de sustentation à l'avant du type aéroglisseur. Dans la description qui va suivre, les composants identiques, similaires, ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence. De manière à faciliter la compréhension de la description et des revendications, on adoptera la terminologie "longitudinal", io "transversal" et "vertical" selon le trièdre L, T, V indiqué sur les figures, l'axe longitudinal L correspondant à l'axe général de roulage vers l'avant de l'engin selon la flèche L et l'axe vertical V étant orienté selon la gravité terrestre. On a représenté aux figures 1 à 4 un exemple de 15 réalisation d'un engin motorisé 10 qui, lorsqu'il comporte comme ici une roue avant d'appui sur le sol, se présente comme un "tricycle". La partie structurelle de l'engin est pour l'essentiel constituée par un élément formant châssis 12 qui est ici une 20 coque moulée en matière plastique, par exemple, d'une seule pièce, en conférant ainsi à cet élément 12 une grande rigidité et une grande légèreté en faisant notamment appel aux différentes techniques connues pour la mise en oeuvre des matières plastiques dans la conception des engins terrestres, par exemple, 25 des bateaux, ou des carrosseries de véhicules automobiles. L'engin 10 présente une symétrie générale de conception par rapport à un plan longitudinal et vertical médian PLM. L'engin 10 et son élément structurel principal 12 est globalement divisé en une partie avant 14 et une partie arrière 16 30 qui sont ici séparées par une cloison structurelle centrale d'orientation verticale et transversale 18 qui s'étend globalement dans un plan vertical transversal PVT. La partie avant 14 est celle destinée au pilote ou conducteur 20, tandis que la partie arrière 16 est un espace arrière de chargement qui peut, selon les versions, être un espace de chargement pour le transport de colis ou de marchandises, ou bien être comme ici un espace arrière destiné à recevoir un ou deux passagers arrière 22. 5 La partie avant 14 constituant, lorsqu'il y a une carrosserie, l'habitacle du conducteur ou pilote 20 comporte un siège 24 situé en position axiale centrale avec, de part et d'autre du siège, une distance d'environ 0,5 mètre par rapport au bord latéral extérieur correspondant le plus éloigné de l'engin. io Le siège du pilote est réalisé venu de moulage avec l'élément 12 et il comporte une face d'assise globalement horizontale 26 et une face verticale d'appui inclinée 28 formant élément de dossier qui est réalisé venu de moulage avec la cloison verticale transversale 18. 15 Au-delà du siège du pilote 24, l'élément formant coque structurelle 12 se prolonge par un plan sensiblement horizontal 27 qui constitue notamment un plan d'appui pour les pieds du pilote 20. A droite du siège 24 du pilote, en considérant le sens de 20 roulage de l'engin, il est prévu une console 30, elle aussi éventuellement réalisée venue de matière par moulage, dont la face supérieure 32 s'étend sensiblement horizontalement pour former un accoudoir, ici pour le bras droit du pilote. Cette console 30 est prévue pour recevoir, au-dessus de 25 sa face supérieure 32, un organe de pilotage, non représenté en détail, du type "joystick" et symbolisé par la zone cylindrique verticale 34. Un tel organe 34 de pilotage de l'engin se présente sous la forme d'un levier d'orientation globalement vertical que le pilote 30 peut prendre en main pour le faire pivoter, autour d'une articulation à rotule située à sa base, tant vers l'avant ou vers l'arrière pour obtenir une commande de l'accélération ou du ralentissement de l'engin, que vers la gauche ou vers la droite 6 pour obtenir un guidage directionnel de l'engin dans la direction correspondante. L'organe de pilotage 34 est l'organe unique pour la commande de l'engin qui ne comporte de préférence pas d'autres commandes telles que des freins ou un accélérateur, ni bien entendu de volant directionnel comme cela sera expliqué par la suite. Toutefois, en fonction des différentes normes applicables, un système de freinage complémentaire de sécurité et/ou io d'urgence pourrait être prévu sans sortir du cadre de la présente invention. Dans le mode de réalisation illustré aux figures, la partie arrière 16 de chargement est un espace destiné à recevoir deux passagers arrière 22 qui, lorsque l'engin est en roulage dans le 15 sens de marche avant, sont orientés vers l'arrière, comme on peut le voir notamment à la figure 3. A cet effet, la partie arrière 16 est par exemple conformée en un banc 36, ou en deux sièges séparés, qui est lui aussi réalisé venu de moulage avec la coque structurelle 12. 20 Le banc 36 peut recevoir, assis côte à côte transversalement deux passagers 22. A cet effet, il comporte une surface horizontale d'assise 38 qui s'étend transversalement et une surface verticale inclinée 40 formant dossier qui constitue la face verticale orientée vers 25 l'arrière de la cloison transversale 18 et qui est opposée au dossier 28 du siège avant du pilote 20. Au-delà du plan d'assise 38, l'élément structurel 12 se prolonge par une partie inférieure formant châssis qui comporte elle aussi un plan horizontal arrière 42 pour l'appui des pieds des 30 passagers 22. Conformément à un aspect de l'invention, l'engin 10 comporte deux roues arrière latérales motrices 44 et 46 qui ont un axe géométrique commun de rotation (axe arrière Al de l'engin) qui s'étend horizontalement et transversalement. 7 Chacune des roues arrière gauche 44 et droite 46 est, conformément à un aspect de l'invention, apte à être entraînée en rotation par un moteur individuel indépendant associé à chaque roue, de préférence intégré dans la roue correspondante, qui n'est pas ici représenté en détails, mais qui est un moteur dit à air comprimé à vitesse variable. Le moteur à air comprimé est de préférence un moteur dit moteur "MDI-NEGRE", c'est-à-dire du type pouvant notamment bénéficier de la technique dite à "chambre active". io Les principaux enseignements et caractéristiques techniques concernant ce type de moteur à air comprimé peuvent être trouvés dans les documents WO-A1-2005/049968 et WO-A1-2006/136728. Ces moteurs ont notamment pour avantage de présenter un 15 rendement élevé susceptible de fournir à l'engin selon l'invention une autonomie urbaine suffisante tout en faisant appel à un réservoir d'énergie constitué par une bouteille ou bonbonne d'air comprimé 48 qui est illustrée de manière schématique à la figure 4. 20 La bonbonne ou bouteille 48 se présente globalement sous la forme d'un cylindre à section circulaire et dont les extrémités sont chacune en forme de calotte sphérique. Le réservoir d'air comprimé 48 est avantageusement logé en partie inférieure de l'engin et en partie centrale au droit de la 25 cloison transversale verticale 18 en dessous de l'élément structurel en forme de coque 12. Son axe général s'étend transversalement. Le réservoir 48 est ainsi avantageusement logé dans une zone n'affectant pas l'espace disponible pour le pilote et/ou les 30 passagers, ou encore l'espace arrière de chargement dans le cadre d'un engin dit "utilitaire" pour les livraisons de marchandises et de colis. Outre l'axe arrière à deux roues motrices indépendantes 44 et 46, c'est-à-dire dont chacune est entraînée en rotation par son 8 moteur associé indépendamment de l'autre roue, l'engin motorisé 10 comporte, à l'avant, un dispositif complémentaire 52 non guidé, c'est-à-dire qui n'est pas commandé ni piloté par le conducteur en vue du guidage directionnel de l'engin, qui sert à l'appui vertical de l'engin 10 sur le sol. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, le dispositif d'appui est une roue avant centrale unique 52 dont l'axe horizontal de roulage A2 est situé longitudinalement en avant de l'axe arrière Al et qui est situé ici sensiblement au droit du bord io avant de l'assise 26, de même que l'axe arrière Al est situé longitudinalement vers l'arrière légèrement en arrière du bord arrière de l'assise 38. Lorsque le dispositif d'appui sur le sol est constitué par une roue 52, c'est une roue porteuse, non directrice, qui est par 15 exemple montée à rotation au moyen d'une fourche dite "folle" à axe A3 sensiblement vertical et qui est auto-orientable. La roue 52 est donc du type "tiré", c'est-à-dire qu'elle est orientée par la poussée vers l'avant que subit son axe vertical lors du roulage de l'engin, qu'elle se borne à "suivre". 20 Comme on peut le voir notamment à la figure 4, l'engin est d'une grande compacité et ses dimensions sont, à titre d'exemple non limitatif, les suivantes : Dl = 1,2 m, D2 = 0,5m; D3 = 1,3m, D4 = 1,5m; D5 = 2 m et enfin l'empattement séparant en moyenne les axes Al et A2 est D6 = 1,3m. 25 L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté dans lequel le dispositif complémentaire non guidé d'appui de l'engin sur le sol est constitué par une roue "folle". Selon un autre mode de réalisation, non représenté mais susceptible de constituer dans le futur un mode de réalisation 30 préférentiel, le dispositif 52 est du type à sustentation à air sous pression, selon la technique connue du "coussin d'air" utilisée par exemple dans les véhicules du type aéroglisseur. Etant donné la grande légèreté de l'engin selon l'invention, un tel dispositif peut être constitué de manière connue avec une 9 jupe verticale souple, s'étendant sensiblement au droit de l'axe vertical 54 de pivotement de la fourche de la roue 52, en remplacement de cette dernière, et cette jupe est alimentée en air comprimé. La jupe est un organe souple, généralement en tissu enrobé d'une matière qui la rend étanche, qui permet de confiner au mieux l'air du coussin d'air sous l'engin. La souplesse de la jupe lui permet de se déformer lorsqu'elle rencontre un obstacle, sans freiner ou déséquilibrer l'engin dont elle supporte la partie avant. Le calcul du coussin d'air relève de manière connue de la io mécanique des fluides et de la thermodynamique. Pour un coussin d'air, il faut maîtriser deux paramètres : - une certaine pression (pour lever l'appareil) ; - un certain débit d'air pour compenser la fuite d'air à la base de la jupe et entretenir la hauteur de "vol". 15 A cet effet, l'alimentation de la jupe de sustentation peut être effectuée directement à partir du réservoir 48 et/ou par une soufflante, mais aussi, et de préférence, au moins en partie par l'air comprimé récupéré à l'échappement de chacun des moteurs M1 et M2 de propulsion des roues arrière 44 et 46 (voir figure 7) 20 A titre d'exemple, chaque moteur à air comprimé M1, M2 de faible encombrement, susceptible d'être intégré dans une roue, est un moteur du type" MDI-NEGRE" à chambre active selon les principes décrits dans les documents WO-A1-2005/049968 et WO-A1-2006/136728. 25 De manière à permettre le pilotage en vitesse et en direction et en freinage de l'engin, l'organe de commande ou de pilotage 34 agit sur l'alimentation, en débit et/ou en pression, en air comprimé des moteurs M1 et M2 illustrés schématiquement au schéma de la figure 7 afin de faire varier leurs vitesses relatives 30 et/ou leurs sens de rotation. Sur ce schéma, on a représenté le réservoir 48 qui "est relié à une capacité de travail 70 par un détendeur 72 afin de disposer d'air à la pression nominale de travail des moteurs, par exemple de 20 bars. i0 Au moyen d'un distributeur 74 sur lequel agit le dispositif de pilotage 34, l'air est distribué depuis la capacité de travail 74 aux deux moteurs indépendants M1 et M2 reliés aux roues 44 et 46. L'air d'échappement de chaque moteur est amené par une conduite 76, 78 à l'intérieur d'une jupe cylindrique schématisant le dispositif avant 52 sustentation par coussin d'air. L'organe de pilotage 34 et le circuit associé permettent notamment de faire varier indépendamment le couple appliqué à chacune des deux io roues arrière 44 et 46 par les moteurs M1 et M2 associés. On a représenté schématiquement aux figures 5 et 6, un engin selon l'invention équipé ici d'une carrosserie dans sa version destinée à recevoir un ou deux passagers arrière. La carrosserie 60 qui équipe l'engin 10 comporte ici par 15 exemple une porte avant 62 permettant au pilote d'accéder à son siège 24. L'extrémité arrière de l'engin, dans sa version "passagers" est ici équipée d'une porte arrière de chargement en deux parties gauche 64 et droite 66 dont chacune est apte à pivoter autour 20 d'un axe vertical de manière à permettre d'accéder à l'engin, ou de sortir de l'engin, vers l'un ou l'autre des deux côtés gauche ou droit selon le sens de marche, et notamment en fonction du stationnement de l'engin du côté gauche ou droit de la route, et ceci dans un but de grande sécurité. 25 S'agissant du remplissage du réservoir d'air comprimé 48, celui-ci est particulièrement aisé et est adapté notamment à son automatisation dans le cas d'une flotte d'engins mis à disposition pour l'usage urbain. En effet, le remplissage d'un réservoir (dans le cadre des 30 dimensions définies précédemment de l'engin et pour un poids total hors charge de l'ordre de 230 kilogrammes) d'environ 170 litres en air comprimé et à une pression de 300 bars qui, lorsqu'il est plein, confère à l'engin une autonomie en circulation urbaine de environ 250 kilomètres, puisse s'effectuer en quelques minutes 2928304 Il à partir d'une source d'air comprimé à la pression de 350 à 400 bars, à partir d'air comprimé à la pression de 8 à 10 bars, cette pression étant disponible dans de nombreuses villes, ou pouvant être produit aisément. 5 Le branchement d'un raccord d'air comprimé sous pression peut être effectué manuellement par l'utilisateur, mais on peut aussi concevoir un raccordement automatique, grâce à des moyens non représentés, lorsque l'engin appartient à une flotte selon le principe d'un accrochage sécurisé de l'engin à une borne io lorsque celui-ci n'est plus utilisé de façon à pouvoir être mis à disposition en libre service. Les moyens connus dans le cadre des flottes de bicyclettes selon lesquels chaque borne comporte des moyens d'identification et d'immobilisation ou de retenue de la bicyclette, peuvent être 15 adaptés à un engin motorisé selon l'invention avec, de plus, un raccordement automatique à une source d'air comprimé pour le remplissage du réservoir 48, et ceci, sans aucune intervention humaine. Il est bien entendu possible, en cas de besoin, et 20 notamment pour un dépannage, de recharger la bonbonne ou réservoir d'air comprimé 48 au moyen d'un compresseur entraîné par l'électricité, ce compresseur pouvant être fixe (par exemple à domicile), ou bien à bord de véhicules de dépannage et/ou de rechargement. 25 En cas de dépannage, le remplissage du réservoir 48 peut aussi être effectué au moyen d'une bonbonne d'air comprimé de secours de structure connue. REVENDICATIONS 1. Engin (10) motorisé terrestre, notamment à usage urbain, comportant : -deux roues arrière latérales motrices (44, 46), définissant un axe arrière (Al) de l'engin motorisé, dont chacune est solidaire en rotation d'un moteur (M1, M2) à air comprimé à vitesse variable, et dont le guidage directionnel est assuré par le conducteur (20) qui agit sur un organe de pilotage (34) pour faire varier le couple appliqué à chacune des deux roues arrière (44, 46) par le moteur associé (M1, M2) ; - au moins un dispositif complémentaire non guidé (52) d'appui de l'engin sur le sol qui est situé longitudinalement en avant de l'axe arrière moteur (Al) ; - un réservoir d'air comprimé (48) constituant la source d'alimentation des deux moteurs à air comprimé ; - un siège avant (24) pour le conducteur ; -et un espace arrière (16) de chargement accessible par la face transversale arrière de l'engin. 2. Engin motorisé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace arrière de chargement (16) comporte au moins un siège arrière (36) pour un passager (22) qui est orienté vers l'arrière. 3. Engin motorisé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'espace arrière de chargement (16) comporte deux sièges arrière (36) pour des passagers qui sont orientés vers l'arrière. 4. Engin motorisé selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une porte (62, 64) d'accès à l'espace arrière de chargement (16) qui est apte à pivoter autour d'au moins un axe vertical de manière à permettre de sortir de l'engin (10) vers l'un ou l'autre des côtés gauche ou droit, selon le sens de la marche, en fonction du stationnement de l'engin du côté gauche ou droit de la route. 13 5. Engin motorisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit réservoir (48) est en position longitudinale centrale et basse, et en ce que l'espace arrière de chargement est globalement délimité vers l'avant par un plan transversal (PVT) situé sensiblement au droit du réservoir central (48). 6. Engin motorisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un élément structurel (12) formant châssis qui est réalisé sous la forme d'une coque moulée en matière plastique. 7. Engin motorisé selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque siège (24, 36) est réalisé venu de matière par moulage avec la dite coque formant châssis (12). 8. Engin motorisé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif complémentaire non guidé d'appui de l'engin sur le sol est un dispositif de sustentation à air alimenté par le réservoir d'air comprimé et/ou par l'échappement des moteurs à air comprimé. 9. Engin motorisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit dispositif complémentaire non guidé d'appui de l'engin sur le sol comporte au moins une roue avant auto-orientable (52).