Brevet FR2929562A1 — publié le 20091009

La présente invention concerne un véhicule léger muni d'ensemble propulsif à deux roues motrices sans différentiel. Elle s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, aux tricycles entraînés par la force musculaire d'un conducteur et/ou par plusieurs moteur(s) d'appoint, pouvant transporter des passagers et/ou des marchandises, à usage de loisir ou autre. 15 On connaît déjà plusieurs véhicules de ce type, notamment EP 1 259 417 et WO 2007/071 412. Tous ces véhicules comportent une coque munie d'un carénage pour protéger le conducteur et les éventuels passagers, et un cadre métallique sur lequel repose cette coque et sur lequel sont notamment fixées les roues et les moyens de 20 propulsion. Lorsque deux roues motrices sont situées de part et d'autre du plan de symétrie du véhicule, ces moyens de propulsion comportent généralement un différentiel pour permettre au véhicule de prendre des virages sans que les roues motrices dérapent. Or ce différentiel présente une masse et un coût non négligeables sur un engin qui doit être le plus léger possible pour faciliter son utilisation et pour 25 réduire autant que possible le coût. Il y a donc un besoin de fournir un véhicule léger du genre tricycle ne comportant pas de différentiel mais apte à prendre des virages sans que les roues motrices dérapent. A cet effet, l'invention propose un véhicule léger dans lequel des moyens de 30 propulsion appliquent un couple moteur à un arbre d'entraînement primaire couplé à au moins deux roues motrices du véhicule par l'intermédiaire de deux mécanismes de transmission respectif, dans lequel les mécanismes de transmission comprennent. en substitution à un différentiel, deux dispositifs à roue libre respectifs montés dans le même sens et comprenant chacun une partie menante et une partie menée, chacun 1 de ces dispositifs à roue libre étant apte à transmettre une fraction ou la totalité du couple moteur dans la mesure où la vitesse de rotation de sa partie menée n'est pas supérieure à la vitesse de la partie menante. Selon l'invention, lorsque deux roues motrices sont situées de part et d'autre du plan de symétrie du véhicule, la chaîne cinématique comprend, en aval des moyens de propulsion, un arbre d'entraînement primaire couplé à deux mécanismes de transmission, chaque mécanisme entraînant une roue. Cette séparation en deux branches de la chaîne cinématique permet de prévoir un dispositif à roue libre pour chaque roue, découplant ainsi la vitesse de rotation des deux roues : dans un virage, la roue qui tourne le plus vite se met ainsi en roue libre et l'effort de propulsion est appliqué à la roue qui tourne le moins vite. L'arbre d'entraînement primaire est quant à lui entraîné par tout de moyen de propulsion classique tel que la force musculaire du conducteur ou un moteur, par exemple électrique, ou une combinaison des deux. Une roue libre comprend classiquement, montées coaxialement de façon rotative. une partie centrale et une partie périphérique ; un mécanisme, par exemple à cliquet. n'autorise la rotation des deux parties l'une sur l'autre que dans un seul sens. Dans un montage classique, la partie périphérique, qui est par exemple dotée d'une roue dentée pouvant être entraînée par une chaîne, est la partie menante et la partie centrale, solidaire de l'axe de la roue, est la partie menée. Cependant si le mécanisme est monté dans l'autre sens, la partie centrale, solidaire d'un axe moteur, peut être la partie menante et la partie périphérique la partie menée. Les dispositifs à roue libre peuvent être placés à différents endroits de la chaîne cinématique du véhicule : ils peuvent être montés sur l'arbre d'entraînement primaire, la partie menante étant la partie centrale dudit dispositif et étant entraînée par ledit arbre d'entraînement primaire, la partie menée étant la partie périphérique ; ils peuvent être montés chacun sur un arbre d'entraînement de roue, la partie menante étant la partie périphérique dudit dispositif et étant entraînée par ledit mécanisme de transmission, la partie menée étant la partie centrale, solidaire de l'arbre sur lequel elle est montée ; avantageusement, ils peuvent être solidaires des roues, dans deux variantes : • une première variante dans laquelle la partie menante est la partie périphérique du dispositif, entraînée par l'arbre moteur par l'intermédiaire d'une pièce axiale de couplage solidaire à la fois dudit arbre et de la périphérie desdits dispositifs, et la partie menée est la partie centrale du dispositif, solidaire de la roue, • une seconde variante dans laquelle la partie menante est la partie centrale du dispositif, entraînée par l'arbre moteur, et la partie menée est la partie périphérique du dispositif, solidaire de la roue. Dans cette seconde variante, les dispositifs à roue libre peuvent d'ailleurs être intégrés aux moyeux des roues. Les deux dernières dispositions sont particulièrement avantageuses en ce que, lors de la mise en roue libre d'une roue, aucune autre pièce de la chaîne cinématique n'est en mouvement, évitant ainsi les frottements et l'inertie, économisant par conséquent les moyens de propulsion. L'axe primaire et les deux mécanismes de transmission peuvent être insérés dans une structure de support comportant deux flasques parallèles fixées au véhicule léger. Bien évidemment. l'ensemble propulsif du véhicule léger peut comporter une boîte de vitesses, par exemple montée en amont de l'axe primaire. Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : Les figures 1A et 1B sont des vues en perspective du tricycle selon l'invention ; La figure 2 est une vue en perspective du plateau du tricycle selon l'invention ; La figure 3 est une vue schématique en coupe du dispositif de liaison entre la fourche avant et le plateau du tricycle ; La figure 4 est une vue en perspective des moyens de liaison entre l'arbre de direction et la fourche avant ; La figure 5 est un schéma simplifié d'un ensemble de propulsion selon l'invention ; Les figures 5A et 5B sont des schémas simplifiés en coupe de variantes de montage d'une roue libre associée à une roue ; La figure 6 est un schéma simplifié d'une variante d'un ensemble de propulsion selon l'invention ; La figure 7 est une vue en perspective éclatée du poste de pilotage du tricycle selon l'invention ; La figure 8 est une vue schématique en perspective d'un assemblage de carénage selon l'invention. Tel qu'illustré sur ces dessins, le tricycle comporte un plateau 100, une roue avant 101 montée sur une fourche 102, deux roues arrière 103a et 103b entraînées par un ensemble de propulsion 40, un guidon 104 monté sur un arbre de direction 105, un pédalier 109 et un siège de conducteur 106. Tous ces organes, fourche 102, pédalier, ensemble de propulsion, arbre de direction 105 et siège 106, sont individuellement fixés sur le plateau 100. Le tricycle peut également comporter à l'arrière une banquette 107 pour les éventuels passagers et un capotage 108 à l'avant. Le plateau 100 du tricycle représenté à la figure 2 est réalisé d'une seule pièce en matériau léger, par exemple une résine époxyde ou analogue renforcée de fibres de lin, à la fois légère et résistante. Il comporte un plan de symétrie et comprend un plancher 2 en partie centrale, sensiblement horizontal en utilisation, une partie avant 3 et une partie arrière 4. Le plancher 2 est parcouru par une nervuration 5 longitudinale creuse qui peut prendre la forme d'un U renversé, de sorte qu'elle forme un tunnel ouvert vers le bas, et qui est reliée aux parties avant 3 et arrière 4 du plateau 100. La nervuration 5 est prévue pour recevoir le pédalier 109, l'axe du pédalier traversant ladite nervuration 5 par un évidement 7, de sorte que les moyens de transmission associés au pédalier et qui transmettent les efforts fournis par le conducteur à un ensemble de propulsion, par exemple les plateaux avant, un dérailleur et la chaîne, une courroie ou un arbre de transmission, prennent place à l'intérieur de cette nervuration et se trouvent protégés des intempéries. De part et d'autre de cette nervuration se trouvent deux ouvertures 8a et 8b, au niveau du pédalier, qui sont chacune délimitées sur un côté par ladite nervuration 5 et de l'autre côté par un longeron longitudinal 9a, 9b dont l'ensemble constitue le plancher 2. Ces ouvertures 8a, 8b sont conçues pour donner passage aux manivelles du pédalier et aux pieds du conducteur. Les longerons latéraux 9a, 9b comportent une partie plane, sur laquelle le conducteur peut reposer les pieds quand il ne pédale pas. et peuvent comporter des bords tombés, contribuant ainsi également à la rigidité du plateau 100 en flexion verticale et en torsion autour d'un axe longitudinal. Le plateau 100 comporte une partie avant 3 relevée par rapport au plancher 2 de façon à pouvoir accueillir la roue avant. La partie arrière 4 est également relevée par rapport au plancher 2 pour recevoir le mécanisme de suspension et un ensemble de propulsion. Elle comporte une partie plane 4a qui peut recevoir une banquette 107 pour des passagers et sous laquelle sont fixés le mécanisme de suspension et l'ensemble de propulsion. Cette partie plane ainsi que la liaison 10 entre le plancher 2 et la partie arrière 4 comportent des bords tombés qui d'une part contribuent à la rigidité du plateau 100 et d'autre part constituent des passages protégeant les roues arrière. La partie avant 3 comporte un bossage 11 dont l'axe est situé sur le plan de symétrie du plateau, également relié à la nervuration 5. Ce bossage 11 délimite une cavité de forme par exemple sensiblement tronconique ou cylindrique, avec à son sommet un évidement 11 a pour le passage d'un manchon solidaire de la fourche. Le bossage 11 a pour fonction de reprendre les efforts, notamment de flexion, transmis par la roue avant par l'intermédiaire de la fourche. Cette reprise d'effort est renforcée par la liaison 5a entre ce bossage 11 et la nervure 5 ainsi qu'une double triangulation. Le dispositif selon l'invention représenté à la figure 3 vise à assembler la fourche 102 d'une roue avant et la partie avant 3 du plateau autoporteur d'un véhicule léger. La partie avant 3 comporte un bossage 11 de forme par exemple sensiblement tronconique ou cylindrique, comprenant une partie sommitale 1l b sensiblement circulaire et plane, une paroi externe l le et un premier évidement Il a dans l'axe de ladite partie sommitale. La fourche 102 comporte un cavalier 22 surmonté d'un manchon 23. Une pièce de liaison creuse 24, par exemple en forme de cloche, comporte une enveloppe extérieure 24a, une partie sommitale 24b comportant un second évidement -6- 24d, et un épaulement 24e à sa base. Par l'intermédiaire de cet épaulement 24c, elle prend appui sur le sommet 11 b et le flanc 11c dudit bossage 11. Les premier et second évidements 1 la et 24d sont coaxiaux. Un tube 25, prévu à l'intérieur de la pièce 24, est fixé à la partie sommitale 24b de la pièce 24 par l'intermédiaire d'une première rondelle 25a dont il est solidaire, coaxiale avec le second évidement 24d. Une seconde rondelle 25b solidaire de la base du tube 23 est destinée à relier ledit tube 23 au le sommet 11b du bossage 11, de façon coaxiale avec le premier évidement 1l a. Le manchon 23 de la :Fourche 102 est monté rotatif dans ledit tube 25 par l'intermédiaire de deux roulements à billes 23a, situé au voisinage de la partie sommitale 24b de la pièce 24, et 23b situé à la base du tube 23. Le manchon est maintenu dans le tube 23 grâce à un collier 26 à son extrémité supérieure et serré par un moyen de serrage tel qu'une vis. Le montage suit les étapes suivantes : - fixation du tube 23 sur la face interne de la partie sommitale 24b de la pièce de liaison 24 par l'intermédiaire de la rondelle 25a, coaxialement avec le second évidement 24d, - fixation de l'ensemble ainsi réalisé sur le bossage 11 du plateau 3, par l'intermédiaire de l'épaulement 24c et de la rondelle 25b, coaxiale avec l'évidement 1 la, - insertion du manchon 23 de la fourche dans le tube 25, le manchon étant monté rotatif grâce aux roulements à bille 23a et 23b, serrage en place dudit manchon grâce au collier 26. Les fixations mentionnées plus haut peuvent utiliser tout moyen connu tel que collage, rivetage... L'arbre de direction 105 sur lequel est fixé un guidon 104, voire un volant, est maintenu au plateau 100 par l'intermédiaire d'une pièce de fixation 31 sur laquelle il est monté pivotant. Comme il n'est pas colinéaire avec l'axe de la fourche 102 du tricycle, des moyens de liaison sont prévus entre ces organes de façon à transmettre le mouvement de rotation imprimé par le conducteur à l'arbre de direction à la fourche avant, comme représenté en figure 4. Avantageusement, ces moyens de liaison comprennent : un bras 32 solidaire de l'arbre de direction 105, sensiblement orthogonal audit arbre, de sorte que ce bras est entraîné en rotation dans un plan sensiblement orthogonal audit arbre d[e direction lorsque celui-ci tourne, une biellette 33 reliant l'extrémité dudit bras 32 et l'une des branches 102a de la fourche 102. Si les axes de la fourche 102 et de l'arbre de direction 105 ne sont pas parallèles, ladite biellette 33 doit être montée à cardan 34a, 34b à chaque extrémité. Un ensemble de propulsion 40 de véhicule léger selon l'invention et représenté de façon schématique en figure 5 comporte deux flasques parallèles 40a et 40b, fixées par tout moyen connu à un cadre ou à un plateau autoportant du véhicule. Un arbre ou tambour 41 est monté rotatif entre lesdites flasques. Cet arbre 41 est entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un premier moyen de transmission 42 (en traits interrompus), par exemple une chaîne, et d'un pignon fixe 43 monté sur ledit arbre 41. L'invention propose quatre modes de réalisation : Dans un premier mode de réalisation, l'arbre 41 comporte un premier et un second pignons 44 et 45 montés en roue libre de façon à ce que la partie menante soit leur partie centrale et la partie menée leur partie périphérique ; dans ce montage en effet l'arbre 41 est moteur. Par l'intermédiaire de moyens de transmission 46 et 47 (en traits interrompus) les pignons 44 et 45 entraînent respectivement des pignons 48 et 49 montés fixes respectivement sur des arbres Al et A2. Ces arbres Al et A2 entraînent chacun respectivement une roue RI et R2 du véhicule. De cette façon, lors d'un virage, la roue qui tourne le plus vite entraîne plus rapidement la partie périphérique du pignon correspondant monté en roue libre (44 ou 45), elle se met en roue libre et il n'y a pas de patinage. Comme illustré à la figure 5, les arbres Al et A2 ne sont pas alignés car ils sont attaqués par deux pignons différents ; au moins un montage à cardan permet éventuellement de les aligner. Cependant, comme illustré à la figure 6, une flasque supplémentaire 40c intercalée entre les flasques 40a et 40b, parallèle aux deux précédentes et solidaire du véhicule léger, par exemple reliée aux flasques 40a et 40b, permet de maintenir l'extrémité intérieure des arbres Al et A2, et donc de les aligner tout en les découplant et d'éviter ainsi ce montage à cardan. Dans un second mode de réalisation, les pignons 44 et 45 sont montés fixes sur l'arbre 41 et les pignons 48 et 49 sont montés en roue libre sur leur arbre respectif de façon à ce que la partie menante soit leur partie périphérique et la partie menée leur partie centrale, solidaire de l'arbre sur lequel ils sont montés. Dans un troisième et un quatrième modes de réalisation illustrés par les figures 5A et 5B, les roues RI et R2 ne sont plus solidaires de leur arbre respectif, mais sont montées rotatives par l'intermédiaire de paliers 50 et des pignons à roue libre sont montés sur l'arbre à proximité des roues : - dans une première variante (figure 5A), la partie menante du pignon à roue libre 51 est la partie centrale 5la, solidaire de l'arbre Al, et la partie menée est la partie périphérique 51b du pignon à roue libre, solidaire du moyeu de la roue, éventuellement par l'intermédiaire d'une pièce en forme de disque 52 coaxiale au moyeu ; dans cette variante, la partie menante étant la partie centrale du dispositif à roue libre, il peut être intégré au moyeu de la roue ; - dans une seconde variante (figure 5B), le pignon à roue libre 54 est monté rotatif sur l'arbre Al, la partie menante étant sa partie périphérique 54a et la partie menée sa partie centrale 54b, qui est solidaire de la roue R1. L'arbre Al, qui est moteur, est prolongé du côté du pignon 54 par une pièce circulaire 55 coaxiale à l'arbre Al ; cette pièce 55 est d'un diamètre voisin du pignon 54 et possède des moyens de solidarisation 55a avec la partie périphérique 54a du pignon à roue libre, par exemple des (lents axiales qui s'engrainent dans les dents du pignon 54. Grâce à cette disposition, le pignon à roue libre 54 est entraîné par l'arbre Al par sa partie périphérique et: entraîne lui-même la roue R1. Dans les troisième et quatrième modes de réalisation les pignons 43, 44, 48 et 49 sont fixes. En référence à la figure 6, l'ensemble de propulsion peut avantageusement comporter une boîte de vitesse 60, par exemple du type intégrée à commande par câble, entraînée par les moyens de transmission 42, et qui entraîne le pignon fixe 43 de l'arbre 41 par l'intermédiaire d'un moyen de transmission 61 (en traits interrompus). Dans tous ces modes de réalisation, les ensembles pignon - chaîne peuvent être remplacés par tout moyen de transmission d'un couple, par exemple un ensemble couronne crantée -. courroie. Avantageusement, le tricycle peut comporter un ou plusieurs moteurs d'appoint, par exemple du type qui n'entre en fonction que lorsqu'un effort est exercé sur le pédalier, cet effort pouvant être détecté par différents moyens connus (tension de la - 9 chaîne par exemple) et qui se coupe au-delà d'une certaine vitesse, par exemple 25 km/h. Ce moteur peut par exemple être logé dans le moyeu 35 de la roue avant. On obtient ainsi un tricycle à 3 roues motrices, les roues arrière étant à propulsion humaine. Ainsi le moteur, par exemple électrique, peut venir avantageusement compléter l'effort du conducteur dans les virages serrés ou dans les manoeuvres de parking. En effet, l'une des caractéristiques de l'ensemble de propulsion sans différentiel décrit plus haut est qu'il rend difficiles les manoeuvres en virage serré. Dans ce cas, une assistance d'un moteur placé dans le moyeu de la roue avant peut s'avérer très utile ; cette assistance peut par exemple être commandée par l'effort exercé sur le pédalier ou par la détection de l'angle de braquage du guidon. Avantageusement, comme représenté en figure 7, le siège 106 du conducteur est monté sur la nervuration longitudinale 5 par l'intermédiaire d'une pièce cavalier 61 qui épouse la forme de la nervuration 5, un support tubulaire 62 réglable en hauteur et une jambe 63 assurant la liaison entre le support tubulaire 62 du siège 106 et la pièce cavalier 61. La pièce cavalier 61 peut être maintenue en différentes positions sur la nervuration 5, par exemple grâce à des goupilles ou des boulons, de façon à procurer un réglage de la position longitudinale du siège 106. Comme représenté en figure 8, le tricycle peut être muni d'un carénage comportant par exemple : - un capotage ou nez 108 fixé sur la partie avant 3 du plateau autoportant 100, qui enveloppe et protége la roue avant et les organes de direction du tricycle et. L'arbre de direction 105, qui est monté rotatif en partie basse sur le plateau 100 par l'intermédiaire de la pièce de liaison 31, est retenu en partie haute au capotage 108 pour reprendre les efforts de basculement appliqués au niveau du guidon 104, - deux panneaux de protection latéraux 71a et 71b, fixés chacun sur un côté du plateau 100, sur le plancher 2 et la partie arrière 4 du plateau 100, rejoignant en partie basse le capotage 108, ménageant un passage pour le conducteur et les éventuels passagers et protégeant la partie haute des roues arrière, deux arceaux latéraux minces 72a et 72b prenant appui à leur extrémité arrière sur les parties hautes respectives desdits panneaux latéraux 71a et 71b et ne se rejoignent pas en partie avant, mais venant se fixer, de chaque côté, à la partie basse du capotage avant: 108, - 10- une verrière en matériau translucide 73 prenant appui sur lesdits arceaux 72a et 72b et formant un toit pour le conducteur et les passagers. Avantageusement. le plateau autoportant 100, le capotage avant 108 et les deux 5 panneaux latéraux 71a et 71b sont réalisés en une seule fois et ne forment donc qu'une seule et même pièce. Revendications1. Véhicule léger dans lequel des moyens de propulsion appliquent un couple moteur à un arbre d'entraînement primaire (41) couplé à au moins deux roues motrices du véhicule (R1, R2) par l'intermédiaire de deux mécanismes de transmission respectif, caractérisé en ce que lesdits mécanismes de transmission comprennent, en substitution à un différentiel, deux dispositifs à roue libre respectifs montés dans le même sens et comprenant chacun une partie menante et une partie menée, chacun de ces dispositifs à roue libre étant apte à transmettre une fraction ou la totalité du couple moteur à une roue motrice dans la mesure où la vitesse de rotation de sa partie menée n'est pas supérieure à la vitesse de la partie menante. 2. Véhicule léger selon la revendication 1, 1.5 caractérisé en ce que lesdits dispositifs à roue libre (44, 45) sont montés sur ledit arbre d'entraînement primaire (41), la partie menante étant la partie centrale dudit dispositif et étant entraînée par ledit arbre d'entraînement primaire, la partie menée étant la partie périphérique. 20 3. Véhicule léger selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif à roue libre (48, 49) est monté sur un arbre d'entraînement de roue (Al, A2), la partie menante étant la partie périphérique dudit dispositif et étant entraînée par ledit mécanisme de transmission, la partie menée étant la partie centrale, solidaire de l'arbre sur lequel elle est montée. 25 4. Véhicule léger selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roues (R1, R2) sont montées rotatives sur leur arbre respectif (Al, A2), et en ce que chaque dispositif à roue libre (51) est monté sur un arbre moteur (Al), la partie menante étant la partie centrale (51a) dudit dispositif, 30 solidaire de son arbre respectif (Al), la partie menée étant la partie périphérique (5 lb), solidaire de la roue respective (RI).- 12 - 5. Véhicule léger selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits dispositifs à roue libre (51) sont intégrés aux moyeux (50) des roues. 6. Véhicule léger selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roues (R1, R2) sont montées rotatives sur leur arbre respectif (Al, A2) et en ce que chaque dispositif à roue libre (54) est monté rotatif sur son arbre respectif (Al), la partie menante étant la partie périphérique (54a) dudit dispositif et étant entraînée par ledit arbre (Al) par l'intermédiaire d'une pièce de couplage (55) solidaire à la fois dudit arbre (Al) et de ladite partie périphérique (54a) desdits dispositifs, la partie menée étant la partie centrale (54b) solidaire de la roue respective (R1). 7. Véhicule léger selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit arbre d'entraînement primaire est monté rotatif entre les deux flasques (40a, 40b) d'une structure de support fixée audit véhicule léger. 8. Véhicule léger selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits mécanismes de transmission consistent chacun en deux pignons couplés par une chaîne, un pignon monté sur ledit arbre d'entraînement primaire (41) et un pignon monté sur un arbre de roue (Al, A2). 9. Véhicule léger selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits mécanismes de transmission consistent chacun en deux couronnes crantées couplées par une courroie, une couronne montée sur ledit arbre d'entraînement primaire (41) et une couronne montée sur un arbre de roue (Al, A2). 10. Véhicule léger selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une boîte de vitesse (60) entraînée par lesdits moyens de propulsion et couplée audit arbre d'entraînement primaire (41).